DE69933028T2

DE69933028T2 - Verfahren und anordnung zum wählen von versorgungsspannung

Info

Publication number: DE69933028T2
Application number: DE69933028T
Authority: DE
Inventors: Mattias Israelsson; Anders Emericks; Carl-Henrik Malmgren; Henrik Hellberg
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: DE69933028D1; JP2002517958A; SE9801950D0; HK1038664A1; JP3927770B2; TW393870B; CA2334006A1; CN1303564A; EP1084566A1; SE9801950L; AU4662599A; WO1999063745A1; US6542605B1; EP1084566B1; SE512170C2; KR20010043975A; CN1155215C

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Leitungsschnittstellenbaugruppen und insbesondere auf ein Minimieren der Leistungsaufnahme von Leitungsschaltkreisen auf einer Leitungsschnittstellenbaugruppe.
Hintergrund der Erfindung
In einem Teilnehmerleitungsschnittstellenschaltkreis, welcher eine Zweidrahtleitung ansteuert, sind sowohl die Leitungsspannung als auch der Leitungsstrom eine Funktion der Leitungslast, d. h. dem Widerstand des Telefonapparats und der Leitung selbst.
Wenn die Leitung offen ist, wird die Leitung mit einer maximalen Spannung versorgt, wenn zur gleichen Zeit der Strom Null ist. Um den Leitungsschaltkreis zu betreiben, muss er einen Zugriff auf eine Versorgungsspannung aufweisen, welche etwas höher als die erforderte Leitungsspannung ist.
Wenn die Leitung geschlossen ist, d. h. wenn die Leitung belastet ist, wird die Leitungsspannung sinken, während der Leitungsstrom in Abhängigkeit von der Summe des Leitungswiderstands und des Lastwiderstands ansteigen wird.
Die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der Leitungsspannung wird über dem Leitungsschaltkreis, durch welchen der Leitungsstrom fließt, anliegen. Dies bewirkt eine Leistungsaufnahme in dem Leitungsschaltkreis.
Die Leistungsaufnahme in dem Leitungsschaltkreis wird für kurze Leitungen am höchsten sein, d. h. für einen niedrigen Gesamtwert der Widerstände der Leitung und der Last.
In vielen Fällen ist die Leistungsaufnahme oder der Leistungsverlust in dem Leitungsschaltkreis zugelassen.
In einigen Fällen kann ein Gleichspannungswandler für jede Leitung verwendet werden, um die maximale Leistungsaufnahme gering zu halten. Die Ausgabespannung von dem entsprechenden Wandler ist kontinuierlich gesteuert, um auf die augenblickliche Leitungslast angepasst zu sein. Die Verwendung derartiger Wandler bewirkt jedoch eine Störstrahlung und erhöhte Komplexität der Schaltkreise.
Aus der WO 96/15617 ist bekannt, eine Anzahl analoger Längsregler entsprechend der Anzahl an Steuerspannungen zu verwenden, um die Leistungsaufnahme durch Schalten der Spannungsversorgung auf die Spannungsversorgung, welche einen Absolutwert aufweist, der für den Augenblick die geringste angemessene Versorgungsspannung ist, zu minimieren.
Wenn Leitungsschaltkreise mit der zuvor genannten Schaltanordnung verwendet werden, zum Beispiel mit zwei Versorgungsspannungen, ist die Spannung mit dem niedrigeren Absolutwert auf einen festen vorbestimmten Wert, für welchen die geringste Leistungsaufnahme erwartet wird, festgesetzt. Dieser vorbestimmte Wert wird üblicherweise für alle Leitungsschnittstellenbaugruppen bzw. Leitungsschnittstellenkarten gesetzt. Die Spannung mit dem höheren Absolutwert ist üblicherweise die Batteriespannung. Ein Beispiel kann in der WO 97/06630 gefunden werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsaufnahme von Leitungsschaltkreisen auf Leitungsschnittstellenbaugruppen weiter zu minimieren.
Dies wird im Allgemeinen gemäß der vorliegenden Erfindung durch adaptives Anpassen der Versorgungsspannung in Abhängigkeit von den tatsächlichen Leitungsspannungen erreicht.
Hierdurch wird es möglich, die Leistungsaufnahme in Leitungsschaltkreisen auf Leitungsschnittstellenbaugruppen weiter zu reduzieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher die einzelne Figur eine Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung zeigt, detaillierter beschrieben werden.
Beschreibung der Erfindung
Die Figur zeigt eine Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 mit einer Anzahl von Leitungsschaltkreisen LC1, LC2 ... LCn, wobei n zum Beispiel gleich 16 sein kann.
In einer an sich bekannten Art und Weise sind Zweidrahtleitungen mit den Leitungsschaltkreisen LC1, LC2 ... LCn verbunden und die Leitungen in der gezeigten Ausführungsform sollen mit entsprechenden Impedanzen LD1, LD2 ..., LDn abgeschlossen werden.
Bei dem jeweiligen Leitungsschaltkreis ist der jeweilige Draht der Leitungen durch Verstärker LA1, LA2 ... LAn bzw. LB1, LB2 ... LBn angesteuert.
Gemäß der Erfindung werden diese Verstärker in einer derartigen Art und Weise versorgt, dass die gesamte Leistungsaufnahme der Leitungsschaltkreise LC1, LC2 ... LCn auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 so niedrig wie möglich gehalten wird.
In der gezeigten Ausführungsform sollen die Leitungsschaltkreise LC1, LC2 ... LCn mit entweder einer festen Batteriespannung VBAT oder einer variablen Spannung VB mit einem niedrigeren Absolutwert als VBAT gespeist werden.
In diesem Zusammenhang sollte betont werden, dass auch VBAT veränderlich sein kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schalter S1, S2 ... Sn in jedem Leitungsschaltkreis LC1, LC2 ... LCn bereitgestellt, um die Versorgungsspannung zwischen VBAT und VB zu schalten. Diese Schalter können natürlich genauso gut außerhalb der Leitungsschaltkreise angeordnet sein.
Ein steuerbarer Gleichspannungswandler 2 ist auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 bereitgestellt, um VB aus VBAT unter einer Steuerung von Signalen von einem Prozessor 3 zu erzeugen.
Der Prozessor 3 ist geeignet, die Schalter S1, S2 ... Sn zu steuern, wie nachfolgend beschrieben werden wird.
In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist jeder Leitungsschaltkreis LC1, LC2 ... LCn mit einem Schaltkreis LV1, LV2 ... LVn zum Messen der Leitungsspannung des entsprechenden Leitungsschaltkreises LC1, LC2 ... LCn bereitgestellt. Die von dem entsprechenden Schaltkreis LV1, LV2 ... LVn gemessene Leitungsspannung wird dem Prozessor 3 als Eingangssignal zugeführt. Es ist klar, dass die Schaltkreise zum Messen der Leitungsspannung genauso gut außerhalb der Leitungsschaltkreise angeordnet sein können.
Auf Grundlage der gemessenen Leitungsspannungen ist der Prozessor 3 in der Lage, eine Anzahl von möglichen Werten für die Versorgungsspannung VB zu prognostizieren. Ferner ist der Prozessor 3 geeignet, aus den gemessenen Leitungsspannungen, wie sie von den Schaltkreisen LV1, LV2 ... LVn erhalten werden, zu bestimmen, ob der entsprechende Leitungsschaltkreis LC1, LC2 ... LCn mit dem entsprechenden für die Versorgungsspannung VB prognostizierten möglichen Wert versorgt werden kann oder nicht.
Für die Leitungsschaltkreise, welche mit den für die Versorgungsspannung VB prognostizierten möglichen Werten versorgt werden können, ist der Prozessor 3 in der Lage, die Leistungsaufnahme dieser Leitungsschaltkreise für jeden der möglichen Werte von VB zu berechnen.
Für die Leitungsschaltkreise, welche nicht mit den für die Versorgungsspannung VB prognostizierten möglichen Werten versorgt werden können, ist der Prozessor 3 in der Lage, die Leistungsaufnahme dieser Leitungsschaltkreise unter Verwendung der festen Batteriespannung VBAT zu berechnen.
Für jeden der möglichen Werte der Versorgungsspannung VB ist der Prozessor 3 in der Lage, die berechneten Leistungsaufnahmen der Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 zu summieren.
Vorzugsweise werden nur Leistungsaufnahmen der aktiven Leitungsschaltkreise berechnet und summiert.
Um den zu verwendenden Wert der Versorgungsspannung VB auszuwählen, ist der Prozessor 3 geeignet, den auszuwählen, welcher die geringste Gesamtleistungsaufnahme der aktiven Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 ergibt.
Um die Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 dazu zu bringen, dass sie als Versorgungsspannung entweder die Batteriespannung VBAT oder den ausgewählten Wert der Versorgungsspannung VB auswählen, wie er von dem Wandler 2 in Abhängigkeit von einem Eingabesignal des Prozessors 3 erzeugt wurde, ist der Prozessor 3 in der Lage, die Schalter S1, S2 ... Sn in die Position zu steuern, wo entweder VBAT oder der ausgewählte Wert von VB dem entsprechenden Leitungsschaltkreis zugeführt wird.
Ein praktisches Beispiel wird nachfolgend beschrieben werden.
Angenommen, dass es auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe 1 drei aktive Leitungsschaltkreise mit Leitungsspannungen 13, 40 bzw. 23 V gibt. Der Leitungsstrom ist konstant und soll 0, 027 A sein. |VBAT| = 48 V.
Es wird angenommen, dass VB ≥ der gemessenen Leitungsspannung + 6 V ist, damit ein Leitungsschaltkreis von VB versorgt wird.
VB ist fest auf 28 V
Bevor die Leitungsschnittstellenbaugruppe installiert wurde, wurden die Leitungsspannungen für alle Leitungsschnittstellenbaugruppen untersucht. Es wird angenommen, dass herausgefunden wurde, dass der optimale Wert für VB 28 V ist. Dementsprechend wird VB auf allen Leitungsschnittstellenbaugruppen auf 28 V gesetzt.
Einer der aktiven Leitungsschaltkreise kann mit VB = 28 V versorgt werden, während die zwei anderen Leitungsschaltkreise mit VBAT = 48 V versorgt werden müssen.
Somit wird der Leistungsverbrauch in den drei aktiven Leitungsschaltkreisen gleich (28 – 13) × 0,027 + (48 – 40) × 0,027 + (48 – 23) × 0,027 = 1,296 W sein.
VB ist adaptiv
Drei mögliche Werte für VB werden durch Hinzufügen von 6 V zu den gemessenen Leitungsspannungen prognostiziert, d. h. 13,40 bzw. 23 V.
Somit werden für VB die drei folgenden möglichen Werte prognostiziert: VB1 = 19 V ≥ 13 + 6 V VB2 = 29 V ≥ 23 + 6 V ≥ 13 + 6 V VB3 = 46 V ≥ 40 + 6 V ≥ 23 + 6 V ≥ 13 + 6 V.
Für VB1 = 19 V kann nur ein Leitungsschaltkreis mit dieser Versorgungsspannung versorgt werden, während die zwei anderen Leitungsschaltkreise mit VBAT = 48 V versorgt werden müssen.
Somit wird die Leistungsaufnahme auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe gleich (19 – 23) × 0,027 + (48 – 40) × 0,027 + (48 – 23) × 0,027 = 1,053 W sein.
Für VB2 = 29 V können zwei der Leitungsschaltkreise mit dieser Versorgungsspannung versorgt werden, während der dritte Leitungsschaltkreis mit VBAT = 48 V versorgt werden muss.
Somit wird der Leistungsverbrauch auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe gleich (29 – 13) × 0,027 + (48 – 40) × 0,027 + (29 – 23) × 0,027 = 0,81 W sein.
Für VB3 = 46 V können alle drei aktiven Leitungsschaltkreise mit dieser Versorgungsspannung versorgt werden.
In diesem Fall wird die Leistungsaufnahme der drei aktiven Leitungsschaltkreise gleich (46 – 13) × 0,027 + (46 – 40) × 0,027 + (46 – 23 × 0,027 = 1,674 W sein.
Wie aus dem obigen ersichtlich ist, haben sowohl VB1 = 19 V als auch VB2 = 29 V eine geringere Leistungsaufnahme im Vergleich mit VB konstant zu 28 V bestimmt zur Folge.
Da VB2 = 29 V in diesem Beispiel die geringste Leistungsaufnahme ergibt, ist der Prozessor 3 in der Lage, diese Spannung als die Spannung VB, welche von dem Wandler 2 zu erzeugen ist, auszuwählen.
Dann steuert der Prozessor 3 die Schalter S1, S2 ... Sn in die Stellung, wo entweder VBAT oder VB den entsprechenden Leitungsschaltkreisen LC1, LC2 ... LCn zugeführt wird.

Claims

Verfahren zum Auswählen, ob Leitungsschaltkreise (LC1, LC2 ... LCn) auf einer Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) mit einer ersten Versorgungsspannung (VBAT) oder einer zweiten Versorgungsspannung (VB) eines geringeren Absolutwerts als die erste Versorgungsspannung zu versorgen sind, wobei zumindest die zweite Versorgungsspannung veränderlich ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte a) Messen einer Leitungsspannung von zumindest aktiven Leitungsschaltkreisen auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe (1), b) Prognostizieren einer Anzahl von möglichen Werten für die zweite Versorgungsspannung (VB), c) Bestimmen aus den gemessenen Leitungsspannungen, ob der entsprechende Leitungsschaltkreis mit dem entsprechenden möglichen Wert, welcher für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurde, versorgt werden kann oder nicht, d) Berechnen der Leistungsaufnahme derjenigen Leitungsschaltkreise, welche mit der zweiten Versorgungsspannung (VB) versorgt werden können, unter Verwendung eines jeden der möglichen Werte, welche für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurden, e) Berechnen der Leistungsaufnahme derjenigen Leitungsschaltkreise, welche nicht mit der zweiten Versorgungsspannung (VB) versorgt werden können, unter Verwendung der ersten Versorgungsspannung (VBAT), f) Summieren der Leistungsaufnahmen, welche in den Schritten d) und e) berechnet wurden für jeden der möglichen Werte, welche für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurden, g) Auswählen des Werts der möglichen Werte als die zweite Versorgungsspannung (VB), welcher die geringste Gesamtleis tungsaufnahme der Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) ergibt, und h) Bewirken, dass die Leitungsschaltkreise als Versorgungsspannung die erste Versorgungsspannung (VBAT) oder die zweite Versorgungsspannung (VB), wie in Schritt g) ausgewählt, auswählen.
Anordnung zum Auswählen, ob Leitungsschaltkreise (LC1, LC2 ... LCn) auf einer Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) mit einer ersten Versorgungsspannung (VBAT) oder einer zweiten Versorgungsspannung (VB) mit einem geringeren Absolutwert als die erste Versorgungsspannung (VBAT) zu versorgen sind, wobei zumindest die zweite Versorgungsspannung (VB) veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung umfasst – Mittel (LV1, LV2 ... LVn), welche ausgestaltet sind, eine Leitungsspannung von zumindest aktiven Leitungsschaltkreisen auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) zu messen, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, eine Anzahl von möglichen Werten für die zweite Versorgungsspannung (VB) zu prognostizieren, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, aus den gemessenen Leitungsspannungen zu bestimmen, ob der entsprechende Leitungsschaltkreis mit dem entsprechenden möglichen Wert, welcher für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurde, versorgt werden kann oder nicht, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, die Leistungsaufnahme derjenigen Leitungsschaltkreise, welche mit der zweiten Versorgungsspannung (VB) versorgt werden können, unter Verwendung eines jeden der möglichen Werte, welche für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurden, zu berechnen, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, die Leistungsaufnahme derjenigen Leitungsschaltkreise, welche nicht mit der zweiten Versorgungsspannung (VB) versorgt werden können, unter Verwendung der ersten Versorgungsspannung (VBAT) zu berechnen, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, für jeden der möglichen Werte, welche für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurden, die gesamte Leistungsaufnahme der Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) aus den Berechnungen der Leistungsaufnahme des jeweiligen Leitungsschaltkreises unter Verwendung eines jeden der möglichen Werte, welche für die zweite Versorgungsspannung (VB) prognostiziert wurden, bzw. der ersten Versorgungsspannung (VBAT) zu summieren, – Mittel (3), welche ausgestaltet sind, den Wert von den möglichen Werten als die zweite Versorgungsspannung (VB) auszuwählen, welcher die geringste Gesamtleistungsaufnahme der Leitungsschaltkreise auf der Leitungsschnittstellenbaugruppe (1) ergibt, und – Mittel (3, S1, S2 ... Sn), welche ausgestaltet sind, die Leitungsschaltkreise dazu zu bringen, als Versorgungsspannung die erste Versorgungsspannung (VBAT) oder die zweite Versorgungsspannung (VB), wie ausgewählt, auszuwählen.