IT8320306A1 - Circuito di alimentazione incluso in un trasformatore ibrido magnetizzato in corrente continua - Google Patents

Description

Descrizione dell' invenz ione avente per titolo:

"CIRCUITO DI ALIMENTAZIONE INCLUSO IN UN TRASFORMATORE IBRIDO MAGNETIZZATO IN CORRENTE CONTINUA"

RIASSUNTO

Un circuito di alimentazione per una linea a due fili ? incluso in un trasformatore ibrido magnetizzato a corrente continua, in cui i due avvolgimenti primari (11, 12, e 12') sono accoppiati magneticamente a due coppie di avvolgimenti secondari (1 , . L?avvolgimento primario ? diviso in due parti per formare un autotrasformatore ed il circuito di alimentazione (Eo , R , R ) ? collegato ai punti di connessione in comune di dette parti. Il circuito di alimentazione include due reti di resistori che consistono ognuna di un resistere PIC (R , R ) in parallelo con un resistore dipendente dalla temperatura (R1, R2 ) per limitane la corrente di alimentazione al variare della lunghezza della linea.

La presente invenzione si riferisce ad un circuito di alimentazione incluso in un ripetitore telefonico collegato tra una linea a due fili ed il ripetitore per realizzare un trasferimento tra i circuiti a due e a quattro fili nel ripetitore . In modo pi? particolare , la invenzione si riferisce ad un circuito di alimentazione in tali ripetitori, usato per trasformare i segnali telefonici analogici in arrivo dalla linea in segnali codificati PCM e viceversa,

Nella conversione di segnali telefonici analogici da un determinato abbonato attraverso una linea determinata si impiegano dei ripetitori per ottenere due percorsi di segnali diversi. In uno di questi percorsi i segnali analogici sono codificati in segnali codificati PCM e nell'altro si effettua una decodificazione del flusso di segnali digitali codificati PCM. Inoltre, per compensare l'attenuazione della linea sono collegati degli amplificatori. E' gi? noto di impiegare un trasformatore ibrido magnetizzato in corrente continua nella divisione dell'entrata del ripetitore verso la linea a due fili, con il trasformatore che d? la corrente desiderata di alimentazione all'apparecchio di abbonato collegato alla linea. Al tempo stesso si ottiene per? una magnetizzazione in corrente continua del nucleo del trasformatore.

Nella costruzione di trasformatori ibridi inclusi in ripetitori vi sono determinate esigenze per quanto riguarda il tipo del-1'ibrido ed ? necessario prendere in considerazione la magnetizzazione in corrente continua del trasformatore. In primo luogo i terminali di entrata verso il lato due fili devono essere bilanciati ad un punto di terra, in quanto si ha altrimenti l'insorgere attraverso la linea delle cosidette correnti longitudinali. Inoltre, l'ibrido del trasformatore deve soddisfare le esigenze dell?attenuazione di reazione acustica sul lato quattro fili per l'impedenza del lato due fili effettivo. La distorsione dell?attenuazione di operazione nella banda fonica deve essere bassa (per esempio, Ad<0, db). Infine, l'attenuazione dell'eco sul lato due fili deve essere alta per le impedenze, ossia le impedenze della linea e dell'apparecchio di abbonato, che sono collegate al lato due fili dell'ibrido. In caso contrario, si ha l?insorgere di riflessioni attraverso la linea tra l?ibrido e l'apparecchio di abbonato.

Con un trasformatore ibrido magnetizzato in corrente continua si hanno inoltre problemi per impedire il cortocircuito delle tenzioni foniche in arrivo tramite la spira di corrente attraverso la quale la corrente continua viene alimentata dalla batteria verso la linea. In precedenza l'alimentazione della corrente ? stata effettuata attraverso un condensatore a punto di mezzo C , oppure una bobina di blocco D ? stata collegata in serie con la sorgente di tensione in corrente continua (vedere rispettivamente le figg. 2 e 3 allegate).

La premagnetizzazione in corrente continua di alcuni degli avvolgimenti 1, 1? ? definita secondo l'equazione:

in cui L ? l'induttanza degli avvolgimenti, I la corrente di premagnetizzazione e V il volume del nucleo. Secondo 1'equazio ne (l) la corrente di alimentazione gi?.nota alterna l'esigenza secondo le figg. 2 e 3 rispettivamente un grande volume del nucleo del trasformatore ibrido e la bobina di blocco, in particolare se la corrente di alimentazione I ? alta. Una corrente di alimentazione pi? alta implica inoltre diversi altri problemi, e precisamente:

(a) negli avvolgimenti del trasformatore la temperatura aumenta secondo l'equazione:

in cui Rk ? la resistivit? del rame degli avvolgimenti 1,-1*. (b) Nella cassetta si ottiene in particolare un aumento di temperatura Tm quando i resistori di alimentazione R1b e R2b sono disposti secondo l?equazione:

Ci? implica un invecchiamento pi? rapido dei componenti e in particolare risulta critico l?invecchiamento dei resistori di alimentazione di corrente R1b e R2b.

(c) Ad una alternativa di alimentazione di corrente a basso valore chimico i resistori di alimentazione di corrente R1b e R2b sono bassi. In corrispondenza di sovratensioni, dovute per esempio a scariche elettriche atmosferiche, l'energia della scarica elettrica aumenta secondo l'equazione:

(d) Nei principi noti di alimentazione di corrente secondo le figg. 2, 3 e 4 ? particolarmente difficile ottenere un'alta attenuazione di eco per basse frequenze s? i resistor! di alimentazione di corrente R1b e R2,bsono bassi.

Secondo la presente invenzione i problemi summenzionati sono risolti da una parte trasformando la resistenza di alimentazione R1b e R2be dall'altra parte medianteuna particolare limitazione di corrente a mezzo di resistori PTC.

Pi? precisamente la presente invenzione riguarda un circuito di alimentazione incluso in un trasformatore ibrido magnetizzato in corrente continua e collegato tra una linea a due fili e due connessioni a quattro fili, contenente lina sorgente di tensione di alimentazione e due resistori di alimentazione di corrente collegati al punto di connessione in comune di due parti di avvolgimento in una parte di avvolgimento primario che nel trasformatore ibrido opera da autotrasformatore, solo una parte di avvolgimento essendo magnetizzata, caratterizzato dal fatto che almeno una rete di resistori, che include resistori PTC, ? collegata tra la sorgente di alimentazione ed i resistori di alimentazione di corrente per diminuire la resistenza del circuito di alimentazione al diminuire della corrente di alimentazione e viceversa.

L'invenzione sar? descritta in dettaglio alla luce della tecnica nota con riferimento agli annessi disegni, in cui:

fig. 1 ? uno schema a blocchi di un ripetitore telefonico e della sua connessione ad un abbonato attraverso una linea a due fili;

figg. 2, 3 e 4 rappresentano tre forme di realizzazione diverse di un trasformatore ibrido di tipo noto;

fig. 5 rappresenta uno schema di circuito di un limitatore di corrente con un autotrasformatore secondo l?invenzione;

figg. 6 e T rappresentano due strutture ibride, in cui si applica il principio dell'invenzione;

fig. 8 illustra la variazione della corrente di alimentazione Io in funzione della lunghezza della linea e come la resistenza di alimentazione varia con la lunghezza della linea; e

fig. 9 illustra le caratteristiche di un resistore PTC.

Le figg. 2, 3 e 4 dei disegni rappresentano lo schema di circuito di forme di realizzazione gi? note del circuito di accoppiamento ibrido Gl di fig. 1, per esempio come descritto nella domanda di brevetto svedese n. 8l026l0-6. Nella forma di realizzazione di fig. 2 due avvolgimenti 1, 1' del trasformatore ibrido sono collegati da una sorgente di tensione Eo a ciascun terminale dell'avvolgimento attraverso i resistor! R1b e R2b. Questa struttura pu? essere usata se la corrente continua Io ? bassa e se il valore dei resistori di alimentazione R1b e R2b ? essenzialmente pi? alto dell'impedenza del condensatore di punto centrale Co alle frequenze pi? basse nel passabanda, ossia

In un'altra alternativa secondo fig. 3 la sorgente della tensione di alimentazione Eo ? collegata in serie e tra due avvolgimenti diversi di una bobina di blocco D. Lfaccoppiamento di fig. 3 risulta pi? vantaggioso e pi? semplice da dimensionare. Se realizzata con componenti passivi, la bobina di blocco D richiede pero un grande volume. La forma di realizzazione di fig. 3

pu? essere un insieme da non usare se la costruzione meccanica

della scheda di circuito richiede una altezza di montaggio limitata in dipendenza appunto della bobina di blocco D.

La forma di realizzazione ibrida di fig. 4 presenta diversi vantaggi rispetto a quella di figg. 2 e 3. Questi vantaggi sono descritti in modo estensivo nella domanda di brevetto svedese summenzionata.

In fig. 5 ? illustrata un'ulteriore forma di realizzazione di un trasformatore ibrido secondo l?invenzione.Un primo ed un secondo circuito in parallelo di resistori sono collegati in serie con la sorgente della tensione di alimentazione Eo che in primo

luogo deve alimentare un abbonato di corrente continua. Ciascun circuito in parallelo consiste rispettivamente di un resistore

PTC Rp1 e Rp2 e di un resistore RI e R2. In parallelo con questa struttura ? collegato un condensatore Cf,. A ciascun lato del condensatore Cf sono collegati i resistori di alimentazione R1b e R2b.

L?altro lato dei resistori R1b e R2b ? collegato al terminale rispettivo.} rispettivamente tra gli avvolgimenti L^, L^ e L^', L^' ?i un autotrasformatore bilanciato. Questo trasformatore corrisponde allo autotrasformatore L1 L2 e L1', L2 ' di fig. 4 e come questo trasformatore include un condensatore C (corrispondente al condensatore Co ) per dividere il trasformatore stesso in due semi avvolgimenti. Il condensatore Cf, funziona da elemento di cortocircuito dei segnali fonici, con i resistori R1b e R2,b che definiscono la resistenza vista dal lato a due fili . E? importante che la corrente fonica sia disconnessa dai resistori PTC Rp1 e Rp2 in quanto questi non hanno una resistenza ben definita e non hanno inoltre delle grandi tolleranze.

Secondo l?invenzione un circuito di alimentazione ? collegato al trasformatore ibrido comprendente, oltre alla sorgente di alimentazione della tensione ed i resistori di alimentazione di corrente, anche dei resistori PTC per ottenere essenzialmente la stessa alimentazione di corrente sia per abbonati vicini che per abbonati lontani. Vi ? un forte interesse dal punto di vista dei clienti che i resistori di alimentazione di corrente siano bassi per alimentare anche gli abbonati di telefoni pi? lontani della necessaria corrente di alimentazione ?o, E' prescritto inoltre che la corrente Io deve superare un certo valore ?o > 23 mA). Se la corrente di alimentazione ? I o , Ro la resistenza interna dell? apparecchio d' abbonato , la resistenza di linea R1 (proporzionale alla lunghezza della linea stessa) si ottiene secondo la equazione

in cui Rb ? la resistenza della rete di resistori di fig. 5, ossia :

Dalla equazione ( 6) di cui sopra risulta che la resistenza di linea pu? aumentare del valore con il quale diminuisce la resistenza di alimentazione quando la corrente di alimentazione ?o ? invariata. Ad una tassa resistenza di alimentazione nascono per? dei problemi nel caso in cui un abbonato si trovi vicino al trasformatore ibrido (ripetitore), inquanto anche la resistenza di linea R ? allora bassa. Ad una resistenza di alimentazione di 2 x 200 ohm. la corrente di alimentazione ?o varia tra 115 e 23 mA, per effetto della distanza dell'abbonato al ripetitore. Ad una bassa resistenza di linea R1 la corrente di alimentazione ?o tende ad essere alta. Nel circuito secondo l'invenzione una alta corrente di alimentazione ?o implica secondo fig. 5 che la resistenza dei resistor! PTC aumenta, il che implica che la corrente ?o diminuisce. Quando per un abbonato lontano la lunghezza della linea aumenta, la corrente di alimentazione tende a diminuire.

Ci? implica che la potenza ai capi dei resistor! PTC diminuisce e che la loro resistenza diminuisce.Fig. 9 illustra in forma schem?tica che la resistenza di Un resistore PTC "commuta" da un valore basso ad un valore alto quando si supera una determinata temperatura di avvolgimento T , ossia quando si supera la potenza dovuta alla corrente di alimentazione ?o. Fig. 8 illustra in un diagramma la resistenza Rb secondo quanto sopra, la somma Ro della resistenza dell?abbonato (resistenza dell'apparecchio), la resistenza della linea e la variazione della corrente di alimentazione con la lunghezza della linea. Secondo l'invenzione la resistenza di alimentazione ? pressoch? inveirsamente pr?porzionaie alla resistenza del carico ossia, per esempio, la resistenza di alimentazione ? di U00 ohm per un abbonato lontano, di 800 ohm ad una media distanza e di 1200 ohm per un abbonato vicino.Secondo fig. 8 il trasferimento a valori diversi della resistenza di alimentazione ? continuo ed ? controllato automaticamente dalla corrente di alimentazione ?o. Se la corrente di alimentazione ?o supera un determinato valore, per esempio ?o ? 45 mA., uno dei resistori PTC ? trasferito secondo fig. 9 ad un alto stato ohmico, e viceversa quando la corrente 1 diminuisce al disotto di detto valor e .

Figg. 6 e 7 illustrano l?applicazione del circuito di alimentazione della corrente secondo l'invenzione in due forme di realizzazione differenti. ?no fig. 6 il circuito di alimentazione ? collegato direttamente al lato due fili attraverso un autotrasformatore Lt con il condensatore di punto centrale Cm . La resistenza di alimentazione ? allora trasformato ad un valore pi? alto Rb ', in cui:

secondo il principio di fig. 4.

Nella forma di realizzazione di fig. 7 il circuito di alimentazione ? collegato al lato due fili in due stadi, da una parte attraverso l'autotrasformatore L e dall'altra parte attraverso l'autotrasformatore L1, L2, L1', L2' (vedi fig. 4). Se si suppone che il numero di spire e il rapporto nei trasformatori sia

R?VEND?CAZ?ON?

1) Circuito di alimentazione incluso in un trasformatore ibrido magnetizzato in corrente continua e collegato tra una linea a due fili e due dimensioni a quattro fili, contenente una sorgente di tensione di alimentazione (E ) e due resistor! di alimentazione di o

corrente (R1b e R2b) collegati al punto di connessione in comune di due parti di avvolgimento (L1, e rispettivamente L1',L2') in una parte di awolgimento primario che nel trasformatore ibrido opera da autotrasformatore, solo una parte di avvolgimento (L1, L1f) essendo magnetizzata, caratterizzato dal fatto che almeno una rete di resistori, che include resistor! PTC (Rp1 e Rp2 ? collegata tra la sorgente di alimentazione ed i resistori di alimentazione di corrente R1b e R2b) per la resistenza del circuito di alimentazione al diminuire della corrente di alimentazione e viceversa.

2) Circuito di alimentazione come in l), in cui ciascuna rete di resistori (R , R e R ,R ) ? collegata in serie con il resistore di alimentazione di corrente associato (R1b e R2b) e con la sorgente di alimentazione (E ).

3) Circuito di alimentazione come in 1) e 2), in cui ciascuna rete di resistori consiste di un resistere PTC .(Rp1 e Rp2) collegato in parallelo con un resistore dipendente dalla temperatura (R1,R2).

4} Circuito di alimentazione come in l) a 3), in cui un condensatore (Cf.) ? collegato tra i due punti in comune alla rispettiva rete di resistori (R , R, e rispettivamente R ,R ) ed i resistori di alimentazione di corrente (R1b e R2b) per shuntare i segnali fonici in arrivo dalla rete di resistori e dalla sorgente di alimentazione