JP4079752B2 - 加入者回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は加入者回路に関し、例えば、VoIPゲートウェイ装置における加入者回路部分に適用し得るものである。
【0002】
【従来の技術】
加入者回路(SLIC)に適用できる集積回路チップも種々提案されており、そのようなSLIC用集積回路チップの中には、内部に複数のレジスタを備え、音声レベルやリンガ周波数などの複数の特性をプログラマブルに設定できるものもある。例えば、米国のシリコンラボラトリ社のProSLIC(商標)Si3210も、そのようなSLIC用集積回路チップである。
【0003】
上述のような加入者回路の主要要素となるSLIC用集積回路チップについては、その提供メーカーが、周辺回路構成を推奨していることが多い。
【0004】
図2は、上述したSLIC用集積回路チップProSLICSi3210に対し、シリコンラボラトリ社が推奨しているDC(直流)/DCコンバータの構成を示すブロック図である。
【0005】
図2に示すDC/DCコンバータ2は、SLIC用集積回路チップ(ProSLICSi3210)1の制御下で、駆動電圧(例えば9V)を、待機時の電圧(例えば−64V)や、リンガ鳴動時の電圧(例えば−91.5V)や、オフフック時の電圧(例えば−15V)などに変換するものである。
【0006】
DC/DCコンバータ2は、駆動電圧端子及びアース端子間に、コンデンサC1及びC2の並列回路を備え、駆動電圧の変動を吸収して駆動電圧を各部に供給し得るようになされている。
【0007】
また、駆動電圧端子及びアース端子間には、抵抗R1、N形トランジスタQ1のコレクタ、エミッタ及び抵抗R2でなる直列回路、並びに、抵抗R3、P形トランジスタQ2のエミッタ、コレクタ及びインダクタLでなる直列回路が接続されている。
【0008】
集積回路チップ1の第1の出力電圧指示端子1Aに一端が接続されているコンデンサC3の他端は、N形トランジスタQ1のコレクタ、P形トランジスタQ2のベースに接続されており、集積回路チップ1の第2の出力電圧指示端子1Bは、N形トランジスタQ1のベースに接続されている。また、N形トランジスタQ1のコレクタはP形トランジスタQ2のベースに接続されている。なお、コンデンサ(以下、スピードアップコンデンサと呼ぶ)C3及びN形トランジスタQ1は、P形トランジスタQ2の少なくともオフ時の応答速度を高めるためのものである。
【0009】
P形トランジスタQ2のコレクタには、ダイオードD1のカソードが接続され、ダイオードD1のアノードは当該DC/DCコンバータ2の出力端子VBATに接続されている。また、当該DC/DCコンバータ2の出力端子VBAT及びアース端子間には、コンデンサC4が接続されている。
【0010】
集積回路チップ1は、第1及び第2の出力電圧指示端子1A及び1Bに対し、相補パルス信号を出力し、第2の出力電圧指示端子1Bへのパルス信号のデューティ比が出力する直流電圧の大きさを規定している。
【0011】
集積回路チップ1の第1の出力電圧指示端子1Aからのパルス信号がLレベルのときには、P形トランジスタQ2がオン動作してインダクタLにエネルギーが蓄積され、第1の出力電圧指示端子1Aからのパルス信号がHレベルのときには、P形トランジスタQ2がオフし、インダクタLに蓄積されたエネルギーが、インダクタL、コンデンサC4及びダイオードD1でなるループに電流として流れようとし、コンデンサC4の一端に接続されている出力端子VBATに負の直流電圧を生じさせる。この負の直流電圧の大きさは、集積回路チップ1の第1の出力電圧指示端子1Aからのパルス信号のデューティ比に応じたものとなる。
【0012】
なお、SLIC用集積回路チップ1には抵抗R3の一端の電圧がフィードバックされ、集積回路チップ1は、P形トランジスタQ2のオンオフを把握し得るようになされている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図2に示すDC/DCコンバータ2を適用している加入者回路の場合、実際上まず考えられないが、誤作動の恐れが皆無とは言い難いものであった。
【0014】
仮に、製品ばらつきなどにより、上述したスピードアップコンデンサC3がショート、オープン若しくは容量抜けを起こすと、P形トランジスタQ2のオフが適切になされず、意図したオフ期間でもP形トランジスタQ2に電流が流れ、P形トランジスタQ2が異常発熱する。スピードアップコンデンサC3は、周囲温度の上昇によって容量がさらに変化し、異常発熱を加速する。その結果、P形トランジスタQ2が破損し、加入者回路が誤作動を起こす。
【0015】
また、SLIC用集積回路チップ1が何らかの原因で暴走し、その出力パルス信号のデューティ比が所望のものから大きく異なってP形トランジスタQ2のオフが適切になされなかったり、暴走による集積回路チップ1の温度上昇がスピードアップコンデンサC3の容量変化を招来したりして、上述と同様に、P形トランジスタQ2が異常発熱する恐れもある。
【0016】
そのため、誤作動に対する信頼性がより一段と高い加入者回路が求められている。
【0017】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の加入者回路は、(1)スピードアップコンデンサを介したパルス信号に応じてオンオフし、オン時に、駆動電圧ラインからの電流をインダクタに与えてエネルギーを蓄積させるパワートランジスタと、このパワートランジスタのオフ時に、上記インダクタに蓄積されたエネルギーを電流として流すと共に、その電流を充電して出力直流電圧を形成する出力直流電圧形成回路とを含む直流/直流コンバータと、(2)呼段階に応じた上記直流/直流コンバータからの出力直流電圧に対応するデューティ比を有する上記パルス信号を、上記スピードアップコンデンサに出力する加入者回路用集積回路チップと、(3)上記パワートランジスタの周辺温度を監視し、所定の温度を超えると上記パワートランジスタの動作を停止させる温度監視手段とを備え、(4)上記加入者回路用集積回路チップがリセット信号の入力端子を備えたものであり、この入力端子へのリセット信号ラインに関連して、リセット信号の最低限の有意レベル期間より短い期間の有意レベルをとる外来ノイズを除去するノイズ除去手段をさらに備え、(5)上記スピードアップコンデンサとして、温度によって、静電容量が変化するものを適用すると共に、(6)上記温度監視手段が、上記スピードアップコンデンサからの出力電圧に基づいて、温度を監視するものであることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
(A)第1の実施形態
以下、本発明による加入者回路の第1の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【0019】
(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態の加入者回路の要部構成を示すブロック図であり、上述した従来に係る図2との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【0020】
第1の実施形態の加入者回路は、従来に比較すると、(1)DC/DCコンバータ2における温度監視構成を設けた点、(2)SLIC用集積回路チップ1へのリセット端子の偽リセット信号入力防止構成を設けた点が異なっている。
【0021】
以下ではまず、第1の実施形態のDC/DCコンバータ2における温度監視構成を説明する。
【0022】
第1の実施形態においては、DC/DCコンバータ2のスピードアップコンデンサC3として、高温になればなるほど静電容量が小さくなるという特性(F特性)を有する積層セラミックコンデンサを適用している。なお、スピードアップコンデンサC3は、物理的に、パワートランジスタであるP形トランジスタQ2に接近して配置されている。
【0023】
スピードアップコンデンサC3の一端と、P形トランジスタQ2のベースとの接続点caは、アナログ/デジタル変換器3に接続されている。アナログ/デジタル変換器3は、接続点caの電圧をデジタル信号に変換するものであり、変換されたデジタル信号は、モニタ回路4に与えられる。
【0024】
モニタ回路4は、接続点caの電圧を表すデジタル信号を処理し、P形トランジスタQ2の発熱などによる昇温異常を検出して、加入者回路の上位回路である、図示しない中央制御回路(CPU)に通知するものである。なお、中央制御回路は、呼制御や音声信号のスイッチングなどを行うものである。
【0025】
次に、第1の実施形態のSLIC用集積回路チップ1へのリセット端子の偽リセット信号入力防止構成を説明する。
【0026】
上述した図示しない中央制御回路は、P形トランジスタQ2の発熱などによる昇温異常時など、必要に応じて、SLIC用集積回路チップ1にリセット信号を与える。
【0027】
中央制御回路からSLIC用集積回路チップ1へのリセット信号ライン及びアース端子間には、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路が接続されている。コンデンサC5は、常時は、リセット信号ラインをHレベルに維持させるものであり、抵抗R4は、コンデンサC5の充電電荷の放電経路を形成するものである。
【0028】
ここで、リセット信号はLレベルを有意とする信号であり、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路は、静電気ノイズなどによる、本来のリセット信号の有意期間(例えば100ns)より短い期間のLレベルを除去するものである。
【0029】
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態の加入者回路の特徴動作、すなわち、異常昇温監視動作及び偽リセット信号除去動作について説明する。
【0030】
DC/DCコンバータ2の動作が異常になって過電流が流れたり電流が予想以上の期間流れたりすると、P形トランジスタQ2が発熱する。このとき、スピードアップコンデンサC3として、F特性のセラミックコンデンサを適用すると共に、発熱源であるP形トランジスタQ2の近くに配置しているので、スピードアップコンデンサC3の静電容量は小さくなる。
【0031】
図3は、スピードアップコンデンサC3の正常動作時(温度が通常程度の温度時)の入力電圧及び出力電圧を示すものである。一方、図4は、スピードアップコンデンサC3の異常動作時(温度が高温時)の入力電圧及び出力電圧を示すものである。図4(B)に示すように、高温時には、スピードアップコンデンサC3の静電容量は小さくなるため、LレベルからHレベルへの変化が瞬時には行われず、LレベルからHレベルへ徐々に変化していく。しかも、その変化は、静電容量が小さければ小さいほど遅くなる。
【0032】
モニタ回路4には、アナログ/デジタル変換回路3によってデジタル信号に変化されたスピードアップコンデンサC3の出力電圧が入力される。モニタ回路4は、そのLレベルからHレベルへの変化速度や変化時間などを通じて昇温異常を監視する。そして、昇温異常を検出した際には、モニタ回路4は、加入者回路の上位回路である、図示しない中央制御回路(CPU)に通知する。
【0033】
このとき、中央制御回路は、SLIC用集積回路チップ1にリセット信号を与えてリセットさせ、DC/DCコンバータ2への出力を停止させる。なお、中央制御回路は、図示しない表示装置に異常表示させたり、DC/DCコンバータ2への給電を停止させたりするなど、他の対応を行うようにしても良い。
【0034】
上述の異常の場合を含め、中央制御回路は、異常時などにおいては、SLIC用集積回路チップ1にリセット信号を与える。
【0035】
SLIC用集積回路チップ1は、その定格などで、図5(A)に示すように、リセット信号の有意レベル(ここではLレベルとする)をとる最低限の期間を定めている。中央制御回路は、この最低限の期間より、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路を設けた分だけ長い有意レベル期間のリセット信号を出力する。
【0036】
このようなリセット信号は、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路により、有意レベル期間が短くなっても、SLIC用集積回路チップ1を正常にリセットさせることができる。
【0037】
ここで仮に、静電気ノイズなどによって、リセット信号ラインに、図5(B)に示すような有意レベル期間が短い偽のリセット信号が生じたとする。この偽のリセット信号の有意レベル期間は、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路によって除去され、SLIC用集積回路チップ1をリセットさせることはない。
【0038】
なお、図6には、方形波のリセット信号がSLIC用集積回路チップ1に入力される際における信号波形を、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路を設けない場合(図6(A)と、設けた場合(図6(B)とについて示している。図6(B)に示すように、抵抗R4及びコンデンサC5の並列回路を設けた場合には、Lレベルを意図した期間でも、SLIC用集積回路チップ1への入力電圧レベルは、SLIC用集積回路チップ1がまだHレベルと判断するレベルまでしか低下しない。
【0039】
(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態の加入者回路によれば、スピードアップコンデンサC3として、温度特性を有するものを適用すると共に、その出力電圧を監視して昇温異常を検出するようにしたので、DC/DCコンバータ2の異常動作を検出することができる。そして、異常動作を検出した場合、適宜、対応措置を実行することができる。
【0040】
また、第1の実施形態の加入者回路によれば、リセット信号ラインに対して、短パルスの外来ノイズの除去構成を設けたので、偽の短パルスのリセット信号によって、SLIC用集積回路チップ1が暴走、その他の誤動作するようなことを未然に防止することができる。
【0041】
なお、SLIC用集積回路チップ1が暴走したために、DC/DCコンバータ2が発熱することもあるが、第1の実施形態の加入者回路によれば、その原因、結果の双方の誤動作を防止できている。
【0042】
(B)第2の実施形態
次に、本発明による加入者回路の第2の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【0043】
図7は、第2の実施形態の加入者回路の要部構成を示すブロック図であり、上述した第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【0044】
第2の実施形態の加入者回路も、従来に比較すると、(1)DC/DCコンバータ2における温度監視構成を設けた点、(2)SLIC用集積回路チップ1へのリセット端子の偽リセット信号入力防止構成を設けた点が異なっているが、後者の構成は、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0045】
第2の実施形態においては、従来のDC/DCコンバータ2の構成に加え、駆動電圧ラインにポリスイッチ5を設けている。ポリスイッチ5は、ある温度(例えば120°C)まではインピーダンスがほぼ0であり、その温度を超えると、急激に電流を流さない程度のハイインピーダンスになるものである。このポリスイッチ5は、例えば、異常の発熱源であるP形トランジスタQ2の近傍に配置される。
【0046】
従って、スピードアップコンデンサC3がショート、オープン又は容量抜けを起こした状態で動作させてP形トランジスタQ2が発熱し、ある温度を超えると、ポリスイッチ5がその温度を検知してハイインピーダンスになる。
【0047】
これにより、DC/DCコンバータ2の主要回路部分への電源供給が停止され、P形トランジスタQ2が動作しなくなり、発熱が抑えられる。
【0048】
また、ポリスイッチ5はハイインピーダンス状態(トリップした状態)になると、電源をオフしない限り復旧しないため、温度が低下してもP形トランジスタQ2への電源供給はなされず、発熱の再発を防ぐことができる。なお、復旧させるためには、電源を切ってから10秒〜20秒後に電源再投入すれば、問題なく復旧させることができる。また、ポリスイッチ5は、ヒューズのように交換する必要がないという利点もある。
【0049】
以上のように、第2の実施形態によれば、DC/DCコンバータ2にポリスイッチ5を追加することにより、回路部品の異常発熱を防ぐことができ、信頼性を向上させることができるようになる。
【0050】
(C)第3の実施形態
次に、本発明による加入者回路の第3の実施形態を図面を参照しながら詳述する。
【0051】
図8は、第3の実施形態の加入者回路の特徴回路である高温検出回路の構成を示すブロック図であり、図9は、図8に示す高温検出回路の配置位置を示すブロック図である。なお、図9において、上述した第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【0052】
第3の実施形態の加入者回路も、従来に比較すると、(1)DC/DCコンバータ2における温度監視構成を設けた点、(2)SLIC用集積回路チップ1へのリセット端子の偽リセット信号入力防止構成を設けた点が異なっているが、後者の構成は、第1の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0053】
第3の実施形態においては、従来のDC/DCコンバータ2の構成に加え、図8に示す高温検出回路6を有する。
【0054】
高温検出回路6は、直流電源Vinに対して並列に接続された、抵抗R5及びダイオードD2の直列回路と、抵抗R5及びダイオードD2の接続点電圧を基準電圧Vrefと比較するコンパレータCOMPとを有する。ダイオードD2は、温度が上がることで、一定順電流における順電圧が下がるダイオードであり、一般的なダイオードを適用できる。
【0055】
以上の構成を有する高温検出回路6は(特に、ダイオードD2は)、図9に示すように、パワートランジスタであるP形トランジスタQ2の近傍位置に配置される。
【0056】
常温時のダイオードD2の順電圧は約0.7Vであり、抵抗R5及びダイオードD2間の接続点には、約0.7Vの電位が現れるはずである。
【0057】
しかし、P形トランジスタQ2が異常発熱し、ダイオードD2の温度が上がった場合、順電圧は約0.4V程度に下がる。
【0058】
コンパレータCOMPの基準電圧Vrefを0.5Vを設定しておくと、高温によって低下したダイオードD2の順電圧を検出できる。すなわち、コンパレータCOMPは、ダイオードD2が高温になったとき、言い換えると、P形トランジスタQ2が異常発熱したときに検出信号を出力する。
【0059】
検出信号の出力先としては、例えば、加入者回路の上位回路である、図示しない中央制御回路(CPU)である。このとき、中央制御回路は、SLIC用集積回路チップ1にリセット信号を与えてリセットさせ、DC/DCコンバータ2への出力を停止させる。なお、中央制御回路は、図示しない表示装置に異常表示させたり、DC/DCコンバータ2への給電を停止させたりするなど、他の対応を行うようにしても良い。
【0060】
第3の実施形態によれば、高温検出回路によって、DC/DCコンバータ2の障害(高温異常)を検出することができ、適宜、対応措置をとることができる。
【0061】
(D)他の実施形態
第1〜第3の実施形態の温度監視構成は、適宜、組み合わせて加入者回路に設けるようにしても良い。組み合わせて利用した方が、加入者回路の信頼性をより高くすることができる。
【0062】
また、第2の実施形態で使用したポリスイッチは、温度ヒューズや温度センサでも代用することができる。但し、温度ヒューズの場合は、一度切れてしまったら再利用することはできない。さらに、第3の実施形態のポリスイッチの回路上での位置は、トランジスタQ2への電源供給を遮断できる回路位置であれば、どこに挿入しても構わない。
【0063】
第1及び第3の実施形態では、モニタ回路4や高温検出回路6が温度異常を検出したとき、中央制御回路に通知し、中央制御回路がSLIC用集積回路チップ1にリセット信号を与えるものを示したが、モニタ回路4や高温検出回路6がリセット信号の形成部を有し、形成したリセット信号を直接SLIC用集積回路チップ1に与えるようにしても良い。
【0064】
本発明が適用し得るSLIC用集積回路チップは、シリコンラボラトリ社のProSLICSi3210に限定されず、DC/DCコンバータに対してパルス信号のデューティ比で出力直流電圧を指示できるものであれば良い。
【0065】
【発明の効果】
異常のように、本発明によれば、直流/直流コンバータのパワートランジスタの周辺温度を監視する温度監視手段を設け、異常高温時に、適宜、リセットなどの措置を講じるので、誤作動に対する信頼性がより一段と高い加入者回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の加入者回路の要部構成を示すブロック図である。
【図2】従来の加入者回路の構成を示すブロック図である。
【図3】第1の実施形態のスピードアップコンデンサの正常動作時の入出力電圧波形を示す信号波形図である。
【図4】第1の実施形態のスピードアップコンデンサの異常動作時の入出力電圧波形を示す信号波形図である。
【図5】第1の実施形態の真及び偽のリセット信号波形を示す信号波形図である。
【図6】第1の実施形態の偽のリセット信号の除去動作の説明用信号波形図である。
【図7】第2の実施形態の加入者回路の要部構成を示すブロック図である。
【図8】第3の実施形態の高温検出回路の構成を示すブロック図である。
【図9】第3の実施形態の高温検出回路の加入者回路における配置位置の説明図である。
【符号の説明】
1…SLIC用集積回路チップ、2…DC/DCコンバータ、4…モニタ回路、5…ポリスイッチ、6…高温検出回路、Q2…P形トランジスタ(パワートランジスタ)、L…インダクタ、C3…スピードアップコンデンサ、R4…偽リセット信号除去用の抵抗、C5…偽リセット信号除去用のコンデンサ。
Claims (3)
- スピードアップコンデンサを介したパルス信号に応じてオンオフし、オン時に、駆動電圧ラインからの電流をインダクタに与えてエネルギーを蓄積させるパワートランジスタと、このパワートランジスタのオフ時に、上記インダクタに蓄積されたエネルギーを電流として流すと共に、その電流を充電して出力直流電圧を形成する出力直流電圧形成回路とを含む直流/直流コンバータと、
呼段階に応じた上記直流/直流コンバータからの出力直流電圧に対応するデューティ比を有する上記パルス信号を、上記スピードアップコンデンサに出力する加入者回路用集積回路チップと、
上記パワートランジスタの周辺温度を監視し、所定の温度を超えると上記パワートランジスタの動作を停止させる温度監視手段とを備え、
上記加入者回路用集積回路チップがリセット信号の入力端子を備えたものであり、この入力端子へのリセット信号ラインに関連して、リセット信号の最低限の有意レベル期間より短い期間の有意レベルをとる外来ノイズを除去するノイズ除去手段をさらに備え、
上記スピードアップコンデンサとして、温度によって、静電容量が変化するものを適用すると共に、
上記温度監視手段が、上記スピードアップコンデンサからの出力電圧に基づいて、温度を監視するものである
ことを特徴とする加入者回路。 - 上記温度監視手段が、高温時に、上記パワートランジスタの駆動電流の供給を阻止する感温電流制御回路要素であり、この感温電流制御回路要素が上記パワートランジスタの近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の加入者回路。
- 上記温度監視手段は、上記直流/直流コンバータとは回路的に独立しており、上記温度監視手段内の感温素子が上記パワートランジスタの近傍に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加入者回路。
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