JPH01175453A

JPH01175453A - 通信端末への電流供給回路

Info

Publication number: JPH01175453A
Application number: JP62327579A
Authority: JP
Inventors: Arthur Gradre David; デイヴィッド　アーサー　グラドル
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-07-11
Also published as: JPH0447510B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の背景）［発明の属する技術分野］本発明は電源、具体的には通信システムに用いられ、変
圧器および変圧器にパルス入力電流を提供する制御回路
素子を有する電源に関する。

［従来技術の説明］いくつかの応用分野では、電源の出力端に高インピーダ
ンス、例えば開放回路負荷か電源電圧に接続された場合
、電源の出力電圧を制限することか望ましい。これは通
信システムの加入者線にパワーを提供する電源について
言えることである。

線路の長さおよびインピーダンスの変化に適応するため
には加入者線にほぼ一定の出力パワーを提供し、また通
常の出力電圧レベルより高いものを避けることが望まし
い。多くの電源設計ではパルスベースの上に変圧器の一
次巻線への入力電流を制御するスイッチング回路を有す
る変圧器が用いられている。一つの特例では、変圧器の
一次巻線に連結されたフィードバック巻線を用いて、一
次巻線に流れる電流を制御する。しかし、この様な従来
の電源は開放回路負荷条件になると、回路素子が不完全
な結果、出力電圧が上昇する欠点を持つ。さらに、この
ような従来の電流の出力電圧は入力電圧変動によって変
化する傾向がある。加入者線用電源の設計のもう一つの
問題は接続されている加入者装置のフックオンとフック
オフを正確に検出できる機能である。

（発明の概要）本発明では一次巻線と二次巻線とを有する変圧器及び一
次巻線へ流れる入力電流を制御する回路素子力化なる電
源回路は、制御回路素子と接続される変圧器の中に変圧
器の出力電圧の大きさを検出し、それがある電圧レベル
を越えたとき、一次巻線への入力電流を減少させる制御
回路素子を制御する検出巻線を持つ。

さらに本発明での電源は出力インピーダンスがある臨界
値より小さくなると一定の出力パワーを、出力インピー
ダンスか臨界値より大きくなると一定の出力電圧を提供
する。

本発明の一つの具体例では、トランジスタスイッチは一
次コイルに直列で接続され、コイルに流れる入力電流を
制御し、また周期的にスイッチを。

ＯＮにするクロック回路によって制御され、一次巻線に
電流を流す。トランジスタスイッチに直列接続される電
流検出素子は、通常の抵抗でもよいが、一次巻線に流れ
る電流に比例する電圧信号を提供する。この例では、検
出巻線は電圧変換回路に接続される。この電圧変換回路
は検出巻線の電圧か参照値より小さいとき、一定の参照
電圧レベルに一致する出力信号を提供し、検出巻線の電
圧か参照値を越えたとき、ある減少された電圧レベルの
出力信号を提供する。変換回路の出力は、電流検出素子
の出力が用いられるコンパレーター回路に対する参照信
号として利用される。電流検出素子によって提供される
電圧が参照信号を越えるとき、コンパレーターはトラン
ジスタにカットオフ状態になるような出力信号を提供す
る。従って、変圧器の出力電圧を表わす検出巻線の電圧
レベルがある一定の参照値以上に上昇すると、コンパレ
ーターへの参照信号が減らされ、一次巻線電流がより低
い値でカットオフされる。さらに変圧器の出力電圧かあ
る値より低いとき、これは臨界負荷インピーダンスに対
応するが、一次巻線への入力電流が一定であり、また二
次側に与えられたインピーダンスが臨界値以上に増えた
ときに減少する。この方法では、高インピーダンスある
いは開放回路負荷の条件で、極端な高出力電圧が避けら
れる。

さらに固定した参照電圧源は入力電圧変動に依存しない
回路であり、また回路出力は完全に入力電圧の変動に依
存しない。

本発明の例は、電源回路に接続される任意の加入者装置
のフックオン／フックオフ状態を示す出力信号を提供す
る監視回路を持つ。別の例では、監視回路は検出巻線出
力信号から得た信号により発生される。さらにこれらの
回路は余分な変圧器巻線を必要とせずに監視信号を発生
し、またループ回路に誘起される可能性のある外部信号
に依存しない。

（実施例の説明）第１図は変圧器１０１、一次巻線１０３、二次巻線１０
５及び検出巻線１０７を持つ本発明の例を示す。

この回路は電話スイッチシステム用に設計されたもので
、そこで標準電圧源が一４８ボルトの直流を提供する。

従って、一次巻線１０３での電流は標準の電流の流れる
法則に一致してグランドから電源Ｖｓｓへ流れる。変圧
器の巻線の間の相互インダクタンスの方向は、黒点で示
されている。一次巻線１０３への入力電流はトランジス
タスイッチ１１０によって制御され、トランジスタスイ
ッチ１１０はゲート電圧が与えられたときに動作し、電
流か一次巻線を含むパスに流れる公知の電界効果トラン
ジスタである。ゲート電圧は標準の増幅器である駆動回
路１１２によってトランジスタ１１０のベースに与えら
れる。また標準のＳ／Ｒフリップ−フロップ１１４は交
互にセットとリセットされ、駆動回路１１２にハイある
いはロー電圧信号を提供する。駆動回路はフリップ−フ
ロップからのハイ電圧入力信号に応答して、トランジス
タに十分なゲート電圧を提供し、トランジスタを導通状
態にする。フリップ−フロップ１１４はクロックパルス
によって周期的にセットされ、また一次巻線電流が所定
のレベルに達したとき、コンパレーター回路１２２から
の信号に応じてリセットされる。　　　一次巻線１０３
とトランジスタ１１０を含む直列回路は、さらに抵抗１
２０を持つ。それは抵抗にかかる電圧によって直列回路
に流れる電流を測定する電流センサとして用いられる。

トランジスタと一４８ボルト電源の間に接続される抵抗
は標準の抵抗、例えば１０オームでよい。トランジスタ
に接続される抵抗１２０の端子はコンパレーター回路１
２２にも接続され、抵抗にかかる電圧が参照レベルに達
したとき、コンパレーターはフリップ−フロップ１１４
のリセット側に信号を与える。こうしてフリップ−フロ
ップがリセット状態になり、駆動回路１１２がトランジ
スタ１１０を遮断し、それによって一次巻線１０３へ流
れる入力電流がカットオフされる。フリップ−フロップ
１１４のセット端子は、フリップ−フロップを周期的に
セットするクロックパルスに接続される。それは駆動回
路１１２を働かせ、トランジスタ１１０が一次巻線電流
の次のサイクルのために動作する。一次側に電流が流れ
ているとき、ダイオードは二次側で電流が流れるのを防
ぐ。一次側の電流かカットオフされたとき、二次側電流
がダイオード１１１を通してコンデンサ１１３と負荷１
０９へ流れる。

第２図と第３図はフリップ−フロップ１１４に与えられ
たセットおよびリセットパルスに関する二次と検出巻線
の電圧波形に対応する一次側および二次側の電流波形を
示す。第２図はループインピーダンスか臨界インピーダ
ンスＺ−ｃｒｉｔより小さい負荷状性でのこれらの波形
を示し、また第３図はループインピーダンスが臨界イン
ピーダンスより大きいときの波形を示す。第２図に示さ
れるようにクロックパルスの立上がりでは、フリップ−
フロップ１１４はセットされ、一次巻線電流Ｉｐが立上
がる。電流があるレベルに達し、抵抗１２０にかかる電
圧がコンパレーター１２αに与えられた参照信号レベル
を越えたとき、リセットパルスがフリップ−フロップ１
１４に与えられる。その結果、一次側の電流がカットオ
フされ、二次側電流Ｉｓか流れ始める。巻線の極性のた
め、一次側電流が流れているときに黒点端では二次側電
圧Ｖｓと検出巻線にかかる電圧Ｖ−ｓｅｎｓｅ　　は負
になり、二次側電流が流れているときは正となる。二次
巻線１０５はダイオード１１１とコンデンサ１１３て構
成されるネットワークを通って負荷１０９に接続される
。

本例では、コンデンサは５μＦである。

検出巻線１０７は一つの端子が電源Ｖｓｓに接続され、
もう一つの端子が抵抗１５０を通してピーク検出回路１
２４に接続される。抵抗１５０およびピーク検出回路１
２４と電源Ｖｓｓの間に接続される抵抗１５２は信号を
減衰するのに用いられる。抵抗１５０と１５２の値はそ
れぞれ４３にΩと４．５にΩである。ピーク検出回路は
入力電圧のピーク値に等しい出力電圧を提供する公知の
回路である。ピーク検出回路１２４の出力は１．２１に
Ωの抵抗１３０を通って公知の演算増幅器１２６の入力
端に接続される。１００にΩの抵抗１３２は演算増幅器
の出力からダイオード１３４およびフィードバックの安
定性を保つ０．０２μＦのコンデンサ１３６と並列の反
転入力で接続される。

演算増幅器の出力は４．６４にΩの抵抗１５４を通って
、コンパレーター回路１２２の参照入力端に接続される
。抵抗１５４および参照入力端から参照電圧源１２８に
接続されるＩＫΩの抵抗１５６は、演算増幅器の出力信
号を減衰するのに用いられる。演算増幅器は約３ボルト
の参照電圧源１２８に接続される参照入力端子を有する
。参照電圧源は電源Ｖｓｓの変動に依存しない参照電圧
を提供する公知のバンドキャップ参照回路でもよい。

ピーク検出回路１２４からの出力電圧か参照電圧−１０
＝源１２８より低いとき、演算増幅器１２Ｂは参照電圧に
等しい電圧を提供する。従って検出巻線の電圧が参照レ
ベルより低い間では、コンパレーター１２２の参照入力
端子は一定の電圧レベルにある。その結果、それぞれの
周期では一次側電流の同じレベルでリセットパルスが現
れ、一次巻線に与えられたエネルギーは基本的には各周
期同じであり、二次巻線で一定のパワー出力が得られる
。

しかし、負荷インピーダンスが増加した場合では、負荷
電流が減少し、負荷端子にかかる電圧が上昇する。この
高電圧は検出巻線１０７に現れる。

その結果、ピーク検出回路１２４の出力信号の電圧レベ
ルが上昇し、参照電圧源１２８のレベルを越える。ピー
ク検出回路１２４の出力信号のレベルが参照電圧源１２
８を越えたとき、それに応じて演算増幅器１２６の出力
電圧が減少する。これはコンパレーター１２２への入力
信号レベルを減少させ、従ってコンパレーター１２２は
抵抗１２０の電圧値を下げるためにフリップ−フロップ
１１４にリセット信号を提供する。つまり、フリップ−
フロップ１１４へのリセット信号は一次側入力電流をさ
げるために生成される。第３図は一次側と二次側電流お
よび二次巻線と検出巻線の電圧波形を示す。第３図から
れかるように、検出巻線での高電圧はフリップ−フロッ
プ１１４へのリセットパルスが早く出現するため、一次
側に流れる電流の周期を短くする。

これは二次巻線へのパワーを減少し、高インピーダンス
負荷にかかる電圧の極端な立上がりを防ぐ。

第４図は電源回路が負荷１０９にかかる出力電圧を、出
力電流の関数として示す図である。図は臨界負荷インピ
ーダンスＺ−ｃｒｉｔでの電流より低い電流値で電圧は
近似的に一定であることを示す。

実験の回路では出力電圧は約６０ボルトであった。

出力電流は負荷に接続されるツェナーダイオード１１５
によって零になるのを防ぐ。負荷電流が零に近づくとき
ツェナーダイオードは７０ボルトで導通する。出力電流
が臨界負荷インピーダンスでの電流より大きいとき、出
力パワーか一定になり、従って電圧は電流の増加に伴っ
て下がる。これは出力電流が臨界インピーダンスでの値
と約２００Ωの電話加入者線での最少インピーダンスで
の値の間にあるとき有効である。負荷電流がツェナー電
流と臨界負荷インピーダンスでの値の間にあるとき、検
出巻線１０７によって検出される高負荷電圧に応じて一
次巻線入力電流のパルス幅変調の結果、出力電圧は完全
に一定である。臨界負荷インピーダンスは次式で計算で
きる。

ここでＲ１−抵抗１５０　＝　４３にΩＲ２＝抵抗１５
２　、＝　４．５にΩ Ｒ−抵抗１２．（１＝ＬＯΩ Ｎ　＝一次巻線と検出巻線の巻数比−０，５Ｆ　＝クロ
ック周波数−２５６ＫＨｚＬ−一次巻線インダクタンス２００μＨ第１図の回路は
通信スイッチシステムの電話線用に設計されたもので、
加入者線のフックオン／フックオフ状態を決めるため、
システムコントローラによって出力が時間的にサンプリ
ングされる監視回路１３５が提供されている。監視回路
はコンハレーター１４０で構成され、その一つの端子ハ
ピーク検出器を通って電流検出抵抗１２０に接続され、
もう一つの端子は参照電圧源１４４に接続される。

これは電源Ｖｓｓの電圧変動に依存しない公知の約１．
５ボルトのバンドギャップ参照回路でもよい。

電流検出抵抗１２０にかかる電圧は、一次巻線のパルス
入力電流に従って変化し、コンパレーター１４０に信号
を提供するため、ピーク検出器１４２は抵抗電圧のピー
ク値に応じて、出力信号を提供するように設計されてい
る。フックオンのとき、加入者線のインピーダンスが高
くなり、第４図に示される臨界インピ、−ダンスより大
きくなる。その結果、抵抗１２０およびコンパレーター
１４’０に対応する入力端では比較的低いピーク電圧か
存在する。

フックオフのときは、ループインピーダンスが低くなり
、従って検出抵抗１２０では電圧が比較的高くなる。参
照電圧源１４４値はフックオンのときの電圧信号より高
く、フックオフのときの電圧信号より低くなるように選
択される。従って、コンパレータ−１４０の出力ではフ
ックオフのときよりもフックオンの時に違う電圧信号が
提供される。この方法では加入者線の状態を示す監視出
力は、コンパレーター１４０によって提供される。

第１図に示されるフックオン／フックオフ検出器１４５
の別の例は点線によって、演算増幅器１２６の出力に接
続される。フックオフのとき、負荷インピーダンスが相
対的に低くなり、従って増幅器は参照電圧源１２８のレ
ベルより相対的に高い出力電圧レベルを提供する。フッ
クオンのとき、ループインピーダンスは第４図に示され
る最大のフックオンループインピーダンスＺ−ｍａｘよ
り高くなる。

第４図での等電圧線が横軸接近すると、約６０ボルトか
ら６５ボルトまでわずかの傾きを持つ。この電圧差は増
幅器１２６の出力端でｚ−１′ｌ１ａｘとフックオンを
区別するのに十分である。増幅器出力レベルは、コンパ
レーター１４９によって参照電圧源１４７と比較され、
適当な監視出力信号を提供する。

ここで述べた本発明の精神や範囲から離れずに、これら
の技術で実施例を変更あるいは修正できる＝　１５− ことは明らかである。従ってこれらの変更や修正は本特
許請求の囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電源回路の回路図；第２図と第３図は第１図の回路で異なる負荷インピーダ
ンスでの電流と電圧波形を示す図；第４図は出力電流の
関数として電源の出力電圧を描いた図である。１０１　・・変圧器　　　　　１０３・・・一次巻線１
０５・・・二次巻線　　　　１０７・・・検出巻線１０
９・・・負荷１１０・・・トランジスタスイッチ１１１・・・ダイオード　　　１１２・・・駆動回路１
１３・・・コンデンサ１１４・・・フリップ−フロップ１１５・・・ツェナーダイオード１２０・・・抵抗１２２・・コンパレーター回路１２４・・・ピーク検出回路１２６・・・演算増幅器　　　１２８・・・参照電圧源
１３０．１３２・・・抵抗　　　　１３４・・・ダイオ
ード１３５・・・監視回路　　　　１３６・・・コンデ
ンサ１４０・・コンパレーター１４２・・・ピーク検出器　　１４４・・・参照電圧源
１４５・・・検出器　　　　　１４７・・・参照電圧源
１４９・・・コンパレーター１５０、Ｌ５２．１５４，１５６・・・抵抗用　願　人
；アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ、　　１特開平１．−１７５４５３　（６） ’）ａ・ｙ７−ロー　　　　７０・γ７−ロー□　「Ｔ
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　「Ｔ　（Ｘ　　　　１）−−−−ノｌ　　　　　　　
　　　Ｖ５ｓ −ｒｉ’、、ン＋　　１　　　”””　　　　　　　　
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Claims

【特許請求の範囲】

（１）一次巻線および二次巻線を有し、変圧器出力電圧
信号を生じるさせるための変圧器出力電圧装置を提供す
る変圧器と、その一次巻線に流れる電流を検出する電流センサおよび
、電流センサや変圧器出力電圧信号に応答し、負荷が変動
する条件で、変圧器出力電圧がある一定のレベルを越え
たとき、変圧器出力電圧が一定レベルを保持するために
一次巻線への入力電流を減少させる回路素子からなるこ
とを特徴とする安定した出力電圧を有する電源。
（２）回路素子が電流センサからの信号と変圧器出力電圧信号とを比較す
るコンパレーターと、このコンパレーターに応答し、一次巻線への入力電流を
減少させる回路素子とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の安定した出力電圧を有する電源。
（３）回路素子が変圧器出力電圧信号および参照信号に応答し、変圧器出
力電圧信号のレベルが参照信号のレベルを越えたとき、
初期値を有するコンパレーターに出力信号を生成する回
路素子からなる子とを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の安定した出力電圧を有する電源。