JPH0618396B2 - 電話機用電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電話回線からの電力を利用する電話機用電源
回路、時に高電圧、大電流を取り出すものに関する。

［従来の技術］ 近年の半導体技術等の飛躍的な進歩に伴い、電話機にお
いても同一の電話番号のダイアリングを行う再送機能
や、予め記憶しておいた電話番号を短縮した番号の入力
により発信する短縮番号機能等を備えたものが広く採用
されるようになってきている。このような電話機におい
ては、内部にダイアリング機能を達成するためのダイア
ラＩＣを内蔵し、このダイアラＩＣの動作によってこれ
らの機能を達成している。

ここで、従来の電話機の概略構成について、第７図に基
づいて説明する。

図において、一点鎖の左側が電話機１００であり、接続
端子１０ａ，１０ｂによって電話回線Ｌ１，Ｌ２に接続
される。そして、接続端子１０ａ，１０ｂはダイオード
ブリッジ１２に接続され、回線Ｌ１，Ｌ２のいずれが正
の電圧であっても正側出力端１２ａより正の電圧を出力
する。

ダイオードブリッジ１２の正側出力端１２ａには、ダイ
アルパルススイッチ１４が接続されている。このダイア
ルパルススイッチ１４は、ダイアル発信の際に、所定の
頻度で直流電流を断続することにより、ダイアルパルス
を電話回線Ｌ１，Ｌ２に出力するものである。

このダイアルパルススイッチ１４を介して電圧ＶＬが出
力され、これがスピーチネットワークＩＣ１６に供給さ
れる。このスピーチネットワークＩＣ１６は送受話器１
８に接続され、送受話器１８からの音声信号を電話回線
Ｌ１，Ｌ２に出力したり、電話回線Ｌ１，Ｌ２からの音
声信号を送受話器１８へ供給するものである。

そして、このダイアルパルススイッチ１４からの出力電
圧ＶＬはダイアラＩＣ３０の電源としても利用される。
ところが、この電圧ＶＬには電話回転Ｌ１，Ｌ２より入
力される音声信号やスピーチネットワークＩＣ１６を介
し送受話器１８より入力される音声信号が交流信号とし
て重畳されている。そこで、これをそのままダイアラＩ
Ｃ３０の電源として利用することはできない。そこで、
このダイアラＩＣ３０に供給する直流電圧ＶDDを所定の
電位に保つ回路が設けられている。

すなわち、ダイアルパルススィッチ１４を介しダイオー
ドブリッジの１２の正側出力端１２ａに接続されている
ため、電圧ＶＬに保たれる正側の配線２０は、抵抗Ｒ0
とコンデンサＣ0 によってアースに接続されている。そ
して、コンデンサＣ0 は電圧ＶＬの変動に拘らずに所定
の電位をそのＲ0 との接続側に保持する。従って、この
コンデンサＣ0 の上流側端においての電圧を電圧ＶＬに
近い直流電圧に保持することができる。

しかし、コンデンサＣ0 は電圧ＶＬの交流成分に対して
はそのインピーダンスが０に近く、交流成分をアースに
流してしまう。そこで、電話機１００の基本的な要請と
して、電話回線Ｌ１，Ｌ２の電話機１００側におけるイ
ンピーダンスが６００Ω以上とする必要がある。このた
め、インピーダンスを６００Ω以上に保ち、ＶＬにおけ
る交流成分の減衰を防止するために抵抗Ｒ0 が必要とな
る。抵抗Ｒ0 の抵抗値は６００Ω以上であればよいが、
通常１〜２ｋΩのものが採用されている。

そして、抵抗Ｒ0 とコンデンサＣ0 の接続点からの電圧
が逆流防止用のショットキダイオードＳD1を介して電圧
ＶDDとしてダイアラＩＣ３０に供給される。ここで、電
圧ＶDDの出力線４０とアースの間には電圧保持用コンデ
ンサであるコンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤが
接続されている。このコンデンサＣ１はＶDDの平滑用の
ものであり、ツェナーダイオードはＺＤはＶDDを所定値
以下に保持するためのものである。

なお、電話機１００においては、回線Ｌ１，Ｌ２との接
続が行われておらず、ここから電力を得られない場合に
ダイアラＩＣ３０に対し電力を供給するため、予備のバ
ッテリＥＳを有している。そして、この予備のバッテリ
ＥＳからの直流電圧は抵抗ＲＳダイオードＤＳを介し、
所望の電圧として電圧供給線４０に供給される。逆流防
止用ショットキダイオードＳD1は、このバッテリＥＳか
らの電力が電源配線２０の方へ逆流しないようにするた
めのものである。

そして、ダイアラＩＣ３０はキーパッド（図示せず）と
接続され、ここから入力されたダイヤリングについての
信号等をスピーチネットワークＩＣ１６またはダイアル
パルススイッチ１４に供給し、回線Ｌ１，Ｌ２よりＤＴ
ＭＦ（デュアルトーン・マルチ・フリークエンシー）信
号またはダイアルパルスを送出する。

このような構成において、回線Ｌ１，Ｌ２から供給され
る電圧ＶＬは、直流電圧ＶDDとしてダイアラＩＣ３０に
供給される。そして、抵抗Ｒ0 存在により、電圧ＶＬに
重畳されている交流成分の減水も所定以下に保持され
る。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように従来の電話機１００において、抵抗Ｒ0 に
より、電話機内部のインピーダンスを所定以上に保持し
ながら、直流電圧ＶDDを得ることができる。

しかしながら、この構成においては、得られる電圧ＶDD
は抵抗Ｒ0 における電圧降下分だけ電圧ＶＬより低くな
ってしまう。そこで、ダイアラＩＣ３０等に供給する電
圧ＶDDがかなり低くなり、ＩＣ駆動の電源としてはその
電圧が低すぎ、ダイアラＩＣ３０の設計、動作が非常に
限定されるという問題点があった。

すなわち、電話回線Ｌ１，Ｌ２間の電圧は、回線の距離
等によって変化するが、回線電流が２０ｍＡにおいて、
６Ｖを越えてはならないという規格が存在する。そこ
で、ダイオードブリッジ１２、ダイアルパルスイッチ１
４を介して出力される電圧ＶＬは回線電流２０ｍＡにお
いて、通常４Ｖ程度に設定される。そして、ダイアラＩ
Ｃ３０に供給する電流ＩDDが１ｍＡ、抵抗Ｒ0 の抵抗値
を１ｋΩとすれば、ＶDDとして得られるのは３Ｖ程度と
なってしまう。

ＩＣ内においてトランジスタ等を動作させるためには、
電源の電圧はなるべく高いほうがよく、得られる電流値
もできるだけ多いほうがよい。そこで、この電源電圧Ｖ
DDとして３Ｖ程度の低電圧であると、回路の自由度が著
しく制限されてしまう。更に、ダイアラＩＣ３０におい
て電流ＩDDを大きくすれば、それだけ抵抗Ｒ0 における
電圧降下も大きくなり、大電流を得られないという問題
点もある。

この発明は上述のような問題点を解決することを課題と
してなされたものであり、高電圧、大電流を取り出すこ
とのできる電話機用電源回路を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電話機用電源回路は、電話回線と接続さ
れ、出力側の極性を一定に保持するダイオードブリッジ
と、ベース・コレクタ間が短絡されたカレントミラー入
力側トランジスタと、カレントミラー入力側トランジス
タのベースにそのベースが接続されたカレントミラー出
力側トランジスタからなり、上記ダイオードブリッジの
正極側に接続されたカレントミラーと、このカレントミ
ラーの上流側と共通ベース間を接続する交流バイパス用
コンデンサと、カレントミラー入力側トランジスタの下
流側に接続された２つの抵抗からなる分圧抵抗と、カレ
ントミラー出力側トランジスタの下流側に接続され、そ
のベースが上記分圧抵抗の中間部がベースに接続された
インピーダンス保持用トランジスタと、アノードがカレ
ントミラー出力側トランジスタと上記インピーダンス保
持用トランジスタの接続部に接続され、カソード側が電
圧出力端に接続された逆流防止用ダイオードと、この逆
流防止用ダイオードのカソード側に接続され、電圧出力
端における電圧を保持する電圧保持用コンデンサとを有
することを特徴とする。

［作用］ このように、カレントミラー入力側トランジスタには、
これをバイパスするコンデンサが設けられている。この
ため、ダイオードブリッジから出力される電圧に含まれ
る交流成分は交流バイパス用コンデンサを介しカレント
ミラー入力側トランジスタの下流側に流れる。そこで、
カレントミラー入力側トランジスタには一定の直流電流
が流れ、カレントミラー出力側トランジスタに対応した
直流電流が流れる。

また、カレントミラー出力側トランジスタの下流側には
インピーダンス保持用トランジスタが配置されており、
このインピーダンス保持用トランジスタのベースには、
カレントミラー入力側トランジスタの下流側に設けられ
た分圧抵抗の中間点が接続されている。

このため、インピーダンス保持用トランジスタはダイオ
ードブリッジから出力される電圧の交流成分に応じで動
作する。このため、カレントミラー出力側トランジスタ
の下流側の電位も交流成分に応じて変動する。

すなわち、ダイオードブリッジからの電圧が所定以上下
がった場合にはインピーダンス保持用トランジスタがオ
ンし、カレントミラー出力側トランジスタに流れる電流
が流れる。

従って、ダイオードブリッジから出力される電圧が下が
ってもカレントミラー出力側トランジスタのコレクタ・
エミッタ間電圧を所定値以上に保持できる。そこで、カ
レントミラー出力側トランジスタのインピーダンスが減
少するのを防止することができる。

このようにして、本回路では、カレントミラー出力側ト
ランジスタを介し、アースに向かう経路のインピーダン
スを所定以上に保持することができ、またバイパス用コ
ンデンサとアースの間には、分圧抵抗が設けられてお
り、この分圧抵抗を大きな値に設定すれば、この経路の
インピーダンスを大きなものにできる。従って、ダイオ
ードブリッジから出力される電圧の交流成分が逃げるの
をを防止できる。

そして、カレントミラー出力側トランジスタを介し電流
を出力できるため、出力電圧をダイオードブリッジから
出力される電圧に近い高電圧に設定することができる。

なお、逆流防止用ダイオードがあるため、インピーダン
ス保持用トランジスタがオンしても、回路の出力電圧に
悪影響はない。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例に係る電話機用電源回路につ
いて図面について説明する。

第１図は実施例の概略構成を示す回路図であり、従来例
と同一部材とは同一符号を付し説明を省略する。

この実施例において、電圧ＶＬが乗る配線２０は、抵抗
Ｒ１、ベース・コレクタ間が接続されたカレントミラー
入力側トランジスタであるダイオードＤ１、抵抗Ｒ3 、
抵抗Ｒ4 を介し、アースに接続されており、また配線２
０は抵抗Ｒ2 、カレントミラー出力側トランジスタであ
るトランジスタＱ1 、インピーダンス保持用トランジウ
タであるトランジスタＱ2 を介しアースに接続されてい
る。

そして、配線２０とダイオードＤ1 と抵抗Ｒ3 の接続点
の間には交流バイパス用コンデンサであるコンデンサＣ
2 が接続され、ダイオードＤ1 と抵抗Ｒ3 の接続点には
トランジスタＱ1 のベースが接続され、抵抗Ｒ3 と抵抗
Ｒ4 の接続点にはトランジスタＱ2 のベースが接続され
ている。

なお、トランジスタＱ1 ，Ｑ2 は電流と配線２０側から
アースに向けて流すＰＮＰ型トランジスタであり、ダイ
オードＤ1 はそのベースとコレクタが短絡されたＰＮＰ
型トランジスタで構成されている。

次に、この回路の動作について説明する。

上述のようにダイオードＤ1 のカソード側はトランジス
タＱ1 のベースに接続されている。そして、ダイオード
Ｄ1 はベースコレクタ間の短絡されたＰＮＰ型トランジ
スタであるため、トランジスタＱ1 とダイオードＤ1 と
でカレントミラーが構成されることとなる。このため、
ダイオードＤ1 に流れる電流Ｉ0 とトランジスタＱ1 の
下流側に流れる電流Ｉ1 の間にはトランジスタＱ1 、ダ
イオードＤ1 の特性に応じた関係が生じるはずである。
すなわち、トランジスタＱ1 とダイオードＤ1 を構成し
ているトランジスタのエミッタ面積の比などにより、こ
の比に応じた電流が流れることとなる。例えば、電流Ｉ
1 として１ｍＡが流れる場合に、その比を／１０とすれ
ば、電流Ｉ0 として１００μＡが流れることとなる。

そして、第２図において実線で示すようにＶＬがこれに
乗る音声信号によって所定の周期で変化した場合、この
交流成分はコンデンサＣ2 を通過し、抵抗Ｒ３，Ｒ４を
介しアース側に流れることとなる。従って、コンデンサ
Ｃ2 の負側の電位は、第２図において破線で示すように
電圧ＶＬの変動に伴い、同様に変動することとなる。そ
こで、抵抗Ｒ1 及びダイオードＤ1 における電圧降下Ｖ
C2は常に一定に保たれる。

そして、直流電流Ｉ0 は電圧ＶＬに交流が重畳されない
場合に、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 に流れる電流に等しく、 Ｉ0 ＝（ＶＬ−ＶC2）／（Ｒ3 ＋Ｒ4 ） となる。

また、トランジスタＱ1 に流れる電流Ｉ1 は、 Ｉ1 ＝ｎＩ0 となる。ここで、ｎはトランジスタＱ1 とダイオードＤ
1 の特性に電流比である。

なお、電圧ＶＬにのる交流成分はコンデンサＣ2 、抵抗
Ｒ3 ，Ｒ4 を介してアース側に流れてしまう。

そして、電圧ＶＬにのる交流成分についてのインピーダ
ンスは、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 の抵抗値の和となり、これを６
００Ω以上とすれば、交流成分に対するインピーダンス
を６００Ω以上に保持することができる。また、Ｉ0 の
値はこの抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 の値によって左右されるが、出
力側の電流値Ｉ1 はＩ0 に対し所望の大きな電流とする
ことができる。そこで、抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 に数＋ｋΩとい
う大きな抵抗をとり、電圧ＶＬの交流成分に対するイン
ピーダンスを非常に大きなものとしても、出力電流値Ｉ
1 として大きな値をとることができる。

ここで、トランジスタはその特定として、コレクタ・エ
ミッタ間電圧ＶCEが非常に小さくなった場合において、
飽和現象が生じ、コレクタ電流ＩＣがコレクタ・エミッ
タ間電圧ＶCEに応じて変動してしまうという特性を持っ
ている。すなわち、第３図に示すようにコレクタ・エミ
ッタ間電圧ＶCEが０．５Ｖ以上であれば、ＶCEの変化Δ
ＶCEに対するコレクタ電流ＩＣの変化は非常に小さい
が、トランジスタが飽和してしまう０．２〜３Ｖ以下に
おいては、ＶCEに対するＩＣの変化が非常に大きくなっ
ている。

そこで、トランジスタＱ1 はそのＶCEが小さくなった場
合に、ベース電圧によらずコレクタ・エミッタ間電圧に
応じた電流を流通することとなる。そして、実施例の装
置においては、このトランジスタＱ1 のコレクタ側はシ
ョットキダイオードＳD2、コンデンサＣ1 を介しアース
に接続されている。そこで、トランジスタＱ1 のコレク
タ・エミッタ間電圧が非常に小さくなった状態におい
て、交流成分がアース側に逃げてしまうこととなる。

この実施例において特徴的なことは、このようなトラン
ジスタＱ1 を介し流れる交流成分を防止するためにトラ
ンジスタＱ2 を設けたことである。すなわち、このトラ
ンジスタＱ2 を動作させることにより、トランジスタＱ
1 のコレクタ・エミッタ間電圧を常に所定の電位に保持
することができる。

すなわち、トランジスタＱ1 のベース・エミッタ間電圧
ＶBE1 とトラジスタＱ2 のベース・エミッタ間電圧ＶBE
2 はそのトランジスタの特性によるものであり、通常の
場合同一としてよい。そして、トランジスタＱ1 ，Ｑ2
のベース間は抵抗Ｒ3 によって接続されている。そこ
で、この抵抗Ｒ3 における電圧降下をＶR3とすれば、ト
ランジスタＱ2 のベース電位については次の関係式が成
り立つ。

ＶBE1 ＋ＶR3＝ＶCE1 ＋ＶSE2 ＶR3＝ＶCE1 このようにトランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間電
圧ＶCE1 は抵抗Ｒ３における電圧降下に等しくなる。そ
こで、抵抗Ｒ３の抵抗値を適当なものとすれば、抵抗Ｒ
3 における電圧降下を０．５Ｖ以上に設定することがで
きる。なお、トランジスタＱ2 のベース電圧ＶP は第２
図において一点鎖線で示してある。

そして、抵抗Ｒ３の抵抗値を適当な値に設定すれば、ト
ランジスタＱ1 におけるコレクタ・エミッタ間電圧ＶCE
1 は常に０．５Ｖ以上に保たれ、このトランジスタＱ1
を介し電圧ＶＬにのる交流成分がアース側に流れてしま
うことはない。

一方、トランジスタＱ2 を上述のようにして動作させた
場合、ＶDDののる配線４０からトランジスタＱ2 を介し
アース側に電流が生じてしまうこととなる。しかしなが
ら、ここには逆流防止用ダイオードであるショットキダ
イオードＳD2が配置されている。そこで、このショット
キダイオードによって電圧ＶDDがトランジスタＱ2 を介
しアース側に流れることを防止している。すなわち、こ
の実施例によれば、ショットキダイオードＳD2は直流バ
ッテリＥＳからの電流逆流を防止するだけでなく、トラ
ンジスタＱ2 のオン時における電圧ＶDDからの逆流電流
の防止する役目も果たしている。

以上のように、この実施例の回路によれば、抵抗Ｒ３，
Ｒ４の抵抗値を大きくすることにより、電圧ＶＬに対す
るインピーダンスを充分大きな値に保持でき、音声信号
に対する悪影響を防止することができる。そして、電圧
ＶDDの供給経路にはトラジスタＱ1 を配置すればよいた
め、ここにおける電圧降下も非常に小さくすることがで
き、大電圧を取り出すことができる。また、インピーダ
ンス保持のための抵抗Ｒ3 ，Ｒ4 を大きなものとして
も、トランジスタＱ1 に流れる電流を大電流とできるた
め、ダイアラＩＣ３０に対し大電流を供給することがで
きる。

なお、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 は電圧値調整用のものであり、非
常に小さなものでよいため、ここにおける電圧降下は非
常に小さくすることができる。

次に、この実施例の電源回路を用いて行った実験結果に
ついて説明する。

第４図は、ダイアラＩＣ３０に流れる電流ＩDDとここに
供給する電圧ＶDDの関係を示す特性図であり、電圧ＶDD
は電流ＩDDによらずほぼ一定に保持されている。従来例
の回路によれば、抵抗Ｒ0 が存在するため電流ＩDDが増
加すると電圧ＶDDが減少したが、この実施例によればこ
れを解決できることが理解される。なお、電流ＩＬは、
ダイオードブリッジ１２を介し、電話機１００に流れ込
む電流である。この電流ＩＬは機種にもよるが通常２０
ｍＡ以上である。

第５図は、電流ＩＬを変更した際の電話機の交流成分に
対するインピーダンスＺTEL の関係を示す特性図であ
る。電流ＩＬが２０ｍＡ以上であれば、インピーダンス
を６００Ω以上に保持されることが、理解される。な
お、この時の交流成分は１ｋＨｚ、０ｄＢｖとした。

第６図は、電流ＩＬと電圧ＶＬ、ＶDDの関係を示す特性
図であり、電流ＩＬが２０ｍＡ以上に保たれれば、電圧
ＶDDを十分高電圧に保持できることが理解される。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に係る電話機用電源回路
によれば、電話機内部におけるインピーダンスを充分大
きく保ちながら、高電圧大電流を取り出せる。このた
め、この電圧供給を受けるＩＣにおける設計の自由度が
広がり、その動作が確実に行えるという効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る電話機用電源回路の
回路図、 第２図は実施例の各点の電圧特性を示す特性図、 第３図はトランジスタのＶCEとＩC との関係のを示す特
性図、 第４図は実施例のＩDDとＶDDとの関係を示す特性図、 第５図は実施例のＩL とＺTEL との関係を示す特性図、 第６図は実施例のＩL とＶDD、ＶL との関係を示す特性
図、 第７図は従来の電話機用電源回路の一例を示す回路図で
ある。 １２……ダイオードブリッジ １００……電話機 Ｌ1 ，Ｌ2 ……電話回線 Ｄ1 ……ダイオード（カレントミラー入力側トランジス
タ） Ｑ1 ……トランジスタ（カレントミラー入力側トランジ
スタ） Ｑ2 ……トランジスタ（インピーダンス保持用トランジ
スタ） Ｃ1 ……コンデンサ（電圧保持用コンデンサ） Ｃ2 ……コンデンサ（交流バイパス用コンデンサ） Ｒ3 ，Ｒ4 ……抵抗（分圧抵抗） ＳD1……ショットキダイオード（逆流防止用ダイオー
ド）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電話回線と接続され、出力側の極性を一定
   に保持するダイオードブリッジと、 ベース・コレクタ間が短絡されたカレントミラー入力側
   トランジスタと、カレントミラー入力側トランジスタの
   ベースにそのベースが接続されたカレントミラー出力側
   トランジスタからなり、上記ダイオードブリッジの正極
   側に接続されたカレントミラーと、 このカレントミラーの上流側と共通ベース間を接続する
   交流バイパス用コンデンサと、 カレントミラー入力側トランジスタの下流側に接続され
   た２つの抵抗からなる分圧抵抗と、 カレントミラー出力側トランジスタの下流側に接続さ
   れ、そのベースが上記分圧抵抗の中間部がベースに接続
   されたインピーダンス保持用トランジスタと、 アノードがカレントミラー出力側トランジスタと上記イ
   ンピーダンス保持用トランジスタの接続部に接続され、
   カソード側が電圧出力端に接続された逆流防止用ダイオ
   ードと、 この逆流防止用ダイオードのカソード側に接続され、電
   圧出力端における電圧を保持する電圧保持用コンデンサ
   と、 を有することを特徴とする電話機用電源回路。