JPS61219255A - 直流給電回路 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、特に電子交換機等において電話回線を介し
て電話機端末に直流電流を供給ザる直流給電回路に関す
る。

〔発明の技術的背景および問題点） 電話交換機においては、電話回線に接続された電話機に
対して通話電流を供給したり、または電話機のオンフッ
ク状態、オフフック状態等を監視するために電話回線を
介して電話機に直流電流を供給することが必要である。

この直流電流は、例えば従来のクロスバ交換機等におい
てはインダクタンスコイルまたはリレーコイル等のイン
ダクタンス素子を介して一４８ボルトの直流電圧源から
供給されている。このようなインダクタンス素子は直流
電圧源によって通話信号が減衰することを防止するため
に使用されているものである。

また、このように電話機に供給される直流電流は、電話
機までの電話回線の長さによる電話回線の直流抵抗の変
化によって、例えば１００ｍＡから数１０１　Ａ以下ま
で大きく変化するが、電話機の通話性能を考慮した場合
には、電話機に供給される直流電流は電話回線の線路抵
抗等によって変化せずに所定の定電流であることが好ま
しい。

また、電話交換機として構内交換機を考慮した場合、構
内交換機においては各電話機までの電話回線の長さは比
較的短かく、線路抵抗は小さいので、比較的大きな直流
電流が電話回線を介して各電話機に流れることになる。

ところで、構内交換機は小型であるとともに、特に経済
的であること等が要求されるため、電源装置は小型、経
済的で電流容量も極力小さなものが使用されることにな
るが、従来のようにインダクタンスコイルやリレーコイ
ル等を使用した直流給電回路においては、コイルの直流
抵抗は一定の値であるため、電話機に供給される直流電
流は上述したように線路抵抗によって大きく変化し、定
電流化は困難であるとともに、構内交換機のように線路
抵抗が比較的小さい場合には大きな直流電流が電話機に
流れ、消費電力が増大して非経済的であるとともに、交
換機の電源装置も大きくなり好ましくない。

更に、電子交換機として小型化し経済家するために、Ｌ
ＳＩ化を考慮した場合には、また特に、ディジタル交換
機を考慮した場合には、加入者回路または加入者回線イ
ンターフェース回路のＬＳＩ化が必要であるが、上述し
たインダクタンスコイルやリレーコイル等はそのままで
はＬＳＩ化が困難であるとともに、形状的にも大きく、
電子交換機として小型化を達成することが困難である。

〔発明の目的〕

こめ発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
しては、従来のようなインダクタンス素子が不要でＬＳ
Ｉ化し易い簡単な回路構成であり、かつ定電流化または
定抵抗化を達成し得る直流給電回路を提供することが目
的である。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、一対の加入者回線を介して加
入者端末に直流電流を供給する直流給電回路において、
この発明は、一対の加入者回線のそれぞれに抵抗を介し
て接続され、加入者回線を介して加入者端末に直流電流
を供給する電流供給手段と、前記抵抗の両端における信
号を増幅するとともに、加入者回線に重畳された雑音を
除去する信号増幅手段と、前記信号増幅手段の出力信号
を帰還する帰還回路と、前記帰還回路の出力信号を所定
の基準信号と比較し、所望の直流電流を加入者回線に供
給すべく前記両信号の差信号を増幅して前記電流供給手
段に供給する比較増幅手段とを有することを要旨とする
。

〔発明の効果〕

この発明によれば、加入者回線を電流供給手段に接続し
ている抵抗の両端における信号を増幅して帰還し、この
帰還信号を所定の準備信号と比較し、この差信号を増幅
して前記電流供給手段に供給して所望の直流電流を加入
者回路に供給するにより直流給電回路が形成され、この
直流給電回路は演算増幅器、トランジスタ、抵抗等の回
路素子で構成され、インダクタンス素子を使用していな
いので、ＬＳＩ化が容易であり、直流給電回路の小型化
、経済化を達成し、信頼性を向上することができ、結果
として電子交換機、特にディジタル交換機の小型化、経
済化を達成し、信頼性を向上することができる。

また、増幅度を制御することにより定電流給電または定
抵抗給電を任意に達成することができるので、電話機に
供給される直流ｉｉ流を所望の最適値に制御して電流消
費を低減することができ、電源装置の経済化、小型化を
達成することができる。

更に、基準信号の極性を逆にすることにより電話機に供
給される直流の方向を簡単に逆転することができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係わる直流給電回路を示
すものである。同図において、インピーダンスＺＬを有
する電話機１は電話回線Ｌ１、Ｌ２を介して端子ａ、ｂ
に接続されている。端子ａ。

ｂはそれぞれ直流給電回路のモニタ抵抗３．５の一端に
接続されるとともに、電圧利得１の第１および第２の演
算増幅器７．９の反転入力端子に接続されている。演算
増幅器７．９の非反転入力端子はそれぞれ抵抗３．５の
他端に接続されている。

演算増幅器７．９の出力端子はそれぞれ電圧利得Ａ２を
有する第３の演算増幅器１１の非反転入力端子および反
転入力端子に接続されている。このようにして電圧利得
１の第１および第２の演算増幅器７．９で取り出された
抵抗３，５の両端の電圧信号は第３の演算増幅器１１で
増幅されるようになっている。

演算増幅器７．９の入力端子には図示のように抵抗３，
５に発生する電圧信号が逆極性であるように供給されて
いるので、演算増幅器７，９の出力電圧は互いに逆極性
に現れるため、第３の演算増幅器１１の出力電圧は演算
増幅器７，９の出力を加算した電圧を電圧利得（Ａ２）
倍した出力電圧になる。そして、通常のように演算増幅
器７゜９の入力電圧、すなわち抵抗３．５の両端の電圧
が同じである場合には、第３の演算増幅器１１の出力で
出力電圧は抵抗３，５の両端の電圧、例えば抵抗３，５
の抵抗値をＲとし、抵抗３．５に流れる電流をＩＬとす
ると、電圧ＩＬＲの２倍の電圧２１ＬＲを電圧利得（Ａ
２）倍した電圧２Ａ２ＩＬＲになる。しかしながら、電
話口１１ＬＩ、Ｌ２に対して同相であるように外部から
電磁誘導等により電話回線Ｌ１、Ｌ２に重畳される雑音
等は演算増幅器７．９の出力が同じ極性で現れ、これが
第３の演算増幅器１１に供給されるため、演算増幅器１
１で完全に除去され、雑音成分は演算増幅器１１から出
力されないようになっている。

第３の演算増幅器１１の出力信号はローパスフィルタ１
３を介して演算増幅器からなる比較器１５の反転入力に
帰還信号として供給され、比較器１５の非反転入力に供
給されている基準電圧Ｖ「と比較されている。ローパス
フィルタ１３は第３の演算増幅器１３の出力信号から通
話信号等の可聴信号以外で可聴信号よりも高い周波数の
雑音成分を除去するとともに、前記比較器１５に帰還信
号を供給し、これにより直流給電回路を構成する帰還ル
ープを安定化しているものである。

比較器１５は電圧利得Ａ＋を有していて、基準信号ｙｒ
とローパスフィルタ１３からの帰還信号とを比較し、そ
の差信号を電圧利得（Ａ１）倍している。上述したよう
に第３の演算増幅器１１の出力が２Ａ２ＩＬＲとすると
、この出力電圧はローパスフィルタ１３を介して比較器
１５の反転入力に供給され、準備電圧Ｖｒと比較されて
、比較器１５から出力電圧Ａ＋　　（Ｖｒ　−２Ａ２　
　ＩＬＲ）として出力される。この比較器１５の出力電
圧は互いに直列に接続されたＮＰＮトランジスタ１７と
ＰＮＰトランジスタ１９の両ベースに供給されるととも
に、電圧利得−１を有する演算増幅器２１に供給され、
この演算増幅器２１を介して極性が反転されて、同様に
互いに直列に接続されたＮＰＮトランジスタ２３とＰＮ
Ｐトランジスタ２５の同ベースに供給されている。

互いに直列に接続されたトランジスタ１７．１９および
トランジスタ２３．２５はＮＰＮトランジスタ１７およ
び２３のコレクタが＋■の電圧を有する直流電源に接続
され、ＰＮＰトランジスタ１９および２５のコレクタが
−Ｖの電圧を有する直流電源に接続されている。また、
トランジスタ１７．１９のエミッタは互いに接続されて
前記抵抗３の他端に接続され、トランジスタ２白、２５
のエミッタは互いに接続されて前記抵抗５の他端に接続
されている。そして比較器１５の出力電圧が正の場合に
はＮＰＮトランジスタ１７がオンするとともに、演算増
幅器２１を介して反転された負の電圧によりＰＮＰトラ
ンジスタ２５がオンになって、＋Ｖの電圧からトランジ
スタ１７、抵抗３、電話回線Ｌ１、電話ｌｌ１１、電話
回線Ｌ２、抵抗５、トランジスタ２５を介して一■の電
圧に電流ＩＬが流れ、これにより電話ｌ１１に直流電流
が供給される。また、比較器１５の出力電圧が負の場合
、これは後述するように前記基準電圧Ｖｒの極性を反転
すればよいのであるが、この負の場合には、トランジス
タ１９がオンになり、演算増幅器２１で反転された性の
電圧でトランジスタ２３がオンになって、＋■の電圧か
らトランジスタ２３、抵抗５、電話口［ＩＬ２、電話機
１、電話回線Ｌ１、抵抗３、トランジスタ１９を介して
一■の電圧に電流ＩＬが上述した場合と逆方向に流れる
。

以上のように構成されたものにおいて、比較器１５から
の正の出力電圧によりトランジスタ１７が駆動されてオ
ンになるとともに、演算増幅器２１で反転された負の電
圧でトランジスタ２５が駆動されてオンになって、上述
した経路で流れた直流電流１ｍは電話機１に通話電流と
して供給されるとともに、抵抗３，５にそれぞれＩＬ、
Ｒの電圧降下を発生する。この電圧降下ＩＬＲはそれぞ
れ第１及第２の演算増幅器７，９を介して第３の演算増
幅器１１に供給され増加されて、演算増幅器１１から電
圧２Ａ２１ＬＲとして出力される。この出力電圧２Ａ２
ＩＬＲはローパスフィルタ１３で可聴周波よりも高い雑
音成分を除去され、比較器１５の反転入力に供給されて
基準電圧■ｒと比較される。比較器１５は基準電圧■ｒ
と電圧２Ａ２１ＬＲとを比較し、両者の差電圧（Ｖｒ−
２Ａ２１ＬＲ）を電圧利４！？（Ａ＋）倍して出力電圧
を発生する。すなわち、今、比較器１５の出力端の電圧
をＥＯ′とすると、この出力電圧ＥＯ−は次式のように
なる。

Ｅｏ−＝Ａ＋　　（Ｖｒ　−２Ａ２　１ＬＲ）　　・”
（１）この比較器１５の出力電圧ＥＯ−はトランジスタ
１７を駆動するとともに、演算増幅器２１を介して反転
されてトランジスタ２５を駆動し、この出力電圧ＥＯ−
により電話機１に供給される直流電流を比較器１５の電
圧利得Ａ１および演算増幅器１１の電圧利得Ａ２によっ
て決定される最適な値に帰還制御し、これにより電話機
１に供給される直流電流を定電流化したり、または直流
給電回路の内部抵抗を定抵抗特性であるように制御して
いるのである。

次に、この関係をより明確にわかるように式を用いて説
明する。

比較器１５の出力端の電圧ＥＯ−は上式（１）に示す通
りであるが、この比較器１５の出力端の電圧ＥＯ′は演
算増幅器２１により反転されて、この電圧ＥＯ−の２倍
の電圧２ＥＯ′が直流電流ＩＬによる抵抗３．５と電話
機１のインピーダンスＺＬの電圧降下に等しいものであ
るため、電圧ＥＯ′として次式が成立する。

Ｅｏ　”−（ＺＬ＋２Ｒ）ＩＬ／２　　・・・（２）ま
た、直流給電回路の入力側の端子ａ、ｂ間の電圧をＥＯ
とすると、次式が成立する。

ＩＬ　＝Ｅｏ　／ＺＬ　　　　　　　　・・・（３）上
式（１）、（２）、（３）からＥＯ−およびＩＬを消去
すると、電圧ＥＯは次のようになる。

Ｅｏ　＝２ＺＬ　Ａ＋　Ｖｒ　／　（ＺＬ　＋２Ｒ＋４
Ａ＋Ａ２Ｒ）　　　　　　　　　・・・（４）ところで
、第１図に示す直流給電回路の等価回路を考えると、第
２図の点線で囲んで示すように内部インピーダンスｒＯ
と電圧源ＥＳから構成される。従って、この回路の入力
端である端子ａ、ｂ間の電圧をＥＯとすると、次式が成
立する。

Ｅｏ＝ＺｃＥｓ／（ＺＬ＋ｒｏ）　　・　（５）ここで
、上の式（４）と式（５）とを比較すると、次のように
なる。

Ｅｓ　＝２Ａ＋　Ｖｒ　　　　　　　　・　（６）ｒｏ
＝２Ｒ（１＋２ＡＩ　Ａ２　）　　　−（７）すなわち
、直流給電回路は、式（７）に示すように内部インピー
ダンスｒＯが抵抗Ｒおよび比較器１５と演算増幅器１１
の電圧利得Ａ＋　、Ａ２に依存して決定されることにな
る。従って、直流給電回路は電圧利得Ａ＋　、Ａ２を制
御することにより次のように任意に構成することができ
る。

（１）　電圧利得Ａ＋を■とすることにより、直流給電
回路の内部抵抗ｒＯは■になり、定電流給電特性を得る
ことができる。

（２）　電圧利得Ａ１およびＡ２を所望の値に制御する
ことにより、任意の定抵抗特性を得ることができる。

上述したように、直流給電回路に定電流給電特性を持た
せることにより電話機に供給される直流電流は線路抵抗
に影響されることなく、常に所望の適切な定電流を電話
機に供給することができ、消費電力を低減できるととも
に、電源装置を小型化し得る。また、定抵抗特性を持た
せることにより従来と同様な回路特性を直流給電回路に
持たせることもできるとともに、直流給電回路の内部抵
抗を任意の値に設定することができる。

なお、上式（３）に式（４）を代入すると、次式が得ら
れる。

ＩＬ　　＝２Ａ＋　　Ｖｒ　　／　（ＺＬ　＋２Ｒ＋４
ＡＩ　　Ａ２Ｒ）　　　　　　　　　　　　・・・　（
８）この式の分母において、４ＡＩ　Ａ２　Ｒの値は（
ＺＬ　＋２Ｒ）の値に比べて非常に大きく、（ＺＬ　＋
２Ｒ）は無視し得るので、上式（８）は次のようになる
。

ＩＬ　＝Ｖｒ　／２Ａ２　Ｒ−（９） この式において１／２Ａ２Ｒは一定であるので、これを
定数にとすると、上式（９）は次のようになる。

ＩＬ　＝ｋ　Ｖｒ　　　　　　　−（１０）この式（１
０）かられかるように、電話機に供給される直流電流Ｉ
Ｌは電話機１のインピーダンスＺＬに関係なく、比較器
１５の基準電圧ｖｒによって任意の値に設定することが
できるし、また比較器１５に対する基準電圧Ｖｒの極性
を逆に反転することにより電話機に供給される直流電流
の方向を筒中に逆にすることができる。これにより従来
の極性反転機能を簡単に達成することができ、種々の機
能に応用することができる。

なお、上記実施例において、インピーダンス２Ｌは電話
機１のインピーダンス゛として説明したが、これは電話
回線Ｌ１、Ｌ２の線路インピーダンスも含んだインピー
ダンスである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す直流給電回路図、第
２図は第１図の直流給電回路の等価回路図である。 １・・・電話機 ３．５・・・抵抗 ７．９．１１・・・演算増幅器 １３・・・ローパスフィルタ １５・・・比較器 １７．１９，２３．２５・・・トランジスタＬ１、Ｌ２
・・・電話回線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の加入者回線を介して加入者端末に直流電流を供給
   する直流給電回路において、一対の加入者回線のそれぞ
   れに抵抗を介して接続され、加入者回線を介して加入者
   端末に直流電流を供給する電流供給手段と、前記抵抗の
   両端における信号を増幅するとともに、加入者回線に重
   畳された雑音を除去する信号増幅手段と、前記信号増幅
   手段の出力信号を帰還する帰還回路と、前記帰還回路の
   出力信号を所定の基準信号と比較し、所望の直流電流を
   加入者回線に供給すべく前記両信号の差信号を増幅して
   前記電流供給手段に供給する比較増幅手段とを有するこ
   とを特徴とする直流給電回路。