JPS62155665A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電話交換機において、加入者回線を介して電話
機等の加入者端末に直流電流を供給する直流給電回路に
関する。

（従来の技術） 電話交換機においては、電話機等の加入者端末に対し、
通話のための直流電流（通話電流）や、電話機のオンフ
ッタ、オフフック状態を監視するための直流電流を、一
対の加入者回線を介して供給する。この直流電流は、従
来からのクロスバ交換機においては、インダクタンス素
子（チョークコイルまたはリレーコイル）を介して一４
８ｖの直流電圧源から供給される。インダクタンス素子
は通話信号（交流電流）が直流電圧源側に漏れて減衰す
るのを防止するために設けられる。

このような直流給電回路によって加入者端末に供給され
る直流電流は、交換機から加入者端末までの加入者回線
の線路長に依存する電気抵抗（回線抵抗という）の変化
によって、通常１００ｍ　Ａ〜数１０ｍＡ以下の広い範
囲で変化する。しかし、通話性能を考慮した場合は、加
入者端末に供給される直流電流は、回線抵抗によって変
化しない定電流であることが望ましい。

一方、電話交換機として特に構内交換機を考えた場合、
交換別から各加入者端末までの加入者回線の長さは比較
的短く、回線抵抗が小さいので、加入者回線および加入
者端末には比較的大きな電流が流れることになる。従っ
て、消費電力が増大するとともに、交換機内の電源装置
が大型化するという不都合がある。

さらに、構内交換機の小型化を図るためには、加入者回
路や加入者回線インターフェース回路等のＬＳＩ化が要
求される。しかしながら、前述したインダクタンス素子
のＬＳＩ化は困難であり、形状的にも大きいため、交換
機の小型化の大きな妨げとなっている。

上述した問題を解決するため、本発明者らは一対の加入
者回線のそれぞれに抵抗を介して第１゜第２の直流電流
供給源を接続し、第１．第２の抵抗の電圧降下を互いに
逆極性で取出した後、その差電圧を第１の差動増幅器で
増幅するとともに、この第１の差動増幅器の出力電圧と
基準電圧との差電圧を第２の差動増幅器で増幅し、それ
を第１゜第２の直流電流供給源に制御電圧として供給す
る構成の直流給電回路を提案している。

このような構成によると、インダクタンス素子を用いる
ことなく、直流給電回路の定電流化を図ることができる
。しかしながら、この直流給電回路が定電流動作する条
件は、 （回線抵抗×給電電流）く電源電圧 であり、回線抵抗が大きくなってこの条件を満たさなく
なると、定電流特性が失われるばかりでなく、加入者端
末に供給される電流が著しく減少し、通話に支障を来た
す結果となる。

（発明が解決しようとする問題点） このように直流電流給電回路を単純に定電流化すると、
回線抵抗が大きくなって定電流特性が失われた場合、加
入者端末に供給する直流電流が大幅に減少するという問
題がある。

本発明は集積回路化に適し、しかも広範囲にわたる回線
抵抗の変化に対して、加入者端末に所要の直流電流を確
実に供給することができる直流給電回路を提供すること
を目的とする。

する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る直流給電回路は、一対の加入者回線のそれ
ぞれに第１．第２の抵抗を介して接続された第１．第２
の直流電流供給源と、互いに逆極性で取出された第１．
第２の抵抗の電圧降下の差電圧を増幅する第１の差動増
幅器と、第１の差動増幅器の出力電圧と第１の基準電圧
との差電圧を増幅し、その出力を第１．第２の直流電流
供給源に制御信号として供給する第２の差動増幅器と、
一対の加入者回線の回線間の直流電圧と電源電圧より微
小最低い第２の基準電圧との差電圧を増幅する第３の差
動増幅器と、第３の差動増幅器の出力が利得制御電圧と
して供給され、利ｉｓ）　１ＩＩｌｌ　ｌｌＯ電圧が所
定値に潤たないときは一定利得を保ち、利得制御ｎ電圧
が所定１直以上のときは利得制御ｎ電圧に応じて利得が
変化する可変利得増幅器とを設け、可変利得増幅器の出
力を第２の差動増幅器に第１の基準電圧として供給する
ことにより、可変利得増幅器が利得制御電圧に対して一
定利得を保つ領域では加入者端末に対して定電流給電を
行ない、可変利得増幅器の利得が利得制御電圧に応じて
変化する領域では加入者端末に対して定電圧給電を行な
うようにしたことを特徴とする。

（作用） 本発明においては、加入者回線の回線抵抗が比較的小さ
く、加入者回線間の直流電圧が低い領域では、可変利得
増幅器が利得制御電圧に対して一定利得を保つために、
直流電流供給源は定電流源として動作し、加入者端末に
定電流給電が行なわれる。一方、加入者回線が長くなっ
て回線抵抗が大きくなり、加入者回線間の直流電圧が電
源電圧近くまで大きくなると、可変利得増幅器の利得が
該直流電圧に依存する利得制御電圧に応じて変化するた
めに、加入者端末に定電圧給電、すなわち給電端子間の
電圧が一定となるような給電が行なわれる。

本発明に係る直流給電回路は、インダクタンス素子を使
用しないために集積回路化が容易である。

また、回線抵抗が比較的小さい多くの場合は、定電流給
電がなされるため、良好な通話品質が得られる。そして
、回線が長くなり回線抵抗が非常に大きくなった場合は
、定電流特性はなくなるが、定電圧給電に移行すること
によって給電端子の電圧が確保され、所要の直流電流が
加入者端末に供給される。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る直流給電回路を示すも
のである。加入者端末である電話機１が接続された加入
者回線（以下、電話回線という）Ｌｌ、Ｌ２に、この直
流給電回路の給電端子ａ。

ｂが接続されている。給電端子ａ、ｂは電流検出用抵抗
２，３の一端にそれぞれ接続され、抵抗２゜３の他端は
直流定電流供給源４，５にそれぞれ接続されている。抵
抗２，３の給電端子ａ、ｂに接続された一端は電圧利得
１の演算増幅器４，５の反転入力端子にそれぞれ接続さ
れ、他端は演算増幅器４，５の非反転入力端子にそれぞ
れ接続されている。演算増幅器４．５の出力端子は、Ａ
工なる電圧利得を有する第１の差動増幅器６の非反転入
力端子および反転入力端子にそれぞれ接続されている。

すなわち、抵抗２．３の電圧降下が演算増幅器６．７に
よって互いに逆極性で取出され、その差電圧が第１の差
動増幅器８により増幅される。従って、第１の差動増幅
器８の出力には抵抗２．３の電圧降下の和をＡ１倍した
電圧が現われる。この場合、電話回線Ｌ１．Ｌ２上に外
部から電Ｉｉｔ！誘導等により重畳される雑音は一般に
同相であり、演算増幅器６．７の出力に同じ極性で現わ
れるため、差動増幅器８で互いに相毅され、出力には坦
われない。

第１の差動増幅器８の出力はローパスフィルタ９に入力
され、ここで通話信号等の可聴信号よりも周波数の高い
雑音成分が除去された後、Ａ２なる利得を有する第２の
差動増幅器１０の非反転入力端子に供給される。第２の
差動増幅器１０の反転入力端子には、後述する可変利得
増幅器１５から第１の基準電圧Ｖｒｌが供給されており
、従って差動増幅器１０からはローパスフィルタ９の出
力電圧と第１の基準電圧Ｖｒ１との差電圧をＡ２倍した
電圧が出力される。

第２の差動増幅器１０の出力は第１の直流電流供給［４
に制御電圧として供給されるとともに、電圧利得−１の
演算増幅器１１により極性反転された後、第２の直流電
流供給′ｒＡ５に制御電圧として供給される。直流電流
供給源４は正負の電源＋Ｖ、−Ｖ間に直列に接続され、
かつベースおよびエミッタがそれぞれ共通接続されたＮ
ＰＮトランジスタＱ１とＰＮＰトランジスタＱ２により
構成され、また直流電流供給ＦＡ５も同じく電源＋Ｖ。

−７間に直列に接続され、かつベースおよびエミッタが
それぞれ共通接続されたＮＰＮトランジスタＱ３とＰＮ
ＰトランジスタＱ４により構成されいる。そして、それ
ぞれのベース共通接続点が制御入力端となり、エミッタ
共通接続点が電流出力端となっている。

第２の差動増幅器１０の出力電圧が正の場合には、トラ
ンジスタＱ工、Ｑ４がオンとなって、電源＋Ｖ〜トラン
ジスタ０１〜抵抗抵抗２腺〜電源−■の経路で電話［１
に直流電流が供給される。また、第２の差動増幅器１０
の出力電圧が負の場合（これは後述するように第１の基
準電圧Ｖｒ１の極性を負に反転すればよい）には、トラ
ンジスタＱ２　、Ｑ３がオンとなって、電源＋Ｖ〜トラ
ンジスタ０３〜抵抗抵抗３紗 回線Ｌ１〜抵抗２〜トランジスタ０２〜電源−■の上記
と逆の経路で電話機１に直流電流が供給される。

一方、電話回線Ｌｒ　、Ｌ２はさらに両回線１−１。

Ｌ２間の直流電圧ＥＯを検出するための利１１　１の演
算増幅器１２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。この演算増幅器１２の出力はローパスフ
ィルタ１３により直流分のみ抽出された後、第３の差動
増幅器１４の非反転入力端子に印加される。この第３の
差動増幅器１４の反転入力端子には、第２の基準電圧Ｖ
ｒ２として該直流給電回路の電源電圧Ｖａより微小用Δ
Ｖを羞引いた電圧が印加されている。ここで、Ｖｅ−Δ
Ｖは該直流給電回路内の各増幅器が正常に動作できる最
大の電圧であり、△Ｖは一般には３〜４ｖである。この
第３の差動増幅器１４の出力は可変利得増幅器１５に利
得制御電圧Ｖｃとして供給される。

可変利得増幅器１５は例えば第２図に示すように構成さ
れ、利得制御電圧Ｖ。が所定値に満たないときはＦＥＴ
２１はオフであり、利得制御電圧Ｖｃが所定値以上にな
るとＦＥＴ２１が可変抵抗素子として働く。演算増幅器
２２は反転増幅器として、また演算増幅器２３は加算器
としてそれぞれ動作する。演算増幅器２３の出力電圧、
すなわち可変利得増幅器１５の出力である第１の基準電
圧Ｖｒ１は、ＦＥＴ２１がオフのときは一定値を保つが
、利得制御電圧Ｖｃが上昇してＦＥＴ２１が可変抵抗素
子として動作する領域になると、ＦＥＴ２１のソース・
ドレイン間抵抗が小さくなるに従い、低下する。

次に、上記のように構成された直流給電回路の動作を説
明する。抵抗２，３の抵抗値をＲとし、電話Ｒ１に供給
される電流（給電電流）をＩＬとすると、抵抗２，３の
電圧降下ＩＬＲは演算増幅器６，７により逆極性で取出
され、第１の差動増幅器８で合成されるため、差動増幅
器８の出力電圧は２Ａ１１ＬＲとなる。この第１の差動
増幅器８の出力はローパスフィルタ９を介して第２の差
動増幅器１０の非反転入力端子に供給され、差動増幅器
１０の非反転入力端子に供給されている第１の基準電圧
■ｒ１との差電圧がＡ２倍されることにより、第２の差
動増幅器１０の出力電圧ＥＯ’は Ｅａ　　’　　−Ａ２　　（Ｖｒｌ−２Ａ１　　ｌＬ　
　Ｒ）−１１）となる。

この第２の差動増幅器１０の出力電圧Ｅｏ’　は直流電
流供給８４，５の制御入力端に、直接および利ｍ−１の
演口増幅器１１を介してそれぞれ供給される。従って、
直流電流供給源４．５の制御入力端間の電位差２Ｅａ’
　と、（抵抗２，３の電圧降下子電話機１および電話回
線Ｌ１，Ｌ２の電圧降下）とが等しくなる。直流電流供
給源４．５のそれぞれの制御入力端と電流出力端間には
トランジスタのベース・エミッタ間電圧に相当する電位
差があるが、この電位差は電流供給［４．５間で相殺さ
れるので、電流供給源４，５の制御入力端間の電位差は
その電流出力端間の電位差と等しくなる。従って、給電
端子ａ，ｂから電話機１側を見たインピーダンスをＺＬ
とすれば、次式が成立する。

ＥＱ　’　＝　（ＺＬ　＋２Ｒ）ＩＬ／２　　　・＝（
２）また、電流ＩＬは次式で与えられる。

ｌ　Ｌ　＝　Ｅｏ　／　ＺＬ　　　　　　　　　　−（
３ｉ（１）〜（３）式からＥａ’およびＩＬを消去する
と、回線ＬＬ　、１２間の゛セ圧Ｅａは次のようになる
。

ＥＯ　＝２ＺＬ　Ａ２　Ｖｒｌ／ （ＺＬ　＋２Ｒ＋４ＡＩ　Ａ２　Ｒ）・・・（４）ここ
で、第１図の直流給電回路を等動的に内部インピーダン
スｒＱ　と、Ｅｓなる電圧源との直列回路で表わしたと
すると、次式が成立する。

Ｅａ　＝ＺＬ　Ｅｓ　／　（ＺＬ　＋　ｒ　ｏ　）　　
　−（５１（４）式と（５）式から、ＥｓおよびｒＱは
次式で与えられる。

Ｅｓ　＝　２Ａ２　Ｖｒｌ　　　　　　　　　　−（６
）ｒａ　＝２Ｒ（１＋２ＡＩＡ２　）　　　　＝１７）
すなわち、電圧源の電圧Ｅｓは利１！！Ａ　１と第１の
基準電圧Ｖｒｉに依存し、また内部インピーダンスｒＱ
は抵抗［Ｒと、第１および第２の差動増幅器８．１０の
電圧利得Ａ１．Ａ２に依存して決定される。

一方、（３）式に（４）式を代入すると、次式が１ｑら
れる。

ＩＬ　＝２Ａ２　Ｖｒ１／ （ＺＬ　＋２Ｒ＋４ＡＩ　Ａ２　Ｒ）・・・（８）１８
）式の分母において４ＡＩ　Ａ２　Ｒの値は（ＺＬ＋２
Ｒ）の値に比べて非常に大きく、（ＺＬ＋２Ｒ）は無視
できるので、（８）式は次のようになる。

ＩＬ　＝Ｖｒｌ／　２Ａｔ　Ｒ−（９）（９）式におい
て１／２ＡＩ　Ｒは一定であるから、これを定数にとお
けば、 ｒ　Ｌ　＝　ｋ　Ｖｒｌ　　　　　　　　　　−（１０
）となる。従って、電話機１に供給される直流電流ＩＬ
はインピーダンスＺＬに関係なく一定電流となり、また
第１の基ｔｐ雷電圧ｒ１の極性を変えることにより、電
流ＩＬの方向を反転することができる。

ところで、電流ＩＬがインピーダンスＺ、の変化に対し
一定に保たれるのは、回線間電圧Ｅｏ　＝ＩＬＸＺＬが
電源電圧Ｖｅより十分に低い領域である。回線抵抗の増
大によりインピーダンスＺＬが非常に大きくなって、こ
の条件が満たされなくなると定電流特性は失われる。す
なわち、第３図に示すようにインピーダンスＺＬが比較
的小さいＷ４域３１では給電電流ＩＬは一定値を保つが
、ＺＬが増大して定電流特性が失われる領１ａ３２では
給電電流ＩＬは極めて小さくなり、通話品質を著しく損
なう。

そこで、本発明では電話回線Ｌ＋　、Ｌ２の回線間電圧
Ｅｏを演算増幅器１２およびローパスフィルタ１３を通
して検出し、これが電源電圧Ｖａより微小量（Δ■）だ
け低い第２の基準電圧Ｖｒ２以下となったら、可変利得
増幅器１５の利得をＥＯに応じて変化させることにより
第１の基準電圧Ｖｒ１を上昇させ、給電電流Ｉ、をＥｏ
に依存するように制御する。

すなわち、ＥａがＶｒ２＝Ｖｓ−Δ■以上になり、利得
制（ｉｌＩ電圧ＶｃがＦＥＴ２１の閾ｌｉｌ［電圧を越
えると、ＦＥＴ２１がオンとなり、ソース・ドレイン間
抵抗が利得制御電圧Ｖｃの上昇に応じて低下するので、
演算増幅器２３の出力電圧、すなわち第１の基準電圧Ｖ
ｒ１は低下する。これにより第１の差動増幅器１０の出
力電圧が低下し、直流電流供給源４．５からの給電電流
ＩＬは減少するので、結局ＥＯが一定となるように制御
される。すなわち、第３図に示すようにインピーダンス
ＺＬがある稈度以上大きくなり、定電流特性が失われる
領ｖｉ３２では定電圧特性に移行する。従って、給電電
流ＩＬはインピーダンスＺ　＋−の増加に応じて減少は
するが、第１の基準電圧ｖｒ１を一定にしたままで定電
流特性が失われた場合に比べて、その電流値は十分に大
きくなる。

［発明の効果］ このように本発明によれば、インダクタンス素子を使用
しないため集積回路化に適すとともに、加入者回線がさ
ほど長くなく回線抵抗が比較的低い領域では定電流給電
を行ないことにより良好な通話品質が得られ、また回線
が長くなって回線抵抗が大きくなった場合は定電圧特性
に移行することにより、給電電流は若干低下するが実用
上問題のない通話が可能な直流給電回路を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る直流給電回路の回路図
、第２図は同実施例における可変利得増幅器の回路図、
第３図は同実施例における給電特性を示す図である。 １・・・電話機（加入者端末）、ＬＬ、Ｌ２・・・電話
回線（加入者回線）、ａ、ｂ・・・給電端子、２，３・
・・電流横比用抵抗、４．５・・・第１および第２の直
流電流供給源、６．７・・・演算増幅器、８・・・第１
の差動増幅器、９・・・ローパスフィルタ、１０・・・
第２の差動増幅器、１１・・・演算増幅器、１２・・・
演算増幅器、１３・・・ローパスフィルタ、１４・・・
第３の差動増幅器、１５・・・可変利１ｑ増幅器、Ｖｒ
ｌ・・・第１の基準電圧、Ｖｒ２・・・第２の基準電圧
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 前記一対の加入者回線のそれぞれに各一端が接続された
   第１、第２の抵抗と、 これら第１、第２の抵抗の各他端に接続された第１、第
   ２の直流電流供給源と、 前記第１、第２の抵抗の電圧降下を互いに逆極性で取出
   す手段と、 この手段により取出された前記第１、第２の抵抗の電圧
   降下の差電圧を増幅する第１の差動増幅器と、 この第１の差動増幅器の出力電圧と第１の基準電圧との
   差電圧を増幅し、その出力を前記第１、第２の直流電流
   供給源に制御電圧として供給する第２の差動増幅器と、 前記一対の加入者回線の回線間の直流電圧と電源電圧よ
   り微小量低い第２の基準電圧との差電圧を増幅する第３
   の差動増幅器と、 この第３の差動増幅器の出力が利得制御電圧として供給
   され、利得制御電圧が所定値に満たないときは一定利得
   を保ち、利得制御電圧が所定値以上のときは利得制御電
   圧に応じて利得が変化する可変利得増幅器とを備え、 前記可変利得増幅器の出力を前記第２の差動増幅器に前
   記第１の基準電圧として供給することにより、前記可変
   利得増幅器が利得制御電圧に対して一定利得を保つ領域
   では前記加入者端末に対して定電流給電を行ない、前記
   可変利得増幅器の利得が利得制御電圧に応じて変化する
   領域では前記加入者端末に対して定電圧給電を行なうこ
   とを特徴とする直流給電回路。