NL8006572A - Voedingsinrichting voor een telefoonlijn. - Google Patents

Description

. · * ' · 3 AC 0238 A.W.Sweet 17 1

Voedingsinrichtlng voor een telefoonlijn»

De uitvinding heeft betrekking op een lijnvoedingsinrichting voor een abonneelijn.

Een bekende inrichting voor het toevoeren van vermogen aan een telefoonlijn is in fig. 1 getoond. Deze is voorzien van een lijntransfor-5 mator voor spraak, waarbij vermogen uit de batterij van - 48 volt van de centrale wordt toegevoerd via een de haaktoestand detecterend element dat als gestippeld getekend blok is getoond. Dit element dat gewoonlijk een relais is, heeft een effectieve gelijkstroomweerstand van 200 obm in zowel de geleider naar aarde als naar de batterij. Een na-10 deel hiervan is dat bij korte lijnen een relatief hoge stroom aan de lijn wordt toegevoerd, zodat de dissipatie in het zendende element extreem kan zijn. Eveneens kan in een defecte toestand, bijvoorbeeld een aardsluiting of kortsluiting op de lijn, de dissipatie aanzienlijk hoger zijn dan normaal.

15 Voedingsinrichtingen van het type met constante stroom zoals bijvoorbeeld volgens fig. 2, zijn beproefd, waarbij een bron voor een constante stroom CCS een constante gelijkstroom aan de lijn toevoert onafhankelijk van zijn lengte. Hierbij worden gewoonlijk transistorschake-lingen toegepast en hoewel deze inrichting met betrekking tot de dissi-20 patie beter is dan de inrichting van fig. 1, is de dissipatie bij korte lijnen en bij kortsluitdefecten nog aanzienlijk. Dit komt omdat in zulke gevallen de batterijspanning van de centrale een grote spanningsval over deze schakeling ondergaat, met als gevolg een relatief hoge dissipatie in de gtuurtransistor of stuurtransistoren.

25 De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een lijnvoedingsinrichting, waarbij de dissipatie als gevolg van onder andere' korte lijnen en defecten, in vergelijking tot bekende schakelingen zo laag mogelijk wordt gehouden.

Volgens de uitvinding is voorzien in een lijnvoedingsinrichting 30 voor een abonneelijn, die voorzien is van een variabele spanningsbron die met de lijn is verbonden voor het daaraan toevoeren van vermogen, een bewakingsschakeling die met de lijn is verbonden voor het bewaken van de spanning over de lijn of de stroom die door de lijn vloeit, welke bewakingsschakeling een uitgangsspanning opwekt, waarvan de waarde 35 varieert met de genoemde lijnstroom of - spanning, een vergelijkings-schakeling waaraan het uitgangssignaal van de bewakingsschakeling zodanig wordt toegevoerd, dat dit uitgangssignaal wordt vergeleken met een referentiespanning, en van verbindingen van de uitgang van de ver- 2 gelijkingsschakeling af naar de spanningsbron, zodat de daaruit aan de lijn toegevoerde spanning wordt geregeld overeenkomstig de lijntoestanden voorgesteld door de bewaakte lijnstroom of -spanning.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van 5 de tekeningen. In de tekening tonen:

Fig. 3 een vereenvoudigd blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Fig. 4 een vereenvoudigd blokschema van een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

10 Fig. 5 en 6 twee schakelingen voor het besturen van een variabele spanningsbron bruikbaar in de schakelingen volgens de fig. 3 en 4.

Fig. 7 een lijnvoedingsinrichting volgens de uitvinding met een lage dissipatie; en

Fig. 8 een lijnvoedingsinrichting volgens de uitvinding met een 15 lage dissipatie, waarbij een constante stroomvoeding wordt toegepast.

De fig. 3 en 4 illustreren het principe waarop de uitvinding is gebaseerd, en volgens hetwelk een variabele spanningsbron WS in plaats van de vaste batterij van 48 volt van de centrale wordt gebruikt, welke spanningsbron zodanig wordt bestuurd, dat een spanning van slechts vol-20 doende grootte wordt opgewekt om op elk bepaald moment vermogen aan de met de schakeling verbonden lijnlus toe te voeren. De lijn wordt bewaakt door een besturingsschakeling CC, het uitgangssignaal waarvan het uitgangssignaal van de variabele spanningsbron WS bestuurt. In fig. 3 is het voedingsalgorithme zodanig, dat het schijnt dat de lijn is ver-25 bonden met een voeding van 50 volt en van 200 + 200 ohm, terwijl in fig. 4 het besturingsalgorithme zodanig is, dat een spanning van slechts voldoende grootte wordt opgewekt om de constante stroombron CCS in zijn actieve werkmodus te houden. Aldus wordt bij een^zeer korte lijn of eéh gesloten lus slechts een spanning van voldoende grootte op-30 gewekt om de stuurtransistor voor een constante stroom in een actieve werkmodus te houden.

Bij de inrichting volgens fig. 3 is onder de verondertselling dat de bron WS 70% werkt, gevonden dat de aan de lijn toegevoerde stroom dezelfde is als bij de inrichting volgens fig. 1, dat wil zeggen onge-35 veer 125 mA in een gesloten abonneelus, afnemend tot ongeveer 20 mA in een lus van 2000 ohm. Echter zijn het totaal verbruikte vermogen en het in de voedingsinrichting gedissipeerde vermogen aanzienlijk minder dan bij fig. 1, in het bijzonder voor lussen van een lagere weerstand. Voordelen van de inrichting volgens fig. 3 zijn dat veel minder vermo-40 gen wordt verbruikt in het geval dat de meeste abonneelussen 800 ohm of 8006572 ff 4 3 minder zijn, dat de dissipatie in de voedingsinrichting laag is, nooit meer dan een half watt, en dat de dissipatie in de voedingsinrichting laag blijft wanneer er een defect van aardsluiting of kortsluiting van de lijn is.

5 Bij de inrichtingen met een constante stroom wordt aangenomen dat de schakeling voor een constante stroom 32 mA aan de lijn toevoert. Een nadeel van een voeding van een lijn uit de batterij van de centrale met een vaste constante stroom is dat dit slechts bevredigend werkt over een beperkt gebied van lusweerstand, waarbij de grens wordt bereikt bij 10 1500 ohm, bij 32 mA en een batterij van 45 volt. In dit punt is de stuurtransistor voor een constante stroom verzadigd en de voeding ontaardt in een type met constante spanning. In afwijking daarvan kan de inrichting volgens fig. 4 worden ontworpen voor het leveren van de constante lijnstroom over een groter bereik van lusweerstand, omdat de 15 bron WS kan worden ontworpen voor een uitgangsspanning die hoger is dan de batterijspanning van 48 volt van de centrale. Weer is de dissipatie van de schakeling aanzienlijk lager dan bij de eenvoudige constante stroomvoeding voor korte lussen, zodat aanzienlijke besparingen worden bereikt wanneer de meerderheid van lijnen 1000 ohm of minder 20 is.

Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm van een variabele spanningsbron bruikbaar in de inrichtingen volgens de fig. 3 en 4. Hierbij wordt een puls via een transistor Tl en een transformator TF1 aan een diode D toegevoerd, die de pulsen doorlaat naar een opslagcondensator Cl. De 25 schakeling is dus in feite een elementaire vorm van een gelijk- stroom-gelijkstroomomzetter, waarbij door de transistorschakelaar energie in de inductantie van TF1 kan worden opgeslagen, wanneer de schakelaar wordt gesloten. Wanneer de schakelaar wordt geopend*, wordt' de aldus opgesl’agen energie via de diode D naar de condensator Cl overgedra-30 gen, waarbij de uitgangsspanning wordt afgenomen over de condensator Cl.

De uitgangsspanning van zulk een omzetter is afhankelijk van de breedte van de aan Tl toegevoerde puls, de pulsfrequentie en de waarde van de belasting over de uitgang. Aldus kan hetzij de frequentie of de 35 breedte van de pulsen worden gevarieerd.

Volgens fig. 5 is een terugkoppellus aanwezig, waarin de uitgangsspanning over de condensator Cl door een vergelijkingsschakeling Al wordt vergeleken met een stuurspanning VC. Deze vergelijkingsschakeling Al die een operationele versterker is, wordt via een andere operatione 8006572 4 le versterker A2 bestuurd door de ultgangsspanning, terwijl zijn uit-gangsspanning een En-poort G1 bestuurt die met de basis van de transistor Tl is verbonden.

Indien de uitgangsspanning de stuurspanning overschrijdt, wordt 5 door de vergelijkingsschakeling Al de toevoer van pulsen aan de transistor Tl onderbroken, terwijl indien de uitgangsspanning lager is dan de stuurspanning, de pulsen aan de transistor Tl weer worden toegevoerd .

Een soortgelijk principe wordt in de schakeling volgens fig. 6 10 toegepast, waarbij een overschakeling wordt toegepast van een smalle puls op een brede puls, afhankelijk van het resultaat van de vergelijking door de vergelijkingsschakeling Al van de uitgangsspanning en de stuurspanning VC. Aldus wordt zowel in fig. 5 als 6 een negatieve terugkoppellus opgebouwd, zodat de uitgangsspanning snel wordt ingesteld 15 afhankelijk van de spanning VC toegevoerd aan de ingang van de vergelijkingsschakeling. Deze schakelingen zijn fysisch klein en werken bij relatief hoge frequenties, bijvoorbeeld honderden kHz tot in het MHz gebied. Opgemerkt wordt, dat in sommige gevallen het gewenst kan zijn om zowel de frequentie als de breedte van de pulsen te besturen, die 20 aan de basis van de transistor Tl worden toegevoerd.

Later zal blijken dat de stuurspanning voor de variabele spanningsbron wordt gevarieerd overeenkomstig de lijntoestanden. Aan de hand van de volgende te beschrijven twee schakelingen worden de gehele schakelingen van de twee varianten toegelicht. Fig. 7 geldt voor het 25 geval waarin de lijnvoeding het equivalent moet zijn van de bekende voedingsinrichting van 50 volt en 200 + 200 ohm, terwijl fig. 8 voor het geval is, waarin een lijnvoeding met een constante stroom vereist is. In beide gevallen wordt een variabele spanningsbron zoals die van·' de fig. 5 ‘of 6 toegepast, terwijl de extra schakelingen in de fig. 7 en 30 8 nodig zijn voor het bewaken van de lijn en voor het opwekken van de stuurspanning voor de spanningsbron.

In de schakeling volgens fig. 7 wordt een uit verscheidene weerstanden bestaande bewakingsschakeling toegepast, waarin de serieweer-standen Rg 10 ohm zijn en dus een zeer geringe dissipatie invoeren, 35 terwijl de parallelweerstanden Rp 20 k ohm zijn, zodat zij een zeer gering parallel verlies veroorzaken. De spanning uit deze bewakingsschakeling, die evenredig is aan de lijnspanning, wordt toegevoerd aan de ingangen van een operationele versterker A3, waarvan de uitgangsspanning derhalve evenredig is aan de stroom die in de abonneelus 40 vloeit. Bij zulk een inrichting wordt de uitgangsspanning die met de 8006572 * 5 lijnstroom overeenkomt, niet beïnvloed door langsspanningen en -stromen over de lijn.

Een andere operationele versterker A4 werkt als een vergelijkings-schakeling, aangezien deze de uitgangsspanning van de versterker A3 af-5 trekt van een referentiespanning Vr om de stuurspanning VC voor de variabele spanningsbron WS op te wekken. De versterkingsfactor van de versterker A3 en de grootte van Vr kunnen zodanig worden gekozen, dat de aan de lijn toegevoerde stroom dezelfde is als de stroom die zal worden verkregen uit een voeding van 50 volt en 200 + 200 ohm, of kun-10 nen zodanig worden gekozen dat indien gewenst een afwijkend voorschrift wordt gevolgd.

Een signaal voor het detecteren van opgenomen microtelefoon kan worden afgeleid door het toevoegen van een versterker A5 die een vergelijking met een andere referentiespanning uitvoert, zodat de 15 juiste haaktoestandsdrempel kan worden gedetecteerd. De gestippeld getekende rechthoek M toont een andere plaats voor het uit verscheidene weerstanden bestaande bewakingsnetwerk.

De schakeling volgens fig. 8 lijkt veel op die van fig. 7, met uitzondering dat de spanning over de lijn - in plaats van de stroom 20 door de lijn - wordt bewaakt door een operationele versterker A6. Aldus komt de uitgangsspanning van de versterker A6 overeen met de lijnspanning en deze uitgangsspanning wordt toegevoerd aan ëên ingang van een andere operationele versterker A7 waaraan een referentiespanning VR wordt toegevoerd, met als resultaat dat de uitgangsspanning van de va-25 riabele spanningssbron WS de spanning over de lijn overschrijdt met een waarde die voldoende is om de bron voor een constante stroom CCS in zijn actieve werkmodus te houden. Deze spanning Vr ligt gewoonlijk in de orde van grootte van 2 tot 4 volt. ·

De functie van het detecteren van de haaktoestand kan worden uit-30 gevoerd door de toepassing van een extra vergelijkingsschakeling A8 die lijkt op de vergelijkingsschakeling A5 van fig. 7.

De fig. 7 en 8 illustreren het principe van de besturing van de variabele spanningsbron en andere middelen kunnen worden toegepast.

Aldus kan het geschikte besturingsvoorschrift worden berekend in een 35 microprocessor in een opstelling waarbij de toestanden van de lijnspanning of lijnstroom worden bewaakt via een bewakingsschakeling met een hoge impedantie en een analoog-digitaalomzetter. Dit zal in het bijzonder nuttig zijn, indien de microprocessor in de lijnschakeling nodig is voor andere functies die niet de volledige tijd daarvan in 40 beslag nemen.

8008572

Claims (10)

1. Lijnvoedingsinrichting voor een abonneelijn, die een variabele spanningsbron omvat, die met de lijn is verbonden voor het daaraan toevoeren van gelijkstroom, gekenmerkt door een bewakingsschakeling die met de lijn is verbonden voor het bewaken van de spanning tussen de twee geleiders 5 van de lijn, of de gelijkstroom die door de lijn vloeit, welke bewakingsschakeling een analoge uitgangsspanning levert, waarvan de waarde met de lijnstroom of lijnspanning varieert, een vergelijkingsschakeling met een eerste ingang waaraan de uitgangsspanning vein de bewakingsschakeling wordt toegevoerd en met een tweede ingang waaraan een referentiegrootheid wordt toege-10 voegd, zodanig dat het resultaat van de vergelijking een analoge grootheid is, waarvan de waarde varieert volgens de betrekking tussen de uitgangsspanning van de bewakingsschakeling en de referentiegrootheid, en doorstuurverbindingen van de uitgang van de vergelijkingsschakeling af naar de spanningsbron, zodanig dat de spanning die uit de spanningsbron aan de lijn wordt toegevoerd, 15 wordt ingesteld volgens de lijntoestanden voorgesteld door de bewaakte lijnstroom of lijnspanning.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewakingsschakeling bestaat uit eerste en tweede weerstanden met een lage waarde, die elk zijn opgenomen in één van de lijndraden, dat een verbinding via derde en 20 vierde weerstanden met een hoge waarde aanwezig is vanaf één einde van de eerste weerstand naar één einde van de tweede weerstand, dat een verbinding via vijfde en zesde weerstanden met een hoge waarde aanwezig is vanaf het andere einde van de eerste weerstand naar het andere einde van de tweede weerstand, en dat verbindingen aanwezig zijn vanaf het verbindingspunt van de derde en vierde 25 weerstanden en het verbindingspunt van de vijfde en zesde weerstanden naar een versterker waarvan het uitgangssignaal representatief is voor de . lijntpestanden.

3. Inlichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bewakingsschakeling een operationele versterker is, waarvan de twee ingangen elk via een weerstand met één van de lijndraden zijn verbonden, zodat*de uitgangsspanning 30 van de operationele versterker evenredig is aan de spanning over de lijn.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de vergelijkingsschakeling een operationele versterker is, waarbij met één ingang daarvan de uitgang van de bewakingsschakeling is verbonden, terwijl op de andere ingang daarvan een referentiespanning is aangesloten, en waarbij de uitgangs- 35 spanning van de vergelijkingsschakeling de besturingsingangsspanning van de variabele spanningsbron vormt.

5. Inrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de variabele spanningsbron is voorzien van een transistor die via een transformator 8006572 - 7 - met een combinatie van een diode en een condenstator is gekoppeld, en een besturingsmiddel voor het toevoeren van een pulstrein aan de transistor om deze aan of uit te schakelen, waarbij elke puls de transistor aanschakelt gedurende de tijdsduur van de puls, zodat een puls de transformator en de 5 diode passeert om de condensator op te laden, waarbij het niveau van de lading op de condensator de uitgangsspanning van de spanningsbron bepaalt en waarbij ten einde de genoemde uitgangsspanning te variëren, de pulsfrequentie en/of de pulsbreedte wordt of worden gevarieerd, bestuurd door de uitgangsspanning van de vergelijkingsschakeling.

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitgangs spanning van de variabele spanningsbron aan de lijndraden wordt toegevoerd.

7. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de uitgangsspanning van de variabele spanningsbron wordt toegevoegd aan de ingang van de constante stroombron, zodat de dissipatie binnen de constante stroombron 15 wordt verkleind, omdat de variabele spanningsbron een spanning van slechts voldoende grootte opwekt om de constante stroombron in zijn actieve werkmodus te houden.

8. Lijnvoedingsinrichting voor een abonneelijn, met het kenmerk, dat deze is voorzien vani 20 a) een bewakingsschakeling verbonden met de lijn voor het bewaken van de lijn gelijkstroom voorzien van een eerste en een tweede weerstand van lage waarde elk opgenomen in een van de lijnaders, een verbinding van ëën einde van de eerste weerstand via een derde en vierde weerstand van hoge waarde met één einde van de tweede weerstand, een verbinding van het andere einde van de 25 eerste weerstand via een vijfde en zesde weerstand van hoge waarde met het andere einde van de tweede weerstand, en verbindingen elk via een verdere weerstand van het punt tussen de derde en vierde weerstand" en het punt tussen de vijfde en zesde weerstand naar de twee ingangen van een operationele versterker waarvan het uitgangssignaal dus evenredig is aan de lijnstroom, 30 b) vergelijkingsmiddelen gevormd door een tweede operationele versterker met een eerste ingang waaraan het uitgangssignaal van de bewakingsschakeling wordt toegevoegd en met een tweede ingang waaraan een referentiespanning wordt toegevoegd, waarbij de tweede operationele versterker een uitgangssignaal afgeeft in de vorm van een analoge elektrische conditie, waarvan de waarde varieert 35 in overeenstemming met het verband tussen het uitgangssignaal van de bewakingsschakeling en de referentiespanning, c) een variabele spanningsbron verbonden via stuurverbindingen met de vergelijkingsmiddelen, waarbij de variabele spanningsbron is voorzien van een O Λ Λ C 7 O - 8 - transistor waarvan de collector is gekoppeld via een transformator met een diode-condensatorcombinatie, en van besturingsmiddelen voor het afgeven van een pulstrein aan de transistor om deze aan en uit te schakelen, waarbij iedere puls van de pulstrein de transistor inschakelt voor de duur van de 5 puls zodat een puls passeert via de transformator en de diode om de condensator te laden, waarbij het niveau van de lading op de condensator de uitgangsspanning van de spanningsbron bepaalt en waarbij de analoge electrische conditie aan de uitgang van de vergelijkingsmiddelen het toevoeren van pulsen aan de transistor bestuurt en 10 d) verbindingen van de spanningsbron naar de lijn over welke de spanningsbron een gelijkspanning toevoert aan de lijn.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een derde operationale versterker met een eerste ingang verbonden met een van de ingangen van de eerste operationele versterker en een tweede ingang 15 die verbonden is met een referentiespanning, zodanig dat het uitgangssignaal van de derde operationele versterker een spanning is waarvan de waarde aangeeft of de microtelefoon aan het verwijderde einde der lijn is opgelegd of niet.

10. Lijnvoedingsinrichting voor een abonneelijiy met het kenmerk, dat deze voorzien is van: 20 a) een bewakingsschakeling verbonden met de lijn voor het bewaken van de gelijkspanning tussen de twee geleiders van die lijn waarbij de bewakingsschakeling is voorzien van een eerste weerstand verbonden tussen één ader van de lijn en een eerste ingang van de operationele versterker en een tweede weerstand verbonden tussen de andere ader van de lijn en een tweede ingang van de operationele ver- 25 sterker, zodanig dat het uitgangssignaal van de operationele versterker een spanning is waarvan de waarde representatief is voor de spanning tussen, de beide aders van de lijn, t b) vergelijkingsmiddelen gevormd door een tweede operationele versterker met een eerste ingang waaraan het uitgangssignaal van de bewakingsschakeling wordt 30 toegevoerd en een tweede ingang waaraan een referentiespanning wordt toegevoerd, waarbij de tweede operationele versterker een uitgang heeft waaraan een analoge electrische conditie verschijnt waarvan de waarde varieert in overeenstemming met het verband tussen de uitgangswaarde van de bewakingsschakeling en de referentiespanning, 35 c) een variabele spanningsbron verbonden via stuurverbindingen met de vergelijkingsmiddelen, zodat de variabele spanningsbron een gelijkspanning opwekt waarvan de waarde afhangt van het verband tussen het uitgangssignaal van de bewakingsschakeling en de referentieschakeling, 8006572 - 9 - d.) een constante stroombron waaraan het uitgangssignaal van de variabele spanningsbron wordt toegevoerd om de opgewekte stroom te besturen, e) verbindingen tussen de constante stroombron via welke de opgewekte stroom wordt toegevoerd aan de lijn. er 8006572