PL198746B1 - Układ zasilania z linii telefonicznej - Google Patents

Abstract

1. Uk lad do zasilania z linii telefonicznej, zw lasz- cza do zasilania obci azenia z linii telefonicznej, za- wieraj acy prostownik do laczony do linii oraz konden- sator, który jest zasilany przez prostownik, zna- mienny tym, ze kondensator (C) jest po laczony szeregowo z pierwszym przelacznikiem (5), za s uk lad zawiera ponadto do ladowywany element ma- gazynuj acy, taki jak ogniwo (BAT), do laczony do pro- stownika (1) szeregowo z drugim prze lacznikiem (11), zasilacz typu prze laczanego (DC-DC), a obci azenie jest do laczone do wyj scia zasilacza typu prze lacza- nego (DC-DC) i mikrosterownik ( µC), którego ko n- cówka zasilania jest do laczona do kondensatora (C) i jest, korzystnie, do laczana do ko ncówki ogniwa przez trzeci prze lacznik (13), przy czym mikroste- rownik ( µC) zawiera elementy do wykrywania stanów uk ladu, szczególnie do sterowania pierwszym, dru- gim i trzecim prze lacznikiem (5, 11, 13) i zasilaczem typu prze laczanego (DC-DC). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zasilania z linii telefonicznej, w szczególności wynalazek dotyczy zasilacza elektrycznego urządzeń dołączonych do linii telefonicznej.

Stale występujące napięcie na linii telefonicznej jest zachęcające dla użytkowników układów dołączonych do linii telefonicznej, żeby zastosować moc uzyskiwaną na liniach telefonicznych do zasilania urządzeń, które chcą oni dołączyć do linii. Jednak zwiększa to problemy, ponieważ operatorzy sieci telefonicznych narzucają bardzo mały pobór mocy w linii. Na przykład we Francji telefony publiczne muszą być zdolne do pracy z maksymalną mocą 150 mW.

Znane jest, w celu zasilania obciążenia z linii telefonicznej, zastosowanie dołączenia do prostownika, przyłączonego do linii telefonicznej, kondensatora o bardzo dużej wartości (na przykład od 10 do kilkuset faradów) przeznaczonego do magazynowania energii dla obciążenia. Jednak to rozwiązanie prowadzi do stosowania kondensatorów o bardzo dużych wymiarach, które są drogie i zajmują dużo miejsca. Ponadto czas początkowego ładowania takiego kondensatora ze stanu całkowitego rozładowania jest bardzo długi. Zatem takie zasilanie jest rzadko stosowane.

Układ do zasilania z linii telefonicznej, zwłaszcza do zasilania obciążenia z linii telefonicznej, zawierający prostownik dołączony do linii oraz kondensator, który jest zasilany przez prostownik według wynalazku charakteryzuje się tym, że kondensator jest połączony szeregowo z pierwszym przełącznikiem, zaś układ zawiera ponadto doładowywany element magazynujący, taki jak ogniwo, dołączony do prostownika szeregowo z drugim przełącznikiem, zasilacz typu przełączanego, a obciążenie jest dołączone do wyjścia zasilacza typu przełączanego, i mikrosterownik, którego końcówka zasilania jest dołączona do kondensatora i jest, korzystnie, dołączana do końcówki ogniwa przez trzeci przełącznik, przy czym mikrosterownik zawiera elementy do wykrywania stanów układu, szczególnie do sterowania pierwszym, drugim i trzecim przełącznikiem i zasilaczem typu przełączanego.

Korzystnie, kondensator jest połączony szeregowo z ogranicznikiem natężenia prądu.

Korzystnie, mikrosterownik jest także dołączony do układu wykrywania dzwonienia.

Korzystnie, mikrosterownik jest ponadto dołączony do układu wykrywania zmiany biegunowości.

Korzystnie, mikrosterownik jest ponadto dołączony do bloku detektora odłączenia linii.

Korzystnie, mikrosterownik jest dołączony do układu określania czasu.

Korzystnie, zasilacz typu przełączanego zawiera na wyjściu uziemienie różne od uziemienia wejściowego.

Korzystnie, mikrosterownik steruje działaniem ogranicznika połączonego szeregowo z kondensatorem.

Korzystnie, mikrosterownik steruje ładowaniem ogniwa tylko po całkowitym naładowaniu kondensatora.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie układu do zasilania obciążenia z linii telefonicznej, który jest szczególnie prosty, umożliwia magazynowanie znacznej energii i dostarcza znaczną energię nawet w okresach szczytowych bez przekraczania ograniczeń linii telefonicznej.

Wynalazek dotyczy urządzeń, takich jak automaty zgłoszeniowe, zdalne alarmy, systemy telemetryczne, modulatory-demodulatory (modemy), terminale płatnicze, telefony opłacane kartą i inne.

Zalety rozwiązania według wynalazku wynikają z zastosowania układu do zasilania obciążenia z linii telefonicznej, zawierają cego prostownik dołączony do linii, kondensator zasilany przez prostownik, połączony szeregowo z pierwszym przełącznikiem, ogniwo doładowywane dołączone do prostownika szeregowo z drugim przełącznikiem, zasilacz typu przełączanego, przy czym obciążenie jest dołączone do wyjścia zasilacza typu przełączanego, i mikrosterownik, którego końcówka zasilania jest dołączona do kondensatora i może być dołączona do końcówki ogniwa przez trzeci przełącznik, zaś mikrosterownik zawiera elementy do wykrywania stanów układu, szczególnie do sterowania pierwszym, drugim i trzecim przełącznikiem i zasilaczem typu przełączanego.

Według przykładu wykonania wynalazku kondensator jest połączony szeregowo z ogranicznikiem natężenia prądu.

W kolejnym przykładzie wykonania wynalazku mikrosterownik jest także dołączony do układu wykrywania dzwonienia.

Według następnego przykładu wykonania wynalazku mikrosterownik jest ponadto dołączony do układu wykrywania zmiany biegunowości oraz, korzystnie, może on być ponadto dołączony do detektora odłączenia linii.

PL 198 746 B1

W kolejnym przykładzie wykonania według wynalazku mikrosterownik jest związany układem określania czasu.

Według następnego korzystnego przykładu wykonania wynalazku zasilacz typu przełączanego zawiera na wyjściu uziemienie różne od uziemienia wejściowego, zaś w kolejnym zalecanym przykładzie wykonania wynalazku mikrosterownik steruje działaniem ogranicznika połączonego szeregowo z kondensatorem.

Według jeszcze jednego przykładu wykonania wynalazku mikrosterownik steruje ładowaniem ogniwa tylko po całkowitym naładowaniu kondensatora.

Przedmiot wynalazku w zalecanych przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ zasilania według wynalazku, bardzo schematycznie, zaś fig. 2 - układ zasilania według wynalazku, nieco bardziej szczegółowo, schematycznie.

Układ zasilania z linii telefonicznej przedstawiono na fig. 1 w zalecanym, nie ograniczającym, przykładzie wykonania. Na fig. 1 pokazano, że wynalazek dotyczy linii telefonicznej L. Prostownik 1, na przykład mostek diodowy, jest dołączony do tej linii telefonicznej. Dodatnia końcówka mostka jest dołączona do kondensatora C połączonego szeregowo z elektronicznym przełącznikiem 5, którego druga końcówka jest dołączona do końcówki ujemnej mostka, i ewentualnie z urządzeniem ograniczającym w postaci ogranicznika 3 natężenia prądu. Kondensator C ma średnią pojemność mniejszą niż 0,1 F, na przykład w zakresie pomiędzy 10 000 i 100 000 μF. Rezystor rozproszenia 7 o dużej wartości jest włączony pomiędzy drugą końcówkę kondensatora C i końcówkę ujemną mostka. Końcówka sterująca przełącznika 5 jest sterowana przez mikrosterownik uC.

Końcówka dodatnia kondensatora C jest dołączona do końcówki zasilania mikrosterownika uC. Ta końcówka dodatnia jest dołączona przez przełącznik 9 do końcówki zasilania 10 układu pod napięciem Vc. Przełącznik 9 jest sterowany przez wyjście mikrosterownika uC.

Przełączniki 5 i 9 są normalnie wyłączone. Zatem, jak tylko układ zostanie dołączony do linii telefonicznej, kondensator C ładuje się przez ogranicznik 3 natężenia prądu lub przez rezystor rozproszenia 7, jeżeli ogranicznik natężenia prądu nie działa przy braku sterowania mikrosterownikiem uC. Jak tylko napięcie na kondensatorze staje się wystarczające, mikrosterownik uC jest zasilany i steruje z jednej strony ogranicznikiem i z drugiej strony przełącznikiem 5, tak że kondensator ładuje się do określonego napięcia. Dla przykładu, mikrosterownik uC rozpoczyna działanie, jak tylko napięcie Vc przekracza 1,8 woltów, po czym ten mikrosterownik steruje przełącznikiem 5 i/lub ogranicznikiem 3, tak że napięcie na kondensatorze C jest nieznacznie mniejsze niż 7 woltów.

Końcówka zasilania 10 jest także dołączona do przetwornika prądu stałego w prąd stały, na przykład zasilacza typu przełączalnego DC-DC przełączania prądu stałego w prąd stały. Zasilacz typu przełączanego jest sterowany przez mikrosterownik uC i zasila obciążenie z linii telefonicznej L. Zgodnie z korzystnym zastosowaniem takiego zasilacza typu przełączanego DC-DC, może on zawierać pierwszą końcówkę na uziemieniu wejściowym G1 układu zasilania i mikrosterownika uC, a drugą na uziemieniu G2 obciążenia.

Powyżej został opisany układ, w którym zasilacz jest zapewniony przez ładunek magazynowany na kondensatorze C i regulowany przez mikrosterownik uC działający wraz z przełącznikami 5 i 9.

Według wynalazku jest ponadto zapewnione związanie z układem ogniwa doładowywanego BAT, włączonego pomiędzy dodatnią końcówkę zasilania mostka prostownika 1 i uziemienie wejściowe G1, w połączeniu szeregowym z normalnie wyłączonym elektronicznym drugim przełącznikiem 11. Końcówka dodatnia ogniwa jest dalej dołączona do końcówki zasilania 10 przez inny normalnie wyłączony trzeci przełącznik 13.

Jak widać powyżej, układ jest uruchamiany przez ładunek kondensatora C, który wówczas pozostaje głównym źródłem zasilania układu. Mikrosterownik jest w szczególności zapewniony z elementami do kontroli ładunku kondensatora. Gdy ten kondensator jest naładowany całkowicie, drugi przełącznik 11 jest włączony, tak że ogniwo doładowywane ładuje się przez ogranicznik natężenia prądu. Ten ładunek może być poddawany innym warunkom, na przykład występującym podczas godzin małego użytkowania linii telefonicznej. Następnie podczas działania układu mikrosterownik uC będzie sterować włączaniem trzeciego przełącznika 13 i ewentualnie wyłączaniem przełącznika 9, gdy obciążenie będzie wymagać szczytowego zasilania.

Układ według wynalazku ma wiele zalet w porównaniu z zastosowaniem samego kondensatora magazynującego lub samego ogniwa.

Odnośnie układu zawierającego tylko ogniwo, fakt zastosowania kondensatora o średniej pojemności umożliwia szybkie uruchomienie układu. Z drugiej strony fakt, że mikrosterownik uC jest

PL 198 746 B1 początkowo zasilany przez kondensator umożliwia rozładowanie ogniwa, następujące przy sterowaniu mikrosterownikiem, który będzie działać po otrzymaniu przez drugi przełącznik 11 idealnego ładunku, który zapewnia długą trwałość ogniwa doładowywanego.

Inną zaletą złożonego układu jest to, że układ zachowuje działanie, jeżeli ogniwo jest bez napięcia lub jak było widoczne powyżej, jeżeli ogniwo nie jest początkowo naładowane.

Następną zaletą jest to, że w przypadku uszkodzenia linii telefonicznej L, może to być wykrywane przez mikrosterownik uC, który natychmiast izoluje kondensator i ustawia cały układ w stan pogotowia przy wyłącznym zasilaniu przez ogniwo i/lub kondensator. Szczególnie mogą być wówczas przechowywane możliwie krytyczne dane pamiętane w mikrosterowniku uC.

Figura 2 pokazuje schemat układu z fig. 1 w nieco bardziej szczegółowej postaci. Na fig. 2 przedstawiono układ zawierający mostek prostujący stanowiący prostownik 1, kondensator C, ogranicznik 3 sterowany przez mikroprocesor uC, przełącznik 5 utworzony przez tranzystor typu MOS z kanałem typu n, rezystor rozproszenia 7, przełącznik 9 utworzony przez tranzystor typu MOS z kanałem typu p, połączony szeregowo z diodą D1, mikrosterownik uC, drugi przełącznik 11 utworzony przez tranzystor typu MOS z kanałem typu n, połączony szeregowo z diodą D2, ogniwo doładowywane BAT, trzeci przełącznik 13 utworzony przez tranzystor typu MOS z kanałem typu p, połączony szeregowo z diodą D3, przetwornik prądu stałego w prąd stały, taki jak zasilacz typu przełączanego DC-DC, obciążenie lub układ zasilany przez linię telefoniczną L.

Ponadto zostały pokazane indukcyjność elektroniczna 21 przeznaczona do blokowania prądu przemiennego i do zmniejszania drobnych pulsacji napięcia, jak również różne bloki detekcyjne, na przykład blok detekcji 23 napięcia zewowego, blok lub układ detektora 25 detekcji lub wykrywania zmiany biegunowości po montażu, blok detektora 27 odłączenia linii, blok lub układ 29 przeznaczony do funkcji określania czasu, połączone szeregowo z kondensatorem C i ogranicznikiem 3. Blok określania czasu będzie w praktyce korzystnie integralną częścią mikrosterownika uC. Czas może być określany przez sterowanie ręczne lub przez sygnały przesyłane linią telefoniczną. Ponadto sprzężenie pomiędzy mikrosterownikiem uC i obciążeniem może być realizowane przez sprzęgacz optyczny 31 dla umożliwienia sterowania logicznego elementami obciążenia, uwzględniając wymagania izolacji. Układ może także zawierać detektor sygnału zewowego, elementy do odzyskiwania mocy zewowej i elementy do dostarczania modulowanego sygnału zewowego.

Oczywiście, chociaż to nie zostało pokazane, będą zapewnione elementy do pomiaru napięcia na kondensatorze i elementy do pomiaru napięcia na ogniwie. Te pomiary mogą być realizowane na przykład okresowo.

Zatem układ według wynalazku jest szczególnie elastycznym układem, umożliwiającym optymalizację wymiarów kondensatora magazynującego i ogniwa doładowywanego, przy sterowaniu całym układem przez mikrosterownik, który jest początkowo zasilany przy działaniu kondensatora i który następnie może być utrzymywany w stanie naładowania przy działaniu ogniwa doładowywanego. Mikrosterownik uC umożliwia szczególnie optymalizację warunków ładowania kondensatora i ogniwa.

Wynalazek może obejmować różne odmiany i modyfikacje, znane specjalistom w tej dziedzinie. Dla przykładu, rozwiązanie zachowa większość zalet, jeżeli ogniwo zostanie zastąpione przez doładowywany element magazynujący, taki jak kondensator o bardzo dużej pojemności (większej niż 10 F).

Claims (9)

1. Układ do zasilania z linii telefonicznej, zwłaszcza do zasilania obciążenia z linii telefonicznej, zawierający prostownik dołączony do linii oraz kondensator, który jest zasilany przez prostownik, znamienny tym, że kondensator (C) jest połączony szeregowo z pierwszym przełącznikiem (5), zaś układ zawiera ponadto doładowywany element magazynujący, taki jak ogniwo (BAT), dołączony do prostownika (1) szeregowo z drugim przełącznikiem (11), zasilacz typu przełączanego (DC-DC), a obciążenie jest dołączone do wyjścia zasilacza typu przełączanego (DC-DC) i mikrosterownik (uC), którego końcówka zasilania jest dołączona do kondensatora (C) i jest, korzystnie, dołączana do końcówki ogniwa przez trzeci przełącznik (13), przy czym mikrosterownik (uC) zawiera elementy do wykrywania stanów układu, szczególnie do sterowania pierwszym, drugim i trzecim przełącznikiem (5, 11, 13) i zasilaczem typu przełączanego (DC-DC).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kondensator (C) jest połączony szeregowo z ogranicznikiem (3) natężenia prądu.

PL 198 746 B1

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) jest także dołączony do układu wykrywania dzwonienia.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) jest ponadto dołączony do układu (25) wykrywania zmiany biegunowości.

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) jest ponadto dołączony do bloku (27) detektora odłączenia linii.

6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) jest dołączony do układu (29) określania czasu.

7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zasilacz typu przełączanego (DC-DC) zawiera na wyjściu uziemienie (G2) różne od uziemienia wejściowego (G1).

8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) steruje działaniem ogranicznika (3) połączonego szeregowo z kondensatorem (C).

9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrosterownik (uC) steruje ładowaniem ogniwa (BAT) tylko po całkowitym naładowaniu kondensatora (C).