SE514853C2 - Anordning i en abonnentlinjekrets - Google Patents

Description

is14 ass 2 För att hålla effektförlustema låga måste dessa korta linjer matas med så låga matningsspänningar som möjligt. Samtidigt föreligger ett krav på att mata en avsevärt högre spänning när linjen är öppen eftersom det kan finnas utrustning som behöver denna högre spänning för att detektera lur-på-tillstånd hos lasten.

Lösningar är kända där två matningsspänningar påtrycks SLICen, nämligen en batterispänning av ett lägre absolutvärde för att sänka linjeströmmen i lur-av- tillstånd hos lasten och en batterispänning av ett högre absolutvärde för att sänka linjeströmmen i lur-på-tillstånd hos lasten.

Genom att på olika sätt strömbegränsa det högre batteriet har man försökt reglera strömmen till eller från batteriet.

Ett annat sätt är att koppla om strömmen till det högre batteriet medelst en intern eller extern strömställare när strömmen nått ett lämpligt värde.

När strömmen kopplas om är det nödvändigt att beslutsnivån för omkopplingen har viss hysteres. I annat fall kan man harnna i ett läge där strömställaren fortsätter koppla om mellan batteriema. Omkoppling mellan olika spänningar resulterar vidare i en språngartad ändring av matningsspänningen till SLICen, vilket förorsakar störningar.

REDoGöRELsE FöR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen består i att eliminera problemen med de kända lösningarna.

Detta emås genom att två batterier är anslutna till SLICen i enlighet med uppfinningen. 10 15 20 25 514 8.53 3 Det ena batteriet, som är av lägre absolutvärde än det andra batteriet är anslutet till katoden hos en diod, vars anod är ansluten till en spänningsregulator som är ansluten på sådant sätt att den kan styras medelst en styrsignal. När en styrsignal uppträder kan spänningsregulatorn sänka ström till batteriet som är av högre absolutvärde.

När linjespänningen är lägre än batteriets med det lägre värdet flyter linjeströmmen till hopkopplingspunkten mellan dioden och spänningsregulatom samt via dioden till det lägre batteriet. När lasten på linjen ökar kommer linjespärmingen att öka och linjeströmmen att minska. Vid en viss linjeströmtröskel kommer en styrsignal att sändas till spänningsregulatorn så att den börjar sänka linj eström till det högre batteriet. Dioden som är ansluten till det lägre batteriet kommer att backspännas och all linjeström flyter via spänningsregulatom till det högre batteriet.

Om linjespänningen fortsätter öka kommer styrsignalen att bringa spänningsregulatorns utgångsklärnma att följa densamma på motsvarande sätt.

Spänningsregulatoms utgångsklärnrna kommer att fortsätta följa linjespänningsändringar tills spänningen på dess utgångsklämrna kommer nära värdet av det högre batteriet. Spänningsregulatorn kommer att låsas därstädes och linjeströmmen kommer att reduceras till noll när linjespänningen uppnått lur~på- spänningen.

På detta sätt är linjeströmmen begränsad till det högre batteriet, varför effektförlustema kommer att bli så små som möjligt. Samtidigt kommer kraven på en hög lur-på-spänning att uppfyllas. En oscillation, där linjeströmmen växelvis omkopplas mellan det högre och det lägre batteriet undviks genom att matningskarakteristiken blir definierad för linjeströmmar inom området nedanför omkopplingströskeln. 10 15 20 25 30 "S14 853 4 FIGURBESKRIVNIN G Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning på vilken fig. l visar en utföringsforrn av uppfinningen och fig. 2A och 2B är diagram som illustrerar funktionen hos utföringsformen enligt ñg. 1.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I ett lur-av-tillstånd har varje SLIC en bestämd linjelast i beroende av längden av linjen och dess last. I ett lur-på-tillstånd är lasten i princip oändlig. Driftorrirådet för uppfinningen ligger mellan dessa två tillstånd. I den efterföljande beskrivningen kommer linjelasten att varieras från noll S2 till oändligheten.

Fig. 1 visar en utföringsforrn av en anordning enligt uppfinningen.

I en SLIC 1 är två strömförstärkare 2, 3 anslutna med sina utgångsklärnmor till respektive trådar TIP och RING hos en tvåtrådstransniissionslinje till en last RL.

Strömförstärkaren 2 som är ansluten med sin utgångsklärnrna till TIP-tråden är ansluten med sin strömmatningsklämrna till jord.

Strömförstärkaren 3 som är ansluten med sin utgångsklärrirna till RING-tråden är ansluten med sin strömmatningsklänirna till en nod C mellan två dioders Dl, DB2 anoder. Diodens DB2 katod är ansluten till en likspänningskälla VB2, exempelvis ett batteri, och diodens D1 katod är ansluten till en utgångsklärrirna hos en spänningsregulator 4. Spärmingsregulatom 4 är ansluten med sin strömmatningsklämma till en likspänningskälla VBAT, exempelvis ett batteri, av högre absolutspänningsvärde än batteriet VB2. Spänningsregulatoms 4 ingångsklänima är ansluten till en nod B. En strömkälla 6 som alstrar en ström Il är parallellkopplad med ett motstånd RB mellan noden B och jord för att mata en ström 13 till noden B. 10 15 20 25 514 8.53 s En transistor Ql är ansluten med sin ernitter till noden B, med sin kollektor till batteriet VBAT och med sin bas till en nod A.

Strömförstärkarens 3 utgångsklärnrna, dvs RING-tråden, är ansluten till noden A via en spänningskälla 8 som alstrar en spänning V1 mellan RING-tråden och noden A.

En spänning-strömomvandlare 5 är ansluten med sin positiva ingångsklämma till noden A, med sin negativa ingångsklärruna till noden C, med en första strömutgångsklämma till strömförstärkarens 2 ingångsklärnrna, med en andra strömutgångskläntrna till strömförstärkarens 3 ingångsklärrnna och med en tredje strömutgångsklärrnna till en nod D. N oden D är ansluten till batteriet VBAT via en strömkälla 7 som alstrar en ström I2.

Noden D är även ansluten till katoden hos en diod D2, vars anod är ansluten till noden B. En ström I4 kommer att flyta genom dioden D2.

Om RL = 0 .Q kommer en ström IL att flyta genom lasten RL. Linjeströmmen matas från jord via strömförstärkaren 2 genom lasten RL och via sn-örnförstärkaren 3 till noden C under kontroll av respektive utströmmar från spänning-strömomvandlaren 5. Från noden C kommer strömmen IL att flyta till batteriet VB2 genom dioden DB2.

Spänningen på TIP-tråden hålls konstant vid en negativ spänning VTG i och för att hindra strömförstärkaren 2 från att mättas.

Spänningskällan 8 är ansluten med sin positiva klämma till RING-tråden och med sin negativa klämma till noden A för att alslIa spänningen V1 mellan RING-tråden och noden A. 10 15 20 25 514 sss 6 Transistom Q1 som är ansluten med sin bas till noden A och med sin emitter till noden B styr spänningsregulatorn 4. Transistorns Ql ernitter matas med ström från strömkällan 6. Motståndet RB som är parallellkopplat med strömkällan 6 har mycket hög impedans. Spänningen över motståndet RB alstrar en ström som tillsammans med strömmen Il från strömkällan 6 bildar strömmen I3 som flyter genom transistorn Ql till batteriet VBAT.

Spänningsregulatorns 4 utgångsklämma regleras till ett visst spänningsvärde som är negativt relativt spänningen på RING-tråden och inställs av den av spänníngskällan 8 alstrade spänningen V1 minus ernitter-basspänningen över transistorn Ql.

Spänningen på spänningsregulatoms 4 utgångsklämrna följer således spänningen på RING-tråden.

Dioden D1 som är ansluten med sin anod till noden C och med sin katod till spänningsregulatorns 4 utgångsklärrirna antages vara en ideal diod, dvs den har hög genombrottsspänning och inget framspänningsfall.

När RL = O. kommer RING-tråden att ha samma spänning som TIP-tråden.

Spänningsregulatoms 4 utgångsklärruna kommer då att befinna sig på ungefär spänningen V1 under RING-trådspämiingen.

Dioden Dl kommer således att backspännas eftersom spänningen i noden C kommer att vara en diodspänning över batterispänníngen VB2.

Spänning-strömomvandlaren 5 är ansluten med sin positiva ingångsklärrinia till noden A och med sin negativa ingångsklämma till noden C. I ñg. 1 betecknar VCA spärmingsskillnaden mellan den positiva ingångsklärmnan och den negativa ingångsklärnrnan. 10 15 20 25 30 S14 853 7 Från spänning-strömomvandlarens 5 tre strömutgångsklärrimor matas mot spänning- strömomvandlarens 5 omvandlingsfaktor proportionella strömmar till strömförstärkarnas 2 och 3 strömingångsklärriinor samt till noden D.

Strömförstärkarna 2 och 3 har förstärkningarna g respektive -g. Strömmama som matas till strömförstärkarnas 2 och 3 ingångsklärnmor förstärks av respektive strörnförstärkare 2, 3 och bildar linjeströmmen IL. Från den ström som tillförs noden D av spänning-omvandlaren 5 drar strömkällan 7 strömmen I2. När RL=O är strömmen från spänning-strömomvandlaren 5 till noden D större än I2. Så länge som strömmen 12 är mindre än strömmen från spänning-strömomvandlaren 5 till noden D dras ingen ström genom dioden D2 som är inkopplad mellan nodema D och B, dvs I4=0.

Spänningen VCA kommer således att sätta linjeströmmen IL.

När RL = 0 kommer spänningen VCA att vara lika med spänningen i noden A minus spänningen i noden C. Spänningen i noden A relativt jord kommer att ställas in av VTG minus IVRL] som är noll rninus lVll.

Noden C är konstant klampad till en spänning som motsvarar en diodspänning över VB2. Spänningen VCA uppvisar således maximum när RL = O. Dettaär även den spänning som föreligger för att mata linjen. Om RL ökar måste denna spänning fördelas mellan VLR och VCA eftersom VTG och V1 är konstanta. När RL ökar kommer spänningen VRL att öka. Spänningen på RING-tråden kommer därför att pressas ned mot spänningen VB2. Spänningen på TIP-tråden förblir konstant.

Spänningen i noden A som följer spänningen på RING-tråden kommer att falla med samma belopp. Detta gäller även spänningen på spänningsregulatorns 4 utgångsklämma. Spänningen i noden C ligger fast, vilket får spänningen VCA att falla. 10 15 20 25 534 853 s Av ñg. 2A framgår det hur avståndet mellan nodema A och C minskar upp till punkten VRL1.

Utströmmarna från spänning-strömomvandlaren 5 minskar ävenledes och därigenom även linjeströmmen IL samt strömmen till noden D.

Av fi g. 2B framgår det att linjeströmmen IL samtidigt minskar upp till linjespänningen VRL1.

Om RL fortsätter att öka medför detta att IL minskar ytterligare.

Strömmen från spänning-strömomvandlaren 5 till noden D kommer slutligen att vara mindre än den ström I2 som dras av strömkällan 7.

Strömmen I4 kommer nu att dras genom dioden D2 från noden B. Strömmen genom transistoms Ql emítter kommer att reduceras med samma belopp som dras av strömmen I4.

I ñg. 2A kommer vi nu närmare spänningen VRLl. Spänningen i noden B kommer att dras ned mot spänningen i noden C.

Vid ett visst värde på RL, dvs vid ett visst värde på lastströmmen IL, kommer den från noden B dragna strömmen I4 att vara lika med strömmen 13. Transistoms Q1 ernitterström från kommer nu att vara noll. Ernitterspänningen kollapsar och spänningsregulatoms 4 ingångsklärmna kommer att dras ned så att dioden D1 förspännes och linjeströmmen kommer att flyta in i spänningsregulatom 4.

Samtidigt kommer dioden DB2 att backspännas. Spänningsregulatorn 4 kommer att sänka linjeströmmen IL till batteriet VBAT. 10 15 20 25 30 "ss4 ass 9 I fig. 2B indikeras att linjeströmmen IL vid linjespärmingen VRLI flyttas från batteriet VB2 till batteriet VBAT.

Fram till nu har effekten i SLICen genererats mellan jord och batteriets VB2 spänning. Genom att på detta sätt bestämma vid vilket värde på linjeströmmen IL en - I ornkoppling till batteriet VBAT skall ske kan effektgenereringen i SLICen optimeras. Batteriet VBAT kan aldrig sänka mer ström än den ström som valts som tröskelvärde.

Genom att välja lämpliga värden på strömmarna I3 och 12 kan denna omkoppling av linjeströmmen IL programmeras att äga rum vid ett fast IL-värde.

När RL ökar kommer linj eströmmen IL att för ett ögonblick förbli vid det tidigare värdet. Spänningen VRL över RL kommer att öka och RING-trådens och nodens A spänning kommer att tryckas ned med samma belopp. Detsamma gäller för spänning-strömomvandlarens 5 positiva ingångsklärnma. Spänningen i noden C kommer att kvarstå vilket bringar spänningen VCA att minska. Utströmmarna från spänning-strömomvandlaren 5 kommer också att minska. När strömmen in i noden D minskar, ökar strömmen I4 genom dioden D2. Spänningen i noden B dras ned och därigenom dras även spärmingen på spänningsregulatorns 4 utgångsklänirna ned.

Spänningen i noden C som följer spänningsregulatorns 4 utspänning dras ävenledes ned och spänningen VCA börjar öka. Härigenom ökar utströmmarna från spänning- strömomvandlaren 5. När strömmen in i noden D ökar, minskar strömmen 14 genom dioden D2. Minskningen av spänningen i noden B kommer att upphöra liksom spänningen i noden C. När allt stabiliserats har spänningen VRL ökat och spänningen i noden C förflyttats med samma belopp.

Ett reglersystem erhålls således där spänningen i noden C följer alla ändringar av spänningen över lasten RL. 10 15 25 30 *S14 ass 10 Strömmen 13 sätter börvärdet, medan strömmen I4 definierar ärvärdet.

Avkänningen eller detekteringen av ärvärdet sker med hjälp av spänning- strömomvandlaren 5 som känner spänningsskillnader mellan nodema C och A och omvandlar dessa spänningsskillnader till tre proportionella strömmar. Olika strömmar kommer således att matas till noden D i beroende av dessa spänningsskillnader. Spänningen VCA regleras så att strömmen 13 och strömmen 14 balanserar varandra. Om spänningen VCA avtar, exempelvis när RING- trådspänningen dras ned, kommer strömmen I4 att öka och spänningen i nodema B och C att tryckas ned. Det motsatta äger rum när RING-trådspänningen dras upp.

Impedansen i noden B är hög, i det ideala fallet som två motstående strömkällor. I fig. 1 representerar motståndet RB denna impedans. Om noden B ändras ur spänningssynpunkt, ändras även strömmen 13. För att balansera detta måste strömmen 14 ändras. Spänningen VCA ändras och därigenom ändras IL. En annan matningskarakteristik genereras således med en väsentligt högre omvandlingsfaktor än den föregående. Om motståndet RB är mycket stort betyder detta att strömändringen på linjen är liten relativt den ändrade spänningen. Detta framgår av ñg. 2B där strömmen visas som en nästan konstant ström. Strömmen har emellertid en resistiv lutning, vilket är betydelsefullt för att undvika oscillationer där linjeströmmen omväxlande omkopplas mellan de båda batteríema. Detta skulle kunna äga rum för värden på RL där linjeströmmen understiger omkopplingsvärdet.

Om RL fortsätter att öka kommer spänningen på RING-tråden liksom i noden A, noden B och noden C att röra sig nedåt med samma belopp i riktning mot VBAT.

VBAT kommer att sänka linjeströmmen. Strömkällan 7 kommer till slut att mättas men kommer att fortsätta sänka strömmen I4=I3 genom dioden D2. I princip kommer noden D att befinna sig på sarnma spänning som VBAT. Spänningen i noden B kommer att stanna cirka en diodspänning ovanför VBAT. När RL nu ökar kan inte nodema B och C röra sig nedåt längre, varför reglerslingan kommer att 10 15 20 25 30 2:35 533 ll brytas. Spänningen VCA avtar och detsamma gäller för utströmmarna från spänning-strömomvandlaren 5. Linj eströmmen IL reduceras såsom framgår av ñg. 2A och 2B vid spänningen VRL2.

När RL = w, dvs i ett lur-på-tillstånd, har utströmrnarna från spänning- strömomvandlaren 5 fullständigt utsläckts. IL är därför noll och spänningen VRL bestäms av [VBATI minus IVTGI rninus spänningen mellan RING-tråden och VBAT. Spänningen mellan RING-tråden och VBAT sätts av spänningen i noden C_ som sätts av spänningen i noden D plus diodspänningen över dioden D2 plus spänningen VCA, som är noll, plus spänningen |V1|.

I den ovan under hänvisning till ñg. 1 beskrivna utföringsformen används styrströmmama från spänning-strömomvandlaren 5 till strömförstärkarna 2, 3 för att indirekt detektera linjeströmmen IL och jämföra denna med ett förutbestämt tröskelvärde. Det bör framhållas att det givetvis är möjligt atti stället detektera linjeströmmen direkt, exempelvis genom att direkt detektera strömmen i. tvåtrådstransmissionslinjen eller i strömförstärkanias 2, 3 strömmatningsklänimor.

Med kännedom om spänning-strömomvandlarens omvandlingsfaktor kan linjeströmmen vid en viss linjespänning bestämmas eftersom varje värde av linjeströmmen motsvarar en specifik linjespänning. Det är således möjligt att indirekt bestämma linjeströmmen genom att avkänna linjespänningen.

I stället för den i fig. 1 visade spänningsregulatom 4 och dioden Dl kan en PNP- transistor användas. PNP-transistorn (icke visad) skulle härvid vara ansluten med sin emítter till noden C, med sin kollektor till batteriet VBAT och med sin bas till noden B.

Såsom torde framgå av det ovanstående blir det möjligt att reducera effektförlusterna i en SLIC med hjälp av anordningen enligt uppfinningen.

Claims (7)

10 15 20 ufi 30 514~853 m PATENT KRAV

1. Anordning för att i en abonnentlinjekrets (l), som innefattar en första och en andra strömförstärkare (2, 3), vilka är anslutna med sina utgångsklämrnor till respektive tråd (TIP, RING) hos en tvåtråds transmissionslinje till en last (RL) och den första strömförstärkaren (2) är ansluten med sin strömmatningsklärrtma till jord, automatiskt omkoppla den andra strömförstärkarens strömmatningsklärrtrna mellan olika likspänningskällor för att minska effektförluster i abonnentlinjekretsen (1), kännetecknad av - att en linjeströmdetekteringsanordning (5, 6, 7, RB) är ansluten för att detektera linjeströmmar under ett tröskelvärde, - att den andra strömförstärkarens (3) strömmatningsklärrirna är ansluten till en utgångsklämma (C) hos en spärmingsregulator (4) och via en diod (DB2) till en första batteriklämrna för att normalt matas från ett första batteri (VB2) med en huvudsakligen konstant spänning för linjeströmmar över tröskelvärdet, - att spänningsregulatorn (4) är ansluten med sin strömrnatningsklämma till en andra batteriklärrtma för anslutning till ett andra batteri (VBAT) med högre absolutspänning än det första batteriet (V B2) och med sin ingångsklärrirna till en utgångsklärnrna (B) hos linjeströmdetekteringsanordningen (5, 6, 7, RB), - att linjeströmdetekteringsanordningen (5, 6, 7, RB) i beroende av linjeströmmar under tröskelvärdet är anordnad att avge styrsignaler som är proportionella mot de detekterade linjeströmmarna för att reglera spänningsregulatorns (4) utgångsklämma till spänningar för att backspänna dioden (DB2) och mata den andra strömförstärkarens (3) strörnmatningsklärrnna samt lasten (RL) med en unik spänning för varje värde på linjeströmmen under tröskelvärdet.

2. Anordningen enligt kravet 1, kännetecknad av att linjeströmdetekteringsanord- ningen (5, 6, 7, RB) för att detektera linjeströmmar under ett tröskelvärde är ansluten för att detektera styrströmmar till den första och den andra strömförstärkaren (2, 3). 10 15 20 514* 853 13

3. Anordningen enligt kravet 1, kännetecknad av att linjeströmdetekteringsanord- ningen för att detektera linjeströmmar under ett tröskelvärde är ansluten för att direkt detektera strömmama på linjen.

4. Anordningen enligt kravet 1, kännetecknad av att linjeströmdetekteringsanord- ningen för att detektera linjeströmmar under ett tröskelvärde är ansluten för att detektera matningsströmmar till nämnda första och/eller andra strömförstärkare (2, 3).

5. Anordningen enligt kravet 1, kännetecknad av att linjeströmdetekteringsanord- ningen för att detektera linjeströmmar under ett tröskelvärde är anordnad att avkärma linj espänningen.

6. Anordningen enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknad av att spänningsreguè latorns (4) utgångsklämma är ansluten till den andra strömförstärkarens (3) ström- matningsklämma via en andra diod (Dl).

7. Anordningen enligt något av kraven l - 5, kännetecknad av att spärmingsregu- latorn är en PN P-transistor som är ansluten med sin ernitter till den andra strörnförstärkarens strömmatningsklämma, med sin kollektor till den andra batteriklärnrnan och med sin bas till linjeströmdetekteringsanordningens utgångsklärmna.