專利名稱：在線供電通信設(shè)備的電源管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用以同通信線路相連接的裝置，更具體而言(但并不局限于此)涉及與在線供電通信設(shè)備一起使用的電源電路。本發(fā)明還涉及包含于該裝置之中的中斷監(jiān)控電路。
眾所周知，電話(特別是那些具備諸如放大等特性的電話)要從電話線上取得線路電流用以提供能源。這些電路僅當(dāng)電話處于“摘機(jī)”狀態(tài)時(shí)才起作用而在不使用時(shí)通常不吸取電流。
像傳真收發(fā)機(jī)或電話應(yīng)答機(jī)之類含有監(jiān)控電路的設(shè)備通常需要較大的功率并包括電池或電網(wǎng)電源。
人們也許知道，英國(guó)電話交換機(jī)中電話線的‘A’和‘B’線電位差在靜態(tài)條件下約為直流50伏。提供這種電壓是為了使交換過(guò)程中的電話線電路能夠利用被吸取的電流而檢測(cè)由用戶儀器構(gòu)成的線路回路。比如說(shuō)，如果被吸取的電流為20毫安或更大時(shí)將產(chǎn)生檢測(cè)，而有些電路，特別是用于較長(zhǎng)線路的電路可能會(huì)做得更加靈敏。
因此，如果電話公司要提供在線供電設(shè)備(例如用于遙測(cè)應(yīng)用)，則從電話線所汲取的電流必須小于較低電流限的回路檢測(cè)電流。另外，由于能源有消耗是計(jì)成本的，所以如果每條電話線在靜態(tài)條件下均汲取電流的話，這種電流的汲取必須限制在最低限度。
因而，本發(fā)明的目的在于提供具有最小靜態(tài)電流汲取卻又能在需要時(shí)給出較高功率的電源電路和中斷監(jiān)控電路。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于與通信線路相連的裝置，該裝置包括一個(gè)用以由線路終端接收能量的直流/直流變換器，該變換器具有較低功率的第一工作模式和較高功率的第二工作模式，該變換器供電用于檢測(cè)通信線路上是否存在預(yù)定激活信號(hào)的檢測(cè)裝置，其特征在于當(dāng)檢測(cè)到該信號(hào)存在時(shí)，變換器由第一工作模式切換到第二工作模式以便向第二檢測(cè)裝置提供能源，該第二檢測(cè)裝置在允許將該能源連接于其它電路之前檢驗(yàn)該激活信號(hào)的有效性。
直流/直流變換器最好包括一個(gè)振蕩器和一個(gè)變壓器，該振蕩器用于產(chǎn)生切換至該變壓器主繞組的直流電平以便將能源從通信線路轉(zhuǎn)換到其它電路，而由第一工作模式到第二工作模式的轉(zhuǎn)換是通過(guò)提高振蕩器頻率而實(shí)現(xiàn)的。
現(xiàn)將僅參考附圖而舉例說(shuō)明包含根據(jù)本發(fā)明的電源電路的中斷監(jiān)控電路。


圖1為遙測(cè)監(jiān)控裝置中一部分的示意框圖；圖2為圖1中振蕩器的電路圖；圖3為圖1中直流/直流交換器的電路圖；圖4為圖1中音頻監(jiān)控電路的電路圖；圖5為圖1中其余電路的電路圖。
先參考圖1，遙測(cè)監(jiān)控裝置采用了編程微處理器1以響應(yīng)由電話線(A，B)所接收的信號(hào)。該微處理器1的大部分接線均未示出，因?yàn)檫@些接線涉及與本發(fā)明無(wú)關(guān)的功能。
在靜態(tài)時(shí)，即當(dāng)不發(fā)生遙測(cè)功能時(shí)，該微處理器1在從輸入端IRQ收以中斷信號(hào)之前一直保持低功率等待模式。
音頻檢測(cè)電路4監(jiān)控著電話總線A，B以等待特定的一個(gè)(或幾個(gè))喚醒音頻。關(guān)于該線檢測(cè)電路工作的更詳細(xì)的情況可以在后面的說(shuō)明中找到。
音頻檢測(cè)電路4由直流/直流變換電路3供電，為此的切換由一個(gè)振蕩電路2提供。電路3的全部電源均通過(guò)二極管D11-D14組成的橋式整流電路從電話線A，B上取得。該橋式電路保證不管電話線A和B接線上電話交換機(jī)電壓的極性如何，+50伏與0伏線均保持不變。二極管D11-D14可采用IN4003型。
10歐電阻R1在發(fā)生短路的情況下防止從電話總線上汲取過(guò)大的電流。
參考圖2，10亨利電感T1防止A和B接線上的音頻被包含一個(gè)運(yùn)算放大器IC4的振蕩器所吸收，該運(yùn)算放大器具有正反饋與負(fù)反饋環(huán)，用以改變輸出方波的頻率。一旦振蕩電路4開(kāi)始工作，直流/直流變換器3就提供一條8伏接線。然而，為了啟動(dòng)第一連接的電源，該8伏接線通過(guò)47千歐電阻R12和39伏齊納二極管D15(BZX8-539V型)與50伏接線相連。當(dāng)如后面所述由直流/直流變換器3提供8伏接線時(shí)，二極管D15便限定了從+50伏電源直接汲取的電流。
運(yùn)算放大器IC4(可采用Maxim生產(chǎn)的MAX409BCPA)的反饋環(huán)含有接于其正輸入端的10兆歐電阻R23，該電阻與另一個(gè)10兆歐電阻R24一起構(gòu)成分壓器，該分壓器使得IC4的正輸入端跟蹤方波輸出。IC4的負(fù)輸入端通過(guò)分別為1兆歐和33兆歐的電阻R15和R16與輸出端相連。電容C8(10微法)允許負(fù)輸入端進(jìn)行跟蹤，該電容由+8伏與0伏線之間分別為10兆歐的電阻R13和R14所構(gòu)成的分壓鏈進(jìn)行充電。
仍考察靜態(tài)情形并參考圖3，振蕩器2的方波輸出通過(guò)各自為680微微法的電容C3和C4而饋至開(kāi)關(guān)Q2和Q3。由于電容C3由220千歐電阻R10連接于+50伏線而電容C4由相應(yīng)電阻R11連接于0伏線，則輸出方波(該方波大約以200Hz而運(yùn)行)變成一系列持續(xù)時(shí)間為100微秒的正和負(fù)尖峰信號(hào)。由于電容C11(1毫微法)沒(méi)有時(shí)間充電，則開(kāi)關(guān)Q2和Q3連接處的輸出便在0與50伏之間切換。
這樣，變壓器T2將導(dǎo)致傳輸能量，該變壓器具有1000匝的主繞組和三個(gè)各自為166匝的副繞組。盡管輸入是穗狀的，但通過(guò)該變壓器之后將展寬其輸出。+50伏線上配有100毫微法的去耦合電容C34。
第一副繞組與含有二極管D7、D8、D40和D41的全波整流電橋電路相連，其中各二極管可采用BAX13型。當(dāng)然，也可以采用半波整流電路。電容C14(10微法)對(duì)輸出進(jìn)行平滑以向振蕩器2提供標(biāo)準(zhǔn)的8伏電源。如前所述，該8伏線對(duì)二極管D15(圖2)進(jìn)行偏置，從而使得振蕩器的電源通過(guò)變壓器T2而直接從電話線A和B中汲取。
變壓器T2的另外兩個(gè)繞組有效地提供了一個(gè)中心抽頭的5伏電源。包含二極管D9和D10的半波整流電路提供+2.5伏、地以及-2.5伏線。二極管D9和D10為BAX13型，而D26和D23卻為齊納BZX2V7型以限制輸出電壓。電容C12和C13對(duì)輸出進(jìn)行平滑以便在從線AB汲取約5微安電流的靜態(tài)條件下向微處理器1及音頻檢測(cè)器4提供電源。對(duì)于更高功率的應(yīng)用，將發(fā)現(xiàn)可以采用全波整流電橋。
現(xiàn)在參考圖1和圖4，音頻檢測(cè)電路4包括一個(gè)自動(dòng)增益控制(AGC)電路6、一個(gè)帶通濾波器7和一個(gè)信號(hào)電平檢測(cè)器8。
輸入音頻信號(hào)由1∶1變壓器T3從50伏線一側(cè)變換到低電壓電路。該音頻信號(hào)傳至運(yùn)算放大器IC11(它可采用MAX409BCPA型)的負(fù)輸入端，該信號(hào)由接地的1兆歐電阻R2和100千歐的電阻R3進(jìn)行偏置。470毫微法的電容C31完成該電路至-2.5伏線之處，同時(shí)防止直流流過(guò)R2。
增益控制由反饋環(huán)而提供，該反饋環(huán)由100千歐電阻R4與1兆歐電阻R5組成，跨接在R5上的有二極管D5和D6(BAX13型)。如果運(yùn)算放大器IC11的輸出超過(guò)約0.5伏，二極管D5和D6將發(fā)生對(duì)數(shù)擊穿。這樣，通過(guò)電阻R5的旁路，增加了運(yùn)算放大器IC11負(fù)輸入端的反饋偏置，從而通過(guò)降低對(duì)輸出饋送信號(hào)的放大量而阻止了任何高電平輸出。
這樣，增益控制信號(hào)經(jīng)由1兆歐電阻R27傳至帶通濾波器7，更具體地說(shuō)是傳至運(yùn)算放大器IC12(同樣也是MAX409BCPA型)的負(fù)輸入端。該濾波器由電容C15和C16以及電阻R28和R29組成，它對(duì)IC12的輸入端進(jìn)行反饋并只允許預(yù)定喚醒音頻頻率附近的窄帶信號(hào)被放大且傳向信號(hào)電平檢測(cè)器8。
舉個(gè)特定的例子，如果選定頻率(fo)為493Hz，則C15可取10微微法，C16可取1微法，而R28和R29可各取為100千歐。
與fo相適應(yīng)的信號(hào)經(jīng)由100毫微法電容C17傳向運(yùn)算放大器IC13的正輸入端。由接于地線的1兆歐電阻R31和接于-2.5伏線的10兆歐電阻R33對(duì)該輸入端的偏置，保證了不讓低電平(或隨機(jī)的)信號(hào)通過(guò)。由電阻R33(10兆歐)和R32(2.2兆歐)產(chǎn)生的少量正反饋為電路提供了某種滯變作用。
輸出線IRQ通常由10兆歐電阻R35偏置于+2.5伏。由于運(yùn)算放大器IC13將輸入高電平音頻轉(zhuǎn)換成方波，則二極管D18為正向偏置，從而產(chǎn)生下降沿以便向微處理器1提供中斷信號(hào)。
再參考圖1，在中斷情況下，微處理器1用以使它的輸出PBO變負(fù)。這使得電阻R18(圖2)經(jīng)由光子耦合雙向場(chǎng)效應(yīng)晶體管IC5和電阻R17而汲取電流，從而減小對(duì)振蕩器的電阻反饋，這是因?yàn)榇藭r(shí)IC5給出了電阻R16的一個(gè)約200歐姆的旁路。電容C8及電阻鏈R15和R16導(dǎo)致振蕩器輸出接近鋸齒形。運(yùn)算放大器IC4的正輸入端跟蹤由形成分壓器的電阻R23和R24所提供的低電平方波，而由此產(chǎn)生的更快的上升時(shí)間則導(dǎo)致振蕩器2頻率的增加。這暫時(shí)增大了由變壓器(圖3中T2)所轉(zhuǎn)換的功率，從而增加了從電話線AB所汲取的功率。
這種可用功率的暫時(shí)增加允許微處理器IC15對(duì)由IC13向該微處理器的一個(gè)輸入端TCAP輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行精確的頻率檢測(cè)(約為±1Hz)。如果該音頻不再存在或不是所需的數(shù)值，則PBO輸出恢復(fù)常態(tài)而微處理器恢復(fù)到靜態(tài)，直到經(jīng)由IPQ收到另一個(gè)中斷為止。
如果接收信號(hào)是有效“喚醒”信號(hào)，則利用另一個(gè)輸出(圖中未示出)以便為其它通過(guò)晶體管開(kāi)關(guān)接于-2.5伏電源線的電路(圖中也沒(méi)畫出)提供一個(gè)電壓源通道。
此時(shí)注意到，如果保持功率要求，則振蕩器2的頻率將隨著電容C7的放電而增加，從而向變壓器T2的輸入趨近于高頻方波-該方波的周期接近于靜態(tài)條件下振蕩器尖峰輸出的持續(xù)時(shí)間。
對(duì)于首次連接或重新連接或由于其它原因而產(chǎn)生低電壓或零電壓的情形，可能會(huì)導(dǎo)致微處理器1進(jìn)入無(wú)法維持的狀態(tài)，這時(shí)復(fù)位電路5(圖1)便響應(yīng)于上升電壓以提供復(fù)位信號(hào)。該復(fù)位信號(hào)(在輸入R15處接收)將導(dǎo)致微處理1以已知的方式“重新起動(dòng)”。
這樣，參考圖5，運(yùn)算放大器IC7通常由電阻R37(10兆歐)、R73(5.6兆歐)和R36(4.7兆歐)所提供的偏置而保持?jǐn)嚅_(kāi)。隨著±25伏線電壓從零開(kāi)始增加，二極管D25導(dǎo)通，從而導(dǎo)致正輸入端電壓的改變直到電容C37重新充電為止。這使得IC7的輸出發(fā)生改變，這種改變以電壓邊沿形式通過(guò)C1A，從而導(dǎo)致R/S偏置(由10兆歐電阻R41提供)發(fā)生變化。這種變化便向微處理器1提供了復(fù)位信號(hào)。
將會(huì)發(fā)現(xiàn)，由濾波器7和電平檢測(cè)器8組成的單音頻檢測(cè)電路可以加以改進(jìn)以便檢測(cè)雙音頻或多音頻激活信號(hào)。因此，舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于DTMF型呼叫信號(hào)，可在AGC電路6的輸出端加入適當(dāng)調(diào)諧的第二濾波器。
盡管此處使用了齊納二極管，但也可以用所謂硅穩(wěn)定二極管作為等效元件進(jìn)行替換。已經(jīng)證明，使用硅穩(wěn)定二極管代替齊納二極管可減小電路的功率消耗。
權(quán)利要求
1.用于連接通信線路的裝置，包括用以接收來(lái)自線路終端功率的直流/直流變換器，該變換器具有低功率第一工作模式和高功率第二工作模式，該變換器供電用以檢測(cè)通信線路上是否存在預(yù)定激活信號(hào)的檢測(cè)器，其特征在于當(dāng)檢測(cè)到該信號(hào)存在時(shí)，變換器從第一工作模式切換到第二工作模式以便向第二檢測(cè)器提供能源，該第二檢測(cè)器在允許將該能源連接于其它電路之前檢驗(yàn)激活信號(hào)的有效性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于直流/直流變換器包括振蕩器和變壓器，其中該振蕩器用于產(chǎn)生切換至該變壓器主繞組的直流電平以便將電源從通信線路轉(zhuǎn)換到其它電路，而第一工作模式到第二工作模式一轉(zhuǎn)換是通過(guò)提高振蕩器頻率而實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于在第一工作模式時(shí)，振蕩器的輸出為一系列正負(fù)電壓尖峰，而在第二工作模式時(shí)，該輸出接近方皮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于該變壓器具有多個(gè)次繞組，其中第一次繞組提供輸出功率以驅(qū)動(dòng)振蕩器，而第二次繞組提供輸出功率用于檢測(cè)器與其它電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于用于檢測(cè)器的輸出功率由一對(duì)平衡次繞組中汲取。
6.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于該檢測(cè)器包括增益控制裝置、帶通濾波器和信號(hào)電平檢測(cè)器，該信號(hào)電平檢測(cè)器在檢測(cè)到預(yù)定激活信號(hào)時(shí)提供一輸出信號(hào)以使得中斷信號(hào)被送至處理器電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的用于連接通信線路的裝置，當(dāng)依賴于權(quán)利要求2時(shí)其特征還在于當(dāng)收到中斷信號(hào)時(shí)，該處理器電路使振蕩器的頻率增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于該檢測(cè)器包括多個(gè)帶通濾波器，從而可檢測(cè)包含多個(gè)多音頻的激活信號(hào)。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求的用于連接通信線路的裝置，其特征還在于備有響應(yīng)于增加供電電壓而以預(yù)定電壓電平提供輸出信號(hào)的裝置，從而使可能受到低電壓條件不良影響的電路被復(fù)位。
全文摘要
在與通信線路相連的裝置直接從該線路汲取能源的地方，使所汲取的電流最小是必要的。本發(fā)明提供了一個(gè)可變電源，它包括由振蕩器(2)控制的直流/直流變換電路(3)。直流/直流變換電路(3)的輸出用于供電監(jiān)控喚醒音頻的音頻檢測(cè)電路(4)。當(dāng)收到適當(dāng)?shù)膯拘岩纛l時(shí)，音頻檢測(cè)電路(4)向微處理器(1)提供中斷信號(hào)，這將導(dǎo)致振蕩器頻率增高。頻率提高了的振蕩器(2)使得經(jīng)由直流/直流變換電路從線路上汲取的功率增加。
文檔編號(hào)H04M11/00GK1146263SQ9519257
公開(kāi)日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1995年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月13日
發(fā)明者格雷厄姆·安東尼·萊德勒 申請(qǐng)人:英國(guó)電訊有限公司