專利名稱：用戶線接口電路中的一種裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用戶線接口電路，并更為特別地涉及用戶線接口電路中用于在兩種不同的DC電壓源之間轉(zhuǎn)換線路電流以減少該用戶線接口電路中功耗的一種裝置。
當(dāng)線路為開路，即處于負(fù)載掛機(jī)狀態(tài)時(shí)，線路被提供最大電壓，同時(shí)電流為零。以一種實(shí)質(zhì)上已知的方式，SLIC必須得到比所需要的線路電壓稍高的電源電壓。
當(dāng)線路是加負(fù)載的，即處于負(fù)載摘機(jī)狀態(tài)，線路電壓將降低而線路電流將升高以響應(yīng)線路電阻加上負(fù)載電阻。
電源電壓和線路電壓之差將施加在SLIC上。流經(jīng)SLIC的電流和SLIC上的電壓將在SLIC中產(chǎn)生功耗。
對于短線路，即對于線路電阻加上負(fù)載電阻的低的數(shù)值，SLIC中的功耗達(dá)到其最大值。
在一些應(yīng)用中，例如所謂的NT(網(wǎng)絡(luò)終端)和TA(終端適配器)應(yīng)用中，其線路極短。
為保持低功耗，應(yīng)為這些短線路提供盡可能低的電源電壓。同時(shí)，存在這樣的要求，即在線路為開路時(shí)提供相當(dāng)高的電壓，因?yàn)闉榱藱z測負(fù)載掛機(jī)狀態(tài)可能存在需要該較高電壓的設(shè)備。
存在這樣的技術(shù)方案，為SLIC施加兩個(gè)電源電壓，即一個(gè)在負(fù)載摘機(jī)狀態(tài)吸收線路電流的具有較低絕對值的電池電壓，和一個(gè)在負(fù)載掛機(jī)狀態(tài)吸收線路電流的具有較高絕對值的電池電壓。
通過以不同的方式限流較高的電池，試圖控制流入或流出該電池的電流。
另一種方式是為當(dāng)電流達(dá)到一適當(dāng)值時(shí)，借助一個(gè)內(nèi)部或外部的開關(guān)將電流轉(zhuǎn)換至較高的電池。
當(dāng)電流被轉(zhuǎn)換時(shí)，要求用于轉(zhuǎn)換的判定電平有一個(gè)滯后。否則，一個(gè)電池可在開關(guān)剛剛在兩個(gè)電池之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的情況下用完。此外，不同電壓之間的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致SLIC電源電壓的階躍函數(shù)變化，這種變化引起干擾。
按照本發(fā)明，兩個(gè)電池與SLIC連接使本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)。
與另一電池相比具有較低絕對值的一個(gè)電池與一個(gè)二極管的陰極連接，該二極管的陽極與一個(gè)調(diào)壓器連接，使其可由控制信號(hào)控制。根據(jù)控制信號(hào)，該調(diào)壓器可吸收流向具有較高絕對值的電池的電流。
當(dāng)線路電壓低于較低電池的數(shù)值時(shí)，線路電流流向二極管和調(diào)壓器之間的互連點(diǎn)并經(jīng)二極管流向較低的電池。當(dāng)線路的負(fù)載增加時(shí)，線路電壓將升高同時(shí)線路電流將降低。在一確定的線路電流閾值，一個(gè)控制信號(hào)將被發(fā)送至調(diào)壓器，使其開始吸收流向較高電池的線路電流。與較低電池連接的二極管將被反向偏置，并且全部的線路電流經(jīng)調(diào)壓器流向較高電池。
如果線路電壓繼續(xù)升高，則控制信號(hào)將導(dǎo)致調(diào)壓器的輸出端由此跟蹤它。調(diào)壓器的輸出端將繼續(xù)跟蹤線路電壓的變化，直到其輸出端上的電壓接近較高電池的數(shù)值。在那里，當(dāng)線路電壓已達(dá)到掛機(jī)電壓時(shí)，調(diào)壓器將被鎖定，并且線路電流將降低至零。
以這種方式，線路電流被限定在較高的電池，使得功耗將盡可能的小。同時(shí)，將滿足對高掛機(jī)電壓的要求。因?yàn)閷⒕€路電流的饋電特征規(guī)定在低于轉(zhuǎn)換閾值的范圍內(nèi)，所以在較高和較低電池之間交替轉(zhuǎn)換的線路電流的振蕩可被避免。
發(fā)明詳述在摘機(jī)狀態(tài)，每個(gè)SLIC均具有一個(gè)取決于線路長度及其負(fù)載的固定的線路負(fù)載。在掛機(jī)狀態(tài)，該負(fù)載原則上是無窮大的。本發(fā)明的工作范圍在這兩種狀態(tài)之間。在下面的說明中，線路負(fù)載將從零Ω變化到無窮大。


圖1說明按照本發(fā)明的一種裝置的實(shí)施例。
在SLIC1中，兩個(gè)電流放大器2，3以它們的輸出端與連接負(fù)載RL的雙線傳輸線的相應(yīng)的導(dǎo)線TIP和RING連接。
以其輸出端與TIP導(dǎo)線連接的電流放大器2以其供電端接地。
以其輸出端與RING導(dǎo)線連接的電流放大器3以其供電端與兩個(gè)二極管D1，DB2的陽極之間的節(jié)點(diǎn)C連接。二極管DB2的陰極與DC電壓源或VB2，例如一個(gè)電池連接，二極管D1的陰極與調(diào)壓器4的輸出端連接。調(diào)壓器4以其供電端與具有比電池VB2高的絕對電壓值的DC電壓源VBAT，例如電池連接。調(diào)壓器4的輸入端與節(jié)點(diǎn)B連接。產(chǎn)生電流I1的電流源6與節(jié)點(diǎn)B和地電位之間的電阻器RB并聯(lián)，以將電流I3提供給節(jié)點(diǎn)B。
晶體管Q1以其發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)B連接，以其集電極與電池VBAT連接，并以其基極與節(jié)點(diǎn)A連接。
電流放大器3的輸出端，即RING導(dǎo)線，經(jīng)電壓源8與節(jié)點(diǎn)A連接，該電壓源在RING導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)A之間產(chǎn)生電壓V1。
電壓-電流變換器5以其正輸入端與節(jié)點(diǎn)A連接，以其負(fù)輸入端與節(jié)點(diǎn)C連接，以第一電流輸出端與電流放大器2的輸入端連接，以第二電流輸出端與電流放大器3的輸入端連接，并以第三電流輸出端與節(jié)點(diǎn)D連接。節(jié)點(diǎn)D經(jīng)產(chǎn)生電流I2的電流源7與電池VBAT連接。
節(jié)點(diǎn)D也與二極管D2的陰極連接，該二極管的陽極與節(jié)點(diǎn)B連接。電流I4將流過二極管D2。
如果RL＝0Ω，則線路電流IL將流過負(fù)載RL。在電壓-電流變換器5的相應(yīng)的輸出電流的控制下，線路電流從地電位經(jīng)電流放大器2流過負(fù)載RL并經(jīng)電流放大器3提供給節(jié)點(diǎn)C。由節(jié)點(diǎn)C，電流IL經(jīng)二極管DB2流向電池VB2。
TIP導(dǎo)線上的電壓恒定地保持在負(fù)電壓VTG，以便防止電流放大器2成為飽和。
電壓源8以其正極端子與RING導(dǎo)線連接并以其負(fù)極端子與節(jié)點(diǎn)A連接，以在RING導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)A之間產(chǎn)生電壓V1。
以其基極與節(jié)點(diǎn)A連接并以其發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)B連接的晶體管Q1控制調(diào)壓器4。晶體管Q1的發(fā)射極由電流源6提供電流。與電流源6并聯(lián)的電阻器RB具有非常高的阻抗?？珉娮杵鱎B的電壓產(chǎn)生電流，該電流連同來自電流源6的電流I1形成經(jīng)晶體管Q1流向電池VBAT的電流I3。
調(diào)壓器4的輸出端被控制在一確定的電壓值，該值相對于RING導(dǎo)線上的電壓為負(fù)，并且該值通過由電壓源8產(chǎn)生的電壓V1減去晶體管Q1上的發(fā)射極-基極電壓設(shè)定。
因此，調(diào)壓器4的輸出端上的電壓跟蹤RING導(dǎo)線上的電壓。
以其陽極與節(jié)點(diǎn)C連接并以其陰極與調(diào)壓器4的輸出端連接的二極管D1被認(rèn)為是與一個(gè)理想的二極管，即它具有高擊穿電壓并不具有正向電壓降。
當(dāng)RL＝0時(shí)，RING導(dǎo)線將具有與TIP導(dǎo)線相同的電壓。則調(diào)壓器4的輸出端將處于比RING導(dǎo)線電壓低大約電壓V1的電壓。
于是，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)C將處于比電池電壓VB2高的二極管電壓，所以二極管D1將被反向偏置。
電壓-電流變換器5以其正輸入端與節(jié)點(diǎn)A連接并以其負(fù)輸入端與節(jié)點(diǎn)C連接。在圖1中，正輸入端和負(fù)輸入端之間的電壓差由VCA表示。
在電壓-電流變換器5的三個(gè)電流輸出端上，與電壓-電流變換器5的變換因數(shù)成比例的各電流被提供給電流放大器2和3的電流控制輸入端以及節(jié)點(diǎn)D。電流放大器2，3分別具有增益g和-g。提供給電流放大器2和3的輸入端的電流由相應(yīng)的電流放大器2，3放大并形成線路電流IL。由通過電壓-電流變換器5提供給節(jié)點(diǎn)D的電流，電流源7牽引電流I2。當(dāng)RL＝0時(shí)，由電壓-電流變換器5流向節(jié)點(diǎn)D的電流大于I2。只要電流I2小于從電壓-電流變換器5流向節(jié)點(diǎn)D的電流，則沒有電流經(jīng)互連在節(jié)點(diǎn)D和B之間的二極管D2被牽引，即I4＝0。
于是，電壓VCA將設(shè)定線路電流IL。
當(dāng)RL＝0時(shí)，電壓VCA將是節(jié)點(diǎn)A中的電壓減去節(jié)點(diǎn)C中的電壓。相對于地電位的節(jié)點(diǎn)A中的電壓將由VTG減去為零的|VRL|，減去|V1|設(shè)定。
節(jié)點(diǎn)C不變地箝位在對應(yīng)于高于VB2的二極管電壓的電壓。于是當(dāng)RL＝0時(shí)，電壓VCA處于最大值。這也是現(xiàn)有的給線路饋電的電壓。如果RL升高，則因?yàn)閂TG和VI是恒定的，所以該電壓必須在VLR和VCA之間分配。當(dāng)RL升高時(shí)，電壓VRL將升高。因此，RING導(dǎo)線上的電壓將朝向電壓VB2被往下拉。TIP導(dǎo)線上的電壓保持固定。跟蹤RING導(dǎo)線上的電壓的節(jié)點(diǎn)A中的電壓將被往下拉相同的數(shù)量。對于調(diào)壓器4的輸出端上的電壓也是如此。節(jié)點(diǎn)C的電壓是固定的，這導(dǎo)致電壓VCA被往下拉。
由圖2A，一直到點(diǎn)VRL1節(jié)點(diǎn)A和C之間的距離如何減少是顯而易見的。
電壓-電流變換器5的輸出電流同樣減少，并由此線路電流IL和流向節(jié)點(diǎn)D的電流同樣減少。
由圖2B，線路電流IL同時(shí)一直減少到線路電壓VRL1是顯然的。
如果RL繼續(xù)升高，這將導(dǎo)致IL進(jìn)一步減少。
最后，從電壓-電流變換器5流向節(jié)點(diǎn)D的電流將小于由電流源7牽引的電流I2。
現(xiàn)在，將經(jīng)二極管D2從節(jié)點(diǎn)B牽引電流I4。流經(jīng)晶體管Q1發(fā)射極的電流將減少與由電流I4所牽引的相同的數(shù)量。
在圖2A中，我們現(xiàn)在接近電壓VRL1。節(jié)點(diǎn)B中的電壓將朝向節(jié)點(diǎn)C的電壓被往下拉。
在RL的一個(gè)確定值，即在負(fù)載電流IL的一個(gè)確定值，從節(jié)點(diǎn)B牽引的電流I4將等于電流I3。晶體管Q1的發(fā)射極電流現(xiàn)在將為零。發(fā)射極電壓消失并且調(diào)壓器4的輸入端將被往下拉，以使得二極管D1將被正向偏置，并且線路電流將流入調(diào)壓器4。同時(shí)，二極管DB2將被反向偏置。調(diào)壓器4將吸收流向電池VBAT的線路電流IL。
在圖2B中指出，在線路電壓VRL1，線路電流IL從電池VB2移向電池VBAT。
至今，SLIC中的功率已產(chǎn)生在地電位和電池VB2的電壓之間。通過以這種方式確定線路電流IL處于何值時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)向電池VBAT的轉(zhuǎn)換，SLIC中產(chǎn)生的功率可被最佳化。電池VBAT可不再吸收大于已選擇為閾值的電流的電流。
通過為電流I3和I2選擇合適的值，線路電流IL的這種轉(zhuǎn)換可被編程以發(fā)生在一個(gè)固定的IL值。
當(dāng)RL增加時(shí)，線路電流IL將在片刻保持在以前的數(shù)值。RL上的電壓VRL將升高，而RING導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)A的電壓將被往下拉相同的數(shù)值。電壓-電流變換器5的正輸入端也是如此。節(jié)點(diǎn)C中的電壓將保持，這導(dǎo)致電壓VGA減少。電壓-電流變換器5的輸出電流將同樣減少。當(dāng)流入節(jié)點(diǎn)D的電流減少時(shí)，流過二極管D2的電流I4增加。節(jié)點(diǎn)B中的電壓將被往下拉并由此，調(diào)壓器4的輸出端上的電壓也被往下拉。跟蹤調(diào)壓器4的輸出電壓的節(jié)點(diǎn)C中的電壓同樣被往下拉，而電壓VGA開始增加。由此，電壓-電流變換器5的輸出電流增加。當(dāng)流入節(jié)點(diǎn)D的電流增加時(shí)，流過二極管D2的電流I4減少。節(jié)點(diǎn)B中電壓的減少將如節(jié)點(diǎn)C中的電壓一樣停止。當(dāng)各種情況穩(wěn)定時(shí)，電壓VRL已升高，同時(shí)節(jié)點(diǎn)C中的電壓已移動(dòng)相同的數(shù)量。
于是，在節(jié)點(diǎn)C中的電壓跟蹤負(fù)載RL上的電壓的所有變化的情況下，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制系統(tǒng)。
在電流I4規(guī)定了實(shí)際值時(shí)，電流I3設(shè)定所需要的數(shù)值。
借助電壓-電流變換器5實(shí)現(xiàn)該實(shí)際值的讀出和檢測，該電壓-電流變換器讀出節(jié)點(diǎn)C和A之間的電壓差，并將這些電壓差變換為三個(gè)成比例的電流。于是，不同的電流將提供給節(jié)點(diǎn)D以響應(yīng)這些電壓差。電壓VCA被這樣控制，使得電流I3和電流I4相互平衡。如果電壓VCA減少，例如，當(dāng)RING導(dǎo)線電壓被往下拉時(shí)，則電流I4將增加，并且節(jié)點(diǎn)B和C的電壓將被往下拉。當(dāng)RING導(dǎo)線電壓被拉起時(shí)，出現(xiàn)相反的情況。
節(jié)點(diǎn)B中的阻抗高，理想地作為兩個(gè)反向電流源。在圖1中，電阻器RB表示該阻抗。如果從電壓的角度來看節(jié)點(diǎn)B是變化的，則電流I3也同樣變化。為平衡該變化，電流I4必須變化。電壓VCA變化并由此IL變化。于是，產(chǎn)生具有大大高于前面所述的變換因數(shù)的另一饋電特征。如果RB非常高，則這意味著線路上的電流變化相對于變化的電壓是小的。這可在圖2B中看出，其中所示電流是幾乎恒定的電流。但是，電流具有電阻性斜率(resistive s1ope)，這對于避免在兩個(gè)電池之間交替轉(zhuǎn)換的線路電流處的振蕩是重要的。這可在線路電流低于轉(zhuǎn)換值的RL值的情況下發(fā)生。
如果RL繼續(xù)升高，則RING導(dǎo)線上以及節(jié)點(diǎn)A，節(jié)點(diǎn)B和節(jié)點(diǎn)C中的電壓將朝向VBAT向下移動(dòng)相同的數(shù)量。VBAT將吸收線路電流。最后，電流源7將飽和，但將繼續(xù)經(jīng)二極管D2吸收電流使I4＝I3。原則上，節(jié)點(diǎn)D將處于與VBAT相同的電壓。節(jié)點(diǎn)B中的電壓將停止在大約高于VBAT的二極管電壓?，F(xiàn)在，當(dāng)RL增加時(shí)，節(jié)點(diǎn)B和C不能再向下移動(dòng)，并且控制回路將斷開。電壓VCA減少，并且電壓-電流變換器5的輸出電流也是如此。如圖2A和2B所示，在電壓VRL2處，線路電流IL減少。
當(dāng)RL＝∞時(shí)，即在掛機(jī)狀態(tài)，電壓-電流變換器5的輸出電流已完全消除。因此，IL為零并且電壓VRL通過|VBAT|減去|VTG|減去RING導(dǎo)線和VBAT之間的電壓確定。RING導(dǎo)線和VBAT之間的電壓可通過節(jié)點(diǎn)C中的電壓設(shè)定，節(jié)點(diǎn)C中的電壓通過節(jié)點(diǎn)D中的電壓加上二極管D2上的二極管電壓，加上為零的電壓VCA，加上電壓|V1|設(shè)定。
在上述參照圖1說明的實(shí)施例中，從電壓-電流變換器5流向電流放大器2、3的控制電流用于間接檢測線路電流IL并將其與預(yù)定的閾值比較。當(dāng)然應(yīng)指出的是，有可能代之以直接檢測線路電流，例如，通過直接檢測雙線傳輸線中的或電流放大器2、3的供電端中的電流。
借助電壓-電流變換器的變換因數(shù)的知識(shí)，因?yàn)榫€路電流的每個(gè)數(shù)值對應(yīng)于一個(gè)特定的線路電壓，所以在確定的線路電壓的線路電流可被確定。于是，有可能通過讀出線路電壓間接地確定線路電流。
PNP晶體管可用于替代圖1中所示的調(diào)壓器4和二極管D1。該P(yáng)NP晶體管(未示出)則將以其發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)C連接，以其集電極與電池VBAT連接，并以其基極與節(jié)點(diǎn)B連接。
由上面所述應(yīng)已知，借助按照本發(fā)明的裝置，將有可能減少SLIC中的功耗。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)用戶線接口電路(1)中，該電路包括以它們的輸出端與連接負(fù)載(RL)的雙線傳輸線的相應(yīng)的導(dǎo)線(TIP，RING)連接的第一和第二電流放大器(2，3)，其中第一電流放大器(2)以其供電端接地，一種用于在不同的DC電壓源之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換第二電流放大器的供電端以減少用戶線接口電路(1)中功耗的裝置，其特征在于-連接一個(gè)線路電流檢測器件(5，6，7，RB)，以檢測低于閾值的線路電流，-第二電流放大器(3)的供電端與調(diào)壓器(4)的輸出端(C)連接，并經(jīng)一個(gè)二極管(DB2)與第一電池(VB2)連接，以便在正常情況下由所述第一電池(VB2)為大于閾值的線路電流提供基本上恒定的電壓，-調(diào)壓器(4)以其供電端與具有比所述第一電池(VB2)高的絕對電壓的第二電池(VBAT)連接，并以其輸入端與線路電流檢測器件(5，6，7，RB)的輸出端(B)連接，-為響應(yīng)低于所述閾值的線路電流，線路電流檢測器件(5，6，7，RB)適于輸出與所檢測的線路電流成比例的控制信號(hào)，以控制調(diào)壓器(4)的輸出端(C)為反向偏置二極管(DB2)的電壓，并對低于所述閾值的線路電流的每個(gè)值向第二電流放大器(3)的供電端和負(fù)載(RL)提供唯一的電壓。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，為檢測低于閾值的線路電流，連接線路電流檢測器件(5，6，7，RB)以檢測流向第一和第二電流放大器(2，3)的控制電流。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，為檢測低于閾值的線路電流，連接線路電流檢測器件以直接檢測線路上的電流。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，為檢測低于閾值的線路電流，連接線路電流檢測器件以檢測流向所述第一和/或第二電流放大器(2，3)的電源電流。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，為檢測低于閾值的線路電流，線路電流檢測器件適于讀出線路電壓。
6.如權(quán)利要求1至5任何之一的裝置，其特征在于，調(diào)壓器(4)的輸出端經(jīng)第二二極管(D1)與第二電流放大器(3)的供電端連接。
7.如權(quán)利要求1至5任何之一的裝置，其特征在于，調(diào)壓器是一個(gè)PNP晶體管，該晶體管以其發(fā)射極與第二電流放大器的供電端連接，以其集電極與第二電池連接，并以其基極與線路電流檢測器件的輸出端連接。
全文摘要
一個(gè)SLIC(1)包括為連接負(fù)載(RL)的雙線傳輸線的相應(yīng)導(dǎo)線(TIP,RING)提供線路電流的第一和第二電流放大器(2,3),為減少該SLIC中的功耗,一個(gè)線路電流檢測器(5,6,7,RB)檢測低于閾值的線路電流。對于高于閾值的線路電流,第二放大器(3)由第一電池(VB2)提供基本上恒定的電壓。調(diào)壓器(4)以其輸出端與第二放大器(3)連接,以其供電端與具有比所述第一電池(VB2)高的絕對電壓的第二電池(VBAT)連接,并以其輸入端與該檢測器(5,6,7,RB)連接。為響應(yīng)低于所述閾值的線路電流,該檢測器(5,6,7,RB)輸出與所檢測的線路電流成比例的控制信號(hào),以控制調(diào)壓器(4)的輸出端,以便由第二電池(VBAT)向第二放大器(3)和負(fù)載(RL)供電。
文檔編號(hào)H04M19/00GK1377553SQ0081383
公開日2002年10月30日 申請日期2000年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月4日
發(fā)明者H·赫爾貝里, A·埃梅里克斯 申請人:艾利森電話股份有限公司