專利名稱：用于電信裝置的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)多個(gè)，諸如電話之類的遠(yuǎn)端設(shè)置的電信裝置進(jìn)行供電的電源設(shè)備，和涉及包括連接到多個(gè)電話上的這樣的設(shè)備的組合裝置。
背景技術(shù)：
常規(guī)的電話交換機(jī)能夠?yàn)榇罅康碾娫挿?wù)，這些電話由于離交換機(jī)的距離不同而沿各個(gè)不同長(zhǎng)度的線路連接到交換機(jī)上。交換機(jī)還饋送各個(gè)中繼電信信號(hào)到每個(gè)線路，以足夠的功率操作各個(gè)電話。由于不同的線路長(zhǎng)度，在各個(gè)線路上引起不同的阻抗損耗，從一個(gè)電話到另一個(gè)電話這個(gè)功率也是不同的。
在功率上變化的要求通過(guò)多個(gè)用戶線路接口電路(SLIC)予以適應(yīng)，每個(gè)接口電路通過(guò)相應(yīng)的線路進(jìn)行中繼，以足夠的功率操作其相應(yīng)的電話。如果使用線性SLIC，從電源饋送到每個(gè)電路的多余功率作為熱量被耗散掉。在這種情況下，從功率源施加到每個(gè)SLIC的電壓足以操作由最長(zhǎng)線路連接的電話。如果大量的其它電話是按很短的線路進(jìn)行連接的，與較短的線路相連的SLIC不得不耗散相對(duì)大的功率，這樣是不經(jīng)濟(jì)的和導(dǎo)致交換機(jī)中的散熱問(wèn)題。
某些交換機(jī)使用具有可以減小功率耗散的單獨(dú)的內(nèi)部開關(guān)模式電源單元的SLIC。但是這種SLIC是比較昂貴的。
發(fā)明概要按照本發(fā)明的第一方面，提供用于沿各個(gè)相應(yīng)線路連接到多個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)置的電信裝置的電源設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)接口電路，每個(gè)接口電路具有和用于連接到公共電源的一個(gè)輸入端和連接到相應(yīng)線路的一個(gè)輸出端，當(dāng)工作時(shí)，每個(gè)接口電路饋送從電源傳送來(lái)的足夠的功率到該線路，提供操作相應(yīng)的電信裝置的要求的功率量，耗散任何從電源饋送到接口電路的多余的功率，其中該設(shè)備包括公共功率調(diào)整裝置，用于監(jiān)視被每個(gè)工作的接口電路饋送到它的相應(yīng)線路的功率量的特性和從而控制饋送到每個(gè)工作的接口電路的功率，使所述饋送的功率基本上等于由該工作的接口電路要求的最大功率量。
因此，功率調(diào)整裝置保證饋送到所有接口電路的功率是由工作的接口電路須饋送最大功率到它的相應(yīng)線路上的要求進(jìn)行調(diào)整的。因此，本發(fā)明有助于減小需要由工作的接口電路耗散的功率量，特別是，當(dāng)具有最大功率要求的接口電路未被啟動(dòng)時(shí)，和因此能使該設(shè)備利用相對(duì)便宜的線性SLIC時(shí)，同時(shí)避免，或至少改善在SLIC中出現(xiàn)的功率耗散時(shí)。
比較方便地是，通過(guò)調(diào)整裝置監(jiān)視的特性是由每個(gè)工作的接口電路施加電壓到它的相應(yīng)線路的電壓，和該調(diào)整裝置通過(guò)控制施加到各個(gè)接口電路的輸入端的電壓控制施加到接口電路的功率。
比較方便地是，該設(shè)備適合于被連接到直流電源，例如電池上。
功率調(diào)整裝置最好包括一個(gè)開關(guān)模式的電源單元，可操作地減少直流電源饋送到接口電路的電壓。
最好是，接口電路被安裝在安裝到一個(gè)機(jī)架上的單一電路板上。
最好是，該設(shè)備具有多個(gè)這樣的電路板，和調(diào)整裝置是多個(gè)，每個(gè)與一個(gè)相應(yīng)的電路板相連的這種裝置中的一個(gè)。
采用多個(gè)電路板和相連的調(diào)整裝置能使各個(gè)線路到各個(gè)接口電路以這樣分配，即在每個(gè)電路板上的各個(gè)接口電路被連接到多個(gè)類似長(zhǎng)度的線路上，因此減少將被由每個(gè)相應(yīng)電路板中的各個(gè)接口電路饋送的功率范圍。這種在范圍上的減少能使通過(guò)接口電路耗散的功率量進(jìn)一步減小。
按照本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種具有按照本發(fā)明的第一個(gè)方面的沿不需要相同電阻的相應(yīng)線路連接到多個(gè)遠(yuǎn)端設(shè)置的電話和連接到一個(gè)直流電源的電源設(shè)備的電話交換機(jī)。
和最好是，該設(shè)備具有多個(gè)電路板，每個(gè)電路板具有相應(yīng)一組接口電路和所有連接到每個(gè)電路板上電路的線路的長(zhǎng)度是多個(gè)不同范圍中的相應(yīng)一個(gè)范圍。
本發(fā)明還涉及用于按照本發(fā)明的第一個(gè)方面的設(shè)備的功率調(diào)整裝置，該功率調(diào)整裝置包括連接到電池的電源輸入端，多個(gè)另外的輸入端，每輸入端連接到相應(yīng)接口電路的輸出端，與所述另外的輸入端相連的監(jiān)視裝置，監(jiān)視裝置用來(lái)監(jiān)視由各個(gè)工作的接口單元饋送到各自線路的電壓或電流，所述線路將接口單元與各自的電信設(shè)備相連。該監(jiān)視裝置在任何時(shí)間被可操作地確定所述電壓或電流的最大值；和控制裝置，用于施加從所述電池電壓得到的輸出電壓到所有所述接口電路，該輸出電壓基本上等于由工作的接口電路要求的最大電壓。
最好是，該監(jiān)視裝置被安排監(jiān)視由所述工作的接口電路饋送的電壓和確定所述各個(gè)電壓的最大電壓。
附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在將參照各個(gè)附圖以例子的方式描述按照本發(fā)明的電源設(shè)備，其由

圖1是當(dāng)連接到多個(gè)電話時(shí)該電源設(shè)備的示意性方框圖；圖2是構(gòu)成表示在圖1的設(shè)備的一部分的接口電路的方框圖；圖3是該設(shè)備的另外一部分的方框圖；圖4和5是說(shuō)明該接口電路的操作的圖；圖6表示用于不按照本發(fā)明的設(shè)備中的另外一種類型的接口電路；和圖7表示具有含有多個(gè)按照本發(fā)明的電源設(shè)備的子機(jī)架的交換機(jī)。
詳細(xì)描述表示在圖1的電源設(shè)備構(gòu)成電話交換機(jī)2的一部分，該交換機(jī)沿相應(yīng)的線路12、14、16和18連接到多個(gè)電話4、6、8和10，每個(gè)線路包括一對(duì)導(dǎo)線(A和B)。為了清楚起見，在圖中僅表示出4個(gè)電話，雖然該設(shè)備通常將服務(wù)于6到15個(gè)電話(或諸如傳真機(jī)之類的電信設(shè)備)之間。
在這個(gè)例子中的設(shè)備是在應(yīng)用于英國(guó)的恒流規(guī)約下工作的，即饋送一個(gè)預(yù)定的電流給每個(gè)正在使用中的電話。但是，按照本發(fā)明的設(shè)備可以工作在不同的規(guī)約下，例如可應(yīng)用在美國(guó)的恒阻的要求下。
各個(gè)電話被配置在離交換機(jī)2不同的距離(在0-5km范圍)，結(jié)果，連接線路不都是相同長(zhǎng)度的。但是，各個(gè)線路具有相同的電阻率，和因此不包含相同的電阻。
線路12、14、16和18的被連接到4個(gè)標(biāo)號(hào)為20、22、24和26的相同線性用戶接口電路(SLIC)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。各個(gè)用戶接口電路都具有用于操作電話2、4、6、8和10需要的電源輸入端，和這些輸入端按照由線路28所指示地被并聯(lián)連接到補(bǔ)償電源形式的調(diào)整裝置30。
單個(gè)的線路接口電路20更為詳細(xì)地表示在圖2，其中電阻環(huán)路代表線路12和電話4的電阻。電路20包括由反饋環(huán)控制的放大器50，該反饋環(huán)包括抗飽和電路52和外部編程的電阻器Rdc。放大器50加一個(gè)電壓Vab到線路12，產(chǎn)生一個(gè)流經(jīng)該線路的電流。
在恒定電流系統(tǒng)的情況下，除非抗飽和電路52被啟動(dòng)，由放大器施加的電流是固定的。在恒定電流系統(tǒng)的情況下，在放大器50的輸出端的電壓被反饋，如虛線54所指示的，模擬一個(gè)恒流電阻。再有，這可以通過(guò)抗飽和電路52予以改善(在較長(zhǎng)線路的情況下)。
抗飽和電路52提供一個(gè)恒定凈空電壓，以便傳輸音頻(VF)信號(hào)的和如果需要，將減小電流(和此后Vab)，以保持VF信號(hào)的電壓凈空。放大器50被調(diào)整裝置30饋送電壓Vreg，和Vreg和Vab之間的差耗散在放大器50上。
參照?qǐng)D3，補(bǔ)償電源30具有用于連接到電池(未示出)或其它直流電源的輸入端，和4個(gè)監(jiān)視輸入端56、58、60和62，其每一個(gè)被連接到接口電路20、22、24和26中相應(yīng)一個(gè)的輸出端。各個(gè)監(jiān)視輸入端的每一個(gè)又被連接到監(jiān)視電路64，該電路監(jiān)視被每個(gè)接口電路所施加到它相應(yīng)的線路(當(dāng)連接到該接口電路上的電話正在使用時(shí))的電壓V(AB)1-4，確定這些電壓的最大值和反饋代表該最大值的信號(hào)到電壓控制單元66。該單元66又被連接到也與電源輸入端32和輸出端70相連的電源開關(guān)調(diào)節(jié)器68，(連接到線路28)。該調(diào)節(jié)器施加到線路28一個(gè)電壓，該電壓小于或等于電池電壓，而該電壓被單元66控制，使得將以下面描述的方式相關(guān)于一個(gè)最大電壓。
在這個(gè)例子中，恒定電壓要求被用于確定當(dāng)在使用中必須由每個(gè)SLIC向它的相應(yīng)線路饋送的電壓；該電壓必須足以產(chǎn)生沿相應(yīng)線路的30mA電流。由于線路12、14、16和18的電阻的不同，電壓將從一個(gè)SLIC到另一個(gè)而不同。因?yàn)槊總€(gè)SLIC是線性裝置，任何超過(guò)的功率(即，未沿線路12、14、16和18的相應(yīng)一個(gè)被發(fā)送的功率)是被作為熱耗散的。
在使用中，補(bǔ)償電源30的開關(guān)調(diào)節(jié)器68控制加到線路28上的電壓，使它等于最大電壓加為了使SLIC工作需要的偏置電壓。結(jié)果，由正將最大電壓加到其相應(yīng)的線路的工作的SLIC所耗散的功率被減小了，而在其它工作的SLIC中耗散的功率則小于如果全電池電壓被施加到所有SLIC的情況時(shí)耗散的功率。
顯而易見，沿線路28饋送的電壓在任何時(shí)間可隨哪個(gè)SLIC在使用而變。
如圖7所示，電源設(shè)備的各個(gè)元件可以被安裝在容納在多個(gè)這樣的電路板74、78、80的機(jī)架76中的一個(gè)單一的電路板74上，每個(gè)電路板服務(wù)于一組相應(yīng)的電話。各個(gè)電路板的電話是如此分配的，即在一組中的每個(gè)電話離交換機(jī)的距離處于與該組相關(guān)的范圍內(nèi)，從而使得在任何一個(gè)電路板上必須由SLIC加的不同電壓的范圍可以被保持得盡可能最小。例如，連接到電路板74上的所有電話離機(jī)架76大于1km，連接到電路板78的各個(gè)電話位于300m到1km的范圍而連接到電路板80的電話位于0到300m范圍。
下面討論在任何一個(gè)電路板上電源設(shè)備操作，和在耗散功率的節(jié)約上的若干例子。
如上所述，所有的監(jiān)視輸入端V(AB)1-4被進(jìn)行檢查和然后電源30的輸出被進(jìn)行調(diào)整，以給出在最壞工作線路上(即該線路具有最高電阻)保持所要求的用戶線路狀況所需的電壓。下面給出一些例子的情況，其中電池電壓是48伏，V(ab)是施加在線路28上的電壓(和等于在輸入端50、58、60、62中相應(yīng)的一個(gè)上檢測(cè)到電壓)和假設(shè)需要30mA恒流，400Ω的電話阻抗，200Ω/km的用戶線路阻抗，和線路驅(qū)動(dòng)器要求5V偏置。
參照?qǐng)D4，Rloop是電話阻抗和線路阻抗Rline和Rphone之和。Vab是SLIC必須施加到它的線路上的電壓和Vreg是由電源30施加到SLIC上的電壓。
情況(a)所有用戶工作在非常短的線路(可忽略的線路阻抗)上。
Vab(max)＝0.03×Rloop＝0.03×400＝12V。
Vreg＝(0.03×400)+5＝17V。
在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為17V，和在每個(gè)SLIC上的的耗散將是0.15W(對(duì)于所有4個(gè)信道總功率是0.6W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于每個(gè)信道必須耗散的功率將是0.03×(48-(0.03×400))＝1.08W。
每信道節(jié)約的功率等于0.93W。
情況(b)3個(gè)用戶工作在非常短的線路(12、14、16)(可忽略的線路阻抗)，一個(gè)用戶工作在300m的線路(18)上。
Vab{12、14和16}＝(0.03×400)＝12V。
Vab{18}＝(0.03×(400+(0.03×200))＝13.8V。
Vreg＝13.8+5＝18.8V。
在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為18.8V，和在SLIC20、22、24上耗散將是0.204W和在SLIC26上的耗散將是0.15W(對(duì)于4個(gè)信道總的耗散是0.76W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于SLIC 20、22、24的功率耗散將是0.03×(48-(0.03×400))＝1.08W和對(duì)于SLIC 26將是0.03×(48-(0.03×(400+(0.03×200))))＝1.026W。
每信道節(jié)約功率等于0.876W。
情況(c)3個(gè)用戶工作在非常短的線路(12、14、16)(可忽略的線路阻抗)，一個(gè)用戶工作在3km的線路(18)上。
Vab{12、14和16}＝(0.03×400)＝12V。
Vab{18}＝(0.03×(400+(3×200))＝30V。
Vreg＝30+5＝35V。
在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為35V，和在SLIC20、22、24上耗散將是0.69W和在SLIC26上的耗散將是0.15W(對(duì)于4個(gè)信道總的耗散是2.22W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于SLIC 20、22、24的功率耗散將是0.03×(48-(0.03×400))＝1.08W和對(duì)于SLIC 26將是0.03×(48-(0.03×(400+(3×200))))＝0.54W。
每信道節(jié)約功率等于0.39W。
情況(d)一個(gè)用戶工作在非常短的線路12(可忽略的線路阻抗)，3個(gè)用戶工作在3km線路(14、16、18)上。
Vab{12}＝(0.03×400)＝12V。
Vab{14、16、18}＝(0.03×(400+(3×200))＝30V。
Vreg＝30+5＝35V。
在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為35V，和在SLIC20上耗散將是0.69W和在SLIC 22、24、26上的耗散將是0.15W(對(duì)于4個(gè)信道總的耗散是1.14W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于SLIC 20的功率耗散將是0.03×(48-(0.03×400))＝1.08W知對(duì)于SLIC22、124、26將是0.03×(48-(0.03×(400+(3×200))))＝0.54W。
每信道節(jié)約功率等于0.39W。
當(dāng)該設(shè)備被用于恒流阻抗系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用表示在圖5中的模式。下面的計(jì)算假設(shè)來(lái)自50V(Vfeed)的2×200Ω饋送恒流阻抗(Rfeed)，400Ω的電話阻抗(Rphone)，200Ω/km(乘以線路長(zhǎng)度)的線路阻抗(Rline)，和對(duì)于線路驅(qū)動(dòng)器的5V偏置要求。另外，Vab是由SLIC施加到它的線路的電壓Vreg和是由電源30施加到SLIC的電壓。Iloop是沿線路流動(dòng)的電流。
情況(e)所有用戶工作在非常短的線路(可忽略的線路阻抗)上。
Vab＝50×400/(400+400)＝25VIloop＝Vab/Rloop＝25/400＝62.5mAVreg＝25+5＝30V在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為30V，和耗散在每個(gè)SLIC上功率將是0.3125W(對(duì)于4個(gè)信道總的耗散是1.25W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于每個(gè)信道的功率耗散將是0.0625×(48-25)＝1.44W。
每個(gè)信道節(jié)約的功率等于1.125W。
情況(f)3個(gè)用戶工作在非常短的線路(可忽略的線路阻抗)上，一個(gè)用戶工作在3km線路上。
Vab{1}＝50×(400+600)/(400+600+400)＝35.7VIloop＝Vab/Rloop＝35.7/(400+600)＝35.7mAVab{2、3、4}＝50×400/(400+400)＝25VIloop＝Vab/Rloop＝25/400＝62.5mAVreg＝37.5+5＝47.5V
在這種情況下，Vreg將被設(shè)置為47.5V，和耗散在每個(gè)SLIC{1}上功率將是0.179W和每信道在SLIC{2、3、4}耗散的功率將是0.981W(總功率＝3.122W)。
在沒(méi)有補(bǔ)償電源的情況下，對(duì)于信道1的耗散的功率將是0.0357×(48-35.7)＝0.439W和對(duì)于信道2、3、4每信道耗散的功率將是0.0625×(48-25)＝1.44W(總功率＝4.76W)。
每個(gè)信道節(jié)約的功率等于0.41W。
一種可代替的控制環(huán)路方法將可以使用SLIC輸出的信號(hào)(一般可采用商品元件)，該信號(hào)給出環(huán)路電流指示。在恒定阻抗饋送的應(yīng)用中，最小環(huán)路電流將直接表示最長(zhǎng)的線路和從而表示最大Vab。
對(duì)于恒流饋送來(lái)說(shuō)，其中所有線路都在恒流范圍，環(huán)路電流將相等，在這種情況下，控制電壓將被減小，直至各SLIC的抗飽和電路之一(最長(zhǎng)線路的)開始減小環(huán)路電流。因此，對(duì)應(yīng)的監(jiān)視輸入將開始降低到恒流值以下和在這個(gè)點(diǎn)上被調(diào)整的電源將保持其電壓，以維持SLIC剛好在恒流和工作的抗飽和范圍的邊緣。在這種情況下，監(jiān)視方框輸出最小電壓(Vmin)。
控制電壓Vreg是從最大/最小的環(huán)路監(jiān)視電壓產(chǎn)生的，使得開關(guān)調(diào)整器的調(diào)整提供在這種最壞情況線路下維持所要求的用戶線路條件的電壓。這個(gè)方框還保證被調(diào)整的電壓在SLIC電池輸入工作范圍內(nèi)。
如圖6所示的SLIC是一種具有其內(nèi)裝調(diào)整器類型的，該調(diào)整器的工作類似于調(diào)整器68的款式，減小從電池施加的電壓，而不過(guò)多耗散功率。但是，包含這種SLIC的交換機(jī)是相對(duì)昂貴的。
雖然本發(fā)明已經(jīng)相對(duì)干電話交換機(jī)進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用到各種類型的一次復(fù)用設(shè)備，諸如供給用戶線接人和適合于遠(yuǎn)離電話交換機(jī)的一次復(fù)用器。
權(quán)利要求
1.用于沿各線路連接遠(yuǎn)端設(shè)置的多個(gè)電信裝置的電源設(shè)備，該設(shè)備包括多個(gè)接口電路，每個(gè)具有用于連接到一個(gè)公共電源的的一個(gè)輸入端和用于連接到一個(gè)相應(yīng)線路的輸出端，當(dāng)工作時(shí)每個(gè)接口電路饋送從電源得到的足夠的功率到線路上，以提供操作相應(yīng)的電信裝置所要求的功率量，和耗散任何從電源饋送的多余功率，其中該設(shè)備包括公共電源調(diào)整裝置，用于監(jiān)視由每個(gè)工作的接口電路正在饋送給其相應(yīng)的線路的功率量和控制饋送給每個(gè)工作的接口電路的功率，使得所述饋送的功率基本上等于由該工作的接口電路要求的最大功率量。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中調(diào)整裝置被這樣安排，在使用中，它監(jiān)視由每個(gè)接口電路施加到它的線路上的電壓，提供控制施加到接口電路的輸入端的電壓，控制施加到接口電路上的功率。
3.按照權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其中該設(shè)備適合被連接到一個(gè)直流電源。
4.按照在先的各權(quán)利要求的任何一個(gè)的設(shè)備，其中功率調(diào)整裝置包括一個(gè)開關(guān)模式電源單元，該單元抗操作地減小由電源施加到接口電路上的電壓。
5.按照在先的各權(quán)利要求的任何一個(gè)的設(shè)備，其中接口電路安裝在安裝在機(jī)架上的單個(gè)的電路板上。
6.按照權(quán)利要求5的設(shè)備，其中該電路板是多個(gè)這樣的電路板中的一個(gè)，和該調(diào)整裝置是多個(gè)這樣的裝置中的一個(gè)，每個(gè)這樣的裝置與相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)電路板相連接。
7.一種具有按照在先的各個(gè)權(quán)利要求的任何一個(gè)的電源設(shè)備的電話交換機(jī)，該交換機(jī)沿相應(yīng)的線路連接到遠(yuǎn)端設(shè)置的各個(gè)電話和到一個(gè)直流電源。
8.按照權(quán)利要求7的交換機(jī)，其中電源設(shè)備具有多個(gè)電路板，每個(gè)具有相應(yīng)的一組接口電路和連接到每個(gè)電路板上的各電路的所有的線路的長(zhǎng)度處于多個(gè)不同范圍的相應(yīng)一個(gè)范圍中。
9.基本上參照和說(shuō)明在附圖1到5所描述的設(shè)備。
10.基本上參照和說(shuō)明在附圖7所描述的交換機(jī)。
全文摘要
一種電源具有多個(gè)單一的線路接口電路(20、22、24和26),每個(gè)由相應(yīng)線路連接到相應(yīng)的電話(4、6、8和10)或其他電信裝置。每個(gè)SLIC施加從一個(gè)電池得到的足夠的電壓到線路上,操作相應(yīng)的電話,和耗散任何由電池饋送的多余的功率。該設(shè)備包括公共功率調(diào)整裝置(30),該裝置包含一個(gè)開關(guān)模式電源單元(68),和該裝置在任何時(shí)間監(jiān)視由SLIC施加的電壓和減小施加到SLIC上電壓到基本上由任何一個(gè)SLIC所要求的最大電壓,因此降低了由SLIC耗散的功率量。
文檔編號(hào)H04M19/00GK1192311SQ96195978
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1996年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月4日
發(fā)明者S·C·菲利普斯 申請(qǐng)人:諾基亞電信股份公司