在现代有线电话业务中,较多地采用了IC卡电话、多功能电话及其他一些利用电话线路进行通讯的小型设备。这类设备除完成基本通讯功能外,还提供一些其他功能服务。这类增值功能服务,在摘机时需用较大能源,所需电能多采用外部供电或电池供电,挂机时只需很少电流保存数据。采用外部供电既增加了成本,又给用户的使用带来不便。最为理想的方案还是从摘机线路馈电取得所需系统电源。下面介绍一种从电话线路获取电源的方法。
交换机采用电压或电流馈电方式向用户电路供电,电压为48V,通话时的馈电电流在20mA~50mA。在一定的线路阻抗下,能够从摘机电话线上获得的输入功率取决于所取电压。如果不考虑通讯要求,当所取电压为交换机电源电压的1/2时(即输入阻抗与线路阻抗相匹配时),则能够获得最大功率(PMAX=U2/4R),但这样做会导致过大的环路电阻,影响正常通讯。因此获得大功率电源的唯一办法就是,在环路阻抗最大时能满足正常通讯的条件下,尽量提高输入电压(即输入阻抗尽可能大些)。但用这种方法获得的输入功率还不能直接供电路使用,因为只是提高了电压,并未增加电流。还需要通过高效率的DC/DC直流变换器进行功率转换,获得一个低压、大电流的输出功率。
采用稳压二极管获得输入功率是一种简单而有效的方法,它可以很好地工作于线路电阻变化范围大的状况。简单估算如下:对于5km长度的用户线路,在满足环路电阻不大于2000Ω的条件下,稳压二极管电压最大可以取到15V,功率可到340mW。考虑到更为恶劣的情况,将电压降低到10V时,则可获得280mW左右的功率,而等效内阻仅350Ω左右。采用效率90%的DC/DC转换器将其转换到3V,就可获得80mA的电源电流。实现上述思路的具体电路如附图所示。

电源电路与通讯电路相串联,利用整个环路电流来为系统供电。由于电源电路的输入阻抗引入,应尽量降低通讯电路的阻抗。对通讯部分采用变压器耦合方式,进行阻抗变换,可以将通讯电路阻抗降到非常低。
电压转换采用MAXIM公司的降压型DC/DC转换芯片MAX653和储能电感L2、整流肖特基二极管VD1及输入滤波电容C2、C3和输出滤波电容C4、C5组成一个简单高效的开关式DC/DC直流转换器,可将4V~11.5V的输入电压转换为稳定的3V输出,在10mA~100mA的负载范围内效率高于90%。
采用MAX933电压监视芯片构成一个软启动电路,在输入电压未达到足够高以前阻止MAX653工作,这样可以保证在比较重的负载下能可靠地启动。MAX653内部还提供一个电池电压过低检测比较器,可用来监视输入电压,当输入电压达到3.5V时,向应用系统发出一个Power OK高电平信号。LBI的电压与内部基准电压1.28V相比较,当LBI输入电压低于1.28V,LBO就输出低电平,即输入电压低于3.5V时,通知系统不能用此电源。R5为输出外接泄流电阻,以防空载时VOUT超过3V。
L1和C2、C3可滤除DC/DC工作时的开关噪声,使其不会对正常通话或数据传输造成干扰。MAX653的工作频率很高,可达数百千赫,远远超过音频信号的频率,因此不必担心它对有用信号的影响。
C3和C2、C5和C4进行并联使输出电源纹波非常小,满足系统对电源的高性能的要求。
附图电路可以适应很恶劣的线路状况,即使在线路阻抗高达1500Ω(相当于8km的线路长度)时,仍能够保证20mA的摘机电流。按照有关电话机技术条件(GB/T15297-2004),其等效内阻仅有350Ω。当线路阻抗超出1700Ω时,该电路将无法保证18mA的摘机电流。可以适当降低齐纳二极管VD1的电压以适应更高的线路阻抗,但输出功率也会降低。
编者注:MAX653、MAX933的详细资料见本期配刊光盘“本期元器件资料”文件夹。
(贺兴文)