DE2521984C2

DE2521984C2 - Schaltungsanordnung zum Speisen eines Gleichstromverbrauchers in zentralgespeisten Fernmeldeanlagen

Info

Publication number: DE2521984C2
Application number: DE19752521984
Authority: DE
Inventors: Lorenz 7000 Stuttgart Gasser; Jürgen Zanzig
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2325259A1; AU500222B2; BE841908A; DE2521984A1; AU1398476A; CH607493A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines zwischen den Adern einer störanfälligen bzw. induktionsgefährdeten Fernmeldeleitung liegenden Gleichstromverbrauchers in zentralgespeisten Femmeldeanlagen, insbesondere einer über die zugehörige Teilnehmeranschlußleitung aus der Teilnehmerschaltung gespeisten Fernsprechstation in zentralgespeisten Fernsprechvermittlungsanlagen, in denen der Verbraucherwiderstand mit seinem einen Ende, gegebenenfalls über eine Wechselstromdrossel, mit dem Kollektor eines Transistors und mit seinem anderen Ende, gegebenenfalls über eine weitere Wechselstromdrossel, über einen Kollektorwiderstand vorgegebener Größe an den gegebenenfalls geerdeten einen Pol der Speisespannungsquelle und somit an das kollektorseitige Speisespannungspotential angeschlossen ist und der Emitter des Transistors über einen Emitterwiderstand gleichfalls vorgegebener Größe an den gegebenenfalls

is nichtgeerdeten Pol der Speisespannungsquelle und somit an das emitterseitige Speisespannungspotential angeschlossen ist

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 22 52 336 bekannt

Zur Stromversorgung der Teilnehmerschaltungen einer Fernsprechanlage dienen Speiseschaltungen, insbesondere werden für Nebenstellenanlagen üblicherweise gesonderte Netzspeisegeräte benützt
Auch der Einsatz von Batterien (Speisespannung z. B.

48 Volt) ist zur Stromversorgung von Nebenstellenanlagen bekannt Zur Gewährleistung einer konstanten Speisespannung können zusätzliche Schaltungen vorgesehen sein, die z. B. Stromregeltransistoren enthalten.
Bei derartigen Schaltungen ergeben sich Probleme, wenn von anderen Leitungen Längsspannungen in die Verbindungsleitungen zwischen Teilnehmer und Speiseschaltung induziert werden. Solche Längsspannungen beeinflussen die Stromregelung der betreffenden Speiseschaltungen, indem sie z. B. die verfügbare Speisespannung unzulässig vermindern. Dementsprechend hoch gewählte Speisespannungen führen wiederum zu unnötiger Leistungsaufnahme der zu speisenden Teilnehmerschaltung und zu den damit verbundenen Nachteilen.

Die technische Aufgabe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht darin, bei einer zentralgespeisten Fernmeldeanlage einen zwischen den Adern einer störanfälligen bzw. induktionsgefährdeten Fernmeldeleitung liegenden Gleichstromverbraucher zu speisen.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand und der Emitterwiderstand gleich groß sind und daß die Basis des Transistors über die Reihenschaltung einer

so von der Speisespannung in Sperrichtung beaufschlagten Zenerdiode und eines Basiswiderstandes vorgegebener Größe an den Verbindungspunkt des Kollektorwiderctandes und des gegebenenfalls über die weitere Wechselstromdrossel nachgeschalteten Verbraucher-Widerstandes angeschlossen ist.

Eine Bereicherung für die Technik wird darin gesehen, daß eine neue, nicht nahegelegte Lösung für die genannte Aufgabe zur Verfügung gestellt wird. Beim derzeitigen Übergang zu erweiterten Schnittstellenbedingungen für die Teilnehmerleitungen in Fernmeldeanlagen läßt es sich nicht ausschließen, daß neue Lösungen für Speiseschaltungen gesucht werden müssen, weil alle bekannten Schaltungen sich in der Praxis eventuell als unzureichend erweisen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß die Speiseschaltung von einer Regelschaltung erzeugt wird, die einen zweiten Transistor enthält, daß der Emitter

des zweiten Transistors mit der ersten Anschlußklemme verbunden ist, daß die Basis des zweiten Transistors ober eine zweite Zenerdiode im Sperrbetrieb und der Kollektor Ober eine Batterie mit der zweiten Anschlußklemme verbunden ist, und daß parallel zum Kollektor-Basiskreis ein Vorwiderstand geschaltet ist

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. la und Ib zwei alternative Ausgestaltungen für die in F i g. 1 an die Klemmen A, B anzuschließende Speisespannung US,

Fig.2 eine zweckmäßige Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, F i g. 2a ein Prinzipschaltbild zur F i g. 2,

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

In den Ausführungsbeispielen wird die »Schaltungsanordnung zum Speisen eines Gleichstromverbrauchers in zentralgespeisten Fernmeldeanlagen nach der Erfindung kurz als »Speiseschaltung SP« bezeichnet

F i g. 1 zeigt die Speiseschaltung SP, die hier zur Stromversorgung eines veränderlichen Widerstandes

Rx dient, der sich aus d«m Widerstand einer Teilnehmerschaltung TS und eines daran angeschlossenen Apparates ^zusammensetzt Die Teilnehmerschaltung 75" ist ausgangsseitig mit einem Übertrager C verbunden, über den ein Verbindungssatz V erreichbar ist

Die Speiseschaltung SP liegt bei Außeneinspeisung über zwei Drosselspulen DRX, DRI parallel zum Übertrager Ü. Eine Kapazität K im Übertrager verhindert, daß der von der Speiseschaltung gelieferte Speisestrom den Übertrager ^durchfließt

Die Speiseschaltung SP besteht aus einem npn-Transistor TA t, dessen Kollektor-Basis-Kreis vom Widerstand Rx, einem Basiswiderstand RB und einer Zenerdiode ZX gebildet wird. Der Emitter des Transistors TR1 ist über einen Emitterwiderstand RE1 mit einer Anschlußklemme A verbunden, der kollektorseitige Anschluß des Basiswiderstandes RB ist über einen Kollektorwiderstand RE2 mit einer Anschlußklemme B verbunden, die geerdet ist Zwischen den Anschlußklemmen A und B liegt eine Speisespannung US.

Führt man einen Spannungsumlauf in aer Schleife / durch, so erhält man

US = JE ■ REX + VL + VBE + VZX + IB ■ RB + IE ■ REl - VL; bei REX = US = 2IE RE+ VBE + VZ + IB ■ RB mit folgenden Bezeichnungen:

IE = Speisestrom

VL = Längsspannung

VZX = Zenerspannung

IB = Basisstrom

VBE = Basis-Emitter-Spannung.

Die Längsspannung VL fällt durch die Wahl zweier gleicher Emitter- und Kollektorwiderstände und durch die Erdung zwischen diesen beiden Widerständen heraus, und sie kann damit die Kollektor-Emitterspannung UCE nicht beeinflussen. Dies gilt zwar exakt nur bei genau gleichen Widerständen REX- RE2, doch zeigen quantitative Überlegungen, daJ? Abweichungen ARE vom Sollwert REm der Größenordnung von ±5% keinen störenden Einfluß der Längsspannung VL verursachen.

Die Speisespannung US kann wie üblich durch eine Batterie BA erzeugt werden (Fig. la); zur Vermeidung von Spannungsschwankungen ist es jedoch vorteilhaft, zusätzliche Maßnahmen anzuwenden (Fig. Ib zeigt eine an sich bekannte Regelschaltung, die diesem Zweck dient).

Die Regelschaltung besteht aus einem pnp-Transistor TR2, einer Zenerdiode Z 2, einem Vorwiderstand RV und der Batterie BA. Wird die Speistschaltung SP von der Regelschaltung gespeist, so ergibt sich im Spannungsumlauf in der Schleife /für den Speisestrom IE somit:

IE

VZl - VZX -IVBE IRE + ^-

mit β 1: Stromverstärkungsfaktor vom Transistor TR 1.

Der Speisestrom IE hängt also von der Differenz der Zenerspannungen VZ2— VZX ab.

Für die Anwendung der Speiseschaltung SP zur Versorgung einer Teilnehmerschaltung muß weiterhin berücksichtigt werden, daß Symmetriebedir.gungen bezüglich der beiden Sprechleitungen eingehalten werden müssen; insbesondere muß dafür gesorgt werden, daß die durch den hohen Wechselstromwiderstand des Transistors TR X bedingte Impedanz-Unsymmetrie beseitigt wird. Dazu wäre i;s erforderlich, parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors TR 1 eine relativ hohe Kapazität zu legen, was jedoch andererseits zu unerwünschten Verzerrungen in der Impulserkennung (Zeichengabe, Gleiciistromsignalisierung) führen würde.

F i g. 2 zeigt die Speiseschaltung SP, in der anstalt einer gestrichelt dargestellten hohen Kapazität parallel zur Kollektor-Emitterstrecke eine kleine Kapazität C parallel zur Reihenschaltung aus der Kollektor-Basis-Strecke und der Zenerdiode ZX geschaltet ist. Diese Kapazität Csimuliert eine wesentlich höhere Kapazität; das Prinzip dieser Schaltung ist in F i g. 2a gezeigt.

VE
Die Impedanz Z·» — berechnet man (z. B. unter

Benutzung eines Transistorersatüschaltbildes mit den Kenngrößen Eingangs'viderstand Λ 11 und Stromverstärkung Λ 21) mit geeigneten Annahmen (h2X>X, h2\> RE/RBh

RE -

= RE -

= RE -

Die im Kollektor-Basiskreis liegende Kapazität C wirkt demnach wie eine Kapazität C" parallel zur

ÖD

Kollektor-Emitter-Strecke mit der Größe C=C —.

Damit ist es möglich, mit einer kleinen Kapazität C durch geeignete Widerstandswahl die benötigte große Kapazität C'zti simulieren.

Anhand eines Zahlenbeispiels soll ein weiterer Vorteil der Speiseschaltung nach Fig.], tb und 2 gezeigt werden:

Die Anforderungen der DBP an eine Speiseschaltung und an die zu speisenden Widerstände verlangen:

minimaler Speisestrom

(Schleife + Teilnehmer)
Speisespannung

12,5 mA

1840 Ω
44 - 52 V

Benutzt man zur Erfüllung dieser Anforderungen eine konventionelle Spciscschaltung (Batterieanschluß an die Drosselspulen DR 1 und DR 2), So ergibt sich bei optimaler Auslegung im ungünstigsten Fall ein maximaler Speisestrom von ca. 35 mA; bei gleichen äußeren Bedingungen erzeugt die erfindungsgemäß ausgebildete Speiseschaltung jedoch einen maximalen Speisestrom von ca. 18mA: d.h. die Leistungsaufnahme ist wesentlich verrinnt, und daraus folgt weniger Wärmeentwicklung, kleinere Bauteile, dichtere Packungen und auch integrierte Bauweise.

F i g. 3 zeigt ein zusätzliches Ausführungsbeispiel der Speiseschaltung. Der erste Transistor 71 ist durch eine Darlingtonstufe mit hoher Stromverstärkung β mit zwei Transistoren 711 und Γ12 ersetzt worden; ein 2üSEtzw!il*^lr^c'^an^r^ ^Z ^i^n' zur ^^pr^pi'^ct^F*!!un^cT d**⁵ minimalen Zenerstromes für die Zenerdiode Zl. Der Zusatzwiderstand RZ beeinflußt das dynamische Verhalten der Schaltung nicht, da RZ\\ RE2una RZ> RE2. Für den Speisestrom IEgWl dann:

IE =

VZl- VZX -IVBE ■ (-^
KZ.

Man erkenrint, daß durch einen hohen /?-Wert der Darlington-Stufe und einen hohen Wert des Zusatzwiderstandes RZdie Toleranzeigenschaften des Speisestromes /Ein Abhängigkeit von den Faktoren VBE, RE und RB wesentlich verbessert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Schaltungsanordnung zum Speisen eines zwischen den Adern einer störanfälligen bzw, indukdonsgefährdeten Fernmelde-Leitung liegenden Gleichstromverbrauchers in zentralgespeisten Fernmeldeanlagen, insbesondere einer über die zugehörige Teilnehmeranschlußleitung aus der Teilnehmerschaltung gespeisten Fernsprechstation in zentralgespeisten Fernsprechvermittlungsanlagen, in denen der Verbraucherwiderstand mit seinem einen Ende, gegebenenfalls Ober eine Wechselstromdrossel, mit dem Kollektor eines Transistors und mit seinem anderen Ende, gegebenenfalls über eine weitere Wechselstromdrossel, über einen Kollektorwiderstand vorgegebener Größe an den gegebenenfalls geerdeten einen Pol der Speisespannungsquelle und somit an das kollektorseitige Speisespannungspotential angeschlossen ist und der Emitter des Transistors über einen Emitterwiderstand gleichfalls vorgegebener Größe an den gegebenenfalls nichtgeerdeten Pol der Speisespannungsquelle und somit an das emitterseitige Speisespannungspotential angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand (RE2) und der Emitterwiderstand (REi) gleich groß sind und daß die Basis des Transistors (TR 1) über die Reihenschaltung einer von der Speisespannung in Sperrichtung beaufschlagten Zenerdiode (ZX) und eines Basiswiderstandes (RB) vorgegebener Größe an den Verbindungipunkt des Kollektorwiderstands (RE 2) mit dem gegebenenfalls über die weitere Wechselstromdrossel (DR 2) narhgeschalteten Verbraucherwiderstand (Rx) angeschlossen :■·».
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung (US) von einer Regelschaltung (Q) erzeugt wird, die einen zweiten Transistor (TR 2) enthält, daß der Emitter des zweiten Transistors (TR 2) mit der ersten Anschlußklemme (A) verbunden ist, daß die Basis des zweiten Transistors (TR 2) über eine zweite Zenerdiode (D 2) im Sperrbetrieb und der Kollektor über eine Batterie (BA) mit der zweiten Anschlußklemme (B) verbunden ist, und daß parallel zum Kollektor-Basiskreis ein Vorwiderstand (RV) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Außeneinspeisung im Kollektor-Basiskreis des ersten Transistors (TR X) beidseitig vom Verbraucherwiderstand (Rx) je eine Drosselspule (DR 1, DR 2) und parallel zur Kollektorseite des ersten Transistors (TR X) und zur ersten Zenerdiode (Zl) ein Kondensator (C)liegt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des ersten Transistors (TR X) eine Darlingtonstufe mit zwei Transistoren (TW, T\2) vorgesehen ist und daß ein Zusatzwiderstand (RZ)die erste Zenerdiode (ZX) mit dem ersten Emitterwiderstand (RE X) verbindet.