DE3826765A1 - Schaltungsanordnung zur speisung elektronischer komponenten in kommunikations-endgeraeten ueber die anschlussleitungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur speisung elektronischer komponenten in kommunikations-endgeraeten ueber die anschlussleitungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur Speisung elektronischer Komponenten in Kommunikations-
Endgeräten über die Anschlußleitungen.
In Kommunikations-Endgeräten werden in zunehmendem Maße
elektronische Module eingesetzt, die immer höhere Anforde
rungen an die Speisung der Endgeräte aus den Anschlußleitungen
stellen. So beispielsweise die Speisung von elektrisch
lösch- und programmierbaren nichtflüchtigen Speichern (EEPROM)
mit ihrem relativ hohen Spannungsbedarf sowie Lauthör-
und Freisprecheinrichtungen mit hohem Strom- und Spannungs
bedarf. Da die Speisung solcher elektronischer Komponenten
allgemein parallel zur Sprechschaltung anliegt, ist dafür
eine Schaltungsanordnung mit niedrigem Gleichstrom- und
hohem Wechselstromwiderstand, sogenannte elektronische
Drossel, erforderlich. Weiterhin ist zu beachten, daß Wechsel
spannungssignale hoher Amplitude nur geringfügig verzerrt
werden dürfen.
Elektronische Drosseln mit den genannten Eigenschaften
sind als integrierte Bausteine am Markt bekannt. Sie sind
jedoch für die Verwendung in großen Stückzahlen für
Kommunikations-Endgeräte nicht wirtschaftlich.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs
anordnung zu bestimmen, die mit möglichst geringem wirt
schaftlichen Aufwand und mit kostengünstigen Standard-
Bauelementen die an eine Speisung über die Anschlußleitungen
geforderten Eigenschaften erfüllt.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung gelöst, wie sie im
Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches dargelegt
ist.
Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Merkmale
der Erfindung.
Anhand einer aus drei Figuren bestehenden Zeichnung wird
die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Darin zeigen die
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Kommunikations-
Endgerätes, die
Fig. 2 die Schaltungsanordnung mit einer Spannungs
begrenzer-Schaltung als Serienregler und die
Fig. 3 die modifizierte Schaltungsanordnung mit einer
Spannungsbegrenzer-Schaltung als Parallelregler.
In allen Figuren tragen gleiche Bauelemente gleiche Bezugs
zeichen.
Der prinzipielle Aufbau der Schaltungsanordnung ist in
Fig. 1 dargestellt. Zwischen Verpolungsschutz (VS) und
Sprechschaltung (SS) sind eine stromveränderliche Konstant
stromquelle (J) , eine Antisättigungssteuerung (AS) und
bedarfsweise eine Spannungsbegrenzung (SB) geschaltet.
Die Antisättigungssteuerung (AS) dient zum Aufrechterhalten
des Konstantstromes in dem Fall, in dem der Augenblickswert
der Eingangswechselspannung kleinere Werte annimmt als
die Spannung am Lastkreis (CL, RL). Die Spannungsbegrenzung
(SB) hat die Aufgabe, durch spannungsabhängige Steuerung
des Konstantstromes die Spannung am Lastkreis (CL, RL)
auf einen maximalen Wert zu begrenzen. Durch diese spannungs
abhängige Stromsteuerung wird der Anschlußleitung (LA,
LB) nur der tatsächlich vom Lastkreis (CL, RL) benötigte
Strom entzogen. Ist letzteres nicht erwünscht, so kann
die Spannungsbegrenzung auch direkt durch Parallelschalten
einer Zenerdiode (Z 3) zum Lastkreis (CL, RL) vorgenommen
werden.
In der Schaltungsausführung nach Fig. 2 ist die strom
veränderliche Konstantstromquelle als Emitterfolgerschaltung
(T 1, R 2) ausgeführt. Die Stromkonstanz wird durch den relativ
niederohmigen Gegenkopplungswiderstand (R 2) und den Konden
sator (C 1) erzielt. Der Basiswiderstand (R 1) sorgt für
den erforderlichen Basisstrom des Stromquellentransistors
(T 1). Der Basiswiderstand (R 1) bildet den wesentlichen
Teil des Wechselstrom-Eingangswiderstandes und ist daher
groß gegenüber der Eingangsimpedanz der Sprechschaltung
(SS) zu dimensionieren. Unter Vernachlässigung des Basis
stroms des Stromquellentransistors (T 1) ist die Zeitkonstante
des RC-Gliedes (R 1, C 1) groß gegenüber dem Kehrwert der
tiefsten an die Anschlußleitungen (LA, LB) zu übertragenden
Kreisfrequenz zu wählen.
Um Verzerrungen bei - im Verhältnis zur Spannungsdifferenz
zwischen den Anschlußleitungen (LA, LB) und dem Lastkreis
(CL, RL) - großen Wechselspannungsamplituden zu vermeiden,
darf der Stromquellentransistor (T 1) nicht in den Sättigungs
bereich steuerbar sein. Zu diesem Zweck überwacht der Anti
sättigungstransistor (T 2) über den Widerstand (R 3) die
Kollektor-Emitter-Spannung des Stromquellentransistors
(T 1). Im Normalfall, bei kleiner Wechselspannungsamplitude
an den Anschlußleitungen (LA, LB), ist die Kollektor-Emitter-
Spannung des Stromquellentransistors (T 1) groß genug, um
den Sättigungstransistor (T 2) leitend zu steuern. Der leitend
gesteuerte Sättigungstransistor (T 2) sperrt damit über
die Diode (D 2) den Transistor (T 3). Die Diode (D 2) ver
hindert, daß bei hohen Betriebsspannungen an den Anschluß
leitungen die Durchbruch-Sperrspannung der Basis-Emitter-Diode
des Transistors (T 3) überschritten wird. Sinkt die Kollektor-
Emitter-Spannung des Stromquellentransistors (T 1) bei großen
Wechselspannungsamplituden an den Anschlußleitungen (LA, LB)
unter den zur Leitendsteuerung des Antisättigungstransistors
(T 2) notwendigen Wert, wird dieser gesperrt und der Transistor
(T 3) über seinen Basiswiderstand (R 4) und die Diode (D 2)
augenblicksweise leitend gesteuert. Der Transistor (T 3)
übernimmt den Konstantstrom vom Stromquellentransistor
(T 1), so daß der gleiche Strom weiterfließt, jedoch wird
der Lastkreis (CL, RL) nunmehr durch die Diode (D 1) abge
schaltet. Die Transistoren (T 2, T 3) der Antisättigungssteu
erung bilden somit einen Regelkreis, durch den die Kollektor-
Emitter-Spannung des Stromquellentransistors (T 1) auch
bei großen Wechselspannungsamplituden an den Anschlußlei
tungen (LA, LB) sicher außerhalb des Sättigungsbereiches
gesteuert wird.
Da beim Ansprechen der Antisättigungssteuerung die Spannungen
an der Basis des Stromquellentransistors (T 1) durch den
Transistor (T 3) abgesenkt wird, entsteht eine zusätzliche
Stromkomponente auf den Anschlußleitungen (LA, LB), die
zu einer Erhöhung des Klirrfaktors in Abhängigkeit von
der Größe des Basiswiderstandes (R 1) führt. Auch aus diesem
Grund ist der Basiswiderstand (R 1) möglichst groß zu di
mensionieren, wie bereits weiter oben ausgeführt. Keines
falls darf der in einigen Sprechschaltungen (SS) erforder
liche Realteil der Eingangsimpedanz als Basiswiderstand
(R 1) verwendet werden.
Die zur Begrenzung der Spannung am Lastkreis (CL, RL)
erforderliche Erweiterung der Konstantstromquelle zu einer
spannungsgesteuerten Stromquelle kann prinzipiell durch
Einsetzen einer Zenerdiode (Z 1) zwischen der Basis des
Stromquellentransistors (T 1) und der Masse führenden
Anschlußleitung (LB) vorgenommen werden. Da der Basis
widerstand (R 1) möglichst hochohmig gewählt werden soll,
ist in diesem Fall des undefinierbaren Betriebes der Zener
diode (Z 1) im sogenannten Kennlinienknick eine Niederstrom
Zenerdiode erforderlich. Da einerseits derartige Dioden
unwirtschaftlich sind, andererseits in Kommunikations-
Endgeräten sowieso eine stabile Referenzspannungsquelle
(Z 2, Vref), z.B. eine Bandgap-Referenz, vorhanden ist,
ist mit einem zusätzlichen Spannungsbegrenzungstransistor
(T 4) eine kostengünstigere und bessere Spannungsbegrenzung
erzielbar. Die Höhe der Spannungsbegrenzung wird dabei
durch einen Spannungsteiler (R 5, R 6) bestimmt.
Soll der überschüssige Strom der Sprechschaltung (SS)
entzogen werden, so kann dies bei Fortfall der Spannungs
steuerung (T 4 bzw. Z 1) der Konstantstromquelle durch die
parallel zum Lastkreis (CL, RL) geschaltete Zenerdiode
(Z 3) erreicht werden.
Für diesen letzten Fall ist ein identisches Ergebnis zum
Speisen elektronischer Komponenten durch den Aufbau der
Konstantstromquelle mit einem PNP-Transistor (T 11) gemäß
Fig. 3 erzielbar. Die Funktionen der Konstantstromquelle
und die der Antisättigungssteuerung entsprechen darin den
zuvor beschriebenen, gemäß der Schaltungsanordnung nach
der Fig. 2.
Kann durch Wahl der Schaltungskomponenten sichergestellt
werden, daß der Stromquellentransistor (T 1) auch bei großer
Wechselspannung an den Anschlußleitungen (LA, LB) nicht
in die Sättigung gesteuert wird, so kann die Antisättigungs
steuerung (T 2, T 3, D 2, R 4) entfallen. Alle oben beschriebenen
Eigenschaften der übrigen Schaltungsanordnung bleiben dadurch
unverändert.
Claims (11)
1. Schaltungsanordnung zur Speisung elektronischer Kompo
nenten in Kommunikations-Endgeräten über die Anschluß
leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verpolungs
schutz (VS) und Sprechschaltung (SS) eines Endgerätes
eine stromveränderliche Konstantstromquelle (J), eine
Antisättigungssteuerung (AS) für den Stromquellentran
sistor (T 1) zur Aufrechterhaltung eines Konstantstromes,
wenn die Wechselspannung an den Anschlußleitungen (LA,
LB) kleinere Augenblickswerte annimmt als die Spannung
am Lastkreis (CL, RL), und bedarfsweise eine Spannungs
begrenzung (SB) geschaltet sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Konstantstromquelle als Emitterfolger
schaltung (T 1, R 2) ausgeführt ist, bei der ein Konden
sator (C 1) zwischen dem Emitterwidersand (R 2) und der
Basis des Stromquellentransistors (T 1) für die Strom
konstanz und ein hochohmiger Basiswiderstand (R 1) zwischen
der Basis des Stromquellentransistors (T 1) und der
Anschlußleitung (LA) geschaltet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antisättigungssteuerung, bestehend
aus zwei Transistoren (T 2, T 3), einer Diode (D 2) und
einem Widerstand (R 4), bei kleiner Wechselspannungs
amplitude an den Anschlußleitungen (LA, LB) den Anti
sättigungstransistor (T 2) leitend steuert und den Tran
sistor (T 3) sperrt und bei großen Wechselspannungsampli
tuden den Transistor (T 3) augenblicksweise leitend steuert.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Spannungsbegrenzung am Lastkreis (CL,
RL) ein Spannungsbegrenzungstransistor (T 4) mit seinem
Kollektor an die Basis des Stromquellentransistors (T 1)
und über einen Spannungsteiler (R 5, R 6) parallel zum
Lastkreis (CL, RL) geschaltet ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem gemeinsamen Punkt des Gegen
kopplungswiderstandes (R 2) und des Kondensators (C 1)
der Konstantstromquelle und dem Lastkreis (CL, RL) eine
Diode (D 1) geschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen der Basis des Transistors (T 3)
der Antisättigungssteuerung und dem Kollektor des Anti
sättigungstransistors (T 2) die Diode (D 2) geschaltet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Emitter des Spannungsbegrenzungstran
sistors (T 4) an eine Referenzspannungsquelle (Z 2, Vref)
gelegt ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 4 und 7, dadurch
gekennzeichnet, daß anstelle des Spannungsbegrenzungs
transistors (T 4), der Referenzspannungsquelle (Z 2, Vref)
und des Spannungsteilers (R 5, R 6) eine Niederstrom-
Zenerdiode (Z 1) zur Spannungsbegrenzung eingesetzt wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei Fortfall der Spannungsbegrenzung an
der Basis des Stromquellentransistors (T 1) zum Ableiten
überschüssigen Stromes der Sprechschaltung (SS) dem
Lastkreis einer Zenerdiode (Z 3) parallel geschaltet ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 3, 5, 6 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Spannungsbegrenzung
am Lastkreis (Z 3) die Konstantstromquelle mittels eines
PNP-Transistors (T 11) betreibbar ist.
11. Schaltungsanorndung nach Anspruch 1, 2, 4, 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet, daß bei gesichertem Ausschluß
des Steuerns des Stromquellentransistors (T 1) in die
Sättigung bei großen Wechselspannungen an den Anschluß
leitungen (LA, LB) die Antisättigungssteuerung (T 2,
T 3, D 2, R 4) entfällt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883826765 DE3826765A1 (de) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | Schaltungsanordnung zur speisung elektronischer komponenten in kommunikations-endgeraeten ueber die anschlussleitungen |
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Publications (2)
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