DE4009954A1 - Telephone subscriber's appts. signal and power supply circuitry - uses shunt regulator consisting of Zener diodes to separate exchange battery supply and digital signals without attenuation - Google Patents

Abstract

The d.c. power supply is provided over the subscriber lines and the individual function groups are supplied by d.c. constant voltages at different levels. The individual voltages are obtained by means of a Zener diode shunt control (STR). The required operating voltage (UB) is supplied to the shunt control (STR) by a preceding constant current source (KS). ADVANTAGE - Inductive and capacitor free, inexpensive, low loss and easily integrated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Eingangs- und Stromversorgungsschaltung für digitale Fernsprechendgeräte, wobei die Stromversorgung (Gleichstromversorgung) über die Teilnehmerleitung erfolgt und wobei die einzelnen Funktionsgruppen der digitalen Fernsprechendgeräte durch einzelne Gleichspannungen individueller Größe versorgt werden.The invention relates to a circuit arrangement for a Input and power supply circuit for digital telephone devices, where the power supply (DC power supply) via the subscriber line and the individual functional groups of digital telephone devices supplied by individual DC voltages of individual size will.

Bei digitalen Fernsprechendgeräten wird die digitale Information als Wechselspannung und die Endgerätespeisung als Gleichspannung (Gleichstrom) über die Teilnehmerleitung übertragen. In der Eingangsschaltung müssen Gleich- und Wechselspannungen voneinander getrennt werden, ohne daß sie durch die Trennung wesentlich bedämpft werden.In digital telephone devices, the digital Information as AC voltage and the device supply as direct voltage (direct current) via the subscriber line transfer. In the input circuit, DC and AC voltages are separated from each other without them be significantly dampened by the separation.

Es ist allgemein bekannt, diese Trennung mit Übertragerspulen und Kondensatoren vorzunehmen. Um die einzelnen individuellen Speisegleichspannungen zu erzeugen, sind dabei Schaltregler mit Strom-Spannungstransformation notwendig. Diese Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ voluminös, schlecht integrierbar und teuer sind. Es ist auch allgemein bekannt, die einzelnen Speisegleichspannungen mit Konstant-Spannungsreglern zu erzeugen. Dies führt jedoch zu relativ hohen Verlustleistungen je nach Verbraucherlast.It is well known that this separation with transformer coils and capacitors. To the individual Generate individual supply voltages are included Switching regulator with current-voltage transformation necessary. However, these circuits have the disadvantage that they are relative are voluminous, difficult to integrate and expensive. It is also common knowledge that the individual supply voltages to generate with constant voltage regulators. This however, leads to relatively high power losses depending on Consumer load.

Die Aufgabe der Erfindung soll nun darin bestehen, eine Eingangs- und Stromversorgungsschaltung für digitale Fernsprechendgeräte zu schaffen, die mit möglichst geringer Verlustleistung eine Trennung von Gleich- und Wechselspannung und die Bildung der individuellen Speisespannungen für die einzelnen Funktionsgruppen der Fernsprechendgeräte erlaubt, die leicht integrierbar ist und die man preisgünstig realisieren kann.The object of the invention is now to be a Input and power supply circuit for digital telephone devices to create that with as little as possible Power loss a separation of direct and alternating voltage  and the formation of individual supply voltages for the individual function groups of the telephone terminals allowed, which is easy to integrate and which is inexpensive can realize.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Gleichspannungen mittels eines Z-Dioden zur Spannungsbildung benutzenden Shuntreglers (STR) gewonnen werden und daß die hierzu notwendige Betriebsgleichspannung (UB) dem Shuntregler (STR) aus einer ihm vorgeschalteten Konstantstromquelle (KS) geliefert wird.The object is achieved in that the individual DC voltages using a Zener diode for voltage generation Shunt regulators (STR) and that the necessary operating DC voltage (UB) to the shunt controller (STR) from a constant current source connected upstream (KS) is delivered.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß mittels der Konstantstromquelle (KS) ein gegenüber dem Wellenwiderstand (ZL) der Teilnehmerleitung (TL) hoher Wechselstrominnenwiderstand erreicht wird, daß eine sichere Trennung von Gleich- und Wechselspannung und eine verlustarme Bildung der individuellen Gleichspannungen (UIl bis UIx) integrierbar und preiswert vorgenommen werden kann.This has the advantage that by means of the constant current source (KS) versus wave impedance (ZL) the subscriber line (TL) high AC internal resistance is achieved that a safe separation of equals and AC voltage and low-loss formation of the individual DC voltages (UIl to UIx) can be integrated and can be made inexpensively.

Die Erfindung wird nachstehend ausgehend von dem Stand der Technik anhand von 3 Figuren näher erläutert.The invention is based on the state of the following Technology explained in more detail using 3 figures.

Fig. 1 zeigt die generelle Anordnung von Teilnehmerleitung TL, AC/DC-Trennung, Gleichstrom-Gleichspannungsversorgung SSV und angedeutet, die Funktionsgruppen TG des digitalen Fernsprechendgerätes, Fig. 1 shows the general arrangement of the subscriber line TL, AC / DC separation, DC-DC power supply and SSV indicated, the functional groups TG of the digital telephone terminal,

Fig. 2 zeigt eine Ausführung bekannter Art mit einem Übertrager Ü, einem Schaltregler SR und den Funktionsgruppen FG des digitalen Fernsprechendgerätes, Fig. 2 shows an embodiment of a known type having a transformer T, a switching regulator SR and the functional groups FG of the digital telephone terminal,

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Teilnehmerleitung TL, Konstantstromquelle KS, Shuntregler STR und Funktionsbaugruppen FG des digitalen Fernsprechendgerätes. Fig. 3 shows an embodiment of the invention with subscriber line TL, constant current source KS, shunt regulator STR and function modules FG of the digital telephone device.

Bei digitalen Fernsprechendgeräten wird, wie eingangs erwähnt, die digitale Information oder Signalspannung (US) als Wechselspannung und die Speisespannung (UB) für die Funktionsgruppen (FG) des Fernsprechendgerätes als Gleichspannung über die Teilnehmerleitung (TL) übertragen. In der Eingangsschaltung des Endgerätes müssen diese beiden Spannungen voneinander getrennt werden. Dies erfolgt in bekannter Weise mit einer AC/DC-Trenneinrichtung entsprechend Fig. 1. Außerdem müssen die innerhalb vorgegebener Grenzen veränderlichen Gleichspannungen und Gleichstrom so aufbereitet werden, daß die einzelnen Verbraucher (Funktionsbaugruppen FG) innerhalb des Endgerätes konstante Betriebsspannungen (UIl bis UIx) und je nach Lastanfall veränderliche Ströme erhalten. Dies erfolgt nach Fig. 1 mit einer Gleichstrom-Gleichspannungsversorgung (SSV).In digital telephone terminals, as mentioned at the beginning, the digital information or signal voltage (US) is transmitted as AC voltage and the supply voltage (UB) for the function groups (FG) of the telephone terminal as DC voltage via the subscriber line (TL). These two voltages must be separated from one another in the input circuit of the terminal. This is done in a known manner with an AC / DC isolating device according to FIG. 1. In addition, the direct voltages and direct current, which are variable within predetermined limits, have to be processed in such a way that the individual consumers (functional modules FG) within the terminal have constant operating voltages (UIl to UIx) and receive variable currents depending on the load. This is done according to Fig. 1 with a DC-DC power supply (SSV).

Die Fig. 2 zeigt eine bekannte Lösungsform hierfür, indem zunächst die Trennnung der Speisegleichspannung (UB) von der Signalwechselspannung (US) mit Übertragerspulen (XL1, XL2, Y) und einem Kondensator (C) realisiert wird. Die Signalwechselspannung (US) wird über den Übertrager (U) übertragen und den entsprechenden Funktionsgruppen (FG) des Endgerätes als Signal- oder Steuerspannung zugeführt. Die Speisegleichspannung (UB) baut sich an dem Kondensator (C) auf und wird einem Schaltregler (SR) zugeführt, der die entsprechenden individuellen Speisegleichspannungen (UIl bis UIx) erzeugt und den Funktionsgruppen zuliefert. Der induktive Widerstand der Spulen muß dabei im Verhältnis zum Wellenwiderstand (ZL) der Teilnehmerleitung (TL) hoch sein, um zu verhindern, daß die Wechselspannungsanteile (Signalspannungen) bedämpft oder durch Fehlanpassungen in ihrer Kurvenform verändert werden. Unvorteilhaft ist dabei, daß die Spulen (XL1 und XL2) vom Speisegleichstrom durchflossen werden, wodurch diese einen voluminösen Ferritkern zur Vermeidung der magnetischen Sättigung erhalten müssen. Als Schaltregler (SR) werden im wesentlichen IC-Regler, Schalttransistoren, Speicher- und Glättungskondensatoren, Freilaufdioden und ein weiterer Übertrager notwendig. Die Nachteile eines solchen Schaltreglers bestehen im wesentlichen darin, daß er schwer integrierbar, relativ platzaufwendig und relativ teuer ist. Auch können die Schaltvorgänge zu Geräuschbeeinflussungen in den Sprechwechselspannungszweigen des Fernsprechendgerätes führen. Fig. 2 shows a prior art solution to form, by first separating drying of the DC supply voltage (UB) from the AC signal voltage (US) with transformer coils (XL 1, XL 2, Y) and a capacitor (C) is realized. The AC signal voltage (US) is transmitted via the transformer (U) and supplied to the corresponding function groups (FG) of the terminal as a signal or control voltage. The DC supply voltage (UB) builds up on the capacitor (C) and is fed to a switching regulator (SR), which generates the corresponding individual DC supply voltages (UIl to UIx) and delivers it to the function groups. The inductive resistance of the coils must be high in relation to the wave resistance (ZL) of the subscriber line (TL) in order to prevent the AC voltage components (signal voltages) from being damped or their curve shape being changed by mismatches. It is disadvantageous that the coils (XL 1 and XL 2 ) are flowed through by the direct current, which means that they have to have a voluminous ferrite core to avoid magnetic saturation. IC regulators, switching transistors, storage and smoothing capacitors, freewheeling diodes and a further transformer are essentially required as switching regulators (SR). The disadvantages of such a switching regulator consist essentially in the fact that it is difficult to integrate, relatively space-consuming and relatively expensive. The switching processes can also have an influence on noise in the voice AC voltage branches of the telephone device.

Eine weitere Möglichkeit, die individuellen Speisegleichspannungen mit Konstant-Spannungsreglern zu gewinnen, hat die Nachteile, daß die Verlustleistung proportional zur Verbraucherlast steigt und daß der Schwankungsbereich der Verbraucherlast zu einem proportional veränderten Speisestrom führt.Another option is the individual DC supply voltages with constant voltage regulators the disadvantages that the power loss is proportional to Consumer load increases and that the fluctuation range of the Consumer load for a proportionally changed feed current leads.

Fig. 3 zeigt eine Lösung der Aufgabe entsprechend dem Erfindungsgedanken. Die Trennung von Speisegleichspannung (UB) und Signalwechselspannung (US) wird durch eine im Schaltungseingang angeordnete Konstantstromquelle (KS) realisiert. Diese Konstantstromquelle bildet wegen ihres differentiellen Widerstandes eine hohe Impedanz für die Signalwechselspannung (US). Der Speisegleichstrom durch die Konstantstromquelle (KS) durchfließt dann eine Reihe von Z-Dioden, die einen Shuntregler (STR) darstellen und die individuellen Speisegleichspannungen (UIl bis UIx) für die einzelnen Funktionsgruppen (FG) des Fernsprechendgerätes liefert. Über die Reihenschaltung von Konstantstromquelle und Shuntregler steht die variable von äußeren Faktoren abhängige Speisegleichspannung (UB) des Endgerätes. Durch den Shuntregler fließen dann die variablen, vom Lastanfall im Fernsprechendgerät abhängigen Versorgungsströme. Dabei ergeben sich die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, nämliche leichte Integrierbarkeit, keine Spulen und Kondensatoren, keine Schaltvorgänge, konstante Schnittstellenbedingungen bezüglich Speiseleistungsbedarf, geringe Verlustleistung und damit besserer Wirkungsgrad bei maximaler Verbraucherlast. Fig. 3 shows a solution to the problem according to the inventive concept. The DC supply voltage (UB) and the AC signal voltage (US) are separated by a constant current source (KS) arranged in the circuit input. Because of its differential resistance, this constant current source forms a high impedance for the AC signal voltage (US). The DC supply current through the constant current source (KS) then flows through a series of Zener diodes, which represent a shunt regulator (STR) and supplies the individual DC supply voltages (UIl to UIx) for the individual function groups (FG) of the telephone device. The variable DC supply voltage (UB) of the terminal device, which is dependent on external factors, is connected via the series connection of constant current source and shunt controller. The variable supply currents that depend on the load in the telephone terminal then flow through the shunt controller. This results in the essential advantages of the circuit arrangement according to the invention, namely easy integration, no coils and capacitors, no switching operations, constant interface conditions with regard to the power requirement, low power loss and thus better efficiency with maximum consumer load.

Claims (1)

Schaltungsanordnung für eine Eingangs- und Stromversorgungsschaltung für digitale Fernsprechendgeräte, wobei die Stromversorgung (Gleichstromversorgung) über die Teilnehmerleitung erfolgt und wobei die einzelnen Funktionsgruppen der digitalen Fernsprechendgeräte durch einzelne Gleichspannungen individueller Größe versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gleichspannungen mittels eines Z-Dioden zur Spannungsbildung benutzenden Shuntreglers (STR) gewonnen werden und daß die hierzu notwendige Betriebsgleichspannung (UB) dem Shuntregler (STR) aus einer ihm vorgeschalteten Konstantstromquelle (KS) geliefert wird.Circuit arrangement for an input and power supply circuit for digital telephony devices, the power supply (DC power supply) via the subscriber line and the individual functional groups of the digital telephony devices being supplied by individual DC voltages of individual size, characterized in that the individual DC voltages are used by means of a Zener diode for Shunt regulator (STR) using voltage formation and that the necessary operating DC voltage (UB) is supplied to the shunt regulator (STR) from a constant current source (KS) connected upstream of it.