從掛機狀態的pstn電話線取電的微功率電源的製作方法
2023-05-09 18:30:51 2
專利名稱：從掛機狀態的pstn電話線取電的微功率電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微功率電源，特別涉及一種從掛機狀態的PSTN電話線上取得能量並供給電話線上的監控裝置的微功率電源。
背景技術：
按照國家標準的要求，PSTN電話線在掛機狀態下僅能饋出48V/500uA的供電，很多諸如電話防盜器的電路和來電顯示電路之類的監控裝置只能利用這十分有限的能量，否則就只能使用電池。而電池的容量有限、充放電管理複雜而且汙染環境，最好還是直接利用電話線的饋電。圖1所示為通常採用的一種供電方式電話線經整流後的正極連接到500微安恆流源的輸入端，恆流源的電流充進電容，給後面的監控電路供電。因此理論上最大的供電電流只能達到500微安，如果後續的電路需要5V供電，則最大可提供2.5mW的功率，即使後續電路含有微功率DC/DC轉換器，可以接受10V的輸入，最大也只能獲得5mW的功率。
發明內容
本實用新型的目的在於克服上述普通的供電電路只能提供500微安電流的缺陷，提供一種從掛機狀態的PSTN電話線上取電的微功率電源。該微功率電源成本低、可靠性高，在不超過國家標準的限制的條件下為PSTN電話線上的監控設備提供更大的供電功率。
為達成上述目的，本實用新型的技術方案為微功率電源包括一個恆流源電路、一個超級電容、一個微功率DC/DC轉換器，恆流源電路和微功率DC/DC轉換器串聯之後跨接在PSTN電話線經整流後形成的正負極之間，微功率DC/DC轉換器的輸出端和負極之間並聯一超級電容C1。
可以認為該方案是在圖1所示的監控裝置和電容之間增加一個特殊設計的微功率DC/DC轉換器和啟動電路，該微功率DC/DC轉換器具有很低的漏電流和耗散功率，並具有較高的轉換效率。包含振蕩器、NPN電晶體Q1、PNP電晶體Q2、二極體、電感L1和輸出電容，振蕩器的輸出端連接到NPN電晶體Q1的基極，電晶體Q1的射極接線路經整流後的負極，集電極通過一個電阻和電容並聯的結構連接PNP電晶體Q2的基極，PNP電晶體Q2的射極和恆流源的輸出端連接，PNP電晶體Q2的基極和射極之間並聯一個電阻，集電極連接一個電感L1和一個二極體D7的負極，二極體D7的正極連接到線路經整流後的負極，這裡是微功率DC/DC轉換器的輸出正極，電感L1的另一端接到輸出電容C1的正極上，電容C1的負極接到線路經整流後的負極，這裡也是微功率DC/DC轉換器的輸出負極。
這樣就可以將48V/500uA的饋電轉換為超過10V/1mA的饋電充進超級電容，因此可以提供超過10mW的供電功率。考慮到電話線會有很高的振鈴電壓，需要對該微功率DC/DC轉換器進行保護，因此需要設置保護電路。為此，我們在微功率DC/DC轉換器的輸入和輸出端之間跨接一穩壓管D1，並在轉換器的輸出端與電話線負極之間並聯模擬穩壓管D2，模擬穩壓管D2由取樣電阻、電壓基準、低功耗的運放、電晶體和發光二極體構成，兩個串聯的取樣電阻並聯在微功率DC/DC轉換器的輸出端，兩個取樣電阻的接點連接到運放OP2的反相端，同相端連接電壓基準，運放的輸出端控制開關管的基極，開關管的射極作為模擬穩壓管的負極，連接到微功率DC/DC轉換器的輸出端正極，開關管的集電極和發光二極體正極相連，發光管的負極作為模擬穩壓管的正極，連接到微功率DC/DC轉換器的輸出端負極。
為防止後級的監控裝置鉗位恆流源的輸出電壓，還需要設置啟動電路進行保護。在電話線正負極之間連接一啟動電路，啟動電路的運放的輸出端連接到微功率DC/DC轉換器上，啟動電路由運放OP1、電壓取樣電阻和電壓基準構成，兩個電壓取樣電阻跨接在恆流源輸出端和線路經整流後的負極之間，兩個電阻的中間節點連接到運放OP1的同相端，運放OP1的反相端連接電壓基準，運放OP1的輸出端通過一個二極體D3連接到NPN電晶體Q1的基極。
該微功率電源具有電路簡單、成本低廉、性能可靠的優點，在不超過國家標準的限制的條件下為PSTN電話線上的監控設備提供更大的供電功率。
圖1是當前普遍採用的取電技術示意圖。
圖2是本實用新型的原理框圖。
圖3是本實用新型的具體實施例圖。
具體實施方式
為了更好的說明本實用新型的目的特點和優點，
以下結合附圖，進一步詳細描述。
參見圖2，該圖顯示了本實用新型的整體原理和結構可以看出本實用新型是在通常的電路中插入了一級微功率DC/DC轉換器形成的，圖中的D2在振鈴時保護微功率DC/DC轉換器電路不被損壞，D1是模擬穩壓管，用於穩定輸出電壓，啟動電路則用於保證恆流源的輸出電壓不會被監控裝置鉗位。
圖3為本實用新型的具體實施例可見本實用新型的微功率DC/DC轉換器是一個典型的BUCK變換結構，Q1、Q2構成開關電路，按照一定的頻率和佔空比對恆流源的輸出進行開關控制；控制源來自振蕩電路的輸出，當振蕩電路輸出高電平時，Q1導通，從而Q2導通，恆流源的輸出電壓加在電感L1上，電感被充磁而儲能；當振蕩器輸出低電平時，Q1截至，從而Q2截至，電感產生反向電動勢，導通D2，於是電感的儲能被釋放而存儲於超級電容C1上。因為該微功率DC/DC轉換器應用於微功率的場合，所以其漏電流和耗散功率必須非常小，因此其中的電阻R6、R7、R8、R9的取值都很大，但這會導致開關速度降低，開關損耗會增大，所以本實用新型設置了加速電容C3、C4，可以在開關瞬間利用開關波形的邊沿迅速使電晶體Q1和Q2導通或截止。
本實用新型並沒有使用反饋電路來控制振蕩器的脈衝寬度，因為這將使電路複雜，並增加相當可觀的損耗；輸出電壓的穩定依靠模擬穩壓管電路實現，當超級電容的電壓超過設定值，運放輸出低電平而使Q3導通，從而使多餘的電荷從發光管上洩放，保持超級電容上電壓的穩定。
啟動電路的原理為運放OP1監測恆流源的輸入電壓，當輸入電壓沒有達到足夠高的程度時，超級電容上沒有供電，振蕩器和啟動電路無法工作，Q2不可能導通；只有當輸入電壓達到30V以上時，D1被反向擊穿，恆流源開始向超級電容充電；超級電容上的電壓達到足夠高的程度時，電壓基準才輸出一個穩定的參考電壓值，此時一旦恆流源電壓下降到較低的程度時，OP1輸出低電平，關斷電晶體Q1和Q2，恆流源的電流注入到C2上，從而保持恆流源的輸出不會被鉗位在很低的電壓上。
此外穩壓管D1還具有振鈴保護的功能，當振鈴發生時，如不加保護，電話線正極電壓可能超過180V，可能會損壞微功率DC/DC轉換器。因為有D1，所以當振鈴的高壓到來時，D1被擊穿，保證恆流源的輸出不超過40V。
以上所述為本實用新型的詳細技術方案，本文的描述及附圖中的實施例是為了描述本實用新型的特點，其目的僅在於熟知相關技術者了解本實用新型的內容並據以實施，並非用於限定本實用新型的申請專利範圍。因此，凡依據本實用新型提示的設計思想所完成的等效實施或修改，仍應包含在前述申請專利範圍中。
權利要求1.一種從掛機狀態的PSTN電話線取電的微功率電源，所述微功率電源包括一個恆流源電路、一個超級電容、一個微功率DC/DC轉換器，其特徵在於恆流源電路和微功率DC/DC轉換器串聯之後跨接在PSTN電話線經整流後形成的正負極之間，微功率DC/DC轉換器的輸出端和負極之間並聯一超級電容C1。
2.根據權利要求1所述的微功率電源，其特徵在於微功率DC/DC轉換器採用了BUCK變換器電路結構，包含振蕩器、NPN電晶體Q1、PNP電晶體Q2、二極體、電感L1和輸出電容，振蕩器的輸出端連接到NPN電晶體Q1的基極，電晶體Q1的射極接線路經整流後的負極，集電極通過一個電阻和電容並聯的結構連接PNP電晶體Q2的基極，PNP電晶體Q2的射極和恆流源的輸出端連接，PNP電晶體Q2的基極和射極之間並聯一個電阻，集電極連接一個電感L1和一個二極體D7的負極，二極體D7的正極連接到線路經整流後的負極，電感L1的另一端接到輸出電容C1的正極上，電容C1的負極接到線路經整流後的負極。
3.根據權利要求1或2所述的微功率電源，其特徵在於微功率DC/DC轉換器的輸入和輸出端之間跨接一穩壓管D1，並在轉換器的輸出端與電話線負極之間並聯模擬穩壓管D2，模擬穩壓管D2由取樣電阻、電壓基準、低功耗的運放、電晶體和發光二極體構成，兩個串聯的取樣電阻並聯在微功率DC/DC轉換器的輸出端，兩個取樣電阻的接點連接到運放OP2的反相端，同相端連接電壓基準，運放的輸出端控制開關管的基極，開關管的射極作為模擬穩壓管的負極，連接到微功率DC/DC轉換器的輸出端正極，開關管的集電極和發光二極體正極相連，發光管的負極作為模擬穩壓管的正極，連接到微功率DC/DC轉換器的輸出端負極。
4.根據權利要求3所述的微功率電源，其特徵在於在電話線正負極之間連接一啟動電路，啟動電路的運放的輸出端連接到微功率DC/DC轉換器上，啟動電路由運放OP1、電壓取樣電阻和電壓基準構成，兩個串聯的電壓取樣電阻跨接在恆流源輸出端和線路經整流後的負極之間，兩個電阻的中間節點連接到運放OP1的同相端，運放OP1的反相端連接電壓基準，運放OP1的輸出端通過一個二極體D3連接到NPN電晶體Q1的基極。
專利摘要本實用新型涉及一種從掛機狀態的PSTN電話線取電的微功率電源，所述微功率電源包括一個恆流源電路、一個超級電容、一個微功率DC/DC轉換器，恆流源電路和微功率DC/DC轉換器串聯之後跨接在PSTN電話線經整流後形成的正負極之間，微功率DC/DC轉換器的輸出端和負極之間並聯一超級電容C1。該電源可以從掛機狀態的PSTN電話線上取得超過10mW的功率，並具有電路簡單、成本低廉、性能可靠的優點，適合為PSTN電話線上的監控裝置供電。
文檔編號H04M19/00GK2610583SQ0323571
公開日2004年4月7日 申請日期2003年3月6日 優先權日2003年3月6日
發明者盛志平 申請人:武漢精倫電子股份有限公司