AT500587A1 - Gleichstromanschaltung mit hysterese für fernspeisbare geräte in kommunikationsnetzen - Google Patents

Description

  Gleichstromanschaltung mit Hysterese für fernspeisbare Geräte in Kommunikationsnetzen
Die Erfindung betrifft die Realisierung einer Schaltung zur spannungsabhängigen, hysteresebehafteten Anschaltung von mit Gleichstrom ferngespeisten Verbrauchern in Endgeräten oder Regeneratoren an Kommunikationsnetze.
Auf dem Gebiet der digitalen Netzwerktechnik (LAN) wird derzeit für Geräte mit Ethemetschnittstelle gemäss lEEE-Standard 802.3 durch die Arbeitsgruppe IEEE 802.3af die Möglichkeit standardisiert, diese Geräte unabhängig vom Stromversorgungsnetz auch über die Ethemetschnittstelle versorgen und betreiben zu können.

   Darunter fallen Geräte wie Telefonapparate, Videoterminals, aber auch Umsetzerstationen für Wireless-LAN<'>s.
Die spannungsabhängige Anschaltung geht gemäss Figur 0 folgendermassen vor sich: Zunächst wird durch die in der PSE (Power Sourcing Equipment) (1) eingebaute Spannungsquelle (3) samt ihrem Speisewiderstand (4) bei geschlossenem Schalter (7) eine Spannung an das Einkoppelnetzwerk (9) geliefert. Dadurch wird das Netzwerkkabel (14) relativ hochohmig gespeist.
Wird nun ein PD (Powered Device) (2) an das Netzwerkkabel (14) angeschlossen, so beginnt über das Auskoppelnetzwerk (10) und den Widerstand (1 1 ) ein Strom zu fliessen. Der nachfolgende Gleichspannungswandler (13) ist dabei durch den Schalter (12) abgetrennt. Dieser Stromfluss wird in der PSE (1) registriert.

   Schalter (8) schliesst, und die leistungsfähige Spannungsquelle (5) mit ihrem geringen Innenwiderstand (6) wird an das Einkoppelnetzwerk (9) geschaltet. Dadurch steigt die Spannung an Widerstand (11 ) stark an. Dies wird nunmehr im PD (2) registriert und führt dazu, dass Schalter (12) schliesst und der Gleichspannungswandler (13) anläuft. Jetzt ist das Gerät in Betrieb und wird über das Netzwerkkabel (14) versorgt.
Dem Stand der Technik entsprechend wird heute gemäss Figur 0 für den spannungsabhängigen Schalter (12) im PD (2) die Schaltung nach Figur 1 verwendet. Dabei wird mit dem Spannungsteiler (11 ) und der Gate-Source -Schwellspannung des MOSFET (12), der als spnnungsabhängiger Schalter arbeitet, die Schaltschwelle festgelegt.

   Dieses einfache System hat zwei Nachteile: Erstens ist durch die technologiebedingte Streuung der Gate-Source-Schwellspannung des MOSFET (12) ein grosser Toleranzbereich für die Schaltschwelle der Schaltung gegeben, und zweitens erfolgt durch die geringe Spannungsverstärkung des MOSFET (12) kein sauberes Öffnen und Schliessen des Schalters.
Hier setzt die Erfindung an. Gemäss Figur 2 wird in das PD (2) ein spannungsabhängiger, hysteresebehafteter Schalter (12) mit engtolerierter Schaltschwelle eingebaut. Durch die Schalthysterese (15) ist ein exaktes Schalten bei der jeweiligen Schaltschwelle gewährleistet.
Der Schalter selbst ist gemäss Figur 3 wie folgt aufgebaut: Um die Spannungsabhängigkeit zu gewährleisten, steht die Eingangsspannung um die Spannung der Zenerdiode (21 ) herabgesetzt an Widerstand (22) an.

   Diese wird durch den Transistor (24) mit der Teilspannung des aus den Widerständen (23) und (29) gebildeten Spannungsteilers verglichen. Sobald die Spannung am Widerstand (22) grösser ist als die Teilspannung an Widerstand (23) zuzüglich der Basis-Emitter-Schwellspannung des Transistors (24), wird dieser leitend. Über den Inverter bestehend aus den Widerständen (25), (26) und (28) und sowie dem Transistor (27) wird der Schalter- MOSFET (12) geschlossen. Dabei wird durch den Widerstand (30) und die Zener-Diode (31 ) die GateSource-Spannung des MOSFET (12) limitiert. Über Widerstand (29) wird die am SchalterMOSFET (12) liegende Spannung rückgeführt, wobei durch diese Mitkopplung eine Schalthysterse mit oberer und unterer Schaltschwelle entsteht.

   Das verhindert Oszillationen. p ona ann e gro er as apaz ene nsc a srom egrenzung m en Widerständen (33), (34) und dem Transistor (32) realisiert und dadurch ein unbeabsichtigtes Abschalten der Speisespannungsquelle des PSE (1) infolge zu hohen Stroms verhindert werden.
Figur 0: Stromversorgung über die Ethemetschnittstelle
Figur 1 : Spannungsabhängiger Schalter im PD. Stand der Technik
Figur 2: Hysteresebehaftete Anschaltung (Prinzip)
Figur 3: Hysteresebehaftete Anschaltung (Detail)

Claims (7)

a en anspr c e

1. Fernspeiseschaltung für Telekommunikationsendgeräte dadurch gekennzeichnet, dass im Endgerät (2) eine Schaltung (12) zur spannungsabhängigen und hysteresebehafteten (15) Anschaltung an ein Telekommunikationsnetz angeordnet ist.

1. Schaltung zum spannungsabhängigen und hysteresebehafteten Anschalten von mit Gleichstrom ferngespeisten Endgeräten an ein Kommunikationsnetz.

2. Schaltung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass sie mit oder ohne Begrenzung des Telekommunikationsnetz-Fernspeisestromes ausgeführt ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwellen für Anund Abschalten des Verbrauchers genau definiert und nur wenig toleranzbehaftet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1. bis 2., dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (17) entweder als Feld Effekt Transistor oder als Bipolar Transistor oder auch als beliebige Kombination mehrerer dieser Bauteile gleichen oder verschiedenen Typs ausgeführt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1. und/oder 2., dadurch gekennzeichnet, dass eine (einfache) Möglichkeit zur Implementierung einer (Einschalt-)Strombegrenzung gegeben ist.

Patentansprüche

4. Schaltung nach Anspruch 1. bis 3., dadurch gekennzeichnet, dass die Speisespannung der Leitung (14) über das Auskoppelnetzwerk (10) über einen nichtlinearen Spannungsteiler bestehend aus der Zener-Diode (21) und dem Widerstand (22), und die am Schalter (17) anliegende Spannung über den als Spannungsfühler wirkenden Spannungsteiler bestehend aus Widerstand (29) und Widerstand (23) dem (15) Komparator zugeführt werden.

5. Schaltung nach Anspruch 1., 2. und 4., dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsabhängige und hysteresebehaftete (15) Komparator im wesentlichen aus dem Transistor (24) gebildet wird.

6. Schaltung nach Anspruch 1. bis 3., dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (17) über einen Inverter bestehend aus dem Transistor (27), der wiederum an Komparator (15) mittels des Spannungsteilers bestehend aus den Widerständen (25) und (26) angeschaltet ist, und über ein Anpassnetzwerk bestehend aus Widerstand (30) und/oder der Zener-Diode (31 ) vom spannungsabhängigen und hysteresebehafteten (15) Komparator angesteuert wird.

7. Schaltung nach Anspruch 1. bis 3., dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Telekommunikationsnetz-Fernspeisestromes mittels eines Stromfühlerwiderstandes (33) und dem Transistor (32) und seinem Vorwiderstand (34) realisiert wird.

NACHGEREICHT