JP3146632B2 - 電話回線電力利用回路 - Google Patents

電話回線電力利用回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電話回線電力利用回
路に関し、さらに詳しくは、電話回線から供給される直
流電力を、電話機,モデム,ファクシミリ等の回線端末
機器の電源として利用する電話回線電力利用回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の回線端末機器の電話回線
電力利用回路501の全体構成図である。この電話回線
電力利用回路501では、DC−DCコンバータCN
は、電話回線側からブリッジダイオードBDとフックス
イッチHSとDC分離トランジスタQ1とローパスフィ
ルタLPFとを介して供給される直流電圧を、回線端末
機器本体回路TAの電源用に変換する。ブリッジダイオ
ードBDは、電話回線から供給される回線電流Iを整流
する。フックスイッチHSは、回線端末機器を動作させ
るときに閉成するスイッチである。DC分離トランジス
タQ1は、回線電流Iの信号成分を確保しつつ直流成分
を分離し且つ電話回線から抽出する電力を制限する。ま
た、ローパスフイルタLPFは、DC分離トランジスタ
Q1の出力からノイズを除去し、また、DC−DCコン
バータCNのスイッチング動作に起因して電話回線を流
れる回線電流Iが変動するのを吸収する。なお、Vcc
は、DC−DCコンバータCNからの出力が不足すると
きに回線端末機器本体回路TAの電源となるバッテリや
その他の外部電源である。信号成分は、フックスイッチ
HSの後から直流カットコンデンサC1を介して回線端
末機器本体回路TAの信号処理回路(図示省略)に取り
込まれ、処理される。ドライブ出力回路DOは、DC−
DCコンバータCNのスイッチング素子Tr1を所定のデ
ューティ比でパルス駆動する。
【0003】図4は、交換設備と電話回線と回線端末機
器とから構成される直流回路の模式図である。電話回線
側から見た回線端末機器の直流抵抗RS は、ブリッジダ
イオードBDの直流抵抗RD と,フックスイッチの直流
抵抗RH と,DC−DCコンバータの入力直流抵抗RI
の和であり、 RS=RD+RH+RI …(1) となる。直流抵抗RS は、例えばJATE規格によれ
ば、回線電流Iが20mA〜120mAのときに50Ω
〜300Ωと規定されている(例外を除く)。即ち、直
流抵抗RSは、電話回線に許容された範囲内の許容抵抗
値に定めればよい。なお、直流抵抗(RD+RH)は固有
抵抗で不変である。
【0004】交換設備の直流出力電圧をEとし,交換設
備の直流抵抗をR1とし,回線抵抗をR2とすると、回
線電流Iは、 I=E/(R1+R2+RS) …(2) となる。R1+R2は、線路長により変動するが、通常
RS より大きい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】DC−DCコンバータ
の入力直流抵抗RI が大きいとき、DC−DCコンバー
タCNは、高効率で電話回線側から直流電力を受電する
ことが出来る。しかし、従来の電話回線電力利用回路5
01では、電話回線側から見た回線端末機器の直流抵抗
RS を50Ω〜300Ωにするため、DC−DCコンバ
ータCNの入力直流抵抗RI を全体的に低めに設定して
いたから、受電効率が低い問題点があった。そこで、こ
の発明の目的は、電話回線側から見た直流抵抗RSを電
話回線に許容された範囲に維持しつつ且つDC−DCコ
ンバータの受電効率を向上させた電話回線電力利用回路
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】の発明は、電話回線か
ら供給される交流成分と直流成分とを含む回線電流を整
流する整流回路と、前記整流回路の出力の直流成分を分
離する直流分離回路と、一次側巻線及び二次側巻線を有
する変圧器と一次側巻線の途中から引出した複数のタッ
プのそれぞれに接続されたスイッチング素子を含み前記
直流分離回路から出力される直流成分の電力を回線端末
機器の電源として利用するためのDC−DCコンバータ
と、前記直流分離回路から前記DC−DCコンバータに
供給される直流電流および前記直流分離回路の入力側に
印加される電圧を検知して前記直流分離回路以後の直流
抵抗値を算出しそれに前記整流回路から前記直流分離回
路直前までの既知の直流抵抗値を加算して電話回線から
見た入力直流抵抗値を算出し該入力直流抵抗値を電話回
線に許容された最も大きい許容抵抗値と比較して該最大
許容抵抗値に収束するように前記DC−DCコンバータ
の変圧器の一次側巻線のタップを切り換える変圧器タッ
プ切換制御手段とを具備したことを特徴とする電話回線
電力利用回路を提供する。
【0007】
【作用】この発明による電話回線電力利用回路では、D
C−DCコンバータの変圧器の一次側巻線のタップを切
り換えて入力直流抵抗RIを制御し、回線電流が変化し
ても、電話回線側から見た回線端末機器の直流抵抗RS
が所定の規格を満足する範囲内で最大になるように、D
C−DCコンバータの入力直流抵抗RIを大きくする。
この場合、変圧器タップ切換制御手段は、DC−DCコ
ンバータに供給される直流電流および直流分離回路の入
力側に印加される電圧を検知して直流分離回路以後の直
流抵抗値を算出しそれに整流回路から直流分離回路直前
までの既知の直流抵抗値を加算して電話回線電力利用回
路を含めた回線端末機器の電話回線側から見た入力直流
抵抗値RSを算出する。そして、この入力直流抵抗値
を、電話回線に回線端末機器を接続する際に許容された
内で最も大きい許容抵抗値、例えば300Ω、と比較す
る。この後、回線端末機器の入力直流抵抗値が最大許容
抵抗値と比べて大きい或いは小さい等、最大許容抵抗値
と差がある場合は、DC−DCコンバータの変圧器の一
次側巻線のタップを切り換えてDC−DCコンバータの
入力直流抵抗RIを変化させて最大許容抵抗値に収束さ
せる。この結果、電話回線側から見た回線端末機器の入
力直流抵抗RSは電話回線に定められた所定の規格を満
足し、且つDC−DCコンバータの入力直流抵抗RIは
最も大きくなり、電話回線から供給される直流電力を効
率的に受電することが出来る。
【0008】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を用いてさらに
詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定され
るものではない。図1は、この発明の第1実施例による
回線端末機器の電話回線電力利用回路1の全体構成図
で、電話回線電力利用回路1は回線端末機器本体回路T
Aと電話回線の間に位置する。この電話回線電力利用回
路1では、ブリッジダイオードBD、フックスイッチH
S、分離トランジスタQ1、ローパスフイルタLPFお
よびDC−DCコンバータCN’の構成は、後述の分離
トランジスタQ1のバイアス分流抵抗を除き従来と同様
である。DC−DCコンバ−タCN’は、電話回線側か
らブリッジダイオードBDとフックスイッチHSとDC
分離トランジスタQ1とローパスフィルタLPFとを介
して供給される直流電圧を、回線端末機器本体回路TA
の電源用に変換する。VCCは、DC−DCコンバータC
N’からの出力が不足するときに回線端末機器本体回路
TAの電源となるバッテリやその他の外部電源である。
【0009】信号成分は、フックスイッチHSの後から
直流カットコンデンサC1を介して回線端末機器本体回
路TAの信号処理回路(図示省略)に取り込まれ、処理
される。DC−DCコンバータCN’とローパスフイル
タLPFの間には、電流検出抵抗Rkとコンデンサの並
列回路を接続し回線電流Iを検出する。また、DC分離
トランジスタQ1のべースとADコンバータ付きCPU
2の間にはバイアス分流抵抗を接続し、ADコンバータ
付きCPU2の動作でベース抵抗RBにより供給される
バイアス電流を変えることができる。また、ADコンバ
ータ付きCPU2は、電話回線から供給される回線電流
がブリッジダイオードBDで整流された後の入力電圧、
換言すれば、DC分離トランジスタQ1の入力側である
コレクターベース間電圧V1を検出し、同様に、DC分
離トランジスタQ1の出力側であるエミッターベース間
電圧V2を検出し、更に、抵抗Rkの両端電圧V3を検
出する。また、ADコンバータ付きCPU2は、DC−
DCコンバータのスイッチング素子Tr1〜Trnの制御端
子にそれぞれ接続され、選択されたスイッチング素子を
所定のデューティ比でパルス駆動する。DC−DCコン
バータCN’の入力直流抵抗RIは、コンバータトラン
スの一次側巻線とスイッチング素子Tr1の直列回路で
与えられる。
【0010】DC−DCコンバータCN’のコンバータ
トランスの一次側には複数のタップが設けてあり、それ
ぞれにスイッチング素子Tr1〜Trnが接続されている。
ADコンバータ付きCPU22は、スイッチング素子T
r1〜Trnを択一的に選択して作動させ、DC−DCコン
バータCN’のコンバータトランスの一次側の巻線数を
切り換えて、電話回線側から見た回線端末機器の直流抵
抗が300Ω以下となる範囲で,且つ,DC−DCコン
バータCN’の入力直流抵抗RI が最大値となるように
する制御する。また、DC分離トランジスタQ1での電
圧降下が必要な適正値以上にならないように、そのバイ
アスを制御する。これにより、DC−DCコンバータの
入力直流抵抗を大きく維持でき、また、DC分離トラン
ジスタQ1での損失を最小にでき、電話回線から供給さ
れる直流電力を効率的に受電することが出来るようにな
る。
【0011】図2は、ADコンバータ付きCPU2の動
作を示すフロー図である。フックスイッチHSがオフフ
ック状態となると(ステップST1)、図1の電圧V3
を検出し(ステップST2)、回線電流Iを、 I=V3/Rk により算出する(ステップST3)。但し、Rkは、電
流検出抵抗の抵抗値である。次に、回線電流Iが、電話
回線の最低電流(例えば、15mA程度)に達している
か否か判定する(ステップST4)。回線電流Iが最低
電流に達していなければステップST5に進み、最低電
流に達していればステップSU6に進む。ステップST
5では、DC−DCコンバータCN’をオフ状態にし、
ステップST2に戻る。
【0012】ステップSU6では、DC−DCコンバー
タCN’をオン状態にする。このとき、択一的に作動さ
せるスイッチング素子は、メモリに記憶されているスイ
ッチング素子とする。メモリに記憶されていないとき
は、コンバータトランスの一次巻線が最も巻数の小さく
なるタップに接続したスイッチング素子とする(このと
き、DC−DCコンバータCN’の入力直流抵抗RI は
最小値になる)。
【0013】次に、図1の電圧V1,V2を検出し(ス
テップST7)、DC分離トランジスタQ1の電圧VCE
(コレクタ−エミッタ間電圧)を算出する(ステップS
T8)。次に、電圧VCEを適正値と比較する(ステップ
ST9)。この適正値は、例えば信号成分の振幅(モデ
ムの場合、2V)の1/2程度とする。電圧VCE>適正
値ならば、ステップST10に進む。電圧VCE<適正値
ならば、ステップST11に進む。電圧VCE=適正値な
らば、ステップST12に進む。ステップST10で
は、コントロールポートCPを制御してバイアス分流抵
抗の値を大きくし、バイアス電流を増やす。これによ
り、電圧VCEは小さくなる方向に変化する。ステップS
T11では、コントロールポートCPを制御してバイア
ス分流抵抗の値を小さくし、バイアス電流を減らす。こ
れにより、電圧VCEは大きくなる方向に変化する。結
局、ステップST7からステップST11により、電圧
VCEは適正値に収束する。
【0014】ステップST12では、電圧V1,V3を
検出する。次に、電話回線側から見た電話回線電力利用
回路1の直流抵抗RS を、 I=V3/Rk RS =(V1/I)+(RD+RH) により算出する(ステップST13)。即ち、直流抵抗
(RD+RH)は固定抵抗であるから、定数として処理す
ると、直流抵抗RSは(V1/I)を計算することで容
易に求められる。次に、直流抵抗RSを、電話回線に許
容された最も大きい許容抵抗値の300Ω(好ましくは
300Ωよりやや小さい値)と比較する(ステップST
14)。RS>300Ωならば、ステップSU15に進
む。RS<300Ωならば、ステップSU16に進む。
RS=300Ωならば、前記ステップST2に戻る。
【0015】ステップSU15では、コンバータトラン
スの一次側巻線の巻数が現在よりも小さくなるようなタ
ップに接続したスイッチング素子を選択する。これによ
り、直流抵抗RS は小さくなる方向に変化する。この
後、当該スイッチング素子をメモリに記憶してから、前
記ステップST2に戻る。ステップSU16では、コン
バータトランスの一次巻線の巻数が現在よりも大きくな
るようなタップに接続したスイッチング素子を選択す
る。これにより、直流抵抗RS は大きくなる方向に変化
する。この後、当該スイッチング素子をメモリに記憶し
てから、前記ステップST2に戻る。結局、ステップS
T12からステップSU16により、直流抵抗RS は3
00Ωに収束する。
【0016】以上のステップを繰り返すことにより、電
話回線から供給される直流電力を効率的に受電すること
が出来るようになる。
【0017】
【発明の効果】この発明の電話回線電力利用回路では、
電話回線側から供給される直流電力を、回線端末機器の
電源として、最大限に利用することが出来る。特に、変
圧器タップ切換制御手段は、回線電流と受電電圧を検出
して回路抵抗値を算出し、この回路抵抗を電話回線に規
格として定められた範囲内の許容抵抗値と比較して、回
路抵抗値を許容抵抗値に近付けるようにDC−DCコン
バータの一次側巻線のタップを選択して入力直流抵抗値
を制御するから、電話回線電力利用回路の回路抵抗値を
含む電話回線側から見た回線端末機器の直流抵抗を、電
話回線に要求される所定の規格を満足する範囲内に維持
することができ、また、DC−DCコンバータの入力直
流抵抗を一次側巻線の巻数を変えることで大きな値に維
持して効率の良い受電を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例による電話回線電力利用
回路の全体構成図である。
【図2】図1の電話回線電力利用回路の動作を示すフロ
ー図である。
【図3】従来の電話回線電力利用回路の全体構成図であ
る。
【図4】直流回路の模式図である。
【符号の説明】
101 電話回線電力利用回路 22 ADコンバータ付きCPU CN DC−DCコンバータ TA 回線端末機器本体回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04M 19/00 - 19/08 H04M 1/00 H04M 11/00 - 11/10 H04Q 3/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電話回線から供給される交流成分と直流
    成分とを含む回線電流を整流する整流回路と、前記整流
    回路の出力の直流成分を分離する直流分離回路と、一次
    側巻線及び二次側巻線を有する変圧器と一次側巻線の途
    中から引出した複数のタップのそれぞれに接続されたス
    イッチング素子を含み前記直流分離回路から出力される
    直流成分の電力を回線端末機器の電源として利用するた
    めのDC−DCコンバータと、前記直流分離回路から前
    記DC−DCコンバータに供給される直流電流および前
    記直流分離回路の入力側に印加される電圧を検知して前
    記直流分離回路以後の直流抵抗値を算出しそれに前記整
    流回路から前記直流分離回路直前までの既知の直流抵抗
    値を加算して電話回線から見た入力直流抵抗値を算出し
    該入力直流抵抗値を電話回線に許容された最も大きい許
    容抵抗値と比較して該最大許容抵抗値に収束するように
    前記DC−DCコンバータの変圧器の一次側巻線のタッ
    プを切り換える変圧器タップ切換制御手段とを具備した
    ことを特徴とする電話回線電力利用回路。
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