专利名称：从挂机状态的pstn电话线取电的微功率电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微功率电源，特别涉及一种从挂机状态的PSTN电话线上取得能量并供给电话线上的监控装置的微功率电源。
背景技术：
按照国家标准的要求，PSTN电话线在挂机状态下仅能馈出48V/500uA的供电，很多诸如电话防盗器的电路和来电显示电路之类的监控装置只能利用这十分有限的能量，否则就只能使用电池。而电池的容量有限、充放电管理复杂而且污染环境，最好还是直接利用电话线的馈电。图1所示为通常采用的一种供电方式电话线经整流后的正极连接到500微安恒流源的输入端，恒流源的电流充进电容，给后面的监控电路供电。因此理论上最大的供电电流只能达到500微安，如果后续的电路需要5V供电，则最大可提供2.5mW的功率，即使后续电路含有微功率DC/DC转换器，可以接受10V的输入，最大也只能获得5mW的功率。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述普通的供电电路只能提供500微安电流的缺陷，提供一种从挂机状态的PSTN电话线上取电的微功率电源。该微功率电源成本低、可靠性高，在不超过国家标准的限制的条件下为PSTN电话线上的监控设备提供更大的供电功率。
为达成上述目的，本实用新型的技术方案为微功率电源包括一个恒流源电路、一个超级电容、一个微功率DC/DC转换器，恒流源电路和微功率DC/DC转换器串联之后跨接在PSTN电话线经整流后形成的正负极之间，微功率DC/DC转换器的输出端和负极之间并联一超级电容C1。
可以认为该方案是在图1所示的监控装置和电容之间增加一个特殊设计的微功率DC/DC转换器和启动电路，该微功率DC/DC转换器具有很低的漏电流和耗散功率，并具有较高的转换效率。包含振荡器、NPN晶体管Q1、PNP晶体管Q2、二极管、电感L1和输出电容，振荡器的输出端连接到NPN晶体管Q1的基极，晶体管Q1的射极接线路经整流后的负极，集电极通过一个电阻和电容并联的结构连接PNP晶体管Q2的基极，PNP晶体管Q2的射极和恒流源的输出端连接，PNP晶体管Q2的基极和射极之间并联一个电阻，集电极连接一个电感L1和一个二极管D7的负极，二极管D7的正极连接到线路经整流后的负极，这里是微功率DC/DC转换器的输出正极，电感L1的另一端接到输出电容C1的正极上，电容C1的负极接到线路经整流后的负极，这里也是微功率DC/DC转换器的输出负极。
这样就可以将48V/500uA的馈电转换为超过10V/1mA的馈电充进超级电容，因此可以提供超过10mW的供电功率。考虑到电话线会有很高的振铃电压，需要对该微功率DC/DC转换器进行保护，因此需要设置保护电路。为此，我们在微功率DC/DC转换器的输入和输出端之间跨接一稳压管D1，并在转换器的输出端与电话线负极之间并联模拟稳压管D2，模拟稳压管D2由取样电阻、电压基准、低功耗的运放、晶体管和发光二极管构成，两个串联的取样电阻并联在微功率DC/DC转换器的输出端，两个取样电阻的接点连接到运放OP2的反相端，同相端连接电压基准，运放的输出端控制开关管的基极，开关管的射极作为模拟稳压管的负极，连接到微功率DC/DC转换器的输出端正极，开关管的集电极和发光二极管正极相连，发光管的负极作为模拟稳压管的正极，连接到微功率DC/DC转换器的输出端负极。
为防止后级的监控装置钳位恒流源的输出电压，还需要设置启动电路进行保护。在电话线正负极之间连接一启动电路，启动电路的运放的输出端连接到微功率DC/DC转换器上，启动电路由运放OP1、电压取样电阻和电压基准构成，两个电压取样电阻跨接在恒流源输出端和线路经整流后的负极之间，两个电阻的中间节点连接到运放OP1的同相端，运放OP1的反相端连接电压基准，运放OP1的输出端通过一个二极管D3连接到NPN晶体管Q1的基极。
该微功率电源具有电路简单、成本低廉、性能可靠的优点，在不超过国家标准的限制的条件下为PSTN电话线上的监控设备提供更大的供电功率。
图1是当前普遍采用的取电技术示意图。
图2是本实用新型的原理框图。
图3是本实用新型的具体实施例图。
具体实施方式
为了更好的说明本实用新型的目的特点和优点，
以下结合附图，进一步详细描述。
参见图2，该图显示了本实用新型的整体原理和结构可以看出本实用新型是在通常的电路中插入了一级微功率DC/DC转换器形成的，图中的D2在振铃时保护微功率DC/DC转换器电路不被损坏，D1是模拟稳压管，用于稳定输出电压，启动电路则用于保证恒流源的输出电压不会被监控装置钳位。
图3为本实用新型的具体实施例可见本实用新型的微功率DC/DC转换器是一个典型的BUCK变换结构，Q1、Q2构成开关电路，按照一定的频率和占空比对恒流源的输出进行开关控制；控制源来自振荡电路的输出，当振荡电路输出高电平时，Q1导通，从而Q2导通，恒流源的输出电压加在电感L1上，电感被充磁而储能；当振荡器输出低电平时，Q1截至，从而Q2截至，电感产生反向电动势，导通D2，于是电感的储能被释放而存储于超级电容C1上。因为该微功率DC/DC转换器应用于微功率的场合，所以其漏电流和耗散功率必须非常小，因此其中的电阻R6、R7、R8、R9的取值都很大，但这会导致开关速度降低，开关损耗会增大，所以本实用新型设置了加速电容C3、C4，可以在开关瞬间利用开关波形的边沿迅速使晶体管Q1和Q2导通或截止。
本实用新型并没有使用反馈电路来控制振荡器的脉冲宽度，因为这将使电路复杂，并增加相当可观的损耗；输出电压的稳定依靠模拟稳压管电路实现，当超级电容的电压超过设定值，运放输出低电平而使Q3导通，从而使多余的电荷从发光管上泄放，保持超级电容上电压的稳定。
启动电路的原理为运放OP1监测恒流源的输入电压，当输入电压没有达到足够高的程度时，超级电容上没有供电，振荡器和启动电路无法工作，Q2不可能导通；只有当输入电压达到30V以上时，D1被反向击穿，恒流源开始向超级电容充电；超级电容上的电压达到足够高的程度时，电压基准才输出一个稳定的参考电压值，此时一旦恒流源电压下降到较低的程度时，OP1输出低电平，关断晶体管Q1和Q2，恒流源的电流注入到C2上，从而保持恒流源的输出不会被钳位在很低的电压上。
此外稳压管D1还具有振铃保护的功能，当振铃发生时，如不加保护，电话线正极电压可能超过180V，可能会损坏微功率DC/DC转换器。因为有D1，所以当振铃的高压到来时，D1被击穿，保证恒流源的输出不超过40V。
以上所述为本实用新型的详细技术方案，本文的描述及附图中的实施例是为了描述本实用新型的特点，其目的仅在于熟知相关技术者了解本实用新型的内容并据以实施，并非用于限定本实用新型的申请专利范围。因此，凡依据本实用新型提示的设计思想所完成的等效实施或修改，仍应包含在前述申请专利范围中。
权利要求1.一种从挂机状态的PSTN电话线取电的微功率电源，所述微功率电源包括一个恒流源电路、一个超级电容、一个微功率DC/DC转换器，其特征在于恒流源电路和微功率DC/DC转换器串联之后跨接在PSTN电话线经整流后形成的正负极之间，微功率DC/DC转换器的输出端和负极之间并联一超级电容C1。
2.根据权利要求1所述的微功率电源，其特征在于微功率DC/DC转换器采用了BUCK变换器电路结构，包含振荡器、NPN晶体管Q1、PNP晶体管Q2、二极管、电感L1和输出电容，振荡器的输出端连接到NPN晶体管Q1的基极，晶体管Q1的射极接线路经整流后的负极，集电极通过一个电阻和电容并联的结构连接PNP晶体管Q2的基极，PNP晶体管Q2的射极和恒流源的输出端连接，PNP晶体管Q2的基极和射极之间并联一个电阻，集电极连接一个电感L1和一个二极管D7的负极，二极管D7的正极连接到线路经整流后的负极，电感L1的另一端接到输出电容C1的正极上，电容C1的负极接到线路经整流后的负极。
3.根据权利要求1或2所述的微功率电源，其特征在于微功率DC/DC转换器的输入和输出端之间跨接一稳压管D1，并在转换器的输出端与电话线负极之间并联模拟稳压管D2，模拟稳压管D2由取样电阻、电压基准、低功耗的运放、晶体管和发光二极管构成，两个串联的取样电阻并联在微功率DC/DC转换器的输出端，两个取样电阻的接点连接到运放OP2的反相端，同相端连接电压基准，运放的输出端控制开关管的基极，开关管的射极作为模拟稳压管的负极，连接到微功率DC/DC转换器的输出端正极，开关管的集电极和发光二极管正极相连，发光管的负极作为模拟稳压管的正极，连接到微功率DC/DC转换器的输出端负极。
4.根据权利要求3所述的微功率电源，其特征在于在电话线正负极之间连接一启动电路，启动电路的运放的输出端连接到微功率DC/DC转换器上，启动电路由运放OP1、电压取样电阻和电压基准构成，两个串联的电压取样电阻跨接在恒流源输出端和线路经整流后的负极之间，两个电阻的中间节点连接到运放OP1的同相端，运放OP1的反相端连接电压基准，运放OP1的输出端通过一个二极管D3连接到NPN晶体管Q1的基极。
专利摘要本实用新型涉及一种从挂机状态的PSTN电话线取电的微功率电源，所述微功率电源包括一个恒流源电路、一个超级电容、一个微功率DC/DC转换器，恒流源电路和微功率DC/DC转换器串联之后跨接在PSTN电话线经整流后形成的正负极之间，微功率DC/DC转换器的输出端和负极之间并联一超级电容C1。该电源可以从挂机状态的PSTN电话线上取得超过10mW的功率，并具有电路简单、成本低廉、性能可靠的优点，适合为PSTN电话线上的监控装置供电。
文档编号H04M19/00GK2610583SQ0323571
公开日2004年4月7日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者盛志平 申请人:武汉精伦电子股份有限公司