向与电话线双绞线相连的电子设备供电的方法和装置的制作方法

专利名称：向与电话线双绞线相连的电子设备供电的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过传统的模拟电话双绞线线路传输宽带DSL数据 和电视信号。
背景技术：
目前大多数电话公司使用包括用于每一个电话号码的单个双绞 线(TP)在内的遗留基础设施为客户提供模拟电话和其它服务。传统 的模拟电话服务通常称为普通老式电话业务(POTS)，双绞线通常称 为POTS线对，或者简称为POTS TP。在一些情况下，需要在非服务 供应商的中心局(CO)或客户端(CP)的位置安放与双绞线相连的辅 助设备或装置。具体的情况是电话公司向客户提供其它类型服务，如 宽带数据服务，例如DSL服务，其中需要采用信号处理电子设备，如 在TP线路的中间位置的放大器、线路均衡器或信号增强器。在现场 特别是在远程位置为这样的电子设备提供运行功率有困难和挑战性。 如果在远程位置能接入交流电网，则可以分接交流电网从而为电子设 备提供运行功率。但是，不可能总是这样方便或有这样的选择。这要 求现场的技术人员处理高压配线，且电力公司可能不允许非其内部工 作人员的技术人员接触电网。
向与第一双绞线相连的远程设备供电的另一种方法是使用来自 中心局的一个或多个非活动双绞线，即不用于向用户提供声音、数据 或其它服务的双绞线。在一些情况下，为了向与活动双绞线连接的电 子设备供电，来自CO的多个线路可以扎在一起(连结)。因为使用 非活动线路提供功率会占用有价值的资源，使这些资源不可用，所以 会消耗大量功率并且成本效率不高，这并不有利。
另一种方法试图从活动双绞线线路向电子电路提供功率，这种方 法也有问题且通常很少成功。电话公司将DC和AC电流用于POTS服务的线路拨号和控制。从双绞线提取功率的方案会干扰这些DC和AC 电流提供的正常的拨号和控制功能，并中断POTS服务或引起线路上 的其他问题。因此，这样的方法只在有限的情况下实行。
需要灵活和方便的方法向与电话线路的活动双绞线连接的远程 电子设备供电，用于解决已知方法的上述和其它缺点。特别地，需要 提供用于从电话线路的活动双绞线向远程电子设备供电的系统和方 法，服务提供商使用这些电话线路向客户提供服务，同时供电不中断 或干扰这些服务，本发明致力于解决这些问题。

发明内容
本发明能提供用于辅助电子设备如信号处理装置和其它电子设 备的运行功率，辅助电子设备与电话线路的活动双绞线共同使用，服 务提供商通过电话线路提供来自线路的活动双绞线的服务，同时不中 断或干扰线路的正常服务运行。更具体地，本发明提供的装置和方法 从活动电话线路上携载的一个或多个信号提取功率，并将该功率转换 为适用于辅助设备的运行功率，辅助设备处理同一线路的双绞线上的 信号。
一方面，本发明提供适用于在中心局与客户端之间的位置连接到 双绞线的电源。电源接收来自线路之一的电压和电流，并向辅助电设 备提供预选择的输出电压和向第二线路提供返回电流。适于放置在第 二线路中的电流调节器接收所述返回电流，以及调节和限制从客户端 流过第二线路的电流，从而流到中心局的总电流小于预定值。
另一方面，本发明提供在共享功率结构中从多个双绞线为辅助电 子设备供电的装置。每一个双绞线包括接收来自线路之一的电压和电 流的电源，为相连的辅助电设备提供预选择的输出电压，以及为第二 线路提供返回电流。适于放置在第二线路中的第一电流调节器接收所 述返回电流，以及调节和限制从客户端流过第二线路的电流，从而流 向中心局的总电流小于第一预定值。从辅助装置到电源的返回线路中 的第二电流调节器将流向电源的返回电流限制为第二预定值。多个双绞线的多个电源具有并行连接的输出端以共享一个或多个电装置的 功率，从而多个双绞线中没有一个的总返回电流超过第三预定值。


图1是根据本发明第一实施例的功率提取装置的原理图，用于从 电话线路的活动双绞线获取信号处理电子设备运行功率； 图2是更详细说明图1的功率提取装置的框图； 图3是图2的装置的电源预调节器和保护器的框图； 图4是图2的装置的振铃线电流调节器和限制器的原理图； 图5是根据本发明第二实施例的电源电压调节器和电流调节器 的原理图6是本发明第三实施例的框图，其获取来自线路的集总双绞线 的共享功率；及
图7是图6所示第三实施例中采用的另一电流调节器的原理图。
具体实施例方式
本发明提供特别适用于从传统的POTS双绞线电话线提取功率的 装置和方法，从而向提高线路带宽和/或高速数据覆盖范围的电子设 备提供运行功率，在下文中将说明本发明。但是，应当理解这仅是本 发明的说明性应用，本发明可以用于为其它类型的电子电路和设备以 及在其它环境中获取功率。
图1示意性地说明了用于POTS双绞线电话线路系统的通用等效 电路，并根据本发明以框图的形式表示了从POTS双绞线获取功率为 辅助信号处理电子设备22供电的功率提取装置20。如图1所示，双 绞线包括从电话中心局(C0)和服务提供商的交换机28延伸到如位 于客户端(CP)的电话34的服务客户端设备(CPE)之间的"消息" 线24和"振铃"线26。 CO交换机28可以通过两个POTS双绞线24、 26多路传输提供给客户端的多种服务。服务的示例可以包括声音、 数据、拨号音、视频、音频等。在C0与CP之间POTS线路的双绞线
824、 26延伸的距离可以达到几万英尺。双绞线可以包括各种规格的 导电体如铜线形成的多个不同长度或横截面的非屏蔽双绞线，其连接 到居间电路和/或交换机以在CO与CP之间形成邻接的双绞线线路。 双绞线在CO与CP之间传送DC和AC电流。DC和低频的AC电流由电 话公司用于控制和拨号；较高频率的AC电流，例如从音频频率范围 到l-2MHz，用于正常的电话、数据和其它类型的服务，如DSL (数字 用户线路)服务。功率提取装置20和信号处理电子设备22可以包括 放置在CO与CP之间的双绞线上的中间位置的组件29或分离单元。 在CP，混合或其它这样的装置30可以用于多路分解来自双绞线的电
话音频和其它服务。
如图1所示，消息线24通常在CO接地并保持0伏的电压。48 伏的电池32在CO向振铃线26施加-48伏的DC电压。当位于CP的 电话34处于"挂机"(未使用)时，电话的叉簧36打开，并且实质 上没有DC电流通过双绞线从CO到CP流过电路。当电话处于摘机即 使用中或忙时，以及用户拿起听筒或按免提按钮使用电话时，叉簧闭 合，DC电流流过电路。该直流电流的基本功能是使CO确定电话摘机 的时间。AC电流用于电话响铃、拨号和语音或其它服务。为了使电 话响铃，CO从振铃信号发生器向振铃线26施加有效值为约90伏的 低频AC振铃电压。AC振铃电流通过双绞线流向电话中的振铃37，振 铃37通过用于发出呼入信号的电容39连接到双绞线。拨号信号、声 音和数据的AC电压通常是大约几伏或更小。电话的"摘机"状态是 允许拨号和语音传输的状态。
当电话34摘机时，其在消息和振铃线之间提供约为300欧姆的 电阻RP，而电阻上的电压为约6伏的DC电压。这导致约20毫安的 DC电流流过电话电路。消息和振铃线具有实质的分布电阻。在图1 中，该电阻由消息线中的电阻Rn和&2与振铃线中的电阻R^和Rk表 示。除了其它因素，这些电阻的值取决于CO与CP之间的距离、功率 提取装置的中间位置和构成双绞线路的导线类型与规格。例如26-型 AWG铜双绞线的电阻是约286欧姆/千米。当电话摘机时，由于DC电流流过线路，双绞线的分布电阻引起实质上的电压从CO的48伏下降。当流过电话电路的DC电流超过预选定的值时，例如通常的20-24毫安，CO中的摘机电流传感器或检测器(未示出)指示CO电话摘机。
根据本发明，在CO与CP之间的中间位置跨过消息和振铃线插入功率提取装置20。功率提取装置20从线路提取直流功率以向信号处理电子设备或可以处理双绞线上的一个或多个服务信号的其它辅助装置提供运行功率。信号处理电子设备可以包括例如信号增益或线路均衡电路以补偿双绞线上的损失，从而可以增大提供高速数据的距离或增大用于较高速数据传输如DSL的线路带宽。正如以下将进行的详细说明，功率提取装置20以不对正常的POTS电话电路的性能或运行造成不利影响的方式从双绞线24、 26提取DC功率，并为信号处理电子设备或其它装置提供稳定不变的运行功率供给。功率提取装置20和信号处理电子设备22可以包括如上所述的单一组件29，或者包括实质上在相同的位置或彼此分离地插入双绞线线路的分离单元。
图2是根据本发明的功率提取装置20的第一实施例的框图。如图所示以及如下详细所述，功率提取装置可以包括具有电源预调节器和保护器50的电源48、 DC/DC变换器52和电流调节器54。电源预调节器和保护器50可以直接连接到消息线，并通过电流调节器54连接到振铃线，如图2所示。如下所述，电源预调节器和保护器保护DC/DC变换器，并确保变换器接收比较恒定的输出电压，即使由于响铃或其他信号、由于瞬时事件如雷电产生的电压尖峰或者由于环境状况，消息和振铃线上的电压产生变化。电压预调节器和保护器还可以确保如果有来自信号处理电子设备22的有害噪声，噪声不会通过电源48被引入服务路径。如下所述的电流调节器54用于调节和限制流过双绞线的电流，以确保电源和信号处理电子设备接收充足的电流满足其运行所需，同时限制来自CP的电话电流的大小以确保消息和振铃线上的正常控制信号不受到不利影响以及正常的POTS服务不中断。
10如下详细所述，DC/DC变换器52优选将从电源预调节器和保护器50接收的高电压低电流功率转换为用于信号处理电子设备22的稳定的低电压高电流功率。例如，如下所述，DC/DC变换器可以接收12-95伏范围内的DC输入电压，并产生2. 5-10伏范围内的DC输出电压。
图3是根据本发明电源48的预调节器和保护器50的优选实施例。如图所示，电源预调节器和保护器可以包括高电压保护装置60、如环形变压器的滤波变压器62、整流桥64和电压调节器66。高电压保护装置60可以具有分别连接到双绞线的消息线24和电流调节器54的平衡(BAL)线的输入和返回线路68和70。可以不保护受物理环境影响的这些线路。因此，包括例如标准MOV(金属氧化物变阻器)浪涌保护器的高电压保护装置60限制进入电源预调节器和保护器的功率浪涌，功率浪涌由随机的瞬态高电压引起，例如雷电。选择高电压保护装置以将输出电压限制为所需的最大电压，如300伏。该电压足够高以避免来自CO的振铃信号的干扰，振铃信号的峰值为约250伏，同时提供避免过高电压尖峰的合理保护。来自高电压保护装置的输出72、 73可以连接到滤波变压器，变压器包括例如用作缠绕环形变压器的反相位磁耦合线圈。滤波变压器防止影响服务质量如声音质量的噪声通过高电压保护装置60反馈到双绞线。
滤波变压器62的输出74、 75可以连接到整流桥64，如全波整流桥。整流桥将在其输入线路74和75上的DC和AC电压转换为输出线路76上的相对于返回线路78上的参考电压如地的正电压。线路76上的整流桥输出电压在特定的运行状态期间可以高于90-100伏，例如在响铃或雷电期间。因此，电压调节器66将线路76上来自整流桥的电压转换为输出线路80上实质上稳定不变的DC电压，选择DC电压值以防止破坏DC/DC变换器和使变换器向信号处理电子设备提供运行功率。
如图3所示，电压调节器66可以包括NPN晶体管84，其集电极通过电阻86连接到桥式整流器的输出76，其基极连接到电压基准元件，如齐纳二极管88，其发射极连接到输出线路80。电阻86限制从整流桥流向晶体管的电流。连接在该晶体管的集电极与基极之间的第二晶体管87提供流过齐纳二极管88的电流，并将该晶体管的基极电压偏置为齐纳击穿电压。在80处的晶体管发射极上的输出电压等于齐纳击穿电压减去晶体管的基极-发射极PN结电压，该电压通常为约0. 7伏。因此通过选择击穿电压为51伏的齐纳二极管88，在80处的调节器的输出电压将保持为约50伏的DC电压。滤波电容90可以跨接在电压调节器的输出线路78、 80之间，如图所示。为了适合振铃电压，优选晶体管84的击穿电压为约400伏。
DC/DC变换器52将电压调节器66的输出端80处的DC电压变换为实质上适合用于信号处理电子设备的稳定不变的运行电压。DC/DC变换器可以是标准的商品化DC/DC集成电路降压开关调节器，如可从国家半导体公司购买的LM5008集成电路。该集成电路可以接收的输入电压范围是12-95伏的DC电压，并产生范围在2. 5-10伏的可选DC输出电压。LM5008的产品应用手册说明了对于不同的所需输出电压，电路的结构以及电路元件的典型值。优选地，DC/DC变换器配置为输入DC电压约48伏、电流10毫安，输出DC电压约4伏、电流50毫安。该输出用作信号处理电子设备22的稳定DC电源。
当电话挂机时，没有DC电流通过电话流过双绞线，在功率提取装置20的中间位置的电压是CO提供给消息和振铃线的48伏电压与由于电流流过从CO到功率提取装置的分布线路电阻引起的电压降落之间的差值。优选电流选择为约10-14毫安。当电话摘机时，其用作消息与振铃双绞线线路之间的300欧姆的电阻，其上有约6伏的电压，因此导致摘机电流为如上所述的约20毫安。结合摘机电流与通过双绞线流向功率提取装置的电流将引起在功率提取装置20的位置上的电压降落，这将反映为低于从电压调节器66的输出80到DC/DC变换器的预期输入电压。在这些情况下，DC/DC变换器将消耗的电流量比正常情况下大，因为其试图保持预设输出电压，进而又产生了更大的电压降落。如果电压下降得过低，DC/DC变换器将不能正常运行。而
12且，当电话放回叉簧时，电压降落可导致DC/DC变换器继续汲取比在
CO处的摘机电流检测器的预设值更多的电流，从而引起CO不能识别
电话放回叉簧和有效锁存电话线的"忙"状态。
为了避免这些问题，本发明在振铃线中采用电流调节器54以调节电话挂机时流过电话的电流和限制挂机状态期间流过双绞线电路的总电流，因此降低了电源上产生的压降。例如通过限制挂机电流为10毫安，即使电话挂机时，也可以从用于信号处理电子设备22的电源得到所需的电流量，例如10-14毫安。因此当电话放回叉簧时，线路电流将降至低于CO的摘机电流检测器的预设水平，从而电话服务正常运转。
图4是根据本发明的电流调节器54的优选实施例，用于自动调节和限制流过消息和振铃线的电话电流。如图2和4所示，优选电流调节器插入振铃线26。如图4所示，电流调节器可以包括以背靠背的方式连接的一对半导体元件100、 102，如NPN晶体管，从而监控振铃线中流向C0的总电流和总电流达到预定值时限制从CP流出的电流。
参考图4，晶体管100、 102和一对关联电阻104、 106可以相互连接，从而晶体管100的基极连接到电阻104和晶体管104的集电极，晶体管100的发射极在结点108连接到晶体管102的基极并连接到电阻106的一端。晶体管100的集电极和电阻104的另一端在结点110连接到来自双绞线的振铃线26，以及晶体管102的发射极和电阻106在另一结点112连接到通向C0的振铃线。在摘机状态下，从电话流向结点110的一部分电流流过电阻104并流入晶体管100的基极，开通晶体管。这使电话电流能从晶体管100的发射极流过电阻106和通向C0的振铃线26。来自电源预调节器和保护器50 (参见图3)的高电压保护装置60的平衡(BAL)端70的电流进入结点108的电流调节器，并通过电阻106流向结点112和C0。因此，流过电阻106的总电流是进入结点110和从晶体管100的发射极流过的电话电流，以及从高电压保护装置的BAL端70进入结点108的电流调节器的电流的总和。只要由于组合电流引起的电阻106上的电压降落小于正向偏
置晶体管102的基极-发射极PN结必需的电压(约0. 7伏)，晶体管保持关断且流入结点110的电流不受限制。但是，随着流过电阻106的电流的增加，电压降落增加并开始正向偏置晶体管102的基极-发射极结，晶体管102开始开通。由于晶体管102开通，其降低晶体管100的基极-发射极电压，晶体管100开始关断。进而降低流过CP处的电话和流入结点110的电流。因此，通过适当地选择电阻106的值，电流调节器54可以将流过双绞线的摘机DC电话电流自动调节和限制为所需的值。
假设电源所需的电流为约10-14毫安，且该电流流入在电流调节器处的结点108，如果电阻106的值选择为33欧姆，则在摘机状态期间电流调节器将电话电流的值限制为约10毫安。因此，电流调节器确保足够的电流可用于电源，所以DC/DC变换器提供在摘机状态期间信号处理装置所需的稳定不变的DC电压，同时限制总电流，从而当电话放回叉簧时，电源电流小于在CO处摘机电流检测器的预设值。这样在电话放回叉簧时，允许电话电路正常运行。跨电流调节器连接在结点110与112之间的电容116为声音、振铃和其他AC信号提供AC旁路，从而电流调节器只调节流过振铃线返回CO的非直流电话电流。
在摘机状态期间和功率提取装置向信号处理电子设备提供所需范围内的电流时，电流调节器54工作正常，以调节和限制流过电话的电流。电流调节器54不限制从高电压保护装置60的BAL端70流入结点108和流回CO的电流。如上所示，在某些特定的运行状态下，例如双绞线上的瞬时情况引起的电源位置处的显著电压跌落或高电压尖峰，DC/DC变换器的电流消耗将随其尽力保持预设输出电压而增加。如果电流增加到大于CO处的摘机电流检测器的预设值的水平，即使电话挂机时，电话线也可以由于过大的电流而"闭锁"。为了防止该情况，本发明还优选调节流入DC/DC变换器的电流，并将电流限制为预选择的值，该值小于C0处摘机电流检测器的预设值，例如小于约20毫安。优选地，对DC/DC变换器的电流值限制为约14毫安，如在此所述。
图5说明本发明的可选实施例，其包括放置在电压调节器66的输出线路80中的电源电流调节器120，电压调节器向DC/DC变换器供电。如图5中所示，电源电流调节器可以包括连接电源电压调节器66的NPN晶体管122和电阻124，从而晶体管122的基极和电阻124的一端连接到电压调节器晶体管84的发射极，晶体管124的集电极连接到晶体管84的基极，晶体管122的发射极和电阻124的另一端连接到通向DC/DC变换器的输出线路80。
在正常运行状态下，电压调节器的晶体管84通过电源电流调节器120的电阻124向DC/DC变换器提供所需的电流，例如10-14毫安。可以选择电阻124的值，从而由正常的电流在电阻上产生的电压降落低于正向偏置晶体管122的基极-发射极PN结所需的电压。因此晶体管122保持关断。但是，如果流向DC/DC变换器的电流增大，则电阻124上的压降增大。当电流增大达到电阻124上的电压降落开始正向偏置基极-发射极结的值时，晶体管开始开通。由于晶体管开通，其降低晶体管84基极-发射极PN结电压，从而开始关断晶体管84。由于晶体管84关断，通过电阻124流向DC/DC变换器的电流相应减小。
因此，电流调节器120将流向DC/DC变换器的电流调节和限制为所需的最大电流。通过恰当地选择电阻124的值，DC/DC变换器汲取的电流最大值可以设定为确保通过电源48流向振铃线26和流回CO的总电流低于在CO处的摘机电流检测器的预设电流值。优选地，所选择的电阻124的值使流向DC/DC变换器的最大电流设定为在DC/DC变换器的正常输入电流运行范围内的值，例如14毫安。因此，如果在摘机状态期间出现产生过电流的瞬态或其它非正常情况，电源电流调节器120调节双绞线电路中流过的电流，从而当电话放回叉簧时，电流下降到低于CO处的摘机电流检测器的水平。这确保不出现线路闭锁，且电话电路的运行不会中断。
15图6是根据本发明的功率提取装置的另一实施例的框图，其运行 在集总或共享双绞线结构中。通常从CO到线路束终止的位置电话公
司提供捆扎在一起的多个双绞线线路，例如25线一组，并且针对分
散的客户拆散各个双绞线线路。线路通常终止在金属容器的包头中， 从成捆的线路中获取共享功率结构中的功率，从而为信号处理电子设
备或其它用于单个双绞线电路的装置供电很方便。集总结构如图6的
框图所示。
如图所示，多个双绞线对TP-l, TP-2，…TP-N中的每一个具有相 连的功率提取装置20-1， 20-2，…20-N，功率提取装置与上述的相同， 每一个分别包括电源预调节器和保护器50-1， 50-2，…50-N，电话电 流调节器54-1， 54-2，…54-N，以及用于限制流向相连DC/DC变换器 的电流的电源电流调节器120-1， 120-2，…120-N。 此外，每一个功 率提取装置还可以具有另一个电流调节器130-1， 130-2，…130-N，其 连接在从DC/DC变换器到电源预调节器和保护器50-1， 50-2，…50-N 的电压调节器66的负返回线路78-1， 78-2，…78-N中，如图6所示， 更详细的如图7所示。电源电流调节器120-1， 120-2，…120-N限制流 向DC/DC变换器的电流，如前所述。电流调节器130-1， 130-2，…130-N 进一步限制在瞬态或其它非正常情况下相连DC/DC变换器的电流消 耗，如导致过电流的电压尖峰的情况。在这样的非正常情况下，如前 所述过电流可以引起线路闭锁，因为DC/DC变换器试图保持对信号处 理电子设备的预设输出电压。图6的集总实施例通过来自集总双绞线 线路的电流分配避免这一点。没有经受高电流状态的线路可以用于提 供线路所需电流的一部分(其可能大于C0处的摘机检测值)，线路需 要电流以确保线路的DC/DC变换器对其相连的信号处理电子设备能 够保持稳定的输出电压和电流，不引起线路闭锁。来自DC/DC变换器 的返回线路中的电流调节器130-1， 130-2，…130-N确保通过电源的 预调节器和保护器流向电流调节器54的平衡端的电流保持小于C0处 的摘机电流检测器的预设值。在多个线路同时承受高电流的情况下， 图6的共享功率结构提供更多的安全保证，因为它允许将过大的电流需求分散到一组内的所有线路中。
图7说明可用在功率提取装置中的DC/DC变换器电流调节器130 的优选实施例。如图所示，DC/DC变换器电流调节器130可以插入从 DC/DC变换器到电压调节器66和整流桥64的返回线路中。电流调节 器130可以包括按类似于图4中的电流调节器54的结构连接在一起 的一对NPN晶体管140、 142和一对电阻144、 146。如图所示，晶体 管140和142可以背靠背连接，晶体管140的发射极连接到晶体管 142的基极和电阻146的一端，晶体管142的集电极连接到晶体管140 的基极和电阻144的一端。电阻144的另一端可以连接到来自DC/DC 变换器的返回线路78中的结点148，晶体管142的发射极和电阻146 的另一端可以连接到通向整流桥的返回线路78中的结点150。此外， 电压调节器电路66的齐纳二极管88的阳极也可以连接到结点150， 如图所示。
图7的实施例的电压调节器66和电流调节器120的工作方式实 质上与上述图5中所示的第二实施例相关的工作方式相同。在正常工 作情况下电压调节器向电流调节器120提供实质上恒定的输出电压， 而在变换器消耗过多电流的非正常工作情况下电流调节器限制流向 DC/DC变换器的电流。电流调节器130进一步用作在非正常情况下将 来自DC/DC变换器的返回电流调节和限制为所需的预设等级。
参考图7，在正常情况下通过电阻144从返回线路78中的结点 148流出的电流正向偏置晶体管140的基极-发射极PN结，开通晶体 管。只要通过电阻146从晶体管140的发射极流到通向整流桥的返回 线路78中的结点150的电流产生的电压降小于正向偏置晶体管142 必须的基极-发射极PN结电压(约0. 7伏)，晶体管142关断。但是， 如果由于出现非正常情况通过电阻146的电流增加，例如电压尖峰， 电压降开始正向偏置晶体管142的基极-发射极PN结，晶体管开通。 由于晶体管142开通，其降低晶体管140的基极-发射极电压，这样 开始关断晶体管140。因此，通过适当地选择电阻146的值(例如与 电流调节器120的电阻124相同)，电流调节器130将返回线路78中流过的电流限制为所需的值，例如14毫安。这样进而限制通过返回
CO的振铃线从高电压保护装置的BAL线70流入电流调节器54的结 点108的电流。
如图6所示，通过按集总结构将所有正电源线路 80-1， 80-2，…80-N和所有DC/DC变换器的返回线路 78-1，78-2，…78-N连接在一起，可以在各个电源中分配合并的电流。 因此，在非正常情况期间使集总结构中的所有DC/DC变换器保持提供 给相关信号处理装置的输出电压和电流实质上稳定，不通过任何双绞 线线路汲取大于摘机电流检测器的预设值的电流。这样避免了任何双 绞线线路的线路闭锁或者中断电话电路的正常工作。
虽然以上参考优选实施例描述了本发明，但是应当理解可以不背 离本发明的精神和原理对这些实施例进行变化，精神和原理的范围如 权利要求所述。
权利要求
1、用于从电话线路的双绞线获取功率为辅助电设备供电的装置，包括具有第一和第二端子的电源，所述端子用于连接到在中心局与客户端之间的位置上的所述双绞线，电源在所述第一端子上接收来自所述双绞线的第一线路的输入电压和电流，并将所述输入电压和电流转换为用于向所述辅助电设备供电的预选择输出电压，电源的第二端子向所述双绞线的第二线路提供返回电流；及适于放置在所述双绞线的第二线路中的电流调节器，电流调节器用于接收在第二线路中从客户端流向中心局的返回电流，电流调节器进一步接收从所述电源的第二端子返回到第二线路的所述电流，且电流调节器调节和限制来自客户端的返回电流，从而在第二线路中流向中心局的总电流小于预定值。
2、 如权利要求l所述的装置，其中电源包括提供调节后的电压 的电压调节器，及将调节后的电压转换为对应于所述预选择输出电压 的直流电压的变换器。
3、 如权利要求2所述的装置，其中电源进一步包括高电压保护 装置，其将瞬态事件引起的、来自双绞线的输入功率浪涌限制为保护 电源的预定最大电压。
4、 如权利要求2所述的装置，进一步包括连接在通向变换器的 电压调节器的输出线路中的另一电流调节器，所述另一电流调节器将 提供给变换器的电流限制为小于双绞线中的摘机电流的预设值。
5、 如权利要求4所述的装置，其中所述另一电流调节器包括控 制电压调节器中的第二半导体元件的第一半导体元件，当电流达到所 述预设值时，第二半导体元件向变换器提供电流以限制提供给变换器 的电流。
6、 如权利要求5所述的装置，其中所述第一和第二半导体元件 分别包括第一和第二晶体管，当所述提供的电流小于所述预设值时， 所述第一晶体管处于非导通状态，所述第二晶体管处于导通状态，所述第一晶体管响应于用于控制所述第二晶体管的所述提供的电流，以 将提供的电流限制为所述预设值。
7、 如权利要求1所述的装置，其中所述电流调节器包括第一半 导体元件和第二半导体元件，第一半导体元件放置在电流调节器的输 入处，第一半导体元件用于来自客户端的所述第二线路中的返回电 流，第二半导体元件响应于在第二线路中流向中心局的总电流，并连 接以控制第一半导体元件，限制来自客户端的返回电流，从而所述第 二线路中的所述总电流小于所述预定值。
8、 如权利要求7所述的装置，其中所述第一和第二半导体元件分别包括第一和第二晶体管，当所述总电流小于所述预定值时，第一 晶体管偏置为导通状态且第二晶体管偏置为非导通状态，及第二晶体 管连接到第一晶体管从而当总电流超过所述预定值时，使第一晶体管 进入非导通状态。
9、 如权利要求1所述的装置，其中所述预定值包括一个值，使 得在没有来自客户端的返回电流时，在第二线路中流向中心局的总电 流小于摘机电流。
10、 如权利要求1所述的装置，其中所述电流调节器包括交流电 流旁路，该电流调节器限制在第二线路中流过的直流电流，其中所述 电流调节器将来自客户端的所述返回电流限制为小于摘机电流的值。
11、 在共享结构中从电话线路的多个双绞线向一个或多个辅助电 设备供电的装置， 一个或多个辅助电设备分别与所述一个或多个双绞线相连，所述装置包括用于所述多个双绞线的每一个的具有第一和第二端子的电源，第一和第二端子用于连接到在中心 局与客户端之间的位置上的所述双绞线，电源在所述第一端子上接收 来自所述双绞线的第一线路的输入电压和电流，并将所述输入电压和 电流转换为用于向辅助电设备供电的预选择输出电压，电源的第二端 子向所述双绞线的第二线路提供返回电流；适于放置在所述双绞线的第二线路中的第一电流调节器，第一电 流调节器用于接收在第二线路中从客户端流向中心局的返回电流，所述电流调节器进一步接收从所述电源的第二端子返回到第二线路的 所述电流，且电流调节器调节和限制来自客户端的返回电流，从而在 第二线路中流向中心局的总电流小于第一预定值；及放置在从所述相连的辅助电设备到所述电源的返回线路中的第 二电流调节器，第二电流调节器用于将从所述相连的辅助电设备到电源的返回电流限制到第二预定值；及其中所述多个双绞线的电源具有并行连接的对应输出端子以向 一个或多个辅助电设备分配提供的工作电流，从而所述多个双绞线中 没有一个流向中心局的总返回电流超过第三预定值。
12、 如权利要求11的装置，其中所述电源包括接收所述输入电 压和电流及具有向变换器提供调节后的电压和电流的输出线路的电 压调节器，以及放置在所述输出线路中的第三电流调节器，第三电流 调节器用于将提供给所述变换器的电流限制为小于摘机电流的值，摘 机电流在来自客户端的相连双绞线的第二线路中流过。
13、 从电话线路的双绞线向辅助电设备供电的方法，包括 在中心局与客户端之间的位置上接收来自所述双绞线的第一线路的输入电压和电流；将所述输入电压和输入电流变换为用于向所述辅助电设备供电 的输出电压和输出电流；向所述双绞线的第二线路提供用于返回电流的返回路径；检测在第二线路中流过的来自所述返回路径的总返回电流和在 所述第二线路中流过的从客户端到中心局的另一电流；及调节来自客户端的流过第二线路的所述另一电流，从而第二线路 中的所述总电流小于预定值。
14、 如权利要求13的方法，其中所述调节包括将所述另一电流 限制为小于中心局的预设摘机电流值。
15、 如权利要求14的方法，进一步包括检测向所述辅助电设备 供电的返回电流，及将所述返回电流限制为小于所述预设摘机电流 值。
16、如权利要求13的方法，进一步包括在共享功率结构中从线 路的另 一双绞线向所述辅助电设备供电，其中对所述另 一双绞线重复 所述接收、所述变化、所述检测和所述调节步骤以提供另一输出电压 和输出电流，及其中合并所述输出电压和输出电流为所述辅助电设备 供电。
全文摘要
用于从活动POTS双绞线线路获取功率向相连的辅助电设备如信号处理电子设备供电的装置和方法，包括用于提供调节后的DC电压和电流的电源，和用于将流过双绞线的电流限制为不中断电话电路的正常拨号和运行的预定值的电流调节器。电源中的另一电流调节器在功率尖峰期间将来自双绞线的输入电流限制为防止在摘机状态下线路闭锁的另一预定值。共享功率结构从多个双绞线获取功率，且向并行的其它多个辅助电设备供电，因此将任一双绞线的线路电流限制为避免中断电话电路正常运行的值。
文档编号H04M1/00GK101467425SQ200680037649
公开日2009年6月24日 申请日期2006年9月19日 优先权日2005年10月11日
发明者爱德华·P.·庞加尼斯, 路易斯·拉萨瓦尔 申请人:菲洛杰公司