Схемы электрического питания
На рис.2 приведена схема питания с использованием стабилизатора КЖ101. Схема позволяет получить стабильное выходное напряжение, задаваемое стабилитроном VD2 с максимальным током стабилизации не более 300 мкА. Несложный подсчет позволяет определить, что активная составляющая эквивалентного сопротивления КЖ101 (подключенного параллельно телефонной линии) лежит в пределах 200...600 кОм. В то же время минимально допустимое сопротивление по ГОСТ [2] составляет 300 кОм. Необходимо помнить, что, в основном, при работе схемы телефонный аппарат и цепи питания приставки включены параллельно, поэтому их сопротивления суммируются. Если телефонный аппарат вносит около 400...800 кОм, то для получения суммарного сопротивления больше 300 кОм необходимо, чтобы блок питания имел эквивалентное сопротивление более 900 кОм.
Для телефонов с дисковым номеронабирателем, а также когда потребление приставки достаточно мало, что позволяет стабилизатору КЖ101 иметь повышенное значение эквивалентного сопротивления, эта схема представляет определенный интерес. На практике на большинстве отечественных АТС устойчиво работают схемы с параллельным сопротивлением вплоть до 100 кОм, но эта предельная величина не рекомендуется для разработчиков, особенно если схема подлежит сертификации и регистрации.
На рис. 3 приведена схема питания, обеспечивающая плавающее напряжение питания при фиксированном максимальном токе потребления от телефонной линии.
Допустимость плавающего напряжения обуславливается двумя факторами:
• применением КМОП-микросхем с напряжением питания 3...15В;
• неизменностью параметров времязадающих RC-цепей.
Данная схема с успехом может применяться в простых устройствах, где не предъявляются высокие требования к стабильности напряжения, и в то же время когда необходимо запитать устройство через увеличенное сопротивление.
На рис. 4 приведена схема электропитания с фиксированным напряжением и фиксированным максимальным током потребления от линии.
Принцип работы заключается в следующем.
В режиме ожидания емкость С 1 заряжается до напряжения телефонной линии (48...60 В) через токоограничивающий резистор R1.
В зависимости от области применения схемы, емкость конденсатора С1 может колебаться в пределах 220,0...1000,0 мкФ, что оказывает влияние 11:1 время первоначальной зарядки, а также длительность цикла поддержания постоянного напряжения на выходе схемы питания. В начале цикла активной работы телефонной приставки (повышение тока потребления) емкость С1 плавно разряжается до напряжения стабилизации VD2 (Е11), обеспечивая во время разряда постоянное напряжение на выходе Е11. В зависимости от тока потребления приставки длительность цикла стабилизации может составлять десятки секунд, что во многих случаях достаточно для выполнения алгоритма работы, заданного разработчиком.
Определенный интерес представляет схема электропитания от телефонной линии с подпиткой во время рабочего цикла приставки, приведенная на рис. 5.
Принцип работы схемы заключается в следующем. В исходном состоянии высокий уровень с выхода DD1.1 открывает транзистор VT1, тем самым закрывая ключ DA1. В это время электронная часть приставки запитывается от простейшего стабилизатора VD5, R4, VD6, С2. Ток ограничивается сопротивлением R4, которое выбирается достаточно большим, чтобы не оказывать влияние на телефонную линию по ГОСТ [2]. Если в каком-либо режиме приставке требуется больший ток от стабилизатора (до 10...20 мА),
транзистор VT1 закрывается, соответственно, через Rl, VD2, R2, Cl, VD3, открывается ключ DA1, подключая параллельно R4 дополнительное сопротивление подпитки R3, выбираемое в пределах 1,2...10 кОм, что позволяет стабилизировать выходное напряжение +Е11 на заданном уровне при максимальном токе. Схема позволяет организовать электропитание приставок с суммарным потреблением до 20 мА, следует только помнить, что во время набора номера с телефона, подключенного к приставке, подпитка должна быть отключена.
Для питания различных цепей телефонных приставок требуется напряжение от 3 В и выше, в зависимости от типа применяемых вентилей (процессоров). Известны микросхемы импульсных преобразователей напряжения [б]. Микросхемы фирмы MAXIM МАХ866, МАХ864 можно с успехом использовать для получения стабильного выходного напряжения до 5 В при входном напряжении около 1 В. На рис. 6 приведена схема включения МАХ866 с минимальным количеством навесных элементов. Преобразователь напряжения DA1 начинает работать при появлении на входе LX напряжения свыше 0,8 В, что происходит вследствие падения напряжения на кремниевых диодах VD1, VD2 при снятии трубки телефонного аппарата ТА.
Допустимый ток потребления от линии не превышает 35 мА [2]. С учетом потребления телефонного аппарата (обычно 10...25 мА) и собственного потребления DA1 (до 50...100 мкА), ток в нагрузке может достигать 10...15мА, что достаточно для решения многих практических задач.
С помощью микросхемы МАХ864 можно получить, двухполярное питание ±3 В для питания прецизионных операционных усилителей в схемах сравнения. Использование подобных однокристальных преобразователей напряжения обычно оправдано в достаточно сложных схемах обработки (например, с применением PIC-контроллеров фирмы MICROCHIP).
Описанные выше схемы проверены на практике и применяются в серийно производимых телефонных сервисных устройствах.