專利名稱：電源電路以及具有電源電路的通信設備的制作方法
電氣設備、例如通信設備或者個人計算機，經常具有需要不同電源的大量部件和/或接口。在典型的通信設備中，需要例如-24V、+36V、+5V、+3.3V和+1.8V的電源。
由于產品安全的原因，在諸如USB(通用串行總線)、V.24或者以太網等外部接口附近的電壓不能超過由所謂SELV標準(安全特低電壓)規(guī)定的最大電壓。在國際電工委員會的標準IEC 60950中定義了該SELV標準，并且該SELV標準對直流電規(guī)定允許的最大電壓為60V。超過60V的直流電壓被歸為危險電壓。
許多通信設備包含部件、例如模擬用戶接口，所述部件的電源電壓在根據SELV標準允許電壓的極限范圍內。如果例如在故障情況下，另一部件或者接口的電壓加到這種正好仍然允許的電源電壓上，那么可能超過該允許的最大電壓。該問題可能尤其在具有大量電源電壓的電氣設備和尤其在具有模擬用戶接口的通信設備中出現(xiàn)。
按照迄今的現(xiàn)有技術，通過按照標準IEC60950所謂的基本絕緣可以保證遵守SELV標準，其中相對耗費巨大地對具有不同工作電壓的電路相互進行絕緣?？蛇x地或者附加地，可以進行故障仿真，通過其證明，在簡單故障情況下也遵守該SELV標準。當基本絕緣需要相對高的組件消耗時，故障仿真的消耗很大程度上取決于可能出現(xiàn)潛在的危險電壓的那些電路范圍是多大或者多復雜。如果一個部件的工作電壓通過另一部件的印制電路板來引出，如同經常必要的那樣，那么無論對基本絕緣還是對故障仿真，需要的消耗尤其顯著地增加。
本發(fā)明的任務是，規(guī)定一種耗費較小的電源電路，以在所有接口都遵守所規(guī)定的最大電壓的情況下對電氣設備的各種部件和/或接口供電。另外，本發(fā)明的任務是規(guī)定具有這種電源電路的通信設備。
通過具有權利要求1所述特征的電源電路以及通過具有權利要求4所述特征的通信設備來解決該任務。
本發(fā)明電源電路具有用于給諸如通信設備或者個人計算機的電氣設備的各種部件和/或接口供電的多個電源模塊，以及用于控制第一電源模塊的控制電路。這里，接口可以是例如USB、V.24或者以太網接口以及模擬用戶接口或者SELV電源接口。該控制電路連接于不同電源模塊的以下電源輸出，即在所述電源輸出之間，在運行時出現(xiàn)最大電壓差。如此配置該控制電路，使得當最大電壓差偏離參考值時，調節(jié)第一電源模塊使該偏離減小。
所有其他電源模塊的輸出電壓必然在以下電源輸出的電壓范圍內，即在所述電源輸出之間，在運行時出現(xiàn)最大的電壓差。因此，通過控制最大電壓差，通?？梢员ＷC，在所有電源模塊的供電范圍內，在諸如短路的故障情況下，也不出現(xiàn)較高電壓差。需特別考慮的特殊情況只形成這種電路范圍，即在所述電路范圍內，通過變壓器從一個電源電壓中產生另一電壓，該另一電壓可能超過最大電壓差。這種電壓產生的例子是在模擬用戶接口產生呼叫信號。然而，這種需特別考慮的臨界電路范圍一般相當小，并且通常已經充分與所有其他電路范圍絕緣。為了使整個電氣設備安全，多數情況下僅對臨界電路范圍進行故障仿真就足夠了，這比對電氣設備的整個范圍進行故障仿真的耗費小得多。
通過使用本發(fā)明電源電路，可以在電氣設備內對要供應不同電源電壓的部件和接口在空間上進行自由配置。尤其可以使用印制導線或者線路，以用于通過其他部件對部件供電，而不需要增加耗費，以防止接口遭受危險電壓。這在組件和接口的空間布置時極大提高了結構自由度。
按照本發(fā)明的優(yōu)先實施方案，可以如此配置控制電路，使得最大電壓差基本不超過例如根據所謂SELV標準(安全特低電壓)規(guī)定的最大電壓。
另外，可以規(guī)定緊急斷開裝置，以在最大電壓差超過根據SELV標準規(guī)定的最大電壓時，斷開電源。
下面借助于附圖
，對本發(fā)明的實施例進行更詳細的描述。
圖以簡圖的形式示出采用具有多個電源模塊的電源電路的通信設備。
圖以簡圖的形式示出通信設備KA、例如小交換機，通過插頭式電源引入裝置NG對該通信設備供電。在本實施例中，插頭式電源引入裝置NG具有-24V輸出電壓的電源模塊SB1。電源模塊SB1通過接地線GND和-24V電源線與通信設備KA的電源部件SVB相連。
電源部件SVB包含作為電源模塊的直流變壓器SB2和SB3。直流變壓器SB2連接于-24V電源線，并且從-24V輸入電壓中產生+36V輸出電壓。通過該直流變壓器SB2饋給+36V電源線。電源部件SVB具有作為另一電源模塊的、與該36V電源線相連的直流變壓器SB3，它從+36V輸入電壓中產生+5V、+3.3V和+1.8V的輸出電壓。直流變壓器SB3的電源輸出饋給相應的+5V、+3.3V和+1.8V的電源線。為了清楚起見，直流變壓器SB2和SB3的相應接地連接在圖中沒有示出。
另外，電源部件SVB具有控制電路R，該控制電路與電源模塊SB1、SB2和SB3的以下電源輸出相連，即在這些電源輸出之間，在工作中出現(xiàn)電源部件SVB的最大電壓差。也就是說，控制電路R與最大電源電壓(這里是正的+36V電壓)以及最小電源電壓(這里是負的-24V電壓)相連。為控制電路R，直接或者至少盡可能接近地在相關電源模塊(這里是SB1和SB2)的相應電源輸出上得出電壓差。以這種方式應該達到，在故障情況下，在相應電源輸出和控制電路輸入之間不出現(xiàn)基本的影響控制的電壓降。
控制電路R的調節(jié)值輸出(如由虛線箭頭指出)連接于電源模塊SB2，以便依賴由控制電路R輸入的電壓差來控制或者調節(jié)它的輸出電壓。在本實施例中，通過控制電路R如此調節(jié)電源模塊SB2的輸出電壓，使得在電源部件SVB中出現(xiàn)的最大電壓差、即SB1和SB2的輸出電壓的差盡可能接近其額定值36V-(-24V)＝60V，但是基本上不超過該額定值。對此，通過反控制來阻止超過額定電壓60V。因為60V額定電壓是通過SELV標準規(guī)定的最大電壓，所以通過這種方式可以保證遵守SELV標準。
與單獨控制電源模塊SB1和SB2的單個輸出電壓相比，本發(fā)明的控制具有優(yōu)點，因為取代兩個控制量，只對一個控制量、即就SELV標準而言為重要的最大電壓差進行控制。另外，將最大電壓差用作唯一的控制量比單獨控制單個輸出電壓允許更大的控制公差，因為他們的控制誤差通常累加。這尤其適用于下列情況，即例如在插頭電源部分的電源電壓承受相對大的電壓波動時。通過較大的控制公差可以減小控制電路的耗費。
在本實施例中，根據最大電壓差通過控制電路R只對電源模塊SB2進行調節(jié)。但是根據一種實施方案變型，根據最大電壓差也可以對一個或者多個其他電源模塊、這里SB1和/或SB3進行調節(jié)。為了提高控制準確度，優(yōu)選地應該通過控制電路R對具有最大輸出電壓值的電源模塊(這里是具有36V輸出電壓值的SB2)進行調節(jié)。通過電源部件SVB為具有模擬用戶接口ATS的用戶部件ATB、具有USB接口USB的系統(tǒng)部件SYSB、以及內部的符合SELV標準的電源接口SELV供電。通過連接于內部的電源接口SELV，可以對通信設備KA的其他部件和/或接口(沒有示出)供應電流。
+36V、+5V、+3.3V、+1.8V和-24V的電源線以及接地線GND從電源部件SVB經用戶部件ATB和系統(tǒng)部件SYSB被引到電源接口SELV；并且不依賴有關部件ATB或者SYSB是否需要相應電源電壓。在本實施例中，在系統(tǒng)部件SYSB中只需要+3.3V電源電壓為USB接口USB供電。相反，在用戶部件ATB中，模擬用戶接口ATS輸入-24V電源電壓以及+36V電源電壓?？傮w上，模擬用戶接口ATS也利用在根據SELV標準允許的電壓的極限范圍內的60V電源電壓差進行驅動。
模擬用戶接口ATS用于連接模擬終端設備，例如模擬電話機、傳真機、呼叫應答器或者模擬調制解調器。它通過內部變壓器(沒有示出)產生高的、通常在根據SELV標準允許的范圍之外的電源電壓作為呼叫信號。呼叫信號的電壓越高，相應線路越長，通過該線路還可以控制一個模擬終端設備。因為呼叫信號的電壓是從模擬用戶接口ATS的電源電壓差推導出的，所以該電源電壓差應該盡可能高，以便實現(xiàn)盡可能長的終端設備線路。通過本發(fā)明電源電路，一方面可以將非常高的60V或者接近于60V的電源電壓差供給模擬用戶接口ATS，另一方面該電源電壓差基本上不超過根據SELV標準允許的最大電壓。
通過控制最大電源電壓差，可以在SELV電壓極限范圍內將高電源電壓在遵守SELV標準的情況下通過整個通信設備和經由任意部件輸送?；诳刂圃谧畲蠛妥钚‰娫措妷褐g的最大值60V，通過電源部件SVB供電的部件和接口(這里是ATB、SYSB、USB和SELV)處于根據SELV標準允許電壓范圍內。在模擬用戶接口ATS的模擬輸出AO周圍的臨界電路范圍KB被認為是可能出現(xiàn)SELV標準允許的電壓范圍之外的電壓的唯一電路范圍。在模擬輸出AO，輸出超過SELV最大電壓的呼叫信號到所連接的模擬終端設備。臨界電路范圍KB在圖中通過陰影線示出。因為在本實施例中只在圍繞模擬輸出AO的臨界范圍KB中才可能出現(xiàn)SELV標準意義上的危險電壓，所以為了遵守SELV標準，故障仿真和/或基本絕緣只對該臨界電路范圍KB是必要的。所以，通過故障仿真所檢測的范圍大大地受到限制，由此，觀測的試驗情況的數目和從而設計風險下降。在遵守SELV標準的情況下，可對通信設備的所有其他電路范圍、部件和接口在空間上進行自由配置。
權利要求
1.具有多個電源模塊(SB1，SB2，SB3)、一個控制電路(R)的電源電路，所述電源模塊(SB1，SB2，SB3)用于給電氣設備(KA)的各種部件(ATB，SYSB)和/或接口(ATS，USB，SELV)供電，所述控制電路(R)用于控制第一電源模塊(SB2)，其中所述控制電路(R)與各種電源模塊(SB1，SB2)的以下電源電壓輸出相連，即在所述電源電壓輸出之間，在工作中出現(xiàn)最大電壓差，并且如此配置該控制電路(R)，使得當最大電壓差偏離參考值時，調節(jié)第一電源模塊(SB2)使該偏離減小。
2.按照上述權利要求之一所述的電源電路，其特征在于，如此配置所述控制電路(R)，使得所述最大電壓差基本上不超過規(guī)定的最大電壓。
3.按照上述權利要求之一所述的電源電路，其特征在于，一緊急斷開裝置，用于在所述最大電壓差超過規(guī)定最大電壓時，斷開電源。
4.通信設備(KA)，具有按照上述權利要求之一所述的電源電路，以用于給通信設備(KA)的各種部件(ATB，SYSB)和/或接口(ATS，USB，SELV)供電。
5.按照權利要求4所述的通信設備，其特征在于，所述接口中的一個是模擬端口(ATS)。
6.按照權利要求4或者5所述的通信設備，其特征在于，所述接口中的一個是所謂的SELV電源接口(SELV)。
全文摘要
本發(fā)明電源電路具有用于給不同部件(ATB，SYSB)供電的多個電源模塊和/或諸如通信設備或者個人計算機的電氣設備的接口(ATS，USB，SELV)以及用于控制第一電源模塊(SB2)的控制電路(R)。該控制電路(R)連接于不同電源模塊(SB1，SB2)的以下電源輸出，即在所述電源輸出之間，在運行時出現(xiàn)最大電壓差。如此配置該控制電路(R)，使得當最大電壓差偏離參考值時，調節(jié)第一電源模塊(SB2)使該偏離減小。
文檔編號H02H9/00GK1739074SQ200380108873
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權日2003年1月17日
發(fā)明者W·克魯格 申請人:西門子公司