集成通信系統(tǒng)將語音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)相結(jié)合。此類系統(tǒng)使用用戶線路接口卡 （SLIC） 功能來保持與傳統(tǒng)設(shè)備的兼容性。這些系統(tǒng)所需的電壓因國家/地區(qū)而異，并取決于特定應(yīng)用。本文討論如何使用MAX668升壓控制器推導(dǎo)此類系統(tǒng)所需的各種電壓。提出了拆分反饋以改善交叉調(diào)節(jié)。還給出了一個隔離電源的示例。

用戶線路接口卡 （SLIC） 提供電話服務(wù)提供商和家中電話聽筒之間的接口。它們以兩種主要模式運(yùn)行：掛機(jī)是指當(dāng)聽筒處于空閑狀態(tài)并等待指示某人想要建立連接的信號時，摘機(jī)是指當(dāng)聽筒處于活動狀態(tài)并且用戶正在嘗試完成連接時。電話系統(tǒng)電壓傳統(tǒng)上為負(fù)，以防止電遷移侵蝕已安裝的銅線。

電話系統(tǒng)需要某些特殊電壓，這些電壓因應(yīng)用和國家/地區(qū)而異。本文介紹了從常用電源電壓中得出這些電壓的電路。表1總結(jié)了電路的輸入和輸出特性。

表 1.輸入和輸出

產(chǎn)生振鈴電壓的掛機(jī)電壓在美國通常為-72V，在其他國家/地區(qū)高達(dá)-150V。振鈴電壓（20Hz至60Hz正弦波）驅(qū)動手機(jī)中的機(jī)電鈴鐺，該鈴鐺可能遠(yuǎn)離中央辦公室（CO）。在美國，摘機(jī)電壓通常為-48V，盡管一些本地化系統(tǒng)使用-24V。該電壓在語音通信期間為系統(tǒng)供電。CO 獨(dú)立于電力公司為電話系統(tǒng)供電，允許電話在停電期間工作。

隨著數(shù)據(jù)通信技術(shù)的進(jìn)步，公司正在將語音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)相結(jié)合，以提供集成的通信系統(tǒng)。此類系統(tǒng)需要SLIC功能來保持與傳統(tǒng)設(shè)備的兼容性。以下電路演示了從常用電壓生成SLIC電壓的技術(shù)。所有電路均基于變壓器反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用MAX668升壓控制器。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可實現(xiàn)緊湊的磁性元件和靈活的輸出電壓。

-48V輸出，采用+5V電源供電

圖1中的電路從+48.300V最小輸入為客戶端設(shè)備（CPE）或客戶端設(shè)備產(chǎn)生-4V/5mA電壓。輸入電壓也是MAX668 （U1）的柵極驅(qū)動電壓，將輸入電壓限制在+5.5V （最大值）。MOSFET 開關(guān) （Q1） 的柵極電容大于控制器可以有效驅(qū)動;因此，互補(bǔ)發(fā)射極跟隨器（Q2、Q3）緩沖柵極驅(qū)動輸出。

圖1.這種簡單的變壓器反激式逆變器從+48V輸入產(chǎn)生-5V電壓。

選擇 Q1 以切換 9A 峰值電流，VGS = 3.8V （4.5 VIN-VBE）。不需要反激式電壓緩沖器，因為Q1的擊穿電壓是從次級變壓器繞組反射回變壓器繞組的電壓的7倍。R7和C165對電流檢測信號進(jìn)行濾波，以防止開關(guān)噪聲引起的誤觸發(fā)。適中的開關(guān)頻率 （<>kHz） 允許以中等成本和性能的器件實現(xiàn)良好的效率。

變壓器 （T1） 纏繞在線圈電子 SG4 間隙磁芯上，AL = 75nH/T2。初級繞組為22匝#4AWG，因此初級電感為8.64μH。次級繞組為28匝#1AWG，匝數(shù)比為8：55。開關(guān)占空比約為 <>%，對于給定的磁體積，這接近最佳功率傳輸。

使用低成本的快速恢復(fù)二極管（D1）代替肖特基二極管，因為較低的開關(guān)頻率將反向恢復(fù)時間對開關(guān)效率的影響降至最低。此外，高輸出電壓最大限度地降低了低正向電壓二極管的優(yōu)勢。由于輸出電壓為負(fù)，因此反饋必須由運(yùn)算放大器（U2）反相以匹配開關(guān)控制器（U1）。D2保護(hù)反相輸入不被拉負(fù)。R3和C5為反饋環(huán)路穩(wěn)定性提供了主導(dǎo)極點。

-24V和-100V輸出，采用+5.5V電源供電

圖2中的電路通過墻上適配器提供的+24.150V最小輸入產(chǎn)生-100V/50mA和-5V/5mA的CPE。MAX668 （U1）具有內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，產(chǎn)生+5V電源軌作為柵極驅(qū)動電壓。選擇 MOSFET （Q1） 以切換 7A 峰值電流，VGS = 4.5V。無需緩沖反激式電壓，因為漏感很低，Q1的擊穿電壓是反射輸出電壓的兩倍以上。R5與Q1的柵極串聯(lián)可減慢導(dǎo)通時間，以最大限度地降低電流檢測放大器的開關(guān)噪聲。

圖2.變壓器反激式拓?fù)湓试S通過添加額外的次級繞組，使用單個控制器產(chǎn)生掛載 （-100V） 和摘機(jī)（-24V） 電壓。

變壓器（T1）是Coiltronics的現(xiàn)成單元，可實現(xiàn)快速電路開發(fā)。可以針對批量生產(chǎn)設(shè)計和優(yōu)化定制變壓器。初級電感為3.8μH，匝數(shù)比為1：1：3。這使得占空比約為80%，而不是50%，以實現(xiàn)最佳的功率傳輸。結(jié)果是與優(yōu)化的變壓器相比，峰值電流更高。

-24V輸出通過運(yùn)算放大器逆變器（U2）反饋，直接將輸出調(diào)節(jié)至±1%。-100V 輸出使用變壓器匝數(shù)比進(jìn)行穩(wěn)壓。只要 -100V 電源的功率輸出不明顯大于反饋電壓的功率輸出，就可以工作。典型應(yīng)用不需要嚴(yán)格調(diào)節(jié) -100V 掛機(jī)電壓，因此 ±10% 就足夠了。

-24V和-48V輸出，采用+12V電源供電

圖3中的電路從+24V標(biāo)稱輸入產(chǎn)生-50V/48mA和-100V/12mA。它演示了變壓器中功率傳輸?shù)淖罴言褦?shù)比。初級與-24V次級匝數(shù)比為1：2，初級與-48V次級匝數(shù)比為1：4。因此，開關(guān)穩(wěn)壓器的工作占空比為 50%。-48V輸出反饋給控制器進(jìn)行穩(wěn)壓。-24V 輸出通過次級繞組的匝數(shù)比和緊密耦合調(diào)節(jié)至 ±5%。

圖3.通過選擇變壓器匝數(shù)比，使開關(guān)穩(wěn)壓器以 50% 占空比工作，可以優(yōu)化變壓器反激式拓?fù)涞墓β蕚鬏敗?/p>

-24V和-72V輸出，具有+12V電源的分離反饋

圖4中的電路從+24V標(biāo)稱輸入產(chǎn)生-400V/72mA和-100V/12mA。通過分配兩個輸出之間的反饋，在線路和負(fù)載的所有組合下，兩個輸出均調(diào)節(jié)至 ±5%。權(quán)衡是放棄對摘機(jī)電壓的一點容差，而對掛機(jī)電壓的容差更嚴(yán)格。反饋比基于相對輸出功率。-24V 輸出提供最大輸出功率的 4/7;因此，反饋電阻被調(diào)整為提供穩(wěn)壓所需電流的4/7。同樣，-72V輸出提供最大輸出功率的3/7，因此反饋電阻提供穩(wěn)壓所需電流的3/7。

圖4.在掛機(jī)電壓和摘機(jī)電壓之間分離反饋，可以對兩個輸出進(jìn)行適度調(diào)節(jié)。

變壓器是針對此應(yīng)用的定制設(shè)計。漏感代表初級繞組和次級繞組之間的不完美耦合，其大小足以要求緩沖初級反激式電壓以防止開關(guān)晶體管擊穿。R8和C8減慢開關(guān)轉(zhuǎn)換速度，并耗散漏感中的部分能量，以限制最大反激電壓。Coiltronics Versa-Pac系列變壓器采用三絲纏繞，以實現(xiàn)最大耦合（這意味著三根線并聯(lián)纏繞），因此漏感最小化。代價是匝數(shù)比的靈活性降低，初級和次級繞組之間的隔離電壓額定值降低。

+3V電源提供+3.24V、-72V和-5V隔離輸出

圖5中的電路從標(biāo)稱+3V輸入產(chǎn)生隔離的+3.100V/24mA、-100V/72mA和-25V/5mA。當(dāng)輸入電壓未與線路隔離時（電力公司或電話系統(tǒng)電源），需要隔離。變壓器將+5V輸入與輸出電壓隔離。+3.3V輸出由一個額外的次級繞組產(chǎn)生。由于反饋電壓比在+3.3V至-24V之間，因此需要線性后置穩(wěn)壓器。-72V輸出調(diào)節(jié)并不重要，它依賴于匝數(shù)比和與-24V次級繞組的緊密耦合。

圖5.輸入和輸出之間的電氣隔離是通過利用變壓器提供的固有隔離和增加反饋電壓隔離來實現(xiàn)的。

來自-24V輸出的隔離反饋由并聯(lián)穩(wěn)壓器和光隔離器實現(xiàn)。并聯(lián)穩(wěn)壓器將基準(zhǔn)電壓源和誤差放大器組合在一起，以產(chǎn)生電流誤差信號。誤差電流驅(qū)動光隔離器中的光電二極管，光電隔離器調(diào)制和隔離光電晶體管中的電流。

選擇光隔離器時，標(biāo)稱值為100%的10mA電流傳輸比。誤差電流通過R4轉(zhuǎn)換為誤差電壓。R4和C13在環(huán)路響應(yīng)中產(chǎn)生一個極點，將環(huán)路帶寬限制在2.8kHz。環(huán)路補(bǔ)償必須考慮光隔離器的信號延遲，以及并聯(lián)穩(wěn)壓器的額外增益和MAX668中的誤差放大器。

審核編輯：郭婷