Brevet FR2471709A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un circuit d'alimentation pour une ligne téléphonique d'abonné. La première des figures annexées,dont la liste est donnée à la fin de ce préambule, représente le circuit classique d'alimentation d'une ligne téléphonique. Il comporte un transformateur de ligne assurant la transmission des signaux de parole et l'alimentation en courant continu de la ligne à partir de la batterie de 48V du central téléphonique, sous le contrôle d'un dispositif de détection de décrochage et de raccrochage représenté à l'intérieur d'un rectangle en lignespointillées. Celui-ci, qui est d'ordinaire un relais, représente deux résistances effectives de ohms, l'une connectée entre un fil de ligne et la terre et l'autre entre le second fil de ligne et la borne 48V de la batterie. L'un des inconvénients de ce dispositif est que sur des lignes courtes un courant relativement élevé est fourni à la ligne, de telle sorte que la dissipation dans les résistances d'alimentation peut être excessive. De même dans des conditions anormales, par exemple en cas de court-circuit ou de mise à la terre de la ligne, la dissipation peut être considérablement.plus élevée que la normale. On a expérimenté des circuits d'alimentation du type à courant constant, comme par exemple celui de la figure 2, o une source de courant constant CCS fournit un courant continu constant à la ligne sans tenir compte de sa longueur. Ce type de circuit utilise ordinairement un montage à transistors et bien qu'il soit supérieur à celui de la figure 1 en ce qui concerne la dissipation, la dissipation sur des lignes courtes et celle due aux défauts par court-circuit est toujours importante. Cela parce que dans de tels cas la plus grande partie de la tension de batterie du central chute dans le circuit d'alimentation, ce qui entraîne une dissipation élevée dans le ou les transistors de commande. L'un des objets de l'invention est de fournir un circuit d'alimentation de ligne dans lequel la dissipation due, entre autres, aux lignes courtes et aux défauts se trouve réduite par comparaison avec les circuits connus. Selon l'invention, il est fourni un circuit d'alimentation pour une ligne téléphonique d'abonné, comprenant une source de tension variable connectée à la ligne pour alimenter celle-ci en courant continu, un circuit de détection connecté à la ligne pour mesurer la tension aux bornes de la ligne ou le courant continu circulant sur la boucle des fils de ligne, lesdits moyens de détection produisant un signal de sortie analogique dont la valeur varie en fonction du courant ou de la tension de ligne, des moyens de comparaison ayant une première entrée à 2 2471709 laquelle on applique le signal de sortie du circuit de détection et une seconde entrée à laquelle on applique une condition électrique de référence, de telle sorte que le signal de sortie des moyens de comparaison est une grandeur analogique variable en fonction de la différence entre ledit signal analogique de sortie des moyens de détection et ladite condition de référence, et des connexions de commande entre la sortie desdits moyens de comparaison et ladite source de tension variable'de façon que la tension appliquée par cette dernière à la ligne soit réglée selon les conditions de ligne telles que les représente le courant ou la tension de ligne détectée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent: - les figures 1 et 2, déjà citées, des schémas très simplifiés symbolisant le fonctionnement de circuits d'alimentation classiques; - la figure 3, un schéma fonctionnel simplifié d'une première réalisation de l'invention; - la figure 4, un schéma fonctionnel simplifié d'une seconde réalisation de l'invention; les figures 5 et 6, deux circuits destinés à commander une source de tension variable, utilisables dans les circuits des figures 3 et 4; - la figure 7, un dispositif d'alimentation de ligne à faible dissipation selon l'invention - la figure 8, un dispositif d'alimentation de ligne à faible dissipation selon l'invention, dans lequel on a recours à une alimentation en courant constant. Les figures 3 et 4 montrent le principe sur lequel repose l'invention, c'est-à-dire l'utilisation d'une source de tension variable VVS à la place de la batterie à tension fixe de 48V du central, et qui est commandée de façon à produire une tension juste suffisante pour alimenter la boucle de ligne connectée au circuit à n'importe quel moment donné. La ligné eût contrôlée par un circuit de commande CC, dont le signal de sortie commande celui de la source de tension variable VVS. En ce qui concerne la figure 3, l'algorithme d'alimentation est tel que la ligne semble connectée à une tension d'alimentation de 50 volts via des résistances de 200 + 200 ohms, tandis que pour la figure 4, l'algorithme de commande est tel qu'il n'est produit qu'une tension suffisante pour maintenir la source de courant constant CCS dans son mode de fonctionnement actif. Ainsi, sur une ligne très courte, ou boucle à résistance nulle, on ne produit que la tension suffisante pour 3 2471'709 maintenir le transistor de commande à courant constant dans un mode actif de functionnemiient. Dans le circuit. de la figure 3, en supposant que la source VVS soit efficace à 70%, il est reconnu que le courant fourni à la ligne est le même que dans la figure 1, c'est-à-dire de l'ordre de 125 mA pour une boucle d'abonné à résistance nulle et pouvant diminuer jusqu'aux environs de 20 mA pour une boucle de 2000 ohms. Cependant, la puissance totale consommée et la puissance dissipée dans le circuit d'alimentation est sensiblement inférieure au cas de la figure 1, surtout pour des boucles à résistance inférieure. L'intérêt du circuit de la figure 3 est que l'on consomme beaucoup moins de puissance en ligne quand la plupart des boucles d'abonné ont des résistances inférieures ou égales à 800 ohms, et toujours une faible puissance dans le circuit d'alimentation lui-même, jamais plus de 0,5-watt, même en cas de défauts tels qu'un court-circuit ou une mise à la terre de la ligne. Dans les dispositifs à courant constant on suppose que le circuit à courant constant fournit 32 mA à la ligne. L'un des inconvénients d'une alimentation de ligne en courant constant de valeur déterminée, à partir de la batterie du central, est qu'elle ne fonctionne de manière satisfaisante que sur une gamme limitée de résistances de boucles, dont le maximum est atteint à 1500 ohms pour 32 mA et une batterie de 45 volts. A ce moment le transistor de commande à courant constant devient saturé, et l'alimentation dégénère en un type à tension constante. Au contraire, le dispositif de la figure 4 peut être conçu pour transmettre le courant constant de ligne sur une gamme plus étendue de résistances de boucles, la source VVS pouvant avoir une tension de sortie plus élevée que la batterie de 48 volts du central. Là encore la dissipation dans le circuit pour des boucles courtes est plus faible que celle d'une simple alimentation en courant constant, on obtient donc des économies substantielles quand la majorité des lignes ont des résistances inférieures ou égales à 1000 ohms. La figure 5 représente une forme de source de tension variable utilisable dans les dispositifs des figures 3 et 4. Elle comprend une source d'alimentation en impulsions constituée par un transistor de commutation 1, un transformateur TFl, une diode D et un condensateur Cl. Le circuit est, par conséquent, une forme élémentaire de convertisseur continucontinu, dans lequel le transistor de commutation permet à l'énergie d'être emmagasinée dans l'inductance de TF1 quand le commutateur est fermé (transistor conducteur). Quand il est ouvert (transistor bloqué), l'énergie ainsi emmagasinée se trouve transférée 4 2471709 par l'intermédiaire de la diode 1) dans CI, la tension de sortie étant prise aux bornes de CI. La tension de sortie d'un convertisseur de ce type dépend à la fois de la largeur et de la fréquence des impulsions appliquées à Il, et de la valeur de la charge connectée aux bornes de sortie. Un peut ainsi faire varier la fréquence ou la largeur des impulsions. Dans la figure 5, on remarquera la présence d'une boucle de contreréaction dans laquelle la tension de sortie aux bornes du condensateur Cl est comparée à la tension de commande VC par un comparateur AI. Ce dernier (Al), qui est un amplificateur opérationnel, est alimenté à partir de la tension de sortie par l'intermédiaire d'un autre amplificateur opérationnel A2, et sa sortie commande une porte ET Gl qui alimente la base de Tl. - Si la tension -de sortie est supérieure à la tension de commande, le comparateur Al coupera l'alimentation en impulsions de TI, alors que si la tension de sortie est inférieure à la tension de commande, l'alimentation en impulsions sera de nouveau connectée au transistor Tl. Le circuit de la figure 6 fait appel à un principe similaire, o l'on effectue une inversion entre des impulsions étroites et des impulsions larges, selon le résultat de la comparaison faite par le comparateur Al entre la tension de sortie et la tension de commande VC. Ainsi, dans chacune des figures 5 et 6, on utilise une boucle de contre- réaction de telle sorte que la tension de sortie s'adapte rapidement à la tension VC appliquée à l'entrée du comparateur, quelle que soit la valeur de VC. Ces circuits sont de petite taille et fonctionnent à des fréquences relativement élevées, par exemple allant de quelques centaines de kHz à la gamme de MHz. On remarquera que dans certains cas il peut être souhaitable de commander à la fois la fréquence et la largeur des impulsions appliquées à la base de Tl. Comme on le verra dans la suite, la tension de commande pour la source de tension variable change selon les conditions de ligne. Les deux autres circuits que l'on va décrire représentent les circuits fermés des deux variantes. Dans la figure 7 l'alimentation de ligne doit être l'équivalent du dispositif classique d'alimentation, 200 + 200 ohms et volts, alors que dans la figure 8, l'alimentation de ligne en courant constant est nécessaire.-Dans les deux cas on utilise une source de tension variable semblable à celle des figures 5 et 6, les circuits supplémentaires des figures 7 et 8 étant indispensables pour contrôler la ligne, ainsi que pour fournir la tension de commande de la source de 2471709 tension. Dans le circuit de la figure 7, on utilise un circuit de détection à plusieurs résistances, dans lequel les résistances montées en série RS sont de 100 ohms, et donc n'introduisent qu'une dissipation très faible, alors que les résistances montées en parallèle RP sont de kilohms, . de telle sorte qu'elles n'entraînent que des pertes très faibles. La tension produite à partir de ce circuit de détection qui est proportionnelle à la tension de ligne, est appliquée aux entrées d'un amplificateur opérationnel A3, dont la tension de sortie est donc proportionnelle au courant qui passe dans la boucle d'abonné. Avec un dispositif de ce type, la tension de sortie, qui représente le courant de ligne, n'est pas affectée par les tensions et courants longitudinaux sur la ligne. Un autre amplificateur opérationnel A4 joue le rôle de comparateur dans la mesure o il soustrait la tension de sortie de l'amplificateur A3 d'une tension de référence VR de façon à obtenir la tension de commande VC pour la source de tension variable VVS. Le gain de A3 et l'importance de VR peuvent être choisie de façon que le courant transmis à la ligne soit le même que celui que l'on obtiendrait à partir d'une alimentation 200 + 200 ohms et 50 volts, ou de façon à suivre une loi différente si on le souhaite. On peut obtenir un signal de détection de décrochage en ajoutant un amplificateur A5, qui fait une comparaison avec une autre tension de référence VR2, de telle sorte que le seuil correct de décrochage/raccrochage peut être détecté. Le rectangle en lignes pointillées M représente un autre emplacement possible du réseau de détection à plusieurs résistances. Le circuit de la figure 8 est très semblable à celui de la figure 7, excepté que la tension aux bornes de la ligne - au lieu du courant dans la ligne - est détectée par un amplificateur opérationnel A6. Ainsi la sortie d'A6 est un signal analogique proportionnel à la tension de ligne et est appliquée à l'une des entrées d'un autre amplificateur opérationnel A7 auquel on ajoute une tension de référence VR, le résultat étant que la tension de sortie de la source de tension vairiable VVS excède la tension aux bornes de la ligne d'une quantité suffisante pour maintenir la source de courant constant dans son mode actif opérationnel. Cette tension VR est normalement de l'ordre de 2 à 4 volts. La fonction de détection de décrochage peut être obtenue par l'emploi d'un comparateur supplémentaire A8, qui est semblable au 6 2471709 comparateur A5 de la figure 7. Les figures 7 et 8 montrent le principe de commande de la source de tension variable, d'autres moyens pouvant aussi être utilisés. in pourrait ainsi calculer la loi de commande appropriée dans un micro- processeur inclus dans un circuit dans lequel la tension ou le courant de ligne est contrôlé par un détecteur à impédance élevée et un convertisseur analogique/numérique. Cela est particulièrement utile au cas o le microprocesseur est nécessaire dans. le circuit de ligne pour remplir d'autres fonctions qui n'occupent pas la totalité de son temps. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 7 2471709. REVENDICATIONS 1. Circuit d'alimentation pour une ligne téléphonique d'abonné, aruaCtér'asé par le fait qu'il comporte une source de tension variable connectée à la ligne pour alimenter celle-ci en courant continu, un circuit de détection connecté à la ligne pour mesurer la tension aux bornes de la ligne ou le courant qui passe dans la boucle des fils de ligne, lesdits moyens de détection produisant un signal de sortie analogique dont la valeur varie en fonction du courant ou de la tension de ligne, des moyens de comparaison ayant une première entrée à laquelle on applique le signal de sortie du circuit de détection et une seconde entrée à laquelle on applique une condition électrique de référence, de telle sorte que le signal de sortie de ces moyens de comparaison est une grandeur analogique variable en fonction de la différence entre ledit signal analogique de sortie des moyens de détection et ladite condition de référence, et des connexions de commande entre la sortie desdits moyens de comparaison et ladite source de tension variable de façon que la tension appliquée par cette dernière à la ligne soit réglée selon les conditions de ligne telles que les représente le courant ou la tension de ligne détectée. 2. Circuit conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit de détection comporte deux résistances dont les valeurs sont faibles, chacune se trouvant dans l'un des fils de ligne, une connexion entre les première bornes des deux résistances par l'intermédiaire d'une troisième et d'une quatrième résistance à valeurs élevées, une connexion entre les secondes bornes des deux résistances par l'intermédiaire d'une cinquième et d'une sixième résistance à valeurs élevées, et des connexions entre les points de jonction respectifs desdites troisième et quatrième résistances et desdites cinquième et sixième résistances et un amplificateur dont le signal de sortie est ainsi représentatif des conditions de la ligne. 3. Circuit conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de détection sont un amplificateur opérationnel dont chacune des deux entrées est connectée à l'un des fils de ligne par l'intermédiaire d'une résistance, de telle sorte que le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel est proportionnel à la tension aux bornes de la ligne. 4. Circuit conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de comparaison sont un amplifica- teur opérationnel dont l'une des entrées est connectée à la sortie des moyens de détection et dont l'autre entrée est connectée à une tension de référence, la sortie des moyens de comparaison constituant l'entrée -a 2471709 de commande de la source de tension variable. S. Circuit conforme ' l'une quelconque des revendicaLions 1 à 4, caractérisé par le fait que la source de tension variable comprend un transistor couplé par l'intermédiaire d'un transformateur à une association diode-condensateur, et des moyens de commande pour appliquer au transistor un train d'impulsions par lequel il est alternativement rendu conducteur ou non conducteur, et dans lesquels chaque impulsion rend le transistor conducteur pendant. la durée de l'impulsion de telle sorte qu'une impulsion passe à travers le transformateur et la diode pour charger le condensateur, le niveau de charge du condensateur déterminant la tension de sortie de la source de tension, et dans lesquels pour varier ladite tension de sortie, on fait varier soit la fréquence soit la largeur des impulsions en fonction du signal de sortie des moyens de comparaison. 6. Circuit conforme.à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la tension de sortie de la source de tension variable est appliquée aux fils de ligne. 7. Circuit conforme 'à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la tension de sortie de la source de tension variable est appliquée à l'entrée d'une source de courant constant dans laquelle la dissipation d'énergie est réduite du fait que la source de tension variable ne lui applique qu'une tension juste suffisante pour la maintenir dans son mode actif de fonctionnement.