Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2015
Yongping Xia
EDN
Потенциал 48 В, присутствующий на свободной телефонной линии, искушает разработчиков использовать его в качестве источника питания. Однако в Части 68 регламента Федеральной комиссии по связи США говорится, что любое устройство, подключенное к телефонной линии и активно не используемое для коммуникации, должно представлять сопротивление, как минимум, 5 МОм [1]. Для того чтобы соответствовать этим требованиям, непрерывный ток, потребляемый устройством, не должен превышать 10 мкА. По счастью, многие устройства, подключенные к телефону, не нуждаются в непрерывном питании и могут почти постоянно оставаться выключенными, просыпаясь лишь на короткое время, чтобы затем вновь вернуться в пассивное состояние. Питание таких приложений от телефонной линии имеет очевидные преимущества, поскольку не требует батарей или иных источников энергии и исключает расходы на их замену.
Показанная на Рисунке 1 схема заряжает ионистор C1 емкостью 1.5 Ф через диодный мост и резистор 5.6 МОм. Микросхема микромощного компаратора MAX917 компании Maxim Integrated (IC1) забирает от источника питания всего 0.75 мкА. Напряжение на конденсаторе C1, поделенное резисторами R2 и R3 пополам, сравнивается микросхемой IC1 с напряжением встроенного источника опорного напряжения 1.245 В. Пока напряжение на конденсаторе C1 не превышает 2.49 В, на выходе IC1 (вывод 6) будет сохраняться низкий логический уровень. Когда напряжение на конденсаторе достигает 2.5 В, напряжение на выводе 3 становится больше опорного, логический уровень на выходе IC1 меняется на высокий, и включаются транзисторы Q1 и Q2.
 |
|
| Рисунок 1. | Эта схема на коротких отрезках времени обеспечивает стабилизированное напряжение, преобразуя энергию, запасенную в ионисторе, который заряжается очень малым током, забираемым от телефонной линии. |
При огромной емкости C1 и токе менее 10 мкА полного заряда ионистора придется ждать несколько дней. Напряжение на конденсаторе C1 никогда не может превысить 2.5 В, поскольку по достижении им уровня 2.49 В включаются транзисторы Q1 и Q2, соединяя C1 с импульсным источником питания. Ток, потребляемый преобразователем, превышает зарядный ток ионистора, поэтому при открытом транзисторе Q2 напряжение на C1 всегда будет уменьшаться. Транзистор Q3 удерживает Q2 во включенном состоянии, когда из-за снижения напряжения на разряжающемся конденсаторе C1 начинает закрываться транзистор Q1.
Импульсный источник питания, сделанный на основе выпускаемой компанией Linear Technology малопотребляющей микросхемы повышающего преобразователя LTC3459 (IC2) и соответствующих внешних компонентов, рассчитан на выходное напряжение 5 В и ток 10 мА. Полностью заряженный конденсатор C1 может питать нагрузку током 10 мА приблизительно в течение 40 секунд. В отсутствие нагрузки схема может поддерживать на выходе напряжение 5 В более 10 часов. Для бóльших выходных токов и более коротких периодов активности выберите другой повышающий преобразователь, способный работать при низком входном напряжении.
Для управления двумя внешними входами включения/выключения схемы могут использоваться механические выключатели, MOSFET и биполярные транзисторы с открытыми стоками и коллекторами, соответственно, а также микроконтроллеры, имеющие выходы с открытым стоком. При подаче на вход «ВКЛ» напряжения низкого уровня открывается транзистор Q2 и начинает передавать мощность из конденсатора C1 в преобразователь напряжения, а низкий уровень на входе «ВЫКЛ» закрывает Q2, отключая источник энергии от преобразователя. Обратите внимание, что выходная цепь возврата тока преобразователя напряжения соединена с телефонной линией, и поэтому не должна подключаться к шинам заземления или к заземленному оборудованию.
