隨著寬帶接入的出現，許多公司開發了高壓SLIC（用戶線路接口卡），用于控制電話系統上的振鈴和語音傳輸。SLIC基本上執行兩個功能。一種是在客戶場所撥打電話。另一種是產生用于摘機操作的環路電流。SLIC 的電源有特殊要求。

多線路、多電話應用電源要求

美國振鈴器的等效電路，在大約20Hz的振鈴頻率下，基本上每部電話的阻性負載為8kΩ。線路上的并行電話數稱為振鈴等效號碼 （REN）。北美45個REN的振鈴負載要求是世界上最嚴格的。撥打電話需要至少 <>V 的電話振鈴電壓有效值（40V有效值在聽筒上）。電話振鈴電壓可以是梯形或正弦。正弦波形對電源提出了更嚴格的要求。45V 的正弦波有效值要求需要64V（負）的峰值電壓。一部手機的峰值電源電流為 64/8k = 8mA。電源必須輸出高于 64V 峰值的幾伏特，以保護電阻器的壓降和 SLIC 輸出放大器開銷。但是，線路電阻會增加所需的總電壓。與典型的DSL或電纜調制解調器客戶相比，用于中心局（CO）應用的電話線通常更長。在這里考慮的應用中（對于使用AMD79R79 SLIC的Legerity Inc.），此電壓要求為-90V。

許多應用為多條線路供電。電話可能會按順序振鈴以降低峰值功率，或者可能允許一些重疊，然后決定功率要求。REN=5應用的峰值電流要求為40mA。由Legerity Inc.開發的AMD79R79 SLIC將此要求設置為56mA（以考慮SLIC電路中的各種容差）。在使用四條線路并允許在四條線路中的兩條中重疊的應用中，峰值電流要求為112mA。任何線卡振鈴實現都需要在用戶摘機后的指定時間內從用戶線路中刪除振鈴信號。這可以防止振鈴信號給訂戶帶來不適。為了檢測此狀態，在接地和電源之間建立指定時間（AMD150R79 SLIC為79毫秒）的直流電流路徑。SLIC器件檢測環形跳閘的直流電流，從而消除環形信號。使用 AMD79R79 的應用通常將此直流電流值設置為比手機提供的負載高約 40%（這兩個值都可以在 AMD79R79 中獨立設置）。對于 REN=100 應用，這將直流環形跳閘電流設置為 5mA。如果應用還使用四條線路，其中四條線路中的兩條重疊，則環形跳閘電流在200ms內提供150mA的額外負載。因此，電源應設計為在-312V輸出時最大負載至少為90mA。

除了使電話振鈴外，電源還必須為語音傳輸和接收供電。在許多情況下，一旦語音傳輸開始，SLIC需要約-24V的較低輸入電壓來建立20至25mA環路。在單線路、單電話應用中，設計結合了較低和較高的電源電壓，并在大約-53V的折衷電壓下工作SLIC。對于多線應用，振鈴器和通話部分可以由同一電源供電。20mA環路的典型負載為200Ω至500Ω。這意味著負載兩端的壓降為4V至12V，SLIC上的其余壓降為100V至<>V。更有效的方法是為振鈴器和語音傳輸使用兩種不同的電源，就像在正在考慮的應用一樣。對于多線路操作，如果一條線路在通話狀態下摘機，則它以較低的電源電壓工作，并且不能振鈴。然后，通話狀態的功率將看到大約<>mA的最大負載。

這些應用使用壁掛式直流電源，產生 10V 至 25V 的電壓，但通常提供所需的 12V。下面的表 1 總結了有關 AMD79R79 應用的電源要求的討論，該應用使用四條線路，四條線路中的兩條重疊。

表 1.AMD79R79 四線應用的電源要求

反激式電源，采用MAX1856

多抽頭電感器和PFET可用于從正輸入產生所需的兩個電壓。與 N 溝道器件相比，P 溝道器件通常具有更高的導通電阻。在多抽頭電感拓撲中，PFET上的電壓應力將非常高。使用NFET的多繞組反激式拓撲可產生更高的功率和更高的效率。NFET上的應力也小得多，因為與抽頭電感拓撲中PFET上出現的全部輸出電壓相比，匝數比降低了反射輸出電壓。

對于多繞組反激式拓撲，MAX1856控制器用于調節輸出電壓（圖1）。MAX1856工作在電流控制模式。內部運算放大器反相檢測的負輸出電壓，無需任何外部有源元件。MAX1856基準電壓和反饋引腳之間的電阻（內部以地為基準）設置電阻式輸出電壓分壓器的電流。FREQ 引腳上的一個外部電阻決定開關頻率。選擇500kHz的最高頻率可提供該應用指定的最大輸出功率30W。

圖1.用于 AMD79R79 SLIC 的電源。

連續導通模式需要更大的初級電感和更大尺寸的變壓器。但是，它可以提高效率并降低峰值電流值，從而降低NFET中的關斷損耗。然而，這并不意味著初級或次級電流連續流動。在反激式電源中，連續模式是指變壓器鐵芯在一個完整開關周期內的磁場連續性。圖1中的電路設計為在連續導通模式下工作。

輸入電壓施加到變壓器的初級T1。一個外部 MOSFET 開關驅動主變壓器的另一側。MAX1856接通MOSFET，有效地在變壓器T1的初級端施加輸入電壓。初級的“點”端比“無點”端更積極。初級電流隨與輸入電壓成正比的變化率線性增加，與初級電感成反比。開關保持導通的時間段由占空比和開關頻率決定。占空比由變壓器匝數比、輸入電壓和輸出電壓決定。峰值初級電流，IP，是開關關閉前初級電流的最終值。與峰值電流的平方成正比的能量由變壓器中的磁場存儲。

次級繞組承載的反射電壓與初級電壓的匝數比成比例，具有相同的“點”極性。當MOSFET開關位于二極管D1和D2上時，反向偏置，從而防止次級電流流動。當開關關閉時，減小的磁場會在變壓器繞組中引起突然的電壓反轉，使得“無點”側現在比“點”側具有更高的電位。二極管 D1 和 D2 變為正向偏置，次級電流迅速上升至峰值（與峰值初級電流 I 成正比）P通過反轉匝數比）。初級電流立即降至零。次級電流現在以與輸出電壓成正比的速率線性減小，與次級電感成反比。

MOSFET 漏極電壓迅速上升至輸入電壓和反射輸出電壓之和。所選MOSFET的擊穿電壓大于此電壓。初級漏感，LLP，變壓器與輸出電容共振，C開放源碼軟件，MOSFET和初級變壓器電容，CP，在 MOSFET 關斷期間。這會導致關斷期間的電壓過沖與該諧振電路的寄生阻抗成正比。關斷期間，電壓過沖會增加 MOSFET 兩端的電壓。RCD緩沖器用于箝位電壓，使其小于MOSFET的擊穿電壓。開關在下一個周期開始時打開，次級電流突然降至零。儲存的能量沒有完全傳遞到負載。能量保留在內核中，并在開關打開時導致初級電流波形的初始階躍（圖 2）。二極管D1和D2反向偏置并關斷。在此關斷期間，變壓器的次級漏感與次級整流器的自電容諧振。整流器D2的陰極使用RC緩沖器來抑制振鈴。在較高電壓輸出端只需要一個緩沖器。初始關斷尖峰仍然存在，并反映在原邊，如圖2中的電流波形所示。

圖2.反激式中的初級電流 （CH1= 電壓 @ EXT;CH2=初級電流）。

MAX1856可以驅動多種邏輯電平N溝道MOSFET。選擇 MOSFET 時考慮的關鍵參數包括柵極電荷、反向傳輸電容、擊穿電壓、導通電阻和閾值電壓。這些參數的要求值由MAX1856的柵極驅動能力和電路的效率要求決定。選擇MOSFET和其它電路元件的一般設計步驟在MAX1856數據資料中有更詳細的說明。

反激式電源設計中最重要的因素之一是變壓器。MAX1856可與經濟型現成變壓器配合使用。AMD79R79 SLIC電源使用庫柏電子的變壓器CTX03-15220，初級電感為4μH。分離反饋技術（圖 1）和變壓器繞組中的緊密耦合改善了交叉調節。由于兩個輸出上的電流負載范圍很廣，因此該特性在此應用中非常重要。通話電池電源（-30V）可提供8mA（當所有電話都處于空閑狀態時）和高達150mA的電流。振鈴器電源 （-90V） 可提供 1 至 320mA 的電流。此應用所需的典型輸出功率為 12W（表 1）。但是，在環形跳閘條件下，電源可以安全地提供所需的30W。圖3顯示了該電路對振鈴器電源（-90V）實現的出色交叉調節。在所有負載條件下，通話電池電源（-30V）的變化小于100mV（標稱輸入電壓為12V）。兩個輸出端的輸出紋波均為20mV。這表明該電路在表1的規格范圍內表現良好。

圖3.反激式電源符合法規要求。

審核編輯：郭婷