一种采用PWM控制的梯形波铃流发生装置 【技术领域】
本发明涉及电话技术，更具体地说，涉及一种采用PWM控制的梯形波铃流发生装置。
背景技术
随着通信系统的发展，尤其是网络的发展，传统电话通信系统和网络通信系统逐步产生融合，VOIP网关配合传统电话的模式既顾及了用户的传统使用习惯，又有效利用了网络通信的低成本，因此得到了快速的发展，在此过程中对用户线接口电路产生了新要求：结构简单、体积小，并且要适应不同国家的通信标准。
传统的电话通信系统中用户交换机的用户线接口部分需要多种电源电压5v-48v、25Hz铃流源等，通常用户接口电路都位于电信机房，多路电话可以共用一套电源系统，平均到单路成本还不高，但是对于小容量系统和单路的电话适配器来说这种方案成本就太高了，并且在现代的消费类电子产品中为了方便用户通常只采用一种电源。
用户接口电话还需要负责向电话发送振铃信号，此信号通常为峰峰值为180v的正弦波或者梯形波，传统PSTN电话采用独立的铃流源，显然这种方案不适合单路小型系统，而在现有的一些小型系统通常是在对48v的挂机馈电电压进行反转使用户线上形成类型矩形波的变化电压，此变化电压同样可以使大部分电话产生振铃，但是还有一些电话机要求铃流为正弦波或梯形波，这样矩形波就不能使这种电话振铃，影响了系统兼容性。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述使用矩形波使某些电话不能产生振铃而影响系统兼容性的缺陷，提供一种采用PWM(脉冲宽度调制)控制的梯形波铃流发生装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种采用PWM控制的梯形波铃流发生装置，其包括：
PWM控制器，用于产生PWM信号；
与所述PWM控制器连接的低通滤波器，用于将所述PWM信号转换为低压梯形波；
与所述低通滤波器连接的电压电流转换器，其基于所述低压梯形波产生电流信号；
与所述电压电流转换器连接的隔离电路，用于将低压区的电流信号传输至高压区；
与所述电压电流转换器连接的转换电路，用于将所述电流信号转换为电压信号；
与所述转换电路连接的全桥输出电路，用于将所述电压信号加载至用户线接口电路端。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述梯形波铃流发生装置还包括连接在所述转换电路与全桥输出电路之间用于增加带动负载能力的射极跟随器。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述PWM控制器通过软件进行控制，以输出占空比符合梯形波变化规律的PWM信号。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述PWM信号经过低通滤波器输出一个连续的低压梯形信号。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述电压电流转换器包括与所述低通滤波器连接的运算放大器A1，所述隔离电路包括连接在所述运算放大器A1输出端与转换电路之间的三极管Q6，所述转换电路包括连接在所述三极管Q6的集电极与馈电电路Vbat之间的转换电阻R1。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述电阻R1将所述电流信号转换为电阻R1上的压降，以形成电压信号传送至所述全桥输出电路。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述射极跟随器包括连接在所述转换电路与全桥输出电路之间的三极管Q5。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述三极管Q5将形成的电压信号传输到后级电路，减少负载对所述转换电路的电流造成干扰。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述全桥输出电路将所述三极管Q5的射级电压无失真的加载到用户线环路的一个端点TIP。
在本发明所述的梯形波铃流发生装置中，所述梯形波铃流发生装置进一步包括用于在用户线环路的另一端RING生成梯形信号的电路结构。
实施本发明的采用PWM控制的梯形波铃流发生装置，具有以下有益效果：用一个电压隔离电路将低压的梯形控制电流信号传输到高压区以生成高压的梯形波铃流信号，具有兼容性好、低成本、体积小及可靠性高的优点。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的梯形波铃流发生装置的电路原理图；
图2是PWM信号及低压梯形波的波形示意图；
图3是梯形波铃流发生装置部分电路的原理图；
图4是用户线接口两端的梯形波信号的波形示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述地具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的核心思想在于，用一个电压隔离电路将低压的梯形控制电流信号传输到高压区以生成高压的梯形波铃流信号，然后通过全桥输出电路传送至用户线接口两端，本发明的梯形波铃流发生装置具有兼容性好、低成本、体积小及可靠性高的优点。
如图1所示，图中示出了本发明的梯形波铃流发生装置的电路原理图。所示的梯形波铃流发生装置包括PWM控制器1、低通滤波器2、电压电流转换器3、隔离电路4、转换电路5、射极跟随器6及全桥输出电路7。其中，PWM控制器1用于产生PWM信号。低通滤波器2与PWM控制器1连接，用于将PWM信号转换为低压梯形波。电压电流转换器3与低通滤波器2连接，其基于低压梯形波产生电流信号。隔离电路4与电压电流转换器3连接，用于将低压区的电流信号传输至高压区。转换电路5与电压电流转换器3连接，用于将电流信号转换为电压信号。全桥输出电路7与转换电路5连接，用于将电压信号加载至用户线接口电路端，即TIP和RING线上。射极跟随器6连接在转换电路5与全桥输出电路7之间，用于增加带动负载能力的射极跟随器6。PWM控制器1通过软件进行控制，用于输出占空比符合梯形波变化规律的PWM信号，该PWM信号经过低通滤波器2输出一个连续的低压梯形信号。
电压电流转换器3包括与低通滤波器2连接的运算放大器A1，隔离电路4包括连接在运算放大器A1输出端与转换电路5之间的三极管Q6，转换电路5包括连接在三极管Q6的集电极与馈电电路Vbat之间的转换电阻R1。电阻R1将电流信号转换为电阻R1上的压降，以此形成电压信号传送至全桥输出电路7。射极跟随器6包括连接在转换电路5(即转换电阻R1)与全桥输出电路7之间的三极管Q5。三极管Q5将形成的电压信号传输到后级电路，减少负载对转换电路5的电流造成干扰。全桥输出电路7将三极管Q5的射级电压无失真的加载到用户线环路的一个端点TIP。
此外，本发明的梯形波铃流发生装置进一步包括用于在用户线环路的另一端RING生成梯形信号的电路结构，另外一路梯形波发生器将反相的梯形波加载到用户线接口RING线上，这样就在TIP和RING间形成一个峰值为2倍Vbat的梯形波。
现在很多MCU(微控制器)都集成了PWM控制器，可以很方便地应用软件生成各种占空比的PWM信号，在本发明中用软件控制PWM控制器1输出占空比符合梯形波变化规律的PWM信号。PWM信号经过低通滤波器2的低通滤波后可以生成直流信号，其直流分量技术方法如下，假设PWM占空比为τ，幅值为A，则PWM信号的低频信号分量为Vdc为：Vdc＝A×τ。在本发明中输出PWM信号的占空比τ随时间以梯形波的规律变化，就可以输出一个低频梯形波，如图2所示。低通滤波器2输出的梯形波经过一个电压电流变换器3即生成了一个电流信号(参考图3所示的部分电路)。
假设梯形信号为St，根据运算放大器的原理，放大器A1的参考电压为Vref，则电阻R5上的电流为Ir5＝(Vref-St)/R3；同样原理可以知道Ir3＝Ir5；三极管Q6选用放大倍数较大、CE极耐压较高的三极管，由于Q6基极电流很小，可以认为三极管Q6的集电极电流和发射极电流相同，由此可以得到：Ir1＝Ic＝Ie＝Ir3。由上可知Q6可以将低压区的控制电流传输到高压区同时由于Q6的CE耐压较高可以起到电压隔离作用。
在图1所示的电路中，转换电阻R1的A点电压为系统馈电电压Vbat，R1上的压降为Ir1×R1，R1的B点电压为：
Vb＝Vbat-Ir1×R1
＝Vbat-(Vref-St)×R1/R3
＝Vbat-Vref×R1/R3+St×R1/R3
当Vbat和Vref为定值时，Vb与St是线性关系，系统放大倍数为R1/R3。在此进一步选取Vbat＝Vref×R1/R3；0＜St＜Vref，这样就可以得到Vb是峰值为Vbat的梯形波。
如果在B点直接加入负载，如果负载电流过大，将会使Ir1＝Ic不再成立，本发明在B点后面加入一个射级跟随器6，由于三极管Q5的基极电流很小就不会影响R1上的电流，增大了系统带负载的能力。
在用户线接口端，本发明通过一个全桥输出电路7将B点的梯形波加载到TIP线上，同样的原理，另外一路梯形波发生器将反相的一个梯形波加载到RING线上，这样就在TIP和RING间形成一个峰值为2倍Vbat的梯形波，如图4所示。
本发明涉及一种采用PWM控制的梯形波铃流发生装置，其采用PWM控制器1输出PWM信号，让此PWM信号经过一个低通滤波器2，生成一个低压的梯形波，此低压梯形波经过由运算放大器和三极管组成的放大电路放大到用户线接口所需的高压梯形波信号，然后将此信号通过一个由两个三极管组成的全桥办出电路7加载到用户线环路上。本发明的核心在于，用一个起电压隔离作用的三极管(即隔离电路4)将低压的梯形控制电流信号传输到高压区以生成高压的梯形波铃流信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。