随着高速互联网接入DSL的普及，也需要更多的中心局DSL线路来满足需求。没有无限空间的奢侈，中央办公柜里摆满了电路卡架，每张卡都包含多达128个独立的DSL端口。在最大传输功率下，每个典型端口的功耗约为1.3瓦，功耗约为1瓦。如果一个机柜中的每个端口同时被调用，那么对电源和热管理系统的需求将是巨大的。幸运的是，这种情况非常罕见。

通过中心局连接的随机性，通过减少未使用线路的静态功耗，为优化整个系统的总体功耗提供了机会。这保留了在任何时间点满足实际需求的可用功率。LT1794是一款200MHz增益带宽产品，500mA输出驱动，双功率放大器，专为中继局DSL线路驱动应用而优化。放大器的工作电流可以通过编程来优化功耗。使用来自端口控制DSP设备的一条或两条I/O线和一些精心选择的电阻，可以将线路驱动器设置为在任何所需的静态功率水平上运行，以响应整个系统功率需求的智能监控。

LT1794线路驱动器

图1说明了一个标准的中央局ADSL线路驱动器。LT1794被设计为提供足够的输出电压摆幅余量，以防止在±12V或更低的电源轨下，在复杂的离散多音(DMT)传输信号中出现的大瞬态电压的剪切。以最小的供电轨道运行每个线路驱动器是降低系统整体功耗的最佳方法。降低功耗的下一个自由度是将驱动器工作电流设置为所需的最小量。可接受的电平通常是通过在最坏的电话线条件下测试完整的数据传输回路并关闭驱动器静态电流来确定的，直到传输的数据速率或误码率刚好满足预期的性能。对于LT1794，根据具体应用，每个放大器的工作电流通常在6mA至10mA范围内。过低的工作电流会导致失真引起的传输错误，而过高的工作电流会浪费功率。当考虑到整个卡的功耗时，这个看似很小的电流范围的意义就变得明显了。采用±12V电源，每个驱动器的空闲状态功率范围为144mW至240mW。以128端口卡为例，目前的优化过程可以节省多达12.3瓦的静态功耗。

LT1794的两个引脚用于设置工作电流:Shutdown (SHDN)和Shutdown Reference (SHDNREF)。图2说明了用于编程工作电流的内部偏置电路。在基本应用中，选择一个电阻来固定两个电流源的工作电流。其中一个内部电流源为器件启动电路提供电流，而另一个则按比例放大，用于为每个放大器的级提供偏置电流。如果SHDN引脚的电压低于SHDNREF引脚的电位0.4V，则放大器完全关闭，电源电流通常降至仅100µa。最终的省电方法是完全关闭空闲通道。图1所示的可选外部晶体管或开漏逻辑输出可以提供完整的关断功能。启用LT1794后，在几微秒内唤醒并返回到完全操作状态。然而，驱动器完全关闭的一个问题是输出级变得非常高的阻抗。在许多DSL应用中，空闲信道必须仍然能够接收来自线路的信号，这些信号通过变压器后端电阻进行检测。为了接收信号，连接到这些电阻的放大器不能浮动。

电流控制的三种方法

将LT1794的工作电流固定到最佳水平是选择单个电阻值的简单问题。如图3所示，这可以通过两种方式之一来实现。一个电阻可以连接在SHDN引脚和驱动器的V(CC)电源之间，并使SHDNREF引脚接地。或者，SHDN引脚可以直接连接到驱动器的V(CC)电源，在SHDNREF引脚和地之间放置一个电阻。设计方程如图所示。这两种方法之间的唯一区别是编程电流的内部缩放。电源将始终提供这种电流，无论驱动程序是主动传输数据还是空闲。

偏置网络中的两个串联二极管降(通常在25°C时为1.2V)的温度系数约为-4mV /°C。这导致工作电流在低温下降低，有可能下降到线路所需数据传输性能所需的水平以下。在实际的系统中，驱动程序运行得相当热，所以这通常不是问题。如果预期的环境条件非常冷，则应稍微增加工作电流以适应温度的变化。

图4所示的方法提供了单个逻辑控制位在线路空闲时将静态电流降低到较低水平的方法。第二个电阻器编程所需的任何较低的电流水平。当端口必须保持终端状态才能接收来自线路的信号时，这对于电源管理非常有用。对于LT1794，在工作电流仅为2mA/放大器的情况下，每个放大器的输出阻抗都小于2欧姆，最高可达1MHz。线路驱动器的这种部分关闭状态使变压器终端电阻保持连接，并能够产生接收信号。

当SHDN引脚高且驱动器工作时，控制逻辑输出线将额外的电流输入SHDN引脚。当电压低时，控制线将可用电流转移到SHDN引脚。阻值的正确选择可能有点棘手，因为关闭引脚的电压随着进入它的电流的变化而变化。thevenin等效电路，也如图4所示，是评估电路运行的一种简单方法。单个Thevenin电阻R(TH)是R(S/D)电阻和逻辑控制电阻R(C)的并联组合。R(S/D)电阻通常连接到驱动器V(CC)电源，但可以连接到逻辑电源或其他电压。对于一般设计示例，该节点称为V(R(S/D))。根据DSP端口控制器的工作电压，控制逻辑高电平电压可以是任意电压(2.5V、3.0V、3.3V等)。V(LOGIC)是这个高电压电平的通称。假设低逻辑电平为0V。thevenin等效输入电压将响应控制逻辑而改变，并将电流设置为SHDN引脚。LT1794的实际供电电流(以每个放大器的毫安为单位)是进入SHDN引脚电流的25.6倍。

双电平电流控制设计实例

下面是一个例子，说明如何选择合适的电阻来控制工作电流，使能时10mA/放大器，逻辑输入高，或2mA/放大器，在空闲时终止接收通道，逻辑输入低。

对于本例，期望的运行条件如下，(1)表示控制输入高时，(0)表示输入低时:

在确定电路元件值时，要考虑SHDN引脚电压的这种显著变化。驱动SHDN引脚的thevenin等效电阻为:

控制逻辑低时，以下关系设定工作电流:

式中X((0))·V(R(S/D))为V(R(S/D))电源对Thevenin电压的贡献:

其中X((1))·V(LOGIC)为逻辑输入高电平的附加电压贡献:

考虑所有变量并应用一些简单的代数，电阻器R(S/D)的值可以由以下公式确定:

例如，假设R(S/D)电阻连接到驱动器12V电源线，逻辑控制输入来自3.3V逻辑输出，则R(S/D)的理想值为43.7k (43.2k是最接近的1%容差电阻值)。

结合式6和式7，可得R(TH)的值:

式8可确定因子X((1));式9则得出R(C)的合适值为8.2k。

将一个43.2k电阻连接到12V，将一个8.2k电阻连接到0V到3.3V的逻辑输入，产生的结果与将一个6.9k电阻连接到4.7V的Thevenin电压(逻辑1)和1.8V(逻辑0)相同。这些设置将把LT1794的电流从每个放大器10mA调整到每个放大器2mA。

来自两个控制输入的四个电流电平

减小驱动器工作电流以匹配驱动器在任何给定时间所需的输出功率也可能是有益的。对于短环路连接，不需要全部传输功率，因此将驱动器电流退回到新的最小水平也有助于节省系统总功率。该电流可以达到什么水平，需要通过系统在特定的较低功率水平下传输的仔细表征来确定。

具有两个逻辑控制输入，可以获得四个工作电平。全功率和终止是最大和最小设置，另外两个中间水平可以设置。图5显示了如何实现这个扩展功能。所示值将根据输入控制位提供每个放大器10mA, 7mA, 5mA和2mA的工作电流水平。假设R(S/D)电阻连接到驱动器12V电源，输入逻辑电平V(C0)和V(C1)为3.3V。

设计过程与两个关卡控制相同，但增加了两个额外状态。对于所示的示例(指示的逻辑输入电平使用V(C1)作为MSB, V(CO)作为LSB，即二进制代码10是V(C1) = 3.3V和V(CO) = 0V):

Thevenin等效串联电阻为R(S/D) | R(CO) | R(C1)。四种运行状态是:

电阻R(S/D)可以从最大和最小电流状态确定:

则可以得到R(TH):

现在可以用公式21来确定因子X((01))，则R(CO) = R(TH)/X((01))。同样，式22可以确定X((10))，则R(C1) = R(TH)/X((10))。这样设计就完成了。

结论

在高端口密度的中心局DSL设备中，优化功耗至关重要。LT1794是驱动DSL传输信号到电话线的理想功率放大器。内置的工作电流可编程性，驱动器的功耗可以通过选择外部电阻来定制。如果逻辑控制是可用的，功率可以在飞行中调整，以匹配在任何给定时间的操作要求。

注意:可以使用电子表格来执行这些计算;联系作者