Reducción del consumo de energía de los módems DSL con el controlador de línea LT1969

Introducción

El LT1969 es un controlador de línea ADSL ideal para los diseños de módem CPE, con la característica añadida de la corriente de funcionamiento programable. Con una capacidad de corriente de salida mínima de ±200mA y un amplio producto de ancho de banda de ganancia de 700MHz, el LT1969 es adecuado para colocar cualquier señal ADSL estándar con una potencia RMS de hasta 13dBm en una línea telefónica de 100Ω. La pieza está alojada en un paquete MS-10 muy pequeño; los dos pines adicionales del paquete se utilizan para programar la corriente de funcionamiento del controlador.

Uno de los mayores quebraderos de cabeza al implantar los módems DSL es el consumo total de energía del sistema. Aunque el DSP y los ASIC del extremo frontal analógico (AFE) utilizan una gran cantidad de energía, la etapa de conductor de línea también disipa una cantidad significativa. La etapa del driver debe tener unos raíles de potencia lo suficientemente grandes como para evitar el recorte de los picos de la señal ADSL DMT o de las señales HDSL2 PAM. Estos picos pueden ser de cuatro a seis veces la señal RMS normalmente transmitida. La corriente de polarización en reposo de los amplificadores multiplicada por el nivel de tensión de alimentación aumentado define el consumo mínimo de energía del controlador, incluso cuando no se transmite ninguna señal.

Este problema se convierte en una gran preocupación en los diseños de DSL de oficina central en los que se necesitan tarjetas multipuerto. El problema es menos importante en el extremo CPE de la conexión, donde se puede tolerar la disipación de energía de un solo módem o puerto. Sin embargo, a medida que el despliegue de DSL en el entorno de la oficina se amplía, las cajas CPE multipuerto se enfrentan al mismo problema de consumo de energía acumulado. Cualquier técnica que pueda reducir el consumo y la disipación de energía es bienvenida por los ingenieros de gestión energética y térmica que producen tarjetas de línea DSL multipuerto.

Ajuste de la corriente de reposo del controlador de transmisión y de la corriente de polarización de la línea del receptor

El LT1969 dispone de dos pines de control (pines 6 y 7) para ajustar la corriente de funcionamiento del conductor (Figura 1). Estos dos pines están polarizados internamente a aproximadamente 1VDC por encima de la V^- alimentación (clavija 5). Las resistencias conectadas entre estos dos pines y V^- establece la corriente de funcionamiento de la etapa de conducción. El funcionamiento previsto del LT1969 es establecer la corriente mínima de funcionamiento con una de las resistencias para mantener una baja impedancia de salida del conductor cuando no está transmitiendo señales. Esto mantiene la terminación de las resistencias de retroalimentación del transformador para que las señales recibidas de la línea telefónica puedan seguir desarrollándose a través de estas resistencias y ser detectadas por el circuito receptor. La resistencia fija R_C2conectado de CTRL2 a V^-esto define la corriente mínima de funcionamiento. La corriente total de alimentación de los controladores es unas 150 veces la corriente total que sale de los dos pines de control. Una R_C2 el valor de 49,9k define 20µA de corriente de control, lo que da una corriente de alimentación total mínima para el controlador de 3mA (1,5mA por amplificador). La figura 2 muestra la impedancia de salida de cada amplificador del driver en función de la corriente de alimentación programada. Con una corriente de alimentación de 1,5mA por amplificador, la impedancia de salida es inferior a 1Ω, lo que permite que las señales recibidas se desarrollen a través de las resistencias de terminación trasera de 12,4Ω. Este es el modo de funcionamiento de la terminación de línea, en el que los controladores de línea sólo consumen 36mW de potencia de una única fuente de 12V.

Durante el "tiempo de exposición", cuando el módem se comunica con la oficina central, el controlador de línea necesita más corriente de polarización para proporcionar suficiente ancho de banda, velocidad de giro y corriente de salida para colocar la señal transmitida en la línea telefónica sin distorsión. Aquí se utiliza el segundo pin de control. Volviendo a la figura 1, el pin de entrada CTRL1 está conectado a una segunda resistencia, R_C1que se controla mediante una señal de entrada lógica de 0V a 3V. Esta señal lógica cambia el controlador al modo de transmisión o de terminación. Cuando es alto (más de 1,2V más positivo que V^- del conductor), no sale corriente por la patilla CTRL1, dejando que la corriente de alimentación sea fijada sólo por la patilla CTRL2. Cuando se pone a nivel bajo, a un potencial igual a V^- del piloto (que en este caso es la tierra), la resistencia R_C1 (13k) es efectivamente paralelo a R_C2 (49,9k), lo que produce una resistencia de control total de 10,3k. Esto aumenta la corriente total que sale de los pines de control, lo que aumenta la corriente de alimentación del conductor para la transmisión de la señal. Una corriente de alimentación total de 12mA suele ser suficiente para las transmisiones de datos ADSL sin distorsión.

Conclusión

En este nivel de funcionamiento, el consumo de corriente en reposo del conductor de línea es de 144 mW cuando no transmite. Utilizando el LT1969 y añadiendo un simple control lógico de la corriente de funcionamiento se ahorra el 75% de la energía en un canal inactivo. Esto puede ser realmente importante en los diseños de varios puertos. Además, el encapsulado MS-10 de tamaño reducido utilizado para el LT1969 ocupa sólo el 50% de la superficie de la placa de un dispositivo estándar de 8 patillas de montaje superficial (encapsulado S8), otra ventaja para los diseños compactos de varios puertos.