专利名称:供给负载阻抗平滑直流电流的电源电路的制作方法本发明是关于一种供给负载阻抗平滑直流电流的电源电路，包括-电压输入端，它所接收的电压由一个直流电压分量和一个叠加在其上的按特定脉动周期变化的交流电压分量组成;-用以连接负载阻抗的输出端;-一个通过控制输入端而可控的串联元件，它的主电流通路与负载阻抗相串联;-一个有一个输出端的低通滤波器，在该输出端上的电压的直流分量由至少一个滤波电容器来决定;-和一个具有一个输出端、第一输入端和第二输入端的差分放大器，其输出端连接串联元件的控制输入端，第一输入端所加电压正比于负载阻抗两端的电压，第二输入端与低通滤波器的输出端相连接。这种电源电路已是公知的，如“日本专利文摘”，1984年9月27日公开的特开昭59-170915，申请号是特开昭58-44442，申请日1983年3月18日。上述公开文件中叙述的这种电源电路包括一个输出端连接至双极晶体管基极的差分放大器，该双极晶体管构成串联元件。这个差分放大器的第一输入端接在电源电路输出端之间的一个分压器的分压点上，它的第二输入端与电源电路输入端之间的另一个分压器的分压点相连接。一个电容器并联在这另一个分压器的电阻两端，该电容器将输入电压的交流分量旁路。这样，输入端分压器和这个电容器共同形成一个低通滤波器。由于这个低通滤波器的存在，就使交流电压分量不影响差分放大器的输出电压，所以也就不会影响双极晶体管的基极电压。为使负载阻抗两端没有交流电压分量，那么全部交流电压分量就只能加在串联晶体管两端，为达到这个目的，就必须选择加在串联晶体管集电极和发射极之间的直流电压至少等于该交流电压分量的峰-峰值。将两个分压器的电阻值选配合适，就可以做到这一点。这样的方案，无论交流电压分量的实际大小如何，在串联晶体管上都要产生相当大的功耗。其结果使这个串联晶体管就要连续工作在高工作温度状态下，以致加速管子老化，缩短使用寿命。对于那些可靠性要求很高的系统来说，如长途电信交换机，这是一个重大的缺点。本发明的目的是提供一种上述类型的电源电路，其中串联元件的功耗在电的方面和交流电压分量的实际峰-峰值相适应。为此，按照本发明的电源电路，其特征在于这种电源电路还包括-放电电路，它是用来至少在部分脉动周期期间泄放来自滤波电容器的电流。
-用以为滤波电容器提供充电电流的供电电路，该充电电流相应于放电电流来说是很大的。
-一个产生门限电压的门限电压电路。
-和一个加有门限电压的比较器，它有一个输入端，串联元件上的电压被加到此输入端上;它还有一个与供电电路相连的输出端。如果串联元件两端电压小于门限电压时，该比较器就使充电电流流通。
通常串联元件两端电压是由一个直流电压分量和一个交流电压分量组成。只要串联元件的端电压超过门限电压，就有大的充电电流流到滤波电容器，使该电容器两端电压达到它的最终平均值(mean final value)(在串联元件两端电压的稳态下)。当供给滤波电容器的充电电流等于脉动周期内的平均放电电流时，就达到了这个终值电压。当充电电流大于放电电流时，仅仅在很短的时间内供给电流，也就是说电流的供给时间比脉动周期短得多。因为串联元件的端电压只是在很短的时间间隔内小于门限电压，所以串联元件上的端电压在这些时间间隔内只比门限电压稍微低一点。把门限电压选择为很低值，而串联元件上的总电压又是受限于这个门限电压和实际交变电压分量的总和的，因此就避免了不必要的功耗。
按照本发明的电源电路的一个最佳实施例，其特征是串联元件是由场效应管构成的。用这种方法，可以不需要任何电流来驱动串联元件，该串联元件(场效应晶体管)的漏极和源极之间的电阻可以很低，例如在电流为2.5A的条件下，漏-源电阻可能做到0.2欧姆，因此，最小漏-源电压大约为0.5V。
此外，具有如下这些特征的电源电路，也都是本发明的其他一些最佳实施例。这些特征是1、门限电压电路和比较器都由一个晶体管构成，晶体管基-射结与串联元件的主电路通路并联，基-射结的正向电压形成门限电压，集电极形成该比较器的输出端。
2、供电电路由一个电阻和一个二极管串联构成，串联后再接在一个输入端和滤波电容器之间，电阻和二极管的连接点接到比较器的输出端。
3、串联元件是由场效应晶体管构成。
4、低通滤波器由第一滤波电容器和由一个电阻与第二滤波电容器串联的电路相并联而构成，第一滤波电容器的两端形成滤波器的输入端，第二滤波电容器的两端形成滤波器的输出端。
参照下面的本发明及其优点。各图中相同的序号表示同一个元件。
图1是按照本发明的电源电路的一个实施例。
图2是按照本发明的电源电路中，电流和电压随时间的变化曲线。
图1表示一个电源电路，其输入端2-1和2-2连接一个由直流电压分量和叠加在它上面周期性变化的交流电压分量构成的电压。负载阻抗60连接在输出端4-1和4-2之间，输入端2-1直接和输出端4-1连到一起。输入端2-2通过一个串连元件10连接到输出端4-2，该串联元件由一个场效应晶体管(FET)构成。输出电容器12和由电阻6和电阻8构成的分压器都与负载阻抗60相并联。该分压器的分压点和输入端2-2之间连接一个差分放大器14，差分放大器包括一个与上述分压器的分压点连接的第一输入端16，第二输入端18和与场效应晶体管10的控制输入端相连的输出端20。差分放大器14包括一个晶体管22，其发射极接到输入端16，基极接到输入端18，集电极电阻24的一端接晶体管22的集电极，另一端接输入端2-2，晶体管22的集电极接输出端20。
该电源电路还包括一个低通滤波器28，它的输出端通过电阻26接到差分放大器14的输入端18。该低通滤波器包含两个电容器30和32，每个电容器的一端都与输入端2-1相连接，两个电容器的另一端分别与电阻34的两端相连。电容器32和电阻34的接点形成低通滤波器28的输出端，滤波器的输入端是电容器30和电阻34的连接点。低通滤波器的元件参数是这样选择的，即滤波器的截止频率要比交流电压分量的脉动频率低得多。
该电源电路还包括供电电路36，它是由电阻38和二极管40串联构成，连接在输入端2-1和低通滤波器28的输入端之间。
该电源电路还包括一个比较器42，它同样设计为一个门限电压电路。这个比较器由一个晶体管44和与其相连接的基极电阻46组成，电阻46不与晶体管相连的那一端形成比较器42的输入端，晶体管44的集电极形成比较器42的输出端，而其发射极连接到输入端2-2。比较器42的输入端连接到输出端4-2，而它的输出端通过电阻50连接到低通滤波器28的输入端。电阻50起着为滤波电容器放电的作用，比较器42的输出端同时还接在电阻38和二极管40的连接点上。
电源电路的输入电压通过电源接头58由电网送来，电源接头端接至变压器56的初级，变压器次级连接到整流电桥54，电源电容器52接到整流电桥的输出端，亦即接在输入端2-1和2-2之间，用来使来自整流电桥54的脉冲直流电压平滑。
电源电压通过变压器56而接通之后，电源电容器52被充电，晶体管44通过负载电阻60和基极电阻46导通。因此，滤波电容器30和32通过电阻50充电，使晶体管22导通。这就使场效应晶体管10得到一个正的栅-源电压，而被导通。因此场效应晶体管10上的电压降降低，这个过程一直进行到场效应晶体管10上的电压降接近于比较器42的门限电压为止。这个门限电压是由晶体管44的基-射二极管的正向压降形成的。在场效应晶体管10上的电压降处于这样的情况下，按照本发明的电源电路设定为稳定状态。参照图2进一步解释如下。
图2的上图表示流入滤波器28的充电电流I1和流出滤波器28的放电电流I2的变化曲线。充电电流I1通过电阻38和二极管40供给滤波器;来自滤波器的放电电流I2通过电阻50泄放。
图2的下图表示场效应晶体管10的漏极电压VD和比较器42的门限电压VTr的变化曲线，脉动周期用T表示，电流供电时间间隔用t1表示，电流放电时间间隔用t2表示。
如果场效应晶体管10的漏极电压VD超过比较器42的门限电压时，晶体管44将处于饱和状态，因此晶体管44的集电极电压基本上等于输入端2-2的电压。二极管40将不导通，这样，充电电流I1等于零。有一个放电电流I2(如图2所示)流过电阻50。该放电电流I2的值由电容器30和32上的电压以及电阻50的阻值来决定。上述电容器上的电压基本上等于由电阻6和8构成的分压器的分压点的电压与晶体管22的二极管正向压降之和。因此电容器两端的电压就由电阻6和电阻8的分压比来决定。
该电源电路还包括一个跨接在晶体管22的发射极和输入端2-2之间的稳压二极管62。当接通电源时，晶体管的集-射电压可能太大，同时，这个稳压二极管可以限制场效应晶体管10的栅极电压，该电压不得超过例如20V。
当场效应晶体管10的漏极电压低于比较器42的门限电压的瞬间，晶体管44就不导通了，所以充电电流就能通过电阻38和二极管40到低通滤波器28的电容器30和32。这个充电电流一直延续到场效应晶体管10的漏极电压再一次超过比较器42的门限电压为止。电阻38要选得比电阻50小得多(例如十分之一)，以使充电电流I1比放电电流I2大得多。
当电源电路处于稳态时，供给滤波电容器的整个脉动周期T的平均充电电荷必须与自滤波电容器的放电电荷相等。如果充电电流I1大大超过放电电流I2，那么充电时间间隔t1就要比泄放时间间隔t2小得多。如果场效应晶体管10的漏极电压VD只是跌落到稍微低于门限电压，才有可能出现这种情况。因此在稳态下，场效应晶体管10的两端电压决不会超过门限电压和脉动电压的峰-峰值之和，所以也就避免了不必要的功耗。
按照本发明的电源电路的一个实际实施例包括下表所列元件。


一种用一个场效应晶体管(FET)作为与负载串联的串联元件的电源电路，通过整流电桥54和平滑滤波器52从电网馈电，在输入端2-1和2-2为脉动电压。输入电压的直流分量馈送到负载电阻60，交流电压分量馈入场效应晶体管10。本发明的电源电路，包括一个比较器42，用来把场效应晶体管上的电压和门限电压相比较。比较器同时控制滤波电容器30和32上的电荷，因此场效应晶体管上的电压不会超过门限电压与输入电压的交流分量峰—峰值的和。