負載調節率(Load regulation)

2.2.4 靜態電流或接地電流(Quiescent current or Ground Current)

接地電流又稱為偏壓電流(Quiescent current)，就是輸入電流與輸出 電流的差值如式(2.5)及圖(2-5)，關係到整體的電流效率。

Iq = Iin − Iout (2.5)式

Vin Vout

Iin Iout

IN OUT

GND

I_q

圖 2-5： 靜態電流。

ㄧ般而言，靜態電流包括了電路中的偏壓電流(如：誤差放大器、

參考電壓源)和驅動輸出電晶體的電流，這些對於輸出效率並無幫助，

造成無謂的消耗電源，因此在設計上是越小越好。

ㄧ個以雙載子電晶體做為輸出端的線性穩壓器，天生就存在有蠻 大的靜態電流，也就是基極電流，且基極電流是正比於輸出電流，因此 它的靜態電流是會隨輸出電流增加而變更大。在低壓降線性穩壓器中，

是使用MOS電晶體來當作輸出電晶體，MOS電晶體是用VGS來控制電 流，而其閘極並無電流通過，因此其靜態電流可以保持固定，且無視於 負載端的變化，這也是用MOS當輸出端優於雙載子電晶體的好處之一 [6]。

2.2.5 功率效率(Efficiency)

× Efficiency I

× 低靜態電流及減少輸出電壓差(Dropout Voltage)。

2.2.6 輸出準確率(Output accuracy)

Error Amp

Rfb2+? Rfb2

ref

最後是電阻的誤差部分，如圖(2-8)：

2.2.7 暫態響應(Transient response)

主要是當負載電流在瞬間改變時，如圖(2-9)，輸出電壓變化的情 況以及電壓回穩的時間。影響到暫態響應的包括：穩壓器的頻寬、輸出 電容(C^out)、輸出電容的等效串聯電阻(R^esr)、最大負載電流…等。

Vref

Error Amplifier

Rfb1

Rfb2

Resr

Cout RL

Vout

Pass Transistor

VFB

Vin

Load Current

圖 2-9： 步階負載。

接下來分成幾個部分來分析當負載改變時，輸出電壓的變化。首先 以一個步階負載應用，觀察相對的輸出電壓反應，當負載端忽然從穩壓 器抽取大量電流，此時由於穩壓器頻寬的關係，反應不及造成無法及時 提供負載端足夠的電流，輸出電壓就如圖（2-10）中T1時間內的反應，

產生一段不小的壓降(V^dip)，這段時間內由輸出電容暫時提供負載所需 的大量電流，由C^out流向V^OUT。

這段壓降我們可以經由計算得到如式(2.12)：

I^out T V

V = × 1+Δ (2.12)式

Time

Output Voltage

Load Current

Load Regulatoion

IL( MIN)

IL( MAX)

Vdrop

T1 T2

Vpeak

T3

T4

圖 2-10： 輸出電壓對於負載之變化。

T1這段時間主要受限於低壓降線性穩壓器的頻寬和變化率(slew rate)，一個頻寬大反應快的低壓降線性穩壓器自然可縮短這段時間，

此外夠大的輸出電容，足以用來提供時負載電流，才能保持輸出電壓，

減少瞬間的壓降。接下來，當過了T1這段時間後，回授網路感測到電壓 變化，並加以做穩定的工作，也就是T1時間內的反應，其中的穩定值和 原來零負載時的輸出電壓有一段差距ΔV^out ，就是之前提到的負載調節 率。

T2 長短即輸出電晶體對輸出電容充電所需時間，和整個電路必迴 路的相位邊限也有關係。

相對於上面的情況，現在考慮將加在輸出端的負載抽離，輸出電 壓的反應剛好和之前相反， T3時間內產生一段不小的電壓脈衝，其值 可以經由計算得到如式(2.13)：

_esr

out out

peak T V

C

V = I × 3+Δ (2.13)式

同樣地，脈衝過後電壓回穩，不過此時輸出端電流為0，故必須透 過回授電阻放電，放電電流固定由圖中T₄斜率可知。

總之，想要有良好的暫態響應，必須提升低壓降線性穩壓器的頻 寬，並增加其變化率(slew rate)，或降低等效串聯電阻值，諸如：瞬 時壓降、穩定時間、順時脈衝⋯ 等暫態現象，都可以獲得改善。