[发明专利]线性稳压器及其电流感测电路

说明书

技术领域

本发明是有关于一种线性稳压器及其电流感测电路，且特别是有关于一种具极点-零点追踪(Pole-Zero Tracking)功能的线性稳压器及其电流感测电路。

背景技术

请参照图1，图1绘示为第一种传统线性稳压器的电路图。传统线性稳压器10包括传输晶体管M_NO、补偿电容C_C、反馈电路41及误差放大器A₁。传输晶体管M_NO的第一端接收输入电压V_IN，传输晶体管M_NO的第二端输出输出电压V_OUT至负载。传输晶体管M_NO的第一端及第二端分别例如漏极及源极。反馈电路41耦接误差放大器A₁的反相输入端与传输晶体管M_NO的第二端之间，反馈电路41进一步包括电阻R₁及电阻R₂。反馈电路41通过电阻R₁及电阻R₂将输出电压V_OUT分压后输出反馈电压V_F至误差放大器A₁的反相输入端。误差放大器A₁的输出端耦接传输晶体管M_NO及补偿电容C_C，而误差放大器A₁的非反相输入端接收参考电压V_REF。误差放大器A₁根据反馈电压V_F及参考电压V_REF控制传输晶体管M_NO，以调节输出电压V_OUT的电压值。

误差放大器A₁具有高输出阻抗来提供足够的增益，而传输晶体管M_NO的输出端具有低输出阻抗。在频率补偿的设计上，补偿方式为在误差放大器A₁的输出端X加入补偿电容C_C来产生一主极点频率，而非主极点频率则由输出端的等效电阻与电容值来决定，其值可近似为gm_MNO为传输晶体管M_NO的转导，C_L为输出等效电容。

然而，当输出负载电流I_LOAD太小或输出等效电容C_L太大，则非主极点频率会往低频移动，而接近主极点频率。如此一来，将造成相位边限(Phase Margin)不足而使得线性稳压器的不稳定。为了确保线性稳压器的稳定性，必须使主极点频率设计在更低频，造成线性稳压器的频宽降低，反应速度变慢。

请参照图2，图2绘示为第二种传统线性稳压器的电路图。传统线性稳压器20与传统线性稳压器10的差异在于传统线性稳压器20在补偿电容C_C的一端串联电阻R_Z来产生S平面的左半平面的零点，且零点频率的频率大小为此零点频率可用来与输出端的非主极点频率抵消，以增加上述相位边限。一方面提供线性稳压器的稳定度，另一方面也同时增加频宽。

然而，此种补偿方式的问题为电阻R_Z的电阻值与传输晶体管M_NO的转导gm的转导值皆会随工艺变异而改变，且两者随工艺的变异并不相关，因此零点频率与非主极点频率并无法可靠的抵消。

请参照图3，图3绘示为第三种传统线性稳压器的电路图。传统线性稳压器30与传统线性稳压器20的差异在于传统线性稳压器30使用与传输晶体管M_NO相同的N型金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管M_NZ来取代传统线性稳压器20的电阻R_Z。N型金属氧化物半导体晶体管M_NZ的控制端耦接至一定电压V_b，且N型金属氧化物半导体晶体管M_NZ操作于三极管区(Triode Region)以形成一等效电阻。

然而，传输晶体管M_NO的转导gm会随负载电流I_LOAD而改变，造成非主极点的频率变化幅度太大。固定的零点频率无法有效的与输出端的非主极点频率互相抵消，在不同负载电流I_LOAD下，仍会有相位边限不足的情形发生。

发明内容