專利名稱：電源及使用該電源的半導(dǎo)體測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及電源以及使用該電源的半導(dǎo)體測試裝置，尤其涉及能夠處理四象限操 作并且具有高效率的電源以及使用該電源的半導(dǎo)體測試裝置。
背景技術(shù)：
圖2是示出了普通的步降同步整流變換器的示例的電路圖，并且示出了使用開關(guān) 操作并對電感進(jìn)行充電/放電的DC-DC變換器的示例。在圖2中，用于穩(wěn)定電壓的旁路電容2與初級側(cè)電源1并聯(lián)。此外，此并聯(lián)電路的 負(fù)極側(cè)連接至公共電勢點(diǎn)，同時(shí)此并聯(lián)電路的正極側(cè)通過由第一開關(guān)3和第二開關(guān)4組成 的串聯(lián)電路連接至公共電勢點(diǎn)，其中所述第一開關(guān)3和第二開關(guān)4分別由M0SFET等構(gòu)成。負(fù)載6的一端通過電感5連接至處在串聯(lián)的第一開關(guān)3和第二開關(guān)4之間的連接 點(diǎn)，同時(shí)負(fù)載6的另一端連接至公共電勢點(diǎn)。電感5和負(fù)載6之間的連接點(diǎn)連接至開關(guān)控制電路7。開關(guān)控制電路7生成交替 斷開/閉合第一開關(guān)3和第二開關(guān)4的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)。這些驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的脈寬被控制來 感測負(fù)載6端部的電壓并保持負(fù)載6端部處的該電壓恒定。與串聯(lián)調(diào)節(jié)器不同，在如圖2所示構(gòu)建的步降同步整流變換器中，未產(chǎn)生由于調(diào) 節(jié)器自身引起的電壓降所導(dǎo)致的功率損耗。因此，這種步降同步整流變換器被廣泛用作高 效率的電源。在專利文獻(xiàn)1的圖2中，給出了與前述圖2類似的步降同步整流變換器的構(gòu)造示 例。專利文獻(xiàn)1 JP-A-10-191624然而，這種步降同步整流變換器僅能輸出帶有正極性的輸出電壓。這種整流變換 器無法處理具有正/負(fù)極性的電壓生成以及兩種極性的電流方向。因此，例如在通過半導(dǎo) 體測試裝置測試晶片時(shí)，難以把這種步降同步整流變換器應(yīng)用于參數(shù)測量單元(PMU)電 源。這是因?yàn)?，為了測量指示在向晶體管、電阻器等施加DC電壓時(shí)使得電流流動(dòng)的程度的 基本特性，參數(shù)測量單元(PMU)電源需要在橫坐標(biāo)表示電壓、縱坐標(biāo)表示電流的平面上處 理四象限操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例實(shí)施例提供了能夠處理四象限操作并且具有高效率的電源以及使 用該電源的半導(dǎo)體測試裝置。根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電源包括正極側(cè)并聯(lián)電路，該正極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)連接至公共電勢點(diǎn)，該正極側(cè)并聯(lián) 電路具有初級側(cè)電源和用于穩(wěn)定電壓的旁路電容，所述初級側(cè)電源和旁路電容并聯(lián)；負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路，該負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的正極測連接至公共電勢點(diǎn)，該負(fù)極側(cè)并聯(lián) 電路具有初級側(cè)電源和用于穩(wěn)定電壓的旁路電容，所述初級側(cè)電源和旁路電容并聯(lián)；
串聯(lián)電路，其具有第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述串聯(lián)電路的一端連接至正極側(cè)并聯(lián) 電路的正極側(cè)，所述串聯(lián)電路的另一端連接至負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)；第三開關(guān)，其一端連接至第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共 電勢點(diǎn)；負(fù)載，其一端通過電感連接至處在所述第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接點(diǎn)與第三 開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共電勢點(diǎn)；以及開關(guān)控制電路，其構(gòu)造為通過感測處在電感和負(fù)載之間的連接點(diǎn)處的信號(hào)來選擇 性地驅(qū)動(dòng)各個(gè)開關(guān)。所述電源還包括第一負(fù)載，其與正極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)；和第二負(fù)載，其與負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)。在該電源中，第一負(fù)載和第二負(fù)載可以是將電能返回至較較高等級電源 (higher-level power supply)的電能再生電路。在該電源中，正極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源和負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源可以 是吸收再生電能的可再充電電池。在該電源中，正極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源和負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源可以 用作電能再生電路，其將電能返回至較高等級電源。半導(dǎo)體測試裝置可以包括所述電源，該電源被用作裝置電源和參數(shù)測量單元的電 源中的至少一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的電源以及使用該電源的半導(dǎo)體測試裝置，該電源的 電源電路自身在全部象限具有小功耗并具有高效率。通過下面的詳細(xì)說明、附圖以及權(quán)利要求，能夠明顯看出其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施例的電路圖；和圖2是示出了普通步降同步整流變換器的示例的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施例的電路圖。 圖1中，在正極側(cè)，初級側(cè)電源11和用于穩(wěn)壓的旁路電容12并聯(lián)，該并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)連 接至公共電勢點(diǎn)。在負(fù)極側(cè)，初級側(cè)電源13和用于穩(wěn)壓的旁路電容14并聯(lián)，負(fù)極側(cè)并聯(lián) 電路的正極側(cè)連接至公共電勢點(diǎn)。正極側(cè)并聯(lián)電路的正極側(cè)通過由第一開關(guān)15和第二開 關(guān)16組成的串聯(lián)電路連接至負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)，其中第一開關(guān)15和第二開關(guān)16由 M0SFET等構(gòu)成。串聯(lián)的第一開關(guān)15和第二開關(guān)16之間的連接點(diǎn)通過第三開關(guān)17連接至公共電 勢點(diǎn)。此外，負(fù)載19的一端連接至這些開關(guān)之間的連接點(diǎn)，并且負(fù)載19的另一端連接至公 共電勢點(diǎn)。電感18和負(fù)載19之間的連接點(diǎn)連接至開關(guān)控制電路20。開關(guān)控制電路20生成 驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)基于各個(gè)操作模式來選擇性地驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)15、第二開關(guān)16和第三開關(guān)17。在這種情況下，這些驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的脈寬被控制來感測負(fù)載19端部的 電壓或電流并保持負(fù)載19端部的電壓或電流恒定。負(fù)載21與正極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)，負(fù)載22與負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)。例如，下面對將正電壓饋送至作為負(fù)載19的被測器件的端子時(shí)所執(zhí)行的操作進(jìn) 行說明。開關(guān)控制電路20生成周期脈沖來交替地?cái)嚅_/閉合第一開關(guān)15和第三開關(guān)17。 此時(shí)，第二開關(guān)16保持在斷開狀態(tài)。開關(guān)控制電路20控制輸出脈沖的寬度使得作為負(fù)載 19的被測器件的端子處的電壓保持在預(yù)定電壓。此操作類似于圖2所示的同步整流變換器 的操作。接下來，對當(dāng)負(fù)載19是電池等時(shí)放電的操作進(jìn)行說明。這里負(fù)載19是產(chǎn)出正電 壓的電池，并假定當(dāng)從負(fù)載19抽取預(yù)定電流時(shí)的操作。假定在這種情況下給出由圖1中的 虛線箭頭A或虛線箭頭B指示的電流方向。開關(guān)控制電路20對用于交替斷開/閉合第一開關(guān)15和第三開關(guān)17的開關(guān)脈沖 的寬度進(jìn)行控制，以使得來自負(fù)載19的電流量保持恒定。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)15和第二開關(guān)16處 在斷開狀態(tài)而第三開關(guān)17處在閉合狀態(tài)時(shí)，電流從負(fù)載19通過電感18和第三開關(guān)17饋 至地，然后返回負(fù)載19，如虛線箭頭B所示。此時(shí)，從負(fù)載19釋放的能量累積在電感18中。當(dāng)?shù)诙_關(guān)16和第三開關(guān)17處在斷開狀態(tài)而第一開關(guān)15處在閉合狀態(tài)時(shí)，電流 從負(fù)載19通過電感18和開關(guān)15饋至正極側(cè)的初級側(cè)電源11。此時(shí)，從負(fù)載19和電感18 釋放的能量通過初級側(cè)電源11的再生動(dòng)作得到恢復(fù)。此再生的能量被負(fù)載21消耗。如上所述的正電壓的操作類似的應(yīng)用于負(fù)電壓的操作。也即，在負(fù)電壓的情況下， 第二開關(guān)16和第三開關(guān)17交替動(dòng)作，負(fù)載22消耗在負(fù)極側(cè)的初級側(cè)電源13上再生的能 量。此外，當(dāng)必需在0V的電壓附近提供大電流時(shí)，開關(guān)控制電路20執(zhí)行開關(guān)操作，交 替地將由第一開關(guān)15、第二開關(guān)16和第三開關(guān)17組成的三個(gè)開關(guān)或者由第一開關(guān)15和 第二開關(guān)16組成的兩個(gè)開關(guān)帶入閉合狀態(tài)。在這種情況下，當(dāng)由第一開關(guān)15、第二開關(guān)16 和第三開關(guān)17組成的三個(gè)開關(guān)斷開/閉合時(shí)，這些開關(guān)被控制來以兩個(gè)或更多個(gè)開關(guān)不同 時(shí)進(jìn)入閉合狀態(tài)的方式來避免穿透(penetrating)電流的流動(dòng)。通過上述對操作的說明可以看出，能夠?qū)崿F(xiàn)在橫坐標(biāo)表示電壓、縱坐標(biāo)表示電流 的平面上進(jìn)行四象限操作。通過使用正極側(cè)和負(fù)極側(cè)上的初級側(cè)電源11、13的組合以及由第一開關(guān)15、第二 開關(guān)16和第三開關(guān)17組成的三個(gè)開關(guān)來執(zhí)行開關(guān)操作。于是，可以實(shí)現(xiàn)能夠執(zhí)行對于測 量所用電源來說不可缺少的四象限操作的電源，該電源電路自身在全部四象限的操作中具 有小功耗和高效率。此外，負(fù)載21、22不僅用作簡單負(fù)載，還用作電能再生電路，并且采用了使得再生 的電能返回系統(tǒng)電源或者線電源的構(gòu)造。因此能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)電源功耗的降低。這里，負(fù)載21、22還可以構(gòu)成為將電能返回至較高等級電源的電能再生電路。在 此情況下，負(fù)載21、22可以由集成電路構(gòu)成。此外，正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的初級側(cè)電源11、13自身還可以采用例如吸收再生電能的 所謂可再充電電池等形式實(shí)現(xiàn)。另外，初級側(cè)電源11、13還可以用作將電能返回較高等級 電源的電能再生電路。
此外，開關(guān)控制電路20還可以形成為這樣一種系統(tǒng)中的電路，該系統(tǒng)不控制輸出 脈沖的寬度，而是控制脈沖波形的出現(xiàn)頻率下的電壓或電流。此外，在使用M0SFET時(shí)，第三開關(guān)17可以由兩個(gè)級聯(lián)的M0SFET構(gòu)成，用以響應(yīng)具 有兩種極性的電壓。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)可以處理四象限操作并具有高效率的電源，并且 該電源適用于各種測量中使用的電源。半導(dǎo)體測試裝置中的電源，特別是DPS(裝置電源) 或PMU(參數(shù)測量單元)電源能夠由本發(fā)明的電源構(gòu)成。這樣整個(gè)半導(dǎo)體測試裝置能夠獲 得更高的功率節(jié)省。盡管針對有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過本文的公 開將會(huì)理解，能夠設(shè)想出不偏離本文所公開的發(fā)明范圍的其它實(shí)施例。因此本發(fā)明的范圍 應(yīng)當(dāng)僅由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
一種電源，包括正極側(cè)并聯(lián)電路，所述正極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)連接至公共電勢點(diǎn)，所述正極側(cè)并聯(lián)電路具有初級側(cè)電源和用于穩(wěn)定電壓的旁路電容，所述初級側(cè)電源和旁路電容并聯(lián)；負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路，所述負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的正極測連接至公共電勢點(diǎn)，所述負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路具有初級側(cè)電源和用于穩(wěn)定電壓的旁路電容，所述初級側(cè)電源和旁路電容并聯(lián)；串聯(lián)電路，其具有第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述串聯(lián)電路的一端連接至正極側(cè)并聯(lián)電路的正極側(cè)，所述串聯(lián)電路的另一端連接至負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)；第三開關(guān)，其一端連接至第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共電勢點(diǎn)；負(fù)載，其一端通過電感連接至處在所述第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接點(diǎn)與所述第三開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共電勢點(diǎn)；以及開關(guān)控制電路，其構(gòu)造為通過感測處在電感和負(fù)載之間的連接點(diǎn)處的信號(hào)來選擇性地驅(qū)動(dòng)各個(gè)開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電源，還包括第一負(fù)載，其與正極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)；和 第二負(fù)載，其與負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電源，其中第一負(fù)載和第二負(fù)載是將電能返回至較高等級電源的 電能再生電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電源，其中正極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源和負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的初 級側(cè)電源是吸收再生電能的可再充電電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電源，其中正極側(cè)并聯(lián)電路的初級側(cè)電源和負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的初 級側(cè)電源用作將電能返回至較高等級電源的電能再生電路。
6.一種半導(dǎo)體測試裝置，包括如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電源，所述電源被用作裝置電源或者參數(shù)測量單元 的電源中的至少一個(gè)。
全文摘要
本申請公開了一種電源及使用該電源的半導(dǎo)體測試裝置。正極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)和負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的正極測連接至公共電勢點(diǎn)。兩個(gè)并聯(lián)電路都分別具有并聯(lián)連接的初級側(cè)電源和旁路電容。串聯(lián)電路的一端連接至正極側(cè)并聯(lián)電路的正極側(cè)，另一端連接至負(fù)極側(cè)并聯(lián)電路的負(fù)極側(cè)。第三開關(guān)的一端連接至串聯(lián)電路的第一開關(guān)和第二開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共電勢點(diǎn)。負(fù)載的一端通過電感連接至處在第一開關(guān)、第二開關(guān)與第三開關(guān)之間的連接點(diǎn)，另一端連接至公共電勢點(diǎn)。開關(guān)控制電路被構(gòu)造成選擇性地驅(qū)動(dòng)各個(gè)開關(guān)。
文檔編號(hào)G01R31/26GK101888177SQ201010172578
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者成川健一 申請人:橫河電機(jī)株式會(huì)社