专利名称：电源及使用该电源的半导体测试装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及电源以及使用该电源的半导体测试装置，尤其涉及能够处理四象限操 作并且具有高效率的电源以及使用该电源的半导体测试装置。
背景技术：
图2是示出了普通的步降同步整流变换器的示例的电路图，并且示出了使用开关 操作并对电感进行充电/放电的DC-DC变换器的示例。在图2中，用于稳定电压的旁路电容2与初级侧电源1并联。此外，此并联电路的 负极侧连接至公共电势点，同时此并联电路的正极侧通过由第一开关3和第二开关4组成 的串联电路连接至公共电势点，其中所述第一开关3和第二开关4分别由M0SFET等构成。负载6的一端通过电感5连接至处在串联的第一开关3和第二开关4之间的连接 点，同时负载6的另一端连接至公共电势点。电感5和负载6之间的连接点连接至开关控制电路7。开关控制电路7生成交替 断开/闭合第一开关3和第二开关4的驱动脉冲信号。这些驱动脉冲信号的脉宽被控制来 感测负载6端部的电压并保持负载6端部处的该电压恒定。与串联调节器不同，在如图2所示构建的步降同步整流变换器中，未产生由于调 节器自身引起的电压降所导致的功率损耗。因此，这种步降同步整流变换器被广泛用作高 效率的电源。在专利文献1的图2中，给出了与前述图2类似的步降同步整流变换器的构造示 例。专利文献1 JP-A-10-191624然而，这种步降同步整流变换器仅能输出带有正极性的输出电压。这种整流变换 器无法处理具有正/负极性的电压生成以及两种极性的电流方向。因此，例如在通过半导 体测试装置测试晶片时，难以把这种步降同步整流变换器应用于参数测量单元(PMU)电 源。这是因为，为了测量指示在向晶体管、电阻器等施加DC电压时使得电流流动的程度的 基本特性，参数测量单元(PMU)电源需要在横坐标表示电压、纵坐标表示电流的平面上处 理四象限操作。

发明内容
本发明的示例实施例提供了能够处理四象限操作并且具有高效率的电源以及使 用该电源的半导体测试装置。根据本发明示例实施例的电源包括正极侧并联电路，该正极侧并联电路的负极侧连接至公共电势点，该正极侧并联 电路具有初级侧电源和用于稳定电压的旁路电容，所述初级侧电源和旁路电容并联；负极侧并联电路，该负极侧并联电路的正极测连接至公共电势点，该负极侧并联 电路具有初级侧电源和用于稳定电压的旁路电容，所述初级侧电源和旁路电容并联；
串联电路，其具有第一开关和第二开关，所述串联电路的一端连接至正极侧并联 电路的正极侧，所述串联电路的另一端连接至负极侧并联电路的负极侧；第三开关，其一端连接至第一开关和第二开关之间的连接点，另一端连接至公共 电势点；负载，其一端通过电感连接至处在所述第一开关和第二开关之间的连接点与第三 开关之间的连接点，另一端连接至公共电势点；以及开关控制电路，其构造为通过感测处在电感和负载之间的连接点处的信号来选择 性地驱动各个开关。所述电源还包括第一负载，其与正极侧并联电路并联；和第二负载，其与负极侧并联电路并联。在该电源中，第一负载和第二负载可以是将电能返回至较较高等级电源 (higher-level power supply)的电能再生电路。在该电源中，正极侧并联电路的初级侧电源和负极侧并联电路的初级侧电源可以 是吸收再生电能的可再充电电池。在该电源中，正极侧并联电路的初级侧电源和负极侧并联电路的初级侧电源可以 用作电能再生电路，其将电能返回至较高等级电源。半导体测试装置可以包括所述电源，该电源被用作装置电源和参数测量单元的电 源中的至少一个。根据本发明，能够实现这样的电源以及使用该电源的半导体测试装置，该电源的 电源电路自身在全部象限具有小功耗并具有高效率。通过下面的详细说明、附图以及权利要求，能够明显看出其它特征和优点。


图1是示出了本发明的实施例的电路图；和图2是示出了普通步降同步整流变换器的示例的电路图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行详细说明。图1是示出了本发明的实施例的电路图。 图1中，在正极侧，初级侧电源11和用于稳压的旁路电容12并联，该并联电路的负极侧连 接至公共电势点。在负极侧，初级侧电源13和用于稳压的旁路电容14并联，负极侧并联 电路的正极侧连接至公共电势点。正极侧并联电路的正极侧通过由第一开关15和第二开 关16组成的串联电路连接至负极侧并联电路的负极侧，其中第一开关15和第二开关16由 M0SFET等构成。串联的第一开关15和第二开关16之间的连接点通过第三开关17连接至公共电 势点。此外，负载19的一端连接至这些开关之间的连接点，并且负载19的另一端连接至公 共电势点。电感18和负载19之间的连接点连接至开关控制电路20。开关控制电路20生成 驱动脉冲信号，该驱动脉冲信号基于各个操作模式来选择性地驱动第一开关15、第二开关16和第三开关17。在这种情况下，这些驱动脉冲信号的脉宽被控制来感测负载19端部的 电压或电流并保持负载19端部的电压或电流恒定。负载21与正极侧并联电路并联，负载22与负极侧并联电路并联。例如，下面对将正电压馈送至作为负载19的被测器件的端子时所执行的操作进 行说明。开关控制电路20生成周期脉冲来交替地断开/闭合第一开关15和第三开关17。 此时，第二开关16保持在断开状态。开关控制电路20控制输出脉冲的宽度使得作为负载 19的被测器件的端子处的电压保持在预定电压。此操作类似于图2所示的同步整流变换器 的操作。接下来，对当负载19是电池等时放电的操作进行说明。这里负载19是产出正电 压的电池，并假定当从负载19抽取预定电流时的操作。假定在这种情况下给出由图1中的 虚线箭头A或虚线箭头B指示的电流方向。开关控制电路20对用于交替断开/闭合第一开关15和第三开关17的开关脉冲 的宽度进行控制，以使得来自负载19的电流量保持恒定。当第一开关15和第二开关16处 在断开状态而第三开关17处在闭合状态时，电流从负载19通过电感18和第三开关17馈 至地，然后返回负载19，如虚线箭头B所示。此时，从负载19释放的能量累积在电感18中。当第二开关16和第三开关17处在断开状态而第一开关15处在闭合状态时，电流 从负载19通过电感18和开关15馈至正极侧的初级侧电源11。此时，从负载19和电感18 释放的能量通过初级侧电源11的再生动作得到恢复。此再生的能量被负载21消耗。如上所述的正电压的操作类似的应用于负电压的操作。也即，在负电压的情况下， 第二开关16和第三开关17交替动作，负载22消耗在负极侧的初级侧电源13上再生的能 量。此外，当必需在0V的电压附近提供大电流时，开关控制电路20执行开关操作，交 替地将由第一开关15、第二开关16和第三开关17组成的三个开关或者由第一开关15和 第二开关16组成的两个开关带入闭合状态。在这种情况下，当由第一开关15、第二开关16 和第三开关17组成的三个开关断开/闭合时，这些开关被控制来以两个或更多个开关不同 时进入闭合状态的方式来避免穿透(penetrating)电流的流动。通过上述对操作的说明可以看出，能够实现在横坐标表示电压、纵坐标表示电流 的平面上进行四象限操作。通过使用正极侧和负极侧上的初级侧电源11、13的组合以及由第一开关15、第二 开关16和第三开关17组成的三个开关来执行开关操作。于是，可以实现能够执行对于测 量所用电源来说不可缺少的四象限操作的电源，该电源电路自身在全部四象限的操作中具 有小功耗和高效率。此外，负载21、22不仅用作简单负载，还用作电能再生电路，并且采用了使得再生 的电能返回系统电源或者线电源的构造。因此能够实现整个电源功耗的降低。这里，负载21、22还可以构成为将电能返回至较高等级电源的电能再生电路。在 此情况下，负载21、22可以由集成电路构成。此外，正极侧和负极侧的初级侧电源11、13自身还可以采用例如吸收再生电能的 所谓可再充电电池等形式实现。另外，初级侧电源11、13还可以用作将电能返回较高等级 电源的电能再生电路。
此外，开关控制电路20还可以形成为这样一种系统中的电路，该系统不控制输出 脉冲的宽度，而是控制脉冲波形的出现频率下的电压或电流。此外，在使用M0SFET时，第三开关17可以由两个级联的M0SFET构成，用以响应具 有两种极性的电压。如上所述，根据本发明，能够实现可以处理四象限操作并具有高效率的电源，并且 该电源适用于各种测量中使用的电源。半导体测试装置中的电源，特别是DPS(装置电源) 或PMU(参数测量单元)电源能够由本发明的电源构成。这样整个半导体测试装置能够获 得更高的功率节省。尽管针对有限数量的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员通过本文的公 开将会理解，能够设想出不偏离本文所公开的发明范围的其它实施例。因此本发明的范围 应当仅由所附权利要求来限定。
权利要求
一种电源，包括正极侧并联电路，所述正极侧并联电路的负极侧连接至公共电势点，所述正极侧并联电路具有初级侧电源和用于稳定电压的旁路电容，所述初级侧电源和旁路电容并联；负极侧并联电路，所述负极侧并联电路的正极测连接至公共电势点，所述负极侧并联电路具有初级侧电源和用于稳定电压的旁路电容，所述初级侧电源和旁路电容并联；串联电路，其具有第一开关和第二开关，所述串联电路的一端连接至正极侧并联电路的正极侧，所述串联电路的另一端连接至负极侧并联电路的负极侧；第三开关，其一端连接至第一开关和第二开关之间的连接点，另一端连接至公共电势点；负载，其一端通过电感连接至处在所述第一开关和第二开关之间的连接点与所述第三开关之间的连接点，另一端连接至公共电势点；以及开关控制电路，其构造为通过感测处在电感和负载之间的连接点处的信号来选择性地驱动各个开关。
2.根据权利要求1的电源，还包括第一负载，其与正极侧并联电路并联；和 第二负载，其与负极侧并联电路并联。
3.根据权利要求2的电源，其中第一负载和第二负载是将电能返回至较高等级电源的 电能再生电路。
4.根据权利要求1的电源，其中正极侧并联电路的初级侧电源和负极侧并联电路的初 级侧电源是吸收再生电能的可再充电电池。
5.根据权利要求1的电源，其中正极侧并联电路的初级侧电源和负极侧并联电路的初 级侧电源用作将电能返回至较高等级电源的电能再生电路。
6.一种半导体测试装置，包括如权利要求1至5中任一项所述的电源，所述电源被用作装置电源或者参数测量单元 的电源中的至少一个。
全文摘要
本申请公开了一种电源及使用该电源的半导体测试装置。正极侧并联电路的负极侧和负极侧并联电路的正极测连接至公共电势点。两个并联电路都分别具有并联连接的初级侧电源和旁路电容。串联电路的一端连接至正极侧并联电路的正极侧，另一端连接至负极侧并联电路的负极侧。第三开关的一端连接至串联电路的第一开关和第二开关之间的连接点，另一端连接至公共电势点。负载的一端通过电感连接至处在第一开关、第二开关与第三开关之间的连接点，另一端连接至公共电势点。开关控制电路被构造成选择性地驱动各个开关。
文档编号G01R31/26GK101888177SQ201010172578
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者成川健一 申请人:横河电机株式会社