(57)【要約】【課題】単一の電源を用いて正電圧及び負電圧を自由に選択して負荷に供給する。【解決手段】負荷に電圧を供給する電源回路であって、電源電圧を発生する電源と、電源電圧に基づく正電圧を出力する正電圧端子と、電源電圧に基づき生成した、正電圧とは極性の異なる負電圧を出力する負電圧端子とを有し、正電圧端子と外部との間の電流、及び負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、正電圧及び負電圧を出力する反転出力回路と、正電圧端子及び負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えて負荷に接続することにより、所定の電圧を負荷に供給する降圧出力回路とを備える電源回路を提供する。【選択図】図２
2006271062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電圧を供給する電源回路であって、
電源電圧を発生する電源と、
前記電源電圧に基づく正電圧を出力する正電圧端子と、前記電源電圧に基づき生成した、前記正電圧とは極性の異なる負電圧を出力する負電圧端子とを有し、前記正電圧端子と外部との間の電流、及び前記負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を出力する反転出力回路と、
前記正電圧端子及び前記負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えて前記負荷に接続することにより、所定の電圧を前記負荷に供給する降圧出力回路と
を備える電源回路。
【請求項２】
前記反転出力回路は、
一端が前記電源の負極側に接続され、他端が前記負電圧端子側に接続される反転用インダクタンスと、
一端が前記反転用インダクタンスの他端の側に接続され、他端が前記負電圧端子側に接続される第１反転スイッチと
を更に有する請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記反転出力回路は、
一端が前記反転用インダクタンスの他端と前記第１反転スイッチの一端との間の配線に接続され、他端が前記電源の正極と前記正電圧端子との間の配線に接続される第２反転スイッチ
を更に有し、
当該電源回路は、
前記第１反転スイッチを接続する場合には前記第２反転スイッチを切断し、前記第１反転スイッチを切断する場合には前記第２反転スイッチを接続するべく、前記第１反転スイッチ及び前記第２反転スイッチを制御する反転出力制御部
を更に備える請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記反転出力制御部は、前記負電圧端子から外部へ電流を流す場合において、外部から前記反転出力回路への帰還電流を前記反転用インダクタンスに流入させて、前記反転用インダクタンスにより所定の前記負電圧を発生させるべく、前記第２反転スイッチが接続している時間と前記第１反転スイッチが接続している時間との比である反転オンデューティを定める請求項３に記載の電源回路。
【請求項５】
前記降圧出力回路は、
一端が前記正電圧端子及び前記負電圧端子の側に接続され、他端が前記負荷側に接続される降圧用インダクタンスと、
一端が前記負電圧端子側に接続され、他端が前記正電圧端子と前記降圧用インダクタンスの一端との間の配線に接続される第１降圧スイッチと、
一端が前記正電圧端子側に接続され、他端が前記第１降圧スイッチの他端と前記降圧用インダクタンスの一端との間の配線に接続される第２降圧スイッチと
を有し、
当該電源回路は、
前記第１降圧スイッチを接続する場合には前記第２降圧スイッチを切断し、前記第１降圧スイッチを切断する場合には前記第２降圧スイッチを接続するべく、前記第１降圧スイッチ及び前記第２降圧スイッチを制御する降圧出力制御部
を更に備え、
前記反転出力制御部は、前記負電圧端子から外部へ電流を流す場合において、前記第２反転スイッチが接続している時間が、前記第２降圧スイッチが接続している時間より長い前記反転オンデューティを定める
請求項４に記載の電源回路。
【請求項６】
前記反転出力制御部は、更に、外部から前記負電圧端子へ電流を流す場合において、前記負電圧端子に流入した電流を前記反転用インダクタンスに流入させて、前記反転用インダクタンスにより所定の前記負電圧を発生させるべく、前記反転オンデューティを定める請求項５に記載の電源回路。
【請求項７】
前記反転出力制御部は、外部から前記負電圧端子へ電流を流す場合において、前記第２反転スイッチが接続している時間が、前記第２降圧スイッチが接続している時間より短い前記反転オンデューティを定める請求項６に記載の電源回路。
【請求項８】
前記反転出力回路は、
一端が前記電源の負極と前記反転用インダクタンスの一端との間の配線に接続され、他端が前記負電圧端子と前記第１反転スイッチの他端との間の配線に接続される反転コンデンサ
を更に有する請求項７に記載の電源回路。
【請求項９】
前記降圧出力制御部は、
前記降圧用インダクタンスから前記負荷に供給されている電圧と、前記負荷に供給すべき基準電圧との差を検出する第１の差分検出器と、
前記第１の差分検出器による検出結果に基づいて、前記負荷に供給される電圧を前記基準電圧に近づけるべく、前記第２降圧スイッチが接続している時間と前記第１降圧スイッチが接続している時間との比である降圧オンデューティを定める降圧オンデューティ決定回路と
を有する請求項８に記載の電源回路。
【請求項１０】
互いに異なる前記負荷に電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、
前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力する
請求項９に記載の電源回路。
【請求項１１】
前記負荷に電圧を供給する第１及び第２の降圧出力回路を備え、
前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、並びに前記負電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれに出力し、
前記降圧出力制御部は、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続し、
前記反転出力制御部は、前記負荷に供給すべき前記所定の電圧および前記電源電圧に基づいて、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチが接続している時間及び前記第１降圧スイッチが接続している時間を同一とするように前記負電圧端子が出力する負電圧を決定する
請求項９に記載の電源回路。
【請求項１２】
前記負荷に電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、
前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力し、
前記降圧出力制御部は、前記複数の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続し、
前記反転出力制御部は、前記負荷に供給すべき前記所定の電圧および前記電源電圧に基づいて、前記複数の降圧出力回路のそれぞれが有する前記第２降圧スイッチが切断している時間を、当該降圧出力回路以外の全ての前記降圧出力回路の前記第２降圧スイッチが接続している時間の合計と同一とするように前記負電圧端子が出力する負電圧を決定する
請求項９に記載の電源回路。
【請求項１３】
被試験デバイスを試験する試験装置であって、
電源電圧を発生する電源と、
前記電源電圧に基づく正電圧を出力する正電圧端子と、前記電源電圧に基づき生成した、前記正電圧とは極性の異なる負電圧を出力する負電圧端子とを有し、前記正電圧端子と外部との間の電流、及び前記負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を出力する反転出力回路と、
前記正電圧端子及び前記負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えて前記被試験デバイスに接続することにより、所定の電圧を前記被試験デバイスに供給する降圧出力回路と、
前記降圧出力回路によって前記被試験デバイスに電圧が供給された状態で、前記被試験デバイスを試験する試験部と
を備える試験装置。
【請求項１４】
互いに異なる前記被試験デバイスに電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、
前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力する
請求項１３に記載の試験装置。
【請求項１５】
前記被試験デバイスに電圧を供給する第１及び第２の降圧出力回路を備え、
前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、並びに前記負電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれに出力し、
前記降圧出力制御部は、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続する
請求項１３に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路及び試験装置に関する。特に本発明は、負荷に電圧を供給する電源回路、及び被試験デバイスを試験する試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング増幅回路を用いて、所定の電圧を負荷に供給する電源回路が知られている。このような電源回路においては、電源により発生された電源電圧が、回路上に設けられたインダクタンスに電磁エネルギーを蓄積すると共に、所定の電圧を負荷に供給する場合と、電源を負荷から切り離すと共に、インダクタンスに蓄積された電磁エネルギーを用いて電流を回生させて、所定の電圧を負荷に供給する場合とを、スイッチによって切り替えることにより、所定の電圧を負荷に供給する。そして、このような電源回路においては、負荷に供給される電圧ＶＯは、電源電圧をインダクタンスに接続する第１のスイッチと、インダクタンスによって電流を回生させる第２のスイッチとのデューティ比Ｄ、及び電源電圧ＶＳを用いて、ＶＯ＝ＶＳ×Ｄとして表される。
【非特許文献１】堀孝正編著、「インターユニバーシティ  パワーエレクトロニクス」、第１版、株式会社オーム社、平成８年１２月、ｐ．８５−１０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電源回路においては、デューティ比Ｄを制御することにより、負荷に供給される電圧ＶＯを制御することはできるが、ＶＯの極性は電源電圧ＶＳの極性によって決定されるので、単一の電源を用いて正電圧及び負電圧を自由に選択して負荷に供給することはできなかった。
【０００４】
また、スイッチング増幅回路を用いる電源回路において、負荷に供給される電圧はスイッチの接続及び切断によって変化する。従って、負荷に供給される電圧における出力リプル電圧は０ではなく、当該出力リプル電圧に起因する電源回路のノイズ成分が問題視されていた。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することができる電源回路及び試験装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の形態によれば、負荷に電圧を供給する電源回路であって、電源電圧を発生する電源と、前記電源電圧に基づく正電圧を出力する正電圧端子と、前記電源電圧に基づき生成した、前記正電圧とは極性の異なる負電圧を出力する負電圧端子とを有し、前記正電圧端子と外部との間の電流、及び前記負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を出力する反転出力回路と、前記正電圧端子及び前記負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えて前記負荷に接続することにより、所定の電圧を前記負荷に供給する降圧出力回路とを備える電源回路を提供する。
【０００７】
前記反転出力回路は、一端が前記電源の負極側に接続され、他端が前記負電圧端子側に接続される反転用インダクタンスと、一端が前記反転用インダクタンスの他端の側に接続され、他端が前記負電圧端子側に接続される第１反転スイッチとを更に有してもよい。
【０００８】
前記反転出力回路は、一端が前記反転用インダクタンスの他端と前記第１反転スイッチの一端との間の配線に接続され、他端が前記電源の正極と前記正電圧端子との間の配線に接続される第２反転スイッチを更に有し、当該電源回路は、前記第１反転スイッチを接続する場合には前記第２反転スイッチを切断し、前記第１反転スイッチを切断する場合には前記第２反転スイッチを接続するべく、前記第１反転スイッチ及び前記第２反転スイッチを制御する反転出力制御部を更に備えてもよい。
【０００９】
前記反転出力制御部は、前記負電圧端子から外部へ電流を流す場合において、外部から前記反転出力回路への帰還電流を前記反転用インダクタンスに流入させて、前記反転用インダクタンスにより所定の前記負電圧を発生させるべく、前記第２反転スイッチが接続している時間と前記第１反転スイッチが接続している時間との比である反転オンデューティを定めてもよい。
【００１０】
前記降圧出力回路は、一端が前記正電圧端子及び前記負電圧端子の側に接続され、他端が前記負荷側に接続される降圧用インダクタンスと、一端が前記負電圧端子側に接続され、他端が前記正電圧端子と前記降圧用インダクタンスの一端との間の配線に接続される第１降圧スイッチと、一端が前記正電圧端子側に接続され、他端が前記第１降圧スイッチの他端と前記降圧用インダクタンスの一端との間の配線に接続される第２降圧スイッチとを有し、当該電源回路は、前記第１降圧スイッチを接続する場合には前記第２降圧スイッチを切断し、前記第１降圧スイッチを切断する場合には前記第２降圧スイッチを接続するべく、前記第１降圧スイッチ及び前記第２降圧スイッチを制御する降圧出力制御部を更に備え、前記反転出力制御部は、前記負電圧端子から外部へ電流を流す場合において、前記第２反転スイッチが接続している時間が、前記第２降圧スイッチが接続している時間より長い前記反転オンデューティを定めてもよい。
【００１１】
前記反転出力制御部は、更に、外部から前記負電圧端子へ電流を流す場合において、前記負電圧端子に流入した電流を前記反転用インダクタンスに流入させて、前記反転用インダクタンスにより所定の前記負電圧を発生させるべく、前記反転オンデューティを定めてもよい。
【００１２】
前記反転出力制御部は、外部から前記負電圧端子へ電流を流す場合において、前記第２反転スイッチが接続している時間が、前記第２降圧スイッチが接続している時間より短い前記反転オンデューティを定めてもよい。
【００１３】
前記反転出力回路は、一端が前記電源の負極と前記反転用インダクタンスの一端との間の配線に接続され、他端が前記負電圧端子と前記第１反転スイッチの他端との間の配線に接続される反転コンデンサを更に有してもよい。
【００１４】
前記降圧出力制御部は、前記降圧用インダクタンスから前記負荷に供給されている電圧と、前記負荷に供給すべき基準電圧との差を検出する第１の差分検出器と、前記第１の差分検出器による検出結果に基づいて、前記負荷に供給される電圧を前記基準電圧に近づけるべく、前記第２降圧スイッチが接続している時間と前記第１降圧スイッチが接続している時間との比である降圧オンデューティを定める降圧オンデューティ決定回路とを有してもよい。
【００１５】
互いに異なる前記負荷に電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力してもよい。
【００１６】
前記負荷に電圧を供給する第１及び第２の降圧出力回路を備え、前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、並びに前記負電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれに出力し、前記降圧出力制御部は、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続し、前記反転出力制御部は、前記負荷に供給すべき前記所定の電圧および前記電源電圧に基づいて、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチが接続している時間及び前記第１降圧スイッチが接続している時間を同一とするように前記負電圧端子が出力する負電圧を決定してもよい。
【００１７】
前記負荷に電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力し、前記降圧出力制御部は、前記複数の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続し、前記反転出力制御部は、前記負荷に供給すべき前記所定の電圧および前記電源電圧に基づいて、前記複数の降圧出力回路のそれぞれが有する前記第２降圧スイッチが切断している時間を、当該降圧出力回路以外の全ての前記降圧出力回路の前記第２降圧スイッチが接続している時間の合計と同一とするように前記負電圧端子が出力する負電圧を決定してもよい。
【００１８】
本発明の第２の形態によれば、被試験デバイスを試験する試験装置であって、電源電圧を発生する電源と、前記電源電圧に基づく正電圧を出力する正電圧端子と、前記電源電圧に基づき生成した、前記正電圧とは極性の異なる負電圧を出力する負電圧端子とを有し、前記正電圧端子と外部との間の電流、及び前記負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を出力する反転出力回路と、前記正電圧端子及び前記負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えて前記被試験デバイスに接続することにより、所定の電圧を前記被試験デバイスに供給する降圧出力回路と、前記降圧出力回路によって前記被試験デバイスに電圧が供給された状態で、前記被試験デバイスを試験する試験部とを備える試験装置を提供する。
【００１９】
互いに異なる前記被試験デバイスに電圧を供給する複数の前記降圧出力回路を備え、前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、及び前記負電圧端子と前記複数の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記複数の降圧出力回路のそれぞれに出力してもよい。
【００２０】
前記被試験デバイスに電圧を供給する第１及び第２の降圧出力回路を備え、前記反転出力回路は、前記正電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流、並びに前記負電圧端子と前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、前記正電圧及び前記負電圧を前記第１及び第２の降圧出力回路のそれぞれに出力し、前記降圧出力制御部は、前記第１及び第２の降圧出力回路が有する前記第２降圧スイッチのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続してもよい。
【００２１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、単一の電源を用いて正電圧及び負電圧を自由に選択して負荷に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る試験装置１０の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る試験装置１０は、ＤＵＴ（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ：被試験デバイス）１５を試験する。そして、試験装置１０は、正電圧及び負電圧を駆動電圧として自由に選択してＤＵＴ１５に供給することを目的とする。また、試験装置１０は、ＤＵＴ１５に供給する電圧における出力リプル電圧を低減させることにより、ＤＵＴ１５が受けるノイズ成分を低減させることを更なる目的とする。
【００２５】
本実施形態に係る試験装置１０は、試験部２０、及び電源回路３０を備える。試験部２０は、電源回路３０によってＤＵＴ１５に電圧が供給された状態で、ＤＵＴ１５を試験する。そして、試験部２０は、パターン発生部２００、タイミング発生部２１０、波形成形部２２０、ドライバ２３０、コンパレータ２４０、及び論理比較部２５０を有する。パターン発生部２００は、ＤＵＴ１５に供給する試験信号のパターン、及び当該パターンに対応する期待値を発生する。そして、パターン発生部２００は、発生したパターンを波形成形部２２０に出力する。また、パターン発生部２００は、発生した期待値を論理比較部２５０に出力する。タイミング発生部２１０は、ＤＵＴ１５に試験信号を供給するタイミングを示すタイミング信号を発生する。そして、タイミング発生部２１０は、発生したタイミング信号を波形成形部２２０及び論理比較部２５０に出力する。
【００２６】
波形成形部２２０は、パターン発生部２００が発生した試験信号のパターン、及びタイミング発生部２１０が発生したタイミング信号に基づいて、試験信号の波形を成形する。そして、波形成形部２２０は、波形を成形した試験信号を、ドライバ２３０に出力する。ドライバ２３０は、波形成形部２２０から受け取った試験信号を、ＤＵＴ１５に供給する。コンパレータ２４０は、ドライバ２３０によって供給された試験信号に対応してＤＵＴ１５から出力された出力信号を、所定の基準電圧と比較する。そして、コンパレータ２４０は、比較結果である論理値を論理比較部２５０に出力する。論理比較部２５０は、コンパレータ２４０から受け取った論理値を、パターン発生部２００から受け取った期待値と比較する。そして、論理比較部２５０は、受け取った論理値が期待値と一致しない場合に、ＤＵＴ１５が不良であると判定する。電源回路３０は、ＤＵＴ１５を駆動させるべく、ＤＵＴ１５に電圧を供給する。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る電源回路３０の構成の一例を示す。本実施形態に係る電源回路３０は、電源３００、基準電圧発生部３１０、反転出力制御部３２０、反転出力回路３４０、降圧出力制御部３５０、降圧出力回路３７０、及び降圧コンデンサ３８０を有する。電源３００は、電源電圧を発生し、発生した電源電圧を、反転出力制御部３２０、反転出力回路３４０、及び降圧出力回路３７０に出力する。基準電圧発生部３１０は、ＤＵＴ１５に供給する電圧の基準とする基準電圧を発生する。そして、基準電圧発生部３１０は、発生した基準電圧を、降圧出力制御部３５０に出力する。
【００２８】
反転出力制御部３２０は、基準負電圧発生部３２４、差分検出器３２６、反転位相補正部３２８、及び反転オンデューティ決定部３３０を含む。基準負電圧発生部３２４は、反転出力回路３４０が発生する負電圧の基準とする基準負電圧を発生する。そして、基準負電圧発生部３２４は、発生した基準負電圧を差分検出器３２６に出力する。差分検出器３２６は、基準負電圧発生部３２４から受け取った基準負電圧と、反転出力回路３４０が発生する負電圧との差を示す信号、すなわち例えば基準負電圧および反転出力回路が発生する負電圧との差を増幅した信号を、反転オンデューティ決定部３３０に出力する。反転位相補正部３２８は、差分検出器３２６が出力する信号の位相を、反転出力回路３４０が出力する負電圧を示す信号の位相に近づけるべく、反転出力回路３４０により出力されて、差分検出器３２６に入力される負電圧を示す信号の位相を補正する。これにより、差分検出器３２６は、基準負電圧と反転出力回路３４０が発生する負電圧との差を、精度よく算出することができる。
【００２９】
反転オンデューティ決定部３３０は、差分検出器３２６による検出結果に基づいて、反転出力回路３４０が出力する負電圧を基準負電圧に近づけるべく、反転出力回路３４０を制御する。反転オンデューティ決定部３３０は、反転三角波発生部３３２、比較器３３４、及び反転スイッチ制御部３３６を含む。反転三角波発生部３３２は、所定の振幅及び周波数を有する三角波を示す信号を発生する。そして、反転三角波発生部３３２は、発生した信号を比較器３３４に出力する。比較器３３４は、反転三角波発生部３３２から受け取った信号と、差分検出器３２６から受け取った、反転出力回路３４０が発生する負電圧と基準負電圧との差を示す信号との差を、比較結果として反転スイッチ制御部３３６に出力する。ここで、比較器３３４は、当該被各結果を増幅して反転スイッチ制御部３３６に出力してよい。
【００３０】
反転スイッチ制御部３３６は、比較器３３４から受け取った信号に基づいて、反転出力回路３４０に含まれる第１反転スイッチ３４４及び第２反転スイッチ３４６を制御する。ここで、反転スイッチ制御部３３６は、第１反転スイッチ３４４を制御する信号と、第２反転スイッチ３４６を制御する信号とを互いに反転させる。つまり、反転スイッチ制御部３３６は、第１反転スイッチ３４４を接続する場合には第２反転スイッチ３４６を切断し、第１反転スイッチ３４４を切断する場合には第２反転スイッチ３４６を接続するべく、第１反転スイッチ３４４及び第２反転スイッチ３４６を制御する。具体的には、反転スイッチ制御部３３６は、比較器３３４から受け取った信号を、第２反転スイッチ３４６の制御信号として出力することにより、受け取った信号が正の差分を示す間（すなわち例えば論理値Ｈの間）は第２反転スイッチ３４６を接続してよい。また、反転スイッチ制御部３３６は、比較器３３４から受け取った信号の反転信号を、第１反転スイッチ３４４の制御信号として出力することにより、受け取った信号が負の差分を示す間（すなわち例えば論理値Ｌの間）は第１反転スイッチ３４４を接続してよい。以上のようにして、反転オンデューティ決定部３３０は、ＰＷＭ（パルス幅変調）を行って、第２反転スイッチ３４６が接続している時間と第１反転スイッチ３４４が接続している時間との比である反転オンデューティを定める。
【００３１】
反転出力回路３４０は、電源電圧に基づく正電圧ＶＰＰを出力する正電圧端子と、電源電圧に基づき生成した、正電圧ＶＰＰとは極性の異なる負電圧ＶＮＮを出力する負電圧端子とを含み、正電圧端子と外部、即ち降圧出力回路３７０との間の電流、及び負電圧端子と外部との間の電流の方向を同一として、正電圧ＶＰＰ及び負電圧ＶＮＮを出力する。反転出力回路３４０は、反転用インダクタンス３４２、第１反転スイッチ３４４、第２反転スイッチ３４６、及び反転コンデンサ３４８を更に含む。反転用インダクタンス３４２は、一端が電源３００の負極側に接続される。また、反転用インダクタンス３４２は、他端が負電圧端子側、すなわち第１反転スイッチ３４４を介して負電圧端子に接続される。第１反転スイッチ３４４は、一端が反転用インダクタンス３４２の他端の側に接続され、他端が負電圧端子側に接続される。第２反転スイッチ３４６は、一端が反転用インダクタンス３４２の他端と第１反転スイッチ３４４の一端との間の配線に接続され、他端が電源３００の正極と、降圧出力回路３７０に対して正電圧を出力する端部である正電圧端子との間の配線に接続される。反転コンデンサ３４８は、一端が電源３００の負極と反転用インダクタンス３４２の一端との間の配線に接続され、他端が負電圧端子と第１反転スイッチ３４４の他端との間の配線に接続される。
【００３２】
降圧出力制御部３５０は、差分検出器３５２、降圧位相補正部３５４、及び降圧オンデューティ決定部３６０を含む。差分検出器３５２は、基準電圧発生部３１０から受け取った基準電圧と、降圧出力回路３７０が出力する電圧との差を示す信号を、降圧オンデューティ決定部３６０に出力する。降圧位相補正部３５４は、差分検出器３５２が出力する信号の位相を、降圧出力回路３７０が出力する電圧を示す信号の位相に近づけるべく、降圧出力回路３７０により出力されて、差分検出器３５２に入力される信号の位相を補正する。これにより、降圧位相補正部３５４は、基準電圧と降圧出力回路３７０が出力する電圧との差を、精度よく算出することができる。
【００３３】
降圧オンデューティ決定部３６０は、差分検出器３５２による検出結果に基づいて、ＤＵＴ１５に供給される電圧を基準電圧に近づけるべく、降圧出力回路３７０を制御する。降圧オンデューティ決定部３６０は、降圧三角波発生部３６２、比較器３６４、及び降圧スイッチ制御部３６６を含む。降圧三角波発生部３６２は、所定の振幅及び周波数を有する三角波を示す信号を発生する。そして、降圧三角波発生部３６２は、発生した信号を比較器３６４に出力する。比較器３６４は、降圧三角波発生部３６２から受け取った信号と、差分検出器３５２から受け取った信号との差を、比較結果として降圧スイッチ制御部３６６に出力する。
【００３４】
降圧スイッチ制御部３６６は、比較器３６４から受け取った信号に基づいて、降圧出力回路３７０に含まれる第１降圧スイッチ３７４及び第２降圧スイッチ３７６を制御する。ここで、降圧スイッチ制御部３６６は、第１降圧スイッチ３７４を制御する信号と、第２降圧スイッチ３７６を制御する信号とを、互いに反転させる。つまり、降圧スイッチ制御部３６６は、第１降圧スイッチ３７４を接続する場合には第２降圧スイッチ３７６を切断し、第１降圧スイッチ３７４を切断する場合には第２降圧スイッチ３７６を接続するべく、第１降圧スイッチ３７４及び第２降圧スイッチ３７６を制御する。具体的には、降圧スイッチ制御部３６６は、比較器３６４から受け取った信号を第２降圧スイッチ３７６の制御信号として出力することにより、受け取った信号が正の差分を示す間（すなわち例えば論理値Ｈの間）は第２降圧スイッチ３７６を接続する。また、降圧スイッチ制御部３６６は、受け取った信号の反転信号を、第１降圧スイッチ３７４の制御信号として出力することにより、受け取った信号が負の差分を示す間（すなわち例えば論理値Ｌの間）は第１降圧スイッチ３７４を接続してよい。以上のようにして、降圧オンデューティ決定部３６０は、ＰＷＭ（パルス幅変調）を行って、第２降圧スイッチ３７６が接続している時間と第１降圧スイッチ３７４が接続している時間との比である降圧オンデューティを定める。
【００３５】
降圧出力回路３７０は、反転出力回路３４０に含まれる正電圧端子及び負電圧端子を、所定のデューティ比で切り替えてＤＵＴ１５に接続することにより、所定の電圧をＤＵＴ１５に供給する。降圧出力回路３７０は、降圧用インダクタンス３７２、第１降圧スイッチ３７４、及び第２降圧スイッチ３７６を含む。降圧用インダクタンス３７２は、一端が正電圧端子及び負電圧端子の側に接続され、他端がＤＵＴ１５側に接続される。第１降圧スイッチ３７４は、一端が負電圧端子側に接続され、他端が正電圧端子と降圧用インダクタンス３７２の一端との間の配線に接続される。第２降圧スイッチ３７６は、一端が正電圧端子側に接続され、他端が第１降圧スイッチ３７４の他端と降圧用インダクタンス３７２の一端との間の配線に接続される。降圧コンデンサ３８０は、一端が降圧用インダクタンス３７２とＤＵＴ１５との間の配線に接続され、他端がＤＵＴ１５と電源３００の負極との間の配線に接続される。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る電源回路３０が流す電流の時間変化の一例を示す。本図は、反転出力回路３４０に含まれる負電圧端子と降圧出力回路３７０との間の電流を、負電圧端子から降圧出力回路３７０への方向に流すべく、反転オンデューティ及び降圧オンデューティが定められる場合の例である。この場合、反転出力制御部３２０は、降圧出力回路３７０から反転出力回路３４０への帰還電流を反転用インダクタンス３４２に流入させて、反転用インダクタンス３４２により所定の負電圧を発生させるべく、反転オンデューティを定める。具体的には、反転出力制御部３２０は、第２反転スイッチ３４６が接続している時間が、第２降圧スイッチ３７６が接続している時間より短くなるような、降圧オンデューティより小さな反転オンデューティを用いる。この場合、降圧出力回路３７０がＤＵＴ１５に供給する電圧の平均値ＶＯはプラスの値となる。なお、本実施形態に係る電源回路３０において、第１反転スイッチ３４４及び第２反転スイッチ３４６と、第１降圧スイッチ３７４及び第２降圧スイッチ３７６とは、互いに同期して制御されなくともよく、異なる周期でスイッチングされてもよい。以降、図３を参照しつつ、更に具体的に説明する。
【００３７】
本例における降圧用インダクタンス３７２は、図３（ａ）により示される時間変化で、ＤＵＴ１５の方向に電流を流す。第１降圧スイッチ３７４が切断され、第２降圧スイッチ３７６が接続されている場合、降圧用インダクタンス３７２は、電源電圧に基づく正電圧ＶＰＰにより、ＤＵＴ１５の方向に電流を流す電磁エネルギーを蓄積する。この場合、降圧用インダクタンス３７２からＤＵＴ１５へ流れる電流は増加する。そして、降圧用インダクタンス３７２に電磁エネルギーが蓄積された状態で、第１降圧スイッチ３７４が接続され、第２降圧スイッチ３７６が切断された場合、降圧用インダクタンス３７２は、ＤＵＴ１５の方向に電流を流し続けて、蓄積している電磁エネルギーを解放する。この場合、降圧用インダクタンス３７２からＤＵＴ１５へ流れる電流は減少する。以上により、第２降圧スイッチ３７６は、図３（ｂ）により示される時間変化で、降圧用インダクタンス３７２の方向に電流を流す。また、第１降圧スイッチ３７４は、図３（ｃ）により示される時間変化で、降圧用インダクタンス３７２の方向に電流を流す。
【００３８】
また、第１反転スイッチ３４４が接続されている間、負電圧端子から流出した電流を補うように、反転用インダクタンス３４２に電流が流入する。これにより、反転用インダクタンス３４２は、負電圧端子の方向に電流を流す電磁エネルギーを蓄積する。この場合、反転用インダクタンス３４２から負電圧端子へ流れる電流は増加し、反転用インダクタンス３４２の端部は負電圧となる。そして、反転用インダクタンス３４２に電磁エネルギーが蓄積された状態で、第１反転スイッチ３４４が切断され、第２反転スイッチ３４６が接続された場合、正電圧端子側に電流を流しつづける結果、反転用インダクタンス３４２に蓄積された電磁エネルギーが減少する。この場合、反転用インダクタンス３４２から正電圧端子へ流れる電流は減少する。以上により、第２反転スイッチ３４６は、図３（ｄ）により示される時間変化で、降圧出力回路３７０の方向に電流を流す。また、反転用インダクタンス３４２は、図３（ｅ）により示される時間変化で、正電圧端子及び負電圧端子を介して、降圧出力回路３７０の方向に電流を流す。
【００３９】
なお、電源３００が出力する電流は、図３（ｂ）により示される、第２降圧スイッチ３７６が降圧用インダクタンス３７２の方向に流す電流から、図３（ｄ）により示される、第２反転スイッチ３４６が降圧出力回路３７０の方向に流す電流を差し引いた電流に相当する。従って、電源３００は、図３（ｆ）により示される時間変化で電流を流す。つまり、電源３００が流す電流の平均値はプラスの値であり、電流が電源３００に逆流することはない。
【００４０】
続いて、数式を用いて、電流が電源３００に逆流しない点について説明する。以下、第２降圧スイッチ３７６が接続している時間と、第１降圧スイッチ３７４が接続している時間との比である降圧オンデューティをＤ１と表記する。また、第２反転スイッチ３４６が接続している時間と、第１反転スイッチ３４４が接続している時間との比である反転オンデューティをＤ２と表記する。
【００４１】
反転出力回路３４０が出力する負電圧ＶＮＮは、正電圧ＶＰＰと反転オンデューティＤ２とを用いて、次のように表される。
【数１】
2006271062.tif 000003
また、第２降圧スイッチ３７６が接続している場合には、ＤＵＴ１５にはＶＰＰが供給され、第１降圧スイッチ３７４が接続している場合には、ＤＵＴ１５にはＶＮＮが供給されるので、ＤＵＴ１５に供給される電圧の平均値であるＶＯは、次のように表される。
【数２】
2006271062.tif 000004
従って、式（１）及び式（２）により、ＶＯは、次のように表される。
【数３】
2006271062.tif 000005
【００４２】
また、降圧出力回路３７０から電源３００の負極側への方向にＤＵＴ１５を流れる電流の平均値をＩＯとすると、第２降圧スイッチ３７６を、降圧用インダクタンス３７２の方向に流れる電流の平均値ＩＰ１は、次のように表される。
【数４】
2006271062.tif 000006
一方、第１降圧スイッチ３７４を、降圧用インダクタンス３７２の方向に流れる電流の平均値ＩＮ１は、次のように表される。
【数５】
2006271062.tif 000007
【００４３】
また、第１反転スイッチ３４４が流す電流の平均値ＩＮ２は、ＩＮ１と同じである。
【数６】
2006271062.tif 000008
そして、第２反転スイッチ３４６が流す電流の平均値ＩＰ２とＩＮ２との比は、即ち反転オンデューティであるので、ＩＰ２は、次のように表される。
【数７】
2006271062.tif 000009
【００４４】
以上により、電源３００が出力する電流の平均値ＩＩＮは、次のように表される。
【数８】
2006271062.tif 000010
ここで、ＩＯとＶＯとの関係は、ＤＵＴ１５の内部抵抗Ｒを用いて、次のように表される。
【数９】
2006271062.tif 000011
従って、式（３）、式（８）、及び式（９）を用いることにより、ＩＩＮは、次のように表される。
【数１０】
2006271062.tif 000012
ＶＰＰはプラスの値なので、ＩＩＮもプラスの値となる。つまり、電流が電源３００に逆流することはない。
【００４５】
以上、負電圧端子と降圧出力回路３７０との間の平均電流が、負電圧端子から降圧出力回路３７０への方向に流れる場合について説明した。続いて、負電圧端子と降圧出力回路３７０との間の平均電流が、降圧出力回路３７０から負電圧端子への方向に流れる場合について説明する。
【００４６】
この場合、反転出力制御部３２０は、負電圧端子に流入した電流を反転用インダクタンス３４２に流入させて、反転用インダクタンス３４２により所定の負電圧を発生させるべく、反転オンデューティを定める。具体的には、反転出力制御部３２０は、第２反転スイッチ３４６が接続している時間が、第２降圧スイッチ３７６が接続している時間より長くなるような、降圧オンデューティより大きな反転オンデューティを用いる。これにより、反転出力制御部３２０は、第２反転スイッチ３４６が接続している場合に正電圧ＶＰＰによって蓄積された電磁エネルギーを、第１反転スイッチ３４４が接続している場合に開放して電流を回生させて、降圧出力回路３７０から負電圧端子の方向に電流を流す。この場合、式（３）から分かるように、降圧出力回路３７０がＤＵＴ１５に供給する電圧の平均値ＶＯはマイナスの値となる。
【００４７】
なお、ＤＵＴ１５、降圧用インダクタンス３７２、第１降圧スイッチ３７４、第２降圧スイッチ３７６、反転用インダクタンス３４２、第１反転スイッチ３４４、及び第２反転スイッチ３４６のそれぞれが流す電流の方向は、式（１）から式（７）を用いて説明した場合とは逆の方向になる。従って、電源３００が出力する電流は、第２反転スイッチ３４６が反転用インダクタンス３４２の方向に流す電流の平均値ＩＰ２から、第２降圧スイッチ３７６が反転出力回路３４０の方向に流す電流の平均値ＩＰ１を差し引いた電流に相当する。また、この場合、ＩＯとＶＯとの関係は、次のように表される。
【数１１】
2006271062.tif 000013
従って、この場合も、ＩＩＮは式（１０）によって表される。つまり、この場合も、ＩＩＮはプラスの値であり、電流が電源３００に逆流することはない。
【００４８】
以上のように、本実施形態に係る電源回路３０によれば、電源３００に電流を逆流させることなく、単一の電源３００から正電圧及び負電圧を自由に選択してＤＵＴ１５に供給することができる。具体的には、反転用インダクタンス３４２を用いて電流回生を行うことにより、ＤＵＴ１５にマイナスの電圧を供給する場合であっても、電流が電源３００に逆流することを防止することができる。また、降圧オンデューティ及び反転オンデューティを制御することにより、多様な電圧をＤＵＴ１５に供給することができる。
【００４９】
そして、正電圧ＶＰＰが降圧用インダクタンス３７２の電磁エネルギーを蓄積又は放出する時間を、正電圧ＶＰＰが反転用インダクタンス３４２に電磁エネルギーを蓄積する時間より長くすることによって、降圧用インダクタンス３７２が流す平均電流の方向を、降圧用インダクタンス３７２からＤＵＴ１５への方向とすることができる。つまり、ＤＵＴ１５にプラスの電圧を供給することができる。
【００５０】
また、正電圧ＶＰＰが降圧用インダクタンス３７２の電磁エネルギーを蓄積又は放出する時間を、正電圧ＶＰＰが反転用インダクタンス３４２に電磁エネルギーを蓄積する時間より短くすることによって、降圧用インダクタンス３７２が流す平均電流の方向を、ＤＵＴ１５から降圧用インダクタンス３７２への方向とすることができる。つまり、ＤＵＴ１５にマイナスの電圧を供給することができる。
【００５１】
また、反転コンデンサ３４８を設けることによって、第１反転スイッチ３４４が切断されている状態においても第１降圧スイッチ３７４が接続されている間降圧インダクタンス３７２に電流を供給することができる。
【００５２】
また、基準負電圧と反転出力回路３４０が出力する負電圧との差に基づいて反転オンデューティを決定したり、基準電圧と降圧出力回路３７０が出力する電圧との差に基づいて降圧オンデューティを決定したりすることにより、負電圧及び降圧出力回路３７０の出力電圧を、精度よく制御することができる。
【００５３】
そして、以上に示した電源回路３０を備える試験装置１０を用いることにより、駆動電圧の異なる多様なＤＵＴ１５を試験することができる。
【００５４】
図４は、本実施形態に係る電源回路３０の他の例である電源回路３５の構成の一例を示す。本図に示す電源回路３５は、図２に示した単一の降圧出力回路３７０に代えて、第１の降圧出力回路３７０ａ、及び第２の降圧出力回路３７０ｂを備える。なお、本図に示した電源回路３５が有する要素のうち、図２に示した電源回路３０が有する要素と同一の符号を付した要素は、図２に示した対応する要素と略同一の機能及び構成を有するので、相違点を除き、説明を省略する。
【００５５】
本例に係る基準電圧発生部３１０は、ＤＵＴ１５に供給する電圧の基準とする基準電圧を発生する。そして、基準電圧発生部３１０は、発生した基準電圧を、反転出力制御部３２０、及び降圧出力制御部３５０に出力する。
【００５６】
反転出力制御部３２０は、電圧反転回路３２２、基準負電圧発生部３２４、差分検出器３２６、反転位相補正部３２８、及び反転オンデューティ決定部３３０を含む。電圧反転回路３２２は、電源３００から受け取った電源電圧を反転させた反転電圧を、基準負電圧発生部３２４に出力する。基準負電圧発生部３２４は、基準電圧発生部３１０から受け取った基準電圧と、電圧反転回路３２２から受け取った反転電圧とに基づいて、反転出力回路３４０が発生する負電圧の基準とする基準負電圧を発生する。そして、基準負電圧発生部３２４は、発生した基準負電圧を差分検出器３２６に出力する。
【００５７】
反転出力回路３４０は、正電圧ＶＰＰを出力する正電圧端子と、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれとの間の電流、並びに負電圧ＶＮＮを出力する負電圧端子と、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれとの間の電流の方向を同一として、正電圧ＶＰＰ及び負電圧ＶＮＮを、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれに出力する。
【００５８】
降圧オンデューティ決定部３６０は、降圧三角波発生部３６２、第１の比較器３６４ａ、第２の比較器３６４ｂ、第１の降圧スイッチ制御部３６６ａ、及び第２の降圧スイッチ制御部３６６ｂを含む。降圧三角波発生部３６２は、所定の振幅及び周波数を有する三角波を示す信号を発生する。そして、降圧三角波発生部３６２は、発生した信号を第１の比較器３６４ａに出力すると共に、発生した信号の反転信号を第２の比較器３６４ｂに出力する。第１の比較器３６４ａは、降圧三角波発生部３６２から受け取った信号と、差分検出器３５２から受け取った信号との差を、比較結果として第１の降圧スイッチ制御部３６６ａに出力する。第２の比較器３６４ｂは、降圧三角波発生部３６２から受け取った反転信号と、差分検出器３５２から受け取った信号との差を、比較結果として第２の降圧スイッチ制御部３６６ｂに出力する。従って、第１の降圧スイッチ制御部３６６ａ及び第２の降圧スイッチ制御部３６６ｂのそれぞれは、位相が互いに１８０度異なる信号を受け取る。これにより、第１の降圧スイッチ制御部３６６ａ及び第２の降圧スイッチ制御部３６６ｂは、第１の降圧出力回路３７０ａに含まれる第２降圧スイッチ３７６ａ、及び第２の降圧出力回路３７０ｂに含まれる第２降圧スイッチ３７６ｂのそれぞれを、同一時間ずつ順次接続する。つまり、第１の降圧スイッチ制御部３６６ａ及び第２の降圧スイッチ制御部３６６ｂは、降圧オンデューティを０．５として、第１の降圧出力回路３７０ａに含まれる第１降圧スイッチ３７４ａ及び第２降圧スイッチ３７６ａ、並びに第２の降圧出力回路３７０ｂに含まれる第１降圧スイッチ３７４ｂ及び第２降圧スイッチ３７６ｂを制御する。
【００５９】
図５は、本実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第１の例を示す。本例においては、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれにおける降圧オンデューティは共通で、０．５より大きい。図５（ａ）は、反転出力回路３４０から第１の降圧出力回路３７０ａに出力される電圧の時間変化を示す。図５（ｂ）は、反転出力回路３４０から第２の降圧出力回路３７０ｂに出力される電圧の時間変化を示す。本例において、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれに出力される電圧の波形の位相は１８０度異なる。
【００６０】
図５（ｃ）は、第１の降圧出力回路３７０ａに含まれる降圧用インダクタンス３７２ａ、及び第２の降圧出力回路３７０ｂに含まれる降圧用インダクタンス３７２ｂのそれぞれが流す電流の時間変化を示す。図５（ｄ）は、降圧コンデンサ３８０に流出入する電流ＩＣの時間変化を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、本例においては、第２降圧スイッチ３７６ａ及び第２降圧スイッチ３７６ｂの双方が接続する区間があり、降圧用インダクタンス３７２ａ及び降圧用インダクタンス３７２ｂの双方における電流が増加している区間が存在する。従って、電流ＩＣの波形は平坦ではなく、ＤＵＴ１５に供給される電圧において出力リプル電圧が生じてしまう。
【００６１】
図６は、本実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第２の例を示す。本例においては、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれにおける降圧オンデューティは共通で、０．５に略等しい。図６（ａ）は、反転出力回路３４０から第１の降圧出力回路３７０ａに出力される電圧の時間変化を示す。図６（ｂ）は、反転出力回路３４０から第２の降圧出力回路３７０ｂに出力される電圧の時間変化を示す。本例において、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂのそれぞれに出力される電圧の波形の位相は１８０度異なる。
【００６２】
図６（ｃ）は、第１の降圧出力回路３７０ａに含まれる降圧用インダクタンス３７２ａ、及び第２の降圧出力回路３７０ｂに含まれる降圧用インダクタンス３７２ｂが流す電流の時間変化を示す。図６（ｄ）は、降圧コンデンサ３８０に流出入する電流ＩＣの時間変化を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したように、本例においては、第２降圧スイッチ３７６ａ及び第２降圧スイッチ３７６ｂの双方が接続する区間がなく、降圧用インダクタンス３７２ａ及び降圧用インダクタンス３７２ｂの双方における電流が増加している区間は存在しなくなる。従って、電源回路３５は、電流ＩＣの波形を平坦とすることができ、ＤＵＴ１５に供給される電圧の出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。
【００６３】
続いて、数式を用いて、ＤＵＴ１５に供給される電圧の出力リプル電圧をほぼ０とする点について説明する。以降、本図に示したＡの区間に着目して説明する。この区間において、第１の降圧出力回路３７０ａに含まれる降圧用インダクタンス３７２ａが流す電流の変化ΔＩＬ１は、降圧用インダクタンス３７２ａのインダクタ値Ｌと、第１降圧スイッチ３７４及び第２降圧スイッチ３７６のスイッチング周囲Ｔとを用いて、次のように表される。
【数１２】
2006271062.tif 000014
そして、この区間において、第２の降圧出力回路３７０ｂに含まれる降圧用インダクタンス３７２ｂが流す電流の変化ΔＩＬ２は、次のように表される。
【数１３】
2006271062.tif 000015
【００６４】
すると、降圧オンデューティＤ１が０から０．５までの範囲に含まれる場合、ΔＩＬ１とΔＩＬ２との和は、次のように表される。
【数１４】
2006271062.tif 000016
一方、降圧オンデューティＤ１が０．５から１までの範囲に含まれる場合、ΔＩＬ１とΔＩＬ２との和は、次のように表される。
【数１５】
2006271062.tif 000017
【００６５】
従って、式（１４）及び式（１５）により、ΔＩＬ１とΔＩＬ２との和、即ち降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の変化ΔＩＣは、次のように表される。
【数１６】
2006271062.tif 000018
ここで、出力リプル電圧が０であるためには、ΔＩＣが０でなければならない。従って、１−２×Ｄ１＝０が成立する場合、つまりＤ１が０．５である場合に、出力リプル電圧はほぼ０となる。なお、この場合、ＶＰＰとＶＮＮとの関係は、次のように表される。
【数１７】
2006271062.tif 000019
【００６６】
反転出力制御部３２０は、負荷に供給すべき所定の電圧ＶＯおよび電源電圧ＶＰＰに基づいて、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂがそれぞれ有する第２降圧スイッチ３７６が接続している時間と、第１降圧スイッチ３７４が接続している時間とを同一としてＤ１を０．５とするように、負電圧端子が出力する負電圧を式（１７）のように決定する。より具体的には、基準負電圧発生部３２４は、電源電圧ＶＰＰを反転した電圧を電圧反転回路３２２から受け取り、負荷に供給すべき電圧ＶＯを基準電圧発生部３１０から受け取って、電源電圧ＶＰＰを反転した電圧−ＶＰＰに負荷に供給すべき電圧ＶＯの２倍の電圧を加えて基準とする負電圧ＶＮＮを求める。そして、反転出力制御部３２０は、負電圧端子の電圧が、基準負電圧発生部３２４が出力する基準負電圧ＶＮＮとなるようにフィードバック制御を行う。
これにより電源回路３５は、電圧反転回路３２２を介して受け取った反転電圧に基づいて、Ｄ１がほぼ０．５になるように負電圧ＶＮＮを制御し、出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。
【００６７】
本実施形態に係る電源回路３５によれば、降圧オンデューティを０．５として、第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂを制御することにより、出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。これにより、ＤＵＴ１５に対して出力されるノイズを低減することができる。
【００６８】
図７は、本実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第３の例を示す。図４から図６にかけて、電源回路３５が第１の降圧出力回路３７０ａ及び第２の降圧出力回路３７０ｂを有する場合について説明した。しかし、電源回路３５は、これに代えて、複数の降圧出力回路３７０を有していてよい。この場合、反転出力回路３４０は、正電圧端子と複数の降圧出力回路３７０のそれぞれとの間の電流、及び負電圧端子と複数の降圧出力回路３７０のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、正電圧及び負電圧を複数の降圧出力回路３７０のそれぞれに出力する。そして、降圧オンデューティ決定部３６０は、複数の比較器３６４及び複数の降圧スイッチ制御部３６６を含み、降圧出力制御部３５０は、複数の降圧スイッチ制御部３６６を用いて、複数の降圧出力回路３７０に含まれる第２降圧スイッチ３７６のそれぞれを、同一時間ずつ順次接続する。つまり、複数の降圧スイッチ制御部３６６は、電源回路３５がＮ個の降圧出力回路３７０を有している場合に、それぞれの降圧出力回路３７０における降圧オンデューティを１／Ｎとすると共に、位相が（３６０／Ｎ）度ずつ異なるＮ個の制御信号を用いて、Ｎ個の第２降圧スイッチ３７６のそれぞれを制御する。この場合、ＶＰＰとＶＮＮとの関係は、次のように表される。
【数１８】
2006271062.tif 000020
【００６９】
ここで、図７を用いて、Ｎが３である場合、即ち電源回路３５が３個の降圧出力回路（３７０ａ、３７０ｂ、及び３７０ｃ）を有する場合について説明する。本例において、それぞれの降圧出力回路３７０における降圧オンデューティは共通で、１／３に略等しい。図７（ａ）は、降圧出力回路３７０ａがＤＵＴ１５に供給する電圧の時間変化を示す。図７（ｂ）は、降圧出力回路３７０ｂがＤＵＴ１５に供給する電圧の時間変化を示す。図７（ｃ）は、降圧出力回路３７０ｃがＤＵＴ１５に供給する電圧の時間変化を示す。本例において、それぞれの降圧出力回路３７０が供給する電圧の波形の位相は、１２０度ずつ異なる。
【００７０】
図７（ｄ）は、降圧出力回路３７０ａに含まれる降圧用インダクタンス３７２ａ、降圧出力回路３７０ｂに含まれる降圧用インダクタンス３７２ｂ、及び降圧出力回路３７０ｃに含まれる降圧用インダクタンス３７２ｃのそれぞれが流す電流の時間変化を示す。図７（ｅ）は、降圧コンデンサ３８０に流出入する電流ＩＣの時間変化を示す。図７（ａ）、図７（ｂ）、及び図７（ｃ）に示したように、本例においては、降圧用インダクタンス３７２ａ、降圧用インダクタンス３７２ｂ、及び降圧用インダクタンス３７２ｃのうち、２以上の降圧用インダクタンス３７２における電流が同時に増加している区間は存在しない。従って、電源回路３５は、電流ＩＣの波形を平坦とすることができ、ＤＵＴ１５に供給される電圧の出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。
【００７１】
すなわち、図６と同様にして、反転出力制御部３２０は、負荷に供給すべき所定の電圧ＶＯおよび電源電圧ＶＰＰに基づいて、複数の降圧出力回路３７０がそれぞれ有する第２降圧スイッチ３７６が切断している時間を、当該降圧出力回路３７０以外の降圧出力回路３７０の第２降圧スイッチ３７６が接続している時間の合計と同一としてＤ１を１／Ｎとするように、負電圧端子が出力する負電圧を式（１８）のように決定する。より具体的には、基準負電圧発生部３２４は、電源電圧ＶＰＰを反転した電圧を電圧反転回路３２２から受け取り、負荷に供給すべき電圧ＶＯを基準電圧発生部３１０から受け取って、電源電圧ＶＰＰを反転した電圧−ＶＰＰを（Ｎ−１）倍した電圧に、負荷に供給すべき電圧ＶＯのＮ倍の電圧を加えて基準とする負電圧ＶＮＮを求める。そして、反転出力制御部３２０は、負電圧端子の電圧が、基準負電圧発生部３２４が出力する基準負電圧ＶＮＮとなるようにフィードバック制御を行う。
これにより電源回路３５は、電圧反転回路３２２を介して受け取った反転電圧に基づいて、Ｄ１がほぼ１／Ｎになるように負電圧ＶＮＮを制御し、出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。
【００７２】
以上のように、電源回路３５によれば、複数の降圧出力回路３７０を用いる場合であっても、出力リプル電圧をほぼ０とすることができる。これにより、ＤＵＴ１５に対して出力されるノイズを低減することができる。
【００７３】
なお、以上の説明において、電源回路３０及び電源回路３５は、単一のＤＵＴ１５に電圧を供給しているが、これに代えて、電源回路３０及び電源回路３５は、複数のＤＵＴ１５に電圧を供給してよい。この場合、電源回路３０及び電源回路３５は、互いに異なる負荷に電圧を供給する複数の降圧出力回路３７０を有していてよい。そして、反転出力回路３４０は、正電圧端子と複数の降圧出力回路３７０のそれぞれとの間の電流、及び負電圧端子と複数の降圧出力回路３７０のそれぞれとの間の電流の方向を同一として、正電圧及び負電圧を複数の降圧出力回路３７０のそれぞれに出力してよい。なお、この場合、降圧出力制御部３５０は、互いに異なる降圧オンデューティを用いて、それぞれの降圧出力回路３７０を制御してよい。
【００７４】
電源回路３０及び電源回路３５によれば、複数のＤＵＴ１５に電圧を供給する複数の降圧出力回路３７０が設けられている場合であっても、正電圧及び負電圧を自由に選択してそれぞれのＤＵＴ１５に供給することができる。また、降圧オンデューティＤ１と反転オンデューティＤ２とが同期している必要はないので、ＤＵＴ１５毎の駆動電圧が異なる場合であっても、単一の電源３００で、それぞれのＤＵＴ１５に駆動電圧を供給することができる。
【００７５】
また、本実施形態においては、電源回路３０及び電源回路３５は、ＤＵＴ１５を試験する試験装置１０に設けられていたが、これに代えて、電源回路３０及び電源回路３５は、他の装置に設けられ、ＤＵＴ１５とは異なる他の負荷に電圧を供給してもよい。
【００７６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係る試験装置１０の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源回路３０の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源回路３０が流す電流の時間変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電源回路３０の他の例である電源回路３５の構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第１の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第２の例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電源回路３５が有する降圧コンデンサ３８０に流出入する電流の時間変化における第３の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  試験装置
１５  ＤＵＴ
２０  試験部
３０  電源回路
２００  パターン発生部
２１０  タイミング発生部
２２０  波形成形部
２３０  ドライバ
２４０  コンパレータ
２５０  論理比較部
３００  電源
３１０  基準電圧発生部
３２０  反転出力制御部
３２２  電圧反転回路
３２４  基準負電圧発生部
３２６  差分検出器
３２８  反転位相補正部
３３０  反転オンデューティ決定部
３３２  反転三角波発生部
３３４  比較器
３３６  反転スイッチ制御部
３４０  反転出力回路
３４２  反転用インダクタンス
３４４  第１反転スイッチ
３４６  第２反転スイッチ
３４８  反転コンデンサ
３５０  降圧出力制御部
３５２  差分検出器
３５４  降圧位相補正部
３６０  降圧オンデューティ決定部
３６２  降圧三角波発生部
３６４  比較器
３６６  降圧スイッチ制御部
３７０  降圧出力回路
３７２  降圧用インダクタンス
３７４  第１降圧スイッチ
３７６  第２降圧スイッチ
３８０  降圧コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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