(57)【要約】本発明によると、制御可能なパルス発生器装置および方法が提供される。パルス発生器は、動作中の外部デバイスに送られ得る調節可能な高電流高電圧パルス列出力を発生させ得る。パルス発生器は、コントローラデバイスおよびパルス発生器デバイスを含む。コントローラデバイスは、１つ以上のパルス列リクエストを受け入れ、１つ以上の外部信号を受け入れ得、動作中のデバイスからのフィードバックを受け入れ得る。コントローラデバイスは、パルス列リクエスト、外部信号およびフィードバックに応答して、１つ以上のパルス列信号を発生させる。パルス発生器デバイスは、１つ以上のパルス列信号を受け取り、それに応答して、１つ以上のパルス列信号に従って、所定の電流レベルおよび所定の電圧レベルのパルス列出力を発生させる。
2004536519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能なパルス発生器であって、
動作中の外部デバイスに対して、１つ以上のパルス列発生信号に従って、所定の電流レベルおよび所定の電圧レベルのパルス列出力を発生させることができる、パルス発生器デバイスと、
該パルス発生器デバイスと通信するコントローラデバイスであって、該コントローラデバイスは、１つ以上のパルス列リクエストを受け入れ、該１つ以上のパルス列リクエストに応答して該１つ以上のパルス列信号を出力することができる、コントローラデバイスと、
を含み、該コントローラは、
１つ以上の外部デバイスと通信し、該１つ以上のパルス列リクエストを受け取ることができる通信インターフェースと、
精度基準波形を発生させる発振器と、
該通信インターフェースと通信するプロセッサであって、該プロセッサは、該発振器から該精度基準波形を受け取り、該通信インターフェースから該１つ以上のパルス列リクエストを受け取り、該１つ以上のパルス列リクエストに応答して１つ以上のパルス列コマンドを発生させる、プロセッサと、
該プロセッサと通信して、該１つ以上のパルス列コマンドを受け取り、該１つ以上のパルス列発生信号を発生させて該パルス発生器デバイスに送る、信号プロセッサと
を含む、制御可能なパルス発生器。
【請求項２】
前記通信インターフェースは、
入力ポートと、
該入力ポートと通信する通信インターフェースデバイスであって、受け取ったパルス列リクエストを変換することができる通信インターフェースデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項３】
前記通信インターフェースは、
汎用機器バス（ＧＰＩＢ）ポートと、
該ＧＰＩＢポートと通信する通信インターフェースデバイスであって、受け取ったパルス列リクエストを変換することができる通信インターフェースデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項４】
前記通信インターフェースは、
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートと、
該ＵＳＢポートと通信する通信インターフェースデバイスであって、受け取ったパルス列リクエストを変換することができる通信インターフェースデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項５】
前記通信インターフェースは、
シリアルポートと、
該シリアルポートと通信する通信インターフェースデバイスであって、受け取ったパルス列リクエストを変換することができる通信インターフェースデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項６】
前記通信インターフェースは、
パラレルポートと、
該パラレルポートと通信する通信インターフェースデバイスであって、受け取ったパルス列リクエストを変換することができる通信インターフェースデバイスと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項７】
１つ以上の外部信号を受け取る外部パルスポートと、
該外部パルスポートと通信する信号デバイスであって、パルス入力信号を変換することができる信号デバイスと
を含む信号インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項８】
デジタル入力信号ポートと、
該デジタル入力信号ポートと通信し、アナログ入力信号を生成する、対応するデジタル−アナログ変換器と、
該デジタル−アナログ変換器と通信する信号デバイスであって、該アナログ入力信号を変換することができる信号デバイスと
を含む信号インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項９】
アナログ入力信号ポートと、
該アナログ入力信号ポートと通信し、デジタル化されたアナログ入力信号を生成する、対応するアナログ−デジタル変換器と、
該アナログ−デジタル変換器と通信する信号デバイスであって、該デジタル化されたアナログ入力信号を変換することができる信号デバイスと
を含む信号インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１０】
フィードバック信号ポートおよび入力信号を変換することができる信号デバイスを含む信号インターフェースをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１１】
前記信号プロセッサはプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）およびデータレジスタを含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１２】
前記パルス発生器デバイスは、パルス列出力を生成するために、オフおよびオンに切り替えることができるＭＯＳＦＥＴ電力スイッチをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１３】
前記パルス発生器デバイスは、二倍にされた電圧供給を受け取り、手動で調節可能な電圧レベルを前記ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチに提供する、調節可能な正電圧レギュレータをさらに含む、請求項１２に記載のパルス発生器。
【請求項１４】
前記パルス発生器デバイスは、電圧調節デバイスから二倍にされた電圧供給を受け取り、手動で調節可能な電圧レベルを前記ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチに提供する、調節可能な正電圧レギュレータをさらに含む、請求項１２に記載のパルス発生器。
【請求項１５】
前記パルス発生器デバイスは、パルス列出力を生成するために、オフおよびオンに切り替えることができるＭＯＳＦＥＴ電力スイッチと、前記コントローラデバイスからの該パルス列入力に応答して、該ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチを制御するＭＯＳＦＥＴスイッチドライバとをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１６】
前記パルス発生器デバイスは、低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力を受け取り、受け取ったパルス入力に従って該低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力をゲートする、デジタルオプティカルアイソレータをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１７】
前記パルス発生器デバイスは、
低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力を受け取り、受け取ったパルス入力に従って該低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力をゲートする、デジタルオプティカルアイソレータと、
ゲートされた低ボルトレギュレーションされたＤＣ電圧を該デジタルオプティカルアイソレータから受け取り、予備パルス列を生成するために、該ゲートされた低ボルトレギュレーションされたＤＣ電圧によってオフまたはオンに切り替えられる、ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバと、
該ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバからの該予備パルス列に応答して、オンおよびオフに切り替えられて、パルス列出力を発生させる、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチと、
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１８】
前記パルス発生器デバイスは、該パルス発生器において、ＤＣ電圧レベルを増大させる３つ以上の電圧ダブラーをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項１９】
前記パルス発生器デバイスは、第１の負荷抵抗器に並列に接続された熱交換コントローラをさらに含み、該第１の負荷抵抗器はＤＣ電源に直列に接続されている、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項２０】
前記パルス発生器デバイスは、ＤＣ電源ノードと接地ノードとの間に並列に接続されたトランジェント電圧サプレッサをさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項２１】
前記パルス発生器デバイスは、第２の負荷抵抗器にかけられる電圧を受け取り、電流モニタ出力を提供する第１の精度オペアンプをさらに含み、該電流モニタ出力は該第２の負荷抵抗器における電流レベルに関連する電流測定値を提供する、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項２２】
前記パルス発生器デバイスは、
前記パルス発生器の出力ノードと並列に接続された電圧ディバイダであって、該電圧ディバイダは、出力ノードおよび分圧ノードに接続された第３の負荷抵抗器を含み、該電圧ディバイダは、該分圧ノードおよび接地ノードに接続された第４の負荷抵抗器をさらに含む、電圧ディバイダと、
入力として１８ボルトにレギュレーションされた入力および分圧された出力電圧を前記分圧ノードから受け取り、電圧測定信号を電圧モニタポートに出力する第２の精度オペアンプであって、前記電圧測定信号は、該パルス発生器デバイスの該出力ノードにおける出力電圧に関連する、第２の精度オペアンプと
をさらに含む、請求項１に記載のパルス発生器。
【請求項２３】
制御可能なパルス発生器であって、
１つ以上のパルス列リクエストを受け入れ、１つ以上の外部信号を受け入れ、それに応答して、１つ以上のパルス列信号を出力することができる制御可能なコントローラデバイスと、
該コントローラデバイスと通信し、該１つ以上のパルス列信号を受け取るパルス発生器デバイスであって、該パルス発生器デバイスは、動作中の外部デバイスに対して、該１つ以上のパルス列信号に従って、所定の電流レベルおよび所定の電圧レベルのパルス列出力を発生させることができる、該パルス発生器デバイスと、
を含み、該パルス発生器デバイスは、
ＤＣ電源ノードおよび第１の負荷抵抗器ノードに接続された第１の負荷抵抗器と、
第１のパススルーノードおよび第２の負荷抵抗器ノードに接続された第２の負荷抵抗器と、
出力ノードおよび電圧ディバイダノードに接続された第３の負荷抵抗器と、
該電圧ディバイダノードおよび接地ノードに接続された第４の負荷抵抗器と、
該第１の負荷抵抗器ノードに接続された入力、該第１のパススルーノードに接続された出力、および熱交換ノードに接続されたバイアス入力を含む第１のパススルーＭＯＳＦＥＴであって、該第１のパススルーＭＯＳＦＥＴは、該第１の負荷抵抗器ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする、第１のパススルーＭＯＳＦＥＴと、
低ボルトレギュレータ入力ノードに接続された入力、第４のパススルーノードに接続された出力、および第３のパススルーノードに接続されたバイアス入力を含む第２のパススルーＭＯＳＦＥＴであって、該第２のパススルーＭＯＳＦＥＴは、該低ボルトレギュレータ入力ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする、第２のパススルーＭＯＳＦＥＴと、
該第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力、第２のパススルーノードに接続された出力、および調節可能な電圧出力ノードに接続されたバイアス入力を含む第３のパススルーＭＯＳＦＥＴであって、該第３のパススルーＭＯＳＦＥＴは、該第２の負荷抵抗器ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする、第３のパススルーＭＯＳＦＥＴと、
該ＤＣ電源ノードに接続された入力および該接地ノードに接続された入力を含む第１の電圧ダブラーであって、該第１の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる、第１の電圧ダブラーと、
該低ボルトレギュレータ入力ノードに接続された入力および該接地ノードに接続された入力、ならびに１８ボルト出力ノードに接続された出力を含む第２の電圧ダブラーであって、該第２の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる、第２の電圧ダブラーと、
該調節可能な正電圧出力ノードに接続された入力および該接地ノードに接続された入力、ならびに該低ボルトレギュレータ入力ノードに接続された出力を含む第３の電圧ダブラーであって、該第３の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる、第３の電圧ダブラーと、
該ＤＣ電源ノードに接続された入力、該第１の負荷抵抗器ノードに接続された入力、および該接地ノードに接続された入力、ならびに該熱交換ノードに接続された出力を含む熱交換コントローラであって、該熱交換コントローラは、該第１の負荷抵抗器における電流を感知し、該第１の負荷抵抗器にわたって、負荷がない状態または過負荷状態がある場合に、ゼロ電圧出力を提供する、熱交換コントローラと、
該ＤＣ電源ノードと該接地ノードとの間に接続されたトランジェント電圧サプレッサと、
該第１のパススルーノードに接続された入力および該第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力を含み、基準電圧が低ボルトノードから受け取られる、第１の精度オペアンプであって、該第１の精度オペアンプは、第２の負荷抵抗器にかけられる電圧を受け取り、電流モニタ出力を提供し、該電流モニタ出力は、該第２の負荷抵抗器における電流レベルに関連する電流測定値を提供する、第１の精度オペアンプと、
該第２のパススルーノードに接続された入力、該出力ノードに接続された出力、および電力スイッチ入力ノードに接続された制御入力を含むＭＯＳＦＥＴ電力スイッチであって、該ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチは、パルス列出力を生成するためにオフおよびオンに切り替えることができる、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチと、
アイソレータ出力ノードに接続された入力、該電力スイッチ入力ノードに接続された出力、および該第３のパススルーノードに接続されたバイアス入力を含むＭＯＳＦＥＴスイッチドライバであって、該ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバは、該コントローラデバイスからの該１つ以上のパルス列信号に応答して、該ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチを制御する、ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバと、
ユーザ入力に応答して、可変電圧レベルを発生させることができる、電圧調節デバイスと、
該第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力、該調節可能な電圧出力ノードに接続された出力、ならびに該調節可能な電圧入力ノードおよび該電圧調節デバイスに接続された制御入力を含む調節可能な正電圧レギュレータであって、該調節可能な正電圧レギュレータは、二倍にされた電圧供給および該可変電圧レベルを該電圧調節デバイスから受け取り、手動で調節された電圧レベルを該ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチに提供する、調節可能な正電圧レギュレータと、
該第４のパススルーノード、該アイソレータ出力ノード、および該パルス入力ポートに接続されたデジタルオプティカルアイソレータであって、該デジタルオプティカルアイソレータは、低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力およびパルス列信号をパルス入力ポートから受け取り、該パルス列信号に従って、該低ボルトレギュレーションされたＤＣ入力をゲートする、デジタルオプティカルアイソレータと、
該パルス発生器デバイスの該出力ノードと該接地ノードとの間に接続された電圧ディバイダであって、該電圧ディバイダは、該出力ノードおよび電圧ディバイダノードに接続された第３の負荷抵抗器、ならびに、該電圧ディバイダノードおよび該接地ノードに接続された第４の負荷抵抗器を含む、電圧ディバイダと、
該電圧ディバイダノードおよび該接地ノードに接続され、入力として、１８ボルトにレギュレーションされた入力および分圧された出力を該電圧ディバイダノードから受け取り、電圧測定信号を電圧モニタポートにおいて出力する、第２の精度オペアンプであって、該電圧測定信号は該出力ノードにおける該パルス発生器デバイスの出力電圧に関連する、第２の精度オペアンプと
を含む、制御可能なパルス発生器。
【請求項２４】
前記コントローラデバイスは、１つ以上の外部デバイスと通信することができる通信インターフェースをさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項２５】
前記コントローラデバイスは、精度基準波形を発生させる発振器をさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項２６】
前記コントローラデバイスは、電力を提供する電源をさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項２７】
前記コントローラデバイスは、
１つ以上の外部デバイスと通信し、前記１つ以上のパルス列リクエストを受け取ることができる、通信インターフェースと、
１つ以上の外部信号を受け取る少なくとも１つの信号ポートを含む信号インターフェースと、
制御ルーチンを実行し、該通信インターフェースと通信し、発振器から精度基準波形を受け取り、該通信インターフェースから該１つ以上のパルス列リクエストを受け取り、該１つ以上のパルス列リクエストに応答して１つ以上のパルス列コマンドを発生させる、プロセッサと
をさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項２８】
前記コントローラデバイスは、トリガ信号を動作中の前記外部デバイスに提供することができるトリガデバイスをさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項２９】
前記コントローラデバイスは、前記１つ以上のパルス列信号を前記パルス発生器デバイスにリレーすることができる出力インターフェースをさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項３０】
前記コントローラデバイスは、１つ以上の外部信号を受け取る少なくとも１つの信号ポートを含む信号インターフェースをさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項３１】
前記コントローラデバイスは、
プロセッサと、
該プロセッサと通信して１つ以上のパルス列コマンドを該プロセッサから受け取り、信号インターフェースと通信して１つ以上の外部信号を受け取り、前記１つ以上のパルス列信号を発生させて出力インターフェースに送り、該出力インターフェースは該１つ以上のパルス列信号を前記パルス発生器デバイスに送る、信号プロセッサと
をさらに含む、請求項２３に記載の制御可能なパルス発生器。
【請求項３２】
調節可能な、高電圧、高電流パルス列出力を提供する方法であって、
コントローラデバイスにおいて、１つ以上のパルス列リクエストを外部デバイスから受け取るステップと、
該コントローラデバイスにおいて、１つ以上の外部信号を受け取るステップと、
該１つ以上のパルス列リクエストおよび該１つ以上の外部信号に応答して、該コントローラデバイスにおいて、１つ以上のパルス列信号を発生させるステップと、
該１つ以上のパルス列信号をパルスコントローラデバイスに送るステップと、
該パルスコントローラにおいて、該１つ以上のパルス列信号に対応する、高電圧、高電流パルス列出力を発生させるステップと
を包含する、方法。
【請求項３３】
前記パルス列出力を動作中のデバイスに提供するステップをさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
トリガ信号を動作中のデバイスに提供するステップをさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
動作中のデバイスからフィードバック信号を受け取るステップと、前記１つ以上のパルス列信号を発生させるステップにおいて、該フィードバック信号を利用するステップとをさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
外部パルスを受け取るステップと、該外部パルスを実質的に再生するパルス列信号を発生させるステップとをさらに包含する、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概してパルス発生器に関する。より詳細には、本発明は、調節可能な、高電流、高電圧パルス生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術の説明）
パルス発生器は、方形波信号等の電気パルス列を生成する電気デバイスである。パルス列は、例えば、フィードバックならびにモータ、電気ディスプレイの制御等の様々なものに用いられ得る。さらに、パルス列は、通信に応用する、あるいは、半導体デバイス等のデバイスを試験するために用いられ得る。デバイスの負荷は、パルス列の特徴を修正させることによって変化され得る。
【０００３】
このパルス列は、様々な特性が提供されることが必要であり得る。調節される、制御されることが必要であり得るという特性のいくつかは、パルスレート／周波数、パルス位置、パルス幅、パルスデューティサイクル、電圧および電流駆動レベル等である。従って、制御可能、フレキシブル、および、高電圧かつ高電流出力を提供可能であるパルス発生器には大きな需要がある。
【０００４】
従来技術では、パルス発生器は、通常、専用のデバイスであり、発振器、増幅器および波形形成回路である。従来技術のパルス発生器は、通常、固定電圧および固定電流パルス列の機能を提供する（このようなデバイスは、比較的安価であり、単純である）。
【０００５】
しかし、従来技術によるパルス発生器は、いくかの欠点を有している。従来技術のパルス発生器が普通特定の目的または応用のために設計されているので、それらは、フレキシブルな出力タイミング、電流および／または電圧特性を提供しない。一般的な研究室型のパルス発生器等の変化する信号を提供することが出来る従来技術のデバイスは、限られた精度、ならびに、限られた電圧および電流駆動性能を有する。例えば、従来技術のパルス生成器は、通常増幅されなければならない。従って、従来技術のパルス発生器は、パルス発生器が、出力供給のスイッチングまたはパルシング間の負荷の下で供給可能な最大量の電流に制限される。従来技術のパルス生成器は、パルス状態の下でレギュレーションされた出力電圧を調節することはできない。
【０００６】
従って、高電圧出力、高電流出力を有するが、正確に制御され得て、調節され得るパルス生成器が、従来技術に必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある実施形態に従って、制御可能なパルス発生器が提供される。パルス発生器は、動作中の外部デバイスに対して、１つ以上のパルス列発生信号に従って、所定の電流レベルおよび所定の電圧レベルのパルス列出力を発生させることができる、パルス発生器デバイスを含む。パルス発生器は、さらに、パルス発生器デバイスと通信するコントローラデバイスを含む。コントローラデバイスは、１つ以上のパルス列リクエストを受け入れ、１つ以上の外部信号を受け入れ、それに応答して１つ以上のパルス列信号を出力することができる。コントローラデバイスは、１つ以上の外部デバイスと通信し、１つ以上のパルス列リクエストを受け取ることができる通信インターフェースを含む。コントローラデバイスは、さらに、精度基準波形を発生させる発振器、および電力を提供する電源を含む。コントローラデバイスは、さらに、通信インターフェースと通信するプロセッサを含む。プロセッサは、制御ルーチンを実行し、発振器から精度基準波形を受け取り、通信インターフェースから１つ以上のパルス列リクエストを受け取り、１つ以上のパルス列リクエストに応答して１つ以上のパルス列コマンドを発生させる。コントローラデバイスは、さらに、トリガ信号を動作中の外部デバイスに提供することができるトリガデバイスを含む。コントローラデバイスは、さらに、１つ以上のパルス列信号をパルス発生器デバイスにリレーすることができる出力インターフェースを含む。コントローラデバイスは、さらに、１つ以上の外部信号を受け取る少なくとも１つの信号ポートを含む信号インターフェースを含む。コントローラデバイスは、さらに、プロセッサと通信して１つ以上のパルス列コマンドを受け取る信号プロセッサを含む。信号プロセッサはまた、信号インターフェースと通信して１つ以上の外部信号を受け取る。信号プロセッサは、１つ以上のパルス列信号を発生させて出力インターフェースに送る。出力インターフェースは、１つ以上のパルス列信号をパルス発生器デバイスに送る。
【０００８】
本発明のある実施形態に従って、制御可能なパルス発生器が提供される。パルス発生器は、１つ以上のパルス列リクエストを受け入れ、１つ以上の外部信号を受け入れ、それに応答して、１つ以上のパルス列信号を出力することができる制御可能なコントローラデバイスを含む。パルス発生器は、さらに、コントローラデバイスと通信し、１つ以上のパルス列信号を受け取るパルス発生器デバイスを含む。パルス発生器デバイスは、１つ以上のパルス列信号に従って、所定の電流レベルおよび所定の電圧レベルのパルス列出力を発生させることができる。パルス発生器デバイスは、ＤＣ電源ノードおよび第１の負荷抵抗器ノードに接続された第１の負荷抵抗器を含む。パルス発生器デバイスは、さらに、第１のパススルーノードおよび第２の負荷抵抗器ノードに接続された第２の負荷抵抗器を含む。パルス発生器デバイスは、さらに、出力ノードおよび電圧ディバイダノードに接続された第３の負荷抵抗器を含む。パルス発生器デバイスは、さらに、電圧ディバイダノードおよび接地ノードに接続された第４の負荷抵抗器を含む。パルス発生器デバイスは、さらに、第１の負荷抵抗器ノードに接続された入力、第１のパススルーノードに接続された出力、および熱交換ノードに接続されたバイアス入力を含む第１のパススルーＭＯＳＦＥＴを含む。第１のパススルーＭＯＳＦＥＴは、第１の負荷抵抗器ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする。パルス発生器デバイスは、さらに、９ボルトレギュレータ入力ノードに接続された入力、第４のパススルーノードに接続された出力、および第３のパススルーノードに接続されたバイアス入力を含む第２のパススルーＭＯＳＦＥＴを含む。電圧インターロックとして用いられる第２のパススルーＭＯＳＦＥＴは、９ボルトレギュレータ入力ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする。パルス発生器デバイスは、さらに、第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力、第２のパススルーノードに接続された出力、および調節可能な電圧出力ノードに接続されたバイアス入力を含む第３のパススルーＭＯＳＦＥＴを含む。第３のパススルーＭＯＳＦＥＴは、第２の負荷抵抗器ノードにおいて供給される電流をバッファーリングする。パルス発生器デバイスは、さらに、ＤＣ電源ノードに接続された入力および接地ノードに接続された入力を含む第１の電圧ダブラーを含む。第１の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる。パルス発生器デバイスは、９ボルトレギュレータ入力ノードに接続された入力および接地ノードに接続された入力、ならびに１８ボルト出力ノードに接続された出力を含む第２の電圧ダブラーを含む。第２の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる。パルス発生器デバイスは、さらに、調節可能な正電圧出力ノードに接続された入力および接地ノードに接続された入力、ならびに９ボルトレギュレータ入力ノードに接続された出力を含む第３の電圧ダブラーを含む。第３の電圧ダブラーは入力ＤＣ電圧レベルを増大させる。パルス発生器デバイスは、さらに、ＤＣ電源ノードに接続された入力、第１の負荷抵抗器ノードに接続された入力、および接地ノードに接続された入力、ならびに熱交換ノードに接続された出力を含む熱交換コントローラを含む。熱交換コントローラは、第１の負荷抵抗器における電流を感知し、第１の負荷抵抗器にわたって、負荷がない状態がある場合に、ゼロ電圧出力を提供する。パルス発生器デバイスは、さらに、ＤＣ電源ノードと接地ノードとの間に接続されたトランジェント電圧サプレッサを含む。パルス発生器デバイスは、さらに、第１のパススルーノードに接続された入力および第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力を含み、基準電圧が９ボルトノードから受け取られる、第１の精度オペアンプを含む。第１の精度オペアンプは、第２の負荷抵抗器にかけられる電圧を受け取り、電流モニタ出力を提供する。電流モニタ出力は、第２の負荷抵抗器における電流レベルに関連する電流測定値を提供する。パルス発生器デバイスは、さらに、第２のパススルーノードに接続された入力、出力ノードに接続された出力、および電力スイッチ入力ノードに接続された制御入力を含むＭＯＳＦＥＴ電力スイッチを含む。ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチは、パルス列出力を生成するためにオフおよびオンに切り替えることができる。パルス発生器デバイスは、さらに、アイソレータ出力ノードに接続された入力、電力スイッチ入力ノードに接続された出力、および第３のパススルーノードに接続されたバイアス入力を含むＭＯＳＦＥＴスイッチドライバを含む。ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバは、コントローラデバイスからの１つ以上のパルス列信号に応答して、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチを制御する。パルス発生器デバイスは、さらに、ユーザ入力に応答して、可変電圧レベルを発生させることができる、電圧調節デバイスを含む。パルス発生器デバイスは、さらに、第２の負荷抵抗器ノードに接続された入力、調節可能な電圧出力ノードに接続された出力、ならびに調節可能な電圧入力ノードおよび手動（またはプログラム制御）電圧調節デバイスに接続された制御入力を含む調節可能な正電圧レギュレータを含む。調節可能な正電圧レギュレータは、二倍にされた電圧供給および可変電圧レベルを手動電圧調節デバイスから受け取り、手動で調節された電圧レベルをＭＯＳＦＥＴ電力スイッチに提供する。パルス発生器デバイスは、さらに、第４のパススルーノード、アイソレータ出力ノード、およびパルス入力ポートに接続されたデジタルオプティカルアイソレータを含む。デジタルオプティカルアイソレータは、９ボルトにレギュレーションされたＤＣ入力およびパルス列信号をパルス入力ポートから受け取り、パルス列信号に従って、９ボルトにレギュレーションされたＤＣ入力をゲートする。パルス発生器デバイスは、さらに、パルス発生器デバイスの出力ノードと接地ノードとの間に接続された電圧ディバイダを含む。電圧ディバイダは、さらに、出力ノードおよび電圧ディバイダノードに接続された第３の負荷抵抗器を含む。電圧ディバイダは、さらに、電圧ディバイダノードおよび接地ノードに接続された第４の負荷抵抗器を含む。パルス発生器デバイスは、さらに、電圧ディバイダノードおよび接地ノードに接続された第２の精度オペアンプを含む。第２の精度オペアンプは、入力として、１８ボルトにレギュレーションされた入力および分圧された出力を電圧ディバイダノードから受け取り、電圧測定信号を電圧モニタポートにおいて出力する。電圧測定信号は出力ノードにおけるパルス発生器デバイスの出力電圧に関連する。
【０００９】
本発明のさらに他の実施形態に従って、調節可能な、高電圧、高電流パルス列出力を提供する方法が提供される。この方法は、コントローラデバイスにおいて、１つ以上のパルス列リクエストを外部デバイスから受け取るステップと、１つ以上の外部信号を受け取るステップとを含む。この方法は、さらに、１つ以上のパルス列リクエストおよび１つ以上の外部信号に応答して、コントローラデバイスにおいて、１つ以上のパルス列信号を発生させるステップを含む。この方法は、さらに、１つ以上のパルス列信号をパルスコントローラデバイスに送るステップを含む。この方法は、さらに、パルスコントローラにおいて、１つ以上のパルス列信号に対応する、高電圧、高電流パルス列出力を発生させるステップを含む。
【００１０】
本発明の上記の特徴および利点ならびにその他の特徴および利点は、添付の図面とともに、以下の好適な実施形態の説明を参照することによって、より良く理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、本発明の一つの実施形態によるパルス生成器１００のブロック図である。このパルス生成器１００は、オペレーション３００の下にあるデバイスに接続され得、トリガリング信号およびパルス列出力をオペレーション３００の下にあるデバイスに提供し得る。
【００１２】
このパルス生成器１００は、２つのメインコンポーネントを含み得る。一つは、コントローラデバイス１０３であり、もう一つは、パルス生成器デバイス２００である。コントローラデバイス１０３は、パルス生成器デバイス２００によるオペレーション３００の下にあるデバイスに送られたパルス列出力の全特性を設定かつ制御し得る。従って、パルス生成器デバイス２００は、一つ以上のパルス列生成信号を制御器デバイス１０３から受けて、その一つ以上のパルス列生成信号に従ってパルス列出力を発生させる。
【００１３】
ある実施形態では、制御器デバイス１０３は、通信インタフェース１０８、電力供給源１１２、プロセッサ１２５、発振器１４８、信号インタフェース１５７、トリガデバイス１３６、信号プロセッサ１４２および出力インタフェース１６６を含む。
【００１４】
この通信インタフェース１０８は、一つ以上の出力ポートを含み得、プロセッサ１２５をいくつかの方法および数の外部デバイスと通信可能にするインタフェース回路を含み得る。この通信インタフェース１０８は、典型的なシリアルまたはパラレルポート、業界認定バス、アナログポート等を含み得る。さらに、この通信インタフェース１０８は、他の方法の通信インタフェース（例えば、送信器および受信器を含む赤外線または周波数無線通信ポート）を含み得る。
【００１５】
プロセッサ１２５は、任意のタイプの汎用プロセッサであってもよく、制御器デバイス１０３を実装するソフトウェア制御器ルーチンを実行し得る。さらに、プロセッサ１２５は、通信インタフェース１０８と通信して、パルス列出力の生成に関するパルス列要求等のデータを送るおよび受け得る。
【００１６】
この発振器１４８は、任意のタイプの発振器であってもよく、好ましくは、ソリッドステート発振器等の正確な発振器である。この発振器１４８は、正確なクロック信号をプロセッサ１２５に提供する。この正確なクロック信号は、発生したパルス出力信号のタイミングを制御するために用いられ得る。
【００１７】
電力供給源１１２は、任意のタイプの電力供給源であってもよく、ＤＣ電力供給源またはＡＣ電力供給源を含む。この電力供給源１１２がＡＣ電圧を提供する場合、この電力供給源１１２は、好ましくは、ＤＣ変換器または整流器を含み、比較的ノイズフリーの電気電力を制御器デバイス１０３に提供するために、スムージング回路またはフィルタリング回路を含み得る。この電力供給源は、プロセッサ１２５、通信インタフェース１０８、発振器１４８、信号インタフェース１５７、トリガデバイス１３６、信号プロセッサ１４２および出力インタフェース１６６に電気電力を提供し得る。
【００１８】
このプロセッサ１２５は、制御器デバイス１０３全体の動作を制御するソフトウェアルーチンを格納し得るメモリを含み得る。さらに、このメモリは、プロセッサ１２５が例えば通信インタフェース１０８を通って入力を受けることが可能となる一つ以上のパルス列コマンドテンプレート、および、一つ以上の所望のパルス列コマンドを含み得る。この一つ以上のパルス列コマンドによって、信号プロセッサ１４２は、パルス列出力を発生させることが可能となる。
【００１９】
信号プロセッサ１４２は、一つ以上のパルス列出力コマンドをプロセッサから受けて、一つ以上のパルス列信号をそのプロセッサから発生させることを可能にする任意のタイプのプロセッサであり得る。さらに、この信号プロセッサ１４２は、信号入力を信号インタフェース１５７から受け得る。この一つ以上のパルス列信号は、好ましくは、電圧レベル、電流レベル、デューティサイクル、周波数、パルス位置、上昇時間等の全ての所望のパルス列特性を含む。信号プロセッサ１４２は、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を含む、いくつかの様態のプログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）であってもよい。その信号プロセッサ１４２は、従って、いくつかの様態のメモリを含んでもよく、プロセッサ１２５からの一つ以上のパルス列コマンドに応答して一つ以上のパルス列信号を生成するようにプログラムされてもよい。
【００２０】
信号インターフェイス１５７は、外部信号がコントローラデバイス１０３に入力されることを可能にするインターフェイスデバイスであり得る。従って、信号インターフェイス１５７は、動作中のデバイス３００からフィードバック信号を受取り得、アナログまたはデジタル信号入力を受取り得、外部パルスまたはパルス列を受取り得、弱く（weal）または不十分に増幅されたパルス列を受取り得る、等である。
【００２１】
トリガーデバイス１３６は、信号プロセッサ１４２からトリガーコマンドを受取り、トリガー信号を動作中のデバイス３００へ提供する回路であり得る。トリガーは、動作中のデバイス３００に状態を変更させるか、または所定の動作を実行させる。例えば、動作中のデバイスはトランジスタである場合、トリガー信号によってオンまたはオフにバイアスされ得る。動作中のデバイス３００がデジタルデバイスである場合、トリガー信号は、例えば、動作信号、またはトリガー信号に状態を変化させる信号に提供され得る。
【００２２】
出力インターフェイス１６６は、信号プロセッサ１４２からパルス列信号を受取る任意の種類のインターフェイスデバイスであり得、パルス列出力がパルス発生器デバイス２００へ送られる前にシグナルコンディショニング、波形整形、増幅、またはいくらかの他の種類のパルス列出力の処理を実行し得る。さらに、出力インターフェイス１６６は、その出力をバッファリングする。
【００２３】
図２は、本発明の別の実施形態に従ったコントローラデバイス１０３のブロック図である。この実施形態では、図１からのブロックのいくらかが、より詳細に分析される。本実施形態における通信インターフェイス１０８は、汎用計測バス（ＧＰＩＢ）ポート４０４、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート４０９、シリアルポート４１２、パラレルポート４１５、アナログポート４１８、および通信インターフェイス４２１を含む。通信インターフェイス４２１は、様々なポート間をインターフェイスし、任意の上述のポートを介してデータを授受するために、任意の必要な変換またはタイミング変換を提供し得る。
【００２４】
この実施形態では、プロセッサ１２５は、マイクロコントローラ１２７を備える。マイクロコントローラ１２７は、任意の公知または利用可能なマイクロコントローラであり得、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リード−オンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能リード−オンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）等のような積載されたリソースを備えていてもよい。さらに、マイクロコントローラ１２７は、入出力ポート、積載されたアナログ−デジタル変換器、タイマー、リセット監視回路等を備えていてもよい。
【００２５】
この実施形態では、電力供給源１１２は、ＡＣ電圧供給源４３２、レギュレーションされたＤＣ電圧供給源４３４を備える。レギュレーションされたＤＣ電圧供給源４３４は、ＡＣ電圧供給源４３２から電力を受取り、変圧器または他の形式の整流器を備え、かつフィルタリングまたはスムージング回路を備えて、ＡＣをレギュレーションされたＤＣ電圧に変換する。
【００２６】
この実施形態では、信号プロセッサ１４２は、プログラム可能論理デバイス４４０、および少なくとも１つのデータレジスタ４４６を備え得る。プログラム可能論理デバイス４４０は、工場でプログラムされてもよいし、または付加的に現場でプログラム可能であってもよい。さらに、プログラム可能論理デバイス４４０は、ソケットを含み得、ここで、プログラム可能論理デバイス４４０が除去可能であり得る。この態様では、プログラム可能論理デバイス４４０は、代用され得、かつ必要に応じて任意の方法で更新されるか、アップグレードされるか、または変更され得る。
【００２７】
データレジスタ４４６は、ＲＡＭまたはＲＯＭメモリを備え得、かつプログラム可能論理デバイス４４０が例えば算術計算を実行し得る動作スペースを備え得る。さらに、必要な時は、データレジスタ４４６は、将来利用するための一時的なデータを保持し得る。
【００２８】
この実施形態の信号インターフェイス１５７は、信号インターフェイスデバイス４６３に加えて、外部のパルス入力ポート４５３、アナログ／デジタル変換器ポート４５６、およびフィードバック信号ポート４５９を備える。
【００２９】
外部パルス入力ポート４５３は、コントローラデバイス１０３にある特性のパルスを発生させるように命令する外部パルス入力を受取り得る。外部パルス入力は、例えば、別のデバイスからのものであり得る。
【００３０】
アナログ／デジタル変換器入力ポート４５６は、外部デバイスがデジタル信号またはデジタル情報の形式の信号を入力することを可能にし得る。従って、アナログ／デジタル変換器入力４５６は、信号プロセッサ１４２での利用のためにデジタル信号をアナログ信号へ変換するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を備え得る。
【００３１】
フィードバック信号ポート４５９は、動作中のデバイス３００へ送信されるパルス列出力の修正を可能にするために、動作中のデバイス３００からフィードバック信号を受取り得る。
【００３２】
信号インターフェイス４６３は、外部信号とコントローラデバイス１０３との間にインターフェイスを提供するために必要な任意の必要なデータ、タイミング、電圧、または電流変換を提供し得る。信号インターフェイス４６３はまた、変換された外部信号をマイクロコントローラ１２７に提供し得る。
【００３３】
トリガーアレイ１３６は、パルス列リクエストに応答して、または信号インターフェイス１５７により受取られた受信信号に応答して、信号プロセッサ１４２により選択され、かつ送信され得るトリガーまたはトリガーの値のアレイであり得る。出力インターフェイス１６６は、既に述べたものと同一の機能を提供する。
【００３４】
動作中、コントローラデバイス１０３は、１つ以上のパルス列リクエストを受取り、パルス列コマンドを、所望であり、かつ制御可能なパルス列出力を動作中のデバイス３００に発生させるパルス発生器デバイス２００へ提供し得る。これは、１つ以上のパルス列リクエストを受取るステップと、１つ以上のパルス列コマンドを発生させるステップと、１つ以上の外部信号を受取るステップと、応答して１つ以上のパルス列信号を発生させるステップとを包含する。１つ以上のパルス列信号は、コントローラデバイス１０３によって、パルス発生器デバイス２００まで送られる。パルス発生器デバイス２００は、高圧、高電流パルス列出力を動作中のデバイス３００に発生させる。パルス列出力は、１つ以上のパルス列信号に対応する。さらに、コントローラデバイス１０３は、動作中のデバイス３００を制御するために、１つ以上のトリガー信号を動作中のデバイス３００に出力し得る。もしくは、１つ以上のトリガー信号は、パルス発生器デバイス２００により提供されるパルス列出力の利用を制御するために利用され得る。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態によるパルス発生器デバイス２００の詳細を示す。パルス発生器デバイス２００は、レギュレーションされていない正の電圧入力およびグランド入力（ＧＮＤ）を含み得、正およびグランド電圧入力を用いることは、１つ以上のパルス列出力を発生し得る。ＤＣ供給ノードｎ１およびグランドノードｎ２において、パルス発生器デバイス２００は、制御下のデバイス３００を動作するのに十分な電圧および電流容量を有する電力供給源（図示しない）からレギュレーションされていないＤＣ電圧を受け取る。パルス発生器はまた、コントローラデバイス１０３から供給される１つ以上のパルス列信号をパルス入力ポート２８９で受け取る。従ってパルス列出力の電圧レベルおよび電流レベルは、コントローラデバイス１０３によって設定される。
【００３６】
パルス発生器デバイス２００は、トランジェント電圧サプレッサ２０４、第１の電圧ダブラ２０８、第１の負荷抵抗器２１１、第１のパススルーＭＯＳＦＥＴ２１４、熱交換コントローラ２２０、固定された９ボルトレギュレータ２２６、第２の電圧ダブラ２３２、第２の負荷抵抗器２３５、第１の精密演算増幅器（オペアンプ）２４２、第２のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４９、調整可能な正の電圧レギュレータ２５４、第３の電圧ダブラ２５６、第３のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４４、手動電圧調整デバイス２６３、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８、ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５、デジタルオプティカルアイソレータ２６５、第３の負荷抵抗器２８１、第４の負荷抵抗器２８３、および第２の精密なオペアンプ２７９を含む。電圧ダブラは、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることによってインプリメントされ得る。ＤＣ−ＤＣコンバータは、同様の電圧ダブラよりもより大きい電流を生成する。このようなより高い電流は、スイッチドライバ２７５によってＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８の高速スイッチングを生じる。
【００３７】
パルス発生器デバイス２００の出力は、出力ノードｎ１５に接続された１つ以上のパルス列出力ポート２９９、電流モニタ出力ポート２８６、および電圧モニタ出力ポート２８７を含む。パルス発生器デバイス２００は、好適にはコントローラデバイス１０３から１つ以上のパルス列信号を受け取るパルス入力ポート２８９をさらに含む。
【００３８】
トランジェント電圧サプレッサ２０４は、ＤＣ供給ノードｎ１とグランドノードｎ２との間に接続される。トランジェント電圧サプレッサ２０４は、インダクタコイル、フィルタ網等を含む任意のタイプのトランジェント電圧サプレッサであり得る。
【００３９】
第１の電圧ダブラ２０８の入力はＤＣ供給ノードｎ１とグランドノードｎ２との間に接続される。第１の電圧ダブラ２０８の出力は、第３のパススルーノードｎ３に接続される。電圧ダブラ２０８の出力は、電力ＭＯＳＦＥＴ２６８に接続されたＮチャネルデバイスを動作するように、最小４ボルトだけ供給電圧を超えるべきである。第２の電圧ダブラ２３２の入力は、９ボルトレギュレータ入力ノードｎ４に接続される。第２の電圧ダブラ２３２の出力は、１８ボルト出力ノードｎ５に接続される。第３の電圧ダブラ２５６の入力は、調整可能な電圧レギュレータ２５４に対する基準電圧であるノードｎ７に接続される。第３の電圧ダブラ２５６の出力は、９ボルトレギュレータ入力ノードｎ６に接続される。第１、第２、および第３の電圧ダブラ２０８、２３２、および２５６は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む任意のタイプの電圧ダブラであり得る。
【００４０】
第１の負荷抵抗器２１１は、ＤＣ供給ノードｎ１および第１の負荷抵抗器ノードｎ１１に接続される。第２の負荷抵抗器２３５は、第１のパススルーノードｎ１０および第２の負荷抵抗器ノードｎ９に接続され、ノードｎ９は、調整可能な電圧レギュレータ２５４に対する基準電圧である。第３の負荷抵抗器２８１は、出力ノードｎ１５および電圧ディバイダノードｎ１６に接続される。第４の負荷抵抗器２８３は、電圧ディバイダノードｎ１６およびグランドノードｎ２に接続される。従って、第３の負荷抵抗器２８１および第４の負荷抵抗器２８３は、出力ノードｎ１５およびグランドノードｎ２を横切って並列に接続され、電圧ディバイダ網を形成する。種々の負荷抵抗器２１１、２３５、２８１、および２８３は、例えば、セラミック抵抗器等の過剰の電力を吸収かつ散逸することが可能な任意のタイプの高電流容量抵抗器であり得る。
【００４１】
第１のパススルーＭＯＳＦＥＴ２１４は、第１の負荷抵抗器ノードｎ１１と第１のパススルーノードｎ１０に接続され、バイアス入力は、熱交換ノードｎ１２に接続される。第２のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４４は、９ボルトのレギュレータ入力ノードｎ６および第４のパススルーノードｎ１４に接続され、バイアス入力は、第３のパススルーノードｎ３に接続される。第３のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４９は、第２の負荷トランジスタノードｎ９および第２のパススルーノードｎ１３に接続され、バイアス入力は、調整可能な電圧出力ノードｎ８に接続される。パススルーＭＯＳＦＥＴ２１４、２４４、２４９は、高電圧レベルにおいて電力を導くことが可能である任意のタイプの適切なＭＯＳＦＥＴトランジスタであり得、そしてＰ−チャンネルまたはＮ−チャンネル半導体デバイスに適切に接続され、バイアスされ得る。
【００４２】
９ボルトの正の電圧レギュレータ２２６の入力は、第１のパススルーノードｎ１０に接続され、その出力は、９ボルトノードｎ６に接続される。制御入力は、９ボルトレギュレータ入力ノードｎ４に接続される。調整可能な正の電圧レギュレータ２５４の入力は、第２の負荷レジスタノードｎ９に接続され、その出力は、調整可能な電圧出力ノードｎ８に接続される（これは、ＭＯＳＦＥＴ２４９に対するゲート制御である）。その制御入力は、電圧ダブラ２５６からの高電圧ドライブノードｎ７、手動電圧調整デバイス２６３、およびＭＯＳＦＥＴ２４９の出力の全てに接続される。９ボルト正の電圧レギュレータ２２６および調整可能な正の電圧レギュレータ２５４は、任意のタイプの市販の電圧レギュレータ（入力電圧レベルに基づく出力電圧を制御するレギュレータ等）であり得る。入力電圧レベルは、出力ＤＣ電圧レベルの変更を可能にするように調整され得る（すなわち、調整可能な正の電圧レギュレータ２５４）。入力電圧レベルは、手動電圧調整デバイス２６３から受け得る。このデバイスは、電位差計、可変変圧器、プログラム可能なコントローラ等を含み得る。手動電圧調整デバイス２６３は、オペレータまたはプログラムされた動作によって手動で調整され得る。
【００４３】
熱交換コントローラ２２０は、第１の負荷抵抗器２１１間に並列に接続される。熱交換コントローラ２２０の入力は、ＤＣ供給ノードｎ１、第１の負荷抵抗器ノードｎ１１、およびグランドノードｎ２に接続される一方で、出力は、熱交換ノードｎ１２に接続される。負荷（または過負荷、すなわちショート）の欠如が第１の負荷抵抗器２１１を介してセンシングされる場合、熱交換コントローラ２２０は、パススルーＭＯＳＦＥＴ２１４を介して利用可能な電力供給源を切断する電圧センシングレギュレータであり得る。
【００４４】
第１の精密オペアンプ２４２の入力は、第１のパススルーノードｎ１０および第２の負荷抵抗器ノードｎ９に接続される。基準電圧が９ボルトノードｎ６から受ける。従って、第１の精密オペアンプ２４２は、第２の負荷抵抗器２３５間に並列に接続される。第１の精密オペアンプ２４２は、第２の負荷抵抗器２３５を介して流れる電流をセンシングし、電流計測を電流モニタ出力ポート２８６に供給する。
【００４５】
第２の精密オペアンプ２７９は、電圧ディバイダノードｎ１６およびグランドノードｎ２において第４の負荷抵抗器２８３間に並列に接続される。従って、第２の精密オペアンプ２７９は、第３の負荷抵抗器２８１と第４の負荷抵抗器２８３との間に存在する分割された電圧レベルを受け取る。基準電圧は、１８ボルトのノードｎ５から受ける。１８ボルト基準電圧は、オペアンプ動作に対して計測された信号間に２Ｖのマージンを供給する。第２の精密オペアンプ２７９は、第４の負荷抵抗器２８３間に存在する電圧をセンシングし、電圧測定／電圧モニタリング出力を電圧モニタリング出力ポート２８７に供給する。
【００４６】
第３のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４９の入力は、第２の負荷トランジスタノードｎ９に接続され、その出力が第２のパススルーノードｎ１３に接続される。バイアス入力は、調整可能な電圧出力ノードｎ８に接続される。第３のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４９は、第３のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４９が調整可能な正の電圧レギュレータ２５４によって設定された後で利用可能な電圧を用いて、調整可能な正の電圧レギュレータ２５４によって制御され得る。
【００４７】
ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８の入力は、第２のパススルーノードｎ１３に接続され、その出力は、出力ノードｎ１５に接続される、バイアス入力は、電力スイッチ入力ノードｎ１７に接続される。ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８は、フィルタキャパシタ（図示せず）上の電圧トランジェント状態からの損傷を回避するために、最小５〜１０ボルトだけ供給電圧を超えるのに十分な電圧容量を含まなければならない。ＭＯＳＦＥＴスイッチ２６８は、負荷を駆動するのに十分な定格電流（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｒａｔｉｎｇ）を有するべきである。複数のＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８は、定格電流を増加させるために並列接続され得る。
【００４８】
ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５の入力は、アイソレータ出力ノードｎ１８に接続され、その出力は、電力スイッチ入力ノードｎ１７に接続される。バイアス入力は、第３のパススルーノードｎ３に接続される。ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８は、ＤＣ電力レベルをオフおよびオンにし、パルス列出力（例えば方形波等）を生成するために、ＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５によって制御される。
【００４９】
デジタルオプティカルアイソレータ２６５の入力は、第４のパススルーノードｎ１４に接続され、その出力は、アイソレータ出力ノードｎ１８に接続される。従って、デジタルオプティカルアイソレータ２６５は、第２のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４４とＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５との間に接続される。電圧ダブラ２０８からの電圧が存在しない限り、ＭＯＳＦＥＴ２４４は、ＭＯＳＦＥＴドライバ２７５のパルス化を回避するように、電圧インターロックとして機能する。デジタルオプティカルアイソレータ２６５はまた、パルス入力ポート２８９に接続され、パルス入力ポート２８９から受信された入力パルス列信号が接続されるか、または第２のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４４からＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５への電力の通過を妨げる。動作中では、デジタルオプティカルアイソレータ２６５は、第２のパススルーＭＯＳＦＥＴ２４４からのＭＯＳＦＥＴスイッチドライバ２７５をバッファリングする。デジタルオプティカルアイソレータ２６５は、２つのコンポーネント間のクロストークを回避する。
【００５０】
パルス発生器デバイス２００の出力は、１つ以上の出力ポート２９９に供給され得る。１つ以上の出力ポート２９９は、ＭＯＳＦＥＴ電力スイッチ２６８のスイッチング動作によって生成されたように、第３の負荷抵抗器２８１および第４の負荷抵抗器２８３の間に存在する出力電圧を受け取る。１つ以上の出力ポート２９９は、例えば、動作３００下においてデバイスに接続され得る。
【００５１】
図４は、本発明の別の実施形態による調節可能な高電圧、高電流パルス列出力を提供する方法のフローチャート４００である。ステップ４０２において、１つ以上のパルス列リクエストが、コントローラデバイスにおいて外部デバイスから受取られる。外部デバイスは、コンピュータ、テスト装置、機器等のパルス列出力リクエストを発生させる任意の種類のデバイスであり得る。１つ以上のパルス列リクエストは、任意の形式で受取られ得、電圧、電流、デューティサイクル、パルス位置、パルス幅等の１つ以上のパルス列の特性を規定し得る。
【００５２】
ステップ４０７において、１つ以上の外部信号が、コントローラデバイスにおいてオプションで受取られ得る。外部信号は、外部パルス、外部フィードバック信号、または外部アナログもしくはデジタル信号の幾つかの態様を含み得、これらの信号は、利用される前に変換される必要がある。外部信号は、所定のパルス出力の特性形式で、応答をトリガーし得る。外部信号は、信号インターフェースにおいて受取られ得る。信号インターフェースは、１つ以上のタイプの外部信号を受取り、かつ任意の必要とされるトランスレーションを実行することが可能であり得る。
【００５３】
ステップ４１３において、１つ以上のパルス列信号が、１つ以上のパルス列リクエストおよび１つ以上の外部信号に応答して、発生し得る。従って、１つ以上のパルス列信号は、所望のパルス列出力を発生させるために必要な全てのパルス列特性を含む、所望のパルス列出力を規定する。これは、さらに、１つ以上の所望のパルス列信号を発生させるために利用され得る内部に格納された値、テーブル、式等を参照するステップを包含し得る。
【００５４】
従って、ステップ４１８において、発生した１つ以上のパルス列信号は、コントロールデバイス１０３からパルスコントローラデバイス２００まで送られる。パルスコントローラデバイス２００は、高電圧、高電流パルス列出力を１つ以上のパルス列信号から発生させる責任を負う。
【００５５】
ステップ４２４において、パルス列出力は、パルスコントローラデバイス２００において発生する。パルス列出力は、１つ以上のパルス列信号に対応する高電圧、高電流パルスであり得る。従って、パルスコントローラデバイス２００は、パルス列出力に対する所望の電圧および電流レベルを達成する。
【００５６】
パルス列出力は、動作中のデバイス３００に提供され得る。従って、パルス列出力は、モーター、ディスプレイ、変調された通信信号等のデバイスのフィードバックおよび制御のような用途ために、利用され得る。さらに、パルス列は、デバイス上の負荷（デューティサイクル）がパルス幅を増大させることによって増大し得る半導体デバイスのようなデバイスのテストのために、利用され得る。
【００５７】
さらに、本方法は、動作中のデバイスにトリガー信号を提供し得る。トリガー信号は、動作中のデバイス３００に状態を変更させる、またはいくつかの態様で動作条件を変化させ得る。例えば、動作中のデバイス３００が電力トランジスタである場合、トリガー信号は、スイッチング時間、電力消費、熱損失、動作が正確かどうかのチェック等を計測するために、トランジスタをオンおよびオフにバイアスし得る。
【００５８】
本方法は、さらに、動作中のデバイス３００からフィードバック信号を受取るステップを包含し得る。フィードバック信号は、最終的にはパルス列出力を発生させるために利用される１つ以上のパルス列信号を発生されるステップにおいて、利用され得る。従って、動作中のデバイス３００からのフィードバック信号は、最終的なパルス列出力に影響を与え、かつ制御し得る。例えば、フィードバック信号は、動作中のデバイス３００の電圧または電流レベルに関連し得る。従って、フィードバック信号は、所望の電圧または電流レベルが動作中のデバイス３００において達成されることを保証するために利用され得る。
【００５９】
本方法はさらに、いくつかの形状の外部パルスを受取るステップと、実質的に外部パルスを再発生させるパルス列信号を発生させるステップとを包含し得る。コントローラデバイス１０３およびパルスコントローラデバイス２００は、パルス列を受取り、そのパルス列を所望の電圧および電流レベルで再発生させ得る。
【００６０】
本発明が詳細に上述されたが、本発明は、上述された詳細な実施形態に制限されることは意図されない。当業者には、本発明の概念から逸脱することなく、本明細書中に記載される特定の実施形態の多数の利用および改変を実施し得、本明細書中に記載される特定の実施形態を離れ得ることは、明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態によるパルス発生器のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による制御器デバイスのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一つの実施形態によるパルス発生器デバイスの詳細を示す。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による調節可能、高電圧、高電流パルス列出力を提供する方法のフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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