(57)【要約】【課題】負荷電流に対する電圧の特性を容易に確認できる負荷装置を提供する。【解決手段】負荷電流ＩＬの変化に対する電圧Ｖｄの変化を表示部６０にグラフとして表示することができる。これにより、グラフの表示のためにコンピュータやデータロガーなどの別の装置を用意する必要がなく、また、測定結果のデータをグラフ化するための手間がかからないので、開発や検査の現場で非常に簡単に電流・電圧特性を確認することができる。【選択図】図１
2012042402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電圧に応じて流れる負荷電流を制御する負荷装置であって、
前記負荷電流の経路に設けられた半導体素子を含み、入力される負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスを制御する負荷部と、
前記半導体素子のインピーダンスを変化させる前記負荷制御信号を生成する負荷制御部と、
前記負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスが変化する過程において前記負荷電流及び前記印加電圧を測定する測定部と、
画像を表示する表示部と、
前記半導体素子のインピーダンスが変化する過程における前記測定部の一連の測定結果を表すグラフ又は表を前記表示部に表示させる表示制御部と
を有する負荷装置。
【請求項２】
前記負荷制御部は、前記半導体素子のインピーダンスを段階的に減少又は増大させる前記負荷制御信号を生成し、
前記測定部は、前記半導体素子のインピーダンスの前記段階的な変化における各段階において前記負荷電流及び前記印加電圧をそれぞれ測定し、
前記表示制御部は、前記負荷電流の変化に対する前記印加電圧の変化を表すグラフ又は表を前記表示部に表示させる、
請求項１に記載の負荷装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記負荷制御部の前記負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスが切り替わった場合、当該インピーダンスの切り替え時点から第１の時間が経過するまで測定を禁止する、
請求項２に記載の負荷装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記負荷電流及び前記印加電圧のそれぞれについて測定を開始した場合、当該測定の開始時点から第２の時間が経過した後で測定結果を取得する、
請求項３に記載の負荷装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記測定部において測定結果が得られる度に当該測定結果を前記グラフ又は表において表示する、
請求項４に記載の負荷装置。
【請求項６】
前記表示制御部は、前記半導体素子のインピーダンスの切り替え時点から前記第１の時間が経過するまでの期間、又は、前記測定部による測定の開始時点から前記第２の時間が経過するまでの期間において、前記測定部の測定結果を前記グラフ又は表において表示する、
請求項５に記載の負荷装置。
【請求項７】
前記負荷制御部は、前記半導体素子のコンダクタンスを第１のステップ値ずつ段階的に変化させる前記負荷制御信号を生成する、
請求項５又は６に記載の負荷装置。
【請求項８】
前記負荷制御部は、前記測定部における測定結果、及び／又は、前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が所定の条件を満たす場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に変化させる前記負荷制御信号を生成する、
請求項７に記載の負荷装置。
【請求項９】
前記負荷制御部は、
前記測定部において測定される前記印加電圧と第１の電圧しきい値とを比較し、前記印加電圧が前記第１の電圧しきい値より低くなった場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に増大させる前記負荷制御信号を生成する、
又は、
前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が第１の設定値に達した場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に増大させる前記負荷制御信号を生成する、
請求項８に記載の負荷装置。
【請求項１０】
前記負荷制御部は、
前記測定部において測定される前記印加電圧と第２の電圧しきい値とを比較し、前記印加電圧が前記第２の電圧しきい値より低くなった場合、前記半導体素子をオフ状態に設定する前記負荷制御信号を生成する、
又は、
前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が第２の設定値に達した場合、前記半導体素子をオフ状態に設定する前記負荷制御信号を生成する、
請求項７，８又は９に記載の負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷電流を制御する負荷装置に係り、特に、負荷電流等の測定結果を表示する機能を備えた負荷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源装置やバッテリー装置などの研究開発や製造検査においては、負荷のインピーダンスを様々に設定して装置の性能を試験するいわゆる負荷試験が欠かせない。この負荷試験では、一般に、トランジスタを用いて負荷インピーダンスを電子的に調節できるように構成された電子負荷装置が広く利用されている。（特許文献１〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０９０４０４号公報
【特許文献２】特開２００２−０９１５７７号公報
【特許文献３】特開２００９−１４５０６４号公報
【特許文献４】特許３４７０２９６号公報明細書
【特許文献５】特許３４７７６１９号公報明細書
【特許文献６】特許４１４６４４２号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に定電圧電源は、負荷が一定以上大きくなると出力電圧を低下させたり電流を制限したりすることによって回路の故障を防止する保護機能を備えている。この保護機能は、電子負荷装置を用いて調べることができる。例えば、電子負荷装置によって負荷抵抗を変化させながら電流と電圧を測定し、その測定結果をグラフにプロットすることによって、電源装置の電流・電圧特性を把握することができる。
【０００５】
このような電圧・電流特性のグラフの作成には、例えば、測定データをコンピュータに取り込んで汎用の表計算ソフトウェア等で処理する方法や、グラフ表示機能を備えたデータロガーに測定データを取り込んで処理する方法などが用いられる。しかしながら、これらの方法では、電子負荷装置と別にコンピュータやデータロガーなどの装置が必要になり、また、測定データからグラフを作成するための操作が必要になるため、開発や検査の現場で容易に電流・電圧特性を確認できないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷電流に対する電圧の特性を容易に確認できる負荷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る負荷装置は、印加電圧に応じて流れる負荷電流を制御する負荷装置であって、前記負荷電流の経路に設けられた半導体素子を含み、入力される負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスを制御する負荷部と、前記半導体素子のインピーダンスを変化させる前記負荷制御信号を生成する負荷制御部と、前記負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスが変化する過程において前記負荷電流及び前記印加電圧を測定する測定部と、画像を表示する表示部と、前記半導体素子のインピーダンスが変化する過程における前記測定部の一連の測定結果を表すグラフ又は表を前記表示部に表示させる表示制御部とを有する。
【０００８】
好適に、前記負荷制御部は、前記半導体素子のインピーダンスを段階的に減少又は増大させる前記負荷制御信号を生成し、前記測定部は、前記半導体素子のインピーダンスの前記段階的な変化における各段階において前記負荷電流及び前記印加電圧をそれぞれ測定し、前記表示制御部は、前記負荷電流の変化に対する前記印加電圧の変化を表すグラフ又は表を前記表示部に表示させてよい。
【０００９】
好適に、前記測定部は、前記負荷制御部の前記負荷制御信号に応じて前記半導体素子のインピーダンスが切り替わった場合、当該インピーダンスの切り替え時点から第１の時間が経過するまで測定を禁止してよい。
【００１０】
好適に、前記測定部は、前記負荷電流及び前記印加電圧のそれぞれについて測定を開始した場合、当該測定の開始時点から第２の時間が経過した後で測定結果を取得してよい。
【００１１】
好適に、前記表示制御部は、前記測定部において測定結果が得られる度に当該測定結果を前記グラフ又は表において表示してよい。
【００１２】
好適に、前記表示制御部は、前記半導体素子のインピーダンスの切り替え時点から前記第１の時間が経過するまでの期間、又は、前記測定部による測定の開始時点から前記第２の時間が経過するまでの期間において、前記測定部の測定結果を前記グラフ又は表において表示してよい。
【００１３】
好適に、前記負荷制御部は、前記半導体素子のコンダクタンスを第１のステップ値ずつ段階的に変化させる前記負荷制御信号を生成してよい。
【００１４】
好適に、前記負荷制御部は、前記測定部における測定結果、及び／又は、前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が所定の条件を満たす場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に変化させる前記負荷制御信号を生成してよい。
【００１５】
好適に、前記負荷制御部は、前記測定部において測定される前記印加電圧と第１の電圧しきい値とを比較し、前記印加電圧が前記第１の電圧しきい値より低くなった場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に増大させる前記負荷制御信号を生成してよい。また、前記負荷制御部は、前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が第１の設定値に達した場合、前記半導体素子のコンダクタンスを前記第１のステップ値より小さい第２のステップ値ずつ段階的に増大させる前記負荷制御信号を生成してよい。
【００１６】
好適に、前記負荷制御部は、前記測定部において測定される前記印加電圧と第２の電圧しきい値とを比較し、前記印加電圧が前記第２の電圧しきい値より低くなった場合、前記半導体素子をオフ状態に設定する前記負荷制御信号を生成してよい。また、前記負荷制御部は、前記半導体素子のコンダクタンスの設定値が第２の設定値に達した場合、前記半導体素子をオフ状態に設定する前記負荷制御信号を生成してよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、負荷電流の変化に対する電圧の変化を表したグラフや表を表示することによって、負荷電流に対する電圧の特性を容易に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る負荷装置の構成の一例を示す図である。
【図２】定抵抗モードにおける負荷部の回路構成の一例を示す図である。
【図３】図２における可変ゲインアンプの構成の一例を示す図である。
【図４】表示部の画面に表示される電圧・電流特性のグラフの一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の第１の例を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の第２の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る負荷装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す負荷装置は、試験対象の電源装置（供試電源ＤＵＴ）の出力（ＯＵＴ＋，ＯＵＴ−）に接続される負荷端子Ｔ１，Ｔ２と、電流検出用抵抗Ｒｓと、負荷部１０と、制御部２０と、電圧測定回路３０と、電流測定回路４０と、記憶部５０と、表示部６０と、入力部７０と、通信部８０を有する。制御部２０は、機能的な構成要素として、負荷制御部２１と、測定制御部２２と、表示制御部２３を有する。
負荷部１０は、本発明における負荷部の一例である。
負荷制御部２１は、本発明における負荷制御部の一例である。
電圧測定回路３０，電流測定回路４０及び測定制御部２２を含むブロックは、本発明における測定部の一例である。
表示部６０は、本発明における表示部の一例である。
表示制御部２３は、本発明における表示制御部の一例である。
【００２０】
負荷部１０は、負荷端子（Ｔ１，Ｔ２）に流れる供試電源ＤＵＴの負荷電流ＩＬを調節する回路であり、例えば、負荷電流ＩＬの経路に設けられたＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタ等の半導体素子と、この半導体素子のインピーダンスを制御部２０の負荷制御信号に応じて調節する制御回路を有する。
【００２１】
負荷部１０は、例えば、所望の電流を流す定電流モード、所望の抵抗値を保つ定抵抗モード、所望の電圧源を模擬する定電圧モード、所望の電力を消費する定電力モードなどの負荷制御モードを備えており、制御部２０の負荷制御信号に応じてこれらの負荷制御モードを切り替える。負荷部１０の制御回路は、各負荷制御モードにおいて、負荷端子（Ｔ１，Ｔ２）に流れる電流や負荷端子間の電圧、消費電力などの検出信号を所定の検出回路から入力し、これに応じて半導体素子のインピーダンスを調節する。すなわち、負荷部１０の制御回路は、負荷制御信号に含まれる負荷設定値（電流値，抵抗値，電圧値，電力値等）と検出回路の検出結果との差が小さくなるように、半導体素子のインピーダンスをフィードバック制御する。
【００２２】
図２は、定抵抗モードにおける負荷部１０の回路構成の一例を示す図である。
図２の例において、負荷部１０は、負荷電流ＩＬを調節する可変インピーダンス素子としてのバイポーラ型トランジスタＱ１と、演算増幅器（以下、「オペアンプ」と記す）ＯＰ１１と、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３と、可変ゲインアンプ１１とを有する。
【００２３】
負荷端子Ｔ２は、負荷部１０の基準電位（グランド）に接続される。トランジスタＱ１のコレクタが負荷端子Ｔ１に接続され、トランジスタＱ１のエミッタが電流検出用抵抗Ｒｓを介して負荷端子１に接続される。電流検出用抵抗Ｒｓは、トランジスタＱ１に流れる電流にほぼ比例した電圧を電流検出信号として発生する。
【００２４】
オペアンプＯＰ１１の逆相入力は、抵抗Ｒ１１を介して電流設定信号Ｖａ'を入力するとともに、抵抗Ｒ１２を介して電流検出用抵抗Ｒｓの電流検出信号を入力する。オペアンプＯＰ１１の正相入力はグランドに接続され、オペアンプＯＰ１１の出力は抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ１のベースに接続される。オペアンプＯＰ１１は、正相入力と逆相入力との電圧差を増幅する。
【００２５】
オペアンプＯＰ１１の逆相入力と正相入力との電圧差がほぼゼロになるように負帰還制御が働く場合、概ね次式が成立する。
【００２６】
［数１］
（ＩＬ・Ｒｓ）／Ｒ１２＋Ｖａ'／Ｒ１１＝０
ＩＬ＝−（１／Ｒｓ）・（Ｒ１２／Ｒ１１）・Ｖａ'  …（１）
【００２７】
式（１）より、負荷電流ＩＬが電流設定信号Ｖａ'に比例した値に設定されることが分かる。
【００２８】
可変ゲインアンプ１１は、負荷端子Ｔ１，Ｔ２に印加される供試電源ＤＵＴの電圧Ｖｄに比例した電圧検出信号Ｖａを入力し、これを制御部２０の負荷制御信号に含まれる負荷設定値Ｓｓｅｔに応じたゲインで増幅する。可変ゲインアンプ１１は、この増幅結果を上述の電流設定信号Ｖａ'として出力する。
【００２９】
図３は、可変ゲインアンプ１１の構成の一例を示す図である。
図３に示す可変ゲインアンプ１１は、抵抗ＲＡ１〜ＲＡｎ及び抵抗ＲＢ１〜ＲＢｎ＋１を有する抵抗ラダー回路１５と、スイッチ１２−１〜１２−ｎと、スイッチ制御回路１３と、抵抗Ｒ１４と、オペアンプＯＰ１２と、反転アンプ１４を有する。
【００３０】
抵抗ＲＡ１，ＲＡ２，…ＲＡｎ，ＲＢｎ＋１は、この順番で直列に接続される。この直列回路の一方の端子（抵抗ＲＡ１側の端子）がノードＮ３に接続され、直列回路の他方の端子（抵抗ＲＢｎ＋１側の端子）がグランドに接続される。ノードＮ３に電圧検出信号Ｖａが入力される。
【００３１】
抵抗ＲＢｊ（ｊは１からｎ−１までの整数を示す）の一方の端子は、抵抗ＲＡｊと抵抗ＲＡｊ＋１の中間ノードに接続され、抵抗ＲＢｊの他方の端子は、スイッチ回路１２−ｊを介してノードＮ１又はグランドに接続される。抵抗ＲＢｎの一方の端子は、抵抗ＲＡｎと抵抗ＲＢｎ＋１の中間ノードに接続され、抵抗ＲＢｎの他方の端子は、スイッチ回路１２−ｎを介してノードＮ１又はグランドに接続される。
スイッチ制御回路１３は、制御部２０から入力される負荷設定値Ｓｓｅｔに応じてスイッチ１２−１〜１２−ｎの各接続を切り替える。
【００３２】
オペアンプＯＰ１２の逆相入力がノードＮ１に接続され、その正相入力がグランドに接続される。オペアンプＯＰ１２の逆相入力とその出力との間に抵抗Ｒ１４が接続される。
反転アンプ１４は、オペアンプＯＰ１２の出力電圧の極性を反転させ、電流設定信号Ｖａ'として出力する。
【００３３】
オペアンプＯＰ１２のゲインが十分に高いものとすると、ノードＮ１の電圧がほぼグランド電圧と等しくなるようにオペアンプＯＰ１２の出力電圧が調節される。そのため、スイッチ１２−１〜１２−ｎを切り替えても、抵抗ＲＢ１〜ＲＢｎへ分流する各電流の大きさは変化せず、また、ノードＮ３から抵抗ラダー回路１５へ流れる電流Ｉｎ３も変化しない。一方、スイッチ１２−１〜１２−ｎを切り替えると、電流Ｉｎ３が一定の状態で抵抗ＲＢ１〜ＲＢｎからノードＮ１へ流れる電流Ｉｎ１の大きさが変化するので、電流Ｉｎ３と電流Ｉｎ１の比が変化する。この電流比（Ｉｎ１／Ｉｎ３）の変化に応じて、入力電圧（Ｖａ）に対する出力電圧（Ｖａ'）の比、すなわち電圧ゲインＫが変化する。
【００３４】
例えば、抵抗ＲＢ１〜ＲＢｎ＋１の抵抗値は、抵抗ＲＡ１，ＲＡ２，…ＲＡｎの抵抗値に対して２倍に設定されており、これにより、抵抗ＲＢ１〜ＲＢｎには電流Ｉｎ３に対して（１／２）のべき乗の重みを持った電流が流れる。従って、２進データとして入力される負荷設定値Ｓｓｅｔの各ビットに応じてスイッチ制御回路１３がスイッチ１２−１〜１２−ｎのオンオフを制御することにより、可変ゲインアンプ１１の電圧ゲインＫは負荷設定値Ｓｓｅｔに比例した値となる。
【００３５】
また、抵抗ラダー回路１５，抵抗Ｒ１４及びオペアンプＯＰ１２は反転アンプを構成しているため、その出力電圧は入力電圧（Ｖａ）に対して逆相になる。反転アンプ１４は、オペアンプＯＰ１２の出力電圧の極性を反転することにより、可変ゲインアンプ１１の出力電圧（Ｖａ'）が入力電圧（Ｖａ）と同相になるようにしている。
【００３６】
このように、可変ゲインアンプ１１の電圧ゲインＫは負荷設定値Ｓｓｅｔに比例するので、その比例定数を「ｐ」とする。また、電圧検出信号Ｖａは負荷端子Ｔ１，Ｔ２の電圧Ｖｄと比例するので、その比例定数を「ｑ」とする。この場合、式（１）に示す負荷電流ＩＬは、次のように表される。
【００３７】
［数２］
ＩＬ＝−（１／Ｒｓ）・（Ｒ１２／Ｒ１１）・（ｐ・Ｓｓｅｔ・Ｖａ）
ＩＬ＝−（１／Ｒｓ）・（Ｒ１２／Ｒ１１）・（ｐｑ）・Ｓｓｅｔ・Ｖｄ
ＩＬ＝Ｇ・Ｖｄ  …（２）
【００３８】
式（２）において、「Ｇ」は負荷部１０のトランジスタＱ１の直流コンダクタンスであり、次の式で表される。
【００３９】
［数３］
Ｇ＝−（１／Ｒｓ）・（Ｒ１２／Ｒ１１）・（ｐｑ）・Ｓｓｅｔ  …（３）
【００４０】
式（３）に示すように、負荷部１０のトランジスタＱ１の直流コンダクタンスＧは、負荷設定値Ｓｓｅｔに比例した値となるように調節される。
以上が、負荷部１０の説明である。
【００４１】
電圧測定回路３０は、負荷端子Ｔ１，Ｔ２に印加される供試電源ＤＵＴの電圧Ｖｄを測定する回路である。電圧測定回路３０は、例えば図２に示すように、反転アンプを構成するオペアンプＯＰ３１及び抵抗Ｒ３１，Ｒ３２と、アナログ−デジタル変換回路（以下、「ＡＤ変換回路」と記す。）３１とを有する。
【００４２】
オペアンプＯＰ３１の逆相入力は、抵抗Ｒ３１を介して負荷端子Ｔ１に接続されるとともに抵抗Ｒ３２を介してその出力に接続される。オペアンプＯＰの正相入力はグランドに接続される。オペアンプＯＰ３１の出力電圧は、供試電源ＤＵＴの電圧Ｖｄを「−Ｒ３２／Ｒ３１」のゲインで増幅した電圧となる。図２の例では、このオペアンプＯＰ３１の出力電圧が電圧検出信号Ｖａとして可変ゲインアンプ１１に入力される。
【００４３】
ＡＤ変換回路３１は、オペアンプＯＰ３１から出力される電圧検出信号Ｖａを所定ビット長のデジタル信号である電圧測定値Ｖｄａｔに変換する。ＡＤ変換回路３１は、制御部２０から入力される測定開始信号Ｖｓｔに応じて変換を開始し、その開始時点から所定の変換時間が経過した後で有効な電圧測定値Ｖｄａｔを出力する。
【００４４】
電流測定回路４０は、供試電源ＤＵＴの電圧Ｖｄに応じて負荷端子Ｔ１，Ｔ２に流れる負荷電流ＩＬを測定する回路である。電流測定回路４０は、例えば図１に示すように、電流検出用抵抗Ｒｓの両端に電圧降下として発生する電流検出信号を増幅し、これをデジタル信号に変換して制御部２０に出力する。電流検出信号を増幅するアンプ回路と、その出力をアナログ−デジタル変換する回路は、例えば図２に示す電圧測定回路３０と同様な回路によって構成される。
【００４５】
表示部６０は、制御部２０から出力される画像表示信号に応じた画像を描画・表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイ装置やＥＬディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ブラウン管などの表示デバイスを含む。
【００４６】
入力部７０は、使用者の指示を電気信号に変換して制御部２０に入力するユーザ・インターフェース回路であり、例えばボタンやスイッチ、タッチセンサ、キーボード、マウスなどの入力機器を含む。
【００４７】
通信部８０は、コンピュータ等の他の機器と通信を行う装置であり、例えばＧＰＩＢ，ＲＳ２３２Ｃ，ＵＳＢなどの通信プロトコルに従って通信を行うための回路やコネクタ等を含む。通信部８０は、例えば制御部２０の制御に従って外部機器から負荷装置をコントロールするためのコマンドを受信したり、外部機器へ測定結果や動作状態等の情報の送信したりする。
【００４８】
記憶部５０は、制御部２０おいて処理を実行させるためのプログラムや、制御部２０の処理のために一時的に保持するデータ、制御部２０によって電圧測定回路３０及び電流測定回路４０から取り込まれた測定結果のデータなどを記憶する。記憶部５０は、例えばハードディスク，フラッシュメモリなどの比較的大容量のストレージ装置や、ＤＲＡＭ，ＳＲＡＭなどの比較的高速なメモリなどを含んで構成される。
【００４９】
制御部２０は、負荷装置の全体的な動作を統括的に制御する回路であり、例えば記憶部５０に格納されるプログラムを読み出してその命令を実行するコンピュータを含む。図１における負荷制御部２１、測定制御部２２及び表示制御部２３は、制御部２０においてコンピュータとプログラムとが協働することにより実現される機能的な処理ブロックを示す。
【００５０】
負荷制御部２１は、入力部７０において使用者の操作により入力される指示や通信部８０において外部機器から入力されるコマンド等に応じて、負荷部１０の動作を制御する。すなわち負荷制御部２１は、定電流モードや定抵抗モードなどの負荷制御モードの切り替え、負荷部１０に対する負荷の値（電流値、抵抗値等）の設定、負荷電流の遮断（トランジスタＱ１をオフ状態にする）などが適切に行われるように負荷制御信号を生成する。
【００５１】
また負荷制御部２１は、入力部７０や通信部８０において入力される指示に従って、負荷電流ＩＬの変化に対する電圧Ｖｄの変化を表示部６０にグラフで表示させる動作（以下、「電流・電圧特性測定動作」と記す。）を実行する。負荷制御部２１は、この電流・電圧特性測定動作の実行指示を受けると、指示された条件に従って負荷部１０のトランジスタＱ１のインピーダンスを調節する。
【００５２】
例えば負荷制御部２１は、電流・電圧特性測定動作において、トランジスタＱ１のコンダクタンスを単調に増大させるように負荷制御信号を生成する。
【００５３】
具体的には、負荷制御部２１は、電流・電圧特性測定動作を実行する場合の条件値として、負荷制御の開始時におけるコンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔ（開始値）、負荷制御を終了させるコンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔ（終了値／第２の設定値）、コンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔを変化させる際の刻み幅、負荷制御を終了させる電圧Ｖｄのしきい値（終了しきい値／第２の電圧しきい値）などの情報を、入力部７０に入力される指示や通信部８０で受信されるコマンドから取得する。
【００５４】
電流・電圧特性測定動作において、負荷制御部２１は、まずコンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔとして上述した開始値を負荷部１０に入力し、その後、負荷部１０に入力する負荷設定値Ｓｓｅｔを上述した刻み幅ずつ段階的に増大させる。これにより、負荷部１０のコンダクタンスは、刻み幅に比例した値（第１のステップ値）ずつ段階的に大きくなる。
コンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔが段階的に大きくなって所定の終了値（第２の設定値）に達すると、負荷制御部２１は負荷部１０の制御を停止して負荷電流ＩＬを遮断（トランジスタＱ１をオフ状態）にする。
【００５５】
また負荷制御部２１は、負荷部１０のコンダクタンスを段階的に増大させる過程において、電圧測定回路３０による電圧Ｖｄの測定値を取得し、この測定値と電圧Ｖｄの終了しきい値（第２の電圧しきい値）とを比較する。そして、電圧Ｖｄの測定値が終了しきい値（第２の電圧しきい値）より低くなった場合、負荷部１０の制御を停止して負荷電流ＩＬを遮断（トランジスタＱ１をオフ状態）にする。
【００５６】
測定制御部２２は、入力部７０や通信部８０において入力される指示に従って、電圧測定回路３０から電圧Ｖｄの測定値を取得する処理、並びに、電流測定回路４０から負荷電流ＩＬの測定値を取得する処理を行う。測定値を取得する場合、測定制御部２２は、例えば電圧測定回路３０や電流測定回路４０のＡＤ変換回路に対して測定開始信号Ｖｓｔを入力し、ＡＤ変換動作を開始させる。そして、測定制御部２２は、その開始時点から所定の変換時間（第２の時間）が経過した後、ＡＤ変換回路から出力される変換結果の測定値を読み出して、記憶部５０に格納する。
【００５７】
また測定制御部２２は、上述した電流・電圧特性測定動作により負荷部１０のトランジスタＱ１のインピーダンスが変化する過程において、電圧Ｖｄ及び負荷電流ＩＬの測定値を取得する処理を行う。
すなわち、測定制御部２２は、トランジスタＱ１のコンダクタンスが段階的に増大するときの各段階において、電圧Ｖｄ及び負荷電流ＩＬの測定値を電圧測定回路３０及び電流測定回路４０からそれぞれ取得し、記憶部５０に格納する。
【００５８】
ただし、測定制御部２２は、負荷制御部２１の負荷制御信号に応じてトランジスタＱ１のインピーダンス（コンダクタンス）が切り替わった場合、この切り替え時点から所定の切り替え待ち時間（第１の時間）が経過するまで、電圧測定回路３０，電流測定回路４０からの測定値の取得を禁止する。トランジスタＱ１のインピーダンス（コンダクタンス）が切り替り変わった直後は、供試電源ＤＵＴの応答特性などに応じて電圧Ｖｄ，負荷電流ＩＬが過渡的に変動しているため、測定制御部２２は、こうした変動状態で測定を行わないようにする。
【００５９】
表示制御部２３は、表示部６０に供給する画像表示信号を生成する。例えば表示制御部２３は、入力部７０による負荷装置の操作を案内するための情報や、負荷装置の状態（負荷制御モード，負荷設定値など）に関する情報、負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定結果に関する情報などを表示部６０の画面に表示させる。
【００６０】
また表示制御部２３は、上述した電流・電圧特性測定動作によりトランジスタＱ１のインピーダンス（コンダクタンス）が変化する過程で測定制御部２２により取得される一連の測定結果に基づいて、負荷電流ＩＬの変化に対する電圧Ｖｄの変化を表すグラフを表示部６０に表示させる。
図４は、表示部６０の画面６１に表示される電圧・電流特性のグラフ６２の一例を示す。図４の例において、横軸（Ｘ軸）が負荷電流ＩＬを示し、縦軸（Ｙ軸）が電圧Ｖｄを示す。また、横軸（Ｘ軸）の１目盛が１Ａであり、縦軸（Ｙ軸）の１目盛が１Ｖである。グラフ６２上に描かれた曲線６３が負荷電流ＩＬの変化に対する電圧Ｖｄの変化を表す。曲線６３は、例えば、各測定値を線で結んだものである。
【００６１】
例えば表示制御部２３は、電流・電圧特性測定動作により測定制御部２２が負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定値を取得する度に、取得した測定値をグラフ６２上に描画する処理を行う。
【００６２】
更に表示制御部２３は、入力部７０における使用者の操作に応じて、グラフ６２の曲線６３上に表示させたカーソル（指示目印）を移動させるとともに、カーソルの指示位置に対応する負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定結果を記憶部５０から読み出して画面６１に表示させる処理を行う。
【００６３】
ここで、上述した構成を有する負荷装置における電流・電圧特性測定動作の一例について、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
まず制御部２０は、入力部７０の操作により入力される指示や、通信部８０によって外部機器から入力されるコマンドによって、電流・電圧特性測定動作の条件値（負荷設定値Ｓｓｅｔの開始値，終了値，刻み幅、電圧Ｖｄの終了しきい値など）を取得し、記憶部５０に格納する（ステップＳＴ１００）。
【００６５】
次いで、負荷制御部２１は、負荷部１０を定抵抗モードに設定するとともに、コンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔの開始値を負荷部１０に入力する（ステップＳＴ１０５）。これにより、負荷部１０においてトランジスタＱ１のコンダクタンスが開始値に応じた値となるように調節され、このコンダクタンスに応じた負荷電流ＩＬが負荷端子Ｔ１，Ｔ２に流れる。
【００６６】
トランジスタＱ１のコンダクタンスを設定した後、測定制御部２２は、所定の切り替え待ち時間（第１の時間）が経過するのを待つ（ステップＳＴ１１０）。そして、測定制御部２２は、この切り替え待ち時間の経過後、電圧測定回路３０及び電流測定回路４０のＡＤ変換回路に対して測定開始信号Ｖｓｔを入力し、それぞれのＡＤ変換動作を開始させる（ステップＳＴ１１５）。ＡＤ変換動作の開始後、測定制御部２２は、所定の変換時間（第２の時間）が経過するのを待つ（ステップＳＴ１２０）。変換時間が経過した後、測定制御部２２は、ＡＤ変換の結果として得られる負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定値を電圧測定回路３０及び電流測定回路４０のＡＤ変換回路からそれぞれ読み出し、記憶部５０に格納する（ステップＳＴ１２５）。表示制御部２３は、この負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定値をグラフ６２上に描画する（ステップＳＴ１３０）。
【００６７】
次に、負荷制御部２１は、トランジスタＱ１のコンダクタンスの新たな負荷設定値Ｓｓｅｔを算出する（ステップＳＴ１４５）。すなわち、負荷制御部２１は、先のステップＳＴ１０５において負荷部１０に入力した負荷設定値Ｓｓｅｔに所定の刻み幅を加算し、その加算結果を新たな負荷設定値Ｓｓｅｔとする。
【００６８】
新たな負荷設定値Ｓｓｅｔを算出すると、次に負荷制御部２１は、この負荷設定値Ｓｓｅｔが終了値に達しているか否か、並びに、ステップＳＴ１２５で取得した電圧Ｖｄの測定値が終了しきい値より低いか否かを判定する（ステップＳＴ１５０）。負荷設定値Ｓｓｅｔが終了値に達しておらず、かつ、電圧Ｖｄの測定値が終了しきい値より高い場合、負荷制御部２１は終了条件を満たしていないと判定して、再びステップＳＴ１０５〜ＳＴ１４５の処理を繰り返す。負荷設定値Ｓｓｅｔが終了値に達したか、又は、電圧Ｖｄの測定値が終了しきい値より低い場合、負荷制御部２１は終了条件を満たしたと判定して、負荷部１０のトランジスタＱ１をオフ状態に設定する（ステップＳＴ１５５）。
従って、負荷制御部２１が終了条件を満たすまでの間、負荷設定値Ｓｓｅｔが刻み幅ずつ増大し、これに応じてトランジスタＱ１０のコンダクタンスが段階的に増大する。そして、この各段階において負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの測定値が取得され、表示部６０のグラフ６２上に描画される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係る負荷装置によれば、負荷電流ＩＬの変化に対する電圧Ｖｄの変化を表示部６０にグラフとして表示することができる。これにより、グラフの表示のためにコンピュータやデータロガーなどの別の装置を用意する必要がなく、また、測定結果のデータをグラフ化するための手間がかからないので、開発や検査の現場で非常に簡単に電流・電圧特性を確認することができる。
【００７０】
また、本実施形態に係る負荷装置によれば、開始値や終了値等の条件値を設定することによって自動的に負荷設定値の変更と測定値の取得が行われるので、負荷設定のコマンドと電圧・電流測定のコマンドを外部機器より何度も送信して負荷設定値の変更と測定値の取得を繰り返す従来の方法に比べて、コマンドの送受信にかかる時間を短縮し、非常に高速に電流・電圧特性の測定を行うことができる。
その結果、特に供試電源の定格出力を超えて保護機能が働く状態での測定を短時間に行うことができるので、供試電源に対する負担を軽減できる。
【００７１】
更に、本実施形態に係る負荷装置によれば、電圧Ｖｄ，負荷電流ＩＬの測定値が得られる度にその測定値が表示部６０のグラフ６２上に表示されるので、測定結果をほぼリアルタイムに確認できる。
【００７２】
また、本実施形態に係る負荷装置によれば、負荷制御部２１の負荷制御信号に応じてトランジスタＱ１のインピーダンス（コンダクタンス）が切り替わった場合、この切り替え時点から所定の切り替え待ち時間（第１の時間）が経過するまで測定値の取得を禁止するので、電圧Ｖｄや負荷電流ＩＬが過渡的に変動している状態を避けて精度の高い測定値を得ることができる。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る負荷装置は、電流・電圧特性測定動作において所定の条件が成立した場合に、負荷部１０のコンダクタンスが段階的に変化する幅（第１のステップ値）をそれまでより細かくして、負荷電流ＩＬの微小な変化に対する電圧Ｖｄの変化を測定できるようにする動作モード（以下、「ファインモード」と記す。）を有する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
図６は、第２の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の一例を示すフローチャートである。
図５と図６のフローチャートを比較すると、図６のフローチャートは、ステップＳＴ１３０とステップＳＴ１４５の間にファインモードへの移行に関するステップＳＴ１３５，ＳＴ１４０を有しており、この点で図５のフローチャートと異なっている。
【００７５】
また他の相違点として、制御部２０は、上述した第１の実施形態に係る負荷装置と同様な条件値に加えて、ファインモードへの移行の判定に用いるしきい値や、ファインモードへ移行した後の負荷設定値Ｓｓｅｔの刻み幅をステップＳＴ１００において取得する。
【００７６】
ステップＳＴ１０５〜ＳＴ１３０までの処理が実行された後、負荷制御部２１は、ファインモードに移行するか否かの条件判定を行う（ステップＳＴ１３５）。例えば負荷制御部２１は、電圧測定回路３０による電圧Ｖｄの測定値が所定の電圧しきい値（第１の電圧しきい値）より低いか否か、並びに、負荷部１０のコンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔが所定の設定値（第１の設定値）に達したか否かを判定する。これらのしきい値は、ステップＳＴ１００において取得したものである。電圧Ｖｄの測定値が所定の電圧しきい値（第１の電圧しきい値）より低い場合、又は、コンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔが所定の設定値（第１の設定値）に達した場合、負荷制御部２１はファインモードへの移行を行う（ステップＳＴ１４０）。例えば、負荷制御部２１は、ファインモードであるか否かを示す所定のフラグデータの値をイネーブル状態にセットする。
【００７７】
ファインモードに移行すると、負荷制御部２１は、負荷設定値Ｓｓｅｔの刻み幅をそれまでより小さいファインモード用の刻み幅に変更する。これにより、ステップＳＴ１４５において算出される負荷設定値Ｓｓｅｔの変化が小さくなるので、負荷部１０のコンダクタンスの段階的な変化の幅（第１のステップ値）が通常モードに比べて小さくなり、その結果、負荷電流ＩＬの変化の幅が小さくなる。従って、ファインモードへ移行すると、通常モードがそのまま維持される場合に比べて負荷電流ＩＬの変化がより細かくなり、負荷電流ＩＬの微小な変化に対する電圧Ｖｄの変化が測定される。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る負荷装置によれば、所定の条件が成立した場合に負荷部１０のコンダクタンスが変化する幅（ステップ値）をより細かくして、負荷電流ＩＬの微小な変化に対する電圧Ｖｄの変化を測定するファインモードに移行する。これにより、電流・電圧特性の比較的重要な範囲での測定値をより細かく取得できるので、供試電源ＤＵＴの特性や性能を正確に評価することが可能となる。また、最初から最後まで一律に微小なステップで測定を行う場合に比べて、測定に要する時間を短縮することができる。
特に、電圧Ｖｄの測定値が所定の電圧しきい値（第１の電圧しきい値）より低い場合や、コンダクタンスの負荷設定値Ｓｓｅｔが所定の設定値（第１の設定値）に達した場合にファインモードへ移行することにより、供試電源ＤＵＴの保護機能が動作し始める領域での電流・電圧特性の測定値をより細かく取得できるので、測定時間を抑制しつつ保護機能を正確に評価できる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
上述した第１，第２の実施形態に係る負荷装置では、電流・電圧特性測定動作において、測定値を取得してから負荷設定値を切り替えるまでの期間において、表示部６０に測定値を表示させる処理や負荷設定値Ｓｓｅｔの算出処理を行っているのに対し、第３の実施形態に係る負荷装置では、負荷の切り替え等に伴って必要になる待ち時間を利用してこれらの処理を行う。
【００８０】
図７は、第３の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の第１の例を示すフローチャートである。
図６と図７のフローチャートを比較すると、図６のフローチャートでは、測定値取得処理（ＳＴ１２５）と負荷設定処理（ＳＴ１０５）の間の期間において表示処理（ＳＴ１３０）と負荷設定値算出処理（ＳＴ１４５）が実行されるのに対し、図７のフローチャートでは、負荷設定処理（ＳＴ１０５）と測定開始処理（ＳＴ１１５）の間の待ち時間を利用して表示処理（ＳＴ１３０）と負荷設定値算出処理（ＳＴ１４５）が実行される。
【００８１】
図７の例の場合、表示処理部２３は、負荷設定処理（ＳＴ１０５）により負荷部１０のコンダクタンスが切り替わった後、前回のステップＳＴ１２５で取得された測定結果を表示部６０のグラフ６２に表示させる（ステップＳＴ１３０）。ただし、初回のループにおいて測定結果がまだ取得されていない場合は、表示処理を行わないようにする。
そして次に、負荷制御部２１は、現在の負荷設定値Ｓｓｅｔに対して刻み幅を加算した新たな負荷設定値Ｓｓｅｔを算出する（ステップＳＴ１４５）。未だファインモードに移行していない場合、負荷制御部２１は、通常モード用とファインモード用の負荷設定値Ｓｓｅｔを両方算出しておき、ステップＳＴ１３５，１４０の処理結果に応じて、何れか一方の負荷設定値Ｓｓｅｔを次の負荷設定処理（ＳＴ１０５）に使用する。既にファインモードへ移行している場合、負荷制御部２１は、ファインモード用の負荷設定値Ｓｓｅｔのみを算出する。
その後、測定処理部２２は、負荷設定処理（ＳＴ１０５）による負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの変動が落ち着く適切な時間を待ち時間（ステップＳＴ１１０）が経過した後で、測定開始処理（ＳＴ１１５）を実行する。
【００８２】
他方、図８は、第３の実施形態に係る負荷装置における電流・電圧特性測定動作の第２の例を示すフローチャートである。
図８のフローチャートでは、測定開始処理（ＳＴ１１５）と測定値取得処理（ＳＴ１２５）の間の待ち時間を利用して、表示処理（ＳＴ１３０）と負荷設定値算出処理（ＳＴ１４５）が実行される。
【００８３】
図８の例の場合、表示処理部２３は、測定開始処理（ＳＴ１１５）により電圧測定回路３０及び電流測定回路４０の測定が開始された後、前回のステップＳＴ１２５で取得された測定結果を表示部６０のグラフ６２に表示させる（ステップＳＴ１３０）。ただし、図７の例と同様に、初回のループにおいて測定結果がまだ取得されていない場合は、表示処理を行わないようにする。
そして次に、負荷制御部２１は、現在の負荷設定値Ｓｓｅｔに対して刻み幅を加算した新たな負荷設定値Ｓｓｅｔを算出する（ステップＳＴ１４５）。未だファインモードに移行していない場合は通常モード用とファインモード用の負荷設定値Ｓｓｅｔを両方算出し、既にファインモードへ移行している場合はファインモード用の負荷設定値Ｓｓｅｔのみを算出する。
その後、測定処理部２２は、電圧測定回路３０及び電流測定回路４０の測定値が得られる適切な時間を待ち時間（ステップＳＴ１２０）が経過した後で、測定値取得処理（ＳＴ１２０）を実行する。
【００８４】
なお、図７と図８の例では、ステップＳＴ１５０において終了条件が成立していると判定された場合、最後のステップＳＴ１２５で取得された測定値が未だ表示部６０のグラフ６２に表示されていないので、表示制御部２３は、ステップＳＴ１５５において負荷部１０がオフ状態に設定された後で測定値の表示処理を行う（ステップＳＴ１５６）。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態に係る負荷装置によれば、負荷設定処理（ＳＴ１０５）による負荷電流ＩＬ，電圧Ｖｄの変動が落ち着くまでの待ち時間や、測定開始処理（ＳＴ１１５）を実行してから有効な測定値が得られるまでの待ち時間を利用して、測定値を表示部６０に表示する処理（ＳＴ１３０）や負荷設定値Ｓｓｅｔを算出する処理（ＳＴ１４５）が実行される。これにより、電流・電圧特性測定動作の１回のループに要する時間が短くなるので、測定時間を更に短縮することが可能となる。
【００８６】
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【００８７】
上述した実施形態では表示部６０に電流・電圧特性のグラフを表示させているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、負荷電流ＩＬと電圧Ｖｄの測定値が記載された表（リスト）を表示部６０に表示させてもよい。
また、グラフの形式は図４の例に限定されず、棒グラフや折れ線グラフなどの任意の形式でよい。
【００８８】
上述した実施形態では、負荷部１０を定抵抗モードに設定して負荷設定値を変化させているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、負荷部１０を定電流モードや定電圧モード、定電力モードなど他の種々の負荷制御モードに設定して負荷設定値を変化させてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、負荷電流ＩＬや電圧Ｖｄの測定値（若しくは設定値）が所定のしきい値に達するまでの負荷制御モードと、この測定値（若しくは設定値）が所定のしきい値に達した後の負荷制御モードとが異なるように、途中で負荷制御モードを切り替えるようにしてもよい。
【００８９】
上述した実施形態では負荷部１０のトランジスタＱ１のインピーダンスが減少するように負荷設定値を変化させているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、トランジスタＱ１のインピーダンスが増大するように負荷設定値を変化させてもよい。
【００９０】
上述した実施形態では、電流・電圧特性測定動作において得られた測定値を表示部６０において表示させているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、電流・電圧特性測定動作において得られた一連の測定値を制御部２０が記憶部５０に格納し、通信部８０に接続される機器（例えばコンピュータ、ＵＳＢメモリ等）へこの測定値を送信できるようにしてもよい。これにより、電流・電圧特性測定動作において得られた測定値を他の機器においても利用することができる。
【００９１】
上述した実施形態では、負荷電流ＩＬを制御する半導体素子としてバイポーラ型のトランジスタＱ１を用いているが、本発明はこれに限定されておらず、他の種類のトランジスタ（例えばＭＯＳＦＥＴ）を用いてもよい。
【００９２】
上述の実施形態では、負荷試験の対象として定電圧電源を例に挙げているが、これに限らず、他の種々の装置の負荷試験に本発明の負荷装置は広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…負荷部、２０…制御部、２１…負荷制御部、２２…測定制御部、２３…表示制御部、３０…電圧測定回路、４０…電流測定回路、５０…記憶部、６０…表示部、６１…画面、６２…グラフ、６３…曲線、７０…入力部、８０…通信部
【図１】
2012042402.tif 000003
【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】
2012042402.tif 000009
【図８】
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