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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-25807(P2015-25807A)
(43)【公開日】2015年2月5日
(54)【発明の名称】スイッチング・サイクル表示方法及び試験測定装置
(51)【国際特許分類】
G01R 13/20 20060101AFI20150109BHJP
【ＦＩ】
G01R13/20 T
G01R13/20 S
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2014-152213(P2014-152213)
(22)【出願日】2014年7月25日
(31)【優先権主張番号】2485/MUM/2013
(32)【優先日】2013年7月26日
(33)【優先権主張国】IN
(71)【出願人】
【識別番号】391002340
【氏名又は名称】テクトロニクス・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＴＥＫＴＲＯＮＩＸ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001209
【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クリシュナ・エヌエイチ・スリ
(72)【発明者】
【氏名】ガジェンドラ・クマー・パトロ
(72)【発明者】
【氏名】アブヒハブ・バル
(72)【発明者】
【氏名】ガルシダッパ・エムエヌ
(57)【要約】
【課題】スイッチング・デバイスのスイッチング・サイクルをグラフィカルに表示する。【解決手段】被試験デバイスの複数のスイッチング・サイクルの間に、電圧プローブ及び電流プローブを介して、被試験デバイスからスイッチング電圧及びスイッチング電流がそれぞれ取り込まれる。スイッチング電圧及びスイッチング電流は、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、電圧対電流プロット３００上にプロットされる。電圧対電流プロット上の複数の曲線のそれぞれは、互いにオーバーラップされて、ユーザに対して表示される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試験測定装置上でスイッチング・デバイスのスイッチング・サイクルをグラフィカルに表示する方法であって、
被試験デバイスの複数のスイッチング・サイクルの間に、電圧プローブ及び電流プローブを介して上記被試験デバイスからスイッチング電圧及びスイッチング電流をそれぞれ取込む処理と、
複数の上記スイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、電圧対電流プロット上に上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流をプロットする処理と、
上記電圧対電流プロット上で複数の上記曲線のそれぞれをオーバーラップさせる処理と、
上記曲線を用いて上記電圧対電流プロットを表示する処理と
を具えるスイッチング・サイクル表示方法。
被試験デバイスの複数のスイッチング・サイクルの間に、電圧プローブ及び電流プローブを介して上記被試験デバイスからスイッチング電圧及びスイッチング電流をそれぞれ取込む処理と、
複数の上記スイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、電圧対電流プロット上に上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流をプロットする処理と、
上記電圧対電流プロット上で複数の上記曲線のそれぞれをオーバーラップさせる処理と、
上記曲線を用いて上記電圧対電流プロットを表示する処理と
を具えるスイッチング・サイクル表示方法。
【請求項2】
上記曲線上のポイントの選択をユーザから受ける処理と、
上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線を強調表示する処理と
を更に具える請求項１記載のスイッチング・サイクル表示方法。
上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線を強調表示する処理と
を更に具える請求項１記載のスイッチング・サイクル表示方法。
【請求項3】
複数の上記スイッチング・サイクルの一部だけを表示するための命令を受ける処理と、
上記命令に応じて、複数の上記スイッチング・サイクルの上記一部だけを表示する処理と
を更に具える請求項１記載のスイッチング・サイクル表示方法。
上記命令に応じて、複数の上記スイッチング・サイクルの上記一部だけを表示する処理と
を更に具える請求項１記載のスイッチング・サイクル表示方法。
【請求項4】
被試験デバイスからスイッチング電圧を取り込むための電圧プローブと、
上記被試験デバイスからスイッチング電流を取り込むための電流プローブと、
上記電圧プローブ及び上記電流プローブからの上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流を受けるように構成される取込みユニットと、
電圧対電流プロット上で、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線とすると共に、複数の上記曲線のそれぞれを上記電圧対電流プロット上でオーバーラップさせて、上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流をプロットするように構成されるコントローラと、
上記電圧対電流プロットを表示するように構成される表示デバイスと
を具える試験測定装置。
上記被試験デバイスからスイッチング電流を取り込むための電流プローブと、
上記電圧プローブ及び上記電流プローブからの上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流を受けるように構成される取込みユニットと、
電圧対電流プロット上で、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線とすると共に、複数の上記曲線のそれぞれを上記電圧対電流プロット上でオーバーラップさせて、上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流をプロットするように構成されるコントローラと、
上記電圧対電流プロットを表示するように構成される表示デバイスと
を具える試験測定装置。
【請求項5】
ユーザから上記曲線上のポイントの選択を受けるよう構成される入力デバイスを更に具え、
上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線が強調表示されることを特徴とする請求項４記載の試験測定装置。
上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線が強調表示されることを特徴とする請求項４記載の試験測定装置。
【請求項6】
上記コントローラが、上記特定の曲線のスイッチング損失値を計算するよう構成されることを特徴とする請求項５記載の試験測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スイッチング・デバイスの信号測定に関し、特に、デジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）のような試験測定装置を用いて、スイッチング・デバイスから得られる信号のスイッチング・サイクルを測定し、表示する方法及び試験測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
スイッチング電源のようなスイッチング・デバイスの電力消費の全体において、電力損失は重要な要素であり、これは、３５％〜４０％と推定されている。電力損失は、効率と信頼性の低下をもたらし、ヒート・シンクが大きくなってしまうといった点で、スイッチング電源の性能に悪影響を与える。
【0003】
正確な影響を知るために、スイッチング・デバイスの特定のスイッチング・サイクル中のスイッチング損失はもちろんのこと、総合的なスイッチング損失を測定し、特性を明かにすることは重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第６８７６９３６号明細書
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】拡張パワー測定／解析ソフトウェア「ＤＰＯＰＷＲ」データシート、テクトロニクス社、［オンライン］、［２０１４年７月１４日検索］、インターネット< http://jp.tek.com/datasheet/dpopwr-datasheet>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
現在は、全てのスイッチング・サイクルに関して、最大値、最小値、平均値の統計値を求めることはできる。しかし、ある１つの特定スイッチング・サイクル中における特定のスイッチング損失を測定する測定ツールは、現在、残念ながら市販されていない。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態は多数考えられるが、その１つとしては、試験測定装置上で、スイッチング・デバイスのスイッチング・サイクルをグラフィカルに表示する方法がある。この方法は、被試験デバイスの複数のスイッチング・サイクルの期間に、電圧プローブ及び電流プローブを介して被試験デバイスからスイッチング電圧及びスイッチング電流をそれぞれ取込む処理を含む。次に、スイッチング電圧及びスイッチング電流は、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、電圧対電流プロット３００（図３）上にプロットされる。電圧対電流プロット３００上の複数曲線のそれぞれは、表示画面上で互いにオーバーラップされて表示される。
【0008】
本発明の別の実施形態としては、電圧対電流プロット３００をプロットする試験測定装置がある。この試験測定装置には、被試験デバイスからスイッチング電圧を取り込むための電圧プローブと、被試験デバイスからスイッチング電流を取り込むための電流プローブとが用意される。試験測定装置は、更に、取込みユニットと、コントローラと、表示デバイスとを含んでいる。取込みユニットは、電圧プローブ及び電流プローブからのスイッチング電圧及びスイッチング電流を受けるように構成される。コントローラは、電圧対電流プロット３００上で、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、スイッチング電圧に対するスイッチング電流をプロットするように構成され、このとき、複数曲線のそれぞれが電圧対電流プロット３００上でオーバーラップされる。表示デバイスは、電圧対電流プロット３００を表示するように構成される。
【0009】
より具体的には、本発明の概念１は、試験測定装置上でスイッチング・デバイスのスイッチング・サイクルをグラフィカルに表示する方法であって、被試験デバイスの複数のスイッチング・サイクルの間に、電圧プローブ及び電流プローブを介して上記被試験デバイスからスイッチング電圧及びスイッチング電流をそれぞれ取込む処理と、
複数の上記スイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線として、電圧対電流プロット上に上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流をプロットする処理と、
上記電圧対電流プロット上で複数の上記曲線のそれぞれをオーバーラップさせる処理と、
上記曲線を用いて上記電圧対電流プロットを表示する処理と
を具えている。
【0010】
本発明の概念２は、上記概念１の方法であって、上記曲線上のポイントの選択をユーザから受ける処理と、
上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線を強調表示する処理と
を更に具えている。
【0011】
本発明の概念３は、上記概念１の方法であって、上記スイッチング・デバイスのオン・パスが上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流を用いてプロットされると共に、上記スイッチング・デバイスのオフ・パスが上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流を用いてプロットされることを特徴としている。
【0012】
本発明の概念４は、上記概念２の方法であって、上記特定の曲線のスイッチング損失値を計算する処理を更に具えている。
【0013】
本発明の概念５は、上記概念１の方法であって、上記電圧対電流プロットを第１表示ウィンドウ内に表示する処理と、
上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流から生成される電力波形を第２表示ウィンドウ内に表示する処理と
を更に具えている。
【0014】
本発明の概念６は、上記概念１の方法であって、複数の上記スイッチング・サイクルの一部だけを表示するための命令（input：指示の入力）を受ける処理と、
上記命令に応じて、複数の上記スイッチング・サイクルの上記一部だけを表示する処理と
を更に具えている。
【0015】
本発明の概念７は、上記概念１の方法であって、上記電圧対電流プロットに適用されるマスクに基いて、上記スイッチング・デバイスの合格状態又は不合格状態を示す処理と
を更に具えている。
【0016】
本発明の概念８は、電圧対電流プロットをプロットする試験測定装置であって、被試験デバイスからスイッチング電圧を取り込むための電圧プローブと、
上記被試験デバイスからスイッチング電流を取り込むための電流プローブと、
上記電圧プローブ及び上記電流プローブからの上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流を受けるように構成される取込みユニットと、
電圧対電流プロット上で、複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線とすると共に、複数の上記曲線のそれぞれを上記電圧対電流プロット上でオーバーラップさせて、上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流をプロットするように構成されるコントローラと、
上記電圧対電流プロットを表示するように構成される表示デバイスと
を具えている。
【0017】
本発明の概念９は、上記概念８の試験測定装置であって、ユーザから上記曲線上のポイントの選択を受けるよう構成される入力デバイスを更に具え、上記電圧対電流プロット上の上記ポイントに関連する特定の曲線が強調表示されることを特徴としている。
【0018】
本発明の概念１０は、上記概念８の試験測定装置であって、上記コントローラが、上記電圧対電流プロットを上記表示デバイス中の第１ウィンドウ内に表示すると共に、上記スイッチング電圧及び上記スイッチング電流から生成される電力波形を上記表示デバイス中の第２ウィンドウ内に表示するよう構成されることを特徴としている。
【0019】
本発明の概念１１は、上記概念９の試験測定装置であって、上記コントローラが、上記特定の曲線のスイッチング損失値を計算するよう構成されることを特徴としている。
【0020】
本発明の概念１２は、上記概念８の試験測定装置であって、上記スイッチング・デバイスのオン・パスが上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流を用いてプロットされると共に、上記スイッチング・デバイスのオフ・パスが上記スイッチング電圧に対する上記スイッチング電流を用いてプロットされることを特徴としている。
【0021】
本発明の概念１３は、上記概念８の試験測定装置であって、上記コントローラが、ユーザの入力に応じて、複数の上記スイッチング・サイクルの上記一部だけを表示するよう構成されることを特徴としている。
【0022】
本発明の概念１４は、上記概念８の試験測定装置であって、上記コントローラが、上記電圧対電流プロットに適用されるマスクに基いて、上記スイッチング・デバイスの合格状態又は不合格状態を示すよう構成されることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本願は、複数の図面を用いて実施形態を説明していくが、これら図面の縮尺は必ずしも同一ではない。また、これら図面において、類似又は対応する要素については、同じ符号を用いて参照する。
【0025】
本発明による装置及び方法は、スイッチング電源中のＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ・ジャンクション・トランジスタ（ＢＪＴ）、ＩＧＢＴのようなスイッチング・デバイスのオン及びオフのスイッチング損失を、電圧対電流プロット３００上の曲線としてグラフで提示するのに使用されると共に、特定のスイッチング・サイクルのスイッチング損失を計算するのに使用される。
【0026】
以下では、本願出願人である米国オレゴン州ビーバートンのテクトロニクス社による拡張パワー測定／解析ソフトウェア「ＤＰＯＰＷＲ」（非特許文献１参照）のような電力測定及び解析ソフトウェアに基いて、本発明を説明する。典型的には、電力測定プロブラム・ツールが、デジタル・ストレージ・オシロスコープ（ＤＳＯ）のようなデジタイジング試験測定装置のローカル・メモリ中にインストール及び記憶され、これによって、ＤＳＯが、スイッチング電源のトランジスタのような回路中のスイッチング損失を迅速に測定し、リアルタイムで分析する分析ツールとして機能するものとする。本発明を実現するＤＳＯは、オプションで、任意にカスタマイズ可能な形式で詳細な試験レポートを生成するようにしても良い。しかし、当業者であれば、本願で開示する発明は、この他のデジタイジング測定装置でも実現可能であることが理解できよう。
【0027】
図１は、本発明による分析ツールを装備した代表的な試験測定装置のブロック図である。具体的には、本発明による試験測定装置１００は、電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４を利用し、取込み回路１０６、トリガ回路１０８、コントローラ１１０、処理回路１１２及び表示デバイス１１４を有している。電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４は、被試験デバイス（ＤＵＴ）１１６からのアナログの電圧信号及び電流信号のそれぞれを検出するのに適した既存の任意の電圧又は電流プローブで良い。電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４の出力信号は、取込み回路１０６に送られる。
【0028】
取込み回路１０６は、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）１１８を有する。取込み回路１０６は、ＡＤＣ１１８と共に動作して、ＤＵＴ１１６からの１つ以上の信号を任意のサンプル・レートでデジタル化し、コントローラ１１０又は信号処理回路１１２で利用できるようにする。取込み回路１０６は、この結果得られるサンプル・ストリームをコントローラ１１０へと送信する。
【0029】
コントローラ１１０は、取込み回路１０６で取り込まれて供給された複数のサンプル・ストリームを処理し、これらサンプル・ストリームのそれぞれに関する複数の波形データを生成するよう動作する。表示デバイス上には、例えば、格子（マス目）状の目盛りがあり、横軸を時間軸、縦軸を電圧軸として、横軸に関しては１目盛り当たりの時間（time/div）が、縦軸に関しては１目盛り当たりの電圧（voltage/div）が、ユーザによって設定されるか、又は取り込んだ信号の値に応じて試験測定装置により自動で設定される。こうした所望の横軸の１目盛り当たり時間パラメータと縦軸の１目盛り当たり電圧パラメータに対して、コントローラ１１０は、取り込まれたサンプル・ストリームに関する生データを加工（つまり、ラスタライズ）し、所望の１目盛り当たり時間パラメータと１目盛り当たり電圧パラメータとを有する対応する波形データを生成するよう動作する。コントローラ１１０は、１目盛り当たり時間と１目盛り当たり電圧が所望のものでない波形データを、これらに関する所望パラメータに合致するように加工することによって、所望の１目盛り当たり時間パラメータ及び所望１目盛り当たり電圧パラメータを有する波形データを生成するようにしても良い。コントローラ１１０は、表示デバイス１１４で後ほど表示するために、波形データを処理回路１１２へと供給する。
【0030】
コントローラ１１０は、複数の構成要素を含み、これらには、少なくとも１つのプロセッサ１２０、サポート回路１２２、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１２４、メモリ１２６、１つ以上の通信バス１３２がある。通信バス１３２は、コントローラ内の構成要素間の通信に利用される。サポート回路１２２は、メモリ１２６中に記憶されたソフトウェア・ルーチンの実行を補助する回路に加えて、例えば、電源、クロック回路、キャッシュ・メモリなどから構成され、プロセッサ１２０と共に動作する。こうしたことから、ソフトウェア処理として本願で説明される処理ステップの中には、プロセッサ１２０と共に動作して、種々のステップを実行する回路のようなハードウェア内で実行可能なものもあると考えられる。コントローラ１１０は、Ｉ／Ｏ回路１２４も含み、これは、コントローラ１１０と通信を行う種々の機能要素間のインタフェースを形成する。
【0031】
Ｉ／Ｏ回路１２４には、例えば、ユーザがコントローラ１１０との間で入出力を行うのに適したキーパッド、ポンティング・デバイス、タッチ・スクリーンなどの手段が含まれる。コントローラ１１０は、ユーザの入力に応答して、取込み回路１０６の動作が、種々の機能の中でも特に、データの取込み、処理、表示のための通信を実行するのに適したものとなるようにする。また、コントローラ１１０は、ユーザの入力に応答して、トリガ回路１０８の動作がトリガ処理動作の実行に適したものとなるようにする。加えて、ユーザ入力を、校正機能を自動で行うきっかけとして利用したり、表示デバイス１１４の他の動作パラメータを最適化したり、論理的分析に利用したり、他のデータ取込みデバイスの動作を最適化するのに利用しても良い。
【0032】
メモリ１２６は、揮発性メモリの中でも特に、ＳＲＡＭやＤＲＡＭのような揮発性メモリとしても良い。また、メモリ１２６は、特にディスク・ドライブやテープ媒体、又は、特にＥＰＲＯＭのようなプログラマブル・メモリなどの不揮発性メモリでも良い。メモリ１２６は、試験測定装置１００のオペレーティング・システム（ＯＳ：基本ソフト）と、分析モジュール１３０を記憶する。分析モジュール１３０は、詳しくは後述するように、スイッチング・デバイスのオン・パス及びオフ・パスの電圧対電流プロット３００を表示デバイス１１４上でグラフィカルに表示するのに使用される。また、分析モジュール１３０は、オン・パス及びオフ・パスのいずれかの曲線のスイッチング損失を計算するのにも使用される。
【0033】
図１のコントローラ１１０は、本発明に従った種々の制御機能を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータとして描かれているが、本発明は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のようなハードウェアで実現されても良い。このように、本願で説明するプロセッサ１２０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせによって、等価的に実現されるものと解釈すべきである。
【0034】
当業者であれば、図示せずも、本願で説明する種々の機能を実現するのに必要となるバッファ処理回路、信号調整回路などのような標準的な信号処理コンポーネントも採用されるべきであることが理解できよう。例えば、取込み回路１０６は、コントローラ１１０や処理回路１１２での適切な処理を可能とする十分に高いサンプリング・レートでＤＵＴ１１６からの信号をサンプルする。
【0035】
実施形態によっては、トリガ回路１０８は、トリガ・イネーブル信号をトリガ・コントローラ（図示せず）に供給する。トリガ・イネーブル信号は、データ・ワードのある部分を示す論理レベルの特定シーケンスなどのような所望のトリガ処理イベントを入力信号から受けたと取込み回路１０６内の回路が判断するのに応答して、アサート（有効な状態に）される。この所望トリガ処理イベントは、入力信号に適用される論理機能の任意の組み合わせ又は任意のシーケンスに基づくものでも良いし、取込み回路１０６が受ける任意の試験方法に基づくものでも良い。特定のトリガ・イベントは、コントローラ１１０を介してトリガ回路１０８に入力される。
【0036】
処理回路１１２は、取り込まれた信号ストリーム又は波形データを画像又はビデオ信号に変換するのに適したデータ処理回路を含む。このデータ処理回路は、視覚的なイメージを提供するのに適したもの（例えば、ビデオ・フレーム・メモリ、表示フォーマット及びドライバ回路など）である。処理回路１１２が、表示デバイス１１４を含んでいても良く、また、外部の表示デバイス１１１４で使用するのに適した出力信号を提供するようにしても良い。
【0037】
処理回路１１２は、オプションで、ユーザ・インターフェース・イメージ（例えば、ユーザ・プロンプト、診断情報など）に加え、垂直表示パラメータ（例えば、１目盛り当たり電圧：volt/division）及び水平表示パラメータ（例えば、１目盛り当たり時間：time/division）のような種々のパラメータや、コントローラ１１０に応答して動作する。取込み回路１０６を用いたデータ取込みシステムということに関してだけ言えば、取込み回路１０６中に表示デバイス１１４や表示回路に設けることは、必ずしも必要でないことが当業者には理解できよう。更には、取込み回路１０６が、コンピューティング・デバイス内に挿入されたモジュール若しくはカードから構成されるか、又は、バックプレーンを用いて配置された場合では、単一の表示回路及び表示デバイス１１４で、取込み回路１０６に関する画像処理機能を提供するようにしても良い。
【0038】
図２は、ＤＵＴ１１６に関する電圧波形２０２、電流波形２０４及び電力波形２０６を描いている。１つのスイッチング・サイクルは、ＤＵＴのトランジスタがオンになり、続いてオフになる場合に生じる。これは、図２に示すように、電流波形がハイ（高）に移行するときに電圧波形がロー（低）に移行し、続いて電流波形がロー（低）に移行するときに電圧波形がハイ（高）に移行する場合に対応する。ＤＵＴ１１６が試験測定装置１００に接続されている場合、発生する多数のスイッチング・サイクルはメモリ１２６に記録される。
【0039】
電力波形２０６及びトランジスタのオン領域及びオフ領域の開始及び終了は、電圧波形２０２及び電流波形２０４を用いて、分析モジュール１３０で算出される。当然ながら、図２に示すオン領域及びオフ領域（電圧と電流の掛け算がゼロにならない部分）において、電力の損失が生じる。よって、その面積を算出すれば、電力損失が得られる。電圧波形及び電流波形は、電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４をＤＵＴ１１６に接続することによって取り込まれる。電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４は、上述のように、試験測定装置に接続される。また、スイッチング電圧やスイッチング電流だけでは、スイッチング・サイクルを特定できないような場合（不連続な動作モードの場合など）では、スイッチング・サイクルを特定するのに、スイッチング・デバイスのゲート・ドライブ信号も取り込み、分析に利用することがある。
【0040】
図３に示すように、オン・パス３０２の電流及び電圧と、オフ・パス３０４の電流及び電圧は、表示デバイス１１４上の電圧対電流プロット３００上でグラフィカルに表示される。図３は、単一のスイッチング・サイクル中のスイッチング・デバイスに関するオン・パス３０２及びオフ・パス３０４をグラフィカルに表示している。オン・パス３０２は、スイッチング電源のトランジスタがオンに遷移する場合を示している。図３が示すように、最初、オフ状態中は、電圧がハイで電流がローである。トランジスタがスイッチ・オンになると、電流がハイに移行し、電圧がローに移行する。オフ・パス３０４は、スイッチング電源のトランジスタがオフに遷移する場合を示している。図３に示すように、最初は、電流がハイで電圧がローである。トランジスタがスイッチ・オフになると、オン・パス３０２と反対に、電流がローに移行し、電圧がハイに移行する。
【0041】
図４は、複数のスイッチング・サイクルに関する複数のスイッチング損失のグラフを示し、これを表示デバイス１１４上で表示しても良い。図４は、安定状態での動作におけるスイッチング・サイクルのみを示している。図５は、ＤＵＴ１１６がオンになる場合のスイッチング・サイクルを示し、これを表示デバイス１１４上で表示しても良い。パス５０２及び５０４は、ＤＵＴ１１６が最初にオンになった場合を示している。パス５０６及び５０８は、トランジスタの初期の何回かのスイッチング・サイクルにおいて、電流及び電圧が上昇することを示している。最後に、パス３０２及び３０４は、デバイスが安定動作状態に入った場合を示している。これによって、ユーザは、ＤＵＴ１１６と共にスイッチング・デバイスを最初にオンにしたときのレスポンス（応答）を観測することができる。
【0042】
分析モジュール１３０を用いた試験測定装置１００のユーザは、例えば、図４に示すように、各スイッチング・サイクルが電圧対電流プロット３００上に描かれ、そしてオーバーラップされるので、ある期間におけるスイッチング・デバイスの振る舞いを観測できる。更に、ユーザは、オン・パス及びオフ・パスのグラフを見ることによって、スイッチング過渡現象３０６及びダイオード逆回復電流（ネガティブ電流）領域３０８を測定できる。
【0043】
ユーザは、Ｉ／Ｏ回路１２４を介して、図３〜６に示す電圧対電流プロット３００に対してインタラクティブに操作／設定等が行える。ユーザは、電圧対電流プロット３００上のスカラー値について、図６に示すような第１カーソル６０２のようなカーソルを配置できるようにしても良い。あるスカラー値が選択されたとき、それに関連する曲線（カーブ）は、図６に示す第１カーソル６０２及び第２カーソル６０４（プロット・カーソル）によって強調表示される。また、選択されたときに、図６に示すように、ユーザが選択したポイントに関する電流値及び電圧値（例えば、Ｉ１及びＶ１とＩ２及びＶ２）を、カーソルの隣に示すようにしても良い。続いて、分析モジュール１３０は、２つのカーソル間のスイッチング損失を計算できる。従って、ユーザは、グラフの最悪の場合の部分にカーソルを配置して、そのポイントにおいては、どういうことになるかを理解する、といった利用も可能になる。続いて装置は、どのスイッチング・サイクルが、グラフ上のそのポイントに関連するのかを表示する。なお、強調表示とは、その部分の輝度や色、線の太さなどを変化させて、他の部分と区別できるように表示することである。
【0044】
ユーザは、Ｉ／Ｏ回路１２４を通して、試験測定装置１００上の図示しない「次」ボタン及び「前（previous：以前の）」ボタンを利用し、あるスイッチング・サイクルからその次のスイッチング・サイクルへとジャンプしたり、その逆に、あるスイッチング・サイクルからその前のスイッチング・サイクルへとジャンプすることもできる。これによって、互いに近い関係にある複数の種々のスイッチング・サイクルを簡単に見ることができ、ＤＵＴ１１６で何が起こっているかを判断できる。この応用としては、時間的に表示すべき１つ又は複数のスイッチング・サイクルを特定して表示させることもできる。例えば、図５において、パス５０２及び５０４だけを表示したり、パス５０６及び５０８だけを表示したりすることもできる。
【0045】
ユーザは、Ｉ／Ｏ回路１２４を通して、ある特定の１つ又は複数のスイッチング・サイクルを特定し、表示デバイス１１４上で観測することもできる。例えば、ユーザは、スイッチング・サイクル番号５００からスイッチング・サイクル番号５５０までを特定して観測することができる。すると、これら特定のスイッチング・サイクルだけが電圧対電流プロット３００上に表示される。更に、ユーザは、Ｉ／Ｏ回路１２４を通して、オン・パス３０２だけ、又は、オン・パス３０４だけを観測するように選択することもできる。これに応じて、選択された形式のパスだけが表示デバイス１１４上で表示されることになる。更には、選択された１つ又は複数のオン・パスだけで生じる損失電力や、選択された１つ又は複数のオフ・パスだけで生じる損失電力を計算するようにしても良い。このように、スイッチング・サイクルを１つの単位として損失電力を計算するだけでなく、スイッチング・サイクル中の選択した部分だけに関する損失電力を計算するようにしても良い。更には、例えば、図６に示した第１カーソル６０２及び第２カーソル６０４で曲線上の任意の範囲を選択し、選択した範囲だけの損失電力を計算するようにしても良い。
【0046】
図７に示すように、表示デバイス１１４が、電圧対電流プロット３００と共に、電力波形２０６も一緒に両方を表示するようにしても良い。ユーザは、Ｉ／Ｏ回路１２４を通して、この機能を選択できる。更に、電力波形２０６上のオン領域部分と、プロット３００上の対応するオン・パスを同じ色で表示することで、対応関係にあることがわかるようにしても良い。同様に、電力波形２０６上のオフ領域部分と、プロット３００上の対応するオフ・パスを同じ色で表示することで、対応関係にあることがわかるようにしても良い。更に、プロット３００上の任意のオン・パスが、図６に示したようにカーソルを用いて選択されて強調表示された場合に、電力波形２０６上の対応するオン領域が同じ色を用いて強調表示されても良い。オフ・パスが選択された場合も同様である。
【0047】
ユーザの設定により、又は、コントローラが自動で、トリガ回路１０８にマスクを供給するようにしても良い。ユーザ又はコントローラがマスクを用いて設定するスイッチング損失リミットのどこかを、もしトリガ回路１０８への入力データの値が突破した場合には、トリガ回路１０８が不合格（fail：失敗、フェイル）状態を示す信号を供給するようにしても良い。入力データの値がスイッチング損失リミット内に収まっている場合には、トリガ回路１０８が合格（pass：パス）状態を示す信号を供給するようにしても良い。
【0048】
図８は、スイッチング・デバイスのオン・パス及びオフ・パスをグラフィカルに表示する方法のフローチャートを示す。最初に、ステップ８０２では、ＤＵＴ１１６の複数のスイッチング・サイクルの間、電圧プローブ１０２及び電流プローブ１０４を介して、ＤＵＴ１１６のスイッチング電圧及びスイッチング電流がそれぞれ取り込まれる。ステップ８０４では、分析モジュール１３０が、受け取ったスイッチング電圧に対するスイッチング電流を、電圧対電流プロット３００上で複数のスイッチング・サイクルのそれぞれにつき１つの曲線としてプロットする。次に、ステップ８０６では、電圧対電流プロット３００上の複数の曲線のそれぞれがオーバーラップ（重複表示）される。ステップ８０８では、これら複数曲線の全てを用いて電圧対電流プロット３００が表示される。当業者にとっては当然のことであるが、試験測定装置は、オン・パス及びオフ・パスをリアルタイムでグラフィカルに表示できる。このため、スイッチング・サイクルの新しい曲線は、どれも電圧対電流プロット３００上の既存の曲線上にオーバーラップされる。ステップ８１０では、分析モジュール１３０が選択された特定の曲線に関するスイッチング損失を計算する。
【0049】
図９は、図３のリアルタイムのシミュレーションであり、スイッチング・デバイスのオンからオフまで、１つのスイッチング・サイクルに関するシミュレーションの結果である。図１０は、図５のリアルタイムのシミュレーションであり、スイッチング・デバイスがオンになるのに続いて、オン・パス及びオフ・パスの電流及び電圧が一度上昇してピークに達し、続いて、低下して安定状態へ向かうことが示されている。図１１は、図４のリアルタイムのシミュレーションであり、スイッチング・デバイスの安定状態の動作における複数のスイッチング・サイクルをオーバーラップして示している。図１２は、マスクを用いた図４のリアルタイムのシミュレーションであり、マスク６００を用いてスイッチング損失のリミットが設定されている。
【0050】
好ましい実施形態を参照しながら本発明の原理を図示及び説明してきたが、こうした原理から離れることなく、図示した実施形態の構成や詳細を変更したり、望ましい形態に組み合わせても良いことが理解できよう。
【符号の説明】
【0051】
１００ 試験測定装置１０２ 電圧プローブ
１０４ 電流プローブ
１０６ 取込み回路
１０８ トリガ回路
１１０ コントローラ
１１２ 処理回路
１１４ 表示デバイス
１１６ 被試験デバイス（ＤＵＴ）
１１８ アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）
１２０プロセッサ
１２２ サポート回路
１２４ 入出力（Ｉ／Ｏ）回路
１２６ メモリ
１２８ ＯＳ（基本ソフト）
１３０ 分析モジュール
１３２ 通信バス
２０２ 電圧波形
２０４ 電流波形
２０６ 電力波形
３００ 電圧対電流プロット
３０２ オン・パス
３０４ オフ・パス
３０６ スイッチング過渡現象領域
３０８ ダイオード逆回復電流領域
５０２ オン・パス（最初）
５０４ オフ・パス（最初）
５０６ オン・パス（初期の数回）
５０８ オフ・パス（初期の数回）
６００ マスク