JP2006310684A - Drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デバイスに所定の駆動電流を流す駆動回路に関する。 The present invention relates to a drive circuit for supplying a predetermined drive current to a device.
図6に、電流駆動デバイスの代表である半導体レーザの検査時における駆動回路とレーザとの接続図を示す。
DUT(Device Under Test:被検査デバイス)である半導体レーザ21のアノードAにコンタクトプローブ22aが接触し、カソードKにコンタクトプローブ22bが接触している。
駆動回路51は、コンタクトプローブ22aおよび22bに接続し、半導体レーザ21に所定の電流を流し、コンタクト不良時に当該電流を遮断するための回路である。
なお、図6においてコンタクトプローブを保持するハウジング等は図示していない。
FIG. 6 shows a connection diagram of a drive circuit and a laser at the time of inspection of a semiconductor laser that is a representative of current drive devices.
The
The
In FIG. 6, the housing for holding the contact probe is not shown.
駆動回路51は様々な形態があるが、図6に、その代表的な一例を示す。
図示例の駆動回路51は、出力電流を決めるリファレンス電源52(参照電圧Vref)、リファレンス抵抗53(抵抗値Rset)、差動増幅回路54、および、トランジスタ57を有する。
トランジスタ57は、電源電圧Vccの供給ライン55とコンタクトプローブ22aとの間に接続されている。リファレンス電源52が差動増幅回路54の非反転入力「+」と接地電圧との間に接続され、リファレンス抵抗53が差動増幅回路54の反転入力「−」と接地電圧との間に接続されている。差動増幅回路54は電源電圧Vccの供給ライン55と電源電圧Veeの供給ライン56とに接続され、これらの電圧によって動作し、その出力がトランジスタ57のゲートに接続されている。また、リファレンス抵抗53と差動増幅回路54との接続点がコンタクトプローブ22bに接続されている。
The
The
The
ここで半導体レーザ21のアノードAとカソードK間の電圧を「V」とおく。
差動増幅回路54の差動ゲインおよびNPN型のトランジスタ57の直流増幅率Hfeを無限大と仮定すると、半導体レーザ21の駆動電流Iopは、次式(1)で表される。
Here, the voltage between the anode A and the cathode K of the
Assuming that the differential gain of the
[数1]
Iop=Vref/Rset…(1)
[Equation 1]
Iop = Vref / Rset (1)
半導体レーザ21を検査する場合、コンタクトプローブ22aおよび22bを半導体レーザ21の電極に接触させ、駆動回路51からの駆動電流Iopを半導体レーザ21に供給する。これにより半導体レーザ21が発光する。
この状態の半導体レーザ21に対して、エージングなどを行いながら所定の検査を実施する。
When inspecting the
A predetermined inspection is performed on the
ところで、半導体レーザ21と駆動回路51が接続された状態で、何らかの原因で、コンタクトプローブ22a及び/又は22bが半導体レーザ21の端子から離れて非導通状態(コンタクト不良)が発生することがある。
By the way, when the
図7に、図6を簡略化した等価回路を示す。
図7において、図6に示す駆動回路51を電流源1に置き換えて表示している。電流源1の電源は電源電圧Vccの供給ライン55から供給されている。また、図6に示すコンタクトプローブ22aおよび22bを、図7においてはスイッチS22に置き換えて表示している。
電流源1からスイッチS22までの電流駆動ライン間に容量Cstrayが接続されている。容量Cstrayは、電流駆動ラインに存在する浮遊容量、サージ電流除去などのため意図的に入れた容量(不図示)などの総和を表す。
FIG. 7 shows an equivalent circuit obtained by simplifying FIG.
In FIG. 7, the
A capacitor Cstray is connected between the current drive lines from the
スイッチS22がオンした状態で半導体レーザ21に供給されていた駆動電流Iopは、スイッチS22のオフ(コンタクト不良発生)により供給経路を断たれる。
すると、半導体レーザ21を流れる電流Iopは0[mA]になるが、駆動回路は定電流源であることから、無限大の抵抗に一定の電流を流そうと動作する。このため、電流源1からスイッチS22までのラインの電圧Vは急激に上昇し、最悪の場合、電流源1が出せる最大の電圧である電源電圧(電源電圧Vcc)近くまで上昇する。
The drive current Iop supplied to the
Then, the current Iop flowing through the
図8に、駆動回路の出力が電源電圧(電源電圧Vcc)近くまで上昇した瞬間における等価回路を示す。
この時、容量Cstrayは、そのスイッチ側のノード電圧Vが電源電圧Vcc近くになるまで電荷がチャージされる。
その後再び、スイッチS22が半導体レーザ21の端子に接触して導通状態になると、導通した直後に半導体レーザ21に定格の駆動電圧以上の電圧が印加される。このため、半導体レーザ21に瞬間的に過電流(突入電流またはサージ電流という)Isurgeが流れる。
FIG. 8 shows an equivalent circuit at the moment when the output of the drive circuit rises to near the power supply voltage (power supply voltage Vcc).
At this time, the capacitor Cstray is charged until the node voltage V on the switch side becomes close to the power supply voltage Vcc.
Thereafter, when the switch S22 contacts the terminal of the
たとえば、電源電圧Vccを15[V]、電流源1の出力抵抗R10を約1[MΩ]、半導体レーザ21を便宜上、等価直列抵抗Rdと動作電圧Vopに相当する電圧源とし、その値をそれぞれ30[Ω]、4.5[V]とする。
この場合、スイッチS22が閉じた瞬間の半導体レーザ21へ流れる過電流Isurgeは次式(2)により計算できる。
For example, the power source voltage Vcc is 15 [V], the output resistance R10 of the
In this case, the overcurrent Isurge flowing to the
[数2]
Isurge=(15−4.5)[V]/30[Ω]
=350[mA] …(2)
[Equation 2]
Isurge = (15-4.5) [V] / 30 [Ω]
= 350 [mA] (2)
図9に、コンタクトプローブが導通状態から非導通状態になり、さらに導通状態に変化した場合に、電流源1の出力電圧Vと、半導体レーザ21に流れる電流(駆動電流Iop,過電流Isurge)との時間変化を示す。
この図から、コンタクトプローブが非導通状態から導通状態に変化した瞬間に駆動電流Iopより数倍も大きい過電流Isurgeが流れることがわかる。
その結果、半導体レーザ21は定格以上の光出力を発生することになって、半導体レーザ21が劣化してしまう。また、過電流Isurgeの大きさによっては、半導体レーザ21が一気に熱破壊されることも起こりうる。
FIG. 9 shows the output voltage V of the
From this figure, it can be seen that an overcurrent Isurge that is several times larger than the drive current Iop flows at the moment when the contact probe changes from the non-conductive state to the conductive state.
As a result, the
この過渡的な電流(過電流Isurge)は、図8に示す容量Cstrayによるものである。なぜなら電流源1の出力抵抗R10は、たとえば1[MΩ]と大きく、そのためコンタクトプローブが導通した瞬間、電流源1からは過渡電流が流れないからである。
This transient current (overcurrent Isurge) is due to the capacitance Cstray shown in FIG. This is because the output resistance R10 of the
図10に、サージ除去回路を付加した駆動回路の等価回路例を示す。
図示例のサージ除去回路61において、電流源1が駆動電流Iopを出力しているときの出力抵抗R10が5[Ω]程度であり、その駆動電流の供給ライン間に存在する浮遊キャパシタC10を100[μF]とし、浮遊キャパシタC10と並列にサージ除去のために100[μF]程度の容量値を有するキャパシタC11が接続されている場合を想定する。
このサージ除去のためにキャパシタC11を追加することは、駆動電流Iopが正常に半導体レーザ21に供給されている間のサージ除去には有効である。ところが、コンタクトプローブ22a及び/又は22bが非導通になると、このキャパシタC11の容量分だけ、さらにチャージされる電荷が増える。このため、コンタクトプローブ22a及び/又は22bが再度導通状態になる瞬時に、大きな過電流が半導体レーザ21に流れることになる。
FIG. 10 shows an equivalent circuit example of a drive circuit to which a surge elimination circuit is added.
In the
The addition of the capacitor C11 for removing the surge is effective for removing the surge while the drive current Iop is normally supplied to the
以上の不具合は、コンタクトプローブの導通/非導通に限らず、そのコンタクト抵抗が大きく変化する場合にも生じる。 The above problems are not limited to conduction / non-conduction of the contact probe, but also occur when the contact resistance changes greatly.
このような半導体レーザの劣化を防ぐため保護回路を備えたレーザ駆動回路が提案されている(たとえば特許文献1参照)。 In order to prevent such deterioration of the semiconductor laser, a laser driving circuit provided with a protection circuit has been proposed (for example, see Patent Document 1).
図11に、特許文献1に記載されている駆動回路を示す。
図11に示す駆動回路は、半導体レーザ21の端子に接触するコンタクトプローブ22aおよび22bと、出力回路26との間に設けられている、コンパレータ23、検出電位設定用の電源28、保持回路24、制御回路25、コンパレータ29およびNPN型のトランジスタ27を有する。
FIG. 11 shows a drive circuit described in
The drive circuit shown in FIG. 11 includes a
コンパレータ23は、半導体レーザ21とコンタクトプローブ22aおよび22bとの間の非導通を、コンタクトプローブ22aと22b間の電圧vが、検出電位設定用の電源28によって定まる設定電圧を超えたことにより検出する。
上記電圧vが設定電圧を越えると、コンパレータ23からの検出結果に基づく信号が、保持回路24を介してコンパレータ29の入力に伝達される。その結果、コンパレータ29から出力された信号によってトランジスタ27がオフ(非導通に遷移)し、コンタクトプローブ22aへの電流供給が停止する。このときコンパレータ23からの検出結果を保持回路24が保持することによって、トランジスタ27をオフするための信号を、コンパレータ29を介してトランジスタ27に出力し続ける。したがって、トランジスタ27がオフ状態を維持し、この間に、コンタクトプローブ22aと22b間の電圧vが減少する。
The
When the voltage v exceeds the set voltage, a signal based on the detection result from the
このため、コンタクトプローブ22aおよび22bを再び半導体レーザ21の端子に接続させても、半導体レーザ21に過剰な電流が流れない。したがって、半導体レーザ21の光出力が定格を越えることもなく、半導体レーザ21の劣化を防ぐことができる。
上記特許文献1に記載されている駆動回路においては、コンパレータ23がコンタクトプローブ22a及び/又は22bの非導通を検出し、半導体レーザ21への電流を遮断した場合、半導体レーザ21の電流駆動ラインがオープンとなる。特許文献1の記載によれば、「保持回路24の保持時間だけトランジスタ27がオフ状態を維持し、この間に、コンタクトプローブ22aと22b間の電圧vが減少する」とある。
しかし、出力回路26から電流駆動力が付与されている以上、つぎにトランジスタ27がオンしたときに電圧vが上昇する。つまり、出力回路26が動作している間に保持時間が終了しトランジスタ27がオンすると、瞬時に過電流が半導体レーザ21に流れてしまう。
したがって、特許文献1に記載された駆動回路では、一旦出力回路26を再起動する必要がある。このため、出力回路26の電源を落とす、又は、リセットをかけてから再度立ち上げる操作により、その分検査のスループットが低下する。
一方、出力回路26を再起動しない場合は、たとえば出力回路26からの電流供給を停止し、かつ、トランジスタ27までのラインの電荷をディスチャージするなど、出力回路26に過電流回避のための機能が必要となり、回路規模が増大してコストアップとなる。
In the drive circuit described in
However, since the current driving force is applied from the
Therefore, in the drive circuit described in
On the other hand, when the
特許文献1に記載された駆動回路では、コンタクトプローブ22a,22bから出力回路26までの配線間の浮遊容量など容量が大きい場合、またはサージ電流除去のため意図的に大容量のコンデンサを入れたりする場合、半導体レーザ21とコンタクトプローブ22a,22bとの間の非導通時に、その間の電圧は即時に上がらず、その浮遊容量等の値と駆動電流によって電圧上昇スピードが変わる。
たとえば、浮遊容量を含む配線間容量Cが100[μF]、その容量Cにチャージされる電荷をQ、出力回路26の駆動電流Iopを40[mA]とした場合、Q=C*V=Iop*tより、立ち上がりスロープV/tは、
V/t=Iop/C=40[mA]/100[μF]=0.4[V]/1[mS]
となり、1[mS]で約0.4[V]のスロープでコンタクトプローブ22a,22b間の電圧がゆっくり上昇する。
In the driving circuit described in
For example, when the inter-wiring capacitance C including the stray capacitance is 100 [μF], the charge charged in the capacitance C is Q, and the drive current Iop of the
V / t = Iop / C = 40 [mA] / 100 [μF] = 0.4 [V] / 1 [mS]
Thus, the voltage between the contact probes 22a and 22b slowly rises with a slope of about 0.4 [V] at 1 [mS].
たとえば、DUTの駆動電流40[mA]でのデバイス間の動作電圧を4[V]、コンパレータ23の比較電圧用電源28の設定電圧値を6[V]とした場合、
6[V]−4[V]=2[V]
2[V]/(0.4[V]/1[mS])=5[mS]から、
非導通から導通状態になった時から半導体レーザ21への電流を遮断するのに約5[mS]も時間がかかることになる。
For example, when the operating voltage between devices at a DUT drive current 40 [mA] is 4 [V] and the set voltage value of the comparison
6 [V] -4 [V] = 2 [V]
From 2 [V] / (0.4 [V] / 1 [mS]) = 5 [mS],
It takes about 5 [mS] to cut off the current to the
したがって、電流が遮断される前に電流経路が復帰し(非導通から導通状態に推移し)、その時まで容量にチャージされた電荷によって半導体レーザ21に定格以上の電流が流れ、熱破壊に至らなくても特性劣化されることが考えられる。
Therefore, the current path is restored before the current is interrupted (changes from non-conduction to conduction), and current exceeding the rating flows in the
また半導体レーザ21の動作電圧は同一品種でもプロセスバラツキが大きく、たとえば光出力パワー3[mW]クラスで波長405[nm]の青紫半導体レーザの場合、その動作電圧は3.5[V]〜5.5[V]程度にもなる。したがって、コンパレータ23の比較電圧用電源28の設定電圧値をあまり下げることができない。
Further, the operating voltage of the
本発明が解決しようとする課題は、比較的簡単な回路により過電流を、迅速に、かつ、有効に防止する駆動回路を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a drive circuit that can quickly and effectively prevent an overcurrent with a relatively simple circuit.
本発明に係る駆動回路は、デバイスに所定の駆動電流を流す駆動回路であって、前記デバイスに駆動電流を供給する電流源と、前記電流源と前記デバイスとの間に接続されている可変抵抗スイッチと、前記可変抵抗スイッチと前記電流源との接続ラインの電流をモニタし、モニタ電流に応じて前記可変抵抗スイッチのオンとオフを制御し、当該制御に際して、前記可変抵抗スイッチをオンからオフする遷移時間より、オフからオンする遷移時間を長くするスイッチ制御回路と、を有する。
好適に、前記スイッチ制御回路は、前記接続ラインの電流を電圧に変換する変換部と、前記変換部から出力される電圧を基準電圧と比較する比較部と、前記比較部の出力と前記可変抵抗スイッチの制御ノードとの間に接続され、前記比較部の出力がローレベルからハイレベルに遷移するときと、ローレベルからハイレベルに遷移するときとで、レベル変化の時定数を異ならせて、当該レベル変化を前記可変抵抗スイッチの制御ノードに伝達する波形整形部と、を備える。
A drive circuit according to the present invention is a drive circuit for supplying a predetermined drive current to a device, a current source supplying a drive current to the device, and a variable resistor connected between the current source and the device The current of the connection line between the switch and the variable resistance switch and the current source is monitored, and the variable resistance switch is controlled to be turned on / off according to the monitor current. And a switch control circuit that makes the transition time from off to on longer than the transition time to turn on.
Preferably, the switch control circuit includes a conversion unit that converts a current of the connection line into a voltage, a comparison unit that compares a voltage output from the conversion unit with a reference voltage, an output of the comparison unit, and the variable resistor It is connected to the control node of the switch, and when the output of the comparison unit transits from low level to high level, and when it transits from low level to high level, the time constant of level change is made different, A waveform shaping unit that transmits the level change to the control node of the variable resistance switch.
本発明では、好適に、前記可変抵抗スイッチと並列にバイパス抵抗が接続されている。
この場合、さらに好適に、前記スイッチ制御回路は、前記可変抵抗スイッチのオフ時に前記バイパス抵抗を介して電流が流れることを検出したときに、当該スイッチ制御回路内の所定ノードの電圧を、前記可変抵抗スイッチをオフからオンに制御するリセット電圧に強制移行させるリセット部を有する。
In the present invention, a bypass resistor is preferably connected in parallel with the variable resistance switch.
In this case, more preferably, when the switch control circuit detects that a current flows through the bypass resistor when the variable resistance switch is turned off, the voltage of the predetermined node in the switch control circuit is changed to the variable control switch. A reset unit that forcibly shifts the resistance switch to a reset voltage that controls the switch from off to on;
一方、本発明では、前記スイッチ制御回路は、前記モニタ電流に応じて前記可変抵抗スイッチをオフしてから、当該モニタ電流の変動に応じて、当該モニタ電流を変換後の電圧を、前記可変抵抗スイッチがオフからオン可能なリセット電圧に強制移行させることも可能である。
また、モニタ電流を変換後の電圧を測定して、リセットすることを外部のテスタ等で行うことも可能である。そのため、本発明では、好適に、前記スイッチ制御回路は、前記モニタ電流を変換後の電圧の外部出力端子を備える。
On the other hand, in the present invention, the switch control circuit turns off the variable resistance switch according to the monitor current, and then converts the monitor current into a voltage after converting the monitor current according to a change in the monitor current. It is also possible to forcibly shift the reset voltage from OFF to ON.
It is also possible to measure and reset the voltage after converting the monitor current using an external tester or the like. Therefore, in the present invention, preferably, the switch control circuit includes an external output terminal for a voltage obtained by converting the monitor current.
本構成によれば、スイッチ制御回路が電流源と可変抵抗スイッチとの間の接続ラインの電流をモニタしている。可変抵抗スイッチはローアクティブでもハイアクティブでもよいが、たとえば、その制御ノードがローレベルで当該スイッチがオンし、ハイレベルで当該スイッチがオフするとする。スイッチ制御回路は、モニタ電流がゼロになることを検出し、デバイスへのコンタクトが非導通になったとして、可変抵抗スイッチをオフする。
スイッチ制御回路は、このときのモニタ電流を変換後の電圧について、その電位変化を迅速に伝達することができる。このため、可変抵抗スイッチが瞬時にオフする。
According to this configuration, the switch control circuit monitors the current in the connection line between the current source and the variable resistance switch. The variable resistance switch may be low active or high active. For example, it is assumed that the switch is turned on when the control node is at a low level, and the switch is turned off at a high level. The switch control circuit detects that the monitor current becomes zero, and turns off the variable resistance switch when the contact to the device becomes non-conductive.
The switch control circuit can quickly transmit the potential change of the voltage after converting the monitor current at this time. For this reason, the variable resistance switch is instantaneously turned off.
可変抵抗スイッチと並列にバイパス抵抗が設けられている場合、デバイスへのコンタクトが再度導通すると、その電流駆動ラインに、デバイスの駆動電流より小さい電流が流れる。スイッチ制御回路は、この電流を迅速に検出する。すると、スイッチ制御回路は、その内部の所定ノードの電圧をリセット電圧に強制移行させる。この電圧レベルの変化は、上記可変抵抗スイッチをオフするときと逆向きである。この場合、スイッチ制御部(たとえば波形整形部)が、可変抵抗スイッチをオフからオンさせるが、そのレベル変化は(時間伸長され)比較的ゆっくりと行われる。したがって、デバイスに徐々に電流が流れ出す。 When a bypass resistor is provided in parallel with the variable resistance switch, when the contact to the device is turned on again, a current smaller than the drive current of the device flows through the current drive line. The switch control circuit detects this current quickly. Then, the switch control circuit forcibly shifts the voltage of a predetermined node inside to the reset voltage. This change in voltage level is opposite to that when the variable resistance switch is turned off. In this case, the switch control unit (for example, the waveform shaping unit) turns on the variable resistance switch from OFF, but the level change is performed relatively slowly (expanded in time). Therefore, current gradually flows to the device.
本発明によれば、比較的簡単な回路により過電流を、迅速に、かつ、有効に防止する駆動回路を提供することができるという利点がある。 According to the present invention, there is an advantage that it is possible to provide a drive circuit that can quickly and effectively prevent an overcurrent with a relatively simple circuit.
本発明は、たとえばCD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory),CD−R(Compact Disc−Recordable),MO(Magneto-Optic disk),DVD(Digital Versatile Disc)等の光記録情報機器に使用される半導体レーザに代表される電流駆動デバイスの保護回路、および、当該保護回路を備えたデバイスの検査装置、組立装置並びにエージング用装置などに関する。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
The present invention is used for optical recording information equipment such as CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), CD-R (Compact Disc-Recordable), MO (Magneto-Optic disk) and DVD (Digital Versatile Disc). The present invention relates to a protection circuit for a current drive device typified by a semiconductor laser, and an inspection apparatus, assembly apparatus, and aging apparatus for a device including the protection circuit.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本実施形態において半導体レーザが接続されている駆動回路の構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit to which a semiconductor laser is connected in the present embodiment.
図1に示す半導体レーザの駆動回路101は、半導体レーザが搭載されているハンドラ103の電流駆動ライン23aと23bに接続されている。
ハンドラ103に、DUTとしての半導体レーザ21がセットされ、そのアノードAがコンタクトプローブ22aを介して電流駆動ライン23aに接続され、カソードKがコンタクトプローブ22bを介して電流駆動ライン23bに接続されている。
電流駆動ライン23bは、基準電圧の供給ライン15bを介して基準電圧(本例では接地電圧)に接続されている。このためDUTとしての半導体レーザ21はカソードコモンとなっている。
なお図面は本発明に関わる部分のみの概略を示しており、また測定(検査)装置を構成する、テストヘッドおよびコンタクトプローブ22aおよび22bを固定するソケットのハウジングなどは図示していない。
A semiconductor
A
The
The drawing shows only the outline of the part related to the present invention, and the housing of the socket for fixing the test head and the contact probes 22a and 22b constituting the measurement (inspection) apparatus is not shown.
駆動回路101は、電流源1、保護回路102およびリセット部6を備える。
保護回路102は、電流源1の駆動電流ライン(電源電圧Vccの供給ライン)15aに流れる電流をモニタし、そのモニタ電流に応じて、保護回路102内の可変抵抗スイッチ(後述)を制御する回路である。
リセット部6は、モニタ電流を変換した電圧を測定し、その測定結果に応じて、当該電圧を強制的にリセット電圧に移行させる。あるいは、リセット部6は、モニタ電流を変換した電圧を所定の基準と比較し、その結果に応じてリセットを自動的に行う構成でもよい。さらにリセット部6に代えて、モニタ電流を変換した電圧を外部に出力させる外部接続パッドを設け、外部のテスタ等でモニタ電流を変換した電圧を測定し、その結果に応じてリセットを行う構成でもよい。
The
The
The
電流源1は、DUTである半導体レーザ21を所定の電流で駆動する任意の電流源回路から構成されている。電流源1からの駆動電流は、駆動電流ライン15aを介して保護回路102に供給される。
The
保護回路102は、サージ除去部24、電圧クランプ部25、電流(I)を電圧(V)に変換するI/V変換部7、I/V変換部7の出力を基準電圧と比較する比較部5、波形整形部3および可変抵抗部4を有する。
サージ除去部24および電圧クランプ部25は、それぞれ駆動電流ライン15aと基準電圧の供給ライン15bとの間に接続されている。I/V変換部7は、駆動電流ライン15aの途中、すなわちノードNDaとノードNDbとの間に挿入されている。可変抵抗部4は、駆動電流ライン15aのノードNDbと電流駆動ライン23aとの間に接続されている。I/V変換部7で変換後の電圧が出力されるノードNDcに、比較部5が接続されている。また、ノードNDcは、リセットライン8を介してリセット部6に接続されている。波形整形部3は、駆動電流ライン15aのノードNDbと、基準電圧の供給ライン15bとに接続され、その入力が比較部5の出力に接続されている。波形整形部3の出力は可変抵抗部4の制御入力に接続されている。
The
The
I/V変換部7は、駆動電流ライン15aに流れる電流を検出し、電圧(以下、検出電圧という)に変換してノードNDcに出力する。
比較部5は、検出電圧またはリセット部6から与えられるリセット電圧を、所定の参照電圧Vrefと比較し、その結果に応じて出力をローレベルまたはハイレベルに変化させる。
The I /
The
波形整形部3は、比較部5の出力を波形整形するための回路である。波形整形部3の入力は、比較部5から供給され、ローレベルからハイレベルに変化する場合と、ハイレベルからローレベルに変化する場合がある。
波形整形部3は、その2つの場合で、レベル変化の遷移時間を異ならせる。このことを「波形整形」と称する。より詳細には、可変抵抗部4が低抵抗から高抵抗に推移するときよりも、高抵抗から低抵抗に推移するときに、上記レベル変化の遷移時間を十分に長くする。このため、可変抵抗部4は、高抵抗から低抵抗に推移するときにゆっくりと動作する。
The
The
図2は、図1を具体化した一回路例を示す。
本回路例においては、サージ除去部24はキャパシタC1からなり、電圧クランプ部25はツェナーダイオードD1からなる。
FIG. 2 shows an example of a circuit embodying FIG.
In this circuit example, the
I/V変換部7は、駆動電流ライン15aのノードNDaとノードNDbとの間に接続されている検出抵抗R2と、検出抵抗R2の両端の電位差を所定の増幅率で増幅する差動増幅器71と、差動増幅器71の出力に接続されている抵抗R1とを有する。
差動増幅器71は、電源電圧Vddの供給ラインと基準電圧の供給ライン15bに接続され、これらのラインから電源の供給を受けて動作する。差動増幅器71の非反転入力端子「+」が検出抵抗R2のノードNDa側に接続され、反転入力端子「−」が検出抵抗R2のノードNDb側に接続されている。
差動増幅器71の出力が抵抗R1を介してノードNDcに接続されている。
The I /
The
The output of the
差動増幅器71は、検出抵抗R2で発生した電圧を所定の増幅率で増幅し、基準電圧(ここでは接地電圧)を基準とした電圧Voを出力する。
たとえば増幅率を10、検出抵抗R2の値を1[Ω]、検出抵抗R2に流れる電流を10[mA]、差動増幅器71の2つの入力に流れる電流をともに0[μA]、差動増幅器71の出力オフセットを0[mV]と仮定した場合、その出力に発生する電圧Vo1は、次式(3)により求まる。
The
For example, the amplification factor is 10, the value of the detection resistor R2 is 1 [Ω], the current flowing through the detection resistor R2 is 10 [mA], the currents flowing through the two inputs of the
[数3]
Vo1=1[Ω]*10[mA]*10
=100[mV] …(3)
[Equation 3]
Vo1 = 1 [Ω] * 10 [mA] * 10
= 100 [mV]… (3)
この電圧Voは抵抗R1を通してノードNDcから、比較部5およびリセットライン8に出力される。
リセットライン8にリセット部6が接続されている。本例のリセット部6は、リセットライン8と接地電圧との間に接続されている電圧計9と、リセットライン8と接地電圧との間に接続されているスイッチS10およびリセット電圧発生手段10とを備える。
電圧計9は、I/V変換部7により変換された電圧を計測し、その計測値に応じてスイッチS10を制御するためのものである。スイッチS10がオンするとリセット電圧発生手段10からのリセット電圧が、リセットライン8を介してノードNDcに出力される。
This voltage Vo is output from the node NDc to the
A
The
抵抗R1は、差動増幅器71の出力インピーダンスをある程度高くし、リセットライン8からのリセット信号を比較部5の入力に確実に伝えるための抵抗である。その必要がない場合、抵抗R1は省略可能である。
The resistor R <b> 1 is a resistor that increases the output impedance of the
比較部5は、電源電圧Vddの供給ラインと基準電圧の供給ライン15bとに接続され、これらのラインから電源供給を受けて動作する差動増幅器52を備える。差動増幅器52の反転入力「−」がノードNDcに接続され、その非反転入力「+」と基準電圧の供給ライン15bとの間に、参照電圧Vrefを発生させる電圧源51が接続されている。
The
比較部5の出力構成を、オープンコレクタ(またはオープンドレインでも可)としている。より詳細には、差動増幅器52の出力を制御ノードとする出力トランジスタTr1が比較部5の出力段となっている。本例の出力トランジスタTr1はNPNバイポーラトランジスタからなり、そのコレクタが基準電圧の供給ライン15bに、そのベースが差動増幅器52の出力に接続され、コレクタが比較部5の出力ノードNDdに接続されている。
比較部5の出力ノードNDdは、波形整形部3を介して可変抵抗部4の制御ノードに接続されている。
The output configuration of the
The output node NDd of the
可変抵抗部4は、可変抵抗スイッチとしてのPチャネル・エンハンスメント型MOSFET(以下、可変抵抗スイッチトランジスタと称す)P1と、可変抵抗スイッチトランジスタP1のソースSとドレインDに接続されている電流制限用のバイパス抵抗R5とを有する。可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGは、波形整形部3の出力に接続されている。このため、可変抵抗部4全体の抵抗が、波形整形部3により制御される可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGとソースS間の電位差(ゲート・ソース間電圧Vgs)に応じて変化する。
The variable resistance unit 4 is a P-channel enhancement type MOSFET (hereinafter referred to as a variable resistance switch transistor) P1 as a variable resistance switch, and a current limiting current connected to the source S and drain D of the variable resistance switch transistor P1. And a bypass resistor R5. The gate G of the variable resistance switch transistor P <b> 1 is connected to the output of the
波形整形部3は、ダイオードD2、抵抗R3,R4およびキャパシタC2から構成される。波形整形部3は、比較部5の出力の負荷となっており、その出力電圧を波形整形し、この波形整形後の電圧によって可変抵抗部4を制御する。
波形整形部3の役割は2つあり、その1つは、比較部5のオープンコレクタ出力を可変抵抗部4に最適な電圧にて調整して伝達することである。比較部5の出力トランジスタTr1がオンの時、可変抵抗部4の可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGに印加されるゲート電圧Vgをロー(GND)レベルにする。出力トランジスタTr1がオフの時は、ゲート電圧Vgをハイレベル(ノードNDbと同程度の電圧レベル)に設定する。
波形整形部3の他の役割は、可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGに印加されるゲート電位Vgの立ち上がりスロープ(傾斜)を速く(急峻に)し、また立ち上がりスロープを遅く(緩やかに)設定することである。
The
The
Another role of the
このゲート電圧Vgをハイレベルからローレベルに移行させるには、リセットライン8から強制的にリセット電圧を印加する必要がある。
そのためにリセット部6が設けられている。リセット部6は、駆動電流ライン15aにあるレベルの電流が流れ始め、I/V変換部7の出力がハイレベルになると、その電圧変化を電圧計9によって検出する。より詳細には、半導体レーザ21が定常動作しているときは駆動電流ライン15aには比較的大きな駆動電流が流れるが、その電流がコンタクトの非接続により一旦遮断され、つぎにコンタクトが接続される場合、駆動電流より小さい電流がバイパス抵抗R5を通って流れ始める。電圧計9は、この電流に応じたI/V変換部7の出力変化を測定する。
すると、スイッチS10がオンし、リセット電圧発生手段10からのリセット電圧が比較部5に出力され、出力トランジスタTr1がオンして波形整形部3の入力電圧がロー(GND)レベルに落とされる。
比較部5の出力ノードNDdの電圧がGNDレベルに下がると、この電圧レベルの変化が、波形整形部3内の抵抗R4とキャパシタC2等で規定される時定数でゆっくりと可変抵抗スイッチトランジスタP1の制御ノード(ゲートG)に伝達される。このため、可変抵抗部4の抵抗が、高抵抗からゆっくりと低抵抗に推移する。
In order to shift the gate voltage Vg from the high level to the low level, it is necessary to forcibly apply the reset voltage from the
For this purpose, a
Then, the switch S10 is turned on, the reset voltage from the reset voltage generating means 10 is output to the
When the voltage of the output node NDd of the
図2は、図1に示す駆動回路の各部を具体的な回路で表現したものであるが、各部の構成は一例であって、同じ目的を達成するものであれば、図示例以外の形態を任意に選択できる。たとえば、電圧クランプ部25(図1)は、ツェナーダイオードD1の代わりに複数のダイオードを縦続接続したもので実現可能である。 FIG. 2 shows each part of the drive circuit shown in FIG. 1 with a specific circuit. However, the configuration of each part is an example, and any form other than the example shown in the figure can be used as long as it achieves the same purpose. Can be arbitrarily selected. For example, the voltage clamp unit 25 (FIG. 1) can be realized by connecting a plurality of diodes in cascade instead of the Zener diode D1.
つぎに、このように構成される半導体レーザ用の駆動回路について、その動作の概略を、図1および2を参照しつつステップごとに説明する。 Next, an outline of the operation of the semiconductor laser drive circuit configured as described above will be described step by step with reference to FIGS.
まず各部の回路定数について説明する。
半導体レーザ21の閾値電流を約30[mA]、駆動電流Iopを約40[mA]、その時の動作電圧Vopを約4.5[V]とする。ツェナーダイオードD1のクランプ電圧値Vclpは、半導体レーザ21の動作に影響を出ないようにするため、その動作電圧Vopより十分高い電圧に設定する。ここでは半導体レーザ21の動作電圧が約4.5[V]であることから、クランプ電圧値Vclpを、たとえば7[V]に設定する。
First, circuit constants of each part will be described.
The threshold current of the
I/V変換部7の検出抵抗R2を、駆動回路の動作に影響を与えない程度の値、たとえば1[Ω]とし、差動増幅器71の増幅率をたとえば10とする。半導体レーザ21の駆動電流Iopが40[mA]の場合、I/V変換部7の出力電圧Vo2は、次式(4)により求まる。
The detection resistor R2 of the I /
[数4]
Vo2=1[oΩ]*40[mA]*10
=400[mV] …(4)
[Equation 4]
Vo2 = 1 [oΩ] * 40 [mA] * 10
= 400 [mV] (4)
可変抵抗スイッチトランジスタP1として、その閾値電圧Vthが約1.5[V]のものを使用する。また、そのゲート電圧を基準としたソース電圧(ゲート・ソース間電圧)Vgsが4.5[V]より大きいときに、当該可変抵抗スイッチトランジスタP1がオンし、そのオン抵抗を約1[Ω]以下とする。 A variable resistance switch transistor P1 having a threshold voltage Vth of about 1.5 [V] is used. Further, when the source voltage (gate-source voltage) Vgs based on the gate voltage is larger than 4.5 [V], the variable resistance switch transistor P1 is turned on, and the on-resistance is about 1 [Ω]. The following.
バイパス抵抗R5の値は、可変抵抗部4の可変抵抗スイッチトランジスタP1がオフの時、クランプ電圧Vclpから半導体レーザ21の動作電圧Vopを引いた電圧値が当該抵抗に印加されたときに、所定の電流が流れるように設定する。ここで所定の電流とは、半導体レーザ21の駆動電流Iopより小さい値が望ましく、たとえば、クランプ電圧Vclpが7[V]、動作電圧Vopが4.5[V]の場合、10[mA]程度とする。この場合、バイパス抵抗R5の値は次式(5)により与えられる。
The value of the bypass resistor R5 is a predetermined value when a voltage value obtained by subtracting the operating voltage Vop of the
[数5]
R5=(7[V]−4.5[V])/10[mA]
=250[Ω] …(5)
[Equation 5]
R5 = (7 [V] -4.5 [V]) / 10 [mA]
= 250 [Ω]… (5)
比較部5における差動増幅器52の非反転入力「+」に供給される電圧源51の参照電圧Vrefを、半導体レーザ21に駆動電流Iop(=40[mA])が流れているときに、これがI/V変換部7により検出されて変換された電圧Vo2(式(4))と、コンタクトが非接続となり、再接続されたときにバイパス抵抗R5を介して所定値、たとえば10[mA] の電流が流れ、これがI/V変換部7により検出されて変換された電圧Vo1(式(3))との大きさに応じて設定する。参照電圧Vrefを、電圧Vo1(=100[mV])より大きく、電圧Vo2(=400[mV])より小さい範囲内で、これら上限と下限からそれぞれ余裕をとった任意の値に設定することが望ましい。ここでは参照電圧Vrefを200[mV]に設定し、I/V変換部7の出力であるノードNDc(およびリセットライン8)の電圧が、この200[mV]より高いか否かによって、比較部5の出力ノードNDdがハイレベルかローレベルかが決まる。
When the drive current Iop (= 40 [mA]) is flowing through the
つぎに、このように回路定数が設定された半導体レーザ用の駆動回路について、その動作の概略を、図1および図2を参照しつつステップごとに説明する。 Next, an outline of the operation of the semiconductor laser drive circuit in which the circuit constants are set in this way will be described step by step with reference to FIGS.
<ステップ1>
電流源1より所定の駆動電流Iop(ここでは約80[mA]とする)が半導体レーザ21に流れている。この時クランプ電圧値Vclpは、半導体レーザ21の動作電圧(ここでは約4.5[V]とする)より十分高く、電圧クランプ部は動作していない(電圧クランプ状態にない)。
この時、I/V変換部7の出力電圧(ノードNDcの電圧)は、約400[mV]となっている。
<
A predetermined drive current Iop (here, about 80 [mA]) flows from the
At this time, the output voltage of the I / V converter 7 (the voltage at the node NDc) is about 400 [mV].
ここで電圧源51の電圧が前述したように200[mV]であり、これはI/V変換部7の出力電圧(約400[mV])より低いことから、比較部5の出力トランジスタTr1がオンし、そのオープンコレクタ出力電圧(比較部5の出力ノードNDdの電圧)はローレベルとなる。波形整形部3を通して可変抵抗部4に伝達された制御電圧もローレベル(ほぼGND)レベルとなる。この制御電圧は可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGに与えられる。このため可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲート・ソース間電圧Vgsは約4.5[V]となり、これは、その閾値電圧Vth(=1.5[V])より十分大きいことから、当該可変抵抗スイッチトランジスタP1はオンする。その結果、可変抵抗部4の入出力がほぼショートに近い状態となり、その抵抗が約1[Ω]以下となる。
したがって、電流源1からの駆動電流Iopは、波形整形部3に流れる電流を無視すると、殆どすべてが半導体レーザ21へ流れる。
Here, as described above, the voltage of the
Therefore, almost all of the drive current Iop from the
<ステップ2>
ここで、何らかの原因で偶発的にコンタクト不良が発生し、コンタクトプローブ22a及び/又は22bが半導体レーザ21の端子から離れて、半導体レーザ21への通電が遮断されたとする。
この時、電流源1は電流を供給し続けようとする。この電流は、最初は、I/V変換部7、可変抵抗部4および半導体レーザ21の経路には流れず、サージ除去用のキャパシタC1に流れる。
すると、I/V変換部7の出力ノードNDcの電圧は、検出抵抗R2に電流が流れなくなるので、瞬時に0[V]となり、比較部5の出力トランジスタTr1がオフする。このため、波形整形部3内の抵抗R3を通して電流が比較部5の出力ノードNDdに供給され、その電圧はハイレベルになる。
<Step 2>
Here, it is assumed that contact failure occurs accidentally for some reason, the contact probes 22a and / or 22b are separated from the terminals of the
At this time, the
Then, the voltage at the output node NDc of the I /
このハイレベルの電圧は、波形整形部3内のダイオードD2を通して、短時間で可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲートGに達し、ゲート電圧Vgがハイレベルとなる。このときゲート電圧Vgは、駆動電流ライン15aのノードNDbの電圧より、ダイオードD2の順方向電圧(=約0.7[V])だけ低い電圧となる。このため、可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲート・ソース間電圧Vgsが約0.7[V]程度となる。この電圧は閾値電圧Vth(=約1.5[V])の絶対値より小さくなることから、可変抵抗スイッチトランジスタP1はオフする。
その結果、オン抵抗Ron程度であった可変抵抗スイッチトランジスタP1のソースとドレイン間のインピーダンスが、ほぼ無限大となる。よって、可変抵抗部4の入出力間の抵抗値は、バイパス抵抗R5(=250[Ω])の値で確定する。
This high level voltage reaches the gate G of the variable resistance switch transistor P1 in a short time through the diode D2 in the
As a result, the impedance between the source and drain of the variable resistance switch transistor P1, which has been about the on-resistance Ron, becomes almost infinite. Therefore, the resistance value between the input and output of the variable resistor unit 4 is determined by the value of the bypass resistor R5 (= 250 [Ω]).
上記状態において、I/V変換部7の出力ノードNDcの電圧を、リセットライン8を介して電圧計9で測定することにより外部から検査装置上で、何らかの原因で電流駆動ラインが非導通状態になっていることが確認できる。
In the above state, the voltage of the output node NDc of the I /
以上より、コンタクト不良が発生し、I/V変換部7に電流が流れなくなった瞬間から、可変抵抗部4のバイパス抵抗R5によって半導体レーザ21に流れる駆動電流Iopが制限されるため、過電流(突入電流/サージ電流)による半導体レーザ21が劣化することが防止される。
As described above, since the drive current Iop flowing to the
前述したように電流駆動ラインが非導通状態になると、電流源1からの電流駆動電流はサージ除去用のキャパシタC1に流れるが、それを充電し終えると、ライン負荷容量等を充電する。このため、駆動電流ライン15aと基準電圧の供給ライン15bとの間の電圧はさらに上昇していき、やがてツェナーダイオードD1のクランプ電圧に達する。それ以降は、ツェナーダイオードD1に電流(ツェナー電流)が流れるようになるため、駆動電流ライン15aの電圧はクランプ電圧Vclpで一定となる。
As described above, when the current drive line becomes non-conductive, the current drive current from the
なお、前述したように電流駆動ラインが非導通状態になり、直ぐに導通状態になった場合、I/V変換部7の出力電圧は約100[mV]以下のままとなり、比較部5の出力はローレベルを保持する。そして、駆動電流ライン15aの電流は、バイパス抵抗R5によって制限されるため、その殆どがサージ除去用のキャパシタC1に流れる。
その後、上記非導通の状態と同様に、電流駆動ライン15aと基準電圧の供給ライン15bとの間の電圧がツェナーダイオードD1のクランプ電圧Vclpに達すると、ツェナーダイオードD1にツェナー電流が流れるようになる。
As described above, when the current drive line becomes non-conductive and immediately becomes conductive, the output voltage of the I /
After that, when the voltage between the
<ステップ3>
つぎに、コンタクトプローブ22aおよび22bと半導体レーザ21の端子との間が再び導通になったとする。
この時、可変抵抗スイッチトランジスタP1はオフ状態のままで、半導体レーザ21にはバイパス抵抗R5を介して、駆動電流値Iopより少ない電流が流れる。これは、バイパス抵抗R5が、可変抵抗スイッチトランジスタP1のオン抵抗(約1[Ω])より十分大きな抵抗値(たとえば250[Ω])を有するためである。
具体的には、半導体レーザ21には、クランプ電圧Vclp(=7[V])と半導体レーザ21の駆動電圧Vop(=4.5[V])との差電圧を抵抗R5(=250[Ω])で割った僅かな電流(約10[mA])が流れる。この電流をI/V変換部7が検出し、電圧に変換すると、その電圧値は式(3)から約100[mV]となる。
この電圧を、リセットライン8を介して電圧計9にて測定し、これによりコンタクトが再接触し、導通状態になっていることを確認できる。
<ステップ4>
上記ステップ3にて導通状態が確認できれば、半導体レーザ21の電流駆動ラインは復帰したことになるので、リセット状態を設定し、ステップ1の通常動作状態に戻す。
<
Next, it is assumed that the contact probes 22a and 22b and the terminal of the
At this time, the variable resistance switch transistor P1 remains off, and a current smaller than the drive current value Iop flows through the
Specifically, a voltage difference between the clamp voltage Vclp (= 7 [V]) and the drive voltage Vop (= 4.5 [V]) of the
This voltage is measured by the
<Step 4>
If the conduction state can be confirmed in
リセット状態にするには、スイッチS10をオンすることによって、I/V変換部7の出力ノードNDcに、リセットライン8を介してリセット電圧を出力する(または外部のテスタ等を用いてリセットパルスを入力する)。
リセット電圧は、比較部5の出力をローレベルに変化させることができる値をとる。電圧源51の参照電圧Vrefが約200[mV]であることから、それを超える電圧値、たとえば300[mV]程度のリセット電圧が望ましい。
なお、リセット状態にする手段は、比較部5の出力ノードNDdをローレベルにすれば良いことから、図2に示すスイッチS10、電圧源9を設ける代わりに、電圧源51の電圧を変更してもよい。
To set the reset state, by turning on the switch S10, a reset voltage is output to the output node NDc of the I /
The reset voltage takes a value that can change the output of the
Since the means for setting the reset state may be that the output node NDd of the
一旦リセット状態になると、波形整形部3のダイオードD2は逆バイアスとなるのでオンしないため、可変抵抗スイッチトランジスタP1のゲート電圧Vgは、抵抗R4とゲートのキャパシタC1との時定数で徐々にハイレベルからローレベルにゆっくりと変化する。これに合わせて可変抵抗スイッチトランジスタP1のソースSとドレインD間の抵抗は、無限大から徐々に小さくなる。これは、PMOSトランジスタ(可変抵抗スイッチトランジスタP1)のソースSとドレインD間の抵抗が、ゲート・ソース間電圧Vgsから閾値電圧Vthを引いた電圧の逆数に比例するためである。そして、可変抵抗スイッチトランジスタP1のソースSとドレインD間の抵抗は、最終的にはオン抵抗(約1[Ω])になる。
これにより、ツェナーダイオードD1に流れていた電流は、その殆どが半導体レーザ21に流れるようになり、電圧クランプ部がオフ(電圧クランプ状態が解除)する。
Once in the reset state, the diode D2 of the
As a result, most of the current flowing through the Zener diode D1 flows into the
以上の動作によって、導通時に10[mA]が半導体レーザ21に流れ、その後リセット開始によって徐々に半導体レーザ21への駆動電流が増加し、電流駆動ライン15aに蓄積された電荷をゆっくりディスチャージし、やがて電流源1の電流と同じ電流が半導体レーザ21に流れる。
その結果、コンタクトが接続して半導体レーザ21の通電が非導通から導通に変化したときに、半導体レーザ21には過電流が流れないまま上記ステップ1の状態となる。
With the above operation, 10 [mA] flows to the
As a result, when the contact is connected and the energization of the
本実施の形態によれば、以上ステップ1からステップ4の動作によって予測できない非導通から導通時に発生する過電流(突入電流)を回避し、半導体レーザ21を保護することができる。
According to the present embodiment, the
なお、コンタクトの非導通から導通状態時の確認が不要の場合、可変抵抗部4内のバイパス抵抗R5を省略することができる。この場合、非導通時に半導体レーザ21に流れる電流を制限するのではなく遮断することとなる。
In addition, when the confirmation at the time of a conduction | electrical_connection state from the non-conduction of a contact is unnecessary, bypass resistance R5 in the variable resistance part 4 is omissible. In this case, the current flowing through the
上記駆動回路は、半導体レーザなど電流駆動デバイスの測定システムに組み込んで用いると有用である。その場合、電流源及び/又はリセットの機能をテスタ等の駆動回路以外のシステム部分に持たせることができる。 The drive circuit is useful when incorporated in a measurement system for a current drive device such as a semiconductor laser. In that case, the current source and / or the reset function can be provided in a system portion other than the drive circuit such as a tester.
図3に、電流源およびリセットの機能をテスタに持たせた場合のシステム構成を示す。
図3において、半導体レーザ(またはIC)用のテスタ120内に、電流源1Aおよびリセット部6Aが設けられている。テスタ120は、不図示のマイクロコンピュータにより半導体レーザの検査手順を制御する。
本実施形態に関わる駆動回路は、DUT(半導体レーザ21)がセットされたハンドラ103とテスタ120とを連結する、不図示のテストヘッド内のデバイス・インターフェース・ボードに実装されている。図3においては、駆動回路の保護回路102Aの部分を示す。
FIG. 3 shows a system configuration when the tester is provided with a current source and reset function.
In FIG. 3, a
The drive circuit according to this embodiment is mounted on a device interface board in a test head (not shown) that connects the
保護回路102Aは、図1に示す保護回路102と比較すると、その比較部5内の参照電圧Vrefを生成する電圧源が省略され、その差動増幅器52の非反転入力「+」に基準電圧ライン81が接続されている。
基準電圧ライン81はテスタ120内のリセット部6Aにおいて、基準電圧とリセット電圧との電圧変更が可能な電圧源51Aに接続されている。
保護回路102A内のノードNDcから電圧モニタライン82が取り出され、テスタ120内のリセット部6Aにおいて電圧計9aに接続されている。
また、電流駆動ライン15aに駆動電流を供給する電流源1Aも、テスタ120内に設けられている。
保護回路102A内の他の構成は、図1と同じであり図2に示す具体的回路により実現可能である。
Compared with the
The
The voltage monitor
In addition, a
Other configurations in the
図3に示す測定システムの基本的な動作は、図1および図2と同じであり、ここでの説明を省略する。
この測定システムを使用すれば、半導体レーザ21の駆動および保護以外にさらに、コンタクトの非導通の発生を検出し、その度合い(回数)を利用し、これを保守メンテナンス(例えばコンタクトプローブの交換時期など)の目安にすることができる。
The basic operation of the measurement system shown in FIG. 3 is the same as that in FIGS. 1 and 2, and a description thereof is omitted here.
If this measurement system is used, in addition to the driving and protection of the
図1〜図3において、リセットの機能を省略することも可能である。
図4に、リセットの機能を省略する場合の駆動回路例を示す。
この駆動回路では、I/V変換部7の出力ノードNDcにリセット部6(または6A)が接続されていない。また、ノードNDcと差動増幅器71との間の抵抗R1も省略されている。
1 to 3, the reset function can be omitted.
FIG. 4 shows an example of a drive circuit when the reset function is omitted.
In this drive circuit, the reset unit 6 (or 6A) is not connected to the output node NDc of the I /
電圧源51の参照電圧Vrefを、コンタクトの非導通から導通状態時に発生するI/V変換部7の出力電圧より、予め若干低めに設定する。たとえば、参照電圧Vrefを約50[mV]に設定する。
本例の動作上の変更点は、外部からの制御回路で復帰するのではなく、I/V変換部7の出力電圧に応じて自動的に復帰する点である。したがって、図4においては、リセットする必要がないので、図2に示すリセットライン8、電圧測定用の電圧計9およびリセット電圧発生手段10等は不要となる。
The reference voltage Vref of the
The operational change in this example is that it is not automatically restored by an external control circuit, but is automatically restored according to the output voltage of the I /
図4に示す駆動回路は、制御回路が不要となるので回路規模が大きくならず、したがって、たとえばバーイン・ボードなどに保護装置を組み込む時などに有効である。 The drive circuit shown in FIG. 4 does not require a control circuit, so the circuit scale does not increase. Therefore, the drive circuit is effective, for example, when a protection device is incorporated in a burn-in board or the like.
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態における駆動回路図である。
第1実施形態からの変更内容は、DUT(半導体レーザ21)がアノードコモンで、そのカソードKから駆動電流をシンクして使用する点である。したがって回路は第1実施形態の図1と比較して、電源電圧Vccと電源電圧Veeに対し、回路要素の接続関係が対称となる。
回路図上での変更内容は、電流源1の電源は電源電圧Veeから供給されている。I/V変換部7の検出抵抗R2が電流駆動ライン15dに接続され、キャパシタC1およびツェナーダイオードD1が、基準電圧の供給ライン15cと電流駆動ライン15dとの間に接続されている。差動増幅器71および52は、電源電圧VccおよびVeeに接続されて電源供給を受ける。差動増幅器71および52は、反転入力と非反転入力の他の構成に対する接続が図2の場合と逆となっている。
比較部5内に出力トランジスタTr1は設けられておらず、その代わりに、波形整形部3内においてNMOSトランジスタP11が基準電圧の供給ライン15cとノードNDdとの間に接続されている。さらに波形整形部3内のダイオードD2が図2と比較して逆に接続されている。
また、可変抵抗部4内の可変抵抗スイッチトランジスタP33は、エンハンスメント型のNMOSトランジスタから構成される。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a drive circuit diagram according to the second embodiment.
The change from the first embodiment is that the DUT (semiconductor laser 21) is the common anode, and the drive current is sinked from the cathode K and used. Accordingly, in the circuit, the connection relationship of the circuit elements is symmetric with respect to the power supply voltage Vcc and the power supply voltage Vee as compared with FIG. 1 of the first embodiment.
The change in the circuit diagram is that the power source of the
The output transistor Tr1 is not provided in the
In addition, the variable resistance switch transistor P33 in the variable resistance unit 4 is composed of an enhancement type NMOS transistor.
このような構成では、I/V変換部7の検出抵抗R2に発生した電圧を差動増幅器71において所定の増幅率で増幅し、接地電圧を基準とする電圧を出力する。
この電圧を、抵抗R1を介して比較部5に出力し、その差動増幅器52において、電圧源51の参照電圧Vrefと比較する。差動増幅器52の出力は、ローレベルでほぼ最下位電位(電源電圧Vss)、ハイレベルでほぼGNDレベルになる。差動増幅器52の出力電圧によりNMOSトランジスタP11を制御し、ノードNDdにハイレベルまたはローレベルを現出させる。
ノードNDdに現出した電圧は、波形整形部3により波形整形され、可変抵抗部4の可変抵抗スイッチトランジスタP33のゲートGに出力される。
In such a configuration, the voltage generated in the detection resistor R2 of the I /
This voltage is output to the
The voltage appearing at the node NDd is waveform-shaped by the
比較部5の出力がローレベルの時、NMOSトランジスタP11がオンし、可変抵抗部4の制御電圧(ゲート電圧Vg)を、ほぼGND付近のハイレベルに設定する。この時、Nチャンネル型の可変抵抗スイッチトランジスタP33がオン状態となり、可変抵抗部4はほぼショート状態となり、その入出力間の抵抗値がオン抵抗Ronにより規定される極めて低い値となる。
一方、比較部5の出力がハイレベルの時は、NMOSトランジスタP11がオフし、可変抵抗部4の制御電圧(ゲート電圧Vg)を、電流駆動ライン15dのノードNDbとほぼ同じローレベルに設定する。この時、Nチャンネル型の可変抵抗スイッチトランジスタP33がオフ状態となり、可変抵抗部4はほぼショート状態となり、その入出力間の抵抗値がバイパス抵抗R5の抵抗値に確定する。
When the output of the
On the other hand, when the output of the
第1実施形態では、可変抵抗スイッチとしてPMOSトランジスタ(可変抵抗スイッチトランジスタP1)を使用したが、第2実施形態では、NMOSトランジスタ(可変抵抗スイッチトランジスタP33)を使用することから、第2実施形態では、第1実施形態と逆に、可変抵抗部4の制御電圧の立ち上がりスロープを遅く(緩やかに)し、立ち下がりスロープを速く(急峻に)設定する。
その他の動作詳細は、第1実施形態と同一であるため、省略する。
In the first embodiment, a PMOS transistor (variable resistance switch transistor P1) is used as a variable resistance switch. However, in the second embodiment, an NMOS transistor (variable resistance switch transistor P33) is used. Contrary to the first embodiment, the rising slope of the control voltage of the variable resistance unit 4 is set to be slow (gradual) and the falling slope is set to be fast (steep).
Other details of the operation are the same as those in the first embodiment, and are therefore omitted.
本発明の実施形態によれば、以下の利益が得られる。
第1に、半導体レーザなどに代表とされる電流駆動デバイスに対し、その電流駆動ラインが非導通から導通となる時に発生する過電流(突入電流/サージ電流)を防止して、その劣化を防ぐことができる。
According to the embodiment of the present invention, the following benefits can be obtained.
First, overcurrent (inrush current / surge current) generated when the current drive line is turned from non-conductive to current-driven devices typified by a semiconductor laser or the like is prevented to prevent deterioration. be able to.
第2に、駆動回路の電源をオフして再起動する必要が無く、検査のスループットを上げることができる。再起動を自動検出する構成が不要であり、その分、回路規模が大きくならずローコストで実現できる。
とくに、電流駆動ラインが非導通になった時、電流駆動デバイスへの電流を制限したままとし、次にリセットした場合、波形整形部と可変抵抗部によって、徐々にDUTへ駆動電流を流すことにより過電流(突入電流/サージ電流)が発生しないため、一旦出力回路をオフする必要がなく、検査のスループットが低下しない。
このような理由から、本駆動回路は、半導体レーザなど電流駆動デバイスの測定システム、またバーイン・ボードなどに組み込んで使用することが容易である。
Second, it is not necessary to turn off and restart the drive circuit, and the inspection throughput can be increased. A configuration for automatically detecting restart is unnecessary, and the circuit scale is not increased correspondingly, and can be realized at low cost.
In particular, when the current drive line becomes non-conductive, the current to the current drive device remains limited and then reset, by gradually passing the drive current to the DUT by the waveform shaping section and variable resistance section. Since no overcurrent (inrush current / surge current) occurs, it is not necessary to turn off the output circuit once, and the inspection throughput does not decrease.
For this reason, this drive circuit is easy to use by incorporating it in a current drive device measurement system such as a semiconductor laser or a burn-in board.
第3に、電流駆動ラインが導通から非導通状態になったことをDUT(半導体レーザ21)に流れる電流をモニタすることで検出するため、非導通になった瞬間から、DUTへ流れる駆動電流を制限でき、駆動ラインに大容量のコンデンサがある場合でも過電流(突入電流/サージ電流)を防止して、その劣化を防ぐことができる。
このことは、電源のON/OFF時などに発生するサージの除去用として大容量のコンデンサを電流駆動ラインに設置することを可能とするものである。
Thirdly, since the current flowing through the DUT (semiconductor laser 21) is detected by monitoring that the current drive line is changed from the conductive state to the non-conductive state, the drive current flowing to the DUT is detected from the moment when the current drive line is turned off. Even when there is a large-capacity capacitor in the drive line, overcurrent (inrush current / surge current) can be prevented and its deterioration can be prevented.
This makes it possible to install a large-capacity capacitor in the current drive line for removing a surge generated when the power is turned on / off.
電流駆動ラインが非導通になったことが検出した後、外部よりリセットをかけるようにした場合、リセット回数がコンタクト非導通の発生頻度(ある一定期間内の回数)と関連することから、その回数をカウントし、コンタクト非導通の発生頻度を、たとえばコンタクトプローブの交換時期などの目安として保守メンテナンスに役立てることができる。
この外部からの制御回路でリセットさせるか、自動的にリセットさせるかは、参照電圧Vrefの値を変えて変更可能であり、その選択が容易である。
When it is detected that the current drive line has become non-conductive and then reset from the outside, the number of resets is related to the frequency of contact non-conduction (the number of times within a certain period). The frequency of occurrence of contact non-conduction can be used for maintenance as a guideline for, for example, replacement timing of the contact probe.
Whether it is reset by this external control circuit or automatically reset can be changed by changing the value of the reference voltage Vref, and the selection is easy.
さらに、回路構成を変えるだけで、アノードコモンまたはカソードコモンの電流駆動デバイスのいずれに対しても対応できる。 Furthermore, it is possible to cope with both anode common and cathode common current drive devices by changing the circuit configuration.
1…電流源、3…波形整形部、4…可変抵抗部、5…比較部、6,6A…リセット部、8…リセットライン、9,9a…電圧計、10…リセット電圧発生手段、15a,15d, 23a,23b…電流駆動ライン、15b…電源電圧Veeの供給ライン、15c…基準電圧の供給ライン、21…半導体レーザ(DUT)、22a,22b…コンタクトプローブ、51…電圧源、52,71…差動増幅器、101…駆動回路、102,102A…保護回路、103…ハンドラ、120…テスタ、D1,D2…ツェナーダイオード、D3…ダイオード、P3…可変抵抗スイッチトランジスタ、R2…検出抵抗、5…バイパス抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記デバイスに駆動電流を供給する電流源と、
前記電流源と前記デバイスとの間に接続されている可変抵抗スイッチと、
前記可変抵抗スイッチと前記電流源との接続ラインの電流をモニタし、モニタ電流に応じて前記可変抵抗スイッチのオンとオフを制御し、当該制御に際して、前記可変抵抗スイッチをオンからオフする遷移時間より、オフからオンする遷移時間を長くするスイッチ制御回路と、
を有する駆動回路。 A drive circuit for supplying a predetermined drive current to the device,
A current source for supplying a driving current to the device;
A variable resistance switch connected between the current source and the device;
Transition time for monitoring the current of the connection line between the variable resistance switch and the current source, controlling on / off of the variable resistance switch according to the monitor current, and switching the variable resistance switch from on to off in the control More, a switch control circuit that lengthens the transition time from OFF to ON,
A driving circuit having:
前記接続ラインの電流を電圧に変換する変換部と、
前記変換部から出力される電圧を基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部の出力と前記可変抵抗スイッチの制御ノードとの間に接続され、前記比較部の出力がローレベルからハイレベルに遷移するときと、ローレベルからハイレベルに遷移するときとで、レベル変化の時定数を異ならせて、当該レベル変化を前記可変抵抗スイッチの制御ノードに伝達する波形整形部と、
を備える請求項1に記載の駆動回路。 The switch control circuit includes:
A converter that converts the current of the connection line into a voltage;
A comparator that compares a voltage output from the converter with a reference voltage;
It is connected between the output of the comparison unit and the control node of the variable resistance switch, and when the output of the comparison unit transits from a low level to a high level, and when the output transits from a low level to a high level, A waveform shaping unit that changes the time constant of the change and transmits the level change to the control node of the variable resistance switch;
The drive circuit according to claim 1, comprising:
さらに備える請求項1に記載の駆動回路。 A clamping portion for clamping the voltage of the connection line at a constant voltage;
The drive circuit according to claim 1, further comprising:
前記比較部の出力と前記可変抵抗スイッチの制御ノードとの間に接続されているダイオードと、
前記ダイオードが逆バイアスされる向きの電圧レベル変化を所定の時定数で時間伸長して前記可変抵抗スイッチの制御ノードに伝達する抵抗およびキャパシタと、
を有する請求項2に記載の駆動回路。 The waveform shaping unit
A diode connected between the output of the comparator and the control node of the variable resistance switch;
A resistor and a capacitor for extending a voltage level change in a direction in which the diode is reverse-biased with a predetermined time constant and transmitting the change to a control node of the variable resistance switch;
The drive circuit according to claim 2, comprising:
請求項1に記載の駆動回路。 The drive circuit according to claim 1, wherein a bypass resistor is connected in parallel with the variable resistance switch.
請求項5に記載の駆動回路。 When the switch control circuit detects that a current flows through the bypass resistor when the variable resistance switch is off, the switch control circuit switches the voltage of the predetermined node in the switch control circuit from off to on. The drive circuit according to claim 5, further comprising a reset unit that forcibly shifts to a reset voltage to be controlled.
請求項1に記載の駆動回路。 The switch control circuit can turn off the variable resistance switch in accordance with the monitor current, and then turn on the voltage after converting the monitor current in response to fluctuations in the monitor current from the variable resistance switch off. The drive circuit according to claim 1, further comprising a reset unit that forcibly shifts to a different reset voltage.
請求項1に記載の駆動回路。
The drive circuit according to claim 1, wherein the switch control circuit includes an external output terminal of a voltage after the monitor current is converted.
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