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TECHNISCHES GEBIET
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Vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet eines elektronischen Schaltkreises und insbesondere einen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis.
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HINTERGRUND
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Magnetsensoren finden in der heutigen Industrie und bei elektronischen Produkten vielfach Verwendung, um eine Magnetfeldstärke zum Messen von physikalischen Parametern wie Strom, Position und Richtung zu induzieren. Die Motorindustrie ist ein wesentliches Anwendungsgebiet von Magnetsensoren. Bei einem Motor kann ein Magnetsensor als Positionssensor für einen Läuferpol dienen.
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Gemäß der bisherigen Technologie wird ein Magnetsensor üblicherweise durch eine stabile Gleichstromenergieversorgung gespeist, und eine Magnetfelderfassungsschaltung ist in dem Magnetsensor vorgesehen, um ein externes Magnetfeld zu erfassen und ein Ergebnis der Erfassung des Magnetfeldes auszugeben. Normalerweise beginnt die Magnetfelderfassungsschaltung in dem Magnetsensor zu arbeiten und das Ergebnis nach draußen zu liefern, wenn die Gleichstromenergiequelle Energie für den Magnetsensor bereitstellt. Eine andere Steuerung in dem Magnetsensor findet nicht statt.
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ÜBERSICHT
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Durch vorliegende Erfindung wird ein neuartiger Magnetsensor-Integrierter-Schaltkreis vorgeschlagen, um die Funktionen eines üblichen Magnetsensors zu erweitern.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetsensor-Integrierter-Schaltkreis in einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen. Der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis hat ein Gehäuse, ein Halbleitersubstrat, das in dem Gehäuse angeordnet ist, Eingangs-Ports und einen Ausgangs-Port, die sich aus dem Gehäuse heraus erstrecken, und eine elektronische Schaltung, die auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Die elektronische Schaltung umfasst:
eine Magnetfelderfassungsschaltung, die konfiguriert ist für die Erfassung und die Ausgabe eines magnetfeldinduktiven Signals entsprechend einem externen Magnetfeld; und
eine Spannungserfassungsschaltung, die konfiguriert ist für die Erfassung einer bestimmten Spannung und, wenn die bestimmte Spannung eine vorgegebenen Wert erreicht, für die Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises zum Durchführen einer voreingestellten Aktion;
wobei die Spannungserfassungsschaltung und die Magnetfelderfassungsschaltung gleichzeitig arbeiten.
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Vorzugsweise ist die bestimmte Spannung bei dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis eine Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung.
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Vorzugsweise ist bei dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis der vorgegebene Wert größer als ein Spannungsversorgungswert, der einen normalen Betrieb der Magnetfelderfassungsschaltung ermöglicht.
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Vorzugsweise umfasst die Spannungserfassungsschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis wenigstens einen Komparator.
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Ein Eingangsanschluss des Komparators empfängt die bestimmte Spannung, und der andere Eingangsanschluss des Komparators empfängt eine Referenzspannung. Der Komparator ist konfiguriert für die Ausgabe des Steuersignals zum Steuern des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises für die Durchführung einer bestimmten Aktion, wenn die bestimmte Spannung größer ist als die Referenzspannung.
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Vorzugsweise umfasst die Spannungserfassungsschaltung in dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis:
einen ersten Widerstand und einen zweiten Widerstand, die zwischen der bestimmten Spannung und der Erde in Reihe geschaltet sind;
einen Puffer, wobei ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Puffers mit einem gemeinsamen Anschluss des ersten Widerstands und des zweiten Widerstands und ein invertierender Eingangsanschluss des Puffers mit einem Ausgangsanschluss des Puffers verbunden ist; und
einen Komparator, wobei ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Komparators mit dem Ausgangsanschluss des Puffers und ein invertierender Eingangsanschluss des Komparators mit einer Referenzspannung verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst die elektronische Schaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis ferner eine Ausgangssteuerschaltung, die konfiguriert ist für die Steuerung des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises basierend auf zumindest dem magnetfeldinduktiven Signal dahingehend, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis zumindest in einem ersten Zustand arbeitet, in welchem ein Strom von dem Ausgangs-Port nach draußen fließt, oder zumindest in einem zweiten Zustand, in welchem ein Strom von außen in den Ausgangs-Port fließt.
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Vorzugsweise umfasst der Eingangs-Port bei dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis einen Eingangs-Port zum Verbinden einer externen Wechselstromversorgung. Die Ausgangssteuerschaltung ist konfiguriert für die Steuerung des integrierten Schaltkreises basierend auf einer Polaritätsänderung der Wechselstromenergieversorgung und auf dem magnetfeldinduktiven Signal dahingehend, dass der integrierte Schaltkreis zumindest zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand schaltet.
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Vorzugsweise umfasst die Ausgangssteuerschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter. Der erste Schalter und der Ausgangs-Port sind in einen ersten Strompfad geschaltet, und der zweite Schalter und der Ausgangs-Port sind in einen zweiten Strompfad geschaltet, dessen Richtung zu jener des ersten Strompfads entgegengesetzt ist. Der erste Schalter und der zweite Schalter werden unter der Steuerung des magnetfeldinduktiven Signals wahlweise aktiviert.
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Vorzugsweise umfasst die Ausgangssteuerschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis einen ersten Strompfad, in welchem ein Strom aus dem Ausgangs-Port ausfließt, einen zweiten Strompfad, in welchem ein Strom von dem Ausgangs-Port einfließt, und einen Schalter, der in den ersten Strompfad oder in den zweiten Strompfad geschaltet ist, wobei der Schalter durch die Magnetfelderfassungsinformation gesteuert wird, die von der Magnetfelderfassungsschaltung ausgegeben wird, und ermöglicht, dass der erste Strompfad und der zweite Strompfad selektiv aktiviert werden.
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Vorzugsweise umfasst die elektronische Schaltung in dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis eine Zustandssteuerschaltung. Die Zustandssteuerschaltung ist konfiguriert für die Steuerung der Ausgangssteuerschaltung. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis eine vorgegebene Bedingung erfüllt, wird die Ausgangssteuerschaltung zumindest in Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal dahingehend gesteuert, dass diese zumindest in dem ersten Zustand arbeitet, in welchem ein Laststrom aus dem Ausgangs-Port nach draußen fließt, oder zumindest in einem zweiten Zustand, in welchem ein Laststrom von außerhalb in den Ausgangs-Port einfließt. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird die Ausgangssteuerschaltung derart gesteuert, dass diese in einem dritten Zustand arbeitet, in welchem der erste Zustand und der zweite Zustand verhindert werden.
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Vorzugsweise antwortet die Ausgangssteuerschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis nicht auf das magnetfeldinduktive Signal oder ein Strom an dem Ausgangs-Port ist niedriger als ein Viertel des Laststroms, wenn die Ausgangssteuerschaltung in dem dritten Zustand arbeitet.
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Vorzugsweise umfasst die Magnetfelderfassungsschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis:
eine Magnetsensoreinheit, die konfiguriert ist für die Erfassung und Ausgabe eines mit dem externen Magnetfeld übereinstimmenden analogen elektrischen Signals;
eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist für die Durchführung einer Verstärkung und einer Interferenzunterdrückung an dem analogen elektrischen Signal; und
eine Analog/Digital-Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist für die Umwandlung des analogen elektrischen Signals, das einer Verstärkung und einer Interferenzunterdrückung unterzogen wurde, in das magnetfeldinduktive Signal.
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Vorzugsweise umfasst die Zustandssteuerschaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis eine Verzögerungsschaltung. Die Verzögerungsschaltung ist konfiguriert für das Starten der Zeitzählung bei Erhalt des Steuersignals; für die Ausgabe eines Signals, das darauf hinweist, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, wenn die gezählte Zeit eine vorgegebene Zeit erreicht; und für die Ausgabe eines Signals, das darauf hinweist, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wenn die gezählte Zeit die vorgegebene Zeit nicht erreicht.
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Vorzugsweise umfasst die elektronische Schaltung in dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis ferner ein Stromversorgungsmodul. Das Stromversorgungsmodul enthält einen Gleichrichter, der konfiguriert ist für die Konvertierung einer externen Stromversorgung in eine erste Spannung, und eine Spannungsregelungsschaltung, die konfiguriert ist für die Regelung der ersten Spannung auf eine zweite Spannung. Der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis wird mit der zweiten Spannung betrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform einer Motorkomponente vorgeschlagen, die einen Motor und eine Motorantriebsschaltung umfasst. Die Motorantriebsschaltung umfasst den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gemäß einer der vorstehenden Beschreibungen.
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Vorzugsweise umfasst die vorstehend beschriebene Motorkomponente ferner einen bidirektionalen Schalter, der über eine externe Wechselstromenergieversorgung mit dem Motor in Reihe geschaltet ist. Der Ausgangs-Port des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises ist mit einem Steueranschluss des bidirektionalen Schalters verbunden.
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Vorzugsweise umfasst bei vorstehend beschriebener Motorkomponente der Motor einen Ständer und einen Permanentmagnetläufer. Der Ständer hat einen Ständerkern und eine einphasige Wicklung, die auf dem Ständerkern ausgeführt ist.
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Vorzugsweise umfasst bei vorstehend beschriebener Motorkomponente der Motor ferner einen Abwärtstransformator, der konfiguriert ist für die Reduzierung einer Spannung der Stromversorgung des Motors und für die Bereitstellung der reduzierten Spannung an den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis.
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Vorzugsweise ist bei vorstehend beschriebener Motorkomponente ein Spannungsabfall über dem Transformator höher als die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung in dem Magnetsensor-Integrierten-Stromkreis.
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Vorzugsweise ist bei vorstehend beschriebener Motorkomponente der Magnetsensor-Integrierte-Stromkreis konfiguriert für die Steuerung des bidirektionalen Schalters, so dass der bidirektionale Schalter aktiviert wird, wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem positiven Halbzyklus befindet und ein Magnetfeld des Läufers eine erste Polarität aufweist oder wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem negativen Halbzyklus befindet und das Magnetfeld des Läufers eine zweite Polarität aufweist, die zur ersten Polarität entgegengesetzt ist, und für die Steuerung des bidirektionalen Schalters derart, dass der bidirektionale Schalter deaktiviert wird, wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem negativen Halbzyklus befindet und das Magnetfeld des Läufers des Motors eine erste Polarität aufweist oder wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem positiven Halbzyklus befindet und das Magnetfeld des Läufers die zweite Polarität aufweist.
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Vorzugsweise ist der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis bei vorstehend beschriebener Motorkomponente ausgebildet zum Steuern eines Stroms derart, dass der Strom von dem integrierten Schaltkreis zu dem bidirektionalen Schalter fließt, wenn sich ein von der Wechselstromversorgung ausgegebenes Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und das Magnetfeld des Läufers des Motors eine erste Polarität aufweist, und zum Steuern eines Stroms derart, dass der Strom von dem bidirektionalen Schalter zu dem integrierten Schaltkreis fließt, wenn sich das von der Wechselstromversorgung ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und das Magnetfeld des Permanentmagnetläufers des Motors die zur ersten Polarität entgegengesetzte zweite Polarität aufweist.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anwendungsgerät vorgeschlagen, das die vorstehend beschriebene Motorkomponente enthält.
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Vorzugsweise ist das Anwendungsgerät eine Pumpe, ein Gebläse, ein Haushaltsgerät oder ein Fahrzeug.
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Der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis gemäß der Ausführungsform vorliegender Erfindung erweitert die Funktionen eines üblichen Magnetsensors, der somit basierend auf der Erfassung der bestimmten Spannung eine voreingestellte interne Steuerung durchführen kann, während gleichzeitig eine hohe Ansprechgeschwindigkeit des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises gewährleistet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die technischen Lösungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und gemäß der bisherigen Technologie werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen die Zeichnungen nur einen Teil der möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, so dass der Fachmann auf der Basis dieser Ausführungsformen ohne erfinderisches Zutun gegebenenfalls zu weiteren Ausführungsformen gelangen kann.
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1 zeigt schematisch die Struktur eines Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt schematisch die Struktur einer Spannungserfassungsschaltung eines Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt schematisch die Struktur eines Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 zeigt schematisch die Struktur eines Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt schematisch die Struktur einer Magnetfelderfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt schematisch die Struktur einer Ausgangssteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt schematisch die Struktur einer Ausgangssteuerschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt schematisch die Struktur einer Magnetfelderfassungsschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt schematisch die Struktur eines Gleichrichters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 zeigt schematisch die Struktur einer Zustandssteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt schematisch die Struktur einer Ausgangssteuerschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 zeigt schematisch die Struktur einer Ausgangssteuerschaltung gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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13 zeigt schematisch die Struktur einer Motorkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt schematisch die Struktur eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die technischen Lösungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen verständlich und umfassend beschrieben, wobei lediglich einige der möglichen Ausführungsformen dargestellt sind. Sofern der Fachmann auf der Basis dieser Ausführungsformen ohne erfinderisches Zutun zu weiteren Ausführungsformen gelangt, fallen diese Ausführungsformen sämtlich in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Wie 1 zeigt, hat ein Magnetsensor-Integrierter-Schaltkreis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 100, ein Halbleitersubstrat, das in dem Gehäuse angeordnet ist, Eingangs-Ports A und einen Ausgangs-Port B, die sich aus dem Gehäuse heraus erstrecken, und eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete elektronische Schaltung. Die elektronische Schaltung umfasst eine Magneterfassungsschaltung 110 und eine Spannungserfassungsschaltung 120.
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Die Magneterfassungsschaltung 110 ist konfiguriert für die Erfassung und Ausgabe eines magnetfeldinduktiven Signals entsprechend einem externen Magnetfeld.
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Die Spannungserfassungsschaltung 120 ist konfiguriert für die Erfassung einer bestimmten Spannung und, wenn die bestimmte Spannung einen vorgegebenen Wert erreicht, für die Ausgabe eines Steuersignals zum Steuern des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises dahingehend, dass dieser eine voreingestellte Aktion durchführt.
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Der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis gemäß der Ausführungsform vorliegender Erfindung ist basierend auf der Magneterfassungsschaltung in einem üblichen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis mit der Spannungserfassungsschaltung ausgestattet. Dadurch kann der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis basierend auf der Erfassung der bestimmten Spannung eine voreingestellte Steuerung durchführen.
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Dementsprechend verfügt der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis über eine hohe Ansprechgeschwindigkeit.
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In der vorliegenden Beschreibung können die bestimmte Spannung und der vorgegebene Wert entsprechend einer bestimmten Anwendung der Spannungserfassungsschaltung 120 festgelegt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform zum Beispiel kann der vorgegebene Wert auf einen Wert festgelegt werden, der größer ist als ein Spannungswert, der einen normalen Betrieb der Magnetfelderfassungsschaltung ermöglicht (wobei der normale Betrieb sich darauf bezieht, dass ein korrektes magnetfeldinduktives Signal erzeugt werden kann). Das heißt, die Spannungserfassungsschaltung gibt ein Steuersignal zum Steuern des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises dahingehend aus, dass die voreingestellte Aktion durchgeführt wird, wenn die durch die Spannungserfassungsschaltung erfasste Spannung höher ist als eine Spannung, die einen normalen Betrieb des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises ermöglicht.
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Es wird auf 1 Bezug genommen. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis ferner eine Stromversorgungsmodul VD umfassen, das konfiguriert ist für die Bereitstellung einer Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung 110 und die Spannungserfassungsschaltung 120.
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Ferner kann ein Erfassungsobjekt der Spannungserfassungsschaltung 120 gemäß den Ausführungsformen der vorliegender Erfindung entsprechend einer bestimmten Anwendung der Spannungserfassungsschaltung 120 flexibel festgelegt werden. Das heißt, ein Punkt in dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis kann basierend auf einer Anwendung der Spannungserfassungsschaltung 120 als Abgriffspunkt festgelegt werden, wobei eine Spannung an diesem Punkt die bestimmte Spannung ist. Zum Beispiel kann die bestimmte Spannung die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung sein.
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Insbesondere kann die Spannungserfassungsschaltung 120 beim Erfassen der bestimmten Spannung diese direkt erfassen oder kann die Größe der bestimmten Spannung durch die Erfassung eines Bruchteils der bestimmen Spannung ermitteln.
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Es versteht sich, dass in einer Ausführungsform die Spannungserfassungsschaltung 120 in dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis mindestens einen Komparator enthalten kann. Ein Eingangsanschluss des Komparators empfängt die bestimmte Spannung, und der andere Eingangsanschluss empfängt eine Referenzspannung. Der Komparator ist ausgebildet für die Ausgabe des Steuersignals zum Steuern des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises zur Durchführung der bestimmten Aktion, wenn festgestellt wird, dass die bestimmte Spannung höher ist als die Referenzspannung.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann die Spannungserfassungsschaltung 120 in einer bestimmten Ausführung einen ersten Widerstand R1, einen zweiten Widerstand R2, einen Puffer U1 und einen Komparator U2 umfassen.
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Der erste Widerstand R1 und der zweite Widerstand R2 sind zwischen der bestimmten Spannung (Avdd) und der Erde in Reihe geschaltet.
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Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Puffers U1 ist mit einem gemeinsamen Anschluss des ersten Widerstands R1 und des zweiten Widerstands R2 verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss des Puffers U1 ist mit einem Ausgangsanschluss des Puffers U1 verbunden.
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Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Komparators U2 ist mit dem Ausgangsanschluss des Puffers R1 verbunden. Ein invertierender Eingangsanschluss des Komparators U2 ist mit einer Referenzspannung Vref verbunden.
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Der Puffer U1 kann eine Gegenkopplungsverstärkerschaltung sein. Der Komparator U2 kann ein Hysteresekomparator sein. Die Gegenkopplungsverstärkerschaltung kann in dem üblichen Schaltungsdesign ausgeführt sein.
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Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einer speziellen Anwendung der Spannungserfassungsschaltung 120 beschrieben. Dabei wird auf 3 Bezug genommen. In der Ausführungsform kann die elektronische Schaltung ferner eine Ausgangssteuerschaltung 130 umfassen. Die Ausgangssteuerschaltung 130 ist derart konfiguriert, dass diese zumindest basierend auf dem magnetfeldinduktiven Signal den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis steuert, so dass dieser in einem ersten Zustand wirksam ist, in welchem ein Strom von dem Ausgangs-Port B nach draußen fließt, und in einem zweiten Zustand, in welchem ein Strom von außerhalb in den Ausgangs-Port B fließt.
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Bei dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gemäß den Ausführungsformen kann ein Leistungsmodus für den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis entsprechend den Designanforderungen gewählt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Wechselstromenergieversorgung zum Bereitstellen von Energie angenommen werden. In diesem Fall können die Eingangs-Ports A einen Eingangs-Port für den Anschluss der externen Wechselstromenergieversorgung umfassen, und die Ausgangssteuerschaltung 130 kann für eine Steuerung des integrierten Schaltkreises basierend auf einer Polaritätsänderung der Wechselstromenergieversorgung und auf dem magnetfeldinduktiven Signal ausgebildet sein, so dass der integrierte Schaltkreis zumindest zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand schaltet.
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Es versteht sich, dass gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis den Betrieb zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand schaltet, wobei dies nicht darauf beschränkt ist, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis unmittelbar nach dem Ende eines Zustands in den anderen Zustand schaltet. Vielmehr besteht die weitere Möglichkeit, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Ende des ersten Zustands in den zweiten Zustand schaltet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt innerhalb dieser bestimmten Zeitspanne zwischen den beiden Zuständen keine Ausgabe an dem Ausgangs-Port des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises.
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Wenn der integrierte Schaltkreis gemäß den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung übernommen wird, kann vorab eine vorgegebenen Bedingung festgelegt werden, um den integrierten Schaltkreis an der Ausgabe eines Fehlersignals zu hindern. Zum Beispiel kann die vorgegebene Bedingung eine voreingestellte Zeitverzögerung sein, nachdem die bestimmte Spannung den vorgegebenen Wert erreicht hat. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird die Ausgabesteuerschaltung derart gesteuert, dass diese zumindest in Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal zumindest in dem ersten Zustand arbeitet, in welchem ein Laststrom von dem Ausgangs-Port nach draußen fließt, oder zumindest in dem zweiten Zustand, in welchem ein Laststrom von außerhalb in den Ausgangs-Port fließt. Wenn der integrierte Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird verhindert, dass die Ausgangssteuerschaltung 130 in einem Zustand arbeitet, in welchem ein Laststrom durch den Ausgangs-Port B fließt.
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Die in der vorstehenden Ausführungsform verwendete Formulierung "... in einem Zustand arbeitet, in welchem ein Laststrom durch den Ausgangs-Port B fließt" kann sich auf den Betrieb in dem ersten Zustand beziehen, in welchem der Laststrom von dem Ausgangs-Port B nach draußen fließt, oder auf den Betrieb in dem zweiten Zustand, in welchem der Laststrom von außerhalb in den Ausgangs-Port B fließt, oder alternativ auf einen Betrieb im ersten und im zweiten Zustand. Aus diesem Grund kann die Ausgangssteuerschaltung 130 in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner derart konfiguriert sein, dass die Ausgangssteuerschaltung zumindest in Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal zumindest in dem ersten Zustand arbeitet, in welchem ein Laststrom von dem Ausgangs-Port B nach draußen fließt, und in dem zweiten Zustand, in welchem der Laststrom von draußen in den Ausgangs-Port B fließt, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, oder in einem dritten Zustand, in welchem der erste Zustand und der zweite Zustand verhindert werden, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt.
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Wie in 4 dargestellt ist, kann der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis in den vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung ferner eine Zustandssteuerschaltung 140 umfassen, die dahingehend ausgebildet ist, dass sie bestimmt, ob der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt. Ein Betriebszustand der Ausgangssteuerschaltung 130 wird über die Zustandssteuerschaltung 140 gesteuert. Wie 4 zeigt, umfasst die elektronische Schaltung 100 in diesem Fall die Magnetfelderfassungsschaltung 110, die Spannungserfassungsschaltung 120, die Ausgangssteuerschaltung 130, die zwischen die Magnetfelderfassungsschaltung 110 und den Ausgangs-Port B geschaltet ist, und die Zustandssteuerschaltung 140, die mit der Ausgangssteuerschaltung 130 und der Spannungserfassungsschaltung 120 verbunden ist.
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Die Zustandssteuerschaltung 140 ist konfiguriert für die Steuerung der Ausgangssteuerschaltung 130. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt (die bestimmte Spannung erreicht den vorgegebenen Wert für die voreingestellte Zeit), wird die Ausgangssteuerschaltung dahingehend gesteuert, dass diese zumindest in Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal zumindest in dem ersten Zustand arbeitet, in welchem der Laststrom von dem Ausgangs-Port nach draußen fließt, oder zumindest in dem zweiten Zustand, in welchem der Laststrom von draußen in den Ausgangs-Port fließt. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird die Ausgangssteuerschaltung 130 für einen Betrieb in dem dritten Zustand gesteuert, in welchem der erste Zustand und der zweite Zustand verhindert werden.
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Es versteht sich, dass die spezielle Konfiguration der Ausgangssteuerschaltung 130 bei der Konzeption der Schaltung gemäß den Geräteanforderungen entsprechend dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis festgelegt werden kann. Zum Beispiel kann die Ausgangssteuerschaltung 130 einen Betriebszustand und einen Hochimpedanzzustand aufweisen. Der Betriebszustand bezieht sich auf den ersten Zustand oder den zweiten Zustand, und der Hochimpedanzzustand bezieht sich auf den dritten Zustand. Wenn die Ausgangssteuerschaltung 130 über nur einen Betriebszustand verfügt, kann die Ausgangssteuerschaltung 130 dahingehend ausgebildet sein, dass diese zumindest in einem Betriebszustand arbeitet, der mit dem magnetinduktiven Signal übereinstimmt, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt. Der mit dem magnetinduktiven Signal übereinstimmende Betriebszustand bezieht sich auf den für die Ausganssteuerschaltung 130 aktuell eingestellten ersten Zustand oder zweiten Zustand, wobei der erste Zustand und der zweite Zustand jeweils nur mit einer Polarität des externen Magnetfelds übereinstimmen können. Zum Beispiel stimmt der erste Zustand mit dem magnetfeldinduktiven Signal nur überein, wenn das externe Magnetfeld eine erste Polarität aufweist, und der zweite Zustand stimmt mit dem magnetfeldinduktiven Signal nur überein, wenn das externe Magnetfeld eine zur ersten Polarität entgegengesetzte zweite Polarität aufweist. In diesem Fall erlaubt der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis einen Durchfluss des Laststroms durch den Ausgangs-Port B nur dann, wenn das externe Magnetfeld die erste Polarität (oder die zweite Polarität) aufweist, und kann den Durchfluss des Laststroms durch den Ausgangs-Port B gegebenenfalls verhindern, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt oder das externe Magnetfeld die zweite Polarität (oder die erste Polarität) aufweist. Eine weitere Implementierung sieht vor, dass die Ausgangssteuerschaltung 130 auch derart eingestellt werden kann, dass sie über den ersten Zustand, den zweiten Zustand und den dritten Zustand verfügt. In diesem Fall kann die Ausgangssteuerschaltung 130 in einer Weise konfiguriert sein, dass diese zumindest in Reaktion auf das magnetinduktive Signal den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis zumindest zum Schalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand steuert, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt. Das heißt, eine Polarität des externen Magnetfelds entspricht einem magnetfeldinduktiven Signal, und der erste Zustand und der zweite Zustand entsprechen jeweils einem magnetfeldinduktiven Signal. Da der Betriebszustand der Ausgangssteuerschaltung 130 derart steuerbar ist, dass er mit der Polaritätsänderung des externen Magnetfelds variiert, kann die Ausgangssteuerschaltung 130 in einer Weise gesteuert werden, dass diese basierend auf der Polarität des externen Magnetfelds zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand schaltet.
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Bei dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann basierend auf den Nutzeranforderungen eine Art des dritten Zustands der Ausgangssteuereinheit 130 eingestellt werden, solange verhindert werden kann, dass die Ausgangssteuerschaltung 130 in den ersten Zustand oder in den zweiten Zustand eintritt. Wenn die Ausgangssteuerschaltung 130 beispielweise in dem dritten Zustand arbeitet, erfolgt keine Reaktion der Ausgangssteuereinheit auf das magnetfeldinduktive Signal, oder ein Strom an dem Ausgangs-Port B ist wesentlich niedriger als der Laststrom (z.B. niedriger als ein Viertel des Laststroms, wobei in diesem Fall der Strom hinsichtlich des Laststroms im Wesentlichen vernachlässigbar ist) und die äußere Last nicht antreiben kann.
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Bei der technischen Lösung gemäß den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Magnetfelderfassungsschaltung 110 entsprechend den Nutzerbedürfnissen flexibel gestaltet sein. Es wird auf 5 Bezug genommen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Magnetfelderfassungsschaltung 110 eine Magnetsensoreinheit 111, eine Signalverarbeitungseinheit 112 und eine Analog/Digital-Umwandlungseinheit 113 umfassen.
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Die Magnetsensoreinheit 111 ist ausgebildet für die Erfassung und die Ausgabe eines analogen elektrischen Signals, das mit dem externen Magnetfeld übereinstimmt, wobei die Magnetsensoreinheit 111 in der vorliegenden Ausführungsform ein Hall-Plättchen sein kann.
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Die Signalverarbeitungseinheit 112 ist konfiguriert für die Durchführung einer Verstärkung und einer Entstörung an dem analogen elektrischen Signal, um die Genauigkeit des erfassten Signals zu verbessern.
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Die Analog/Digital-Umwandlungseinheit 113 ist konfiguriert für die Umwandlung des analogen elektrischen Signals, das einer Verstärkung und einer Entstörung unterzogen wurde, in das magnetfeldinduktive Signal, wobei das magnetfeldinduktive Signal ein schaltbares Digitalsignal für eine Anwendung sein kann, bei der lediglich die Polarität des externen Magnetfelds festgestellt werden muss.
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Bei dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gemäß den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine spezielle Schaltungsstruktur der Ausgangssteuerschaltung 130 basierend auf den Konfigurationsanforderungen flexible gestaltet sein, solange sichergestellt ist, dass die Ausgangssteuerschaltung 130 die Funktionen der vorstehend beschriebenen Konfiguration ausführen kann. In einer Implementierung der Ausgangssteuerschaltung 130, die in 6 gezeigt ist, kann die Ausgangssteuerschaltung 130 einen ersten Schalter K1 und einen zweiten Schalter K2 umfassen. Der erste Schalter K1 und der Ausgangs-Port B sind in einen ersten Strompfad geschaltet, und der zweite Schalter K2 und der Ausgangs-Port B sind in einen zweiten Strompfad geschaltet, dessen Richtung zur Richtung des ersten Strompfads entgegengesetzt ist. Der erste Schalter K1 und der zweite Schalter K2 werden unter der Steuerung durch das magnetfeldinduktive Signal wahlweise aktiviert. Zwischen dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad ist ein Verbindungspunkt vorhanden, wobei der dritte Schalter K3 zwischen den Verbindungspunkt und den Ausgangs-Port B geschaltet ist. Der dritte Schalter K3 wird aktiviert, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, und wird deaktiviert, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt. Insbesondere können die Arten des ersten Schalters K1 und des zweiten Schalters K2 basierend auf den Nutzeranforderungen gewählt werden, solange sichergestellt ist, dass der erste Schalter K1 und der zweite Schalter K2 unter der Steuerung durch das magnetfeldinduktive Signal wahlweise aktiviert werden, um dementsprechend den ersten Strompfad oder den zweiten Strompfad zu aktivieren. Wie beispielsweise in 6 gezeigt ist, sind der erste Schalter 31 und der zweite Schalter 32 ein Paar von komplementären Halbleiterschaltern. Der erste Schalter K1 kann ein Schalter sein, der bei einem hohen Pegel aktiviert wird, und der zweite Schalter K2 kann ein Schalter sein, der bei einem niedrigen Pegel aktiviert wird. Die Steueranschlüsse der beiden Schalter sind mit dem magnetfeldinduktiven Signal verbunden. Ein Stromeingangsanschluss des ersten Schalters K1 ist mit einer hohen Spannung verbunden (z.B. mit einer Gleichstromenergieversorgung), und ein Stromausgangsanschluss des ersten Schalters K1 ist mit einem Stromeingangsanschluss des zweiten Schalters K2 verbunden. Ein Stromausgangsanschluss des zweiten Schalters K2 ist mit einer Niederspannung (z.B. der Erde) verbunden. Der dritte Schalter K3 ist zwischen einem Verbindungspunkt des Stromausgangsanschlusses des ersten Schalters K1 und des Stromeingangsanschlusses des zweiten Schalters K2 und dem Ausgangs-Port B angeordnet. Wenn der dritte Schalter K3 aktiviert wird und wenn ein magnetfeldinduktives Signal einen hohen Pegel ausgibt, wird der erste Schalter K1 aktiviert, der zweite Schalter K2 deaktiviert, und es fließt der Laststrom von der hohen Spannung durch den ersten Schalter K1, den dritten Schalter K3 und den Ausgangs-Port B nach draußen; und wenn das magnetfeldinduktive Signal einen niedrigen Pegel ausgibt, wird der zweite Schalter K2 aktiviert, der erste Schalter K1 deaktiviert, und der Laststrom fließt von außen in den Ausgangs-Port B und fließt der Reihe nach durch den dritten Schalter K3 und den zweiten Schalter K2. Gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform ist der erste Schalter 31 ein p-Kanal-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (p-Kanal-MOSFET), und der zweite Schalter 32 ist ein n-Kanal-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (n-Kanal-MOSFET). Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen der erste und der zweite Schalter Halbleiterschalter eines anderen Typs sein können, z.B. andere Feldeffekttransistoren wie beispielsweise ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET) oder ein Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MESFET).
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Die Ausgangssteuerschaltung umfasst einen ersten Strompfad, in welchem ein Strom von dem zweiten Ausgangs-Port ausfließt, einen zweiten Strompfad, in welchem ein Strom von dem Ausgangs-Port einfließt, und einen Schalter, der in den ersten Strompfad oder in den zweiten Strompfad geschaltet ist. Der Schalter wird durch die Magnetfelderfassungsinformation gesteuert, die von der Magnetfelderfassungsschaltung ausgegeben wird, und erlaubt eine wahlweise Aktivierung des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads. Vorzugsweise ist in dem jeweils verbleibenden ersten Strompfad oder zweiten Strompfad kein Schalter vorgesehen.
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7 zeigt schematisch eine weitere Implementierung der Ausgangssteuerschaltung 130, die einen Einrichtungsschalter D aufweist. Der Einrichtungsschalter D und der Ausgangs-Port B sind in einen ersten Strompfad geschaltet. Ein Stromeingangsanschluss des Einrichtungsschalters D kann mit einem Ausgangsanschluss der Magnetfelderfassungsschaltung 110 verbunden sein. Der Ausgangsanschluss der Magnetfelderfassungsschaltung 110 kann in einem zweiten Strompfad, dessen Richtung zur Richtung des ersten Strompfads entgegengesetzt ist, über einen Widerstand R mit dem Ausgangsport B verbunden sein. Es ist ein Verbindungspunkt zwischen dem ersten Strompfad und dem zweiten Strompfad vorhanden. Der dritte Schalter K3 ist zwischen den Verbindungspunkt und den Ausgangs-Port B geschaltet. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird der dritte Schalter K3 aktiviert. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird der dritte Schalter K3 deaktiviert. Der Einrichtungsschalter D wird aktiviert, wenn das magnetfeldinduktive Signal einen hohen Pegel aufweist, und der Laststrom fließt durch den Einrichtungsschalter D, den dritten Schalter K3 und den Ausgangs-Port B nach draußen. Wenn das magnetfeldinduktive Signal einen niedrigen Pegel aufweist, wird der Einrichtungsschalter D deaktiviert und der Laststrom fließt von der Außenseite zu dem Ausgangs-Port B und fließt nacheinander durch den dritten Schalter K3 und den Widerstand R. Als Alternative kann der Widerstand R1 in dem zweiten Strompfad antiparallel zu dem Einrichtungsschalter D durch einen weiteren Einrichtungsschalter ersetzt werden. Auf diese Weise sind ein Laststrom, der von dem Ausgangs-Port ausfließt, und ein Laststrom, der in den Ausgangs-Port einfließt, ausgeglichen.
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Es versteht sich, dass der dritte Schalter K3 zwischen den Ausgangsanschluss der Magnetfelderfassungsschaltung 110 und den ersten oder zweite Strompfad geschaltet sein kann. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird der dritte Schalter K3 deaktiviert. In diesem Fall erfolgt keine Antwort der Steuerschaltung 130 auf das magnetfeldinduktive Signal.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Stromversorgung des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises eine Wechselstromenergieversorgung sein. Es wird auf 8 Bezug genommen. In dem Magnetsensor-Integrierten Schaltkreis kann das Stromversorgungsmodul einen Gleichrichter 150 enthalten, der mit dem Eingangs-Port verbunden ist und eine Wechselstromenergie in eine Gleichstromenergie umwandeln kann. In diesem Fall können der Strom des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises 110, die Spannungserfassungsschaltung 120, die Zustandssteuerschaltung 140 und die Ausgangssteuerschaltung 130 direkt oder indirekt eine Ausgangsspannung des Gleichrichters 150 bilden.
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9 zeigt eine bevorzugte Implementierung des Gleichrichters 150. Der Gleichrichter 150 umfasst eine Vollwellengleichrichterbrücke und eine Spannungsstabilisierungseinheit, die mit der Vollwellen-Gleichrichterbrücke verbunden ist. Die Vollwellengleichrichterbrücke ist konfiguriert für die Konvertierung eines von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebenen Wechselstromsignals in ein Gleichstromsignal. Die Spannungsstabilisierungseinheit ist konfiguriert für die Stabilisierung des Gleichstromsignals, das von der Vollwellengleichrichterbrücke ausgegeben wird, innerhalb eines voreingestellten Bereichs. Die Spannungsstabilisierungseinheit umfasst eine Zenerdiode, die zwischen zwei Ausgangsanschlüsse der Vollwellengleichrichterbrücke geschaltet ist. Die Vollwellengleichrichterbrücke umfasst eine erste Diode D1 und eine zweite Diode D2, die in Reihe geschaltet sind, und eine dritte Diode D3 und eine vierte Diode D4, die in Reihe geschaltet sind. Ein gemeinsamer Anschluss der ersten Diode D1 und der zweiten Diode D2 ist elektrisch mit einem ersten Eingangs-Port VAC+ verbunden, und ein gemeinsamer Anschluss der dritten Diode D3 und der vierten Diode D4 ist elektrisch mit einem zweiten Eingangs-Port VAC– verbunden.
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Ein Eingangsanschluss der ersten Diode D1 ist elektrisch mit einem Eingangsanschluss der dritten Diode D3 verbunden, um einen geerdeten Ausgangsanschluss des Gleichrichterbrücke zu bilden. Ein Ausgangsanschluss der zweite Diode D2 ist elektrisch mit einem Ausgangsanschluss der vierten Diode D4 verbunden, um einen Spannungsausgangsanschluss VDD der Gleichrichterbrücke zu bilden. Die Zenerdiode DZ ist zwischen den gemeinsamen Anschluss der zweiten Diode D2 und der vierten Diode D4 und den gemeinsamen Anschluss der ersten Diode D1 und der dritten Diode D3 geschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Stromanschluss der Ausgangssteuerschaltung 120 direkt mit dem Spannungsausgangsanschluss des Vollwellenbrückengleichrichters elektrisch verbunden sein.
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Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis gemäß der Ausführungsform durch die Wechselstromenergieversorgung betrieben wird, kann die Ausgangssteuerschaltung 130 zusätzlich zu der Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal auch auf eine elektrische Polarität der Wechselstromenergieversorgung reagieren. Das heißt, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird die Ausgangssteuerschaltung zumindest in Reaktion auf das magnetfeldinduktive Signal und ein Polaritätssignal der Wechselstromenergieversorgung für den Betrieb in zumindest dem ersten Zustand, in welchem der Laststrom von dem Ausgangs-Port B nach draußen fließt, oder zumindest in dem zweiten Zustand, in dem der Laststrom von dem Ausgangs-Port B von außen in den Ausgangs-Port B einfließt, gesteuert. Vorzugsweise kann die Ausgangssteuerschaltung 130 konfiguriert sein für die Steuerung des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises in Reaktion auf die Polarität der Wechselstromenergieversorgung und der durch das magnetfeldinduktive Signal dargestellten Magnetfeldpolarität zum Schalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt.
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In einer speziellen Ausführungsform kann die Ausgangssteuerschaltung 130 derart konfiguriert sein, dass diese, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, den Laststrom derart steuert, dass der Laststrom von dem Ausgangs-Port B nach draußen fließt, wenn die durch das magnetfeldinduktive Signal dargestellte Magnetfeldpolarität eine erste Polarität ist und die elektrische Polarität der Wechselstromenergieversorgung eine erste Polarität ist; und derart, dass der Laststrom, von außen in den Ausgangs-Port B fließt, wenn die durch das magnetfeldinduktive Signal dargestellte Magnetfeldpolarität eine zur ersten Magnetpolarität entgegengesetzte Polarität ist und die elektrische Polarität der Wechselstromenergieversorgung eine zur ersten elektrischen Polarität entgegengesetzte zweite elektrische Polarität ist. Es versteht sich, dass die Situation, in der in der integrierten Schaltung ein Strom fließt, wenn die Polarität des Permanentmagnetläufers die erste Polarität ist und wenn die Wechselstromenergieversorgung die erste Polarität aufweist oder wenn die Polarität des Permanentmagnetläufers die zweite Polarität ist und wenn die Wechselstromenergieversorgung die zweite Polarität aufweist, eine Situation sein kann, in der in beiden Fällen während der gesamten Periode ein Strom durch die integrierte Schaltung fließt, oder eine Situation, in der in beiden Fällen während Teilperioden ein Strom durch die integrierte Schaltung fließt.
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Um die Zuverlässigkeit eines von dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis ausgegebenen Signals zu gewährleisten, hängt in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Zustand, in welchem die Steuerschaltung 130 arbeitet, nämlich ob in dem ersten Zustand, in dem zweiten Zustand oder in dem dritten Zustand, davon ab, ob der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, solange dabei gewährleistet ist, dass ein korrektes Signal erzeugt und ausgegeben werden kann, bevor der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt. Wie zum Beispiel in 10 gezeigt ist, lässt sich in einer Ausführungsform über eine Verzögerungsschaltung 141 bestimmen, ob der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt. Die Zustandssteuerschaltung 140 enthält die Verzögerungsschaltung 141.
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Ein Ausgangsanschluss der Verzögerungsschaltung 141 ist mit einem Ausgangsanschluss der Spannungserfassungsschaltung verbunden. Die Verzögerungsschaltung 141 ist derart konfiguriert, dass die Zeitzählung bei Erhalt des von der Spannungserfassungsschaltung ausgegebenen Steuersignals beginnt. Wenn die gezählte Zeit eine vorgegebene Zeit erreicht, weist dies darauf hin, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung erfüllt, wohingegen es ein Hinweis darauf ist, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wenn die gezählte Zeit die vorgegebene Zeit nicht erreicht.
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Insbesondere kann das von der Spannungserfassungsschaltung 120 ausgegebene Signal ein Auslösesignal sein, das erzeugt wird, wenn die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung 110 den vorgegebenen Wert erreicht.
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Es wird auf 10 Bezug genommen. Die Zustandssteuerschaltung 140 umfasst ferner eine logische Schaltung 142. Die logische Schaltung 142 ist derart konfiguriert, dass diese bewirkt, nachdem die gezählte Zeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit erreicht hat, dass die Ausgangssteuerschaltung 130 zumindest auf das magnetfeldinduktive Signal reagiert, um zu ermöglichen, dass ein Laststrom durch den Ausgangs-Port B fließt.
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Nachdem die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung 110 den vorgegebenen Wert erreicht hat, können in der Ausführungsform verschiedene Module der Magnetfelderfassungsschaltung 110 normal arbeiten, wobei immer noch eine bestimmte Verarbeitungszeit notwendig ist, um sicherzustellen, dass ein von der Magnetfelderfassungsschaltung 110 ausgegebenes Signal korrekt ist. Aus diesem Grund ist die Zustandssteuerschaltung 140 mit der Verzögerungsschaltung 141 für eine Zeitzählung ausgestattet. Die Ausgangssteuerschaltung 130 wird derart gesteuert, dass sie nach der vorgegebenen Zeit zumindest auf das magnetfeldinduktive Signal reagiert, wodurch sichergestellt wird, dass der Zustand an dem Ausgangs-Port B korrekt und zuverlässig ist.
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11 zeigt schematisch einen detaillierten Schaltkreis der Zustandssteuerschaltung 140 und der vorstehend beschriebenen Ausgangssteuerschaltung 130. Die logische Schaltung 142 der Zustandssteuerschaltung 140 hat ein UND-Gatter. Ein Eingangsanschluss des UND-Gatters ist mit dem magnetfeldinduktiven Signal verbunden, und der andere Eingangsanschluss des UND-Gatters ist mit einem Eingangsanschluss der Verzögerungsschaltung 141 verbunden. Die Ausgangssteuerschaltung 130 umfasst drei Schalter M0, M1 und M2, die bei einem hohen Pegel aktiviert werden, und eine Diode D5. Ein Steueranschluss des Schalters M0 ist mit einem Ausgangsanschluss des UND-Gatters verbunden, ein Eingangsanschluss des Schalters M0 ist übe einen Widerstand R3 mit einem Spannungsausgangsanschluss (OUTAD+) des Gleichrichters 150 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Schalters M0 ist mit einem geerdeten Ausgangsanschluss (OUTAD–) des Gleichrichters 150 verbunden. Ein Steueranschluss des Schalters M1 ist mit dem Eingangsanschluss des Schalters M0 verbunden, ein Eingangsanschluss des Schalters M1 ist über einen Widerstand RY mit dem Spannungsausgangsanschluss des Gleichrichters 150 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Schalters M1 ist mit dem Ausgangs-Port B verbunden. Ein Eingangsanschluss der Diode D5 ist mit dem Eingangsanschluss des Schalters M0 verbunden, und ein Ausgangsanschluss der Diode D5 ist mit dem Ausgangs-Port B verbunden. Der Schalter M2 ist mit dem Schalter M0 parallelgeschaltet, und ein Steueranschluss des Schalters M2 ist über einen Phaseninverter X mit dem Ausgangsanschluss der Verzögerungsschaltung 141 verbunden.
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In der Ausführungsform ist ein äquivalenter Widerstand des Schalters M2 höher als der des Schalters M0, und der Schalter M2 kann, was die Funktionen betrifft, als Teil der Zustandssteuerschaltung 140 angesehen werden. Wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit nicht erreicht, befindet sich der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis in dem dritten Zustand, die Verzögerungsschaltung 141 gibt eine niedrigen Pegel aus, das UND-Gatter gibt ständig einen niedrigen Pegel aus, die Schalter M0 und M1 werden deaktiviert, der Schalter M2 wird aktiviert, und es fließt ein Strom von außen in den Ausgangs-Port B und fließt durch die Diode 5 und den Schalter M2. Da der äquivalente Widerstand des Schalters M2 groß ist, ist der Strom in diesem Fall sehr gering und kann im Grunde ignoriert werden. Wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit erreicht, gibt die Verzögerungsschaltung 141 einen hohen Pegel aus und das von der Magnetfelderfassungsschaltung 110 ausgegebene magnetfeldinduktive Signal kann über das UND-Gatter an den Schalter M0 ausgegeben werden. Wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebene Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 130 einen niedrigen Pegel ausgibt, wird der Schalter M0 deaktiviert, die Schalter M1 und M2 werden aktiviert und der Laststrom fließt von dem Ausgangs-Port B durch den Schalter M1 nach draußen. Wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 130 einen hohen Pegel ausgibt, wird der Schalter M0 aktiviert, die Schalter M1 und M2 werden deaktiviert und der Laststrom fließt von außen in den Ausgangs-Port B und durch die Diode und den Schalter M0.
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12 zeigt schematisch einen detaillierten Schaltkreis der Zustandssteuerschaltung 140 und der Ausgangssteuerschaltung 130. Die logische Schaltung 142 der Zustandssteuerschaltung 140 hat zwei Signaleingangsanschlüsse und zwei Signalausgangsanschlüsse. Einer der Signaleingangsanschlüsse ist mit einem Ausgangsanschluss der Verzögerungsschaltung 141 verbunden und der andere mit dem magnetfeldinduktiven Signal. Die Steuerlogik der logischen Schaltung 142 kann derart konfiguriert sein, dass die Verzögerungsschaltung 141, wenn sie die vorgegebene Zeit nicht erreicht, einen niedrigen Pegel ausgibt und dass zwei Ausgangssignale der logischen Schaltung 142 beiden einen niedrigen Pegel aufweisen. Wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit erreicht, gibt die Verzögerungsschaltung 141 einen hohen Pegel aus und die beiden Ausgangssignale der logischen Schaltung 142 haben entgegengesetzte Phasen und eines der beiden Ausgangssignale ist das magnetfeldinduktive Signal. Eine Situation, in der die beiden Ausgangssignale der logischen Schaltung 142 jeweils einen hohen Pegel aufweisen, ist untersagt.
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Die Ausgangssteuerschaltung 130 umfasst drei Schalter M3, M4 und M5. Die Schalter M3 und M5 sind Schalter, die bei einem hohen Pegel aktiviert werden. Der Schalter M4 ist ein Schalter, der bei einem niedrigen Pegel aktiviert wird. Steueranschlüsse der Schalter M3 und M5 sind jeweils mit den beiden Signalausgangsanschlüssen der logischen Schaltung 142 verbunden, und ein Eingangsanschluss des Schalters M3 ist mit einem Anschluss eines Widerstands R5 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Schalters M3 ist mit einem geerdeten Ausgangsanschluss (OUTAD–) des Gleichrichters 150 verbunden. Ein Steueranschluss des Schalters M4 ist mit dem anderen Anschluss des Widerstands R5 verbunden, ein Eingangsanschluss des Schalters M4 ist mit einem Spannungsausgangsanschluss (OUTAD+) des Gleichrichters 150 verbunden, ein Ausgangsanschluss des Schalters M4 ist mit einem Eingangsanschluss M5 verbunden, und ein Ausgangsanschluss des Schalters M5 ist geerdet. Ein Verbindungspunkt des Ausgangsanschlusses des Schalters M4 und des Ausgangsanschlusses des Schalters M5 ist mit dem Ausgangs-Port B verbunden. Der Steueranschluss des Schalters M4 ist mit einer positiven Elektrode einer Schutzdiode D6 verbunden, und ein Eingangsanschluss des Schalters M4 ist mit einer negativen Elektrode der Schutzdiode D6 verbunden. Ein mit der Schutzdiode D6 parallelgeschalteter Widerstand R6 ist zwischen den Steueranschluss und den ersten Eingangsanschluss des Schalters M4 geschaltet. Wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit nicht erreicht, befindet sich der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis in dem dritten Zustand, die Verzögerungsschaltung 141 gibt einen niedrigen Pegel aus, die beiden Ausgangssignale der logischen Schaltung 142 weisen jeweils einen niedrigen Pegel auf, die Schalter M3, M4 und M5 sind deaktiviert, und es fließt kein Strom durch den Ausgangs-Port B. Wenn die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 141 die vorgegebene Zeit erreicht, gibt die Verzögerungsschaltung 141 einen hohen Pegel aus, die beiden Ausgangssignale der logischen Schaltung 142 haben entgegengesetzte Phasen, und eines der beiden Ausgangssignale ist das magnetfeldinduktive Signal. Wenn sich ein von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebenes Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und wenn die Magnetfelderfassungsschaltung 110 einen hohen Pegel ausgibt, werden die Schalter M3 und M4 aktiviert, der Schalter M5 wird deaktiviert und der Laststrom fließt von dem Ausgangs-Port B durch den Schalter M4 nach draußen. Wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und wenn die Magnetfelderfassungsschaltung 110 einen niedrigen Pegel ausgibt, werden die Schalter M3 und M4 deaktiviert, der Schalter M5 wird aktiviert und der Laststrom fließt von der Außenseite durch den Schalter M5 in den Ausgangs-Port B.
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Es wird ferner eine Motorkomponente angegeben, die den vorstehend beschriebenen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis enthält. Die Motorkomponente kann einen Motor und eine Motorantriebsschaltung umfassen. Die Motorantriebsschaltung enthält einen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen.
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Es wird auf 13 Bezug genommen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Motorkomponente einen durch Wechselstromenergieversorgung AC betriebenen Motor M, einen bidirektionalen Wechselstromschalter 200, der mit dem Motor M in Reihe geschaltet ist, und den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis IC gemäß den vorstehenden Ausführungsformen umfassen, wobei der Ausgangs-Port B des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises IC mit einem Steueranschluss des bidirektionalen Wechselstromschalters 200 verbunden ist.
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Der bidirektionale Wechselstromschalter 200 kann bevorzugt ein Triodenwechselstromschalter (TRIAC) sein. Es versteht sich jedoch, dass der Schalter auch durch geeignete Schalter eines anderen Typs realisiert sein kann. Zum Beispiel kann der bidirektionale Schalter zwei antiparallele siliziumgesteuerte Gleichrichter umfassen, wobei eine entsprechende Steuerschaltung vorgesehen ist, und ein Ausgangssignal des Ausgangs-Ports des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises fließt durch die Steuerschaltung und steuert die beiden siliziumgesteuerten Gleichrichter auf voreingestellte Weise.
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Basierend auf den vorstehenden Ausführungsformen ist der Motor in einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Synchronmotor. Es versteht sich, dass der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis bei dem Synchronmotor und auch bei Permanentmagnetmotoren eines anderen Typs verwendbar ist, zum Beispiel bei einem bürstenlosen Gleichstrommotor. 14 zeigt ein spezielles Beispiel des Synchronmotors. Der Synchronmotor hat einen Ständer und einen Läufer M1, der sich relativ zu dem Ständer drehen kann. Der Ständer hat einen Ständerkern M2 und eine einphasige Ständerwicklung M3 die auf dem Ständerkern M2 ausgeführt ist. Der Ständerkern M2 kann aus weichmagnetischen Materialien bestehen, zum Beispiel aus Reineisen, Gusseisen, Gussstahl, Elektrostahl und Siliziumstahl.
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Der Läufer M1 hat einen Permanentmagnet. Wenn die Ständerwicklung M3 mit einer Wechselstromenergieversorgung in Reihe geschaltet ist, arbeitet der Läufer im stationären Zustand mit einer konstanten Drehzahl von 60 f/p U/min, wobei f eine Frequenz der Wechselstromenergieversorgung und p die Anzahl von Polpaaren des Läufers ist. Der Ständerkern M2 hat zwei Gegenpole. Jeder der Pole hat einen Polbogen (M4 und M5). Eine Außenfläche des Läufers M1 liegt dem Polbogen (M4 und M5) gegenüber, wobei zwischen der Außenfläche des Läufers M1 und dem Polbogen ein einheitlicher Spalt gebildet wird. Eine konkave Startnut ist an dem Polbogen (M4 und M5) des Pols des Ständers vorgesehen, und der andere Teil des Polbogens ist konzentrisch zu dem Läufer, mit Ausnahme der Startnut. Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration lässt sich ein nichteinheitliches Magnetfeld bilden, das sicherstellt, dass eine Polachse des Läufers relativ zu einer zentralen Achse des Ständerpols einen Neigungswinkel aufweist, wenn der Läufer rastet, so dass der Läufer jedes Mal, wenn der Motor M unter der Wirkung des integrierten Schaltkreises IC angeschaltet wird, über ein Anlaufdrehmoment verfügt. Die Polachse des Läufers M1 bezieht sich auf eine Grenzlinie zwischen zwei Magnetpolen des Läufers, die unterschiedliche Polarität aufweisen. Die zentrale Achse des Pols des Ständers bezieht sich auf eine Verbindungslinie, die durch die Mitten der beiden Pole des Ständers verläuft. In der Ausführungsform haben der Ständer und der Läufer M1 jeweils zwei Magnetpole. Es versteht sich, dass die Anzahl der Magnetpole des Ständers in mehreren Ausführungsformen gegebenenfalls nicht gleich der Anzahl von Magnetpolen des Läufers entspricht und dass der Ständer und der Läufer mehr Magnetpole aufweisen können, zum Beispiel vier oder sechs Magnetpole.
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Vorzugsweise umfasst die Motorkomponente ferner einen Abwärtstransformator 300, der konfiguriert ist für das Reduzieren der Wechselstromspannung und für das Bereitstellen der Spannung an den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis IC. Der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC ist in der Nähe des Permanentmagnetläufers des Motors M angeordnet, um eine Änderung des Magnetfelds des Permanentmagnetläufers zu erfassen. Ein Spannungsabfall über dem Abwärtstransformator 300 ist höher als die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung 110 in dem Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeiten die Magnetfelderfassungsschaltung 110 und die Spannungserfassungsschaltung 120 simultan. In diesem Fall ist die Ansprechgeschwindigkeit des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises hoch, da die Magnetfelderfassungsschaltung 110 aktiviert wird und in den Verlauf des Anstiegs der Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung auf einen stationären Zustand eine Wirkung des Abwärtstransformators 300 auf die Versorgungsspannung einbezogen wird. Wenn die Magnetfelderfassungsschaltung dagegen derart konfiguriert ist, dass ihr Betrieb einsetzt, nachdem die Spannungserfassungsschaltung festgestellt hat, dass die Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung den vorgegebenen Wert erreicht hat, entsteht bedingt durch den Abwärtstransformator 300, der an dem Stromverlauf beteilig ist, gegebenenfalls ein erheblicher Abfall der Versorgungsspannung für die Magnetfelderfassungsschaltung, so dass die Versorgungsspannung erneut auf den stationären Zustand erhöht werden muss. Das Ergebnis ist eine geringere Ansprechgeschwindigkeit des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ausgangssteuerschaltung 130 derart konfiguriert, dass diese, wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC die vorgenannte vorgegebene Bedingung erfüllt, den bidirektionalen Wechselstromschalter 200 aktiviert, wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem positiven Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 feststellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagnetmotors M1 eine erste Polarität aufweist, oder wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem negativen Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 feststellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagnetmotors M1 eine zur ersten Polarität entgegengesetzte zweite Polarität aufweist und dadurch den bidirektionalen Wechselstromschalter 200 aktiviert. Die Ausgangssteuerschaltung 130 ist derart konfiguriert, dass diese den bidirektionalen Wechselstromschalter 200 zum Abschalten ansteuert, wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem negativen Halbzyklus befindet und der Permanentmagnetläufer M1 eine erste Polarität aufweist oder wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in einem positiven Halbzyklus befindet und der Permanentmagnetläufer M1 eine zweite Polarität aufweist.
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Vorzugsweise ist die Ausgangssteuerschaltung 130 konfiguriert für eine Steuerung eines Stromflusses von dem integrierten Schaltkreis IC in den bidirektionalen Wechselstromschalter 200, wenn sich ein von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebenes Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 feststellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagnetläufers M1 eine erste Polarität aufweist, und für eine Steuerung eines Stroms dahingehend, dass der Strom von dem bidirektionalen Wechselstromschalter 200 in die integrierte Schaltung IC fließt, wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 feststellt, dass das Magnetfeld des Permanentmagnetläufers M1 eine zur ersten Polarität entgegengesetzte zweite Polarität aufweist. Es versteht sich, dass die Situation, in der in der integrierten Schaltung ein Strom fließt, wenn die Polarität des Permanentmagnetläufers die erste Polarität ist und wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in dem positiven Halbzyklus befindet oder wenn die Polarität des Permanentmagnetläufers die zweite Polarität ist und wenn sich die Wechselstromenergieversorgung in dem negativen Halbzyklus befindet, eine Situation sein kann, in der in beiden Fällen während der gesamten Perioden ein Strom in der integrierten Schaltung fließt, oder eine Situation, in der in beiden Fällen während Teilperioden ein Strom in der integrierten Schaltung fließt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der bidirektionale Wechselstromschalter 200 ein TRIAC sein, der Gleichrichter 150 übernimmt den Schaltkreis, der in 9 gezeigt ist, und die Ausgangssteuerschaltung übernimmt eine Schaltung, wie sie in 6 gezeigt ist. Der erste Schalter K1 wird bei einem hohen Pegel und der zweite Schalter K2 bei einem niedrigen Pegel aktiviert. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird der dritte Schalter K3 aktiviert. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, wird der dritte Schalter K3 deaktiviert. Der Stromeingangsanschluss K1 in der Ausgangssteuerschaltung wird mit dem Spannungsausgangsanschluss der Vollwellengleichrichterbrücke verbunden, und der Stromausgangsanschluss des zweiten Schalters K2 wird mit dem geerdeten Ausgangsanschluss der Vollwellengleichrichterbrücke verbunden. Wenn der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC die vorstehende vorgegebene Bedingung erfüllt und wenn sich ein von der Wechselstromenergieversorgung AC ausgegebenes Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 130 einen hohen Pegel ausgibt, wird der erste Schalter K1 in der Ausgangssteuereinheit aktiviert, der zweite Schalter K2 in der Ausgangssteuereinheit wird deaktiviert, und es fließt ein ausgehender Strom von einem Anschluss der Wechselstromenergieversorgung AC nacheinander durch den Motor M, den Abwärtstransformator 300, einen ersten Eingangsanschluss des integrierten Schaltkreises IC, den Spannungsausgangsanschluss der zweiten Diode D2 der Vollwellengleichrichterbrücke und den ersten Schalter K1 der Ausgangssteuerschaltung 120 und fließt von dem Ausgangs-Port B in den bidirektionalen Wechselstromschalter 200 und zurück zu der Wechselstromenergieversorgung AC. Nachdem der TRIAC 200 aktiviert wurde, wird ein durch die Spannungsreduzierschaltung 300 und den Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis IC gebildeter Serienzweig kurzgeschlossen und der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC stoppt seine Ausgabe infolge einer fehlenden Stromzufuhr. Da ein durch die beiden Anoden des TRIAC 200 fließender Strom ausreichend groß ist, ist der TRIAC 200 immer noch in einem An-Zustand, wenn kein Ansteuerstrom zwischen einem Steueranschluss und einer ersten Anode desselben vorhanden ist. Wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung AC ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 einen niedrigen Pegel ausgibt, wird der erste Schalter K1 in der Ausgangssteuereinheit deaktiviert, der zweite Schalter K2 in der Ausgangssteuereinheit wird aktiviert, und es fließt ein Strom von dem anderen Anschluss der Wechselstromenergieversorgung AC und fließt von dem bidirektionalen Wechselstromschalter 200 durch den zweiten Schalter K2 der Ausgangssteuerschaltung 120, den geerdeten Ausgangsanschluss der ersten Diode D1 der Vollwellengleichrichterbrücke, den ersten Eingangsanschluss des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises IC, den Abwärtstransformator 300 und den Motor M in den Ausgangs-Port B und zurück zu der Wechselstromenergieversorgung AC. Ähnlich stoppt der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC nach der Aktivierung des TRIAC 200 die Ausgabe, weil der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis IC kurzgeschlossen wurde, und der TRIAC 200 kann in dem An-Zustand bleiben. Wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung AC ausgegebene Signal in einem positiven Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 einen niedrigen Pegel ausgibt oder wenn sich das von der Wechselstromenergieversorgung AC ausgegebene Signal in einem negativen Halbzyklus befindet und die Magnetfelderfassungsschaltung 110 einen hohen Pegel ausgibt, können weder der erste Schalter K1 noch der zweite Schalter K2 in der Ausgangssteuerschaltung 130 aktiviert werden, und der TRIAC 200 wird abgeschaltet. Deshalb kann die Ausgangssteuerschaltung 130 den integrierten Schaltkreis IC basierend auf der Polaritätsänderung der Wechselstromenergieversorgung AC und auf dem magnetfeldinduktiven Signal zum Schalten des bidirektionalen Schalters 200 in einer vorgegebenen Weise zwischen einem An-Zustand und einem Aus-Zustand ansteuern. Auf diese Weise wird ein Leistungsmodus der einphasigen Wicklung M3 gesteuert, und ein sich änderndes Magnetfeld, das durch den Ständer erzeugt wird, stimmt mit einer Magnetfeldposition des Permanentmagnetläufers überein, wodurch der Permanentmagnetläufer für eine Drehung in einer einzigen Richtung angesteuert wird. Solchermaßen wird gewährleistet, dass sich der Permanentmagnetläufer M1 bei jedem Anschalten des Motors in einer festgelegten Richtung dreht.
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Bei einer Motorkomponente gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Motor mit einem bidirektionalen Schalter zwischen zwei Anschlüssen einer externen Wechselstromenergieversorgung in Reihe geschaltet sein, und ein erster Serienzweig, der durch den Motor und den bidirektionalen Schalter gebildet wird, ist parallel zu einem zweiten Serienzweig, der durch eine Spannungsreduzierschaltung und einen Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreis gebildet wird. Ein Ausgangsanschluss des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises ist mit dem bidirektionalen Schalter verbunden, steuert den bidirektionalen Schalter zum Schalten zwischen einem An-Zustand und einem Aus-Zustand in einer vorgegebenen Weise und steuert ferner einen Leistungsmodus einer Ständerwicklung.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden am Beispiel der Verwendung des Magnetsensor-Integrierten-Schaltkreises IC bei einem Motor beschrieben. Jedoch ist der Magnetsensor-Integrierte-Schaltkreis gemäß den Ausführungsformen der Erfindung nicht auf diese Verwendung beschränkt.
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Die Motorkomponente gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann unter anderem bei Pumpen, einem Gebläse, einem Haushaltsgerät und einem Fahrzeug verwendet werden, ohne Beschränkung hierauf, wobei das Haushaltsgerät zum Beispiel eine Waschmaschine, ein Geschirrspüler, eine Rauch-Absaugvorrichtung und ein Abluftgebläse sein kann.
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Die verschiedenen Ausführungsformen wurden in der vorstehenden Beschreibung fortschreitend erläutert, das heißt, in jeder Ausführungsform wurden die Unterschiede zu der jeweils vorhergehenden Ausführungsform herausgestellt, wobei zum Verstehen gleicher oder ähnlicher Abschnitte jeweils auf die Ausführungsformen untereinander Bezug genommen werden kann. Da die in den Ausführungsformen angegebenen Geräte oder Vorrichtungen den in den Ausführungsformen beschriebenen Verfahren und Vorgehensweisen entsprechen, wurden diese Geräte und Vorrichtungen nur kurz beschrieben. Diesbezügliche weitergehende Details können der Beschreibung der jeweiligen Verfahren und Vorgehensweisen entnommen werden.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen soll dem Fachmann die praktische Umsetzung der Erfindung ermöglichen. Der Fachmann wird außerdem erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher stellen die beschriebenen Ausführungsformen keine Einschränkung der Erfindung dar, sondern entsprechen dem breitest möglichen Schutzumfang, der mit den in vorliegender Beschreibung offenbarten Grundprinzipien und neuartigen Merkmalen übereinstimmt.
