JP2006010370A - ホール素子のインタフェース回路およびそれを用いたシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ホール素子(10)に印加する駆動電圧を生成するシリーズレギュレータのような電源回路(31)と、ホール素子に流れる電流の変化を検出して検出結果を出力する電流検出手段(32)としてコンパレータもしくはオペアンプを設けて、ホール素子とコントローラもしくはコントローラに接続可能なバスとの間に介在されるホール素子のインタフェース回路(30)を構成するようにした。
【選択図】 図1
Description
(12(V)−100(Ω)×5(mA))×5(mA)
=(12−100×0.005)×0.005
=0.0575W
より、約57.5mWとなる。このときのホールICの発熱による温度上昇は、ホールICの熱抵抗が200℃/W〜300℃/W程度であるので、11℃〜17℃となる。
(12(V)−100(Ω)×15(mA))×15(mA)
=(12−100×0.015)×0.015
=0.158W
より、約158mWとなる。このときのホールICの発熱による温度上昇は、25℃〜47℃となる。つまり、2端子のホールICを使用したシステムでは、出力電流による発熱はもっぱらホールICにおいて生じ、負荷抵抗での発熱は比較的少ない。
すなわち、ホール素子に印加する駆動電圧を生成するシリーズレギュレータのような電源回路と、ホール素子に流れる電流の変化を検出して検出結果を出力する電流検出手段としてコンパレータもしくはオペアンプとを設けて、ホール素子とコントローラもしくはコントローラに接続可能なバスとの間に介在されるホール素子のインタフェース回路を構成するようにしたものである。
すなわち、本発明に従うと、ホール素子をセンサとするシステムにおいて、配線数を少なくしかつホール素子での発熱量を減らし信頼性を向上させることができるホール素子のインタフェース回路およびそれを用いたシステムを実現することができる。
図1は、本発明に係るホール素子のインタフェース回路の第1の実施例と、該インタフェース回路を用いた制御システムの構成例を示す。
図1において、符号10で示されているのはホールIC、20はマイクロコンピュータなどからなるコントロールユニット、30は本発明に係るインタフェース回路である。コントロールユニット20は、例えばエンジンの制御システムでは、クランク軸に設けられたクランク角度を検出するホールIC(センサ)からの検出信号に基づいて点火プラグの着火タイミングなどを制御したりする。ホールIC10は磁気−電気変換特性を有するホール素子11や、該ホール素子11の状態に応じてオン、オフ動作される出力トランジスタ12を有する。
この実施例のインタフェース回路30は、図1に示されているようなシリーズレギュレータからなる電源回路31と電流検出回路32との組を複数個設けて、複数のホールIC10とコントロールユニット20との間を1つのインタフェース回路30で接続できるようにしたものである。自動車などの制御システムにおいては、複数のホールICをセンサとして使用することが多いので、本実施例のインタフェース回路30を用いることで、制御装置の小型化が可能になるとともに、システム全体のコストを下げることができる。なお、この実施例のインタフェース回路30では、複数の電流検出回路32のうち1つあるいは数個にリニアアンプを設け、残りの電流検出回路32にはコンパレータを設けることで、センサの使用箇所に応じて2値化出力とアナログ値を出力させるように構成することができる。
本実施例は、インタフェース回路の電流検出回路32をロジック回路で構成するようにしたものである。具体的には、抵抗Rsにより変換された電圧信号を所定のしきい値Vthで弁別しクロックCLKに同期してラッチする第1のラッチ回路LT1と、該第1のラッチ回路LT1の出力をラッチする第2のラッチ回路LT2と、2つのラッチ回路LT1,LT2の出力Vtn-1,Vtnを比較して信号が変化したか否かを判定する判定回路JDGとから構成されている。判定回路JDGは、イクスクルーシブORゲートなどの論理ゲート回路により構成することができる。
本実施例のインタフェース回路は、外部に設けられた電源ラインL1の電流を検出する電流検出手段60からの検出出力を比較電圧Vcと比較して判定するコンパレータCMPにより電流検出回路32を構成するようにしたものである。本実施例によれば、図1の実施例に比べてトランジスタQ2と抵抗Rsが不要になるため、インタフェース回路を簡略化し小型化することができるという利点がある。
11 ホール素子
12 出力トランジスタ12
20 コントロールユニット
30 インタフェース回路
31 電源回路(シリーズレギュレータ)
32 電流検出回路
50 バッテリー
Rs 電流−電圧変換用抵抗
CMP コンパレータ
Claims (15)
- 電源から供給される電源電圧を降圧してホール素子に印加する所定の電圧である駆動電圧を発生する電源回路と、該電源回路から上記ホール素子に流される電流を検出する電流検出回路とを備え、ホール素子と制御回路との間に接続されるインタフェース回路。
- 電源から供給される電源電圧を変換してホール素子に印加する駆動電圧を発生する電源回路と、該電源回路から上記ホール素子に流される電流を検出する電流検出回路とが1つの半導体チップに形成され、ホール素子と制御回路との間に接続されるインタフェース回路。
- 上記電源回路と上記電流検出回路を複数組備え、複数のホール素子と制御回路との間に接続可能にされた請求項1または2に記載のインタフェース回路。
- 前記電流検出回路は、検出された電流から変換された電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較回路生成回路を備えることを特徴とする請求項2または3に記載のインタフェース回路。
- 前記電流検出回路は、検出された電流を電圧に変換する電流−電圧変換手段と、変換された電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較回路とを備えることを特徴とする請求項2または3に記載のインタフェース回路。
- 前記電流検出回路は、検出された電流から変換された電圧に比例した電圧を出力する増幅回路を備えることを特徴とする請求項2または3に記載のインタフェース回路。
- 電源から供給される電源電圧を降圧してホール素子に印加する駆動電圧を発生する電源回路と、該電源回路から上記ホール素子に流される電流を検出する電流検出回路とを備え、
前記電源回路は、前記電源電圧を受けて前記駆動電圧を出力する電圧制御用トランジスタと、前記駆動電圧と所定の参照電圧とを入力とし前記電圧制御用トランジスタを駆動制御する演算増幅回路とを備え、
前記電流検出回路は、前記電圧制御用トランジスタと同一の制御電圧を前記演算増幅回路から制御端子に受け前記電圧制御用トランジスタに流れる電流に比例した電流を流すトランジスタと、該トランジスタに流れる電流から変換された電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較回路生成回路を備えることを特徴とするインタフェース回路。 - 前記電流検出回路は、前記比例した電流を流すトランジスタに流れる電流を電圧に変換する電流−電圧変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のインタフェース回路。
- 上記電源回路と上記電流検出回路を複数組備え、複数のホール素子と制御回路との間に接続可能にされた請求項7または8に記載のインタフェース回路。
- ホール素子と、電源から供給される電源電圧を変換して前記ホール素子に印加する駆動電圧を発生する電源回路および該電源回路から上記ホール素子に流される電流を検出する電流検出回路を備えたインタフェース回路と、該インタフェース回路から出力される検出出力を受ける制御回路とを含むシステム。
- 前記インタフェース回路は、上記電源回路と上記電流検出回路を複数組備え、複数のホール素子と接続されている請求項10に記載のシステム。
- 前記インタフェース回路は1つの半導体チップに半導体集積回路として形成されている請求項10または11に記載のシステム。
- 前記ホール素子は、前記電源回路からの駆動電圧が印加される電源電圧端子と、基準電位が印加されるグランド端子とを有する2端子素子である請求項10〜12のいずれかに記載のシステム。
- 複数のホール素子と、電源から供給される電源電圧を降圧して前記ホール素子に印加する所定の電圧である駆動電圧を発生する電源回路および該電源回路から上記ホール素子に流される電流を検出する電流検出回路を複数組備えたインタフェース回路とを含むシステムであって、前記インタフェース回路は、複数の前記電流検出回路の出力をシリアル信号に変換して出力するパラレル−シリアル変換回路を備えるシステム。
- 前記インタフェース回路は、ローカルエリアネットワークのバスもしくはケーブルに接続可能なLANインタフェースを備える請求項14に記載のシステム。
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