JP2009198359A

JP2009198359A - 半導体ホールセンサ

Info

Publication number: JP2009198359A
Application number: JP2008041143A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Hikichi; 友生挽地; Shoichi Sugiura; 正一杉浦; Minoru Ariyama; 稔有山
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】低消費電力の利便性を高くできる半導体ホールセンサを提供する。
【解決手段】磁界検出回路３０は、ホール素子３１、増幅回路３２、比較回路３４、保持回路３５、および出力回路３６から成る。磁界検出回路３０は、高速動作する場合と間欠動作する場合とが選択されることができる。制御回路２２と論理回路２３からの信号によって動作が選択される。入力端子１１にロー信号が入力されると間欠動作が、入力端子１１にハイ信号が入力されると高速動作が選択される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ホールセンサに関する。

従来の半導体ホールセンサについて説明する。

磁界に基づき、ホール素子はホール電圧を発生して出力する。増幅回路は、ホール電圧を増幅して増幅ホール電圧を出力する。基準電圧回路は基準電圧を発生して出力する。比較回路は、増幅ホール電圧と基準電圧とを比較し、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する。動作期間及び動作停止期間に、保持回路は、動作期間の比較回路の出力信号を保持信号として保持して出力する。保持信号に基づき、出力回路はハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する。制御回路は、間欠動作期間に磁界検出回路が動作期間及び動作停止期間を持つよう磁界検出回路を制御する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１５３６９９号公報（図２）

ここで、低消費電力化のため、半導体ホールセンサは間欠動作期間を持つことが望まれている。しかし、間欠動作期間に動作停止期間が存在するので、半導体ホールセンサは高速動作できなくなっている。よって、間欠動作及び高速動作の両方に対応し、利便性を高くできる半導体ホールセンサが望まれている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、利便性を高くできる半導体ホールセンサを提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、半導体ホールセンサにおいて、磁界に基づき、ホール電圧を発生して出力するホール素子と、前記ホール電圧を増幅し、増幅ホール電圧を出力する増幅回路と、基準電圧を発生して出力する基準電圧回路と、前記増幅ホール電圧と前記基準電圧とを比較し、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する比較回路と、動作期間及び動作停止期間に、前記動作期間の前記比較回路の出力信号を保持信号として保持して出力する保持回路と、前記保持信号に基づき、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する出力回路と、を有する磁界検出回路と、さらに、間欠動作期間に前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう前記磁界検出回路を制御する制御回路と、前記磁界検出回路が間欠動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御して前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう動作し、前記磁界検出回路が高速動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御しないで前記磁界検出回路が前記動作期間だけを持つよう動作する論理回路と、を備えることを特徴とする半導体ホールセンサを提供する。

また、本発明は、上記課題を解決するため、半導体ホールセンサにおいて、磁界に基づき、ホール電圧を発生して出力するホール素子と、前記ホール電圧を増幅し、増幅ホール電圧を出力する増幅回路と、動作期間及び動作停止期間に、前記動作期間の前記増幅ホール電圧を保持信号として保持して出力する保持回路と、を有する磁界検出回路と、さらに、間欠動作期間に前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう前記磁界検出回路を制御する制御回路と、前記磁界検出回路が間欠動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御して前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう動作し、前記磁界検出回路が高速動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御しないで前記磁界検出回路が前記動作期間だけを持つよう動作する論理回路と、を備えることを特徴とする半導体ホールセンサを提供する。

本発明では、磁界検出回路が間欠動作する場合と高速動作する場合とが選択されることができるので、半導体ホールセンサの利便性が高くなる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

［第一実施形態］
まず、半導体ホールセンサの構成について説明する。図１は、第一実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。

半導体ホールセンサは、入力端子１１及び出力端子４１を備える。また、半導体ホールセンサは、発振回路２１、制御回路２２、論理回路２３、及び、磁界検出回路３０を備える。磁界検出回路３０は、ホール素子３１、増幅回路３２、基準電圧回路３３、比較回路３４、保持回路３５、及び、出力回路３６を備える。発振回路２１は、出力端子が制御回路２２の入力端子に接続される。制御回路２２は、出力端子が論理回路２３の第一入力端子に接続される。論理回路２３は、第二入力端子が入力端子１１に接続され、出力端子が磁界検出回路３０に接続される。ホール素子３１は、第一出力端子が増幅回路３２の第一入力端子に接続され、第二出力端子が増幅回路３２の第二入力端子に接続される。増幅回路３２は、出力端子が比較回路３４の第一入力端子に接続される。基準電圧回路３３は、比較回路３４の第二入力端子と接地端子との間に設けられる。比較回路３４は、出力端子が保持回路の入力端子に接続される。保持回路３５は、出力端子が出力回路３６のゲートに接続される。出力回路３６は、ソースが接地端子に接続され、ドレインが出力端子４１に接続される。なお、出力端子４１にプルアップ抵抗（図示せず）が設けられる。

ここで、論理回路２３は、所定時にのみ制御回路２２の出力信号を磁界検出回路３０に伝える回路であり、例えば、図示しないが、ＯＲ回路である。保持回路３５は、比較回路２４の出力信号を一時的に保持する回路であり、例えば、ラッチ回路である。出力回路３６は、保持回路３５の保持信号をドライブする回路であり、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。

次に、半導体ホールセンサの動作について説明する。

磁界に基づき、ホール素子３１はホール電圧を発生して出力する。増幅回路３２は、ホール電圧を増幅して増幅ホール電圧を出力する。基準電圧回路３３は基準電圧を発生して出力する。比較回路３４は、増幅ホール電圧と基準電圧とを比較し、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する。動作期間及び動作停止期間に、保持回路３５は、動作期間の比較回路３４の出力信号を保持信号として保持して出力する。保持信号に基づき、出力回路３６はハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する。発振回路２１は、発振し、クロック信号を発生して出力する。制御回路２２は、間欠動作期間に磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つよう磁界検出回路３０を制御する。具体的には、クロック信号に基づき、制御回路２２は所定周期のパルス信号を発生して出力する。パルス信号がハイ信号になって磁界検出回路３０に伝わると、磁界検出回路３０が動作期間で動作し、パルス信号がロー信号になって磁界検出回路３０に伝わると、磁界検出回路３０が動作停止期間で動作する。

ここで、磁界検出回路３０が間欠動作期間（動作期間及び動作停止期間を持つ）で動作するように、入力端子１１及び論理回路２３の第二入力端子にロー信号が入力される。すると、制御回路２２の出力信号はそのまま磁界検出回路３０に伝わる。よって、間欠動作期間に制御回路２２が磁界検出回路３０を制御できるようになり、磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つようになる。

また、磁界検出回路３０が高速動作期間（動作期間だけを持つ）で動作するように、入力端子１１及び論理回路２３の第二入力端子にハイ信号が入力される。すると、制御回路２２の出力信号は磁界検出回路３０に伝わらず、論理回路２３の出力信号はハイ信号に固定される。よって、高速動作期間に制御回路２２が磁界検出回路３０を制御できないようになり、磁界検出回路３０が動作期間だけを持つようになる。

このようにすると、磁界検出回路３０が低消費電力化のために間欠動作する場合と高速動作する場合とが選択されることができるので、半導体ホールセンサの利便性が高くなる。

なお、出力回路３６において、ＮＭＯＳトランジスタでなくてＰＭＯＳトランジスタでも良い。この時、プルアップ抵抗が削除されてプルダウン抵抗が追加される。

また、出力回路３６において、ＮＭＯＳトランジスタでなくてＣＭＯＳプッシュプル回路でも良い。この時、プルアップ抵抗が削除される。

また、入力端子１１が削除され、論理回路２３の第二入力端子にトリミングヒューズが設けられても良い。この時、例えば、トリミングヒューズが切断されると、論理回路２３の第二入力端子の電圧がローになる。

［第二実施形態］
次に、半導体ホールセンサの構成について説明する。図２は、第二実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。

半導体ホールセンサは、第一実施形態と比較されると、入力端子１１を削除され、電圧検出回路５１を追加される。電圧検出回路５１は、出力端子が論理回路２３の第二入力端子に接続される。

ここで、電圧検出回路５１は、図示しないが、分圧回路と基準電圧回路と比較回路とを有する。電圧検出回路５１は、電源電圧が所定電圧未満になったり所定電圧以上になったりすると出力信号を切り換える回路である。

次に、半導体ホールセンサの動作について説明する。

電源電圧が所定電圧未満であると、電圧検出回路５１はロー信号を検出信号として出力し、論理回路２３の第二入力端子にロー信号が入力される。すると、制御回路２２の出力信号はそのまま磁界検出回路３０に伝わる。よって、間欠動作期間に制御回路２２が磁界検出回路３０を制御できるようになり、磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つようになる。

また、半導体ホールセンサのテスト時などで、電源電圧が所定電圧以上に設定されると、電圧検出回路５１はハイ信号を検出信号として出力し、論理回路２３の第二入力端子にハイ信号が入力される。すると、制御回路２２の出力信号は磁界検出回路３０に伝わらず、論理回路２３の出力信号はハイ信号に固定される。よって、高速動作期間に制御回路２２が磁界検出回路３０を制御できないようになり、磁界検出回路３０が動作期間だけを持つようになる。

このようにすると、半導体ホールセンサのテスト時などで、磁界検出回路３０が高速動作するので、テスト時間が短くなり、製造コストが安くなる。

［第三実施形態］
次に、半導体ホールセンサの構成について説明する。図３は、第三実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。図５〜７は、保持回路の概略回路図である。

半導体ホールセンサは、第一実施形態と比較されると、基準電圧回路３３と比較回路３４と出力回路３６とを削除される。増幅回路３２は、出力端子が保持回路３５の入力端子に接続される。保持回路３５は、出力端子が出力端子４１に接続される。

ここで、保持回路３５は、増幅ホール電圧を一時的に保持する回路であり、例えば、図５に示すように、容量７１及び増幅回路７２を用いたボルテージフォロアである。増幅ホール電圧に基づいた電荷が容量７１にチャージされ、チャージされた電荷に基づいて容量７１に電圧が発生し、その電圧が保持回路３５の出力信号になる。

次に、半導体ホールセンサの動作について説明する。

磁界に基づき、ホール素子３１はホール電圧を発生して出力する。増幅回路３２は、ホール電圧を増幅して増幅ホール電圧を出力する。動作期間及び動作停止期間に、保持回路３５は、動作期間の増幅ホール電圧を保持信号として保持して出力する。発振回路２１は、発振し、クロック信号を発生して出力する。制御回路２２は、間欠動作期間に磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つよう磁界検出回路３０を制御する。具体的には、クロック信号に基づき、制御回路２２は所定周期のパルス信号を発生して出力する。パルス信号がハイ信号になって磁界検出回路３０に伝わると、磁界検出回路３０が動作期間で動作し、パルス信号がロー信号になって磁界検出回路３０に伝わると、磁界検出回路３０が動作停止期間で動作する。

ここで、磁界検出回路３０が間欠動作期間（動作期間及び動作停止期間を持つ）で動作するように、入力端子１１及び論理回路２３の第二入力端子にロー信号が入力される。すると、上記のように、磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つようになる。

また、磁界検出回路３０が高速動作期間（動作期間だけを持つ）で動作するように、入力端子１１及び論理回路２３の第二入力端子にハイ信号が入力される。すると、上記のように、磁界検出回路３０が動作期間だけを持つようになる。

なお、保持回路３５は、図６に示すように、容量７３とＰＭＯＳトランジスタ７４と電流源７５とを用いたソースフォロアでも良い。増幅ホール電圧に基づいた電荷が容量７３にチャージされ、チャージされた電荷に基づいて容量７３に電圧が発生し、その電圧が保持回路３５の出力信号になる。

また、保持回路３５は、図７に示すように、容量７６とＮＭＯＳトランジスタ７８と電流源７７とを用いたソースフォロアでも良い。増幅ホール電圧に基づいた電荷が容量７６にチャージされ、チャージされた電荷に基づいて容量７６に電圧が発生し、その電圧が保持回路３５の出力信号になる。

［第四実施形態］
次に、半導体ホールセンサの構成について説明する。図４は、第四実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。

半導体ホールセンサは、第三実施形態と比較されると、入力端子１１を削除され、電圧検出回路５１を追加される。電圧検出回路５１は、出力端子が論理回路２３の第二入力端子に接続される。

次に、半導体ホールセンサの動作について説明する。

電源電圧が所定電圧未満であると、上記のように、磁界検出回路３０が動作期間及び動作停止期間を持つようになる。

また、半導体ホールセンサのテスト時などで、電源電圧が所定電圧以上に設定されると、上記のように、磁界検出回路３０が動作期間だけを持つようになる。

第一実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。第二実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。第三実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。第四実施形態の半導体ホールセンサの概略回路図である。保持回路の概略回路図である。保持回路の概略回路図である。保持回路の概略回路図である。

符号の説明

１１……入力端子２１……発振回路２２……制御回路
２３……論理回路３０……磁界検出回路３１……ホール素子
３２……増幅回路３３……基準電圧回路３４……比較回路
３５……保持回路３６……出力回路４１……出力端子

Claims

半導体ホールセンサにおいて、
磁界に基づき、ホール電圧を発生して出力するホール素子と、
前記ホール電圧を増幅し、増幅ホール電圧を出力する増幅回路と、
基準電圧を発生して出力する基準電圧回路と、
前記増幅ホール電圧と前記基準電圧とを比較し、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する比較回路と、
動作期間及び動作停止期間に、前記動作期間の前記比較回路の出力信号を保持信号として保持して出力する保持回路と、
前記保持信号に基づき、ハイ信号またはロー信号を出力信号として出力する出力回路と、
を有する磁界検出回路と、
さらに、
間欠動作期間に前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう前記磁界検出回路を制御する制御回路と、
前記磁界検出回路が間欠動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御して前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう動作し、前記磁界検出回路が高速動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御しないで前記磁界検出回路が前記動作期間だけを持つよう動作する論理回路と、
を備えることを特徴とする半導体ホールセンサ。
半導体ホールセンサにおいて、
磁界に基づき、ホール電圧を発生して出力するホール素子と、
前記ホール電圧を増幅し、増幅ホール電圧を出力する増幅回路と、
動作期間及び動作停止期間に、前記動作期間の前記増幅ホール電圧を保持信号として保持して出力する保持回路と、
を有する磁界検出回路と、
さらに、
間欠動作期間に前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう前記磁界検出回路を制御する制御回路と、
前記磁界検出回路が間欠動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御して前記磁界検出回路が前記動作期間及び前記動作停止期間を持つよう動作し、前記磁界検出回路が高速動作する場合、前記制御回路が前記磁界検出回路を制御しないで前記磁界検出回路が前記動作期間だけを持つよう動作する論理回路と、
を備えることを特徴とする半導体ホールセンサ。
電源電圧が所定電圧以上になると、検出信号を出力することにより、前記磁界検出回路が高速動作するよう前記論理回路を制御する電圧検出回路、
をさらに備えることを特徴とする請求項１及び２記載の半導体ホールセンサ。