JP2013251886A

JP2013251886A - モータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路

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Publication number: JP2013251886A
Application number: JP2013066003A
Authority: JP
Inventors: Soo Woong Lee; イ・スー・ウン; Joo Yul Ko; コ・ジョ・ユル
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: US20130320899A1; JP5461726B2; US8952641B2

Abstract

【課題】モータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路を提供する。
【解決手段】モータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路は、一つのパッケージ化されたチップ内部に設けられており、外部電源の供給を受けて、回路に適した電圧に調整して供給するレギュレータ２２０と、レギュレータから調整された電圧の供給を受けて、チップ外部のホールセンサからの出力信号を受信して増幅して出力するホール増幅器２４０と、レギュレータから電圧の供給を受けて、ホール増幅器の入力ＶＣＭ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）を生成する第１及び第２抵抗Ｒ１，Ｒ２と、レギュレータから電圧の供給を受けて、ホールセンサの入力ＶＣＭを生成する第３及び第４抵抗Ｒ３，Ｒ４と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路に関し、特に、ＰＶＴ（ＰｒｏｃｅｓｓＶｏｌｔａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の変化にも関らず、ホールセンサとホール増幅器との間の特性（性能）低下を防止することができるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路に関する。

画像形成装置は、画像データの生成、印刷、受信、送信などを行う装置であり、代表的な例として、プリンター、スキャナ、複写機、ファックス、及びこれらの機能を統合して具現した複合機などが挙げられる。

このような画像形成装置には、印刷用紙を移動させたり、印刷用紙を供給するなどの様々な機能を遂行するためのモータが用いられる。最近は、画像形成装置にＡＤＦ（ＡｕｔｏＤｏｃｕｍｅｎｔＦｅｅｄｅｒ）ユニット、フィニッシャ（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ）ユニット、ＨＣＦ（ＨｉｇｈＣａｐａｃｉｔｙＦｅｅｄｅｒ）ユニット、ＤＣＦ（ＤｏｕｂｌｅＣａｐａｃｉｔｙＦｅｅｄｅｒ）ユニットなどの様々な機能を遂行するオプションユニットを付着できるようになって、画像形成装置に用いられるモータの数が益々増加している。

最近、画像形成装置の駆動時に発生する騷音を防止するために、ＢＬＤＣ（ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣ）モータが多く用いられる傾向にある。ＢＬＤＣモータは、ＤＣモータでブラシ構造をなくし、整流を電子的に行うモータであり、ブラシと整流子との間の機械的な摩擦部がないため、高速化が可能で騷音が少ない。

このようなＢＬＤＣモータは、上述したようにブラシ構造が存在しないため、回転子の位置情報をホールセンサなどを用いて検知し、ＢＬＤＣモータの各相に電源を順に印加して制御しなければならないという点で、駆動回路が必要となる。

即ち、モータの駆動のために、主制御部の他に付加的なモータ駆動回路が必要となる。また、モータ駆動回路はモータに用いられる電磁石の位置情報を検出しなければならないが、そのために、電磁石の磁界情報を検出することができるホールセンサ（ＨａｌｌＳｅｎｓｏｒ）が用いられる。ホールセンサは、外部から印加される一定程度以上の磁界強度に対して一定または比例する出力を発生させる部品である。また、ホールセンサは、自体出力が数ｕＶ〜数十ｍＶと小さいため、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）の内部にホール増幅器をさらに用いなければならない。この際、チップ外部のホールセンサとチップ内部のホール増幅器に適宜なバイアス（ｂｉａｓｉｎｇ）をかけることにより、ＰＶＴ（ＰｒｏｃｅｓｓＶｏｌｔａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の変化にも関らず、モータ駆動回路が最適の性能を維持するようにしなければならない。

韓国公開特許第１０−２０１２−０００５２１６号公報特開２００９−１７７８６２号公報特開２００２−３２５４７９号公報

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、チップ外部のホールセンサとチップ内部のホール増幅器に適宜なバイアス（ｂｉａｓｉｎｇ）をかけることにより、ＰＶＴ（ＰｒｏｃｅｓｓＶｏｌｔａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の変化にも関らず、ホールセンサとホール増幅器の間の特性（性能）低下を防止することができるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路を提供することをその目的とする。

上記の目的を果たすための本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路は、一つのパッケージ化されたチップ内部に設けられており、外部電源の供給を受けて、回路に適した電圧に調整して供給するレギュレータと、レギュレータから調整された電圧の供給を受けて、チップ外部のホールセンサからの出力信号を受信して増幅して出力するホール増幅器と、レギュレータから電圧の供給を受けて、ホール増幅器の入力電圧コモンモード（ＶＣＭ：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）を生成する第１及び第２抵抗と、レギュレータから電圧の供給を受けて、ホールセンサの入力ＶＣＭを生成する第３及び第４抵抗と、を含むことを特徴とする。

ここで、前記第１抵抗の一端は前記レギュレータに接続され、その他端は前記ホール増幅器の一側入力端に接続されて、前記第２抵抗の一端は前記ホール増幅器の他側入力端に接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される。

また、前記第３抵抗の一端は前記レギュレータに接続され、その他端は前記ホールセンサに接続されて、前記第４抵抗の一端は前記ホールセンサに接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される。

このような本発明によると、ホールセンサの入力ＶＣＭを決定するチップ外部の全ての抵抗をチップ内部に一体化し、ホールセンサとホール増幅器の両方が一つのＶＤＤによるレギュレータ出力電圧を電源として用いるため、同一のＰＶＴ変化に対する同一の特性を得ることができ、その結果、出力デューティ比の誤差を最小化することができる長所がある。

従来のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の構成を概略的に示す図面である。本発明の実施形態によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の構成を概略的に示す図面である。本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路によるバイアス方式のシミュレーション結果を示す図面である。

本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とすることは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」、「装置」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これはハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組合せにより具現されることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

ここで、本発明の実施形態について本格的に説明するに先立って、本発明の理解を容易にするために、従来のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の一例について説明する。

図１は従来のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の構成を概略的に示す図面である。

図１に図示されたように、従来のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路は、チップ外部に位置するホールセンサ（ホール素子）（ＨａｌｌＥｌｅｍｅｎｔ）１１０は第１電源ＶＤＤ１の供給を受け、チップ内部部品は第２電源ＶＤＤ２の供給を受ける構造からなっている。即ち、チップ内部のレギュレータ１２０は、第２電源ＶＤＤ２から印加された電圧を受けて回路に適した電圧に調整して供給し、ＶＣＭ発生器１３０とホール増幅器１４０はそれぞれ、レギュレータ１２０から調整された電圧の供給を受けて駆動する構造からなっている。

上記のような構造を有する従来のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路において、ホールセンサ１１０はチップ内部に具現することができないため、ホールセンサ１１０とホール増幅器１４０のバイアス条件をできるだけ同一にすることが重要である。図１において、ＶＤＤ１＝ＶＤＤ２＝５Ｖと仮定すると、ＥＸＴ＿Ｒ１、ＥＸＴ＿Ｒ２によってホールセンサ１１０のＶＣＭ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）が決定され、ホール増幅器１４０のＶＣＭは、通常、ＶＣＭ発生器１３０によって生成されてホール増幅器１４０の入力ＶＣＭとなる。即ち、ホール増幅器１４０のＶＣＭは、ＶＣＭ発生器１３０だけでなくレギュレータ１２０の特性によっても変わる。換言すれば、ＰＶＴ変化に対して、ホールセンサ１１０の入力ＶＣＭとホール増幅器１４０の出力ＶＣＭが同一の値にバイアスされることは容易ではない。回路において、設計者が所望する正確なバイアス電圧、即ち、ＶＣＭを示すことができないということは、一種の不整合（ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ）現象を誘発して、回路の性能を低下させる。即ち、雑音を増加させ、感度を低下させて、利得を減少させる恐れがある。何より、ホール増幅器１４０のもっとも重要な特性である出力デューティ比（ＤｕｔｙＲａｔｉｏ）を低下させる。これは、チップの内／外部に用いられた抵抗の種類が異なって、ＰＶＴの変化にチップの内／外部の抵抗がそれぞれ異なる反応をし、チップ内部のレギュレータもＰＶＴの変化に応じて異なる特性を示すためである。

本発明は、上記のような従来のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路における問題点を改善するために提案されたものであって、チップ外部のホールセンサとチップ内部のホール増幅器に適宜なバイアス（ｂｉａｓｉｎｇ）をかけることにより、ＰＶＴ（ＰｒｏｃｅｓｓＶｏｌｔａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の変化にも関らず、ホールセンサとホール増幅器との間の特性（性能）低下を防止することができるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路を提供することを目的とする。

図２は本発明の実施形態によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の構成を概略的に示す図面である。

図２を参照すると、本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路は、レギュレータ２２０と、ホール増幅器２４０と、第１及び第２抵抗Ｒ１、Ｒ２と、第３及び第４抵抗Ｒ３、Ｒ４と、を含んで構成される。

前記レギュレータ２２０は、一つのパッケージ化されたチップ内部に設けられており、外部電源ＶＤＤの供給を受けて、回路に適した電圧に調整して供給する。

前記ホール増幅器２４０は、前記レギュレータ２２０から調整された電圧の供給を受けて、チップ外部のホールセンサ（ホール素子）２１０からの出力信号を受信して増幅して出力する。

前記第１及び第２抵抗Ｒ１、Ｒ２は、前記レギュレータ２２０から電圧の供給を受けて、前記ホール増幅器２４０の入力ＶＣＭ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）を生成する。

前記第３及び第４抵抗Ｒ３、Ｒ４は、前記レギュレータ２２０から電圧の供給を受けて、前記ホールセンサ２１０の入力ＶＣＭを生成する。

ここで、図２に図示されたように、前記第１抵抗Ｒ１の一端は前記レギュレータ２２０に接続され、その他端は前記ホール増幅器２４０の一側入力端に接続されて、前記第２抵抗Ｒ２の一端は前記ホール増幅器２４０の他側入力端に接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される。

また、前記第３抵抗Ｒ３の一端は前記レギュレータ２２０に接続され、その他端は前記ホールセンサ２１０に接続されて、前記第４抵抗Ｒ４の一端は前記ホールセンサ２１０に接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される。

以下、上記の構成を有する本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路の動作について簡略に説明する。

レギュレータ２２０は、外部電源ＶＤＤの供給を受けて、回路に適した電圧に調整して供給する。前記第３及び第４抵抗Ｒ３、Ｒ４は、前記レギュレータ２２０から電圧の供給を受けて、ホールセンサ２１０の入力ＶＣＭを生成する。これにより、ホールセンサ２１０が駆動してセンシング信号を出力する。

また、前記第１及び第２抵抗Ｒ１、Ｒ２は、前記レギュレータ２２０から電圧の供給を受けて、ホール増幅器２４０の入力ＶＣＭ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｍｍｏｎＭｏｄｅ）を生成する。これにより、前記ホール増幅器２４０は、前記レギュレータ２２０から調整された電圧の供給を受けて、チップ外部の前記ホールセンサ２１０からの出力信号を受信して増幅して出力する。

一方、図３は本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路によるバイアス方式のシミュレーション結果を示す図面である。

図３を参照すると、（ａ）は、２０％のバイアス誤差があると仮定した場合の従来のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路によるバイアス方式のシミュレーション結果であり、（ｂ）は、バイアス誤差がないと仮定した場合の本発明のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路によるバイアス方式のシミュレーション結果である。シミュレーション結果から分かるように、２０％のバイアス誤差のある（ａ）の場合は５７：４３のデューティ比を示すが、バイアス誤差のない（ｂ）の場合は略５０：５０のデューティ比を示す。ＰＶＴによる抵抗変化率が＋/−２０％に至ると仮定すると、約１５％のデューティ比の誤差が発生する。本発明では、バイアス誤差を０％にすることにより、デューティ比の誤差を最小化することができることが分かる。

上記の説明のように、本発明によるモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路は、ホールセンサの入力ＶＣＭを決定するチップ外部の全ての抵抗をチップ内部に一体化し、ホールセンサとホール増幅器の両方が一つのＶＤＤによるレギュレータ出力電圧を電源として用いるため、同一のＰＶＴ変化に対する同一の特性を得ることができ、その結果、出力デューティ比の誤差を最小化することができる長所がある。

以上、好ましい実施形態により本発明について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様に変更、応用されることができるということは当業者に自明である。従って、本発明の真の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内の全ての技術的思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されるべきである。

１１０、２１０ホールセンサ（ホール素子）
１２０、２２０レギュレータ
１３０ＶＣＭ発生器
１４０、２４０ホール増幅器

Claims

一つのパッケージ化されたチップ内部に設けられており、外部電源の供給を受けて、回路に適した電圧に調整して供給するレギュレータと、
レギュレータから調整された電圧の供給を受けて、チップ外部のホールセンサからの出力信号を受信して増幅して出力するホール増幅器と、
レギュレータから電圧の供給を受けて、ホール増幅器の入力電圧コモンモードを生成する第１及び第２抵抗と、
レギュレータから電圧の供給を受けて、ホールセンサの入力電圧コモンモードを生成する第３及び第４抵抗と、を含むモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路。
前記第１抵抗の一端は前記レギュレータに接続され、その他端は前記ホール増幅器の一側入力端に接続されて、前記第２抵抗の一端は前記ホール増幅器の他側入力端に接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される、請求項１に記載のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路。
前記第３抵抗の一端は前記レギュレータに接続され、その他端は前記ホールセンサに接続されて、前記第４抵抗の一端は前記ホールセンサに接続され、その他端はグランドに接続されるように構成される、請求項１に記載のモータ駆動回路のホールセンサ及びホール増幅器のバイアス回路。