JP2014085238A

JP2014085238A - 磁気センサ

Info

Publication number: JP2014085238A
Application number: JP2012234614A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Aoki; 亮祐青木; Teiichiro Oka; 禎一郎岡; Nobuo Uekusa; 伸夫植草; Mio Hamashima; 美央浜島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: JP5800152B2

Abstract

【課題】推奨入力電圧が電源の定格出力電圧と同等の磁気検出素子を用いる場合でも、前記磁気検出素子の出力電圧を電源電圧によらず安定させることの可能な、磁気センサを提供する。
【解決手段】電源１の定格出力電圧とホールＩＣ３の推奨入力電圧は相互に同等である。電源１の出力電圧は安定化されておらず、５Ｖに対して例えば±５％の範囲で変動する。レギュレータ２は、電源１の出力電圧（５Ｖ±５％）を４.７Ｖに降圧してＶout端子からホールＩＣ３のＶdd端子に出力する。ホールＩＣ３は、推奨入力電圧が例えば５Ｖであり、印加された磁界に応じた電圧信号をＶout端子から信号端子８に出力する。ホールＩＣ３は、プログラマブルリニアホールＩＣであり、供給電圧が５Ｖから４.７Ｖに降圧された分の補正調整が可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホールＩＣ等の磁気検出素子を用いた磁気センサに関する。

磁気センサは、例えば移動体の位置や電流の非接触検出に用いられる。こうした磁気センサにおいて、バッテリからの直流電圧を受けてホールＩＣに印加する駆動電圧を生成するシリーズレギュレータを備えることが知られている（下記特許文献１）。このシリーズレギュレータは、バッテリからの１２Ｖの直流電圧を２.５Ｖの駆動電圧に変換して出力する。シリーズレギュレータの出力する駆動電圧は、使用するホールＩＣの仕様に応じて設定することもできる。

特開２００６−１０３７０号公報

特許文献１は、ホールＩＣの仕様に合わせて電源電圧を変換することを開示するが、電源の定格出力電圧とホールＩＣの推奨入力電圧が同等の場合については特に言及していない。ここで、電源電圧を直接ホールＩＣ等の磁気検出素子に入力すると、磁気検出素子の出力電圧が電源電圧によって変動する。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、推奨入力電圧が電源の定格出力電圧と同等の磁気検出素子を用いる場合でも、前記磁気検出素子の出力電圧を電源電圧によらず安定させることの可能な、磁気センサを提供することにある。

本発明のある態様は、磁気センサである。この磁気センサは、電源と、推奨入力電圧が前記電源の定格出力電圧と同等の磁気検出素子と、前記電源の出力電圧を降圧して前記磁気検出素子に供給するレギュレータとを備える。

前記磁気検出素子は、印加磁界に対する出力電圧の特性を調節可能であってもよい。

前記レギュレータが低ドロップアウトレギュレータであってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の磁気センサによれば、推奨入力電圧が電源の定格出力電圧と同等の磁気検出素子を用いる場合でも、前記磁気検出素子の出力電圧を電源電圧によらず安定させることができる。

本発明の実施の形態に係る磁気センサのブロック図。同磁気センサの回路図。同磁気センサのホールＩＣ３の出力特性図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る磁気センサのブロック図である。図２は、同磁気センサの回路図である。この磁気センサは、電源１と、レギュレータ２と、磁気検出素子としてのホールＩＣ３とを備える。レギュレータ２及びホールＩＣ３は基板４に搭載されている。基板４には、特性調節端子５、電源端子６、グランド端子７、及び信号端子８が設けられる。

電源１のプラス端子が電源端子６に接続され、マイナス端子がグランド端子７に接続される。電源端子６はレギュレータ２のＶdd端子に接続される。レギュレータ２のＧｎｄ端子とホールＩＣ３のＧｎｄ端子はそれぞれグランド端子７に接続される。特性調節端子５はホールＩＣ３のＶdd端子に接続される。ホールＩＣ３のＶout端子は信号端子８に接続される。レギュレータ２のＶout端子は第１コネクトパッド９に接続される。第２コネクトパッド１０はホールＩＣ３のＶdd端子に接続される。第１コネクトパッド９及び第２コネクトパッド１０は、基板４上で相互に近接した位置にあり、ホールＩＣ３の特性調節後にジャンパー抵抗や半田によってショートされる。電源端子６とグランド端子７との間にバイパスコンデンサＣ１が設けられる。ホールＩＣ３のＶdd端子とグランド端子７との間にバイパスコンデンサＣ２が設けられる。グランド端子７と信号端子８との間にバイパスコンデンサＣ３が設けられる。

電源１は、定格出力電圧が例えば５Ｖの直流電圧源である。電源１の出力電圧は安定化されておらず、５Ｖに対して例えば±５％の範囲で変動する。レギュレータ２は、好ましくは低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）である。レギュレータ２の入力電圧範囲は例えば４.７５Ｖ〜５.２５Ｖである。レギュレータ２は、電源１の出力電圧（５Ｖ±５％）を４.７Ｖに降圧してＶout端子からホールＩＣ３のＶdd端子に出力する。ホールＩＣ３は、推奨入力電圧が例えば５Ｖであり、入力電圧範囲は例えば４.５Ｖ〜５.５Ｖである。電源１の定格出力電圧とホールＩＣ３の推奨入力電圧は相互に同等であり、ここでは上記のように５Ｖとしている。ホールＩＣ３は、印加された磁界に応じた電圧信号をＶout端子から信号端子８に出力する。ホールＩＣ３は、好ましくは、ホール素子、差動増幅回路、及びＥＥＰＲＯＭ等をパッケージ化したプログラマブルリニアホールＩＣであり、印加磁界に対する出力電圧の特性を調節可能である。

図３は、実施の形態の磁気センサにおけるホールＩＣ３の出力特性図である。本図では磁気センサを電流検出に用いる場合を例にしている関係で横軸が電流Ｉｐ（被測定電流）となっている。なお、被測定電流とホールＩＣ３への印加磁界は比例関係にあり、横軸は磁界と同等である。ここでは、電流測定のレンジを−４００Ａ〜４００Ａとし、ホールＩＣ３の出力電圧範囲が０.５Ｖ〜４.５Ｖの直線特性になることを目標とする。なお、ホールＩＣ３の特性調節（プログラム）の際は、第１コネクトパッド９及び第２コネクトパッド１０の間はショートされていない状態で、不図示のプログラム装置から特性調節端子５経由でホールＩＣ３のＶdd端子に信号ＶＰが送信される。

ホールＩＣ３の特性調節（プログラム）は、Ｖdd端子に推奨入力電圧が入力された場合の、印加磁界に対する出力電圧の特性を調節することで行う。このため、本実施の形態では、図３に示す特性ＡとなるようにホールＩＣ３の特性を調節する。すなわち、ホールＩＣ３のＶdd端子に推奨入力電圧（５Ｖ）が入力された場合の出力電圧を、−４００Ａ〜４００Ａに対して０.５Ｖ〜４.５Ｖより若干高めに調節する。これにより、ホールＩＣ３のＶdd端子に推奨入力電圧（５Ｖ）より低い４.７Ｖ（レギュレータ２の出力電圧）が入力された場合の出力電圧を、図３の特性Ｂに示すように−４００Ａ〜４００Ａに対して０.５Ｖ〜４.５Ｖという目標の直線特性にすることができる。これに対し、ホールＩＣ３のＶdd端子に推奨入力電圧（５Ｖ）が入力された場合の出力電圧を−４００Ａ〜４００Ａに対して０.５Ｖ〜４.５Ｖに調節すると、ホールＩＣ３のＶdd端子に４.７Ｖが入力された場合の出力電圧が特性Ｃに示すように−４００Ａ〜４００Ａに対して０.５Ｖ〜４.５Ｖより低くなる（目標とする特性から離れる）。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 電源１の出力電圧をレギュレータ２で降圧してホールＩＣ３に供給するため、電源１の出力電圧が変動してもホールＩＣ３への供給電圧を安定に保つことができ、出力の安定化と出力特性のリニアリティ向上を図ることができる。なお、ホールＩＣの仕様に合わせて電源電圧をシリーズレギュレータで降圧（例えば１２Ｖ→２.５Ｖ）することは特許文献１に開示されているが、本実施の形態は、電源１の定格出力電圧とホールＩＣ３の推奨入力電圧が相互に同等（例えば５Ｖ）である場合に敢えて電源１の出力電圧をレギュレータ２で降圧（例えば５Ｖ→４.７Ｖ）してホールＩＣ３に供給するものである。したがって、本実施の形態と特許文献１とでは、レギュレータを設けた技術的意義が明確に相違する。

(2) 電源１の出力電圧を安定化させてホールＩＣ３に供給するため、電源１の出力電圧を監視してホールＩＣ３の出力電圧を補正する必要がなく、構成を簡素化できる。

(3) レギュレータ２を低ドロップアウトレギュレータとすることで、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータと比較して小型化と低コスト化に有利で、また温度特性も良好となる。

(4) ホールＩＣ３としてプログラマブルリニアホールＩＣを用いることで、ホールＩＣ３のレシオメトリック（供給される電圧によって出力が変動すること）を考慮して、ホールＩＣ３への供給電圧が５Ｖから４.７Ｖに降圧された分の補正調整を行うことができ、ホールＩＣ３に５Ｖ（推奨入力電圧）が供給された場合と同等の特性を実現できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

磁気検出素子は、ホールＩＣ３に限定されず、例えばＭＲ素子ブリッジを用いたものであってもよい。この場合も、印加磁界に対する出力電圧の特性を調節できることが好ましい。

１電源、２レギュレータ、３ホールＩＣ、４基板、５特性調節端子、６電源端子、７グランド端子、８信号端子、９第１コネクトパッド、１０第２コネクトパッド、Ｃ１〜Ｃ３バイパスコンデンサ

Claims

電源と、推奨入力電圧が前記電源の定格出力電圧と同等の磁気検出素子と、前記電源の出力電圧を降圧して前記磁気検出素子に供給するレギュレータとを備える、磁気センサ。
前記磁気検出素子は、印加磁界に対する出力電圧の特性を調節可能である、請求項１に記載の磁気センサ。
前記レギュレータが低ドロップアウトレギュレータである請求項１又は２に記載の磁気センサ。