JP2017227626A - Magnetic sensor integrated circuit, motor assembly and application apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本開示は、磁界検出に、より詳しくは磁気センサ集積回路、モータ組立体及び応用装置に関する。 The present disclosure relates to magnetic field detection, and more particularly to a magnetic sensor integrated circuit, a motor assembly, and an application device.
[0002] 現代の工業及び電子製品において、ホール素子のような磁気センサが、磁界強度を誘導して電流、位置及び方向などの物理パラメータを測定するために広く用いられる。モータは、磁気センサの重要な応用分野である。モータでは、磁気センサは、ロータ極性の位置センサとして役立つことができる。 [0002] In modern industrial and electronic products, magnetic sensors such as Hall elements are widely used to induce physical field strength to measure physical parameters such as current, position and direction. Motors are an important field of application for magnetic sensors. In a motor, the magnetic sensor can serve as a rotor polarity position sensor.
[0003] 一般に、磁気センサは、磁界検出信号を出力できるだけである。しかしながら、磁界検出信号は、弱く、磁気センサのオフセットと混合しており、正確な磁界検出信号を得るのは難しい。 In general, a magnetic sensor can only output a magnetic field detection signal. However, the magnetic field detection signal is weak and mixed with the offset of the magnetic sensor, and it is difficult to obtain an accurate magnetic field detection signal.
[0004] 本開示の第1の態様では、磁気センサ集積回路が提供され、それは、外部電源を直流電源に変換する整流器回路と、外部磁界の極性を検知して磁気検出信号を出力する磁界検出回路であって、磁気センサ、第1のチョッピングスイッチ、第1の増幅器ユニット及びスイッチドキャパシタフィルタモジュールを備える磁界検出回路と、タイミング制御装置であって、第1のチョッピングスイッチ及び第1の増幅器ユニットに第1のクロック信号を出力し、第1のクロック信号に対して第1の所定時間遅れた第2のクロック信号を、スイッチドキャパシタフィルタモジュールに出力するタイミング制御装置と、を備える。 [0004] In a first aspect of the present disclosure, a magnetic sensor integrated circuit is provided, which includes a rectifier circuit that converts an external power source into a DC power source, and magnetic field detection that detects the polarity of the external magnetic field and outputs a magnetic detection signal. A magnetic field detection circuit comprising a magnetic sensor, a first chopping switch, a first amplifier unit, and a switched capacitor filter module, and a timing control device, the first chopping switch and the first amplifier unit And a timing control device for outputting a second clock signal delayed by a first predetermined time with respect to the first clock signal to the switched capacitor filter module.
[0005] 磁気センサ集積回路は、変換器をさらに備え、タイミング制御装置は、変換器に第3のクロック信号を出力し、第2のクロック信号は、第3のクロック信号に対して第2の所定時間遅れることが好ましい。 [0005] The magnetic sensor integrated circuit further includes a converter, the timing control device outputs a third clock signal to the converter, and the second clock signal is a second clock signal with respect to the third clock signal. It is preferable to delay by a predetermined time.
[0006] 第1の所定時間は第2の所定時間よりも長いことが好ましい。 [0006] The first predetermined time is preferably longer than the second predetermined time.
[0007] 第1の所定時間は、第1のクロック信号の1/4周期であることが好ましい。 [0007] The first predetermined time is preferably ¼ period of the first clock signal.
[0008] 第1、第2及び第3のクロック信号は、周波数が同じであることが好ましい。 [0008] Preferably, the first, second and third clock signals have the same frequency.
[0009] 第1、第2及びと第3クロック信号の周波数は、両端を含んで100KHzから600kHzであることが好ましい。 [0009] The frequencies of the first, second and third clock signals are preferably 100 kHz to 600 kHz including both ends.
[0010] 第1のクロック信号は、少なくとも2つの非重複サブクロック信号を備え、第2のクロック信号は、少なくとも2つの非重複サブクロック信号を備えることが好ましい。 [0010] Preferably, the first clock signal comprises at least two non-overlapping sub-clock signals, and the second clock signal comprises at least two non-overlapping sub-clock signals.
[0011] 磁気センサによって出力される差分信号が磁界信号及びオフセット信号を備え、信号処理ユニットは、磁界信号及びオフセット信号をそれぞれ高周波領域及びベースバンド周波数に変調する第1のチョッピングスイッチを備えることが好ましい。 [0011] The differential signal output by the magnetic sensor includes a magnetic field signal and an offset signal, and the signal processing unit includes a first chopping switch that modulates the magnetic field signal and the offset signal to a high frequency region and a baseband frequency, respectively. preferable.
[0012] モータ組立体は、交流電源によって給電されるモータと、上述した磁気センサ集積回路とを含む。 [0012] The motor assembly includes a motor powered by an AC power source and the magnetic sensor integrated circuit described above.
[0013] 応用装置は上述したモータ組立体を含む。 [0013] The application apparatus includes the motor assembly described above.
[0014] 本開示の実施形態による又は従来技術における技術的解決策がより明らかになるように、以下、本開示の実施形態による図面を簡単に説明する。明らかに、図面は、本開示の一部の実施形態にすぎず、当業者であれば、これらの図面から創造的作業を伴わずに他の図面を得ることができる。 [0014] To make the technical solutions according to the embodiments of the present disclosure or in the prior art more apparent, the drawings according to the embodiments of the present disclosure will be briefly described below. Apparently, the drawings are only some embodiments of the present disclosure, and those skilled in the art can obtain other drawings from these drawings without creative work.
[0036] 本開示の実施形態の技術的解決策が、本開示の実施形態の図面と併せて明確かつ完全に例証される。説明する実施形態は、本開示の全ての実施形態ではなく、ごく僅かな実施形態にすぎないことは明らかである。本開示の実施形態に基づいて当業者によって創造的作業なしで得られる他の何れの実施形態も、本開示の範囲内に属する。 [0036] The technical solutions of the embodiments of the present disclosure are clearly and completely illustrated in conjunction with the drawings of the embodiments of the present disclosure. Apparently, the described embodiments are merely a few rather than all of the embodiments of the present disclosure. Any other embodiments obtained by a person of ordinary skill in the art based on the embodiments of the present disclosure without creative work shall fall within the scope of the present disclosure.
[0037] 背景技術の欄で説明したように、従来技術において、一般に、磁気センサ集積回路は、磁界検出結果しか出力できず、磁界検出結果を処理するために付加的な周辺回路が必要とされる。従って、回路全体は、費用が高くかつ信頼性に乏しい。 [0037] As described in the background art section, in the prior art, generally, the magnetic sensor integrated circuit can output only the magnetic field detection result, and an additional peripheral circuit is required to process the magnetic field detection result. The Thus, the entire circuit is expensive and unreliable.
[0038] これを考慮して、開示の実施形態によって磁気センサ集積回路、電気モータ組立体及び応用装置が提供され、従来の磁気センサ集積回路の機能を拡張することによって回路全体の費用を下げて、回路全体の信頼性を改善する。上記目的を達成するための本開示の実施形態による技術的解決策が、図1aから図14と併せて詳しく説明される。 [0038] In view of this, the disclosed embodiments provide a magnetic sensor integrated circuit, an electric motor assembly, and an application device, and extend the function of the conventional magnetic sensor integrated circuit to reduce the cost of the entire circuit. Improve the reliability of the whole circuit. A technical solution according to an embodiment of the present disclosure for achieving the above object will be described in detail in conjunction with FIGS.
[0039] 図1aは、本開示の実施形態による磁気センサ集積回路の概要構造図である。磁気センサ集積回路は、整流器回路100、磁界検出回路200及びタイミング制御装置300を備える。
[0039] FIG. 1a is a schematic structural diagram of a magnetic sensor integrated circuit according to an embodiment of the present disclosure. The magnetic sensor integrated circuit includes a
[0040] 整流器回路100は、外部電源を磁界検出回路200のための直流電源及び電力供給に変換することができる。
The
[0041] 磁界検出回路200は、外部磁界の極性を検知し、磁気検出信号を出力することができる。実施形態では、磁界検出回路200は、電気的に接続される磁気センサ201、第1のチョッピングスイッチ202、第1の増幅器ユニット203、スイッチドキャパシタフィルタモジュール204、第2の増幅器ユニット205及び変換器206を順に備える。
[0041] The magnetic
[0042] タイミング制御装置300は、第1のクロック信号を第1のチョッピングスイッチ202及び第1の増幅器ユニット203に出力し、第2のクロック信号をスイッチドキャパシタフィルタモジュール204に出力し、第3のクロック信号を変換器206に出力することができる。実施形態では、第2のクロック信号は、第1のクロック信号に対して第1の所定時間だけ遅れ、第2のクロック信号は、第3のクロック信号に対して第2の所定時間だけ遅れ、第1の所定時間は第2の所定時間よりも長い。
The
[0043] 実施形態では、図1bに示すように、第1、第2及び第3クロック信号は、同じ周波数を有することができる。第1の所定時間は第1のクロック信号の14期間とすることができ、第2の所定時間は5ナノ秒のような数ナノ秒とすることができる。図1bは、第1、第2及び第3クロック信号の時間系列を示すのみであり、磁気センサ集積回路のクロック信号の真の形状を示さない。 [0043] In an embodiment, as shown in FIG. 1b, the first, second and third clock signals may have the same frequency. The first predetermined time can be 14 periods of the first clock signal, and the second predetermined time can be several nanoseconds, such as 5 nanoseconds. FIG. 1b only shows the time series of the first, second and third clock signals and does not show the true shape of the clock signal of the magnetic sensor integrated circuit.
[0044] 本開示の実施形態では、外部電源は入力ポートを介して整流器回路に供給され、入力ポートは、外部電源に電気的に接続される、第1の入力ポート11及び第2の入力ポート12を含む。本開示の実施形態では、入力ポートと外部電源との間の接続は、直接接続又は間接接続とすることができ、それは本明細書では限定されず、実際の応用例に基づき設計する必要がある。本開示の実施形態では、整流器回路によって受け取る外部電源は交流電源である。加えて、温度変化によって影響されず、磁気センサによって受け取る定電流は、整流器回路によって供給することができ、それは本明細書では限定されない。 [0044] In the embodiment of the present disclosure, the external power supply is supplied to the rectifier circuit via the input port, and the input port is electrically connected to the external power supply. 12 is included. In the embodiments of the present disclosure, the connection between the input port and the external power supply can be a direct connection or an indirect connection, which is not limited herein and needs to be designed based on the actual application. . In an embodiment of the present disclosure, the external power source received by the rectifier circuit is an AC power source. In addition, the constant current that is unaffected by temperature changes and received by the magnetic sensor can be supplied by a rectifier circuit, which is not limited herein.
[0045] 本開示の実施形態では、整流器回路100は、全波整流器ブリッジと、全波整流器ブリッジの出力端に連結された電圧安定ユニットとを含む。全波整流器ブリッジは、交流電源によって出力される交流信号を直流信号へ変換することができ、電圧安定ユニットは、全波整流器ブリッジによって出力される直流信号を所定の範囲内に安定させることができる。図2は、本開示の実施形態による整流器回路の回路図であり、全波整流器ブリッジ110は、直列に連結された第1のダイオード111及び第2のダイオード112と、直列に連結された第3のダイオード113及び第4のダイオード114とを含む。第1の入力端11は、第1のダイオード111と第2のダイオード112との間の共通端であり、交流電源VAC+に電気的に接続され、第2の入力端12は、第3のダイオード113と第4のダイオード114との間の共通端であり、交流電源VAC−に電気的に接続される。
[0045] In an embodiment of the present disclosure, the
[0046] 第1のダイオード111の入力端は、第3のダイオード113の入力端に電気的に接続されて、全波整流器ブリッジ110の第1の出力端V1を形成し、第2のダイオード112の出力端は、第4のダイオード114の出力端に電気的に接続されて全波整流器ブリッジ110の第2の出力端V2を形成する。第2の出力端V2は、約16Vの直流電圧を出力する。出力制御回路400は、全波整流器ブリッジ110の第2の出力端V2によって出力される直流電圧により給電することが好ましい。
The input terminal of the
[0047] さらに、電圧安定ユニット120は、全波整流器ブリッジ110の第1の出力端V1と第2の出力端V2との間に電気的に接続される、ツェナーダイオード121、第1の抵抗器122、第2の抵抗器123、ツェナーダイオード124及びトランジスタ125を含む。ツェナーダイオード121の陽極及びツェナーダイオード124の陽極は、両方とも、全波整流器ブリッジ110の第1の出力端V1に連結される。ツェナーダイオード121の陰極及び第1の抵抗器122の第1の端部は、両方とも、全波整流器ブリッジ110の第2の出力端V2に連結される。第1の抵抗器122の第2の端部は、第2の抵抗器123の第1の端部及びトランジスタ125の第1の端部に連結される。第2の抵抗器123の第2の端部は、トランジスタ125のゲート及びツェナーダイオード124の陰極に電気的に接続される。トランジスタ125の第2の端部及びツェナーダイオード124の陽極は、それぞれ、電圧調整ユニット120の2つの出力端、即ち整流器回路の2つの出力端として役に立つ。整流器回路の第1の出力端AVDDの出力電圧は約5Vの直流電圧であり、第2の出力端AVSSは接地される。
In addition, the
[0048] 図1に示すように、磁気センサ201の入力端子は、整流器回路100の出力端に電気的に連結される。磁気センサ201は、外部磁界の極性を検知し、磁気差分信号を第1のチョッピングスイッチ202に出力するように構成される。磁気差分信号は、磁界信号及びオフセット信号を備えることができる。第1のチョッピングスイッチ202は、磁気センサ201によって出力される差分信号の磁界信号及びオフセット信号を、タイミング制御装置300の制御の下で、それぞれ高周波領域及びベースバンド周波数に変調することができる。好ましくは、高周波領域の周波数は100KHzよりも大きく、ベースバンド周波数は200Hz未満である。
As shown in FIG. 1, the input terminal of the
[0049] 図3aから図3cを参照する。図3aは、本開示の実施形態による磁気センサ及び第1のチョッピングスイッチの構造図である。図3bは、図3aに示す磁気センサ及び第1のチョッピングスイッチの4つのサブクロック信号のタイミング図である。図3cは、図3aに示す放電スイッチ及び第1のチョッピングスイッチの信号制御の概略図である。 [0049] Reference is made to FIGS. 3a to 3c. FIG. 3a is a structural diagram of a magnetic sensor and a first chopping switch according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 3b is a timing diagram of four sub-clock signals for the magnetic sensor and the first chopping switch shown in FIG. 3a. FIG. 3c is a schematic diagram of signal control of the discharge switch and the first chopping switch shown in FIG. 3a.
[0050] 磁気センサ201は4つの接触端子を含む。磁気センサ201は、向かい側に配置された第1の端子A及び第3の端子Cと、向かい側に配置された第2の端子B及び第4の端子Dとを含む。本開示の実施形態では、磁気センサ201はホール板である。磁気センサ200は、整流器回路100によって提供される第1の電源13によって駆動される。実施形態では、第1の電源13は、温度変化によって影響されない定電流源である。
[0050] The
[0051] 図3aに示すように、第1のチョッピングスイッチ202は、4つの端子に電気的に接続された8つのスイッチK1からK8を含む。具体的には、第1のチョッピングスイッチ202は、第1のスイッチK1、第2のスイッチK2、第3のスイッチK3、第4のスイッチK4、第5のスイッチK5、第6のスイッチK6、第7のスイッチK7及び第8のスイッチK8を含む。第1のスイッチK1は、第1の電源13と第1の端子Aとの間に電気的に接続される。第2のスイッチK2は、第1の電源13と第2の端子Bとの間に電気的に接続される。第3のスイッチK3は、接地端GNDと第3の端子Cとの間に電気的に接続される。第4のスイッチK4は、接地端GNDと第4の端子Dとの間に電気的に接続される。第5のスイッチK5は、第1の出力端Pと第4の端子Dとの間に電気的に接続される。第6のスイッチK6は、第1の出力端Pと第3の端子Cとの間に電気的に接続される。第7のスイッチK7は、第2の出力端Nと第2の端子Bとの間に電気的に接続される。第8のスイッチK8は、第2の出力端Nと第1の端子Aとの間に電気的に接続される。第1のクロック信号は、第1のサブクロック信号CK2B、第2のサブクロック信号CK1B、第3のサブクロック信号CK2及び第4のサブクロック信号CK1を含む。第1のスイッチK1及び第2のスイッチK2は、それぞれ第1のサブクロック信号CK2B及び第2のサブクロック信号CK1Bによって制御される。第3のスイッチK3及び第4のスイッチK4は、それぞれ第3のサブクロック信号CK2及び第4のサブクロック信号CK1によって制御される。第5のスイッチK5及び第6のスイッチK6は、それぞれ第3のサブクロック信号CK2及び第4のサブクロック信号CK1によって制御される。第7のスイッチK7及び第8のスイッチK8は、それぞれ第3のサブクロック信号CK2及び第4のサブクロック信号CK1によって制御される。
[0051] As shown in FIG. 3a, the
[0052] 出力信号の精度を保証するために、第1のクロック信号は、少なくとも2つの非重複サブクロック信号を含む。第1のサブクロック信号CK2Bの位相は、第3のサブクロック信号CK2の位相と反対であり、第2のサブクロック信号CK1Bの位相は、第4のサブクロック信号CK1の位相と反対である。第3のサブクロック信号CK2及び第4のサブクロック信号CK1は、非重複サブクロック信号である。 [0052] To ensure the accuracy of the output signal, the first clock signal includes at least two non-overlapping sub-clock signals. The phase of the first sub clock signal CK2B is opposite to the phase of the third sub clock signal CK2, and the phase of the second sub clock signal CK1B is opposite to the phase of the fourth sub clock signal CK1. The third sub clock signal CK2 and the fourth sub clock signal CK1 are non-overlapping sub clock signals.
[0053] 第1の端子Aが第1の電源13に電気的に接続され、第3の端子Cが接地端GNDに電気的に接続されるとき、第2の端子Bは、第2の出力端Nに電気的に接続され、第4の端子Dは、第1の出力端Pに電気的に接続される。第2の端子Bが第1の電源13に電気的に接続され、第4の端子Dが接地端GNDに電気的に接続されるとき、第1の端子Aは、第2の出力端Nに電気的に接続され、第3の端子Cは、第1の出力端Pに電気的に接続される。第1の出力端Pは差分信号P1を出力し、第2の出力端Nは差分信号N1を出力する。
[0053] When the first terminal A is electrically connected to the
[0054] 説明した磁気センサ201及び第1のチョッピングスイッチ202の他に、磁気センサ201は、第1の端子Aと第3の端子Cとの間に接続された第1の放電分岐14、即ち第1の端子Aと第3の端子Cとの間の分岐と、第2の端子Bと第4の端子Dとの間に接続された第2の放電分岐15、即ち第2の端子Bと第4の端子Dとの間の分岐とをさらに含む。第1の端子A及び第3の端子Cが電力入力端として役立ち、第2の端子B及び第4の端子Dが磁界検知信号の出力端として役立つ前に、第2の放電分岐15は電導的になる。第1の端子A及び第3の端子Cが磁界検知信号の出力端として役立ち、第2の端子B及び第4の端子Dが電力入力端として役立つ前に、第1の放電分岐14は電導的になる。
In addition to the
[0055] 可能な実施において、第1の放電分岐14は、直列に電気接続された第1の放電スイッチS1及び第2の放電スイッチS2を含むことができる。第1の放電スイッチS1及び第2の放電スイッチS2は、それぞれ第1のサブクロック信号CK2B及び第2のサブクロック信号CK1Bによって制御される。第2の放電分岐15は、直列に電気接続された第3の放電スイッチS3及び第4の放電スイッチS4を含む。第3の放電スイッチS3及び第4の放電スイッチS4は、それぞれ第1のサブクロック信号CK2B及び第2のサブクロック信号CK1Bによって制御される。
[0055] In a possible implementation, the
[0056] 第1の端子A及び第3の端子Cが電力入力端として役立ち、第2の端子B及び第4の端子Dが磁界信号の出力端として役立つとき、第1のサブクロック信号CK2Bが第2のサブクロック信号CK1Bと重なる時間中、第1の放電スイッチS1及び第2の放電スイッチS2は同時にオンする。第1の端子A及び第3の端子Cが磁界信号の出力端として役立ち、第2の端子B及び第4の端子Dが電力入力端として役立つとき、第1のサブクロック信号CK2Bが第2のサブクロック信号CK1Bと重なる時間中、第3の放電スイッチS3及び第4の放電スイッチS4は同時にオンする。 [0056] When the first terminal A and the third terminal C serve as power input terminals, and the second terminal B and the fourth terminal D serve as output terminals of the magnetic field signal, the first sub-clock signal CK2B is During the time overlapping with the second sub clock signal CK1B, the first discharge switch S1 and the second discharge switch S2 are simultaneously turned on. When the first terminal A and the third terminal C serve as output terminals for the magnetic field signal, and the second terminal B and the fourth terminal D serve as power input terminals, the first sub-clock signal CK2B is used as the second output terminal. During the time overlapping with the sub clock signal CK1B, the third discharge switch S3 and the fourth discharge switch S4 are simultaneously turned on.
[0057] 図3bに示すように、4つのサブクロック信号は、2つの非重複制御信号、即ち第3のサブクロック信号CK1及び第4のサブクロック信号CK2と、2つの重複信号、即ち第2のサブクロック信号CK1B及び第1のサブクロック信号CK2Bとを含む。CK1はCK1Bと反対であり、CK2はCK2Bと反対である。重複するサブクロック信号CK1B及びCK2Bは、両方とも、CK1BとCK2Bとが重なる時間中、即ち図3b示す2本の点線の間の時間中、高レベルにある。2つの非重複サブクロック信号CK1及びCK2、並びに2つの重複サブクロック信号CK1B及びCK2Bは、両端を含めて100KHzから600Hzの範囲の周波数が周波数にすることができ、周波数は400KHzであることが好ましい。 [0057] As shown in FIG. 3b, the four sub-clock signals are divided into two non-overlapping control signals, that is, the third sub-clock signal CK1 and the fourth sub-clock signal CK2, and two overlapping signals, that is, the second sub-clock signal. The sub clock signal CK1B and the first sub clock signal CK2B. CK1 is opposite to CK1B and CK2 is opposite to CK2B. Overlapping subclock signals CK1B and CK2B are both at a high level during the time that CK1B and CK2B overlap, ie, the time between the two dotted lines shown in FIG. 3b. The two non-overlapping subclock signals CK1 and CK2 and the two overlapping subclock signals CK1B and CK2B can have a frequency in the range of 100 KHz to 600 Hz including both ends, and the frequency is preferably 400 KHz. .
[0058] 本開示の実施形態において、チョッピングスイッチ202に含まれる8つのスイッチ及び放電分岐に含まれる4つの放電スイッチは、各々、トランジスタにすることができる。さらに、CK1が高レベルのとき、CK2Bは高レベルであり、CK2及びCK1Bは低レベルである。図3cと併せて、このような場合、第2の端子B及び第4の端子Dは、それぞれ第1の電源13及び接地端GNDに電気的に接続されて電力入力端として役立ち、第3の端子Cと第1の出力端Pとの間のスイッチがオンし、第1の端子Aと第2の出力端Nとの間のスイッチがオンし、第1の端子A及び第3の端子Cは、磁界信号の出力端として役立つ。CK1が高レベルから低レベルに移行した直後の短い時間、即ち図3bに示す最初の2本の点線間の時間が、2つの重複サブクロック信号CK1BとCK2Bとの間の重複時間である。重複時間では、CK1B及びCK2Bは両方とも高レベルであり、第2の端子Bと第4の端子Dとの間の第3の放電スイッチS3及び第4の放電スイッチS4は同時にオンし、第2の端子Bは第4の端子Dと短絡し、それによって第2の端子Bと第4の端子Dとの間の寄生コンデンサ内に貯えた電荷を除去する。重複時間後、CK1が低レベルのとき、CK2Bは低レベルであり、CK2及びCK1Bは高レベルである。この場合、第1の端子A及び第3の端子Cは、それぞれ第1の電源及び接地端GNDに電気的に接続されて電力入力端として役立ち、第2の端子Bと第1の出力端Pとの間のスイッチがオンし、第4の端子Dと第2の出力端Nとの間のスイッチがオンし、第2の端子B及び第4の端子Dは磁界信号の出力端子として役立つ。CK1が低レベルから高レベルに移行する直前の短い時間、即ち図3bに示す2番目の2本の点線間の時間が、2つのサブクロック信号CK1BとCK2Bとの重複期間である。この期間中、CK1B及びCK2Bは、両方とも高レベルであり、第1の端子Aと第3の端子Cとの間の第1の放電スイッチS1及び第2の放電スイッチS2がオンして第1の端子Aが第3の端子Cと短絡し、これによって第1の端子Aと第3の端子Cとの間の寄生コンデンサ内に貯えた電荷を除去する。
[0058] In the embodiment of the present disclosure, the eight switches included in the
[0059] 図3dは、図3aに示した回路の信号の概要図である。図3dにおいて、CKはクロック信号であり、Vosは磁気センサ201のオフセット電圧信号であり、それは、クロック信号サイクルのどの瞬間でも一定であると仮定され、ホール板201の物理的性質に左右される。Vin及び−Vinは、クロック信号CKの前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれチョッピングスイッチによって出力される理想的な磁界信号、つまりオフセット信号によって妨げられないホール板201の理想的な出力である。上述したように、クロック信号CKの前半サイクルでは、端子A及び端子Cは、それぞれ第1の電源及び接地に電気的に接続され、端子B及び端子Dは、出力端に電気的に接続される。クロック信号CKの後半サイクルでは、端子B及び端子Dは、それぞれ第1の電源及び接地に電気的に接続され、端子A及び端子Cは、出力端に電気的に接続される。クロック信号CKの前半サイクル及び後半サイクルでは、第1のチョッピングスイッチによって出力される理想的な磁界信号は、大きさが同じでかつ方向が反対である。Voutは、第1のチョッピングスイッチの出力信号であり、それは、オフセット信号Vos及び理想的な磁界信号Vinの信号重合せである。このように、磁界信号は、第1のチョッピングスイッチによって高周波領域に変調される。
[0059] FIG. 3d is a schematic diagram of signals of the circuit shown in FIG. 3a. In FIG. 3d, CK is the clock signal and Vos is the offset voltage signal of the
[0060] 本開示の実施形態では、磁気センサ200によって出力される理想的な磁界電圧信号は非常に弱い。一般に、理想的な磁界信号はほんの数十ミリボルトであり、オフセット信号は10ミリボルトに近い。従って、オフセット信号を除去し、続いて理想的な磁界信号を増幅することが必要である。図1に示すように、実施形態による第1の増幅器ユニット203は、タイミング制御装置300の制御に基づき、第1のチョッピングスイッチ202によって出力される差分信号を増幅し、第1チョッピングスイッチ202によって出力される差分信号の磁界信号を低周波数域へ復調し、復調された差分信号を出力する。
[0060] In an embodiment of the present disclosure, the ideal magnetic field voltage signal output by the
[0061] 本開示の実施形態では、第1の増幅器ユニット203は、図4に示すようなチョッピング増幅器ユニットとすることができる。すなわち、第1の増幅器ユニット203は、連続して電気接続された第1の増幅器A1、第2のチョッピングスイッチZ2及び第2の増幅器A2を含む。第1の増幅器A1及び第2の増幅器A2は、受信信号を増幅することができる。第2のチョッピングスイッチZ2は、第1のチョッピングスイッチ202によって出力される差分信号の磁界信号を低周波領域に復調することができる。第1の増幅器A1は折重ねカスコード増幅器とし、第2の増幅器A2は単段の増幅器とすることができる。
In the embodiment of the present disclosure, the
[0062] 図3に示した集積回路を参照して、第1の増幅器A1及び第2の増幅器A2は、受信信号を増幅するように構成され、第2のチョッピングスイッチZ2は、第1のクロック信号の制御の下で、第1のチョッピングスイッチ202によって出力される差分信号の磁界信号を低周波領域に復調するように構成される。
[0062] Referring to the integrated circuit shown in FIG. 3, the first amplifier A1 and the second amplifier A2 are configured to amplify the received signal, and the second chopping switch Z2 includes the first clock. Under the control of the signal, the magnetic field signal of the differential signal output by the
[0063] 本開示の実施形態では、第1の増幅器A1は、第1のチョッピングスイッチ202によって出力される一対の差分信号P1及びN1を受け取り、一対の差分信号を出力する。第2のチョッピングスイッチZ2は、第1の増幅器A1によって出力される一対の差分信号を各クロックサイクルの前半サイクルにて直接出力し、第1の増幅器A1によって出力される2つの差分信号を交換し、交換された差分信号を各クロックサイクルの後半のサイクルにて出力する。第2のチョッピングスイッチZ2の出力信号は、P2及びN2として定義される。
In the embodiment of the present disclosure, the first amplifier A1 receives the pair of difference signals P1 and N1 output by the
[0064] 図5に示すように、以前の信号処理の後、タイミング制御装置300の制御の下で、本開示の実施形態によるスイッチドキャパシタフィルタモジュール204は、第1の増幅器ユニット203によって出力される差分信号をサンプリングし、サンプル信号のオフセットを除去して差分信号を取得し、差分信号を増幅し、増幅された差分信号を出力する。随意的に、本開示の実施形態では、スイッチドキャパシタフィルタモジュール204のサンプリング周波数は、第1のチョッピングスイッチのチョッピング周波数と同じにすることができ、すなわち、タイミング制御装置によって出力される第1のクロック信号及び第2のクロック信号の周波数は同じである。第1の増幅器ユニット203によって出力される差分信号は、第1のサブ差分信号及び第2のサブ差分信号を含む。
[0064] As shown in FIG. 5, after previous signal processing, under the control of the
[0065] 本開示の実施形態では、スイッチドキャパシタフィルタユニットは、図5に示すようなスイッチドキャパシタフィルタユニットにすることができる。スイッチドキャパシタフィルタモジュール204は、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1、第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4を含む。第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2は、第1の増幅器ユニットによってその前半サイクル中に出力される差分信号を第1のサンプル信号としてサンプリングする。第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4は、第1の増幅器ユニットによってその後半サイクル中に出力される差分信号を第2のサンプル信号としてサンプリングする。
[0065] In an embodiment of the present disclosure, the switched capacitor filter unit may be a switched capacitor filter unit as shown in FIG. The switched
[0066] 図6aは、スイッチドキャパシタフィルタの概要回路図を示し、図6bは、図6aのスイッチドキャパシタフィルタの時間系列図を示す。第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1、第2のコンデンサフィルタSCF2、第3のコンデンサフィルタSCF3、第4のコンデンサフィルタSCF4の各々は、2つの伝送ゲートスイッチと、2つのコンデンサ(図6aに点線の枠で示す)とを備える。 FIG. 6a shows a schematic circuit diagram of the switched capacitor filter, and FIG. 6b shows a time sequence diagram of the switched capacitor filter of FIG. 6a. Each of the first switched capacitor filter SCF1, the second capacitor filter SCF2, the third capacitor filter SCF3, and the fourth capacitor filter SCF4 includes two transmission gate switches and two capacitors (a dotted frame in FIG. 6a). Indicated).
[0067] 第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2は、第1の増幅器ユニット203によってその前半サイクルにて出力される第1のサブ差分信号及び第2のサブ差分信号出力を、それぞれ第1のサブサンプル信号及び第2のサブサンプル信号としてサンプリングするように構成される。第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタスイッチSCF4は、第1の増幅器ユニット203によってその後半サイクルにて出力される第1のサブ差分信号及び第2のサブ差分信号出力を、それぞれ第3のサブサンプル信号及び第4のサブサンプル信号としてサンプリングするように構成される。図6aに示すように、スイッチドキャパシタフィルタモジュール204のサンプルクロック信号は、4つのサブクロック信号CK1’、CK2’、CK1B’及びCK2B’を備え、各伝送ゲートスイッチは、1つのサブクロック信号によって制御される。
[0067] The first switched capacitor filter SCF1 and the second switched capacitor filter SCF2 are the first sub difference signal and the second sub difference signal output by the
[0068] 差分信号P2及びN2がスイッチドキャパシタフィルタモジュール204によって受け取ると、前半サイクルでは、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2の第1の伝送ゲートTG1はオンし、第1のスイッチドキャパシタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2の第2の伝送ゲートTG2はオフし、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4の第1の伝送ゲートTG1はオフし、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4の第2の伝送ゲートTG2はオンする。後半サイクルでは、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2の第1の伝送ゲートTG1はオフし、第1のスイッチドキャパシタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2の第2の伝送ゲートTG2はオンし、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4の第1の伝送ゲートTG1はオンし、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4の第2の伝送ゲートTG2はオフする。第1及び第3のスイッチドキャパシタフィルタは、第1の差分信号P2を、それぞれ前半及び後半サイクルにてサンプリングし、第2及び第4のスイッチドキャパシタフィルタは、第2の差分信号N2を、それぞれ前半及び後半サイクルにてサンプリングする。
[0068] When the difference signals P2 and N2 are received by the switched
[0069] 図6aに示すように、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1と第2のスイッチドキャパシタSCF2との間に、複数の金属絶縁体金属(MIM)コンデンサが並列に連結される。第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3と第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4との間に、複数の金属絶縁体金属(MIM)コンデンサが連結される。第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1と第2のスイッチドキャパシタSCF2との間に、2つの群のコンデンサが連結され、各群のコンデンサは、並列に連結された2つのコンデンサを備えることができる。一方の群のコンデンサは、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1の2つの伝送ゲートスイッチの共通の端子と、第2のスイッチドキャパシタフィルタSCF2の2つの伝送ゲートスイッチの共通の端子との間に電気的に連結され、他方の群のコンデンサは、第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1の第2の伝送ゲートTG2の出力端子と、第2のスイッチドキャパシタSCF2の第2の伝送ゲートTG2の出力端子との間に電気的に連結されることができる。第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3と第4のスイッチドキャパシタSCF4との間に、2つの群のコンデンサが連結され、各群のコンデンサは、並列に連結された2つのコンデンサを備えることができる。一方の群のコンデンサは、第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3の2つの伝送ゲートスイッチの共通の端子と、第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4の2つの伝送ゲートスイッチの共通の端子との間に電気的に連結され、他方の群のコンデンサは、第3のスイッチドキャパシタフィルタの第2の伝送ゲートTG2の出力端子と、第4のスイッチドキャパシタSCF4の第2の伝送ゲートTG2の出力端子との間に電気的に連結される。 [0069] As shown in FIG. 6a, a plurality of metal insulator metal (MIM) capacitors are connected in parallel between the first switched capacitor filter SCF1 and the second switched capacitor SCF2. A plurality of metal insulator metal (MIM) capacitors are connected between the third switched capacitor filter SCF3 and the fourth switched capacitor filter SCF4. Two groups of capacitors are connected between the first switched capacitor filter SCF1 and the second switched capacitor SCF2, and each group of capacitors may comprise two capacitors connected in parallel. One group of capacitors is electrically connected between a common terminal of the two transmission gate switches of the first switched capacitor filter SCF1 and a common terminal of the two transmission gate switches of the second switched capacitor filter SCF2. The other group of capacitors are connected to the output terminal of the second transmission gate TG2 of the first switched capacitor filter SCF1 and the output terminal of the second transmission gate TG2 of the second switched capacitor SCF2. Can be electrically connected. Two groups of capacitors are coupled between the third switched capacitor filter SCF3 and the fourth switched capacitor SCF4, and each group of capacitors may include two capacitors coupled in parallel. One group of capacitors is electrically connected between a common terminal of the two transmission gate switches of the third switched capacitor filter SCF3 and a common terminal of the two transmission gate switches of the fourth switched capacitor filter SCF4. The other group of capacitors are connected between the output terminal of the second transmission gate TG2 of the third switched capacitor filter and the output terminal of the second transmission gate TG2 of the fourth switched capacitor SCF4. It is electrically connected between.
[0070] サンプルクロック信号の周波数は、磁気センサのクロック信号の周波数と同じである。サンプルクロック信号は、磁気センサのクロック信号に対して1/4周期のような所定時間だけ遅れ、差分信号の山及び谷を避けることができる。 [0070] The frequency of the sample clock signal is the same as the frequency of the clock signal of the magnetic sensor. The sample clock signal is delayed by a predetermined time, such as a quarter period, with respect to the clock signal of the magnetic sensor, and peaks and valleys of the difference signal can be avoided.
[0071] 第1のスイッチドキャパシタフィルタSCF1及び第2のスイッチドキャパシタSCF2は、その前半サイクルにて、差分信号P2及びN2をそれぞれ第1のサブサンプル信号P2A及び第2のサブサンプル信号N2Aとしてサンプリングする。第3のスイッチドキャパシタフィルタSCF3及び第4のスイッチドキャパシタフィルタSCF4は、その後半サイクルにて、差分信号P2及びN2をそれぞれ第3のサブサンプル信号P2B及び第4のサブサンプル信号N2Bとしてサンプリングする。 [0071] The first switched capacitor filter SCF1 and the second switched capacitor SCF2 use the difference signals P2 and N2 as the first subsample signal P2A and the second subsample signal N2A, respectively, in the first half cycle. Sampling. The third switched capacitor filter SCF3 and the fourth switched capacitor filter SCF4 sample the difference signals P2 and N2 as the third subsample signal P2B and the fourth subsample signal N2B, respectively, in the latter half cycle. .
[0072] オフセットは、第1のサブサンプル信号に第3のサブサンプル信号を加えることによって除去され、オフセットは、第2のサブサンプル信号に第4のサブサンプル信号を加えることによって除去される。図6cに示すように、スイッチドキャパシタフィルタユニット204は、第1のサンプル信号に第2のサンプル信号を加えることによって差分信号を取得して、差分信号を増幅することにより、オフセットを除去するように構成された加算器2041をさらに含む。具体的には、加算器2041は、第2のサブサンプル信号N2Aに第4のサブサンプル信号N2Bを加えてオフセットを除去し、第1のサブサンプル信号P2Aに第3のサブサンプル信号P2Bを加えてオフセットを除去し、これにより差分信号を取得しかつ差分信号を増幅するように構成される。加算器によって出力される差分信号は、P3及びN3として定義される。随意的に、本開示の実施形態による加算器は、利得が2である相互コンダクタンス増幅器である。
[0072] The offset is removed by adding a third subsample signal to the first subsample signal, and the offset is removed by adding a fourth subsample signal to the second subsample signal. As shown in FIG. 6c, the switched
[0073] 本開示の実施形態による加算器の構造図である図6cに示すように、加算器は、演算増幅器A’、第1の電圧−電流変換器M1、第2の電圧−電流変換器M2及び第3の電圧−電流変換器M3を含む。各々の電圧−電流変換器は、電流源に電気的に接続され、2つの金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタを含む。第1の電圧−電流変換器M1において、MOS型トランジスタのゲートはサンプル信号P2Aを受け取り、MOS型トランジスタの出力端は、演算増幅器A’の非反転端に電気的に連結され、別のMOS型トランジスタのゲートは、サンプル信号N2Aを受け取るように構成され、別のMOS型トランジスタの出力端は、演算増幅器A’の反転端に電気的に連結される。第2の電圧−電流変換器M2において、MOS型トランジスタのゲートは、サンプル信号P2Bを受け取るように構成され、MOS型トランジスタの出力端が演算増幅器A’の非反転端に電気的に接続され、別のMOS型トランジスタのゲートは、サンプル信号N2Bを受け取ることができ、別のMOS型トランジスタの出力端は、演算増幅器A’の反転端へ電気的に接続される。第3の電圧−電流変換器M3において、MOS型トランジスタのゲートは、演算増幅器A’によって出力される差分信号N3を受け取ることができ、MOS型トランジスタの出力端は、演算増幅器A’の非反転端に電気的に連結され、別のMOS型トランジスタのゲートは、演算増幅器A’によって出力される差分信号P3を受け取ることができ、MOS型トランジスタの出力端は、演算増幅器A’の反転端に電気的に接続される。加算器の電圧−電流変換器は、入力されたサンプル信号を電流に変換し、電流を加えることによってオフセットを除去する。電流は、加算器の演算増幅器によって増幅された後に出力される。加算器の入力端に源発生抵抗器を配置して、電圧−電流変換器のMOS型トランジスタが飽和領域で作動するのを保証することが好ましい。すなわち、図6cに示すように、電圧−電流変換器の2つのMOS型トランジスタのソース電極の間に、直列な抵抗器R’が電気的に接続されて、電圧−電流変換器のMOS型トランジスタが飽和領域で作動することを保証する。 [0073] As shown in FIG. 6c, which is a structural diagram of an adder according to an embodiment of the present disclosure, the adder includes an operational amplifier A ', a first voltage-current converter M1, and a second voltage-current converter. M2 and a third voltage-current converter M3. Each voltage-current converter is electrically connected to a current source and includes two metal oxide semiconductor (MOS) transistors. In the first voltage-current converter M1, the gate of the MOS transistor receives the sample signal P2A, and the output terminal of the MOS transistor is electrically connected to the non-inverting terminal of the operational amplifier A ′. The gate of the transistor is configured to receive the sample signal N2A, and the output terminal of another MOS transistor is electrically connected to the inverting terminal of the operational amplifier A ′. In the second voltage-current converter M2, the gate of the MOS transistor is configured to receive the sample signal P2B, the output terminal of the MOS transistor is electrically connected to the non-inverting terminal of the operational amplifier A ′, The gate of another MOS type transistor can receive the sample signal N2B, and the output terminal of the other MOS type transistor is electrically connected to the inverting terminal of the operational amplifier A ′. In the third voltage-current converter M3, the gate of the MOS transistor can receive the differential signal N3 output by the operational amplifier A ′, and the output terminal of the MOS transistor has a non-inversion of the operational amplifier A ′. And the gate of another MOS transistor can receive the differential signal P3 output by the operational amplifier A ′, and the output terminal of the MOS transistor is connected to the inverting terminal of the operational amplifier A ′. Electrically connected. The voltage-current converter of the adder converts the input sample signal into a current, and removes the offset by adding the current. The current is output after being amplified by the operational amplifier of the adder. A source-generating resistor is preferably placed at the input of the adder to ensure that the MOS transistor of the voltage-current converter operates in the saturation region. That is, as shown in FIG. 6c, a series resistor R ′ is electrically connected between the source electrodes of the two MOS transistors of the voltage-current converter, so that the MOS transistor of the voltage-current converter is connected. Ensures that it operates in the saturation region.
[0074] さらに、信号処理ユニットは、第2の増幅器ユニット205をさらに含み、それは、スイッチドキャパシタフィルタモジュール204と変換器206との間に電気的に接続され、加算器によって出力される差分信号を増幅するように構成される。第2の増幅器ユニットは、増幅された差分信号P3及びN3を出力する。実施形態では、第2の増幅器ユニットは、利得が5であるプログラム可能な利得増幅器である。
[0074] Further, the signal processing unit further includes a
[0075] 実施形態では、磁界信号の増幅に関する第1の増幅器ユニット、加算器及び第2の増幅器の合計の増幅利得は、両端を含んで800から2000の範囲にあり、1000であることが好ましい。他の実施形態では、磁界信号は、第1の増幅器ユニット、加算器及び第2の増幅器ユニットに異なる利得を設定することにより必要な利得で増幅することができる。 [0075] In the embodiment, the total amplification gain of the first amplifier unit, the adder, and the second amplifier regarding the amplification of the magnetic field signal is in the range of 800 to 2000 including both ends, and is preferably 1000. . In other embodiments, the magnetic field signal can be amplified with the required gain by setting different gains for the first amplifier unit, the adder, and the second amplifier unit.
[0076] 図1aに示すように、差分信号は、タイミング制御装置300の制御の下で、スイッチドキャパシタフィルタユニット及び第2の増幅器ユニットによって処理された後、出力制御回路を制御するために、磁界信号に変換する必要がある。図7aは、本開示の実施形態による変換器の構造図である。変換器は、第1の比較器C1、第2の比較器C2及びラッチ論理回路Sを含む。
[0076] As shown in FIG. 1a, the differential signal is processed by the switched capacitor filter unit and the second amplifier unit under the control of the
[0077] 第1の比較器C1及び第2の比較器C2は、各々、第2の増幅器ユニットによって出力される、一対の差分基準電圧Vh及びV1と、一対の差分信号P3及びN3とに電気的に接続される。第1の比較器C1の一対の差分基準電圧、及び第2の比較器C2の一対の差分基準電圧は、反対に電気接続される。第1の比較器C1は、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号出力を高い閾値Rhと比較するように構成され、第2の比較器C2は、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号出力を低い閾値Rlと比較するように構成される。第1の比較器C1及び第2の比較器C2の出力端は、ラッチ論理回路Sの入力端に電気的に接続される。 [0077] The first comparator C1 and the second comparator C2 are electrically connected to the pair of difference reference voltages Vh and V1 and the pair of difference signals P3 and N3, respectively, which are output by the second amplifier unit. Connected. The pair of differential reference voltages of the first comparator C1 and the pair of differential reference voltages of the second comparator C2 are electrically connected in reverse. The first comparator C1 is configured to compare the voltage signal output output by the second amplifier unit with a high threshold Rh, and the second comparator C2 is a voltage output by the second amplifier unit. It is configured to compare the signal output with a low threshold value Rl. The output terminals of the first comparator C1 and the second comparator C2 are electrically connected to the input terminal of the latch logic circuit S.
[0078] 図7bに示すように第1の比較器C1は、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号と高い閾値Rhとの間の比較結果、又は外部磁界の強さと所定の動作点Bopとの間の比較結果を出力するように構成される。第2の比較器C2は、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号と低い閾値R1との間の比較結果、又は外部磁界の強さと所定の開放点Brpとの間の比較結果を出力するように構成される。 As shown in FIG. 7b, the first comparator C1 compares the voltage signal output by the second amplifier unit with the high threshold Rh, or the strength of the external magnetic field and the predetermined operating point Bop. Is configured to output a comparison result between and. The second comparator C2 outputs a comparison result between the voltage signal output by the second amplifier unit and the low threshold value R1, or a comparison result between the strength of the external magnetic field and a predetermined open point Brp. Configured as follows.
[0079] ラッチ論理回路Sは、第1の比較器C1によって出力される比較結果が、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号が高い閾値Rhよりも大きいこと、又は外部磁界の強さが所定の動作点Bopに達することを表わすとき、信号処理ユニット300に第1のレベル(ハイレベルのような)の信号を出力させて、外部磁界の磁気極性を表わすように構成される。
In the latch logic circuit S, the comparison result output by the first comparator C1 indicates that the voltage signal output by the second amplifier unit is greater than the high threshold Rh, or the strength of the external magnetic field is low. When indicating that the predetermined operating point Bop is reached, the
[0080] ラッチ論理回路Sは、第2の比較器C2によって出力される比較結果が、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号が低い閾値Rlよりも低いこと、又は外部磁界の強さが所定の解放点Brpに達しないことを表わすとき、信号処理ユニット300に第1のレベルと反対の第2のレベル(低レベル)の信号を出力させて、外部磁界の別の種類の磁気極性を表わすように構成される。
In the latch logic circuit S, the comparison result output by the second comparator C2 indicates that the voltage signal output by the second amplifier unit is lower than the low threshold value R1, or the strength of the external magnetic field is low. When expressing that the predetermined release point Brp has not been reached, the
[0081] ラッチ論理回路Sは、第1の比較器C1及び第2の比較器C2によって出力される比較結果が、第2の増幅器ユニットによって出力される電圧信号がより高い閾値Rhよりも小さくかつ低い閾値Rlよりも大きいことを表し、又は外部磁界の強さが動作点Bopに達せずかつ解放点Brpに達することを表わすとき、磁界検出回路200に初期出力状態で信号を出力させるように構成される。
In the latch logic circuit S, the comparison result output by the first comparator C1 and the second comparator C2 indicates that the voltage signal output by the second amplifier unit is smaller than the higher threshold value Rh. The magnetic
[0082] タイミング制御装置からラッチ論理回路Sに出力される第2のクロック信号出力は、第3のクロック信号に対して、5ナノ秒のような第2の所定時間だけ遅れて、スイッチドキャパシタフィルタの切換え点を回避する。本開示の実施形態による信号処理ユニットの信号のプロセスが、図8を参照して詳述される。図8の左側部分は、クロック信号の制御の下で、それぞれのモジュールによって出力される差分信号を示し、図8の右側部分は、周波数領域内の差分信号に対応する信号の概略図を示す。 The second clock signal output output from the timing controller to the latch logic circuit S is delayed by a second predetermined time, such as 5 nanoseconds, with respect to the third clock signal. Avoid filter switching points. The process of signals of the signal processing unit according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG. The left part of FIG. 8 shows the difference signal output by each module under the control of the clock signal, and the right part of FIG. 8 shows a schematic diagram of the signal corresponding to the difference signal in the frequency domain.
[0083] 上記説明から、第1のチョッピングスイッチの出力信号Voutは、オフセット信号Vosと理想的な磁界信号Vinとの重合せであり、差分信号P1と差分信号N1との間の差に等しいことが分かる。差分信号P1及びN1は、大きさが同じで、方向が反対である。上記説明から、クロック信号CK1の前半サイクル及び後半サイクルにて、第1のチョッピングスイッチによって出力される理想的な磁界電圧信号は、大きさが同じで、方向が反対であることが分かる。図8の左側部分に示すように、信号P1は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれP1A及びP1Bとして表わし、信号N1は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれN1A及びN1Bとして表わす。P1A、P1B、N1A及びN1Bは、それぞれ以下のように表わす。
P1A= (Vos + Vin)/2; P1B = (Vos - Vin)/2
N1A = - P1A = - (Vos + Vin)/2;N1B= - P1B = - (Vos - Vin)/2.
From the above description, the output signal Vout of the first chopping switch is a superposition of the offset signal Vos and the ideal magnetic field signal Vin, and is equal to the difference between the difference signal P1 and the difference signal N1. I understand. The difference signals P1 and N1 have the same magnitude and opposite directions. From the above description, it can be seen that the ideal magnetic field voltage signal output by the first chopping switch in the first half cycle and the second half cycle of the clock signal CK1 has the same magnitude and the opposite direction. 8, the signal P1 is represented as P1A and P1B in the first half cycle and the second half cycle of the clock signal, respectively, and the signal N1 is represented as N1A and N1B in the first half cycle and the second half cycle of the clock signal, respectively. Represent. P1A, P1B, N1A and N1B are represented as follows.
P1A = (Vos + Vin) / 2; P1B = (Vos-Vin) / 2
N1A =-P1A =-(Vos + Vin) / 2; N1B =-P1B =-(Vos-Vin) / 2.
[0084] 理解を容易にするために、以後の説明では、差分信号の係数1/2は省略する。一対の差分信号P1’及びN1’が、第1の増幅器を介して第2のチョッピングスイッチに入力される。信号P1’は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれP1A’及びP1B’として表わし、信号N1’は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれN1A’及びN1B’として表わす。第1の増幅器A1の帯域幅制限の理由から、第1の増幅器A1を介して出力される差分信号は、三角波の差分信号である。次の公式は信号のフォームのみである。信号は、それぞれ以下のように表わす。
P1A'= A(Voff + Vin)/2; P1B' =A(Voff - Vin)/2
N1A' = - P1A' = -A(Voff + Vin)/2; N1B'= - P1B' = -A(Voff - Vin)/2.
In order to facilitate understanding, the
P1A '= A (Voff + Vin) / 2; P1B' = A (Voff-Vin) / 2
N1A '=-P1A' = -A (Voff + Vin) / 2; N1B '=-P1B' = -A (Voff-Vin) / 2.
[0085] Aは第1の増幅器の利得であり、Voffは、第1の増幅器の出力信号のオフセットであり、それは磁気センサ200の固有のオフセットVosと第1の増幅器のオフセットとの合計に等しい。オフセットVoffは、第1の増幅器A1の帯域幅制限の理由から可変である。理解を容易にするために、以後の説明では、差分信号の係数及び増幅器の増幅係数は省略する。
[0085] A is the gain of the first amplifier, and Voff is the offset of the output signal of the first amplifier, which is equal to the sum of the intrinsic offset Vos of the
[0086] 第2のチョッピングスイッチZ2は、各クロックサイクルの前半サイクルにて対の差分信号を直接出力し、各クロックサイクルの後半サイクルにて差分信号を交換し、交換された差分信号を出力するように構成される。第2のチョッピングスイッチによって出力される差分信号は、P2及びN2として表わす。信号P2は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてP2A及びP2Bとして表わし、信号N2は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてN2A及びN2Bとして表わす。信号P2及び信号N2の出力は、それぞれ次のように表わす。
P2A = P1A' = (Voff +Vin); P2B = N1B' = - (Voff - Vin)
N2A = N1A'= - (Voff + Vin); N2B = P1B' = (Voff - Vin);
[0086] The second chopping switch Z2 directly outputs a pair of difference signals in the first half cycle of each clock cycle, exchanges the difference signals in the second half cycle of each clock cycle, and outputs the exchanged difference signal. Configured as follows. The differential signal output by the second chopping switch is represented as P2 and N2. Signal P2 is represented as P2A and P2B in the first and second half cycles of the clock signal, and signal N2 is represented as N2A and N2B in the first and second half cycles of the clock signal. The outputs of the signal P2 and the signal N2 are expressed as follows, respectively.
P2A = P1A '= (Voff + Vin); P2B = N1B' =-(Voff-Vin)
N2A = N1A '=-(Voff + Vin); N2B = P1B' = (Voff-Vin);
[0087] スイッチドキャパシタフィルタモジュール303の4つのスイッチドキャパシタフィルタは、各クロックの前半サイクル及び後半サイクルの差分信号P2及びN2に含まれる各信号をサンプリングし、二対のサンプル信号を出力する。すなわち、スイッチドキャパシタフィルタモジュールによって得た一対のサンプル信号はP2A及びP2Bを含み、スイッチドキャパシタフィルタモジュールによって得た他方の対のサンプル信号は、N2A及びN2Bを含む。 [0087] The four switched capacitor filters of the switched capacitor filter module 303 sample each signal included in the difference signals P2 and N2 in the first half cycle and the second half cycle of each clock, and output two pairs of sample signals. That is, the pair of sample signals obtained by the switched capacitor filter module includes P2A and P2B, and the other pair of sample signals obtained by the switched capacitor filter module includes N2A and N2B.
[0088] 4つのサンプル信号は加算器に入力され、加算器はP3及びN3を出力する。加算器は、二対のそれぞれのサンプル信号の二対を加算し、P3及びN3を出力する。
P3 = P2A + P2B = (Voff+Vin)+(-(Voff - Vin)) = 2Vin; 及び
N3 = N2A + N2B= - (Voff + Vin) + (Voff - Vin) = -2Vin.
[0088] The four sample signals are input to the adder, and the adder outputs P3 and N3. The adder adds two pairs of two pairs of respective sample signals and outputs P3 and N3.
P3 = P2A + P2B = (Voff + Vin) + (-(Voff-Vin)) = 2Vin; and
N3 = N2A + N2B =-(Voff + Vin) + (Voff-Vin) = -2Vin.
[0089] 加算器によって出力される信号P3及びN3は、増幅された理想の磁界電圧信号を含むのみであり、オフセット信号が除去されたことが分かる。 It can be seen that the signals P3 and N3 output by the adder only include the amplified ideal magnetic field voltage signal, and the offset signal has been removed.
[0090] 加えて、本開示の実施形態による磁気センサ集積回路は、変換器206に電気的に接続された計数器207をさらに含む。計数器207は、変換器206によって出力される磁界検出信号(即ち差分信号)を所定時間の間計数した後に、出力することができる。磁界検出信号の出力は、計数器207の計数作用によって所定時間(50マイクロ秒のような)の間遅れ、それによって回路全体の十分な応答時間を保証する。
[0090] In addition, the magnetic sensor integrated circuit according to embodiments of the present disclosure further includes a
[0091] 図9は、磁気センサ集積回路のブロック図である。磁気センサ集積回路は、出力ポート20と、磁界検出回路200と出力制御回路30との間に接続された出力制御回路30とをさらに備える。
FIG. 9 is a block diagram of a magnetic sensor integrated circuit. The magnetic sensor integrated circuit further includes an
[0092] 出力制御回路30は、磁気センサ集積回路を制御して、少なくとも第1の状態又は第2の状態で作動させることができる。実施形態では、第1の状態は、出力ポート20から外側への電流流れにすることができ、第2の状態は、外側から出力ポート20への電流流れにすることができる。出力制御回路30は、全波整流器ブリッジ110の第2の出力端V2の直流電圧によって給電される。詳しくは、磁気センサ集積回路は、負荷電流が出力ポート20から流れ出る第1の状態で作動し、又は負荷電流が出力ポート20に流れ込む第2の状態で作動し、或いは第1の状態及び第2の状態で交互に作動することができる。従って、本開示の別の実施形態では、出力制御回路30は、所定条件の下で、制御信号に応じて作動するようにさらに構成することができる。集積回路は、負荷電流が出力ポート20から外側に流れる第1の状態、及び負荷電流が外側から出力ポート20からに流れる第2の状態の少なくとも一方の状態で作動し、所定条件を満たないとき、集積回路は、第1の状態又は第2の状態での作動が防止される第3の状態で作動する。好ましい実施形態では、第3の状態の発生度数は、交流電源の周波数に正比例する。
The
[0093] 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路では、出力制御回路30の第3の状態のタイプは、出力制御回路30が第1の状態又は第2の状態に入ることが防止される限り、ユーザー要求に基づき構成することができる。例えば、出力制御回路30が第3の状態で作動するとき、出力制御回路30は、磁界検知信号に応答せず(それは、磁界検知信号が取得できないこととして理解できる)、又は出力ポート20での電流が負荷電流よりもはるかに少ない(例えば、負荷電流の4分の1未満であり、この場合、電流は、負荷電流に関して実質的に省略できる)。
[0093] In the magnetic sensor integrated circuit according to the embodiment of the present disclosure, the type of the third state of the
[0094] 計数器207は、所定のトリガ信号の取得に対応して計数を開始することができる。計数期間が所定時間に達すると、磁気センサ集積回路が所定条件を満たすことが示され、磁気センサ集積回路は、作動を開始する。具体的には、所定のトリガ信号は、磁気センサ集積回路内の特定電圧が上昇して所定閾値に達したとき、発生することができる。実施形態では、特定電圧は、信号処理ユニットの供給電圧とすることができる。第3の状態では、出力制御回路400は、所定のトリガ信号の取得後、計数器306が50マイクロ秒のような所定時間を計数した後に、第1の状態又は第2の状態に入る。
The
[0095] 上記実施形態に基づき、本開示の実施形態では、出力制御回路30は、第1のスイッチ及び第2のスイッチを含む。第1のスイッチ及び出力ポートは、第1の電流路で電気接続され、第2のスイッチ及び出力ポートは、第2の電流路で、第1の電流路の方向とは反対の方向に電気接続される。第1のスイッチ及び第2のスイッチは、磁界検出信号の制御の下で、選択的にオンする。随意的に、第1のスイッチはダイオードであり、第2のスイッチはダイオード又はトランジスタであり、それらは本明細書では限定されず、状況に左右される。
Based on the above embodiment, in the embodiment of the present disclosure, the
[0096] 本開示の実施形態では、図10に示すように、第1のスイッチ31及び第2のスイッチ32は、一対の相補的な半導体スイッチである。第1のスイッチ31は、低レベルがこれに加わるときオンし、第2のスイッチ32は、高レベルがこれに加わるときオンする。第1のスイッチ31及び出力ポート20は第1の電流路で電気的に接続され、第2のスイッチ402及び出力ポート20は、第2の電流路で電気的に接続される。第1のスイッチ31及び第2のスイッチ32の制御端は、両方とも、磁界検出回路200に電気的に接続される。第1のスイッチ31の電流入力端は、高電圧(直流電源のような)に電気的に接続され、第1のスイッチ31の電流出力端は、第2のスイッチ32の電流入力端に電気的に接続され、第2のスイッチ32の電流出力端は、低電圧(接地端のような)に電気的に接続される。磁界検出回路200によって出力される磁界検出信号が低レベルの場合、第1のスイッチ31がオンする一方第2のスイッチ32がオフし、負荷電流は、高電圧から第1のスイッチ31及び出力ポート20を介して流れ出る。磁界検出回路200によって出力される磁界検出信号が高レベルの場合、第2のスイッチ32がオンする一方第1のスイッチ31はオフし、負荷電流は、外側から出力ポート20に流れ、第2のスイッチ32を通って流れる。図10に示す実施例において、第1のスイッチ31は、正チャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(P型MOSFET)であり、第2のスイッチ32は、負チャネル金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(N型MOSFET)である。他の実施形態では、第1及び第2のスイッチは、他のタイプの半導体スイッチにすることができ、例えば、接合型電界効果トランジスタ(JFET)及び金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)のような他の電界効果トランジスタにできることを理解されたい。
In the embodiment of the present disclosure, as shown in FIG. 10, the
[0097] 本開示の別の実施形態では、図11に示すように、第1のスイッチ31は、高レベルがこれに加わるときオンし、第2のスイッチ32は一方向導通ダイオードである。第1のスイッチ31の制御端及び第2のスイッチ32の陰極は、変換器の出力端に電気的に接続される。第1のスイッチ31の電流入力端は、整流器回路の出力端に電気的に接続され、第1のスイッチ31の電流出力端は、第2のスイッチ31の陽極及び出力ポート20に電気的に接続される。第1のスイッチ31及び出力ポート20は、第1の電流路で電気的に接続され、出力ポート20、第2のスイッチ32及び磁界検出回路200は、第2の電流路で電気的に接続される。磁界検出回路200によって出力される磁界検出信号が高レベルの場合、第1のスイッチ31がオンする一方第2のスイッチ32がオフし、負荷電流は、整流器回路から第1のスイッチ31及び出力ポート20を介して外側に流れ出る。磁界検出回路200によって出力される磁界検出信号が低レベルの場合、第2のスイッチ32はオンする一方第1のスイッチ31がオフし、負荷電流は、外側から出力ポート20に流れ、第2のスイッチ32を通って流れる。本開示の他の実施形態では、第1のスイッチ31及び第2のスイッチ32は、他の構造にすることができ、それは本明細書では限定されず、状況に左右されることを理解されたい。
[0097] In another embodiment of the present disclosure, as shown in FIG. 11, the
[0098] 本開示の別の実施形態では、出力制御回路は、電流が出力ポートから外側に流れる第1の電流路と、電流が出力ポートから内側に流れる第2の電流路と、第1の電流路及び第2の電流路の一方に電気的に接続されたスイッチとを含む。スイッチは、信号処理ユニットによって出力される磁界検出信号により制御され、第1の電流路及び第2の電流路を選択的にオンする。随意的に、第1の電流路及び第2の電流路の他の経路にはスイッチを配置しない。 [0098] In another embodiment of the present disclosure, the output control circuit includes: a first current path through which current flows outward from the output port; a second current path through which current flows inward from the output port; A switch electrically connected to one of the current path and the second current path. The switch is controlled by a magnetic field detection signal output by the signal processing unit, and selectively turns on the first current path and the second current path. Optionally, no switches are placed on the other paths of the first current path and the second current path.
[0099] 実施として、図12に示すように、出力制御回路30は、第1の電流路の出力ポート20に電気的に接続された一方向電導スイッチ33を含む。一方向電導スイッチ33の電流入力端は、磁界検出回路200の出力端に電気的に接続することができる。磁界検出回路200の出力端は、第2の電流路内の抵抗器R1を介して出力ポート20に電気的に接続することができ、第2の電流路の方向は、第1の電流路の方向と反対である。一方向電導スイッチ33は、磁界検知信号が高レベルのときオンし、負荷電流は、一方向電導スイッチ33及び出力ポート20を介して外側に流れる。一方向電導スイッチ33は、磁界検知信号が低レベルのときオフし、負荷電流が外側から出力ポート20に流れ、抵抗器R1及び磁界検出回路200を通って流れる。代替的に、第2の電流路内の抵抗器R1は、一方向電導スイッチ33と背中合わせに並列に電気接続された、一方向電導スイッチで置き換えることができ、結果として出力ポートから流れ出る負荷電流は、出力ポートに流れ込む負荷電流と釣り合う。
As an implementation, as shown in FIG. 12, the
[0100] 別の実施では、図12aに示すように、出力制御回路30は、ダイオードD1及びD2と、抵抗器R1及び抵抗器R2とを含む。ダイオードD1及びD2は、磁界検出回路200の出力端と出力ポート20との間に逆直列に電気接続される。抵抗器R1は、直列に電気接続されたダイオードD1及びD2と並列に電気接続される。抵抗器R2は、電源VccとダイオードD1及びD2の共通端との間に電気的に接続される。ダイオードD1の陰極は、磁界検出回路200の出力端に電気的に接続される。ダイオードD1は、磁界検出情報によって制御される。磁気検出信号が高レベルのとき、ダイオードD1はオフし、負荷電流は、出力ポートPoutから抵抗器R2及びダイオードD2を介して外側に流れ出る。磁界検出信号が低レベルのとき、負荷電流は、外側から出力ポートPoutに流れ、抵抗器R1及び磁界検出回路200を通って流れる。
[0100] In another implementation, as shown in FIG. 12a, the
[0101] 本開示の実施形態による磁界集積回路は、特定の応用例と併せて以下のように説明される。 [0101] A magnetic field integrated circuit according to an embodiment of the present disclosure will be described as follows along with specific applications.
[0102] 図13に示すように、本開示の実施形態により電気モータ組立体がさらに提供される。電気モータ組立体は、交流電源1000によって給電される電気モータ2000と、モータ2000に直列に電気接続された双方向電導スイッチ3000と、本開示の上記実施形態の何れか1つによる磁気センサ集積回路4000とを含む。磁気センサ集積回路4000の出力ポートは、双方向電導スイッチ3000の制御端に電気的に接続される。双方向電導スイッチ3000は、トライアック(TRIAC)にできることが好ましい。双方向電導スイッチは、他の適切な型式のスイッチとともに実装できることを理解されたい。例えば、双方向電導スイッチは、逆並列に電気接続された2つのシリコン制御整流器と、対応する制御回路とを含むことができる。2つのシリコン制御整流器は、磁気センサ集積回路の出力ポートから出力される出力信号に基づき、制御回路によって所定方式で制御される。電気モータは、交流電源1000の電圧を下げて降下電圧を磁気センサ集積回路4000に供給する電圧降下回路5000をさらに含むことが好ましい。磁気センサ集積回路4000は、電気モータ2000のロータの近くに配置されて、ロータの磁界の変化を検知する。
[0102] As shown in FIG. 13, an electric motor assembly is further provided according to embodiments of the present disclosure. An electric motor assembly includes an
[0103] 上記実施形態に基づき、本開示の実施形態では、電気モータは同期電気モータである。本開示による磁気センサ集積回路は、同期電気モータに応用されるのみならず、直流ブラシレスモータなどの他の型式の永久磁石電気モータにも応用されることを理解されたい。図14に示すように、同期モータは、ステータと、ステータに対して回転するロータ1001とを含む。ステータは、ステータコア1002と、ステータコア1002の周りに巻き付けたステータ巻線1006とを含む。ステータコア1002は、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電気鋼、ケイ素鋼などの軟磁性材料で作ることができる。ロータ1001は永久磁石を含む。ステータ巻線1006を交流電源と直列に接続すると、ロータ1001は、定常状態では一定の回転速度(60f/p)rmpで定速回転し、ここでfは交流電源の周波数であり、pはロータの極対の数である。実施形態において、ステータコア1002は、対向して配置された2つの極部分1004を有する。各々の極部分は磁極弧面1005を有する。ロータ1001の外面は磁極弧面1005に対面し、それらの間に実質的に均一な空隙が形成される。本開示における基本的に均一な空隙は、ステータとロータとの間の空隙の大部分が均一であり、ステータとロータとの間の空隙のわずかな部分が不均一であることを示す。ロータの極部分の磁極弧面1005上に凹形の始動溝1007を配置することが好ましい。磁極弧面1005のうち始動溝1007以外の部分は、ロータと同心である。上記構成により、不均一な磁界を形成することができ、これによりロータが回転しないとき、ロータの極軸線S1がステータの極部分の中心軸線S2に対して角度を成して傾斜することが保証されるので、ロータは、集積回路の作用の下で、モータが通電されるたびに始動トルクを有することができる。ロータの極軸線S1は、極性が異なるロータの2つの磁極間の境界である。ステータの極部分1004の中心軸線S2は、ステータの2つの極部分1004の中心を通る接続線である。実施形態では、ステータ及びロータは、各々2つの磁極を有する。他の実施形態では、ステータの磁極の数はロータの磁極の数と異なることができ、ステータ及びロータは、4磁極及び6磁極のようなより多くの磁極を有しても良いことを理解されたい。 [0103] Based on the above embodiment, in the embodiment of the present disclosure, the electric motor is a synchronous electric motor. It should be understood that the magnetic sensor integrated circuit according to the present disclosure applies not only to synchronous electric motors, but also to other types of permanent magnet electric motors such as DC brushless motors. As shown in FIG. 14, the synchronous motor includes a stator and a rotor 1001 that rotates with respect to the stator. The stator includes a stator core 1002 and a stator winding 1006 wound around the stator core 1002. The stator core 1002 can be made of a soft magnetic material such as pure iron, cast iron, cast steel, electric steel, or silicon steel. The rotor 1001 includes a permanent magnet. When the stator winding 1006 is connected in series with an AC power supply, the rotor 1001 rotates at a constant rotational speed (60 f / p) rmp in a steady state, where f is the frequency of the AC power supply and p is the rotor. Is the number of pole pairs. In the embodiment, the stator core 1002 has two pole portions 1004 arranged to face each other. Each pole portion has a pole arc surface 1005. The outer surface of the rotor 1001 faces the magnetic pole arc surface 1005, and a substantially uniform air gap is formed between them. The essentially uniform air gap in the present disclosure indicates that the majority of the air gap between the stator and the rotor is uniform and the small part of the air gap between the stator and the rotor is non-uniform. A concave start groove 1007 is preferably disposed on the magnetic pole arc surface 1005 of the pole portion of the rotor. Portions other than the starting groove 1007 in the magnetic pole arc surface 1005 are concentric with the rotor. With the above configuration, an inhomogeneous magnetic field can be formed, thereby ensuring that when the rotor does not rotate, the pole axis S1 of the rotor is inclined at an angle with respect to the center axis S2 of the pole part of the stator. Thus, the rotor can have a starting torque each time the motor is energized under the action of the integrated circuit. The rotor polar axis S1 is a boundary between two magnetic poles of the rotor having different polarities. A center axis S2 of the pole portion 1004 of the stator is a connection line passing through the centers of the two pole portions 1004 of the stator. In the embodiment, the stator and the rotor each have two magnetic poles. In other embodiments, it will be appreciated that the number of stator poles may differ from the number of rotor poles, and that the stator and rotor may have more poles, such as four and six poles. I want.
[0104] 出力制御回路30は、交流電源1000が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの磁界は第1の極性を有することを磁界センサが検出するとき、又は交流電源1000が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの磁界は第1の極性とは反対の第2の極性を有することを磁界センサが検出するとき、双方向電導交流スイッチ3000をオンするように構成される。出力制御回路30は、交流電源1000が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第1の極性を有するとき、又は交流電源が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第2の極性を有するとき、双方向電導交流スイッチ3000をオフする。
The
[0105] 上記実施形態に基づき、本開示の実施形態では、出力制御回路30は、交流電源1000が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの極性が第1の極性であることを磁界検出回路200が検出したとき、又は交流電源1000が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの極性が第1の極性とは反対の第2の極性であることを磁界検出回路が検出したとき、双方向電導スイッチ3000をオンするように構成し、しかも交流電源1000が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第1の極性であるとき、又は交流電源1000が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第2の極性であるとき、双方向電導スイッチ3000をオフするように構成することが好ましい。
Based on the above embodiment, in the embodiment of the present disclosure, the
[0106] 出力制御回路30は、交流電源1000によって出力される信号が正の半周期にありかつ永久磁石ロータの磁界が第1の極性であることを磁気センサが検出するとき、集積回路から双方向電導スイッチ3000に流れる電流を制御し、しかも交流電源100によって出力される信号が負の半周期にありかつ永久磁石ロータの磁界が第1の極性とは反対の第2の極性であることを磁気センサが検出するとき、双方向電導スイッチ3000から集積回路に流れる電流を制御するように構成されることが好ましい。永久磁石ロータが第1の磁気極性を有しかつ交流電源が正の半周期にあるとき、電流は、正の半周期の全体又は一部にて集積回路から流出でき、永久磁石ロータが第2の極性を有しかつ交流電源が負の半周期にあるとき、電流は、正の半周期の全体又は一部にて集積回路内に流入できることを理解されたい。
[0106] When the magnetic sensor detects that the signal output by the
[0107] 本開示の好ましい実施形態では、整流器回路100は図2に示すような回路を有し、出力制御回路400は図10に示すような回路を有する。出力制御回路30の第1のスイッチ31の電流入力端は、全波整流器ブリッジ110の第2の出力端V2に電気的に接続され、第2のスイッチ32の第2の電流出力端は、全波整流器ブリッジ110の接地端に電気的に接続される。交流電源1000によって出力される信号が正の半周期にありかつ磁気センサが低レベルの信号を出力するとき、出力制御回路30内の第1のスイッチ31がオンし、第2のスイッチ32がオフし、電流は、交流電源1000、電気モータ2000、磁気センサ集積回路4000の第1の入力端、電圧降下回路(図示しない)、全波整流器ブリッジ110の第2のダイオード112、及び出力制御回路400の第1のスイッチ31を通って順に流れ、出力ポートから双方向電導スイッチ3000に流れ、その後交流電源1000に戻る。双方向導電スイッチ3000がオンしたとき、電圧降下回路5000及び磁気センサ集積回路4000によって形成される直列分岐が短絡し、磁気センサ集積回路4000は、電源がないので出力を停止し、双方向導電スイッチ3000は、その2つの陽極を通って流れる電流が十分に大きい(双方向導電スイッチ3000の保持電流よりも大きい)ため、制御磁極と双方向導電スイッチ3000の第1の陽極との間を駆動電流が流れない間、オンのままである。交流電源1000によって出力される信号が負の半周期で作動しかつ磁気センサによって出力される磁界検出信号が高レベルであるとき、第1のスイッチ31がオフし、第2のスイッチ32がオンし、電流は、交流電流1000から流れ、双方向導電スイッチ3000を介して出力ポートに流れ、出力制御回路30の第2のスイッチ32、全波整流ブリッジ110の接地出力端子及び第1のダイオード111、磁気センサ集積回路4000の第1の入力端子、並びにモータ2000を介して交流電源100に戻る。同様に、双方向導電スイッチ3000がオンしたとき、磁気センサ集積回路4000は、短絡して出力を停止し、双方向導電スイッチ3000はオンのままである。交流電源1000によって出力される信号が正の半周期で作動しかつ磁気センサによって出力される磁界検出信号が高レベルであり、又は交流電源1000によって出力される信号が負の半周期で作動しかつ磁界検出信号が低レベルであるとき、出力制御回路30内の第1のスイッチ31及び第2のスイッチ32は、両方ともオフであり、双方向導電スイッチ3000はオフする。従って、出力制御回路30は、交流電源1000の極性変化及び差分信号に基づき、集積回路を制御して、双方向電導スイッチ3000を所定様式でオン又はオフさせることができる。こうして、ステータ巻線1006に給電する様式を制御でき、ステータによって発生する変化磁界は、ロータの磁界位置と一致し、それによってロータを信号方向に沿って回転させ、それによりロータは、モータに給電するごとに一定方向に回転することが保証される。
In a preferred embodiment of the present disclosure, the
[0108] 本開示の実施形態では、磁界検出信号は、スイッチ式検出信号である。電気モータの定常状態では、スイッチ式検出信号のスイッチング周波数は、交流電源の周波数の2倍である。 [0108] In the embodiment of the present disclosure, the magnetic field detection signal is a switch type detection signal. In the steady state of the electric motor, the switching frequency of the switch type detection signal is twice the frequency of the AC power supply.
[0109] 上記実施形態では、本開示による磁気センサ集積回路は、可能な応用例と併せてのみ説明され、本開示による磁気センサは、それに制限されないことを理解されたい。例えば、磁気センサは、単に電気モータ駆動に応用されるのみならず、磁界検出を備える他の応用例に応用することができる。 [0109] In the above embodiments, it should be understood that the magnetic sensor integrated circuit according to the present disclosure is described only in conjunction with possible applications, and the magnetic sensor according to the present disclosure is not limited thereto. For example, the magnetic sensor can be applied not only to driving an electric motor but also to other applications including magnetic field detection.
[0110] 開示の別の実施形態によるモータでは、モータは、外部交流電源の2つの端部間に双方向スイッチと直列に電気接続することができる、電気モータ及び双方向電導スイッチによって形成される第1の直列分岐は、電圧降下回路及び磁気センサ集積回路によって形成される第2の直列分岐と並列に電気接続される。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向電導スイッチに電気的に接続され、双方向電導スイッチを制御して予め設定された様式でオン又はオフし、それによってステータ巻線の給電モードを制御する。 [0110] In a motor according to another embodiment of the disclosure, the motor is formed by an electric motor and a bidirectional conductive switch that can be electrically connected in series with a bidirectional switch between two ends of an external AC power source. The first series branch is electrically connected in parallel with the second series branch formed by the voltage drop circuit and the magnetic sensor integrated circuit. The output port of the magnetic sensor integrated circuit is electrically connected to the bidirectional conductive switch and controls the bidirectional conductive switch to turn on or off in a preset manner, thereby controlling the feed mode of the stator winding. .
[0111] 従って、本開示の実施形態による応用装置がさらに提供される。応用装置は、交流電源によって給電されるモータと、電気モータに直列に電気接続された双方向電導スイッチと、上記実施形態の何れかの1つによる磁気センサ集積回路とを含む。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向電導スイッチの制御端に電気的に接続される。随意的に、応用装置は、ポンプ、ファン、家庭電化製品、車両及びその他同種のものにすることができ、家庭電化製品は、例えば洗浄機、皿洗い機、レンジフード、排気ファンなどにすることができる。 [0111] Accordingly, an application apparatus according to an embodiment of the present disclosure is further provided. The application apparatus includes a motor powered by an AC power supply, a bidirectional conductive switch electrically connected in series to the electric motor, and a magnetic sensor integrated circuit according to any one of the above embodiments. The output port of the magnetic sensor integrated circuit is electrically connected to the control end of the bidirectional conductive switch. Optionally, the application device can be a pump, fan, home appliance, vehicle and the like, and the home appliance can be, for example, a washing machine, a dishwasher, a range hood, an exhaust fan, etc. it can.
[0112] 本明細書の実施形態の説明に従い、当業者は、開示を実施し又は使用することができる。当業者には実施形態に対する多くの改良が明白である。本明細書で定義した一般的な原則は、開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実施することができる。従って、本開示は、本明細書に記載された実施形態に限定されず、本明細書に開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に従う。 [0112] Following the description of the embodiments herein, one of ordinary skill in the art will be able to make or use the disclosure. Many improvements to the embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principles defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the disclosure. Accordingly, the present disclosure is not limited to the embodiments described herein, but is to be accorded with the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
100 整流器回路
200 磁界検出回路
201 磁気センサ
202 第1のチョッピングスイッチ
203 第1の増幅器ユニット
204 スイチドキャパシタフィルタモジュール
205 第1の増幅器ユニット
206 変換器
207 比較器
300 タイミング制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
外部電源を直流電源に変換する整流器回路と、
前記外部磁界の極性を検知して磁気検出信号を出力する磁界検出回路であって、磁気センサ、第1のチョッピングスイッチ、第1の増幅器ユニット及びスイッチドキャパシタフィルタモジュールを備える磁界検出回路と、
タイミング制御装置であって、前記第1のチョッピングスイッチ及び前記第1の増幅器ユニットに第1のクロック信号を出力し、前記第1のクロック信号に対して第1の所定時間遅れた第2のクロック信号を、前記スイッチドキャパシタフィルタモジュールに出力するタイミング制御装置と、を備えることを特徴とする磁気センサ集積回路。 A magnetic sensor integrated circuit,
A rectifier circuit for converting an external power source into a DC power source;
A magnetic field detection circuit for detecting a polarity of the external magnetic field and outputting a magnetic detection signal, comprising: a magnetic sensor; a first chopping switch; a first amplifier unit; and a switched capacitor filter module;
A timing control device, wherein a first clock signal is output to the first chopping switch and the first amplifier unit, and a second clock delayed by a first predetermined time with respect to the first clock signal And a timing control device for outputting a signal to the switched capacitor filter module.
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