JP2021173736A - ホール素子センサおよびその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＩＣ技術により形成されたシリコンホール素子を使用して磁界を検知するホール素子センサおよび検知した磁界に比例した電気信号のゼロ点とスパンの調整値を記憶する不揮発性メモリとを備えたホール素子センサの調整方法を提供する。【解決手段】 磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチと、前記スイッチの動作を制御するタイミング回路と、前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出する測定部とを備えることにより、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードの移行制御を行い、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定することで低コスト化と高品質化の効果を有する。【選択図】図１
Description
本発明はＩＣ技術により形成されたシリコンホール素子を使用して磁界を検知するホール素子センサおよび検知した磁界に比例した電気信号のゼロ点とスパンの調整値を記憶する不揮発性メモリとを備えたホール素子センサの調整方法による低コスト化および高品質化に関する。
ホール素子センサは磁石等で発生する磁界の強弱を検出してドアの開閉や回転角度を検出するだけでなく、電気モータの駆動電流に比例して発生する磁界を検出することで電気モータの可変速制御にも利用されており、特に電気モータの可変速制御では高精度な磁界検出が要求される。
一般に、ホール素子センサは、ホール素子センサに備えられるシリコンホール素子のホール効果を利用して磁界を検出するセンサである。
また、ホール素子センサは、シリコンホール素子と、前記シリコンホール素子出力の増幅回路と、磁界に比例した電気信号出力のゼロ点やスパン調整を行う調整回路と、ゼロ点とスパンの調整値を記憶する不揮発性メモリを備え、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、ゼロ点とスパンの調整値等の調整情報を不揮発性メモリへ記憶するためのトリミング動作モードとを備える。
また、ホール素子センサは、シリコンホール素子と、前記シリコンホール素子出力の増幅回路と、磁界に比例した電気信号出力のゼロ点やスパン調整を行う調整回路と、ゼロ点とスパンの調整値を記憶する不揮発性メモリを備え、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、ゼロ点とスパンの調整値等の調整情報を不揮発性メモリへ記憶するためのトリミング動作モードとを備える。
前記トリミング動作モードは通常動作時よりも高い電圧で生成される３値の電圧による信号列を出力端子に印加することにより、物理量に比例した電気信号を出力する通常動作モードと不揮発性メモリへの調整情報を書き込むトリミング動作モードへのモード移行制御を行うものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
また、ホール素子センサに備えられるリファレンス端子を、センサ回路の基準電位であるＧＮＤ端子または回路の電源を印加するための電源端子に電気的に接続し、これにより発生した過電流を閾値判定することで、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードとの移行制御を行うものが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
しかしながら、特許文献１に記載されているセンサ回路は磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと不揮発性メモリへの調整情報を書き込むトリミング動作モードとの移行制御として出力端子に通常に使用する電圧よりもさらに高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列を印加し、その印加された信号列を分離する回路を備える必要があるため回路規模が増大する可能性がある。
また、出力端子には、物理量に比例した電気信号を出力する通常の動作よりも高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列を印加するため、出力端子は電源電圧よりも高電圧となることから回路の破損防止として保護回路の付加が必要となり回路規模が増大する可能性もある。
さらに、出力端子に通常の動作より高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列に含まれるデータパターンが不揮発性メモリへの調整情報を書き込むトリミング動作モードへの移行信号を示す特定パターンである事を判定するために専用の判定回路が必要となり、回路が複雑化して回路規模が増大する可能性もあるため回路の低コスト化が困難である。
また、特許文献２に記載されているセンサ回路は、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードと移行制御するために専用のリファレンス端子を備えるため回路規模が増大する可能性もある。
本発明のホール素子センサは、磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチと、前記スイッチの動作を制御するタイミング回路と、前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出する測定部とを備えることにより、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードの移行制御を行うものである。
また、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定されることを特徴とする。
また、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定されることを特徴とする。
本発明のホール素子センサおよびその調整方法によると、磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチと、前記スイッチの動作を制御するタイミング回路と、前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出する測定部とを備え、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードの移行制御がホール素子センサの電源起動直後に限定されることにより、通常動作モードと不揮発性メモリへの調整情報を書き込むトリミング動作モードとの移行制御として出力端子に通常に使用する電圧よりもさらに高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列を印加し、その印加された信号列を分離する回路を備える必要がない。
また、通常の動作よりも高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列を印加するため、出力端子は電源電圧よりも高電圧となることから回路の破損防止として保護回路を付加する必要がない。
また、通常動作モードと不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードと移行制御するための専用端子を備える必要が無いため低コスト化に顕著な効果を有する。
また、通常の動作よりも高い電圧で生成される３値の電圧から成る信号列を印加するため、出力端子は電源電圧よりも高電圧となることから回路の破損防止として保護回路を付加する必要がない。
また、通常動作モードと不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードと移行制御するための専用端子を備える必要が無いため低コスト化に顕著な効果を有する。
また、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定することで、通常の動作モードから誤ってトリミング動作モードに移行することを防止できるため高品質である。
以下、本発明によるホール素子センサおよびその調整方法の好適な実施形態について説明する。
本発明は、磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチと、前記スイッチの動作を制御するタイミング回路と、前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出する測定部とを備えることにより、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードの移行制御が低コストに実現可能である。
また、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定することで、通常動作モードから誤ってトリミング動作モードに移行することを防止できるため高品質化が可能である。
また、前記トリミング動作モードへの移行をホール素子センサの電源起動直後に限定することで、通常動作モードから誤ってトリミング動作モードに移行することを防止できるため高品質化が可能である。
図１は、本発明によるホール素子センサを説明する構成図である。図１のホール素子センサ１に配置されるシリコンホール素子は、前記シリコンホール素子に接続されるホール素子駆動部によって、電圧または電流が印加されることで磁界に比例した電気信号を出力する。また、シリコンホール素子は製造上の形状アンバランスによりオフセット電圧（不平衡電圧）を有するが、後段の信号処理部に含まれる一般的なスピニングカレント処理によって前記オフセット電圧（不平衡電圧）は低減される。
また、信号処理部の後段に接続される増幅アンプによって任意の電気信号量に増幅される。
また、信号処理部の後段に接続される増幅アンプによって任意の電気信号量に増幅される。
増幅アンプの後段に接続される出力アンプは、前記電気信号量の出力能力を高めるものであって、前記増幅アンプと前記出力アンプは共通化することもできる。
ホール素子センサ１に配置されるスイッチは、前記出力アンプと測定部と通信部と切り替える機能を有する。また、前記スイッチはタイミング回路に接続される。また、前記測定部には出力端子の電圧を測定するために高インピーダンスの入力部を備える。
ホール素子センサ１に配置されるデジタル制御部は、前記測定部と接続され、前記測定部が測定した前記出力端子の電圧によって、前記出力端子がプルアップまたはプルダウンされていることを検出して、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードの何れかを選択する。また、前記スイッチにより出力端子は出力アンプに接続されることで低インピーダンス化する。
また、前記トリミング動作モードを選択すれば、前記スイッチは前記通信部に切り替わることで前記デジタル制御部と繋がる不揮発性メモリに調整情報を書き込むことができる。
また、前記トリミング動作モードを選択すれば、前記スイッチは前記通信部に切り替わることで前記デジタル制御部と繋がる不揮発性メモリに調整情報を書き込むことができる。
次に、図２は、図１に示すホール素子センサ１の動作図である。
電源電圧が立ち上がると、前記スイッチにより出力端子は測定部に接続され、出力端子の電圧を測定する。前記の電圧を測定する時間は、図中の動作状態にモード判定時間と示している。前記モード判定時間では、前記出力端子に繋がるプルアップまたはプルダウン抵抗をＯＮ／ＯＦＦしてトリミング動作モード移行指令を行うとホール素子センサ１はトリミング動作モードが選択され、前記選択後は前記スイッチにより出力端子は通信部と接続されることでホール素子センサ１のゼロ点とスパンの調整値等の調整情報を不揮発性メモリへ書き込む通信ができる。また、前記トリミング動作モード移行指令は、ノイズ影響による誤動作防止に符号列である。また、前記不揮発性メモリへ書き込む通信が完了すると、前記スイッチは出力端子と出力アンプを接続して磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードに移行する。また、前記モード判定時間に前記トリミング動作モード移行指令が無い時は、前記不揮発性メモリへ書き込む通信を行わず、前記通常動作モードが選択される。
電源電圧が立ち上がると、前記スイッチにより出力端子は測定部に接続され、出力端子の電圧を測定する。前記の電圧を測定する時間は、図中の動作状態にモード判定時間と示している。前記モード判定時間では、前記出力端子に繋がるプルアップまたはプルダウン抵抗をＯＮ／ＯＦＦしてトリミング動作モード移行指令を行うとホール素子センサ１はトリミング動作モードが選択され、前記選択後は前記スイッチにより出力端子は通信部と接続されることでホール素子センサ１のゼロ点とスパンの調整値等の調整情報を不揮発性メモリへ書き込む通信ができる。また、前記トリミング動作モード移行指令は、ノイズ影響による誤動作防止に符号列である。また、前記不揮発性メモリへ書き込む通信が完了すると、前記スイッチは出力端子と出力アンプを接続して磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードに移行する。また、前記モード判定時間に前記トリミング動作モード移行指令が無い時は、前記不揮発性メモリへ書き込む通信を行わず、前記通常動作モードが選択される。
本発明によるホール素子センサおよびその調整方法は、ホール素子センサの低コスト化、高品質化に顕著な効果を有し、ＩＣ技術により小型且つ安価に製造可能であるので、電気モータの可変速制御を行うための電流センサ等を含む広範囲の利用が可能である。
１、ホール素子センサ
Claims (5)
- 磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチと、前記スイッチの動作を制御するタイミング回路と、前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出する測定部とを備え、前記測定部が検出したプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号によって、磁界に比例した電気信号を出力する通常動作モードと、不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードに移行することを特徴とするホール素子センサ。
- 前記磁界に比例した電気信号を出力する出力端子に繋がるスイッチにより、前記出力端子が高インピーダンスと低インピーダンスに変化することを特徴とする請求項１に記載のホール素子センサ。
- 前記不揮発性メモリへ調整情報を書き込むトリミング動作モードへの移行がトリミング動作モード移行指令によって成され、前記トリミング動作モード移行指令が符号列であることを特徴とする請求項１に記載のホール素子センサ。
- 前記出力端子が外部からプルアップまたはプルダウンされる際の電圧信号を検出するために出力端子が高インピーダンスに制御されることを特徴とする請求項１に記載のホール素子センサの調整方法。
- 前記高インピーダンスへの制御が、ホール素子センサの電源起動直後であることを特徴とする請求項２に記載のホール素子センサの調整方法。
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| JPH1130530A (ja) * | 1997-07-14 | 1999-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 調整機能付きセンサ |
| JP2006071336A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Denso Corp | センサ回路 |
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| JP2013242285A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | Kohshin Electric Corp | 不揮発性メモリを用いた調整回路及びこれを備えた物理量センサ |
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