KR20010075146A

KR20010075146A - 자극 불감성 스위치회로

Info

Publication number: KR20010075146A
Application number: KR1020017003401A
Authority: KR
Inventors: 빌로티알베르토; 포레스트에이.글렌; 비그라비
Original assignee: 윈도버 프레드 에이; 알레그로 마이크로시스템스 인코포레이티드
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-08-09
Also published as: ATE271715T1; WO2000017901A1; DE69918839T2; US6356741B1; CA2343409C; KR100429344B1; JP2002525947A; US20060197522A1; EP1487000B1; US20020068533A1; EP1487000A1; CA2343409A1; US20040027772A1; DE69933065T2; EP1112583B1; MXPA01002613A; DE69918839D1; DE69933065D1; US7307824B2; US7085119B2

Abstract

자극 불감성인 스위치를 기술하였다. 이 스위치는 자석의 접근을 나타내는 출력신호를 제공하는 임계회로에 결합된 홀효과센서를 구비하며, 따라서 홀효과센서에 관하여 자석의 방향에 관계없이 자장이 홀효과센서에 결합된다.

Description

자극 불감성 스위치회로{MAGNETIC POLE INSENSITIVE SWITCH CIRCUIT}

종래 기술에서 공지된 바와 같이, 자석을 함유한 베이스, 고정부분 및 이동가능 커버 또는 도어부분을 구비하고 있는 비교적 다수의 상용가능 장치들이 있다. 예로서, 전화기, 셀류라전화기, 노트북 또는 랩톱컴퓨터 및 냉장고는 그의 이동도어 또는 커버부분에 자석을 함유하고 있다. 전형적으로 도어는 열리고 닫히며, 또 어느 경우에는 커버 또는 도어를 특정위치(즉, 닫힌 위치)로 유지시키는 자력을 가진 자석이 제공된다.

또한 그러한 장치는 도어 또는 커버가 열린 또는 닫힌 위치에 있을 때 지적하는 검출기 또는 센서를 함유한다. 예로서, 소위 "플립폰"으로서 공급되는 셀류라전화기(셀폰)는 베이스 및 커버 또는 "플립(flip)"부분을 함유하며, 그 커버는 그 안에 배치된 자석을 구비한다. 그리고, 센서의 베이스부분에 배치된다. 커버가 닫혔을 때에는, 자석은 센서위에 배치되어 자석의 자장의 존재를 검출하며, 자장의 존재시에는 센서는 커버의 닫힘을 지시하는 신호를 제공한다. 그와 마찬가지로, 커버가 열렸을 때에는 자석(즉 자장)은 센서에서 제거되어 센서는 커버의 열림을 지시하는 신호를 제공한다.

어느 응용에서는 센서는 리드(Reed)스위치로서 제공되며, 리드스위치는 그 안에 배치된 일련의 금속핑거를 가진 진공유리관으로 구성된 기계형 스위치이다. 자장의 존재시에는 금속핑거는 기계적 접촉으로 스위치의 입출력단자간에 단락회로 임피던스특성을 가진 신호통로를 제공하게되며, 마찬가지로 자장의 비존재시에는, 기계적 핑거가 접촉 안됨으로 스위치의 입출력단자간에 개회로 임피던스특성을 가진 신호통로를 제공하게된다.

리드스위치는 스위치에 대해 자석의 방향에 관계없이 동작하는 장점을 구비하고 있다. 이것은 리드스위치는 스위치에 관하여 특별한 방법으로 배향될 필요가 없음을 나타내며, 이것에 의해 그들 스위치간에는 물리적 관계가 없으므로 자석 또는 리드스위치를 용이하게 교체할 수가 있다.

그러나, 리드스위치의 한가지 문제점은 반도체형 스위치에 비하여 비교적 크며 또 고가이며, 또한 리드스위치는 기계적 스위치이므로 반도체식 장치와 같은 신뢰성이 없는 것이다.

본 발명은 스위치, 상세히는 자장에 반응하는 스위치에 관한 것이다.

본 발명의 상기 특징 및 본 발명자체는 다음의 상세한 도면에서 더욱 충분히 이해하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 자극 불감성 스위치를 함유한 셀류라전화기의 블럭도이다.

도 2는 자극 불감성 스위치의 블럭도이다.

도 3은 비교기의 계통도이다.

도 3A는 윈도비교기의 입력전압 대 출력전압의 배치도이다.

도 4는 비교기를 이용한 스위치회로의 계통도이다.

도 4A는 전압 대 자장의 배치도이다.

도 5는 자장-전압변환기를 함유한 스위치회로의 계통도이다.

종전 방법으로 상기 문제를 고찰할 때, 본 발명에 있어서 리드스위치와 같은 기계적 스위치로의 대체가 바람직한 것으로 인정되고 있다. 그러나, 리드스위치대신에 반도체스위치를 사용하는 한가지 문제점은 홀(Hall)소자 등의 소자를 함유한반도체장치는 자석의 북극 및 남극에 관하여 특수방법으로 배열되지 않으면 안되는 것이다. 자석과 홀소자가 적절히 배향되지 않으면(즉, 홀소자의 적절한 단부가 적절한 자극과 배열되지 않은 것), 반도체스위치는 정확히 동작을 않는다. 이것은 자석 또는 반도체스위치의 교체가 필요하게 될 경우 곤란하게 된다. 예로서, 자석이 교체하게되어 자석 또는 홀소자 또는 스위치가 자석의 어느 단부를 홀소자의 어느 단부에 배치하는 가를 알 수 있도록 어떻게든지 코드되어 있지 않으면, 교체부품을 설치하는 방법의 결정을 시행착오에 의해 시행할 필요가 있다.

그러므로, 리드스위치 등과 같은 기계형 스위치에 대한 "드롭인(drop-in)"대체로서 사용할 수 있는 신뢰성있는 자극 불감성 스위치를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 리드스위치형 장치에 대한 드롭인교체로서 홀효과소자를 함유하고 있는 반도체스위치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 이것은 북극 또는 남극이 감지되고 있는 가에 관하여 홀소자를 불감되게 하는 것이 필요하다.

본 발명에 있어서, 자장을 제공하는 물체를 감시하는 센서는, 제 1의 극성을 가진 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 1 신호 전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례한 신호전압레벨을 가진 제 2 신호전압을 그의 출력단에 생성하는 자장-전압변환기 및 물체가 자장의 극성에 관계없이 자장-전압변환기의 제 1의 소정거리내에 있을 때 제 1 및 제 2 신호전압을 수신하여 제 1 치를 가진 출력신호를 제공하기 위하여 자장-전압변환기의 출력포트에 결합된 입력포트를 가진 윈도비교기를 구비하고 있다. 이 특수한 배열에 따라, 북극 또는 남극이 감지되고 있는 가에 관해 둔감한 리드스위치형 장치에 대한 드롭인대체가 이루어진다. 윈도비교기 또는 대칭비교기(즉, 양 및 음자장에 대해 동일스위칭 포인트를 가진 비교기)를 제공함으로써, 센서는 자장-전압변환기에 관련된 방향에 관계없이 정확하게 동작한다.

본 발명의 또다른 발명에 따라, 스위치는 홀소자 및 양·음자장에 대해 동일스위칭 포인트를 가진 임계검출회로를 구비하고, 이 특수배열에 따라, 홀효과장치를 이용하는 스위치는 홀장치와 관계된 자극의 방향에 관계없이 정확하게 동작한다. 이 실시예에서, 임계회로는 비교회로로서 제공된다.

다음 설명은 본 발명이 사용되는 실험적 실시예를 나타내며, 특히, 어느 참조문은 셀류라전화기(셀폰)응용에 관한 것이다.

그러나, 본 발명은 다양한 응용 및 장치에 사용되며 다음에 설명되는 실험적 실시예에 제한되지 않는 것을 이해하여야한다.

예로서, 본 발명은 셀류라 및 비셀류라전화기, 노트북 또는 랩톱컴퓨터 및 냉장고를 포함한 이동커버 또 도어 등의 이동부분과 연관된 자석장치를 사용하는 장치 또는 어떠한 장치에도 사용될 수 있다.

도 1에서, 셀류라전화기(셀폰)(10)는 그에 이동되게 결합된 커버(14)의 제 1 단부를 가진 베이스부분(12)을 함유하고 있으며, 이 특정 예에서, 커버(14)의 제 1 단부는 회전이음부(16)를 통하여 베이스(12)에 이동되게 결합되어있다. 물론, 종전의 그러한 보편적 기술에서는, 커버(14)를 베이스(12)에 대해 이동하게 하는 모든 결합장치 또는 수단이 회전이음부(16)대신에 사용되는 것을 인정하고 있다.

자석 등의 자기물체(18)가 커버(14)의 제 2 단부에 배치되고, 자석(18)은 제 1 극(18a) 및 제 2 극(18b)을 구비하고 있다. 자석(18)이 커버(14)에 배치된 방법에 따라서, 제 1 극(18a)은 자석의 북극 또는 남극에 대응하며, 또 제 2 극(18b)은 자석의 다른 극에 대응한다.

자석(18)의 자극의 방향에 관계없이 동작하는 반도체스위치(20)가 베이스(12 )에 배치되고, 그 스위치의 한 가능한 실시예를 도 2 ~ 5에 따라 다음에 상세히 기술된다. 말할 수 있는 것은 스위치(20)는 자석(18)의 자기장을 감지하는 센서 및임계검출회로 또는 비교기를 구비하고 있다.

변환기는 자석(18)의 방향에 따라 변화하는 신호레벨을 가진 변환기 출력신호를 센서에 제공한다. 이리하여, 변환기는 제 1 극성을 가진 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례하는 반대 신호전압레벨을 가진 제 2의 반대신호전압을 발생한다. 한 실시예에서는, 변환기는 자장-전압변환기로서 제공된다.

또한, 스위치(20)는 변환기에 결합된 비교기를 구비하며 물체가 자장의 극성에 관계없이 자장-전압변환기의 제 1의 소정거리내에 있을 때 제 1 및 제 2 신호전압을 수신하여 제 1 치를 가진 출력신호를 제공한다. 그리하여, 커버(14)가 열린 경우에는, 자석(18)은 스위치(20)에서 이동되어, 스위치(20)는 스위치(20)에 관하여 자석(18)의 방향에 관계없이 제 1의 소정신호레벨을 가진 스위치신호를 공급한다. 유사하게, 커버(14)가 닫힌 경우에는, 자석은 스위치(20)에 인접하고 스위치 (20)는 스위치(20)에 간하여 자석(18)의 방향에 관계없이 제 2의 소정신호레벨을 가진 스위치신호를 공급한다.

스위치(20)에 의해 공급된 신호는 다만 커버(14)가 열렸나 또는 닫혔나를 표시하게되며, 커버가 닫힌 경우에는 스위치는 제 1 치를 가진 제 1 신호를 공급하며, 또 커버(14)가 열린 경우에는 스위치(20)는 제 2의 다른 치를 가진 제 2 신호를 공급한다. 스위치(20)에 의해 공급된 신호는 제어회로(22)에 결합되며, 제어회로(22)는 커버(14)의 위치에 따라서(즉, 커버가 열리거나 닫힌 가에 따라서) 인정한 기능을 이행하며 또는 이행하도록 하게 한다. 예로서, 커버가 닫힌 경우에는제어회로(22)에 신호를 공급하고 제어회로(22)는 셀폰(10)을 파원절약모드로 동작하게 한다.

도 2에서, 스위치(20)는 비교기(32)에 결합된 홀효과장치(30)를 함유한 것을 나타내고 있다. 본 발명에 의하여, 홀효과비교기(32)는 자석(18)이 자석(18)의 극성에 관계없이 변환기(30)의 제 1 소정거리내에 있을 때 제 1 치를 가진 출력신호를 공급하며, 또 비교기(32)는 자석(18)이 자석(18)의 극성과 관계없이 변환기(30)의 제 1 소정거리내에 없을 때에 제 2의 다른 치를 가진 출력신호를 공급한다. 그리하여, 자석(18)의 제 2 단부(18b)가 북극 또는 남극인가에 관계없이, 스위치 (20)는 자석(18)이 센서(14)에 접극하였나를 나타내는 신호를 공급하게되므로, 예로서 스위치(20)는 커버(도 1)가 열렸나 또는 닫혔나하는 표시를 제공한다.

도 3에서, 비교기회로(35)는 복수의 단자(35a ~ 35e)를 가지며 제 1 및 제 2의 비교기(36,38)를 함유한다. 비교기(36)는 단자(35a)에서 제 1 기준전압(V_TH)에 결합된 제 1 단자(36a), 단자(35b)에서 입력전압(V_IN)에 결합된 제 2 입력단자(36b) 및 출력전압(V_OUT)이 공급되는 비교기회로출력단자(35d)에 결합된 출력단자(36c)를 구비하며, 기준전압(V_REF)은 단자(35e)에 결함되며 비교기(36)에 기준전압을 공급한다.

비교기(38)는 입력포트(35b)에서 입력전압(V_IN)에 결합된 제 1 입력단자(38a ) 및 단자(35c)에서 임계전압(V_TL)에 결합된 제 2 입력단자(38b)를 구비하며, 비교기 (38)의 출력단자(38c)는 출력단자(35d)에서 출력전압(V_OUT)을 공급하기 위해 결합된다.

이 특정 실시예에서, 비교기(36,38)는 기준 또는 임계전압(V_TH,V_TL)이 각각 V_TH+및 V_TH-및 또는 V_TL+및 V_TL-로서 나타내도록 히스테리시스를 구비한 수단을 제공한다. 각 치(V_TH+, V_TH-,V_TL+,V_TL-)는 출력전압(V_OUT)의 치에 따라 비교기스위치위치를 나타낸다. 도 3A에 표시된 것같이, 출력전압(V_OUT)이 스위치하면(즉, 고레벨에서 저레벨로), 스위치위치는 V_TH+에서 V_TH-에로 변환된다. 마찬가지로, 출력전압(V_OUT)이 저레벨에서 고레벨로 스위치하면, 스위치위치는 V_TH-에서 V_TH+로 변환된다.

장치(30)는 비교기(32)와 작용하여 홀효과장치(30)에 관하여 자석(18)의 방향에 관계없이 적절한 동작을 제공한다.

홀효과장치(30)는 제 1 극성을 가진 자장에 비례하는 제 1 신호레벨전압을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례하는 제 2 신호전압레벨을 가진 제 2 신호전압을 출력단자(31a,31b)에 생성하는 자장-전압변환기로서 작용하여, 비교기(32)는 단자(31a,31b)의 신호를 수신한다.

종전 방법의 통상 기술자는 다른 자장-전압변환기가 사용되는 것을 인정할 수 있다. 한 예로서, 홀효과장치(30)는 휘트스톤브리지와 같은 자석-저항소자 및 브리지구조를 함유한 자석-저항브리지와 대치될 수 있다. 자석-저항소자는 자속과 장치간의 각에 따라 변화하는 저항을 가진 금속박막저장과 같은 저항장치이다. 상세히는, 자석-저항소자는 장치의 편에 평행인 자속을 그리고 전류흐름에 수직인 자속을 검지한다.

도 3A에서 볼 수 있는 것같이, 입력전압(V_IN)은 음(-)전압인 것이 적합하다(즉, 도 3A에서 Y축의 좌측의 전압치). 즉, 출력전압(V_OUT)이 스위치되면 스위치위치는 -V_TL+에서 -V_TL-로 변환하며 출력이 낮음에서 높음으로 또는 높음에서 낮음으로 스위칭에 따라 역도 또한 같다.

입력전압(V_IN)이 전압(V_TH+)과 일치 또는 초과할 때, 출력전압(V_OUT)이 높고 입력전압(V_IN)이 0보다 크거나 또는 0에 일치하는 전압을 가지면, 출력전압은 V_HIGH에서 V_LOW치로 스위치하고 또 스위치위치는 V_TH+에서 V_TH-로 변환한다. 그리하여 출력전압( V_OUT)의 치는 입력전압(V_IN)이 V_TH-에 도달할 때까지 V_LOW에서 V_HIGH로 스위치하지 않는다.

기타 실시예 및 응용에서는, 히스테리시스를 함유하지 않은 비교기를 사용함으로 스위칭이 단일전압레벨, 즉 V_TH에서 발생하는 것이 바람직한 것으로 인정되고 있다.

동작에 있어서, 도 3A를 참조하여, 입력전압(V_IN)은 자장을 감지하고 그에 따라 대응신호를 제공하는 자장감지장치에 공급되고 또 제거되는 자장에 응하여 발생된다. 도 1에 연관하여 설명한 것같이, 그러한 자장은 그 안에 제공된 자석물체를가진 커버의 열림 및 닫힘으로 발생된다.

자장감지회로가 홀장치로 구성되는 경우에는 신호전압이 발생된다. 입력전압 (V_IN)이 OV또는 OV에 근접하면(즉, V_IN= OV), 출력전압(V_OUT)은 예로서 소위 트랜지스터-트랜지스터-논리회로(TTL)고전압레벨에 대응하는 제 1의 소정전압레벨(V_HIGH)로 되며, 자장에 응하여 홀장치는 양 또는 음 입력전압(V_IN)을 제공한다. 그리고 홀장치에 의해 제공된 입력전압이 임계전압(V_TH+)쪽으로 OV에서 양의 방향으로 이동하면, 임계전압이 임계전압레벨(V_TH+)과 일치 및/또는 초과할 때, 출력전압(V_OUT)은 소정전압레벨(V_HIGH)에서 예로서 소위 TTL저전압레벨에 대응하는 제 2의 소정전압레벨 (V_LOW)로 변환한다. 입력전압이 음진행방향으로 임계전압(V_TH)을 통과하여 이동하면, 출력전압이 V_LOW에서 V_HIGH로 도로 변환한다.

마찬가지로, 입력전압이 OV에서 음의 방향으로 이동하여 임계전압(-V_TL+)에 도달 및/또 초과할 때에는, 출력전압(V_OUT)은 제 1 치(V_HIGH)에서 제 2 치(V_LOW)로 변환한다. 같은 모양으로, 입력전압(V_IN)이 -V_TL+에서 이동하여 전압레벨(-V_TL-)에 도달 및 /또는 초과할 때에는, 전압레벨은 출력전압레벨 V_LOW에서 V_HIGH로 변환한다.

도 4 및 4A에서, 스위칭회로(40)는 비교회로(48)에 결합된 자장검출회로(46)를 함유한 검지 및 제어회로(44)를 구비하고, 비교회로(48)는 자장검출회로(46)에서 공급된 신호에 응하여 스위치(50)의 제어단자에 적절한 제어신호를 제공하기 위하여 필요한 회로(즉, 바이어스회로)를 구비하고 있다. 한 실시예에 있어서, 자장검출회로는 자장의 존재 또는 부재에 따라 출력전압신호를 공급하는 홀소자를 함유하며, 이 특정 실시예에서는 비교기(48)의 출력은 임의의 인버터회로(51)를 통하여 스위치에 공급된다. 인버터회로(51)가 여기에 구비되어 도 4의 회로에 의해 주어진 논리회로와 각 도면의 대응기재를 간단히 하기 위해 도 3 및 5의 회로에 의해 주어진 논리회로간의 일관성을 유지한다.

검지 및 제어회로(44)는 스위치회로(50)의 제어단자(50a)에 단자(44a)에서 비교기출력신호를 공급한다. 본 실시에 있어서, 스위치회로(50)는 트랜지스터스위치로서 나타내며, 특히 양극성 접합트랜지스터(BJT)로 나타내고 있으며, 트랜지스터(50)의 제 2 단자(50b)는 저항(52)을 통하여 전원장치(54) 및 출력단자(40a)에 결합되어있다. 제 3 트랜지스터단자(50c)는 여기서는 접지에 대응하는 제 1 기준전위에 결합된다. 주목할 사항으로는 스위치회로(50)가 여기서는 BJT로서 나타냈을 지라도, 종전의 통상기술을 가진자는 다른 행의 트랜지스터가 또한 사용되는 것을 인정하며, 예로서, 어느 실시예에서는 전계효과트랜지스터(FET)를 사용하는 것이 바람직하다.

자석검출회로에의 자석물체의 접근에 따라, 출력단자(40a)에 공급된 출력신호는 제 1 및 제 2 전압레벨중의 1개를 가진다. 자장검출회로(46)가 강한 자장(예로서, 닫힌 위치에서 도 1의 커버(14)를 가진 케이스 등)을 검지할 때, 비교기(48)는 제어단자(50a)에 제 1 또는 높은 신호전압을 공급함으로 도통상태로 스위치회로 (50)를 바이어스한다. 이 도통상태에서, 스위치트랜지스터(50)는 트랜지스터단자(50b 와 50c)간에 비교적 저임피던스특성을 가진 신호통로를 제공하여 출력단자 (40a)의 출력전압(V_OUT)을 저전압으로 되게한다.

같은 모양으로, 열린 커버에서는 자장검출회로(46)는 비교적 약한 자장을 검지하며, 비교기(48)는 제어단자(50a)에서 저 신호전압을 공급하게되어 비도통상태로 트랜지스터(50)를 바이어스한다. 이 비도통상태에서, 트랜지스터(50)는 트랜지스터단자(50b 와 50c)간에 비교적 고임피던스특성을 가진 신호통로를 제공하여 출력단자 (40a)의 출력전압(V_OUT)을 고전압으로 한다.

간단히 도 4A를 참조하면, 출력전압(V_OUT) 대 자장강도(B)가 나타나 있으며, 또 도 4A의 배치에서 볼 수 있는 것같이, 자장의 강도(B)가 동작점 레벨(B_OP)에 도달하면, 출력전압(V_OUT)은 저신호레벨을 유지하며, 자장레벨이 복구점 레벨(B_RP)에 도달하면, 출력전압(V_OUT)은 고신호레벨에 도달한다. 그러므로 주목해야할 것은 트랜지스터(50)로 결합되어 있는 검지 및 제어회로(42)는 자장이 양의 자장 또는 음의 자장(즉, 북극 또는 남극)에 관계없이 적절한 신호를 공급한다. 따라서, 다음의 표1 및 표2에 나타난 것같이, 스위칭회로(40)는 제어회로(22)에 적정신호를 제공한다(도 1).

커버위치	비교기출력	트랜지스터상태	V_OUT
닫힘	낮음	ON	낮음
열림	높음	OFF	높음

테이블에 나타낸 것같이, 자장이 검출되면 비교기(48)는 도통상태로 트랜지스터(50)를 바이어스하는 신호를 공급한다(즉, 트랜지스터가 ON상태임). 이것은 출력전압(V_OUT)의 신호레벨이 낮은 결과이다. 같은 모양으로, 자장이 검출안되면, 비교기(48)는 비도통상태로 트랜지스터(50)를 바이어스하는 신호를 제공하며(즉, 트랜지스터가 OFF상태임), 이것은 출력전압(V_OUT)의 신호레벨이 높은 결과이다. 주목하여야할 것은 표1에 표시된 "비교기출력"은 인버터회로앞의 비교기(48)의 출력에 관한 것이다.

도 5에서, 스위치회로(58)는 홀소자회로(60) 및 비교기(62)에서 공급된 자장 -전압변환기를 구비하며, 이 실시예에서 홀소자회로(60)는 윈도비교기(62)의 한쌍의 입력단자(62a,62b)에 별도로 접속된 한쌍의 출력단을 구비하고 있다.

홀소자(60)는, 홀전압이 홀소자(60)의 자석(도면생략)의 접근에 따라 증가 또는 감소되도록 장착되어 있으며, 또한, 도 4의 검출기회로는 물체자체가 자화되는 물체를 검출하기 위해 사용된다.

홀전압신호는 윈도비교기회로(62)에 의해 조종되어 어느 자분(magneticparticle)이 홀소자(60)의 소정거리내에 있는 가에 대한 표시를 제공하는 출력신호 (V_OUT)를 생성한다.

차동입력신호가 필터 및 레벨시프터회로(64)를 통하여 결합되며, 대체 실시예에서는 필터 및 레벨시프터회로(64)는 비교기회로(62)의 부분으로서 보다 홀소자회로(60)의 부분으로서 공급되는 것이 인정되어야 한다. 적절하게 필터되고 레벨시프트된 신호는 필터 및 레벨시프터회로(64)에서 차동쌍회로(66a,66b)의 각 회로에 결합된다.

각 차동쌍회로(66a,66b)가 제공되어 자석의 북극 또는 남극의 각각의 1자극과 홀회로(60)와의 상호작용으로 발생된 신호를 수용한다. 표2에 나타난 것같이, 홀효과장치에 대한 자석극성의 관계(즉, 홀장치에 관한 북 및 남자극의 방향)가 각 2개의 차동쌍회로에 의해 제공된 출력치를 결정한다. 차동쌍회로(66a,66b)에 의해 제공된 출력신호는 일반적으로 (68)로 표시된 출력증폭기단(68a,68b)의 각각의 단에 공급되며, 출력증폭기단(68)은 차동쌍회로(66a,66b)에서 공급된 차동전압을 인버터를 인버터회로로 구동하는 단일단부전압으로 변환한다. 그러나, 종전의 통상적 기술인은 인버터회로가 단일 또는 차동회선으로 구동될 수 있다고 인식하면, 또한 단일회선보다 차동회선으로 인버터회로를 구동하는 것이 바람직한 것으로 인식한다.

그 다음, 신호는 비교기(62)의 출력포트(62c)에 결합된 출력/버퍼증폭기단( 70)에 공급되며, 또한 비교기회로(62)는 제어신호를 차동쌍회로(66a,66b) 및 버퍼회로(68a,68b)에 공급하는 복수의 전류원을 함유한 회로(76)를 구비한다. 온도 및 전압보상회로(80)는 비교적 광범위의 전압 및 온도변화에 저항하면서 비교기(62)를 적절히 동작하게 하는 복수의 전류싱크(72a ~ 72c)를 구비하고 있다.

특히 이것은 장치의 정상적 전압이 비교적 낮은(즉, 배터리전력을 보존하기 위해 전력보전모드로 동작하는), 예로서 셀폰과 같은 장치에 중요하다. 회로를 제조하기 위해 사용되는 표준제조방법때문에 변화하는 온도범위 및 변동과 결합된 그러한 낮은 정상적 동작전압으로 비교기(62)의 스위치포인트를 유지하기가 비교적 어렵다. 이 어려움을 극복하기 위해, 비교기 바이어스회로(80)는 비교기(62)가 ±20 %로 변화하는 저전압을 견디어내도록 하게 한다. 비교적 광범위의 전압을 통하여 고정된 비교기(62)의 스위치포인트를 유지하기 위해, 비교기바이어스회로(80)는 비교기(62)가 광범위의 전압, 온도 및 공정변화를 통하여 동작하도록 비교기 (62)에 보상신호를 공급한다.

전류원(72c)과 출력단자(62c)간의 점선(81)은 출력이 전류원(72c)을 제어하는 것을 나타내며, 제 1 출력레벨에 의해 전류원(72c)이 비교적 저전류를 발생하게되고 또 제 2의 다른 출력레벨에 의해 신호원(72c)이 비교적 고전류를 발생하게된다.

앞에서 도 3 및 3A에 연관하여 기술한 것같이, 또 도 5의 회로에서 이루어진 것같이, 홀회로(60)에서의 입력전압이 OV이고 양의 방향으로 증가되면, 출력전압( V_OUT)이 한번 스위치하여 전압레벨이 임계전압(V_TH+)에 도달 및/또는 초과되어 출력전압을 낮게 한다(즉, V_LOW의 전압레벨을 취함).

출력전압(V_OUT)의 고저의 따라, 차동전압강하는 전류원(72c)에 결합된 저항( R3 또는 R4)중의 1개에 나타난다. 그러므로, 전류원(72c)의 제어는 차동전압을 저항(R3) 또는 저항(R4)에 강하시키는 치 및 스위치포인트를 V_TH+에서 V_TH-로 변화시키는 치를 변화하며, 또는 역도 참이다(그리고 같은 모양으로 스위치포인트를 -V_TL+에서 -V_TL-로 변화되게 한다).

다음의 표2는 자장특성에 관하여 출력신호치(V_OUT) 및 차동쌍비교기회로(66a ,66b)의 동작을 나타낸다.

자장	차동쌍#1	차동#2	보상출력	V_OUT
상대강도	차동쌍#1	차동#2	보상출력	V_OUT	V_IN극성
강 남극	양	ON	OFF	저	저
약 남극	양	OFF	OFF	고	고
약 북극	음	OFF	OFF	고	고
강 북극	음	OFF	ON	저	저

앞에서 기술한 것같이 비교기(62)는 대칭이며, 그에 따라(도 3A에서 설명한 것같이) 정 및 음자장에 대하여 동일스위칭포인트가 있다.

본 발명의 대칭비교기(62)는 자석의 양극성에 대한 동일동작 및 전원전압에 독립한 동작을 포함한 여러개의 장점을 제공한다.

비교기(62) 및 바이어스회로(80)는 단일집적회로로서 구현되므로 자극 불감성인 비교적 간결한 반도체 스위치회로를 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하였으므로, 종전의 통상적 기술인은 상기 실시예에서 본 발명의 추가적 특징 및 장점을 이해할 수 있다. 그러므로, 이해하면 될 것은 범위와 상기 설명은 다만 본 발명의 예증이며 또 본 발명의 정신에서 이탈함없이 종전의 기술인은 변경을 할 수가 있는 것이다.

그에 따라, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 지적된 것이외에는 특별히 제시되고 기술된 것에 의하여는 제한되지 않는다.

종전 방법에 있어서, 리드스위치(Reed Switch)는 자석의 방향에 관계없이 동작하는(즉, 자석 불감성) 장점을 가지고 있었으나, 이 리드스위치는 기계적 스위치이므로 크기가 크고 고가일 뿐아니라, 신뢰성이 적은 단점을 가지고 있다. 본 발명에서는 이러한 리드스위치대신에 반도체소자를 이용한 반도체스위치를 사용하므로 리드스위치의 상기 단점을 극복함은 물론, 자석 불감성의 스위치로 작용함으로써 산업상 이용가능성이 매우 크다.

Claims

제 1 신호전압이 제 1 극성의 자장의 존재에 따라 제공되며, 또 제 2 신호전압이 제 2 극성의 자장의 존재에 따라 제공되는 적어도 1개의 출력포트를 가진 센서와, 센서의 출력포트 및 상기 제 1 극성의 상기 자장의 존재와 상기 제 2 극성의 상기 자장의 존재를 나타내는 출력신호가 제공된 출력포트의 적어도 1개의 포트에 결합된 적어도 1개의 입력포트를 가지며, 또 상기 제 1 신호전압을 제 1 임계레벨과 비교하는 제 1 회로와 상기 제 2 신호전압을 제 2 임계레벨과 비교하는 제 2 회로를 구비한 검출기로, 구성된 회로에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 임계레벨은 통상적으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 회로.
제 1항에 있어서, 상기 센서는 홀소자인 것을 특징으로 하는 회로.
제 1항에 있어서, 상기 자장은 물체에 의해 제공되며, 또 상기 검출기 출력신호는 상기 센서의 소정거리내에 위치한 물체를 나타내는 것을 특징으로 하는 회로.
제 1항에 있어서, 상기 검출기는 비교기인 것을 특징으로 하는 회로.
자장을 제공하는 물체에 응하여 신호를 제공하는 스위칭시스템은, 자기물체의 자장을 검지하며, 제 1 극성을 구비한 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 구비한 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 2 신호전압을 발생하는 센서와, 상기 자기물체가 자장의 극성에 관계없이 센서의 소정거리내에 있을 때 제 1 및 제 2 신호전압을 수신하여 공급전압에 응하여 제 1 치를 가진 출력신호를 공급하기 위해 센서에 결합되며, 상기 제 1 신호전압을 제 1 임계레벨과 비교하는 제 1 회로와 상기 제 2 신호전압을 제 2 임계레벨과 비교하는 제 2 회로를 구비한 임계검출회로로 구성하며, 상기 제 1 및 제 2 임계레벨은 상기 공급전압에 응하여 조정가능한 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
제 5항에 있어서, 상기 센서는 제 1 극성을 가진 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 2 신호전압을 발생하는 자장-전압변환기이며, 또 상기 임계검출회로는 물체가 상기 자장-전압변환기에 관하여 자장의 극성에 관계없이 상기 자장-전압변환기의 소정거리내에 있을 때 제 1 및 제 2 신호전압을 수신하여 제 1 치를 가진 출력신호를 제공하기 위해 상기 자장-전압변환기에 결합된 것을 특징으로 하는스위칭시스템.
제 6항에 있어서, 상기 자장-전압변환기는 홀소자회로이며, 상기 임계검출회로는 상기 홀소자회로에 결합된 비교기인 것을 특징으로 하는 시스템스위치.
제 7항에 있어서, 상기 비교기는 제 1 및 제 2의 차동쌍회로이며, 상기 제 1 및 제 2의 차동쌍회로의 각각은 상기 홀소자회로에 쌍출력단의 1개의 결합된 입력단자 및 상기 비교기의 출력단자에 결합된 출력단자를 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
제 8항에 있어서, 상기 홀소자회로와 상기 비교기간에 결합된 필터 및 레벨시프터회로를 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
제 8항에 있어서, 스위칭시스템은 제 1 및 제 2 출력증폭기단을 구비하며, 각 출력증폭기단은 제 1 및 제 2의 차동쌍회로의 출력단자의 각 단자간에 결합된 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
제 10항에 있어서, 각 상기 제 1 및 제 2 출력증폭기단의 출력단자에 결합된 입력단자 및 상기 비교기의 출력단자에 결합된 출력단자를 가진 출력/버퍼증폭기단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
제 5항에 있어서, 스위칭시스템은 상기 비교기에 결합된 온도 및 전압바이어스회로를 구비하며, 상기 온도 및 전압바이어스회로는 상기 공급전압 및 동작온도의 변화에 응하여 동작신호레벨의 소정범위내에서 상기 임계검출회로의 동작신호를 유지하는 것을 특징으로 하는 스위칭시스템.
셀류라폰에 있어서, 베이스와, 상기 베이스 및 제 2 단부에 이동되게 결합된 커버와, 상기 베이스에 배치되고, 자기물체의 자장을 검지하며, 제 1 극성을 가진 자장에 비례하는 신호전압레벨을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례하는 반대신호전압레벨을 가진 제 2의 반대신호전압을 생성하는 센서와, 상기 자기물체가 자장의 극성에 관계없이 센서의 소정거리내에 있을 때 제 1 및 제 2 신호전압을 수신하여 제 1 치를 가진 출력신호를 제공하기 위해 센서에 결합된 비교기를 구비한 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 13항에 있어서, 상기 스위치에 결합된 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 13항에 있어서, 상기 센서는 제 1극성을 가진 자장에 비례하는 제 1 신호레벨전압을 가진 제 1 신호전압 및 제 2의 다른 극성을 가진 자장에 비례하는 제 2 신호전압레벨을 가진 제 2 신호전압을 출력단자에 생성하는 자장-전압변환기로서 제공되는 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 15항에 있어서, 상기 자장-전압변환기는 홀소자이며, 상기 비교기는 윈도비교기인 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 16항에 있어서, 상기 비교기는, 상기 자기물체가 상기 홀소자에 관하여 상기 자기물체의 극성에 관계없이 상기 홀소자의 소정거리내에 있을 때 상기 홀소자에서 신호를 수신하여 제 1 치를 가진 출력신호를 제공하며, 또 상기 자기물체가 상기 홀소자에 관하여 상기 자기물체의 극성에 관계없이 상기 홀소자의 소정거리내에 있지 않을 때 제 2의 다른 치를 가진 출력신호를 제공하는 것을 특징으로 하는셀류라폰.
제 17항에 있어서, 상기 비교기는, 제 1 임계전압을 수용하기에 적합한 제 1 입력단자를 구비한 제 1 비교기, 상기 홀소자에서 입력전압을 수용하기에 적합한 제 2 입력단자 및 상기 스위치의 출력단자에 결합된 출력단자로 구성되며, 제 2 비교기는 상기 홀소자에서 입력전압을 수용하기에 적합한 제 1 입력단자를 가지며, 제 2 입력단자는 제 2 임계전압을 수용하기에 적합하며, 출력단자는 상기 스위치의 출력단자에 결합된 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 18항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 비교기는 각각 이력현상을 함유한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
제 18항에 있어서, 상기 스위치는 또한 상기 제 1 및 제 2 비교기의 스위치포인트를 변경하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 셀류라폰.
자기물체가 제 1 극에 제 1 자장극성 및 (a) 제 2 극에 제 2의 다른 자장극성을 구비할 때, 제 1 및 제 2 극 영역을 가진 자장에 의해 제공되는 자장을 자장센서소자로 감지하는 스텝과, (b) 센서출력신호는 상기 제 1 극 영역이 상기 자장센서소자에 접근시 제 1 신호방향을 가지며, 또 상기 제 2 극 영역이 상기 자장센서소자에 접근시 제 2의 반대신호방향을 가지며, 스텝(a)에서 감지된 자장에 비례하는 신호레벨을 가진 센서출력신호를 발생하는 스텝과, (c) 센서출력신호를 제 1 및 제 2 임계신호레벨과 비교하는 스텝과, (d) 제 1 및 제 2 임계신호레벨중의 1개 레벨에 도달 또는 초과하는 센서출력신호레벨에 응하여, 센서출력신호방향에 관계없이 제 1 신호레벨을 가진 출력신호를 공급하는 스텝으로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭의 방법.
제 21항에 있어서, (e) 제 1 및 제 2 임계신호레벨중의 1개 레벨보다 적은 제 1 신호레벨을 센서출력신호에 응하여, 센서출력신호의 방향에 관계없이 제 2의 다른 신호레벨을 가진 출력신호를 공급하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭의 방법.
제 22항에 있어서, 제 1 신호레벨에서 제 2의 다른 신호레벨로 변경되는 출력신호에 응하여 제 1 소정임계레벨에서 제 2 소정임계레벨로 임계회로의 스위칭포인트를 변경하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭의 방법.
제 23항에 있어서, 제 1 소정임계레벨은 제 2 소정임계레벨의 절대치보다 큰 것을 특징으로 하는 스위칭의 방법.