KR20170017837A - A magnetic sensor and an integrated circuit - Google Patents

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KR20170017837A
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switch
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KR1020160100236A
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후이 민 구오
슈 주오 로우
시아오 밍 첸
구앙 지에 카이
춘 파이 웡
유에 리
치 핑 선
바오 팅 리우
엔 후이 왕
페이 신
싱 힌 융
시우 웬 양
리 셍 리우
얀 윤 쿠이
슈 주안 후앙
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존슨 일렉트릭 에스.에이.
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Abstract

The present invention relates to a magnetic sensor including an input port connected to an external power source, a magnetic field sensing circuit configured to generate a magnet sensing signal, an output control circuit configured to control an operation of the magnetic sensor in response to the magnet sensing signal, and an output port. The magnetic field sensing circuit includes a magnetic sensing element configured to sense an external magnetic field and output a sensing signal, a signal processing element configured to amplify the sensing signal and removing interference from the sensing signal for a processed sensing signal to be generated, and an analog-digital conversion element configured to convert the processed sensing signal to the magnet sensing signal. An output control signal is configured to control the magnetic sensor so that at least one of a first state and a second state is put into operation in response to one or more magnet sensing signals.

Description

자기 센서 및 집적 회로{A MAGNETIC SENSOR AND AN INTEGRATED CIRCUIT}[0001] MAGNETIC SENSOR AND AN INTEGRATED CIRCUIT [0002]

본 공개는 회로 기술의 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 공개는 자기 센서에 관한 것이다. 본 공개는 또한 영구 자기 모터를 위한 드라이버에 관한 것이다.This disclosure relates to the field of circuit technology. Specifically, this disclosure relates to magnetic sensors. The disclosure also relates to a driver for a permanent magnetic motor.

자기 센서는 현대 산업 및 전자 제품에서 널리 사용되어, 자계 세기를 감지하여 전류, 포지션 및 방향과 같은 물리적인 파라미터를 측정한다. 모터는 자기 센서의 중요한 응용 분야이다. 자기 센서는 모터에서 회전자 자극 포지션 센서로서 역할을 할 수 있다.Magnetic sensors are widely used in modern industrial and electronic products to sense magnetic field strength and to measure physical parameters such as current, position and direction. Motors are an important application of magnetic sensors. The magnetic sensor can serve as a rotor excitation position sensor in the motor.

종래의 기술에서 자기 센서는 일반적으로 자계 검출 신호만을 출력할 수 있다. 그러나, 자계 검출 신호는 약하며 자기 센서의 오프셋과 믹스되므로, 정확한 자계 감출 신호를 얻는 것이 어렵다.In the conventional technique, the magnetic sensor can generally output only the magnetic field detection signal. However, since the magnetic field detection signal is weak and mixed with the offset of the magnetic sensor, it is difficult to obtain an accurate magnetic field gradient signal.

본 공개는 자기 센서 및 그의 응용을 제공한다. 본 공개의 일 실시예에 따라, 자기 센서는, 외부 전원에 연결되는 입력 포트; 자기 검출 신호를 생성하도록 구성되는 자계 검출 회로; 자기 검출 신호에 반응하여 자기 센서의 동작을 제어하도록 구성되는 출력 제어 회로; 및 출력 포트를 포함하고, 자계 검출 회로는, 외부 자계를 검출하고 검출 신호를 출력하도록 구성되는 자기 감지 소자, 검출 신호를 증폭하고 처리된 검출 신호를 생성하도록 검출 신호로부터 간섭을 제거하도록 구성되는 신호 처리 소자 및 처리된 검출 신호를 자기 검출 신호로 변환하도록 구성되는 변환 소자 - 상기 변환 소자는 적어도 자기 검출 신호에 반응하는 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하기 위하여 사용됨 - 를 포함하고, 제 1 상태에서, 부하 전류는 자기 센서의 출력 포트로부터 외부로 흐르고, 제 2 상태에서, 부하 전류는 자기 센서의 외부로부터 출력 포트 내로 흐른다.The present disclosure provides magnetic sensors and their applications. According to one embodiment of the present disclosure, a magnetic sensor comprises: an input port connected to an external power source; A magnetic field detection circuit configured to generate a magnetic detection signal; An output control circuit configured to control an operation of the magnetic sensor in response to the magnetic detection signal; And an output port, the magnetic field detection circuit comprising: a magnetic sensing element configured to detect an external magnetic field and output a detection signal; a signal configured to amplify the detection signal and remove interference from the detection signal to produce a processed detection signal; A conversion element configured to convert the processed signal and the processed detection signal into a magnetic detection signal, the conversion element being used to control the magnetic sensor to operate in at least one of a first state and a second state responsive to at least a magnetic detection signal - in the first state, the load current flows from the output port of the magnetic sensor to the outside, and in the second state, the load current flows from the outside of the magnetic sensor into the output port.

특정 실시예에서, 검출 신호는 자계 신호 및 편차 신호를 포함하고, 신호 처리 소자는 검출 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수에 각각 상응하는 편차 신호 및 자계 신호로 분리하도록 구성되는 제 1 초퍼 스위치, 편차 신호 및 자계 신호를 증폭하고 증폭된 편차 신호 및 증폭된 자계 신호를 각각 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수로 스위칭하도록 구성되는 초퍼 증폭기 및 초퍼 주파수에서 편차 신호를 필터링 아웃(filter out)하도록 구성되는 필터 회로를 포함한다.In a specific embodiment, the detection signal comprises a magnetic field signal and a deviation signal, the signal processing element comprises a first chopper switch configured to separate the detection signal into a deviation signal and a magnetic field signal corresponding respectively to a chopper frequency and a baseband frequency, A chopper amplifier configured to amplify the signal and magnetic field signals and to switch the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal to chopper frequency and baseband frequency respectively and a filter circuit configured to filter out the deviation signal at chopper frequency .

특정 실시예에서, 초퍼 증폭기는 제 1 증폭기 및 제 2 초퍼 스위치를 포함하고, 제 1 증폭기는 증폭된 편차 신호 및 증폭된 자계 신호를 각각 생성하도록 제 1 초퍼 스위치로부터 편차 신호 및 자계 신호에 대한 제 1 단계 증폭을 수행하도록 구성되고, 제 2 초퍼 스위치는 증폭된 편차 신호 및 증폭된 자계 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성된다.In a particular embodiment, the chopper amplifier comprises a first amplifier and a second chopper switch, wherein the first amplifier receives a deviation signal from the first chopper switch and a magnetic field signal from the first chopper switch to produce an amplified deviation signal and an amplified magnetic field signal, Stage amplification, and the second chopper switch is configured to switch the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal to the chopper frequency and the baseband frequency, respectively.

특정 실시예에서, 제 1 증폭기는 폴딩형 캐스케이드 증폭기를 포함한다.In a particular embodiment, the first amplifier comprises a folding cascade amplifier.

특정 실시예에서, 초퍼 증폭기는 제 2 초퍼 스위치에 직렬 연결되는 제 2 증폭기를 더 포함하고, 제 2 증폭기는 초퍼 주파수로 스위칭되는 증폭된 편차 신호 및 베이스밴드 주파수로 스위칭되는 증폭된 자계 신호에 대한 제 2 단계 증폭을 수행하도록 구성된다.In a particular embodiment, the chopper amplifier further comprises a second amplifier connected in series to the second chopper switch, the second amplifier having an amplified deviation signal switched to the chopper frequency and an amplified magnetic field signal switched to the baseband frequency Stage amplification.

특정 실시예에서, 신호 처리 소자는 초퍼 증폭기와 필터 회로 사이에서 결합되는 샘플 및 홀드 회로를 더 포함하고, 샘플 및 홀드 회로는 제 1 클록 반주기 및 제 2 클록 반주기 동안 차동 신호의 제 1 쌍을 각각 샘플링하고 클록 주기 동안 샘플링된 차동 신호의 2개의 쌍을 출력하도록 구성된다.In a particular embodiment, the signal processing element further comprises sample and hold circuitry coupled between the chopper amplifier and the filter circuit, wherein the sample and hold circuitry is operable to couple the first pair of differential signals during the first clock half- And to output two pairs of sampled differential signals during the clock period.

특정 실시예에서, 필터 회로는 샘플링된 차동 신호의 2개의 쌍을 기초로 차동 신호의 제 2 쌍을 컴퓨팅하도록 구성되는 제 1 필터를 더 포함한다.In a particular embodiment, the filter circuit further comprises a first filter configured to compute a second pair of differential signals based on two pairs of sampled differential signals.

특정 실시예에서, 필터 회로는 차동 신호의 제 2 쌍을 더 증폭하고, 편차 신호를 제거하며 차동 신호의 제 3 쌍을 생성하도록 구성되는 제 2 필터를 더 포함한다.In a particular embodiment, the filter circuit further comprises a second filter configured to further amplify the second pair of differential signals, remove the deviation signal and generate a third pair of differential signals.

특정 실시예에서, 상기 변환 소자는 고전압 스레스홀드와 상기 차동 신호의 제 3 쌍을 기초로 결정되는 출력 전압을 비교하도록 구성되는 제 1 비교기; 저전압 스레스홀드와 상기 출력 전압을 비교하도록 구성되는 제 2 비교기; 및 상기 출력 전압이 상기 고전압 스레스홀드보다 클 경우 제 1 전압을 또는 상기 출력 전압이 상기 저전압 스레스홀드보다 작을 경우 제 2 전압을 출력하고, 또는 상기 출력 전압이 상기 저전압 스레스홀드와 상기 고전압 스레스홀드 사이에 있을 경우 상기 변환 소자의 출력을 유지하도록 구성되는 래치 논리 회로 - 상기 고전압 스레스홀드와 상기 저전압 스레스홀드는 차동 전압 기준의 쌍을 기초로 결정됨 - 를 포함하고, 상기 제 1 비교기 및 상기 제 2 비교기는 입력으로서 상기 필터 회로로부터 차동 신호의 제 1 쌍 및 차동 전압 기준의 쌍을 취한다(take). In a particular embodiment, the transducer comprises a first comparator configured to compare an output voltage determined based on a third pair of high-voltage thresholds and the differential signal; A second comparator configured to compare the output voltage with a low voltage threshold; And outputting a first voltage when the output voltage is higher than the high voltage threshold or a second voltage when the output voltage is lower than the low voltage threshold or the output voltage is lower than the low voltage threshold and the high voltage A latch logic circuit configured to maintain an output of the transducer element when it is between a threshold and a high voltage threshold and a low voltage threshold determined based on a differential voltage reference pair, The comparator and the second comparator take as inputs a first pair of differential signals and a pair of differential voltage references from the filter circuit.

특정 실시예에서, 래치 논리 회로는 자계 강도가 미리 설정된 동작 지점에 도달할 경우 제 1 전압 또는 자계 강도가 미리 설정된 릴리스 지점에 도달하지 않을 경우 제 2 전압을 출력하고 또는 자계 강도가 미리 설정된 릴리스 지점과 미리 설정된 동작 지점 사이에 있을 경우 변환 소자의 출력을 유지하도록 구성된다.In certain embodiments, the latch logic circuit outputs a second voltage when the first voltage or field strength does not reach a preset release point when the magnetic field strength reaches a predetermined operating point, or the second voltage when the magnetic field strength reaches a predetermined release point And the output of the converting element when it is between the predetermined operating point.

특정 실시예에서, 자기 센서는 입력 포트와 결합되고 자계 검출 회로에 전압 공급을 제공하도록 구성되는 정류 회로 및 자기 검출 신호를 기초로 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하도록 구성되는 출력 제어 회로를 더 포함하고, 출력 제어 회로는 제 1 상태에서 출력 포트로부터 자기 센서의 외부로 부하 전류가 흐르도록 허용하는 제 1 전류 경로를 형성하기 위하여 출력 포트와 결합하는 제 1 스위치 및 제 2 상태에서 자기 센서의 외부로부터 출력 포트로 부하 전류가 흐르도록 허용하는 제 2 전류 경로를 형성하도록 출력 포트와 결합되는 제 2 스위치를 포함하고, 제 1 및 제 2 스위치는 제 1 및 제 2 전류 경로를 선택적으로 턴 온하도록 자기 검출 신호를 기초로 동작한다.In a particular embodiment, the magnetic sensor comprises a rectifier circuit coupled to the input port and configured to provide a voltage supply to the magnetic field detection circuit, and a control circuit for controlling the magnetic sensor to operate in at least one of the first state and the second state based on the magnetic detection signal. Wherein the output control circuit includes a first switch coupled to the output port to form a first current path that allows the load current to flow from the output port to the outside of the magnetic sensor in a first state, And a second switch coupled to the output port to form a second current path that allows the load current to flow from the outside of the magnetic sensor to the output port in a second state, Lt; RTI ID = 0.0 > 2 < / RTI > current paths.

특정 실시예에서, 제 1 스위치는 다이오드이며 제 2 스위치는 다이오드 또는 트랜지스터이다.In a particular embodiment, the first switch is a diode and the second switch is a diode or transistor.

본 공개의 다른 실시예에 있어서, 자기 센서를 위한 집적 회로는, 외부 전원에 연결되는 입력 포트; 출력 포트; 및 자기 검출 신호를 생성하도록 구성되는 자계 검출 회로를 포함하고, 상기 자계 검출 회로는 외부 자계를 검출하고 검출 신호를 출력하도록 구성되는 자기 감지 소자 - 상기 검출 신호는 자계 신호 및 편차 신호를 포함함 - , 검출 신호를 증폭하고 처리된 검출 신호를 생성하도록 간섭을 제거하도록 구성되는 신호 처리 소자 및 처리된 상기 검출 신호를 적어도 상기 자기 검출 신호에 반응하는 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하기 위하여 사용되는 자기 검출 신호로 변환하도록 구성되는 변환 소자를 포함하고, 신호 처리 소자는: 검출 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수에 각각 상응하는 상기 편차 신호 및 상기 자계 신호로 분리하도록 구성되는 제 1 초퍼 스위치, 편차 신호 및 자계 신호를 별도로 증폭하고 증폭된 편차 신호 및 증폭된 자계 신호를 각각 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수로 스위칭하도록 구성되는 초퍼 증폭기 및 초퍼 주파수로 스위칭된 편차 신호를 제거하도록 구성되는 필터 회로를 포함한다.In another embodiment of the present disclosure, an integrated circuit for a magnetic sensor comprises: an input port connected to an external power source; Output port; And a magnetic field detection circuit configured to generate a magnetic detection signal, wherein the magnetic field detection circuit is configured to detect an external magnetic field and output a detection signal, the detection signal including a magnetic field signal and a deviation signal, A signal processing element configured to amplify a detection signal and to remove interference to produce a processed detection signal, and a signal processing element configured to detect the processed magnetic detection signal in at least one of a first state and a second state responsive to at least the magnetic detection signal. To a magnetic detection signal used to control the chopper frequency and the baseband frequency to operate, and the signal processing element comprises: a means for separating the detection signal into the deviation signal and the magnetic field signal, The first chopper switch, the deviation signal and the magnetic field signal are separately amplified A filter circuit configured to remove the deviation signal and the switching of the amplified error signal and the amplified magnetic field signal to each of the chopper frequency and a chopper amplifier and a chopper frequency which is configured to switch to the base band frequency.

본 공개의 다른 실시예에 있어서, 모터 어셈블리는 모터에 교류(AC) 전력을 제공하는 외부 전원과 결합되는 모터; 모터에 의해 생성되는 자계를 검출하도록 구성되는 자기 센서; 및 검출된 자계를 기초로 결정되는 자기 센서의 동작 상태를 기초로 모터를 제어하도록 구성되는 양방향 스위치를 포함하고, 자기 센서는 자계를 검출하고 검출된 자계를 기초로 자기 검출 신호를 생성하도록 구성되는 자계 검출 회로 및 자기 검출 신호를 기초로, 적어도 자기 검출 신호에 반응하는 제 1 상태와 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하기 위하여 구성되는 출력 제어 회로를 포함하고, 제 1 상태에서, 전류는 자기 센서의 외부에서 자기 센서의 내부로 흐르고, 제 2 상태에서, 전류는 자기 센서로부터 자기 센서의 외부로 흐른다.In another embodiment of the present disclosure, the motor assembly comprises: a motor coupled with an external power source for providing alternating current (AC) power to the motor; A magnetic sensor configured to detect a magnetic field generated by the motor; And a bi-directional switch configured to control the motor based on the operating state of the magnetic sensor determined based on the detected magnetic field, wherein the magnetic sensor is configured to detect the magnetic field and generate a magnetic detection signal based on the detected magnetic field And an output control circuit configured to control the magnetic sensor to operate in at least one of a first state and a second state responsive to at least a magnetic detection signal based on the magnetic field detection circuit and the magnetic detection signal, , The current flows from the outside of the magnetic sensor to the inside of the magnetic sensor, and in the second state, the current flows from the magnetic sensor to the outside of the magnetic sensor.

본 명세서에 설명된 방법, 시스템, 및/또는 프로그래밍은 예시적 실시예 측면에서 더욱 설명된다. 이들 실시예는 도면을 참조로 상세히 설명된다. 이들 실시예는 비제한적 실시예로서, 여기서 도면 번호는 도면에 걸쳐 유사한 구조를 나타낸다.
도 1은 본 공개의 일 실시예에 따른 자기 센서의 예시적인 개략도이다.
도 2은 본 공개의 일 실시예에 따른 상기 신호 처리 소자(1110)의 예시적인 개략도이다.
도 3a는 본 공개의 일 실시예에 따른 초퍼 증폭기(1204)의 예시적인 개략도이다.
도 3b는 본 공개의 일 실시예에 따른 초퍼 증폭기(1204)의 다른 개략도이다.
도 4는 본 공개의 일 실시예에 따른 자기 센서의 예시적인 개략도이다.
도 5는 본 공개의 일 실시예에 따른 정류기 회로(1402)의 예시적인 개략도이다.
도 6은 본 공개의 일 실시예에 따른 홀 검출기(1420) 및 제 1 초퍼 스위치의 예시적인 회로도이다.
도 7은 도 6의 회로도에 따른 예시적인 신호 출력을 도시한다.
도 8은 본 공개의 일 실시예에 따른 필터 회로(1428)의 예시적인 회로도이다.
도 9는 본 공개의 일 실시예에 따른 비교기 회로(1430)의 예시적인 회로도이다.
도 10는 자계의 극성을 결정하기 위한 예시적인 개략도이다.
도 11은 클록 주기의 예시적인 신호 출력을 도시한다.
도 12는 본 공개의 일 실시예에 따른 출력 제어 회로(1406)의 예시적인 회로도이다.
도 13은 본 공개의 다른 실시예에 따른 출력 제어 회로의 예시적인 회로도이다.
도 14는 본 공개의 또 다른 실시예에 따른 출력 제어 회로의 예시적인 회로도이다.
도 15는 본 공개에 따라 구성되는 자기 센서를 통합하는 모터(2500)의 예시적인 개략도이다.
도 16은 본 공개에 따라 구성되는 자기 센서를 통합하는 동기식 모터(2600)의 예시적인 개략도이다.
The methods, systems, and / or programming described herein are further described in terms of exemplary embodiments. These embodiments are described in detail with reference to the drawings. These embodiments are non-limiting examples in which reference numerals indicate like structures throughout the drawings.
1 is an exemplary schematic diagram of a magnetic sensor in accordance with an embodiment of the present disclosure;
2 is an exemplary schematic diagram of the signal processing element 1110 according to an embodiment of the present disclosure.
3A is an exemplary schematic diagram of a chopper amplifier 1204 in accordance with one embodiment of the present disclosure.
3B is another schematic diagram of a chopper amplifier 1204 in accordance with one embodiment of the present disclosure.
4 is an exemplary schematic diagram of a magnetic sensor in accordance with one embodiment of the present disclosure;
5 is an exemplary schematic diagram of a rectifier circuit 1402 according to one embodiment of the present disclosure.
6 is an exemplary circuit diagram of a Hall detector 1420 and a first chopper switch in accordance with one embodiment of the present disclosure.
FIG. 7 illustrates an exemplary signal output according to the circuit diagram of FIG.
8 is an exemplary circuit diagram of a filter circuit 1428 according to one embodiment of the present disclosure.
9 is an exemplary circuit diagram of a comparator circuit 1430 according to one embodiment of the present disclosure.
10 is an exemplary schematic diagram for determining the polarity of the magnetic field.
Figure 11 shows an exemplary signal output of a clock period.
12 is an exemplary circuit diagram of an output control circuit 1406 according to one embodiment of the present disclosure.
13 is an exemplary circuit diagram of an output control circuit according to another embodiment of the present disclosure;
14 is an exemplary circuit diagram of an output control circuit according to another embodiment of the present disclosure;
15 is an exemplary schematic diagram of a motor 2500 incorporating a magnetic sensor constructed in accordance with the present disclosure.
16 is an exemplary schematic diagram of a synchronous motor 2600 incorporating a magnetic sensor constructed in accordance with the present disclosure.

이하의 상세한 설명에서, 수개의 특정 상세가 관련 기술이 철저한 이해를 제공하기 위하여 예로서 제시되었다. 그러나, 당업자에게는 본 발명이 그러한 상세없이도 실시될 수 있음이 명백하다. 다른 예에서, 공지된 방법, 절차, 시스템, 구성 요소 및/또는 회로가 본 발명의 측면을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여 상세 없이 상대적으로 높은 레벨에서 설명되었다.In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the related art. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without such details. In other instances, well-known methods, procedures, systems, components, and / or circuits have been described at a relatively high level without detail in order to avoid unnecessarily obscuring aspects of the present invention.

상세한 설명 및 청구범위를 통해, 용어가 명백하게 언급된 의미를 넘어서는 측면에서 제안되거나 암시된 미묘한 의미를 가질 수 있다. 유사하게, 여기에 이용된 용어 "일 실시예/예에서"는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없으며, 용어 "다른 실시예/예에서"는 반드시 상이한 실시예를 지칭할 필요가 없다. 예를 들면, 청구된 요지는 전체로서 또는 일부에서 예시적 실시예의 조합을 포함하는 것을 의도한다.Throughout the description and the claims, a term may have subtle meaning suggested or implied in terms that is beyond the explicitly stated meaning. Similarly, the term " in one embodiment / example "used herein need not necessarily refer to the same embodiment, and the term " in another embodiment / example" For example, the claimed subject matter is intended to include a combination of exemplary embodiments in whole or in part.

일반적으로, 용어들은 문맥 내의 활용으로부터 적어도 일부 이해될 수 있다. 예를 들면, 여기에 이용된 "및", "또는", 또는 "및/또는"과 같은 용어는 그러한 용어가 이용되는 문맥의 적어도 일부에 의존할 수 있는 다양한 의미를 포함할 수 있다. 일반적으로, 여기에서 이용되는 A, B, 또는 C와 같은 리스트를 관련짓기 위하여 "또는"이 이용되는 경우, 포함적 의미로 이용되는 A, B 및 C 외에도, 배타적 의미로 이용되는 A, B 또는 C를 의미할 수 있다. 또한, 여기에 이용되는 용어 "하나 이상"은 문맥의 적어도 일부에 의존하여 단일 의미에서 어떠한 특성, 구조, 또는 특징을 설명하거나 또는 복수의 의미에서의 특성, 구조 또는 특징의 조합을 설명하는데 이용될 수 있다. 유사하게, "a", "an", 또는 "the"와 같은 용어는 다시 적어도 문맥의 일부에 의존하여 단수 용법을 전달하거나 또는 복수 용법을 전달하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 용어 "~을 기초로(based on)"는 반드시 요인의 배타적 집합을 전하려는 의도는 아니고, 대신에, 적어도 문맥의 일부에 의존하여 다시 불필요하게 명확하게 설명되지 않은 추가적 요인의 존재를 허용할 수 있다.In general, terms may be at least partially understood from contextual use. For example, terms such as "and" or "or" and / or ", as used herein, may include various meanings that may depend on at least a part of the context in which such term is used. In general, when "or" is used to relate a list such as A, B, or C used herein, A, B, or C, which are used exclusively, in addition to A, C, respectively. Furthermore, the term "one or more ", as used herein, is to be interpreted as referring to any characteristic, structure, or characteristic in a single sense, or to describe a combination of characteristic, . Similarly, terms such as "a "," an ", or "the" may again be understood to convey singular or at least multiple uses depending at least in part on the context. It should also be understood that the term "based on" is not intended to convey an exclusive set of factors, but instead permits the presence of additional factors that are not necessarily undifferentiated again, can do.

본 공개의 자기 센서는 적어도 하나의 폴드형 캐스케이드(folded cascade) 증폭기를 사용한다. 폴드형 캐스케이드 증폭기는 큰 이득을 갖도록 매우 작은 입력 신호를 효율적으로 증폭시킬 수 있다. 또한, 폴드형 캐스케이드 증폭기는 우수한 주파수 특징을 갖고 구성되며 매우 넓은 주파수 범위로 확장되는 신호를 처리하는 것이 가능하다. 또한, 본 공개의 자기 센서는 추가 A/D 변환 장비를 요구하지 않고 시티(city) AC 전원에 직접적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 본 공개는 다양한 분야로의 자기 센서의 구현을 용이하게 한다. 또한, 자계 검출 회로는 검출된 자계 신호를 효율적으로 증폭하고 전압을 조절하여 간섭 신호를 필터링할 수 있다. 그러므로, 자기 센서는 전기 회전자의 동작을 제어하도록 외부 자계의 극성에 관하여 더욱 정확한 신호를 생성할 수 있다.The disclosed magnetic sensor uses at least one folded cascade amplifier. A folded cascade amplifier can efficiently amplify a very small input signal to have a large gain. In addition, folded cascade amplifiers are configured with excellent frequency characteristics and are capable of processing signals that extend over a very wide frequency range. In addition, the disclosed magnetic sensor can be directly connected to a city AC power source without requiring additional A / D conversion equipment. Therefore, the present disclosure facilitates the implementation of magnetic sensors in various fields. In addition, the magnetic field detection circuit can efficiently filter the interference signal by amplifying the detected magnetic field signal and adjusting the voltage. Therefore, the magnetic sensor can generate a more accurate signal about the polarity of the external magnetic field to control the operation of the electric rotor.

추가적인 신규한 특징은, 이하의 기재에서 부분적으로 상술될 것이며 부분적으로 이하의 기재 및 동반하는 도면의 검사 이후 당업자에게 명백해질 것이며 예시의 생산 또는 동작에 의해 학습될 수 있다. 본 공개의 신규한 특징은 방법, 수단 및 이하에서 논의되는 상세한 예시에서 상술된 결합에 의한 다양한 측면의 실행 또는 사용에 의해 구현되며 얻어질 수 있다. 자기 센서, 자기 센서에서 수행되는 신호 처리 방법 및 자기 센서를 사용하는 모터 및 본 명세서에서 이하에서 개시되는 신호 처리 방법은 당업자 중 하나에게 알려져 있되, 집적 회로 및 기타 회로 구현에 한정되지 않는 임의의 회로 기술을 사용하여 성취될 수 있다.Additional novel features will be set forth in part in the description that follows, and in part will be apparent to those skilled in the art upon examination of the following description and accompanying drawings, and may be learned by way of example production or operation. The novel features of the present disclosure may be realized and obtained by means of the practice or use of the various aspects of the methods, means and combinations described above in the detailed examples discussed below. A magnetic sensor, a signal processing method performed in a magnetic sensor, and a motor using a magnetic sensor, and a signal processing method disclosed herein are known to any one of ordinary skill in the art and include any circuitry not limited to integrated circuits and other circuit implementations Technology. ≪ / RTI >

도 1는 본 공개의 일 실시예에 따른 자기 센서의 예시적인 계략도이다. 본 실시예에 따른 자기 센서는 입력 포트(1102), 자계 검출 회로(1104) 및 출력 포트(1106)를 포함한다. 입력 포트(1102)는 외부 전원에 연결되어 자계 검출 회로(1104)에 전력을 제공하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 외부 전원은 직류(DC) 전원이다. 다른 실시예에서, 외부 전원은 교류(AC) 전원이다. 자계 검출 회로(1104)는 외부 자계를 검출하여 자계 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 자계 검출 신호(1106)는 자기 센서 및 모터 또는 자기 센서를 사용하는 임의의 전기 장비의 동작 상태를 제어하도록 적용된다.1 is an exemplary schematic diagram of a magnetic sensor according to an embodiment of the present disclosure; The magnetic sensor according to the present embodiment includes an input port 1102, a magnetic field detection circuit 1104, and an output port 1106. The input port 1102 is coupled to an external power source and is configured to provide power to the magnetic field detection circuit 1104. In a particular embodiment, the external power source is a direct current (DC) power source. In another embodiment, the external power source is an alternating current (AC) power source. The magnetic field detection circuit 1104 is configured to detect an external magnetic field to generate a magnetic field detection signal. The magnetic field detection signal 1106 is applied to control the operating state of the magnetic sensor and any electric equipment using the motor or magnetic sensor.

자계 검출 회로(1104)는 자기 감지 소자(1108), 신호 처리 소자(1110) 및 변환 소자(1114)를 포함할 수 있다. 자기 감지 소자(1108)는 외부 자계를 감지하여 제 1 검출 신호(1120)를 출력하도록 구성된다. 자기 감지 소자(1108)로부터 출력되는 제 1 검출 신호(1120)는 적어도 자계 신호 및 편차 신호(deviation signal)를 포함한다. 자계 신호는 자기 감지 소자(1108)에 의해 감지되는 외부 자계와 관련된 실제 자기 전압 신호를 표시한다. 편차 신호는 자기 감지 소자(1108)에서 고유한 바이어스 신호이다. The magnetic field detection circuit 1104 may include a magnetic sensing element 1108, a signal processing element 1110, and a conversion element 1114. The magnetic sensing element 1108 is configured to sense an external magnetic field and output a first detection signal 1120. The first detection signal 1120 output from the magnetic sensing element 1108 includes at least a magnetic field signal and a deviation signal. The magnetic field signal represents the actual magnetic voltage signal associated with the external magnetic field sensed by the magnetic sensing element 1108. [ The deviation signal is a bias signal unique to the magnetic sensing element 1108.

실제 자기 전압 신호가 적어도 고유의 바이어스 신호에 의해 간섭될 수 있으므로, 신호 처리 소자(1110)는 수신된 제 1 검출 신호(1120)를 증폭하고, 제 1 검출 신호(1120)로부터의 간섭 신호를 제거하여 제 2 검출 신호(1122)를 생성하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 신호 처리 소자(1110)는 적어도 하나의 폴드형 캐스케이드 증폭기(1112)를 포함할 수 있다.The signal processing element 1110 amplifies the received first detection signal 1120 and removes the interference signal from the first detection signal 1120 because the actual magnetic voltage signal may be interfered at least by the inherent bias signal To generate a second detection signal 1122. [ In a particular embodiment, the signal processing element 1110 may include at least one folded cascade amplifier 1112.

변환 소자(1114)는 제 2 검출 신호(1122)를 자계 검출 신호로 변환하며 출력 포트(1106)를 통해 자계 검출 신호를 출력하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 자계 검출 신호는 스위칭 검출 신호이다. The conversion element 1114 is configured to convert the second detection signal 1122 into a magnetic field detection signal and output a magnetic field detection signal through the output port 1106. [ In a particular embodiment, the magnetic field detection signal is a switching detection signal.

도 2는 본 공개의 실시예에 따른 신호 처리 소자(1110)의 예시적인 계략도를 도시한다. 도 1에 따른 신호 처리 소자(1110)는 제 1 초퍼 스위치(Z1)(1202) 및 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204)를 포함한다. 제 1 초퍼 스위치(1202)는 베이스밴드 주파수 및 초퍼 주파수 상에서 개별적으로 운반되는 편차 신호 및 자계 신호를 분리하도록 구성된다. 제 1 초퍼 증폭기(1204)는 편차 신호 및 자계 신호를 증폭하여 전송을 위하여 증폭된 편차 신호 및 자계 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 초퍼 주파수는 100K Hz보다 더 크며 베이스밴드 주파수는 200Hz보다 더 작다.FIG. 2 illustrates an exemplary schematic diagram of a signal processing element 1110 according to an embodiment of the present disclosure. The signal processing element 1110 according to FIG. 1 includes a first chopper switch (Z1) 1202 and a first chopper amplifier (IA) 1204. The first chopper switch 1202 is configured to separate the deviation signal and the magnetic field signal carried separately on the baseband frequency and the chopper frequency. The first chopper amplifier 1204 is configured to amplify the deviation signal and the magnetic field signal and to switch the amplified deviation signal and the magnetic field signal to the chopper frequency and the baseband frequency, respectively, for transmission. In a particular embodiment, the chopper frequency is a baseband frequency larger than 100K Hz is less than 200 Hz.

특정 실시예에서, 외부 전원이 AC 전원일 때, 베이스밴드 주파수는 AC 전원의 주파수에 비례한다. 특정 실시예에서, 베이스밴드 주파수는 AC 전원의 주파수보다 2배이다.In a particular embodiment, when the external power source is an AC power source, the baseband frequency is proportional to the frequency of the AC power source. In certain embodiments, the baseband frequency is twice the frequency of the AC power source.

특정 실시예에서, 신호 처리 소자(1110)는 초퍼 주파수를 통해 전송되는 편차 신호를 제거하도록 구성되는 저역 필터(LPF)(1206)를 더 포함할 수 있다.In a particular embodiment, the signal processing element 1110 may further include a low pass filter (LPF) 1206 configured to remove the deviation signal transmitted over the chopper frequency.

본 실시예에서, 제 1 초퍼 스위치(Z1)(1202), 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204) 및 저역 필터(LPF)(1206)의 입력 및 출력의 각각은 단일 선으로 도시된다. 도 2는 설명적인 목적인 것이 이해되어야 한다. 본 공개는 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 제 1 초퍼 스위치(Z1)(1202), 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204) 및 저역 필터(LPF)(1206)의 입력 및 출력은 하나 이상의 입/출력 신호가 될 수 있다. 특정 실시예에서, 제 1 초퍼 스위치(Z1)(1202), 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204) 및 저역 필터(LPF)(1206)의 입/출력 각각은 차동 신호의 하나 이상의 쌍을 포함한다.In this embodiment, each of the inputs and outputs of the first chopper switch (Z1) 1202, the first chopper amplifier (IA) 1204 and the low-pass filter (LPF) 1206 is shown as a single line. It should be understood that FIG. 2 is for illustrative purposes. The disclosure is not intended to be limiting. The inputs and outputs of the first chopper switch (Z1) 1202, the first chopper amplifier (IA) 1204 and the low pass filter (LPF) 1206 may be one or more input / output signals. In a particular embodiment, each of the inputs / outputs of a first chopper switch (Z1) 1202, a first chopper amplifier (IA) 1204 and a low-pass filter (LPF) 1206 includes one or more pairs of differential signals .

도 3A는 본 공개의 실시예에 따른 초퍼 증폭기(1204)의 예시적인 개략도를 도시한다. 도 2의 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204)는 제 1 증폭기(A1)(1302) 및 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)를 포함한다. 제 1 증폭기(A1)(1302)는 제 1 초퍼 스위치(Z1)(1202)로부터 편차 신호 및 자계 신호의 제 1 단계(stage) 증폭을 수행하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제 1 증폭기(A1)(1302)는 1112와 같이 적어도 하나의 폴드형 캐스케이드 증폭기를 사용하여 구현된다. 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)는 전송을 위하여 증폭된 편차 신호 및 자계 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성된다.3A shows an exemplary schematic diagram of a chopper amplifier 1204 in accordance with an embodiment of the present disclosure. The first chopper amplifier (IA) 1204 of FIG. 2 includes a first amplifier (A1) 1302 and a second chopper switch (Z2) 1304. The first amplifier (A1) 1302 is configured to perform a first stage amplification of the deviation signal and the magnetic field signal from the first chopper switch (Z1) 1202. In a particular embodiment, the first amplifier (A1) 1302 is implemented using at least one folded cascade amplifier, such as 1112. The second chopper switch (Z2) 1304 is configured to switch the amplified deviation signal and magnetic field signal for transmission to the chopper frequency and the baseband frequency, respectively.

도 3B는 본 공개의 다른 실시예에 따른 초퍼 증폭기(1204)의 예시적인 개략도를 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 도 2의 제 1 초퍼 증폭기(IA)(1204)는 제 1 증폭기(A1)(1302) 및 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)에 더하여 제 2 증폭기(A2)(1306)를 더 포함한다. 제 2 증폭기(A2)(1306)는 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)로부터의 자계 신호 및 편차 신호의 제 2 단계 증폭을 더 수행하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)는 단일단(single-stage) 증폭기를 기초로 구현된다.3B illustrates an exemplary schematic diagram of a chopper amplifier 1204 in accordance with another embodiment of the present disclosure. In the illustrated embodiment, the first chopper amplifier (IA) 1204 of FIG. 2 includes a second amplifier A2 (in addition to the first amplifier A1) 1302 and the second chopper switch Z2 1304 1306). The second amplifier (A2) 1306 is configured to further perform the second stage amplification of the magnetic field signal and the deviation signal from the second chopper switch (Z2) 1304. In a particular embodiment, the second chopper switch (Z2) 1304 is implemented based on a single-stage amplifier.

도 3b의 제 1 증폭기(A1)(1302), 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304) 및 제 2 증폭기(A2)(1306)의 연결이 설명적인 목적을 위한 것임이 이해되어야 한다. 본 공개는 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 특정 실시예에서, 제 2 증폭기(A2)(1306)는 제 1 증폭기(A1)(1302)와 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304) 사이에 배치될 수 있다.It should be understood that the connection of the first amplifier A1, 1302, the second chopper switch Z2 1304 and the second amplifier A2 1306 of Figure 3B is for illustrative purposes. The disclosure is not intended to be limiting. In a particular embodiment, a second amplifier (A2) 1306 may be disposed between the first amplifier (A1) 1302 and the second chopper switch (Z2) 1304.

도 4는 본 공개의 다른 실시예에 따른 자기 센서의 예시적인 개략도를 도시한다. 본 공개에 따른 자기 센서는 입력 포트(1408), 정류기 회로(1402), 자계 검출 회로(1404), 출력 제어 회로(1406) 및 출력 포트(1410)를 포함한다. 본 실시예의 입력 포트(1408)는 외부 전원에 연결되는 입력 포트(1408A 및 1408B)의 한 쌍을 포함한다. 특정 실시예에서, 입력 포트(1408)는 외부 전원에 직렬로 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 입력 포트(1408)는 외부 전원에 병렬로 연결될 수 있다.Figure 4 shows an exemplary schematic diagram of a magnetic sensor according to another embodiment of the present disclosure. The magnetic sensor according to the present disclosure includes an input port 1408, a rectifier circuit 1402, a magnetic field detection circuit 1404, an output control circuit 1406, and an output port 1410. The input port 1408 of this embodiment includes a pair of input ports 1408A and 1408B coupled to an external power source. In certain embodiments, the input port 1408 may be coupled in series to an external power source. In another embodiment, the input port 1408 may be connected in parallel to an external power source.

정류기 회로(1402)는 전파 정류기 브릿지 및 전압 조정기(미도시)를 기초로 구현될 수 있다. 전파 정류기 브릿지는 AC 전원으로부터의 AC 신호를 DC 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 전압 조정기는 미리 설정된 범위 내의 DC 신호를 조절하도록 구성될 수 있다. 정류기 회로(1402)는 자계 검출 회로(1404) 및 출력 제어 회로(1406)에 조절된 DC 신호를 공급한다.The rectifier circuit 1402 may be implemented based on a full-wave rectifier bridge and a voltage regulator (not shown). The full wave rectifier bridge may be configured to convert an AC signal from an AC power source to a DC signal. The voltage regulator may be configured to regulate a DC signal within a preset range. The rectifier circuit 1402 supplies the regulated DC signal to the magnetic field detection circuit 1404 and the output control circuit 1406.

도시된 실시예에서, 자계 검출 회로(1404)는 홀 검출기(1420), 제 1 초퍼 스위치(1422), 제 1 초퍼 증폭기(1424), 샘플 및 홀드 회로(1426), 필터 회로(1428) 및 비교기 회로(comparator circuit)(1430)를 포함한다. 홀 검출기(1420)는 자계 신호를 검출하며 제 1 초퍼 스위치(1422)에 검출된 자계 신호를 출력하도록 정류기 회로(1402)에 연결된다. 제 1 초퍼 스위치(1422)는 도 2에 도시되는 제 1 초퍼 스위치(1202)와 동일한 기능을 수행하도록 구성된다. 제 1 초퍼 스위치(1422)는 차동 신호{P1, N1}의 제 1 쌍을 제 1 초퍼 증폭기(1424)에 출력한다.In the illustrated embodiment, the magnetic field detection circuit 1404 includes a Hall detector 1420, a first chopper switch 1422, a first chopper amplifier 1424, a sample and hold circuit 1426, a filter circuit 1428, And a comparator circuit 1430. Hall detector 1420 detects the magnetic field signal and is coupled to rectifier circuit 1402 to output the detected magnetic field signal to first chopper switch 1422. The first chopper switch 1422 is configured to perform the same function as the first chopper switch 1202 shown in FIG. The first chopper switch 1422 outputs the first pair of differential signals { P1, N1 } to the first chopper amplifier 1424.

제 1 초퍼 증폭기(1424)는 도 3b에 도시되는 것을 기초로 구현될 수 있다. 그러므로, 제 1 초퍼 증폭기(1424)는 제 1 증폭기(A1)(1302), 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304) 및 제 2 증폭기(A2)(1306)를 포함한다. 제 1 증폭기(A1)(1302)는 수신된 제 1 쌍의 차동 신호{P1, N1}의 제 1 단계 증폭을 수행한다. 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)는 제 1 클록 반주기에서 증폭된 차동 신호{P1, N1}를 직접 출력하며, 제 2 클록 반주기에서 출력하도록 증폭된 차동 신호{P1, N1}를 스위칭하도록 구성된다. 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)는 차동 신호{P2, N2}의 제 2 쌍을 출력한다. 차동 신호{P2, N2}의 제 2 쌍은 샘플 앤드 홀드 회로(1426)로 출력되기 전에 제 2 증폭기(A2)(1306)에 의해 더 증폭될 수 있다.The first chopper amplifier 1424 can be implemented based on what is shown in Fig. 3B. Thus, the first chopper amplifier 1424 includes a first amplifier A1 1302, a second chopper switch Z2 1304, and a second amplifier A2 1306. A first amplifier (A1) 1302 performs a first stage amplification of the received first pair of differential signals { P1, N1 }. Second chopper switch (Z2) (1304) is configured to switch the first to the differential signal {P1, N1} amplified by the clock half-period direct power, and a second clock half-period {P1, N1} of the differential signal amplification so as to output in the do. The second chopper switch Z2 1304 outputs a second pair of differential signals { P2, N2 }. A second pair of differential signals { P2, N2 } may be further amplified by the second amplifier (A2) 1306 before being output to the sample and hold circuit 1426. [

샘플 앤드 홀드 회로(1426)는 제 1 클록 반주기와 제 2 클록 반주기 동안 도 4에서 제 1 초퍼 증폭기(1424)로부터 출력되는 증폭된 제 2 쌍의 차동 신호{P2, N2}를 각각 샘플링하도록 구성된다. 샘플 앤드 홀드 회로(1426)의 출력은 2쌍의 차동 신호{P2A , N2A} 및{P2B, N2B}를 포함하고, 여기서, 한 쌍의{P2A, N2A}는 제 1 클록 반주기 동안 출력되며, 한 쌍의{P2B, N2B}는 제 2 클록 반주기 동안 출력된다.The sample and hold circuit 1426 is configured to sample the amplified second pair of differential signals { P2, N2 } output from the first chopper amplifier 1424 in FIG. 4 during the first clock half period and the second clock half period . The output of the sample and hold circuit 1426 includes two pairs of differential signals { P2A , N2A } and { P2B, N2B }, wherein a pair { P2A, N2A } is output during the first clock half- The pair { P2B, N2B } is output during the second clock half period.

필터 회로(1428)는 두 쌍의 차동 신호{P2A , N2A} 및{P2B, N2B}로부터 편차 신호를 제거하고, 차동 신호{P2A , N2A} 및{P2B, N2B}를 증폭하며 비교기 회로(1430)에 제 3 차동 신호{P3, N3}를 출력하도록 구성된다.The filter circuit 1428 removes the difference signal from the {P2A, N2A} differential signal of the two pairs and {P2B, N2B}, and amplifies the differential signal {P2A, N2A} and {P2B, N2B}, and a comparator circuit (1430) To output the third differential signal { P3, N3 }.

비교기 회로(1430)는 기준 전압 신호 한 쌍과 차동 신호{P3, N3}를 비교하여 비교 결과를 기초로 외부 자계의 극성을 결정하도록 구성된다. 비교기 회로(1430)는 외부 자계의 결정된 극성을 표시하는 자계 검출 신호를 생성하며 이것을 출력 제어 회로(1406)에 출력한다. 특정 실시예에서, 자계 검출 신호는 스위칭 자계 검출 신호이다.The comparator circuit 1430 is configured to compare the pair of reference voltage signals with the differential signal { P3, N3 } and determine the polarity of the external magnetic field based on the comparison result. The comparator circuit 1430 generates a magnetic field detection signal indicative of the determined polarity of the external magnetic field and outputs it to the output control circuit 1406. [ In a particular embodiment, the magnetic field detection signal is a switching magnetic field detection signal.

출력 제어 회로(1406)는 외부 자계의 결정된 극성에 응하여 일 상태에서 동작하도록 자기 센서를 제어하도록 구성된다. 자기 센서는 복수의 상태에서 동작할 수 있다. 예컨대, 제 1 상태는 부하 전류가 출력 포트(1410)를 통해 자기 센서의 내부에서 외부로 흐르는 시나리오에 상응할 수 있으며, 제 2 상태는 부하 전류가 출력 포트(1410)를 통해 자기 센서의 외부로부터 내부로 흐르는 시나리오에 상응할 수 있다. 특정 실시예에서, 자기 센서는 출력 포트(1410)를 통해 전류가 흐르지 않는 제 3 상태에서 동작할 수 있다.The output control circuit 1406 is configured to control the magnetic sensor to operate in one state in response to the determined polarity of the external magnetic field. The magnetic sensor can operate in a plurality of states. For example, the first state may correspond to a scenario where the load current flows through the output port 1410 from the inside to the outside of the magnetic sensor, and the second state may be such that the load current flows from the outside of the magnetic sensor through the output port 1410 It may correspond to a scenario that flows inward. In a particular embodiment, the magnetic sensor may operate in a third state where no current flows through output port 1410. [

실제 자기 전압 신호는 일반적으로 매우 작다. 예컨대, 밀리볼트보다 작은 것이 공통적이다. 그러나, 홀 검출기(1420)에 의해 생성되는 편차 신호는 종종, 더 높고, 거의 10 밀리볼트이다. 본 공개는 편차 신호를 제거하고 실제 자기 전압 신호를 증폭하고자 하므로, 동작가능한 레벨에서의 실제 자기 전압 신호는 모터 또는 자기 센서를 사용하는 임의의 전기 장비에 제공될 수 있다. 특정 실시예에서, 자계 검출 회로(1404)에 대한 전압 공급은 약 2.5V의 레벨이다. 홀 검출기(1420)에 의해 출력되는 검출 신호가 제 1 초퍼 스위치(1422), 제 1 초퍼 증폭기(1424), 샘플 앤드 홀드 회로(1426) 및 필터 회로(1428)를 통과할 때, 검출된 신호는 기존 전력 이득의 1000배 내지 2000배, 바람직하게는 기존 전력 이득의 1600배와 같이 그 사이의 임의의 수로 증폭될 수 있다. 결과적으로, 검출된 실제 자기 전압 신호는 자계 검출 회로(1404)에 공급되는 전압 레벨의 대략 절반이 되도록 증폭된다. 특정 실시예에서, 제 1 초퍼 증폭기(1424)는 필터 회로(1428)의 이득보다 더 큰 이득을 성취하도록 구성된다. 예컨대, 제 1 초퍼 증폭기(1424)에 의해 성취된 이득은 50일 수 있으며 필터 회로(1428)에 의해 성취된 이득은 32이다.The actual magneto voltage signal is generally very small. For example, it is smaller than millivolts. However, the deviation signal generated by the Hall detector 1420 is often higher, approximately 10 millivolts. Since the present disclosure attempts to eliminate the deviation signal and amplify the actual magneto voltage signal, the actual magneto voltage signal at the operable level can be provided to any electrical equipment using a motor or a magnetic sensor. In a particular embodiment, the voltage supply to the magnetic field detection circuit 1404 is at a level of about 2.5V. When the detection signal output by the hall detector 1420 passes through the first chopper switch 1422, the first chopper amplifier 1424, the sample and hold circuit 1426 and the filter circuit 1428, May be amplified to any number between 1000 and 2000 times the original power gain, preferably 1600 times the conventional power gain. As a result, the detected actual magnetic voltage signal is amplified to be approximately half of the voltage level supplied to the magnetic field detection circuit 1404. In certain embodiments, the first chopper amplifier 1424 is configured to achieve a gain greater than the gain of the filter circuit 1428. [ For example, the gain achieved by the first chopper amplifier 1424 may be 50 and the gain achieved by the filter circuit 1428 is 32.

도 5는 본 공개의 일 실시예에 따르는 정류기 회로(1402)의 예시적인 개략도를 도시한다. 도 5에 도시된 실시예에 따르면, 전파 정류기 브릿지는 제 1 다이오드(1502), 제 2 다이오드(1504), 제 3 다이오드(1506) 및 제 4 다이오드(1508)를 포함하는 정류기 회로(1402)를 구현하도록 사용되며; 전압 조정기는 조정기 다이오드(1520)를 포함한다. 제 1 다이오드(1502) 및 제 2 다이오드(1504)는 직렬로 연결된다. 제 3 다이오드(1506) 및 제 4 다이오드(1508)는 또한 직렬로 연결된다. 제 1 다이오드(1502)의 캐소드 및 제 2 다이오드(1504)의 어노드는 입력 포트(1408A)에 연결하도록 구성되며, 이것은 전압(VAC +)을 공급한다. 제 3 다이오드(1506)의 캐소드 및 제 4 다이오드(1508)의 어노드는 입력 포트(1408B)에 연결하도록 구성되며, 이것은 전압(VAC -)을 공급한다. 조정기 다이오드(1502)의 어노드는 제 3 다이오드(1506) - 그라운드에 추가로 연결됨 - 및 제 1 다이오드(1502)의 어노드에 연결되도록 구성된다. 조정기 다이오드(1520)의 캐소드는 전압(VDD)에 함께 연결되는 제 4 다이오드(1508) 및 제 2 다이오드(1504)의 캐소드에 연결된다.FIG. 5 illustrates an exemplary schematic diagram of a rectifier circuit 1402 in accordance with one embodiment of the present disclosure. 5, the full wave rectifier bridge includes a rectifier circuit 1402 including a first diode 1502, a second diode 1504, a third diode 1506 and a fourth diode 1508, Used to implement; The voltage regulator includes a regulator diode 1520. The first diode 1502 and the second diode 1504 are connected in series. The third diode 1506 and the fourth diode 1508 are also connected in series. The anode of the first diode 1502 and the anode of the second diode 1504 are configured to connect to the input port 1408A, which supplies the voltage VAC + . The anode and cathode of the fourth diode 1508 of the third diode 1506 is configured to coupled to the input port (1408B), which voltage (VAC -) supply. The anode of the regulator diode 1502 is configured to be connected to the third diode 1506 - further connected to ground - and to the anode of the first diode 1502. The cathode of the regulator diode 1520 is connected to the cathode of the fourth diode 1508 and the second diode 1504 which are coupled together to the voltage VDD .

도 6은 본 공개의 일 실시예에 따르는 홀 검출기(1420) 및 제 1 초퍼 스위치의 예시적인 회로도를 도시한다. 도시된 실시예에 따르면, 홀 검출기(1420) 및 제 1 초퍼 스위치(1422)는 도 6의 단일 회로로서 집적된다. 홀 검출기(1420)는 4개의 연결 포트(1602, 1604, 1606 및 1608)를 갖는 홀 검출 회로 기판을 포함한다. 연결 포트(1602 및 1606)는 서로 대향하게 배치되며 연결 포트(1604 및 1608)는 서로 대향하게 배치된다. 제 1 초퍼 스위치(1422)는 4개의 스위치(1610, 1612, 1614 및 1616)를 포함한다. 스위치(1610)는 연결 포트(1602 및 1608)가 교번하여 전원(VCC)에 연결되도록 제어하며 스위치(1612)는 연결 포트(1604 및 1606)가 교번하여 그라운드에 연결되도록 제어한다. 스위치(1614)는 연결 포트(1602 및 1608)가 교번하여 차동 신호(P1)를 출력하도록 제어하며 스위치(1616)는 연결 포트(1604 및 1606)가 교번하여 차동 신호(N1)를 출력하도록 제어한다. 특정 실시예에서, 홀 검출기(1420) 및 제 1 초퍼 스위치(1422)는, 연결 포트(1602 및 1608) 중 하나가 전원(VCC)에 연결될 때, 연결 포트(1602 및 1608) 중 다른 하나는 차동 신호(P1)를 출력하도록 구성된다. 한편, 연결 포트(1604 및 1606) 중 하나가 그라운드에 연결될 때, 연결 포트(1604 및 1606) 중 다른 하나는 차동 신호(N1)를 출력한다. 예컨대, 연결 포트(1602)가 전원(VCC) 및 연결 포트(1606)에 연결될 때, 연결 포트(1608 및 1604)는 차동 신호{P1, N1}의 한 쌍을 출력한다. 대안적으로, 연결 포트(1608)가 전원(VCC)에 연결되며 연결 포트(1604)를 그라운드에 연결할 때, 연결 포트(1602 및 1606)는 차동 신호{P1, N1}의 제 1 쌍을 출력한다.6 illustrates an exemplary circuit diagram of a Hall detector 1420 and a first chopper switch in accordance with one embodiment of the present disclosure. According to the illustrated embodiment, Hall detector 1420 and first chopper switch 1422 are integrated as a single circuit of Fig. Hall detector 1420 includes a Hall detection circuit board having four connection ports 1602, 1604, 1606, and 1608. The connection ports 1602 and 1606 are disposed opposite to each other and the connection ports 1604 and 1608 are disposed to face each other. First chopper switch 1422 includes four switches 1610, 1612, 1614, and 1616. The switch 1610 controls the connection ports 1602 and 1608 to be alternately connected to the power source VCC and the switch 1612 controls the connection ports 1604 and 1606 to be alternately connected to the ground. The switch 1614 controls the connection ports 1602 and 1608 to alternately output the differential signal P1 and the switch 1616 controls the connection ports 1604 and 1606 to alternately output the differential signal N1 . The hall detector 1420 and the first chopper switch 1422 are configured such that when one of the connection ports 1602 and 1608 is connected to the power supply VCC , the other of the connection ports 1602 and 1608 is a differential And outputs a signal P1 . On the other hand, when one of the connection ports 1604 and 1606 is connected to ground, the other of the connection ports 1604 and 1606 outputs the differential signal N1 . For example, when the connection port 1602 is connected to the power supply VCC and the connection port 1606, the connection ports 1608 and 1604 output a pair of differential signals { P1, N1 }. Alternatively, when the connection port 1608 is connected to the power supply VCC and the connection port 1604 to ground, the connection ports 1602 and 1606 output a first pair of differential signals { P1, N1 } .

특정 실시예에서, 전원(VCC)은 정류기 회로(1402)의 출력의 전압 강하 및 조절을 수행함으로써 성취되는 정전압원일 수 있다. 다른 실시예에서, 전원(VCC)은 정전류원일 수 있다.In a particular embodiment, the power supply ( VCC ) may be a constant voltage source that is accomplished by performing voltage drop and regulation of the output of the rectifier circuit 1402. [ In another embodiment, the power supply VCC may be a constant current source.

특정 실시예에서, 각각의 스위치(1610, 1612, 1614 및 1616)는 고전압 전도 또는 저전압 전도가 되도록 구성되는 한 쌍의 스위치를 포함한다. 이러한 쌍의 스위치의 각각은 상보적인 클록 신호의 한 쌍에 의해 제어될 수 있다. 동일한 주파수의 상보적인 클록 신호의 2쌍을 스위치(1610, 1612, 1614 및 1616)에 각각 공급함으로써, 홀 검출기(1420) 및 제 1 초퍼 스위치(1422)는 제 1 쌍의 차동 신호{P1, N1}를 생성할 수 있다.In a particular embodiment, each of the switches 1610, 1612, 1614, and 1616 includes a pair of switches configured to be a high voltage conduction or a low voltage conduction. Each of these pairs of switches can be controlled by a pair of complementary clock signals. By respectively supplying a second pair of complementary clock signals having the same frequency to the switch (1610, 1612, 1614 and 1616), Hall detector 1420, and the first chopper switch 1422 has a first pair of differential signal {P1, N1 }. ≪ / RTI >

도 7은 도 6의 회로도에 따른 예시적인 신호 출력을 도시한다. 신호(CK1)는 클록 신호를 표시한다. 신호(Vos)는 홀 검출기(1420)에서 고유한 편차 신호를 표시한다. 일반적으로, 신호(Vos)는 홀 검출기(1420)의 물리적인 특성에 의존한다. Vin and -Vin 는 클록 신호(CK1)의 제 1 절반 및 제 2 절반 동안 각각 제 1 초퍼 스위치(1422)에 의해 출력되는 실제 자계 전압 신호를 표시한다. 실제 자계 전압 신호는 편차 신호에 의해 유발된 간섭 신호 없이 외부 자계와 관련되는 이상적인 자계 전압 신호이다. 클록 신호(CK1)의 제 1 절반 및 제 2 절반 동안, 제 1 초퍼 스위치(1422)에 의해 출력되는 실제 자계 전압 신호는 동일한 진폭 및 반대되는 극성을 갖는다. Vout는 편차 신호(Vos)에 의해 또는 그와 결합하는 실제 자계 전압 신호(Vin 또는 -Vin)인 제 1 초퍼 스위치(1422)의 출력을 표시한다. 제 1 초퍼 스위치(1422)는 실제 자계 전압 신호(Vin 또는 -Vin)와 편차 신호(Vos)를 분리하고 이 신호를 각각 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수상으로 스위칭한다. 특정 실시예에서, 초퍼 주파수는 클록 신호(CK1)의 주파수이며 베이스밴드 주파수는 외부 자계의 주파수를 변경하는 극성이다.FIG. 7 illustrates an exemplary signal output according to the circuit diagram of FIG. The signal CK1 indicates a clock signal. The signal Vos indicates a deviation signal inherent in the Hall detector 1420. In general, the signal Vos depends on the physical characteristics of the Hall detector 1420. Vin and - Vin represent actual field voltage signals output by the first chopper switch 1422 during the first half and the second half of the clock signal CK1 , respectively. The actual magnetic field voltage signal is an ideal magnetic field voltage signal related to the external magnetic field without interference signals caused by the deviation signal. During the first half and the second half of the clock signal CK1 , the actual field voltage signal output by the first chopper switch 1422 has the same amplitude and opposite polarity. Vout represents the output of the first chopper switch 1422 which is the actual magnetic field voltage signal ( Vin or -Vin ) by or in combination with the deviation signal Vos . The first chopper switch 1422 separates the actual magnetic field voltage signal ( Vin or - Vin ) and the deviation signal ( Vos ) and switches the signal on chopper frequency and baseband frequency, respectively. In a particular embodiment, the chopper frequency is the frequency of the clock signal CK1 and the baseband frequency is the polarity that changes the frequency of the external magnetic field.

도 8은 본 공개의 일 실시예에 따르는 필터 회로(1428)의 예시적인 회로도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같은 필터 회로(1428)는 제 1 필터(F1)(1802) 및 제 2 필터(F2)(1804)를 포함할 수 있다. 제 1 필터(F1)(1802)는 샘플 앤드 홀드 회로(1426)로부터 출력되는 신호{P2A , P2B} 및{N2A, N2B}의 2개의 쌍의 각각에 더하여 제 1 단계를 적용하도록 구성되며, 이것은 편차 신호를 제거하기 위한 것이다. 제 1 필터(F1)(1802)는 제 1 단계 추가 공정 이후 신호 상에서의 제 1 단계 이득 증폭을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 제 2 필터(F2)(1804)는 제 1 필터(F1)(1802)로부터의 출력 신호에 대한 제 2 단계 추가 및/또는 제 2 단계이득 증폭을 적용하고 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍을 생성하도록 구성된다. 제 1 필터(F1)(1802)의 이득은 제 2 필터(F2)(1804)의 이득보다 더 작도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제 1 필터(F1)(1802)의 이득은 4이며 제 2 필터(F2)(1804)의 이득은 8이다.FIG. 8 illustrates an exemplary circuit diagram of a filter circuit 1428 in accordance with one embodiment of the present disclosure. The filter circuit 1428 as shown in FIG. 4 may include a first filter (F1) 1802 and a second filter (F2) 1804. The first filter (F1) 1802 is configured to apply the first stage in addition to each of the two pairs of signals { P2A , P2B } and { N2A, N2B } output from the sample and hold circuit 1426, To remove the deviation signal. The first filter (F1) 1802 may be further configured to perform the first stage gain amplification on the signal after the first stage further process. The second filter (F2) 1804 applies a second stage additive and / or a second stage gain amplification to the output signal from the first filter (F1) 1802 and adds the third stage of the differential signal { P3, N3 } / RTI > The gain of the first filter (F1) 1802 can be configured to be smaller than the gain of the second filter (F2) 1804. For example, the gain of the first filter (F1) 1802 is 4 and the gain of the second filter (F2) 1804 is 8.

상기 기재된 필터 회로(1428)의 도면은 설명적인 목적을 위한 것임이 이해되어야 한다. 본 공개는 한정적인 것으로 의도되어서는 안된다. 필터 회로(1428)는 도 8에 도시된 것보다 많거나 적은 필터를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 필터 회로(1428)는 단 하나의 필터를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 상황에서, 유일한 필터는 더 나은 이득을 성취하기 위하여 큰 저항을 갖고 구성되어야 할 수 있다.It should be appreciated that the illustration of the filter circuit 1428 described above is for illustrative purposes only. The disclosure is not intended to be limiting. The filter circuit 1428 may include more or less filters than those shown in FIG. In certain embodiments, the filter circuit 1428 may comprise only one filter. However, in this situation, the unique filter may have to be configured with a large resistance to achieve a better gain.

도 9는 본 공개의 일 실시예에 따른 비교기 회로(1430)의 예시적인 회로도를 도시한다. 도 4의 비교기 회로(1430)는 도 1의 A/D 변환 소자(1114)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 본 실시예에서, 비교기 회로(1430)는 제 1 비교기(C1)(1902), 제 2 비교기(C2)(1904) 및 래치 논리 회로(S)(1906)를 포함하는 지연 비교기일 수 있다. 제 1 비교기(C1)(1902)에 대한 입력은 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍 및 기준 전압 신호{Vh , Vl}의 한 쌍을 포함하고, Vh는 고전압 신호이며 Vl는 저전압 신호이다. 제 2 비교기(C2)(1904)에 대한 입력은, 기준 전압 신호{Vh , Vl}의 쌍이 반대 극성에 연결되는 것을 제외하고 제 1 비교기(C1)에 입력되는 신호의 동일한 쌍을 포함한다. 제 1 비교기(C1)(1902)는 필터(1408)로부터 출력 전압(V1)을 컴퓨팅하도록 구성되고, 여기서, V1=P3-N3이고, 고전압 스레스홀드는 Rh이며, Rh= Vh - Vl이다. 제 1 비교기(C1)(1902)는 출력 전압(V1)을 고전압 스레스홀드(Rh)에 비교한다. V1> Rh일 때, 제 1 비교기(C1)(1902)는 높게 출력하고 V1< Rh일 때, 제 1 비교기(C1)(1902)는 낮게 출력한다. 제 2 비교기(C2)(1904)는 낮은 전압 스레스홀드(V1)와 필터(1408)로부터의 출력 전압(Rl)을 비교하도록 구성되고, Rl = Vl - Vh이다. V1>Rl일 때, 제 2 비교기(C2)(1904)는 높게 출력하고 V1< Rl일 때, 제 2 비교기(C2)(1904)는 낮게 출력한다. RhRl보다 클 때, V1> Rh일 때, V1> Rl를 의미하고, 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)는 높게 출력한다. V1< Rl일 때, V1<Rh를 의미하고, 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)는 낮게 출력한다. Rl <V1< Rh일 때, 제 1 비교기(C1)(1902)는 낮게 출력하며 제 2 비교기(C2)(1904)는 높게 출력한다. 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)로부터의 비교 결과는 래치 논리 회로(S)(1906)에 보내진다. 래치 논리 회로(S)(1906)는 비교 결과를 기초로 전압 신호를 생성하도록 구성된다. 전압 신호는 자기 센서의 동작 상태를 제어하도록 출력 제어 회로(1406)로 더 보내진다. 래치 논리 회로(S)(1906)가 비교 결과를 기초로 전압 신호를 생성하는 방법에 대한 상세가 이하에서 기재된다.FIG. 9 illustrates an exemplary circuit diagram of a comparator circuit 1430 in accordance with one embodiment of the present disclosure. The comparator circuit 1430 of FIG. 4 may perform the same function as the A / D conversion element 1114 of FIG. In this embodiment, the comparator circuit 1430 may be a delay comparator comprising a first comparator (C1) 1902, a second comparator (C2) 1904 and a latch logic circuit (S) The input to the first comparator (C1) 1902 includes a pair of a third pair of differential signals { P3, N3 } and a reference voltage signal { Vh , Vl }, Vh is a high voltage signal and Vl is a low voltage signal . The input to the second comparator (C2) 1904 includes the same pair of signals input to the first comparator C1 except that the pair of reference voltage signals { Vh , Vl } are connected to the opposite polarity. A first comparator (C1) 1902 is configured to compute an output voltage V1 from the filter 1408 where V1 = P3-N3 , the high voltage threshold is Rh , and Rh = Vh - Vl . The first comparator (C1) 1902 compares the output voltage V1 to the high voltage threshold Rh . When V1> Rh , the first comparator (C1) 1902 outputs a high level, and when V1 < Rh , the first comparator (C1) 1902 outputs a low level. The second comparator (C2) 1904 is configured to compare the low voltage threshold V1 with the output voltage R1 from the filter 1408, and R1 = Vl - Vh . When V1 > Rl , the second comparator (C2) 1904 outputs a high output and when V1 < Rl , the second comparator (C2) 1904 outputs a low output. When Rh is greater than Rl, V1> when Rh, V1> Rl means, and the first comparator (C1) (1902) and a second comparator (C2) (1904), and outputs high. When V1 < R1 , V1 <Rh , and the first comparator (C1) 1902 and the second comparator (C2) 1904 output low. When R1 <V1 < Rh , the first comparator (C1) 1902 outputs a low level and the second comparator (C2) 1904 outputs a high level. The comparison result from the first comparator (C1) 1902 and the second comparator (C2) 1904 is sent to the latch logic circuit (S) 1906. The latch logic circuit (S) 1906 is configured to generate a voltage signal based on the comparison result. The voltage signal is further sent to the output control circuit 1406 to control the operating state of the magnetic sensor. Details of how the latch logic circuit (S) 1906 generates the voltage signal based on the comparison result is described below.

도 10은 본 공개의 일 실시예에 따른 자계의 극성을 결정하기 위한 예시적인 개략도를 도시한다. 래치 논리 회로(S)(1906)가 필터 회로(1428)의 출력 전압(V1)이 Rh보다 더 큰 것을 표시하는 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)로부터의 비교 결과를 수신할 때, 래치 논리 회로(S)(1906)는 싱크 전류 상태로의 변화를 표시하는 제 1 신호를 생성한다. 래치 논리 회로(S)(1906)가 필터 회로(1428)의 출력 전압이 Rh보다 더 작은 것을 표시하는 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)로부터의 비교 결과를 수신할 때, 래치 논리 회로(S)(1906)는 소스 전류 상태로의 변화를 표시하는 제 2 신호를 생성한다. 래치 논리 회로(S)(1906)가 필터 회로(1428)의 출력 전압(V1)이 Rl <V1<Rh를 충족하는 것을 표시하는 제 1 비교기(C1)(1902) 및 제 2 비교기(C2)(1904)로부터의 비교 결과를 수신할 때, 래치 논리 회로(S)(1906)는 상태 변화가 없음을 표시하는 제 3 신호를 생성한다. 특정 실시예에서, 제 1 전압은 외부 자계가 제 1 극성을 나타내는 것을 표시하며, 제 2 전압은 외부 자계가 제 2 극성을 표시하는 것을 나타낸다.10 illustrates an exemplary schematic diagram for determining the polarity of a magnetic field in accordance with one embodiment of the present disclosure. The latch logic circuit (S) 1906 outputs a signal from the first comparator (C1) 1902 and the second comparator (C2) 1904 indicating that the output voltage V1 of the filter circuit 1428 is greater than Rh Upon receiving the comparison result, the latch logic circuit (S) 1906 generates a first signal indicative of a change to the sink current state. The latch logic circuit (S) 1906 outputs the comparison result from the first comparator (C1) 1902 and the second comparator (C2) 1904 that indicates that the output voltage of the filter circuit 1428 is smaller than Rh Upon receipt, the latch logic circuit (S) 1906 generates a second signal indicative of a change to the source current state. The latch logic circuit (S) 1906 includes a first comparator (C1) 1902 and a second comparator (C2) that indicate that the output voltage V1 of the filter circuit 1428 satisfies Rl < 1904, the latch logic circuit (S) 1906 generates a third signal indicating that there is no state change. In a specific embodiment, the first voltage indicates that the external magnetic field exhibits a first polarity, and the second voltage indicates that the external magnetic field indicates the second polarity.

도 10은 특정 실시예에서, 외부 자계의 자계 강도가 동작 지점(Bop)에 도달할 때, 비교기 회로(1430)는 제 1 신호를 생성하고, 외부 자계의 자계 강도가 릴리스 지점(Brp)의 아래일 때, 비교기 회로(1430)는 제 2 신호를 생성하며, 외부 자계의 자계 강도는 동작 지점(Bop)과 릴리스 지점(Brp) 사이일 때, 비교기 회로(1430)는 변화 없이 출력된 전류로 남는다.10, in a particular embodiment, when the magnetic field strength of the external magnetic field reaches the operating point Bop, the comparator circuit 1430 generates a first signal, and when the magnetic field strength of the external magnetic field is below the release point Brp The comparator circuit 1430 generates a second signal and when the magnetic field strength of the external magnetic field is between the operating point Bop and the release point Brp , the comparator circuit 1430 remains the output current without change .

도 11은 본 공개의 일 실시예에 따른 클록 주기의 예시적인 신호 출력을 도시한다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 차동 신호{P1, N1}의 제 1 쌍은 제 1 초퍼 스위치(1422)의 출력이고, 차동 신호{P2, N2}의 제 2 쌍은 제 1 초퍼 증폭기(1424)의 출력이며, 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍은 필터 회로(1428)의 출력이다.{P1A, N1A}는 제 1 클록 반주기 동안 제 1 초퍼 스위치(1422)로부터 출력되는 차동 신호의 한 쌍이며,{P1B, N1B}는 제 2 클록 반주기 동안 제 1 초퍼 스위치(1422)로부터 출력되는 차동 신호의 한 쌍이다.{P2A, N2A}는 제 1 클록 반주기동안 제 1 초퍼 증폭기(1424)로부터 출력되는 차동 신호의 한 쌍이며{P2B, N2B}는 제 2 클록 반주기 동안 제 1 초퍼 증폭기(1424)로부터 출력되는 차동 신호의 한 쌍이다.11 illustrates an exemplary signal output of a clock period in accordance with one embodiment of the present disclosure. 11A, the first pair of differential signals { P1, N1 } is the output of the first chopper switch 1422 and the second pair of differential signals { P2, N2 } is the output of the first chopper amplifier 1424. [ And the third pair of differential signals P3 and N3 is the output of the filter circuit 1428. The one of the differential signals outputted from the first chopper switch 1422 during the first clock half period is { P1A, N1A } And { P1B, N1B } are a pair of differential signals output from the first chopper switch 1422 during the second clock half period. { P2A, N2A } is a pair of differential signals output from the first chopper amplifier 1424 during the first clock half- And { P2B, N2B } are a pair of differential signals output from the first chopper amplifier 1424 during the second clock half period.

상기 기재된 바와 같이, Vout은 제 1 초퍼 스위치(1422)의 출력을 표시하고, 이것은 편차 신호(Vos)에 의해 중첩되는 실제 자계 전압 신호(Vin 또는 -Vin)이다. 다른 측면에서, Vout은 차동 신호{P1, N1}의 제 1 쌍의 사이의 차이를 표시하고, P1N1는 동일한 진폭 및 반대되는 극성을 갖는다. 그러므로, P1A, P1B, N1AN1B 는 이하의 식에 의해 표시된다:As described above, Vout represents the output of the first chopper switch 1422, which is the actual magnetic field voltage signal Vin or -Vin superimposed by the deviation signal Vos . In another aspect, Vout denotes the difference between the first pair of differential signals { P1, N1 }, and P1 and N1 have the same amplitude and opposite polarity. Therefore, P1A , P1B , N1A and N1B are represented by the following equations:

Figure pat00001
(1).
Figure pat00001
(One).

도 4의 제 1 초퍼 증폭기(1424)가 도 3b에 도시된 실시예를 구현할 때, 제 1 초퍼 증폭기(1424)는 제 1 증폭기(A1)(1302), 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304) 및 제 2 증폭기(A2)(1306)를 포함한다. 제 1 쌍의 차동 신호{P1, N1}는 제 1 증폭기(A1)(1302)를 통과한 후 차동 신호{P1', N1'}로 증폭된다.{P1', N1'} 및 제 1 클록 반주기 및 제 2 클록 반주기 동안 그 개별적인 구성요소는 이하의 식에 의해 표시된다:When first chopper amplifier 1424 of FIG. 4 implements the embodiment shown in FIG. 3B, first chopper amplifier 1424 includes first amplifier 1302, second chopper switch Z2 1304, And a second amplifier (A 2) 1306. The first pair of differential signals { P1, N1 } are amplified to the differential signals { P1 ', N1' } after passing through the first amplifier A1 1302. { P1 ', N1' } and the first clock half- And its individual components during the second clock half-cycle are represented by the following equations: &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pat00002
(2).
Figure pat00002
(2).

A는 제 1 증폭기(A1)(1302)의 증폭 이득을 표시한다. Voff는 제 1 증폭기(A1)(1302)에 의해 출력되는 편차 신호를 표시하고, 이것은 홀 검출기(1420)에 의해 생성되는 편차 신호(Vos) 및 제 1 증폭기(A1)(1302)에 의해 생성되는 편차 신호를 포함한다. 설명적인 목적에 있어서, 계수 A 및 ½는 본 명세서에서 이하의 기재로부터 무시된다. A represents the amplification gain of the first amplifier (A1) 1302. [ Voff represents the deviation signal output by the first amplifier (A1) 1302, which is applied to the Hall detector 1420 And a deviation signal generated by the first amplifier A1302 . For illustrative purposes, the coefficients A and &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1 &lt; / RTI &gt;

제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)는 직접 제 1 클록 반주기에 증폭된 차동 신호{P1, N1}를 출력하고, 제 2의 제 2 클록 반주기에 증폭된 차동 신호{P1, N1}를 스위칭식으로(switchingly) 출력하며, 제 2 초퍼 스위치(Z2)(1304)로부터의 출력은 각각의 클록 반주기에서의 2개의 구성요소를 포함한다. 샘플 앤드 홀드 회로(1426)를 통과한 후, 이하의 식에 의해 표시되는 4개의 구성요소{P2A , P2B , N2A , N2B}가 필터 회로(1428)에 입력된다.2 a chopper switch (Z2) (1304) is directly first differential signal {P1, N1} of outputs, the differential signal {P1, N1} amplified with the second clock half-period of the second amplifier to the clock half-period switching formula And the output from the second chopper switch Z2 1304 includes two components in each clock half-cycle. After passing through the sample and hold circuit 1426, the four components { P2A , P2B , N2A , N2B } represented by the following equations are input to the filter circuit 1428.

Figure pat00003
(3).
Figure pat00003
(3).

또한, 필터 회로(1428)에 의해 출력되는 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍은 이하의 식에 의해 표시된다:The third pair of differential signals { P3, N3 } output by the filter circuit 1428 is also represented by the following equation:

Figure pat00004
(4).
Figure pat00004
(4).

상기 식에 도시된 바와 같이, 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍의 편차 신호는 필터 회로(1428)에 의해 제거된다. 차동 신호{P3, N3}의 제 3 쌍은, 따라서, 실제 자계 전압 신호만을 포함한다.As shown in the above equation, the third pair of deviation signals of the differential signals { P3, N3 } are removed by the filter circuit 1428. [ The third pair of differential signals { P3, N3 } therefore comprises only the actual magnetic field voltage signal.

도 11B는 제 1 초퍼 스위치(예컨대, 도 2의 1202) 후, 실제 자계 전압 신호(Vin) 및 편차 신호(Voff)는 400k Hz의 초퍼 주파수 및 100Hz의 베이스밴드 주파수로 각각 분리되는 것을 도시하며, 여기서 초퍼 주파수는 클록 신호의 주파수이다. 제 2 초퍼 스위치(예컨대, 도 3a, 도 3b의 1304) 후, 실제 자계 전압 신호(Vin) 및 편차 신호(Voff)는 각각 베이스밴드 주파수 및 초퍼 주파수로 스위칭된다. 이어서, 필터 회로(예컨대, 도 2의 1206) 후, 편차 신호(Voff)는 필터링 아웃 된다. 자기 센서가 동기식 모터를 제어하도록 구현될 때, 외부 자계는 영구 자석 모터 필드일 수 있으며, 여기서 극성 변경 주파수는 AC 전력원 주파수의 2배이다. 동기식 모터에 50Hz 또는 60Hz의 시티 AC 전원이 제공될 경우, 베이스밴드 주파수는 100Hz 또는 120Hz이다. 다수의 초퍼 스위치 및 증폭기를 통과한 후, 실제 자계 전압 신호 및 편차 신호는 매우 넓은 주파수에서 분리된다. 이처럼, 본 공개에서 구현되는 초퍼 증폭기는 매우 넓은 주파수 범위를 수용하도록 구성된다.Figure 11B illustrates that each separated into a base band frequency of the first chopper switch, the actual magnetic field voltage signal (Vin) and the deviation signal (Voff), and then (e.g., 1202 of Fig. 2) of 400 k Hz chopper frequency and a 100 Hz Where the chopper frequency is the frequency of the clock signal. After the second chopper switch (e.g., 1304 in FIGS. 3A and 3B), the actual magnetic field voltage signal Vin and the deviation signal Voff are switched to the baseband frequency and the chopper frequency, respectively. Then, after the filter circuit (e.g., 1206 in FIG. 2), the deviation signal Voff is filtered out. When the magnetic sensor is implemented to control a synchronous motor, the external magnetic field may be a permanent magnet motor field, where the polarity change frequency is twice the AC power source frequency. If the AC power provided by the city of 50 Hz or 60 Hz in the synchronous motor, the baseband frequency is 100 Hz or 120 Hz. After passing through a number of chopper switches and amplifiers, the actual magnetic field voltage signal and the deviation signal are separated at a very wide frequency. As such, the chopper amplifiers implemented in this disclosure are configured to accommodate a very wide frequency range.

도 12는 본 공개의 일 실시예에 따른 출력 제어 회로(1406)의 예시적인 회로도를 도시한다. 도시된 실시예에 따른 출력 제어 회로(1406)는 제 1 스위치(2202) 및 제 2 스위치(2204)를 포함한다. 제 1 스위치(2202)는 제 1 전류 경로를 형성하도록 출력 포트(1410)와 결합되며, 제 2 스위치(2204)는 제 2 전류 경로를 형성하도록 출력 포트(1410)와 결합된다. 전류는 반대 방향으로 제 1 전류 경로와 제 2 전류 경로를 통해 흐른다. 제 1 스위치(2202) 및 제 2 스위치(2204)는 선택적으로 연결될 자기 검출 신호에 의해 제어된다. 특정 실시예에서, 제 1 스위치(2202)는 트랜지스터이며, 제 2 스위치(2204)는 다이오드 또는 트랜지스터이다.12 shows an exemplary circuit diagram of an output control circuit 1406 according to one embodiment of the present disclosure. The output control circuit 1406 according to the illustrated embodiment includes a first switch 2202 and a second switch 2204. The first switch 2202 is coupled to the output port 1410 to form the first current path and the second switch 2204 is coupled to the output port 1410 to form the second current path. The current flows in the opposite direction through the first current path and the second current path. The first switch 2202 and the second switch 2204 are selectively controlled by a magnetic detection signal to be connected. In a particular embodiment, the first switch 2202 is a transistor and the second switch 2204 is a diode or a transistor.

특정 실시예에서, 제 1 스위치(2202)는 저전압 패스(low voltage pass)로서 구성되며 제 2 스위치(2204)는 고전압 패스(high voltage pass)로 구성된다. 제 1 스위치(2202) 및 제 2 스위치(2204) 모두의 제어 단부는 자기 검출 회로(1404)의 출력에 연결된다. 제 1 스위치(2202)의 출력 및 제 2 스위치(2204)의 입력은 출력 포트(1410)에 모두 연결된다. 제 1 스위치(2202)의 입력은 예컨대, 정류기 회로(1402)로부터의 출력(VDD) 또는 DC 전력원과 같이 고전압 단부(2206)에 연결될 수 있으며, 제 2 스위치(2204)의 출력은 예컨대 그라운드와 같이 저전압 단부(2208)에 연결될 수 있다.In a particular embodiment, the first switch 2202 is configured as a low voltage pass and the second switch 2204 is configured as a high voltage pass. The control end of both the first switch 2202 and the second switch 2204 is connected to the output of the magnetic detection circuit 1404. The output of the first switch 2202 and the input of the second switch 2204 are all connected to the output port 1410. The input of the first switch 2202 may be coupled to the high voltage end 2206, such as an output ( VDD ) from the rectifier circuit 1402 or a DC power source, and the output of the second switch 2204 may be, Voltage end 2208 as shown in FIG.

자기 검출 회로(1404)의 출력이 낮은 전압 신호인 경우, 제 1 스위치(2202)가 연결되고, 제 2 스위치(2204) 분리된다. 결과적으로, 부하 전류는 고전압 단부(2206)로부터 제 1 스위치(2202) 내로 흘러 출력 포트(1410)를 통해 밖으로 흐른다. 자기 검출 회로(1404)의 출력이 고전압 신호인 경우, 제 2 스위치(2204)는 연결되고, 제 1 스위치(2202)는 분리된다. 결과적으로, 부하 전류에서 출력 포트(1410)로부터 제 2 스위치(2204) 내로의 흘러 저전압 단부(2208)를 통해 밖으로 흐른다.When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a low voltage signal, the first switch 2202 is connected and the second switch 2204 is disconnected. As a result, the load current flows from the high voltage end 2206 into the first switch 2202 and flows out through the output port 1410. When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a high voltage signal, the second switch 2204 is connected, and the first switch 2202 is disconnected. As a result, the load current flows from the output port 1410 into the second switch 2204 and flows out through the low voltage end 2208. [

도 13는 본 공개의 다른 실시예에 따른 출력 제어 회로의 예시적인 회로도를 도시한다. 도시된 실시예에 따른 출력 제어 회로(1406)는 제 1 스위치(2302) 및 제 2 스위치(2304)를 포함한다. 제 1 스위치(2302)는 고전압 패스로 구성되며 제 2 스위치(2304)는 일방향 다이오드가 되도록 구성된다. 제 1 스위치(2302)의 제어 단부 및 제 2 스위치(2304)의 캐소드는 자기 검출 회로(1404)의 출력에 모두 연결된다. 특정 실시예에서, 제 1 스위치(2302)의 제어 단부는 저항(2308)을 통해 자기 검출 회로(1404)의 출력에 연결된다. 제 1 스위치(2302)의 입력은 정류기 회로(1402)의 출력에 연결될 수 있다(도 4 참조). 제 1 스위치(2302)의 출력 및 제 2 스위치의 어노드는 출력 포트(1410)에 모두 연결된다. 도 12에 도시된 실시예와 유사하게, 제 1 스위치(2302)는 제 1 전류 경로를 형성하도록 출력 포트(1410)와 결합되고, 제 2 스위치(2304)는 제 2 전류 경로를 형성하도록 출력 포트(1410)와 결합된다. 전류는 반대 방향인 제 1 및 제 2 전류 경로를 통해 흐른다. 자기 검출 회로(1404)의 출력이 고전압 신호일 경우, 제 1 스위치(2302)는 연결되며 제 2 스위치(2304)는 분리된다. 결과적으로, 부하 전류는 고전압 단부(2306)로부터 제 1 스위치(2302) 내로 흐르며, 출력 포트(1410)를 통해 밖으로 흐른다. 자기 검출 회로(1404)의 출력은 저전압 신호일 경우, 제 2 스위치(2304)는 연결되며 제 1 스위치(2302)는 분리된다. 결과적으로, 부하 전류는 출력 포트(1410)로부터 제 2 스위치(2304) 내로 흐른다.Figure 13 shows an exemplary circuit diagram of an output control circuit according to another embodiment of the present disclosure. The output control circuit 1406 according to the illustrated embodiment includes a first switch 2302 and a second switch 2304. The first switch 2302 is configured as a high voltage path and the second switch 2304 is configured as a unidirectional diode. The control end of the first switch 2302 and the cathode of the second switch 2304 are all connected to the output of the magnetic detection circuit 1404. In a particular embodiment, the control end of the first switch 2302 is coupled to the output of the magnetic detection circuit 1404 via a resistor 2308. The input of the first switch 2302 may be coupled to the output of the rectifier circuit 1402 (see FIG. 4). The output of the first switch 2302 and the anode of the second switch are all connected to the output port 1410. 12, a first switch 2302 is coupled to an output port 1410 to form a first current path, and a second switch 2304 is coupled to an output port 1410 to form a second current path. Similarly to the embodiment shown in FIG. 12, Gt; 1410 &lt; / RTI &gt; The current flows through the first and second current paths in opposite directions. When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a high voltage signal, the first switch 2302 is connected and the second switch 2304 is disconnected. As a result, the load current flows from the high voltage end 2306 into the first switch 2302, and flows out through the output port 1410. [ When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a low voltage signal, the second switch 2304 is connected and the first switch 2302 is disconnected. As a result, the load current flows from the output port 1410 into the second switch 2304.

도 14는 본 공개의 또 다른 실시예에 따라 출력 제어 회로의 예시적인 회로도를 도시한다. 도시된 실시예의 출력 제어 회로(1406)는 단방향 스위치(2402) 및 저항(2404)을 포함한다. 단방향 스위치(2402)는 제 1 전류 경로를 형성하도록 자계 검출 회로(1404)와 출력 포트(1410) 사이에서 연결되며 저항(2404)은 제 2 전류 경로를 형성하도록 자계 검출 회로(1404)와 출력 포트(1410) 사이에서 연결되며, 여기서, 전류는 반대 방향인 제 1 및 제 2 전류 경로를 통해 흐른다. 자기 검출 회로(1404)의 출력이 고전압 신호일 경우, 단방향 스위치(2402)는 연결되며 부하 전류는 단방향 스위치(2402)를 통해 자계 검출 회로(1404)의 출력에서 출력 포트(1410)로 흐른다. 자기 검출 회로(1404)의 출력이 저전압 신호일 경우, 단방향 스위치(2402)는 분리되며 부하 전류는 저항(2404)을 통해 출력 포트(1410)로부터 자기 검출 회로(1404)의 출력으로 흐른다.Figure 14 illustrates an exemplary circuit diagram of an output control circuit in accordance with another embodiment of the present disclosure; The output control circuit 1406 of the illustrated embodiment includes a unidirectional switch 2402 and a resistor 2404. The unidirectional switch 2402 is connected between the magnetic field detection circuit 1404 and the output port 1410 to form a first current path and the resistor 2404 is connected between the magnetic field detection circuit 1404 and the output port 1410 to form a second current path. (1410), where the current flows through the first and second current paths in opposite directions. When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a high voltage signal, the unidirectional switch 2402 is connected and the load current flows from the output of the magnetic field detection circuit 1404 through the unidirectional switch 2402 to the output port 1410. When the output of the magnetic detection circuit 1404 is a low voltage signal, the unidirectional switch 2402 is disconnected and the load current flows from the output port 1410 through the resistor 2404 to the output of the magnetic detection circuit 1404.

본 공개의 자기 센서는 추가 A/D 변환 장비가 필요하지 않는 시티 AC 전원에 직접 연결될 수 있다. 그러므로, 본 공개는 다양한 분야로의 자기 센서의 구현을 가능하게 한다. 또한, 자계 검출 회로는 검출된 자계 신호를 효율적으로 증폭하고, 전압을 조절하여 간섭 신호를 필터링할 수 있다. 그러므로, 자기 센서는 전기 회전자의 동작을 제어하도록 외부 자계의 극성에 관하여 더 정확한 신호를 생성할 수 있다.The magnetic sensors of the present disclosure can be connected directly to a city AC power source that does not require additional A / D conversion equipment. Therefore, the present disclosure enables the implementation of magnetic sensors in various fields. In addition, the magnetic field detection circuit can efficiently amplify the detected magnetic field signal and filter the interference signal by adjusting the voltage. Therefore, the magnetic sensor can generate a more accurate signal about the polarity of the external magnetic field to control the operation of the electric rotor.

도 15는 본 공개에 따라 구성된 자기 센서를 통합하는 모터(2500)의 예시적인 개략도를 도시한다. 모터는 AC 전원(2502), 모터(2504), 자기 센서(2508) 및 양방향 스위치(2510)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 모터(2500)는 자기 센서(2508)에 제공하기 전에 AC 전원(2502)의 레벨을 제거하도록 구성되는 전압 강하 회로(2506)를 더 포함할 수 있다. 자기 센서(2508)의 출력(Pout)은 양방향 스위치(2510)의 제어 단부에 전기 연결된다.Figure 15 shows an exemplary schematic diagram of a motor 2500 incorporating a magnetic sensor constructed in accordance with the present disclosure. The motor may include an AC power supply 2502, a motor 2504, a magnetic sensor 2508 and a bi-directional switch 2510. The motor 2500 may further include a voltage drop circuit 2506 configured to remove the level of the AC power supply 2502 before providing it to the magnetic sensor 2508. [ The output ( Pout ) of the magnetic sensor 2508 is electrically connected to the control end of the bi-directional switch 2510.

특정 실시예에서, 자기 센서(2508)는 AC 전원(2502)이 포지티브 반주기에서 동작할 때 그리고 자기 센서(2508)의 자계 검출 회로(1404)가 외부 자계가 제 1 극성을 나타냄을 결정할 때 양방향 스위치(2510)에 구동 전류를 출력하도록 구성된다. 대안적으로, 자기 센서(2508)의 출력 제어 회로(1406)는 AC 전원(2502)이 네거티브 반주기에서 동작할 때 그리고 자계 검출 회로(1404)가 외부 자계가 제 1 극성의 반대인 제 2 극성을 나타냄을 결정할 때 자기 센서(2508)가 양방향 스위치(2510)에 구동 전류를 출력하도록 구성된다. 자기 센서(2508)의 출력 제어 회로(1406)는, AC 전원(2502)이 네거티브 반주기에서 동작하고 자계 검출 회로(1404)가 외부 자계가 제 1 극성을 나타냄을 결정할 때, 또는 AC 전원(2502)은 포지티브 반주기에서 동작하며 자계 검출 회로(1404)가 제 2 극성을 나타냄을 결정할 때, 자기 센서(2508)가 양방향 스위치(2510)로 구동 전류를 출력하지 않도록 제어하도록 추가로 구성된다.In a particular embodiment, the magnetic sensor 2508 is operable when the AC power source 2502 is operating in a positive half-cycle and when the magnetic field detection circuit 1404 of the magnetic sensor 2508 determines that the external magnetic field exhibits a first polarity, And outputs a driving current to the driving circuit 2510. Alternatively, the output control circuit 1406 of the magnetic sensor 2508 is operable when the AC power source 2502 is operating in a negative half-cycle and when the magnetic field detection circuit 1404 detects that the external magnetic field has a second polarity opposite the first polarity The magnetic sensor 2508 is configured to output the driving current to the bidirectional switch 2510. [ The output control circuit 1406 of the magnetic sensor 2508 is activated when the AC power supply 2502 operates in a negative half period and the magnetic field detection circuit 1404 determines that the external magnetic field exhibits the first polarity, Directional switch 2510 when the magnetic field detection circuit 1404 determines that the magnetic field detection circuit 1404 is operating at the positive half period and that the magnetic field detection circuit 1404 indicates the second polarity.

자기 센서(2508)가 도 5에 도시된 정류기 회로 및 도 12에 도시된 출력 제어 회로를 사용하는 실시예에서, 도 12의 제 1 스위치(2202)의 입력은 도 5의 브릿지 전파 정류기의 전압 출력(VDD)에 연결하도록 구성되며 제 2 스위치(2204)의 출력은 그라운드에 연결하도록 구성된다. AC 전원(2502)이 포지티브 반주기에서 동작하고 자계 검출 회로(1404)가 저전압을 출력할 때, 제 1 스위치(2202)는 연결되며 제 2 스위치는 분리되고, 전류는 AC 전원(2502), 모터(2504), VAC +, 자기 센서(2508) 및 양방향 스위치(2510)를 통과하는 한 방향으로 흐른다. 자기 센서(2508) 내에서, 전류는 브릿지 전파 정류기의 전압 출력 및 제 1 스위치(2202)를 통해 흐른다. 특정 실시예에서, 전류는 자기 센서(2508)전에 전압 강하 회로(2506)를 통해 흐른다.In the embodiment in which the magnetic sensor 2508 uses the rectifier circuit shown in Fig. 5 and the output control circuit shown in Fig. 12, the input of the first switch 2202 in Fig. 12 is the voltage output of the bridge full- ( VDD ) and the output of the second switch 2204 is configured to connect to ground. When the AC power supply 2502 operates in the positive half-cycle and the magnetic field detection circuit 1404 outputs the low voltage, the first switch 2202 is connected and the second switch is disconnected and the current is supplied to the AC power supply 2502, the motor 2504, VAC + , magnetic sensor 2508 and bi-directional switch 2510. [ Within the magnetic sensor 2508, current flows through the voltage output of the bridge full wave rectifier and the first switch 2202. In a particular embodiment, the current flows through the voltage drop circuit 2506 before the magnetic sensor 2508.

AC 전원(2502)이 네거티브 반주기에서 동작하고 자계 검출 회로(1404)가 고전압을 출력할 때, 제 1 스위치(2202)는 분리되며 제 2 스위치는 연결되고, 전류는 AC 전원(2502), 양방향 스위치(2510), 자기 센서(2508) 및 모터(2504)를 통과하는 반대 방향으로 흐른다. 자기 센서(2508) 내에서, 전류는 제 2 스위치(2204), 브릿지 전파 정류기의 그라운드 출력, 제 1 다이오드(1502) 및 VAC +를 통해 흐른다. AC 전원(2502)이 포지티브 반주기에서 동작하고 자계 검출 회로(1404)가 고전압을 출력할 때, 또는 AC 전원(2502)이 네거티브 반주기에서 동작하고 자계 검출 회로(1404)가 저전압을 출력할 때, 제 1 스위치(2202) 및 제 2 스위치(2204)는 모두 분리된다. 결과적으로, 자기 센서(2508)의 Pout를 통해 흐르는 구동 전류는 존재하지 않는다.When the AC power source 2502 operates in a negative half-cycle and the magnetic field detection circuit 1404 outputs a high voltage, the first switch 2202 is disconnected and the second switch is connected and the current is supplied to the AC power source 2502, The magnetic sensor 2508, and the motor 2504 in the opposite direction. In the magnetic sensor 2508, current flows through the second switch 2204, the ground output of the bridge full-wave rectifier, the first diode 1502, and VAC + . When the AC power supply 2502 operates in the positive half-cycle and the magnetic field detection circuit 1404 outputs a high voltage or when the AC power supply 2502 operates in the negative half-cycle and the magnetic field detection circuit 1404 outputs the low voltage, 1 switch 2202 and the second switch 2204 are all separated. As a result, there is no driving current flowing through Pout of the magnetic sensor 2508. [

도 16은 본 공개에 따라 구성되는 자기 센서를 통합하는 동기식 모터(2600)의 예시적인 개략도를 도시한다. 동기식 모터(2600)는 고정자 및 고정자에 대하여 회전하도록 구성되는 회전자(2602)를 포함한다. 고정자는 고정자 코어(2604) 및 고정자 코어(2604) 주변에 감기도록 구성되는 고정자 코일(2612)을 포함한다. 고정자 코어(2604)는 철, 주철, 전기 강, 규소 등과 같은 임의의 연성 자기 물질로 구성될 수 있다. 회전자(2602)는 AC 전원이 직렬로 연결될 때, 60f/p의 일정한 속도(즉, 분당 회전수, rpm)에서 회전하도록 구성되며, 여기서, f는 AC 전원의 주파수이며 p는 회전자(2602)의 극 쌍의 수이다. 고정자 코어(2604)는 대향하는 극 부분(2608A 및 2608B)의 상으로 구성된다. 대향하는 극 부분(2608A 및 2608B)의 쌍의 각각은 극호 표면, 예컨대, 2610A 및 2610B을 갖는다. 회전자(2602)의 표면은 극호 표면(2610A, 2610B)에 반대되며 그 사이에 공극(2606)을 형성한다. 특정 실시예에서, 회전자(2602)와 고정자 사이의 공극(2606)은 매우 작은 고르지 않은 갭(gap) 영역을 대부분 가지며 고르다. 특정 실시예에서, 극 표면(2610A, 2610B)의 각각은 시작 그루브, 예컨대 2614로 더 구성된다. 극호 표면(2610A, 2610B)은 시작 그루브의 영역을 제외하고 회전자(2602)와 동심이다. 시작 그루브의 구성은 고르지 않은 자계를 내부에 형성한다. 또한, 시작 그루브의 구성은, 회전자(2602)가 정지 상태일 때, 회전자(2602)의 극(S1)이 극 부분(2608A 및 2608B)의 중심 극(S2)에 대한 각으로 경사진다. 이러한 구성은, 회전자(2602)가 모터가 턴 온될 때마다 시작 토크를 갖는 것을 허용한다. 본 실시예에서, 회전자(2602)의 극(S1)은 회전자(2602)의 2개의 자극 사이의 분리 경계이며, 중심 극(S2)은 중앙의 대향하는 극 부분(2608A 및 2608B)을 통과한다. 고정자 및 회전자(2602)는 모두 2개의 자극을 갖고 구성된다.16 illustrates an exemplary schematic diagram of a synchronous motor 2600 incorporating a magnetic sensor constructed in accordance with the present disclosure. The synchronous motor 2600 includes a stator 2602 and a rotor 2602 configured to rotate relative to the stator. The stator includes a stator core 2604 and a stator coil 2612 configured to wind around the stator core 2604. The stator core 2604 may be comprised of any soft magnetic material, such as iron, cast iron, electric steel, silicon, and the like. The rotor 2602 is configured to rotate at a constant speed (i.e., revolutions per minute, rpm) of 60 f / p when the AC power source is connected in series, where f is the frequency of the AC power source and p is the rotor 2602). Stator core 2604 is comprised of opposite pole portions 2608A and 2608B. Each of the pairs of opposing pole portions 2608A and 2608B has a very large surface, e.g., 2610A and 2610B. The surface of the rotor 2602 is opposite to the extreme surfaces 2610A and 2610B and forms a gap 2606 therebetween. In a particular embodiment, the gap 2606 between the rotor 2602 and the stator is substantially uniform with very small uneven gap areas. In a particular embodiment, each of the pole surfaces 2610A, 2610B is further comprised of a start groove, e.g., 2614. The extreme surfaces 2610A and 2610B are concentric with the rotor 2602 except in the region of the starting groove. The configuration of the starting groove forms an uneven magnetic field inside. The configuration of the starting groove is also such that the pole S1 of the rotor 2602 is inclined at an angle to the center pole S2 of the pole portions 2608A and 2608B when the rotor 2602 is at rest. This configuration allows the rotor 2602 to have a starting torque every time the motor is turned on. In this embodiment, the pole S1 of the rotor 2602 is the separation boundary between the two poles of the rotor 2602 and the center pole S2 passes through the central opposite pole portions 2608A and 2608B do. The stator and rotor 2602 are all configured with two magnetic poles.

본 공개에 따른 출력 제어 회로(1406)는 AC 전원(2502)의 극성 및 외부 자계의 극성을 기초로 연결 및 분리 사이의 상태를 스위칭하도록 양방향 스위치(2510)를 제어하고 또한 고정자 코일(2612)의 전력 증가 상태를 제어한다. 이처럼, 고정자에 의해 생성되는 자계는 하나의 단일 방향으로 회전자가 회전하도록 구동하도록 회전자(2602)의 자계 포지션과 공조하고 모터가 모터의 전력이 증가할 때마다 일정한 회전 방향을 갖는 것을 보장할 수 있다.The output control circuit 1406 according to the present disclosure controls the bidirectional switch 2510 to switch the state between connection and disconnection based on the polarity of the AC power supply 2502 and the polarity of the external magnetic field, And controls the power increase state. As such, the magnetic field generated by the stator can be coordinated with the magnetic field position of the rotor 2602 to drive the rotor to rotate in one unidirectional direction and ensure that the motor has a constant rotational direction each time the motor power increases have.

따라서, 응용 장치는, 본 공개의 일 실시예에 따라 추가로 제공된다. 응용 장치는 교류 전력으로 전력 공급되는 모터, 직렬로 전기 모터에 전기적으로 연결되는 양방향 전도 스위치 및 상기 실시예 중 임의의 하나에 따른 자기 센서 집적 회로를 포함한다. 자기 센서 집적 회로의 출력 포트는 양방향 전도 스위치의 제어 단부에 전기적으로 연결된다. 선택적으로 응용 장치는 펌프, 팬, 가전 제품, 차량 등이 될 수 있고, 가전 제품은 예컨대 세탁기, 식기 세척기, 레인지 후드, 배기 팬 등이 될 수 있다.Thus, an application device is additionally provided according to one embodiment of the present disclosure. The application device includes a motor powered by AC power, a bidirectional conduction 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 conduction switch. Alternatively, the application device may be a pump, a fan, an appliance, a vehicle, or the like, and the appliance may be, for example, a washing machine, a dishwasher, a range hood, an exhaust fan, and the like.

상술한 실시예는 예시적인 목적을 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 공개는 한정적인 것으로 의도되지 않는다. 고정자 및 회전자(2602)는 4개 또는 6개의 자극과 같이 상이한 자극으로 구성될 수 있다. 또한, 고정자 및 회전자(2602)는 서로에 대해 상이한 자극을 가질 수 있다.It should be understood that the above-described embodiments are for illustrative purposes only. The disclosure is not intended to be limiting. The stator and rotor 2602 may be configured with different stimuli such as four or six stimuli. Further, the stator and rotor 2602 may have different stimuli with respect to each other.

당업자는, 본 공개는 다양한 변형 및/또는 개선을 위해 다룰 수 있음을 인지할 것이다. 예컨대, 호스트 장치와 본 명세서에 개시된 바와 같이, 클라이언트 노드는 펌웨어, 펌웨어/소프트웨어의 조합, 펌웨어/하드웨어 조합, 또는 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 조합으로서 구현될 수 있다. 상기 기재된 다양한 구성요소의 구현이 하드웨어 장치에서 이행될 수 있지만, 이것은 또한 소프트웨어 전용 솔루션 - 예컨대, 기존 서버상에서의 설치 - 으로서 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 바와 같이 호스트의 유닛 및 클라이언트 노드는 펌웨어, 펌웨어/소프트웨어 조합, 펌웨어/하드웨어 조합, 또는 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 조합으로서 구현될 수 있다.Those skilled in the art will recognize that the disclosure may be adapted for various modifications and / or improvements. For example, as described herein with the host device, the client node may be implemented as firmware, firmware / software combination, firmware / hardware combination, or hardware / firmware / software combination. While the implementation of the various components described above may be implemented in a hardware device, it may also be implemented as a software-only solution, e.g., an installation on an existing server. Further, the unit and client nodes of the host may be implemented as firmware, firmware / software combination, firmware / hardware combination, or hardware / firmware / software combination as disclosed herein.

전술한 것이 최상의 모드 및/또는 다른 예로 간주되는 것으로 기재되었으나, 이는 다양한 변형이 이루어질 수 있고 본 명세서에 개시된 대상이 다양한 형태 및 실시예로 구현될 수 있으며, 상기 교시는 다수의 응용에 적용될 수 있고, 그 일부만이 본 명세서에 설명되는 것이 이해된다. 다음의 청구범위에 의해, 본 공개의 진정한 범위 내에 있는 임의의 모든 응용, 변형 및 변화가 청구되도록 의도된다.While the foregoing is considered to be the best mode and / or example, it is to be understood that various modifications may be made and the objects disclosed herein may be implemented in various forms and embodiments, , Only some of which are described herein. It is intended by the following claims to cover any and all applications, modifications and variations that fall within the true scope of the disclosure.

Claims (11)

자기 센서로서,
외부 전원에 연결되는 입력 포트;
자기 검출 신호를 생성하도록 구성되는 자계 검출 회로;
상기 자기 검출 신호에 반응하여 상기 자기 센서의 동작을 제어하도록 구성되는 출력 제어 회로; 및
출력 포트를 포함하고,
상기 자계 검출 회로는:
외부 자계를 검출하고 검출 신호를 출력하도록 구성되는 자기 감지 소자,
상기 검출 신호를 증폭하고 처리된 검출 신호를 생성하도록 상기 검출 신호로부터 간섭을 제거하도록 구성되는 신호 처리 소자 및
처리된 상기 검출 신호를 적어도 상기 자기 검출 신호에 반응하는 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하기 위하여 사용되는 상기 자기 검출 신호로 변환하도록 구성되는 변환 소자를 포함하고,
상기 제 1 상태에서, 부하 전류는 상기 자기 센서의 상기 출력 포트로부터 외부로 흐르고,
상기 제 2 상태에서, 부하 전류는 상기 자기 센서의 외부로부터 상기 출력 포트 내로 흐르는, 자기 센서.
As a magnetic sensor,
An input port connected to an external power source;
A magnetic field detection circuit configured to generate a magnetic detection signal;
An output control circuit configured to control an operation of the magnetic sensor in response to the magnetic detection signal; And
Output port,
The magnetic field detection circuit comprising:
A magnetic sensing element configured to detect an external magnetic field and output a detection signal,
A signal processing element configured to amplify the detection signal and remove interference from the detection signal to produce a processed detection signal; and
And a conversion element configured to convert the processed detection signal into the magnetic detection signal used for controlling the magnetic sensor to operate in at least one of a first state and a second state responsive to at least the magnetic detection signal,
In the first state, a load current flows out from the output port of the magnetic sensor to the outside,
And in the second state, a load current flows from the outside of the magnetic sensor into the output port.
청구항 1에 있어서, 상기 검출 신호는 자계 신호 및 편차 신호를 포함하고,
상기 신호 처리 소자는:
상기 검출 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수에 상응하는 상기 편차 신호 및 상기 자계 신호로 각각 분리하도록 구성되는 제 1 초퍼 스위치,
상기 편차 신호 및 상기 자계 신호를 증폭하고 증폭된 상기 편차 신호 및 증폭된 상기 자계 신호를 상기 초퍼 주파수 및 상기 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성되는 초퍼 증폭기 및
상기 초퍼 주파수에서 상기 편차 신호를 필터링 아웃(filter out)하도록 구성되는 필터 회로를 포함하는, 자기 센서.
The apparatus of claim 1, wherein the detection signal includes a magnetic field signal and a deviation signal,
Wherein the signal processing element comprises:
A first chopper switch configured to separate the detection signal into the deviation signal and the magnetic field signal corresponding to a chopper frequency and a baseband frequency, respectively,
A chopper amplifier configured to amplify the deviation signal and the magnetic field signal and to switch the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal to the chopper frequency and the base band frequency, respectively;
And filter circuitry configured to filter out the deviation signal at the chopper frequency.
청구항 2에 있어서, 상기 초퍼 증폭기는
제 1 증폭기 및
제 2 초퍼 스위치를 포함하고,
상기 제 1 증폭기는, 증폭된 상기 편차 신호 및 증폭된 상기 자계 신호를 각각 생성하도록 상기 제 1 초퍼 스위치로부터의 상기 편차 신호 및 상기 자계 신호에 대한 제 1 단계 증폭을 수행하기 위한 폴드형 캐스케이드 증폭기를 포함하고,
상기 제 2 초퍼 스위치는 증폭된 상기 편차 신호 및 증폭된 상기 자계 신호를 상기 초퍼 주파수 및 상기 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성되는, 자기 센서.
The chopper amplifier according to claim 2, wherein the chopper amplifier
The first amplifier and
And a second chopper switch,
The first amplifier includes a folded cascade amplifier for performing the first stage amplification on the deviation signal and the magnetic field signal from the first chopper switch to generate the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal, Including,
And the second chopper switch is configured to switch the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal to the chopper frequency and the baseband frequency, respectively.
청구항 3에 있어서, 상기 초퍼 증폭기는 상기 제 2 초퍼 스위치에 직렬 연결되는 제 2 증폭기를 더 포함하고,
상기 제 2 증폭기는 상기 초퍼 주파수로 스위칭되는 증폭된 상기 편차 신호 및 상기 베이스밴드 주파수로 스위칭되는 증폭된 상기 자계 신호에 대한 제 2 단계 증폭을 수행하도록 구성되는, 자기 센서.
4. The amplifier of claim 3, wherein the chopper amplifier further comprises a second amplifier connected in series to the second chopper switch,
Wherein the second amplifier is configured to perform a second stage amplification on the amplified deviation signal switched to the chopper frequency and the amplified magnetic field signal switched to the baseband frequency.
청구항 2에 있어서, 상기 신호 처리 소자는
상기 초퍼 증폭기와 상기 필터 회로 사이에서 결합되는 샘플 및 홀드 회로(sample-and-hold circuit)를 더 포함하고,
상기 샘플 및 홀드 회로는 제 1 클록 반주기 및 제 2 클록 반주기 동안 차동 신호의 제 1 쌍을 각각 샘플링하고 클록 주기 동안 샘플링된 차동 신호의 2개의 쌍을 출력하도록 구성되는, 자기 센서.
The signal processing device according to claim 2,
Further comprising a sample-and-hold circuit coupled between the chopper amplifier and the filter circuit,
Wherein the sample and hold circuit is configured to sample a first pair of differential signals during a first clock half period and a second clock half period, respectively, and to output two pairs of sampled differential signals during a clock period.
청구항 5에 있어서, 상기 필터 회로는 샘플링된 차동 신호의 2개의 쌍을 기초로 차동 신호의 제 2 쌍을 컴퓨팅하도록 구성되는 제 1 필터 및 상기 차동 신호의 제 2 쌍을 더 증폭하고, 상기 편차 신호를 제거하며 차동 신호의 제 3 쌍을 생성하도록 구성되는 제 2 필터를 더 포함하는, 자기 센서.The filter circuit of claim 5, wherein the filter circuit further comprises: a first filter configured to compute a second pair of differential signals based on two pairs of sampled differential signals; and a second filter configured to further amplify the second pair of differential signals, And to generate a third pair of differential signals. &Lt; Desc / Clms Page number 20 &gt; 청구항 2에 있어서, 상기 변환 소자는:
고전압 스레스홀드(threshold)와 상기 차동 신호의 제 3 쌍을 기초로 결정되는 출력 전압을 비교하도록 구성되는 제 1 비교기(comparator);
저전압 스레스홀드와 상기 출력 전압을 비교하도록 구성되는 제 2 비교기; 및
상기 출력 전압이 상기 고전압 스레스홀드보다 클 경우 제 1 전압을 출력하도록 또는 상기 출력 전압이 상기 저전압 스레스홀드보다 작을 경우 제 2 전압을 출력하도록, 또는 상기 출력 전압이 상기 저전압 스레스홀드와 상기 고전압 스레스홀드 사이에 있을 경우 상기 변환 소자의 출력을 유지하도록 구성되는 래치 논리 회로 - 상기 고전압 스레스홀드와 상기 저전압 스레스홀드는 차동 전압 기준의 쌍을 기초로 결정됨 - 를 포함하고,
상기 제 1 비교기 및 상기 제 2 비교기는 입력으로서 차동 전압 기준의 쌍 및 상기 필터 회로로부터 차동 신호의 제 3 쌍을 취하는(take), 자기 센서.
3. The device of claim 2, wherein the conversion element comprises:
A first comparator configured to compare an output voltage determined based on a high voltage threshold and a third pair of differential signals;
A second comparator configured to compare the output voltage with a low voltage threshold; And
To output a first voltage when the output voltage is greater than the high voltage threshold or to output a second voltage when the output voltage is less than the low voltage threshold, And a latch logic circuit configured to maintain the output of the conversion element if it is between a high voltage threshold, the high voltage threshold and the low voltage threshold being determined based on a differential voltage reference pair,
Wherein the first comparator and the second comparator take as inputs a pair of differential voltage references and a third pair of differential signals from the filter circuit.
청구항 6에 있어서, 상기 래치 논리 회로는 자계 강도가 미리 설정된 동작 지점에 도달할 경우 제 1 전압을 출력하도록 또는 상기 자계 강도가 미리 설정된 릴리스 지점에 도달하지 않을 경우 제 2 전압을 출력하도록, 또는 상기 자계 강도가 상기 미리 설정된 릴리스 지점과 상기 미리 설정된 동작 지점 사이에 있을 경우 상기 변환 소자의 출력을 유지하도록 구성되는, 자기 센서.7. The apparatus of claim 6, wherein the latch logic circuit is configured to output a first voltage when the magnetic field strength reaches a predetermined operating point or to output a second voltage when the magnetic field strength does not reach a predetermined release point, And to maintain the output of the conversion element when a magnetic field strength is between the predetermined release point and the predetermined operating point. 청구항 1에 있어서,
상기 입력 포트와 결합되고 상기 자계 검출 회로에 전압 공급을 제공하도록 구성되는 정류 회로 및
상기 스위칭 검출 신호를 기초로 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태 중 적어도 하나에서 상기 자기 센서가 동작하도록 제어하도록 구성되는 출력 제어 회로를 더 포함하고,
상기 출력 제어 회로는:
상기 제 1 상태에서 상기 출력 포트로부터 상기 자기 센서의 외부로 부하 전류가 흐르도록 허용하는 제 1 전류 경로를 형성하기 위하여 상기 출력 포트와 결합하는 제 1 스위치; 및
상기 제 2 상태에서 상기 자기 센서의 외부로부터 상기 출력 포트로 상기 부하 전류가 흐르도록 허용하는 제 2 전류 경로를 형성하도록 상기 출력 포트와 결합되는 제 2 스위치를 포함하고,
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치는 상기 제 1 전류 경로 및 상기 제 2 전류 경로를 선택적으로 턴 온하도록 상기 스위칭 검출 신호를 기초로 동작하는, 자기 센서.
The method according to claim 1,
A rectifier circuit coupled to the input port and configured to provide a voltage supply to the magnetic field detection circuitry;
And an output control circuit configured to control the magnetic sensor to operate in at least one of the first state and the second state based on the switching detection signal,
The output control circuit comprising:
A first switch coupled to the output port to form a first current path that allows the load current to flow from the output port to the outside of the magnetic sensor in the first state; And
And a second switch coupled to the output port to form a second current path that allows the load current to flow from the outside of the magnetic sensor to the output port in the second state,
Wherein the first switch and the second switch operate based on the switching detection signal to selectively turn on the first current path and the second current path.
자기 센서를 위한 집적 회로로서,
외부 전원에 연결되는 입력 포트;
출력 포트; 및
자기 검출 신호를 생성하도록 구성되는 자계 검출 회로를 포함하고, 상기 자계 검출 회로는:
외부 자계를 검출하고 검출 신호를 출력하도록 구성되는 자기 감지 소자 - 상기 검출 신호는 자계 신호 및 편차 신호를 포함함 - ,
상기 검출 신호를 증폭하고 처리된 검출 신호를 생성하도록 간섭을 제거하도록 구성되는 신호 처리 소자 및
처리된 상기 검출 신호를 적어도 상기 스위칭 검출 신호에 반응하는 제 1 상태 및 제 2 상태 중 적어도 하나에서 자기 센서가 동작하도록 제어하기 위하여 사용되는 상기 스위칭 검출 신호로 변환하도록 구성되는 변환 소자를 포함하고,
상기 신호 처리 소자는:
상기 검출 신호를 초퍼 주파수 및 베이스밴드 주파수에 상응하는 편차 신호 및 자계 신호로 각각 분리하도록 구성되는 제 1 초퍼 스위치,
상기 편차 신호 및 상기 자계 신호를 별도로 증폭하고 증폭된 상기 편차 신호 및 증폭된 상기 자계 신호를 상기 초퍼 주파수 및 상기 베이스밴드 주파수로 각각 스위칭하도록 구성되는 초퍼 증폭기; 및
상기 초퍼 주파수로 스위칭된 상기 편차 신호를 제거하도록 구성되는 필터 회로를 포함하는, 집적 회로.
An integrated circuit for a magnetic sensor,
An input port connected to an external power source;
Output port; And
A magnetic field detection circuit configured to generate a magnetic detection signal, the magnetic field detection circuit comprising:
A magnetic sensing element configured to detect an external magnetic field and output a detection signal, the detection signal including a magnetic field signal and a deviation signal,
A signal processing element configured to amplify the detection signal and remove interference to produce a processed detection signal; and
And a conversion element configured to convert the processed detection signal into the switching detection signal used for controlling the magnetic sensor to operate in at least one of a first state and a second state responsive to at least the switching detection signal,
Wherein the signal processing element comprises:
A first chopper switch configured to separate the detection signal into a deviation signal and a magnetic field signal corresponding to a chopper frequency and a baseband frequency, respectively,
A chopper amplifier configured to separately amplify the deviation signal and the magnetic field signal, and to switch the amplified deviation signal and the amplified magnetic field signal to the chopper frequency and the base band frequency, respectively; And
And a filter circuit configured to remove the deviation signal switched to the chopper frequency.
모터 어셈블리로서, 교류 전력으로 전력 공급되는 모터 및 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 자기 센서 또는 청구항 10에 기재되는 상기 자기 센서를 위한 상기 집적 회로를 포함하는, 모터 어셈블리.A motor assembly, comprising: a motor powered by ac power; and a magnetic sensor as claimed in any one of claims 1 to 9 or the integrated circuit for the magnetic sensor as claimed in claim 10.
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