TW201447340A - 磁性感測器 - Google Patents

Abstract

[課題]提供在連接磁性感測器之電子機器側，具備可容易檢測出輸出端子之連接異常狀態之輸出電路的磁性感測器。[解決手段]為一種具備有開汲極輸出之輸出電路的磁性感測器，其具有流通不同電流之兩個定電流電路和選擇器電路，藉由選擇器電路，選擇因應磁性判定結果之電流，將與該電流和藉由外部負載之電阻值而決定的外部電源電壓不同之2值的中間電壓設為輸出電壓。

Description

磁性感測器

本發明係關於將磁場強度轉換成電訊號之磁性感測器。

現今，在電子機器中，作為檢測出磁場產生構件之位置或距離或旋轉等之感測器，使用磁性感測器。

磁性感測器係檢測出被施加於磁電轉換元件之磁場，將所檢測出之磁場轉換成電訊號，與事先設定有該電訊號之參照電壓做比較，進行所檢測出之磁場對既定之磁場強度為大的狀態(以下，稱為檢測狀態)或小的狀態(以下，稱為非檢測狀態)之判定。並且，根據判定之結果，輸出既定之訊號。

圖6為表示以往之磁性感測器之一例的方塊圖。

磁性感測器100動作成下述般。

放大器21係放大因應貫通磁電轉換元件10之磁場之大小而產生之電位差。比較器22係比較放大器21之輸出電壓和參照電壓Vref，輸出其結果。輸出電路90係根據 比較器22之輸出結果，將輸出端子OUT設為高阻抗或低位準之電壓(例如，參照專利文獻1)。

磁性感測器100之輸出電路90一般為開汲極輸出，其係由在輸出端子OUT和接地端子之間連接的輸出電晶體25，和控制輸出電晶體25之控制電路24所構成，將輸出端子OUT上拉至外部負載9之外部電源端子之電壓V2。因此，端子VA之電壓為外部電源端子之電壓V2或接地電壓之2值之電壓中之一者。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2012-181128號公報

然而，在被搭載在汽車等之電子機器中，以降低使用上之危險程度為目的，致力於具備用以確保安全的功能。例如，需要於零件之端子脫落或對接地端子短路時，可以檢測出零件為異常狀態的功能。

但是，在圖6所示之以往之磁性感測器之端子VA之電壓中，難以在電子機器側檢測出磁性感測器之輸出端子之端子脫落等之異常狀態。即是端子VA之電壓因正常狀態中之2值的電壓和異常狀態中之2值的電壓為等效，故難以進行狀態之區別。

本發明係為了解決上述課題而創作出，提供在連接磁性感測器之電子機器側，具備可容易檢測出磁性感測器之輸出端子之端子脫落等之異常狀態之輸出電路的磁性感測器。

為了解決以往之課題，具備本發明之輸出電路之磁性感測器成為下述般的構成。

為一種具備有開汲極輸出之輸出電路的磁性感測器，其具有流通不同電流之兩個定電流電路和選擇器電路，藉由選擇器電路，選擇輸出因應磁性判定結果之電流，將與該電流和藉由外部負載之電阻值而決定的外部電源電壓不同之2值的中間電壓設為輸出電壓。

若藉由本發明之磁性感測器時，僅追加簡單之電路，不用改變磁性感測器之端子數，就可向外部告知發生磁性感測器之輸出端子之端子脫落等之異常狀態。依此，在磁性感測器之後段，可以檢測出磁性感測器之異常狀態。

10‧‧‧磁電轉換元件

20‧‧‧磁性判定部

21‧‧‧放大器

22‧‧‧比較器

23‧‧‧參照電壓電路

30、70、80、90‧‧‧輸出電路部

24‧‧‧控制電路

31‧‧‧選擇器電路

圖1為表示本實施形態之磁性感測器之方塊圖。

圖2表示本實施形態之磁性感測器之狀態不同的VA端子之電壓的圖示。

圖3表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之具體例的電路圖。

圖4表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之其他具體例的電路圖。

圖5表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之其他具體例的電路圖。

圖6為表示以往之磁性感測器的方塊圖。

以下，參照圖面說明本發明之實施形態。

圖1為表示本實施形態之磁性感測器的方塊圖。

磁性感測器1具備磁電轉換元件10、磁性判定部20、輸出電路部30。

磁電轉換元件10檢測出被施加於磁電轉換元件10之磁場，將所檢測出之磁場轉換成電訊號而予以輸出。磁性判定部20將該電訊號與事先設定之參照電壓Vref比較，進行檢測、非檢測之磁性判定。輸出電路部30係根據磁性判定之結果輸出既定訊號的開汲極輸出。

磁電轉換元件10為例如霍耳元件，輸出因應被施加之磁場強度的電訊號。該電訊號相當於藉由內部電源端子之電壓V1被驅動之霍耳元件之電源供給端子之外的2端子間的電壓差。磁性判定部20係由例如放大器 21、比較器22、參照電壓電路23所構成，於放大磁電轉換元件10輸出之微小的電訊號之後，與事先設定之參照電壓Vref比較。磁性判定部20係輸出比較結果以當作高位準和低位準之2值的電壓。

例如，於比較結果為檢測狀態之時，從磁性判定部20輸出高位準，於非檢測狀態之時，從磁性判定部20輸出低位準。

輸出電路部30係由選擇器電路31和定電流電路32及33所構成。選擇器電路31為具備共通接點31a、兩個接點31b、31c和控制端子31d的開關。針對選擇器電路31之開關動作予以說明。於控制端子31d之電壓為高位準之時，連接共通接點31a和接點31b，於控制端子31d之電壓為低位準之時，共通接點31a和接點31c被連接。控制端子31d連接磁性判定部20之輸出端子。共通接點31a被連接於磁性感測器1之OUT端子。接點31b被連接於定電流電路32，接點31c被連接於定電流電路33。在定電流電路32、33流通之電流分別為I32、I33。該些大小關係為I32>I33之關係。

因應控制端子31d之電壓變化，藉由選擇器電路31進行開關動作，OUT端子之電流Iout成為電流I32或電流I33。因此，磁性感測器1在檢測狀態中將電流I32從OUT端子引入接地端子，在非檢測狀態中將電流I33從OUT端子引入接地端子。

磁性感測器1之OUT端子係連接於一端連接 於電壓V2之外部電源端子之電阻60之另一端，並且被連接於為輸出訊號之目的地的VA端子。因此，磁性感測器1係從外部負載9之電阻60引入電流。當將電阻60之電阻值設為R60時，在檢測狀態中，VA端子之電壓VA1成為式1所式般。

VA1=V2-R60×I32．．．(1)

再者，在非檢測狀態中，VA端子之電壓VA2成為式2所式般。

VA2=V2-R60×I33．．．(2)

在此，OUT端子電流Iout被設定成下述般。

V2/R60>I32>I33．．．(3)

依此，檢測狀態之電壓VA1及非檢測狀態之電壓VA2和外部電源端子之電壓V2之大小關係成為式4。

V2>VA2>VA1．．．(4)

圖2表示磁性感測器1和外部負載9之連接 狀態為正常狀態，OUT端子脫離狀態、OUT端子接地狀態之時的VA端子的電壓。外部電源端子之電壓V2和檢測狀態之電壓VA1和非檢測狀態之電壓VA2如圖示般具有關係。

當OUT端子和VA端子成為脫離狀態時，VA端子之電壓無論檢測狀態、非檢測狀態，皆成為與外部電源端子之電壓V2相等。再者，當成為OUT端子接地狀態，即是OUT端子與接地端子短路之狀態，VA端子之電壓不管檢測狀態、非檢測狀態，皆與接地電壓相等。

如上述般，若藉由本實施形態之磁性感測器，當磁性感測器1之輸出端子OUT之連接陷入異常狀態之時，可以輸出告知異常狀態之訊號。因此，在輸入磁性感測器1之訊號的電子機器側，可以容易檢測出異常狀態。

圖3表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之具體例的電路圖。

輸出電路部70具備選擇器電路31、定電流電路74和電晶體M71、輸出電晶體M32、M33。

電晶體M71係汲極和閘極被連接於定電流電路74，源極被連接於接地端子。輸出電晶體M32係閘極被連接於定電流電路74，汲極被連接於選擇器電路31之接點31b，源極被連接於接地端子。輸出電晶體M33係閘極被連接於定電流電路74，汲極被連接於選擇器電路31之接點31c，源極被連接於接地端子。輸出電晶體M32、 M33構成電晶體M71和電流鏡電路。

輸出電晶體M32、M33之閘極之電壓VC藉由在定電流電路74流動的電流和流通電晶體M71之電流的互相衝突而決定。因此，藉由使定電流電路74之電流值或電晶體M71之電流的流動容易度最佳化，可以適當地設定電壓VC。

輸出電晶體M32和M33係當被供給相同閘極電壓，相同汲極電壓之時，被設定成電流之流動容易度不同。具體而言，將輸出電晶體M32和M33之通道寬度W設定成W(M32)>W(M33)。藉由電流鏡電路，輸出電晶體M32之汲極-源極間電流I32，和輸出電晶體M33之汲極-源極間電流I33，因藉由電晶體之通道寬度W之比而被決定，成立上述式(3)。

如上述般，若藉由本實施形態之磁性感測器，當磁性感測器2之輸出端子OUT之連接陷入異常狀態之時，可以輸出告知異常狀態之訊號。因此，在輸入磁性感測器2之訊號的電子機器側，可以容易檢測出異常狀態。

圖4表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之其他具體例的電路圖。

輸出電路部80具備選擇器電路31、定電流電路84、85和電晶體M82、M83、輸出電晶體M81。

電晶體M82係汲極和閘極被連接於定電流電路84和選擇器電路31之接點31b，源極被連接於接地端 子。電晶體M83係汲極和閘極被連接於定電流電路85和選擇器電路31之接點31c，源極被連接於接地端子。輸出電晶體M81係閘極被連接於選擇器電路31之共通接點31a，汲極被連接於磁性感測器3之OUT端子，源極被連接於接地端子。輸出電晶體M81構成電晶體M82、M83和電流鏡電路。

電晶體M82之閘極之電壓VD藉由在定電流電路84流動的電流和流通電晶體M82之電流的互相衝突而決定。電晶體M83之閘極之電壓VE藉由在定電流電路85流動的電流和流通電晶體M83之電流的互相衝突而決定。在此，電壓VD和電壓VE之大小關係設定成VD>VE。例如，藉由使電晶體M82、M83之通道寬度相等，將定電流電路84、85之電流值I84、I85設為I84>I85。或者，藉由使定電流電路84、85之電流值相等，將電晶體M82、M83之通道寬度W設定成W(M83)>W(M82)而實現。然後，輸出電晶體M81之汲極-源極間電流，於閘極為電壓VD之時設定成I32，於閘極為電壓VE之時設定成I33。

圖5表示本實施形態之磁性感測器之輸出電路部之其他具體例的電路圖。

圖4之輸出電路80即使構成如此亦可。

如上述般，若藉由本實施形態之磁性感測器，當磁性感測器3之輸出端子VOUT之連接陷入異常狀態之時，可以輸出告知異常狀態之訊號。因此，在輸入磁 性感測器3之訊號的電子機器側，可以容易檢測出異常狀態。

1‧‧‧磁性感測器

9‧‧‧負載

10‧‧‧磁電轉換元件

20‧‧‧磁性判定部

21‧‧‧放大器

22‧‧‧比較器

23‧‧‧參照電壓電路

30‧‧‧輸出電路部

24‧‧‧控制電路

31‧‧‧選擇器電路

31a、31b、31c、31d、32‧‧‧定電流電路

33‧‧‧定電流電路

60‧‧‧電阻

Claims (4)

1. 一種磁性感測器，為具備開汲極輸出之輸出電路的磁性感測器，其特徵在於：具備磁電轉換元件，其係輸出與所施加之磁場對應的電壓；磁性判定部，其係將上述磁電轉換元件所輸出之電壓與參照電壓進行比較判定；及輸出電路部，其係根據上述磁性判定部之輸出，輸出既定之訊號，上述輸出電路部具備：第1定電流電路；第2定電流電路，其係流通小於上述第1定電流電路；選擇器電路，其係在控制端子連接上述磁性判定部之輸出，在第1接點連接上述第1定電流電路，在第2接點連接上述第2定電流電路，在共通接點連接上述磁性感測器之輸出端子，根據被輸入至上述控制端子之訊號，將上述共通接點切換至上述第1接點和上述第2接點而予以連接。
2. 如請求項1所述之磁性感測器，其中上述磁性感測器之輸出端子經電阻被連接於外部電源，上述磁性感測器之輸出端子之電壓為上述外部電源之電壓和接地端子之電壓之中間之電壓。
3. 如請求項1或2所述之磁性感測器，其中上述輸出電路部具備：電晶體，其閘極和汲極為被連接於上述選擇器電路之上述共通接點；和輸出電晶體，其閘極被連接於上述電晶體之閘極和汲極，汲極被連接於上述磁性感測器的輸出端子。
4. 如請求項1或2所述之磁性感測器，其中上述輸出電路部具備：第1電晶體，其閘極和汲極被連接於上述第1定電流電路和上述選擇器電路之上述第1接點；第2電晶體，其閘極和汲極被連接於上述第2定電流電路和上述選擇器電路之上述第2接點；及輸出電晶體，其閘極被連接於上述選擇器電路之上述共通接點，汲極被連接於上述磁性感測器的輸出端子。