(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
図5は、従来の磁場検出回路に適用される磁場検出スイッチICを例示した図である。
図5に示した磁場検出スイッチIC800は、電圧VCCが供給される電源端子6と、グランド(GND)端子7との間に接続される4端子センサ1、閾値調整回路2、電圧比較器3、内部発振器カウンタ4、内部発振器5を含んでいる。そして、外部から印加される磁場に対して出力端子から出力信号OUTを出力する。
図5に示した磁場検出スイッチIC800は、磁場を検出したことによって出力端子8から、電圧値がVCCの出力信号OUTが出力される。なお、このような磁場検出スイッチIC800は、例えば、特許文献1に記載されている。
【0003】
図5に示した磁場検出スイッチIC800では、その消費電流を低減するために、一定の周期で動作と動作の停止とを繰り返す、間欠駆動動作を行っている。具体的には、
図5に示した磁場検出スイッチIC800では、内部発振器5が出力する矩形の波形信号が、内部発振器カウンタ4によってカウントされている。内部発振器カウンタ4は、波形信号をカウントすることによって分周し、さらにデジタル処理をする。
【0004】
波形信号を分周することにより、例えば、1msecのうちの0.1msecの間だけ磁場検出スイッチIC800を動作させ、0.9msecの間は磁場検出スイッチIC800を動作させないようにすることができる。間欠駆動動作とは、このように、一定の周期で動作と停止とを繰り返す動作をいう。間欠駆動動作によれば、磁場検出スイッチIC800の平均消費電流を削減することができる。
【0005】
磁場検出スイッチIC800は、ICとして構成される。4端子センサ1、閾値調整回路2、電圧比較器3、内部発振器カウンタ4、内部発振器5は、電源端子6から供給される電圧VCCとGND端子7から供給されるGND電圧とを駆動電源電圧として動作する。
図6は、
図5に示した磁場検出スイッチIC800に、MOSトランジスタ8と抵抗素子9とを設けた磁場検出回路801を説明するための図である。磁場検出回路801では、磁場検出回路800から電圧値VCCの出力信号が出力されたときにMOSトランジスタ8がオンされる。MOSトランジスタ801のオンにより、磁場検出スイッチIC800の外部に接続された抵抗素子9に、
図5に示した電源端子6からGND端子7に向かう電流が流れる。
【0006】
電流が流れることにより、
図6中に示したポイントAにかかる電圧が増加する。抵抗素子9の電圧の増加を検出することにより、磁場検出スイッチIC800は、磁場の変動を検出することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記した間欠駆動動作には、動作中の消費電流が増大するという問題がある。以下、この理由について説明する。
図7(a)〜(e)は、
図5に示した磁場検出スイッチIC800の動作のタイミングチャートを示した図である。
図7(a)は磁場検出スイッチIC800に外部から加えられた磁場B(G)のタイミングチャートであって、縦軸に磁場の強度を示している。
図7(b)は、
図5に示した内部発振器5の出力信号のタイミングチャートであり、縦軸に出力信号の大きさを示している。
図7(c)は、
図5に示した内部発振器カウンタ4の出力信号のタイミングチャートである。
図7(c)の縦軸は内部発振器カウンタ4の出力信号の大きさを示していて、出力信号の値が0であるときに電圧比較器3及び4端子センサ1は停止する。そして、出力信号の値がVCCになると、電圧比較器3及び4端子センサ1が動作する。
【0009】
図7(d)は、磁場検出スイッチIC800の消費電流のタイミングチャートであり、縦軸には磁場検出回路801において消費される電流を示している。
図7(d)中に示したタイミングt0では、磁場検出回路801に印加される磁場に変化していない。このとき、磁場検出回路801においては、抵抗素子9にI0が流れている(
図7(d)中にタイミングt0として示す)。
【0010】
磁場検出回路801では、間欠駆動動作の過程で、周期的に
図5に示した電圧比較器3及び4端子センサ1が動作する。ただし、このとき、磁場検出スイッチIC800に閾値調整回路2で決定される閾値より大きい磁場が印加されない限り、
図6に示したMOSトランジスタ8がオンすることがない。このため、磁場検出スイッチIC800では、消費電流I3が消費される(
図7(d)中にタイミングt1として示す)。磁場検出スイッチIC800に閾値以上の磁場が印加されると、
図6に示したMOSトランジスタ8がオンされる。このため、磁場検出回路801では、MOSトランジスタ8によっても電流I4が消費される(
図7(d)中にタイミングt2として示す)。
【0011】
上記したように、磁場検出スイッチIC800では、間欠駆動動作の過程で磁場検出スイッチIC800が動作する度に電圧比較器3及び4端子センサ1が動作し、比較的大きな電流を消費する。また、磁場検出スイッチIC800では、間欠駆動動作の動作中に閾値を超えない磁場が印加されると、電圧比較器3及び4端子センサ1に流れる電流が抵抗素子9に流れる。このため、磁場検出回路801には、閾値を超える磁場が印加されていない場合であっても、抵抗素子9に流れる電流が増加し、閾値以上の磁場が印加されたと誤判定される可能性がある。
【0012】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、消費電流をさらに低減すると共に、閾値以上の磁場が印加されたか否かについての誤判定をなくすことができる磁場検出回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
以上説明した課題を解決するため、本発明の一態様の磁場検出回路は、磁場センサによって検出される磁場に基づいた出力信号を出力する出力部(例えば
図2−1に示した4端子センサ201、電圧比較器203)と、ソース・ドレイン端子の一方が
、電源電圧と接続される第1の端子に接続され、前記ソース・ドレイン端子の他方が第2
の端子に接続され、ゲート端子が前記出力部から出力された前記出力信号によってオン、オフされるMOSトランジスタ(例えば
図2−1に示したMOSトランジスタ208)と、前記第1電源から電力の供給を受けて、前記出力部が間欠駆動するように制御する間欠駆動制御部(例えば
図2−1に示した内部発信器205、内部発信カウンタ204)と、前記第1
の端子から電力の供給を受けて、一定の値の電流を出力する定電流源(例えば
図2−1に示した定電流源206)と、前記定電流源によって出力された電流に基づく電荷がチャージされ
、一端が前記定電流源に接続され、もう一端が前記第2の端子と接続される容量素子(例えば
図1に示した容量素子110)と、
前記第2の端子と接地電圧との間に接続され、前記MOSトランジスタがオンされた場合に電流の供給を受ける抵抗素子(例えば
図1に示した抵抗素子109)と、を含み、前記出力部は、前記間欠駆動制御部によって間欠駆動を停止されたときには信号が出力されることがなく、間欠駆動動作中には、前記容量素子にチャージされた電荷を駆動電力に使用することを特徴とする。
また、本発明の一態様の磁場検出回路は、前記出力部が、前記容量素子の一端と、当該
一端と異なる他端とに接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、出力部の間欠駆動動作において、駆動停止時には出力部が動作を停止し、駆動時であってMOSトランジスタをオンさせない場合には出力部が容量素子にチャージされている電荷を使って動作する。このため、間欠駆動動作によって消費される電流(電力)を低減することができる。また、MOSトランジスタがオンしないとき、第1電源、第2電源間に流れる電流は変化しないため、磁場検出の誤判定を防ぐことができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
・回路構成
図1は、本実施形態の磁場検出回路101を説明するための図である。磁場検出回路101は、磁場検出スイッチIC100と、抵抗素子109と、容量素子110と、を含んでいる。磁場検出スイッチIC100は、電源端子102とグランド(GND)端子103との間に接続されている。磁場検出スイッチIC100には3つの端子100a、100b、100cが設けられていて、電源端子102は端子100aに接続されていて、端子100aには電源端子102から電圧VCCが供給されている。
【0017】
GND103は端子100cに接続されていて、端子100cにはGND端子103によって設置されている。端子100bは、容量素子110の一端110bに接続されている。端子100bには、容量素子110によって電圧VCAPが印加されている。容量素子110の他の端部(他端)110aは抵抗素子
109に接続されている。容量素子110の一端110bと端子100bとの間のノードの1点をポイントBとする。容量素子110の他端110bと抵抗素子
109との接続点をポイントAと記す。
【0018】
図1に示した磁場検出回路101は、磁場検出スイッチIC100に印加された電圧に応じて変化する出力信号により、抵抗素子
109に
流れる電流を変化させる回路である。
図2−1は、
図1に示した磁場検出スイッチIC100の回路構成を説明するための図である。磁場検出スイッチIC100は、4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203、内部発振器カウンタ204、内部発振器205、定電流源206、MOSトランジスタ208を含んでいる。
【0019】
4端子センサ201は、端子201a、201b、201c、201dを有している。端子201aには電圧VCAPが印加されていて、端子201cは接地されている。端子201b、201dは、電圧比較器203の入力端子203a、203bに接続されている。また、端子201dには、閾値調整回路202に接続されている。
電圧比較器203の出力端子203dからは、出力信号OUTが出力される。出力信号OUTは、MOSトランジスタ8のゲート端子に印加される。MOSトランジスタ8のソース・ドレイン間には電圧VCCが印加されている。また、端子100aには定電流源206から定電流が供給されている。
【0020】
4端子センサ201は、磁場検出スイッチIC100に印加された磁場(以下、入力磁場と記す)を電圧の信号に変換(磁電変換)する。磁電変換によって生成された信号が、電圧比較器203の入力端子203a、203bに入力される。閾値調整回路202は、入力端子203aに入力される信号にオフセット電圧を与える。
電圧比較器203は、電磁変換された電圧と、この電圧にオフセット電圧を加算した電圧とを比較して、その差分にあたる電圧を出力する。出力された電圧はMOSトランジスタ208のゲート端子に接続され、MOSトランジスタ208がオン、オフされる。MOSトランジスタ208がオン、オフすることにより、
図1に示した電源端子102とGND端子103との間に流れる電流の値が変化する。
【0021】
内部発振器205は、ハイレベルが電圧VCC、ローレベルがGND電圧(電圧GND)の矩形の波形信号を出力し、内部発振器カウンタ204は波形信号を分周する。波形信号の周波数は一定である。
内部発信器カウンタ204からは、分周された信号(例えば1msecのうちの0.1msec)に基づいて制御信号s1、s2が出力される。制御信号s1は、4端子センサ201に入力され、制御信号s2は、電圧比較器203に入力される。4端子センサ201、電圧比較器203は、制御信号にしたがって動作、動作の停止を実行し、間欠駆動動作を行う。定電流源206は、
図1に示した端子100bに、一定の電流を供給する。このような磁場検出回路101の駆動方式は、容量駆動方式と呼ばれている。
【0022】
図2−1に破線で示した制御信号s1、s2は、4端子センサ201、電圧比較器203に入力されることを模式的に示した図である。ここで、
図2−2を用い、4端子センサ201、電圧比較器203の駆動、駆動停止と制御信号s1、s2との関係を具体的に説明する。
図2−2は、制御信号S1によって4端子センサ201の駆動を停止するための具体的な構成を例示した図である。このような構成は、例えば、4端子センサの端子201aと電圧VCAPが印加される端子との間にMOSトランジスタ221を設ける。そして、4端子センサの端子201bと電圧GNDの端子との間にMOSトランジスタ222を設ける。そして、MOSトランジスタ221、222のゲート端子をドライバ223によって駆動するよう構成し、制御信号s1がドライバ223に入力されるようにする。
【0023】
このように構成によれば、例えば、ドライバは、制御信号s1が入力されたことによってMOSトランジスタ221、222をオンさせることによって4端子センサ201を動作させることができる。また、制御信号s1が入力されていない間はMOSトランジスタ221、222をオフさせておくことにより、4端子センサの駆動を停止させることができる。そして、制御信号s1にしたがって4端子センサ201、電圧比較器203を間欠駆動動作させることができる。
【0024】
なお、
図2−2では4端子センサ201についてのみ記したが、電圧比較器203についても同様の構成によって制御信号s2によって制御することができる。
また、
図2−1に示した磁場検出回路101では、
図1に示した容量素子110に、定電流源206によって一定の値の電流を流すことができる。電流によって容量素子110に電荷がチャージされ、容量素子110にかかる電圧VCAPが、磁場検出スイッチIC100に印加される。
【0025】
このことにより、磁場検出スイッチIC100において、4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203は、電圧VCAPと電圧GNDとを駆動電源電圧として動作する。また、内部発信器205、内部発信器カウンタ204、定電流源206、MOSトランジスタ208は、電圧VCCと電圧GNDとを電源電圧として動作する。
図3(a)、(b)は、
図2−1に示した磁場検出スイッチIC100における、VCAPとポイントBに流れる電流とを示した図である。
図3(a)は、間欠駆動動作の動作停止中の状態を示し、
図3(b)は、間欠駆動動作の動作中の状態を示している。
【0026】
間欠駆動動作の停止中では、
図3(a)に示したように、電源端子102から定電流源
206を通って定電流I1が容量素子110に流れる。このため、容量素子110には、
電荷がチャージされる。このとき、4端子センサ201と閾値調整回路202とは動作を
停
止しているから、
図2−1に示したVCAPが印加される端子201aから磁場検出ス
イッチIC100内には電流が流れない。
【0027】
一方、間欠駆動動作の動作中では、容量素子110にチャージされた電荷を使い、電圧VCAPと電圧GNDとを駆動電源電圧として4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203が駆動する。このとき、電圧VCAPが印加された端子201aから磁場検出スイッチIC100の端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203へ電流I2が流れる。このため、
図3(b)に示したように、端子201aとポイントBとの間には、電流I1−電流I2が流れることになる。
【0028】
・動作
図4(a)〜(g)は、本実施形態の磁場検出回路101の、容量駆動方式を使った動作を説明するためのタイミングチャートである。
図4(a)〜(g)に示した横軸は、全て時間軸となっている。
図4(a)は、磁場検出スイッチIC100に外部から印加される(入力される)磁場のタイミングチャートであって、縦軸は磁場B(G)の強度である。図中に示した一点鎖線は、磁場検出スイッチIC100が磁場を検出したと判定される閾値であり、一点鎖線に示した強度以上の強度を持った磁場が磁場検出スイッチIC100に入力されると、磁場検出スイッチIC100は、磁場を検出したとして、
図2−1に示した出力信号OUTを出力する。
【0029】
図4(b)は、
図2−1に示した内部発信器205の出力信号のタイミングチャートである。図から明らかなように、内部発信器205は、低レベルが電圧GND、ハイレベルが電圧VCCの矩形波形を有する信号を出力する。信号の周波数は一定である。また、
図4(c)は、内部発信器カウンタ204の出力のタイミングチャートである。
図4(c)に示したように、内部発信器カウンタ204は、内部発信器205が出力する信号を分周し、例えば内部発信器205が出力する4つの信号のうちの1つの割合で電圧VCCの信号を出力している。
【0030】
図4(d)は、
図1に示した、電圧VCAPが印加されている端子201aと、ポイントBとの間に流れる電流を説明するための図である。また、
図4(e)は、端子201aに印加される、電圧VCAPを説明するための図である。
図4(f)は、
図1、
図3(a)、(b)に示した抵抗素子109を流れる電流を説明するためのタイミングチャートである。
図4(g)は、
図1、
図3(a)、(b)に示したポイントAの電圧を説明するためのタイミングチャートである。
【0031】
図4(d)に示ししたように、本実施形態では、間欠駆動動作の停止中、
図3(a)に示した磁場検出スイッチIC100の端子100b(電圧VCAPが印加されている)からポイントBに電流I1が流れる。電流I1が流れたことにより、容量素子110には電荷がチャージされる。このため、端子201aの電圧は、
図4(e)に示したように、電圧VCAPから電圧VCCに向けて上昇する。端子201aの電圧が電圧VCCに達すると、端子201aとポイントBとの間の電位差がなくなって、端子201a、ポイントB間に電流I1が流れなくなる。
【0032】
また、間欠駆動動作中であって、入力磁場が磁場検出スイッチIC100の検出磁場閾値を超えない場合、電圧VCAPを駆動電源電圧として、4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203が動作する。この動作により、
図3(b)に示した電流I2が発生する。そして、
図4(d)に示したように、端子201a、ポイントB間に電流I1−I2が流れるようになる。
【0033】
このとき、駆動電源電圧に容量素子110にチャージされていた電荷が消費されることから、端子201aの電圧VCAPが低下する。ただし、
図3(b)に示した抵抗素子109には、間欠駆動動作の停止中と同じ電流が流れている(
図4(f))。このため、本実施形態によれば、間欠駆動動作中に入力された磁場が、入力磁場が閾値を超えない場合、磁場検出スイッチIC100が磁場を検出した、と誤判断されることがなくなる。
【0034】
また、再び間欠駆動動作が停止すると、容量素子110には、電荷がチャージされる。そして、間欠駆動動作中に、磁場検出スイッチIC100に、検出磁場閾値以上の磁場が入力されると、
図2−1に示したMOSトランジスタ208がオンする。MOSトランジスタ208のオンにより、端子100aと端子100cとの間に電流が流れる。この電流は、
図3(b)等に示した抵抗素子109を通ってGND端子103に流れるため(
図4(f))、
図4(g)に示したように、ポイントAにかかる電圧が増加する。
【0035】
以上の動作により、本願発明は、抵抗素子109を流れる電流の増加によって磁場検出スイッチIC100による磁場の検出を検知することができる。
また、本実施形態の磁場検出回路101は、磁場検出スイッチIC100の4端子センサ等が、間欠駆動動作の停止中は容量素子110にチャージされた電荷を駆動電圧電源とする。このため、
図4(f)に示したように、間欠駆動動作の停止中に磁場が入力されたとしても、抵抗素子109に流れる電流が変化することがない。このように本発明によれば、磁場検出スイッチIC100で消費される電力を低減することができる。
【0036】
ここで、容量素子110の容量値と、電流I1の値を求めるための計算方法を説明する。
図4に示したように、本実施形態の磁場検出回路では、間欠駆動動作中に電圧VCAPが下がる。電圧VCAPの低下量を、電圧量Vdropと記す。電圧量Vdropは、簡易的に、
Vdrop=C×I3×tp 式(1)
で求めることができる。また、Vdropには、以下の関係があることが望ましい。
Vt>VCC−Vdrop 式(2)
なお、式(1)において、Cは容量素子110の容量値であり、I3は、電圧VCAPで駆動される4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203の消費電流の総和である。tpは間欠駆動の動作時間を示している。また、式(2)において、Vtは4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203が駆動できる最少の電圧を示している。
【0037】
さらに、本実施形態では、欠駆動停止中に容量素子110にチャージされる電荷量が、間欠駆動動作中に消費される電荷量よりも小さいと、電圧VCAPが電圧はVtよりも低くなる。このため、本実施形態では、間欠駆動停止中に定電流回路206から容量素子110に流れる電流I1が、以下の関係を有することが望ましい。
C×I1×tn>Vdrop=C×I3×tp 式(3)
【0038】
なお、式(3)において、tnは、間欠駆動動作の停止時間を示している。
本実施形態の電流I1、容量素子110の容量値は、上記した式(1)〜(3)を満たす範囲内で、任意に決定することができる。
なお、以上説明した本実施形態の磁場検出回路では、磁場検出スイッチIC100を、4端子センサ201、閾値調整回路202、電圧比較器203、内部発信器205、内部発信器カウンタ204、定電流源206、MOSトランジスタ208を備えるように構成した。そして、磁場検出回路101を、このような磁場検出スイッチIC100と、抵抗素子109と、容量素子110とによって構成している。
【0039】
しかし、本実施形態は、このような構成に限定されるものでなく、全ての素子をICとして集積化してもよく、また、素子をいくつか適宜選択しそれらをICとして集積化してもよい。
さらに、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。