(57)【要約】【課題】磁気センサが接続される電子機器側で、容易に異常接続状態を検知可能な出力回路を備えた磁気センサを提供する。【解決手段】異なる電流を流す２つの定電流回路とセレクタ回路を有し、セレクタ回路により磁気判定結果に応じた電流が選択出力され、この電流と外部負荷の抵抗値によって決まる外部電源電圧と異なる２値の中間電圧を出力電圧とする、オープンドレイン出力の出力回路を備えた磁気センサ。【選択図】図１
2014153329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンドレイン出力の出力回路を備える磁気センサであって、
印加される磁界に応じた電圧を出力する磁電変換素子と、
前記磁電変換素子が出力する電圧を参照電圧と比較判定する磁気判定部と、
前記磁気判定部の出力に基づいて、所定の信号を出力する出力回路部と、を備え、
前記出力回路部は、
第１定電流回路と、
前記第１定電流回路より小さな電流を流す第２定電流回路と、
制御端子には前記磁気判定部の出力が接続され、第１接点に前記第１定電流回路が接続され、第２接点に前記第２定電流回路が接続され、共通接点に前記磁気センサの出力端子が接続され、前記制御端子に入力される信号に基づいて前記共通接点を前記第１接点と前記第２接点に切り替えて接続するセレクタ回路と、
を備えたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気センサの出力端子は、抵抗を介して外部電源に接続され、
前記磁気センサの出力端子の電圧は、前記外部電源の電圧と接地端子の電圧の中間の電圧であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記出力回路部は、
ゲートとドレインが前記セレクタ回路の前記共通接点に接続されたトランジスタと、
ゲートが前記トランジスタのゲートとドレインに接続され、ドレインが前記磁気センサの出力端子に接続された出力トランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記出力回路部は、
ゲートとドレインが前記第１定電流回路と前記セレクタ回路の前記第１接点に接続された第１トランジスタと、
ゲートとドレインが前記第２定電流回路と前記セレクタ回路の前記第２接点に接続された第２トランジスタと、
ゲートが前記セレクタ回路の前記共通接点に接続され、ドレインが前記磁気センサの出力端子に接続された出力トランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界強度を電気信号に変換する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電子機器において磁界発生部材の位置や距離や回転等を検出するセンサとして、磁気センサが用いられている。
【０００３】
磁気センサは、磁電変換素子に印加される磁界を検出し、検出磁界を電子信号に変換し、この電気信号を予め設定した参照電圧と比較し、検出磁界が所定の磁界強度に対して大きい状態（以下、検出状態）であるか、小さい状態（以下、非検出状態）であるかの判定を行う。さらに、判定の結果に基づいて所定の信号を出力する。
【０００４】
図６は、従来の磁気センサの一例を示すブロック図である。
磁気センサ１００は、磁電変換素子１０を貫通する磁界の大きさに応じて生じた電位差を増幅器２１が増幅し、比較器２２によって参照電圧Ｖｒｅｆと比較され、その結果に基づいて出力回路９０がハイレベルまたはローレベルの２値の電圧を出力端子ＯＵＴに出力する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
磁気センサ１００の出力回路９０は、出力端子ＯＵＴと接地端子の間に接続した出力トランジスタ２５と、出力トランジスタ２５を制御する制御回路２４で構成し、出力端子ＯＵＴを外部負荷９の外部電源端子の電圧Ｖ２にプルアップする、オープンドレイン出力が一般的である。従って、出力端子ＯＵＴの電圧は、電圧Ｖ２と接地電圧の２値を取る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、自動車等に搭載される電子機器においては、使用上の危険の程度を低減する目的で、機能としての安全性を備える取り組みが必要とされている。例えば、部品の端子外れや接地端子への短絡時に、部品が異常接続状態であることを検知できる仕組みが望まれる。
【０００８】
しかしながら、図６に示した従来の磁気センサの出力端子では、電子機器側で異常接続状態の検知が困難であった。すなわち、正常接続状態における２値の出力電圧と、異常接続状態における２値の出力電圧とが等価であるため、出力信号としての区別が困難であった。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、磁気センサが接続される電子機器側で、容易に異常接続状態を検知可能な出力回路を備えた磁気センサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の課題を解決するために、本発明の出力回路を備えた磁気センサは以下のような構成とした。
【００１１】
異なる電流を流す２つの定電流回路とセレクタ回路を有し、セレクタ回路により磁気判定結果に応じた電流が選択出力され、この電流と外部負荷の抵抗値によって決まる外部電源電圧と異なる２値の中間電圧を出力電圧とする、オープンドレイン出力の出力回路を備えた磁気センサ。
【発明の効果】
【００１２】
磁気センサの出力端子に関する端子外れなどの異常状態の発生を、外部へ報知することができる。これによって、出力信号を受け取る後段において、異常状態を検知することができる。また、磁気センサの端子数を変えることなく、後段において、正常状態の出力信号に加え、異常状態の出力信号を受け取る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の磁気センサを示すブロック図である。
【図２】本発明の磁気センサに関し、磁気センサと外部負荷９との接続状態別のＶＡ端子電圧を示す図である。
【図３】本実施形態の磁気センサの出力回路部の具体例を示す回路図である。
【図４】本実施形態の磁気センサの出力回路部の他の具体例を示す回路図である。
【図５】本実施形態の磁気センサの出力回路部の他の具体例を示す回路図である。
【図６】従来の磁気センサを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の磁気センサを示すブロック図である。
【００１５】
磁気センサ１は、磁電変換素子１０と、磁気判定部２０と、出力回路部３０と、を備える。磁気センサ１は、磁電変換素子１０に印加される磁界を検出し、検出磁界を電子信号に変換し、この電気信号を予め設定した参照電圧Ｖｒｅｆと比較し、検出、非検出の磁気判定を行う。さらに、出力回路部３０は、磁気判定の結果に基づく所定の信号を出力するオープンドレイン出力である。
【００１６】
磁電変換素子１０は、例えばホール素子であり、印加された磁界強度に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、内部電源端子の電圧Ｖ１により駆動されたホール素子の、電源供給端子以外の２端子間に発生する電圧差に相当する。磁気判定部２０は、例えば、増幅器２１と、比較器２２と、参照電圧回路２３と、で構成され、磁電変換素子１０の出力した微小な電気信号を増幅した後、予め設定された参照電圧Ｖｒｅｆと比較する。比較結果は、ハイレベルまたはローレベルの２値の電圧として出力される。
【００１７】
ここで、磁気判定結果が検出状態である場合、磁気判定部２０からハイレベルが出力される。また非検出状態である場合、磁気判定部２０からローレベルが出力されるものとする。
【００１８】
出力回路部３０は、セレクタ回路３１と、定電流回路３２および３３と、で構成される。セレクタ回路３１は、共通接点３１ａと、２つの接点３１ｂ、３１ｃと、制御端子３１ｄと、を備えるスイッチである。セレクタ回路３１のスイッチ動作について説明する。制御端子３１ｄの電圧がハイレベルのとき、共通接点３１ａと接点３１ｂが接続され、制御端子３１ｄの電圧がローレベルのとき、共通接点３１ａと接点３１ｃが接続される。制御端子３１ｄは、磁気判定部２０の出力が接続されている。共通接点３１ａは、磁気センサ１のＯＵＴ端子に接続されている。接点３１ｂは、定電流回路３２に接続され、接点３１ｃは、定電流回路３３に接続されている。定電流回路３２、３３を流れる電流はそれぞれ、Ｉ３２、Ｉ３３である。これらの大小関係は、Ｉ３２＞Ｉ３３の関係である。
【００１９】
制御端子３１ｄの電圧変化に応じて、セレクタ回路３１がスイッチ動作を行うことにより、ＯＵＴ端子電流Ｉｏｕｔは、Ｉ３２またはＩ３３のどちらか一方と等しくなる。したがって、磁気センサ１のＯＵＴ端子は、検出状態においてはＩ３２を、非検出状態においてはＩ３３を、ＯＵＴ端子から接地端子へと引きこむ動作を行うことができる。
【００２０】
磁気センサのＯＵＴ端子は、一端が電圧Ｖ２の外部電源端子に接続された抵抗６０の他端に接続され、かつ出力信号の送り先であるＶＡ端子に接続されている。従って、磁気センサ１は、外部負荷９の抵抗６０に対し電流を引きこむ。抵抗６０の抵抗値をＲ６０とすると、検出状態において、ＶＡ端子の電圧ＶＡ１は式１に示すようになる。
【００２１】
ＶＡ１＝Ｖ２−Ｒ６０×Ｉ３２・・・（１）
また、非検出状態において、ＶＡ端子の電圧ＶＡ２は式２に示すようになる。
ＶＡ２＝Ｖ２−Ｒ６０×Ｉ３３・・・（２）
ここで、ＯＵＴ端子電流Ｉｏｕｔは以下の通り設定される。
Ｖ２／Ｒ６０＞Ｉ３２＞Ｉ３３・・・（３）
これによって、検出状態の電圧ＶＡ１及び非検出状態の電圧ＶＡ２と外部電源端子の電圧Ｖ２の大小関係は式４となる。
Ｖ２＞ＶＡ２＞ＶＡ１・・・（４）
【００２２】
図２は、磁気センサ１と外部負荷９の接続状態が、正常接続状態、ＯＵＴ端子外れ状態、ＯＵＴ端子地絡状態、である場合のＶＡ端子の電圧を示す。外部電源端子の電圧Ｖ２と検出状態の電圧ＶＡ１と非検出状態の電圧ＶＡ２は、図示したような関係にある。
【００２３】
ＯＵＴ端子とＶＡ端子が外れた状態になると、ＶＡ端子の電圧は外部電源端子の電圧Ｖ２と等しくなる。また、ＯＵＴ端子地絡状態、すなわちＯＵＴ端子が接地端子と短絡した状態になると、ＶＡ端子の電圧は接地電圧と等しくなる。
【００２４】
上述のとおり、本実施形態の磁気センサによれば、磁気センサの出力端子が異常接続状態に陥ったときに、異常接続状態を知らせる信号を出力する事ができる。従って、磁気センサの信号を入力する電子機器側で、異常接続状態を容易に検出することができる。
【００２５】
図３は、本実施形態の磁気センサの出力回路部の具体例を示す回路図である。
出力回路部７０は、セレクタ回路３１と、定電流回路７４とトランジスタＭ７１、出力トランジスタＭ３２、Ｍ３３を備える。
【００２６】
トランジスタＭ７１は、ドレインとゲートが定電流回路７４に接続され、ソースが接地端子に接続されている。出力トランジスタＭ３２は、ゲートが定電流回路７４に接続され、ドレインがセレクタ回路３１の接点３１ｂに接続され、ソースが接地端子に接続される。出力トランジスタＭ３３は、ゲートが定電流回路７４に接続され、ドレインがセレクタ回路３１の接点３１ｃに接続され、ソースが接地端子に接続される。出力トランジスタＭ３２、Ｍ３３は、トランジスタＭ７１とカレントミラー回路を構成する。
【００２７】
出力トランジスタＭ３２、Ｍ３３のゲートの電圧ＶＣは、定電流回路７４の流す電流とトランジスタＭ７１が流せる電流の鬩ぎ合いによって決定される。したがって、定電流回路７４の電流値またはトランジスタＭ７１の電流の流れやすさを最適化することにより、電圧ＶＣを適切に設定する事ができる。
【００２８】
出力トランジスタＭ３２とＭ３３は、同じゲート電圧、同じドレイン電圧が与えられたときに、電流の流れやすさが異なるように設定されている。具体的には、出力トランジスタＭ３２とＭ３３のチャネル幅Ｗを、Ｗ（Ｍ３２）＞Ｗ（Ｍ３３）と設定する。カレントミラー回路により、出力トランジスタＭ３２のドレイン−ソース間電流Ｉ３２と、出力トランジスタＭ３３のドレイン−ソース間電流Ｉ３３は、トランジスタのチャネル幅Ｗの比によって決定される為、前述の式（３）が成り立つ。
【００２９】
上述のとおり、本実施形態の磁気センサによれば、磁気センサの出力端子が異常接続状態に陥ったときに、異常接続状態を知らせる信号を出力する事ができる。従って、磁気センサの信号を入力する電子機器側で、異常接続状態を容易に検出することができる。
【００３０】
図４は、本実施形態の磁気センサの出力回路部の他の具体例を示す回路図である。
出力回路部８０は、セレクタ回路３１と、定電流回路８４、８５と、トランジスタＭ８２、Ｍ８３と、出力トランジスタＭ８１を備える。
【００３１】
トランジスタＭ８２は、ドレインとゲートが定電流回路８４とセレクタ回路３１の接点３１ｂに接続され、ソースが接地端子に接続されている。トランジスタＭ８５は、ドレインとゲートが定電流回路８５とセレクタ回路３１の接点３１ｃに接続され、ソースが接地端子に接続されている。出力トランジスタＭ８１は、ゲートがセレクタ回路３１の共通接点３１ａに接続され、ドレインが磁気センサ３のＯＵＴ端子に接続され、ソースが接地端子に接続されている。出力トランジスタＭ８１は、トランジスタＭ８２、Ｍ８３とカレントミラー回路を構成する。
【００３２】
トランジスタＭ８２のゲートの電圧ＶＤは、定電流回路８４が流す電流とトランジスタＭ８２が流せる電流の鬩ぎ合いによって決定される。トランジスタＭ８３のゲートの電圧ＶＥは、定電流回路８５が流す電流とトランジスタＭ８３が流せる電流の鬩ぎ合いによって決定される。ここで、電圧ＶＤと電圧ＶＥの大小関係は、ＶＤ＞ＶＥとなるように設定する。具体的には、トランジスタＭ８２、Ｍ８３のチャネル幅を等しくし、定電流回路８４、８５の電流値ＩをＩ（Ｍ８４）＞Ｉ（Ｍ８５）とすることで実現される。または、定電流回路８４、８５の電流値を等しくし、トランジスタＭ８２、Ｍ８３のチャネル幅Ｗを、Ｗ（Ｍ８３）＞Ｗ（Ｍ８２）と設定することで実現される。そして、出力トランジスタＭ８１のドレイン−ソース間電流は、ゲートが電圧ＶＤのときＩ３２、ゲートが電圧ＶＥのときＩ３３になるように設定する。
【００３３】
図５は、本実施形態の磁気センサの出力回路部の他の具体例を示す回路図である。
図４の出力回路８０は、このように構成しても良い。
【００３４】
上述のとおり、本実施形態の磁気センサによれば、磁気センサの出力端子が異常接続状態に陥ったときに、異常接続状態を知らせる信号を出力する事ができる。従って、磁気センサの信号を入力する電子機器側で、異常接続状態を容易に検出することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０    磁電変換素子
２０    磁気判定部
２１    増幅器
２２    比較器
２３    参照電圧回路
３０、７０、８０、９０    出力回路部
２４    制御回路
３１    セレクタ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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