(57)【要約】【課題】磁気センサが出力する磁界検出信号は弱く、磁気センサのオフセットと混合しており、正確な磁界検出信号を得るのは難しい。【解決手段】磁気センサ集積回路、モータ及び応用装置が提供される。磁気センサ集積回路は、入力ポート、磁気センサ及び信号処理ユニットを含む。入力ポートは、外部電源に電気的に連結される。磁気センサは、外部磁界の極性を感知し、検出信号を出力する。信号処理ユニットは、検出信号をサンプリングしかつフィルタに通すためにスイッチドキャパシタフィルタユニットを含み、信号処理ユニットは検出信号のオフセットを除去する。【選択図】図１
2018025538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサ集積回路であって、
外部電源に電気的に連結された入力ポートと、
外部磁界の極性を感知し、検出信号を出力する磁気センサと、
前記検出信号をサンプリングしかつフィルタに通すスイッチドキャパシタフィルタユニットを有し、これにより前記検出信号のオフセットを除去する信号処理ユニットとを備える、ことを特徴とする磁気センサ集積回路。
【請求項２】
前記検出信号は、磁界信号及びオフセット信号を備え、前記信号処理ユニットは、前記磁界信号及び前記オフセット信号をそれぞれ高周波領域及びベースバンド周波数に変調する第１のチョッピングスイッチを備える、請求項１に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項３】
前記信号処理ユニットは、前記磁界信号及び前記オフセット信号を増幅するチョッピング増幅器を備え、これにより前記磁界信号を前記ベースバンド周波数に復調する、請求項２に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項４】
前記スイッチドキャパシタフィルタユニットは、第１のスイッチドキャパシタフィルタ、第２のスイッチドキャパシタフィルタ、第３のスイッチドキャパシタフィルタ及び第４のスイッチドキャパシタフィルタを備え、
前記第１のスイッチドキャパシタフィルタ及び前記第２のスイッチドキャパシタフィルタは、前記チョッピング増幅器ユニットによって前半サイクルで出力された差分信号を第１のサブサンプル信号及び第２のサブサンプル信号としてサンプリングし、前記第３のスイッチドキャパシタフィルタ及び前記第４のスイッチドキャパシタフィルタは、前記第１の増幅器ユニットによって後半サイクルで出力された差分信号を第３のサブサンプル信号及び第４のサブサンプル信号としてサンプリングする、請求項３に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項５】
前記第１のスイッチドキャパシタフィルタと前記第２のスイッチドキャパシタフィルタとの間に、複数の金属絶縁体金属コンデンサが並列に接続され、前記第３のスイッチドキャパシタと前記第４のスイッチドキャパシタとの間に、複数の金属絶縁体金属コンデンサが並列に接続される、請求項４に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項６】
前記スイッチドキャパシタフィルタは、前記オフセットを除去して差分信号を得る加算器をさらに備え、これにより前記差分信号を増幅する、請求項４に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項７】
前記加算器は、前記第１のサブサンプル信号に前記第３のサブサンプル信号を加算し、前記第２のサブサンプル信号に前記第４のサブサンプル信号を加算するように構成され、前記加算器の入力端に源発生抵抗器が配置される、請求項４に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項８】
前記スイッチドキャパシタフィルタユニットのサンプル周波数は、前記第１のチョッピングスイッチのチョッピング周波数と同じである、請求項２に記載の磁気センサ集積回路。
【請求項９】
交流電源によって給電されるモータと、請求項１から８の何れかの１つに記載の前記磁気センサ集積回路とを備える、ことを特徴とするモータ組立体。
【請求項１０】
モータ組立体を備える応用装置であって、前記モータ組立体は交流電源によって給電されるモータと、請求項１から８の何れかの１つに記載の前記磁気センサ集積回路とを備える、ことを特徴とする応用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、磁界検出に、より詳しくは磁気センサ集積回路、モータ組立体及び応用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  現代の工業及び電子製品において、ホール素子のような磁気センサが、磁界強度を誘導して電流、位置及び方向などの物理パラメータを測定するために広く用いられる。モータは、磁気センサの重要な応用分野である。モータでは、磁気センサは、ロータ極性の位置センサとして役立つことができる。
【０００３】
[0003]  一般に、磁気センサは、磁界検出信号を出力できるだけである。しかしながら、磁界検出信号は、弱く、磁気センサのオフセットと混合しており、正確な磁界検出信号を得るのは難しい。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  本開示の第１の態様において、磁気センサ集積回路が提供され、それは、外部電源に電気的に連結された入力ポートと、外部磁界の極性を感知し、検出信号を出力する磁気センサと、検出信号をサンプリングしかつフィルタに通すスイッチドキャパシタフィルタユニットを有し、これにより検出信号のオフセットを除去する信号処理ユニットとを備える。
【０００５】
[0005]  検出信号は、磁界信号及びオフセット信号を備え、信号処理ユニットは、磁界信号及びオフセット信号をそれぞれ高周波領域及びベースバンド周波数に変調する第１のチョッピングスイッチを備えることが好ましい。
【０００６】
[0006]  信号処理ユニットは、磁界信号及びオフセット信号を増幅するチョッピング増幅器を備え、これにより磁界信号をベースバンド周波数に復調することが好ましい。
【０００７】
[0007]  スイッチドキャパシタフィルタのサンプルクロック信号は、磁気センサのクロック信号に対して、所定時間だけ遅れることが好ましい。
【０００８】
[0008]  所定時間は、磁気センサのクロック信号の１／４周期であることが好ましい。
【０００９】
[0009]  スイッチドキャパシタフィルタユニットは、第１のスイッチドキャパシタフィルタ、第２のスイッチドキャパシタフィルタ、第３のスイッチドキャパシタフィルタ及び第４のスイッチドキャパシタフィルタを備え、第１のスイッチドキャパシタフィルタ及び第２のスイッチドキャパシタフィルタは、チョッピング増幅器によって前半サイクルで出力された差分信号を第１のサブサンプル信号及び第２のサブサンプル信号としてサンプリングし、第３のスイッチドキャパシタフィルタ及び第４のスイッチドキャパシタフィルタは、チョッピング増幅器によって後半サイクルで出力された差分信号を第３のサブサンプル信号及び第４のサブサンプル信号としてサンプリングすることが好ましい。
【００１０】
[0010]  第１のスイッチドキャパシタフィルタと第２のスイッチドキャパシタフィルタとの間に、複数の金属絶縁体金属コンデンサが並列に接続され、第３のスイッチドキャパシタと第４のスイッチドキャパシタとの間に、複数の金属絶縁体金属コンデンサが並列に接続されることが好ましい。
【００１１】
[0011]  スイッチドキャパシタフィルタは、オフセットを除去して差分信号を得る加算器をさらに備え、これによりかつ差分信号を増幅することが好ましい。
【００１２】
[0012]  加算器は、第１のサブサンプル信号に第３のサブサンプル信号を加算し、第２のサブサンプル信号に第４のサブサンプル信号を加算するように構成され、加算器の入力端に源発生抵抗器が配置されることが好ましい。
【００１３】
[0013]  源発生抵抗器は、加算器の入力端に配置されることが好ましい。
【００１４】
[0014]  磁気センサ集積回路は、外部電源の交流電源を直流電源に変換して信号処理ユニットに供給する整流器をさらに含むことが好ましい。
【００１５】
[0015]  加算器は、利得が２である相互コンダクタンス増幅器であることが好ましい。
【００１６】
[0016]  スイッチドキャパシタフィルタユニットのサンプル周波数は、第１のチョッピングスイッチのチョッピング周波数と同じであることが好ましい。
【００１７】
[0017]  モータ組立体は、交流電源によって給電されるモータと、上述した磁気センサ集積回路とを備える。
【００１８】
[0018]  応用装置は上述したモータ組立体を含む。
【００１９】
[0019]  本開示の実施形態による又は従来技術における技術的解決策がより明らかになるように、以下、本開示の実施形態による図面を簡単に説明する。明らかに、図面は、本開示の一部の実施形態にすぎず、当業者であれば、これらの図面から創造的作業を伴わずに他の図面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】１つの実施形態による磁気センサのブロック図である。
【図２】１つの実施形態による信号処理ユニットのブロック図である。
【図３ａ】１つの実施形態によるチョッピング増幅器のブロック図である。
【図３ｂ】別の実施形態によるチョッピング増幅器のブロック図である。
【図４】１つの実施形態による磁気センサ集積回路のブロック図である。
【図５】１つの実施形態による、磁気センサ及び第１のチョッピングスイッチの構造図である。
【図６ａ】図５に示した磁気センサ及び第１のチョッピングスイッチの４つのサブクロック信号の時間系列図である。
【図６ｂ】放電スイッチの制御信号及び図５に示した第１のチョッピングスイッチの概略図である。
【図６ｃ】図５に示した回路の概要信号図である。
【図７】１つの実施形態によるスイッチドキャパシタフィルタユニットのブロック図である。
【図８ａ】図７のスイッチドキャパシタフィルタの概要回路図である。
【図８ｂ】図８ａのスイッチドキャパシタフィルタの時間系列図である。
【図８ｃ】１つの実施形態による加算器の概略図である。
【図９】１つの実施形態による周期的クロック信号の出力の概略図である。
【図１０】本開示の１つの実施形態によるモータ組立体の回路の概要構造図である。
【図１１】１つの実施形態による同期モータの概要構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0036]  本開示の実施形態の技術的解決策が、本開示の実施形態の図面と併せて明確かつ完全に例証される。明らかに、説明する実施形態は、本開示の全ての実施形態ではなく、ごく僅かな実施形態にすぎない。本開示の実施形態に基づいて当業者によって創造的作業なしで得られる他の何れの実施形態も、本開示の範囲内に属する。
【００２２】
[0037]  背景技術の欄で説明したように、従来技術において、一般に、磁気センサ集積回路は、磁界検出結果しか出力できず、磁界検出結果を処理するために付加的な周辺回路が必要とされる。従って、回路全体は、費用が高くかつ信頼性に乏しい。
【００２３】
[0038]  これを考慮して、開示の実施形態によって磁気センサ集積回路、モータ組立体及び応用装置が提供され、従来の磁気センサ集積回路の機能を拡張することによって回路全体の費用を下げて、回路全体の信頼性を改善する。上記目的を達成するための本開示の実施形態による技術的解決策が、図１から図１１と併せて詳しく説明される。
【００２４】
[0039]  図１は、１つの実施形態による磁気センサ１０のブロック図を示す。磁気センサ１０は、入力ポート１、磁気検出回路２及び出力ポート３を含む。入力ポート１は、外部電源に電気的に連結される。実施形態では、外部電源は交流電源である。
【００２５】
[0040]  磁気検出回路２は、磁気センサ２１、信号処理ユニット２２及びアナログデジタル（ＡＤ）変換器２３を含む。磁気センサ２２は、外部磁界の極性を感知し、検出信号を出力することができる。信号処理ユニット２２は、検出信号を増幅し、検出信号のオフセットを除去することができる。信号処理ユニット２２は、検出信号をサンプリングしかつフィルタに通し、次いで、検出信号のオフセットを除去するためにスイッチドキャパシタフィルタ２２０を備える。ＡＤ変換器２３は、信号処理ユニット２２によって処理された検出信号を磁気検出信号に変換する。磁気検出信号は、出力ポート３によって出力される。実施形態では、磁気検出信号は切換えデジタル信号である。
【００２６】
[0041]  検出信号は、磁界信号及びオフセット信号を含む。磁界信号は、磁気センサ２１によって感知される外部磁界に関連する実際の磁気電圧信号を表わし、オフセット信号は、磁気センサ２１に固有のバイアス信号である。
【００２７】
[0042]  図２は、１つの実施形態による信号処理ユニット２２のブロック図を示す。信号処理ユニット２２は、磁気センサ２１に連結された第１のチョッピングスイッチＺ１を含む。第１のチョッピングスイッチＺ１は、磁界信号及びオフセット信号をチョッピング周波数及びベースバンド周波数に変調する。
【００２８】
[0043]  信号処理ユニット２２はチョッピング増幅器ＩＡをさらに含むことができ、チョッピング増幅器ＩＡは、第１のチョッピングスイッチＺ１によって出力された磁界信号及びオフセット信号を増幅し、磁界信号をベースバンド周波数に復調する。チョッピング増幅器ＩＡは、少なくとも１つの折重ねカスコード増幅器を備えることができる。実施形態では、チョッピング周波数は、両端を含めて１００ＫＨｚから６００ＫＨｚの範囲の周波数にすることができ、周波数を４００ｋＨｚにすることが好ましい。ベースバンド周波数は、１００ＫＨｚよりも大きく、２００Ｈｚ未満である。
【００２９】
[0044]  実施形態では、第１のチョッピングスイッチＺ１及びチョッピング増幅器ＩＡの入力及び出力の各々は、1本の線で示す。図２は説明目的のためであることを認識されたい。本教示は限定することは意図しない。第１のチョッピングスイッチＺ１、チョッピング増幅器ＩＡの入力及び出力の各々は、１つ以上の入力／出力信号とすることができる。一部の実施形態では、第１のチョッピングスイッチＺ１及びチョッピング増幅器ＩＡの入力及び出力の各々は、一対以上の差分信号を含む。
【００３０】
[0045]  図３ａは、１つの実施形態によるチョッピング増幅器のブロック図を示す。チョッピング増幅器ＩＡは、直列に接続された第１の増幅器Ａ１及び第２のチョッピングスイッチＺ２を含む。第１の増幅器Ａ１は、第１のチョッピングスイッチＺ１からのオフセット信号及び磁界信号の初めの増幅を行なうように構成される。一部の実施形態では、第１の増幅器Ａ１は、少なくとも１つの折重ねカスコード増幅器を使用して実施される。第２のチョッピングスイッチＺ１は、増幅された偏差信号及び磁界信号をそれぞれ伝送のためのチョッパ周波数及びベースバンド周波数に復調するように構成される。
【００３１】
[0046]  図３ｂは、別の実施形態によるチョッピング増幅器のブロック図を示す。図示した実施形態によれば、図３ｂのチョッピング増幅器ＩＡは、第１の増幅器Ａ１及び第２のチョッピングスイッチＺ２に加えて、第２の増幅器Ａ２を備えることができる。第２の増幅器Ａ２は、第２のチョッピングスイッチＺ２からのオフセット信号及び磁界信号の第２段の増幅を行なうように構成される。一部の実施形態では、第２のチョッピングスイッチＺ２は、単段の増幅器に基づいて実施される。
【００３２】
[0047]  図４は、１つの実施形態による磁気センサ集積回路のブロック図を示す。磁気センサ集積回路は、入力ポート、磁気センサ５、整流器回路１１０、信号処理ユニット１２０、及びアナログデジタル変換器１３０を備える。この実施形態の入力ポートは、外部電源につながる一対の入力ポート４１及び４２を備える。一部の実施形態では、入力ポートは、外部電源に直列に接続することができる。さらに他の実施形態では、入力ポートは外部電源に並列に接続することができる。
【００３３】
[0048]  整流器回路１１０は、全波整流器ブリッジ及び電圧調整器（図示しない）に基づいて実施することができる。全波整流器ブリッジは、交流電源からの交流信号を直流信号に変換するように構成できる。電圧調整器は、直流信号を予め設定された範囲内に調整するように構成できる。整流器回路１１０は、調整された直流信号を、磁気センサ５、信号処理ユニット１２０及びアナログデジタル変換器１３０に供給する。
【００３４】
[0049]  磁気センサ５は、温度変化によって影響されない定電流を受け取り、外部磁界の極性を感知し、検出信号を出力することができる。信号処理ユニット１２０は、第１のチョッピングスイッチ１２２、チョッピング増幅器１２３、スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４及び第２の増幅モジュール１２５を備える。第１のチョッピングスイッチ１２２は、磁気センサ５に電気的に連結される。第２の増幅モジュール１２５は、アナログデジタル変換器１３０に電気的に連結される。
【００３５】
[0050]  図５は、１つの実施形態による、磁気センサ及び第１のチョッピングスイッチの構造図である。図６ａは、図５に示した磁気センサ及び第１のチョッピングスイッチの４つのサブクロック信号の時間系列図である。図６ｂは、放電スイッチの制御信号及び図５に示した第１のチョッピングスイッチの概略図である。
【００３６】
[0051]  磁気センサ５は４つの接触端子を含む。磁気センサ５は、向かい側に配置された第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃと、向かい側に配置された第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄとを含む。本開示の実施形態では、磁気センサ５はホール板である。磁気センサ２００は、整流器回路１１０によって提供される第１の電源１３によって駆動される。実施形態では、第１の電源１３は、温度変化によって影響されない定電流源である。
【００３７】
[0052]  図５に示すように、第１のチョッピングスイッチ１２２は、４つの端子に電気的に接続された８つのスイッチＫ１からＫ８を含む。具体的には、第１のチョッピングスイッチ１２２は、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、第５のスイッチＫ５、第６のスイッチＫ６、第７のスイッチＫ７及び第８のスイッチＫ８を含む。第１のスイッチＫ１は、第１の電源１３と第１の端子Ａとの間に電気的に接続される。第２のスイッチＫ２は、第１の電源１３と第２の端子Ｂとの間に電気的に接続される。第３のスイッチＫ３は、接地端ＧＮＤと第３の端子Ｃとの間に電気的に接続される。第４のスイッチＫ４は、接地端ＧＮＤと第４の端子Ｄとの間に電気的に接続される。第５のスイッチＫ５は、第１の出力端Ｐと第４の端子Ｄとの間に電気的に接続される。第６のスイッチＫ６は、第１の出力端Ｐと第３の端子Ｃとの間に電気的に接続される。第７のスイッチＫ７は、第２の出力端Ｎと第２の端子Ｂとの間に電気的に接続される。第８のスイッチＫ８は、第２の出力端Ｎと第１の端子Ａとの間に電気的に接続される。
【００３８】
[0053]  第１のクロック信号は、第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂ、第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂ、第３のサブクロック信号ＣＫ２及び第４のサブクロック信号ＣＫ１を含む。第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２は、それぞれ第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂ及び第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂによって制御される。第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４は、それぞれ第３のサブクロック信号ＣＫ２及び第４のサブクロック信号ＣＫ１によって制御される。第５のスイッチＫ５及び第６のスイッチＫ６は、それぞれ第３のサブクロック信号ＣＫ２及び第４のサブクロック信号ＣＫ１によって制御される。第７のスイッチＫ７及び第８のスイッチＫ８は、それぞれ第３のサブクロック信号ＣＫ２及び第４のサブクロック信号ＣＫ１によって制御される。
【００３９】
[0054]  出力信号の精度を保証するために、第１のクロック信号は、少なくとも２つの非重複サブクロック信号を含む。第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂの位相は、第３のサブクロック信号ＣＫ２の位相と反対であり、第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂの位相は、第４のサブクロック信号ＣＫ１の位相と反対である。第３のサブクロック信号ＣＫ２及び第４のサブクロック信号ＣＫ１は、非重複サブクロック信号である。
【００４０】
[0055]  第１の端子Ａが第１の電源１３に電気的に接続され、第３の端子Ｃが接地端ＧＮＤに電気的に接続されるとき、第２の端子Ｂは、第２の出力端Ｎに電気的に接続され、第４の端子Ｄは、第１の出力端Ｐに電気的に接続される。第２の端子Ｂが第１の電源１３に電気的に接続され、第４の端子Ｄが接地端ＧＮＤに電気的に接続されるとき、第１の端子Ａは、第２の出力端Ｎに電気的に接続され、第３の端子Ｃは、第１の出力端Ｐに電気的に接続される。第１の出力端Ｐは差分信号Ｐ１を出力し、第２の出力端Ｎは差分信号Ｎ１を出力する。
【００４１】
[0056]  説明した磁気センサ５及び第１のチョッピングスイッチ１２２の他に、磁気センサ５は、第１の端子Ａと第３の端子Ｃとの間に接続された第１の放電分岐１４、即ち第１の端子Ａと第３の端子Ｃとの間の分岐と、第２の端子Ｂと第４の端子Ｄとの間に接続された第２の放電分岐１５、即ち第２の端子Ｂと第４の端子Ｄとの間の分岐とをさらに含む。第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃが電力入力端として役立ち、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄが磁界検知信号の出力端として役立つ前に、第２の放電分岐１５はオンする。第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃが磁界検知信号の出力端として役立ち、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄが電力入力端として役立つ前に、第１の放電分岐１４はオンする。
【００４２】
[0057]  可能な実施において、第１の放電分岐１４は、直列に電気接続された第１の放電スイッチＳ１及び第２の放電スイッチＳ２を含むことができる。第１の放電スイッチＳ１及び第２の放電スイッチＳ２は、それぞれ第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂ及び第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂによって制御される。第２の放電分岐１５は、直列に電気接続された第３の放電スイッチＳ３及び第４の放電スイッチＳ４を含む。第３の放電スイッチＳ３及び第４の放電スイッチＳ４は、それぞれ第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂ及び第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂによって制御される。
【００４３】
[0058]  第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃが電力入力端として役立ち、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄが磁界信号の出力端として役立つとき、第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂが第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂと重なる時間中、第１の放電スイッチＳ１及び第２の放電スイッチＳ２は同時にオンする。第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃが磁界信号の出力端として役立ち、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄが電力入力端として役立つとき、第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂが第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂと重なる時間中、第３の放電スイッチＳ３及び第４の放電スイッチＳ４は同時にオンする。
【００４４】
[0059]  図６ａに示すように、４つのサブクロック信号は、２つの非重複制御信号、即ち第３のサブクロック信号ＣＫ１及び第４のサブクロック信号ＣＫ２と、２つの重複信号、即ち第２のサブクロック信号ＣＫ１Ｂ及び第１のサブクロック信号ＣＫ２Ｂとを含む。ＣＫ１はＣＫ１Ｂと反対であり、ＣＫ２はＣＫ２Ｂと反対である。重複するサブクロック信号ＣＫ１Ｂ及びＣＫ２Ｂは、両方とも、ＣＫ１ＢとＣＫ２Ｂとが重なる時間中、即ち図２に示す２本の点線の間の時間中、高レベルにある。２つの非重複サブクロック信号ＣＫ１及びＣＫ２、並びに２つの重複サブクロック信号ＣＫ１Ｂ及びＣＫ２Ｂは、両端を含めて１００ＫＨｚから６００Ｈｚの範囲の周波数が周波数にすることができ、周波数は４００ＫＨｚであることが好ましい。
【００４５】
[0060]  本開示の実施形態において、チョッピングスイッチ１２２に含まれる８つのスイッチ及び放電分岐に含まれる４つの放電スイッチは、各々、トランジスタにすることができる。さらに、ＣＫ１が高レベルのとき、ＣＫ２Ｂは高レベルであり、ＣＫ２及びＣＫ１Ｂは低レベルである。図６ｂと併せて、このような場合、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄは、それぞれ第１の電源１３及び接地端ＧＮＤに電気的に接続されて電力入力端として役立ち、第３の端子Ｃと第１の出力端Ｐとの間のスイッチがオンし、第１の端子Ａと第２の出力端Ｎとの間のスイッチがオンし、第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃは、磁界信号の出力端として役立つ。ＣＫ１が高レベルから低レベルに移行した直後の短い時間、即ち図５ｂに示す最初の２本の点線間の時間が、２つの重複サブクロック信号ＣＫ１ＢとＣＫ２Ｂとの間の重複時間である。重複時間では、ＣＫ１Ｂ及びＣＫ２Ｂは両方とも高レベルであり、第２の端子Ｂと第４の端子Ｄとの間の第３の放電スイッチＳ３及び第４の放電スイッチＳ４は同時にオンし、第２の端子Ｂは第４の端子Ｄと短絡し、それによって第２の端子Ｂと第４の端子Ｄとの間の寄生コンデンサ内に貯えた電荷を除去する。重複時間後、ＣＫ１が低レベルのとき、ＣＫ２Ｂは低レベルであり、ＣＫ２及びＣＫ１Ｂは高レベルである。この場合、第１の端子Ａ及び第３の端子Ｃは、それぞれ第１の電源及び接地端ＧＮＤに電気的に接続されて電力入力端として役立ち、第２の端子Ｂと第１の出力端Ｐとの間のスイッチがオンし、第４の端子Ｄと第２の出力端Ｎとの間のスイッチがオンし、第２の端子Ｂ及び第４の端子Ｄは磁界信号の出力端子として役立つ。ＣＫ１が低レベルから高レベルに移行する直前の短い時間、即ち図５ｂに示す２番目の２本の点線間の時間が、２つのサブクロック信号ＣＫ１ＢとＣＫ２Ｂとの重複期間である。この期間中、ＣＫ１Ｂ及びＣＫ２Ｂは、両方とも高レベルであり、第１の端子Ａと第３の端子Ｃとの間の第１の放電スイッチＳ１及び第２の放電スイッチＳ２がオンして第１の端子Ａが第３の端子Ｃと短絡し、これによって第１の端子Ａと第３の端子Ｃとの間の寄生コンデンサ内に貯えた電荷を除去する。
【００４６】
[0061]  図６ｃは、図５に示した回路の信号の概略図である。図６ｃにおいて、ＣＫはクロック信号であり、Ｖｏｓは磁気センサ５のオフセット電圧信号であり、それは、クロック信号サイクルのどの瞬間でも一定であると仮定され、ホール板５の物理的性質に左右される。Ｖｉｎ及び−Ｖｉｎは、クロック信号ＣＫの前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれチョッピングスイッチによって出力される理想的な磁界信号、つまりオフセット信号によって妨げられないホール板５の理想的な出力である。上述したように、クロック信号ＣＫの前半サイクルでは、端子Ａ及び端子Ｃは、それぞれ第１の電源及び接地に電気的に接続され、端子Ｂ及び端子Ｄは、出力端に電気的に接続される。クロック信号ＣＫの後半サイクルでは、端子Ｂ及び端子Ｄは、それぞれ第１の電源及び接地に電気的に接続され、端子Ａ及び端子Ｃは、出力端に電気的に接続される。クロック信号ＣＫの前半サイクル及び後半サイクルでは、第１のチョッピングスイッチによって出力された理想的な磁界信号は、大きさが同じでかつ方向が反対である。Ｖｏｕｔは、第１のチョッピングスイッチの出力信号であり、それは、オフセット信号Ｖｏｓ及び理想的な磁界信号Ｖｉｎの信号重合せである。このように、磁界信号は、第１のチョッピングスイッチによって高周波領域に変調される。
【００４７】
[0062]  本開示の実施形態では、磁気センサ２００によって出力される理想的な磁界電圧信号は非常に弱い。一般に、理想的な磁界信号はほんの数十ミリボルトであり、オフセット信号は１０ミリボルトに近い。従って、オフセット信号を除去し、続いて理想的な磁界信号を増幅することが必要である。
【００４８】
[0063]  本開示の実施形態では、チョッピング増幅器１２３は、図３ｂに示すようなチョッピング増幅器とすることができる。すなわち、チョッピング増幅器１２３は、連続して電気接続された第１の増幅器Ａ１、第２のチョッピングスイッチＺ２及び第２の増幅器Ａ２を含む。第１の増幅器Ａ１及び第２の増幅器Ａ２は、受信信号を増幅することができる。第２のチョッピングスイッチＺ２は、第１のチョッピングスイッチ３０１によって出力された検出信号の磁界信号を低周波領域に復調することができる。第１の増幅器Ａ１は折重ねカスコード増幅器とし、第２の増幅器Ａ２は単段の増幅器とすることができる。チョッピング増幅器の利得は１００である。
【００４９】
[0064]  図３ｂに示した集積回路を参照して、第１の増幅器Ａ１及び第２の増幅器Ａ２は、受信信号を増幅するように構成され、第２のチョッピングスイッチＺ２は、第１のチョッピングスイッチ１２２によって出力された検出信号の磁界信号を、第１のクロック信号の制御を受けて低周波領域に復調するように構成される。
【００５０】
[0065]  本開示の実施形態では、第１の増幅器Ａ１は、第１のチョッピングスイッチ１２２によって出力された一対の差分信号Ｐ１及びＮ１を受け取り、一対の差分信号を出力する。第２のチョッピングスイッチＺ２は、第１の増幅器Ａ１によって出力された一対の差分信号を各クロックサイクルの前半サイクルにて直接出力し、第１の増幅器Ａ１によって出力された２つの差分信号を交換し、交換された差分信号を各クロックサイクルの後半のサイクルにて出力する。第２のチョッピングスイッチＺ２の出力信号は、Ｐ２及びＮ２として定義される。
【００５１】
[0066]  図７に示すように、以前の信号処理の後、本開示の実施形態によるスイッチドキャパシタフィルタユニット１２４は、チョッピング増幅器１２３によって出力された差分信号をサンプリングし、サンプル信号のオフセットを除去して差分信号を取得し、差分信号を増幅し、増幅された差分信号を出力する。随意的に、本開示の実施形態では、スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４のサンプリング周波数は、第１のチョッピングスイッチのチョッピング周波数と同じにすることができ、すなわち、第１のクロック信号及び第２のクロック信号の周波数は同じである。チョッピング増幅器１２３によって出力された差分信号は、第１のサブ差分信号及び第２のサブ差分信号を含む。
【００５２】
[0067]  本開示の実施形態では、スイッチドキャパシタフィルタユニットは、図７に示すようなスイッチドキャパシタフィルタユニットにすることができる。スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４は、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１、第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４を含む。第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２は、チョッピング増幅器１２３によってその前半サイクル中に出力された差分信号を第１のサンプル信号としてサンプリングする。第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４は、チョッピング増幅器１２３によってその後半サイクル中に出力された差分信号を第２のサンプル信号としてサンプリングする。
【００５３】
[0068]  図８ａは、スイッチドキャパシタフィルタの概要回路図を示し、図８ｂは、図８ａのスイッチドキャパシタフィルタの時間系列図を示す。第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１、第２のコンデンサフィルタＳＣＦ２、第３のコンデンサフィルタＳＣＦ３、第４のコンデンサフィルタＳＣＦ４の各々は、２つの伝送ゲートスイッチと、２つのコンデンサ（図８ａに点線の枠で示す）とを備える。
【００５４】
[0069]  第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２は、チョッピング増幅器１２３によってその前半サイクルにて出力された第１のサブ差分信号及び第２のサブ差分信号出力を、それぞれ第１のサブサンプル信号及び第２のサブサンプル信号としてサンプリングするように構成される。第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタスイッチＳＣＦ４は、チョッピング増幅器１２３によってその後半サイクルにて出力された第１のサブ差分信号及び第２のサブ差分信号出力を、それぞれ第３のサブサンプル信号及び第４のサブサンプル信号としてサンプリングするように構成される。図８ａに示すように、スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４のサンプルクロック信号は、４つのサブクロック信号ＣＫ１’、ＣＫ２’、ＣＫ１Ｂ’及びＣＫ２Ｂ’を備え、各伝送ゲートスイッチは、１つのサブクロック信号によって制御される。
【００５５】
[0070]  差分信号Ｐ２及びＮ２がスイッチドキャパシタフィルタユニット１２４によって受け取られると、前半サイクルでは、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２の第１の伝送ゲートＴＧ１はオンし、第１のスイッチドキャパシタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２の第２の伝送ゲートＴＧ２はオフし、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４の第１の伝送ゲートＴＧ１はオフし、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４の第２の伝送ゲートＴＧ２はオンする。後半サイクルでは、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２の第１の伝送ゲートＴＧ１はオフし、第１のスイッチドキャパシタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２の第２の伝送ゲートＴＧ２はオンし、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４の第１の伝送ゲートＴＧ１はオンし、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４の第２の伝送ゲートＴＧ２はオフする。第１及び第３スイッチドキャパシタフィルタは、第１の差分信号Ｐ２を、それぞれ前半及び後半サイクルにてサンプリングし、第２及び第４のスイッチドキャパシタフィルタは、第２の差分信号Ｎ２を、それぞれ前半及び後半サイクルにてサンプリングする。
【００５６】
[0071]  図８ａに示すように、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１と第２のスイッチドキャパシタＳＣＦ２との間に、複数の金属絶縁体金属（ＭＩＭ）コンデンサが並列に連結される。第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３と第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４との間に、複数の金属絶縁体金属（ＭＩＭ）コンデンサが連結される。第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１と第２のスイッチドキャパシタＳＣＦ２との間に、２つの群のコンデンサが連結され、各群のコンデンサは、並列に連結された２つのコンデンサを備えることができる。一方の群のコンデンサは、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１の２つの伝送ゲートスイッチの共通の端子と、第２のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ２の２つの伝送ゲートスイッチの共通の端子との間に電気的に連結され、他方の群のコンデンサは、第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１の第２の伝送ゲートＴＧ２の出力端子と、第２のスイッチドキャパシタＳＣＦ２の第２の伝送ゲートＴＧ２の出力端子との間に電気的に連結されることができる。第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３と第４のスイッチドキャパシタＳＣＦ４との間に、２つの群のコンデンサが連結され、各群のコンデンサは、並列に連結された２つのコンデンサを備えることができる。一方の群のコンデンサは、第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３の２つの伝送ゲートスイッチの共通の端子と、第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４の２つの伝送ゲートスイッチの共通の端子との間に電気的に連結され、他方の群のコンデンサは、第３のスイッチドキャパシタフィルタの第２の伝送ゲートＴＧ２の出力端子と、第４のスイッチドキャパシタＳＣＦ４の第２の伝送ゲートＴＧ２の出力端子との間に電気的に連結される。
【００５７】
[0072]  サンプルクロック信号の周波数は、磁気センサのクロック信号の周波数と同じである。サンプルクロック信号は、磁気センサのクロック信号に対して１／４周期のような所定時間だけ遅れ、差分信号の山及び谷を避けることができる。
【００５８】
[0073]  第１のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ１及び第２のスイッチドキャパシタＳＣＦ２は、その前半サイクルにて、差分信号Ｐ２及びＮ２をそれぞれ第１のサブサンプル信号Ｐ２Ａ及び第２のサブサンプル信号Ｎ２Ａとしてサンプリングする。第３のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ３及び第４のスイッチドキャパシタフィルタＳＣＦ４は、その後半サイクルにて、差分信号Ｐ２及びＮ２をそれぞれ第３のサブサンプル信号Ｐ２Ｂ及び第４のサブサンプル信号Ｎ２Ｂとしてサンプリングする。
【００５９】
[0074]  オフセットは、第１のサブサンプル信号に第３のサブサンプル信号を加えることによって除去され、オフセットは、第２のサブサンプル信号に第４のサブサンプル信号を加えることによって除去される。図７に示すように、スイッチドキャパシタフィルタユニットは、第１のサンプル信号に第２のサンプル信号を加えることによって差分信号を得て、差分信号を増幅することにより、オフセットを除去するように構成された加算器１２４１をさらに含む。具体的には、加算器１２４１は、第２のサブサンプル信号Ｎ２Ａに第４のサブサンプル信号Ｎ２Ｂを加えてオフセットを除去し、第１のサブサンプル信号Ｐ２Ａに第３のサブサンプル信号Ｐ２Ｂを加えてオフセットを除去し、これにより差分信号を取得しかつ差分信号を増幅するように構成される。加算器１２４１によって出力された差分信号は、Ｐ３及びＮ３として定義される。随意的に、本開示の実施形態による加算器は、利得が２である相互コンダクタンス増幅器である。
【００６０】
[0075]  本開示の実施形態による加算器の構造図である図８ｃに示すように、加算器は、演算増幅器Ａ’、第１の電圧−電流変換器Ｍ１、第２の電圧−電流変換器Ｍ２及び第３の電圧−電流変換器Ｍ３を含む。各々の電圧−電流変換器は、電流源に電気的に接続され、２つの金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタを含む。第１の電圧−電流変換器Ｍ１において、ＭＯＳ型トランジスタのゲートはサンプル信号Ｐ２Ａを受け取り、ＭＯＳ型トランジスタの出力端は、演算増幅器Ａ’の非反転端に電気的に連結され、別のＭＯＳ型トランジスタのゲートは、サンプル信号Ｎ２Ａを受け取るように構成され、別のＭＯＳ型トランジスタの出力端は、演算増幅器Ａ’の反転端に電気的に連結される。第２の電圧−電流変換器Ｍ２において、ＭＯＳ型トランジスタのゲートは、サンプル信号Ｐ２Ｂを受け取るように構成され、ＭＯＳ型トランジスタの出力端が演算増幅器Ａ’の非反転端に電気的に接続され、別のＭＯＳ型トランジスタのゲートは、サンプル信号Ｎ２Ｂを受け取ることができ、別のＭＯＳ型トランジスタの出力端は、演算増幅器Ａ’の反転端へ電気的に接続される。第３の電圧−電流変換器Ｍ３において、ＭＯＳ型トランジスタのゲートは、演算増幅器Ａ’によって出力された差分信号Ｎ３を受け取ることができ、ＭＯＳ型トランジスタの出力端は、演算増幅器Ａ’の非反転端に電気的に連結され、別のＭＯＳ型トランジスタのゲートは、演算増幅器Ａ’によって出力された差分信号Ｐ３を受け取ることができ、ＭＯＳ型トランジスタの出力端は、演算増幅器Ａ’の反転端に電気的に接続される。加算器の電圧−電流変換器は、入力されたサンプル信号を電流に変換し、電流を加えることによってオフセットを除去する。電流は、加算器の演算増幅器によって増幅された後に出力される。加算器の入力端に源発生抵抗器を配置して、電圧−電流変換器のＭＯＳ型トランジスタが飽和領域で作動するのを保証することが好ましい。すなわち、図８ｃに示すように、電圧−電流変換器の２つのＭＯＳ型トランジスタのソース電極の間に、直列な抵抗器Ｒ’が電気的に接続されて、電圧−電流変換器のＭＯＳ型トランジスタが飽和領域で作動することを保証する。
【００６１】
[0076]  さらに、信号処理ユニットは、第２の増幅器ユニット１２５をさらに含み、それは、スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４と変換器１３０との間に電気的に接続され、加算器によって出力された差分信号を増幅するように構成される。第２の増幅器ユニットは、増幅された差分信号Ｐ３及びＮ３を出力する。実施形態では、第２の増幅器ユニットは、利得が５であるプログラム可能な利得増幅器である。
【００６２】
[0077]  実施形態では、磁界信号の増幅に関する第１の増幅器ユニット、加算器及び第２の増幅器の合計の増幅利得は、両端を含んで８００から２０００の範囲にあり、１０００であることが好ましい。他の実施形態では、磁界信号は、第１の増幅器ユニット、加算器及び第２の増幅器ユニットに異なる利得を設定することにより必要な利得で増幅することができる。
【００６３】
[0078]  図４に示すように、差分信号は、スイッチドキャパシタフィルタユニット及び第２の増幅器ユニットによって処理された後、出力制御回路を制御するために、信号処理ユニット１２０によって磁界信号に変換される必要がある。
【００６４】
[0079]  上記説明から、第１のチョッピングスイッチの出力信号Ｖｏｕｔは、オフセット信号Ｖｏｓと理想的な磁界信号Ｖｉｎとの重合せであり、差分信号Ｐ１と差分信号Ｎ１との間の差に等しいことが分かる。差分信号Ｐ１及びＮ１は、大きさが同じで、方向が反対である。上記説明から、クロック信号ＣＫ１の前半サイクル及び後半サイクルにて、第１のチョッピングスイッチによって出力された理想的な磁界電圧信号は、大きさが同じで、方向が反対であることが分かる。図９の左側部分に示すように、信号Ｐ１は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれＰ１Ａ及びＰ１Ｂとして表わし、信号Ｎ１は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれＮ１Ａ及びＮ１Ｂとして表わす。Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｎ１Ａ及びＮ１Ｂは、それぞれ以下のように表わす。
P1A= (Vos + Vin)/2; P1B = (Vos - Vin)/2
N1A = - P1A = - (Vos + Vin)/2；N1B= - P1B = - (Vos - Vin)/2.
【００６５】
[0080]  理解を容易にするために、以後の説明では、差分信号の係数１／２は省略する。一対の差分信号Ｐ１’及びＮ１’が、第１の増幅器を介して第２のチョッピングスイッチに入力される。信号Ｐ１’は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれＰ１Ａ’及びＰ１Ｂ’として表わし、信号Ｎ１’は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてそれぞれＮ１Ａ’及びＮ１Ｂ’として表わす。第１の増幅器Ａ１の帯域幅制限の理由から、第１の増幅器Ａ１を介して出力された差分信号は、三角波の差分信号である。次の公式は信号のフォームのみである。信号は、それぞれ以下のように表わす。
P1A'= A(Voff + Vin)/2; P1B' =A(Voff - Vin)/2
N1A' = - P1A' = -A(Voff + Vin)/2; N1B'= - P1B' = -A(Voff - Vin)/2.
【００６６】
[0081]  Ａは第１の増幅器の利得であり、Ｖｏｆｆは第１の増幅器の出力信号のオフセットであり、それは、磁気センサ５の固有のオフセットＶｏｓと第１の増幅器のオフセットとの合計に等しい。オフセットＶｏｆｆは、第１の増幅器Ａ１の帯域幅制限の理由から可変である。理解を容易にするために、以後の説明では、差分信号の係数及び増幅器の増幅係数は省略する。
【００６７】
[0082]  第２のチョッピングスイッチＺ２は、各クロックサイクルの前半サイクルにて対の差分信号を直接出力し、各クロックサイクルの後半サイクルにて差分信号を交換し、交換された差分信号を出力するように構成される。第２のチョッピングスイッチによって出力された差分信号は、Ｐ２及びＮ２として表わす。信号Ｐ２は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてＰ２Ａ及びＰ２Ｂとして表わし、信号Ｎ２は、クロック信号の前半サイクル及び後半サイクルにてＮ２Ａ及びＮ２Ｂとして表わす。信号Ｐ２及び信号Ｎ２の出力は、それぞれ次のように表わす。
P2A = P1A' = (Voff +Vin); P2B = N1B' = - (Voff - Vin)
N2A = N1A'= - (Voff + Vin); N2B = P1B' = (Voff - Vin);
【００６８】
[0083]  スイッチドキャパシタフィルタユニット１２４の４つのスイッチドキャパシタフィルタは、各クロックの前半サイクル及び後半サイクルの差分信号Ｐ２及びＮ２に含まれる各信号をサンプリングし、二対のサンプル信号を出力する。すなわち、スイッチドキャパシタフィルタユニットによって得た一対のサンプル信号はＰ２Ａ及びＰ２Ｂを含み、スイッチドキャパシタフィルタユニットによって得た他方の対のサンプル信号は、Ｎ２Ａ及びＮ２Ｂを含む。
【００６９】
[0084]  ４つのサンプル信号は加算器に入力され、加算器はＰ３及びＮ３を出力する。加算器は、二対のサンプル信号のそれぞれの対を加算し、Ｐ３及びＮ３を出力する。
P3 = P2A + P2B = (Voff+Vin)+(-(Voff - Vin)) = 2Vin; 及び
N3 = N2A + N2B= - (Voff + Vin) + (Voff - Vin) = -2Vin.
【００７０】
[0085]  加算器によって出力された信号Ｐ３及びＮ３は、増幅された理想の磁界電圧信号を含むのみであり、オフセット信号が除去されることが分かる。
【００７１】
[0087]  本開示の実施形態による磁界集積回路は、特定の応用例と併せて以下のように説明される。
【００７２】
[0088]  図１０に示すように、本開示の実施形態によりモータ組立体がさらに提供される。モータ組立体は、交流電源１００によって給電されるモータ２００と、モータ２００に直列に電気接続された双方向伝導スイッチ３００と、本開示の上記実施形態の何れか１つによる磁気センサ集積回路４００とを含む。磁気センサ集積回路４００の出力ポートは、双方向伝導スイッチ３００の制御端に電気的に接続される。双方向伝導スイッチ３００は、トライアック（ＴＲＩＡＣ）にできることが好ましい。双方向伝導スイッチは、他の適切な型式のスイッチとともに実装できることを理解されたい。例えば、双方向伝導スイッチは、逆並列に電気接続された２つのシリコン制御整流器と、対応する制御回路とを含むことができる。２つのシリコン制御整流器は、磁気センサ集積回路の出力ポートから出力される出力信号に基づき、制御回路によって所定方式で制御される。モータは、交流電源１００の電圧を下げて降下電圧を磁気センサ集積回路４００に供給する電圧降下回路５００をさらに含むことが好ましい。磁気センサ集積回路４００は、モータ２００のロータの近くに配置されて、ロータの磁界の変化を検知する。
【００７３】
[0089]  上記実施形態に基づき、本開示の実施形態では、モータは同期モータである。本開示による磁気センサ集積回路は、同期モータに応用されるのみならず、直流ブラシレスモータなどの他の型式の永久磁石モータにも応用されることを理解されたい。図１１に示すように、同期モータは、ステータと、ステータに対して回転するロータ１１とを含む。ステータは、ステータコア１２と、ステータコア１２の周りに巻き付けたステータ巻線１６とを含む。ステータコア１２は、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電気鋼、ケイ素鋼などの軟磁性材料で作ることができる。ロータ１１は永久磁石を含む。ステータ巻線１６を交流電源と直列に接続すると、ロータ１１は、一定の回転速度（６０ｆ／ｐ）回転／分で定速回転し、ここでｆは交流電源の周波数であり、ｐはロータの極対の数である。実施形態において、ステータコア１２は、対向して配置された２つの極部分１４を有する。各々の極部分は磁極弧面１５を有する。ロータ１１の外面は磁極弧面１５に対面し、それらの間に実質的に均一な空隙が形成される。本開示における基本的に均一な空隙は、ステータとロータとの間の空隙の大部分が均一であり、ステータとロータとの間の空隙のわずかな部分が不均一であることを示す。ロータの極部分の磁極弧面１５上に凹形の始動溝１７を配置することが好ましい。磁極弧面１５のうち始動溝１７以外の部分は、ロータと同心である。上記構成により、不均一な磁界を形成することができ、これによりロータが回転しないとき、ロータの極軸線Ｓ１がステータの極部分の中心軸線Ｓ２に対して角度を成して傾斜することが保証されるので、ロータは、モータが集積回路の作用の下で通電されるたびに始動トルクを有することができる。ロータの極軸線Ｓ１は、極性が異なるロータの２つの磁極間の境界である。ステータの極部分１４の中心軸線Ｓ２は、ステータの２つの極部分１４の中心を通る接続線である。実施形態では、ステータ及びロータは、各々２つの磁極を有する。他の実施形態では、ステータの磁極の数はロータの磁極の数と異なることができ、ステータ及びロータは、４磁極及び６磁極のようなより多くの磁極を有しても良いことを理解されたい。
【００７４】
[0090]  出力制御回路３０は、交流電源１００が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの磁界は第１の極性を有することを磁界センサが検出するとき、又は交流電源１００が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの磁界は第１の極性とは反対の第２の極性を有することを磁界センサが検出するとき、双方向伝導交流スイッチ３００をオンするように構成される。出力制御回路３０は、交流電源１００が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第１の極性を有するとき、又は交流電源が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第２の極性を有するとき、双方向伝導交流スイッチ３００をオフする。
【００７５】
[0091]  上記実施形態に基づき、本開示の実施形態では、出力制御回路３０は、交流電源１００が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの極性が第１の極性であることを磁気センサが検出したとき、又は交流電源１００が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータの極性が第１の極性とは反対の第２の極性であることを磁気センサ（それは、磁気センサと、これに電気的に接続された信号処理ユニットとを含む）が検出したとき、駆動電流を制御して出力ポートと双方向伝導スイッチ３００との間に流して双方向伝導スイッチ３００をオンするように構成し、しかも交流電源１００が負の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第１の極性であるとき、又は交流電源１００が正の半周期で作動しかつ永久磁石ロータが第２の極性であるとき、出力ポートと双方向伝導スイッチ３００との間に駆動電流が流れるのを防ぐように構成することが好ましい。
【００７６】
[0092]  出力制御回路３０は、交流電源１００によって出力される信号が正の半周期にあり、永久磁石ロータの磁界が第１の極性であることを磁気センサが検出するとき、集積回路から双方向伝導スイッチ３００に流れる電流を制御し、しかも交流電源１００によって出力される信号が負の半周期にあり、永久磁石ロータの磁界が第１の極性とは反対の第２の極性であることを磁気センサが検出するとき、双方向伝導スイッチ３００から集積回路に流れる電流を制御するように構成されることが好ましい。永久磁石ロータが第１の磁気極性を有しかつ交流電源が正の半周期にあるとき、電流は、正の半周期の全体又は一部にて集積回路から流出でき、永久磁石ロータが第２の極性を有しかつ交流電源が負の半周期にあるとき、電流は、正の半周期の全体又は一部で集積回路内に流入できる、ことを理解されたい。
【００７７】
[0093]  本開示の実施形態では、磁界検出信号は、スイッチ式検出信号である。モータの定常状態では、スイッチ式検出信号のスイッチング周波数は、交流電源の周波数の２倍である。
【００７８】
[0094]  上記実施形態では、本開示による磁気センサ集積回路は、可能な応用例と併せてのみ説明され、本開示による磁気センサは、それに制限されないことを理解されたい。例えば、磁気センサは、単にモータ駆動に応用されるのみならず、磁界検出を備える他の応用例に応用することができる。
【００７９】
[0095]  開示の別の実施形態によるモータでは、モータは、外部交流電源の２つの端部間で双方向スイッチと直列に電気接続することができる、モータ及び双方向伝導スイッチによって形成される第１の直列分岐は、電圧降下回路及び磁気センサ集積回路によって形成される第２の直列分岐と並列に電気接続される。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向伝導スイッチに電気的に接続され、双方向伝導スイッチを制御して、予め設定された様式でオン又はオフし、それによってステータ巻線の給電モードを制御する。
【００８０】
[0096]  従って、本開示の実施形態による応用装置がさらに提供される。応用装置は、交流電源によって給電されるモータと、モータと直列に電気接続された双方向伝導スイッチと、上記実施形態の何れかの１つによる磁気センサ集積回路とを含む。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向伝導スイッチの制御端に電気的に接続される。随意的に、応用装置は、ポンプ、ファン、家庭電化製品、車両及びその他同種のものにすることができ、家庭電化製品は、例えば洗浄機、皿洗い機、レンジフード、排気ファンなどにすることができる。
【００８１】
[0097]  本明細書の実施形態の説明に従い、当業者は、開示を実施し又は使用することができる。当業者には実施形態に対する多くの改良が明白である。本明細書に定義した一般的な原則は、開示の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実施することができる。従って、本開示は、本明細書に記載された実施形態に限定されず、本明細書に開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に従う。
【符号の説明】
【００８２】
２  磁気検出回路
２１  磁気センサ
２２  信号処理ユニット
２３  ＡＤ変換器
２２０  スイッチドキャパシタフィルタ
【図１】
2018025538.tif 000003
【図２】
2018025538.tif 000004
【図３ａ】
2018025538.tif 000005
【図３ｂ】
2018025538.tif 000006
【図４】
2018025538.tif 000007
【図５】
2018025538.tif 000008
【図６ａ】
2018025538.tif 000009
【図６ｂ】
2018025538.tif 000010
【図６ｃ】
2018025538.tif 000011
【図７】
2018025538.tif 000012
【図８ａ】
2018025538.tif 000013
【図８ｂ】
2018025538.tif 000014
【図８ｃ】
2018025538.tif 000015
【図９】
2018025538.tif 000016
【図１０】
2018025538.tif 000017
【図１１】
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【外国語明細書】
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