(57)【要約】【課題】常時電源を供給することなく大電流を駆動できる電流駆動回路、及びこの電流駆動回路の動作に基づく検出センサを提供する。【解決手段】電流駆動回路１を、外部磁界Ｂの変化によりスイッチ動作するリードセンサ１０と、リードセンサ１０によりゲート電圧ＶＧをオンオフ制御して電流制御を行なうトランジスタＱと、リードセンサ１０を介して、トランジスタＱにゲート電圧ＶＧを印加するコンデンサＣと、コンデンサＣに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのダイオードＤｉと、を有して構成し、リードセンサ１０を、外部磁界Ｂの変化によりオンオフ動作させて、これに基づいてトランジスタＱの電流Ｉが制御されるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界の変化によりスイッチ動作するリードセンサと、
前記リードセンサによりゲート電圧をオンオフ制御して電流制御を行なうトランジスタと、
前記リードセンサを介して、前記トランジスタに前記ゲート電圧を印加するコンデンサと、
前記コンデンサに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのダイオードと、を有し、
前記リードセンサは、前記外部磁界の変化によりオンオフ動作し、これに基づいて前記トランジスタの電流が制御されることを特徴とする電流駆動回路。
【請求項２】
前記トランジスタのドレイン、ソースは、外部回路の電流出力端子、グランド端子に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電流駆動回路。
【請求項３】
請求項１又は２の電流駆動回路の動作に基づいて、前記外部回路による電流出力の検出動作を行なうことにより前記リードセンサのオンオフを検出することを特徴とする検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流駆動回路及び検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、消費電力量を小さくすることが出来る電流出力式の検出センサが知られている。例えば、この検出センサは、センサ回路と、センサ回路の検出結果の信号を受けて検出信号を出力するセンサ信号処理回路と、センサ回路とセンサ信号処理回路に制御信号を出力し、センサ信号処理回路から検出信号を入力する制御回路と、を備え、センサ回路とセンサ信号処理回路は、制御回路からの制御信号によって間欠的に動作する構成とされている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の電流出力式の検出センサは、制御回路がセンサ回路とセンサ信号処理回路を間欠駆動するように構成したので、従来技術に比較して検出精度を犠牲にすることなく消費電流を少なくすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７５９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の検出センサは、上記したように、制御回路がセンサ回路とセンサ信号処理回路を間欠駆動することにより消費電流を少なくするよう構成されている。すなわち、スリープ状態では制御回路のみが動作しているので、検出装置の消費電流はスリープ電流である。アウェイク状態では全ての回路が動作しているので、検出装置の消費電流はアウェイク電流である。したがって、制御回路がセンサ回路とセンサ信号処理回路を間欠駆動することにより消費電流が減少するのは、スリープ状態のみであり、消費電流の低減効果は十分でないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、常時電源を供給することなく大電流を駆動できる電流駆動回路、及びこの電流駆動回路の動作に基づく検出センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、上記目的を達成するために、外部磁界の変化によりスイッチ動作するリードセンサと、前記リードセンサによりゲート電圧をオンオフ制御して電流制御を行なうトランジスタと、前記リードセンサを介して、前記トランジスタに前記ゲート電圧を印加するコンデンサと、前記コンデンサに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのダイオードと、を有し、前記リードセンサは、前記外部磁界の変化によりオンオフ動作し、これに基づいて前記トランジスタの電流が制御されることを特徴とする電流駆動回路を提供する。
【０００８】
［２］前記トランジスタのドレイン、ソースは、外部回路の電流出力端子、グランド端子に接続されることを特徴とする上記［１］に記載の電流駆動回路であってもよい。
【０００９】
［３］また、上記［１］又は［２］の電流駆動回路の動作に基づいて、前記外部回路による電流出力の検出動作を行なうことにより前記リードセンサのオンオフを検出する検出センサであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、常時電源を供給することなく大電流を駆動できる電流駆動回路、及びこの電流駆動回路の動作に基づく検出センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路の回路構成図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路のオフ動作を示す場合の回路構成図であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路のオン動作を示す場合の回路構成図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電流駆動回路の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の第１の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る電流駆動回路１は、外部磁界Ｂの変化によりスイッチ動作するリードセンサ１０と、リードセンサ１０によりゲート電圧ＶＧをオンオフ制御して電流制御を行なうトランジスタＱと、リードセンサ１０を介して、トランジスタＱにゲート電圧ＶＧを印加するコンデンサＣと、コンデンサＣに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのダイオードＤｉと、を有し、リードセンサ１０は、外部磁界Ｂの変化によりオンオフ動作し、これに基づいてトランジスタＱの電流Ｉが制御されるように構成されている。なお、トランジスタＱをパワートランジスタとすることにより、大電流の駆動を制御する大電流駆動回路として機能させることが可能である。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路の回路構成図である。この電流駆動回路１は、端子Ａ、端子Ｂが外部機器と接続されて使用される。図１において、端子Ａは電流出力端子、端子Ｂはグランド（ＧＮＤ）端子である。
【００１４】
（リードセンサ）
リードセンサ１０は、磁気感応スイッチである。例えば、３本の強磁性体リードがある接点間隔を持って相対し，ガラス管の中に封入されている。ガラス管の中には接点の活性化を防ぐために窒素ガスが封入され、信頼性の向上および長寿命化がはかられている。このリードセンサにリードの軸方向に外部磁界Ｂを加えると、リードの相対した自由端が互いに吸着、接触して回路を閉ざすことができ、リードセンサ１０は、リードスイッチとして動作する。また、磁界を取り去ればリードの弾性により接触したリードを離間させることができる。このような構成、動作により、外部磁界Ｂの変化により、スイッチのオンオフ、及び、スイッチの切り替え動作を行なうことができる。
【００１５】
リードセンサ１０は、図１で示す外部磁界Ｂの変化として、外部に設けられる永久磁石の移動によるものを想定している。あるいは、リードセンサ１０の近傍にバイアス磁石を配置し、このバイアス磁石の磁界が外部の強磁性体の移動により変化するものを想定している。
【００１６】
リードセンサ１０は、端子ａと端子ｃ、又は、端子ｂと端子ｃのどちらか一方が接続状態となる切替接点を備えた３端子タイプのスイッチである。例えば、通常は、端子ｂと端子ｃが接続され、図１に示すように、外部磁界Ｂが作用したときに、端子ａと端子ｃが接続された状態となる。
【００１７】
リードセンサ１０の端子ａは、ダイオードＤｉのカソード側に接続されると共に、コンデンサＣの一端側５０に接続されている。リードセンサ１０の端子ｂは、端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。また、リードセンサ１０の端子ｃは、トランジスタＱのゲートＧに接続されている。
【００１８】
ダイオードＤｉは、コンデンサＣに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのものである。ダイオードＤｉのアノード側は、端子Ａ（電流出力端子）に接続されている。また、ダイオードＤｉのカソード側は、コンデンサＣの一端側５０に接続されている。このダイオードＤｉは、端子Ａ（電流出力端子）から電荷をコンデンサＣに供給して充電するためのものである。
【００１９】
コンデンサＣは、一端側５０がリードセンサ１０の端子ａに接続され、他端側が端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。このコンデンサＣは、ダイオードＤｉを介して、端子Ａ（電流出力端子）から電荷が供給されて、充電状態とされている。また、このコンデンサＣの充電された電荷は、コンデンサＣがダイオードＤｉのカソード側に接続されているので、放電されることがない。
【００２０】
コンデンサＣは、例えば、電気２重層コンデンサ等の大容量コンデンサを使用できる。コンデンサＣは、コンデンサＣのリードセンサ１０の端子ａ側の電圧を、リードセンサ１０を介して、トランジスタＱにゲート電圧ＶＧとして印加することができる。
【００２１】
トランジスタＱは、図１に示すように、Ｎ-ＭＯＳであって、ゲートＧがリードセンサ１０の端子ｃに接続され、ドレインＤが端子Ａ（電流出力端子）に接続され、ソースＳが端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。ゲートＧに所定の閾値電圧以上のゲート電圧ＶＧが印加されると、端子Ａ（電流出力端子）から電流Ｉ（シンク電流）が流れる。一方、ゲートＧにゲート電圧ＶＧが印加されない場合は、ドレインＤ―ソースＳ間には電流が流れない。すなわち、ゲート電圧ＶＧの電圧制御により、電流Ｉ（シンク電流、あるいは、ソース電流）が制御される。
【００２２】
（電流駆動回路１の動作）
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路のオフ動作を示す場合の回路構成図であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路のオン動作を示す場合の回路構成図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、外部磁界Ｂがリードセンサ１０に作用していない状態では、リードセンサ１０の端子ｂと端子ｃが接続され、端子ａと端子ｃは接続されていない。この状態では、トランジスタＱのゲートＧは、リードセンサ１０を介して端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、ゲートＧにはゲート電圧ＶＧが印加されず、トランジスタＱには電流が流れない。
【００２４】
また、コンデンサＣはダイオードＤｉのカソード側に接続された状態であり、ダイオードＤｉを介して、端子Ａ（電流出力端子）から電荷が供給されて充電される。図２（ａ）に示す構成では、コンデンサＣのゲートＧ側の電圧（ゲート電圧ＶＧ）は、端子Ａ（電流出力端子）のＶccからダイオードＤｉの電圧ドロップ分を引いた値となるが、分割抵抗を挿入することにより、ゲート電圧ＶＧを調整することができる。
【００２５】
コンデンサＣの充電された電荷は、コンデンサＣがダイオードＤｉのカソード側に接続されているので、放電されることがない。したがって、コンデンサＣが充電された後は、端子Ａ（電流出力端子）からの充電電流Ｉ０はほとんどゼロである。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、外部磁界Ｂがリードセンサ１０に作用している状態では、リードセンサ１０の端子ａと端子ｃが接続され、端子ｂと端子ｃは接続されていない。この状態では、トランジスタＱのゲートＧは、リードセンサ１０を介してコンデンサＣの一端側５０に接続されている。したがって、ゲートＧにはゲート電圧ＶＧが印加され、トランジスタＱに電流Ｉ（シンク電流）が流れる。トランジスタＱをパワートランジスタとすることにより、大電流の駆動を制御する大電流駆動回路として機能させることが可能である。
【００２７】
以上のように、外部磁界Ｂの変化によりリードセンサ１０のオンオフ動作により、トランジスタＱをオンオフ制御して電流制御を行なうことができる。また、外部磁界Ｂがリードセンサ１０に作用していない状態でのコンデンサＣへの充電以外では電流が流れず、電源から電流駆動回路に電流を供給することなく、リードセンサを利用して大電流を駆動制御することができる。
【００２８】
（検出センサとしての動作）
電流駆動回路１は、検出センサとして動作する。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、端子Ａ（電流出力端子）、端子Ｂ（ＧＮＤ）で外部機器３０と２端子で接続される。例えば、外部機器３０がボディＥＣＵ、このボディＥＣＵに２端子で接続された電流駆動回路がボディＥＣＵ用ポジションセンサとなる。
【００２９】
上記電流駆動回路１の動作で示したように、外部磁界Ｂの変化、例えば、磁石の移動ポジションにより、電流Ｉ（シンク電流）の検出ができる。外部機器３０は、この電流（シンク電流）を例えばＩ/Ｖ変換アンプにより電圧に変換する。この電圧値は、Ａ/Ｄコンバータによりデジタル値に変換できる。これらの電圧値、あるいは、量子化された検出値により、電流駆動回路１は、検出センサとして動作する。すなわち、電流駆動回路１は、検出センサとして機能する。
【００３０】
（本発明の第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電流駆動回路の回路構成図である。第２の実施の形態は、リードセンサとして２端子タイプのものを使用するものである。以下において、第１の実施の形態と異なる部分について説明し、重複する部分は説明を省略する。
【００３１】
（リードセンサ）
リードセンサ２０は、磁気感応スイッチである。例えば、２本の強磁性体リードがある接点間隔を持って相対し，ガラス管の中に封入されている。ガラス管の中には接点の活性化を防ぐために窒素ガスが封入され、信頼性の向上および長寿命化がはかられている。このリードセンサにリードの軸方向に外部磁界Ｂを加えると、リードの相対した自由端が互いに吸着、接触して回路を閉ざすことができ、リードセンサ２０は、リードスイッチとして動作する。また、磁界を取り去ればリードの弾性により接触したリードを離間させることができる。このような構成、動作により、外部磁界Ｂの変化により、スイッチのオンオフ動作を行なうことができる。
【００３２】
リードセンサ２０は、図３で示す外部磁界Ｂの変化として、外部に設けられる永久磁石の移動によるものを想定している。あるいは、リードセンサ２０の近傍にバイアス磁石を配置し、このバイアス磁石の磁界が外部の強磁性体の移動により変化するものを想定している。
【００３３】
リードセンサ２０は、端子ａと端子ｃの接続状態がオン（接続）又はオフ（非接続）となる２端子タイプのオンオフスイッチである。例えば、通常は、図３に示すように、端子ａと端子ｃがオフ（非接続）状態とされ、外部磁界Ｂが作用したときに、端子ａと端子ｃがオン（接続）状態となる。
【００３４】
リードセンサ２０の端子ａは、ダイオードＤｉのカソード側に接続されると共に、コンデンサＣの一端側５０に接続されている。また、リードセンサ１０の端子ｃは、トランジスタＱのゲートＧに接続されると共に、抵抗Ｒの一端側６０に接続されている。
【００３５】
抵抗Ｒは、リードセンサ２０がオフ（非接続）状態の時に、トランジスタＱのゲートＧを端子Ｂ（ＧＮＤ）側に接続してプルダウンするためのものである。抵抗Ｒの一端側６０はリードセンサ２０の端子ｃに接続され、他端側は端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。なお、この抵抗Ｒは、高抵抗値のものが好ましい。
【００３６】
ダイオードＤｉは、コンデンサＣに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのものである。ダイオードＤｉのアノード側は、端子Ａ（電流出力端子）に接続されている。また、ダイオードＤｉのカソード側は、コンデンサＣの一端側５０に接続されている。このダイオードＤｉは、端子Ａ（電流出力端子）から電荷をコンデンサＣに供給して充電するためのものである。
【００３７】
コンデンサＣは、一端側５０がリードセンサ１０の端子ａに接続され、他端側が端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。このコンデンサＣは、ダイオードＤｉを介して、端子Ａ（電流出力端子）から電荷が供給されて、充電状態とされている。また、このコンデンサＣの充電された電荷は、コンデンサＣがダイオードＤｉのカソード側に接続されているので、放電されることがない。
【００３８】
コンデンサＣは、例えば、電気２重層コンデンサ等の大容量コンデンサを使用できる。コンデンサＣは、コンデンサＣのリードセンサ１０の端子ａ側の電圧を、リードセンサ１０を介して、トランジスタＱにゲート電圧ＶＧとして印加することができる。
【００３９】
トランジスタＱは、図３に示すように、Ｎ-ＭＯＳであって、ゲートＧがリードセンサ１０の端子ｃに接続されると共に、抵抗Ｒの一端側に接続される。また、ドレインＤが端子Ａ（電流出力端子）に接続され、ソースＳが端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。ゲートＧに所定の閾値電圧以上のゲート電圧ＶＧが印加されると、端子Ａ（電流出力端子）から電流Ｉ（シンク電流）が流れる。一方、ゲートＧにゲート電圧ＶＧが印加されない場合は、ドレインＤ―ソースＳ間には電流が流れない。すなわち、ゲート電圧ＶＧの電圧制御により、電流Ｉ（シンク電流、あるいは、ソース電流）が制御される。
【００４０】
（電流駆動回路１の動作）
外部磁界Ｂがリードセンサ２０に作用していない状態では、端子ａと端子ｃは接続されていない。この状態では、トランジスタＱのゲートＧは、抵抗Ｒを介して端子Ｂ（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、ゲートＧにはゲート電圧ＶＧが印加されず、トランジスタＱには電流が流れない。
【００４１】
また、コンデンサＣはダイオードＤｉのカソード側に接続された状態であり、ダイオードＤｉを介して、端子Ａ（電流出力端子）から電荷が供給されて充電される。コンデンサＣのゲートＧ側の電圧（ゲート電圧ＶＧ）は、端子Ａ（電流出力端子）のＶccからダイオードＤｉの電圧ドロップ分を引いた値となるが、分割抵抗を挿入することにより、ゲート電圧ＶＧを調整することができる。
【００４２】
コンデンサＣの充電された電荷は、コンデンサＣがダイオードＤｉのカソード側に接続され、また、リードセンサ２０がオフ状態であるので、放電されることがない。したがって、コンデンサＣが充電された後は、端子Ａ（電流出力端子）からの充電電流はほとんどゼロである。
【００４３】
次に、外部磁界Ｂがリードセンサ２０に作用している状態では、リードセンサ２０の端子ａと端子ｃが接続される。この状態では、トランジスタＱのゲートＧは、リードセンサ２０を介してコンデンサＣの一端側５０に接続されている。したがって、ゲートＧにゲート電圧ＶＧが印加され、トランジスタＱには電流Ｉ（シンク電流）が流れる。なお、抵抗Ｒを高抵抗値のものにしておくことにより、暗電流はほとんど流れない。トランジスタＱをパワートランジスタとすることにより、大電流の駆動を制御する大電流駆動回路として機能させることが可能である。
【００４４】
以上のように、外部磁界Ｂの変化によりリードセンサ２０のオンオフ動作により、トランジスタＱをオンオフ制御して電流制御を行なうことができる。また、外部磁界Ｂがリードセンサ２０に作用していない状態でのコンデンサＣへの充電以外では電流が流れず、電源から電流駆動回路に電流を供給することなく、リードセンサを利用して大電流を駆動することができる。
【００４５】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る電流駆動回路１によれば、次のような効果を有する。
（１）本発明の第１の実施の形態に係る電流駆動回路１は、外部磁界Ｂの変化によりスイッチ動作するリードセンサ１０と、リードセンサ１０によりゲート電圧ＶＧをオンオフ制御して電流制御を行なうトランジスタＱと、リードセンサ１０を介して、トランジスタＱにゲート電圧ＶＧを印加するコンデンサＣと、コンデンサＣに充電すると共に、充電された電荷の放電を阻止するためのダイオードＤｉと、を有し、リードセンサ１０は、外部磁界Ｂの変化によりオンオフ動作し、これに基づいてトランジスタＱの電流Ｉが制御されるように構成されている。これにより、外部磁界Ｂの変化によるリードセンサ１０のオンオフ動作により、トランジスタＱをオンオフ制御して電流制御を行なうことができる。また、外部磁界Ｂがリードセンサ１０に作用していない状態でのコンデンサＣへの充電以外では電流が流れず、電源から電流駆動回路に電流を供給することなく、小型リードセンサを利用して大電流を駆動することができる。
（２）また、電流駆動回路１は、リードセンサへの常時電源供給が必要でないため、電流出力端子とグランド（ＧＮＤ）端子の２端子で外部機器と接続が可能である。
（３）電流駆動回路１の動作で示したように、外部磁界Ｂの変化、例えば、磁石の移動ポジションにより、電流（シンク電流）の検出ができる。外部機器３０は、この電流（シンク電流）を例えばＩ/Ｖ変換アンプにより電圧に変換する。この電圧値は、Ａ/Ｄコンバータによりデジタル値に変換できる。これらの電圧値、あるいは、量子化された検出値により、電流駆動回路１は、検出センサとして動作する。すなわち、電流駆動回路１は、検出センサとして機能することが可能である。
（４）第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、リードセンサを２本の強磁性体リードで構成する２端子タイプのものとすることにより、電流駆動回路１を、より安価なリードセンサを使用して構成することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…電流駆動回路
１０…リードセンサ
２０…リードセンサ
３０…外部機器
Ｂ…外部磁界
Ｃ…コンデンサ
Ｄｉ…ダイオード
Ｒ…抵抗
Ｑ…トランジスタ
Ｓ…ソース
Ｄ…ドレイン
Ｇ…ゲート
Ｉ…電流
ＶＧ…ゲート電圧
【図１】
2017092751.tif 000003
【図２】
2017092751.tif 000004
【図３】
2017092751.tif 000005