本發(fā)明涉及磁傳感器，更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，涉及在外部上拉(pullup)輸出端子的結(jié)構(gòu)的磁傳感器和磁傳感器裝置。

背景技術(shù)：

磁傳感器裝置具有將磁通密度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的磁檢測(cè)元件，以電氣的方式對(duì)根據(jù)與設(shè)置有磁性體的被檢測(cè)部件之間的相對(duì)距離的變化而變化的磁通密度、和預(yù)先設(shè)定的磁通密度閾值的大小進(jìn)行判定，輸出2個(gè)電平的電壓的檢測(cè)信號(hào)。在使用磁傳感器的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，特別是在汽車領(lǐng)域，為了對(duì)汽車用戶提供安全性，從功能安全(iso26262)的觀點(diǎn)出發(fā)，要求建立系統(tǒng)。例如，要求消除下述擔(dān)憂：由于磁傳感器元件自身的故障或系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)傳遞路徑的故障而進(jìn)行了錯(cuò)誤的切換動(dòng)作。

圖4是現(xiàn)有的磁傳感器裝置。磁傳感器50由包含磁傳感器的信號(hào)處理電路51、晶體管52、恒流電路53和電阻54構(gòu)成。判別電路59的gnd與磁傳感器50公共連接，判別電路59的端子in與磁傳感器50的端子out連接。而且，磁傳感器50的端子in還通過(guò)上拉電阻58上拉至電壓vdd。

磁傳感器50將比電壓vdd低規(guī)定值的量的高電平值和比電壓gnd高規(guī)定值的量的低電平值這2個(gè)值輸出至端子out。判別電路59具有當(dāng)輸入電壓電平為上述2個(gè)值附近以外的電壓時(shí)判定為異常的異常檢測(cè)功能。

通過(guò)這樣地構(gòu)成為將與電壓vdd、電壓gnd不等價(jià)的規(guī)定的電壓電平判斷為正常，能夠容易地檢測(cè)輸入端子的斷線等異常。例如，當(dāng)磁傳感器50的端子out與判別電路59的端子in之間的布線斷開(kāi)而成為開(kāi)路時(shí)，判別電路59的輸入電平變成電壓vdd，因此，被判定為異常。此外，當(dāng)磁傳感器50的端子out與判別電路59的端子in之間的布線短路為電壓gnd時(shí)，判別電路59的輸入電平變成電壓gnd，因此，被判定為異常。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2001-165944號(hào)公報(bào)

上述的電路結(jié)構(gòu)的情況下，正常時(shí)的判別電路59的輸入電壓電平是由電阻54、恒流電路53、晶體管52和上拉電阻58決定的。因此，存在這樣的課題：上拉電阻58由于制造偏差而導(dǎo)致電阻值有偏差，因此導(dǎo)致輸入電壓電平變動(dòng)，判別電路59會(huì)進(jìn)行誤判定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決這樣的課題，本發(fā)明的磁傳感器的輸出控制電路具有：與輸出端子連接的分壓電路；和放大器，其控制與磁傳感器的輸出端子連接的mos晶體管的柵極電壓而使得分壓電路的電壓與基準(zhǔn)電壓相等。

根據(jù)本發(fā)明的磁傳感器，由于磁傳感器的輸出電壓是由基準(zhǔn)電壓和分壓電路的分壓比決定的，因此具有不受上拉電阻的電阻值偏差所左右的效果。因此，判別電路能夠正確地判定磁傳感器裝置的布線的斷線及短路等異常。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的磁傳感器的第一實(shí)施方式的電路圖。

圖2是示出本發(fā)明的磁傳感器的第二實(shí)施方式的電路圖。

圖3是示出本發(fā)明的磁傳感器的第三實(shí)施方式的電路圖。

圖4是示出現(xiàn)有的磁傳感器裝置的電路圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1、100、200：磁傳感器；

3：磁傳感器元件；

4：磁判定電路；

5、90：mos開(kāi)關(guān)；

6：輸出驅(qū)動(dòng)元件；

7：放大器；

8、81、82：基準(zhǔn)電壓電路；

10、20、30：輸出控制電路；

19：判別電路。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

圖1是示出本發(fā)明的磁傳感器的第一實(shí)施方式的電路圖。

磁傳感器裝置由磁傳感器1、上拉電阻18和判別電路19構(gòu)成。

第一實(shí)施方式的磁傳感器1由磁傳感器元件3、磁判定電路4和輸出控制電路10構(gòu)成。輸出控制電路10由mos開(kāi)關(guān)5、輸出驅(qū)動(dòng)元件6、放大器7、基準(zhǔn)電壓電路8、以及作為分壓電路的電阻r1、r2、r3構(gòu)成。

磁傳感器1的輸出端子out與判別電路19的輸入端子連接，并且經(jīng)由上拉電阻18與外部電源端子vpu連接。磁傳感器元件3的輸入端子與電源端子vdd和gnd連接，輸出端子與磁判定電路4的輸入端子連接。輸出驅(qū)動(dòng)元件6例如由n溝道m(xù)osfet構(gòu)成，漏極與輸出端子out連接，源極與接地端子gnd連接。電阻r1的一端與輸出端子out連接，另一端(節(jié)點(diǎn)n1)與電阻r2的一端連接。電阻r2的另一端(節(jié)點(diǎn)n2)與電阻r3的一端連接。電阻r3的另一端與接地端子gnd連接。放大器7的輸出端子與輸出驅(qū)動(dòng)元件6的柵極連接，反相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路8的輸出端子連接，同相輸入端子與節(jié)點(diǎn)n1連接。mos開(kāi)關(guān)5例如由n溝道m(xù)osfet構(gòu)成，柵極與磁判定電路4的輸出端子連接，漏極與節(jié)點(diǎn)n2連接，源極與接地端子gnd連接。

判別電路19除了具有區(qū)別與磁傳感器1輸出的磁通密度對(duì)應(yīng)的高電平值和低電平值的功能外，還具有異常檢測(cè)功能。關(guān)于異常檢測(cè)功能，當(dāng)被輸入的電壓為高電平值和低電平值附近時(shí)判定為磁傳感器裝置正常，當(dāng)被輸入的電壓處于除此之外的電壓區(qū)域時(shí)判定為磁傳感器裝置異常。

磁傳感器元件3將電壓vdd作為電源，輸出與被輸入到磁傳感器元件的磁通密度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。磁傳感器元件3例如可以使用霍爾元件。磁判定電路4對(duì)磁傳感器元件3輸出的電信號(hào)和預(yù)先設(shè)定的閾值信號(hào)進(jìn)行比較，將磁判定結(jié)果以電壓vdd和電壓gnd的雙值電壓輸出至輸出控制電路10。

當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓gnd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)5處于關(guān)狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)n2通過(guò)電阻r3與接地端子gnd連接。

另一方面，當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓vdd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)5處于開(kāi)狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)n2與接地端子gnd連接。

輸出驅(qū)動(dòng)元件6與分壓電路以電氣方式并聯(lián)地連接于輸出端子out與接地端子gnd之間。輸出驅(qū)動(dòng)元件6是n溝道m(xù)osfet，通過(guò)控制柵極電壓，能夠使漏電流在輸出端子out與接地端子gnd之間流過(guò)。此外，放大器7的同相輸入端子與節(jié)點(diǎn)n1連接，反相輸入端子與基準(zhǔn)電壓電路8連接，輸出端子與輸出驅(qū)動(dòng)元件6的柵極端子連接，因此，以使節(jié)點(diǎn)n1的電壓與基準(zhǔn)電壓電路8的基準(zhǔn)電壓相等的方式來(lái)控制輸出驅(qū)動(dòng)元件6。

當(dāng)設(shè)磁傳感器1的輸出端子out的輸出電壓為vout，基準(zhǔn)電壓電路8的基準(zhǔn)電壓為vref時(shí)，根據(jù)磁判定結(jié)果的情況而分成2個(gè)公式來(lái)表示輸出電壓vout。

vout＝(1+r1/r2)×vref···(1)

vout＝{1+r1/(r2+r3)}×vref···(2)

公式1表示磁判定電路4的輸出為電壓vdd時(shí)的輸出電壓vout。公式2表示磁判定電路4的輸出為電壓gnd時(shí)的輸出電壓vout。

這樣，由于磁傳感器1的輸出電壓vout不依賴于上拉電阻18的電阻值，因此，相對(duì)于上拉電阻18的偏差不會(huì)受到影響。因此，能夠靈活地設(shè)定上拉電阻值，因此，作為進(jìn)一步的效果，還能夠通過(guò)增大上拉電阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)磁傳感器系統(tǒng)的省電化。

以下，示出實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施方式的磁傳感器1的具體的電阻值的示例。

求出使外部電源vpu為5.0v且基準(zhǔn)電壓vref為0.3v時(shí)的、公式1的輸出電壓vout為4.5v、公式2的輸出電壓vout為0.5v那樣的電路常數(shù)。根據(jù)公式1和公式2可知：只要將r1：r2：r3的比率設(shè)定成7：0.5：10即可。

更具體來(lái)說(shuō)，由于不限定上拉電阻18的電阻值，因此，電阻r1至r3的電阻值越大越是優(yōu)選的。當(dāng)設(shè)rpu為上拉電阻18的電阻值時(shí)，根據(jù)公式3可以求出其容許值。

rpu＞(vpu－vout(1))/{vout(1)/(r1+r2+r3)}···(3)

例如，設(shè)r1＝700kω，r2＝50kω，r3＝1mω時(shí)，上拉電阻18的電阻值rpu只要小于194kω，磁傳感器1就能夠進(jìn)行動(dòng)作。

如果更實(shí)際地考慮輸出驅(qū)動(dòng)元件6的漏電流容許范圍，則上拉電阻18的電阻值優(yōu)選為幾十ω以上。

如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)第一實(shí)施方式的磁傳感器1，由于判別電路19的輸入電壓是由基準(zhǔn)電壓和分壓電路的分壓比決定的，因此，能夠不受上拉電阻18的電阻值偏差所左右地正確地判定布線的斷線及短路等異常。

另外，也可以構(gòu)成為能夠微調(diào)分壓電路的電阻而使得能夠根據(jù)判別電路19所要求的輸入電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓vout。

圖2是示出本發(fā)明的磁傳感器的第二實(shí)施方式的電路圖。

磁傳感器100由磁傳感器元件3、磁判定電路4和輸出控制電路20構(gòu)成。輸出控制電路20由輸出驅(qū)動(dòng)元件6、放大器7、作為分壓電路的電阻r1、r2、基準(zhǔn)電壓電路81、基準(zhǔn)電壓電路82和mos開(kāi)關(guān)90構(gòu)成。

磁傳感器100、判別電路19和上拉電阻18與第一實(shí)施方式同樣地連接，進(jìn)行同樣的動(dòng)作。而且，磁傳感器元件3、磁判定電路4、輸出驅(qū)動(dòng)元件6和放大器7也與第一實(shí)施方式同樣地連接，進(jìn)行同樣的動(dòng)作，因此省略說(shuō)明。

mos開(kāi)關(guān)90例如由cmos晶體管構(gòu)成，擇一地選擇基準(zhǔn)電壓電路81或基準(zhǔn)電壓電路82并與放大器7的反相輸入端子連接。mos開(kāi)關(guān)90具有控制端子，控制端子被輸入磁判定電路4輸出的雙值電壓。

當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓gnd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)90選擇基準(zhǔn)電壓電路81，使基準(zhǔn)電壓電路81的輸出端子與放大器7的反相輸入端子連接。

另一方面，當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓vdd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)90選擇基準(zhǔn)電壓電路82，使基準(zhǔn)電壓電路82的輸出端子與放大器7的反相輸入端子連接。

設(shè)基準(zhǔn)電壓電路81生成的基準(zhǔn)電壓為vref1，基準(zhǔn)電壓電路82生成的基準(zhǔn)電壓為vref2?；鶞?zhǔn)電壓vref1和基準(zhǔn)電壓vref2是值互不相同的基準(zhǔn)電壓。

當(dāng)設(shè)磁傳感器100的輸出端子out的輸出電壓為vout時(shí)，根據(jù)磁判定結(jié)果的情況而分成2個(gè)公式來(lái)表示輸出電壓vout。

vout＝(1+r1/r2)×vref1···(4)

vout＝(1+r1/r2)×vref2···(5)

公式4表示磁判定電路4的輸出為電壓gnd時(shí)的輸出電壓vout。公式5表示磁判定電路4的輸出為電壓vdd時(shí)的輸出電壓vout。

以下，示出實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施方式的磁傳感器100的具體的數(shù)值例。

設(shè)外部電源vpu為5.0v，求出公式4的輸出電壓vout為4.5v、公式的輸出電壓vout為0.5v那樣的電路常數(shù)。在以基準(zhǔn)電壓vref1為3.0v的方式設(shè)定基準(zhǔn)電壓電路81的情況下，根據(jù)公式4可知：只要將r1：r2的比率設(shè)定成0.5：1即可。此外，根據(jù)公式4和公式5可知：只要將基準(zhǔn)電壓vref2設(shè)定成0.33v即可。

圖3是示出本發(fā)明的磁傳感器的第三實(shí)施方式的電路圖。

磁傳感器200由磁傳感器元件3、磁判定電路4和輸出控制電路30構(gòu)成。

基準(zhǔn)電壓電路與第二實(shí)施方式不同，是由電阻91、電阻92和電阻93構(gòu)成的。此外，磁傳感器200具有與外部電源vpu連接的vdd2端子，vdd2端子與電阻93的一端和放大器7的反相輸入端子連接。電阻93通過(guò)mos開(kāi)關(guān)90而與電阻91和電阻92中的任意一個(gè)連接。并且，通過(guò)使這些電阻對(duì)電壓vpu進(jìn)行電阻分壓而得到基準(zhǔn)電壓。

當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓vdd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)90選擇電阻91而與電阻93串聯(lián)連接。當(dāng)磁判定電路4的輸出為電壓gnd時(shí)，mos開(kāi)關(guān)90選擇電阻92而與電阻93串聯(lián)連接。

設(shè)由外部電源vpu、電阻93和電阻91生成的基準(zhǔn)電壓為vref1，由外部電源vpu、電阻93和電阻92生成的基準(zhǔn)電壓為vref2。基準(zhǔn)電壓vref1和基準(zhǔn)電壓vref2是值互不相同的基準(zhǔn)電壓。

當(dāng)設(shè)磁傳感器200的輸出端子out的輸出電壓為vout時(shí)，輸出電壓vout與第二實(shí)施方式的磁傳感器100同樣地利用公式4和公式5來(lái)表示。

以下，示出實(shí)現(xiàn)第三實(shí)施方式的磁傳感器200的具體的數(shù)值例。

設(shè)外部電源vpu為5.0v，求出公式4的輸出電壓vout為4.5v、公式5的輸出電壓vout為0.5v那樣的電路常數(shù)。由于公式4的輸出電壓vout與公式5的輸出電壓vout的比為9：1，因此，基準(zhǔn)電壓vref1與基準(zhǔn)電壓vref2的比也被設(shè)定成9：1。當(dāng)設(shè)基準(zhǔn)電壓vref1為3.0v、基準(zhǔn)電壓vref2為0.33v時(shí)，根據(jù)公式4可知：只要將r1：r2的比率設(shè)定成0.5：1即可。而且，關(guān)于電阻91、電阻92和電阻93，通過(guò)使電阻91為300kω、電阻92為14kω、電阻93為200kω，能夠?qū)崿F(xiàn)第三實(shí)施方式。

如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的磁傳感器，由于判別電路19的輸入電壓是由基準(zhǔn)電壓和分壓電路的分壓比決定的，因此，能夠不受上拉電阻18的電阻值偏差所左右地正確地判定布線的斷線及短路等異常。