[发明专利]零交检测电路及传感器装置

说明书

【课题】提供不受噪声的影响而能够高精度地检测零交的零交检测电路。【解决方案】设为具备如下单元的结构，即该单元具备第一比较电路和具有滞后功能的第二比较电路和逻辑电路，第一比较电路输出第一输入信号和第二输入信号的零交检测结果，第二比较电路输出第一输入信号和第二输入信号的比较结果，逻辑电路基于零交检测结果和比较结果，决定是否向输出反映零交检测结果。

技术领域

本发明关于零交检测电路及传感器装置，特别关于能够基于来自传感器元件的信号正确地检测出零交点的零交检测电路。

背景技术

一直以来各种传感器装置搭载到电子设备而被有效地利用。作为一个例子，举出为了检测无刷电动机的可动元件的位置，使用磁传感器装置的例子。无刷电动机由圆筒状的定子和与该定子的内周或外周对置地设置的圆筒状的转子构成。转子以旋转轴为中心相对于定子自由旋转。在转子沿着圆周方向配置有励磁用的磁铁，在定子的定子芯卷绕有绕组，转子通过因绕组中流过电流而产生的磁场和利用励磁用的磁铁的磁场的相互作用而旋转。

为了控制转子的旋转，需要检测转子的旋转位置，作为位置检测的单元，一般使用磁传感器元件。利用磁传感器元件，通过磁铁的S极和N极的切换，即检测零交的位置，来检测转子的旋转位置。在零交检测中，研究各种为了防止零交附近的震颤（chattering）而带有滞后特性的方法。然而，因该滞后的影响而原来的零交位置和通过传感器信号检测的零交检测位置会出现偏离，发生电动机的效率下降、旋转不匀或发生振动这一问题。因而，要求在零交附近不发生震颤、且输出不带有滞后特性的零交检测电路。

在图12示出现有的零交检测电路的一个例子的电路图。现有的零交检测电路由以下部分构成：运算放大器50，对反相输入端子输入被检测信号S，作为零交检测信号fa而输出；以及比较信号作成电路51，根据零交检测信号fa作成在刚刚进行零交检测后相对于被检测信号S为正负逆电平并且电平依次变化并既定时间后为零电平的比较信号h，施加到运算放大器50的同相输入端子。比较信号作成电路51由电阻R10、R11及电容Ca构成，设定有时间常数T＝（R10＋R11）·Ca。

在图13示出这样构成的现有的零交检测电路的动作。若被检测信号S施加到运算放大器50的反相输入端子，则运算放大器50比较被检测信号S和比较信号h的各电平，并输出该比较结果即零交检测信号fa。在时刻t1中，被检测信号S为正侧电平，比较信号h为负侧电平，运算放大器50输出低电平的零交检测信号fa。从该状态经过时刻，比较信号h按照时间常数T而电平变化并成为零电平，若在时刻t2中被检测信号S零交，则运算放大器50的反相输入端子的电压从正侧的电平变为零电平，进而变化为负侧电平。由此从运算放大器50输出的零交检测信号fa在时刻t2中反转为高电平。此时，对电容器Ca施加高电平的零交检测信号fa、即＋Vdd，因此在该电容器Ca的另一端出现成为＋2Vdd的电压C。该电压C被电阻R10和R11分压，并作为比较信号h供给到运算放大器50的同相输入端子。因而，刚刚经过时刻t2后，由运算放大器50比较变化为负侧电平的被检测信号S和成为正侧电平的比较信号h。由此，即便在零交附近对被检测信号S附有噪声ns而强制零交，也通过比较信号作成电路51的作用，以使比较信号h的电平相对于被检测信号S成为正负逆电平的方式进行动作，因此从运算放大器50输出的零交检测信号fa不会因噪声ns而反转，不会发生零交的误检测。然后，关于比较信号h，其电平按照时间常数T缓慢地降低，在成为下一个零交时刻t3以前达到零电平。成为时刻t3若被检测信号S再次零交，则从运算放大器50输出的零交检测信号fa反转而成为低电平。此时，对电容器Ca施加低电平的零交检测信号fa、即电压－Vdd，因此在电容器Ca的另一端出现成为－2Vdd的电压C。该电压C被电阻R10和R11分压并作为比较信号h供给到运算放大器50的同相输入端子。以上的动作在被检测信号的正负电平每次变化时进行，从而输出零交检测信号fa。因而，即便发生噪声导致的零交，也实现不会发生误检测即震颤的零交检测信号。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开昭63－75670号公报。