[發明專利]零交檢測電路及傳感器裝置

有效

• 申請號: 201710356730.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107402322B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 有山稔
• 申請（專利權）人: 艾普凌科有限公司
• 主分類號: G01R19/175
• 分類號: G01R19/175;H02P6/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;劉春元

【課題】提供不受噪聲的影響而能夠高精度地檢測零交的零交檢測電路。【解決方案】設為具備如下單元的結構，即該單元具備第一比較電路和具有滯后功能的第二比較電路和邏輯電路，第一比較電路輸出第一輸入信號和第二輸入信號的零交檢測結果，第二比較電路輸出第一輸入信號和第二輸入信號的比較結果，邏輯電路基于零交檢測結果和比較結果，決定是否向輸出反映零交檢測結果。

技術領域

本發明關于零交檢測電路及傳感器裝置，特別關于能夠基于來自傳感器元件的信號正確地檢測出零交點的零交檢測電路。

背景技術

一直以來各種傳感器裝置搭載到電子設備而被有效地利用。作為一個例子，舉出為了檢測無刷電動機的可動元件的位置，使用磁傳感器裝置的例子。無刷電動機由圓筒狀的定子和與該定子的內周或外周對置地設置的圓筒狀的轉子構成。轉子以旋轉軸為中心相對于定子自由旋轉。在轉子沿著圓周方向配置有勵磁用的磁鐵，在定子的定子芯卷繞有繞組，轉子通過因繞組中流過電流而產生的磁場和利用勵磁用的磁鐵的磁場的相互作用而旋轉。

為了控制轉子的旋轉，需要檢測轉子的旋轉位置，作為位置檢測的單元，一般使用磁傳感器元件。利用磁傳感器元件，通過磁鐵的S極和N極的切換，即檢測零交的位置，來檢測轉子的旋轉位置。在零交檢測中，研究各種為了防止零交附近的震顫（chattering）而帶有滯后特性的方法。然而，因該滯后的影響而原來的零交位置和通過傳感器信號檢測的零交檢測位置會出現偏離，發生電動機的效率下降、旋轉不勻或發生振動這一問題。因而，要求在零交附近不發生震顫、且輸出不帶有滯后特性的零交檢測電路。

在圖12示出現有的零交檢測電路的一個例子的電路圖。現有的零交檢測電路由以下部分構成：運算放大器50，對反相輸入端子輸入被檢測信號S，作為零交檢測信號fa而輸出；以及比較信號作成電路51，根據零交檢測信號fa作成在剛剛進行零交檢測后相對于被檢測信號S為正負逆電平并且電平依次變化并既定時間后為零電平的比較信號h，施加到運算放大器50的同相輸入端子。比較信號作成電路51由電阻R10、R11及電容Ca構成，設定有時間常數T＝（R10＋R11）·Ca。

在圖13示出這樣構成的現有的零交檢測電路的動作。若被檢測信號S施加到運算放大器50的反相輸入端子，則運算放大器50比較被檢測信號S和比較信號h的各電平，并輸出該比較結果即零交檢測信號fa。在時刻t1中，被檢測信號S為正側電平，比較信號h為負側電平，運算放大器50輸出低電平的零交檢測信號fa。從該狀態經過時刻，比較信號h按照時間常數T而電平變化并成為零電平，若在時刻t2中被檢測信號S零交，則運算放大器50的反相輸入端子的電壓從正側的電平變為零電平，進而變化為負側電平。由此從運算放大器50輸出的零交檢測信號fa在時刻t2中反轉為高電平。此時，對電容器Ca施加高電平的零交檢測信號fa、即＋Vdd，因此在該電容器Ca的另一端出現成為＋2Vdd的電壓C。該電壓C被電阻R10和R11分壓，并作為比較信號h供給到運算放大器50的同相輸入端子。因而，剛剛經過時刻t2后，由運算放大器50比較變化為負側電平的被檢測信號S和成為正側電平的比較信號h。由此，即便在零交附近對被檢測信號S附有噪聲ns而強制零交，也通過比較信號作成電路51的作用，以使比較信號h的電平相對于被檢測信號S成為正負逆電平的方式進行動作，因此從運算放大器50輸出的零交檢測信號fa不會因噪聲ns而反轉，不會發生零交的誤檢測。然后，關于比較信號h，其電平按照時間常數T緩慢地降低，在成為下一個零交時刻t3以前達到零電平。成為時刻t3若被檢測信號S再次零交，則從運算放大器50輸出的零交檢測信號fa反轉而成為低電平。此時，對電容器Ca施加低電平的零交檢測信號fa、即電壓－Vdd，因此在電容器Ca的另一端出現成為－2Vdd的電壓C。該電壓C被電阻R10和R11分壓并作為比較信號h供給到運算放大器50的同相輸入端子。以上的動作在被檢測信號的正負電平每次變化時進行，從而輸出零交檢測信號fa。因而，即便發生噪聲導致的零交，也實現不會發生誤檢測即震顫的零交檢測信號。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開昭63－75670號公報。