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公開番号2025147596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047923
出願日2024-03-25
発明の名称センサ装置
出願人アルプスアルパイン株式会社
代理人個人,個人
主分類H03K 17/955 20060101AFI20250930BHJP(基本電子回路)
要約【課題】消費電力が少ないセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、加熱素子として動作可能なセンサ電極と、センサ電極と対象物との間の静電容量を検出する静電検出回路と、センサ電極に加熱用の電力を供給する電源に接続されるハイサイドスイッチと、デカップリングスイッチと、ローサイドスイッチと、デカップリングスイッチとセンサ電極の一端との間のノードの電圧が基準電位点の電圧よりも高くなるように、ノードに電圧を供給する電圧供給回路と、ハイサイドスイッチ及びデカップリングスイッチの接続点と、基準との間に設けられる抵抗器又はスイッチで構成される電子素子と、ハイサイドスイッチ、デカップリングスイッチ、及びローサイドスイッチを制御する制御部とを備え、ハイサイドスイッチのソースと、デカップリングスイッチのソースとは、接続点に接続されるとともに、電子素子を介して基準電位点に接続される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
加熱素子として動作可能なセンサ電極と、
前記センサ電極と対象物との間の静電容量を検出する静電検出回路と、
前記センサ電極に加熱用の電力を供給する電源に接続されるハイサイドスイッチと、
前記ハイサイドスイッチと、前記センサ電極の一端との間に設けられるデカップリングスイッチと、
前記センサ電極の他端と基準電位点との間に設けられるローサイドスイッチと、
前記デカップリングスイッチと、前記センサ電極の前記一端との間のノードの電圧が前記基準電位点の電圧よりも高くなるように、前記ノードに電圧を供給する電圧供給回路と、
前記ハイサイドスイッチ及び前記デカップリングスイッチの接続点と、前記基準との間に設けられる抵抗器又はスイッチで構成される電子素子と、
前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチ、及び前記ローサイドスイッチを制御する制御部と
を備え、
前記電源の電圧は、前記基準電位点の電圧よりも高く、
前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチ、及び前記ローサイドスイッチは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、
前記ハイサイドスイッチのドレインは、前記電源に接続され、
前記デカップリングスイッチのドレインは、前記ノードに接続され、
前記ローサイドスイッチのドレインは、前記センサ電極の前記他端に接続され、
前記ローサイドスイッチのソースは、前記基準電位点に接続され、
前記ハイサイドスイッチのソースと、前記デカップリングスイッチのソースとは、前記接続点に接続されるとともに、前記電子素子を介して前記基準電位点に接続される、センサ装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記センサ電極と前記静電検出回路との間に設けられた直流分離用のキャパシタをさらに含む、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記電圧供給回路は、前記電源の電圧よりも高い電圧を出力する定電圧レギュレータである、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記ハイサイドスイッチのソースと、前記デカップリングスイッチのソースとは、前記スイッチを介して前記基準電位点に接続されており、
前記スイッチは、前記ハイサイドスイッチのソースと前記デカップリングスイッチのソースとに接続されるドレインと、前記基準電位点に接続されるソースとを有するＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴである、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記ハイサイドスイッチのソースと、前記デカップリングスイッチのソースとは、前記抵抗器を介して前記基準電位点に接続されており、
前記抵抗器の抵抗値は、１ｋΩより大きく、１００ｋΩより小さい抵抗値である、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
静電検出回路は、自己容量式で前記静電容量を検出する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記センサ電極の近傍に配置されるアクティブシールド電極をさらに含む、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記電源から前記センサ電極に前記加熱用の電力を供給する際には、前記ハイサイドスイッチ、前記ローサイドスイッチ、及び前記デカップリングスイッチを導通状態に制御し、
電源から前記センサ電極に前記加熱用の電力の供給を停止する際には、前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチを開放状態に制御した後に、前記ローサイドスイッチを開放状態に制御する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記電子素子は、前記スイッチであり、
前記制御部は、
前記電源から前記センサ電極に前記加熱用の電力を供給する際には、前記スイッチを開放状態に制御し、
電源から前記センサ電極に前記加熱用の電力の供給を停止する際には、前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチを開放状態に制御すると共に、前記スイッチを導通状態に制御した後に、前記ローサイドスイッチを開放状態に制御する、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記電子素子は、前記抵抗器である、請求項１に記載のセンサ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、センサ電極としての加熱素子を有する電極体と、センサ電極の静電容量を検出する検出デバイスと、加熱用電源と加熱素子との間に設けられるハイサイドスイッチと、加熱素子と基準電位点との間に設けられるローサイドスイッチと、検出モードにおいてハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチを開放するゲートコントローラと、ハイサイドスイッチ及び加熱素子の間に接続されるデカップリングＭＯＳＦＥＴを有するデカップリング回路とを含むセンサ装置がある。ゲートコントローラは、加熱モードにおいてデカップリングＭＯＳＦＥＴを導通させ、検出モードにおいてデカップリングＭＯＳＦＥＴを開放する。デカップリング回路は、検出モードにおいて、ハイサイドスイッチとデカップリングＭＯＳＦＥＴとの間に接続された第１ノードに、第３電位を供給する。また、ローサイドスイッチと加熱素子との間のノードには、第３電位とは別な電位が供給されている。ハイサイドスイッチは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、ローサイドスイッチは、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、デカップリング回路は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２３／００４６２５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに比べるとオン抵抗が大きく、消費電力が多い。
【０００５】
そこで、消費電力が少ないセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の実施形態のセンサ装置は、加熱素子として動作可能なセンサ電極と、前記センサ電極と対象物との間の静電容量を検出する静電検出回路と、前記センサ電極に加熱用の電力を供給する電源に接続されるハイサイドスイッチと、前記ハイサイドスイッチと、前記センサ電極の一端との間に設けられるデカップリングスイッチと、前記センサ電極の他端と基準電位点との間に設けられるローサイドスイッチと、前記デカップリングスイッチと、前記センサ電極の前記一端との間のノードの電圧が前記基準電位点の電圧よりも高くなるように、前記ノードに電圧を供給する電圧供給回路と、前記ハイサイドスイッチ及び前記デカップリングスイッチの接続点と、前記基準との間に設けられる抵抗器又はスイッチで構成される電子素子と、前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチ、及び前記ローサイドスイッチを制御する制御部とを備え、前記電源の電圧は、前記基準電位点の電圧よりも高く、前記ハイサイドスイッチ、前記デカップリングスイッチ、及び前記ローサイドスイッチは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、前記ハイサイドスイッチのドレインは、前記電源に接続され、前記デカップリングスイッチのドレインは、前記ノードに接続され、前記ローサイドスイッチのドレインは、前記センサ電極の前記他端に接続され、前記ローサイドスイッチのソースは、前記基準電位点に接続され、前記ハイサイドスイッチのソースと、前記デカップリングスイッチのソースとは、前記接続点に接続されるとともに、前記電子素子を介して前記基準電位点に接続される。
【発明の効果】
【０００７】
消費電力が少ないセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態のセンサ装置を実装したステアリングホイールを模式的に示した図である。
実施形態のセンサ装置の回路構成の一例を示す図である。
非加熱モードにおける、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ、ローサイドＭＯＳＦＥＴ、及びデカップリングＭＯＳＦＥＴドレインとソースの間の寄生容量Ｃｏｓｓの一例を示す図である。
非加熱モードにおける、ハイサイドＭＯＳＦＥＴ、ローサイドＭＯＳＦＥＴ、及びデカップリングＭＯＳＦＥＴドレインとソースの間の寄生容量Ｃｏｓｓの一例を示す図である。
Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴの電気的特性の一例を示す図である。
実施形態の変形例のセンサ装置の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示のセンサ装置を適用した実施形態について説明する。
【００１０】
＜実施形態＞
図１は、実施形態のセンサ装置１００を実装したステアリングホイール１０を模式的に示した図である。センサ装置１００は、センサ電極１１０、ヒータ駆動回路１２０、静電検出回路１３０、及び制御回路１４０を含む。制御回路１４０は、制御部の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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