CN116897599A - 电子设备 - Google Patents

Abstract

电子设备具备：安装有控制电路的控制电路基板；与所述控制电路基板连接的连接布线；以及收纳所述控制电路基板和所述连接布线的金属壳体，所述连接布线具有：信号布线层；第1连接器，其设置在所述信号布线层的一端侧，将所述信号布线层与所述控制电路基板电连接；第2连接器，其设置在所述信号布线层的另一端侧；以及接地布线层，其在与所述信号布线层之间隔开规定的间隔地配置，所述接地布线层构成为经由所述第2连接器与所述金属壳体电连接，并且在所述信号布线层和所述控制电路基板经由所述第1连接器电连接的状态下，不与所述控制电路基板电连接。

Description

电子设备

技术领域

本发明涉及一种电子设备。

背景技术

以往，在与逆变器连接而控制逆变器的动作的电子设备中，若因逆变器的开关动作而产生的噪声混入电子设备内，则会引起信号异常或电路的误动作等。因此，要求适当地保护电子设备免受噪声影响。另外，近年来对逆变器的大输出化和小型化的要求强烈，伴随于此噪声环境进一步恶化，因此在电子设备中要求进一步提高耐噪声性。

关于电子设备中的耐噪声性的提高，已知有专利文献1的技术。在专利文献1中，公开了一种在连接外部连接器和控制电路基板的挠性印刷布线基板上安装有电容器或电感器等噪声对策电路部件的电力变换装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2015-53758号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的电力变换装置中，控制电路基板和噪声对策部件的电容器经由各自的接地布线与共用的金属壳体连接。因此，有时噪声经由金属壳体混入到控制电路基板内，不能得到充分的耐噪声性。

本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种具有高耐噪声性的电子设备。

解决问题的技术手段

本发明的电子设备具有：安装有控制电路的控制电路基板；与所述控制电路基板连接的连接布线；以及收纳所述控制电路基板和所述连接布线的金属壳体，所述连接布线具有：信号布线层；第1连接器，其设置在所述信号布线层的一端侧，将所述信号布线层和所述控制电路基板电连接；第2连接器，其设置在所述信号布线层的另一端侧；以及接地布线层，其在与所述信号布线层之间隔开规定的间隔地配置，所述接地布线层构成为经由所述第2连接器与所述金属壳体电连接，并且在所述信号布线层和所述控制电路基板经由所述第1连接器电连接的状态下，不与所述控制电路基板电连接。

发明的效果

根据本发明，能够提供具有高耐噪声性的电子设备。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的电子设备的概略构成的图。

图2是外部装置与控制电路基板之间的噪声传播抑制的说明图。

图3是驱动电路基板与控制电路基板之间的噪声传播抑制的说明图。

图4是表示本发明的第2实施方式的电子设备的概略构成的图。

图5是表示布线基板的变形例的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。以下的记载和附图是用于说明本发明的例示，为了说明的明确化，适当地进行了省略和简化。本发明也可以通过其他各种方式实施。只要没有特别限定，各构成要素可以是单数也可以是复数。

(第1实施方式)

图1是表示本发明的第1实施方式的电子设备100的概略构成的图。图1所示的电子设备100例如搭载于电动汽车或混合动力汽车等车辆，与车辆驱动用马达连接，用于该马达的驱动控制。电子设备100具备控制电路基板10、驱动电路基板20、电力变换电路30、高压连接器40、连接布线50和60以及金属壳体70。

控制电路基板10根据从未图示的外部装置发送的指令信号执行规定的运算处理，将与该运算结果对应的控制信号输出到驱动电路基板20。在控制电路基板10上安装有由CPU、ROM、RAM等构成的控制电路，通过在该控制电路中执行规定的程序，进行用于生成控制信号的运算处理。例如，控制电路生成与转矩指令对应的PWM信号作为控制信号，输出到驱动电路基板20。

驱动电路基板20根据从控制电路基板10输出的控制信号进行动作，生成用于驱动电力变换电路30的驱动信号。在驱动电路基板20上安装有驱动电路，该驱动电路用于根据控制电路基板10所具有的控制电路的控制来驱动电力变换电路30，使用该驱动电路生成与控制信号对应的驱动信号。由驱动电路生成的驱动信号经由栅极布线21输出到电力变换电路30。例如，驱动电路根据作为控制信号而被输入的PWM信号生成栅极信号，经由栅极布线21，向构成电力变换电路30的各功率半导体元件的栅极端子输出所生成的栅极信号。

电力变换电路30经由正极电源布线31和负极电源布线32与高压电源HV连接，将从高压电源HV供给的直流电力变换为交流电力。电力变换电路30例如具有多个功率半导体元件，根据从驱动电路输出的栅极信号使各功率半导体元件进行开关动作，从而进行从直流电力向交流电力的变换。由电力变换电路30生成的交流电力向未图示的马达输出。由此，马达产生旋转驱动力，该旋转驱动力向驱动轮传递，从而搭载了电子设备100的车辆行驶。

高压连接器40是用于将高压电源HV与正极电源布线31和负极电源布线32连接的连接器。通过高压电源HV与高压连接器40连接，高压电源HV的正极和负极分别与正极电源布线31和负极电源布线32连接。由此，经由正极电源布线31和负极电源布线32，电力变换电路30与高压电源HV电连接。

在正极电源布线31与负极电源布线32之间连接有噪声除去用的X电容器33和Y电容器34、35。Y电容器34与Y电容器35之间在连接点36与金属壳体70电连接。

连接布线50具有基板连接器51、外部连接器52和布线基板53。

布线基板53具有信号布线层53a和接地布线层53b，这些布线层隔开规定的间隔地相互相对配置。信号布线层53a和接地布线层53b分别由铜箔等具有导电性的材料形成，布线基板53的除此以外的部分由树脂等绝缘体形成。另外，布线基板53可以是FPC(FlexiblePrinted Circuits)等具有可挠性的基板，也可以是玻璃环氧基板等刚性基板。或者，也可以将例如包含相当于信号布线层53a的芯线和相当于接地布线层53b的屏蔽线的同轴电缆等用作布线基板53。

基板连接器51是用于将布线基板53的信号布线层53a与控制电路基板10连接的连接器，设置在信号布线层53a的一端侧。通过基板连接器51与控制电路基板10连接，经由基板连接器51，设置在控制电路基板10上的信号线11和地线12分别与信号布线层53a电连接。地线12经由接地用电容器13与金属壳体70连接，由此控制电路基板10被电接地。另外，也可以不经由接地用电容器13而将地线12与金属壳体70直接连接，从而将控制电路基板10电接地。在这种情况下，不需要接地用电容器13。

在信号布线层53a上形成与信号线11和地线12分别对应的布线图案。当基板连接器51与控制电路基板10连接时，一个布线图案与信号线11电连接，另一个布线图案与地线12电连接。在图1中，用信号布线层53a内的虚线分别表示这些布线图案。

另外，在接地布线层53b与基板连接器51之间形成有间隙54。在该间隙54中，与布线基板53的信号布线层53a和接地布线层53b以外的部分同样地配置有绝缘体。因此，即使在信号布线层53a和控制电路基板10经由基板连接器51电连接的状态下，接地布线层53b和控制电路基板10也不会电连接。或者，也可以在基板连接器51中不设置连接接地布线层53b和控制电路基板10的连接器管脚，从而在将基板连接器51与控制电路基板10连接时，使接地布线层53b和控制电路基板10不电连接。在这种情况下，不需要在连接布线50中形成间隙54。

外部连接器52是用于将布线基板53的信号布线层53a与外部装置连接，并且将接地布线层53b与金属壳体70连接的连接器，设置在信号布线层53a的另一端侧。外部连接器52设置在金属壳体70上，低压电源LV等外部装置与外部连接器52连接。低压电源LV是用于向控制电路基板10、驱动电路基板20进行电源供给的电源电路。低压电源LV与外部连接器52连接，从而低压电源LV经由外部连接器52与信号布线层53a电连接。由此，低压电源LV与控制电路基板10电连接，从低压电源LV向控制电路基板10供给电源。另外，在图1中，信号布线层53a中的电源供给用的布线图案也表示为与信号线11对应的布线图案，但也可以将它们设为不同的布线图案。另外，也可以将低压电源LV以外的外部装置、例如发送用于控制电路基板10的运算处理的指令信号的上位控制装置等与外部连接器52连接。

在外部连接器52上设有用于将接地布线层53b与金属壳体70电连接的接地线55。接地线55在连接点56处与金属壳体70电连接。在连接点56的附近设置有与形成在电子设备100的搭载车辆的车体上的车身接地BG的连接点。由此，接地布线层53b经由外部连接器52与金属壳体70连接，接地布线层53b和金属壳体70被电接地，并且从接地布线层53b到车身接地BG的电路径被低阻抗化。

连接布线60具有基板连接器61、62和布线基板63。

布线基板63具有与连接布线50的布线基板53相同的结构。即，布线基板63具有信号布线层63a和接地布线层63b，这些布线层隔开规定的间隔地相互相对配置。信号布线层63a和接地布线层63b分别由铜箔等具有导电性的材料形成，布线基板63的除此以外的部分由树脂等绝缘体形成。

基板连接器61是用于将布线基板63的信号布线层63a与控制电路基板10连接的连接器，设置在信号布线层63a的一端侧。通过基板连接器61与控制电路基板10连接，经由基板连接器61，设置在控制电路基板10上的信号线11和地线12分别与信号布线层63a电连接。

在信号布线层63a上形成有与信号线11和地线12分别对应的布线图案。当基板连接器61与控制电路基板10连接时，一个布线图案与信号线11电连接，另一个布线图案与地线12电连接。

另外，与连接布线50的布线基板53同样地，在布线基板63中，在接地布线层63b与基板连接器61之间也形成有配置有绝缘体的间隙64。因此，即使在信号布线层63a和控制电路基板10经由基板连接器61电连接的状态下，接地布线层63b和控制电路基板10也不会电连接。

基板连接器62是用于将布线基板63的信号布线层63a与驱动电路基板20连接，并且将接地布线层63b与金属壳体70连接的连接器，设置在信号布线层63a的另一端侧。通过基板连接器62与驱动电路基板20连接，经由基板连接器62，驱动电路基板20和信号布线层63a电连接。由此，从控制电路基板10输出的控制信号经由信号布线层63a输入到驱动电路基板20，并且低压电源LV和驱动电路基板20经由信号布线层53a、控制电路基板10和信号布线层63a电连接，从低压电源LV向驱动电路基板20供给电源。另外，在图1中，将信号布线层63a中的电源供给用的布线图案表示为与信号线11对应的布线图案，但也可以将它们设为不同的布线图案。

在基板连接器62上设有用于将接地布线层63b与金属壳体70电连接的接地线65。接地线65在设置于上述连接点36附近的连接点66处与金属壳体70电连接。由此，接地布线层63b经由基板连接器62与金属壳体70连接，接地布线层63b被电接地。

金属壳体70是金属制的壳体，收纳控制电路基板10、驱动电路基板20、电力变换电路30、高压连接器40以及连接布线50、60。如上所述，金属壳体70在连接点56的附近与车身接地BG连接。由此，控制电路基板10及驱动电路基板20和布线基板53、63的接地布线层53b、63b经由金属壳体70分别电接地。

下面，参照图2和图3，对本实施方式的电子设备100中的噪声传播的抑制进行说明。

图2是外部装置与控制电路基板10之间的噪声传播抑制的说明图。在外部装置中产生的高频噪声例如如箭头201所示，从外部连接器52侵入电子设备100内。如箭头202所示，该高频噪声在信号布线层53a中传播。在此，在布线基板53中，如上所述，信号布线层53a和接地布线层53b以隔开规定的间隔相互相对的状态平行地配置。通过该配置，在信号布线层53a与接地布线层53b之间形成杂散电容200。因此，如箭头203、204所示，在信号布线层53a中传播的高频噪声分为经由杂散电容200流入接地布线层53b的噪声和直接在信号布线层53a中传播的噪声。

如上所述，接地布线层53b不与控制电路基板10电连接。因此，如箭头205所示，经由杂散电容200从信号布线层53a流入到接地布线层53b的高频噪声在接地布线层53b中传播并返回到外部连接器52，如箭头206所示，通过接地线55向车身接地BG排出。这种噪声传播路径在下文中被称为“第1噪声路径”。

另一方面，如箭头207所示，不流入接地布线层53b而在信号布线层53a中持续传播的高频噪声通过基板连接器51流入控制电路基板10内的信号线11。然后，从信号线11通过控制电路基板10内的电容分量14流入地线12侧后，如箭头208、209所示，分为通过接地用电容器13向车身地线BG排出的噪声、和返回信号布线层53a的噪声。其中，通过接地用电容器13向车身接地BG排出的噪声传播路径在下文中被称为“第2噪声路径”。

如箭头210所示，从地线12返回到信号布线层53a的高频噪声在信号布线层53a中传播并返回到外部连接器52，如箭头211所示，在从外部连接器52出到电子设备100的外部后，向车身接地BG排出。这种噪声传播路径在下文中被称为“第3噪声路径”。

在本实施方式的电子设备100中，对于从外部侵入的高频噪声，如上所述形成3种噪声路径。在此，以第1噪声路径的阻抗比第2、第3噪声路径的阻抗低的方式决定连接布线50中基板连接器51、外部连接器52、布线基板53的结构。由此，能够抑制流入控制电路基板10的高频噪声，提高电子设备100的耐噪声性。

图3是驱动电路基板20与控制电路基板10之间的噪声传播抑制的说明图。在驱动电路基板20、电力变换电路30中产生的高频噪声例如如箭头301所示，从基板连接器62侵入信号布线层63a，如箭头302所示，在信号布线层63a中传播。在此，在布线基板63中，如上所述，信号布线层63a和接地布线层63b以隔开规定的间隔相互相对的状态平行地配置。通过该配置，与信号布线层53a和接地布线层53b之间的图2的杂散电容200同样地，在信号布线层63a和接地布线层63b之间形成杂散电容300。因此，如箭头303、304所示，在信号布线层63a中传播的高频噪声分为经由杂散电容300流入接地布线层63b的噪声和直接在信号布线层63a中传播的噪声。

如上所述，接地布线层63b不与控制电路基板10电连接。因此，如箭头305所示，经由杂散电容300从信号布线层63a流入接地布线层63b的高频噪声在接地布线层63b中传播并返回到基板连接器62。然后，如箭头306所示，通过接地线65和Y电容器34、35，向正极电源布线31和负极电源布线32排出。这种噪声传播路径在下文中被称为“第4噪声路径”。

另一方面，如箭头307所示，不流入接地布线层63b而在信号布线层63a中持续传播的高频噪声通过基板连接器61流入控制电路基板10内的信号线11。进而，该高频噪声的一部分从信号线11通过控制电路基板10内的电容分量14流入地线12侧。然后，通过分别设置在信号线11和地线12与正极电源布线31和负极电源布线32之间的未图示的Y电容器和接地用电容器13，向正极电源布线31和负极电源布线32排出。这种噪声传播路径在下文中被称为“第5噪声路径”。

在本实施方式的电子设备100中，对于从驱动电路基板20、电力变换电路30侵入的高频噪声，如上所述形成2种噪声路径。在此，以第4噪声路径的阻抗比第5噪声路径的阻抗低的方式决定连接布线60中基板连接器61、基板连接器62、布线基板63的结构。另外，如图1所说明的那样，通过将接地线65与金属壳体70连接的连接点66配置在Y电容器34、35与金属壳体70连接的连接点36的附近，使流过第4噪声路径的高频噪声容易地被Y电容器34、35回收。由此，能够抑制流入控制电路基板10的高频噪声，提高电子设备100的耐噪声性。

(第2实施方式)

接着，对本发明的第2实施方式的电子设备进行说明。在本实施方式中，对用于抑制从噪声源辐射的电磁噪声的电子设备的结构进行说明。

图4是表示本发明的第2实施方式的电子设备100A的概略构成的图。图4所示的电子设备100A具有与第1实施方式中说明的电子设备100相同的构成。驱动电路基板20和电力变换电路30经由形成为销状的多个栅极布线21连接。另外，在图4中，省略了高压连接器40、连接布线50和金属壳体70、连接在电力变换电路30与高压连接器40之间的正极电源布线31、负极电源布线32、X电容器33和Y电容器34、35的图示。另外，也省略了分别设置在外部连接器52和基板连接器62上的接地线55、65的图示。

如图4所示，在本实施方式的电子设备100A中，在控制电路基板10与驱动电路基板20之间，以与这些电路基板平行的方向配置有布线基板63。另外，以信号布线层63a配置在控制电路基板10侧、接地布线层63b配置在驱动电路基板20侧的方式配置布线基板63。由此，接地布线层63b配置在电力变换电路30与信号布线层63a之间。

电力变换电路30通过内置的功率半导体元件进行开关动作而产生电磁噪声。如图4中箭头401、402所示，该电磁噪声经由销状的栅极布线21向铅直方向辐射。但是，如上所述，由于接地布线层63b配置在电力变换电路30与信号布线层63a之间，所以从作为噪声辐射电路的电力变换电路30辐射的电磁噪声被接地布线层63b遮挡，能够抑制向信号布线层63a、控制电路基板10传递。其结果是，能够防止流过信号布线层63a的信号发生异常，或者安装在控制电路基板10上的控制电路因电磁噪声而误动作。

(变形例)

另外，在以上说明的第1、第2的各实施方式中，也可以将布线基板53、63分别做成图5所示的结构。

例如，如图5的(a)所示，也可以在布线基板53、63的表面分别形成接地布线层53b、63b。在这种情况下，例如可以将覆盖布线基板53、63的表面的导电性薄膜等保护膜用作接地布线层53b、63b。

另外，例如图5的(b)所示，也可以在布线基板53、63上安装噪声对策用的电容器500，经由该电容器500分别将信号布线层53a、63a与接地布线层53b、63b电连接。在这种情况下，优选使电容器500的电容与分别形成在信号布线层53a、63a和接地布线层53b、63b之间的上述杂散电容200、300成为不同的电容值，由此来扩大能够发挥噪声抑制效果的频带。另外，电容器500的安装位置不限于图5的(b)所示的位置，也可以是其他的安装位置。

进而，例如图5的(c)所示，也可以将信号布线层53a、63a和接地布线层53b、63b分别设为多层结构。此时，在第2实施方式中，为了能够有效地抑制来自电力变换电路30的辐射噪声，优选将信号布线层53a、63a夹在中间，分别设置在布线基板53、63的最上层和最下层的接地布线层53b、63b相互相对配置。另外，在图5的(c)的例子中，信号布线层53a、63a由2个层形成，但信号布线层53a、63a可以由3个以上的层形成，也可以由单一层形成。另外，也可以用3个以上的层形成接地布线层53b、63b。

根据以上说明的实施方式，起到以下的作用效果。

(1)电子设备100具备：安装有控制电路的控制电路基板10；与控制电路基板10连接的连接布线50、60；以及收纳控制电路基板10和连接布线50、60的金属壳体70。连接布线50、60具有：信号布线层53a、63a；基板连接器51、61，其分别设置在信号布线层53a、63a的一端侧并将信号布线层53a、63a与控制电路基板10电连接；外部连接器52、基板连接器62，其分别设置在信号布线层53a、63a的另一端侧；以及接地布线层53b、63b，其在与信号布线层53a、63a之间隔开规定的间隔地配置。接地布线层53b、63b构成为经由外部连接器52或基板连接器62与金属壳体70电连接，并且在信号布线层53a、63a和控制电路基板10经由基板连接器51、61电连接的状态下，不与控制电路基板10电连接。这样，在信号布线层53a、63a与接地布线层53b、63b之间分别形成杂散电容200、300，能够分别形成从信号布线层53a、63a经由杂散电容200、300和接地布线层53b、63b向车身接地BG或正极电源布线31、负极电源布线32排出的噪声路径。因此，能够提供具有高耐噪声性的电子设备100。

(2)电子设备100A具备电力变换电路30，该电力变换电路30根据控制电路的控制而被电驱动，从而作为辐射电磁噪声的噪声辐射电路发挥作用。在布线基板63中，接地布线层63b配置在作为噪声辐射电路的电力变换电路30与信号布线层63a之间。因此，能够提供一种防止因电磁噪声引起的控制电路的误动作，具有更高的耐噪声性的电子设备100A。

(3)如图5的(c)的变形例所示，接地布线层53b、63b也可以包含将信号布线层53a、63a夹在中间而相互相对配置的第1接地布线层53b、63b以及第2接地布线层53b、63b。这样，能够更有效地抑制来自噪声辐射电路的辐射噪声。

(4)设置在信号布线层53a的另一端侧的连接器是将配置在金属壳体70的外部的外部装置与信号布线层53a电连接的外部连接器52。因此，能够有效地抑制从外部装置侵入的高频噪声。

(5)电子设备100具备用于将直流电力变换为交流电力的电力变换电路30、和安装有用于根据控制电路的控制来驱动电力变换电路30的驱动电路的驱动电路基板20。设置在信号布线层63a的另一端侧的基板连接器62将驱动电路基板20和信号布线层63a电连接。因此，能够有效地抑制在驱动电路基板20、电力变换电路30中产生的高频噪声侵入控制电路基板10。

(6)电子设备100具备Y电容器34、35，该Y电容器34、35作为用于抑制在电力变换电路30中产生的噪声的滤波用电容器发挥作用。金属壳体70具有经由基板连接器62与接地布线层63b连接的连接点66和与Y电容器34、35连接的连接点36，连接点66配置在连接点36的附近。因此，高频噪声容易从信号布线层63a经由杂散电容300和接地布线层63b被Y电容器34、35回收，能够进一步提高电子设备100的耐噪声性。

以上说明的各实施方式和各种变形例只是一例，只要不损害发明的特征，本发明就不限于这些内容。另外，在上述中说明了各种实施方式和变形例，但本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包含在本发明的范围内。

符号说明

10…控制电路基板，11…信号线，12…地线，13…接地用电容器，20…驱动电路基板，21…栅极布线，30…电力变换电路，31…正极电源布线，32…负极电源布线，33…X电容器，34、35…Y电容器，36…连接点，40…高压连接器，50、60…连接布线，51、61、62…基板连接器，52…外部连接器，53、63…配线基板，53a、63a…信号布线层，53b、63b…接地布线层，54、64…间隙，55、65…接地线，56、66…连接点，70…金属壳体，100、100A…电子设备，200、300…杂散电容。

Claims (6)

1.一种电子设备，其特征在于，具备：

安装有控制电路的控制电路基板；

与所述控制电路基板连接的连接布线；以及

收纳所述控制电路基板和所述连接布线的金属壳体，

所述连接布线具有：信号布线层；第1连接器，其设置在所述信号布线层的一端侧，将所述信号布线层与所述控制电路基板电连接；第2连接器，其设置在所述信号布线层的另一端侧；以及接地布线层，其在与所述信号布线层之间隔开规定的间隔地配置，

所述接地布线层构成为经由所述第2连接器与所述金属壳体电连接，并且在所述信号布线层和所述控制电路基板经由所述第1连接器电连接的状态下，不与所述控制电路基板电连接。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

具备噪声辐射电路，所述噪声辐射电路根据所述控制电路的控制而被电驱动，由此辐射电磁噪声，

所述接地布线层配置在所述噪声辐射电路与所述信号布线层之间。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述接地布线层包含将所述信号布线层夹在中间而相互相对配置的第1接地布线层和第2接地布线层。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述第2连接器是将配置在所述金属壳体外部的外部装置与所述信号布线层电连接的外部连接器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备，其特征在于，具备：

用于将直流电力变换为交流电力的电力变换电路；以及

驱动电路基板，其安装有用于根据所述控制电路的控制来驱动所述电力变换电路的驱动电路，

所述第2连接器将所述驱动电路基板与所述信号布线层电连接。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，

具备用于抑制在所述电力变换电路中产生的噪声的滤波用电容器，

所述金属壳体具有经由所述第2连接器与所述接地布线层连接的第1连接点、和与所述滤波用电容器连接的第2连接点，

所述第1连接点配置在所述第2连接点附近。