JP2009278727A - Motor controller - Google Patents

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JP2009278727A JP2008125894A JP2008125894A JP2009278727A JP 2009278727 A JP2009278727 A JP 2009278727A JP 2008125894 A JP2008125894 A JP 2008125894A JP 2008125894 A JP2008125894 A JP 2008125894A JP 2009278727 A JP2009278727 A JP 2009278727A
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Takeshi Yamaguchi
山口  剛
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller which effectively reduces generation of noise and effectively eliminates resultant heating. <P>SOLUTION: The motor controller CTL includes: a closed circuit having a direct-current motor M, a current smoothing coil L3, and a diode D6 connected in series; a power MOSFET placed between the closed circuit and a ground line; and a drive unit that on/off-controls the power MOSFET. A first circuit board 11 with the power MOSFET mounted thereon is separated from a second circuit board 10 with a microcomputer MIC including the drive unit mounted thereon. These circuit boards are so constructed that the thermal conductivity of the first circuit board 11 is higher than the thermal conductivity of the second circuit board 10. The two circuit boards are adjacently placed on a single heat sink 12. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関のモータ制御装置に関し、特に、燃料ポンプを駆動するスイッチング素子の発熱に伴う弊害を、効果的に防止できるモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device for an internal combustion engine, and more particularly to a motor control device that can effectively prevent adverse effects caused by heat generation of a switching element that drives a fuel pump.

自動車エンジンなどの内燃機関では、燃料タンクの燃料が、燃料ポンプによって燃料噴射弁に圧送され、吸気管に噴射されることで混合気が形成される。また、圧送された燃料の一部は、プレッシャレギュレータを介して燃料タンクに戻されることで、燃料圧力が所定値に調節されている。そして、燃料の噴射量は、燃料噴射弁の開放時間によって制御されている。   In an internal combustion engine such as an automobile engine, fuel in a fuel tank is pumped to a fuel injection valve by a fuel pump and injected into an intake pipe to form an air-fuel mixture. Further, a part of the pumped fuel is returned to the fuel tank via the pressure regulator, so that the fuel pressure is adjusted to a predetermined value. The fuel injection amount is controlled by the opening time of the fuel injection valve.

燃料ポンプは、一般に、ブラシモータやブラシレスモータによるDCモータで構成されており、モータ制御装置によって、DCモータの電流が制御されることで、必要な燃料が圧送されている。   The fuel pump is generally composed of a DC motor such as a brush motor or a brushless motor, and the necessary fuel is pumped by controlling the current of the DC motor by a motor control device.

ところで、このような内燃機関におけるモータ制御装置としては、例えば、特許文献1に記載の発明が知られている。
特開2007−231907号公報
By the way, as a motor control device in such an internal combustion engine, for example, the invention described in Patent Document 1 is known.
JP 2007-231907 A

特許文献1に記載のモータ制御装置では、圧力センサによって燃料圧力を測定し、これが目標圧力に近づくよう燃料ポンプの駆動信号を制御することで、燃料ポンプの吐出圧を調整している。このような構成を採るので、引用文献1のモータ制御装置は、ECU(Engine Control Unit)からの制御を受けることなく独自動作が可能となる。   In the motor control device described in Patent Document 1, the fuel pressure is measured by a pressure sensor, and the fuel pump discharge pressure is adjusted by controlling the fuel pump drive signal so that the fuel pressure approaches the target pressure. Since such a configuration is adopted, the motor control device of the cited document 1 can perform its own operation without receiving control from an ECU (Engine Control Unit).

上記の構成では、原則として、ECUが関与しない圧力センサのみに依存した一面的な制御であるので、必ずしも、最適な制御が実現できない。すなわち、内燃機関の動作を統括的に制御しているECUからの指令信号に基づいて、最適なモータ制御を実現する方が好ましいと考えられる。   In the above configuration, as a general rule, since it is a one-sided control that depends only on the pressure sensor not involving the ECU, optimal control cannot always be realized. That is, it is considered preferable to realize optimal motor control based on a command signal from the ECU that comprehensively controls the operation of the internal combustion engine.

また、上記の発明では、制御基板の発熱対策について独断の構成が採られていないので、燃料ポンプを駆動するスイッチング素子の発熱がCPU回路に直接的に及ぶことになり、CPU回路の熱暴走のおそれがある。   Further, in the above invention, since no arbitrary configuration is adopted for the countermeasure against heat generation of the control board, the heat generated by the switching element that drives the fuel pump directly reaches the CPU circuit, which causes the thermal runaway of the CPU circuit. There is a fear.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、燃料ポンプを駆動するスイッチング素子の発熱に伴う弊害を、効果的に防止できるモータ制御装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can effectively prevent adverse effects caused by heat generation of a switching element that drives a fuel pump.

上記の課題を解決するため、本発明は、直流モータ、電流平滑用コイル、及びダイオードの直列接続を含んで構成された閉回路と、前記閉回路とグランドラインの間に配置されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子をON/OFF制御する駆動部とを有するモータ制御装置であって、前記スイッチング素子を搭載した第1回路基板と、前記駆動部を構成する半導体素子を搭載した第2回路基板とを別基板とし、第1回路基板の熱伝導率が、第2回路基板の熱伝導率より高くなるよう構成する一方、前記2つの回路基板を、隣接して単一の放熱部材に載置している。   In order to solve the above problems, the present invention provides a closed circuit including a series connection of a direct current motor, a current smoothing coil, and a diode, and a switching element disposed between the closed circuit and a ground line. A motor control device having a drive unit for ON / OFF control of the switching element, the first circuit board having the switching element mounted thereon, and the second circuit board having the semiconductor element constituting the drive unit mounted thereon , And the first circuit board is configured such that the thermal conductivity of the first circuit board is higher than the thermal conductivity of the second circuit board, while the two circuit boards are placed adjacent to each other on a single heat dissipation member. ing.

本発明によれば、スイッチング素子を搭載した第1回路基板を、その他の半導体素子を搭載した第2回路基板とは別基板としているので、スイッチング素子の発熱が直接的に他の半導体素子に及ぶことがない。そのため、例えば、スイッチング素子のリニア動作時間が長引いても、そのことに伴うスイッチング素子に発熱に起因して、半導体素子の熱暴走を防止することができる。   According to the present invention, since the first circuit board on which the switching element is mounted is a separate board from the second circuit board on which the other semiconductor elements are mounted, the heat generated by the switching element directly reaches other semiconductor elements. There is nothing. Therefore, for example, even if the linear operation time of the switching element is prolonged, it is possible to prevent thermal runaway of the semiconductor element due to heat generated in the switching element.

そして、第1回路基板の発熱の弊害は、第1回路基板の熱伝導率の改善と、放熱部材の構成とによって解消される。なお、第1と第2の回路基板は隣接して配置されるので、互いの配線経路が長引くおそれもない。   The adverse effect of heat generation of the first circuit board is eliminated by improving the thermal conductivity of the first circuit board and the configuration of the heat dissipation member. In addition, since the first and second circuit boards are arranged adjacent to each other, there is no possibility that the mutual wiring route is prolonged.

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は、実施例のモータ制御装置CTLを含んだ燃料供給装置EQUの全体構成を示すブロック図である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a fuel supply device EQU including a motor control device CTL of an embodiment.

図示の燃料供給装置EQUは、燃料タンクTNに貯留された燃料を吸引する燃料ポンプFPと、燃料ポンプFPから圧送される燃料を通過させるフィルタFiと、フィルタFiを経由して圧送された燃料を受けるデリバリパイプDPと、デリバリパイプDPの燃料圧が所定値を超えると燃料タンクTNに燃料を還流させて燃料圧を調整するプレッシャレギュレータPRと、燃料ポンプFPの動作を制御するモータ制御装置CTLと、モータ制御装置CTLの動作を制御するエンジン制御装置ECU(以下、ECUと略す)と、DC12V程度のバッテリBTと、を有して構成されている。   The illustrated fuel supply unit EQU includes a fuel pump FP that sucks fuel stored in the fuel tank TN, a filter Fi that passes fuel pumped from the fuel pump FP, and fuel that is pumped via the filter Fi. A receiving delivery pipe DP, a pressure regulator PR that adjusts the fuel pressure by returning the fuel to the fuel tank TN when the fuel pressure of the delivery pipe DP exceeds a predetermined value, and a motor control device CTL that controls the operation of the fuel pump FP; The engine control device ECU (hereinafter abbreviated as ECU) for controlling the operation of the motor control device CTL and a battery BT of about DC12V are configured.

実施例の内燃機関は、ガソリンエンジンであり、複数の気筒を有するシリンダブロックのシリンダヘッドに、デリバリパイプDPから燃料を受ける燃料噴射弁EJが配置されている。そして、燃料噴射弁EJが、吸気ポートに燃料を噴射することで混合気が形成され、シリンダヘッドに配置された点火プラグPGによって混合気が着火されるよう構成されている。なお、燃料噴射弁EJや点火プラグPGの動作は、ECUによって制御されている。   The internal combustion engine of the embodiment is a gasoline engine, and a fuel injection valve EJ that receives fuel from a delivery pipe DP is disposed in a cylinder head of a cylinder block having a plurality of cylinders. The fuel injection valve EJ is configured to inject fuel into the intake port to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is ignited by an ignition plug PG disposed in the cylinder head. The operations of the fuel injection valve EJ and the spark plug PG are controlled by the ECU.

実施例の燃料ポンプFPは、ブラシモータMによって構成されている。そして、モータ制御装置CTLから供給される駆動パルスDVのデューティ比が適宜に変化することで、ブラシモータMの平均電流が変化して、燃料の圧送量が制御されるようになっている。   The fuel pump FP of the embodiment is configured by a brush motor M. Then, when the duty ratio of the drive pulse DV supplied from the motor control device CTL is appropriately changed, the average current of the brush motor M is changed to control the pumping amount of the fuel.

駆動パルスDVのデューティ比は、ECUからモータ制御装置CTLに伝送される指令信号SGに基づいて決定される。指令信号SGは、この実施例では1ビット信号であり、指令信号SGのパルス幅に基づいて、モータ制御装置CTLに設けられた制御テーブルTBLが参照されるようになっている。モータ制御装置CTLの制御テーブルTBLは、ECUから受けた指令信号SGのパルス幅と、ブラシモータMに出力すべき駆動パルスDVのデューティ比との関係を一義的に規定している。   The duty ratio of drive pulse DV is determined based on command signal SG transmitted from ECU to motor control device CTL. The command signal SG is a 1-bit signal in this embodiment, and a control table TBL provided in the motor control device CTL is referred to based on the pulse width of the command signal SG. The control table TBL of the motor control device CTL uniquely defines the relationship between the pulse width of the command signal SG received from the ECU and the duty ratio of the drive pulse DV to be output to the brush motor M.

本実施例では、制御テーブルTBLに基づいて駆動パルスDVのデューティ比を決定するので、指令信号SGのパルス幅と、駆動パルスDVのデューティ比との関係を、最適に設定することができる。すなわち、指令信号SGのパルス幅の変化幅が同じでも、必要に応じて、駆動パルスDVのデューティ比の変化幅を微細に変化させることができる。また、ECUは、内燃機関の各部に配置したセンサからの信号に基づいて内燃機関の運転状態を把握して、最適な燃料圧送量となるよう指令信号SGを出力するので、最適な制御を実現することができる。   In this embodiment, since the duty ratio of the drive pulse DV is determined based on the control table TBL, the relationship between the pulse width of the command signal SG and the duty ratio of the drive pulse DV can be set optimally. That is, even if the change width of the pulse width of the command signal SG is the same, the change width of the duty ratio of the drive pulse DV can be finely changed as necessary. Further, the ECU grasps the operating state of the internal combustion engine based on signals from sensors arranged in each part of the internal combustion engine, and outputs a command signal SG so as to obtain an optimal fuel pumping amount, thereby realizing optimal control. can do.

図示の通り、モータ制御装置CTLは、ECUに対して、異常信号ERを出力するよう構成されている。異常信号ERは、駆動パルスDVを出力するスイッチング素子に異常が検出された場合、又は、バッテリBTの電圧異常を検知した場合に出力される。この実施例では、スイッチング素子としてパワーMOSFETを使用するが、具体的には、MOSFETのドレイン−ソース間の電圧異常と、過大なドレイン電流と、バッテリの電圧異常とが検出される。   As illustrated, the motor control device CTL is configured to output an abnormality signal ER to the ECU. The abnormality signal ER is output when an abnormality is detected in the switching element that outputs the drive pulse DV or when a voltage abnormality of the battery BT is detected. In this embodiment, a power MOSFET is used as a switching element. Specifically, a voltage abnormality between the drain and source of the MOSFET, an excessive drain current, and a battery voltage abnormality are detected.

そして、何れかの異常が検出されると、ポンプ制御回路CTLからECUに異常信号ERが出力されるが、検出された異常内容は、異常信号ERのパルス幅や、異常信号ERによるシリアル2進データによって特定されるようになっている。   When any abnormality is detected, an abnormality signal ER is output from the pump control circuit CTL to the ECU. The detected abnormality content includes the pulse width of the abnormality signal ER and the serial binary signal based on the abnormality signal ER. It is specified by data.

以上の通り、ECUとポンプ制御回路CTLとは、各々1ビット長である指令信号SGと異常信号ERとで一方向に通信している。したがって、ノイズなどによって、正確なパルス幅が維持できない場合には、ポンプ制御回路CTLの誤動作や、ECUの誤認が生じるので、特に耐ノイズ性に優れた回路構成が必要となる。   As described above, the ECU and the pump control circuit CTL communicate in one direction with the command signal SG and the abnormality signal ER each having a 1-bit length. Therefore, when an accurate pulse width cannot be maintained due to noise or the like, malfunction of the pump control circuit CTL or erroneous recognition of the ECU occurs, so that a circuit configuration with particularly excellent noise resistance is required.

図2は、以上の要請に基づいて構成されたポンプ制御回路CTLの回路図である。図示のポンプ制御回路CTLは、複数のアナログ入力端子ANiとデジタル入出力端子INi,OUTiとを有するワンチップマイコンMIC(以下マイコンと略す)と、パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)のON/OFF動作によって駆動されるモータ駆動部MOTとを中心に構成されている。以下、パワーMOSFETを、単にFETと称することがある。   FIG. 2 is a circuit diagram of the pump control circuit CTL configured based on the above request. The illustrated pump control circuit CTL includes a one-chip microcomputer MIC (hereinafter abbreviated as a microcomputer) having a plurality of analog input terminals ANi and digital input / output terminals INi and OUTi, and a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). And a motor drive unit MOT driven by an ON / OFF operation. Hereinafter, the power MOSFET may be simply referred to as FET.

先に説明した通り、燃料ポンプFPは、ブラシモータMで構成されているので、モータ駆動部SWは、単一のスイッチング素子たるFETを有する極めてシンプルな回路構成で足りる。すなわち、ブラシモータMでは、整流子とブラシとを摺動接触させてロータを回転させるので、ブラスレスモータの場合のように、ロータの回転角に応じてコイル電流の向きを変える切換え制御が不要となる。また、ブラシレスモータに比較してエネルギー変換効率を向上させることもできる。   As described above, since the fuel pump FP is configured by the brush motor M, the motor driving unit SW only needs to have a very simple circuit configuration including a single switching element FET. That is, in the brush motor M, the rotor is rotated by sliding the commutator and the brush, so that switching control for changing the direction of the coil current according to the rotation angle of the rotor is not required as in the case of the brassless motor. It becomes. Further, the energy conversion efficiency can be improved as compared with the brushless motor.

図2の回路図について、その全体構成を概説すると、図示のポンプ制御回路CTLは、12V程度のバッテリ電圧BTを降圧させて制御回路の電源電圧Vcc(例えば5V)を生成する電源部1と、ECUから受ける指令信号SGをマイコンMICのデジタル入力端子IN1に伝える信号入力部2と、マイコンMICのデジタル出力端子OUT1から出力される駆動パルスDVを受けるバッファ回路3と、FETのドレイン−ソース間電圧Vを監視する電圧監視部4と、FETのドレイン電流Iを監視する電流監視部5と、マイコンMICのデジタル出力端子OUT2に出力される異常信号ERをECUに伝える信号出力部6と、FETのON/OFF動作によって制御されるモータ駆動部MOTと、マイコンMICと、を有して構成されている。 The overall configuration of the circuit diagram of FIG. 2 is outlined. The illustrated pump control circuit CTL includes a power supply unit 1 that steps down a battery voltage BT of about 12 V to generate a power supply voltage Vcc (for example, 5 V) of the control circuit, A signal input unit 2 that transmits a command signal SG received from the ECU to the digital input terminal IN1 of the microcomputer MIC, a buffer circuit 3 that receives the drive pulse DV output from the digital output terminal OUT1 of the microcomputer MIC, and a drain-source voltage of the FET A voltage monitoring unit 4 that monitors V D , a current monitoring unit 5 that monitors the drain current ID of the FET, a signal output unit 6 that transmits an abnormal signal ER output to the digital output terminal OUT2 of the microcomputer MIC to the ECU, A motor drive unit MOT controlled by the ON / OFF operation of the FET and a microcomputer MIC It has been.

<電源部1>
電源部1は、コイルL1と2つの電解コンデンサC1,C2とがπ型接続されたノイズ阻止フィルタを有して構成されており、バッテリ電圧BTの供給ラインに重畳するノイズをキャンセルしてDC電圧B1を生成している。なお、電解コンデンサC2は、電解コンデンサC1より大容量のものが選択される。
<Power supply unit 1>
The power supply unit 1 includes a noise prevention filter in which a coil L1 and two electrolytic capacitors C1 and C2 are connected in a π-type, and cancels noise superimposed on the supply line of the battery voltage BT, thereby reducing the DC voltage. B1 is generated. The electrolytic capacitor C2 has a larger capacity than the electrolytic capacitor C1.

一方、バッテリ電圧BTの直流レベルは、内燃機関の運転状態に応じて変動するので、この直流変動が、電流制限抵抗R1とツェナーダイオートZD1において吸収された後、三端子レギュレータなどの安定化電源回路RGで降圧されて、DC5Vの電源電圧Vccが生成される。なお、安定化電源回路RGには、保護用ダイオードD1と、電圧安定化用のコンデンサC3,C4とが接続されている。   On the other hand, since the direct current level of the battery voltage BT varies according to the operating state of the internal combustion engine, after the direct current variation is absorbed in the current limiting resistor R1 and the Zener die auto ZD1, a stabilized power source such as a three-terminal regulator is provided. The voltage is stepped down by the circuit RG to generate a power supply voltage Vcc of DC5V. The stabilizing power supply circuit RG is connected to a protective diode D1 and capacitors C3 and C4 for voltage stabilization.

また、DC電圧B1は、分圧抵抗R2,R3によって分圧された後、コンデンサC6と抵抗R7によるローパスフィルタ回路を経由して、マイコンMICのアナログ入力端子AN1に供給されている。アナログ入力端子AN1は、マイコンに内蔵されたA/Dコンバータに接続されており、マイコンMICでは、定期的(例えば数mS毎)にA/Dコンバータを動作させることで、DC電圧B1のレベル異常を検知するようになっている。   The DC voltage B1 is divided by the voltage dividing resistors R2 and R3, and then supplied to the analog input terminal AN1 of the microcomputer MIC via a low-pass filter circuit including a capacitor C6 and a resistor R7. The analog input terminal AN1 is connected to an A / D converter built in the microcomputer. In the microcomputer MIC, the level of the DC voltage B1 is abnormal by operating the A / D converter periodically (for example, every several milliseconds). Is to be detected.

したがって、何らかの理由でDC電圧B1の電圧レベルが異常に上昇した場合には、マイコンMICは、直ちにその異常を検知して、ECUに対して異常信号ERを出力することになる。また、燃料ポンプFPの異常動作を回避するフェイルセーフ動作を実行することもできる。例えば、制御テーブルTBLから算出されるデューティ比を下方修正してブラシモータMの平均電流を降下させる。   Therefore, when the voltage level of the DC voltage B1 rises abnormally for some reason, the microcomputer MIC immediately detects the abnormality and outputs an abnormality signal ER to the ECU. Further, a fail safe operation for avoiding an abnormal operation of the fuel pump FP can be executed. For example, the duty ratio calculated from the control table TBL is corrected downward to lower the average current of the brush motor M.

<信号入力部2>
信号入力部2は、ECUから指令信号SGを受けるスイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q1の出力電圧をレベル変換させる分圧抵抗R8,R9と、単一電源Vccで動作するOPアンプAP1によるコンパレータと、OPアンプAP1から出力されるTTLレベルの指令信号SGを受けるローパスフィルタとで構成されている。ローパスフィルタは、抵抗R14とコンデンサC8とで構成され、コンデンサC8の両端電圧が、抵抗R14を通して、マイコンMICのデジタル入力端子IN1に供給されている。
<Signal input unit 2>
The signal input unit 2 includes a switching element Q1 that receives a command signal SG from the ECU, voltage dividing resistors R8 and R9 that convert the output voltage of the switching element Q1, a comparator by an OP amplifier AP1 that operates with a single power source Vcc, A low-pass filter that receives the TTL level command signal SG output from the OP amplifier AP1. The low-pass filter includes a resistor R14 and a capacitor C8, and the voltage across the capacitor C8 is supplied to the digital input terminal IN1 of the microcomputer MIC through the resistor R14.

実施例のOPアンプAP1は、その出力部がオープンコレクタであるため、OPアンプの出力端子は、プルアップ抵抗R13を通して電源ラインVccに接続されている。なお、電源ラインVccには、電源用コンデンサC7が接続されている。   Since the output part of the OP amplifier AP1 of the embodiment is an open collector, the output terminal of the OP amplifier is connected to the power supply line Vcc through the pull-up resistor R13. A power supply capacitor C7 is connected to the power supply line Vcc.

図示の通り、DC電圧B1と、その分圧抵抗R8,R9とでレベル変換された指令信号SGは、OPアンプAP1の反転入力端子(−)に供給されている。反転入力端子(−)には、保護用ダイオードD2,D3が接続され、各ダイオードD2,D3は、電源ラインとグランドラインに接続されている。   As shown in the drawing, the command signal SG whose level is converted by the DC voltage B1 and the voltage dividing resistors R8 and R9 is supplied to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier AP1. Protection diodes D2 and D3 are connected to the inverting input terminal (−), and the diodes D2 and D3 are connected to the power supply line and the ground line.

一方、OPアンプAP1の非反転入力端子(+)には、コンパレータの基準電圧を生成するべく分圧抵抗R10,R11が接続されている。また、OPアンプAP1の出力端子と非反転入力端子(+)との間には、帰還抵抗R12が接続されることで、コンパレータのヒステリシス特性を実現している。   On the other hand, voltage dividing resistors R10 and R11 are connected to the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier AP1 in order to generate a reference voltage for the comparator. Further, the hysteresis characteristic of the comparator is realized by connecting a feedback resistor R12 between the output terminal of the OP amplifier AP1 and the non-inverting input terminal (+).

以下、このヒステリシス特性について概略的に説明する。先ず、指令信号SGがLレベルであるため、OPアンプAP1(コンパレータ)の出力がHレベル(=VH)となっている場合を想定する。この場合、反転入力端子(−)の電圧は、スイッチング素子Q1のON抵抗を無視すると、ほぼB1*R8/(R9+R8)である。   Hereinafter, this hysteresis characteristic will be schematically described. First, it is assumed that the output of the OP amplifier AP1 (comparator) is at the H level (= VH) because the command signal SG is at the L level. In this case, the voltage of the inverting input terminal (−) is approximately B1 * R8 / (R9 + R8) when the ON resistance of the switching element Q1 is ignored.

一方、非反転入力端子(+)の電圧は、VH=Vccと簡略化すると、ほぼVcc*R11/(R11+R)となる。なお、VH=Vccと簡略化しているので、Rは、R10とR12の並列合成抵抗である。   On the other hand, the voltage of the non-inverting input terminal (+) is approximately Vcc * R11 / (R11 + R) when simplified to VH = Vcc. Since VH = Vcc is simplified, R is a parallel combined resistance of R10 and R12.

この動作状態における非反転入力端子(+)の電圧は、コンパレータの基準電圧REFを意味するが、帰還抵抗R12の分だけ、基準電圧REFがVcc*R11/(R11+R10)より増加するので、指令信号SGに対するノイズマージンが確保される。すなわち、本来、ほぼB1*R8/(R9+R8)である電圧レベルが、重畳ノイズによって増加しても、増加した電圧レベルが、基準電圧REF=Vcc*R11/(R11+R)を上回らない限り、マイコンMICに伝送される指令信号SGがビット化けすることがない。 The voltage at the non-inverting input terminal (+) in this operating state means the reference voltage REF H of the comparator, but the reference voltage REF H increases from Vcc * R11 / (R11 + R10) by the feedback resistance R12. A noise margin for the command signal SG is secured. That is, even if the voltage level which is essentially B1 * R8 / (R9 + R8) increases due to the superimposed noise, the microcomputer is not used unless the increased voltage level exceeds the reference voltage REF H = Vcc * R11 / (R11 + R). The command signal SG transmitted to the MIC is not garbled.

次に、指令信号SGがHレベルであるため、OPアンプAP1(コンパレータ)の出力がLレベル(=VL)となっている場合を想定する。この場合、反転入力端子(−)の電圧は、スイッチング素子Q1のOFF抵抗≒∞と仮定すると、ほぼB1である。一方、非反転入力端子(+)の電圧は、VL=0と簡略化すると、ほぼVcc*R’1/(R10+R’)となる。なお、VL=0と簡略化しているので、R’は、R11とR12の並列合成抵抗である。   Next, since the command signal SG is at the H level, it is assumed that the output of the OP amplifier AP1 (comparator) is at the L level (= VL). In this case, the voltage at the inverting input terminal (−) is approximately B1, assuming that the OFF resistance of the switching element Q1≈∞. On the other hand, the voltage at the non-inverting input terminal (+) is approximately Vcc * R′1 / (R10 + R ′) when VL = 0. In addition, since it is simplified as VL = 0, R ′ is a parallel combined resistance of R11 and R12.

この動作状態での非反転入力端子(+)の電圧は、コンパレータの基準電圧REFを意味するが、帰還抵抗R12の分だけ、基準電圧REFがVcc*R11/(R11+R10)より低下するので、指令信号SGに対するノイズマージンが確保される。すなわち、本来、ほぼB1である電圧レベルが、重畳ノイズによって低下しても、低下した電圧レベルが、基準電圧REF=Vcc*R’/(R10+R’)を下回らない限り、マイコンMICに伝送される指令信号SGがビット化けすることがない。 The voltage at the non-inverting input terminal (+) in this operating state means the reference voltage REF L of the comparator, but the reference voltage REF L is lower than Vcc * R11 / (R11 + R10) by the feedback resistance R12. A noise margin for the command signal SG is ensured. That is, even if the voltage level that is essentially B1 is reduced by the superimposed noise, the voltage level is transmitted to the microcomputer MIC as long as the reduced voltage level does not fall below the reference voltage REF L = Vcc * R ′ / (R10 + R ′). The command signal SG is not garbled.

本実施例では、ECUからポンプ制御回路CTLに、指令信号SGの確認信号を返送することなく、1ビットの指令信号が一方向に伝送されているが、上記の通り、耐ノイズ性を高めた構成を採っているので、指令信号のビット化けによる内燃機関の誤動作を防止することができる。また、耐ノイズ性を高めた回路構成を採ることで、ECUとの伝送路も含め回路構成全体をシンプル化して装置全体を小型化することができる。   In this embodiment, the 1-bit command signal is transmitted in one direction without returning the confirmation signal of the command signal SG from the ECU to the pump control circuit CTL. As described above, the noise resistance is improved. Since the configuration is adopted, it is possible to prevent the malfunction of the internal combustion engine due to the garbled command signal. Further, by adopting a circuit configuration with improved noise resistance, the entire circuit configuration including the transmission path to the ECU can be simplified and the entire apparatus can be downsized.

<バッファ回路3>
バッファ回路3は、所定のデューティ比に設定されたTTLレベルの駆動パルスDVを、マイコンMICのデジタル出力端子OUT1から受けるローパスフィルタと、入力端子が共通接続された一対のスイッチング素子Q5,Q6と、電流制限抵抗R23と、保護用ダイオードD4,D5とで構成されている。
<Buffer circuit 3>
The buffer circuit 3 includes a low-pass filter that receives a TTL level driving pulse DV set at a predetermined duty ratio from the digital output terminal OUT1 of the microcomputer MIC, a pair of switching elements Q5 and Q6 whose input terminals are commonly connected, It is composed of a current limiting resistor R23 and protective diodes D4 and D5.

2つのスイッチング素子Q5,Q6は特に限定されないが、消費電流を抑制して発熱を抑制する趣旨から、ここではC−MOSFET(Complementary MOS FET)が使用されている。すなわち、電源ラインとグランドラインとの間に、PチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETとが直列接続され、その接続点に電流制限抵抗R23が接続されている。2つのスイッチング素子Q5,Q6は、相補的にON動作し、入力がLレベルの場合には、上側のスイッチング素子Q5(P-MOS FET)がON状態になり、入力がHレベルの場合には、下側のスイッチング素子Q6(N-MOS FET)がON状態になる。   The two switching elements Q5 and Q6 are not particularly limited, but a C-MOSFET (Complementary MOS FET) is used here for the purpose of suppressing heat generation by suppressing current consumption. That is, a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET are connected in series between the power supply line and the ground line, and the current limiting resistor R23 is connected to the connection point. The two switching elements Q5 and Q6 are complementarily turned on. When the input is at the L level, the upper switching element Q5 (P-MOS FET) is turned on, and when the input is at the H level. The lower switching element Q6 (N-MOS FET) is turned on.

<モータ駆動部MOT>
モータ駆動回路MOTは、燃料ポンプを構成するブラシモータMと、ブラシモータMの駆動電流を平滑化するチョークコイルL3と、逆方向電流を阻止するダイオードD6と、ノイズ阻止用のコイルL2と、前記各素子で構成される閉回路の一部をグランドラインに短絡させるスイッチング素子と、を中心に構成されている。そして、ブラシモータMとチョークコイルL3の接続点とグランドラインとの間には、フィルムコンデンサC13が接続されていて、駆動パルスDVのデューティ比に対応した直流電圧を維持している。
<Motor drive unit MOT>
The motor drive circuit MOT includes a brush motor M that constitutes a fuel pump, a choke coil L3 that smoothes the drive current of the brush motor M, a diode D6 that blocks a reverse current, and a noise blocking coil L2. A switching element that short-circuits a part of a closed circuit constituted by each element to the ground line is mainly configured. A film capacitor C13 is connected between the connection point of the brush motor M and the choke coil L3 and the ground line, and a DC voltage corresponding to the duty ratio of the drive pulse DV is maintained.

スイッチング素子は、この実施例では、パワーMOSFETで構成されている。そして、パワーMOSFETのドレイン端子が、コイルL3とダイオードD6の接続点に接続され、ソース端子がグランドに接続されている。なお、ドレイン−ソース端子間には、逆方向電圧を吸収する保護ダイオードD7が接続されている。なお、パワーMOSFETと保護ダイオードD7とが一体化されて、単一のスイッチング素子(パワーチップPWRと略すことがある)となっている。   In this embodiment, the switching element is composed of a power MOSFET. The drain terminal of the power MOSFET is connected to the connection point between the coil L3 and the diode D6, and the source terminal is connected to the ground. A protective diode D7 that absorbs reverse voltage is connected between the drain and source terminals. The power MOSFET and the protection diode D7 are integrated to form a single switching element (may be abbreviated as power chip PWR).

パワーMOSFETには、電流検出端子SENが設けられており、ドレイン電流Iの1/500倍程度のセンス電流ISENが流出するよう構成されている。電流検出端子SENに至る内部構成は適宜であるが、例えば、ソース領域を主ソース部とサブソース部とに分割することで、センス電流ISENを得ることができる。或いは、素子内部にカレントミラー回路を構成してセンス電流ISENを得る構成でも良い。 The power MOSFET is provided with a current detection terminal SEN so that a sense current I SEN about 1/500 times the drain current ID flows out. Although the internal configuration leading to the current detection terminal SEN is appropriate, for example, the sense current I SEN can be obtained by dividing the source region into a main source part and a sub-source part. Alternatively, a configuration in which a current mirror circuit is formed inside the element to obtain the sense current I SEN may be used.

いずれにしても、パワーMOSFETのゲート端子とドレイン端子との間には、コンデンサC12と抵抗R24とが直列接続されて遅延回路が構成されている。この遅延回路は、パワーMOSFETにおけるON/OFF遷移動作を鈍らすために設けられている。なお、マイコンMICのデジタル出力端子OUT1に、抵抗R22とコンデンサC11によるローパスフィルタを設けているのも同じ趣旨である。   In any case, a capacitor C12 and a resistor R24 are connected in series between the gate terminal and the drain terminal of the power MOSFET to form a delay circuit. This delay circuit is provided to slow down the ON / OFF transition operation in the power MOSFET. In addition, it is the same meaning to provide the low-pass filter by resistance R22 and the capacitor | condenser C11 in the digital output terminal OUT1 of microcomputer MIC.

このように、本実施例では、パワーMOSFETのON動作やOFF動作における遷移特性を、あえて滑らかにすることで、急峻なON/OFF遷移動作に伴う高周波ノイズの発生を防止している。なお、緩やかな遷移動作の結果、遷移動作時の損失電力が増加して、パワーMOSFETの発熱が促進されるが、本実施例では、スイッチング素子の発熱に有効に対処するべく独特の放熱構成を採っている(この点は後述する)。   As described above, in this embodiment, the transition characteristics in the ON operation and OFF operation of the power MOSFET are intentionally smoothed to prevent the generation of high-frequency noise accompanying the steep ON / OFF transition operation. As a result of the gradual transition operation, the power loss during the transition operation increases and the heat generation of the power MOSFET is promoted, but in this embodiment, a unique heat dissipation configuration is provided to effectively cope with the heat generation of the switching element. (This point will be described later).

図3は、コンデンサC12と抵抗R24による遅延回路を含んだモータ駆動部MOTの動作内容を説明する図面である。ブラシモータMには、マイコンMICから出力される駆動パルスDVによって駆動/回生の動作を繰り返し、バッテリ電圧BTと、駆動パルスDVのデューティ比とで決まる平均電流に対応する速度で回転している。   FIG. 3 is a diagram for explaining the operation content of the motor drive unit MOT including a delay circuit including the capacitor C12 and the resistor R24. The brush motor M is repeatedly driven / regenerated by the drive pulse DV output from the microcomputer MIC, and rotates at a speed corresponding to the average current determined by the battery voltage BT and the duty ratio of the drive pulse DV.

先ず、マイコンMICのデジタル出力端子OUT1がLレベルであって、スイッチング素子Q5がON動作する遷移動作を考える(図3(a)参照)。この場合には、Q5→R23→FETの漂遊容量Cfの充電ルートと共に、Q5→R23→C12→R24の充電ルートが機能して、パワーMOSFETのゲート端子の電圧を増加させる。但し、Q5→R23→C12→R24の充電ルートが機能しているので、その時定数に対応した緩やかな電圧増加となり、パワーMOSFETは、直ちにはON動作しない。すなわち、パワーMOSFETは、所定の遅延時間だけ、(ドレイン電流がゲート電圧に比例する)リニア動作を実行した後でON動作する。   First, consider a transition operation in which the digital output terminal OUT1 of the microcomputer MIC is at the L level and the switching element Q5 is turned on (see FIG. 3A). In this case, the charging route of Q5 → R23 → C12 → R24 functions together with the charging route of the stray capacitance Cf of Q5 → R23 → FET to increase the voltage of the gate terminal of the power MOSFET. However, since the charging route of Q5 → R23 → C12 → R24 is functioning, the voltage increases gradually corresponding to the time constant, and the power MOSFET does not immediately turn on. That is, the power MOSFET performs an ON operation after executing a linear operation (a drain current is proportional to the gate voltage) for a predetermined delay time.

パワーMOSFETがON動作すると、ブラシモータM→コイルL3→パワーMOSFETの閉回路が構成されてブラシモータMに駆動電流が流れる。なお、ON状態では、パワーMOSFETは、3.8mΩ程度の内部抵抗となり、コンデンサC12は、図3(a)に示す向きで、最高レベルまで充電される。   When the power MOSFET is turned on, a closed circuit of the brush motor M → the coil L3 → the power MOSFET is formed, and a drive current flows through the brush motor M. In the ON state, the power MOSFET has an internal resistance of about 3.8 mΩ, and the capacitor C12 is charged to the maximum level in the direction shown in FIG.

次に、マイコンMICのデジタル出力端子OUT1がHレベルに遷移して、スイッチング素子Q6がOFF動作する遷移動作を考える(図3(b)参照)。この場合には、FETの漂遊容量Cf→R23→Q6の放電ルートと共に、R24→C12→R23→Q6の放電ルートが機能して、パワーMOSFETのゲート端子の電圧を減少させる。但し、R24→C12→R23→Q6の放電ルートが機能しているため、その時定数に対応した緩やかな電圧減少となり、パワーMOSFETは、直ちにはOFF動作しない。すなわち、この場合も、パワーMOSFETは、所定の遅延時間だけリニア動作を実行した後でOFF動作する。   Next, consider a transition operation in which the digital output terminal OUT1 of the microcomputer MIC transitions to the H level and the switching element Q6 is turned off (see FIG. 3B). In this case, the discharge route of R24.fwdarw.C12.fwdarw.R23.fwdarw.Q6 functions together with the discharge route of the stray capacitance Cf.fwdarw.R23.fwdarw.Q6 of the FET to reduce the voltage at the gate terminal of the power MOSFET. However, since the discharge route of R24.fwdarw.C12.fwdarw.R23.fwdarw.Q6 is functioning, the voltage decreases gradually corresponding to the time constant, and the power MOSFET does not immediately turn off. That is, also in this case, the power MOSFET performs the OFF operation after executing the linear operation for a predetermined delay time.

このようにして、パワーMOSFETがOFF動作すると、ブラシモータM→コイルL3→ダイオードD6→コイルL2の閉回路が構成されてブラシモータMに回生電流が流れる。なお、コイルL2は、必ずしも、回生電流が流れる閉回路に配置する必要ななく、例えば、図5のような回路構成を採っても良い。図5の回路構成では、電源部1とモータ駆動部MOTとが分離されており、ブラシモータMの駆動電流が、コイルL2を経由して流れる。図1と図5の何れの回路構成を採っても、コイルL2は、バッテリBTからの電源ラインに重畳するノイズを軽減する機能を果たしており、この目的を達成するインダクタンス値に設定される。なお、図5の回路構成においてコイルL2を省略しても良く、また図5に代えて図6の回路構成を採っても良い。   In this way, when the power MOSFET is turned off, a closed circuit of the brush motor M → the coil L3 → the diode D6 → the coil L2 is configured, and a regenerative current flows through the brush motor M. Note that the coil L2 is not necessarily arranged in a closed circuit in which a regenerative current flows, and may have a circuit configuration as shown in FIG. 5, for example. In the circuit configuration of FIG. 5, the power supply unit 1 and the motor drive unit MOT are separated, and the drive current of the brush motor M flows through the coil L2. Regardless of which circuit configuration is employed in FIGS. 1 and 5, the coil L2 functions to reduce noise superimposed on the power supply line from the battery BT, and is set to an inductance value that achieves this purpose. Note that the coil L2 may be omitted in the circuit configuration of FIG. 5, and the circuit configuration of FIG. 6 may be employed instead of FIG.

図3(c)は、パワーMOSFETのON/OFF遷移動作時のドレイン電流Iとドレイン−ソース電圧Vとを示すタイムチャートである。先に説明した通り、本実施例では、コンデンサC12などによる遅延動作の結果、所定のリニア動作時間が発生し、その間の電力損失が無視できない反面、急峻な立上り動作や立下り動作が無いので高周波ノイズの発生が有効に防止される。また、リンギングや、オーバシュートや、アンダーシュートなども回避される。 FIG. 3C is a time chart showing the drain current ID and the drain-source voltage V D during the ON / OFF transition operation of the power MOSFET. As described above, in the present embodiment, a predetermined linear operation time occurs as a result of the delay operation by the capacitor C12 and the like, and power loss during that time cannot be ignored, but there is no steep rising or falling operation, so there is no high frequency. Noise generation is effectively prevented. Also, ringing, overshoot, undershoot, etc. are avoided.

<電圧監視部4>
続いて、電圧監視部4について説明する。電圧監視部4は、抵抗R25及びコンデンサC14の直列回路と、コンデンサC14の両端電圧を増幅する反転増幅回路と、抵抗R28及びコンデンサC16によるローパスフィルタ回路とで構成されている。反転増幅回路は、単一電源のOPアンプAP2と、入力抵抗R26と、帰還抵抗R27と、フィルタ用コンデンサC15とで構成されている。
<Voltage monitoring unit 4>
Next, the voltage monitoring unit 4 will be described. The voltage monitoring unit 4 includes a series circuit of a resistor R25 and a capacitor C14, an inverting amplifier circuit that amplifies the voltage across the capacitor C14, and a low-pass filter circuit that includes a resistor R28 and a capacitor C16. The inverting amplifier circuit includes a single power supply OP amplifier AP2, an input resistor R26, a feedback resistor R27, and a filter capacitor C15.

パワーMOSFETのドレイン端子には、抵抗R25が接続されており、抵抗R25及びコンデンサC14で、ノイズを排除するローパスフィルタ回路が構成されている。また、コンデンサC15も、耐ノイズ性を高めている。   A resistor R25 is connected to the drain terminal of the power MOSFET, and the resistor R25 and the capacitor C14 constitute a low-pass filter circuit that eliminates noise. The capacitor C15 also has improved noise resistance.

図示の通り、抵抗R28及びコンデンサC16によるローパスフィルタの出力が、マイコンMICのアナログ入力端子AN2に供給されている。そして、アナログ入力端子AN2に供給されたアナログ電圧は、マイコンMICに内蔵されたADコンバータによってデジタル変換される。   As shown in the figure, the output of the low pass filter by the resistor R28 and the capacitor C16 is supplied to the analog input terminal AN2 of the microcomputer MIC. The analog voltage supplied to the analog input terminal AN2 is digitally converted by an AD converter built in the microcomputer MIC.

パワーMOSFETのドレイン端子の電圧Vは、パワーMOSFETのON動作時には、ほぼゼロであるが、OFF動作時には、駆動パルスDVのデューティ比で決まる最高レベルまで増加する(図3(c))。しかし、パワーMOSFETが劣化して、OFF動作時の内部抵抗が低下した場合には、ドレイン端子の電圧Vが所定のレベルまで増加しない。また、ドレイン−ソース間が短絡状態となったような場合には、ドレイン端子の電圧Vがゼロとなる。 The voltage V D at the drain terminal of the power MOSFET is substantially zero when the power MOSFET is turned on, but increases to the highest level determined by the duty ratio of the drive pulse DV when the power MOSFET is turned on (FIG. 3C). However, when the power MOSFET deteriorates and the internal resistance during the OFF operation decreases, the voltage V D at the drain terminal does not increase to a predetermined level. When the drain-source is short-circuited, the drain terminal voltage V D becomes zero.

そこで、本実施例では、アナログ入力端子AN2に供給されたアナログ電圧を、マイコンMICが、定期的にAD変換して取得することで、ドレイン端子の電圧Vを監視している。そして、ドレイン端子の電圧Vが、所定レベルまで上昇しない異常時には、その旨を示す異常信号ERをECUに出力するようにしている。本実施例では、ドレイン端子の電圧Vをアナログレベルで把握する構成を採っているので、異常レベルに応じた適切な対応が可能となる。 Therefore, in this embodiment, the analog voltage supplied to the analog input terminal AN2, the microcomputer MIC is by obtaining regularly AD converter monitors the voltage V D of the drain terminal. When the voltage V D at the drain terminal does not rise to a predetermined level, an abnormal signal ER indicating that fact is output to the ECU. In this embodiment, since the drain terminal voltage V D is grasped at an analog level, it is possible to appropriately cope with the abnormal level.

<電流監視部5>
電流監視部5は、パワーMOSFETの電流検出端子SENに接続された抵抗R29及びコンデンサC17の並列回路と、抵抗R29及びコンデンサC17の両端電圧を受ける反転増幅回路と、抵抗R32及びコンデンサC19によるローパスフィルタとで構成されている。反転増幅回路は、単一電源のOPアンプAP3と、入力抵抗R30と、フィルタ用コンデンサC18と、帰還抵抗R31とで構成されている。
<Current monitoring unit 5>
The current monitoring unit 5 includes a parallel circuit of a resistor R29 and a capacitor C17 connected to the current detection terminal SEN of the power MOSFET, an inverting amplifier circuit that receives the voltage across the resistor R29 and the capacitor C17, and a low-pass filter that includes a resistor R32 and a capacitor C19. It consists of and. The inverting amplifier circuit includes a single power supply OP amplifier AP3, an input resistor R30, a filter capacitor C18, and a feedback resistor R31.

そして、抵抗R32及びコンデンサC19によるローパスフィルタの出力が、マイコンMICのアナログ入力端子AN3に供給されている。アナログ入力端子AN3に供給されたアナログ電圧は、マイコンMICに内蔵されたADコンバータによってデジタル変換される。   The output of the low-pass filter by the resistor R32 and the capacitor C19 is supplied to the analog input terminal AN3 of the microcomputer MIC. The analog voltage supplied to the analog input terminal AN3 is digitally converted by an AD converter built in the microcomputer MIC.

図示の通り、この電流監視部5では、パワーMOSFETのセンス電流ISENが抵抗R29に流れるので、アナログ入力端子AN3には、センス電流ISENに比例した電圧が供給される。ここで、センス電流ISENは、ドレイン電流Iの1/500倍程度であるので、マイコンMICは、アナログ入力端子AN3のアナログ電圧を定期的にAD変換して監視することで、ドレイン電流Iが過大に流れる電流異常を検知することができる。 As shown in the figure, in the current monitoring unit 5, the sense current I SEN of the power MOSFET flows through the resistor R29, so that a voltage proportional to the sense current I SEN is supplied to the analog input terminal AN3. Here, since the sense current I SEN is about 1/500 times as large as the drain current ID , the microcomputer MIC periodically AD-converts and monitors the analog voltage of the analog input terminal AN3, thereby monitoring the drain current I It is possible to detect an abnormal current flowing through D excessively.

ところで、従来は、このような電流監視の目的で、ドレイン電流Iの電流経路にシャント抵抗を配置していた。そして、シャント抵抗を使用する構成では、ドレイン電流Iが正常レベルの10Aであっても、例えば1Vの検出電圧を得るために、100mΩのシャント抵抗が必要であり、10Wもの電力損失が生じるので、この電力損失に伴う発熱に耐える高価なシャント抵抗が必要であった。しかし、本実施例では、ドレイン電流Iに比例する、約1/500倍のセンス電流ISENを利用するので、検出感度を高めても、電力損失による弊害が生じない。 By the way, conventionally, for the purpose of such current monitoring, a shunt resistor is arranged in the current path of the drain current ID . In the configuration using the shunt resistor, even if the drain current ID is 10 A, which is a normal level, for example, to obtain a detection voltage of 1 V, a shunt resistor of 100 mΩ is necessary, and a power loss of 10 W occurs. Therefore, an expensive shunt resistor that can withstand the heat generated by the power loss is necessary. However, in this embodiment, since the sense current I SEN that is approximately 1/500 times proportional to the drain current ID is used, even if the detection sensitivity is increased, no adverse effect due to power loss occurs.

<信号出力部6>
信号出力部6は、マイコンMICのデジタル出力端子OUT2から異常信号ERを受けるローパスフィルタで構成されている。ローパスフィルタは、抵抗R15とコンデンサC9とで構成されており、ローパスフィルタを通過した異常信号ERは、例えば電流増幅回路を経由してECUに伝送される。
<Signal output unit 6>
The signal output unit 6 includes a low-pass filter that receives the abnormal signal ER from the digital output terminal OUT2 of the microcomputer MIC. The low-pass filter includes a resistor R15 and a capacitor C9, and the abnormal signal ER that has passed through the low-pass filter is transmitted to the ECU via, for example, a current amplification circuit.

異常信号は、(a)バッテリ電圧BTが異常高レベルとなるか、(b)パワーMOSFETのOFF動作時のドレイン電圧Vが異常低レベルになるか、(c)パワーMOSFETのON動作時のドレイン電流Iが異常高レベルになる異常時に発生される。そして、異常内容は、異常信号ERのパルス幅などで特定される。 The abnormal signal is either (a) the battery voltage BT becomes an abnormally high level, (b) the drain voltage V D when the power MOSFET is OFF, or (c) when the power MOSFET is ON. It occurs when the drain current ID becomes abnormally high. The abnormality content is specified by the pulse width of the abnormality signal ER.

続いて、ボンプ制御装置CTLの構造について説明する。図4(a)に示す通り、この装置CTLは、2枚の回路基板10,11が隣接配置されたヒートシンク12と、フィルタ動作用の回路素子を収容する樹脂ケース13と、樹脂ケース13を閉塞して、全体を一体化するケース蓋(不図示)とで構成されている。本実施例では、単一の回路基板ではなく、あえて2枚の回路基板10,11を使用して、全体として図2の回路を実現している。そのため、特に製造コストを増加させることなく、パワーチップPWRの最適な放熱性能を実現することができる。以下、この点を含めて具体的に説明する。   Next, the structure of the bump control device CTL will be described. As shown in FIG. 4A, this device CTL closes the resin case 13 and the heat sink 12 in which the two circuit boards 10 and 11 are arranged adjacent to each other, the resin case 13 that houses the circuit elements for the filter operation. And it is comprised with the case cover (not shown) which integrates the whole. In the present embodiment, the circuit of FIG. 2 is realized as a whole by using two circuit boards 10 and 11 instead of a single circuit board. Therefore, the optimum heat dissipation performance of the power chip PWR can be realized without particularly increasing the manufacturing cost. Hereinafter, this point will be specifically described.

<回路基板10,11>
回路基板10は、具体的には、ガラスエポキシ基板であって、マイコンMICやOPアンプやダイオードなどの半導体素子と、コンデンサC1,C2,C13以外のコンデンサと、抵抗などが搭載されている。
<Circuit boards 10, 11>
Specifically, the circuit board 10 is a glass epoxy board on which semiconductor elements such as a microcomputer MIC, an OP amplifier, and a diode, capacitors other than the capacitors C1, C2, and C13, resistors, and the like are mounted.

一方、回路基板11は、窒化アルミセラミックス基板であり、パワーチップPWRが搭載されている。詳細に説明すると、窒化アルミセラミックス基板の表裏面には、メタライズ処理によって銅箔層が設けられ、上面側の銅箔層にパワーチップPWRが半田付けされ、下面側の銅箔層がヒートシンク12に接着されている。なお、パワーチップPWRには、5個の接続端子が存在するが(図2)、これら全ては、回路基板10の該当箇所にワイヤ接続されている。   On the other hand, the circuit board 11 is an aluminum nitride ceramics board on which a power chip PWR is mounted. More specifically, a copper foil layer is provided on the front and back surfaces of the aluminum nitride ceramic substrate by metallization, the power chip PWR is soldered to the upper copper foil layer, and the lower copper foil layer is attached to the heat sink 12. It is glued. The power chip PWR has five connection terminals (FIG. 2), all of which are wire-connected to corresponding portions of the circuit board 10.

回路基板10と回路基板11は、いずれも接着剤によってヒートシンク12に接着されているが、窒化アルミセラミックス基板11の接着剤は、ガラスエポキシ基板10の接着剤より伝熱性に優れる材料が選択される。接着剤の伝熱性を高めるには、例えば、接着剤に伝熱性フィラーを含有させれば良いが、伝熱性フィラーとしては、銀、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属や、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイトなどの熱伝導率の高いセラミックスが採用される。   The circuit board 10 and the circuit board 11 are both bonded to the heat sink 12 by an adhesive, but the adhesive of the aluminum nitride ceramics substrate 11 is selected from a material that has better heat transfer than the adhesive of the glass epoxy substrate 10. . In order to increase the heat transfer property of the adhesive, for example, the heat transfer filler may be contained in the adhesive. However, as the heat transfer filler, a metal having high thermal conductivity such as silver, copper, aluminum, alumina, nitriding, etc. Ceramics with high thermal conductivity such as aluminum, silicon carbide and graphite are employed.

また、窒化アルミセラミックス基板11は、ガラスエポキシ基板10などに比較して、熱伝導や熱放射率が大きく、放熱性が高いという優れた特徴を有している。また、メタライズ処理も可能である。そのため、本実施例のように、パワーチップPWRが所定時間リニア動作をすることで、発熱量が増加しても(図3(c)参照)、その発熱を効果的に放熱することができる。放熱経路としては、パワーチップPWR→銅箔層→窒化アルミセラミックス基板11→銅箔層→接着剤→ヒートシンク12である。   In addition, the aluminum nitride ceramic substrate 11 has excellent characteristics such as higher heat conduction and thermal emissivity and higher heat dissipation than the glass epoxy substrate 10 and the like. Metallization processing is also possible. Therefore, as in this embodiment, the power chip PWR performs a linear operation for a predetermined time, so that even if the amount of heat generation increases (see FIG. 3C), the heat generation can be effectively radiated. The heat dissipation path is: power chip PWR → copper foil layer → aluminum nitride ceramic substrate 11 → copper foil layer → adhesive → heat sink 12.

本実施例では、回路基板10と回路基板11とが一体化されていないので、窒化アルミセラミックス基板11での発熱が、直接的にガラスエポキシ基板10に伝熱されることがなく、したがって、マイコンMICなどの半導体素子に悪影響を与えるおそれがない。なお、ガラスエポキシ基板10の接着剤は、伝熱性がやや劣るので、窒化アルミセラミックス基板11→ガラスエポキシ基板10への放熱経路は事実上考えられない。   In the present embodiment, since the circuit board 10 and the circuit board 11 are not integrated, the heat generated in the aluminum nitride ceramic substrate 11 is not directly transferred to the glass epoxy board 10, and therefore the microcomputer MIC. There is no possibility of adversely affecting the semiconductor element. In addition, since the adhesive of the glass epoxy board | substrate 10 is somewhat inferior in heat conductivity, the heat radiation path | route to the aluminum nitride ceramics substrate 11-> glass epoxy board | substrate 10 is not considered practically.

これに対して、従来装置のように、一枚の基板に図2の回路全体を搭載した場合には、伝熱性に優れる回路基板を使用すればするほど、パワーチップPWRからマイコンMICへの伝熱が促進される弊害が生じる。   On the other hand, when the entire circuit shown in FIG. 2 is mounted on a single board as in the conventional device, the more the circuit board with better heat transfer is used, the more power is transferred from the power chip PWR to the microcomputer MIC. The harmful effect of promoting heat occurs.

<ヒートシンク12>
ヒートシンク12は、略長方形の板材から複数のフィンFinを突出させて構成されている。複数のフィンFinは、長手方向に延びる構成としても良いが、この実施例では、短手方向(幅方向)に延びる構成としている。短手方向に延びるフィンを設ける場合と、長手方向に延びるフィンを設ける場合とを、製造工程上の制約を踏まえて比較すると、短手方向にフィンを設けることで、ヒートシンク12の総体積を減少させても、放熱表面積を増加させることができる。
<Heatsink 12>
The heat sink 12 is configured by projecting a plurality of fins Fin from a substantially rectangular plate material. The plurality of fins Fin may extend in the longitudinal direction, but in this embodiment, the fins extend in the short direction (width direction). Comparing the case of providing fins extending in the short direction and the case of providing fins extending in the longitudinal direction, taking into account restrictions in the manufacturing process, the fins are provided in the short direction, thereby reducing the total volume of the heat sink 12 Even if it makes it, it can increase a thermal radiation surface area.

したがって、パワーチップPWRからの発熱が増加傾向となる本実施例の回路構成では、短手方向に延びるフィン構成は、特に効果的である。また、本実施例では、回路基板10,11が搭載される配置位置に対応して、フィンのピッチをやや狭くすることで放熱面積を増加させている。   Therefore, in the circuit configuration of this embodiment in which the heat generated from the power chip PWR tends to increase, the fin configuration extending in the short direction is particularly effective. Further, in this embodiment, the heat radiation area is increased by slightly narrowing the pitch of the fins corresponding to the arrangement position where the circuit boards 10 and 11 are mounted.

<樹脂ケース13>
樹脂ケース13は、箱状に形成されたケース本体部13Aの一端に、接続端子14を内包するコネクタ部13Bが連設されて構成されている。この実施例では、接続端子14は、バッテリ電圧の入力端子、指令信号SGの入力端子、異常信号ERの出力端子、ブラシモータMへの出力端子(+)、ブラシモータMへの出力端子(−)、及びグランド端子の合計6本が配置されている(図2参照)。
<Resin case 13>
The resin case 13 is configured such that a connector portion 13B including the connection terminal 14 is connected to one end of a case body portion 13A formed in a box shape. In this embodiment, the connection terminal 14 includes an input terminal for battery voltage, an input terminal for command signal SG, an output terminal for abnormal signal ER, an output terminal for brush motor M (+), an output terminal for brush motor M (- ) And a total of six ground terminals are arranged (see FIG. 2).

ケース本体部13Aの底面には、フィルタ動作用の回路素子を配置する係止部が設けられると共に、回路基板10,11から上方に延びる接続端子20(図4(d))を通過させる通過穴が形成されている。また、回路基板10,11の放熱性を考慮して、回路基板10,11の上方位置には開放穴が形成されている。   The bottom surface of the case main body 13A is provided with a locking portion for arranging a circuit element for filter operation, and a passage hole through which the connection terminal 20 (FIG. 4 (d)) extending upward from the circuit boards 10 and 11 passes. Is formed. In consideration of heat dissipation of the circuit boards 10 and 11, an open hole is formed above the circuit boards 10 and 11.

図4(c)は、樹脂ケース13の平面視を示す概略図であり、フィルムコンデンサC13と、電解コンデンサC1と、電解コンデンサC2とが、略L字状に配置されている。また、大型の電解コンデンサC2に近接して、チョークコイルL3が配置され、チョークコイルL3に隣接してコイルL1,L2が配置されている。なお、ケース本体部13Aの底面に設けられた開放穴に対応して、ヒートシンク12の上面に回路基板10,11が配置されている。   FIG. 4C is a schematic view showing the resin case 13 in a plan view, and the film capacitor C13, the electrolytic capacitor C1, and the electrolytic capacitor C2 are arranged in a substantially L shape. Further, a choke coil L3 is disposed adjacent to the large electrolytic capacitor C2, and coils L1 and L2 are disposed adjacent to the choke coil L3. The circuit boards 10 and 11 are arranged on the upper surface of the heat sink 12 so as to correspond to the open holes provided on the bottom surface of the case main body 13A.

ケース本体部13Aに収容される回路素子の殆どは、耐ノイズ性を発揮するためのフィルタ部材であり、所望の性能を実現するには、一般に、大型の素子が必要となる。しかし、本実施例では、パワーチップPWRの遷移動作を緩和してノイズ発生を抑制しているので、急峻な遷移動作の場合と比較すると、各フィルタ部材を小型化することができ、装置全体を小型化することができる。   Most of the circuit elements housed in the case main body 13A are filter members for exhibiting noise resistance, and generally large elements are required to achieve desired performance. However, in this embodiment, since the transition operation of the power chip PWR is eased to suppress the generation of noise, each filter member can be reduced in size compared with the case of the steep transition operation, and the entire apparatus can be reduced. It can be downsized.

また、本実施例では、最も発熱の激しいパワーチップPWR用の回路基板11を、放熱性に優れた窒化アルミセラミックス基板で構成しているため、パワーチップPWRに近接して、電解コンデンサC2などの回路素子を配置することができ、その結果、この意味でも装置全体を小型化することができる。   Further, in this embodiment, the circuit board 11 for the power chip PWR that generates the most heat is composed of an aluminum nitride ceramics substrate with excellent heat dissipation, so that the electrolytic capacitor C2 and the like are close to the power chip PWR. Circuit elements can be arranged, and as a result, the entire apparatus can be downsized in this sense.

ところで、この実施例では、ケース本体部13Aに収容された回路素子C1,C2,C13,L1〜L3と、回路基板10,11との接続が、ケース本体部13Aで実現できるよう、回路基板10,11から上方に、複数の接続端子20を延設している(図4(d)参照)。したがって、本実施例では、ヒートシンク12に樹脂ケース13を被せた状態で、接続端子20の接続作業を実行することができ作業性が良い。接続作業は、抵抗溶接法が採用されるので、短時間で効率的に溶接作業を終えることができ製造コストの軽減に寄与する。なお、抵抗溶接とは、大電流を短時間流して抵抗発熱を生じさせて溶接箇所を溶融接合する接合法を意味する。   By the way, in this embodiment, the circuit board 10 so that the connection between the circuit elements C1, C2, C13, L1 to L3 accommodated in the case main body 13A and the circuit boards 10 and 11 can be realized by the case main body 13A. , 11, a plurality of connection terminals 20 are extended upward (see FIG. 4D). Therefore, in the present embodiment, the connection work of the connection terminals 20 can be performed in a state where the resin case 13 is covered with the heat sink 12, and the workability is good. Since the resistance welding method is employed for the connection work, the welding work can be completed efficiently in a short time, which contributes to the reduction of manufacturing costs. The resistance welding means a joining method in which a welding current is melted and joined by causing a large current to flow for a short time to generate resistance heat.

以上の通り、本実施例によれば、モータ制御装置CTLを極限的に小型化することができる。また、遅延回路によるノイズ抑制に伴うパワーチップPWRの発熱は、回路基板10,11とヒートシンク12の構成によって効果的に放熱される。なお、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく、各種の改変が可能である。特に、回路基板10,11の材料や、ヒートシンク12の具体的構成は、技術進歩に対応して適宜に変更される。   As described above, according to the present embodiment, the motor control device CTL can be extremely miniaturized. Further, heat generated by the power chip PWR due to noise suppression by the delay circuit is effectively radiated by the configuration of the circuit boards 10 and 11 and the heat sink 12. The specific description does not particularly limit the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. In particular, the materials of the circuit boards 10 and 11 and the specific configuration of the heat sink 12 are appropriately changed according to technological progress.

実施例に係るモータ制御装置を使用した燃料供給装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the fuel supply apparatus which uses the motor control apparatus which concerns on an Example. 実施例に係るモータ制御装置の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the motor control apparatus which concerns on an Example. 遅延回路の動作を説明する図面である。It is drawing explaining operation | movement of a delay circuit. 実施例に係るモータ制御装置の装置構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the apparatus structure of the motor control apparatus which concerns on an Example. モータ制御装置の変形回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the deformation | transformation circuit structure of a motor control apparatus. モータ制御装置の別の変形回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another modified circuit structure of a motor control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

M 直流モータ
L3 電流平滑用コイル
D6 ダイオード
10 第2回路基板
11 第1回路基板
MIC 半導体素子
M DC motor L3 Current smoothing coil D6 Diode 10 Second circuit board 11 First circuit board MIC Semiconductor element

Claims (7)

直流モータ、電流平滑用コイル、及びダイオードの直列接続を含んで構成された閉回路と、前記閉回路とグランドラインの間に配置されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子をON/OFF制御する駆動部とを有するモータ制御装置であって、
前記スイッチング素子を搭載した第1回路基板と、前記駆動部を構成する半導体素子を搭載した第2回路基板とを別基板とし、第1回路基板の熱伝導率が、第2回路基板の熱伝導率より高くなるよう構成する一方、前記2つの回路基板を、隣接して単一の放熱部材に載置した内燃機関用のモータ制御装置。
A closed circuit including a series connection of a direct current motor, a current smoothing coil, and a diode, a switching element disposed between the closed circuit and a ground line, and a drive unit that controls ON / OFF of the switching element A motor control device comprising:
The first circuit board on which the switching element is mounted and the second circuit board on which the semiconductor element constituting the driving unit is mounted are separate substrates, and the thermal conductivity of the first circuit board is the thermal conductivity of the second circuit board. A motor control device for an internal combustion engine in which the two circuit boards are mounted adjacent to each other on a single heat radiating member while being configured to be higher than the rate.
第1回路基板は、窒化アルミセラミックスで構成されている請求項1に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the first circuit board is made of aluminum nitride ceramics. 第1回路基板の表裏面には金属層が形成され、表面側の金属層に前記スイッチング素子が固着され、裏面側の金属層が前記放熱部材に接着されている請求項1又は2に記載のモータ制御装置。   The metal layer is formed in the front and back of the 1st circuit board, the said switching element is fixed to the metal layer of the surface side, and the metal layer of the back surface side is adhere | attached on the said heat radiating member. Motor control device. 第1回路基板は、ガラスエポキシで構成されている請求項1〜3のいずれかに記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the first circuit board is made of glass epoxy. 第1回路基板を前記放熱部材に接着させる接着剤の伝熱率は、第2回路基板を前記放熱部材に接着させる接着剤の伝熱率より高く設定されている請求項1〜4の何れかに記載のモータ制御装置。   5. The heat transfer rate of the adhesive that bonds the first circuit board to the heat dissipation member is set higher than the heat transfer rate of the adhesive that bonds the second circuit board to the heat dissipation member. The motor control device described in 1. 前記放熱部材は、略長方形の板材と、前記板材から突出する複数のフィンとで一体的に構成され、
前記複数のフィンは、幅方向に延びて列状に構成されている請求項1〜5の何れかに記載のモータ制御装置。
The heat dissipating member is integrally composed of a substantially rectangular plate material and a plurality of fins protruding from the plate material,
The motor control device according to claim 1, wherein the plurality of fins are arranged in a row extending in the width direction.
前記複数のフィンの配列ピッチを、第1回路基板の配置位置に対応して密に設定することで、放熱表面積を相対的に高めている請求項6に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 6, wherein the heat dissipating surface area is relatively increased by densely setting the arrangement pitch of the plurality of fins corresponding to the arrangement position of the first circuit board.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012094457A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Jimbo Electric Co Ltd Led drive circuit
JP2015070697A (en) * 2013-09-27 2015-04-13 東芝ライテック株式会社 Power supply circuit and illumination device
JP2015106953A (en) * 2013-11-29 2015-06-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 Electric power conversion system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012094457A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Jimbo Electric Co Ltd Led drive circuit
JP2015070697A (en) * 2013-09-27 2015-04-13 東芝ライテック株式会社 Power supply circuit and illumination device
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