JP2010057289A - Surge protection circuit, electronic control circuit, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サージ電流から負荷回路を保護するサージ保護回路、電子制御回路および電子装置に関する。 The present invention relates to a surge protection circuit, an electronic control circuit, and an electronic device that protect a load circuit from a surge current.
図1は、従来の技術によるサージ保護回路9の接続構成を示す図である。基板に設けられる外部端子21は、基板に搭載されている負荷回路、たとえばマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という)24への電気信号を入力するための端子である。外部端子21は、配線パターン31,32,37によって抵抗素子23を介してマイコン24に、そして配線パターン31,32,38によって抵抗素子22接続されている。抵抗素子23は、サージ電流からマイコン24を保護するためのチップ抵抗である。抵抗素子22は、サージ電流から負荷回路を保護するためのチップ抵抗であり、一端がインピーダンスの小さい低インピーダンスライン26、たとえば直流電源電圧、あるいはグランドなどのパターンに接続され、他端が配線パターン38によって、配線パターン32と配線パターン37との接続点45に接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a connection configuration of a surge protection circuit 9 according to a conventional technique. The
マイコン24などの負荷回路が搭載された基板は、人手によって取り扱われることがあり、人体に帯電した静電気が外部端子21からサージ電流として流れ込み、負荷回路が破壊されることがある。抵抗素子22および抵抗素子23は、負荷回路をサージ電流から保護するためのチップ抵抗であるが、抵抗素子22および抵抗素子23を小型化するために、サージ保護回路9が設けられている。
A substrate on which a load circuit such as the
サージ保護回路9は、マイコン24をサージ電流から保護するための回路であり、エアギャップ91を含んで構成されている。エアギャップ91は、たとえば避雷針パターンによって構成される。避雷針パターンは、絶縁体、たとえば空気を介して対向する2つの導電体、たとえばパターン部によって構成され、1つのパターン部は、配線パターン92によって、配線パターン31と配線パターン32との接続点44に接続され、他のパターン部は、配線パターン93によってインピーダンスの小さい低インピーダンスライン27、たとえば直流電源電圧、あるいはグランドなどのパターンに接続されている。
The surge protection circuit 9 is a circuit for protecting the
接続点44からエアギャップ91のパターン部までの配線パターン92の長さL1は、接続点44から抵抗素子22までの配線パターン32および配線パターン38の合計の長さL2よりも短い。配線パターン92は、接続点44で配線パターン31に対して90度の方向に延在し、配線パターン32は、接続点44で配線パターン31に対して90度の方向に、かつ配線パターン92とは反対方向に延在している。
The length L1 of the
特許文献1に記載されるプリント基板のパターン配置方法のサージ保護回路は、サージ保護回路9の一例である。
The surge protection circuit of the printed circuit board pattern arrangement method described in
特許文献2に記載される避雷システムは、複数の機器間で信号を伝送する伝送線に、保護回路を並列に接続する。保護回路は、放電ギャップ式の2つのアレスタ(保安器)と、直列接続部とが互いに並列に接続されている。アレスタが反応するまでの時間が遅いので、その間サージ電流をアースへ逃すために直列接続部が設けられる。直列接続部は、抵抗素子と両方向ツェナーダイオードとを直列に接続されて構成されている。 In the lightning protection system described in Patent Document 2, a protection circuit is connected in parallel to a transmission line that transmits signals between a plurality of devices. In the protection circuit, two discharge gap type arresters (protectors) and a series connection portion are connected in parallel to each other. Since the time until the arrester reacts is slow, a series connection is provided to escape the surge current to ground during that time. The series connection portion is configured by connecting a resistance element and a bidirectional Zener diode in series.
しかしながら、図1に示したサージ保護回路9は、外部端子21にサージ電流が流れ込むと、流れ込んだサージ電流は、サージ電流S1としてエアギャップ91に流れ、かつ、サージ電流S2として抵抗素子22に流れるので、抵抗素子22あるいは抵抗素子23が破壊されることがある。これは、エアギャップ91が配線パターン31に対して90度の方向に設けられているためであり、距離L1が距離L2よりも短くても、サージ電流が抵抗素子22の方にも流れてしまうという問題がある。特許文献2に記載される避雷システムは、抵抗素子と両方向ツェナーダイオードとを用いる必要がある。
However, in the surge protection circuit 9 shown in FIG. 1, when a surge current flows into the
本発明の目的は、入力端子からのサージ電流が負荷回路に流れることを防止することができるサージ保護回路、電子制御回路および電子装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a surge protection circuit, an electronic control circuit, and an electronic device that can prevent a surge current from an input terminal from flowing into a load circuit.
本発明(1)は、負荷回路と、前記負荷回路への電気信号を入力するための外部端子とが設けられる基板に形成され、サージ電流を流すためのサージ保護部と、
前記基板に形成され、前記外部端子と前記サージ保護部の一端とを接続する直線状の第1の配線パターンと、
第1の配線パターンと同一直線上で前記基板に形成され、前記サージ保護部の他端とインピーダンスの小さい低インピーダンス部とを接続する直線状の第2の配線パターンと、
第1の配線パターンの途中から分岐し、前記外部端子からの電気信号を前記負荷回路の前段に設けられる抵抗素子を介して前記負荷回路に伝送する第3の配線パターンとを備えていること特徴とするサージ保護回路である。
The present invention (1) is formed on a substrate provided with a load circuit and an external terminal for inputting an electric signal to the load circuit, and a surge protection unit for flowing a surge current;
A linear first wiring pattern formed on the substrate and connecting the external terminal and one end of the surge protection unit;
A linear second wiring pattern formed on the substrate on the same straight line as the first wiring pattern and connecting the other end of the surge protection unit and a low impedance part having a small impedance;
A third wiring pattern that branches off from the middle of the first wiring pattern and transmits an electric signal from the external terminal to the load circuit via a resistance element provided in a preceding stage of the load circuit. This is a surge protection circuit.
また本発明(4)は、前記サージ保護回路を備えていることを特徴とする電子制御回路である。 The present invention (4) is an electronic control circuit comprising the surge protection circuit.
また本発明(5)は、前記電子制御回路を備えていることを特徴とする電子装置である。 The present invention (5) is an electronic apparatus comprising the electronic control circuit.
本発明(1)によれば、負荷回路と、前記負荷回路への電気信号を入力するための外部端子とが設けられる基板に形成されるサージ保護部によって、サージ電流が流される。前記基板に形成される直線状の第1の配線パターンによって、前記外部端子と前記サージ保護部の一端とが接続され、第1の配線パターンと同一直線上で前記基板に形成される直線状の第2の配線パターンによって、前記サージ保護部の他端とインピーダンスの小さい低インピーダンス部とが接続される。そして、第1の配線パターンの途中から分岐する第3の配線パターンによって、前記外部端子からの電気信号が前記負荷回路の前段に設けられる抵抗素子を介して前記負荷回路に伝送される。 According to the present invention (1), a surge current is caused to flow by the surge protector formed on the substrate on which the load circuit and the external terminal for inputting an electric signal to the load circuit are provided. The external terminal and one end of the surge protection unit are connected by a linear first wiring pattern formed on the substrate, and a linear shape formed on the substrate on the same straight line as the first wiring pattern. The second wiring pattern connects the other end of the surge protector and the low impedance part having a small impedance. Then, an electrical signal from the external terminal is transmitted to the load circuit via a resistance element provided in a preceding stage of the load circuit by a third wiring pattern that branches from the middle of the first wiring pattern.
したがって、サージ保護部が入力端子と低インピーダンス部とを直線状に結ぶ配線パターンに接続されるので、直進性を有するサージ電流が入力端子から負荷回路保護用の抵抗素子および負荷回路に流れることを防止することができる。 Therefore, since the surge protector is connected to the wiring pattern that connects the input terminal and the low impedance part in a straight line, a surge current having a straight traveling characteristic flows from the input terminal to the resistance element for protecting the load circuit and the load circuit. Can be prevented.
また本発明(4)によれば、電子制御回路は、前記サージ保護回路を備えているので、電子制御回路をサージ電流から保護することができる。 According to the invention (4), since the electronic control circuit includes the surge protection circuit, the electronic control circuit can be protected from a surge current.
また本発明(5)によれば、電子装置は、前記電子制御回路を備えているので、サージ電流によって電子制御回路が破壊されることを回避することができ、サージに対して強い電子装置とすることができる。 According to the present invention (5), since the electronic device includes the electronic control circuit, the electronic control circuit can be prevented from being destroyed by a surge current, and the electronic device is resistant to surge. can do.
図2は、本発明の実施の一形態であるサージ保護回路1の接続構成を示す図である。サージ保護回路1は、負荷回路、たとえばマイクロコンピュータ(以下「マイコン」という)24などの負荷回路、および負荷回路をサージ電流から保護するための負荷回路保護用抵抗をサージ電流から保護するための回路であり、エアギャップ11、および配線パターン12,13によって構成されている。サージ保護部であるエアギャップ11は、たとえば避雷針パターン、具体的には、絶縁体、たとえば空気によるギャップ113を介して対向する2つの導電体、たとえばパターン部111,112によって構成される。1つのパターン部111は、配線パターン12に接続され、他のパターン部112は、配線パターン13に接続されている。ギャップ113の幅は、たとえば0.1mmである。
FIG. 2 is a diagram showing a connection configuration of the
配線パターン12は、マイコン24への電気信号を入力するための外部端子21に接続されている配線パターン31と接続点41で接続されている。配線パターン31と配線パターン12とは、同一直線上で基板に形成されている。配線パターン13は、インピーダンスの小さい低インピーダンスライン25、たとえばバッテリなどの12V(ボルト)の直流電源電圧、あるいはグランドなどのパターンに接続される配線パターン33と接続点42で接続されている。配線パターン33と配線パターン13とは、配線パターン31および配線パターン12と同一直線上で基板に形成されている。低インピーダンスライン25は、低インピーダンス部である。
The
抵抗素子22は、サージ電流からマイコン24を保護するためのチップ抵抗であり、一端に接続される配線パターン35が配線パターン32に接続点43で接続されている。配線パターン32は、配線パターン31および配線パターン12に対して90度の角度で接続点41に接続されている。抵抗素子22の他端は、配線パターン34によって、配線パターン13および配線パターン33と接続点42で接続されている。マイコン24は、サージ電流からマイコン24を保護するためのチップ抵抗である抵抗素子23を介して、配線パターン36によって接続点43に接続される。配線パターン33と配線パターン13とは、第1の配線パターンを構成し、配線パターン31と配線パターン12とは、第2の配線パターンを構成し、配線パターン32は、第3の配線パターンを構成している。
The
外部端子21からサージ電流が流れ込むと、サージ電流は直進性を有するので、外部端子21から流れ込んだサージ電流の大部分は、サージ電流S3としてエアギャップ11を通過して低インピーダンスライン25に流れる。電流はインダクタンスの少ない方向に流れる性質があるが、配線パターンが曲がっている角部はインダクタンスが高いので、電流はインダクタンスの少ない方向つまり直進しようとする。配線パターン32は、配線パターン31および配線パターン12に対して90度の角度で接続されているので、配線パターン32に流れ込むサージ電流S4は、電流値が非常に小さい値の電流、すなわちほとんど「0」となり、チップ抵抗である抵抗素子22および抵抗素子23が小型化されたチップ抵抗であっても、抵抗素子22および抵抗素子23は破壊されることがなく、マイコン24も破壊されることはない。
When a surge current flows from the
サージは、5KV以上の電圧があり、たとえば人体に蓄積される静電気に起因するもの、車両のイグニッションキーを回したときに点火プラグから発生するもの、あるいはモータ駆動時に発生するものなどがあるが、本発明に係るサージ保護回路は、これらのサージに起因するサージ電流からサージ保護用チップ抵抗および負荷回路を保護することができる。 Surge has a voltage of 5 KV or more, such as those caused by static electricity accumulated in the human body, those generated from the spark plug when turning the ignition key of the vehicle, or those generated when the motor is driven, The surge protection circuit according to the present invention can protect the chip resistor for surge protection and the load circuit from surge current caused by these surges.
このように、マイコン24と、マイコン24への電気信号を入力するための外部端子21とが設けられる基板に形成されるエアギャップ11によって、サージ電流が流される。前記基板に形成される直線状の配線パターン33と配線パターン13とによって、外部端子21とエアギャップ11の一端とが接続され、配線パターン33と配線パターン13と同一直線上で前記基板に形成される直線状の配線パターン31と配線パターン12とによって、エアギャップ11の他端とインピーダンスの小さい低インピーダンスライン25とが接続される。そして、配線パターン33と配線パターン13との途中から分岐する配線パターン32によって、外部端子21からの電気信号がマイコン24の前段に設けられる抵抗素子23を介してマイコン24に伝送される。
Thus, a surge current is caused to flow by the
したがって、サージ保護部が入力端子と低インピーダンス部とを直線状に結ぶ配線パターンに接続されるので、直進性を有するサージ電流が入力端子からマイコン24などの負荷回路に流れることを防止することができる。
Therefore, since the surge protection unit is connected to the wiring pattern that linearly connects the input terminal and the low impedance unit, it is possible to prevent a surge current having straight travel from flowing from the input terminal to the load circuit such as the
さらに、ギャップ113は、ギャップ113を介して対向する2つのパターン部111,112から構成されているので、配線パターンの一部として基板に形成することができ、簡単な回路構成で実現することができる。
Further, since the
さらに、配線パターン32は、配線パターン33と配線パターン13とに対して90度の角度で分岐しているのに対し、エアギャップ11を接続する配線パターン33と配線パターン13とおよび配線パターン31と配線パターン12とは同一直線上にあるので、サージ電流は、マイコン24よりもエアギャップ11の方に流れ易くなり、エアギャップ11によって、マイコン24の前段の抵抗素子23およびマイコン24をサージ電流から保護することができる。
Furthermore, while the
サージ保護回路1は、車載用の電子制御回路に適用することができ、さらに車載用の電子装置、たとえばナビゲーション装置、オーディオ装置、あるいはビデオ装置などの電子装置にも適用することができる。
The
このように、電子制御回路は、サージ保護回路1を備えているので、電子制御回路をサージ電流から保護することができる。
Thus, since the electronic control circuit includes the
さらに、電子装置は、前記電子制御回路を備えているので、サージ電流によって電子制御回路が破壊されることを回避することができ、サージに対して強い電子装置とすることができる。 Furthermore, since the electronic device includes the electronic control circuit, the electronic control circuit can be prevented from being destroyed by a surge current, and the electronic device can be made strong against a surge.
1,9 サージ保護回路
11,91 エアギャップ
12,13,31〜38,92,93 配線パターン
22,23 抵抗素子
24 マイコン
25〜27 低インピーダンスライン
111,112 パターン部
113 ギャップ
1,9
Claims (5)
前記基板に形成され、前記外部端子と前記サージ保護部の一端とを接続する直線状の第1の配線パターンと、
第1の配線パターンと同一直線上で前記基板に形成され、前記サージ保護部の他端とインピーダンスの小さい低インピーダンス部とを接続する直線状の第2の配線パターンと、
第1の配線パターンの途中から分岐し、前記外部端子からの電気信号を前記負荷回路の前段に設けられる抵抗素子を介して前記負荷回路に伝送する第3の配線パターンとを備えていること特徴とするサージ保護回路。 Formed on a substrate provided with a load circuit and an external terminal for inputting an electric signal to the load circuit, and a surge protection unit for flowing a surge current;
A linear first wiring pattern formed on the substrate and connecting the external terminal and one end of the surge protection unit;
A linear second wiring pattern formed on the substrate on the same straight line as the first wiring pattern and connecting the other end of the surge protection unit and a low impedance part having a small impedance;
A third wiring pattern that branches off from the middle of the first wiring pattern and transmits an electric signal from the external terminal to the load circuit via a resistance element provided in a preceding stage of the load circuit. Surge protection circuit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008220415A JP2010057289A (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Surge protection circuit, electronic control circuit, and electronic apparatus |
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