JP2014099552A

JP2014099552A - Control device having circuit board having plurality of ground patterns

Info

Publication number: JP2014099552A
Application number: JP2012251359A
Authority: JP
Inventors: Junji Kurauchi; 淳史倉内; Takatoshi Saito; 隆俊斉藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP5932611B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid a control error caused by a fluctuation in ground potential due to a high ground current without limiting the degree of freedom in the layout of electrical components and electrical circuits on a circuit board.SOLUTION: The control device includes a circuit board (100) mounted with electrical components for controlling a controlled object, and a casing (104) directly or indirectly electrically connected to a ground of a power supply. The circuit board has a plurality of ground patterns (140, 142, 144) for connecting grounds of the electrical components on the circuit board to the casing. The plurality of ground patterns are electrically connected together via the casing.

Description

本発明は、回路基板を備える制御装置に関し、特に、当該回路基板が複数のグランドパターンを有する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device including a circuit board, and more particularly to a control device in which the circuit board has a plurality of ground patterns.

制御装置は、一般に、観測可能な物理量を操作量として検出し、当該操作量が目標値と一致するように制御対象に与える制御量を決定する。例えば、ヒータにより水温を制御する場合には、観測可能な物理量である水温を操作量として温度センサ等により検出し、当該水温が目標温度となるように、制御対象であるヒータに与える制御量、例えば当該ヒータへの通電電流値を決定する。従って、操作量を精度良く検出することは、精度のよい制御を行うための必須要件となる。 In general, the control device detects an observable physical quantity as an operation quantity, and determines a control quantity to be given to the controlled object so that the operation quantity matches a target value. For example, when the water temperature is controlled by the heater, the control amount given to the heater to be controlled so that the water temperature, which is an observable physical quantity, is detected by a temperature sensor or the like as the operation amount and the water temperature becomes the target temperature, For example, the energization current value to the heater is determined. Therefore, accurately detecting the operation amount is an essential requirement for performing accurate control.

一般に、センサは、検出した物理量を当該物理量の大きさに応じた電圧値等に変換し、当該物理量を電気信号として制御装置に与える。ここで、当該電気信号の電圧値は、センサが、当該センサに対し与えられているグランド（接地、ＧＮＤ（Ground））電位を基準（０Ｖ）とし、このグランド電位に対する差分電圧として生成する。 In general, the sensor converts the detected physical quantity into a voltage value or the like corresponding to the magnitude of the physical quantity, and gives the physical quantity to the control device as an electrical signal. Here, the voltage value of the electric signal is generated as a differential voltage with respect to the ground potential by using the ground (grounding, GND (Ground)) potential given to the sensor as a reference (0V).

一方、制御装置は、センサから受信した電気信号の電圧（信号電圧）を、例えばデジタル値に変換し、当該デジタル値を用いて演算処理を行うことにより、制御量を算出する。通常、この信号電圧は、制御装置を構成する電気回路のグランド（接地、ＧＮＤ）を基準（０Ｖ）とし、グランド電位からの差分電圧として扱われる。 On the other hand, the control device calculates the control amount by converting the voltage (signal voltage) of the electrical signal received from the sensor into a digital value, for example, and performing arithmetic processing using the digital value. Normally, this signal voltage is handled as a differential voltage from the ground potential with the ground (ground, GND) of the electric circuit constituting the control device as a reference (0V).

したがって、センサに与えるグランドの電位と制御装置を構成する電気回路のグラントの電位とが異なる場合には、制御装置がセンサから受信する電気信号は、当該センサが検知した物理量を正しく表していないものとなり、制御動作に誤りを生ずることとなる。 Therefore, when the potential of the ground applied to the sensor is different from the potential of the grant of the electric circuit constituting the control device, the electrical signal received from the sensor by the control device does not correctly represent the physical quantity detected by the sensor. Thus, an error occurs in the control operation.

このため、一般に、センサと制御回路とは、制御回路からセンサへ当該センサの動作に必要な電源を供給する電源線と、センサから制御回路へ当該センサが検知した物理量の大きさ等を表わす電気信号（センサ信号）を送信するための信号線と、制御回路とセンサのグランド電位を等しくするためのグランド線とにより接続される。当該グランド線は、通常、制御装置が備える制御回路内のグランドラインに接続され、上記電源線が供給する電圧のレベルを規定するほか、センサにより上記センサ信号を生成する際の基準電位としても用いられる。 For this reason, in general, the sensor and the control circuit include a power supply line that supplies power necessary for the operation of the sensor from the control circuit to the sensor, and an electric quantity that represents the size of the physical quantity detected by the sensor from the sensor to the control circuit. The signal line for transmitting the signal (sensor signal) is connected to the control circuit and the ground line for equalizing the ground potential of the sensor. The ground line is usually connected to a ground line in a control circuit provided in the control device, and defines the level of voltage supplied by the power supply line, and is also used as a reference potential when the sensor signal is generated by a sensor. It is done.

しかしながら、制御対象に大電流が通電されるような場合には、制御回路を構成する回路基板上のグランドパターンといえども微小な電気抵抗を有することから、制御対象からグランドへ還流した大電流により電圧降下が発生してグランドパターン内（あるいはグランドライン内）に電圧分布が生じ、制御回路を構成する電気部品間のグランド電位に変動が生じ得る。その結果、センサに与えるグランド電位も変動し、センサ信号を正しく受信することができなくなって、制御動作に誤りを生ずることとなる。 However, when a large current is applied to the controlled object, the ground pattern on the circuit board that constitutes the control circuit has a very small electrical resistance. A voltage drop occurs and a voltage distribution is generated in the ground pattern (or in the ground line), so that the ground potential between the electrical components constituting the control circuit may vary. As a result, the ground potential applied to the sensor also fluctuates, and the sensor signal cannot be received correctly, resulting in an error in the control operation.

また、一般に、制御を行う際には、センサ信号をＡＤ変換してデジタル信号とし、当該デジタル信号に対しＣＰＵ（Central Processor Unit）や論理回路等のデジタル回路を用いて演算を行うことで制御対象を制御するための制御量を決定する。すなわち、センサ信号を取り扱うアナログ信号系の回路と、ＡＤ変換後のデジタル信号を扱うデジタル系の回路と、制御対象を扱う電力系の回路とは、一続きの回路として構成される。したがって、制御の正確さの観点からは、これら各回路のグランド電位は同電位であるか、もしくは異なる電位であっても互いの電位差が一定であることが望ましい。 In general, when performing control, the sensor signal is converted into a digital signal by AD conversion, and the digital signal is calculated using a digital circuit such as a CPU (Central Processor Unit) or a logic circuit. The control amount for controlling is determined. That is, an analog signal system circuit that handles sensor signals, a digital system circuit that handles digital signals after AD conversion, and a power system circuit that handles control objects are configured as a continuous circuit. Therefore, from the viewpoint of accuracy of control, it is desirable that the ground potentials of these circuits are the same or different from each other even if they are different potentials.

そこで、上述のような、制御対象からグランドへ向かって還流する大電流により発生した制御用グランドライン内の電圧降下に起因する制御誤りを回避することを目的として、特許文献１には、回路基板上に設けられた内部グランドをケースグランド（筐体）に接続し、回路基板上における、センサからのグランドラインと内部グランドとの接続点、及び、当該センサに電圧を供給する内部電源回路のグランドラインと内部グランドとの接続点を、制御対象からのグランドラインと内部グランドとの接続点よりも上流側、すなわち、各接続点から内部グランドを経てケースグランドへと流れ出る電流経路に沿って上流側に配するものとした、制御装置が記載されている。 Therefore, for the purpose of avoiding a control error due to a voltage drop in the control ground line caused by a large current flowing back from the controlled object to the ground as described above, Patent Document 1 discloses a circuit board. The internal ground provided above is connected to the case ground (housing), the connection point between the ground line from the sensor and the internal ground on the circuit board, and the ground of the internal power supply circuit that supplies voltage to the sensor Connect the connection point between the line and the internal ground upstream from the connection point between the ground line from the control target and the internal ground, that is, upstream along the current path that flows from each connection point through the internal ground to the case ground. A control device is described which is to be arranged in

特許文献１に記載の制御装置では、制御対象から還流する大電流により発生する内部グランド内の電圧降下によりセンサのグランドラインと内部電源のグランドラインとの間に電位差が生ずる現象を効果的に回避することができるが、制御回路の基板内に少なくとも上流部分と下流部分とが明確になる程度の広さを持つ内部グランドパターンを設ける必要があることから、制御回路基板のサイズが大きくなり、また、内部グランドパターン上における上記各接続点に対し相対的な位置関係（すなわち、接続点の配置）についての制約が課されることから、回路基板内における結線パターンの配置の自由度や電気部品の配置の自由度が制限される。すなわち、特許文献１に記載の制御装置は、回路基板のサイズ及び当該回路基板内のレイアウトの自由度の点で、なお改善の余地がある。 The control device described in Patent Document 1 effectively avoids a phenomenon in which a potential difference occurs between the ground line of the sensor and the ground line of the internal power supply due to a voltage drop in the internal ground caused by a large current flowing back from the controlled object. However, since it is necessary to provide an internal ground pattern having a width that makes at least the upstream portion and the downstream portion clear in the substrate of the control circuit, the size of the control circuit substrate is increased. Since restrictions are imposed on the relative positional relationship (that is, arrangement of connection points) on each of the connection points on the internal ground pattern, the degree of freedom of arrangement of the connection pattern in the circuit board and the electrical components The degree of freedom of placement is limited. That is, the control device described in Patent Document 1 still has room for improvement in terms of the size of the circuit board and the degree of freedom of layout in the circuit board.

特開２０１２−１１４２１８号公報JP 2012-114218 A

上記の背景から、回路基板のサイズ及び回路基板内のレイアウトの自由度を制限することなく、制御対象等からグランドラインへ還流する大電流によりグランド電位が変動することによる制御動作への影響を回避できる、制御回路の実現が望まれている。 From the above background, without affecting the size of the circuit board and the layout flexibility in the circuit board, avoiding the influence on the control operation due to the fluctuation of the ground potential due to a large current flowing back from the control target to the ground line. Realization of a control circuit that can be performed is desired.

本発明は、制御回路を構成する電気部品が搭載された回路基板と、電源のグランドに直接又は間接に電気的に接続される筐体とを備え、センサからの信号を受信して制御対象を制御する制御装置であって、前記回路基板は、前記電気部品のグランドが接続された複数のグランドパターンを有し、前記複数のグランドパターンは、前記筐体を介して互いに電気的に接続される。
本発明の他の態様によると、前記電源に向かって流れ出すグランド電流が最も大きい前記グランドパターンは、当該グランドパターンと、前記複数のグランドパターンから前記筐体を介して前記電源に至るグランド電流の電流経路との接続位置が、当該電流経路に沿って前記複数のグランドパターンのうちで最も下流となるように配される。
本発明の他の態様によると、前記グランドパターンは、前記各グランドパターンと前記電流経路との接続位置が、前記グランドパターンから前記電源に向かって流れ出すグランド電流の小さい順に、前記電流経路に沿って上流から下流に向かって配される。
本発明の他の態様によると、前記制御対象のグランドは、最も下流の位置において電流経路に接続される前記グランドパターンに接続され、前記センサのグランドは、最も下流の位置において電流経路に接続される前記グランドパターン以外のグランドパターンに接続される。
本発明の他の態様によると、デジタル信号を処理する処理回路を備え、前記処理回路のグランドが接続された前記グランドパターンは、当該グランドパターンと前記電流経路との接続位置が、前記センサのグランドが接続されたグランドパターンよりも下流に、かつ、前記制御対象のグランドが接続されたグランドパターンよりも上流となるように配される。
本発明の他の態様によると、前記制御装置は、車両に搭載されて当該車両の動作を制御するものである。 The present invention includes a circuit board on which electrical components that constitute a control circuit are mounted, and a casing that is directly or indirectly electrically connected to the ground of a power supply, and receives signals from sensors to control objects. A control device for controlling, wherein the circuit board has a plurality of ground patterns to which grounds of the electrical components are connected, and the plurality of ground patterns are electrically connected to each other via the housing. .
According to another aspect of the present invention, the ground pattern with the largest ground current flowing toward the power source includes the ground pattern and a current of a ground current that reaches the power source from the plurality of ground patterns through the housing. The connection position with the path is arranged so as to be the most downstream among the plurality of ground patterns along the current path.
According to another aspect of the present invention, the ground pattern has a connection position between each ground pattern and the current path along the current path in ascending order of ground current flowing from the ground pattern toward the power source. Arranged from upstream to downstream.
According to another aspect of the present invention, the ground to be controlled is connected to the ground pattern connected to the current path at the most downstream position, and the ground of the sensor is connected to the current path at the most downstream position. Connected to a ground pattern other than the ground pattern.
According to another aspect of the present invention, the ground pattern includes a processing circuit that processes a digital signal, and the ground pattern connected to the ground of the processing circuit has a connection position between the ground pattern and the current path, the ground of the sensor. Are arranged downstream of the ground pattern connected to the ground and upstream of the ground pattern to which the ground to be controlled is connected.
According to another aspect of the present invention, the control device is mounted on a vehicle and controls the operation of the vehicle.

本発明によれば、制御装置において、回路基板のサイズ及び回路基板内のレイアウトの自由度を制限することなく、制御対象等からグランドラインへ還流する大電流によりグランド電位が変動することによる制御動作への影響を防止することができる。 According to the present invention, in the control device, the control operation by changing the ground potential due to a large current flowing back from the controlled object to the ground line without limiting the size of the circuit board and the layout freedom in the circuit board. Can be prevented.

本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す本制御装置のグランド電流の電流経路を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the electric current path | route of the ground current of this control apparatus shown in FIG. 図１に示す本制御装置の等価回路を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the equivalent circuit of this control apparatus shown in FIG. 図１に示す本制御装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of this control apparatus shown in FIG. 本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う制御装置の例として、車両に搭載され当該車両の動作を制御する制御装置を示しているが、本発明に係る制御装置は本用途に限られるものではなく、車両以外の他の機械、機器等の制御にも適用できることは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as an example of a control device according to the present invention, a control device mounted on a vehicle and controlling the operation of the vehicle is shown, but the control device according to the present invention is not limited to this application. Needless to say, the present invention can also be applied to the control of machines and devices other than vehicles.

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
本制御装置１０は、車両に搭載され当該車両のエンジン制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）であり、制御回路を構成する電子部品が搭載された印刷回路基板である回路基板１００と、回路基板１００に配されたコネクタ１０２と、回路基板１００及びコネクタ１０２を収容する筐体１０４と、を有している。なお、回路基板１００は筐体１０４に収容されているため、筐体１０４の外部から回路基板１００を視認することはできないが、図１においては、説明のため、筐体１０４の内部に主要されている部分についても実線を用いて示している。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control device according to the first embodiment of the present invention.
The control device 10 is an electronic control unit (ECU) that is mounted on a vehicle and controls the engine of the vehicle, and includes a circuit board 100 that is a printed circuit board on which electronic components constituting a control circuit are mounted. And a connector 102 disposed on the circuit board 100 and a housing 104 for accommodating the circuit board 100 and the connector 102. Note that since the circuit board 100 is accommodated in the housing 104, the circuit board 100 cannot be visually recognized from the outside of the housing 104. However, in FIG. The part which is shown is also shown using a solid line.

筐体１０４は、その外側面にフランジ１０６及び１０８が設けられている。筐体１０４及びフランジ１０６、１０８は、共に金属（例えばアルミニウム）等の導電性材料により構成されており、筐体１０４は、フランジ１０６、１０８により車体１１０に機械的に固定されると共に、車体１１０に対し電気的に接続される。 The housing 104 is provided with flanges 106 and 108 on its outer surface. The housing 104 and the flanges 106 and 108 are both made of a conductive material such as a metal (for example, aluminum). The housing 104 is mechanically fixed to the vehicle body 110 by the flanges 106 and 108 and the vehicle body 110. Is electrically connected.

回路基板１００上には、処理回路１１２と、電源回路１１４と、駆動回路１１６が配され、回路基板１００上に形成された銅箔等の電気回路パターンにより互いに電気的に接続されて制御回路を構成している。なお、図１において回路基板１００上に示した、処理回路１１２、電源回路１１４、駆動回路１１６等を結ぶ線分は、回路基板１００上に形成された電気回路パターンを模式的に示したものであり、当該線分の交差部に示された黒丸は、当該交差部において電気回路パターンが互いに電気的に接続されていることを示している。また、黒丸が示されていない線分の交差部は、当該交差部を構成する電気回路パターンが電気的に接続されていないことを示しており、例えば、当該交差部では、一方の電気回路パターンが、回路基板１００に設けられたビアホール等を介して回路基板１００の裏面に逃げることで、電気的接続が回避される。 A processing circuit 112, a power supply circuit 114, and a drive circuit 116 are disposed on the circuit board 100, and are electrically connected to each other by an electric circuit pattern such as a copper foil formed on the circuit board 100 to control the control circuit. It is composed. Note that the line segment connecting the processing circuit 112, the power supply circuit 114, the drive circuit 116, and the like shown on the circuit board 100 in FIG. 1 schematically shows an electric circuit pattern formed on the circuit board 100. The black circles shown at the intersections of the line segments indicate that the electric circuit patterns are electrically connected to each other at the intersections. Further, the intersection of the line segments not indicated by black circles indicates that the electric circuit pattern constituting the intersection is not electrically connected. For example, in the intersection, one electric circuit pattern However, the electrical connection is avoided by escaping to the back surface of the circuit board 100 through a via hole or the like provided in the circuit board 100.

処理回路１１２は、例えば、ＣＰＵ、ＡＤ変換器（アナログ・デジタル変換器、Analog-to-Digital Converter）、ＡＮＤ回路やＯＲ回路等の論理回路デバイス、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデジタル回路により構成され、センサ１１８から受信したセンサ信号に基づいて、制御対象１２０を制御するための制御量を算出する。 The processing circuit 112 includes, for example, a CPU, an AD converter (analog-to-digital converter), a logic circuit device such as an AND circuit or an OR circuit, a PLD (Programmable Logic Device), an ASIC (Application Specific Integrated). A control amount for controlling the controlled object 120 is calculated based on a sensor signal received from the sensor 118.

ここで、センサ１１８は、制御対象１２０を制御するための操作量を検出するセンサであって、たとえば、速度センサ、加速度センサ、エンジンの回転センサ等である。また、制御対象１２０は、例えば、車両の走行等に影響を与えるブレーキ、エンジンスロットル、燃料供給配管に設けられた電磁弁等を動作させる各種のアクチュエータとすることができる。 Here, the sensor 118 is a sensor that detects an operation amount for controlling the control target 120, and is, for example, a speed sensor, an acceleration sensor, an engine rotation sensor, or the like. Further, the control target 120 can be, for example, various actuators that operate a brake, an engine throttle, a solenoid valve provided in a fuel supply pipe, and the like that affect traveling of the vehicle.

電源回路１１４は、例えばレギュレータであり、車載発電機ＡＣＧ（オルタネータ、Alternating Current Generator）１２２から供給された電圧を所定の電圧値に変換して、処理回路１１２とセンサ１１８に電力を供給する。ここで、ＡＣＧ１２２は、エンジンの回転運動により発電する発電機により構成されており、ＡＣＧ１２２のグランド端子は車体１１０に接続されている。 The power supply circuit 114 is, for example, a regulator, converts the voltage supplied from the on-vehicle generator ACG (alternator, alternating current generator) 122 into a predetermined voltage value, and supplies power to the processing circuit 112 and the sensor 118. Here, the ACG 122 is configured by a generator that generates electric power by the rotational motion of the engine, and the ground terminal of the ACG 122 is connected to the vehicle body 110.

駆動回路１１６は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のトランジスタを用いた電力増幅回路により構成され、ＡＣＧ１２２からの電源供給を受けて動作し、処理回路１１２から受信した制御量に基づき、制御対象１２０に与えるべき電流又は電圧値を決定して、当該決定した電流又は電圧値を持つ出力を制御対象１２０に出力する。 The drive circuit 116 is configured by a power amplification circuit using a transistor such as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), and operates by receiving power supply from the ACG 122 and receives a control amount received from the processing circuit 112. Based on the above, the current or voltage value to be given to the control object 120 is determined, and an output having the determined current or voltage value is output to the control object 120.

コネクタ１０２は、車両内の各電気機器を接続するワイヤーハーネス（不図示）を構成する２つのケーブル１２４及び１２６、並びに、ＡＣＧ１２２から電源を供給するためのワイヤ線１２８が接続され、これらのケーブル１２４、１２６、及びワイヤ線１２８を回路基板１００上の電気回路に電気的に接続する。 The connector 102 is connected to two cables 124 and 126 constituting a wire harness (not shown) for connecting electric devices in the vehicle, and a wire 128 for supplying power from the ACG 122. , 126 and wire 128 are electrically connected to an electrical circuit on the circuit board 100.

ケーブル１２４は、電源回路１１４の出力電圧をセンサ１１８に供給する電源線１３０と、センサ１１８にグランド電位を与えるグランド線１３２と、センサ１１８が検知した操作量を表わす電気信号であるセンサ信号を伝送する信号線１３４と、を有している。 The cable 124 transmits a power supply line 130 that supplies the output voltage of the power supply circuit 114 to the sensor 118, a ground line 132 that applies a ground potential to the sensor 118, and a sensor signal that is an electrical signal representing the operation amount detected by the sensor 118. And a signal line 134.

ケーブル１２６は、駆動回路１１６の出力を制御対象１２０に供給するための駆動電力線１３６と、制御対象１２０のグランド端子に接続されたグランド線１３８と、を有している。 The cable 126 includes a drive power line 136 for supplying the output of the drive circuit 116 to the control target 120, and a ground line 138 connected to the ground terminal of the control target 120.

回路基板１００の外周部の一部、本実施形態では、図１における回路基板１００の図示右側の辺に、それぞれが矩形状のグランドパターンとして構成された信号用グランド（ＳＧ、Signal Ground）１４０と、論理回路用グランド（ＬＧ、Logic Ground）１４２と、電力用グランド（ＰＧ、Power Ground）１４４と、が設けられている。 A signal ground (SG, Signal Ground) 140 configured as a rectangular ground pattern is formed on a part of the outer periphery of the circuit board 100, in the present embodiment, on the right side of the circuit board 100 in FIG. A logic circuit ground (LG, Logic Ground) 142 and a power ground (PG, Power Ground) 144 are provided.

ＳＧ１４０は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５０を介して、センサ１１８からのグランド線１３２が接続されており、信号線１３４が伝送するセンサ信号の電圧レベルの基準を与える。
ＬＧ１４２は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５２を介して処理回路１１２のグランド端子に接続されており、処理回路１１２の内部動作及び出力信号に用いられるパルス信号の電圧レベル、すなわち当該パルス信号の論理値を規定する基準を与える。また、ＬＧ１４２には、回路基板１００上に形成された配線ライン１５４を介して電源回路１１４のグランドも接続されている。 The SG 140 is connected to the ground line 132 from the sensor 118 via a wiring line 150 formed on the circuit board 100, and provides a reference for the voltage level of the sensor signal transmitted by the signal line 134.
The LG 142 is connected to the ground terminal of the processing circuit 112 via a wiring line 152 formed on the circuit board 100, and the voltage level of the pulse signal used for the internal operation and output signal of the processing circuit 112, that is, the pulse Provides a reference that defines the logical value of the signal. Further, the ground of the power supply circuit 114 is also connected to the LG 142 via a wiring line 154 formed on the circuit board 100.

ＰＧ１４４は、回路基板１００上に形成された配線ライン１５６を介して、ケーブル１２６内のグランド線１３８が接続されており、制御対象１２０からグランドへ還流する電流の復路を構成する。また、ＰＧ１４４には、配線ライン１５６を介して駆動回路１１６のグランドも接続されている。 The PG 144 is connected to the ground line 138 in the cable 126 via a wiring line 156 formed on the circuit board 100, and constitutes a return path for current flowing back from the controlled object 120 to the ground. The ground of the drive circuit 116 is also connected to the PG 144 via a wiring line 156.

なお、回路基板１００上の電気回路は、図１に示す例では一つのセンサ及び一つの制御対象を扱うものとして記載されているが、複数のセンサ及び複数の制御対象を扱うものとして構成することもできる。この場合には、例えば、複数のセンサに接続された各グランドラインはＳＧ１４０にまとめて接続され、複数の制御対象に接続された各グランドラインはＰＧ１４４に接続されるものとすることができる。また、センサの種類や当該センサにより検知される物理量、許容される検知誤差の大きさ、あるいは、当該センサに対するＡＤ変換回路の必要性の有無等によっては、当該センサのグランドラインを、ＳＧ１４０のほか、ＬＧ１４２に接続することもできる。 The electric circuit on the circuit board 100 is described as handling one sensor and one control target in the example shown in FIG. 1, but is configured to handle a plurality of sensors and a plurality of control targets. You can also. In this case, for example, each ground line connected to a plurality of sensors may be connected to SG 140 together, and each ground line connected to a plurality of controlled objects may be connected to PG 144. Depending on the type of sensor, the physical quantity detected by the sensor, the allowable detection error, the necessity of an AD conversion circuit for the sensor, etc., the ground line of the sensor may be other than SG140. , LG142 can also be connected.

回路基板１００の裏面の、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４に対向する領域には、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４と同形状を持つ回路パターン（裏面パターン）（不図示）がそれぞれ設けられている。また、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４のそれぞれと、対応する各裏面パターンとの間は、それぞれビアホール等により電気的に接続されている。各裏面パターンは、回路基板１００がネジ等により筐体１０４に機械的に固定されたときに、筐体１０４と接触するよう構成されており、この接触により、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４は、それぞれ筐体１０４に電気的に接続される。なお、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４と筐体１０４との電気的接続は、裏面パターンを介して行う方法には限られず、例えば、各グランドパターン（即ち、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４）と筐体１０４との間に、それぞれ個別の導体を半田付けして行うものとしてもよい。 A circuit pattern (back surface pattern) (not shown) having the same shape as SG 140, LG 142, and PG 144 is provided in a region facing the SG 140, LG 142, and PG 144 on the back surface of the circuit board 100. Further, each of SG 140, LG 142, and PG 144 is electrically connected to each corresponding back surface pattern by via holes or the like. Each back surface pattern is configured to come into contact with the housing 104 when the circuit board 100 is mechanically fixed to the housing 104 with screws or the like. With this contact, SG140, LG142, and PG144 are respectively It is electrically connected to the housing 104. Note that the electrical connection between SG 140, LG 142, and PG 144 and the housing 104 is not limited to the method performed through the back surface pattern. For example, each ground pattern (that is, SG 140, LG 142, and PG 144) and the housing 104 are connected. It is good also as what carries out by soldering an individual conductor between each.

これにより、ＡＣＧ１２２から回路基板１００に供給された電流は、センサ１１８、制御対象１２０、および処理回路１１２等を含む電気回路部品を通過した後、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４から筐体１０４及び車体１１０を経て、ＡＣＧ１２２のグランド端子へ戻り、電流の循環経路が構成される。なお、以下では、処理回路１１２、電源回路１１４、駆動回路１１６、センサ１１８、制御対象１２０等の回路負荷からＡＣＧ１２２のグランド端子へ向かって流れる電流を、グランド電流とも称するものとする。 As a result, the current supplied from the ACG 122 to the circuit board 100 passes through the electric circuit components including the sensor 118, the control target 120, the processing circuit 112, and the like, and then the housing 104 and the vehicle body 110 from the SG 140, LG 142, and PG 144. And return to the ground terminal of the ACG 122 to form a current circulation path. Hereinafter, a current flowing from a circuit load such as the processing circuit 112, the power supply circuit 114, the drive circuit 116, the sensor 118, and the control target 120 toward the ground terminal of the ACG 122 is also referred to as a ground current.

一般に、センサからのグランド電流は数μＡから数ｍＡ程度であるのに対し、処理回路からのグランド電流は、これより３桁程度大きい数百ｍＡから数Ａであり、アクチュエータ等の制御対象からのグランド電流は、さらに数桁大きい数十Ａから数百Ａに達する。このため、筐体１０４及び車体１１０は、金属等の導電性材料で構成されているといえども、数十Ａから数百Ａにも及ぶ制御対象１２０からのグランド電流が通過することにより、無視し得ない電圧降下を発生させる。 In general, the ground current from the sensor is about several μA to several mA, whereas the ground current from the processing circuit is several hundred mA to several A, which is about three orders of magnitude larger than this. The ground current reaches several tens A to several hundreds A, which is several orders of magnitude larger. For this reason, even though the housing 104 and the vehicle body 110 are made of a conductive material such as metal, the ground current from the control target 120 that reaches several tens of A to several hundreds of A is passed, and thus ignored. An inadequate voltage drop is generated.

本実施形態における回路基板１００は、上述のとおり、グランド電流の少ないセンサ関連の回路のグランド及び処理回路関連のグランドをＳＧ１４０及びＬＧ１４２にそれぞれまとめて接続し、最もグランド電流の大きい制御対象関連のグランドをＰＧ１４４にまとめて接続する構成となっている。したがって、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４から筐体１０４へ流れ出るグランド電流（流出電流）の大きさは、ＳＧ１４０が最も小さく数μＡから数ｍＡ程度であり、ＬＧ１４２が次に小さく数百ｍＡから数Ａであり、ＰＧ１４４が最も大きく数十Ａから数百Ａとなる。 As described above, the circuit board 100 according to the present embodiment connects the ground of the sensor-related circuit and the ground related to the processing circuit together with the SG 140 and the LG 142 together, as described above, and the ground related to the controlled object having the largest ground current. Are connected together to PG144. Therefore, the magnitude of the ground current (outflow current) flowing out from SG140, LG142, and PG144 to the housing 104 is SG140, which is the smallest, from several μA to several mA, and LG142 is the next smallest, from several hundred mA to several A. Yes, PG 144 is the largest, ranging from several tens of A to several hundreds of A.

また、本実施形態に係る回路基板１００は、特に、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４が、それぞれ流出電流の少ない順に、筐体１０４と車体１１０とを介してＡＣＧ１２２へ至るグランド電流の電流経路に沿って上流から下流側へ向かって個別に配置されている。 Further, in the circuit board 100 according to the present embodiment, in particular, SG 140, LG 142, and PG 144 are arranged along the current path of the ground current that reaches the ACG 122 via the housing 104 and the vehicle body 110 in the order of decreasing outflow current. They are individually arranged from the upstream side toward the downstream side.

このため、回路基板１００においては、ＰＧ１４４から流れ出す大きなグランド電流により、筐体１０４と車体１１０とを介してＡＣＧ１２２へ至る電流経路に電圧効果が生じてＰＧ１４４の電位が上がったとしても、これと同じだけＳＧ１４０及びＬＧ１４２の電位も上昇することとなり、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４の電位変化は時間的に同位相で変化することとなる。 For this reason, in the circuit board 100, even if a large ground current flowing out from the PG 144 causes a voltage effect in the current path to the ACG 122 via the housing 104 and the vehicle body 110 and the potential of the PG 144 is increased, the same is true. Therefore, the potentials of SG140 and LG142 also increase, and the potential changes of SG140, LG142, and PG144 change in phase in time.

次に、図２及び図３を用いて上記の作用について説明する。
図２は、図１に示す制御装置１０の回路基板１００における、各グランドパターンＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４から流れ出すグランド電流の電流経路を示した図である。
図示の位置Ｓ１においてＳＧ１４０から筐体１０４へ向かって流れ出た電流は、黒い太線の矢印で示すように、筐体１０４に沿って図示下方へ流れ、フランジ１０８を介して車体１１０へ流れてＡＣＧ１２２のグランド端子に流入する。ＳＧ１４０の次に流出電流の少ないＬＧ１４２は、ＳＧ１４０からＡＣＧ１２２に至るグランド電流の電流経路（グランド電流経路）に沿って位置Ｓ１よりも下流の位置Ｌ１に配置されており、位置Ｌ１においてＬＧ１４２から筐体１０４へ流れ出たグランド電流は、ＳＧ１４０からのグランド電流と合流し、太線矢印に沿って図示下方へ流れる。また、流出電流の最も大きいＰＧ１４４は、グランド電流経路に沿って位置Ｌ１よりもさらに下流の位置Ｐ１に配置されており、位置Ｌ１においてＰＧ１４４から筐体１０４へ流れ出たグランド電流は、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２からのグランド電流と合流し、太線矢印に沿って図示下方及び左方へ流れ、車体１１０を介してＡＣＧ１２２のグランド端子へ至る。 Next, the above operation will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a diagram showing a current path of a ground current flowing out from each ground pattern SG140, LG142, PG144 in the circuit board 100 of the control device 10 shown in FIG.
The current that flows from SG 140 toward housing 104 at position S1 shown in the drawing flows downward in the drawing along housing 104 as shown by a thick black arrow, and flows to vehicle body 110 through flange 108 to ACG 122. It flows into the ground terminal. The LG 142 with the smallest outflow current next to the SG 140 is disposed at a position L1 downstream from the position S1 along the current path (ground current path) of the ground current from the SG 140 to the ACG 122. From the LG 142 to the casing at the position L1. The ground current that has flowed out to 104 merges with the ground current from SG 140 and flows downward along the thick line arrow. The PG 144 having the largest outflow current is disposed at a position P1 further downstream than the position L1 along the ground current path, and the ground current flowing from the PG 144 to the housing 104 at the position L1 is from SG140 and LG142. , And flows to the lower and left sides of the figure along the thick arrow, and reaches the ground terminal of the ACG 122 via the vehicle body 110.

このように、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４は、流出電流の少ない順に、筐体１０４及び車体１１０を介してＡＣＧ１２２のグランド端子に至るグランド電流経路に沿って上流から下流に向かって配置されている。 Thus, SG140, LG142, and PG144 are arranged from the upstream toward the downstream along the ground current path that reaches the ground terminal of the ACG 122 via the housing 104 and the vehicle body 110 in the order of decreasing outflow current.

また、ＰＧ１４４から流れ出る数十Ａから数百Ａに及ぶ大きなグランド電流は、ＰＧ１４４が配されている位置Ｐ１とＡＣＧ１２２のグランド端子とを電気的に結ぶ筐体１０４及び車体１１０の部分にのみ流れ、この部分においてのみ、無視し得ない電圧降下を発生させる。 Further, a large ground current flowing from several tens of A to several hundreds of A flowing out of PG 144 flows only in a portion of the housing 104 and the vehicle body 110 that electrically connects the position P1 where the PG 144 is disposed and the ground terminal of the ACG 122, Only in this part, a voltage drop that cannot be ignored is generated.

図３は、図１に示す制御装置１０の等価回路を示す回路図である。
電池３００はＡＣＧ１２２を模式的に電池として示したものであり、ブロック３０４は電気部品としてのセンサ１１８を、ブロック３０６は処理回路１１２及び電源回路１１４を、ブロック３０８は駆動回路１１６と制御対象１２０とを、それぞれ表わしている。また、ブロック３１０、３１２、及び３１４は、それぞれ、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４を表わしている。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the control device 10 shown in FIG.
The battery 300 schematically shows the ACG 122 as a battery, the block 304 is a sensor 118 as an electrical component, the block 306 is a processing circuit 112 and a power supply circuit 114, and a block 308 is a drive circuit 116 and a controlled object 120. Respectively. Blocks 310, 312, and 314 represent SG140, LG142, and PG144, respectively.

また、抵抗３１６は、図２における位置Ｓ１から位置Ｌ１までの区間の筐体１０４の電気抵抗を表わし、抵抗３１８は、位置Ｌ１から位置Ｐ１までの区間の筐体１０４の電気抵抗を表わす。さらに、抵抗３２０は、位置Ｐ１からフランジ１０８までの電流経路における筐体１０４の電気抵抗を表わしており、抵抗３２２は、フランジ１０８の位置からＡＣＧ１２２に至るまでの電流経路における車体１１０の電気抵抗を表わしている。 Further, the resistor 316 represents the electrical resistance of the housing 104 in the section from the position S1 to the position L1 in FIG. 2, and the resistor 318 represents the electrical resistance of the housing 104 in the section from the position L1 to the position P1. Further, the resistor 320 represents the electrical resistance of the housing 104 in the current path from the position P1 to the flange 108, and the resistor 322 represents the electrical resistance of the vehicle body 110 in the current path from the position of the flange 108 to the ACG 122. It represents.

図３において、流出電流が最も少ないＳＧ１４０からの電流のみが通電される抵抗３１６（筐体１０４の一部）における電圧降下、及び、流出電流が次に少ないＬＧ１４２からの電流とＳＧ１４０からの電流とが通電される抵抗３１８（筐体１０４の一部）における電圧降下は、上述したとおりＳＧ１４０からの流出電流が数μＡから数ｍＡ程度、ＬＧ１４２からの流出電流が数百ｍＡから数Ａ程度であることから、ほとんど無視することができ、約０Ｖとみなすことができる。 In FIG. 3, the voltage drop in the resistor 316 (a part of the housing 104) through which only the current from the SG 140 with the smallest outflow current is energized, the current from the LG 142 with the next smallest outflow current, and the current from the SG 140 As described above, the voltage drop in the resistor 318 (a part of the housing 104) to which is supplied is about several μA to several mA from the SG 140 and about several hundred mA to several A from the LG 142. Therefore, it can be almost ignored and can be regarded as about 0V.

これに対し、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４からの流出電流がすべて通電される抵抗３２０（筐体１０４の一部）と抵抗３２２（車体の一部）における電圧降下Ｖ_ｄは、ＰＧ１４４の流出電流がＳＧ１４０、ＬＧ１４２の流出電流より数桁程度大きい（数十Ａから数百Ａ）ことから、無視し得ない値となる。 In contrast, SG140, LG142, and the voltage drop _{V d} is the resistor 320 which outflow currents are all energized from (a part of the housing 104) and resistor 322 (part of the vehicle body) PG144, the drain current of PG144 Since it is several orders of magnitude larger than the outflow current of SG140 and LG142 (several tens A to several hundreds A), the value cannot be ignored.

しかしながら、そのような無視し得ない電圧降下Ｖ_ｄが生じたとしても、抵抗３１６及び３１８における電圧降下はほぼ０Ｖであるため、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、及びＰＧ１４４間の電位差はほぼ０Ｖとなる。 However, even such a non-negligible voltage drop _{V d} occurs, since the voltage drop across the resistor 316 and 318 is substantially 0V, SG140, LG142, and the potential difference between PG144 becomes substantially 0V.

このため、制御対象１２０からの大きなグランド電流により電圧降下Ｖ_ｄが発生あるいは変動したとしても、回路基板１００上の各電気部品に与えられるグランド間の電位差はほぼ０Ｖとなり、当該電圧降下の発生あるいは変動に起因する制御動作の異常や制御誤差の発生は回避される。 For this reason, even if the voltage drop _Vd occurs or fluctuates due to a large ground current from the controlled object 120, the potential difference between the grounds applied to each electrical component on the circuit board 100 is almost 0 V, and the occurrence of the voltage drop or Abnormal control operations and control errors due to fluctuations are avoided.

また、各グランドパターンＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４からの流出電流は、回路基板１００の外側にあるグランド電流経路の一部（本実施形態においては筐体１０４）において合流されるので、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４は、回路基板１００上において接続されている必要はなく、回路基板１００上における電気部品や回路パターンの配置についての制約は緩くなり、レイアウトの自由度が向上する。 Further, since the outflow currents from the ground patterns SG140, LG142, and PG144 are merged in a part of the ground current path (the casing 104 in the present embodiment) outside the circuit board 100, SG140, LG142, and PG144. Are not required to be connected on the circuit board 100, restrictions on the arrangement of electrical components and circuit patterns on the circuit board 100 are relaxed, and the degree of freedom in layout is improved.

さらに、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４は、回路基板１００上の、例えば外周部に、広い面積で設けることができるので、回路基板１００上の電気部品が発生した熱は、回路基板１００を経てこれらのグランドパターンＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４を介して筐体１０４へ効率良く発散させることができ、回路基板１００の放熱特性が向上する。また、その結果として、回路基板１００の温度上昇を抑制することができることから、回路基板１００のサイズを小さくすることができ、制御装置１０（例えば、ＥＣＵ）を小型化することができる。 Furthermore, since SG140, LG142, and PG144 can be provided in a wide area on the circuit board 100, for example, on the outer peripheral portion, the heat generated by the electrical components on the circuit board 100 passes through the circuit board 100 to the ground. It can be efficiently diffused to the housing 104 via the patterns SG140, LG142, and PG144, and the heat dissipation characteristics of the circuit board 100 are improved. As a result, since the temperature rise of the circuit board 100 can be suppressed, the size of the circuit board 100 can be reduced, and the control device 10 (for example, ECU) can be downsized.

なお、本実施形態においては、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４を、流出電流の少ない順に、グランド電流経路に沿って上流から配置するものとしたが、本実施形態のようにＰＧ１４４より上流における電圧降下を無視し得る場合には、ＳＧ１４０及びＬＧ１４２に関しては必ずしも流出電流順に上流から配置する必要はない。すなわち、最も大きい流出電流を持つＰＧ１４４がグランド電流経路に沿って最も下流に配されていれば、本制御装置１０について上述した作用及び効果を発揮することができる。 In this embodiment, SG140, LG142, and PG144 are arranged from the upstream along the ground current path in the order of decreasing outflow current. However, the voltage drop upstream from PG144 is ignored as in this embodiment. If possible, SG140 and LG142 need not necessarily be arranged from the upstream in the order of the outflow current. That is, if the PG 144 having the largest outflow current is arranged on the most downstream side along the ground current path, the operation and effect described above with respect to the present control device 10 can be exhibited.

また、本実施形態では、回路基板１００上のグランドをＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４の３つに分割して設けることとしたが、これに限らず、所定の電流値以上のグランド電流を流す大電流用グランドと、当該所定の電流値未満のグランド電流を流す小電流用グランドの、２つのグランドに分割して構成することもできる。 In this embodiment, the ground on the circuit board 100 is divided into three parts SG140, LG142, and PG144. However, the present invention is not limited to this, and a large current for flowing a ground current of a predetermined current value or more is provided. It can also be divided into two grounds, a ground and a small current ground that allows a ground current less than the predetermined current value to flow.

また、本実施形態では、ＳＧ１４０にセンサ１１８のグランドを接続し、ＬＧ１４２に処理回路１１２と電源回路１１４をまとめて接続し、ＰＧ１４４に駆動回路１１６と制御対象１２０のグランドをまとめて接続する構成としたが、各電気部品のグランドのまとめ方は、これに限らず、例えば、制御回路を機能面から回路ブロックに分割し、回路ブロックごとにグランドパターンを設ける構成としてもよい。 In the present embodiment, the ground of the sensor 118 is connected to the SG 140, the processing circuit 112 and the power supply circuit 114 are collectively connected to the LG 142, and the driving circuit 116 and the ground of the control target 120 are collectively connected to the PG 144. However, the method of grouping the ground of each electrical component is not limited to this, and for example, the control circuit may be divided into circuit blocks from the functional aspect, and a ground pattern may be provided for each circuit block.

このような回路ブロック分割の一例として、例えば、ＳＧ１４０には、センサ１１８のほか、センサ１１８の出力電圧を増幅するためのプリアンプ（不図示）を備えた、いわゆるフロントエンド回路（不図示）を含む、アナログ信号処理のための回路ブロックのグランドを接続するものとすることができる。また、ＬＧ１４２には、処理回路１１２のほか、他装置とのデータ通信を行う通信回路を含むデジタル信号処理のための回路ブロックのグランドを接続するものとし、ＰＧ１４４には、制御対象１２０と駆動回路１１６のほか、大きなグランド電流が頻繁に変化するスイッチングレギュレータ等の電気部品を含んだ電力回路のための回路ブロックのグランドを接続することができる。 As an example of such circuit block division, for example, the SG 140 includes a so-called front end circuit (not shown) provided with a preamplifier (not shown) for amplifying the output voltage of the sensor 118 in addition to the sensor 118. The ground of the circuit block for analog signal processing can be connected. In addition to the processing circuit 112, the LG 142 is connected to the ground of a circuit block for digital signal processing including a communication circuit that performs data communication with other devices. The control object 120 and the drive circuit are connected to the PG 144. In addition to 116, a ground of a circuit block for a power circuit including an electrical component such as a switching regulator in which a large ground current frequently changes can be connected.

あるいは、複数の異なる所定の電流範囲を定め、当該電流範囲毎にそれぞれグランドパターンを設ける構成とし、各グランドパターンには、当該グランドパターンに対応する電流範囲のグランド電流を持つ電気部品をまとめて接続するものとしてもよい。 Alternatively, a plurality of different predetermined current ranges are defined, and a ground pattern is provided for each current range, and electrical components having a ground current in a current range corresponding to the ground pattern are connected to each ground pattern. It is good also as what to do.

また、本実施形態では、回路基板１００の各グランド、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４が筐体１０４及び車体１１０を介してＡＣＧ１２２のグランド端子に接続されるものとしたが、これに限らず、筐体１０４とＡＣＧ１２２のグランド端子との間はワイヤ線で接続されていてもよい。この場合には、大きなグランド電流が流れることによる当該ワイヤ線での電圧降下が制御動作に与える影響を回避することができる。さらに、ＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４は、回路基板１００の外部で接続されればよく、当該接続のための導電体は、筐体１０４に限らず、筐体１０４とは別個の導電体であって筐体１０４に対し電気的に接続された導電体により構成されるものとしてもよい。 In the present embodiment, the grounds SG140, LG142, and PG144 of the circuit board 100 are connected to the ground terminal of the ACG 122 via the housing 104 and the vehicle body 110. However, the present invention is not limited to this. And a ground terminal of the ACG 122 may be connected by a wire line. In this case, it is possible to avoid the influence of the voltage drop in the wire line due to the flow of a large ground current on the control operation. Furthermore, SG140, LG142, and PG144 may be connected to the outside of the circuit board 100, and a conductor for the connection is not limited to the casing 104, and is a conductor separate from the casing 104. It may be configured by a conductor electrically connected to the body 104.

また、本実施形態では、回路基板１００の一つの辺に沿って複数のグランドパターンを並べて配置する構成としたが、これに限らず、回路基板の異なる辺にそれぞれグランドパターンを配置することもできる。さらに、複数のグランドパターンは、必ずしも回路基板の外周部あるいは辺に沿って配置する必要はなく、回路基板に接続されるグランド電流経路に沿って、流出電流の少ない順に上流から下流に沿って配置される限りにおいて、回路基板上の任意の位置に配置することができる。 In this embodiment, a plurality of ground patterns are arranged side by side along one side of the circuit board 100. However, the present invention is not limited to this, and ground patterns can also be arranged on different sides of the circuit board. . Furthermore, the plurality of ground patterns are not necessarily arranged along the outer periphery or the side of the circuit board, but are arranged along the ground current path connected to the circuit board from the upstream to the downstream in the order of the smaller outflow current. As long as it is done, it can be placed at any position on the circuit board.

図４は、図１に示す制御装置１０の変形例を示す図である。本変形例では、回路基板の３つの辺にグランドパターンが設けられている。
すなわち、図４に示す制御装置４０の回路基板４００は、図１における回路基板１００と同様の構成を有するが、回路基板１００の一つの辺に沿って配置されたＳＧ１４０、ＬＧ１４２、ＰＧ１４４に代えて、回路基板４００の３つの辺にそれぞれ設けられたＳＧ４４０、ＬＧ４４２、及びＰＧ４４４を備える。本構成では、流出電流の最も少ないＳＧ４４０からの電流は、位置Ｓ２から筐体１０４へ流れ出て、筐体１０４の図示右側の外周部を通ってフランジ１０８から車体１１０へ流れ、車体１１０を介してＡＣＧ１２２に流入して、グランド電流の電流経路を構成する。 FIG. 4 is a diagram showing a modification of the control device 10 shown in FIG. In this modification, ground patterns are provided on three sides of the circuit board.
That is, the circuit board 400 of the control device 40 shown in FIG. 4 has the same configuration as the circuit board 100 in FIG. 1, but instead of the SG 140, LG 142, and PG 144 arranged along one side of the circuit board 100. SG440, LG442, and PG444 provided on three sides of the circuit board 400, respectively. In this configuration, the current from SG 440 having the least outflow current flows out from the position S 2 to the housing 104, passes through the outer peripheral portion on the right side of the housing 104, flows from the flange 108 to the vehicle body 110, and passes through the vehicle body 110. It flows into the ACG 122 and forms a current path for the ground current.

ＳＧ４４０の次に流出電流の少ないＬＧ４４２からの電流は、上記電流経路に沿って位置Ｓ２の下流である位置Ｌ２において筐体１０４へ流れ、流出電流の最も多いＰＧ４４４からの電流は、上記電流経路に沿って最も下流である位置Ｐ２において筐体１０４へ流れ出す。これにより、ＳＧ４４０、ＬＧ４４２、及びＰＧ４４４は、図１に示す回路基板１００と同様に、複数のグランドパターンが、グランド電流の経路に沿って、流出電流の少ない順に上流から下流に向かって配置されることとなる。 The current from LG 442 with the smallest outflow current next to SG 440 flows to the housing 104 at the position L2 downstream of the position S2 along the current path, and the current from the PG 444 with the largest outflow current flows into the current path. And flows out to the housing 104 at a position P2 which is the most downstream along the line. Thereby, SG440, LG442, and PG444 are arranged from the upstream toward the downstream in the order of decreasing outflow current along the ground current path, in the same manner as the circuit board 100 shown in FIG. It will be.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態に係る制御装置１０（図１）と同一の構成要素については、制御装置１０において用いた符号と同一の符号を用いるものとする。また、本実施形態に置いて、制御装置１０において用いた符号と同一の符号により示される構成要素については、制御装置１０について上述した説明を援用する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a control device according to the second embodiment of the present invention. In addition, in this embodiment, the code | symbol same as the code | symbol used in the control apparatus 10 shall be used about the component same as the control apparatus 10 (FIG. 1) which concerns on 1st Embodiment. In addition, for the components indicated by the same reference numerals as those used in the control device 10 in the present embodiment, the description given above for the control device 10 is incorporated.

本制御装置５０は、第１の実施形態における回路基板１００及び筐体１０４に代わり、回路基板１００と異なるグランドパターンを有する回路基板５００と、図示右方向に一つのフランジ５０６を有する筐体５０４を備える。ここで、筐体５０４及びフランジ５０６は、筐体１００及びフランジ１０６、１０８と同様に、金属（例えば、アルミニウム）等の導電性材料により構成されている。 The control device 50 includes a circuit board 500 having a ground pattern different from the circuit board 100 and a housing 504 having one flange 506 in the right direction in the drawing, instead of the circuit board 100 and the housing 104 in the first embodiment. Prepare. Here, the housing 504 and the flange 506 are made of a conductive material such as metal (for example, aluminum), like the housing 100 and the flanges 106 and 108.

また、制御装置５０は、センサ１１８に追加して、センサ５１８が、ケーブル５２４及びコネクタ５０２を介して回路基板５００上の電気回路に接続されている。ここで、ケーブル５２４は、電源回路１１４の出力電圧をセンサ５１８に供給する電源線５３０と、センサ５１８にグランド電位を与えるグランド線５３２と、センサ５１８からの電気信号（センサ信号）を伝送する信号線５３４と、を有している。 In addition to the sensor 118, the control device 50 includes a sensor 518 connected to an electric circuit on the circuit board 500 via a cable 524 and a connector 502. Here, the cable 524 is a power supply line 530 that supplies the output voltage of the power supply circuit 114 to the sensor 518, a ground line 532 that supplies a ground potential to the sensor 518, and a signal that transmits an electrical signal (sensor signal) from the sensor 518. Line 534.

回路基板５００上には、第１の実施形態に係る回路基板１００上に搭載されている処理回路１１２に代えて、二つのセンサ１１８及び５１８からのセンサ信号に基づき制御対象１２０の制御量を決定する処理回路５１２が搭載されている。 On the circuit board 500, instead of the processing circuit 112 mounted on the circuit board 100 according to the first embodiment, the control amount of the control target 120 is determined based on the sensor signals from the two sensors 118 and 518. A processing circuit 512 is mounted.

また、回路基板５００の、図示上側の外周部には、グランドパターンである第１の信号用グランド（ＳＧ）５４０ａと第１の論理回路用グランド（ＬＧ）５４２ａとが設けられ、図示下側の外周部には、グランドパターンである第１の信号用グランド（ＳＧ）５４０ａと第１の論理回路用グランド（ＬＧ）５４２ａとが設けられている。また、回路基板５００の、図示右側の外周部には、グランドパターンである電力用グランド（ＰＧ）５４４も設けられている。 In addition, a first signal ground (SG) 540a and a first logic circuit ground (LG) 542a, which are ground patterns, are provided on the outer periphery of the circuit board 500 on the upper side in the drawing, A first signal ground (SG) 540a and a first logic circuit ground (LG) 542a, which are ground patterns, are provided on the outer periphery. A power ground (PG) 544 that is a ground pattern is also provided on the outer peripheral portion of the circuit board 500 on the right side of the figure.

ＳＧ５４２ａは、回路基板５００上に形成された配線ライン５５０ａを介して、センサ１１８からのグランド線１３２が接続されており、信号線１３４が伝送するセンサ信号の電圧レベルの基準を与える。 The SG 542a is connected to the ground line 132 from the sensor 118 via a wiring line 550a formed on the circuit board 500, and provides a reference for the voltage level of the sensor signal transmitted by the signal line 134.

ＳＧ５４２ｂは、回路基板５００上に形成された配線ライン５５０ｂを介して、センサ５１８からのグランド線５３２が接続されており、信号線５３４が伝送するセンサ信号の電圧レベルの基準を与える。 The SG 542b is connected to the ground line 532 from the sensor 518 via a wiring line 550b formed on the circuit board 500, and provides a reference for the voltage level of the sensor signal transmitted by the signal line 534.

ＬＧ５４２ａは、回路基板５００上に形成された配線ライン５５２を介して処理回路５１２のグランドが接続されており、処理回路５１２の内部動作及び出力信号に用いられるパルス信号の電圧レベル、すなわち当該パルス信号の論理値を規定する基準を与える。 The LG 542a is connected to the ground of the processing circuit 512 via a wiring line 552 formed on the circuit board 500, and the voltage level of the pulse signal used for the internal operation and output signal of the processing circuit 512, that is, the pulse signal Gives a criterion for defining the logical value of.

ＬＧ５４２ｂは、回路基板５００上に形成された配線ライン５５４を介して、センサ１１８、５１８、及び処理回路５１２に電源を供給する電源回路１１４のグランドが接続されている。 The LG 542 b is connected to the ground of the power supply circuit 114 that supplies power to the sensors 118 and 518 and the processing circuit 512 via a wiring line 554 formed on the circuit board 500.

また、ＰＧ５４４は、回路基板５００上に形成された配線ライン５５６ａを介して、ケーブル１２６内のグランド線１３８が接続されており、制御対象１２０からＡＣＧ１２２のグランド端子に向かって還流する電流の、復路の一部を構成する。また、ＰＧ５４４には、配線ライン５５６ｂを介して駆動回路１１６のグランドも接続されている。 The PG 544 is connected to the ground line 138 in the cable 126 via a wiring line 556 a formed on the circuit board 500, and the return path of the current flowing back from the controlled object 120 toward the ground terminal of the ACG 122. Part of The ground of the drive circuit 116 is also connected to PG 544 through a wiring line 556b.

回路基板５００の裏面の、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４に対向する領域には、それぞれ、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４と同形状を持つ回路パターン（裏面パターン）（不図示）が設けられている。また、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４のそれぞれと、対応する各裏面パターンとの間は、それぞれビアホール等により電気的に接続されている。 Circuit patterns (back pattern) (not shown) having the same shape as SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544 in regions facing the SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544 on the back surface of the circuit board 500, respectively. ) Is provided. Further, SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544 are electrically connected to each corresponding back surface pattern by via holes or the like.

各裏面パターンは、回路基板５００がネジ等により筐体５０４に固定されたときに、筐体５０４と接触するよう構成されており、この接触により、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４は、それぞれ筐体５０４に電気的に接続される。なお、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４と、筐体５０４との間の電気的接続は、裏面パターンを介して行う方法には限られず、例えば、各グランドパターン（即ち、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４）と筐体５０４との間に、それぞれ個別の導体を半田付けして行うものとしてもよい。 Each back surface pattern is configured to come into contact with the housing 504 when the circuit board 500 is fixed to the housing 504 with screws or the like. By this contact, SG540a, SG540b, LG542a, LG542b, and PG544 are Each is electrically connected to the housing 504. Note that the electrical connection between the SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544 and the housing 504 is not limited to the method performed through the back surface pattern. For example, each ground pattern (that is, SG 540a, SG 540b, LG542a, LG542b, and PG544) and the housing 504 may be soldered to individual conductors.

図５の筐体５０４上に描いた黒い太線矢印は、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４から筐体５０４へ流れ出るグランド電流の経路を模式的に示したものである。このように、制御装置５０では、第１の信号用グランドであるＳＧ５４０ａからのグランド電流と第１の論理回路用グランドであるＬＧ５４２ａからのグランド電流とが合流する第１の電流経路５９０ａと、第２の信号用グランドであるＳＧ５４０ｂからのグランド電流と第２の論理回路用グランドであるＬＧ５４２ｂからのグランド電流とが合流する第２の電流経路５９０ｂとが生じ、第１の電流経路５９０ａと第２の電流経路５９０ｂとの合流点付近においてＰＧ５４４からのグランド電流も合流される。 The black thick arrow drawn on the housing 504 in FIG. 5 schematically shows the path of the ground current flowing from the SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544 to the housing 504. As described above, in the control device 50, the first current path 590a in which the ground current from the SG540a that is the first signal ground and the ground current from the LG542a that is the first logic circuit ground merge, A second current path 590b where a ground current from the second signal ground SG 540b and a ground current from the second logic circuit ground LG 542b are combined, and the first current path 590a and the second current path 590a are generated. The ground current from PG 544 is also merged in the vicinity of the merge point with current path 590b.

すなわち、第１の電流経路５９０ａについて見れば、ＰＧ５４４が最も下流となるように、ＳＧ５４０ａ、ＬＧ５４２ａ、及びＰＧ５４４が、流出電流の少ない順に上流から下流に向かって配置されている。このため、グランド電流による電圧降下は、ＰＧ５４４より下流の筐体５０４及び車体１１０においてのみ発生するので、ＳＧ５４０ａ、ＬＧ５４２ａ、及びＰＧ５４４の間に電位差は生じない。 That is, regarding the first current path 590a, SG540a, LG542a, and PG544 are arranged from the upstream toward the downstream in the order of the small outflow current so that PG544 is most downstream. For this reason, the voltage drop due to the ground current occurs only in the casing 504 and the vehicle body 110 downstream from the PG 544, and therefore no potential difference occurs between the SG 540a, the LG 542a, and the PG 544.

同様に、第２の電流経路５９０ｂについて見れば、ＰＧ５４４が最も下流となるように、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４が、流出電流の少ない順に上流から下流に向かって配置されている。このため、グランド電流による電圧降下は、ＰＧ５４４より下流の筐体５０４及び車体１１０においてのみ発生するので、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４の間に電位差はほとんど生じない。 Similarly, regarding the second current path 590b, SG 540b, LG 542b, and PG 544 are arranged from the upstream toward the downstream in order of decreasing outflow current so that PG 544 is the most downstream. For this reason, the voltage drop due to the ground current occurs only in the casing 504 and the vehicle body 110 downstream from the PG 544, and therefore, there is almost no potential difference between the SG 540b, the LG 542b, and the PG 544.

その結果、各グランドパターン（すなわち、ＳＧ５４０ａ、ＳＧ５４０ｂ、ＬＧ５４２ａ、ＬＧ５４２ｂ、及びＰＧ５４４）における互いの電位差はほぼゼロとなり、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様に、制御動作の異常や制御誤差の発生が回避される。また、第１の実施形態に係る制御装置１０と同様に、各グランドパターンは、筐体５０４において互いに電気的に接続されるので回路基板５００上で接続されている必要はなく、かつ、回路基板５００上（例えば、その外周部）に広く設けることができるので、回路基板５００上におけるレイアウトの自由度が向上すると共に、放熱特性も向上する。 As a result, the potential difference between the ground patterns (ie, SG 540a, SG 540b, LG 542a, LG 542b, and PG 544) is substantially zero, and control operation abnormality and control error are the same as in the control device 10 according to the first embodiment. Is avoided. Similarly to the control device 10 according to the first embodiment, the ground patterns are electrically connected to each other in the housing 504, and therefore do not need to be connected on the circuit board 500, and the circuit board. Since it can be widely provided on 500 (for example, the outer periphery thereof), the degree of freedom of layout on the circuit board 500 is improved and the heat dissipation characteristics are also improved.

以上説明したように、第１および第２の実施形態に係る制御装置は、その内部に備える回路基板が、複数のグランドパターンを備えており、当該複数のグランドパターンは、回路基板外部の導体（本実施形態では筐体）を介して電気的に接続される。これにより、複数のグランドパターンを回路基板上で接続する必要がなくなり、回路基板上における電気部品と回路パターンのレイアウトの自由度が向上する。 As described above, in the control devices according to the first and second embodiments, the circuit board provided in the inside includes a plurality of ground patterns, and the plurality of ground patterns are conductors outside the circuit board ( In this embodiment, it is electrically connected via a housing). As a result, it is not necessary to connect a plurality of ground patterns on the circuit board, and the degree of freedom in the layout of electrical components and circuit patterns on the circuit board is improved.

また、本制御装置では、上記複数のグランドパターンは、少なくとも流出電流の最も大きいグランドパターンが、グランド電流経路の最も下流において当該電流経路と合流するように配される。これにより、本制御装置は、制御対象などの大電力を要する負荷からの大きなグランド電流によりグランド電流経路に電圧降下が生じる場合にも、回路基板内のグランドパターン間の電位差を一定に維持することができ、制御動作の異常や制御誤差の発生を回避することができる。 In the present control device, the plurality of ground patterns are arranged so that at least the ground pattern having the largest outflow current joins the current path at the most downstream side of the ground current path. As a result, the present control device maintains a constant potential difference between the ground patterns in the circuit board even when a voltage drop occurs in the ground current path due to a large ground current from a load that requires a large amount of power, such as a control target. Therefore, it is possible to avoid abnormal control operations and control errors.

１０、４０、５０・・・制御装置、１００、４００、５００・・・回路基板、１０２、５０２・・・コネクタ、１０４、５０４・・・筐体、１１０・・・車体、１１２、５１２・・・処理回路、１１４・・・電源回路、１１６・・・駆動回路、１１８、５１８・・・センサ、１２０・・・制御対象、１２２・・・ＡＣＧ、１４０、４４０、５４０ａ、５４０ｂ・・・信号用グランド（ＳＧ）、１４２、４４２、５４２ａ、５４２ｂ・・・論理回路用グランド（ＬＧ）、１４４、４４４、５４４・・・電力用グランド（ＰＧ） 10, 40, 50 ... Control device, 100, 400, 500 ... Circuit board, 102, 502 ... Connector, 104, 504 ... Housing, 110 ... Car body, 112, 512 ... Processing circuit 114 ... Power supply circuit 116 ... Drive circuit 118,518 ... Sensor 120 ... Control target 122 ... ACG 140, 440, 540a, 540b ... Signal Ground (SG), 142, 442, 542a, 542b ... logic circuit ground (LG), 144, 444, 544 ... power ground (PG)

Claims

A control device that includes a circuit board on which electrical components constituting a control circuit are mounted and a casing that is directly or indirectly electrically connected to the ground of a power supply, and receives a signal from a sensor to control a control target Because
The circuit board has a plurality of ground patterns to which the ground of the electrical component is connected,
The plurality of ground patterns are electrically connected to each other via the housing.
Control device.

The control device according to claim 1,
The ground pattern with the largest ground current flowing toward the power source has a connection position between the ground pattern and the current path of the ground current from the plurality of ground patterns to the power source through the housing. Arranged to be the most downstream of the plurality of ground patterns along the path,
Control device.

The control device according to claim 2,
The ground pattern is arranged from upstream to downstream along the current path in order of increasing ground current flowing from the ground pattern toward the power source at the connection position of each ground pattern and the current path. ,
Control device.

The control device according to claim 2 or 3,
The ground to be controlled is connected to the ground pattern connected to the current path at the most downstream position,
The sensor ground is connected to a ground pattern other than the ground pattern connected to the current path at the most downstream position.
Control device.

In the control device according to any one of claims 2 to 4,
It has a processing circuit that processes digital signals,
In the ground pattern to which the ground of the processing circuit is connected, the connection position of the ground pattern and the current path is downstream of the ground pattern to which the ground of the sensor is connected, and the ground to be controlled is Arranged to be upstream of the connected ground pattern,
Control device.

The control device is mounted on a vehicle and controls the operation of the vehicle.
The control device according to any one of claims 1 to 5.