JP2014197646A - Control device having high noise resistance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の駆動装置等の動作制御に用いられる制御装置に関し、特に、電磁放射雑音に対する高い耐性を保持し得る制御装置に関する。 The present invention relates to a control device used for operation control of a vehicle drive device or the like, and more particularly to a control device that can maintain high resistance to electromagnetic radiation noise.
車両の駆動系装置等の制御を行うＥＣＵ（電子制御ユニット、Electronic Control Unit）は、エンジンの運転に伴う火花放電やモータへの動作電流の変動等に伴って非常に大きな電磁放射ノイズに曝されることから、極めて高いノイズイミュニティ（雑音耐性、noise immunity）が要求される。 ECUs (Electronic Control Units) that control vehicle drive system devices are exposed to extremely large electromagnetic radiation noise due to spark discharge accompanying engine operation and fluctuations in operating current to the motor. Therefore, extremely high noise immunity (noise immunity) is required.
また、このような電磁放射ノイズは、制御装置内部に直接進入して制御動作を妨害するほか、例えば制御装置にセンサ信号を入力するためのケーブル配線内にも進入し、当該センサ信号にノイズを重畳させて制御動作を不安定なものとする。 In addition to directly entering the inside of the control device and disturbing the control operation, such electromagnetic radiation noise also enters, for example, the cable wiring for inputting the sensor signal to the control device, and noise is applied to the sensor signal. The control operation is made unstable by superimposing them.
さらに、車両の動作制御において制御対象となるアクチュエータは、一般に、求められる力学的発生力が比較的大きいことからその駆動に大きな電力を要するため、制御装置内部においては当該駆動電力を出力する回路部分からノイズを発生しやすい。このため、制御装置内部において発生したノイズ（自己発生ノイズ）により当該制御装置の制御動作に支障が発生しないように、様々な配慮を行う必要がある。 Furthermore, since an actuator to be controlled in vehicle operation control generally requires a large amount of power to drive because the required mechanically generated force is relatively large, a circuit portion that outputs the driving power inside the control device It is easy to generate noise. For this reason, it is necessary to take various considerations so that the control operation of the control device is not hindered by noise (self-generated noise) generated inside the control device.
従来、このような外来ノイズ及び自己発生ノイズに対する耐性を向上する技術として、外部からの高周波ノイズに対する対電波障害対策を損なうことなく、ソレノイド等のアクチュエータの駆動等に起因する信号入出力系のグランド電位の変動を防止するための対策を施した、車載用コントロールユニットが知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, as a technology to improve the resistance against such external noise and self-generated noise, the signal input / output system ground caused by the driving of actuators such as solenoids, etc. without impairing the countermeasures against radio wave interference against external high frequency noise There is known an in-vehicle control unit in which measures for preventing potential fluctuation are taken (see Patent Document 1).
このコントロールユニットでは、回路基板上に、電気回路部品からのグランド電流を電源装置のグランドに還流させるための、駆動回路用の回路グランドパターン及び信号処理回路用の回路グランドパターンと、車体を介して上記電源装置のグランド端子に接続された所謂フレームグランドのためのグランドパターン（フレームグランドパターン）とを形成し、二つの回路グランドパターンとフレームグランドパターンとの間をコンデンサにより結合している。 In this control unit, a circuit ground pattern for a driving circuit and a circuit ground pattern for a signal processing circuit for returning a ground current from an electric circuit component to the ground of a power supply device on a circuit board, and a vehicle body via A so-called frame ground pattern (frame ground pattern) connected to the ground terminal of the power supply device is formed, and the two circuit ground patterns and the frame ground pattern are coupled by a capacitor.
これにより、上記コントロールユニットにおいては、センサ等からの信号入力に混入した外来ノイズはフレームグランドパターンにより即座に車体に落とされて電源装置のグランドに誘導され、かつ、駆動回路の出力変動に伴う自己発生ノイズ（回路グランドパターンの電位変動）は、コンデンサを介してフレームグランドパターンに吸収されて、両ノイズの影響が緩和される。 As a result, in the control unit, the external noise mixed in the signal input from the sensor or the like is immediately dropped to the vehicle body by the frame ground pattern and guided to the ground of the power supply device, and the self noise accompanying the output fluctuation of the drive circuit. The generated noise (the potential fluctuation of the circuit ground pattern) is absorbed by the frame ground pattern via the capacitor, and the influence of both noises is mitigated.
また、自己発生ノイズに対する耐性を向上する他の技術として、回路基板上にノイズ除去フィルタのグランド端子を接続するフィルタ用グランドパターンと、電気回路のグランド電流を電源のグランド端子へ還流させる回路グランドパターンと、を形成し、ノイズ除去フィルタの入力側に最も近い回路素子のグランド端子を、上記回路グランドパターンに接続するほか、上記フィルタ用グランドにも接続するように構成される、回路基板が知られている（特許文献２参照）。 In addition, as other technologies to improve the resistance against self-generated noise, a filter ground pattern that connects the ground terminal of the noise elimination filter on the circuit board, and a circuit ground pattern that returns the ground current of the electric circuit to the ground terminal of the power supply In addition to connecting the ground terminal of the circuit element closest to the input side of the noise elimination filter to the circuit ground pattern, the circuit board is also configured to connect to the filter ground. (See Patent Document 2).
しかしながら、特許文献１に記載のコントロールユニットにあっては、フレームグランドパターンが車体を介して電源のグランド端子に接続されるため、回路グランドパターンはそれぞれリード線を介して個別に電源のグランド端子に接続されることとなり、コントロールユニットに対し多くのリード線を接続する必要が生じ、ワイヤハーネスの芯線数及びコネクタの端子数が増加して装置が大型化すると共に、装置コストも増加する。 However, in the control unit described in Patent Document 1, since the frame ground pattern is connected to the ground terminal of the power source via the vehicle body, each circuit ground pattern is individually connected to the ground terminal of the power source via the lead wire. As a result, it becomes necessary to connect many lead wires to the control unit, the number of core wires of the wire harness and the number of terminals of the connector increase, the size of the device increases, and the device cost also increases.
また、上記のように回路基板に流入したノイズがフレームグランドパターンから車体を伝わって電源に流れ込む構成では、当該ノイズは車体等で構成されるグランド電流経路のインピーダンスにより定まる時定数に従って除去されることとなる。このため、例えば、車両内における制御装置の設置位置が変更になり、フレームグランドパターンから電源までインピーダンスが変化すると、ノイズ抑制特性の実験確認を改めて行なう必要が生じたり、ノイズを適切に抑制すべく制御回路の設計変更が必要となる事態が生じ得る。 In addition, in the configuration in which the noise flowing into the circuit board flows from the frame ground pattern to the power source as described above and flows into the power supply, the noise is removed according to the time constant determined by the impedance of the ground current path formed by the vehicle body or the like. It becomes. For this reason, for example, when the installation position of the control device in the vehicle is changed and the impedance changes from the frame ground pattern to the power source, it is necessary to conduct another experiment check of the noise suppression characteristic or to appropriately suppress the noise. A situation may arise in which the design of the control circuit needs to be changed.
さらに、車体からフレームグランドパターンに進入するような大きな外来輻射ノイズが到達した場合には、当該進入したノイズが回路グランドパターンの電位を変動させて制御動作を不安定なものとする事態も生じ得る。 Furthermore, when a large external radiation noise that enters the frame ground pattern from the vehicle body arrives, the noise that has entered may change the potential of the circuit ground pattern and make the control operation unstable. .
また、特許文献２に記載の回路基板にあっては、回路素子から生ずるノイズは低減されるものの、外来ノイズに対しての対策は十分とは言えず、車両エンジンルーム等の外来ノイズの大きい環境での使用を考慮すると、雑音耐性の点で満足な特性を得ることはできない。 Further, in the circuit board described in Patent Document 2, although noise generated from circuit elements is reduced, it cannot be said that countermeasures against external noise are sufficient, and an environment with large external noise such as a vehicle engine room is not sufficient. In consideration of the use in the case, it is not possible to obtain satisfactory characteristics in terms of noise resistance.
上記の背景より、外来輻射ノイズ及び自己発生ノイズに対する耐性を高めつつ、コネクタ端子数の増加を抑制して小型化を図ることのできる制御装置の実現が望まれている。 From the above background, it is desired to realize a control device capable of reducing the size by suppressing an increase in the number of connector terminals while enhancing the resistance to external radiation noise and self-generated noise.
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を有する制御装置であって、前記回路基板上には、前記各電気部品の端子と直接又は間接に直流的に接続された回路グランドパターンと、当該回路グランドパターンとは独立に構成されるノイズグランドパターンとが形成されている。そして、前記ノイズグランドパターンは、コンデンサを介して、前記回路グランドパターン、及び、前記回路基板上に形成された他の信号伝搬用及び又はグランド電流用のパターンと、それぞれ交流的に接続され、かつ、前記ノイズグランドパターンは、電源のグランド端子との間のインピーダンスが、前記回路グランドパターンと前記電源のグランド端子とをつなぐグランド電流経路のインピーダンスよりも低くなるように、前記電源のグランド端子と電気的に接続されている。
本発明の一の態様によると、前記ノイズグランドパターンと前記回路グランドパターンとを交流的に接続する前記コンデンサは、前記ノイズグランドパターン上の前記電源のグランド端子との接続点から所定の距離範囲内の近傍に実装されている。
本発明の他の態様によると、前記回路基板上には、信号入力端子と当該入力端子に電気的に接続された信号パターンとが設けられており、前記ノイズグランドパターンと前記信号パターンとが、前記信号入力端子から所定の距離範囲の近傍において、コンデンサにより交流的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記ノイズグランドパターンは、前記電気部品の前記回路グランドパターンとの接続部から所定の距離範囲内の近傍において、コンデンサにより前記回路グランドパターンと交流的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記電気部品は、当該電気部品の外面及び又は当該電気部品に設けられた放熱器が前記ノイズグランドパターンと熱的に接するように、前記回路基板上に実装されている。
The present invention is a control device having a circuit board on which electrical components constituting a control circuit are mounted, and on the circuit board, a circuit connected directly or indirectly to a terminal of each electrical component in a direct current manner. A ground pattern and a noise ground pattern configured independently of the circuit ground pattern are formed. The noise ground pattern is connected to the circuit ground pattern and other signal propagation patterns and / or ground current patterns formed on the circuit board in an AC manner via capacitors, and The noise ground pattern is electrically connected to the ground terminal of the power source such that an impedance between the noise ground pattern and the ground terminal of the power source is lower than an impedance of a ground current path connecting the circuit ground pattern and the ground terminal of the power source. Connected.
According to one aspect of the present invention, the capacitor that connects the noise ground pattern and the circuit ground pattern in an alternating manner is within a predetermined distance range from a connection point with the ground terminal of the power source on the noise ground pattern. Implemented in the vicinity of
According to another aspect of the present invention, a signal input terminal and a signal pattern electrically connected to the input terminal are provided on the circuit board, and the noise ground pattern and the signal pattern are In the vicinity of a predetermined distance range from the signal input terminal, the capacitor is AC connected by a capacitor.
According to another aspect of the present invention, the noise ground pattern is AC-connected to the circuit ground pattern by a capacitor in the vicinity of a predetermined distance range from a connection portion of the electrical component with the circuit ground pattern. Yes.
According to another aspect of the present invention, the electrical component is mounted on the circuit board such that an outer surface of the electrical component and / or a radiator provided in the electrical component is in thermal contact with the noise ground pattern. ing.
本発明によれば、外来輻射ノイズに対する耐性を高めつつ、コネクタ端子数の増加を抑制して小型化を図ることのできる制御装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus which can aim at size reduction by suppressing the increase in the number of connector terminals, improving the tolerance with respect to external radiation noise is realizable.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
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内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の内部に収容されている部分についても実線を用いて示している。
The
回路基板１００は、例えば、一枚の基板の表裏に回路パターンが形成される両面基板、あるいは、複数の基板が積層された多層基板とすることができる。
The
筐体１０４には、その外側面にフランジ１０６、１０８が設けられている。筐体１０４及びフランジ１０６、１０８は、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
車体１１０には、車載発電機ＡＣＧ（オルタネータ、Alternating Current Generator）１１２のグランド端子（図示、「ＧＮＤ」側の端子）が電気的に接続されている。ＡＣＧ１１２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、ケーブル１１４内に通されたワイヤ線１１６により、コネクタ１０２を介して制御装置１０に電力を供給している。
A ground terminal (terminal on the “GND” side in the figure) of an in-vehicle generator ACG (Alternating Current Generator) 112 is electrically connected to the
また、コネクタ１０２には、ケーブル１１８を介して、センサ１２０から出力される検知信号（センサ信号）を伝送する信号線１２２が接続され、当該センサ信号が制御装置１０に入力される。すなわち、信号線１２２が接続されるコネクタ１０２の電極端子が、回路基板１００上に設けられた信号入力端子を構成する。
In addition, a
ＡＣＧ１１２に接続されたワイヤ線１１６は、コネクタ１０２を介して、回路基板１００上に形成された電源パターン１３０に接続されている。また、センサ１２０から出力されたセンサ信号を伝送する信号線１２２は、コネクタ１０２を介して、回路基板１００上に形成された信号パターン１３２に接続されている。なお、電源パターン１３０及び信号パターン１３２は、図１においては限られた範囲で短く描かれているが、言うまでもなく、回路基板１００上に構築される制御回路を構成する電気部品の配置に応じて、図示以外のパターンで、あるいは、回路基板１００の裏面や中間層等も用いて、回路基板１００の所望の位置まで信号及び電源が行き渡るように任意の形状で形成することができる。
The
回路基板１００上には、さらに、回路グランドパターン１３４と、ノイズグランドパターン１３６とが、それぞれ独立に形成されている。
A
回路グランドパターン１３４には、回路基板１００上に搭載された電気部品のグランド端子が直流的に接続される。図１においては、一例として、回路基板１００上に搭載されたＩＣ（集積回路、Integrated Circuit）１５０の、図示左下の２本のグランド端子が、回路グランドパターン１３４に接続されている。
A ground terminal of an electrical component mounted on the
また、回路グランドパターン１３４と筐体１０４との間には、金属（例えば、アルミニウム）等の導電体で構成された導体板１３８が、例えばハンダ付けにより固定されており、これにより、回路基板１００上の電気部品のグランド電流が、回路グランドパターン１３４、導体板１３８、筐体１０４、フランジ１０６、１０８、及び車体１１０を介して、電源たるＡＣＧ１１２のグランド端子に還流することとなる。
In addition, a
このように、本制御装置１０では、電気部品から流出するグランド電流が、コネクタ１０２及びコネクタ１０２に接続されるケーブル１１８を介さずに、車体１１０等を介してＡＣＧ１１２に還流するので、ケーブル１１８の芯線数及びコネクタ１０２の端子数を増加させることなく、ＡＣＧ１１２から制御装置１０に電力を供給することができる。このため、コネクタ１０２として、端子数が少なくサイズの小さいコネクタを用いることができ、制御装置１０のサイズを小型化することができる。なお、例えばコネクタ１０２の端子数に余裕がある場合には、代替的に、回路グランドパターン１３４をコネクタ１０２及びハーネス（不図示）を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に接続することもできる。
Thus, in the
ノイズグランドパターン１３６は、コネクタ１０２を介して、ＡＣＧ１１２のグランド端子に接続されたワイヤ線１４０に接続されている。すなわち、ワイヤ線１４０に接続されるコネクタ１０２の電極端子とノイズグランドパターン１３６との接続点が、電源たるＡＣＧ１１２のグランド端子とのノイズグランドパターン１３６上の接続点を構成する。
The
ここで、ワイヤ線１４０は、ノイズグランドパターン１３６からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでのインピーダンスが、回路グランドパターン１３４からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでの、導体板１３８、筐体１０４、フランジ１０６、１０８、及び車体１１０で構成されるグランド電流経路のインピーダンスよりも、低くなるように構成されている。
Here, the
このようなインピーダンス条件は、例えば、物理的に屈曲する車体１１０に沿ったグランド電流経路の長さに比べてワイヤ線１４０の長さを短くすることにより満たすことができる。また、ノイズグランドパターン１３６からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでの電気的経路のインピーダンスが、上記回路グランドパターン１３４からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでのグランド電流経路のインピーダンスよりも低い値となる限りにおいて、コネクタ１０２に接続されたワイヤ線１４０を、ＡＣＧ１１２のグランド端子に直接接続するのではなく、車体１１０の適切な位置に接続することができる。なお、回路グランドパターン１３４がコネクタ１０２およびイハーネス（不図示）を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に接続される場合には、当該構成における回路グランドパターン１３４からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでのインピーダンスに比べて、ノイズグランドパターン１３６からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでの電気的経路のインピーダンスが低くなるように構成されるものとする。
Such an impedance condition can be satisfied, for example, by shortening the length of the
ノイズグランドパターン１３６は、さらに、コネクタ１０２から所定距離以内の近傍において、電源パターン１３０及び信号パターン１３２と、それぞれコンデンサ１６０ａ及び１６０ｂにより、交流的に接続されている。
Further, the
これにより、ワイヤ線１１６から電源パターン１３０に流入したノイズ、及びセンサ１２０からの信号線１２２から信号パターン１３２に流入したノイズは、コネクタ１０２の近傍において即座にノイズグランドパターン１３６に流入し、ＡＣＧ１１２のグランド端子に導かれて、回路基板１００上から取り除かれる。なお、コンデンサ１６０ａ及び１６０ｂが実装される上記“コネクタ１０２から所定距離以内”の範囲は、電源パターン及び信号パターンに流入した上記ノイズが、回路基板１００上に形成された他の信号あるいは電源に係るパターンへ散逸することなく、ノイズグランドパターン１３６を介して当該ノイズが有効に除去される（すなわち、当該ノイズが所望のレベルまで低減される）範囲として、実験やシミュレーション等により予め定めることができる。
As a result, the noise flowing into the
また、ノイズグランドパターン１３６は、コネクタ１０２から所定距離以内の近傍においてコンデンサ１６０ｃを介して回路グランドパターン１３４と交流的に接続されている。
In addition, the
上述したように、特許文献１に記載の従来技術では、回路基板に流入したノイズは、フレームグランドパターンから車体を伝わって電源に流れ込み、車体等で構成されるグランド電流経路のインピーダンスにより定まる時定数に従って除去されることとなる。このため、例えば、車両内における制御装置の設置位置が変更になり、フレームグランドパターンから電源までインピーダンスが変化すると、ノイズ抑制特性の実験確認を改めて行なう必要が生じたり、ノイズを適切に抑制すべく制御回路の設計変更が必要となる事態が生じ得る。また、外来輻射ノイズが車体からフレームグランドパターンに流入すると、当該流入したノイズにより回路グランドパターンの電位が変動して制御動作を不安定にする事態も生じ得る。 As described above, in the prior art described in Patent Document 1, noise flowing into the circuit board flows from the frame ground pattern through the vehicle body to the power source, and is determined by the impedance of the ground current path composed of the vehicle body and the like. Will be removed. For this reason, for example, when the installation position of the control device in the vehicle is changed and the impedance changes from the frame ground pattern to the power source, it is necessary to conduct another experiment check of the noise suppression characteristic or to appropriately suppress the noise. A situation may arise in which the design of the control circuit needs to be changed. Further, when external radiation noise flows from the vehicle body into the frame ground pattern, a situation may occur where the potential of the circuit ground pattern fluctuates due to the flowed noise and the control operation becomes unstable.
一方、本制御装置１０においては、上記のように、ノイズグランドパターン１３６と回路グランドパターン１３４とが、コネクタ１０２の近傍においてコンデンサ１６０ｃにより交流的に接続され、かつ、ノイズグランドパターン１３６からワイヤ線１４０を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでのインピーダンスが、回路グランドパターン１３４から車体１１０もしくは、コネクタ１０２からハーネス等を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に至るまでのインピーダンスよりも低くなるように構成されているので、外来輻射ノイズにより回路グランドパターン１３４に誘起されたノイズは、即座にコンデンサ１６０ｃを介してノイズグランドパターン１３６に流入し、コネクタ１０２からワイヤ線１４０に流入してＡＣＧ１１２のグランド端子へ導かれ、回路基板１００上から取り除かれることとなる。
On the other hand, in the
また、ノイズグランドパターン１３６からＡＣＧ１１２に至るまでのインピーダンスは、車両内における制御装置１０の設置位置に関わらず、例えばワイヤ線１４０自身のインピーダンスにより一義的に決定することができるため、設置位置の変更に伴ってノイズ特性の再評価や設計変更を行う必要は生じない。
Further, since the impedance from the
なお、コネクタ１０２から１６０ｃの実装位置までの上記“所定距離”は、回路グランドパターン１３４からノイズグランドパターン１３６に流入したノイズが、回路基板１００上に形成された他の信号あるいは電源に係るパターンへ散逸することなく、コネクタ１０２を介して外部へ有効に除去される（すなわち、当該ノイズが所望のレベルまで低減される）範囲として、実験やシミュレーション等により予め定めることができる。
Note that the “predetermined distance” from the
グランドノイズパターン１３４は、さらに、各電気部品の端子と回路グランドパターン１３４との接続部からそれぞれ所定の距離以内の近傍において、コンデンサを介して回路グランドパターン１３４と交流的に接続される。図１においては、一例として、ＩＣ１５０の図示左下部の２本の端子が回路グランドパターン１３４に接続される部分の近傍において、コンデンサ１６０ｄを介してノイズグランドパターン１３６と回路グランドパターン１３４とが交流的に接続されている。
Further, the
これにより、電気回路部品のグランド電流の変動により発生したノイズは、ＡＣＧ１１２のグランド端子までのインピーダンスが低いノイズグランドパターン１３６に流入することとなり、コネクタ１０２を介してワイヤ線１４０を伝わり、ＡＣＧ１１２のグランド端子に向かって流れて、回路基板１００上から除去される。
As a result, the noise generated due to the fluctuation of the ground current of the electric circuit component flows into the
なお、電気回路部品のグランド端子と回路グランドパターン１３４との接続部からコンデンサまでの上記“所定の距離”は、当該電気回路部品から回路グランドパターン１３４に流れ出たノイズが、回路基板１００上に形成された他の信号あるいは電源に係るパターンへ散逸することなく、ノイズグランドパターン１３６に向かって有効に除去される（すなわち、当該ノイズが所望のレベルまで低減される）範囲として、実験やシミュレーション等により予め定めることができる。
Note that the “predetermined distance” from the connection portion between the ground terminal of the electric circuit component and the
さらに、本制御装置１０においては、発熱体である電気回路部品を、当該電気部品の外面（部品外面）又は当該電気部品に設けられた放熱器部分がノイズグランドパターン１３６と熱的に接するように、回路基板１００上に実装するものとすることができる。図１においては、一例として、抵抗器１５２ａ、１５２ｂ、及びＩＣ１５６が、それぞれ、それらの部品外面とノイズグランドパターン１３６が熱的に接するように回路基板１００上に実装されている。また、三端子レギュレータやトランジスタ等の、放熱器を備える半導体部品１５４ａ、１５４ｂが、それらの放熱器とノイズグランドパターン１３６とが熱的に接するように、回路基板１００上に実装されている。
Further, in the
これにより、発熱体であるこれらの電気回路部品から発生した熱は、ノイズグランドパターン１３６に伝わり、コネクタ１０２を介してワイヤ線１４０に伝導し、制御装置１０の外部に放熱されることとなる。
As a result, heat generated from these electric circuit components that are heating elements is transmitted to the
なお、本実施形態では、図１において、ノイズグランドパターン１３６及び回路グランドパターン１３４の全体が回路基板１００の表面に形成されるように記載されているが、これに限らず、ノイズグランドパターン１３６及び又は回路グランドパターン１３４の全部又は一部を、回路基板１００の裏面や中間層（内層）等に形成するものとすることができる。
In the present embodiment, it is described in FIG. 1 that the entire
また、本実施形態では、ノイズグランドパターン１３６が、コンデンサ１６０ａ〜ｄを介して、回路グランドパターン１３４、電源パターン１３０、信号パターン１３２等と交流的に接続されるものとしたが、これに限らず、ノイズグランドパターン１３６を、回路グランドパターン１３４を含む、回路基板１００上に形成された各種の信号伝搬用パターン及びグランド電流用パターンと、コンデンサを介して接続するものとすることができる。これにより、回路基板１００上の各種の信号伝搬用パターン及びグランド電流用パターンに流入するノイズを、ノイズグランドパターン１３６に流入させて効率良く回路基板１００上から除去することができる。
In the present embodiment, the
また、図１に示す制御装置１０では、電源パターン１３０及び信号パターン１３２とノイズグランドパターン１３６との間のコンデンサ１６０ａ及び１６０ｂを介した接続が、コネクタ１０２から所定距離以内の近傍において行われるものとしたが、電源ライン及び信号ラインとノイズグランドパターンとの接続は、これに限らず、例えば、電源ラインや信号ラインが接続されたコネクタの端子が接続される回路基板上のランドパターンとノイズグランドパターンとの間をコンデンサにより接続することで行うことができる。
Further, in the
図２は、図１に示す回路基板１００に代えて本実施形態に係る制御回路１０に使用することのできる、回路基板の他の例を示す図である。図２の例では、コネクタ端子のランドパターンとノイズグランドパターンとの間にコンデンサが実装されている。理解を容易にするため、図２には、回路基板と、当該回路基板上の一部のパターンといくつか回路部品のみを示す。
FIG. 2 is a diagram showing another example of a circuit board that can be used in the
図２の例では、回路基板２００の外周部には、図示左右及び下部の外周に沿って回路グランドパターン２０２が形成されている。この回路グランドパターン２０２は、図１に示す回路グランドパターン１３４と同様に、導体板１３８を介して筐体１０４に電気的に接続され、筐体１０４及び車体１１０を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に接続される。なお、例えばコネクタ２０４の端子数に余裕がある場合には、代替的に、回路グランドパターン２０２をコネクタ２０４及びハーネスを介してＡＣＧ１１２のグランド端子に接続することもできる。
In the example of FIG. 2, a
また、回路基板２００上の、コネクタ２０４の実装位置（図示枠線）には、コネクタ２０４の各電極端子がハンダ付けされる複数のランドパターンで構成された２つのランドパターン群２０６ａと２０６ｂ（点線枠内）が形成されており、ランドパターン群２０６ａと２０６ｂの間には、図示左右方向に延在するノイズグランドパターン２０８が形成されている。ここで、コネクタ２０４の電極端子が接続されるランドパターンは、ランドパターン群２０６ａ及び２０６ｂを示す図示点線枠内の、図示２重の円等により示されており、図示２重円の内側の小さい円は、コネクタ２０４の電極端子が挿入される孔であって、当該小さい円の周囲にランドパターンの銅箔部分が形成されている。
Further, two
ノイズグランドパターン２０８は、図示左方向において図示下方向へ屈曲し、回路グランドパターン２０２に沿って図示下方向に延在している。また、ノイズグランドパターン２０８は、図示右方向においても図示下方向に屈曲し、ランドパターン群２０６ｂの右端部分を迂回してコの字形に形成されている。
The
ランドパターン群２０６ａ内の左上端には、ＡＣＧ１１２のグランド端子に接続されたワイヤ線１４０が接続される電極端子用のランドパターン２１０が形成されている。ノイズグランドパターン２０８は、図示左部分において上方向に延在してランドパターン２１０に接続し、これにより、ノイズグランドパターン２０８とＡＣＧ１１２のグランド端子との間が、回路グランドパターン２０２からＡＣＧ１１２のグランド端子に至るグランド電流経路よりも低いインピーダンスで接続されることとなる。
A
ランドパターン群２０６ａ及び２０６ｂ内には、センサ１２０からの信号線１２２が接続される電極端子用のランドパターン２１２と、ＡＣＧ１１２の電源供給ラインであるワイヤ線１１６が接続されるランドパターン２１４が形成されている。ランドパターン２１２、２１４、及び、その他のランドパターン２１６〜２２０は、それぞれコンデンサ２２２〜２３０を介してノイズグランドパターン２０８と直接に、交流的に接続されている。これにより、電源供給ラインであるワイヤ線１１６から進入するノイズや、センサ１２０その他の信号源からの信号に重畳して入力されるノイズは、ランドパターン２１２〜２２０から、それぞれコンデンサ２２２〜２３０を介して即座にノイズグランドパターン２０８に入り、そのまま、ランドパターン２１０を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に向かって除去される。このため、上記信号に重畳したノイズは回路基板２００上の他の回路パターンに散逸することなく、回路板２００上から効果的に除去される。
In the
なお、回路グランドパターン２０２とノイズグランドパターン２０８は、図１に示す回路グランドパターン１３４とノイズグランドパターン１３６と同様に、コネクタ２０４の近傍においてコンデンサ２３２により交流的に接続されている。これにより、回路グランドパターン２０２に進入した輻射ノイズは、ノイズグランドパターン２０８を介してランドパターン２１０からＡＣＧ１１２のグランド端子へ即座に除去される。
The
また、回路基板２００上に実装されたＩＣ２３４のグランド端子（図示右辺の上部２本の端子）が回路グランドパターン２０２に接続される部分の近傍において、回路グランドパターン２０２とノイズグランドパターン２０８とが、コンデンサ２３６により交流的に接続されている。これにより、ＩＣ２３４のグランド電流の変動により発生するノイズは、ＩＣ２３４から流れ出た後、即座にノイズグランドパターン２０８に流れ込んで、ランドパターン２１０からＡＣＧ１１２のグランド端子へ除去される。
Further, in the vicinity of the portion where the ground terminals (the upper two terminals on the right side in the drawing) of the
さらに、ノイズグランドパターン２０８には、半導体部品２３８、２４０の放熱器、及び、抵抗器２４２、２４４の本体外面が、熱的に接触している。これにより、これら電気部品から発生する熱は、ノイズグランドパターン２０８を伝わり、コネクタ２０４を介してランドパターン２１０に接続されたワイヤ線１４０を介して回路基板２００外部へ放熱される。
Further, the heat sinks of the
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置１０は、回路基板１００上に、電気部品のグランド電流を電源に還流させるための回路グランドパターン１３４とは独立に、ノイズを流すためのノイズグランドパターン１３６が設けられ、当該ノイズグランドパターン１３６は、回路グランドパターン１３４よりも低いインピーダンスを持つ経路を介して電源に接続される。
As described above, the
このため、本制御装置１０においては、各種のノイズ、例えば、電源ライン（ワイヤ線１１６）や信号ライン（信号線１２２）などの入力ラインを介して回路基板１００に流入するノイズや、負荷変動に伴って生ずる電気回路部品のグランド電流の変動により発生するノイズ、あるいは、外来輻射ノイズが到来して生ずるノイズを、即座にノイズグランドパターン１３６に流入させて、回路基板１００上から除去することができる。
For this reason, in the
特に、上述のとおり外来輻射ノイズに起因して回路グランドパターン１３４に誘導されるノイズも、制御装置１０の内部に進入した他のノイズと同様にノイズグランドパターン１３６からＡＣＧ１１２へ排出されるため、回路グランドパターン１３４を車両を介してＡＣＧ１１２のグランド端子に接続しても、上記外来輻射ノイズに起因するグランド電位の変動を抑制して制御回路を安定に動作させることができる。すなわち、本制御装置１０では、雑音耐性を損なうことなく、回路グランドパターン１３４とＡＣＧ１１２のグランド端子とを車両を介して接続することができるため、コネクタ１０２に電源グランド接続のための電極端子を確保する必要がなくなり、コネクタ１０２を小型化して制御装置１０を小型化することができる。
In particular, as described above, the noise induced in the
さらに、電気回路部品を、ノイズグランドパターン１３６と接触するように実装することにより、当該電気回路部品で発生した熱をノイズグランドパターン１３６及びワイヤ線１４０を介して制御装置１０の外部へ誘導して、効率的に放熱することができる。このため、熱特性の面からも、放熱効率を向上して制御装置１０の小型化を図ることができる。
Further, by mounting the electric circuit component so as to be in contact with the
１０・・・制御装置、１００、２００・・・回路基板、１０２、２０４・・・コネクタ、１０４・・・筐体、１０６、１０８・・・フランジ、１１０・・・車体、１１２・・・ＡＣＧ、１１４、１１８・・・ケーブル、１１６、１４０・・・ワイヤ線、１２０・・・センサ、１２２・・・信号線、１３０・・・電源パターン、１３２・・・信号パターン、１３４、２０２・・・回路グランドパターン、１３６、２０８・・・ノイズグランドパターン、１３８・・・導体板、１５０、１５６、２３４・・・ＩＣ、１５２ａ、１５２ｂ、２４２、２４４・・・抵抗器、１５４ａ、１５４ｂ、２３８、２４０・・・半導体部品、１６０ａ〜ｄ、２２２〜２３２、２３６・・・コンデンサ、２０６ａ、２０６ｂ・・・ランドパターン群、２１０〜２２０・・・ランドパターン。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回路基板上には、前記各電気部品の端子と直接又は間接に直流的に接続された回路グランドパターンと、当該回路グランドパターンとは独立に構成されるノイズグランドパターンとが形成されており、
前記ノイズグランドパターンは、コンデンサを介して、前記回路グランドパターン、及び、前記回路基板上に形成された他の信号伝搬用及び又はグランド電流用のパターンと、それぞれ交流的に接続され、かつ、
前記ノイズグランドパターンは、電源のグランド端子との間のインピーダンスが、前記回路グランドパターンと前記電源のグランド端子とをつなぐグランド電流経路のインピーダンスよりも低くなるように、前記電源のグランド端子と電気的に接続されている、
制御装置。 A control device having a circuit board on which electrical components constituting a control circuit are mounted,
On the circuit board, a circuit ground pattern directly or indirectly connected to the terminals of each electrical component directly and indirectly, and a noise ground pattern configured independently of the circuit ground pattern are formed,
The noise ground pattern is connected to the circuit ground pattern and other signal propagation patterns and / or ground current patterns formed on the circuit board through a capacitor in an AC manner, and
The noise ground pattern is electrically connected to the ground terminal of the power source such that an impedance between the noise ground pattern and the ground terminal of the power source is lower than an impedance of a ground current path connecting the circuit ground pattern and the ground terminal of the power source. It is connected to the,
Control device.
請求項１に記載の制御装置。 The capacitor for connecting the noise ground pattern and the circuit ground pattern in an alternating manner is mounted in the vicinity of a predetermined distance range from a connection point with the ground terminal of the power source on the noise ground pattern.
The control device according to claim 1.
前記ノイズグランドパターンと前記信号パターンとが、前記信号入力端子から所定の距離範囲の近傍において、コンデンサにより交流的に接続されている、
請求項１又は２に記載の制御装置。 On the circuit board, a signal input terminal and a signal pattern electrically connected to the input terminal are provided,
The noise ground pattern and the signal pattern are connected in an alternating manner by a capacitor in the vicinity of a predetermined distance range from the signal input terminal.
The control device according to claim 1 or 2.
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の制御装置 The circuit board is formed with a land pattern to which the signal input terminal is fixed, and the land pattern and the noise ground pattern are connected in an alternating manner through a capacitor.
The control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制御装置。 The noise ground pattern is AC-connected to the circuit ground pattern by a capacitor in the vicinity of a predetermined distance range from a connection portion between the terminal of the electrical component and the circuit ground pattern.
The control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制御装置。 The electrical component is mounted on the circuit board so that an outer surface of the electrical component and / or a radiator provided in the electrical component is in thermal contact with the noise ground pattern.
The control device according to any one of claims 1 to 5.
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