JP2016143476A - Ground structure of electronic device, electronic device having ground structure, and ground cable for ground structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子装置の接地構造に関し、特に、外来輻射雑音があっても電子装置の接地電位に変動を生じさせ難い接地構造に関する。 The present invention relates to a grounding structure for an electronic device, and more particularly to a grounding structure that hardly causes fluctuations in the ground potential of an electronic device even when there is external radiation noise.
一の構造物(例えば、車両の車体)の内部において、電源装置から複数の電子装置に電源を供給する場合、各電子装置は当該車両の車体に接地されると共に、これら電子装置の電子回路から流れ出るグランド電流は、当該車体を介して上記電源のグランド端子に還流するよう構成されることが多い。 When power is supplied from a power supply device to a plurality of electronic devices inside a single structure (for example, a vehicle body), each electronic device is grounded to the vehicle body of the vehicle, and from the electronic circuit of these electronic devices. The flowing ground current is often configured to return to the ground terminal of the power source through the vehicle body.
この場合、各電子装置内に収容された電子回路のグランドラインと車体との間の電気的接続は、一般に、当該電子装置と車体との間を接続するリード線(接地線)により行われる。 In this case, the electrical connection between the ground line of the electronic circuit accommodated in each electronic device and the vehicle body is generally performed by a lead wire (ground wire) connecting the electronic device and the vehicle body.
しかしながら、電子装置の設置環境内に大きな電磁輻射雑音が存在する場合には、当該電磁輻射雑音の影響により接地線においてグランド電位の変動が生じ、電子装置に誤動作が生じ得る。例えば車両においては、当該車両内に用いられる内燃機関(例えば、その点火プラグ)や大電流モータは大きな電磁輻射雑音の発生源となり、当該大きな電磁輻射雑音により接地線におけるグランド電位の変動を生じ得る。 However, when there is a large electromagnetic radiation noise in the installation environment of the electronic device, the ground potential fluctuates in the ground line due to the influence of the electromagnetic radiation noise, and the electronic device may malfunction. For example, in a vehicle, an internal combustion engine (for example, a spark plug) or a large current motor used in the vehicle is a source of large electromagnetic radiation noise, and the large electromagnetic radiation noise can cause fluctuations in the ground potential on the ground line. .
また、電源装置のグランド端子と電子装置のグランドラインとがワイヤハーネスにより直接的に接続されている場合であっても、電源装置のグランド端子と、電子装置のグランドラインとが、外部構造物に対して個別に接地される場合には、上述したような大きな電磁輻射雑音の存在により、電源装置のグランド電位と電子装置のグランド電位との間の電位差に変動が生じて、電子装置の動作に誤りを発生する事態が生じ得る。 Even if the ground terminal of the power supply device and the ground line of the electronic device are directly connected by the wire harness, the ground terminal of the power supply device and the ground line of the electronic device are not connected to the external structure. When grounded individually, the presence of the large electromagnetic radiation noise described above causes a fluctuation in the potential difference between the ground potential of the power supply device and the ground potential of the electronic device. An error can occur.
上記の背景より、大きな外部輻射雑音が存在する環境下でも、外部構造物に接地されたグランドラインの電位を安定化させて電子装置の誤動作を防止し得る、接地構造の実現が望まれている。 From the above background, it is desired to realize a grounding structure capable of stabilizing the potential of the ground line grounded to the external structure and preventing malfunction of the electronic device even in an environment where large external radiation noise exists. .
本発明の一の態様は、電子装置を外部構造物に接地するための接地構造である。本接地構造は、中心導体と、前記中心導体を取り巻くように設けられたシールド被服と、により構成された接地ケーブルを備え、前記接地ケーブルの前記中心導体は前記電子装置のグランドラインと前記外部構造物とを電気的に接続するよう構成され、前記シールド被服は、当該シールド被服の一端が前記外部構造物と電気的に接続され、当該シールド被服の他端が前記電子装置に接続されることなく開放状態となるように構成されている。
本発明の他の態様によると、前記シールド被服の前記一端と前記外部構造物とが電気的に接続される位置は、前記中心導体と前記外部構造物とが電気的に接続される位置と同じ位置又はその近傍位置に設けられる。
本発明の他の態様によると、前記中心導体のうち前記電子装置のグランドラインに接続されていない一端と、前記シールド被服のうち前記開放状態となるように構成されていない一端とが電気的に接続され、当該電気的に接続された部分と前記外部構造物との間が、前記中心導体よりもインピーダンスの小さい導体により電気的に接続されている。
本発明の他の態様によると、前記外部構造物は、前記電子装置から電源のグランド端子に至るグランド電流経路の一部を構成するものである。
本発明の他の態様によると、前記シールド被服と前記外部構造物とが電気的に接続される位置は、当該位置から前記電源の前記グランド端子に至るまでの電流経路の距離が、前記中心導体と前記外部構造物とが電気的に接続される位置から前記電源の前記グランド端子に至るまでの電流経路の距離よりも短くなる位置に設けられる。
本発明の他の態様は、上述したいずれかの接地構造を有する電子装置である。
本発明の他の態様は、上述した接地構造に用いられる接地ケーブルであって、中心導体と、当該中心導体を取り巻くように設けられたシールド被服と、を備え、前記中心導体の一端と前記シールド被服の一端とが互いに電気的に接続されている。
One aspect of the present invention is a grounding structure for grounding an electronic device to an external structure. The grounding structure includes a grounding cable composed of a central conductor and a shield clothing provided so as to surround the central conductor, and the central conductor of the grounding cable includes a ground line of the electronic device and the external structure. The shield clothing is configured such that one end of the shield clothing is electrically connected to the external structure, and the other end of the shield clothing is not connected to the electronic device. It is comprised so that it may be in an open state.
According to another aspect of the present invention, the position where the one end of the shield clothing is electrically connected to the external structure is the same as the position where the central conductor is electrically connected to the external structure. It is provided at the position or its vicinity.
According to another aspect of the present invention, one end of the central conductor not connected to the ground line of the electronic device and one end of the shield clothing not configured to be in the open state are electrically connected. The electrically connected portion and the external structure are electrically connected by a conductor having a smaller impedance than the center conductor.
According to another aspect of the present invention, the external structure constitutes a part of a ground current path from the electronic device to a ground terminal of a power source.
According to another aspect of the present invention, the position where the shield clothing and the external structure are electrically connected is the distance of the current path from the position to the ground terminal of the power source. And the external structure are provided at a position shorter than the distance of the current path from the position where the external structure is electrically connected to the ground terminal of the power source.
Another aspect of the present invention is an electronic device having any one of the grounding structures described above.
Another aspect of the present invention is a grounding cable used in the grounding structure described above, comprising a center conductor and a shield garment provided so as to surround the center conductor, and one end of the center conductor and the shield One end of the clothing is electrically connected to each other.
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接地構造を用いた電子装置の構成を示すブロック図である。本電子装置は、例えば車両内に設けられてモータ制御を行う制御装置である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic device using a ground structure according to an embodiment of the present invention. The electronic apparatus is a control apparatus that is provided in a vehicle and performs motor control, for example.
本制御装置100は、回路基板102と、回路基板102を収容する導電性材料(例えばアルミニウム等の金属)で構成された筺体104と、を有する。回路基板102上には所定の機能を実現する回路ブロック106、108、110により電子回路(制御回路)が構成されている。なお、回路基板102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102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
回路ブロック106〜110は、回路基板102上に設けられたコネクタ112と、コネクタ112に接続されたワイヤハーネス114とを介して、センサ116や、アクチュエータ等の制御対象118に接続されている。また、車両内に設けられたバッテリ120の+V端子と回路基板102上の回路ブロック106〜110とが、コネクタ112とワイヤハーネス114とを介して接続されている。
The
ここで、例えば、回路ブロック106は、センサ116からのセンサ信号を増幅してデジタル信号に変換する小信号増幅回路ブロックであり、回路ブロック108は、回路ブロック106から出力されたデジタル信号を処理し、当該処理の結果であるデジタル信号を出力する演算処理回路ブロックであり、回路ブロック110は、回路ブロック108から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号に基づいて制御対象118を制御する制御回路ブロックである。
Here, for example, the
回路基板102には、各回路ブロックを構成する電気部品のグランドが接続されるグランドパターン122が形成されており、グランドパターン122は、金属(例えば銅板)等の導電性材料で構成された導体124を介して筺体104と電気的に接続されている。また、筺体104は、接続端子126、128と接地ケーブル130とを介して外部構造物132(例えば車体)と電気的に接続されている。
The
バッテリ120のGND端子(グランド端子)は、リード線134及び接続端子136を介して外部構造物132に接続されており、これにより、バッテリ120の+V端子からワイヤハーネス114を介して回路基板102上の回路ブロック106〜110に供給された電流は、グランドパターン122、導体124、筺体104、接地ケーブル130、及び外部構造物132を経て、バッテリ120のGND端子へ還流する。
The GND terminal (ground terminal) of the
特に、接地ケーブル130は、中心導体138と、中心導体138を取り巻くように構成された導電性のシールド被覆140と、で構成されている。中心導体138は、回路基板102のグランド電位が外部構造物132の電位と等しくなるように、その両端が接続端子126、128を介して筺体104と外部構造物132とにそれぞれ電気的に接続されている。一方、シールド被覆140は、その一端が、中心導体138と外部構造物132との接続点(又はその近傍)において当該外部構造体132と電気的に接続され、他端は筺体104には接続されず開放(オープン)状態となっている。
In particular, the
これにより、制御装置100の設置環境内で発生した外部輻射雑音が接地ケーブル130に到来した場合、当該外部輻射雑音により接地ケーブル130のシールド被覆140に雑音電荷が誘導されて電位変動が生じるが、中心導体138は、シールド被覆140により電気的に保護されているため、当該中心導体138には電位変動は誘発されない。また、シールド被覆140は、その一端が外部構造物132に接続され、他端は筺体104に接続されていないため、シールド被覆140に発生した誘導電荷は外部構造物132にのみ流れ込み、筺体104へは流れ込まない。このため、シールド被覆140に電位変動が生じても、当該電位変動は筺体104を介して回路基板102上のグランドパターン122の電位を変動させることがない。
Thereby, when external radiation noise generated in the installation environment of the
また、シールド被覆140から外部構造物132に流れ込んだ雑音電荷は、当該外部構造物132を介してバッテリ120のGND端子へ速やかに流れ込む。ここで、電気回路の接地に用いられる外部構造物132は、一般に、例えば車体等の、外部輻射雑音によって誘導される程度の電荷が流れてもその電位が実質的に変動しない程度に十分大きな体積を持つ導体により構成され、場合によってはその一部が直接又は間接に大地と電気的に接触している。このため、外部輻射雑音によりシールド被覆140に発生した電荷が外部構造物132に流れても、当該外部構造物132の電位は変動せず安定しており、したがって、回路基板102上のグランドパターン122のグランド電位も、中心導体138を介して外部構造物132と同様の安定した電位に保たれる。その結果、制御装置100は、大きな外部輻射雑音が発生するような環境に設置されている場合でも、グランド電位が一定に維持され、安定な制御動作を行うことができる。
Further, the noise charge that has flowed into the
図2は、図1に示す接地ケーブル130の構成の一例を示す図である。
本接地ケーブル130は同軸上のケーブルであり、図2(a)はその径方向の断面図、図2(b)は長さ方向の側断面図である。
本接地ケーブル130は、チューブ状の絶縁物200の中心に中心導体138が形成され、絶縁物200の周囲には中心導体138を取り巻くようにシールド被覆140が設けられ、シールド被覆140の外側外周部には外被202が設けられている。そして、中心導体138が外部構造物132に接続される図示下側(図3(b))において、中心導体138とシールド被覆140とが、例えば圧着やハンダにより互いに接続されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
The
In the
なお、本実施形態では、シールド被覆140の一端を、中心導体138と外部構造物132との接続点又はその近傍に接続するものとしたが、これに限らず、シールド被覆140の一端を、当該接続点よりもバッテリ120のGND端子に近い(すなわち、GND端子に至るまでの電流経路長がより短くなる)外部構造物132上の任意の箇所に接続するものとしても良い。
In the present embodiment, one end of the
また、これに代えて、筺体104に接続されていない側の中心導体138の一端とシールド被覆140の一端とを接続し、当該中心導体138よりも十分に低いインピーダンス(例えば、中心導体138のインピーダンスの1/10以下)を有する導体(例えば、中心導体138よりも短い導体及び又は太い導体)を介して外部構造物132に接続するものとしてもよい。これにより、外来輻射雑音によりシールド被覆140に誘導された電荷は、筺体104の方向に向かって中心導体138を伝わることなく、上記低いインピーダンスを有する導体を介して外部構造物132へ速やかに流れ出ることとなる。なお、この場合、電磁輻射雑音により当該低いインピーダンスを有する導体自体に電位変動が生じないように、当該導体の長さを十分短くすることが望ましい。
Alternatively, one end of the
以上、説明したように、本実施形態では、制御装置の電子回路のグランドが、中心導体とシールド被覆とを有する接地ケーブルを介して、電源へのグランド電流の還流経路の一部を構成する外部構造物に電気的に接続され、当該接地ケーブルは中心導体とシールド被覆とにより構成されている。そして、シールド被覆の一端が中心導体と外部構造物との接続点(またはその近傍)に接続され、シールド被覆の他端はどこにも接続されず電気的に開放(オープン)状態となっている。これにより、環境からの外来輻射雑音によりシールド被覆に誘導された電荷(雑音電荷)は、制御回路へ至ることなく外部構造物へ排出されるので、中心導体には外来輻射雑音に起因する電位変動は発生せず、制御装置のグランド電位は外部構造物と同じ安定な電位に維持される。これにより、大きな外来輻射雑音のある環境においても、制御装置の動作を安定に維持して、制御誤差や制御異常の発生を防止することができる。 As described above, in the present embodiment, the ground of the electronic circuit of the control device is an external circuit that forms part of the return path of the ground current to the power supply via the ground cable having the center conductor and the shield coating. Electrically connected to the structure, the ground cable is constituted by a central conductor and a shield coating. One end of the shield coating is connected to the connection point (or the vicinity thereof) between the central conductor and the external structure, and the other end of the shield coating is not connected anywhere and is in an electrically open (open) state. As a result, the charge (noise charge) induced in the shield coating by the external radiation noise from the environment is discharged to the external structure without reaching the control circuit, so that the potential fluctuation caused by the external radiation noise in the center conductor The ground potential of the control device is maintained at the same stable potential as that of the external structure. Thereby, even in an environment with a large external radiation noise, it is possible to stably maintain the operation of the control device and prevent the occurrence of a control error or a control abnormality.
なお、本実施形態では、外部構造物が、制御装置から電源装置(バッテリ)のグランド端子に至るグランド電流経路の一部を構成するものとして記載したが、本発明に係る接地構造は、これに限らず、電源装置のGND端子と電子装置のグランドラインとがワイヤハーネスにより直接的に接続される場合において電源装置のグランド端子と電子装置のグランドラインとが外部構造物に対して個別に接地される場合にも、電子装置及び又は電源装置の接地構造として適用することで、外部輻射雑音の影響(例えば、電源装置と電子装置間でのグランド電位差の変動)を効果的に低減することができる。 In the present embodiment, the external structure is described as constituting a part of the ground current path from the control device to the ground terminal of the power supply device (battery). However, the grounding structure according to the present invention is described here. Not limited to this, when the GND terminal of the power supply device and the ground line of the electronic device are directly connected by the wire harness, the ground terminal of the power supply device and the ground line of the electronic device are individually grounded to the external structure. In this case, the influence of external radiation noise (for example, fluctuation of the ground potential difference between the power supply device and the electronic device) can be effectively reduced by applying as a ground structure of the electronic device and / or the power supply device. .
また、本実施形態では、接地ケーブルを制御装置に接続して当該制御装置のグランドラインを外部構造物に接地するものとしたが、本接地構造は、制御装置のみならず、広く外部輻射雑音によりその動作が不安定となり得る電子装置に適用して外部輻射雑音の影響を効果的に低減することができる。 In the present embodiment, the ground cable is connected to the control device and the ground line of the control device is grounded to the external structure. However, the ground structure is widely used not only by the control device but also by external radiation noise. The effect of external radiation noise can be effectively reduced by applying to an electronic device whose operation may be unstable.
100・・・制御装置、102・・・回路基板、104・・・筺体、106、108、110・・・回路ブロック、112・・・コネクタ、114・・・ワイヤハーネス、116・・・センサ、118・・・制御対象、120・・・バッテリ、122・・・グランドパターン、124・・・導体、126、128、136・・・接続端子、130・・・接地ケーブル、132・・・外部構造物、134・・・リード線、138・・・中心導体、140・・・シールド被覆、200・・・絶縁物、202・・・外被。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
中心導体と、前記中心導体を取り巻くように設けられたシールド被服と、により構成された接地ケーブルを備え、
前記接地ケーブルの前記中心導体は前記電子装置のグランドラインと前記外部構造物とを電気的に接続するよう構成され、
前記シールド被服は、当該シールド被服の一端が前記外部構造物と電気的に接続され、当該シールド被服の他端が前記電子装置に接続されることなく開放状態となるように構成されている、
接地構造。 A grounding structure for grounding an electronic device to an external structure,
A grounding cable comprising a center conductor and a shield garment provided so as to surround the center conductor;
The central conductor of the ground cable is configured to electrically connect a ground line of the electronic device and the external structure;
The shield clothing is configured such that one end of the shield clothing is electrically connected to the external structure, and the other end of the shield clothing is in an open state without being connected to the electronic device.
Grounding structure.
前記中心導体の一端と前記シールド被服の一端とが互いに電気的に接続されている、
接地ケーブル。 A grounding cable used in the grounding structure according to claim 1, 3, or 4, comprising a center conductor and a shield garment provided so as to surround the center conductor,
One end of the central conductor and one end of the shield clothing are electrically connected to each other;
Ground cable.
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