JP7331946B2

JP7331946B2 - 電子回路

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Publication number: JP7331946B2
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Inventors: 寛之高辻
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Filing date: 2020-11-16
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Description

本開示は、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車載機器に用いる電子回路に関する。

基板と金属筐体とを車載機器に用いるノイズ対策用の電子回路において、基板のグランドと金属筐体とをショート（短絡）させる構成が知られている（非特許文献１）。非特許文献１に記載の電子回路では、伝導エミッションを抑制するために、電源ラインとグランドラインの途中にコモンモードチョークコイルが設けられている。

前野、飯田、「対雑音設計を目指した車載電子機器の回路基板設計とグラウンド処理」、第２６回エレクトロニクス実装学会春季講演大会講演論文集、エレクトロニクス実装学会、８Ａ－０８、２０１２年３月

ところで、非特許文献１に記載の電子回路では、基板のグランドと金属筐体とを直流（ＤＣ）的にショートさせている。この場合、基板のグランドは金属筐体を通じて基準電位となる車体等に接続されるため、基板のグランド電位は安定する。しかしながら、ノイズ対策として、基板のグランドにラインバイパスコンデンサ（Ｙコンデンサ）を接続することができない。このため、コモンモードノイズは、コモンモードチョークコイルのみによって低減させている。

しかし、コモンモードノイズが大きい場合には、コモンモードノイズを十分に低減させることができないことがある。また、電流やサイズの制約で低インダクタンスのコモンモードチョークコイルしか使用できない場合でも、コモンモードノイズの対策が不十分になることがある。

本発明の一実施形態の目的は、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる電子回路を提供することにある。

本発明の一実施形態は、基板と、金属筐体と、ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車載機器に用いる電子回路であって、前記金属筐体と基準グランドとが接続されており、前記基板のグランドと前記金属筐体とは直接接続されておらず、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電源の電源ラインおよびグランドラインに接続されると共に、前記グランドラインは前記基板のグランドに接続されており、前記電源ラインおよび前記グランドラインの途中位置には、コモンモードチョークコイルが配設されており、前記電源ラインにおける前記コモンモードチョークコイルと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間の点と前記金属筐体との間に第１コンデンサが接続されており、前記グランドラインにおける前記コモンモードチョークコイルと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間の点と前記金属筐体との間に第２コンデンサが接続されている。

本発明の一実施形態によれば、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

第１の実施形態による電子回路が適用される車載機器を示す概略図である。図１の電子回路、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを示す回路図である。第１の実施形態のノイズ低減効果を示す概略図である。図１の電子回路が適用されたときの伝導エミッションを測定する測定系を示すブロック図である。比較例のノイズレベルの周波数特性を示す特性線図である。第１の実施形態のノイズレベルの周波数特性を示す特性線図である。第２の実施形態による電子回路が適用される車載機器を示す概略図である。第３の実施形態による電子回路が適用される車載機器を示す概略図である。

本発明は、以下に説明する複数の発明を包含する発明群に属する発明であり、以下に、その発明群の実施の形態として、第１ないし第３の実施形態について説明するが、そのうち、第１の実施形態が、本出願人が特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。
以下、本発明の実施形態による電子回路を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、後述する実施形態において、「接続」とは電気的な接続をいう。

図１ないし図６は、本発明の第１の実施形態による電子回路７を示している。電子回路７が適用される車載機器１の全体構成を図１に示す。車載機器１は、例えば、カーナビゲーションシステム等を構成している。図１に示すように、車載機器１には、電子回路７の入力側となる直流電源６と電子回路７の出力側となる負荷１６との間で発生するコモンモードノイズ（ノイズ）を低減するための電子回路７が設けられている。具体的には、車載機器１は、金属筐体２と、基板５と、直流電源６と、電子回路７と、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを構成するＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、負荷１６とを備えている。

金属筐体２は、例えば、導電性金属材料によって箱状に形成されている。金属筐体２は、例えば、基準グランド３となる自動車の車体（ボディ）に接続されている。金属筐体２と基準グランド３とは、リード線４により電気的に接続されている。金属筐体２と基準グランド３とは、固定用のボルト等によって直接的に接続されてもよい。これにより、金属筐体２は、グランド電位を有している。金属筐体２の内部には、電子回路７等が設けられた基板５が収容されている。

基板５は、例えば、樹脂材料のような絶縁材料によって平面状に形成されたフレキシブル基板（フレキシブルプリント基板）である。基板５は、金属筐体２と基板５のグランド５Ａ（グランド電極）とが直接接続されていない状態で、金属筐体２に固定されている。なお、基板５は、単一の絶縁層によって形成された単層基板でもよく、複数の絶縁層が積層された多層基板でもよい。基板５は、フレキシブル基板に限らず、リジット基板でもよい。基板５は、樹脂材料に限らず、例えばセラミックス材料、ガラス基板、液晶ポリマーによって形成してもよい。グランド５Ａは、例えば、基板５の第１主面または第２主面に設けられている。基板５が多層基板によって構成される場合には、グランド５Ａは、例えば基板５の中間層に形成されていてもよい。

基板５には、電子回路７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、負荷１６とが設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と負荷１６は、例えば基板５の第１主面に配置されている。直流電源６は、入力側電源ラインＡ１および入力側グランドラインＢ１を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に直流入力電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば直流入力電圧を降圧させた直流出力電圧を出力し、この直流出力電圧を負荷１６に供給する。負荷１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１からの直流出力電圧に基づいて駆動する。負荷１６は、出力側電源ラインＡ２および出力側グランドラインＢ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続されている。

このとき、入力側電源ラインＡ１および入力側グランドラインＢ１は、例えば直流電源６と車載機器１とを接続するワイヤハーネスの電線によって形成されている。出力側電源ラインＡ２および出力側グランドラインＢ２は、例えば基板５の第１主面に設けられた導体パターンによって形成されている。

直流電源６は、金属筐体２の外側に配置されている。直流電源６は、例えば自動車に搭載されたバッテリであり、予め決められた一定の直流入力電圧を供給している。直流電源６のプラス側端子は、入力側電源ラインＡ１を介して基板５の電源ラインＡに接続されている。一方、直流電源６のマイナス側端子は、入力側グランドラインＢ１を介して基板５のグランドラインＢに接続されている。

電子回路７は、基板５の電源ラインＡおよびグランドラインＢに接続されている。ここで、電源ラインＡおよびグランドラインＢは、例えば基板５の第１主面に設けられた導体パターンによって形成されている。

また、図２に示すように、電子回路７は、ノイズ対策部品としてのコモンモードチョークコイル８（以下、ＣＭＣＣ８という）と、ノイズ対策部品としての１組のラインバイパスコンデンサ（Ｙコンデンサ）である第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０とを備えている。このとき、電子回路７の入力側には、直流電源６が接続されている。電子回路７の出力側には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が接続されている。電子回路７は、直流電源６とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間に生じるコモンモードノイズを、ＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０とにより抑制する。

具体的には、ＣＭＣＣ８は、直流電源６とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間に設けられている。ＣＭＣＣ８は、電源ラインＡおよびグランドラインＢを伝搬するコモンモードノイズを低減するために、電源ラインＡおよびグランドラインＢの途中位置に配設されている。ＣＭＣＣ８は、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０よりも入力側（即ち、直流電源６側）に配置されている。ＣＭＣＣ８は、電源ラインＡに接続された第１チョークコイル８Ａと、グランドラインＢに接続された第２チョークコイル８Ｂとを備えている。ここで、ＣＭＣＣ８のインダクタンスは、例えば、２μＨ程度に設定されている。

図３に示すように、ＣＭＣＣ８は、ＣＭＣＣ８のインピーダンス（コモンモードインピーダンス）と、電源ラインＡおよびグランドラインＢにおけるコモンモードの特性インピーダンス、即ち、配線の特性インピーダンスとの差を利用してコモンモードノイズを反射している、または、熱に変換している。これにより、ＣＭＣＣ８は、コモンモードノイズを低減している。

より具体的には、ＣＭＣＣ８は、電源ラインＡおよびグランドラインＢに互いに異なる方向の電流が流れるディファレンシャルモード（ノーマルモード）に対してはインダクタとして働かない。このため、ディファレンシャルモードに対して、ＣＭＣＣ８のインピーダンス（ノーマルモードインピーダンス）が低くなる。

これに対し、ＣＭＣＣ８は、電源ラインＡおよびグランドラインＢに互いに同じ方向の電流が流れるコモンモードに対してインダクタとして働く。このため、コモンモードに対して、ＣＭＣＣ８のインピーダンスが高くなる。これにより、ＣＭＣＣ８は、コモンモードノイズを低減する。

第１コンデンサ９は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間で電源ラインＡに接続されている。第１コンデンサ９は、電源ラインＡと金属筐体２との間に接続(シャント接続)されている。第１コンデンサ９は、金属筐体２を介して基準グランド３と接続されている。第１コンデンサ９は、電源ラインＡに伝搬するコモンモードノイズを低減している。第１コンデンサ９は、電源ラインＡに伝搬するコモンモードノイズを基準グランド３に還流している。

第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間でグランドラインＢに接続されている。第２コンデンサ１０は、グランドラインＢと金属筐体２との間に接続（シャント接続）されている。第２コンデンサ１０は、金属筐体２を介して基準グランド３と接続されている。第２コンデンサ１０は、グランドラインＢに伝搬するコモンモードノイズを低減している。第２コンデンサ１０は、グランドラインＢに伝搬するコモンモードノイズを基準グランド３に還流している。なお、第２コンデンサ１０は、基板５のグランド５Ａと金属筐体２との間に接続してもよい。

ここで、第１コンデンサ９の容量Ｃ_１と第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２とは、同じである（Ｃ_１＝Ｃ_２）。第１コンデンサ９の容量Ｃ_１と第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２とは、例えば、１０００ｐＦ程度（１００００ｐＦ～１００ｐＦ程度）の値に設定している。なお、第１コンデンサ９の容量Ｃ_１と第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２とを異ならせてもよい（Ｃ_１≠Ｃ_２）。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、例えば、カーナビゲーションシステム等の車載機器１に搭載され１２Ｖバッテリに接続されるＤＣ／ＤＣコンバータである。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、直流電源６の電源電圧（１２Ｖ）を、コントローラ等のような負荷１６で使用するための駆動電圧（例えば、５Ｖ、３．３Ｖ等）に降圧する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、１２Ｖバッテリに接続される降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに限らず、例えば４８Ｖマイルドハイブリッド（４８Ｖ－Ｍｉｌｄ－ＨＥＶ）の車両に搭載される４８Ｖ－１２Ｖの昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ等でもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源ラインＡに接続されると共に、グランドラインＢに接続されている。グランドラインＢは、基板５のグランド５Ａに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源ラインＡおよびグランドラインＢの途中位置に配設されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ＣＭＣＣ８と負荷１６との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂのオンとオフのデューティ比に応じて、直流電源６から入力された直流入力電圧を直流出力電圧に降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、この直流出力電圧を負荷１６用の駆動電圧として負荷１６に供給する。より具体的には、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、入力側コンデンサ１２と、第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂと、コイル１４と、出力側コンデンサ１５とを備えている。

入力側コンデンサ１２は、直流電源６に並列接続されている。具体的には、入力側コンデンサ１２の第１端は、電源ラインＡに接続されている。入力側コンデンサ１２の第２端は、グランドラインＢに接続されている。

第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂは、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成されている。第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂは、例えば、バイポーラトランジスタ等でもよい。

第１スイッチング素子１３Ａは、ＣＭＣＣ８の第１チョークコイル８Ａとコイル１４との間で電源ラインＡに接続されている。第１スイッチング素子１３Ａのドレインは、ＣＭＣＣ８の第１チョークコイル８Ａに接続されている。第１スイッチング素子１３Ａのソースは、コイル１４の第１端に接続されている。第２スイッチング素子１３Ｂは、第１チョークコイル８Ａとコイル１４との接続点と、グランドラインＢとの間に接続されている。第２スイッチング素子１３Ｂのドレインは、第１スイッチング素子１３Ａのソースに接続されると共に、コイル１４の第１端に接続されている。第２スイッチング素子１３Ｂのソースは、グランドラインＢに接続されている。なお、第２スイッチング素子１３Ｂの代わりとして、ダイオードを用いてもよい。

また、第１スイッチング素子１３Ａのゲートおよび第２スイッチング素子１３Ｂのゲートは、第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂのデューティ比を制御する制御回路（図示せず）に接続されている。この制御回路は、このデューティ比に応じて、直流電源６から入力された直流入力電圧を直流出力電圧に降圧する。

コイル１４の第１端は、第１スイッチング素子１３Ａのソースと第２スイッチング素子１３Ｂのドレインとの接続点に接続されている。コイル１４の第２端は、負荷１６に接続されている。このため、直流出力電圧は、コイル１４を介して負荷１６に供給される。このとき、直流出力電圧は、出力側コンデンサ１５によって平滑化され、負荷１６に供給される。出力側コンデンサ１５の第１端は、電源ラインＡに接続されている。出力側コンデンサ１５の第２端は、グランドラインＢに接続されている。

本実施形態による電子回路７は上述の如き構成を有するものであり、次にその動作について説明する。

電子回路７の入力側は、直流電源６に接続されている。電子回路７の出力側は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続されている。このとき、直流電源６は、電子回路７を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１に向けて直流入力電圧を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂのオンとオフのデューティ比に応じて、直流入力電圧を直流出力電圧に降圧する。この直流出力電圧は、出力側コンデンサ１５によって平滑化され、負荷１６に供給される。

ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の第１スイッチング素子１３Ａおよび第２スイッチング素子１３Ｂは、スイッチング動作を行っている。このため、電源ラインＡやグランドラインＢに高周波のノイズ信号が混入することがある。このとき、ノイズ信号は、電源ラインＡとグランドラインＢに互いに同方向の信号が伝搬するコモンモードと、電源ラインＡとグランドラインＢに互いに逆方向の信号が伝搬するノーマルモード（ディファレンシャルモード）とが存在する。即ち、コモンモードでは、第１チョークコイル８Ａと第２チョークコイル８Ｂに互いに同じ方向の電流が流れ、ノーマルモードでは、第１チョークコイル８Ａと第２チョークコイル８Ｂに互いに異なる方向の電流が流れる。

これに対し、電子回路７は、ＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０とを備えている。図３に示すように、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、直流電源６と負荷１６との間で発生したコモンモードノイズを反射している、または、還流している。より具体的には、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間に配置されているため、主に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１で発生したコモンモードノイズを低減している。さらに、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０が設けられることで、配線（電源ラインＡとグランドラインＢ）の特性インピーダンスを低減することができる。ここで、配線の特性インピーダンスが低いほど、ＣＭＣＣ８によるノイズ低減効果が高くなる。このため、コモンモードノイズに対するＣＭＣＣ８と配線との間のインピーダンスの差を大きくして、ＣＭＣＣ８によるコモンモードノイズを低減し易くするという相乗効果を引き起こすことができる。即ち、ＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０との双方が設けられることで、コモンモードノイズ（ノイズ）の低減効果を高めることができる。

ところで、実開昭６１－２０５２９０号公報には、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを有した電源回路が開示されている。このような絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力側と出力側でグランドラインが共通化していない。このため、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側または出力側には、ラインバイパスコンデンサ（Ｙコンデンサ）を備えたフィルタ（ノイズフィルタ）が接続されている。

これに対し、第１の実施形態による車載機器１は、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータからなるＤＣ／ＤＣコンバータ１１を備えている。このような非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力側と出力側でグランドラインが共通化している。このため、一般的に、グランドラインＢは金属筐体に直接接続されている。しかしながら、グランドラインＢを金属筐体に接続すると、金属筐体と基準グランドが高周波的にもショートし、Ｙコンデンサを使用できなくなる（Ｙコンデンサの接続先がなくなる）ため、ＣＭＣＣ８のみによってコモンモードノイズを低減させることになり、コモンモードノイズの対策が不十分になることがある。そこで、第１の実施形態による電子回路７は、ＣＭＣＣ８に加えて、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０を備えている。この電子回路７は、ＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０とにより、コモンモードノイズ（ノイズ）を低減している。

次に、このようなＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０とによるノイズ低減効果を確認するために、第１の実施形態による電子回路７を用いたときの伝導エミッションと、比較例による電子回路を用いたときの伝導エミッションとを測定した。ここで、比較例による電子回路は、第１の実施形態による電子回路７から第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０を省き、非特許文献１のように、金属筐体２と基板５のグランド５Ａとをショートさせたような構成をしている。

具体的には、４８Ｖマイルドハイブリッド（４８Ｖ－Ｍｉｌｄ－ＨＥＶ）の４８Ｖ－１２ＶのＤＣ／ＤＣコンバータを想定したデモボードにおいて、ＣＩＳＰＲ２５の電圧法を用いて、伝導エミッションを測定した。このときの測定系を図４に示す。この測定系で用いられたＣＭＣＣ８のインダクタンスを２μＨ程度とし、第１コンデンサ９の容量Ｃ_１および第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２をそれぞれ１００ｐＦ程度としている。

図４に示すように、伝導エミッションを測定するために、第１～第４疑似電源回路網１７Ａ～１７Ｄ（図４中の「ＡＮ」）とＥＭＩレシーバ１８とが設けられている。言い換えれば、直流電源６とＤＣ／ＤＣコンバータ１１および負荷１６とに接続された電子回路７が適用される車載機器１に対し、第１～第４疑似電源回路網１７Ａ～１７ＤとＥＭＩレシーバ１８とが加えられている。

具体的には、第１疑似電源回路網１７Ａは、直流電源６と基板５との間で入力側電源ラインＡ１の途中位置に設けられている。第１疑似電源回路網１７Ａには、ＥＭＩレシーバ１８が接続されている。ＥＭＩレシーバ１８は、第１疑似電源回路網１７Ａからノイズ波を取得し、伝導エミッションを測定する。第２疑似電源回路網１７Ｂは、直流電源６と基板５との間で入力側グランドラインＢ１の途中位置に設けられている。第３疑似電源回路網１７Ｃは、基板５と負荷１６との間で出力側電源ラインＡ２の途中位置に設けられている。第４疑似電源回路網１７Ｄは、基板５と負荷１６との間で出力側グランドラインＢ２の途中位置に設けられている。このとき、第３疑似電源回路網１７Ｃおよび第４疑似電源回路網１７Ｄが加えられるためのスペースを確保するために、負荷１６は、基板５から離間した位置に配置された状態で、伝導エミッションの測定が実行される。

次に、比較例および第１の実施形態について、図４の測定系を用いて伝導エミッションを測定した結果をノイズレベルの周波数特性として図５および図６に示す。

図５は、比較例について、図４の測定系を用いて伝導エミッションを測定した結果をノイズレベルの周波数特性として示している。図５に示すように、比較例では、ノイズレベルは、例えば、１００ＭＨｚ（例えば、ＦＭラジオの周波数帯）の周波数帯で３０ｄＢμＶ程度となっている。

なお、３０ＭＨｚの周波数帯を境に、特性が検出バンド幅の差で異なっている。例えば、３０ＭＨｚ以下の周波数帯では、バンド幅が９ｋＨｚ程度となっている。これに対し、３０ＭＨｚ以上の周波数帯では、バンド幅が１００ｋＨｚ程度となっている。

図６は、第１の実施形態について、図４の測定系を用いて伝導エミッションを測定した結果をノイズレベルの周波数特性として示している。図６に示すように、第１の実施形態では、ノイズレベルは、例えば、１００ＭＨｚの周波数帯で２０ｄＢμＶ以下となっている。

図５および図６に示すように、第１の実施形態による電子回路７は、１００ＭＨｚの周波数帯で、比較例に比べて、ノイズレベルを１０ｄＢμＶ以上抑制している。このように、電子回路７を用いることで、直流電源６と負荷１６との間で発生するコモンモードノイズ（ノイズ）を低減することができる。

言い換えれば、ＣＭＣＣ８のみでコモンモードノイズの対策を行っている比較例では、元々の配線の特性インピーダンスとＣＭＣＣ８のインピーダンスとの差しかノイズ低減に寄与していない。一方、第１の実施形態では、ＣＭＣＣ８によるノイズ低減効果に加えて、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０によってコモンモードノイズを低減するという効果が得られる。さらに、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０を設けることで、配線の特性インピーダンスを低くすることができ、ＣＭＣＣ８によるノイズ低減効果が高まるという相乗効果を引き起こしている。

かくして、第１の実施形態による電子回路７では、金属筐体２と基準グランド３とが接続されており、基板５のグランド５Ａと金属筐体２とは直接接続されていない。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、電源ラインＡに接続されると共に、基板５のグランド５Ａに接続されてグランドラインＢに接続されている。電源ラインＡと金属筐体２との間には、第１コンデンサ９が接続されている。グランドラインＢと金属筐体２との間には、第２コンデンサ１０が接続されている。

この構成によれば、第１コンデンサ９は、電源ラインＡを伝搬するコモンモードノイズを還流または反射することができる。第２コンデンサ１０は、グランドラインＢを伝搬するコモンモードノイズを還流または反射することができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を備えた車載機器１において、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

また、電源ラインＡおよびグランドラインＢの途中位置には、ＣＭＣＣ８が配設されている。この構成によれば、ＣＭＣＣ８が設けられることで、コモンモードに対して、ＣＭＣＣ８のインピーダンスが高くなる。このため、コモンモードノイズを低減することができる。これに加え、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０が設けられることで、配線の特性インピーダンスが低くなる。このため、ＣＭＣＣ８によるコモンモードノイズを低減し易くするという相乗効果を引き起こすことができる。以上により、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

また、第１コンデンサ９は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間で電源ラインＡに接続されており、第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間でグランドラインＢに接続されている。この構成によれば、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、主に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１で発生したコモンモードノイズを低減することができる。これにより、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

また、第１コンデンサ９の容量Ｃ_１と第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２とが同じである。この構成によれば、第１コンデンサ９と第２コンデンサ１０を伝搬するコモンモードノイズを同程度にすることできる。このため、第１コンデンサ９の容量Ｃ_１と第２コンデンサ１０の容量Ｃ_２とが異なる構成と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

次に、図７は、本発明の第２の実施形態による電子回路が適用される車載機器を示している。第２の実施形態の特徴は、第１の実施形態による電子回路を構成するコモンモードチョークコイルと２つのラインバイパスコンデンサとの位置関係を逆にしたことにある。なお、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

前述した第１の実施形態では、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８の出力側（ＤＣ／ＤＣコンバータ１１側）に接続されていた。即ち、第１コンデンサ９は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間で電源ラインＡに接続されていた。また、第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間でグランドラインＢに接続されていた。

これに対し、第２の実施形態では、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、ＣＭＣＣ８の入力側（直流電源６側）に接続されている。このため、第１の実施形態と第２の実施形態とでは、ＣＭＣＣ８と第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０との位置関係が逆になっている。

具体的には、第２の実施形態による電子回路２１では、第１コンデンサ９は、直流電源６とＣＭＣＣ８との間で電源ラインＡに接続されている。また、第２コンデンサ１０は、直流電源６とＣＭＣＣ８との間でグランドラインＢに接続されている。ＣＭＣＣ８は、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０よりも出力側（即ち、負荷１６側）に配置されている。このとき、電子回路２１では、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０は、主に、直流電源６で発生したコモンモードノイズを低減している。なお、第２の実施形態では、第１コンデンサ９は、ワイヤハーネスの電線である入力側電源ラインＡ１を介して電源ラインＡに接続されてもよい。同様に、第２の実施形態では、第２コンデンサ１０は、ワイヤハーネスの電線である入力側グランドラインＢ１を介してグランドラインＢに接続されてもよい。

かくして、第２の実施形態でも第１の実施形態と同様に、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

次に、図８は、第３の実施形態による電子回路が適用される車載機器を示している。第３の実施形態の特徴は、第１の実施形態による電子回路からコモンモードチョークコイルを省いたことにある。なお、第３の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

前述した第１の実施形態は、ＣＭＣＣ８が電子回路７に備えられた構成となっていた。しかし、第３の実施形態は、第１の実施形態による電子回路７からＣＭＣＣ８を省いた構成となっている。

具体的には、第３の実施形態による電子回路３１では、第１コンデンサ９は、直流電源６とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間で電源ラインＡに接続されている。また、第２コンデンサ１０は、直流電源６とＤＣ／ＤＣコンバータ１１との間でグランドラインＢに接続されている。このように、ＣＭＣＣ８が設けられていない構成でも、第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０により、コモンモードノイズを低減することができる。

かくして、第３の実施形態でも第１の実施形態と同様に、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

なお、前記第１の実施形態および前記第２の実施形態では、それぞれ１組のラインバイパスコンデンサとして第１コンデンサ９および第２コンデンサ１０を用いる構成とした場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば、ラインバイパスコンデンサ（第１コンデンサおよび第２コンデンサ）を２組用いる構成としてもよい。具体的には、これら２組のラインバイパスコンデンサによりコモンモードチョークコイルを挟むような位置関係とする構成としてもよい。即ち、１組のラインバイパスコンデンサをコモンモードチョークコイルよりも入力側（より具体的には、直流電源とコモンモードチョークコイルとの間）に接続すると共に、もう１組のラインバイパスコンデンサをコモンモードチョークコイルよりも出力側（より具体的には、コモンモードチョークコイルと非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータとの間）に接続してもよい。

また、配線の特性インピーダンスが高いほど、ラインバイパスコンデンサを設けることによるノイズ低減効果が高くなる。このため、入力側と出力側とのうち、配線の特性インピーダンスがより高い方にラインバイパスコンデンサを接続した場合には、ノイズ低減効果が高くなる。配線の特性インピーダンスは、各機器の状態やノイズの規格等により変わっている。

前記第１の実施形態で記載した具体的な数値は、一例を示したものであり、例示した値に限らない。

前記各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

次に、上記実施形態に含まれる電子回路として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、基板と、金属筐体と、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車載機器に用いる電子回路であって、前記金属筐体と基準グランドとが接続されており、前記基板のグランドと前記金属筐体とは直接接続されておらず、前記非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータは、電源ラインに接続されると共に、前記基板のグランドに接続されたグランドラインに接続されており、前記電源ラインと前記金属筐体との間に第１コンデンサが接続されており、前記グランドラインと前記金属筐体との間に第２コンデンサが接続されている。

第１の態様によれば、第１コンデンサは、電源ラインを伝搬するコモンモードノイズを還流または反射することができる。第２コンデンサは、グランドラインを伝搬するコモンモードノイズを還流または反射することができる。これにより、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた車載機器において、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

第２の態様としては、第１の態様において、前記電源ラインおよび前記グランドラインの途中位置には、コモンモードチョークコイルが配設されている。第２の態様によれば、コモンモードチョークコイルが設けられることで、コモンモードに対して、コモンモードチョークコイルのインピーダンスが高くなる。このため、コモンモードノイズを低減することができる。これに加え、第１コンデンサおよび第２コンデンサが設けられることで、配線の特性インピーダンスが低くなる。このため、コモンモードチョークコイルによるコモンモードノイズを低減し易くするという相乗効果を引き起こすことができる。以上により、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

第３の態様としては、第２の態様において、前記第１コンデンサは、前記コモンモードチョークコイルと前記非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータとの間で前記電源ラインに接続されており、前記第２コンデンサは、前記コモンモードチョークコイルと前記非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータとの間で前記グランドラインに接続されている。第３の態様によれば、第１コンデンサおよび第２コンデンサは、主に、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータで発生したコモンモードノイズを低減することができる。これにより、従来と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

第４の態様としては、第１ないし第３のいずれかの態様において、前記第１コンデンサの容量と前記第２コンデンサの容量とが同じである。第４の態様によれば、第１コンデンサ９と第２コンデンサ１０を伝搬するコモンモードノイズを同程度にすることできる。このため、第１コンデンサの容量と第２コンデンサの容量とが異なる構成と比較して、コモンモードノイズの低減効果を高めることができる。

１車載機器
２金属筐体
３基準グランド
５基板
５Ａグランド
７，２１，３１電子回路
８ＣＭＣＣ（コモンモードチョークコイル）
９第１コンデンサ
１０第２コンデンサ
１１ＤＣ／ＤＣコンバータ（非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ）
Ａ電源ライン
Ｂグランドライン
Ｃ_１，Ｃ_２容量

Claims

基板と、金属筐体と、ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車載機器に用いる電子回路であって、
前記金属筐体と基準グランドとが接続されており、
前記基板のグランドと前記金属筐体とは直接接続されておらず、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電源の電源ラインおよびグランドラインに接続されると共に、前記グランドラインは前記基板のグランドに接続されており、
前記電源ラインおよび前記グランドラインの途中位置には、コモンモードチョークコイルが配設されており、
前記電源ラインにおける前記コモンモードチョークコイルと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間の点と前記金属筐体との間に第１コンデンサが接続されており、
前記グランドラインにおける前記コモンモードチョークコイルと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間の点と前記金属筐体との間に第２コンデンサが接続されていることを特徴とする電子回路。
前記第１コンデンサの容量と前記第２コンデンサの容量とが同じであることを特徴とする請求項１に記載の電子回路。