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【発明の名称】 電子制御装置
【発明者】 【氏名】金山 光浩
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会社デンソー内

【氏名】板橋 徹
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会社デンソー内

【要約】 【課題】電子制御装置において、駆動回路のスイッチング動作によって生じるノイズを効果的に低減する。

【解決手段】チャージポンプ回路45を備えた電子制御装置では、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1と各回路に共通の電源配線3とが、配線パターンよりもインピーダンスの大きいバイアホールvaで接続されており、同様に、上記回路45に専用のグランド配線5と各回路に共通のグランド配線7とがバイアホールvbで接続されている。更に、バイアホールvaと電源配線1とを結ぶ電源配線2と、バイアホールvbとグランド配線5とを結ぶグランド配線6との間にノイズ発生抑制用のコンデンサCが接続されている。このため、上記回路45のスイッチング素子12,13のスイッチング動作によって共通の電源配線3及びグランド配線7に急峻な電流変動が生じるのを確実に防止できる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動対象への通電と非通電とを切り換える駆動回路を備えた電子制御装置において、
前記駆動回路の電源配線が、当該電子制御装置内の各回路に電源を供給する共通電源配線とは区別された専用の電源配線(以下、専用電源配線という)として設けられている共に、その専用電源配線と前記共通電源配線とが、前記専用電源配線よりも大きなインピーダンスを有する接続手段で接続されており、
更に、前記専用電源配線と前記駆動回路のグランド配線との間に、容量性素子が接続されていること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項2】
請求項1に記載の電子制御装置において、
当該電子制御装置は、多層の積層プリント基板に形成されていると共に、
前記各配線は、前記積層プリント基板の配線パターンであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項3】
請求項2に記載の電子制御装置において、
前記専用電源配線は、前記積層プリント基板の表層に形成されていること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項4】
請求項3に記載の電子制御装置において、
前記共通電源配線のうち、少なくとも前記接続手段を介して前記専用電源配線に接続される部分は、前記積層プリント基板の内層に形成されており、
前記接続手段は、前記積層プリント基板のバイアホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項5】
請求項2に記載の電子制御装置において、
前記共通電源配線のうち、少なくとも前記接続手段を介して前記専用電源配線に接続される部分と、前記専用電源配線のうち、少なくとも前記接続手段を介して前記共通電源配線に接続される部分との各々は、前記積層プリント基板の互いに異なる層に形成されており、
前記接続手段は、前記積層プリント基板のバイアホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項6】
請求項4又は請求項5に記載の電子制御装置において、
前記接続手段としてのバイアホールは、前記容量性素子と前記駆動回路を構成する部品との何れでもない他の部品のリード端子が挿入されるスルーホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項7】
請求項4又は請求項5に記載の電子制御装置において、
前記接続手段としてのバイアホールは、前記容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項8】
請求項1に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路のグランド配線が、当該電子制御装置内の各回路のグランド電位を規定する共通グランド配線とは区別された専用のグランド配線(以下、専用グランド配線という)として設けられている共に、その専用グランド配線と前記共通グランド配線とが、前記専用グランド配線よりも大きなインピーダンスを有する第2の接続手段で接続されており、
更に、前記容量性素子は、前記専用電源配線と前記専用グランド配線との間に接続されていること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項9】
請求項2ないし請求項7の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路のグランド配線が、当該電子制御装置内の各回路のグランド電位を規定する共通グランド配線とは区別された専用のグランド配線(以下、専用グランド配線という)として設けられている共に、その専用グランド配線と前記共通グランド配線とが、前記専用グランド配線よりも大きなインピーダンスを有する第2の接続手段で接続されており、
更に、前記容量性素子は、前記専用電源配線と前記専用グランド配線との間に接続されていること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項10】
請求項9に記載の電子制御装置において、
前記専用グランド配線は、前記積層プリント基板の表層に形成されていること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項11】
請求項10に記載の電子制御装置において、
前記共通グランド配線のうち、少なくとも前記第2の接続手段を介して前記専用グランド配線に接続される部分は、前記積層プリント基板の内層に形成されており、
前記第2の接続手段は、前記積層プリント基板のバイアホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項12】
請求項9に記載の電子制御装置において、
前記共通グランド配線のうち、少なくとも前記第2の接続手段を介して前記専用グランド配線に接続される部分と、前記専用グランド配線のうち、少なくとも前記第2の接続手段を介して前記共通グランド配線に接続される部分との各々は、前記積層プリント基板の互いに異なる層に形成されており、
前記第2の接続手段は、前記積層プリント基板のバイアホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項13】
請求項11又は請求項12に記載の電子制御装置において、
前記第2の接続手段としてのバイアホールは、前記容量性素子と前記駆動回路を構成する部品との何れでもない他の部品のリード端子が挿入されるスルーホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項14】
請求項11又は請求項12に記載の電子制御装置において、
前記第2の接続手段としてのバイアホールは、前記容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項15】
請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記接続手段が、抵抗素子であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項16】
請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記接続手段が、インダクタンス素子であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項17】
請求項8ないし請求項10の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記第2の接続手段が、抵抗素子であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項18】
請求項8ないし請求項10の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記第2の接続手段が、インダクタンス素子であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項19】
請求項8〜14、17、18の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記第2の接続手段のインピーダンスは、前記専用グランド配線のインピーダンスの1.1倍以上であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項20】
請求項8〜14、17〜19の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記専用グランド配線の配線面積は、前記共通グランド配線の配線面積の0.5倍以下であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項21】
請求項1ないし請求項20の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記駆動対象への通電と非通電とを繰り返し切り換える回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項22】
請求項1ないし請求項21の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動対象は、容量成分を有するものであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項23】
請求項22に記載の電子制御装置において、
前記駆動対象は、チャージポンプ回路の充放電用コンデンサであること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項24】
請求項1ないし請求項21の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記専用電源配線を介して供給される電源電圧から該電源電圧よりも高い電圧を生成するスイッチング昇圧型電源回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項25】
請求項1ないし請求項21の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記専用電源配線を介して供給される電源電圧から該電源電圧よりも低い電圧を生成するスイッチング降圧型電源回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項26】
請求項1ないし請求項21の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路は、当該電子制御装置の外部に設けられる電気負荷を前記駆動対象とした電気負荷駆動回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項27】
請求項26に記載の電子制御装置において、
前記電気負荷の一端が前記専用電源配線に接続され、
前記駆動回路は、前記電気負荷の他端をスイッチング素子を介して当該駆動回路のグランド配線に接続させることにより、該電気負荷に通電する回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項28】
請求項26に記載の電子制御装置において、
前記電気負荷の一端が前記駆動回路のグランド配線に接続され、
前記駆動回路は、前記電気負荷の他端をスイッチング素子を介して前記専用電源配線に接続させることにより、該電気負荷に通電する回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項29】
請求項26に記載の電子制御装置において、
前記駆動回路は、前記電気負荷の一端を前記専用電源配線に接続させる高電位側スイッチング素子と、前記電気負荷の他端を当該駆動回路のグランド配線に接続させる低電位側スイッチング素子とを備え、その両スイッチング素子によって前記電気負荷への通電を制御する回路であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項30】
請求項1ないし請求項29の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記接続手段のインピーダンスは、前記専用電源配線のインピーダンスの1.1倍以上であること、
を特徴とする電子制御装置。
【請求項31】
請求項1ないし請求項30の何れか1項に記載の電子制御装置において、
前記専用電源配線の配線面積は、前記共通電源配線の配線面積の0.5倍以下であること、
を特徴とする電子制御装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、電子制御装置に関し、特に、駆動対象への通電と非通電とを切り換える駆動回路を備えた電子制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、電子制御装置においては、スイッチング素子をオン/オフさせることで電子素子や電気負荷などの駆動対象への通電と非通電とを切り換えるスイッチング式の様々な駆動回路が搭載されている。そして、この種の駆動回路としては、例えば、高電圧を生成するためにコンデンサを充放電させるチャージポンプ(チャージアップ)回路(例えば、特許文献1,2参照)や、スイッチングレギュレータ(スイッチング型の電源回路)や、電子制御装置の外部の電気負荷をスイッチング駆動する電気負荷駆動回路などがある。
【0003】
特に、電子制御装置では、機能の高度化に伴って消費電力が増大する傾向にあるため、電力損失を低減するために、スイッチング式の駆動回路の採用が進んでいる。
一方、電子制御装置内の各回路も増大しており、多くの部品を効率良く実装するという観点から、プリント基板として、配線層を複数備える多層の積層プリント基板(いわゆる多層基板)の採用が進んでいる。
【特許文献1】特許第2572408号公報
【特許文献2】特許第3368783号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、スイッチング式の駆動回路では、スイッチング素子のオン又はオフ時に、通電経路である電源配線からグランド配線へとパルス的な(立ち上がり又は立ち下がりが急峻な)電流が流れる。
【0005】
そして、そのようなパルス的な電流が大きくしかも周期的に流れると、電子制御装置内の通電経路であるプリント基板の配線パターンや電子制御装置外の通電経路であるワイヤハーネスから、電流変動によるノイズとしての電磁波が発生し、例えば、自動車においては、その自動車に搭載されている電波受信装置(ラジオなど)の良好な電波受信を妨害してしまう。また、電子制御装置内の他の回路に影響を与えてしまう可能性もある。
【0006】
そこで、このようなノイズの発生について、駆動回路が基本的な構成のチャージポンプ回路である場合を例に挙げて説明する。
まず、図15(A)は、チャージポンプ回路11の構成を表す構成図であり、図15(B)は、そのチャージポンプ回路11の作用を表すタイムチャートであり、図16は、そのチャージポンプ回路11を備えた電子制御装置のプリント基板19の断面図である。尚、この例において、プリント基板19は、配線層が4層の4層基板である。そして、図15(A)における回路の各配線は、プリント基板19の配線パターンによって形成されている。
【0007】
図15(A)に示すように、この例のチャージポンプ回路11は、電源電圧が印加される電源配線1にエミッタが接続されたPNPトランジスタからなる放電用スイッチング素子12と、グランド配線5にエミッタが接続され、コレクタが放電用スイッチング素子12のコレクタに接続されたNPNトランジスタからなる充電用スイッチング素子13と、電源配線1にアノードが接続された入力側逆流防止用ダイオード14と、そのダイオード14のカソードにアノードが接続された出力側逆流防止用ダイオード15と、上記両スイッチング素子12,13のコレクタとダイオード14のカソードとの間に接続された昇圧用のコンデンサ(チャージポンプコンデンサ)16と、ダイオード15のカソードとグランド配線5との間に接続された昇圧電圧出力用のコンデンサ17とを備えている。
【0008】
そして、上記両スイッチング素子12,13は、制御部18から出力される制御信号により、図15(B)の如く所定の作動周期で互いに反対の状態にオン/オフされる。
つまり、このチャージポンプ回路11では、放電用スイッチング素子12がオフで充電用スイッチング素子13がオンされると、図15(A)における二点鎖線の矢印で示すように、電源配線1→ダイオード14→コンデンサ16→充電用スイッチング素子13→グランド配線5の経路で電流が流れてコンデンサ16が充電され、また、充電用スイッチング素子13がオフで放電用スイッチング素子12がオンされると、図15(A)における一点鎖線の矢印で示すように、電源配線1→放電用スイッチング素子12→コンデンサ16→ダイオード15→コンデンサ17→グランド配線5の経路で電流が流れて、コンデンサ16が放電されると共にコンデンサ17が充電される。そして、こうした動作の繰り返しにより、コンデンサ17はコンデンサ16の充電電圧が足し合わされることで電源配線1の電圧(即ち、電源電圧)よりも高い電圧で充電され、そのコンデンサ17の電圧が昇圧電圧として出力されることとなる。
【0009】
ここで、図15(A)のチャージポンプ回路11では、電源配線1とグランド配線5との間にコンデンサCを接続するようにしているが、それは以下の理由による。
まず、電源配線1とグランド配線5との各々は、電子制御装置における各回路に共通の電源配線3とグランド配線7とにそれぞれ繋がっているが、もし、上記コンデンサCが設けられていないとすると、充電用スイッチング素子13のオン時(コンデンサ16の充電時)と、放電用スイッチング素子12のオン時(コンデンサ16の放電時)とにおいて、図15(B)の3段目及び4段目に示すように、コンデンサ16の充電と放電とに伴うパルス的な大電流が共通の電源配線3から本チャージポンプ回路11へ流れ込んで、その電流が共通のグランド配線7へと戻ることとなる。そして、その大きな電流変化により、電子制御装置に電源電圧を供給するワイヤハーネスなどからノイズが発生して、ラジオなどの他の機器に影響を与えてしまう可能性がある。
【0010】
そこで、電源配線1とグランド配線5との間にコンデンサCを接続しておくことにより、上記各スイッチング素子12,13がオフからオンに転じた際に、そのコンデンサCからチャージポンプ回路11の電源配線1へ電流が供給されて、共通の電源配線3に流れる電流(詳しくは、その電源配線3から流入する電流)の急変を防止している。つまり、コンデンサCにより、スイッチング素子12,13がオンされた時の一時的で急峻な電流供給をまかなって、共通の電源配線3からは比較的緩やかに電流供給を受けることができるようにし、これによりノイズの発生を低減させようとしている。
【0011】
ところが、この例のチャージポンプ回路11では、図15(A)及び図16に示すように、本回路11の電源配線1が、電子制御装置のコネクタ20の電源端子21を起点とした共通の電源配線3と特に区別されておらず、同様に、本回路11のグランド配線5も、上記コネクタ20のグランド端子22を起点とした共通のグランド配線7と特に区別されていない。そして、コンデンサCの一端がバイアホールv1を介して共通の電源配線3と区別のない電源配線1に接続されていると共に、放電用スイッチング素子12のエミッタとダイオード14のアノードも、バイアホールv2,v3を介して上記電源配線1にそれぞれ接続されている。また、コンデンサCの他端もバイアホールv4を介して共通のグランド配線7と区別のないグランド配線5に接続されていると共に、充電用スイッチング素子13のエミッタとコンデンサ17の一端も、バイアホールv5,v6を介して上記グランド配線5にそれぞれ接続されている。そして、バイアホールv1〜v6のインピーダンスZvは、一般にプリント基板の配線パターンのインピーダンスよりも大きい。
【0012】
このため、スイッチング素子12,13がオンされた時に、バイアホールv1,v4を介して接続されたコンデンサCには電流が流れず、そのバイアホールv1,v4よりもインピーダンスが小さい共通の電源配線3からパルス的に電流が流入して、その電流がグランド配線7へと戻ることとなり、結局、コンデンサCを設けることによるノイズ低減効果が得られなくなってしまう。尚、図16においては、斜めのハッチングを付した部分が配線パターンである。また、図16に示されているコンデンサCと、スイッチング素子12,13と、ダイオード14と、コンデンサ17との各々は、表面実装型の部品であり、その各部品において黒く塗りつぶされた部分は、プリント基板19への接続部(端子)である。
【0013】
そこで、本発明は、電子制御装置において、駆動回路のスイッチング動作によって生じるノイズを効果的に低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の電子制御装置では、駆動対象への通電と非通電とを切り換える駆動回路の電源配線が、当該電子制御装置内の各回路に電源を供給する共通電源配線とは区別された専用の電源配線(以下、専用電源配線という)として設けられており、その専用電源配線と前記共通電源配線とが、専用電源配線よりも大きなインピーダンスを有する接続手段で接続されている。そして更に、専用電源配線と駆動回路のグランド配線との間に、容量性素子が接続されている。
【0015】
このような請求項1の電子制御装置では、駆動回路の専用電源配線と当該電子制御装置内の共通電源配線とを、専用電源配線よりもインピーダンスの大きい接続手段によって接続しているため、駆動回路のスイッチング動作によって生じる急峻な電流変動が、電子制御装置内の共通電源配線に直接伝播することを抑制して、その共通電源配線での電流変動を緩やかなものにすることができる。その上、接続手段よりも駆動回路側(下流側)である専用電源配線と駆動回路のグランド配線との間に容量性素子を接続するようにしているため、駆動回路の作動によって生じる急峻な電流変動のうち、作動初期の一時的な大きな電流部分を、上記容量性素子から確実に供給することができ、その結果、共通電源配線での電流変動を更に緩やかなものにすることができる。
【0016】
このため、駆動回路のスイッチング動作によって外部機器や当該電子制御装置内の他の回路に与えるノイズを、効果的に低減することができる。
尚、電子制御装置内の各回路は増大する傾向にあり、多くの部品を効率良く実装するためには、請求項2に記載の如く、電子制御装置を形成するプリント基板として、多層の積層プリント基板(多層基板)を用いることが好ましい。そして、この場合、前記各配線は、その積層プリント基板の配線パターンとなる。
【0017】
ここで、積層プリント基板を用いる場合には、請求項3に記載の如く、前記専用電源配線を、その積層プリント基板の表層に形成すれば、駆動回路のスイッチング動作に伴う変化の大きい電流(スイッチング電流)が、その表層の配線のみに流れることとなり、そのスイッチング電流が流れる経路のインピーダンスを小さくすることできる(つまり、スイッチング電流を流し易くなる)ため、効率の面で非常に有利である。
【0018】
また、この請求項3の電子制御装置の場合、請求項4に記載のように、共通電源配線のうち、少なくとも接続手段を介して専用電源配線に接続される部分が、積層プリント基板の内層に形成されているならば、接続手段としては、積層プリント基板のバイアホールを用いることが好ましい。バイアホールは、プリント基板の配線パターンよりもインピーダンスが大きいため、そのバイアホールを接続手段とすることで、駆動回路の専用電源配線よりも大きなインピーダンスを有する接続手段を安価に得る事ができるからである。
【0019】
一方、プリント配線基板として積層プリント基板を用いる場合、請求項5に記載の如く、共通電源配線のうち、少なくとも接続手段を介して専用電源配線に接続される部分と、専用電源配線のうち、少なくとも接続手段を介して共通電源配線に接続される部分との各々を、積層プリント基板の互いに異なる層に形成することが考えられる。そして、この場合にも、接続手段として、積層プリント基板のバイアホールを用いることにより、請求項4について述べた効果と同様の効果を得ることができる。
【0020】
また、この場合、共通電源配線のうちで接続手段により専用電源配線に接続される部分よりも、専用電源配線の方が、積層プリント基板において容量性素子が実装される面に近い配線層で形成されるようにしておけば、良好なインピーダンス差(つまり、「専用電源配線のインピーダンス<接続手段のインピーダンス」という関係)を簡単に得ることができる。
【0021】
次に、請求項6に記載の電子制御装置では、請求項4,5の電子制御装置において、接続手段としてのバイアホールを、前記容量性素子と駆動回路を構成する部品との何れでもない他の部品のリード端子が挿入されるスルーホールとしている。
【0022】
このような請求項6の電子制御装置によれば、接続手段としての専用のバイアホールが不要となり、プリント基板の省スペース化が図れ、延いては、コストの低減が可能となる。尚、リード端子挿入用のスルーホールを接続手段として兼用する他の部品としては、電源配線での電流変動に影響を受けない部品が好ましい。
【0023】
また、請求項7に記載の電子制御装置では、請求項4,5の電子制御装置において、接続手段としてのバイアホールを、前記容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールとしている。
【0024】
つまり、容量性素子がリード部品(リード端子を有する挿入型の部品)である場合には、その容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールを、接続手段として兼用することができる。そして、このような請求項7の電子制御装置によっても、接続手段としての専用のバイアホールが不要となり、プリント基板の省スペース化が図れ、延いては、コストの低減が可能となる。また、上記の良好なインピーダンス差も確保することができる。
【0025】
次に、請求項8に記載の電子制御装置では、請求項1の電子制御装置において、前記駆動回路のグランド配線が、当該電子制御装置内の各回路のグランド電位を規定する共通グランド配線とは区別された専用のグランド配線(以下、専用グランド配線という)として設けられている共に、その専用グランド配線と前記共通グランド配線とが、専用グランド配線よりも大きなインピーダンスを有する第2の接続手段で接続されている。そして更に、前記容量性素子は、前記専用電源配線と専用グランド配線との間に接続されている。
【0026】
つまり、請求項8の電子制御装置では、グランド配線の方についても、電源配線と同様に、各回路に共通な共通グランド配線と、駆動回路に専用の専用グランド配線とに分けると共に、その配線同士を専用グランド配線よりもインピーダンスの大きい第2の接続手段で接続するようにしており、専用グランド配線と専用電源配線との間に容量性素子を接続するようにしている。そして、このような請求項8の電子制御装置によれば、駆動回路のスイッチング動作によって生じる急峻な電流変動が、電子制御装置内の共通グランド配線に直接伝播することを抑制して、その共通グランド配線での電流変動をも、緩やかなものにすることができる。
【0027】
このため、電子制御装置のグランド端子(グランド配線が接続される端子)と外部電源の低電位側(マイナス端子側)とを結ぶ外部配線に急峻な電流変動が生じても外部機器に影響を及ぼすノイズが発生してしまう場合(例えば、上記外部配線のインピーダンスが比較的大きい場合)には、この請求項8の構成を採ることにより、そのようなノイズの発生を効果的に低減することができる。そして、この請求項8の電子制御装置によれば、駆動回路のスイッチング動作によって外部機器や当該電子制御装置内の他の回路に与えるノイズを、より確実に低減することができる。
【0028】
次に、請求項9に記載の電子制御装置では、請求項2〜7の電子制御装置において、前記駆動回路のグランド配線が、当該電子制御装置内の各回路のグランド電位を規定する共通グランド配線とは区別された専用のグランド配線(以下、専用グランド配線という)として設けられている共に、その専用グランド配線と前記共通グランド配線とが、専用グランド配線よりも大きなインピーダンスを有する第2の接続手段で接続されている。そして更に、前記容量性素子は、前記専用電源配線と専用グランド配線との間に接続されている。
【0029】
つまり、請求項9の電子制御装置は、請求項2〜7の電子制御装置に対して、請求項8と同じ構成を採ったものである。このため、請求項9の電子制御装置によれば、多層基板を用いることによる効果(多くの部品を効率良く実装することができるという効果)と、請求項8の電子制御装置について述べた効果との両方を得ることができる。
【0030】
次に、請求項10に記載の電子制御装置では、請求項9の電子制御装置において、専用グランド配線を積層プリント基板の表層に形成している。そして、この構成によれば、駆動回路のスイッチング動作に伴う変化の大きい電流(スイッチング電流)が、その表層の配線のみに流れることとなり、そのスイッチング電流が流れる経路のインピーダンスを小さくすることできるため、効率の面で非常に有利である。
【0031】
そして、この請求項10の電子制御装置の場合、請求項11に記載のように、共通グランド配線のうち、少なくとも第2の接続手段を介して専用グランド配線に接続される部分が、積層プリント基板の内層に形成されているならば、第2の接続手段としては、積層プリント基板のバイアホールを用いることが好ましい。駆動回路の専用グランド配線よりも大きなインピーダンスを有する第2の接続手段を安価に得る事ができるからである。
【0032】
一方、請求項9の電子制御装置においては、請求項12に記載の如く、共通グランド配線のうち、少なくとも第2の接続手段を介して専用グランド配線に接続される部分と、専用グランド配線のうち、少なくとも第2の接続手段を介して共通グランド配線に接続される部分との各々を、積層プリント基板の互いに異なる層に形成することが考えられる。そして、この場合にも、第2の接続手段として、積層プリント基板のバイアホールを用いることにより、請求項11について述べた効果と同様の効果を得ることができる。また、この場合、共通グランド配線のうちで第2の接続手段により専用グランド配線に接続される部分よりも、専用グランド配線の方が、積層プリント基板において容量性素子が実装される面に近い配線層で形成されるようにしておけば、良好なインピーダンス差(つまり、「専用グランド配線のインピーダンス<第2の接続手段のインピーダンス」という関係)を簡単に得ることができる。
【0033】
次に、請求項13に記載の電子制御装置では、請求項11,12の電子制御装置において、第2の接続手段としてのバイアホールを、前記容量性素子と駆動回路を構成する部品との何れでもない他の部品のリード端子が挿入されるスルーホールとしている。そして、このような請求項13の電子制御装置によれば、第2の接続手段としての専用のバイアホールが不要となり、プリント基板の省スペース化が図れ、延いては、コストの低減が可能となる。尚、リード端子挿入用のスルーホールを第2の接続手段として兼用する他の部品としては、グランド配線での電流変動に影響を受けない部品が好ましい。
【0034】
また、請求項14に記載の電子制御装置では、請求項11,12の電子制御装置において、第2の接続手段としてのバイアホールを、前記容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールとしている。
【0035】
つまり、容量性素子がリード部品である場合には、その容量性素子のリード端子が挿入されるスルーホールを、第2の接続手段として兼用することができる。そして、このような請求項14の電子制御装置によっても、第2の接続手段としての専用のバイアホールが不要となり、プリント基板の省スペース化が図れ、延いては、コストの低減が可能となる。また、上記の良好なインピーダンス差も確保することができる。
【0036】
一方、専用電源配線と共通電源配線とを接続する接続手段としては、請求項15に記載の如く、抵抗素子を用いることもできる。そして、抵抗素子を接続手段とすれば、バイアホールでは得られない一層大きなインピーダンスを設定することができるため、駆動対象への瞬時の電流供給が大きな場合に特に有効である。また、プリント基板の完成後でも状況に応じてインピーダンスの調整を行うことができる。
【0037】
また、接続手段としては、請求項16に記載の如く、インダクタンス素子を用いることもできる。そして、インダクタンス素子を接続手段とすれば、請求項15の電子制御装置と同様に、バイアホールでは得られない一層大きなインピーダンスを設定することができると共に、プリント基板の完成後でも状況に応じてインピーダンスの調整を行うことができる。また、インダクタンス素子を用いれば、抵抗素子と比較すると、その素子での電圧降下が抑制されるため、定常の電流供給量(定常時に共通電源配線から専用電源配線へと流れ込む電流量)大きい場合に有効である。
【0038】
同様に、専用グランド配線と共通グランド配線とを接続する第2の接続手段としては、請求項17に記載の如く、抵抗素子を用いることもできる。そして、抵抗素子を第2の接続手段とすれば、請求項15の電子制御装置について述べた効果と同様の効果を得ることができる。
【0039】
また、第2の接続手段としては、請求項18に記載の如く、インダクタンス素子を用いることもできる。そして、インダクタンス素子を第2の接続手段とすれば、請求項16の電子制御装置について述べた効果と同様の効果を得ることができる。
【0040】
ところで、前記専用電源配線と前記接続手段とのインピーダンス大小については、請求項30に記載の如く、接続手段のインピーダンスが専用電源配線のインピーダンス(詳しくは、専用電源配線において、前記駆動回路を構成する各部品と前記容量性素子とを結ぶ経路のインピーダンス)の1.1倍以上であることが望ましい。専用電源配線のインピーダンスに対して接続手段のインピーダンスが1.1倍以上であれば、一般的なノイズ測定装置により確認できるまでのノイズ低減効果が得られるからであり、1.5倍以上であれば更に大きな効果を期待することができる。
【0041】
そして、このことは、前記専用グランド配線と前記第2の接続手段とのインピーダンス大小についても同様である。つまり、請求項19に記載の如く、第2の接続手段のインピーダンスは専用グランド配線のインピーダンス(詳しくは、専用グランド配線において、前記駆動回路を構成する各部品と前記容量性素子とを結ぶ経路のインピーダンス)の1.1倍以上であることが望ましく、1.5倍以上であれば尚良い。
【0042】
また、前記専用電源配線と前記共通電源配線との配線面積大小については、請求項31に記載の如く、専用電源配線の配線面積が共通電源配線の配線面積の0.5倍以下であることが望ましい。共通電源配線の配線面積に対して専用電源配線の配線面積が0.5倍以下であれば、プリント基板上に多くの部品を効率良く実装するのに妨げとはならず、しかも、駆動回路を構成する各部品と前記容量性素子との距離を小さくして、専用電源配線のインピーダンスを小さく抑えることができるからである。
【0043】
そして、このことは、前記専用グランド配線と前記共通グランド配線との配線面積大小についても同様である。つまり、請求項20に記載の如く、専用グランド配線の配線面積は共通グランド配線の配線面積の0.5倍以下であることが望ましい。
【0044】
一方、駆動回路が、請求項21に記載のように、駆動対象への通電と非通電とを繰り返し切り換える回路である場合には、電流変動が繰り返し起こることで頻繁にノイズが発生するため、本発明の構成が特に有効である。
【0045】
また、駆動回路の駆動対象が、請求項22に記載のように容量成分を有するものである場合には、その駆動対象への通電開始時に大きな電流変動が発生するため、この場合にも本発明の構成が特に有効である。そして、そのような駆動対象としては、例えば請求項23に記載のように、チャージポンプ回路の充放電用コンデンサがある。
【0046】
一方また、駆動回路としては、例えば、請求項24に記載のように、前記専用電源配線を介して供給される電源電圧から該電源電圧よりも高い電圧を生成するスイッチング昇圧型電源回路や、請求項25に記載のように、前記専用電源配線を介して供給される電源電圧から該電源電圧よりも低い電圧を生成するスイッチング降圧型電源回路や、請求項26に記載のように、当該電子制御装置の外部に設けられる電気負荷を駆動対象とした電気負荷駆動回路などが挙げられる。尚、駆動回路が、こうした電源回路や電気負荷駆動回路の場合には、瞬時電流だけでなく定常供給電流も大きなものとなるため、特に請求項16や請求項18の構成が有効である。
【0047】
そして、電気負荷駆動回路としては、請求項27に記載のように、一端が前記専用電源配線に接続された電気負荷の他端を、スイッチング素子を介して当該駆動回路のグランド配線に接続させることにより、その電気負荷に通電する回路(いわゆるローサイド駆動回路)や、請求項28に記載のように、一端が当該駆動回路のグランド配線に接続された電気負荷の他端を、スイッチング素子を介して前記専用電源配線に接続させることにより、その電気負荷に通電する回路(いわゆるハイサイド駆動回路)や、請求項29に記載のように、電気負荷の一端を前記専用電源配線に接続させる高電位側スイッチング素子と、その電気負荷の他端を当該駆動回路のグランド配線に接続させる低電位側スイッチング素子とを備え、その両スイッチング素子によって前記電気負荷への通電を制御する回路(いわゆるハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路)などが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0048】
以下に、本発明が適用された実施形態の電子制御装置について説明する。尚、本実施形態の電子制御装置は、車両に搭載されるものである。
まず図1は、第1実施形態の電子制御装置31の構成を表す構成図である。
【0049】
図1に示すように、第1実施形態の電子制御装置31は、マイコン33と、各種センサからの信号をフィルタ処理などしてマイコン33に入力させる入力回路35と、本装置31の外部に設けられている複数の各電気負荷37をマイコン33からの指令信号に従ってそれぞれ駆動する複数の負荷駆動回路39と、外部電源(この例では車両のバッテリ)43の電圧から一定電圧を生成してマイコン33,入力回路35,及び負荷駆動回路39等に供給する電源回路40とを備えている。
【0050】
ここで、負荷駆動回路39は、電気負荷37よりも上流側に設けられたNチャネルMOSFET(図示省略)を備えており、そのFETのゲートに、外部電源43からの電源電圧(この例ではバッテリ電圧)よりも高い電圧を印加して該FETをオンさせることにより、電気負荷37へ通電するタイプの駆動回路(即ち、NチャネルMOSFETを用いたハイサイド駆動回路)である。このため、本電子制御装置31には、外部電源43の電源電圧から該電源電圧よりも高い電圧(昇圧電圧)を生成するチャージポンプ回路45も備えられており、そのチャージポンプ回路45から各負荷駆動回路39へ上記NチャネルMOSFETをオンさせるための昇圧電圧が供給されるようになっている。
【0051】
尚、図1における丸(○)印は、本電子制御装置31のコネクタの端子であるが、そのうち、符号21を付した端子は、外部電源配線H1を介して外部電源43のプラス端子に接続される電源端子であり、符号22を付した端子は、外部グランド配線H2を介して外部電源43のマイナス端子に接続されるグランド端子である。
【0052】
次に、チャージポンプ回路45について、図2〜図6を用いて説明する。
尚、図2(A)は、チャージポンプ回路45の構成を表す構成図であり、図2(B)は、そのチャージポンプ回路45の作用を表すタイムチャートであり、図3は、本電子制御装置31を形成するプリント基板(本第1実施形態では、配線層が4層の4層基板)47の断面図である。そして、図4は、プリント基板47の図3における上方側の面を表す平面図であり、図5は、プリント基板47の図3における上方側の表層から数えて2層目の配線を表す平面図であり、図6は、プリント基板47の図3における上方側の表層から数えて3層目の配線を表す平面図である。また、図2〜図6において、図15及び図16に示したものと同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0053】
図2(A)に示すように、チャージポンプ回路45は、回路構成自体は図15(A)のチャージポンプ回路11と同じであり、放電用スイッチング素子12と充電用スイッチング素子13とが、制御部18からの制御信号によって図2(B)の如く所定の作動周期で互いに反対の状態に繰り返しオン/オフされることにより、駆動対象としてのコンデンサ16が充放電されて、ダイオード15のカソードとコンデンサ17との接続点に電源電圧よりも高い昇圧電圧を発生させる。
【0054】
尚、図1では、図2(A)の制御部18をチャージポンプ回路45の一部としているため、その制御部18は図示されていない。また、図1では、図2(A)のコンデンサCの図示を省略している。一方、チャージポンプ回路45では、充電用スイッチング素子13がオンされると、充放電用のコンデンサ16が、図2(A)における二点鎖線の矢印で示すように、ダイオード14のカソードから充電用スイッチング素子13のコレクタへの方向に通電され、逆に、放電用スイッチング素子12がオンされると、充放電用のコンデンサ16が、図2(A)における一点鎖線の矢印で示すように、放電用スイッチング素子12のコレクタからダイオード15のアノードへの方向に通電される。そして、本実施形態では、チャージポンプ回路45が駆動回路(スイッチング駆動回路)に相当している。
【0055】
ここで特に、本第1実施形態の電子制御装置31では、図2(A)及び図3〜図6に示すように、プリント基板47におけるチャージポンプ回路45の電源配線1(即ち、放電用スイッチング素子12のエミッタとダイオード14のアノードとが接続される配線パターンであり、専用電源配線に相当)が、本装置31のコネクタ20の電源端子21を起点とした共通の電源配線3(即ち、プリント基板47において各回路に電源を供給するための共通の配線パターンであり、共通電源配線に相当)と区別されている。同様に、プリント基板47におけるチャージポンプ回路45のグランド配線5(即ち、充電用スイッチング素子13のエミッタとコンデンサ17の一端とが接続される配線パターンであり、専用グランド配線に相当)が、本装置31のコネクタ20のグランド端子22を起点とした共通のグランド配線7(即ち、プリント基板47において各回路のグランド電位を規定する共通の配線パターンであり、共通グランド配線に相当)と区別されている。
【0056】
具体的には、図3〜図6に示すように、電源配線1とグランド配線5との各々は、プリント基板47の各層のうち、スイッチング素子12,13、ダイオード14、及びコンデンサ17が実装された面の表層のパターンで構成されている。
【0057】
そして、本第1実施形態の電子制御装置31では、共通の電源配線3が図3の上から数えて2層目に形成されており、その共通の電源配線3とチャージポンプ回路45の電源配線1とが、それら配線パターンよりもインピーダンスの大きいバイアホールvaによって接続されている。同様に、共通のグランド配線7が図3の上から数えて3層目に形成されており、その共通のグランド配線7とチャージポンプ回路45のグランド配線5とが、それら配線パターンよりもインピーダンスの大きいバイアホールvbによって接続されている。
【0058】
そして更に、バイアホールvaと電源配線1とを接続する表層の電源配線2と、バイアホールvbとグランド配線5とを接続する表層のグランド配線6との間に、ノイズ発生抑制用のコンデンサC(容量性素子に相当)を接続するようにしている。尚、ここでは、電源配線1と電源配線2とを区別すると共に、グランド配線5とグランド配線6とを区別しているが、電源配線2は、電源配線1のうち、バイアホールvaの直近の部分(即ち、電源配線1の上流側端部)であると言うこともでき、同様に、グランド配線6は、グランド配線5のうち、バイアホールvbの直近の部分(即ち、グランド配線5の下流側端部)であると言うこともできる。
【0059】
尚、図3〜図6においても、前述した図16と同様に、斜めのハッチングを付した部分がプリント基板47の配線パターンである。また、図3及び図4に示されているコンデンサCと、スイッチング素子12,13と、ダイオード14と、コンデンサ17との各々は、表面実装型の部品であり、その各部品において黒く塗りつぶされた部分は、プリント基板47への接続部(端子)である。そして、このことは、後述する他の実施形態を表す図7,図8についても同様である。
【0060】
以上のような本第1実施形態の電子制御装置31によれば、チャージポンプ回路45の各スイッチング素子12,13がオフからオンに転じるスイッチング動作時に、そのスイッチング動作に伴うパルス的な電流が、配線インピーダンスよりも大きいインピーダンスのバイアホールva,vbを介して接続された共通の電源配線3とグランド配線7には流れず、その各バイアホールva,vbよりもチャージポンプ回路45側に接続された配線インピーダンスの小さいコンデンサCを流れることとなる。このため、図2(B)の3段目及び4段目に示す如く、各スイッチング素子12,13がオンに転じた際に、共通の電源配線3からチャージポンプ回路45側へ流れ込む電流(A点電流)と、チャージポンプ回路45側から共通のグランド配線7へ流れ出る電流(B点電流)とを、小さく抑えることができる。つまり、既述したコンデンサCの本来の役割を十分に発揮させることができる。
【0061】
よって、チャージポンプ回路45のスイッチング動作(詳しくは、スイッチング素子12,13のスイッチング動作)によって共通の電源配線3及びグランド配線7(延いては、外部電源配線H1及び外部グランド配線H2)に急峻な電流変動が生じてしまうことを確実に防止することができ、その結果、外部機器や当該電子制御装置31内の他の回路に与えるノイズを、効果的に低減することができる。また、このことから、特別なノイズ対策部品を設ける必要がなくなり、低コスト化を達成することができる。尚、本第1実施形態では、バイアホールvaが接続手段に相当し、バイアホールvbが第2の接続手段に相当している。
【0062】
特に、本第1実施形態の電子制御装置31では、接続手段に相当するバイアホールvaのインピーダンスが、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1のインピーダンス(詳しくは、放電用スイッチング素子12のエミッタとダイオード14のアノードとコンデンサCの一端とを結ぶ配線のインピーダンス)に対して、1.1倍以上となっており、同様に、第2の接続手段に相当するバイアホールvbのインピーダンスが、チャージポンプ回路45に専用のグランド配線5のインピーダンス(詳しくは、充電用スイッチング素子13のエミッタとコンデンサ17の一端とコンデンサCの一端とを結ぶ配線のインピーダンス)に対して、1.1倍以上となっている。このため、十分なノイズ低減効果が得られ、そのノイズ低減効果を一般的なノイズ測定装置によって確認することができた。
【0063】
また、本第1実施形態の電子制御装置31では、図4〜図6に示されているように、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1の配線面積が、共通の電源配線3の配線面積の0.5倍以下となっており、同様に、チャージポンプ回路45に専用のグランド配線5の配線面積が、共通のグランド配線7の配線面積の0.5倍以下となっている。
【0064】
このため、プリント基板47上に多くの部品を効率良く実装するのに妨げとはならず、しかも、チャージポンプ回路45を構成する各部品とコンデンサCとの距離を小さくして、それらを結ぶ電源配線1とグランド配線5のインピーダンスをバイアホールva,vbのインピーダンスに対して十分に小さく抑えることができる。
【0065】
また更に、共通の電源配線3とグランド配線7は、図5及び図6に示す如く、配線インピーダンスの小さい広い面としてプリント基板47の内層(2層目と3層目)に形成されているため、それぞれ安定した電位を本電子制御装置31における各回路に供給することができる。
【0066】
次に、第2実施形態について、図7を用いて説明する。尚、図7は、第2実施形態の電子制御装置を形成するプリント基板(本第2実施形態では、配線層が6層の6層基板)49の断面図である。また、図7において、第1実施形態の電子制御装置31(図1〜図6)と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0067】
第2実施形態の電子制御装置は、第1実施形態の電子制御装置31と比較すると、プリント基板49が6層基板となっている点以外に、下記の点が異なっている。
まず、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1とグランド配線5との各々が、部品実装面とは異なる内層のパターンで構成されている。具体的には、電源配線1が図7の上から数えて2層目に形成されており、グランド配線5が図7の上から数えて4層目に形成されている。
【0068】
そして、その内層(2層目)の電源配線1は、3つのバイアホールvp1〜vp3を介して表層の3つの電源配線Pp1〜Pp3の各々に接続されており、その表層の電源配線Pp1〜Pp3のうち、電源配線Pp2に放電用スイッチング素子12のエミッタが接続され、電源配線Pp3にダイオード14のアノードが接続されている。
【0069】
同様に、内層(4層目)のグランド配線5は、3つのバイアホールvg1〜vg3を介して表層のグランド配線Pg1〜Pg3の各々に接続されており、その表層のグランド配線Pg1〜Pg3のうち、グランド配線Pg2に充電用スイッチング素子13のエミッタが接続され、グランド配線Pg3にコンデンサ17の一端が接続されている。
【0070】
更に、本第2実施形態では、共通の電源配線3が図7の上から数えて3層目に形成されており、その共通の電源配線3と表層の電源配線Pp1とがバイアホールvaによって接続されている。同様に、共通のグランド配線7が図7の上から数えて5層目に形成されており、その共通のグランド配線7と表層のグランド配線Pg1とがバイアホールvbによって接続されている。
【0071】
そして、バイアホールvaと電源配線1とを接続することとなる表層の電源配線Pp1(図2及び図3の電源配線2に相当)と、バイアホールvbとグランド配線5とを接続することとなる表層のグランド配線Pg1(図2及び図3のグランド配線6に相当)との間に、ノイズ発生抑制用のコンデンサC(容量性素子に相当)が接続されている。
【0072】
つまり、本第2実施形態では、図3の電源配線1を、2層目の電源配線1と表層の電源配線Pp1〜Pp3とに置き換え、図3のグランド配線5を、4層目のグランド配線5と表層のグランド配線Pg1〜Pg3とに置き換えている。
【0073】
そして、このような第2実施形態の電子制御装置によっても、第1実施形態の電子制御装置31と同様の効果を得ることができる。
次に、第3実施形態について、図8を用いて説明する。尚、図8は、第3実施形態の電子制御装置を形成するプリント基板(本第3実施形態では、配線層が4層の4層基板)51の断面図である。また、図8において、第1実施形態の電子制御装置31(図1〜図6)と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0074】
第3実施形態の電子制御装置は、第1実施形態の電子制御装置31と比較すると、下記の点が異なっている。
即ち、図8に示すように、本第3実施形態では、共通の電源配線3とチャージポンプ回路45に専用の電源配線1とを、コンデンサCとチャージポンプ回路45を構成する部品との何れでもない他の部品であって、特に電源配線での電流変動に影響を受けないリード部品53のリード端子53aが挿入されるスルーホール55を介して接続するようにしている。
【0075】
そして、このような第3実施形態によれば、電源配線1を共通の電源配線に3接続するための専用のバイアホールを設ける必要がなくなるため、プリント基板51の省スペース化が図れ、延いては、コストの低減が可能となる。
【0076】
尚、図8では、チャージポンプ回路45に専用のグランド配線5の方については図示を省略しているが、そのグランド配線5と共通のグランド配線7とについても、上記部品53と同様の部品のリード端子が挿入されるスルーホールを介して接続するようにしても良い。
【0077】
一方、コンデンサCがリード部品である場合には、そのコンデンサCのリード端子が挿入されるスルーホールによって、チャージポンプ回路45の電源配線1とグランド配線5との各々を、共通の電源配線3とグランド配線7とにそれぞれ接続するようにしても良い。具体的には、コンデンサCがリード部品であるならば、図3や図7のバイアホールva,vbを、そのコンデンサCのリード端子が挿入されるスルーホールと兼用するように構成することもできる。
【0078】
また、チャージポンプ回路45の電源配線1と共通の電源配線3とを、コネクタ20の電源端子21が挿入されるスルーホールで接続するようにしても良い。同様に、チャージポンプ回路45のグランド配線5と共通のグランド配線7とを、コネクタ20のグランド端子22が挿入されるスルーホールで接続するようにしても良い。
【0079】
次に、第4実施形態について、図9を用いて説明する。尚、図9において、第1〜第3実施形態(図1〜図8)と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0080】
図9に示すように、第4実施形態の電子制御装置では、第1〜第3実施形態に対して、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1と各回路に共通の電源配線3とを、バイアホールではなく、抵抗素子57で接続するようにしている。そして、この構成によれば、バイアホールでは得られない大きなインピーダンスを設定することができ、コンデンサ16への瞬時の電流供給が大きな場合に有効である。また、プリント基板47,49,51の完成後でもインピーダンスの調整を行うことができるという点でも有利である。
【0081】
尚、本第4実施形態では、抵抗素子57が接続手段に相当する。
また、チャージポンプ回路45に専用のグランド配線5と各回路に共通のグランド配線7との接続にも、抵抗素子を用いるようにしても良い。また、専用の電源配線1と共通の電源配線3はバイアホールvaで接続し、専用のグランド配線5と共通のグランド配線7との接続にだけ抵抗素子を用いるようにしても良い。そして、この2つの場合には、その抵抗素子が第2の接続手段に相当することとなる。
【0082】
次に、第5実施形態について、図10を用いて説明する。尚、図10において、第1〜第3実施形態(図1〜図8)と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0083】
図10に示すように、第5実施形態の電子制御装置では、第1〜第3実施形態に対して、チャージポンプ回路45に専用の電源配線1と各回路に共通の電源配線3とを、バイアホールではなく、インダクタンス素子(コイル)59で接続するようにしている。そして、この構成によっても、第4実施形態と同様に、バイアホールでは得られない大きなインピーダンスを設定することができると共に、プリント基板47,49,51の完成後でもインピーダンスの調整を行うことができる。また特に、チャージポンプ回路45に供給すべき電流が大きくて、抵抗素子を使用すると許容できないほどの電圧降下が発生してしまう場合には、インダクタンス素子59の使用が好ましい。
【0084】
尚、本第5実施形態では、インダクタンス素子59が接続手段に相当する。
また、チャージポンプ回路45に専用のグランド配線5と各回路に共通のグランド配線7との接続にも、インダクタンス素子を用いるようにしても良い。また、専用の電源配線1と共通の電源配線3はバイアホールvaで接続し、専用のグランド配線5と共通のグランド配線7との接続にだけインダクタンス素子を用いるようにしても良い。そして、この2つの場合には、そのインダクタンス素子が第2の接続手段に相当することとなる。
【0085】
ところで、ここまでは、ノイズの発生源となる駆動回路がチャージポンプ回路45であるものとして説明したが、上記各実施形態の構成(ノイズ抑制用の対策)は、チャージポンプ回路45に限らず、例えば図11〜図14の各々に示すような他の駆動回路についても同様に適用することができる。尚、図11〜図14において、図1及び図2と同様の構成要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【0086】
即ち、まず図11に示す駆動回路61は、スイッチング動作によって電源電圧よりも低い電圧を生成するスイッチング降圧型電源回路であり、当該回路61に専用の電源配線1にエミッタが接続されたPNPトランジスタ62と、そのトランジスタ62のコレクタと当該回路61に専用のグランド配線5との間に直列に接続されたチョークコイル63及びコンデンサ64からなる平滑化回路と、その平滑化回路と並列に接続されたダイオード65とを備えている。そして、トランジスタ62が制御部66からの駆動信号によってオン/オフされることにより、チョークコイル63及びコンデンサ64からなる平滑化回路への通電/非通電が切り換えられ、このスイッチング動作により、チョークコイル63とコンデンサ64との接続点に電源電圧(電源配線1の電圧)よりも低い一定の電圧を発生させる。尚、制御部66は、コンデンサ64の端子電圧を監視して、その電圧が所定の範囲に収まるように、トランジスタ62への駆動信号のデューティ比を制御する。
【0087】
次に、図12に示す駆動回路71は、電子制御装置31の外部に設けられる電気負荷(この例ではソレノイドなどのインダクタンス負荷)69を駆動対象としたハイサイド型の電気負荷駆動回路である。つまり、この駆動回路71は、当該回路71に専用のグランド配線5に一端が接続された電気負荷69の他端にコレクタが接続されると共に、当該回路71に専用の電源配線1にエミッタが接続されたPNPトランジスタ72(請求項26のスイッチング素子に相当)と、電気負荷69に対して並列に接続された消弧用のダイオード73とを備えている。そして、トランジスタ72がマイコン33からの指令信号に従ってオン/オフされることにより、電気負荷69への通電/非通電が切り換えられる。
【0088】
次に、図13に示す駆動回路77は、電子制御装置31の外部に設けられる電気負荷(この例ではソレノイドなどのインダクタンス負荷)75を駆動対象としたローサイド型の電気負荷駆動回路である。つまり、この駆動回路77は、当該回路77に専用の電源配線1に一端が接続された電気負荷75の他端にコレクタが接続されると共に、当該回路77に専用のグランド配線5にエミッタが接続されたNPNトランジスタ78(請求項25のスイッチング素子に相当)と、電気負荷75に対して並列に接続された消弧用のダイオード79とを備えている。そして、トランジスタ78がマイコン33からの指令信号に従ってオン/オフされることにより、電気負荷75への通電/非通電が切り換えられる。
【0089】
次に、図14に示す駆動回路83は、電子制御装置31の外部に設けられる電気負荷(この例ではソレノイドなどのインダクタンス負荷)81の一端を当該回路83に専用の電源配線1に接続させるPNPトランジスタ84(高電位側スイッチング素子に相当)と、その電気負荷81の他端を当該回路83に専用のグランド配線5に接続させるNPNトランジスタ85(低電位側スイッチング素子に相当)とを備えたハーフブリッジ型の電気負荷駆動回路である。そして、この駆動回路83では、上記トランジスタ84,85がマイコン33からの指令信号に従ってオン/オフされることで、電気負荷81への通電/非通電が切り換えられる。
【0090】
そして、上記各駆動回路61,71,77,83についても、例えば、その駆動回路に専用の電源配線1と共通の電源配線3とをバイアホールvaで接続すると共に、その駆動回路に専用のグランド配線5と共通のグランド配線7とをバイアホールvbで接続し、更に、バイアホールvaと電源配線1とを結ぶ電源配線2と、バイアホールvbとグランド配線5とを結ぶグランド配線6との間(換言すれば、電源配線1のうちのバイアホールvaの直近部分と、グランド配線5のうちのバイアホールvbの直近部分との間)にノイズ発生抑制用のコンデンサCを接続すれば良い。
【0091】
尚、図14にはハーフブリッジ型の駆動回路を例示したが、トランジスタ84,85と同様の2つのトランジスタを更にもう一組備えたフルブリッジ型の電気負荷駆動回路についても同様である。
【0092】
一方、前述した第1〜第5実施形態のチャージポンプ回路45は、スイッチング動作によって電源電圧よりも高い電圧を生成する回路であるため、スイッチング昇圧型電源回路の一種であると言えるが、そのようなスイッチング昇圧型電源回路としては、トロイダルコイルやトランスの一次コイルへの通電/非通電を切り換えて高電圧を発生させる回路もある。そして、そのような回路を備えた電子制御装置についても、前述した各実施形態と同様の構成を採ることにより、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。
【0093】
また、ノイズ発生抑制用の容量性素子としては、静電容量成分を持つものであれば良く、例えば、アルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサなど、様々な種類のコンデンサを使用することができる。
【0094】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
上記各実施形態の電子制御装置において、例えば外部グランド配線H2のインピーダンスが非常に小さく、その外部グランド配線H2に急峻な電流変動が生じても外部機器に影響を及ぼすようなノイズが発生しない場合には、グランド配線5,7については、特に区別することなく構成しても良い(つまり、グランド配線5は共通のグランド配線7からバイアホールvbや抵抗素子,インダクタンス素子などで分離しなくても良い)。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】第1実施形態の電子制御装置の構成を表す構成図である。
【図2】第1実施形態の電子制御装置に設けられたチャージポンプ回路の構成及び作用を説明するための説明図である。
【図3】第1実施形態の電子制御装置を形成するプリント基板の断面図である。
【図4】第1実施形態のプリント基板の、図3における上方側の面を表す平面図である。
【図5】第1実施形態のプリント基板の、図3における上方側の表層から数えて2層目の配線を表す平面図である。
【図6】第1実施形態のプリント基板の、図3における上方側の表層から数えて3層目の配線を表す平面図である。
【図7】第2実施形態の電子制御装置を形成するプリント基板の断面図である。
【図8】第3実施形態の電子制御装置を形成するプリント基板の断面図である。
【図9】第4実施形態の電子制御装置の特徴を説明する説明図である。
【図10】第5実施形態の電子制御装置の特徴を説明する説明図である。
【図11】他の駆動回路として、スイッチング降圧型電源回路の概略構成を表す構成図である。
【図12】他の駆動回路として、ハイサイド型電気負荷駆動回路の概略構成を表す構成図である。
【図13】他の駆動回路として、ローサイド型電気負荷駆動回路の概略構成を表す構成図である。
【図14】他の駆動回路として、ハーフブリッジ型電気負荷駆動回路の概略構成を表す構成図である。
【図15】問題を生じさせるチャージポンプ回路の基本構成及び作用を説明するための説明図である。
【図16】図15のチャージポンプ回路を備えた電子制御装置のプリント基板の断面図である。
【符号の説明】
【0096】
1〜3,Pp1〜Pp3…電源配線、5〜7,Pg1〜Pg3…グランド配線、va…接続手段としてのバイアホール、vb…第2の接続手段としてのバイアホール、vp1〜vp3,vg1〜vg3,v1〜v6…バイアホール、11,45…チャージポンプ回路、12…放電用スイッチング素子、13…充電用スイッチング素子、14,15,65,73,79…ダイオード、C,16,17,64…コンデンサ、18,66…制御部、20…コネクタ、21…電源端子、22…グランド端子、31…電子制御装置、33…マイコン、35…入力回路、37,69,75,81…電気負荷、39…負荷駆動回路、40…電源回路、43…外部電源、47,49,51…プリント基板、53…リード部品、53a…リード端子、55…スルーホール、57…抵抗素子、59…インダクタンス素子、61,71,77,83…チャージポンプ回路以外の他の駆動回路、62,72,84…PNPトランジスタ、63…チョークコイル、78,85…NPNトランジスタ
【出願人】 【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【住所又は居所】愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地
【出願日】 平成16年6月28日(2004.6.28)
【代理人】 【識別番号】100082500
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉

【公開番号】 特開2005−101532(P2005−101532A)
【公開日】 平成17年4月14日(2005.4.14)
【出願番号】 特願2004−190076(P2004−190076)