JP2014046716A

JP2014046716A - 電子装置

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Publication number: JP2014046716A
Application number: JP2012188972A
Authority: JP
Inventors: Takanori Unou; 高徳鵜生; Masamichi Iizuka; 正道飯塚
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: JP5672277B2; DE102013216322A1

Abstract

【課題】取り付け位置によってレファレンスＧＮＤが変わってもコモンモードノイズを低減する条件式を満たすように調整可能であり、かつ構成が簡単で安価な電子装置を提供する。
【解決手段】ＬＳＩ１ａを搭載したプリント配線板２ａを樹脂筐体３ａの内部に収容する電子装置であって、コネクタ４ａの近くで、ＬＳＩ１ａに接続するプリント配線板２ａの高電位配線ＶＣＣと低電位配線ＧＮＤの間に、バイパスコンデンサＢＣ１が挿入されてなり、プリント配線板２ａに、島状導体パターンＰａ〜Ｐｄが形成され、ＬＳＩ１ｂの出力端子が、島状導体パターンＰａ〜Ｐｄに接続されてなり、島状導体パターンＰａ〜Ｐｄとそれに接続する出力端子の組み合わせが、複数組、プリント配線板に構成されてなる電子装置１０ａとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＳＩを搭載したプリント配線板を樹脂筐体の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルで前記プリント配線板へ電気接続するためのコネクタを備える電子装置に関する。

車載電子機器が動作する際、プリント配線板や電源ケーブルから、意図しない電波が放射される場合がある（放射ノイズ）。この放射ノイズがあると、例えば車体に搭載されるアンテナでのラジオ放送電波受信が妨害され、所謂ラジオノイズ等の問題が発生する。上記放射ノイズは、車載電子機器においては主として電源／ＧＮＤ配線におけるインピーダンスのアンバランスに起因してコモンモード電流が発生し、このコモンモード電流が原因して生じている。

上記車載電子機器におけるコモンモード電流の発生メカニズムと、該コモンモード電流によるコモンモード放射ノイズを低減する手法が、例えば、特許第４６２４４１５号（特許文献１）と国際公開第ＷＯ２００９／０９６２０３号（特許文献２）、および電子情報通信学会論文誌 C Vol.J89-C (2006) No.11 pp.854-865（非特許文献１）と IEICE TRANS. COMMUN., Vol.E93-B No.7 JULY 2010 pp.1788-1796（非特許文献２）に開示されている。

図７は、非特許文献１によるコモンモード放射雑音の解析を説明する図である。（ａ），（ｂ）は、マイコン（ＣＭＯＳドライバ）を実装したプリント回路基板（ＰＣＢ）及びワイヤハーネスの電源系に対する近似的な等価回路を表す図である。また、（ｃ）は、〜１００ＭＨｚにおける（ｂ）回路に対する等価回路を表す図である。

（ａ）は、ワイヤハーネスが接続された電子機器において、電源系の電流変動で発生するコモンモード電流の低減を検討する上で、重要となる要素を抜き出して示している。（ｂ）は、（ａ）の回路を近似した回路で、Ｖｄは、高周波電流を発生させる電源である。Ｌ_Ｖ，Ｌ_Ｇは、それぞれＰＣＢの電源ライン及びＧＮＤラインのマイコンからバイパスコンデンサまでのインダクタンスを表す。Ｃ_Ｖ，Ｃ_Ｇは、それぞれＰＣＢの電源ライン及びＧＮＤラインとレファレンスＧＮＤとの間の寄生容量を表す。また、Ｃ_ｂは、プリント回路基板の電源−ＧＮＤ間に実装されたバイパスコンデンサを表し、Ｚ_Ｖ，Ｚ_Ｇは、それぞれワイヤハーネスの電源ライン及びＧＮＤラインのインピーダンスを表す。

１００ＭＨｚ以下の周波数においては、バイパスコンデンサＣ_ｂを短絡として取り扱うことができ、（ｂ）の回路は、近似的に（ｃ）の回路となる。（ｃ）の回路において、Ｖ_Ｃは、ワイヤハーネスが接続された位置でのコモンモード電圧であり、Ｉ_Ｃは、ワイヤハーネスに流れるコモンモード電流である。（ｃ）の回路を解析すると、最終的にコモンモード電圧Ｖ_Ｃが０となり、コモンモード電流Ｉ_Ｃが発生しないための条件は、次の数式１となる。
（数１）Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ＝０

特許第４６２４４１５号国際公開第ＷＯ２００９／０９６２０３号

電子情報通信学会論文誌 C Vol.J89-C No.11 pp.854-865, (2006) IEICE TRANS. COMMUN., Vol.E93-B No.7 JULY 2010 pp.1788-1796

非特許文献１によれば、上記した数式１を満たすことで、コモンモードノイズを最小化することができる。従って、コモンモードノイズを低減するためには、必ずしも従来行われてきたようなコモンモードチョークをコネクタ付近に備える必要はない。また、大きなコイルや大きなコンデンサを設ければ、それに比例してコモンモードノイズが低減するわけでもない。コモンモードノイズを低減するためのちょうど良いインダクタンスとキャパシタンスの組み合わせが存在し、数式１を満たしたとき、広い周波数にわたってコモンモードノイズを低減することができる。

例えば、特許文献１では、インダクタを電源／ＧＮＤ配線のいずれか一方に直列に接続して、数式１を満たすようにしている。特許文献２では、インダクタを接続すると共に、電源配線／ＧＮＤ配線に対して寄生容量を発生させる導電板をパッケージ基板に配置して、数式１を満たすようにしている。また、本発明者らは、インダクタを用いることなく、プリント配線板の高電位配線および低電位配線の少なくとも一方との間に容量素子を挿入して、上記した数式１を満たすことのできる簡単な構成で安価な電子装置を発明し、特許出願中である（特願２０１１−００４０４４）。

一方、上記した数式１は、図７（ａ）〜（ｃ）で説明したように、プリント配線板やＬＳＩの配線パターンによる寄生インダクタンス、および該配線パターンとレファレンスＧＮＤ間の寄生容量で構成されている。従って、数式１を満たしてコモンモードノイズを低減するためには、例えば特許文献１，２のようにインダクタを追加したり寄生容量を発生させたりして電子装置の設計と試作を繰り返し、数式１を満足するために必要な追加インダクタの値や発生寄生容量の値を定めることになる。

しかしながら、試作段階で数式１を満足する電子装置が出来上がっても、該電子装置を車両に取り付けた場合には、数式１を満たさなくなる場合がある。特に、近年の金属筐体に代えて樹脂筐体を採用している多くの電子装置においては、レファレンスＧＮＤとなる取り付け位置の周りの金属形状が数式１に直接影響し、試作段階で数式１を満足させたコモンモードノイズの低減が、電子装置の車両への実装段階においてほとんど意味をなさなくなくなる場合がある。

このような樹脂筐体を用いる電子装置の一例として、車載エアコンシステムのＨＶＡＣ（Heating Ventilation & Air Conditioning）ユニットでは、サーボモータ駆動用の電子回路基板がコネクタの樹脂筐体内に組み込まれた電子装置（所謂、スマートコネクタ）が採用されている。ＨＶＡＣユニットでは、複数個のスマートコネクタがハウジング周りに取り付けられるが、該ＨＶＡＣユニットのハウジングも、樹脂でできている。従って、この場合には自動車のボディが図７（ａ）のレファレンスＧＮＤになると考えられるが、自動車のボディは複雑な形状を有しており、スマートコネクタのハウジングへの取り付け位置によってもレファレンスＧＮＤが変わってしまう。

そこで本発明は、ＬＳＩを搭載したプリント配線板を樹脂筐体の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルで前記プリント配線板へ電気接続するためのコネクタを備える電子装置であって、取り付け位置によってレファレンスＧＮＤが変わってもコモンモードノイズを低減する条件式を満たすように調整可能であり、かつ構成が簡単で安価な電子装置を提供することを目的としている。

本発明に係る電子装置は、ＬＳＩを搭載したプリント配線板を樹脂筐体の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルでプリント配線板へ電気接続するためのコネクタを備える電子装置であって、コネクタの近くで、ＬＳＩに接続するプリント配線板の高電位配線と低電位配線の間に、バイパスコンデンサが挿入されている。また、プリント配線板に、島状導体パターンが形成され、ＬＳＩの出力端子が、該島状導体パターンに接続されている。そして、前記島状導体パターンと出力端子の組み合わせが、複数組、プリント配線板に構成されている点に特徴がある。

上記電子装置におけるＬＳＩは、一般的にはノイズ源であり、コネクタの近くでプリント配線板の高電位配線と低電位配線の間に挿入されているバイパスコンデンサにより、高電位配線と低電位配線で逆向きに流れるノーマルモードノイズを除去している。一方、高電位配線および低電位配線とレファレンスＧＮＤの間に発生するコモンモードノイズは、高電位配線と低電位配線を同じ向きに流れ、上記バイパスコンデンサでは除去できない。

これまでに得られているコモンモードノイズの発生メカニズムの検討結果によれば、コモンモードノイズは、リファレンス電位（レファレンスＧＮＤの電位）とケーブル（ワイヤハーネス）電位の電位差（平均電位の差）ΔＶによって生じ、ケーブルを流れるコモンモード電流で、ケーブルからノイズ電磁波が放射される。また、上記電位差ΔＶの発生は、高電位配線と低電位配線の寄生インダクタンスＬ_Ｖ，Ｌ_Ｇおよび高電位配線と低電位配線のレファレンスＧＮＤに対する寄生キャパシタンスＣ_Ｖ，Ｃ_Ｇに起因しており、上記電位差ΔＶを０にしてコモンモードノイズを最小化するための条件式は、背景技術で説明した次の数式１になる。
（数１）Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ＝０

しかしながら、設計段階において高電位配線と低電位配線の寄生インダクタンスＬ_Ｖ，Ｌ_Ｇおよび寄生キャパシタンスＣ_Ｖ，Ｃ_Ｇを所望の値に設定することは、一般的に困難である。このため、数式１の左辺の関係式（Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ）は、一般的には、＞０または＜０の値となってしまう。従って、数式１を満たしてコモンモードノイズを低減するためには、インダクタを追加したり寄生容量を発生させたりして電子装置の設計と試作を繰り返し、数式１を満足するために必要な追加インダクタの値や発生寄生容量の値を定めることになる。

一方、試作段階で数式１を満足する電子装置が出来上がっても、該電子装置を実際に使用する機器に取り付けた場合には、数式１を満たさなくなる場合がある。特に、近年の金属筐体に代えて樹脂筐体を採用している多くの電子装置においては、レファレンスＧＮＤとなる取り付け位置の周りの金属形状が数式１に直接影響し、試作段階でやっと数式１を満足させて得られたコモンモードノイズの低減が、該電子装置を実際に使用する機器へ取り付けた段階でほとんど意味をなさなくなくなる場合がある。

そこで、上記電子装置においては、プリント配線板に形成された島状導体パターンと、該島状導体パターンに接続するＬＳＩの出力端子の組み合わせが、複数組、プリント配線板に構成されている。

樹脂筐体を採用している上記電子装置において、ＬＳＩの出力端子に接続される島状導体パターンは、レファレンスＧＮＤと対になって、寄生容量として機能させることができる。

該島状導体パターンは、ＬＳＩの内部設定によって、接続されている出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態のいずれかに設定することで、それぞれ、前記高電位配線に接続された状態または前記低電位配線に接続された状態を実現するようにしてもよい。

しかしながら、上記電子装置は、出力端子の出力信号が、ＬＳＩへの外部からの通信によって、Ｈｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え可能であり、出力端子に接続する島状導体パターンが、出力信号の切り替えによって、高電位配線に接続された状態または低電位配線に接続された状態のいずれかに選択可能に構成されてなることが好ましい。この場合には、ＬＳＩへの外部からの通信によって、島状導体パターンが接続されている出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え設定することで、該島状導体パターンを高電位配線に接続された状態または低電位配線に接続された状態のいずれかに選択可能である。

上記電子装置においては、このような機能を有する島状導体パターンと出力端子の組み合わせが、複数組、プリント配線板に構成されているため、上記電子装置は、実際に使用する機器に取り付けた後からでも先の数式１の関係ができるだけ成り立つように、寄生容量として機能する各島状導体パターンの接続先を選択して、その容量値を調整可能である。上記島状導体パターンと出力端子の組み合わせをＮ組（Ｎ：複数）構成すれば、数式１に対して、２^Ｎ通りの調整が可能である。尚、上記電子装置における島状導体パターンは、上述したようにレファレンスＧＮＤと対になって寄生容量として機能し、高電位配線または低電位配線の寄生キャパシタンスを補正する、該寄生キャパシタンス程度の容量値の小さなものであってよい。

このように、上記電子装置は、実際に使用する機器に取り付けた後において数式１の左辺の値を０に近づけ、ケーブルの電位（高電位配線と低電位配線を高周波的に短絡するバイパスコンデンサの接続点の電位）とレファレンスＧＮＤの電位の電位差ΔＶを０に近づけることができる。これによって、上記電子装置を実際に使用する機器の任意位置に取り付け、レファレンスＧＮＤが取り付け位置によって変わる場合であっても、ノイズ源であるＬＳＩが発生するコモンモードノイズを樹脂筐体内でキャンセルし、樹脂筐体の外部のケーブルにコモンモードノイズが伝達しないようにすることができる。

上記電子装置において数式１を満たすようにする調整は、プリント配線板に複数組構成されている島状導体パターンと出力端子の組み合わせについて、各出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に設定するだけの簡単なものである。また、同じ電子装置を実際に使用する機器の異なる位置に取り付けて再使用する場合であっても、各出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に適宜設定変更するだけでよい。

一方、実際に使用する機器に取り付けた後で数式１の関係が成り立つように調整する別の方法として、例えばトリミングを利用する方法が考えられる。すなわち、高電位配線と低電位配線にそれぞれ接続する導体パターンを予め大きめの面積に形成しておき、ノイズ発生状況の確認と上記導体パターンのトリミングの実施を繰り返すことで、最適値を見いだす方法である。しかしながら、このようなトリミングを利用する方法は、調整に手間がかかるだけでなく、上記電子装置のような取り付け位置の変更による再利用も不可能である。

以上のようにして、上記電子装置は、外部からの通信によって、コモンモードノイズを低減するためのレファレンスＧＮＤに対する寄生容量の容量値を適宜調整し、該電子装置を実際に使用する機器に取り付けた後、付け外し等を行うことなく、ノイズ低減を実現させることができる。これにより、試作段階と実装段階のように異なるインピーダンス環境下においても、ノイズ低減を実現することができる。

以上のようにして、上記電子装置は、ＬＳＩを搭載したプリント配線板を樹脂筐体の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルでプリント配線板へ電気接続するためのコネクタを備える電子装置であって、取り付け位置によってレファレンスＧＮＤが変わってもコモンモードノイズを低減する条件式を満たすように調整可能であり、かつ構成が簡単で安価な電子装置とすることができる。

従って、上記電子装置は、金属筐体に代えて樹脂筐体が近年において多数採用され、自動車の複雑なボディ形状がレファレンスＧＮＤとなる、車載用の電子装置として好適である。また、上記電子装置は、樹脂筐体がコネクタのハウジングを兼ねる構成であってもよい。この例として、例えば電子装置がエアコンの風向きを制御するサーボモータの駆動装置である場合においては、樹脂筐体がコネクタのハウジングを兼ねる構成で、エアコンの動作を統括制御する電子制御装置（ＥＣＵ）のバスハーネスに接続される。

本発明の一例である電子装置１０ａを模式的に示した図で、（ａ）は、電子装置１０ａに収容されているプリント配線板２ａの外観を示した上面図であり、（ｂ）は、電子装置１０ａの断面図である。図１に示すＬＳＩ１ａの内部および周辺を拡大して模式的に示した図である。ＬＳＩへの外部からの通信によって、出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え、島状導体パターンの接続状態を切り替えてコモンモードノイズの低減を試験した結果である。車載エアコンシステムのＨＶＡＣユニットにおける外観の一部を示す図で、電子装置１０の使用状態を示した図である。図４の電子装置１０の一例で、従来の電子装置を分解して示した図である。（ａ）は、コネクタのハウジングを兼ねる樹脂筐体３を示した斜視図であり、（ｂ）は、樹脂筐体３の内部に収容されるプリント配線板２を拡大して示した上面図である。図４の電子装置１０と同様に使用される、本発明に係る電子装置の一例を示した図である。（ａ）は、電子装置１０ｂの要部を模式的に示した上面図であり、（ｂ）は、電子部品を実装する前のプリント配線板２ｂを示した上面図である。また、（ｃ）は、電子装置１０ｂの要部の回路図である。非特許文献１によるコモンモード放射雑音の解析を説明する図である。（ａ），（ｂ）は、マイコン（ＣＭＯＳドライバ）を実装したプリント回路基板（ＰＣＢ）及びワイヤハーネスの電源系に対する近似的な等価回路を表す図である。また、（ｃ）は、〜１００ＭＨｚにおける（ｂ）回路に対する等価回路を表す図である。

以下、本発明に係る電子装置の実施形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の一例である電子装置１０ａを模式的に示した図で、（ａ）は、電子装置１０ａに収容されているプリント配線板２ａの外観を示した上面図であり、（ｂ）は、電子装置１０ａの断面図である。尚、（ｂ）に示す電子装置１０ａの断面は、樹脂筐体３ａに収容された状態にあるプリント配線板２ａについての（ａ）における一点鎖線I-Iでの断面に対応している。

また、図２は、図１に示すＬＳＩ１ａの内部および周辺を拡大して模式的に示した図である。

図１に示す電子装置１０ａは、ＬＳＩ１ａを搭載したプリント配線板２ａを樹脂筐体３ａの内部に収容し、樹脂筐体３ａの外部からケーブル（図示省略）でプリント配線板２ａへ電気接続するためのコネクタ４ａを備える電子装置である。該電子装置１０ａにおいては、（ａ）に示すように、コネクタ４ａの近くで、ＬＳＩ１ａに接続するプリント配線板２ａの高電位配線である電源配線ＶＣＣと低電位配線であるグランド配線ＧＮＤの間に、図７の回路モデルに示したバイパスコンデンサＢＣ１が挿入されている。

また、電子装置１０ａにおいては、図１（ａ）および図２に示すように、プリント配線板２ａに、島状導体パターンＰａ〜Ｐｄが形成され、ＬＳＩ１ａの出力端子Ｓａ〜Ｓｄが、それぞれの島状導体パターンＰａ〜Ｐｄに接続されている。このように、図１に示す電子装置１０ａは、島状導体パターンＰａ〜Ｐｄと該島状導体パターンＰａ〜Ｐｄに接続するＬＳＩ１ａの出力端子Ｓａ〜Ｓｄの組み合わせが、複数組（図１の電子装置１０ａの例では４組）、プリント配線板２ａに構成されている。

図１の電子装置１０ａにおけるＬＳＩ１ａは、一般的にはノイズ源であり、コネクタ４ａの近くでプリント配線板２ａの電源配線ＶＣＣとグランド配線ＧＮＤの間に挿入されているバイパスコンデンサＢＣ１により、電源配線ＶＣＣとグランド配線ＧＮＤで逆向きに流れるノーマルモードノイズを除去している。一方、電源配線ＶＣＣおよびグランド配線ＧＮＤとレファレンスＧＮＤの間に発生するコモンモードノイズは、電源配線ＶＣＣとグランド配線ＧＮＤを同じ向きに流れ、上記バイパスコンデンサＢＣ１では除去できない。

図７と背景技術で説明したように、これまでに得られているコモンモードノイズの発生メカニズムの検討結果によれば、コモンモードノイズは、リファレンス電位（レファレンスＧＮＤの電位）とケーブル（ワイヤハーネス）電位の電位差（平均電位の差）ΔＶによって生じ、ケーブルを流れるコモンモード電流で、ケーブルからノイズ電磁波が放射される。また、上記電位差ΔＶの発生は、高電位配線と低電位配線の寄生インダクタンスＬ_Ｖ，Ｌ_Ｇおよび高電位配線（電源配線ＶＣＣ）と低電位配線（グランド配線ＧＮＤ）のレファレンスＧＮＤに対する寄生キャパシタンスＣ_Ｖ，Ｃ_Ｇに起因しており、上記電位差ΔＶを０にしてコモンモードノイズを最小化するための条件式は、背景技術で説明した次の数式１になる。
（数１）Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ＝０

そこで、図１に例示した電子装置１０ａにおいては、プリント配線板２ａに形成された島状導体パターンＰａ〜Ｐｄと、該島状導体パターンＰａ〜Ｐｄに接続するＬＳＩ１ａの出力端子Ｓａ〜Ｓｄの組み合わせが、複数組、プリント配線板２ａに構成されている。

樹脂筐体３ａを採用している上記電子装置１０ａにおいて、ＬＳＩ１ａの出力端子Ｓａ〜Ｓｄに接続される島状導体パターンＰａ〜Ｐｄは、レファレンスＧＮＤと対になって、寄生容量として機能させることができる。

該島状導体パターンＰａ〜Ｐｄは、ＬＳＩ１ａの内部設定によって、接続されている出力端子Ｓａ〜Ｓｄの出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態のいずれかに設定することで、それぞれ、前記高電位配線に接続された状態または前記低電位配線に接続された状態を実現するようにしてもよい。

しかしながら、上記電子装置１０ａは、図２に示すように、出力端子Ｓａ〜Ｓｄの出力信号が、受信線Ｒｘを用いたＬＳＩ１ａへの外部からの通信によって、Ｈｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え可能であり、出力端子Ｓａ〜Ｓｄに接続する島状導体パターンＰａ〜Ｐｄが、前記出力信号の切り替えによって、前記高電位配線に接続された状態または前記低電位配線に接続された状態のいずれかに選択可能に構成されてなることが好ましい。この場合には、ＬＳＩへの外部からの通信によって、島状導体パターンが接続されている出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え設定することで、該島状導体パターンを高電位配線に接続された状態または低電位配線に接続された状態のいずれかに選択可能である。

例えば、図２の例では、出力端子Ｓａの出力信号が、ＣＭＯＳインバータを構成するトランジスタＰＴ，ＮＴの接続点Ａから取り出されている。ＬＳＩ１ａへの外部からの通信によって、ＣＭＯＳインバータのゲート制御信号をＨｉｇｈにすれば、トランジスタＮＴがＯＮし、トランジスタＰＴがＯＦＦするため、出力端子Ｓａの出力信号がＬｏｗ状態（低電位配線の電位）となり、島状導体パターンＰａが低電位配線に接続された状態となる。逆に、ゲート制御信号をＬｏｗにすれば、トランジスタＮＴがＯＦＦし、トランジスタＰＴがＯＮするため、出力端子Ｓａの出力信号がＨｉｇｈ状態（高電位配線の電位）となり、島状導体パターンＰａが高電位配線に接続された状態となる。

図１に例示した電子装置１０ａにおいては、上記したような機能を有する島状導体パターンＰａ〜Ｐｄと出力端子Ｓａ〜Ｓｄの組み合わせが、複数組、プリント配線板２ａに構成されている。これによって、上記電子装置１０ａは、実際に使用する機器に取り付けた後からでも先の数式１の関係ができるだけ成り立つように、寄生容量として機能する各島状導体パターンＰａ〜Ｐｄの接続先を選択して、その容量値を調整可能である。尚、上記電子装置１０ａにおける島状導体パターンＰａ〜Ｐｄは、上述したようにレファレンスＧＮＤと対になって寄生容量として機能し、高電位配線または低電位配線の寄生キャパシタンスを補正する、該寄生キャパシタンス程度の容量値の小さなものであってよい。

例えば、数式１の左辺の寄生インダクタンスＬ_Ｖ，Ｌ_Ｇと寄生キャパシタンスＣ_Ｖ，Ｃ_Ｇに関する関係式（Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ）が＞０の場合には、上記複数組のうち、幾つかの出力端子の出力信号をＬｏｗ状態に設定して、対応する幾つかの島状導体パターンを低電位配線に接続された状態とする。これによって、該島状導体パターンを適当な容量値Ｃ_Ａの寄生容量として機能させることで、Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_Ｇ（Ｃ_Ｇ＋Ｃ_Ａ）＝０に近づけることができる。逆に、関係式（Ｌ_ＶＣ_Ｖ−Ｌ_ＧＣ_Ｇ）＜０の場合には、上記複数組のうち、幾つかの出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態に設定して、対応する幾つかの島状導体パターンを高電位配線に接続された状態とする。これによって、該島状導体パターンを適当な容量値Ｃ_Ａの寄生容量として機能させることで、Ｌ_Ｖ（Ｃ_Ｖ＋Ｃ_Ａ）−Ｌ_ＧＣ_Ｇ＝０近づけることができる。このようにして、上記島状導体パターンと出力端子の組み合わせをＮ組（Ｎ：複数）構成すれば、数式１に対して、２^Ｎ通りの調整が可能である。

図３は、上記したＬＳＩへの外部からの通信によって、出力端子の出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え、島状導体パターンの接続状態を切り替えてコモンモードノイズの低減を試験した結果である。

試験では、Ｈ８Ｓ２１３４（ルネサスエレクトロニクス製）のＬＳＩを用い、ＬＳＩへの外部からの通信によって電源電位に接続する島状導体パターンの面積を切り替え、コモンモードノイズの計測を行っている。図３の例では、ＬＳＩへの外部からの通信によって電源電位に接続する島状導体パターンの面積を５５０［ｍｍ^２］に切り替えた時、最もノイズ低減されている。

このように、図１に例示した電子装置１０ａは、実際に使用する機器に取り付けた後において数式１の左辺の値を０に近づけ、ケーブルの電位（高電位配線と低電位配線を高周波的に短絡するバイパスコンデンサの接続点の電位）とレファレンスＧＮＤの電位の電位差ΔＶを０に近づけることができる。これによって、上記電子装置１０ａを実際に使用する機器の任意位置に取り付け、レファレンスＧＮＤが取り付け位置によって変わる場合であっても、ノイズ源であるＬＳＩ１ａが発生するコモンモードノイズを樹脂筐体３ａ内でキャンセルし、樹脂筐体３ａの外部のケーブルにコモンモードノイズが伝達しないようにすることができる。

上記電子装置１０ａにおいて数式１を満たすようにする調整は、プリント配線板２ａに複数組構成されている島状導体パターンＰａ〜Ｐｄと出力端子Ｓａ〜Ｓｄの組み合わせについて、各出力端子Ｓａ〜Ｓｄの出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に設定するだけの簡単なものである。また、同じ電子装置１０ａを実際に使用する機器の異なる位置に取り付けて再使用する場合であっても、各出力端子Ｓａ〜Ｓｄの出力信号をＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に適宜設定変更するだけでよい。

一方、実際に使用する機器に取り付けた後で数式１の関係が成り立つように調整する別の方法として、例えばトリミングを利用する方法が考えられる。すなわち、高電位配線と低電位配線にそれぞれ接続する導体パターンを予め大きめの面積に形成しておき、ノイズ発生状況の確認と上記導体パターンのトリミングの実施を繰り返すことで、最適値を見いだす方法である。しかしながら、このようなトリミングを利用する方法は、調整に手間がかかるだけでなく、上記電子装置１０ａのような取り付け位置の変更による再利用も不可能である。

以上のようにして、図１に例示した電子装置１０ａは、外部からの通信によって、コモンモードノイズを低減するためのレファレンスＧＮＤに対する寄生容量の容量値を適宜調整し、該電子装置を実際に使用する機器に取り付けた後、付け外し等を行うことなく、ノイズ低減を実現させることができる。これにより、試作段階と実装段階のように異なるインピーダンス環境下においても、ノイズ低減を実現することができる。

以上のようにして、図１に例示した電子装置１０ａは、ＬＳＩ１ａを搭載したプリント配線板２ａを樹脂筐体３ａの内部に収容し、樹脂筐体３ａの外部からケーブルでプリント配線板２ａへ電気接続するためのコネクタ４ａを備える電子装置であって、取り付け位置によってレファレンスＧＮＤが変わってもコモンモードノイズを低減する条件式を満たすように調整可能であり、かつ構成が簡単で安価な電子装置となっている。

従って、上記した電子装置は、金属筐体に代えて樹脂筐体が近年において多数採用され、自動車の複雑なボディ形状がレファレンスＧＮＤとなる、車載用の電子装置として好適である。

また、上記した電子装置は、前記樹脂筐体が、前記コネクタのハウジングを兼ねる構成であってもよい。

このような例として、次の図４〜図６に示す電子装置がある。

図４は、車載エアコンシステムのＨＶＡＣユニットにおける外観の一部を示す図で、電子装置１０の使用状態を示した図である。

図５は、図４の電子装置１０の一例で、従来の電子装置を分解して示した図である。図５の（ａ）は、コネクタのハウジングを兼ねる樹脂筐体３を示した斜視図であり、（ｂ）は、樹脂筐体３の内部に収容されるプリント配線板２を拡大して示した上面図である。

図４に示すように、車載エアコンシステムのＨＶＡＣユニットでは、樹脂筐体を用いる電子装置１０が、エアコンの動作を統括制御する電子制御装置（ＥＣＵ）のバスハーネスＨに接続されて、ＨＶＡＣユニットのハウジング外壁に、サーボモータＭに隣接して取り付けられている。電子装置１０は、エアコンの風向きを制御するサーボモータＭの駆動装置で、次の構造を有している。

図５に示すように、電子装置１０は、サーボモータ駆動用のＬＳＩ１が搭載されたプリント配線板２が、接続端子４を有するコネクタの樹脂筐体３内に組み込まれた電子装置（所謂、スマートコネクタ）で、プリント配線板２を収容する樹脂筐体３がコネクタのハウジングを兼ねる構成となっている。

図４に示すように、ＨＶＡＣユニットでは、複数個のスマートコネクタがハウジング周りに取り付けられるが、該ＨＶＡＣユニットのハウジングも、樹脂でできている。従って、この場合には自動車のボディが図７（ａ）のレファレンスＧＮＤになると考えられるが、自動車のボディは複雑な形状を有しており、スマートコネクタのハウジングへの取り付け位置によってもレファレンスＧＮＤが変わってしまう。

図６は、図４の電子装置１０と同様に使用される、本発明に係る電子装置の一例を示した図である。図６の（ａ）は、電子装置１０ｂの要部を模式的に示した上面図であり、（ｂ）は、電子部品を実装する前のプリント配線板２ｂを示した上面図である。また、（ｃ）は、電子装置１０ｂの要部の回路図である。

図６に示す電子装置１０ｂは、図１に示した電子装置１０ａと同様で、（ａ）に示すように、ＬＳＩ１ｂを搭載したプリント配線板２ｂを破線で示した樹脂筐体３ｂの内部に収容する。該電子装置１０ｂにおいては、コネクタの接続端子４ｂの近くで、ＬＳＩ１ｂに接続するプリント配線板２ｂの高電位配線である電源配線ＶＣＣと低電位配線であるグランド配線ＧＮＤの間に、図７の回路モデルに示したバイパスコンデンサＢＣ２が挿入されている。

また、電子装置１０ａにおいては、プリント配線板２ｂに、島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇが形成され、ＬＳＩ１ｂの出力端子Ｓｅ〜Ｓｇが、それぞれの島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇに接続されている。このように、図６に示す電子装置１０ａは、島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇと該島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇに接続するＬＳＩ１ｂの出力端子Ｓｅ〜Ｓｇの組み合わせが、複数組（図６の電子装置１０ｂの例では３組）、プリント配線板２ｂに構成されている。樹脂筐体３ｂを採用している上記電子装置１０ｂにおいて、ＬＳＩ１ｂの出力端子Ｓｅ〜Ｓｇに接続される島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇは、図７（ａ）に示したレファレンスＧＮＤと対になって、寄生容量として機能させることができる。

図６（ｃ）に示すように、ＬＳＩ１ｂの出力端子Ｓｅ〜Ｓｇの出力信号は、三角記号で示したＣＭＯＳインバータＣＭから取り出される。ＣＭＯＳインバータＣＭは、図２でＣＭＯＳインバータを構成している、トランジスタＰＴ，ＮＴと同じ構成であってよい。ＬＳＩ１ｂへの外部からの通信によって、ＣＭＯＳインバータＣＭのゲート制御信号をＨｉｇｈまたはＬｏｗにすることで、島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇは、高電位配線に接続された状態または低電位配線に接続された状態に切り替え設定することができる。

これによって、図６に示す電子装置１０ｂを実際に使用する図４に示すＨＶＡＣユニットの任意位置に取り付け、レファレンスＧＮＤが取り付け位置によって変わっても、ノイズ源であるＬＳＩ１ｂが発生するコモンモードノイズを樹脂筐体３ｂ内でキャンセルし、樹脂筐体３ｂの外部のケーブルにコモンモードノイズが伝達しないようにすることができる。

尚、図６（ｂ）に示すように、島状導体パターンＰｆの一部は、ＬＳＩ１ｂの直下に形成されている。上記したように、ＨＶＡＣユニットに取り付けた後、外部からの通信によって接続状態を切り替え、レファレンスＧＮＤと対になって寄生容量として機能させる島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇは、ＬＳＩ１ｂの直下に形成されていてもよい。これによって、島状導体パターンＰｅ〜Ｐｇの占有面積を低減し、小型化することができる。

以上のようにして、電子装置１０ａ，１０ｂで例示した本発明に係る電子装置は、いずれも、ＬＳＩを搭載したプリント配線板を樹脂筐体の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルで前記プリント配線板へ電気接続するためのコネクタを備える電子装置であって、取り付け位置によってレファレンスＧＮＤが変わってもコモンモードノイズを低減する条件式を満たすように調整可能であり、かつ構成が簡単で安価な電子装置とすることができる。

尚、上記した電子装置における高電位配線と低電位配線は、代表的には、高電位配線が、ＬＳＩの電源配線であり、低電位配線が、ＬＳＩのグランド配線である。しかしながらこれに限らず、例えば、高電位配線がＣＡＮ通信を制御するＬＳＩのＨｉｇｈ配線であり、低電位配線が該ＬＳＩのＬｏｗ配線であってもよい。

また、島状導体パターンとそれに接続する出力端子の組み合わせの数は、２以上の任意の数であってよく、組み合わせの数が多いほど、数式１を満たすより細かな調整が可能となる。

１０，１０ａ，１０ｂ電子装置
１，１ａ，１ｂＬＳＩ
Ｓａ〜Ｓｇ出力端子
２，２ａ，２ｂプリント配線板
Ｐａ〜Ｐｇ島状導体パターン
ＢＣ１，ＢＣ２バイパスコンデンサ
３，３ａ，３ｂ樹脂筐体
４，４ａ，４ｂコネクタ（接続端子）

Claims

ＬＳＩ（１ａ，１ｂ）を搭載したプリント配線板（２ａ，２ｂ）を樹脂筐体（３ａ，３ｂ）の内部に収容し、樹脂筐体の外部からケーブルで前記プリント配線板へ電気接続するためのコネクタ（４ａ，４ｂ）を備える電子装置（１０ａ，１０ｂ）であって、
前記コネクタの近くで、前記ＬＳＩに接続する前記プリント配線板の高電位配線（ＶＣＣ）と低電位配線（ＧＮＤ）の間に、バイパスコンデンサ（ＢＣ１，ＢＣ２）が挿入されてなり、
前記プリント配線板に、島状導体パターン（Ｐａ〜Ｐｇ）が形成され、
前記ＬＳＩの出力端子（Ｓａ〜Ｓｇ）が、前記島状導体パターンに接続されてなり、
前記島状導体パターンと該島状導体パターンに接続する前記出力端子の組み合わせが、複数組、前記プリント配線板に構成されてなることを特徴とする電子装置。
前記出力端子の出力信号が、前記ＬＳＩへの外部からの通信によって、Ｈｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に切り替え可能であり、
前記出力端子に接続する島状導体パターンが、前記出力信号の切り替えによって、前記高電位配線に接続された状態または前記低電位配線に接続された状態のいずれかに選択可能に構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記島状導体パターンが、前記ＬＳＩの直下に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
前記高電位配線が、前記ＬＳＩの電源配線であり、前記低電位配線が、前記ＬＳＩのグランド配線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子装置。
前記電子装置が、車載用であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子装置。
前記樹脂筐体（３ｂ）が、前記コネクタ（４ｂ）のハウジングを兼ねることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子装置。
前記電子装置が、
エアコンの風向きを制御するサーボモータ（Ｍ）の駆動装置であり、
前記エアコンの動作を統括制御する電子制御装置（ＥＣＵ）のバスハーネス（Ｈ）に接続されることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。