JP4432755B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部から入力される信号に基づいて負荷を駆動する電子装置に関し、例えば、車両に備えられた各種モータを駆動する電子装置に関する。

この種の電子装置としては、例えば、マイコンや制御ＩＣなどの制御素子を主として有する制御部と、ＤＭＯＳ素子やＩＧＢＴなどのパワー素子などからなる駆動素子を主として有する駆動部とを備えて構成されたものがある。

このような電子装置は、例えば、モータなどのアクチュエータを駆動制御するためのＨＩＣ（混成集積回路）として適用されるものである。具体的には、パワーウィンドウの駆動モータを駆動するＨＩＣへの適用が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平７−６７２９３号公報

自動車等の車両では、このような電子装置が複数搭載され、これらの電子装置は車内ＬＡＮによって相互に通信するようになっている。車内ＬＡＮの規格としては、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などがある。

図８は、ＬＩＮ通信を用いた車内ＬＡＮの構成例を示したもので、マスタとしての電子装置（マスタＥＣＵ）と複数のスレーブとしての電子装置（スレーブＥＣＵ）によって車内ＬＡＮが構成されている。

マスタＥＣＵは、複数のスレーブＥＣＵとともに他のマスタＥＣＵとも各種データの送受信を行い、また、スレーブＥＣＵは、マスタＥＣＵと双方向のＬＩＮ通信を行うとともに、このＬＩＮ通信によって受信したＬＩＮ信号に基づいてモータ等の負荷を駆動する。

このようなスレーブＥＣＵは、マスタＥＣＵから入力されるＬＩＮ信号を入力するための端子を含む入力端子群と負荷を駆動するための信号を出力するための端子を含む出力端子群を備えている。

従来、このようなスレーブＥＣＵを検査する際、入力端子群のＬＩＮ信号を入力するための端子から検査用のＬＩＮ信号を入力し、出力端子群や基板上に設けられた各種端子にプローブ等を接続して各種端子の信号特性をモニタする等して各種検査を行っていた。

しかし、このような検査では、各種端子にプローブ等を接続する等の作業が生じるため検査効率が良くない。また、このようなスレーブＥＣＵを小型化し、且つ、モールド樹脂等を用いてモールド封止しようとした場合には、基板上の端子等にプローブ等を接続してモニタすることができないため、内部にあるマイコン等の構成物について検査を行うことができないという問題がある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、入力端子群や出力端子群とは別に検査用の信号を入出力するための検査端子群を設け、この検査端子群によって内部にある構成物の検査を行い、かつ、電子装置の小型化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１〜８に記載の発明では、基板と、基板に搭載され、負荷を駆動するための負荷駆動回路と、基板に搭載され、外部から入力される信号に基づいて負荷駆動回路を制御するための制御信号を生成する第１の制御手段と、基板に搭載され、外部から入力された信号を第１の制御手段に出力するとともに、第１の制御手段にて生成された制御信号に基づいて負荷駆動回路を制御する第２の制御手段制御と、を備え、基板、負荷駆動回路および第１、第２の制御手段は、モールド樹脂を用いて外形が四角形状となるようにパッケージ化されており、四角形状の外形の一辺には、外部からの信号を入力するための端子を含む入力端子群が設けられ、四角形状の外形の入力端子群が設けられた辺と対向する辺には、負荷を駆動するための信号を出力するための端子を含む出力端子群が設けられ、四角形状の外形の入力端子群が設けられた辺と直交する辺には、少なくとも第１の制御手段の検査のための信号を入出力するための端子を含む検査端子群が設けられていることを特徴としている。

また、請求項１に記載の発明のように、検査用端子群は、四角形状の外形よりも内側に窪んだ部位に設けられているので、当該電子装置を例えば負荷等の筐体に組み付けたとしても、検査端子群がその周辺部と接触してショートすることがない。
また、請求項２に記載の発明における出力端子群では、２つの負荷接続端子は電源端子の両側に配置され、２つのグランド端子は２つの負荷接続端子の各外側に配置されている。負荷から２つの負荷接続端子に大電流スイッチングノイズが伝搬されることが考えられるが、このように２つの負荷接続端子は、それぞれ電源端子とグランド（ＧＮＤ）端子の間に挟まれる形で配置されているため、各負荷接続端子から外部への大電流スイッチングノイズの放射を抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明では、第１の制御手段はマイコンで構成され、第２の制御手段は制御ＩＣで構成されており、負荷駆動回路、マイコンおよび制御ＩＣは、入力端子群と出力端子群との間に、マイコン、制御ＩＣ、負荷駆動回路の順に配置されている。これにより、マイコンと負荷駆動回路が離れて配置されるため、負荷からマイコンの電源に伝搬される大電流スイッチングノイズの影響を低減することができる。

なお、負荷駆動回路、マイコンおよび制御ＩＣは、請求項５に記載の発明のように、それぞれベアチップの状態で基板に搭載されるようにすることができる。また、制御ＩＣは、請求項６に記載の発明のように、外部から入力される信号の電圧レベルをマイコンの入力電圧レベルに変換する電圧レベル変換手段を備えたものとすることができる。

また、請求項７に記載の発明では、マイコンは、アクティブモードと、このアクティブモードよりも低消費電流で動作する低消費電流モードを有し、マイコンがアクティブモードで作動する場合、第１の電源回路からマイコンに定電圧を供給し、マイコンが低消費電流モードで作動する場合、第１の電源回路よりも少ない消費電流で定電圧を出力する第２の電源回路からマイコンに定電圧を供給するように定電圧供給の切り替えを行うことを特徴としている。この発明によれば、マイコンが低消費電流モードで作動する場合、第２の電源回路からマイコンに定電圧を供給するように切り替えを行うので、第１の電源回路よりも少ない消費電流で出力端子から定電圧をマイコンに供給し、マイコンが低消費電流モードで作動する場合における暗電流の低減を図ることができる。

また、請求項８に記載の発明では、電源ラインとグランド電位との間にコンデンサを備えたので、負荷駆動回路から電源ラインに伝搬するノイズを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る電子装置の概略構成について説明する。本実施形態では、電子装置として、自動車のパワーウィンドウにおけるアクチュエータとしてのモータを駆動するドア用電子制御回路（以下、ドアＥＣＵという）を例に説明する。このドアＥＣＵ１は、車両の各ドア内に設けられるモータの筐体に組み付けられる。また、このドアＥＣＵ１は、スレーブＥＣＵとして図示しないマスタＥＣＵと双方向のＬＩＮ通信を行う。

図１に、ドアＥＣＵ１の概略平面構成を示す。ドアＥＣＵ１は、制御ＩＣ１０、マイコン８０、コンデンサ７１などの素子が搭載された多層基板（例えば、６層基板）２ａおよびパワートランジスタ９１〜９４からなるパワー素子としての負荷駆動回路が搭載された単層基板２ｂを備え、これらの多層基板２ａおよび単層基板２ｂは、接着剤等によってヒートシンク７上に固定されている。

多層基板２ａには、図示しないＣｕ（銅）からなる厚膜導体配線が形成され、単層基板２ｂには、図示しないＡｇ（銀）からなる厚膜導体配線が形成されている。なお、これらの基板２ａ、２ｂはセラミック基板を用いているが、プリント配線基板などを用いてもよい。又 基板２ｂは配線数が少ないので単層基板としているが 多層基板としてもよい。

また、制御ＩＣ１０、マイコン８０およびパワートランジスタ９１〜９４は、それぞれベアチップの状態で基板上に搭載されている。これらのチップには、Ａｌ（アルミ）からなる複数のパッドが形成され、これらのパッドと基板上の配線パターンとの間は図示しないボンディングワイヤを介して結線され電気的に接続されている。

また、多層基板２ａおよび単層基板２ｂの周囲には、Ｃｕからなるリード端子による入力端子群３ａ〜３ｈ、出力端子群４ａ〜４ｇ、検査端子群５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍが配置されている。

本実施形態におけるドアＥＣＵ１では、制御ＩＣ１０、マイコン８０、コンデンサ７１、多層基板２ａ、パワートランジスタ９１〜９４、単層基板２ｂ、ヒートシンク７、ボンディングワイヤ、リード部３ａ〜３ｈ、４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍ等を、モールド樹脂を用いて外形が四角形状となるようにモールド封止してパッケージ８が形成されている。なお、パッケージ８の外形は厳密に四角形状である必要はなく、略四角形状になっていればよい。

リード部３ａ〜３ｈは、主として外部からの信号を入力するための端子群（以下、入力端子群という）である。具体的には、バッテリの負極端子と接続されるグランド（ＧＮＤ）端子３ａ、窓ガラスのアップ操作に応じたスイッチ信号を入力するためのスイッチ信号端子３ｂ、窓ガラスのダウン操作に応じたスイッチ信号を入力するためのスイッチ信号端子３ｃ、窓ガラスの自動ダウン操作に応じたスイッチ信号を入力するためのスイッチ信号端子３ｄ、窓ガラスの自動アップ操作に応じたスイッチ信号を入力するためのスイッチ信号端子３ｅ、エンジンキーの操作に応じたキースイッチ信号を入力するためのスイッチ信号端子３ｆ、マスタＥＣＵとの間でＬＩＮ信号を入出力するためのＬＩＮ信号入出力端子３ｇ、バッテリの正極端子と接続される電源（＋Ｂ）端子３ｈによって構成される。

リード部４ａ〜４ｇは、主としてモータ１００を駆動するための信号を出力するための端子群（以下、出力端子群という）である。具体的には、バッテリの負極端子と接続されるグランド（ＧＮＤ）端子４ａ、４ｅ、モータ１００の正極端子と接続されるモータ接続端子４ｂ、モータ１００の負極端子と接続されるモータ接続端子４ｄ、バッテリの正極端子と接続される電源（＋Ｂ）端子４ｃ、モータ１００の回転数を検出するためのホールセンサの電源端子と接続されるセンサ用電源端子４ｆ、ホールセンサから出力されるモータ回転情報を入力するためのセンサ信号入力端子４ｇによって構成される。

このように、出力端子群４ａ〜４ｄでは、２つのモータ接続端子４ｂ、４ｄは電源（＋Ｂ）端子４ｃの両側に配置され、２つのグランド（ＧＮＤ）端子４ａ、４ｅは２つのモータ接続端子４ｂ、４ｄの各外側に配置されている。モータ１００には比較的大電流が流れ、モータ１００の回転方向が切り替わる場合にはモータ１００からモータ接続端子４ｂ、４ｄに大電流スイッチングノイズが伝搬されることが考えられるが、上記したようにモータ接続端子４ｂ、４ｄは、それぞれ電源端子とグランド（ＧＮＤ）端子の間に挟まれる形で配置されているため、各モータ接続端子４ｂ、４ｄから外部への大電流スイッチングノイズの放射を抑制することができる。

リード部５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍは、検査のための信号を入出力するための端子群（以下、検査端子群という）である。例えば、検査のためのＬＩＮ信号を入力するためのＬＩＮ信号入力端子、検査のためのレベル信号（上記した各種スイッチ信号に相当する）をパラレル入力するためのパラレル入力端子、検査のためのレベル信号（モータ１００を制御するための制御信号）をパラレル出力するためのパラレル出力端子等がある。これらのパラレル入力端子、パラレル出力端子は、制御ＩＣ１０とマイコン８０の間に接続されている。

なお、出荷時検査においては、ＥＣＵ１を動作状態とした上で、ＬＩＮ信号入力端子あるいはパラレル入力端子から各種検査のための信号を入力し、パラレル出力端子から出力される制御信号が正常か否かを判定する等によってマイコン８０の検査を行う。

また、検査端子群５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍは、ドアＥＣＵ１をモータの筐体に組み付ける前の出荷検査時に使用され、ドアＥＣＵ１をモータに組み付けた後は使用されない。したがって、検査端子群５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍは、ドアＥＣＵ１のモールド樹脂によって形成されるパッケージ８の外形から突出しない部位、すなわち、ドアＥＣＵ１のパッケージ８の外形よりも内側に凹状に窪んだ部位に形成され、ドアＥＣＵ１がモータ等の筐体に組み付けられた後、例えば、検査端子群５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍが周辺部と接触してショートしないようになっている。

本実施形態では、パッケージ８の一辺には、外部からの信号を入力するための端子を含む入力端子群３ａ〜３ｈが設けられ、パッケージ８の入力端子群が設けられた辺と対向する辺にはモータ１００を駆動するための信号を出力する端子を含む出力端子群４ａ〜４ｇが設けられ、パッケージの入力端子群３ａ〜３ｈまたは出力端子群４ａ〜４ｇが設けられた辺と直交する辺に検査のための信号を入出力するための端子を含む検査端子群５ａ〜５ｍと検査端子群６ａ〜６ｍが設けられている。このように、各端子群をＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）のように、パッケージの４辺に分散して配置することによって、ドアＥＣＵ１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態において、入力端子群、出力端子群、検査端子群の各端子数は、図１に示すようにそれぞれ８本、７本、２６本となっており、入力端子群および出力端子群の各端子数は検査端子群の端子数と比較して少ないため、パッケージの短辺の一辺に入力端子群が設けられ、この入力端子群が設けられた辺と対向する辺に出力端子群が設けられ、入力端子群が設けられた辺と直交する長辺のそれぞれに検査端子群が設けられている。このように、パッケージの各辺の長さに合わせて入力端子群、出力端子群および検査端子群を配置することによって、ドアＥＣＵ１の小型化を図ることができる。

また、マイコン８０、制御ＩＣ１０および負荷駆動回路９０は、入力端子群と出力端子群との間に、マイコン８０、制御ＩＣ１０、負荷駆動回路９０の順に配置されている。これにより、マイコン８０と負荷駆動回路９０が離れて配置されるため、モータ１００からマイコン８０の電源に伝搬される大電流スイッチングノイズの影響を低減することができる。

なお、制御ＩＣ１０は、シリコン酸化膜基板（ＳＯＩ基板）を用いた高耐圧ＩＣとして形成され、４０Ｖ程度の耐圧を有している。また、マイコン８０は５Ｖ電圧で動作する低耐圧ＬＳＩとして形成され、パワートランジスタ９１〜９４はＤＭＯＳプロセスを用いたパワー素子として形成されている。

次に、図２を参照して、ドアＥＣＵ１におけるＬＩＮ信号の流れについて説明する。ＬＩＮ信号は、入力端子群のＬＩＮ信号入出力端子３ｇから制御ＩＣ１０へ入力され、この制御ＩＣ１０でマイコン８０への入力が可能な電圧レベルに変換された後、マイコン８０に入力される。マイコン８０は、このＬＩＮ信号に含まれる指示に従って負荷駆動回路９０を駆動するための制御信号を生成し出力する。制御ＩＣ１０は、マイコンから出力された制御信号に基づいて負荷駆動回路９０を制御する。負荷駆動回路９０は、制御ＩＣ１０から入力された信号に応じてモータ１００を駆動する。

なお、図２に示すように、マイコン８０には検査端子群から検査のための信号が入力され、マイコン８０からは検査端子群を介して検査のための信号が出力される。

図２に示した各ブロック間の接続は、以下のようになっている。

（１）入力端子群と制御ＩＣ１０との間の接続
入力端子群のＬＩＮ信号入出力端子３ｇ（Ｃｕ）は、ボンディングワイヤ（Ａｕ）、多層基板２ａの配線パターン（Ｃｕ系）、ボンディングワイヤ（Ａｕ）を介して制御ＩＣ１０のパッド（Ａｌ）と接続されている。

（２）制御ＩＣ１０とマイコン８０との間の接続
制御ＩＣ１０のパッド（Ａｌ）は、ボンディングワイヤ（Ａｕ）、多層基板２ａの配線パターン（Ｃｕ系）、ボンディングワイヤ（Ａｕ）を介してマイコン８０のパッド（Ａｌ）と接続されている。

（３）マイコン８０と制御ＩＣ１０との間の接続
マイコン８０のパッド（Ａｌ）は、ボンディングワイヤ（Ａｕ）、多層基板２ａの配線パターン（Ｃｕ系）、ボンディングワイヤ（Ａｕ）を介して制御ＩＣ１０のパッド（Ａｌ）と接続されている。

（４）制御ＩＣ１０とパワートランジスタ９１〜９４との間の接続
制御ＩＣ１０のパッド（Ａｌ）は、ボンディングワイヤ（Ａｕ）、多層基板２ａの配線パターン（Ｃｕ系）、ボンディングワイヤ（Ａｕ）、単層基板２ｂ配線パターン（Ａｇ系）を介してパワートランジスタ９１〜９４の各ゲート（Ａｌ）と接続されている。

（５）パワートランジスタ９１〜９４と出力端子群のモータ接続端子４ｂ、４ｄとの間の接続
パワートランジスタ９１〜９４の各ソースのパッド（Ａｌ）は、ボンディングワイヤ（Ａｌ）を介して出力端子群のモータ接続端子４ｂ、４ｄ（Ｃｕ）と接続されている。

パワートランジスタ９１〜９４の各ドレインのパッド（Ｎｉ：ニッケル）は、単層基板２ｂ配線パターン（Ａｇ系）を介して出力端子群のモータ接続端子４ｂ、４ｄ（Ｃｕ）と接続されている。

（６）マイコン８０と検査端子群との間の接続
マイコン８０のパッド（Ａｌ）は、多層基板２ａの配線パターン（Ｃｕ系）、ボンディングワイヤ（Ａｕ）を介して検査端子群５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍ（Ｃｕ）と接続されている。

このように、リード部３ａ〜３ｈ、４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍ、制御ＩＣ１０、マイコン８０および負荷駆動回路９０としてのパワートランジスタ９１〜９４は、基板２ａ、２ｂの配線パターンおよびボンディングワイヤによって電気的に接続されている。なお、大電流が流れる経路には、ボンディングワイヤ（Ａｌ）が用いられ、少電流（数百ｍＡ程度未満）が流れる経路には、ボンディングワイヤ（Ａｕ）が用いられている。

図３に、ドアＥＣＵ１の全体のブロック構成を示す。ドアＥＣＵ１は、制御ＩＣ１０、マイコン８０および負荷駆動回路９０を備えている。ドアＥＣＵ１には、図示しないアクセサリスイッチを介して車両のバッテリから１４Ｖ程度の電圧が印加される。

制御ＩＣ１０には、外部から入力端子群を介してＬＩＮ信号およびスイッチ信号が入力される。なお、これらのスイッチ信号およびＬＩＮ信号の電圧レベルは、０Ｖまたは１４Ｖとなっている。制御ＩＣ１０は、外部から入力されるＬＩＮ信号およびスイッチ信号をマイコン８０の入力電圧レベルに変換してマイコン８０へ出力するとともに、マイコン８０から入力される演算処理されたＬＩＮ信号を所定の電圧レベルに変換して外部へ出力する。また、この制御ＩＣ１０は、マイコン８０から出力された制御信号に基づいて、負荷駆動回路９０を制御する。

マイコン８０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備え、ＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって各種演算処理を行う。具体的には、スイッチ信号およびＬＩＮ信号に含まれる指示に従って負荷駆動回路９０を駆動するための制御信号を生成し出力する。また、マイコン８０は、外部からの信号の入力に応じて通常の消費電流で動作するアクティブモードと、アクティブモードで一定時間以上外部からの信号の入力がない場合に低消費電流で動作する低消費電流モードの２つのモードのいずれかで動作するとともに、アクティブモードであるか低消費電流であるかを示す切替信号を制御ＩＣ１０へ出力するようになっている。なお、このマイコン８０は、低消費電力のため内部では３Ｖの電圧で動作するように構成されている。

このような構成において、外部から制御ＩＣ１０を介してマイコン８０にＬＩＮ信号またはスイッチ信号入力されると、マイコン８０は、スイッチ信号およびＬＩＮ信号に含まれる指示に従って負荷駆動回路９０を駆動するための制御信号を生成し出力する。制御ＩＣ１０は、マイコン８０から出力された制御信号に基づいて、負荷駆動回路９０を制御する。負荷駆動回路９０は、制御ＩＣ１０による制御のもとに、モータ１００を駆動する。

次に、図４を参照して、制御ＩＣ１０の回路構成について説明する。制御ＩＣ１０は、アクティブモード用電源回路２０、低消費電流用電源回路３０、スイッチ信号の電圧レベルを変換するための受信バッファ４０、ＬＩＮ信号の電圧レベルを変換するための双方向バッファ５０、制御回路７０ａ、駆動回路７０ｂを備えている。

なお、図４では、受信バッファ４０が１つのみ示されているが、実際には、５つの受信バッファが備えられ、これらの受信バッファは、窓ガラスのアップ操作に応じたスイッチ信号、窓ガラスのダウン操作に応じたスイッチ信号、窓ガラスの自動ダウン操作に応じたスイッチ信号、窓ガラスの自動アップ操作に応じたスイッチ信号およびエンジンキーの操作に応じたキースイッチ信号の電圧レベルを変換して、それぞれマイコン８０へ出力するようになっている。

アクティブモード用電源回路２０および低消費電流モード用電源回路３０は、それぞれ図示しないバッテリ電源の直流電圧（例えば、１４Ｖ）から直流の定電圧を生成する。アクティブモード用電源回路２０は、マイコン８０がアクティブモードで作動する場合に比較的温度依存性の少ない定電圧を出力端子ａへ定電圧を出力する。低消費電流モード用電源回路３０は、比較的簡単な構成で低消費電流を実現できるツェナーダイオードを利用した電源により構成され、マイコン８０が低消費電流モードで作動する場合に、アクティブモード用電源回路２０よりも少ない消費電流で定電圧を出力する。

図５に、アクティブモード用電源回路２０および低消費電流モード用電源回路３０の回路構成を示す。

アクティブモード用電源回路２０は、温度依存性の少ないバンドギャップ基準電圧を出力するバンドギャップ回路２１、このバンドギャップ基準電圧に基づいてＮＰＮ型トランジスタ２３のベース電圧を制御する演算増幅器２２、出力段に設けられたＮＰＮ型トランジスタ２３、抵抗２４、２５、スイッチ回路２６を備えている。

スイッチ回路２６は、マイコン８０から入力される切替信号に応じて、バンドギャップ回路２１および演算増幅器２２にバッテリ電圧の供給の切り替えを行う。具体的には、マイコン８０からアクティブモードを示す切替信号が入力された場合、スイッチ回路２６はバンドギャップ回路２１および演算増幅器２２へのバッテリ電圧の供給を行い、マイコン８０からスイッチ回路２６に低消費電流モードを示す切替信号が入力された場合、スイッチ回路２６はバンドギャップ回路２１および演算増幅器２２へのバッテリ電圧の供給を停止させる。

演算増幅器２２の非反転入力端子＋には、バンドギャップ回路２１から出力されるバンドギャップ基準電圧（例えば、１．２Ｖ）が印加され、演算増幅器２２の反転入力端子−には、ＮＰＮ型トランジスタ２３のエミッタ電圧を抵抗２４と２５で分圧した電圧が印加される。演算増幅器２２は、非反転入力端子＋と反転入力端子−間の電圧が等しくなるように作用する。このような演算増幅器２２の作用によって、抵抗２４と抵抗２５の接続点の電圧がバンドギャップ回路２１の出力電圧と等しくなり、ＮＰＮ型トランジスタ２３のエミッタから安定した高精度の５Ｖ電圧が出力される。

低消費電流モード用電源回路３０は、所定のツェナー電圧を有するツェナーダイオード３１、一定の電流を供給する定電流回路３４、３５、ＰＮＰ型トランジスタ３２、出力段のＮＰＮ型トランジスタ３３を備えている。

ＰＮＰ型トランジスタ３２のベースには、ツェナーダイオード３１のカソードが接続され、ツェナーダイオード３１のツェナー電圧（この実施形態では、４．９Ｖ）が印加される。また、ＰＮＰ型トランジスタ３２は、ベースに印加されたツェナーダイオード３１のツェナー電圧をベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ分だけレベルシフトする。これにより、ＰＮＰ型トランジスタ３２のエミッタ電位は、ツェナーダイオード３１のツェナー電圧よりもＰＮＰ型トランジスタ３２のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥに相当する０．７Ｖだけ高くなる。また、ＮＰＮ型トランジスタ３３のエミッタの電位は、ＮＰＮ型トランジスタ３３のベース電位よりも、ＮＰＮ型トランジスタ３３のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥに相当する０．７Ｖだけ低くなる。したがって、ＮＰＮ型トランジスタ３３のエミッタの電位は、４．９Ｖとなり、出力端子ａからツェナーダイオード３１のツェナー電圧と等しい４．９Ｖが出力される。

なお、アクティブモード用電源回路２０において、バンドギャップ回路２１に流れる電流は数ｍＡ、演算増幅器２２に流れる電流は数ｍＡ、ＮＰＮ型トランジスタ２３に流れる電流は数十ｍＡ程度となっている。また、低消費電流モード用電源回路３０において、定電流回路３４に流れる電流は数μＡ、定電流回路３５に流れる電流は数十μＡ、ＮＰＮ型トランジスタ３３に流れる電流は数百μＡ程度となっている。したがって、低消費電流モード用電源回路３０は、アクティブモード用電源回路２０と比較して十分に少ない消費電流でマイコン８０に定電圧を供給する。これにより、マイコン８０が低消費電流モードで作動する場合における暗電流の低減を図ることができる。

図５に示した構成において、マイコン８０からアクティブモード用電源回路２０に低消費電流モードであることを示す切替信号が入力されると、アクティブモード用電源回路２０は定電圧の出力をオフし、低消費電流モード用電源回路３０のＰＮＰ型トランジスタ３２のベース電位は４．９Ｖ、エミッタ電位は５．６Ｖとなり、ＮＰＮ型トランジスタ３３はオン状態となり、ＮＰＮ型トランジスタ３３のエミッタから出力される４．９Ｖの電圧によって、出力端子ａの電圧は４．９Ｖとなる。

また、マイコン８０からアクティブモード用電源回路２０にアクティブモードであることを示す切替信号が入力されると、アクティブモード用電源回路２０は定電圧を出力し、アクティブモード用電源回路２０から出力される５Ｖ電圧によって、出力端子ａの電圧は５Ｖとなる。

このとき、低消費電流モード用電源回路３０のＮＰＮ型トランジスタ３３のエミッタ電位が０．１Ｖ上昇して５Ｖとなり、ＮＰＮ型トランジスタ３３のベース−エミッタ間電圧が０．６Ｖとなり、ＮＰＮ型トランジスタ３３は自動的にオフ状態となる。

このように、マイコン８０から出力される切替信号に応じて、アクティブモード用電源回路２０または低消費電流モード用電源回路３０から出力端子ａを介してマイコン８０へ定電圧が出力される。

なお、出力端子ａとグランド電位との間には、モータの回転方向が切り替わる際にモータから伝搬される大電流スイッチングノイズを低減するためのノイズ対策用のコンデンサ７１が設けられている。

次に、受信バッファ４０の構成について説明する。受信バッファ４０は、コンパレータ４１、抵抗４２ａ、４２ｂおよび基準電源４３を備えている。

コンパレータ４１の非反転入力端子＋には、スイッチ信号の電圧を抵抗４２ａと抵抗４２ｂで分圧した電圧が印加され、コンパレータ４１の反転入力端子−には、基準電源４３の電圧Ｖｒｅｆ（例えば、２．５Ｖ）が印加される。また、コンパレータ４１の出力端子は、抵抗４４を介して５Ｖ電源ラインに接続されている。

コンパレータ４１は、非反転入力端子＋と反転入力端子−の電圧を比較し、非反転入力端子＋の電圧が反転入力端子−の電圧よりも高い場合、出力端子から５Ｖの電圧を出力し、非反転入力端子＋の電圧が反転入力端子−の電圧よりも低い場合、出力端子から０Ｖの電圧を出力する。

すなわち、受信バッファ４０は、ハイレベル（例えば、１４Ｖ）のスイッチ信号が入力されると出力端子から５Ｖの電圧を出力し、ローレベル（例えば、０Ｖ）のスイッチ信号が入力されると、出力端子から０Ｖの電圧を出力する。このように、受信バッファ４０は、スイッチ信号の電圧レベルを変換してマイコン８０へ出力する。

次に、双方向バッファ５０の構成について説明する。双方向バッファ５０は、ＰＮＰ型トランジスタ５１、バッファ５３、６１、コンパレータ５４、５８、基準電源５６および抵抗５２、５５ａ、５５ｂ、５７、５９ａ、５９ｂ、６２を備えている。

バッファ５３、６１は、それぞれインピーダンス変換のための回路である。また、コンパレータ５４、基準電源５６および抵抗５５ａ、５５ｂ、５７によって構成される回路は、受信バッファ４０と同様に、入力される信号の電圧レベルを変換してマイコン８０へ出力するもので、入力されるＬＩＮ信号の電圧レベルを変換してマイコン８０へ出力する。

コンパレータ５８、基準電源６０および抵抗５９ａ、５９ｂ、６２によって構成される回路は、マイコン８０から入力されるデジタル信号の電圧レベル（０Ｖまたは５Ｖ）をＬＩＮ信号の電圧レベル（０Ｖまたは１４Ｖ）に変換するための回路である。

ＰＮＰ型トランジスタ５１のベースは、バッファ６１の出力端子と接続されている。そして、バッファ６１から出力される信号に応じたＬＩＮ信号がＰＮＰ型トランジスタ５１のエミッタから外部に送信される。

制御回路７０ａには、マイコン８０からの制御信号と図示しないホールセンサによって検知されたモータ回転情報が入力される。制御回路７０ａは、マイコン８０からの制御信号を駆動回路７０ｂへ出力し、モータ回転情報に基づいてモータ１００の回転が停止したと判定した場合には、モータ１００の駆動を強制的に停止させる信号を駆動回路７０ｂへ出力する。

駆動回路７０ｂは、制御回路７０ａからの信号に基づいてパワートランジスタ９１〜９４の各ゲートを制御するための信号を出力する。

次に、負荷駆動回路９０の構成について説明する。図６に、負荷駆動回路９０の回路構成を示す。負荷駆動回路９０は、４個のパワートランジスタ６１〜６４を備えている。

これらの４個のパワートランジスタ６１〜６４は、Ｈブリッジ回路を構成して、車の窓ガラスを上昇、下降させるためのモータ１００を駆動する。この場合、モータ停止時、窓ガラスの上昇時、窓ガラスの下降時の各時におけるパワートランジスタ６１〜６４のゲート入力の状態は、図７に示されるようなものになる。すなわち、モータ停止時では、４個のパワートランジスタ６１〜６４のすべてがＯＦＦ状態であり、上昇時では、Ｈブリッジにおける一方の対角線上に位置する２個のパワートランジスタ９１、９３がＯＮ状態、他方の対角線上に位置する２個のパワートランジスタ９２、９４がＯＦＦ状態となる。また、下降時では、Ｈブリッジにおける一方の対角線上に位置する２個のパワートランジスタ９１、９３がＯＦＦ状態、他方の対角線上に位置する２個のパワートランジスタ９２、９４がＯＮ状態となる。つまり、上昇時と下降時とでは、Ｈブリッジ回路によってモータ１００へ流れる電流が逆転し、モータ１００の回転も逆転する。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、多層基板２ａおよび単層基板２ｂが基板を構成し、マイコン８０が第１の制御手段を構成し、制御ＩＣ１０が第２の制御手段を構成している。また、受信バッファ４０および双方向バッファ５０が電圧レベル変換手段に相当し、低消費電流モード用電源回路２０が第１の電源回路に相当し、アクティブモード用電源回路が第２の電源回路に相当する。また、リード部３ａ〜３ｈが入力端子群に相当し、リード部４ａ〜４ｇが出力端子群に相当し、リード部５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍが検査端子群に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、電子装置としてドアＥＣＵを例に説明したが、ドアＥＣＵに限定されるものではなく、負荷を駆動する各種ＥＣＵに適用することができる。

また、上記実施形態では、制御ＩＣ１０、マイコンの８０およびコンデンサ７１が多層基板２ａに搭載され、負荷駆動回路９０としてのパワートランジスタ９１〜９４が単層基板２ｂに搭載された例を示したが、制御ＩＣ１０、マイコンの８０、コンデンサ７１およびパワートランジスタ９１〜９４を同一基板上に搭載するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、スレーブＥＣＵとしてのドアＥＣＵがマスタＥＣＵと双方向のＬＩＮ通信を行う例を示したが、このような通信に限定されるものではなく、例えば、ＣＡＮ等の通信規格に基づく通信を行ってもよい。

また、上記実施形態では、マイコン８０の検査を行うものを示したが、それに加え制御ＩＣ１０から負荷駆動回路９０への出力の検査を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態において、入力端子群、出力端子群、検査端子群の各端子の数や各端子に割り当てられた機能は一例を示したもので、それに限定されるものではない。例えば、入力端子群として、外部からマイコンのモードを設定するためのモード設定端子、外部からマイコンをリセットさせるためのリセット信号を入力するためのリセット信号入力端子等を設けてもよく、出力端子群として、モータの温度を検出する温度センサに電源を供給するためのセンサ用電源端子、この温度センサからモータ温度情報を入力するためのセンサ信号用入力端子等を備えてもよい。

本発明の第１実施形態に係るドアＥＣＵの概略平面構成を示す図である。 ドアＥＣＵにおけるＬＩＮ信号の流れについての説明図である。 ドアＥＣＵ１の全体のブロック構成を示す図である。 制御ＩＣの回路構成を示す図である。 アクティブモード用電源回路および低消費電流モード用電源回路の回路構成を示す図である。 負荷駆動回路の回路構成を示す図である。 図６中のモータの作動と負荷駆動回路の４つのパワートランジスタのＯＮ状態、ＯＦＦ状態の関係を示す図である。 ＬＩＮ通信による車内ＬＡＮの構成例を示す図である。

符号の説明

１…ドアＥＣＵ、２ａ…多層基板、２ｂ…単層基板、
３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｍ、６ａ〜６ｍ…リード部、７…ヒートシンク、
８…パッケージ、１０…制御ＩＣ、２０…アクティブモード用電源回路、
３０…低消費電流用電源回路、４０…受信バッファ、５０…双方向バッファ、
７０ａ…制御回路、７０ｂ…駆動回路、８０…マイコン、９０…負荷駆動回路、
１００…モータ。

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板に搭載され、負荷を駆動するための負荷駆動回路と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力される信号に基づいて前記前記負荷駆動回路を制御するための制御信号を生成する第１の制御手段と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力された信号を前記第１の制御手段に出力するとともに、前記第１の制御手段にて生成された制御信号に基づいて前記負荷駆動回路を制御する第２の制御手段と、を備え、
   前記基板、前記負荷駆動回路および前記第１、第２の制御手段は、モールド樹脂を用いて外形が四角形状となるようにパッケージ化されており、
   前記四角形状の外形の一辺には、前記外部からの信号を入力するための端子を含む入力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と対向する辺には、前記負荷を駆動するための信号を出力するための端子を含む出力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と直交する辺には、少なくとも前記第１の制御手段の検査のための信号を入出力するための端子を含む検査端子群が設けられているものであって、
   前記検査用端子群は、前記四角形状の外形よりも内側に窪んだ部位に設けられていることを特徴とする電子装置。
2. 基板と、
   前記基板に搭載され、負荷を駆動するための負荷駆動回路と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力される信号に基づいて前記前記負荷駆動回路を制御するための制御信号を生成する第１の制御手段と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力された信号を前記第１の制御手段に出力するとともに、前記第１の制御手段にて生成された制御信号に基づいて前記負荷駆動回路を制御する第２の制御手段と、を備え、
   前記基板、前記負荷駆動回路および前記第１、第２の制御手段は、モールド樹脂を用いて外形が四角形状となるようにパッケージ化されており、
   前記四角形状の外形の一辺には、前記外部からの信号を入力するための端子を含む入力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と対向する辺には、前記負荷を駆動するための信号を出力するための端子を含む出力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と直交する辺には、少なくとも前記第１の制御手段の検査のための信号を入出力するための端子を含む検査端子群が設けられているものであって、
   前記出力端子群は、
   バッテリの正極端子と接続される電源端子と、
   前記負荷を駆動するための２つの負荷接続端子と、
   前記バッテリの負極端子と接続される２つのグランド端子と、を有し、
   前記２つの負荷接続端子は前記電源端子の両側に配置され、前記２つのグランド端子は前記２つの負荷接続端子の各外側に配置されていることを特徴とする電子装置。
3. 基板と、
   前記基板に搭載され、負荷を駆動するための負荷駆動回路と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力される信号に基づいて前記前記負荷駆動回路を制御するための制御信号を生成する第１の制御手段と、
   前記基板に搭載され、前記外部から入力された信号を前記第１の制御手段に出力するとともに、前記第１の制御手段にて生成された制御信号に基づいて前記負荷駆動回路を制御する第２の制御手段と、を備え、
   前記基板、前記負荷駆動回路および前記第１、第２の制御手段は、モールド樹脂を用いて外形が四角形状となるようにパッケージ化されており、
   前記四角形状の外形の一辺には、前記外部からの信号を入力するための端子を含む入力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と対向する辺には、前記負荷を駆動するための信号を出力するための端子を含む出力端子群が設けられ、
   前記四角形状の外形の前記入力端子群が設けられた辺と直交する辺には、少なくとも前記第１の制御手段の検査のための信号を入出力するための端子を含む検査端子群が設けられているものであって、
   前記第１の制御手段はマイコンで構成され、前記第２の制御手段は制御ＩＣで構成されており、前記負荷駆動回路、前記マイコンおよび前記制御ＩＣは、前記入力端子群と前記出力端子群との間に、前記マイコン、前記制御ＩＣ、前記負荷駆動回路の順に配置されていることを特徴とする電子装置。
4. 前記入力端子群と前記マイコンとの間にも制御ＩＣが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
5. 前記負荷駆動回路、前記マイコンおよび前記制御ＩＣは、それぞれベアチップの状態で前記基板に搭載されていることを特徴とする請求項３または４に記載の電子装置。
6. 前記外部から入力される信号の電圧レベルは、前記マイコンの入力電圧レベルよりも高くなっており、
   前記制御ＩＣは、前記外部から入力される信号の電圧レベルを前記マイコンの入力電圧レベルに変換する電圧レベル変換手段を備えていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の電子装置。
7. 前記マイコンは、アクティブモードと、このアクティブモードよりも低消費電流で動作する低消費電流モードを有するものであり、
   前記制御ＩＣは、定電圧を出力する第１の電源回路と、前記第１の電源回路よりも少ない消費電流で定電圧を出力する第２の電源回路と、を有し、前記マイコンが前記アクティブモードで作動する場合、前記第１の電源回路から前記マイコンに定電圧を供給し、前記マイコンが前記低消費電流モードで作動する場合、前記第２の電源回路から前記マイコンに定電圧を供給するように定電圧供給の切り替えを行うようになっていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の電子装置。
8. 前記制御ＩＣから前記マイコンへ定電圧を供給する電源ラインには、グランド電位との間に、前記負荷駆動回路から前記電源ラインに伝搬するノイズを抑制するためのコンデンサが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の電子装置。
9. 前記マイコンが前記低消費電流モードで作動する場合、前記第１の電源回路は定電圧の出力をオフにすることを特徴とする請求項７または８に記載の電子装置。
10. 前記第１の電源回路の定電圧は前記第２の電源回路の定電圧よりも大きくなっており、前記アクティブモードで作動する場合、前記第２の電源回路は自動的にオフ状態となることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の電子装置。

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