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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-30
(45)【発行日】2024-08-07
(54)【発明の名称】制御回路および電源装置
(51)【国際特許分類】
H05K 1/18 20060101AFI20240731BHJP
H05K 1/02 20060101ALI20240731BHJP
【ＦＩ】
H05K1/18 S
H05K1/02 J
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022123644
(22)【出願日】2022-08-03
(65)【公開番号】P2024021089
(43)【公開日】2024-02-16
【審査請求日】2023-09-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147304
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 知哉
(74)【代理人】
【識別番号】100148493
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 浩二
(72)【発明者】
【氏名】塩見 竹史
(72)【発明者】
【氏名】岸良 健太郎
【審査官】沼生 泰伸
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／０９２８３３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１２１６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２０８９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２９７９６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２２６０３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ １／１８
Ｈ０５Ｋ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＰＣＢ上に構成した制御回路であって、上記制御回路はＩＣと３端子コンデンサと第１部品とを備え、
上記ＩＣは４つ以上の端子が上記ＩＣの一辺に整列した構造を備え、
上記３端子コンデンサは貫通電極と基準電極とを備え、
上記第１部品は一端と他端とを備え、
上記３端子コンデンサと上記第１部品とは表面実装部品であり、
上記ＰＣＢは第１配線を備え、
上記第１配線は上記ＩＣの一辺に沿った方向に配線されており、
上記３端子コンデンサは、
上記貫通電極の一端が上記ＩＣの任意の端子に接続され、且つ、
上記基準電極が上記第１配線に接続されており、
上記第１部品は一端が上記ＩＣの任意の端子に接続されており、
上記第１部品は「上記第１配線を他端に接続」し、
上記第１配線は上記ＩＣに接続される電源又はＧＮＤであり、
上記制御回路は上記ＰＣＢの表面又は裏面のどちらか一方に構成され、
上記３端子コンデンサと上記第１部品は、上記ＩＣの１辺から上記３端子コンデンサ長辺の長さの１０倍の範囲に配置され、
上記制御回路は第２部品を更に備え、
上記第２部品は一端と他端とを備え、
上記第２部品の一端は上記ＩＣの任意の端子に接続され、
上記第２部品は上記第１配線を跨ぐ、制御回路。
【請求項2】
請求項１に記載の制御回路を備えた電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
以下の開示は、制御回路および電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電源回路に接続される制御回路は、配線レイアウトの簡略化が求められている。特許文献１にその一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】再表２０２０―０３９６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
但し、このような制御回路を用いても、なおも改良の余地がある。
【0005】
本開示の一態様では、従来よりも配線レイアウトが簡略された制御回路および電源装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る制御回路は、ＰＣＢ上に構成した制御回路である。
上記制御回路はＩＣと３端子コンデンサと第１部品とを備え、上記ＩＣは４つ以上の端子が上記ＩＣの一辺に整列した構造を備え、上記３端子コンデンサは貫通電極と基準電極とを備え、上記第１部品は一端と他端とを備え、上記３端子コンデンサと上記第１部品とは表面実装部品である。
上記ＰＣＢは第１配線を備え、上記第１配線は上記ＩＣの一辺に沿った方向に配線されている。
上記３端子コンデンサは、上記貫通電極の一端が上記ＩＣの任意の端子に接続され、且つ、上記基準電極が上記第１配線に接続されている。
上記第１部品は一端が上記ＩＣの任意の端子に接続されている。
上記第１部品は「上記第１配線を跨ぐ」又は「上記第１配線を他端に接続」している。
上記制御回路はＩＣと３端子コンデンサと第１部品とを備え、上記ＩＣは４つ以上の端子が上記ＩＣの一辺に整列した構造を備え、上記３端子コンデンサは貫通電極と基準電極とを備え、上記第１部品は一端と他端とを備え、上記３端子コンデンサと上記第１部品とは表面実装部品である。
上記ＰＣＢは第１配線を備え、上記第１配線は上記ＩＣの一辺に沿った方向に配線されている。
上記３端子コンデンサは、上記貫通電極の一端が上記ＩＣの任意の端子に接続され、且つ、上記基準電極が上記第１配線に接続されている。
上記第１部品は一端が上記ＩＣの任意の端子に接続されている。
上記第１部品は「上記第１配線を跨ぐ」又は「上記第１配線を他端に接続」している。
【0007】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電源装置は、上記制御回路を備える電源装置である。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一態様によれば、従来よりも配線レイアウトが簡略された制御回路および電源装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一実施形態に係る制御回路の構成を示す図である。
【図2】本開示の一実施形態に係る２種類の３端子コンデンサを示す図である。
【図3】本開示の一実施形態に係る電源回路に接続される制御回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
〔実施形態１〕
本明細書では、文書の簡潔化のために、例えば「制御回路ＣＮＴ１」を、単に「ＣＮＴ１」とも表記する。使用する略語は、次のように定めている。ＰＣＢはプリント基板（Printed Circuit Board）を示す。ＩＣは集積回路（Integrated Circuit）を示す。
３端子コンデンサは、３端子貫通コンデンサ（3-terminal Feedthrough Capacitor）を示す。３端子コンデンサの素材には、積層セラミックコンデンサ（MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors)）を用いているが、これに限定されない。
本明細書では、文書の簡潔化のために、例えば「制御回路ＣＮＴ１」を、単に「ＣＮＴ１」とも表記する。使用する略語は、次のように定めている。ＰＣＢはプリント基板（Printed Circuit Board）を示す。ＩＣは集積回路（Integrated Circuit）を示す。
３端子コンデンサは、３端子貫通コンデンサ（3-terminal Feedthrough Capacitor）を示す。３端子コンデンサの素材には、積層セラミックコンデンサ（MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors)）を用いているが、これに限定されない。
【0011】
制御回路の配線数の増加は、配線の整列順序の入替（交差）を困難にする。ピン数が４ピン以上のＩＣにおいて、課題になることが多い。一般的には、ＰＣＢの層数追加とスルーホール追加とによって、交差させる配線を別層に移動して配線の交差を実現する。本実施形態では、３端子コンデンサと後述の配線によりレイアウトを簡略できる制御回路を開示する。
【0012】
（３端子コンデンサの構造例）
３端子コンデンサには貫通電極と基準電極とが備わっている。基準電極はＧＮＤ端子とも呼ばれるが、電源などのＧＮＤ以外に接続して使用することもできる。３端子コンデンサは、貫通電極と基準電極との間に静電容量を備えたコンデンサである。
図２には２種類の３端子コンデンサを示す。３端子コンデンサＦＴＣ１には、貫通電極の一端ＦＴＣ１Ｔ１１と貫通電極の他端ＦＴＣ１Ｔ１２とが備わっており、それぞれは３端子コンデンサの内部を通して電気的に両端が接続されている。基準電極にも、一端のＦＴＣ１Ｔ２１と他端のＦＴＣ１Ｔ２２とが備わっている。この両端においても、貫通電極の両端と同様に内部で接続されている。
３端子コンデンサには貫通電極と基準電極とが備わっている。基準電極はＧＮＤ端子とも呼ばれるが、電源などのＧＮＤ以外に接続して使用することもできる。３端子コンデンサは、貫通電極と基準電極との間に静電容量を備えたコンデンサである。
図２には２種類の３端子コンデンサを示す。３端子コンデンサＦＴＣ１には、貫通電極の一端ＦＴＣ１Ｔ１１と貫通電極の他端ＦＴＣ１Ｔ１２とが備わっており、それぞれは３端子コンデンサの内部を通して電気的に両端が接続されている。基準電極にも、一端のＦＴＣ１Ｔ２１と他端のＦＴＣ１Ｔ２２とが備わっている。この両端においても、貫通電極の両端と同様に内部で接続されている。
【0013】
３端子コンデンサは、同一貫通構造である貫通電極と基準電極とを入れ替えて使用することもできる。
他には、ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２とは外部で接続して使用することもできる。
他には、ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２とは外部で接続して使用することもできる。
【0014】
もう一方の３端子コンデンサＦＴＣ２には、貫通電極の一端ＦＴＣ２Ｔ１１と貫通電極の他端ＦＴＣ２Ｔ１２とが備わっている。基準電極としてＦＴＣ２ＣＴが備わっている。
ＦＴＣ１とＦＴＣ２とは、いずれも表面実装部品である。
ＦＴＣ１とＦＴＣ２とは、いずれも表面実装部品である。
【0015】
（配線レイアウトを簡略できる制御回路の構成例）
図１は、ＰＣＢ上（ＰＣＢの表面ＰＣＢＴ１）に構成された制御回路ＣＮＴ１を示している。ＩＣ(集積回路)ＩＣ１には、６つの端子ＴＭ１～６が備わっている。ＴＭ１は３．３Ｖ電源端子、ＴＭ２はＧＮＤ端子、ＴＭ３は内部電源端子、ＴＭ４はセンシング端子、ＴＭ５は制御端子、ＴＭ６は信号出力端子である。ＴＭ１～６は、ＩＣ１の１辺に整列して並んでいる。詳細には、ＩＣ１の一辺に面が揃うように配列されている。ＴＭ１～６は、ＩＣ１の下に位置することを示すために点線で記載している。
図１は、ＰＣＢ上（ＰＣＢの表面ＰＣＢＴ１）に構成された制御回路ＣＮＴ１を示している。ＩＣ(集積回路)ＩＣ１には、６つの端子ＴＭ１～６が備わっている。ＴＭ１は３．３Ｖ電源端子、ＴＭ２はＧＮＤ端子、ＴＭ３は内部電源端子、ＴＭ４はセンシング端子、ＴＭ５は制御端子、ＴＭ６は信号出力端子である。ＴＭ１～６は、ＩＣ１の１辺に整列して並んでいる。詳細には、ＩＣ１の一辺に面が揃うように配列されている。ＴＭ１～６は、ＩＣ１の下に位置することを示すために点線で記載している。
【0016】
電源配線ＶＣＣ１は、ＴＭ１に接続されている。ＧＮＤ配線ＧＮＤ１はＴＭ２に接続されている。ＶＣＣ１とＧＮＤ１は、ＰＣＢ上に形成された導電性の配線パターン（トレース）である。ＧＮＤ１は、ＩＣ１の一辺に沿った方向で配線されている。ＩＣ１の端子の仕様に応じて、電源配線をＧＮＤ１にＧＮＤ配線をＶＣＣ１に入替することもできる。
入力コンデンサＣＡＰ１は、ＶＣＣ１とＧＮＤ１を介してＴＭ１とＴＭ２へ接続されている。内部電源コンデンサＣＡＰ２は、一端がＴＭ３に他端がＧＮＤ１に接続されている。
入力コンデンサＣＡＰ１は、ＶＣＣ１とＧＮＤ１を介してＴＭ１とＴＭ２へ接続されている。内部電源コンデンサＣＡＰ２は、一端がＴＭ３に他端がＧＮＤ１に接続されている。
【0017】
ＣＡＰ２の一端は配線を介してＴＭ３に接続されているが、直接ＴＭ３に接続でも良い。この「配線を介して接続」または「直接に接続」は回路構成に関係しないので、単に「接続」と説明する。ＴＭ４～６への接続、及び、第１抵抗ＲＥＳ１とＦＴＣ１Ｔ１２との接続についても同様に「接続」と説明する。
【0018】
センス信号線ＳＥＮＳ１は、直列接続されたＲＥＳ１とＦＴＣ１の貫通電極(ＦＴＣ１Ｔ１１とＦＴＣ１Ｔ１２)とを介して、ＴＭ４へ接続されている。
ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２は、ＧＮＤ１へ接続されている。図２のＦＴＣ１と図１のＦＴＣ１は同じ素子である。
ＧＮＤ１は、ＦＴＣ１の下を通過しているため図面上で点線表記している。この点線部分のＧＮＤ１は、配線がなくても回路としては同じである。ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２とは、ＦＴＣ１内部で繋がっているためである。ＣＮＴ１は、ＦＴＣ１をＦＴＣ２に置き換えることもできる。
ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２は、ＧＮＤ１へ接続されている。図２のＦＴＣ１と図１のＦＴＣ１は同じ素子である。
ＧＮＤ１は、ＦＴＣ１の下を通過しているため図面上で点線表記している。この点線部分のＧＮＤ１は、配線がなくても回路としては同じである。ＦＴＣ１Ｔ２１とＦＴＣ１Ｔ２２とは、ＦＴＣ１内部で繋がっているためである。ＣＮＴ１は、ＦＴＣ１をＦＴＣ２に置き換えることもできる。
【0019】
第２抵抗ＲＥＳ２は、一端がＴＭ５へ他端がＧＮＤ１へ接続されている。
第３抵抗ＲＥＳ３は、一端がＴＭ６へ他端が信号線ＯＵＴ１へ接続されている。
ＲＥＳ３はＧＮＤ１を跨いでいるため、ＲＥＳ３の下のＧＮＤ１は図面上点線で表記している。跨いでいるため、いずれの端子にも非接続である。
第３抵抗ＲＥＳ３は、一端がＴＭ６へ他端が信号線ＯＵＴ１へ接続されている。
ＲＥＳ３はＧＮＤ１を跨いでいるため、ＲＥＳ３の下のＧＮＤ１は図面上点線で表記している。跨いでいるため、いずれの端子にも非接続である。
【0020】
ＣＡＰ１、ＣＡＰ２、ＲＥＳ１、ＲＥＳ２、ＲＥＳ３は、一端と他端を備える表面実装部品である。これらの抵抗またはコンデンサは、ＣＮＴ１またはＩＣ１の仕様によって、コンデンサ、抵抗、インダクタンス、ダイオードなどの種類に適宜変更することが出来る。種類を問わず変更できるこれらの部品は、本開示では総じて部品とも呼ぶ。
また、この部品、ＦＴＣ１、ＩＣ１及び配線は、全てＰＣＢの表面に構成されている。必要に応じて、全てを裏面に構成することも可能である。
また、この部品、ＦＴＣ１、ＩＣ１及び配線は、全てＰＣＢの表面に構成されている。必要に応じて、全てを裏面に構成することも可能である。
【0021】
（制御回路の主要構成）
ＣＮＴ１はＰＣＢ上に構成している。
ＣＮＴ１はＩＣ１とＦＴＣ１と第１部品であるＲＥＳ２またはＲＥＳ３とを備えている。
ＩＣ１は４つ以上の端子がＩＣ１の一辺に整列した構造を備えている。
ＦＴＣ１は貫通電極と基準電極とを備えている。
第１部品は一端と他端とを備えている。
ＦＴＣ１と第１部品とは表面実装部品である。
ＰＣＢは第１配線であるＧＮＤ１を備えている。
第１配線は上記ＩＣの一辺に沿った方向で配線されている。
ＣＮＴ１はＰＣＢ上に構成している。
ＣＮＴ１はＩＣ１とＦＴＣ１と第１部品であるＲＥＳ２またはＲＥＳ３とを備えている。
ＩＣ１は４つ以上の端子がＩＣ１の一辺に整列した構造を備えている。
ＦＴＣ１は貫通電極と基準電極とを備えている。
第１部品は一端と他端とを備えている。
ＦＴＣ１と第１部品とは表面実装部品である。
ＰＣＢは第１配線であるＧＮＤ１を備えている。
第１配線は上記ＩＣの一辺に沿った方向で配線されている。
【0022】
第１配線はＰＣＢ上の任意の部品端子を避け、且つ、任意部品の端子に接続する必要がある。この避けると接続するとを両立化させるために、一直線ではなく曲折した配線となっているが、全体としてＩＣ１の一辺に沿った方向で配線されている。第１配線は、ＦＴＣ１と第１部品とが実装されている面と同一面上に配線されている。ＩＣ１の一辺に沿った方向とは、全体としてＩＣ１の一辺と略並行とも言い換えることが出来る。略並行とは角度が、例えば、０度から４５度までであり、例えば、４５度を超えると配線レイアウトが複雑になる。
【0023】
ＦＴＣ１は、貫通電極の一端がＩＣ１の任意の端子に接続され、且つ、基準電極が第１配線に接続されている。
第１部品は一端がＩＣ１の任意の端子に接続されており、
第１部品は「第１配線を跨ぐ」又は「第１配線を他端に接続」している。
第１部品は一端がＩＣ１の任意の端子に接続されており、
第１部品は「第１配線を跨ぐ」又は「第１配線を他端に接続」している。
【0024】
このようなＣＮＴ１では、ＦＴＣ１及び又は第１部品を、ＩＣ１の１辺に沿った方向に配線された第１配線へ接続することが可能となる。このため、配線レイアウトが簡略化できる。
【0025】
（制御回路の追加構成）
第１配線はＩＣ１に接続される電源又はＧＮＤである。ＣＮＴ１はＰＣＢの表面又は裏面のどちらか一方に構成されている。
第１配線はＩＣ１に接続される電源又はＧＮＤである。ＣＮＴ１はＰＣＢの表面又は裏面のどちらか一方に構成されている。
【0026】
第１配線が電源又はＧＮＤといった安定電位である場合には、その配線を使ってＩＣ１の回路の制御を安定化させることができる。
ＣＮＴ１を構成する回路が、ＰＣＢの表面または裏面のどちらか一方に構成されていることで、配線レイアウトの簡略化が容易になる。
ＣＮＴ１を構成する回路が、ＰＣＢの表面または裏面のどちらか一方に構成されていることで、配線レイアウトの簡略化が容易になる。
【0027】
ＦＴＣ１と第１部品は、ＩＣ１の１辺からＦＴＣ１の長辺の長さの１０倍の範囲に配置されている。
【0028】
ＦＴＣ１の長辺は、例えば、１ｍｍである。ＦＴＣ１と「ＲＥＳ２又はＲＥＳ３」は、例えば、ＩＣ１の１辺から矢印ＤＩＳ１の１．６ｍｍ以内に配置されている。ＦＴＣ１と「ＲＥＳ２又はＲＥＳ３」は、ＦＴＣ１の長辺の長さの１０倍の範囲に配置され、配線レイアウトの簡略化が容易になる。
【0029】
ＣＮＴ１は第２部品を更に備えている。第２部品は一端と他端とを備えている。
第２部品の一端はＩＣ１の任意の端子に接続されている。第２部品は第１配線を跨いでいる。第１部品は第１配線を他端に接続している。
第２部品の一端はＩＣ１の任意の端子に接続されている。第２部品は第１配線を跨いでいる。第１部品は第１配線を他端に接続している。
【0030】
具体的には、第２部品はＲＥＳ３であってＧＮＤ１を跨いでおり、且つ、一端がＩＣ１へ接続されている。第１部品はＲＥＳ２であって、一端がＩＣ１へ接続されており、他端がＧＮＤ１へ接続されている。
【0031】
〔実施形態２〕
図３はＣＮＴ１を電源回路と接続した例を示している。
補助電源回路ＰＷ１は、ＣＮＴ１に電力を供給するために接続されている。ＣＮＴ１は、主電源回路ＰＷ２を制御するために接続されている。電源装置ＰＵ１は、ＣＮＴ１、ＰＷ１及びＰＷ２を備えている。
図３はＣＮＴ１を電源回路と接続した例を示している。
補助電源回路ＰＷ１は、ＣＮＴ１に電力を供給するために接続されている。ＣＮＴ１は、主電源回路ＰＷ２を制御するために接続されている。電源装置ＰＵ１は、ＣＮＴ１、ＰＷ１及びＰＷ２を備えている。
【0032】
ＰＵ１は簡略化されたレイアウトを備えたＣＮＴ１を搭載できる。
【0033】
以上で述べた各数値は、単なる一例であることに留意されたい。回路動作の調整のために、配線に抵抗を挿入、配線間にコンデンサの追加なども、適宜実施可能である。
【0034】
〔付記事項〕
本開示の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。
本開示の一態様は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。
【符号の説明】
【0035】
ＣＮＴ１ 制御回路
ＰＣＢＴ１ ＰＣＢの表面
ＩＣ１ ＩＣ(集積回路)
ＴＭ１ ３．３Ｖ電源端子
ＴＭ２ ＧＮＤ端子
ＴＭ３ 内部電源端子
ＴＭ４ センシング端子
ＴＭ５ 制御端子
ＴＭ６ 信号出力端子
ＶＣＣ１ 電源配線
ＧＮＤ１ ＧＮＤ配線
ＳＥＮＳ１ センス信号線
ＯＵＴ１ 信号配線
ＣＡＰ１ 入力コンデンサ
ＣＡＰ２ 内部電源コンデンサ
ＦＴＣ１ ３端子コンデンサ
ＦＴＣ１Ｔ１１ ３端子コンデンサの貫通電極の一端
ＦＴＣ１Ｔ１２ ３端子コンデンサの貫通電極の他端
ＦＴＣ１Ｔ２１ ３端子コンデンサの基準電極の一端
ＦＴＣ１Ｔ２２ ３端子コンデンサの基準電極の他端
ＲＥＳ１ 第１抵抗
ＲＥＳ２ 第２抵抗
ＲＥＳ３ 第３抵抗
ＤＩＳ１ 矢印
ＰＣＢＴ１ ＰＣＢの表面
ＩＣ１ ＩＣ(集積回路)
ＴＭ１ ３．３Ｖ電源端子
ＴＭ２ ＧＮＤ端子
ＴＭ３ 内部電源端子
ＴＭ４ センシング端子
ＴＭ５ 制御端子
ＴＭ６ 信号出力端子
ＶＣＣ１ 電源配線
ＧＮＤ１ ＧＮＤ配線
ＳＥＮＳ１ センス信号線
ＯＵＴ１ 信号配線
ＣＡＰ１ 入力コンデンサ
ＣＡＰ２ 内部電源コンデンサ
ＦＴＣ１ ３端子コンデンサ
ＦＴＣ１Ｔ１１ ３端子コンデンサの貫通電極の一端
ＦＴＣ１Ｔ１２ ３端子コンデンサの貫通電極の他端
ＦＴＣ１Ｔ２１ ３端子コンデンサの基準電極の一端
ＦＴＣ１Ｔ２２ ３端子コンデンサの基準電極の他端
ＲＥＳ１ 第１抵抗
ＲＥＳ２ 第２抵抗
ＲＥＳ３ 第３抵抗
ＤＩＳ１ 矢印
【図1】
【図2】
【図3】