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JP6026382B2 - Power control device - Google Patents
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JP6026382B2 - Power control device - Google Patents

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Description

本発明は、入力電圧の変動を補償して所定電圧の電力を出力する電源制御装置に関し、特にエンジン始動時のバッテリの電圧低下を補償して電気負荷に安定した電圧の電力を供給するのに好適な電源制御装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply control apparatus that compensates for fluctuations in input voltage and outputs power at a predetermined voltage, and more particularly to supply a stable voltage power to an electric load by compensating for a battery voltage drop at engine start. The present invention relates to a suitable power supply control device.

車両には、ECU等の制御ユニットや、照明器具、ディスプレイ、モータ、ソレノイド等の各種電気負荷が搭載されており、各電気負荷に安定した電圧で電力を供給する必要がある。そこで、負荷に安定した電圧の電力が供給されるように制御する電源制御装置として、従来からDC/DCコンバータが用いられており、DC/DCコンバータで電圧を昇降圧させて電圧を安定化させている。   A vehicle is equipped with a control unit such as an ECU and various electric loads such as a lighting fixture, a display, a motor, and a solenoid, and it is necessary to supply electric power to each electric load with a stable voltage. Therefore, a DC / DC converter has been conventionally used as a power supply control device that controls so that a stable voltage power is supplied to the load, and the voltage is stepped up and down by the DC / DC converter to stabilize the voltage. ing.

また、EPSや電動エアコンなど搭載機器の電動化、大容量化に対応して、バッテリの電圧をDC/DCコンバータで昇圧してモータのインバータに電力を供給することが行われている。あるいは、42V系の主バッテリと14V系の副バッテリを備えた42V自動車電源システムでは、2つのバッテリ間にDC/DCコンバータを接続して電圧変換(昇降圧)している。さらに、車両が信号待ち等で一時停車したときにエンジンを一時的に自動停止させるアイドリングストップシステム(ISS)を搭載した車両では、エンジン再始動時にバッテリからスタータに大電流が供給されて電圧が低下することから、DC/DCコンバータで昇圧して各電気負荷に電力を供給するようにしている。   Also, in response to the electrification and increase in capacity of onboard equipment such as EPS and electric air conditioners, the voltage of the battery is boosted by a DC / DC converter to supply power to the motor inverter. Alternatively, in a 42V automobile power supply system including a 42V main battery and a 14V sub battery, a DC / DC converter is connected between two batteries for voltage conversion (step-up / step-down). Furthermore, in vehicles equipped with an idling stop system (ISS) that automatically stops the engine temporarily when the vehicle is temporarily stopped due to a signal, etc., a large current is supplied from the battery to the starter when the engine is restarted. For this reason, the voltage is boosted by a DC / DC converter to supply power to each electric load.

ところで、DC/DCコンバータは電圧変換のためにインダクタ等を含む昇圧回路を備えていることから、これが作動すると熱が発生して比較的大きな電力損失が生じるといった問題があった。そのため、作動時の熱を放熱することを目的に、放熱板や放熱ケースなどの放熱部品をDC/DCコンバータに設置している。   By the way, since the DC / DC converter is provided with a booster circuit including an inductor or the like for voltage conversion, there is a problem that when this operates, heat is generated and a relatively large power loss occurs. Therefore, for the purpose of radiating heat during operation, heat radiating parts such as a heat radiating plate and a heat radiating case are installed in the DC / DC converter.

特許文献1では、昇圧回路等の発熱部品からの放熱を良好なものとするために、発熱部品をメタルコア基板上に搭載している。また特許文献1では、メタルコア基板の中心に形成されたメタルコアを、その厚さ方向に貫通して除去した防熱部を設けている。そして、メタルコアから放射される熱を避ける必要のある電気部品を、防熱部の真上に配置することが提案されている。   In Patent Document 1, a heat generating component is mounted on a metal core substrate in order to improve heat dissipation from a heat generating component such as a booster circuit. Moreover, in patent document 1, the heat insulation part which penetrated and removed the metal core formed in the center of the metal core board | substrate in the thickness direction is provided. And it has been proposed that an electrical component that needs to avoid the heat radiated from the metal core is arranged directly above the heat insulating portion.

特開2006−351634号公報JP 2006-351634 A

しかしながら、電源制御装置(DC/DCコンバータ)に放熱板や放熱ケースなどを設置すると、電源制御装置が大型化してしまうといった問題がある。また、特許文献1に記載のように、メタルコアの一部を除去した防熱部を形成すると、メタルコアの面積が小さくなって放熱性が低下してしまうといった問題が生じる。防熱部を形成したことによる放熱性低下の影響をできるだけ低減するには、防熱部を発熱部品からできるだけ離れた位置に設けるのがよい。しかしながら、これによりメタルコア基板への電気部品の配置に対する制約が大きくなり、結果としてメタルコア基板を大きくしなければならない等の問題が生じるおそれがある。   However, when a heat sink or a heat radiating case is installed in the power control device (DC / DC converter), there is a problem that the power control device becomes large. In addition, as described in Patent Document 1, when the heat insulating portion from which a part of the metal core is removed is formed, there arises a problem that the area of the metal core is reduced and heat dissipation is reduced. In order to reduce as much as possible the effect of heat dissipation due to the formation of the heat insulating portion, it is preferable to provide the heat insulating portion at a position as far as possible from the heat generating component. However, this increases the restrictions on the arrangement of the electrical components on the metal core substrate, and as a result, there is a possibility that a problem such as the need to enlarge the metal core substrate may occur.

また、電源制御装置(DC/DCコンバータ)は、昇圧回路にスイッチング素子等のノイズを発生させる部品を内蔵していることから、放熱の問題に加えて、電源制御装置が作動時にノイズを放射するノイズ源になるといった別の課題もある。そのため、昇圧回路からのノイズの影響を低減させる必要のある回路部品、例えば通信やデジタル演算制御等を行うCPU等を昇圧回路からできるだけ離れた位置に配置する必要があった。   Moreover, since the power supply control device (DC / DC converter) incorporates noise generating components such as switching elements in the booster circuit, in addition to the problem of heat dissipation, the power supply control device radiates noise during operation. There is another problem of becoming a noise source. For this reason, circuit components that need to reduce the influence of noise from the booster circuit, such as a CPU that performs communication, digital arithmetic control, and the like, must be arranged as far as possible from the booster circuit.

従来の電源制御装置の構成例を図に示す。図は、従来の電源制御装置90の構成の一例を示す平面図及び断面図である。同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す平面図のA−A断面で切断したときの断面図である。同図では、昇圧回路92を基板91の図面左側に配置し、CPU93を基板91の図面右側に配置することで、CPU93を昇圧回路92からできるだけ離して配置している。このように、CPU93と昇圧回路92との間の距離をできるだけ大きくして配置する必要があると、電源制御装置が大型化してしまうといった問題が生じる。 A configuration example of a conventional power supply control device shown in FIG. FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional power supply control device 90. The cross-sectional view shown in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG. In this figure, the booster circuit 92 is arranged on the left side of the substrate 91 in the drawing, and the CPU 93 is arranged on the right side of the substrate 91 in the drawing, so that the CPU 93 is arranged as far as possible from the booster circuit 92. Thus, if it is necessary to arrange the distance between the CPU 93 and the booster circuit 92 as large as possible, there arises a problem that the power supply control device is increased in size.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、昇圧回路からの発熱を均熱化して放熱性を高めるとともに、昇圧回路からのノイズの影響を低減して小型化が容易な電源制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is a power supply control device that is easy to miniaturize by equalizing the heat generated from the booster circuit to improve heat dissipation and reducing the influence of noise from the booster circuit. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明の電源制御装置の第1の態様は、車両のバッテリから電気負荷に安定電圧で電力を供給するための電源制御装置であって、エンジン始動時のバッテリの電圧低下を補償して所定の電圧に安定化させる昇圧回路と制御部とがメタルコア基板に搭載されており、前記メタルコア基板は、接地されているメタルコア層を内層に備えるとともに、前記メタルコア層を挟んで形成されている第1のグランド層と第2のグランド層とを備え、前記昇圧回路は、パワー部と昇圧制御部とを備え、前記パワー部が前記メタルコア基板の一方の面に配置され、前記昇圧制御部および前記制御部が前記メタルコア基板の他方の面に配置されており、前記第1のグランド層が前記パワー部のグランドとして用いられ、前記第2のグランド層が前記昇圧制御部および前記制御部のグランドとして用いられており、前記パワー部における昇圧をオン/オフするためのスイッチング手段が、前記メタルコア基板を挟んで前記制御部と反対の面に配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a first aspect of a power supply control device according to the present invention is a power supply control device for supplying electric power from a vehicle battery to an electric load at a stable voltage, and the voltage of the battery at the time of starting the engine A booster circuit that compensates for the decrease and stabilizes the voltage to a predetermined voltage and a control unit are mounted on the metal core substrate, and the metal core substrate includes a grounded metal core layer in an inner layer and sandwiches the metal core layer therebetween. A first ground layer and a second ground layer that are formed; the booster circuit includes a power unit and a boost control unit; the power unit is disposed on one surface of the metal core substrate; The step-up control unit and the control unit are disposed on the other surface of the metal core substrate, the first ground layer is used as the ground of the power unit, and the second graph And a switching means for turning on / off boosting in the power unit is disposed on a surface opposite to the control unit across the metal core substrate. It is characterized by being.

本発明の電源制御装置の他の態様は、複数の発熱部品が、前記メタルコア基板を挟んで前記メタルコア基板の面に対して垂直な方向に、少なくとも一部が重なるように配置されていることを特徴とする。 According to another aspect of the power supply control device of the present invention, the plurality of heat generating components are arranged so that at least a part thereof overlaps in a direction perpendicular to the surface of the metal core substrate with the metal core substrate interposed therebetween. Features.

本発明の電源制御装置の他の態様は、前記複数の発熱部品が、前記パワー部および前記制御部であることを特徴とする。 In another aspect of the power supply control device of the present invention, the plurality of heat generating components are the power unit and the control unit .

本発明によれば、昇圧回路からの発熱を均熱化して放熱性を高めるとともに、昇圧回路からのノイズの影響を低減して小型化が容易な電源制御装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a power supply control device that can easily reduce the size by equalizing the heat generated from the booster circuit to improve heat dissipation and reducing the influence of noise from the booster circuit.

本発明の第1実施形態に係る電源制御装置の構成の一例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show an example of a structure of the power supply control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る電源制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power supply control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る電源制御装置の構成の一例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show an example of a structure of the power supply control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る電源制御装置の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the power supply control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来の電源制御装置の構成の一例を示す平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing which show an example of a structure of the conventional power supply control apparatus.

本発明の好ましい実施の形態における電源制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。   A power supply control device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description.

一般に、車両のエンジンを始動するときには、スタータに大電流が供給されるためバッテリ電圧が大きく低下する。この際、作動中の電気負荷に対しては、所定の電圧以上の電力を供給する必要があることから、例えばDCDCコンバータを用いて電気負荷に供給する電力の電圧を安定化させている。   Generally, when starting an engine of a vehicle, a large current is supplied to the starter, so that the battery voltage is greatly reduced. At this time, since it is necessary to supply electric power higher than a predetermined voltage to the electric load in operation, the voltage of the electric power supplied to the electric load is stabilized using, for example, a DCDC converter.

エンジンの始動時は、短時間に大きな電流を必要とするものの、電流が継続して流れる時間は数秒程度である。また、一度エンジンが始動すれば、たとえアイドリングストップシステムを搭載した車両等であっても、次にエンジンの始動動作が必要となるまでには、電流が継続して流れている時間(数秒)に比べて長い時間が存するのが一般的である。これに伴い、DCDCコンバータの動作も、その動作時間が短く、動作間隔が長いという特性を有している。DCDCコンバータの放熱にあたり、基板を面方向に拡大しても、面方向に伝熱するのに時間を要し、拡大部分まで伝熱する前にDCDCコンバータの発熱は停止する。また、次の発熱が生じるまでには長い時間が存するので、基板の熱は放熱され、規定の温度に戻る。つまり、基板を面方向に拡大しても、基板の温度を低下させる効果は小さい。これに対し、DCDCコンバータの放熱にあたっては、基板の面方向に伝熱する速度を増大し、均熱化することが効果的である。本発明は、メタルコア基板を用いることにより、これを可能とする。   When the engine is started, a large current is required in a short time, but the time during which the current continuously flows is about several seconds. Also, once the engine has started, even if it is a vehicle equipped with an idling stop system, the current continues to flow (several seconds) until the next start of the engine is required. In general, there is a long time. Accordingly, the operation of the DCDC converter also has characteristics that its operation time is short and the operation interval is long. Even when the substrate is enlarged in the surface direction when the DC / DC converter radiates heat, it takes time to transfer heat in the surface direction, and the heat generation of the DC / DC converter stops before transferring the heat to the enlarged portion. In addition, since it takes a long time until the next heat generation occurs, the heat of the substrate is dissipated and returns to a specified temperature. That is, even if the substrate is enlarged in the surface direction, the effect of lowering the temperature of the substrate is small. On the other hand, in the heat dissipation of the DCDC converter, it is effective to increase the speed of heat transfer in the surface direction of the substrate to equalize the heat. The present invention makes this possible by using a metal core substrate.

本発明は、車両に搭載された電気負荷に電力を供給するDCDCコンバータとして、作動時に発生する熱を均熱化して放熱を容易にするとともに、小型化が容易な電源制御装置を提供するものである。特に、エンジンの始動が頻繁に発生し、DCDCコンバータの作動頻度が高い、アイドリングストップシステムを搭載した車両において有効に機能する。   The present invention provides, as a DCDC converter for supplying power to an electric load mounted on a vehicle, a power control device that equalizes heat generated during operation to facilitate heat dissipation and is easy to downsize. is there. In particular, it functions effectively in a vehicle equipped with an idling stop system in which the engine starts frequently and the DCDC converter operates frequently.

(第1実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電源制御装置(以下ではDCDCコンバータとして説明する)を、図1を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態のDCDCコンバータ100の構成の一例を示す平面図及び断面図である。同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す平面図のA−A断面で切断したときの断面図である。また図2は、DCDCコンバータ100の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
A power supply control apparatus according to a first embodiment of the present invention (hereinafter described as a DCDC converter) will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the DCDC converter 100 of the present embodiment. The cross-sectional view shown in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the DCDC converter 100.

本実施形態のDCDCコンバータ100は、基板としてメタルコア基板110を用いるものとし、その上に昇圧回路120と制御部となる制御CPU130を配置している。制御CPU130は、例えば、外部との通信及びデジタル演算処理を行う。デジタル演算処理としては、例えば、昇圧回路120の作動判定のための処理が挙げられる。また昇圧回路120は、パワー部121と昇圧制御部122とを備えている。昇圧回路120のパワー部121がメタルコア基板110の一方の面に配置され、昇圧回路120の昇圧制御部122と制御CPU130がメタルコア基板110の他方の面に配置されている。   The DCDC converter 100 of this embodiment uses a metal core substrate 110 as a substrate, and a booster circuit 120 and a control CPU 130 serving as a control unit are disposed thereon. For example, the control CPU 130 performs communication with the outside and digital arithmetic processing. Examples of the digital arithmetic processing include processing for determining the operation of the booster circuit 120. The booster circuit 120 includes a power unit 121 and a boost control unit 122. The power unit 121 of the booster circuit 120 is disposed on one surface of the metal core substrate 110, and the boost controller 122 and the control CPU 130 of the booster circuit 120 are disposed on the other surface of the metal core substrate 110.

メタルコア基板110は、内層にメタルコア層111を備えており、さらにメタルコア層111を挟んで第1のグランド層112及び第2のグランド層113が形成されている。ここでは、メタルコア基板110の一方の面に配置されたパワー部121のグランドとして第1のグランド層112が用いられ、メタルコア基板110の他方の面に配置された昇圧制御部122及び制御CPU130のグランドとして第2のグランド層113が用いられるものとしている。   The metal core substrate 110 includes a metal core layer 111 as an inner layer, and further, a first ground layer 112 and a second ground layer 113 are formed with the metal core layer 111 interposed therebetween. Here, the first ground layer 112 is used as the ground of the power unit 121 disposed on one surface of the metal core substrate 110, and the ground of the boost control unit 122 and the control CPU 130 disposed on the other surface of the metal core substrate 110. It is assumed that the second ground layer 113 is used.

DC/DCコンバータ100は、昇圧回路120のパワー部121に電圧変換に用いるインダクタ(図示せず)を有しており、昇圧回路120の作動時にインダクタから熱が発生される。そのため、この発熱を好適に放熱させる必要がある。そこで本実施形態では、DC/DCコンバータ100の基板としてメタルコア基板110を用い、メタルコア基板110の均熱性を利用することで、パワー部121で発生した熱を均熱化して放熱しやすくしている。   The DC / DC converter 100 has an inductor (not shown) used for voltage conversion in the power unit 121 of the booster circuit 120, and heat is generated from the inductor when the booster circuit 120 is operated. Therefore, it is necessary to dissipate this heat appropriately. Therefore, in the present embodiment, the metal core substrate 110 is used as the substrate of the DC / DC converter 100, and the heat generated by the power unit 121 is equalized by using the temperature uniformity of the metal core substrate 110, so that the heat can be easily radiated. .

パワー部121のインダクタで発生した熱は、メタルコア基板110のメタルコア層111に伝搬され、メタルコア層111全体に拡散して均熱化される。これにより、メタルコア基板110の広い表面から熱が外部に放熱される。   The heat generated in the inductor of the power unit 121 is propagated to the metal core layer 111 of the metal core substrate 110, diffuses throughout the metal core layer 111, and is soaked. Thereby, heat is dissipated from the wide surface of the metal core substrate 110 to the outside.

また、制御CPU130も発熱の大きい部品であり、制御CPU130で発生した熱もメタルコア基板110のメタルコア層111全体に拡散して均熱化される。これにより、メタルコア基板110の広い表面から熱が外部に放熱される。メタルコア層111が無い従来の基板においては、パワー部121と制御CPU130を基板の異なる面に配置したとしても、熱の集中を避けるため、パワー部121と制御CPU130は基板の面方向に離れた位置に搭載しなければならなかった。そのため、基板全体の大きさを小さくすることが困難であった。   The control CPU 130 is also a component that generates a large amount of heat, and the heat generated by the control CPU 130 is diffused and uniformized throughout the metal core layer 111 of the metal core substrate 110. Thereby, heat is dissipated from the wide surface of the metal core substrate 110 to the outside. In a conventional substrate without the metal core layer 111, even if the power unit 121 and the control CPU 130 are arranged on different surfaces of the substrate, the power unit 121 and the control CPU 130 are separated from each other in the surface direction of the substrate in order to avoid heat concentration. Had to be mounted on. For this reason, it has been difficult to reduce the size of the entire substrate.

これに対し、本実施形態のDC/DCコンバータ100では、メタルコア層111により発熱部品による熱を拡散させることが可能となることから、パワー部121と制御CPU130のように発熱の大きい部品をメタルコア基板110の面方向に重ねて、あるいは近接して配置することが可能となる。部品は、発熱の大きい部品どうしに限らず、発熱部品と熱の影響を受けやすい部品等の場合にも、面方向に重ねて、あるいは近接して配置することが可能である。   On the other hand, in the DC / DC converter 100 according to the present embodiment, the heat generated by the heat-generating component can be diffused by the metal core layer 111. Therefore, a component that generates a large amount of heat, such as the power unit 121 and the control CPU 130, can be used as the metal core substrate. It is possible to arrange them in the surface direction of 110 or close to each other. The components are not limited to components that generate a large amount of heat, but can also be arranged in the plane direction or close to each other even in the case of components that are easily affected by heat and the heat generating components.

上記説明のように本実施形態によれば、昇圧回路120からの発熱を均熱化して放熱性を高めることにより、メタルコア基板110の昇圧回路120を搭載した面との対向面には、昇圧回路120の発熱の影響を考慮することなく、部品を搭載することができ、小型化が容易な電源制御装置100を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the heat generation from the booster circuit 120 is equalized to improve heat dissipation, so that the booster circuit is provided on the surface of the metal core substrate 110 facing the surface on which the booster circuit 120 is mounted. It is possible to provide the power supply control device 100 in which components can be mounted without considering the influence of the heat generation of 120 and the size can be easily reduced.

(第2実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る電源制御装置(以下ではDCDCコンバータとして説明する)を、図3を用いて以下に説明する。図3は、本実施形態のDCDCコンバータ200の構成の一例を示す平面図及び断面図である。同図(b)に示す断面図は、同図(a)に示す平面図のA−A断面で切断したときの断面図である。
(Second Embodiment)
A power supply control device (hereinafter described as a DCDC converter) according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of the configuration of the DCDC converter 200 of the present embodiment. The cross-sectional view shown in FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG.

本実施形態のDCDCコンバータ200は、基板としてメタルコア基板210を用いるものとし、その上に昇圧回路120と制御CPU130を配置している。また昇圧回路120は、パワー部121と昇圧制御部122とを備えている。昇圧回路120のパワー部121がメタルコア基板210の一方の面に配置され、昇圧回路120の昇圧制御部122と制御CPU130がメタルコア基板210の他方の面に配置されている。   The DCDC converter 200 of this embodiment uses a metal core substrate 210 as a substrate, and a booster circuit 120 and a control CPU 130 are disposed thereon. The booster circuit 120 includes a power unit 121 and a boost control unit 122. The power unit 121 of the booster circuit 120 is disposed on one surface of the metal core substrate 210, and the boost controller 122 and the control CPU 130 of the booster circuit 120 are disposed on the other surface of the metal core substrate 210.

メタルコア基板210は、内層にメタルコア層211を備えており、さらにメタルコア層を挟んで第1のグランド層212及び第2のグランド層213が形成されている。ここでは、メタルコア基板210の一方の面に配置されたパワー部121のグランドとして第1のグランド層212が用いられ、メタルコア基板210の他方の面に配置された昇圧制御部122及び制御CPU130のグランドとして第2のグランド層213が用いられるものとしている。   The metal core substrate 210 includes a metal core layer 211 as an inner layer, and further, a first ground layer 212 and a second ground layer 213 are formed with the metal core layer interposed therebetween. Here, the first ground layer 212 is used as the ground of the power unit 121 disposed on one surface of the metal core substrate 210, and the ground of the boost control unit 122 and control CPU 130 disposed on the other surface of the metal core substrate 210. The second ground layer 213 is used.

図2に示した第1実施形態のDCDCコンバータ100と同様に、DCDCコンバータ200はバッテリ10と電気負荷20に接続されており、バッテリ10の電圧が所定値以下に低下すると、昇圧回路120のパワー部121で昇圧して電気負荷20に電源供給する。また制御CPU130は、例えば上位制御系であるECU30から制御信号を入力すると、制御信号に従って昇圧制御部122に所定の制御信号を出力し、さらに昇圧制御部122がパワー部121を制御するように構成されている。   Similar to the DCDC converter 100 of the first embodiment shown in FIG. 2, the DCDC converter 200 is connected to the battery 10 and the electric load 20, and when the voltage of the battery 10 drops below a predetermined value, the power of the booster circuit 120 is increased. The voltage is boosted by the unit 121 and supplied to the electric load 20. Further, the control CPU 130 is configured to output a predetermined control signal to the boost control unit 122 according to the control signal, for example, when a control signal is input from the ECU 30 which is the host control system, and the boost control unit 122 further controls the power unit 121. Has been.

DC/DCコンバータ200は、昇圧回路120のパワー部121に電圧変換に用いるインダクタを有しており、昇圧回路120の作動時にインダクタから熱が発生される。そのため、この発熱を好適に放熱させる必要がある。そこで本実施形態では、DC/DCコンバータ200の基板としてメタルコア基板210を用い、メタルコア基板210の均熱性を利用することで、パワー部121で発生した熱を均熱化して放熱しやすくしている。   The DC / DC converter 200 has an inductor used for voltage conversion in the power unit 121 of the booster circuit 120, and heat is generated from the inductor when the booster circuit 120 is operated. Therefore, it is necessary to dissipate this heat appropriately. Therefore, in the present embodiment, the metal core substrate 210 is used as the substrate of the DC / DC converter 200, and the heat generated by the power unit 121 is equalized by using the heat equalization property of the metal core substrate 210 to facilitate heat dissipation. .

パワー部121のインダクタで発生した熱は、メタルコア基板210のメタルコア層211に伝搬され、メタルコア層211全体に拡散して均熱化される。これにより、メタルコア基板210の広い表面から熱が外部に放熱される。   The heat generated in the inductor of the power unit 121 is propagated to the metal core layer 211 of the metal core substrate 210 and diffused throughout the metal core layer 211 to be equalized. As a result, heat is radiated from the wide surface of the metal core substrate 210 to the outside.

昇圧回路120はまた、パワー部121における昇圧をオン/オフするためのスイッチング手段(図示せず)を内蔵している。スイッチング素子は、バッテリ10の電圧が所定値以下のときにパワー部121で昇圧機能を作動させる一方、所定値より高いときはパワー部121の昇圧機能を作動させずにバイパスさせる。これにより、バッテリ10の電圧が所定値以下のときは、パワー部121で昇圧された電力が電気負荷20に供給される一方、バッテリ10の電圧が所定値より高いときは、パワー部121の昇圧機能をバイパスしてバッテリ電圧のまま電気負荷20に電力が供給される。   The booster circuit 120 also incorporates switching means (not shown) for turning on / off boosting in the power unit 121. The switching element operates the boosting function in the power unit 121 when the voltage of the battery 10 is equal to or lower than a predetermined value, and bypasses the boosting function of the power unit 121 without operating when the voltage is higher than the predetermined value. Thereby, when the voltage of the battery 10 is equal to or lower than the predetermined value, the electric power boosted by the power unit 121 is supplied to the electric load 20, while when the voltage of the battery 10 is higher than the predetermined value, the boosting of the power unit 121 is performed. Electricity is supplied to the electric load 20 while bypassing the function and maintaining the battery voltage.

上記では、スイッチング手段が昇圧回路120に内蔵されているものとして説明したが、これに限定されず、例えば昇圧回路120の外部のメタルコア基板210上にスイッチング手段を配置し、バッテリ10の電圧が所定値以下のときはパワー部121をバイパスするように構成してもよい。また、上記のパワー部121の作動を切り替えるスイッチング手段に限定されず、別のスイッチ手段がメタルコア基板210のパワー部121と同じ一方の面上に配置されていてもよい。   In the above description, the switching means is described as being built in the booster circuit 120. However, the present invention is not limited to this. For example, the switching means is disposed on the metal core substrate 210 outside the booster circuit 120, and the voltage of the battery 10 is predetermined. You may comprise so that the power part 121 may be bypassed when it is below a value. Further, the switching unit is not limited to the switching unit that switches the operation of the power unit 121 described above, and another switch unit may be disposed on the same surface as the power unit 121 of the metal core substrate 210.

上記のようにDC/DCコンバータ200がスイッチング手段を有していることから、スイッチング手段が作動したときにノイズが発生するといった問題がある。このノイズが制御CPU130に与える影響をできるだけ低減するために、本実施形態のDC/DCコンバータ200では、メタルコア基板210のメタルコア層211がノイズを遮蔽するシールド層となるように構成している。   Since the DC / DC converter 200 has the switching means as described above, there is a problem that noise is generated when the switching means is activated. In order to reduce the influence of this noise on the control CPU 130 as much as possible, the DC / DC converter 200 of the present embodiment is configured such that the metal core layer 211 of the metal core substrate 210 becomes a shield layer that shields noise.

メタルコア層211を、スイッチング手段で発生するノイズを遮蔽するシールド層として用いるために、本実施形態ではメタルコア層211を所定のグランドに接続してグランドとして機能するようにしている。メタルコア層211をグランドとするために、別のグランドに接続してもよく、あるいはバッテリ10の正極または負極に接続してもよい。これにより、メタルコア層211がグランドとなりノイズを遮蔽するシールド層として機能する。   In order to use the metal core layer 211 as a shield layer that shields noise generated by the switching means, in this embodiment, the metal core layer 211 is connected to a predetermined ground so as to function as a ground. In order to use the metal core layer 211 as the ground, it may be connected to another ground, or may be connected to the positive electrode or the negative electrode of the battery 10. Thereby, the metal core layer 211 serves as a ground and functions as a shield layer that shields noise.

上記のように、本実施形態のDC/DCコンバータ200では、メタルコア層211をノイズに対するシールド層として用いることが可能となることから、制御CPU130とノイズ源のスイッチング手段との間にメタルコア層211が挟まれるようにそれぞれを配置することで、制御CPUがスイッチング手段から受けるノイズの影響を低減することが可能となる。図1に示すDC/DCコンバータ200では、昇圧回路120がスイッチング手段を内蔵していることから、昇圧回路120が搭載されたメタルコア基板210の一方の面とは反対側の他方の面に制御CPU130を搭載することで、スイッチング手段からのノイズがメタルコア層211で遮蔽されて制御CPU130への影響が低減される。   As described above, in the DC / DC converter 200 of the present embodiment, since the metal core layer 211 can be used as a shield layer against noise, the metal core layer 211 is provided between the control CPU 130 and the noise source switching means. By arranging each of them so as to be sandwiched, it is possible to reduce the influence of noise that the control CPU receives from the switching means. In the DC / DC converter 200 shown in FIG. 1, since the booster circuit 120 has built-in switching means, the control CPU 130 is placed on the other surface opposite to one surface of the metal core substrate 210 on which the booster circuit 120 is mounted. As a result, the noise from the switching means is shielded by the metal core layer 211 and the influence on the control CPU 130 is reduced.

メタルコア層211がノイズを遮蔽するシールド層として機能することから、メタルコア層211を挟んで昇圧回路120と反対側の面に制御CPU130を配置したとき、制御CPU130を昇圧回路120に近接させて配置することも可能となる。図1では、制御CPU130が、垂直方向に昇圧回路120と一部が重なるような位置に配置されている。このように制御CPU130を昇圧回路120に近接させて配置しても、昇圧回路120のスイッチング手段から放射されるノイズがメタルコア層211で遮蔽されるため、制御CPU130はノイズの影響をほとんど受けることがない。本実施形態では、制御CPU130を昇圧回路120に近接させて配置することで、メタルコア基板210を小さくすることができ、DC/DCコンバータ200を小型化することが可能となる。   Since the metal core layer 211 functions as a shield layer that shields noise, when the control CPU 130 is disposed on the surface opposite to the booster circuit 120 across the metal core layer 211, the control CPU 130 is disposed close to the booster circuit 120. It is also possible. In FIG. 1, the control CPU 130 is arranged at a position that partially overlaps the booster circuit 120 in the vertical direction. Even if the control CPU 130 is arranged close to the booster circuit 120 in this way, the noise radiated from the switching means of the booster circuit 120 is shielded by the metal core layer 211, so that the control CPU 130 is almost affected by the noise. Absent. In this embodiment, by disposing the control CPU 130 close to the booster circuit 120, the metal core substrate 210 can be made small, and the DC / DC converter 200 can be downsized.

上記説明のように本実施形態によれば、昇圧回路120からの発熱を均熱化して放熱性を高めるとともに、昇圧回路120からのノイズの影響を低減して小型化が容易な電源制御装置200を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the heat generation from the booster circuit 120 is equalized to increase heat dissipation, and the influence of noise from the booster circuit 120 is reduced to easily reduce the size of the power supply control device 200. Can be provided.

(第3実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る電源制御装置(DCDCコンバータ)を、図4を用いて以下に説明する。図4は、本実施形態のDCDCコンバータ300の構成の一例を示す断面図である。同図に示す断面図は、図1(a)に示す平面図のA−A断面で切断したときの断面図である。
(Third embodiment)
A power supply control device (DCDC converter) according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the DCDC converter 300 of the present embodiment. The cross-sectional view shown in the figure is a cross-sectional view taken along the line AA of the plan view shown in FIG.

本実施形態のDCDCコンバータ300は、第2実施形態のDCDCコンバータ200と同様に、メタルコア基板310のメタルコア層311がグランドとなるように形成されてシールド層となっている。これにより、メタルコア基板310の昇圧回路120が搭載されている面とは反対側の面に制御CPU130を搭載することで、昇圧回路120から放射されるノイズが制御CPU130に与える影響を大幅に低減することができる。その結果、制御CPU130の配置を昇圧回路120に近接させることができ、メタルコア基板310を小さくしてDCDCコンバータ300を小型化することが可能となっている。   Similar to the DCDC converter 200 of the second embodiment, the DCDC converter 300 of the present embodiment is formed so that the metal core layer 311 of the metal core substrate 310 serves as a ground and serves as a shield layer. Thus, by mounting the control CPU 130 on the surface opposite to the surface on which the booster circuit 120 is mounted on the metal core substrate 310, the influence of noise radiated from the booster circuit 120 on the control CPU 130 is greatly reduced. be able to. As a result, the control CPU 130 can be placed close to the booster circuit 120, and the metal core substrate 310 can be made smaller and the DCDC converter 300 can be made smaller.

さらに、本実施形態のDCDCコンバータ300では、メタルコア層311が第1のグランド層312及び第2のグランド層313と接続部314で電気的に接続されている。メタルコア層311を第1のグランド層312及び第2のグランド層313に接続することで、メタルコア層311のグランドとしての機能が強化される。その結果、メタルコア層311のシールド層としての機能も強化される。メタルコア層311と第1のグランド層312及び第2のグランド層313との間を電気的に接続する接続部314は、その数を増やすほどグランドとしての機能がより強化される。その結果、シールド層としての機能もより強化されることになる。   Furthermore, in the DCDC converter 300 according to the present embodiment, the metal core layer 311 is electrically connected to the first ground layer 312 and the second ground layer 313 through the connection portion 314. By connecting the metal core layer 311 to the first ground layer 312 and the second ground layer 313, the function of the metal core layer 311 as the ground is reinforced. As a result, the function of the metal core layer 311 as a shield layer is also enhanced. The number of connection portions 314 that electrically connect the metal core layer 311 to the first ground layer 312 and the second ground layer 313 increases as the number of the connection portions 314 increases. As a result, the function as a shield layer is further strengthened.

上記の各実施形態では、メタルコア基板310に搭載されている回路部品のグランドとして、第1のグランド層312と第2のグランド層313の2つが設けられていた。そして、メタルコア基板310の一方の面に搭載されている回路部品のグランドとして第1のグランド層312が用いられ、メタルコア基板310の他方の面に搭載されている回路部品のグランドとして第2のグランド層312が用いられている。   In each of the above embodiments, the first ground layer 312 and the second ground layer 313 are provided as the ground of the circuit component mounted on the metal core substrate 310. The first ground layer 312 is used as the ground of the circuit component mounted on one surface of the metal core substrate 310, and the second ground is used as the ground of the circuit component mounted on the other surface of the metal core substrate 310. Layer 312 is used.

第1のグランド層312と第2のグランド層313の2つのグランド層を設けるのに代えて、メタルコア層311を1つの共通グランドに用いることも可能である。すなわち、メタルコア基板310の両面に配置されている回路部品は、グランドとしてすべてメタルコア層311に接続することができる。これにより、第1のグランド層312及び第2のグランド層313を不要として低コスト化を図ることができる。   Instead of providing the two ground layers of the first ground layer 312 and the second ground layer 313, the metal core layer 311 can be used as one common ground. In other words, all circuit components arranged on both surfaces of the metal core substrate 310 can be connected to the metal core layer 311 as a ground. As a result, the first ground layer 312 and the second ground layer 313 are not required, and the cost can be reduced.

本実施形態によれば、メタルコア層311のグランドとしての機能をより強化することで、昇圧回路120からの発熱を均熱化して放熱性を高めるとともに、昇圧回路120からのノイズの影響をさらに低減して小型化が容易な電源制御装置300を提供することが可能となる。   According to the present embodiment, by further strengthening the function of the metal core layer 311 as the ground, the heat generated from the booster circuit 120 is soaked to improve heat dissipation, and the influence of noise from the booster circuit 120 is further reduced. Thus, it is possible to provide the power supply control device 300 that can be easily downsized.

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る電源制御装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における電源制御装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   Note that the description in the present embodiment shows an example of the power supply control device according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the power supply control device in the present embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

10 バッテリ
20 電気負荷
30 ECU
100,200、300 電源制御装置(DCDCコンバータ)
110,210、310 メタルコア基板
111,211、311 メタルコア層
112,212、312 第1のグランド層
113,213、313 第2のグランド層
120 昇圧回路
121 パワー部
122 昇圧制御部
130 制御CPU
314 接続部


10 battery 20 electric load 30 ECU
100, 200, 300 Power supply control device (DCDC converter)
110, 210, 310 Metal core substrate 111, 211, 311 Metal core layer 112, 212, 312 First ground layer 113, 213, 313 Second ground layer 120 Boost circuit 121 Power unit 122 Boost control unit 130 Control CPU
314 connection


Claims (3)

車両のバッテリから電気負荷に安定電圧で電力を供給するための電源制御装置であって、
エンジン始動時のバッテリの電圧低下を補償して所定の電圧に安定化させる昇圧回路と制御部とがメタルコア基板に搭載されており、
前記メタルコア基板は、接地されているメタルコア層を内層に備えるとともに、前記メタルコア層を挟んで形成されている第1のグランド層と第2のグランド層とを備え、
前記昇圧回路は、パワー部と昇圧制御部とを備え、
前記パワー部が前記メタルコア基板の一方の面に配置され、前記昇圧制御部および前記制御部が前記メタルコア基板の他方の面に配置されており、
前記第1のグランド層が前記パワー部のグランドとして用いられ、前記第2のグランド層が前記昇圧制御部および前記制御部のグランドとして用いられており、
前記パワー部における昇圧をオン/オフするためのスイッチング手段が、前記メタルコア基板を挟んで前記制御部と反対の面に配置されている
ことを特徴とする電源制御装置。
A power supply control device for supplying electric power from a vehicle battery to an electric load at a stable voltage,
A booster circuit that compensates for the voltage drop of the battery when starting the engine and stabilizes it to a predetermined voltage and a control unit are mounted on the metal core board ,
The metal core substrate includes a grounded metal core layer as an inner layer, and includes a first ground layer and a second ground layer formed with the metal core layer interposed therebetween,
The booster circuit includes a power unit and a boost control unit,
The power unit is disposed on one surface of the metal core substrate, the boost control unit and the control unit are disposed on the other surface of the metal core substrate,
The first ground layer is used as the ground of the power unit, and the second ground layer is used as the ground of the boost control unit and the control unit,
Switching means for turning on / off boosting in the power unit is disposed on a surface opposite to the control unit across the metal core substrate .
複数の発熱部品が、前記メタルコア基板を挟んで前記メタルコア基板の面に対して垂直な方向に、少なくとも一部が重なるように配置されている  A plurality of heat generating components are arranged so that at least a part thereof overlaps in a direction perpendicular to the surface of the metal core substrate with the metal core substrate interposed therebetween.
ことを特徴とする請求項1に記載の電源制御装置。  The power supply control device according to claim 1.
前記複数の発熱部品が、前記パワー部および前記制御部である  The plurality of heat generating components are the power unit and the control unit.
ことを特徴とする請求項2に記載の電源制御装置。  The power supply control device according to claim 2.
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