(57)【要約】【課題】接続された素子又は装置が故障した場合に、電気負荷の短絡等が発生しても、通流電流をオフにして、故障のそれ以上の拡大を防止できる回路基板を提供することを目的とする。【解決手段】電源（図示せず）から電気負荷（図示せず）へ給電する為に基板８の表面に設けられた回路パターン９と、回路パターン９の給電方向の中途に前後より幅が狭く形成された狭隘部１０と、狭隘部１０の表面に塗布された半田１１とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電気負荷へ給電する為に基板の表面に設けられた回路パターンと、
該回路パターンの給電方向の中途に前後より幅が狭く形成された狭隘部と、
該狭隘部の表面に塗布された半田と
を備えることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前記基板の表面が鉛直方向に略一致する形態で供用されるように構成されている請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記狭隘部を流れる電流の順方向又は逆方向は、鉛直方向に略一致するように構成されており、前記狭隘部の下方の回路パターンの表面に、前記半田の延長部分が塗布されている請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つに記載された回路基板と、
該回路基板の表面に設けられた回路パターンに接続され、電源から電気負荷への給電をオン又はオフに制御する半導体スイッチと
を備え、
該半導体スイッチは、前記回路パターンの中途に形成された狭隘部の上流側近傍に設けられていることを特徴とする給電制御装置。
【請求項５】
前記狭隘部の下流側に接続されたシャント抵抗と、
該シャント抵抗の両端電圧値を検出する電圧検出回路と、
該電圧検出回路が検出した両端電圧値に基づき、前記半導体スイッチをオフにして、該半導体スイッチ、又は前記電気負荷迄の給電線を保護する保護部と、
前記両端電圧値が所定電圧値以下のときに、前記半導体スイッチが短絡故障し、また、前記狭隘部が溶断したことを外部へ通知する通知部と
を更に備える請求項４に記載の給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源から電気負荷へ給電する為に基板の表面に設けられた回路パターンの、給電方向の中途に前後より幅が狭く形成された狭隘部を備える回路基板、及びこの回路基板を備える給電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された電気負荷へ給電する給電制御装置では、電気負荷迄接続された電線を、過電流による過熱から保護する電線保護機能と、給電する為のパワー半導体スイッチを過電流又は異常発熱による損傷から保護する自己保護機能とを備えている。
給電制御装置は、これらの機能を実現する為、前述のパワー半導体スイッチと、通電電流を検出する為のシャント抵抗及び電流検出器と、検出した通電電流を過電流と判定した場合は、パワー半導体スイッチをオフにする制御装置とを備えている。制御装置は、また、検出した通電電流に基づき電線の温度を推定し、電線が過熱状態であると判定したときは、パワー半導体スイッチをオフにする。
【０００３】
特許文献１には、片面のプリント配線板の配線パターンの少なくとも一部を他部よりも細い配線パターンとしたパターンヒューズを備えたプリント配線板が開示されている。パターンヒューズに対して、プリント配線板を介した裏面に、パターンヒューズと平行になるように導線を配置し、パターンヒューズを流れる電流と反対方向の電流を導線に流す構造としてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２０６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような従来の給電制御装置では、パワー半導体スイッチが短絡故障した場合、又は制御装置の故障により過電流が判定できない場合に、電気負荷の短絡等が発生すると、電線を保護することができないという問題がある。また、その場合、パワー半導体スイッチも定格以上の電流が通流し続けるので、異常に発熱し、最終的には給電制御装置全体が修理不能となるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、接続された素子又は装置が故障した場合に、電気負荷の短絡等が発生しても、通流電流をオフにして、故障のそれ以上の拡大を防止できる回路基板を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、パワー半導体スイッチ又は制御装置が故障した場合に、電気負荷の短絡等が発生しても、通流電流をオフにして、故障のそれ以上の拡大を防止できる給電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回路基板は、電源から電気負荷へ給電する為に基板の表面に設けられた回路パターンと、該回路パターンの給電方向の中途に前後より幅が狭く形成された狭隘部と、該狭隘部の表面に塗布された半田とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この回路基板では、電源から電気負荷へ給電する為に、回路パターンが基板の表面に設けられ、回路パターンの狭隘部が、回路パターンの給電方向の中途に前後より幅が狭く形成され、半田が、狭隘部の表面に塗布されている。
【００１０】
本発明に係る回路基板は、前記基板の表面が鉛直方向に略一致する形態で供用されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る回路基板は、前記狭隘部を流れる電流の順方向又は逆方向は、鉛直方向に略一致するように構成されており、前記狭隘部の下方の回路パターンの表面に、前記半田の延長部分が塗布されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る給電制御装置は、本発明に係る回路基板と、該回路基板の表面に設けられた回路パターンに接続され、電源から電気負荷への給電をオン又はオフに制御する半導体スイッチとを備え、該半導体スイッチは、前記回路パターンの中途に形成された狭隘部の上流側近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この給電制御装置では、本発明に係る回路基板を備えており、回路基板の表面に設けられた回路パターンに接続された半導体スイッチが、電源から電気負荷への給電をオン又はオフに制御する。半導体スイッチは、回路パターンの中途に形成された狭隘部の上流側近傍に設けられている。
【００１４】
本発明に係る給電制御装置は、前記狭隘部の下流側に接続されたシャント抵抗と、該シャント抵抗の両端電圧値を検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路が検出した両端電圧値に基づき、前記半導体スイッチをオフにして、該半導体スイッチ、又は前記電気負荷迄の給電線を保護する保護部と、前記両端電圧値が所定電圧値以下のときに、前記半導体スイッチが短絡故障し、また、前記狭隘部が溶断したことを外部へ通知する通知部とを更に備えることを特徴とする。
【００１５】
この給電制御装置では、シャント抵抗が、狭隘部の下流側に接続され、電圧検出回路が、シャント抵抗の両端電圧値を検出する。保護部が、電圧検出回路が検出した両端電圧値に基づき、半導体スイッチをオフにして、半導体スイッチ、又は電気負荷迄の給電線を保護する。通知部が、両端電圧値が所定電圧値以下のときに、半導体スイッチが短絡故障し、また、狭隘部が溶断したことを外部へ通知する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る回路基板によれば、接続された素子又は装置が故障した場合に、短絡等が発生しても、通流電流をオフにして、故障のそれ以上の拡大を防止できる回路基板を実現することができる。
【００１７】
本発明に係る給電制御装置によれば、パワー半導体スイッチ又は制御装置が故障した場合に、電気負荷の短絡等が発生しても、通流電流をオフにして、故障のそれ以上の拡大を防止できる給電制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】回路基板及び給電制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】回路基板の要部構成例を示す斜視図である。
【図３】給電制御装置及び回路基板の動作の例を示すフローチャートである。
【図４】回路基板の動作の例を示す説明図である。
【図５】回路基板の動作の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１は、回路基板及び給電制御装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図であり、図２は、回路基板の要部構成例を示す斜視図である。
この給電制御装置は、車両の電源装置に使用されており、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）２、パターンヒューズ３、シャント抵抗４、電圧検出回路５、制御装置６、及びこれらを実装する回路基板８を備えている。
【００２１】
パワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ）２は、ゲートに制御装置６が、ドレインにバッテリである電源１が、ソースにパターンヒューズ３の一方の端子がそれぞれ接続され、パターンヒューズ３の他方の端子は、シャント抵抗４の一方の端子に接続されている。
シャント抵抗４の他方の端子は、電気負荷７のプラス端子に接続され、電気負荷７のマイナス端子は接地されている。
【００２２】
電圧検出回路５は、オペアンプであり、シャント抵抗４の両端電圧が入力され、シャント抵抗４の通流電流に応じた出力電圧を制御装置６に与える。
制御装置６は、マイクロコンピュータで構成され、外部から与えられた負荷駆動指令信号に基づき、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオン又はオフに制御する。
制御装置６は、電圧検出回路５から取得した電圧値が所定電圧値より高いときは、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオフにし、過電流を示すダイアグ信号を外部へ出力する（保護部）。
【００２３】
制御装置６は、電圧検出回路５から取得した電圧値に基づき、電源１〜回路基板８及び回路基板８〜電気負荷７を接続する電線（給電線）の温度を推定し、推定した温度が所定値に達すると、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオフにし、電線加熱を示すダイアグ信号を外部へ出力する（保護部）。
制御装置６は、電圧検出回路５から取得した電圧値が所定電圧値以下（略０）であるときは、パワーＭＯＳＦＥＴ２が短絡故障しており、また、パターンヒューズ３が過電流により溶断し断線したことを示すダイアグ信号を外部へ出力する（通知部）。
【００２４】
回路基板８は、図２に示すように、基板の表面が鉛直方向に略一致する形態で供用され、パワーＭＯＳＦＥＴ２は、各端子がそれぞれの回路パターン９に接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴ２のソースが接続された回路パターン９は、給電方向である下方に延設されており、その中途に前後より幅が狭い狭隘部（パターンヒューズ３）１０が形成され、狭隘部１０の表面には半田１１が塗布されている。
尚、半田１１が塗布された狭隘部１０の場合のパターン溶断電流値が、狭隘部１０のみ（半田１１溶融後）の場合の２倍以上になるように、狭隘部１０及び半田１１を形成しておくと、狭隘部１０を速やかに溶断することができる。
【００２５】
狭隘部１０で連絡する下方の回路パターン９には、半田１１の延長した延長部分１２が塗布されており、半田１１が溶融した場合には、その表面張力及び重力により、溶融した半田１１が下垂して来て、延長部分１２と一体になる。
狭隘部１０は、発熱体であるパワーＭＯＳＦＥＴ２及びシャント抵抗４の間に近接するように形成されている。尚、製造時に半田１１及び延長部分１２が塗布される際は、回路基板８は、当然、水平状態に維持される。
【００２６】
以下に、このような構成の給電制御装置及び回路基板の動作の例を、それを示す図３のフローチャートを参照しながら説明する。
制御装置６は、外部から与えられた負荷駆動指令信号に基づき、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオンにする。
【００２７】
制御装置６は、電圧検出回路５から電圧値Ｖを取得し（Ｓ１）、取得した電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であるか否かを判定し（Ｓ３）、電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上であれば、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオフにする（Ｓ１１）。次いで、制御装置６は、過電流を示すダイアグ信号を外部へ通知した（Ｓ１３）後、終了する。
【００２８】
制御装置６は、電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ１以上でなければ（Ｓ３）、電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ２以下（略０）であるか否かを判定する（Ｓ５）。制御装置６は、電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ２以下であれば（Ｓ５）、パワーＭＯＳＦＥＴ２が短絡故障し、また、パターンヒューズ３が断線（溶断）したことを示すダイアグ信号を外部へ通知した（Ｓ１５）後、終了する。
【００２９】
パワーＭＯＳＦＥＴ２が短絡故障した場合、又は制御装置６が故障した場合に、更に回路基板８及び電気負荷７間で短絡等が発生し、過電流が通流し始めると、通流抵抗が前後より大きい狭隘部１０及び半田１１が過熱され、先ず、半田１１が溶融する。
半田１１が溶融すると、その表面張力及び重力により、溶融した半田１１が垂れ下がって来て、図４に示すように、溶融した半田１１と延長部分１２とが一体になる。この場合、延長部分１２を形成しておくことにより、溶融した半田１１を速やかに所定位置にある延長部分１２と一体にすることができる。
【００３０】
溶融した半田１１と延長部分１２とが一体になると、狭隘部１０の通流抵抗は更に大きくなり、狭隘部１０は、図５に示すように、自身の発熱により溶断する。
狭隘部１０が溶断すると、制御装置６は、電圧検出回路５から取得した電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ２以下（略０）となったことを検知して、パワーＭＯＳＦＥＴ２が短絡故障しており、また、パターンヒューズ３が断線したことを示すダイアグ信号を外部へ出力する。
【００３１】
制御装置６は、電圧値Ｖが所定電圧値Ｖ２以下でなければ（Ｓ５）、電圧値Ｖに基づき、電源１〜回路基板８及び回路基板８〜電気負荷７を接続する電線の温度Ｔを演算により推定する（Ｓ７）。次いで、制御装置６は、推定した温度Ｔが所定温度Ｔ１に達したか否かを判定し（Ｓ９）、温度Ｔが所定温度Ｔ１に達した場合は、パワーＭＯＳＦＥＴ２をオフにする（Ｓ１７）。
【００３２】
制御装置６は、次に、電線加熱を示すダイアグ信号を外部へ通知した（Ｓ１９）後、終了する。
制御装置６は、推定した温度Ｔが所定温度Ｔ１に達していなければ（Ｓ９）、電圧検出回路５から次の電圧値Ｖを取得する（Ｓ１）。
【００３３】
本実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
１  電源
２  ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
３  パターンヒューズ
４  シャント抵抗
５  電圧検出回路
６  制御装置（保護部、通知部）
７  電気負荷
８  回路基板
９  回路パターン
１０  狭隘部
１１  半田
１２  延長部分（半田）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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