CN101147423B

CN101147423B - 用于驱动磁控管的电源

Info

Publication number: CN101147423B
Application number: CN2006800090497A
Authority: CN
Inventors: 酒井伸一; 城川信夫; 末永治雄; 守屋英明; 木下学
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: CN101147423A; JP2006209979A; JP4356618B2; EP1843638A1; WO2006080258A1; EP1843638A4; US20090014442A1; US8253082B2

Abstract

本发明提供驱动磁控管的电源，其具有允许检测诸如空载运行之类的非正常状态，同时实现低成本且节约空间的配置。用于驱动磁控管的电源包括：高压变压器(12)，用于向磁控管(11)提供高压；开关部分(13)，用于利用高频驱动高压变压器；第一控制部分(14)，用于将驱动信号施加到开关部分；第二控制部分(16)，用于将输出指令发布至第一控制部分；以及第三控制部分(19)，响应磁控管的振荡门限值的降低来校正输出指令，其中响应来自第三控制端的信号执行功率降低控制(power down control)的第一控制部分(14)的提供允许检测要在反相器控制侧处理，从而允许诸如空载运行之类的非正常状态的信号，同时实现了低成本并节约空间。

Description

用于驱动磁控管的电源

技术领域

本发明涉及在微波炉等中使用的反相器的磁控管驱动电源的控制方法，其在非正常操作期间(如空载运行)进行功率控制。

背景技术

通常，这种磁控管驱动电源包括变流器，用于测量次级侧电流以在非正常操作(如空载运行)期间检测非正常状态(如参照专利文件1)。

图8示出了专利文件1中所描述的传统磁控管驱动电源。如图8所示，磁控管驱动电源包括磁控管1、高压变压器2、开关部分3、控制部分4、用于检测输入电流的变流器5、以及用于检测次级侧电流的变流器6。

[专利文件1] JP-A-5-47467

发明内容

然而，在传统结构中，磁控管驱动电源包括变流器5，用于精确检测初级侧电流以在室内配线容量内产生高输出；以及位于次级侧的变流器6，用于在空载运行期间检测非正常状态。因此，需要诸如变流器6或光电耦合器之类的绝缘器件来克服初级侧与次级侧之间的电位差，导致用于检测非正常状态的额外成本问题和在缩小电源尺寸时部件的封装空间问题。

已经实现本发明来解决了与现有技术相关的上面提到的问题，并且本发明的目标是提供可以在空载运行期间以低成本并节约空间的方式在初级侧检测非正常状态的磁控管驱动电源。

为了实现上述目标，本发明提供了一种磁控管驱动电源，包括：磁控管，用于提供微波；高压变压器，用于向磁控管提供高压；开关部分，用于以高频驱动高压变压器；第一控制部分，用于向开关部分供给驱动信号；第二控制部分，用于将参考电压发布至第一控制部分；以及第三控制部分，用于产生与磁控管的振荡门限值的减小量成比例的控制要素。其中当第三控制部分的控制要素低于参考电压时，第一控制部分通过将第三控制部分的控制要素用作参考电压来执行功率降低控制。其中第三控制部分的控制要素是开关部分的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压，该偏压和来自第二控制部分的参考电压通过二极管或晶体管相连接，并被输入至第一控制部分以进行功率降低。

因此，因为在空载期间的非正常状态下磁控管的磁场温度升高，所以，由于较低的磁场使振荡门限电压降低。由于高压变压器具有固定的电压上升比例，所以高压变压器的初级侧电压相应降低。将该降低后的电压用作要素，由此可以在空载运行期间的非正常状态下进行功率降低控制。

此外，本发明提供了磁控管驱动电源，其中开关部分中的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压(其是第三控制部分的控制要素)和来自第二控制部分的信号通过二极管或晶体管进行连接，并被输入至第一控制部分来进行功率降低。

因此，用于进行正常功率控制的来自第二控制部分的参考电压和开关部分的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压(其是第三控制部分的控制要素)通过二极管或晶体管的PN结进行连接，其中当高压变压器的初级侧电压在空载运行期间的非正常状态中降低时集电极-发射极电压也降低，由此授予第三控制部分高于第二控制部分的优先权，用于在过多的空载运行期间进行正常的功率控制，使得可以自动地进行功率降低来激活设备的自动保护。

此外，本发明提供磁控管电源，其中作为第三控制部分的控制要素的开关部分的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压根据第二控制部分的参考电压在电压方面变化。

因此，在功率控制期间可以实现带有用于非正常操作的高S/N比率的功率控制，这是这种开关驱动类型的磁控管驱动电源的特点。

本发明的磁控管驱动电源可以在反相器的控制侧处理信号，并以低成本和节约空间的方式在空载运行期间检测非正常状态。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的磁控管驱动电源的控制电路的框图。

图2是解释根据本发明第一实施例的磁控管驱动电源的磁控管振荡门限电压对于温度依赖性的图表。

图3是示出根据本发明第二实施例的磁控管驱动电源的集电极-发射极电压变化的视图。

图4是根据本发明第二实施例的磁控管驱动电源的精髓的电路图。

图5是根据本发明第二实施例的磁控管驱动电源在空载运行期间每一个部分上电压控制变化的视图。

图6是根据本发明第三实施例的磁控管驱动电源的精髓的电路图。

图7是示出根据本发明第三实施例的磁控管驱动电源在变换输出功率时每一个控制电压的特性的图表。

图8是传统磁控管驱动电源的控制电路框图。

附图标号和标记描述

11磁控管

12高压变压器

13开关部分

14第一控制部分

16第二控制部分

19第三控制部分

具体实施方式

第一发明是一种磁控管驱动电源包括：磁控管，用于提供微波；高压变压器，用于向磁控管提供高电压；开关部分，用于以高频驱动高压变压器；第一控制部分，用于将驱动信号供给开关部分；第二控制部分，用于将输出指令发布至第一控制部分；以及第三控制部分，根据磁控管的振荡门限值的降低来校正输出指令，其中第一控制部分根据来自第三控制部分的信号来进行功率降低控制。因此，在高压变压器的初级侧检测非正常操作期间(如空载运行)磁控管的振荡门限降低来使用该信号进行功率降低，并低成本且节约空间地在空载运行期间检测非正常状态是可能的。

第二发明是根据第一发明的磁控管驱动电源，其中基于流经高压变压器的初级侧的输入电流执行基本功率控制。因此，在次级侧没有电流检测装置的情况下在空载运行期间检测非正常状态并且实现低成本和节省空间的方式是可能的。

第三发明是根据第一或第二发明的磁控管驱动电源，其中与磁控管的振荡门限值减小量成比例的第三控制部分的控制要素是与开关部分的开关元件中的集电极-发射极电压成比例的控制要素。因此，基于开关部分中开关元件的集电极与发射极之间的偏压，在非正常操作期间(如空载运行)检测磁控管的振荡门限降低来使用该信号进行功率降低并低成本和节约空间的方式在空载运行期间检测非正常状态是可能的。

第四发明是根据第三发明的磁控管驱动电源，其中开关部分的开关元件的集电极-发射极电压的偏压(其是第三控制部分的控制要素)与来自第二控制部分的参考信号通过二极管或晶体管连接，并被输入至第一控制部分中进行功率降低。因此，仅在非正常操作期间可以进行功率降低，但不是必须的。

第五发明是根据第三或第四发明的磁控管驱动电源，其中开关部分的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压(其是第三控制部分的控制要素)是根据第二控制部分的参考电压变化的电压。因此，在功率控制期间通过根据第二控制部分的参考电压变化第三控制部分的控制要素，可以实现带有用于正常操作的高S/N比率的功率控制，这是这种开关驱动类型的磁控管驱动电源的特点。

参照附图，下面将描述本发明的实施例。本发明并不局限于这些实施例。

(实施例1)

图2是解释根据本发明第一实施例的磁控管驱动电源的磁控管振荡门限电压对温度依赖性的图表。

在图1中，磁控管11向加热室(没有示出)提供微波。当高压变压器12增加的电压超过了如图2所示的振荡门限电压时，磁控管11开始振荡。在高压变压器的初级侧，由带有开关部分13的电压振荡器产生磁控管振荡所需的电压。第一控制部分14对产生的电压进行功率控制，以产生通过输出设置部分15设置的输出。为产生通过输出设置部分15设置的输出，由电流检测部分17检测到的信号被控制部分18积分，以具有与它成比例的第二控制部分16的参考电压，以及等效的、由第一控制部分14控制的功率。第一控制部分14可以通过第三控制部分19的控制要素校正输出。

下面将描述构成以上磁控管驱动电源的操作和作用。

首先，产生微波的磁控管11的操作原则具有特点：由高压变压器12的灯丝绕组(filament winding)20加热阴极，并且在同时由高压变压器12增加的电位超过磁控管11的振荡门限电压，使得从阴极向阳极释放电子来引起空腔共振器(cavity resonator)振荡。对于空腔共振器，需要具有为磁控管11提供的磁铁的磁场功能。磁铁具有温度特性，或随着磁铁的温度升高，振荡门限电压降低的特性，如图2所示。

如果执行空载运行，则能量返回到磁控管11，因为在加热室内没有吸收电磁波、引起对磁控管11的非正常加热以导致部件寿命变短或部件损害，同时增加磁控管的每一个部件(如磁铁)的温度的物质。

为防止这种现象发生，本发明利用在空载运行期间磁控管11的振荡门限电压迅速下降的现象。也就是，存在特性：如果磁控管11的振荡门限电压降低，则高压变压器12的输出电压也降低，由此带有固定电压提升比率的高压变压器12的初级电压也降低。

另一方面，在正常功率控制中，与由输出设置部分15设置的输出功率值相等的参考电压由第二控制部分16设置。在第一控制部分14中控制开关部分13，使得从电流检测部分17到控制部分18的信号的合并可以与设定的参考电压相一致。

在这里，如上所述，如果发生诸如空载运行之类的非正常状态，则高压变压器12的初级电压降低，由此将基于它的控制要素输出至第三控制部分19。如果它比第二控制部分16的参考电压低，则将在第三控制部分19中产生的信号作为参考电压来降低输出功率，保护磁控管防止过热。

此外，电流检测部分的位置可以自由设置。然而，如果输入电流是检测目标(如图1所示)，则这项功能有效地运行。在输入电流控制的情况下，输入侧的功率保持恒定，(振荡门限电压)×(次级电流)为次级侧的输出功率。考虑到能量守恒原理，在空载运行期间，次级电流迅速增加以致损害各部件(如磁控管)。

如上所述，在该实施例中，对于磁控管的振荡门限电压的减小量，输出功率可以在非正常操作期间(如空载运行)通过使用在高压变压器的初级侧提供的第三控制部分的输出而非参考电压来降低，由此可以在低成本且节约空间的条件下实现对各部件(如磁控管)的保护。

此外，如果该实施例的电流检测位置是初级侧的输入电流部分，则有效地防止电流增加是可能的，尤其是当次级电流非正常时，可以实现很好效果的保护。

(实施例2)

此外，图4是示出根据本发明第二实施例的磁控管驱动电源的精髓的电路图。

同样地，图5是示出根据本发明第二实施例的磁控管驱动电源在空载运行期间各部分控制电压变化的视图。

在图4中，Vref26是经由二极管D1与Vebm29或第三控制部分19的输出连接的的第二控制部分16的输出控制电压。同样地，Vce30是高压变压器12的初级侧上开关部分13的开关元件中与磁控管11的振荡门限电压成比例的集电极-发射极电压。而Vctrl24是第一控制部分14，并且比较Vlin28，或控制部分18的输出，来基于其结果控制开关部分13。Vcc31是控制部分的控制电压。

下面将描述构成以上的磁控管驱动电源的操作和功能。

首先，磁控管11的操作原则具有特点：如果磁控管11的振荡门限电压迅速降低，则高压变压器12的输出电压也降低，并且带有固定电压上升比率的高压变压器12的初级电压也降低。结果，开关部分13的开关元件中的集电极-发射极电压Vce30在空载运行期间比正常运行期间具有更低的峰值电压，如图3所示。

为了有效地利用上述特点，开关部分13的开关元件中的集电极-发射极电压Vce30由电阻R1和R2进行分压，且电阻分压经过晶体管Q1，然后被R3和C1合并以具有第三控制部分19的输出电压Vebm29，如图4所示。

另一方面，在正常的功率控制中，与输出设置部分15所设置的输出功率等效的参考电压Vref26由第二控制部分16进行设置。

Vebm29和Vref26经由二极管D1相连接。通过连接的第一控制部分14的输出信号电压Vctrl24，在非正常状态中如在空载运行期间，Vebm29低于Vref26，控制目标从在正常状态中的控制目标Vref26开始变化，并且对功率进行降低，来保护如磁控管的部件。

图5示出了实际全功率时空载运行期间每一个部分的控制电压的特性。在这种情况下，大约两分钟后Vebm低于Vref，且降低了功率。

如上所述，在该实施例中，在非正常状态如在空载运行期间，通过经由二极管连接Vebm和Vref可以降低输出功率，由此低成本且节约空间地实现各部件(如磁控管)的保护。

在该实施例中，图4中的Q1可以由二极管代替，或D1可以由晶体管代替，由此可以达到相同的效果。

(实施例3)

图6是示出根据本发明第三实施例的磁控管驱动电源的精髓的电路图。

此外，图7是示出根据本发明第三实施例的在开关磁控管驱动电源的输出功率时每一个控制电压的特性的图表。在这里，从输出功率P10到P4，控制电压降低。

在图6的配置中，Q1的偏置电压从图4中的Vcc31变为Vref26。

在图7中，Vebm1示出了实施例2中Vebm29的输出电压实例，而Vebm2示出了实施例3中Vebm29的输出电压实例。

下面将描述构成以上的磁控管驱动电源的操作和作用。

首先，如图7所示，第三控制部分19的输出电压Vebm29像如图7中所示的Vebm1一样恒定，尽管在本发明第二实施例中切换了输出功率。然而，Q1的偏置电压从Vcc31变为Vref26，因此随着Vref26根据输出功率的变化，可以获得Vebm29。

如上所述，在该实施例中，用于Vebm的控制部分中的晶体管的偏置电压从控制电路的控制电压变到随着输出电压的变化而变化的电压Vref，因此随着Vref26根据输出功率的变化可以得到Vebm，由此改进了非正常保护的S/N比值。

虽然以上已经联系具体实施例，详细地描述了本发明，但对于本领域技术人员来说，很明显，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改。本申请基于于2005年1月25日提交的日本专利申请号2005-016458，将其内容通过引用合并在此。

工业实用性

如上所述，根据本发明的磁控管驱动电源，通过处理反相器的控制端的信号，可以低成本且节约空间地检测非正常状态(如空载运行期间)，且可以在低成本但高可靠性并需要减小尺寸的应用中运用。

Claims

1.一种磁控管驱动电源，包括：

磁控管(11)，用于提供微波；

高压变压器(12)，用于向所述磁控管(11)提供高压；

开关部分(13)，用于以高频驱动所述高压变压器(12)；

第一控制部分(14)，用于向所述开关部分(13)供给驱动信号；

第二控制部分(16)，用于将参考电压发布至所述第一控制部分(14)；以及

第三控制部分(19)，用于产生与所述磁控管的振荡门限值的减小量成比例的控制要素，

其特征在于

当所述第三控制部分(19)的控制要素低于所述参考电压时，所述第一控制部分(14)通过将所述第三控制部分(19)的控制要素用作参考电压来执行功率降低控制，

其中所述第三控制部分(19)的控制要素是所述开关部分(13)的开关元件中的集电极-发射极电压的偏压，该偏压和来自所述第二控制部分(16)的参考电压通过二极管或晶体管相连接，并被输入至所述第一控制部分(14)以进行功率降低。

2.根据权利要求1所述的磁控管驱动电源，其中基于流经高压变压器(12)的初级侧的输入电流执行基本功率控制。