CN101185373A - 磁控管驱动电源 - Google Patents
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Abstract
允许稳定的逆变器操作并且具有高开发效率的磁控管驱动电源。可以最小化开关元件(12)的发射极端子电势(121)和整流元件(1)的负端子电势(101)之间的差异，并且实现稳定的开关和异常电压检测。具有100至120V的额定电压范围和具有200至240V的额定电压范围的磁控管驱动电源的元件的布置，具体地说，共用接地连接位置(41)和丝极输出位置(42)，从而因为例如底盘标准化所以提供具有高开发效率的并且可以对电源电压最适应的磁控管驱动电源。
Description
技术领域
本发明涉及逆变器系统中具有100V至200V的额定电压的磁控管驱动电源与具有200V至240V的额定电压的磁控管驱动电源的电流控制设备的布置，以及两种磁控管驱动电源的输出设备和接地的布置的共用(commonality)。其尤其涉及具有200V至240V额定电压的磁控管驱动电源的元件布置。
背景技术
迄今，对于这种类型的磁控管驱动电源，为了磁控管驱动电源的小型化等，已经提出带有作为输入电源控制目标等的输入电流部分的旁路电阻器(shunt resistor)的检测(例如，参见专利文献1)。而对于额定电压为100V至200V的磁控管驱动电源和额定电压为200V至240V的磁控管驱动电源的元件布置的共用，也存在自参考点的元件布置的共用(例如，参见专利文献2)。
图6示出了在专利文献1中描述的现有技术的磁控管驱动电源。如图6所示，磁控管驱动电源由整流装置1、开关元件2、旁路电阻器3以及板4组成(该图是自焊接平面(solder plane)的透视图)。
图7示出了在专利文献2中描述的现有技术的磁控管驱动电源。如图7所示，磁控管驱动电源由参考点11、第一开关元件12、第二开关元件1 3、升压变压器14以及高压整流部分15组成。
专利文献1：JP-A-2004-319134(图5等)
专利文献2：JP-A-2000-195658(图1等)
发明内容
本发明解决的问题
然而，在专利文献1所描述的现有技术中的配置中，长的图案插入到开关元件2的发射极端子201与旁路电阻器3的一端301之间，这样受到了大电流流入该部分的影响，并且在开关元件2的发射极电势201与整流装置1的负端子(minus terminal)101之间的电压降变大了。这样，在用于开关操作的电源控制的栅极电势与接地之间的电压差产生，因此由于开关时间检测移位等，开关操作和异常电压检测将变得不稳定。这是一个问题。
本发明的第一个目的是解决上述现有技术中的问题，并提供随着最小化开关元件的发射极电势与整流装置的负端子之间的电势差，能够执行稳定的开关驱动的磁控管驱动电源。
在上述专利文献2中的现有技术中的配置具有在以下两种观点之间的兼容性的问题：当在100V至120V范围内的磁控管驱动电源也具有第一(12)和第二(13)开关元件的两个开关元件、因此必须使用多个昂贵的IGBT等开关元件时，低成本实现额定电压为100V至120V的磁控管驱动电源的观点，以及通过利用额定电压为100V至120V与额定电压为200V至240V的磁控管驱动电源的元件布置的共用提高开发效率的观点。
本发明的第二个目的是解决上述现有技术中的问题，并且由于在日本100V的台式的微波炉(microwave oven of counter top type)与200V的电炉下装置设施型的微波炉(microwave oven of facility type below a hot plate)等的底盘(chassis)的统一性等，所以提供具有元件布置(尤其是在100V至120V的额定电压范围内具有单个开关元件的磁控管驱动电源和在200V至240V的额定电压范围内具有两个开关元件的磁控管驱动电源中的接地连接位置和丝极(filament)输出位置)的共用和高开发效率的磁控管驱动电源。
解决问题的手段
为了解决现有技术中的上述问题，本发明的磁控管驱动电源是特征在于将开关元件的发射极端子附近和整流装置的负端子附近直接由旁路电阻器连接的磁控管驱动电源。
因此，消除了在大电流流过的长图案中的电压降，以及在开关元件的发射极端子电势与整流装置的负端子电势之间的电势差变得最小。
作为本发明的磁控管驱动电源，在用于100V至120的额定电压级、具有单个开关元件的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，每个接地位置和用于加热磁控管阴极的丝极电源位置大致匹配。
因此，配置涉及元件布置的共用，尤其是在100V至120V的额定电压范围内具有单个开关元件的磁控管驱动电源和在200V至240V的额定电压范围内的具有两个开关元件的磁控管驱动电源中的接地连接位置和丝极输出位置。
本发明的优点
根据本发明的磁控管驱动电源，能够最小化在开关元件的发射极端子电势与整流装置的负端子电势之间的电势差，并能够实现稳定的开关操作和异常电压检测。由于底盘的统一性等等，通过元件布置的共用，尤其是100V至120V的额定电压范围的磁控管驱动电源与200V至240V的额定电压范围的磁控管驱动电源的接地连接位置和丝极输出位置的共用，能够提供相应于电源电压以及具有高开发效率的最佳磁控管驱动电源。
附图说明
图1是在本发明第一实施例中用于200V至240V的额定电压的磁控管驱动电源的图案示图和透视元件布置图。
图2(a)是本发明第一实施例中用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源的电路图，以及图2(b)是用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源的电路图。
图3是在本发明第一实施例中的磁控管驱动电源的主要部分的侧视图。
图4是在本发明第二实施例中用于100V至120V的额定电压范围的磁控管驱动电源的图案示图和透视元件布置图。
图5是本发明第二实施例中的升压变压器的主要部分的侧视图。
图6是现有技术中磁控管驱动电源的主要部分的图案示图。
图7是现有技术中磁控管驱动电源的元件布置图。
附图标记的说明
1整流装置
2，12，13开关元件
3旁路电阻器
21单向电源部分
22逆变器部分
23升压变压器
24高压整流部分
25磁控管
具体实施方式
在本发明的第一个方面，磁控管驱动电源包括：用于把民用电源转换成单一方向的单向电源部分、用于执行单向电源部分的AC电源的全波整流的整流装置、至少一个半导体开关元件、整流装置和半导体开关元件被附于其上的辐射器板、被串联插入至能够测量单向电源部分的输出电流的点的旁路电阻器、用于导通/截止半导体开关元件以把来自单向电源部分的功率转换为高频功率的逆变器部分、用于升压逆变器部分的输出电压的升压变压器、用于执行升压变压器的输出电压的倍压整流(voltage doubler rectification)的高压整流部分、以及用于把高压整流部分的输出作为电磁波进行辐射的磁控管，其特征在于：由旁路电阻器直接连接开关元件的发射极端子附近与整流装置的负端子附近，因此消除了在大电流流过的长图案中的电压降，并且在开关元件的发射极端子电势与整流装置的负端子电势之间的电势差变得最小，且可以稳定开关驱动和异常检测性能。
本发明的第二方面的特征在于以下事实：尤其将本发明第一方面中的旁路电阻器大约平行地置于辐射板与整流装置和开关元件的延长线(extension)之间，因此节省了元件安装空间，尤其能够以大致相同板尺寸实现200V至240V的额定电压范围、具有用于控制多个开关元件的大量元件的磁控管驱动电源和100V到120V的额定电压范围的磁控管驱动电源。
本发明的第三方面的特征在于以下事实：尤其在用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源中，在本发明的第一或第二方面中的旁路电阻器成为与每个额定电压级大约成比例的长度，从而来自旁路电阻器的微小信号放大倍数能够大致匹配，并且能够避开放大电路的共用以及放大器的饱合等问题。
本发明的第四方面的特征在于以下事实：尤其在用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，将在本发明第一至第三方面任何一个中被连接至整流装置的负端子的第一开关元件放置在整流装置和第二开关元件之间，从而可以根据旁路电阻器的合适长度连接第一开关元件的发射极端子的附近和整流装置的负端子的附近，并能够稳定开关驱动和异常检测性能。
本发明的第五方面的特征在于以下事实：尤其在本发明的第三或第四方面中，在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，每个接地位置和用于加热磁控管的阴极的丝极电源位置大致匹配，从而在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中使附连(attachment)结构的共用成为可能，并且由于底盘的统一性等，因此能够提供相应于电源电压并具有高开发效率的最佳磁控管驱动电源。
本发明的第六方面的特征在于以下事实：尤其将本发明第五方面中的升压变压器与高压整流部分集成，从而更容易提供本发明第五方面的优点。
本发明的第七方面的特征在于以下事实：尤其是在本发明第五或第六方面中的磁控管驱动电源中，将接地部分和丝极电源位置放置于位于板的一边的两端的部分中，从而对磁控管的输出部分、包括单向电源部分和逆变器部分的电源控制部分、和接地部分能够被隔离，并且在用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源中能够实现相同的安全附连结构。
本发明第八方面的特征在于以下事实：尤其是使用变流器代替本发明第五至第七方面任何一个中的旁路电阻器，从而使附连结构的共用成为可能，并且由于底盘的统一性等，所以能够提供相应于电源电压并具有高开发效率的最佳磁控管驱动电源。
参照附图将说明本发明的实施例。本发明并不限制于这些实施例。
(第一实施例)
图1是在本发明第一实施例中用于200V至240V的额定电压的磁控管驱动电源的图案示图，并示出了透视元件布置。
图2(a)是本发明实施例中用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源的电路图，而图2(b)是用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源的电路图。
在图2(b)中，磁控管驱动电源由用于把民用电源转换成单一方向的单向电源部分21、用于执行单向电源部分21的AC电源的全波整流的整流装置1、被串联插入至能够测量单向电源部分21输出电流的点的旁路电阻器3、用于导通/截止第一半导体开关元件12和第二半导体开关元件13以把来自单向电源部分2 1的功率转换为高频功率的逆变器部分22、用于升压逆变器部分22的输出电压的升压变压器23、用于执行升压变压器23的输出电压的倍压整流的高压整流部分24、以及用于把高压整流部分24的输出作为电磁波进行辐射的磁控管25组成。
磁控管驱动电源的特征在于以下事实：在图1中，第一开关元件12的发射极端子121附近与整流装置1的负端子101附近直接由旁路电阻器3连接。
下面将讨论上述磁控管驱动电源的操作和功能：
首先，流入磁控管驱动电源的输入电流从平滑电容器26经第一半导体开关元件12的发射极端子121和跳线(jumper wire)27流入位于第一半导体开关元件12的发射极端子121附近的旁路电阻器3，并从位于旁路电阻器3的附近的整流装置1的负端子101反馈至民用电源。
在该实施例中，如上所述，流入磁控管驱动电源的输入电流流入位于第一半导体开关元件12的发射极端子121附近的旁路电阻器3，并从位于旁路电阻器3的附近的整流装置1的负端子101反馈至民用电源，从而第一半导体开关元件12的发射极端子121的电势以及变成逆变器部分22的接地电势的整流装置1的负端子101的电势仅变为发生在低电阻的旁路电阻器中的电压降，在开关元件的发射极端子电势与整流装置的负端子电势之间的电势差变得最小，并且能够稳定开关驱动和异常检测性能。
如图3所示，该实施例的线性旁路电阻器3被大致平行地置于辐射板28的支柱(leg part)的端面(end face)与整流装置1和第一半导体开关元件12的端子的排列的延长线之间，从而尤其在具有大量元件的、用于200V至240V的额定电压的磁控管驱动电源中节省了元件安装空间，并且尤其能够以大致相同板尺寸实现具有200V至240V的额定电压范围、具有用于控制多个开关元件的大量元件的磁控管驱动电源和具有100V到120V的额定电压范围的磁控管驱动电源。
例如，在日本，诸如主要被用在台面上的微波炉之类的射频加热设备一般工作于100V。另一方面，也提出了被安装在电炉等的下面、工作于200V的射频加热设备。不考虑安装的形式，这两种射频加热设备的输出几乎相同，因此流入旁路电阻器3的电流变成下面的关系
额定电压×输入电流＝常数
这样，以在用于100V的额定电压级的磁控管驱动电源中旁路电阻器3的长度为12.5mm而在用于200V的额定电压级的磁控管驱动电源中旁路电阻器3的长度为25mm的方式来设计印刷线路板布局，这样该长度成为大致与额定电压级成比例的长度，从而来自旁路电阻器3的微小信号放大倍数能够大致匹配，从而能够避开放大电路的共用以及放大器的饱合等问题。
而且，如图1所示，在用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，将连接至整流装置1的负端子101的第一开关元件12置于整流装置1和第二开关元件13之间，从而可以根据旁路电阻器3的合适长度连接第一开关元件12的发射极端子121的附近和整流装置1的负端子101的附近，以及根据其中不发生电势差的配置，能够阻止由定时检测移位等导致的不稳定的开关驱动，以及能够阻止伴随由在逆变器部分22的接地电势与第一开关元件12的发射极121电势之间的电势差导致的输入电压变化的异常检测的错误。
(第二实施例)
图4是在本发明第二实施例中用于100V至120V的额定电压范围的磁控管驱动电源的图案示图，并示出了透视元件布置。
在图1和4中，在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件2的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件12和13的磁控管驱动电源中，每个接地位置41和用于加热磁控管的阴极的丝极电源位置42大致匹配。
下面将讨论上述磁控管驱动电源的操作和功能：
首先，在图1和4中，在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件2的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件12和13的磁控管驱动电源中，每个接地位置41和用于加热磁控管的阴极的丝极电源位置42大致匹配，从而附连配置能够大致匹配，并且在用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源中使附连结构的共用成为可能；例如，因为在日本，具有100V额定电压的台面型微波炉以及内置型装置200V的微波炉等的底盘的统一性，能够提供具有高开发效率的磁控管驱动电源，其具有相应于电源电压的最佳配置和制造成本，而且，利用该底盘可以促进北美地区120V额定电压的微波炉和大洋洲地区240V额定电压的微波炉的开发等。
如上所述，在该实施例中，每个接地位置和用于加热磁控管的阴极的丝极电源位置大致匹配，从而附连配置能够大致匹配，并能够提供具有高开发效率并相应于电源电压具有最佳配置和生产成本的磁控管驱动电源。
将该实施例的升压变压器23和高压整流部分24如图5的方式进行集成，从而尤其是用于200V至240V额定电压、具有两个开关元件12和13的磁控管驱动电源也具有大量元件，而且高压整流部分24与升压变压器23集成一在起，使得可能促进大致匹配每个接地位置和用于加热磁控管的阴极的丝极电源位置。
而且，如图1和4所示，在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件2的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件12和13的磁控管驱动电源中，将每个接地位置41和用于加热磁控管25的阴极的丝极电源位置42放置在大致位于印刷线路板43的一边的两端的部分中，从而接地部分41、丝极电源部分42、逆变器部分22以及单向电源部分21的区域能够在用于200V至240V额定电压的磁控管驱动电源中被清楚地隔离，并能够提高绝缘性能和EMC性能，并且能够制造允许相同附连的磁控管驱动电源。
(第三实施例)
已经说明了以使用旁路电阻器3的小型化的优点为基础的、用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源的特点。为了使用诸如变流器之类的其它任何电流检测元件来代替旁路电阻器3，与使用旁路电阻器的情况相比很难实现电源的小型化，但通过增大板的大小能够提供其它的优点。
尽管已经参照特定的实施例详细说明了本发明，但对本领域技术人员而言很明显，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对本发明作出变换或变型。
本申请基于2005年5月25日提交的日本专利申请No.2005-152105，通过引用而将其合并于此。
产业的可利用性
如上所述，利用根据本发明的磁控管驱动电源，能够最小化在开关元件的发射极端子电势与整流装置的负端子电势之间的电势差，并且能够实现稳定的开关操作和异常电压检测。由于底盘的统一性等，通过元件布置的共用，尤其是用于100V至120V的额定电压范围的磁控管驱动电源与用于200V至240V的额定电压范围的磁控管驱动电源的丝极输出位置和接地连接位置，能够提供相应于电源电压的最佳磁控管驱动电源和高开发效率，这样本发明也能够被应用于根据电源电压等而保持电源尺寸不变的小尺寸通用磁控管驱动电源的使用中。
Claims (8)
1.一种磁控管驱动电源，包括：
单向电源部分，用于把民用电源转换成单一方向；
整流装置，用于执行所述单向电源部分的AC电源的全波整流；
至少一个半导体开关元件；
辐射板，所述整流装置和所述半导体开关元件被附连其上；
旁路电阻器，被串联插入至能够测量所述单向电源部分的输出电流的点；
逆变器部分，用于导通/截止所述半导体开关元件，以把来自所述单向电源部分的功率转换为高频功率；
升压变压器，用于升压所述逆变器部分的输出电压；
高压整流部分，用于执行所述升压变压器的输出电压的倍压整流；以及
磁控管，用于把所述高压整流部分的输出作为电磁波进行辐射，
其中，通过所述旁路电阻器直接连接所述开关元件的发射极端子的附近与所述整流装置的负端子的附近。
2.如权利要求1所述的磁控管驱动电源，其中，将所述旁路电阻器大约平行地置于所述辐射板与所述整流装置和所述开关元件的延长线之间。
3.如权利要求1或2所述的磁控管驱动电源，其中，在用于100V至120V的额定电压级的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级的磁控管驱动电源中，所述旁路电阻器变为大约与每个额定电压级成比例的长度。
4.如权利要求1至3中任何一个所述的磁控管驱动电源，其中，在用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，将连接至所述整流装置的负端子的第一开关元件放置在所述整流装置和第二开关元件之间。
5.如权利要求3或4所述的磁控管驱动电源，其中，在用于100V至120V的额定电压级、具有单个开关元件的磁控管驱动电源和用于200V至240V的额定电压级、具有两个开关元件的磁控管驱动电源中，每个接地位置和用于加热所述磁控管的阴极的丝极电源位置大致匹配。
6.如权利要求5所述的磁控管驱动电源，其中，将所述升压变压器与所述高压整流部分集成。
7.如权利要求5或6所述的磁控管驱动电源，其中，将所述接地部分和所述丝极电源位置放置在位于板的一边的两端的部分中。
8.如权利要求5至7中任何一个所述的磁控管驱动电源，其中，使用变流器代替所述旁路电阻器。
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