CN1289172A - 不定向频率发生器的防火花装置 - Google Patents

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CN1289172A CN00109075A CN00109075A CN1289172A CN 1289172 A CN1289172 A CN 1289172A CN 00109075 A CN00109075 A CN 00109075A CN 00109075 A CN00109075 A CN 00109075A CN 1289172 A CN1289172 A CN 1289172A
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韩龙云
张成德
姜光锡
成翰俊
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    • H02M7/60—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by dynamic converters using mechanical contact-making and -breaking parts to interrupt a single potential wherein the parts are rotating and collectors co-operate with brushes or rollers

Abstract

不定向频率发生器的防火花装置,它包括:与直流电源连接的多个电刷;借助转动将通过电刷输入的直流波形转换为交流波形并输出交流波形的整流器。电压脉冲控制部件具有彼此串联连接的电阻器和晶体管,它连接于所述电刷之间,所述晶体管与不定向频率发生器中整流器的转动同步动作。控制电流流过晶体管,防止在电刷关断期间产生火花;在从电刷关断段到接通段的一段预定期间内控制晶体管被关断,防止在电刷接通段的开始处产生火花。

Description

不定向频率发生器的防火花装置
本发明涉及不定向频率发生器，具体地说，涉及一种防止不定向频率发生器产生火花的不定向防火花装置。
诸如微波炉等电子设备通常被设计成仅由交流(下称AC)电源所驱动，因此存在着在某些无法得到AC电源的地方电子设备，如室外、船和飞机等交通工具中不能使用的缺点。为了解决这一问题，已经使用不定向频率发生器(下称NDFG)，用以在无法获得AC电源的场所将直流(下称DC)转换为AC。
NDFG通常使用继电器或半导体元件，用于向AC的转换动作。但常规半导体型NDFG电路存在一些问题，包括因昂贵的半导体元件而提高了制造成本，因开关动作增加了半导体元件的输出损耗，以及因输出损耗而发生过热等。
为了解决上述问题，本申请人在目前尚未公开的韩国专利申请KR98-18589(于1998年5月22日提交)和KR98-21117(于1998年6月8日提交)中揭示一种应用旋转AC转换器将DC转换为AC的NDFG。
下面参照附图简要描述上述NDFG，作为相关技术。
图1是表示本发明相关技术的由DC电源驱动的微波炉中的NDFG示意图。图2表示由所述NDFG的转动产生的AC电源的波形，其中(a)、(b)和(c)表示第一继电器RY1、第二继电器RY2和不定向频率发生器的输出波形。
参见图1，NDFG100包括由DC电源驱动产生旋转力的电机110、由电机110转动的整流器130，以及多个电刷，如图1所示与整流器130的外周接触的第一、第二、第三和第四电刷121-124等。整流器130具有至少被分成如图1所示之两个部件132a和132b的偶数个部件的导电部件。整流器130具有以预定宽度形成于导电部件132a和132b之间的绝缘部件133。导电部件132a和132b至少与相邻的两个电刷121-124同时接触。向第一到第四电刷121-124的输入端加给DC，而第一到第四电刷121-124的输出端与高压变压器(下称HVT)相连。第一继电器RY1和二2继电器RY2接通／关断NDFG100的动作。
NDFG100的动作如下所述：第一继电器RY1和第二继电器RY2处于接通状态，由DC使整流器130转动。因此，与整流器130接触的电刷121-124顺序接触导电部件132a、绝缘部件133、导电部件132b和在整流器130外周上形成的绝缘部件133。
具体地说，当整流器130顶侧的第一电刷121与导电部件132a接触时，来自DC电源正(+)端的电流被输入第一电刷121，流过整流器130的导电部件132a和第四电刷124，再流到HVT初级线圈202的上部，向下流到HVT初级线圈202的下部。然后，电流输入到第二电刷122，流过导电部件132b、第三电刷123，流到DC电源的负(-)端。
然后，随着整流器130进一步转动，当第一电刷121因此而与绝缘部件133接触，电流不流过整流器130。
然后，整流器130进一步旋转到90℃，来自DC电源正(+)端的电流被输入第一电刷121，流过整流器130的导电部件132b和第二电刷122、翻转其方向，从HVT初级线圈202的下部流到HVT初级线圈202的上部。然后，所述电流输入到第四电刷124，流过导电部件132a和第三电刷123，流到DC电源的负(-)端。
通过NDFG的整流器130的持续转动，以上述方式在HVT的初级线圈202产生AC，随后通过HVT的初级线圈202将AC传送到HVT的次级线圈。继而，HVT将正常电压转换为高压，用由HVT递升的高压来驱动磁控管MGT。
有如上述产生AC功率时，有两个彼此交替的周期，即电刷接通段和电刷关断段，在电刷接通段，整流器130的导电部件132a或132b与电刷121-124接触，使电流流过整流器130，而在电刷关断段，整流器130的绝缘部件133与任一个电刷121-124接触，使电流无法流过整流器130。此时，在电刷关断期间，在HVT次级线圈中储存能量，而在电刷接通期间电容被感应到HVT的初级线圈。因此，在电刷关断期感应了电压，产生反向电流。参见图2，示出了电刷关断段从HVT的次级线圈感应到初级线圈的电压波形VW和电流波形CW。图2的(a)和(b)表示NDFG100的第一和第二继电器被接通时输入的直流波形，(c)表示在NDFG100的输出端检测到的交流波形。
除了图2所示的电压波形和电流波形，还示出了电刷关断段开始时刻陡峭降落的火花波形。当电路工作期间将电刷接通段改变为电刷关断段时，火花波形突然降落，这意味着电刷关断段开始时刻，即电刷接通段改变到电刷关断段时，在整流器130和电刷121-124之间有过量火花产生。
这种火花的产生使NDFG的工作不稳定，并缩短了NDFG的寿命。
开发本发明，用以克服上述相关技术中的问题。因此，本发明的目的是提供一种不定向频率发生器的防火花装置，用于防止在将直流转换为交流的不定向频率发生器的电刷接通段／电刷关断段的开始时刻产生火花。
上述目的可通过本发明的不定向频率发生器的防火花装置来实现，一种不定向频率发生器，包括：具有与直流电源连接的多个电连接端；将通过电连接端输入之直流波形转换为交流波形并输出交流波形的整流器；连接于不定向频率发生器的各个电连接端之间的电压脉冲控制部件，通过控制成具有与不定向频率发生器中整流器的转动同步的导通状态来控制不定向频率发生器输出的交流波形。
电压脉冲控制部件包括彼此串联连接的电阻器和晶体管，所述电压脉冲控制部件的晶体管以其动作时间受到控制的方式受到微型计算机控制，以产生用于控制不定向频率发生器的输出交流波形的电压脉冲。
在电刷关断期间，将电压脉冲控制部件的晶体管控制成导通状态，以防止电刷关断期间产生火花。
在从电刷接通段的预定时刻到电刷关断段的预定时刻的一段预定期间内，将电压脉冲控制部件的晶体管控制成处于未导通状态，在该预定期间电流不流过晶体管，以防止在电刷接通段的开始时刻产生火花。
不定向频率发生器的防火花装置还包括相应脉冲发生部件，通过与不定向频率发生器之整流器的同步转动，使电压脉冲控制部件对应于整流器的转动同步进入导通状态，以此产生与所述整流器的转动对应的预定脉冲波形。
所述相应脉冲发生部件包括：有多个翼片的光电断路器，它被固定在不定向频率发生器的电机轴上，与整流器同步转动，用于产生与整流器的转动对应的脉冲波形；还包括具有发光部件和受光部件的光传感器，其中发光部件发射的光被转动的光电断路器切断或通过，使得受光部件选择性地接收光脉冲，所述光传感器用于产生与光脉冲对应的脉冲波形。
不定向频率发生器的电连接端包括2n(n=自然数)个输入端和输出端，它们用于产生(n)个周期的交流波形。所述相应脉冲发生部件的光电断路器包括(n)个翼片，用于在整流器转动一周旋转期间产生与所述交流波形同步的(n)个周期的脉冲波形。
如上所述，在本发明不定向频率发生器的防火花装置中，具有光电断路器和光传感器的所述相应脉冲发生部件产生与不定向频率发生器中整流器的转动对应的预定脉冲波形，而具有电连接端和整流器的电压脉冲控制部件产生与所述相应脉冲发生部件所产生的脉冲波形相对应的预定电压脉冲。利用由电压脉冲控制部件所产生的电压脉冲控制晶体管的导通状态，具体地说，是控制所述晶体管的导通时间，从而控制控制不定向频率发生器输出的交流波形。
因此，当用DC电源驱动比如微波炉等电子设备时，通过控制晶体管的导通状态，具体地说通过控制晶体管的导通时间，来适当地控制交流波形，能够防止电刷关断段的开始时刻在不定向频率发生器的电连接端即电刷处产生火花。从而延长了不定向频率发生器的寿命，同时保证了它的稳定工作。
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，将使本发明的上述目的和其他优点将会变得更加明显，其中：
图1是表示本发明相关技术的不定向频率发生器和与之相连的磁控管驱动部件的电路图；
图2是表示由不定向频率发生器的转动产生交流的示意图；
图3是表示本发明优选实施例的不定向频率发生器的防火花装置的电路图；
图4A是表示图3中相应脉冲发生部件中的光电断路器工作时光传感器输出波形的示意图；
图4B是表示图3中电压脉冲控制部件的晶体管工作时不定向频率发生器输出波形的示意图；和
图4C是表示图3中电压脉冲控制部件的晶体管工作时间由微型计算机控制时不定向频率发生器输出波形的示意图。
下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中始终用同一参考标号表示相同的元件。
图3是表示本发明优选实施例的不定向频率发生器的防火花装置的电路图。
参照图3，不定向频率发生器200(NDFG)具有由直流DC电源驱动的电机110，用以产生旋转力。
整流器130包括借由电机110转动之圆柱体131，和导电部件，它至少被分成如图3所示之两个部件132a和132b的偶数个部件以及以预定宽度形成于二者之间的绝缘部件133。
整流器130的外周与多个电连接端，即多个电刷接触，如图3所示的第一、第二、第三和第四电刷121-124。所述四个电刷121-124中相邻的两个电刷同时与整流器130的任一个导电部件132a和132b接触。
将DC输入到四个电刷121-124的输入端，同时电刷121-124的输出端与高压变压器HVT连接。第一继电器RY1和第二继电器RY2接通／关断NDFG200的动作。
于是，通过电刷121-124从DC电源将DC波形输入给整流器130，然后通过整流器130的转动转换为所要输出的交流AC功率。
为了控制从NDFG200输出的AC波形，在NDFG200的各电连接端之间连接有电压脉冲控制部件201、203、205和207。电压脉冲控制部件201接于第一电刷121与第二电刷122之间；电压脉冲控制部件203接于第三电刷123与第四电刷124之间；电压脉冲控制部件205接于第二电刷122与第三电刷123之间；电压脉冲控制部件207接于第四电刷124与第一电刷121之间。电压脉冲控制部件201、203、205和207分别包括在两个相邻的电刷之间彼此串联连接的电阻器R和晶体管TR。
为了由整流器130的转动输出的AC波形来调整电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR的动作，另外还采用相应脉冲发生部件300，通过与NDFG200中整流器130的同步转动，产生与整流器130的转动对应的预定脉冲波形。
所述对应脉冲发生部件300包括光电断路器310、光传感器330和微型计算机350。
为了输出与整流器130转动同步的脉冲波形，光电断路器310具有多个翼片313，比如图3所示的两个翼片313，它被固定于与整流器130一起同步转动的NDFG200的电机轴上。
光传感器330具有发光部件331和受光部件333，它们被接纳于光电断路器310中。因此，在光电断路器310转动期间，光电断路器310选择性地切断或通过光传感器330的发光部件331所发射的光，使所述受光部件333选择性地接收来自发光部件331的光脉冲，因而生成与光脉冲对应的脉冲波形。
微型计算机350根据光传感器330的输出信号控制电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR的工作时间。微型计算机350控制电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR以及第一继电器RY1和第二继电器RY2。
下面更详细地描述按照本发明优选实施例的NDFG防火花装置的工作情况。
图4A是表示在图3的相应脉冲发生部件300中的光电断路器310工作期间光传感器330输出波形的示意图，图4B是表示在图3的电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR工作期间NDFG200输出波形的示意图，图4C是表示在图3的电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR的工作时间受到微型计算机350控制时，NDFG200输出波形的示意图。
NDFG200的工作情况如下：如图3所示，接通第一继电器RY1和第二继电器RY2，由DC电源使电机110转动。因而，与电机110相连的整流器130和光电断路器310一起同步转动。
这里的光电断路器310具有两个翼片313，并被固定于和整流器130同步转动的电机110的电机轴上。光电断路器310位于光传感器330的发光部件331和受光部件333之间，因此，随着光电断路器310的转动，发光部件331发射的光选择性地被光电断路器310的翼片310所切断，或者所发射的光通过光电断路器310。因而，受光部件333选择性地接收光脉冲。光电断路器310每转动一周，即整流器130每转动一周，光电断路器310的翼片313分别两次阻断或通过光。图4A表示光电断路器310转动一周期间光传感器330输出的波形，其中的参考符号A表示发光部件331发射的光被通过并到达受光部件133时的波形，而B表示发光部件331发射的光被光电断路器310的翼片313阻断时的波形。
此时，随着整流器130转动，与整流器130的外周接触的电刷121-124顺序接触导电部件132a、绝缘部件133、导电部件132b和在整流器130外周上形成的绝缘部件133。
具体地说，首先，随着整流器130顺时针转动，第一电刷121与整流器130的导电部件132a接触，来自DC电源正(+)端的电流被输入第一电刷121，流过整流器130的导电部件132a、第四电刷124，再流到HVT初级线圈202的上部，流到HVT初级线圈202的下部。然后，该电流被输入到第二电刷122，经整流器130的导电部件132b和整流器130底部的第三电刷123，流到DC电源的负(-)端。
继而，随着整流器130的进一步顺时针转动，第一电刷121与绝缘部件133接触，电流不流过整流器130。
然后，随着整流器130进一步顺时针旋转到90℃，来自DC电源正(+)端的电流被输入第一电刷121，流过整流器130的导电部件132b、整流器130左侧的第二电刷122，再翻转其方向流到HVT初级线圈202的下部，流到HVT初级线圈202的上部。然后，该电流进到第4电刷124，经整流器130的导电部件132a和第三电刷123，流到DC电源的负(-)端。
按上述方式转动NDFG200的整流器130，即在HVT的初级线圈202上产生AC功率。
当微型计算机350不工作时，晶体管TR处于未导通状态，因此由整流器130转动所输出的波形与图2所示的相同。
这里，如图2中电压波形的火花波形所示，火花产生于电刷关断段的开始处。为防止这种火花的产生，使电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR工作。如图4A所示，由微型计算机350控制晶体管TR的接通／关断。微型计算机350根据光传感器330的脉冲信号控制晶体管TR的动作。也即，当光传感器330的脉冲信号显示波形A(见图4A)时，微型计算机350使电压脉冲控制部件201和205的晶体管TR工作，而当光传感器330的脉冲信号显示波形B(见图4A)时，微型计算机350使电压脉冲控制部件203和207的晶体管TR工作。这里，来自光传感器330的脉冲信号是需要用来使电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR的动作与由整流器130转动所输出的AC波形同步的信号。
图4B表示本发明中NDFG200的各输出波形。图4B中的参考符号VW表示电压脉冲控制部件201、203、205和207不工作时NDFG200的输出电压波形，TW表示电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR工作时NDFG200的输出电压波形。参考符号CW表示所述晶体管TR工作时NDFG200的输出电流波形。
如图4B的符号VW和TW所示，电压脉冲控制部件201和205和另两个电压脉冲控制部件203和207在微型计算机350的控制下按照NDFG200的AC功率的方向交替工作。也就是说，当电流沿前进方向流动时(即电流从第一电刷121流到第二电刷，并从第四电刷124流到第三电刷123时)，微型计算机350使电压脉冲控制部件201和205的晶体管TR工作，而当电流反向流动时，即电流从第一电刷121流到第二电刷122，并从第四电刷124流到第三电刷123时，微型计算机350使电压脉冲控制部件203和207的晶体管TR工作。另外，在电刷关断期的预定时刻(1)执行从电压脉冲控制部件201和205到另两个电压脉冲控制部件203和207的转换。
因此，在电压脉冲控制部件201、203、205和207的晶体管TR工作期间，电流在电刷关断段流过晶体管TR，从而在电刷关断段不会产生火花。
如上所述，通过使电流流过晶体管TR，使在电刷关断段产生火花得以被避免。然而，在使电刷关断段改变为电刷接通段的时候，在电刷接通段的开始处，流过晶体管TR的电流仍能产生火花。
为解决上述问题，如图4C所示，在从电刷关断段的预定时刻到电刷接通段的预定时刻之间的一段预定期间SDW内，微型计算机350关断晶体管TR。因此，在电刷接通段的开始处，电流不流过晶体管TR，从而能够防止火花的产生。
图4C表示在从电刷关断段的预定时刻到电刷接通段的预定时刻之间的一段预定期间SDW内，微型计算机350关断晶体管TR时，NDFG200的输出波形。这里用阴影来表示所述一段期间SDW。
如上所述，本发明的NDFG防火花装置中，在NDFG的DC电源的各个电连接端，即电刷201-204之间，形成电压脉冲控制部件201、203、205和207。电压脉冲控制部件201、203、205和207包括彼此串联连接的电阻器R和晶体管TR，而且晶体管TR的动作与整流器130的转动同步。因此，通过在电刷关断期间控制电流流过晶体管TR，就能够避免在电刷关断期间产生火花。
另外，通过控制晶体管TR，使其在从电刷关断段的预定时刻到电刷接通段的预定时刻被关断，使得在电刷接通段的开始处电流不流过晶体管TR，从而能够防止在电刷接通段的开始处产生火花。
因此，当驱动本发明的NDFG200时，通过控制晶体管TR的工作状态，特别是通过控制晶体管TR的导通时间，就能防止NDFG200中产生火花。从而延长了NDFG200的寿命，同时保证了其稳定工作。
另外，在本发明的NDFG防火花装置中，NDFG具有含光电断路器和光传感器的相应脉冲发生部件。所述光电断路器具有多个翼片，并被固定于与整流器同步转动的NDFG的电机轴上。光传感器具有发光部件和受光部件。由转动的光电断路器使发光部件发射的光被切断或通过；受光部件选择性地接收光脉冲，生成对应于光脉冲的脉冲波形。光电断路器与整流器同步转动，因此转动的光电断路器切断或通过发光部件发射的光，受光部件选择性地接收光脉冲。根据光脉冲信号使晶体管动作，可以使晶体管与NDFG的转动精确地同步。
虽然参照本发明的优选实施例具体显示和描述了本发明，但本领域技术人员应可理解，其中的形式和细节可进行各种改变而不会脱离后附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1．一种不定向频率发生器的防火花装置，包括：
不定向频率发生器，它具有与直流电源连接的多个电连接端，和将通过电连接端输入的直流波形转换为交流波形并输出交流波形的整流器；
连接于所述不定向频率发生器的各电连接端之间的电压脉冲控制部件，用于通过控制，使具有与不定向频率发生器的整流器的转动同步的导通状态，以控制不定向频率发生器输出的交流波形。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述电压脉冲控制部件包括彼此串联连接的电阻器和晶体管。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于由微型计算机以控制其动作时间的方式控制所述电压脉冲控制部件的晶体管。
4．如权利要求1所述的装置，其特征在于在电刷关断期间，所述电压脉冲控制部件被控制成导通状态，以防止电刷关断期间产生火花。
5．如权利要求1所述的装置，其特征在于在从电刷关断段的预定时刻到电刷接通段的预定时刻之间的一段预定期间内，使电压脉冲控制部件的晶体管被控制成处于未导通状态，在该段预定期间，电流不流过晶体管，以防止在电刷接通段的开始处产生火花。
6．如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括相应脉冲发生部件，用于通过与不定向频率发生器中的整流器同步转动，生成与整流器的转动对应的预定脉冲波形，以使电压脉冲控制部件对应于整流器的转动同步地进入导通状态。
7．如权利要求6所述的装置，其特征在于所述相应脉冲发生部件包括：
具有多个翼片的光电断路器，它被固定于不定向频率发生器的电机轴上，与整流器同步转动，用于生成与整流器的转动对应的脉冲波形；
具有发光部件和受光部件的光传感器，其中由转动的光电断路器使发光部件发射的光被切断或通过，使得受光部件选择性地接收光脉冲，所述光传感器用于生成与光脉冲对应的脉冲波形。
8．如权利要求6所述的装置，其特征在于所述不定向频率发生器的电连接端包括2n个输入和输出端，用于生成n个周期的交流波形，所述相应脉冲发生部件的光电断路器包括n个翼片，用以在整流器转动一周时生成与交流波形同步的n个周期的脉冲波形，其中n为自然数。
CN00109075A 1999-09-21 2000-06-05 不定向频率发生器的防火花装置 Pending CN1289172A (zh)

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