CN1395448A - 磁控管驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控管驱动电源，其中，预测用于检测商用电源1零电压的零电压检测器的零电压定时，并且仅在该预测定时之前和之后的给定时间接收来自零电压检测器6的输入，由此，可以避免由零点偏移引起的过压和过流，从而，提供了在诸如噪声或瞬间电源中断的电源环境变化的情况下稳定性良好的磁控管驱动电源。

Description

磁控管驱动电源

                        技术领域

本发明涉及以微波炉的磁控管等作为负载的磁控管驱动电源。

                        背景技术

将参照附图(图8和9)描述现有技术的磁控管驱动电源。图8是现有技术的磁控管驱动电源的电路框图。控制器7对高频逆变器2中的半导体开关进行控制，从而将商用电源1变换为20到50KHz的射频电源并且将该射频电源馈送给高压变压器3。高压整流电路4和磁控管5连接到高压变压器3的次级，并且直流高压馈送给磁控管5用于产生2.45GHz的无线电波。

零电压检测器6检测电源电压1的零电压点并且使调制信号发生器9产生响应于电源相位的调制波形。当接收到来自零电压检测器6的零电压检测输入时，调制信号发生器9输出电源电压1的一个周期的调制波形作为响应输入电流的建立值(setup value)的峰值。利用这种调制信号，控制器7可以将输入电流控制成接近正弦波的形式。控制器7通过振荡器10执行调制信号的20到50KHz的PWM调制并发送该信号到驱动器8，从而控制高频逆变器2中半导体开关的导通周期。作为零电压检测器6，对变压器的电压检测可以利用光耦合器等。并且，作为控制器7，可以使用微计算机等。

图9A到9D是现有技术中磁控管驱动电源的波形图。当接收到商用电源(图9A)时，由零电压检测器6输出在零电压时振荡的零电压检测信号(图9B)。检测出零电压检测器6的信号上升沿并且调制信号(图9C)预先设置为对于商用电源1的一个周期输出输入电流变为预定值，此外输入电流的功率因数变为接近1。利用比较器11将调制信号(图9C)与振荡器输出的振荡频率(图9D)进行比较，从而该信号经受PWM调制并且被馈送到驱动器8作为驱动信号。调制信号被设置成高频逆变器2中的半导体开关的频率为20-50kHz。振荡器7执行这样一种控制，从而可以提供具有良好功率因数和具有最小谐波分量的电流波形的电功率。

但是，在现有技术中的磁控管驱动电源中，如果由于噪声、瞬间电源中断等造成零电压检测偏移，调制波形偏离基时，并且由于过压、过流导致出现高频逆变器发生故障的可能。

                        发明内容

因此，本发明的目的是提供一种阻止电源环境变化并且可以稳定工作的磁控管驱动电源。

按照本发明的第一个方面，提供一种磁控管驱动电源，包括：商用电源；高频逆变器，其将商用电源的电功率变换为高频功率并且馈送高频功率到高压变压器；高压整流电路和连接到高压变压器的次级输出端的磁控管；检测商用电源的零电压的零电压检测器；和响应于零电压检测器的输出控制高频逆变器的控制器，其中控制器利用零电压检测器预测每个周期中零电压的检测定时，并且使来自零电压检测器的输出能够在预测的检测定时之前和之后仅接收给定时间。

因此，即使零电压检测器或电源电压带有噪声，电压零点也不会出现很大错误，因此不会出现过流和过压，并可以实现稳定工作的磁控管驱动电源。

优选地是，如果在预测的检测定时之前和之后的给定时间含有未接收到来自零电压检测器的输出的一个周期，则假设接收到来自零电压检测器的输出，并且控制高频逆变器是连续的。

因此，如果发生商用电源的短时间瞬时功率中断，也使安全地连续工作成为可能，并且可以实现稳定工作的磁控管驱动电源，而不会不必要地停止逆变器。

优选地是，如果在预测的检测定时之前和之后的给定时间内连续发生规定次数的未接收到来自零电压检测器的输出的周期，则控制器停止高频逆变器。

因此，如果发生商用电源相对长时间的瞬时功率中断，有可能安全地停止逆变器，从而可以实现没有由电源输出引起的故障的磁控管驱动电源。

按照本发明的第二方面，提供了一种磁控管驱动电源，包括：商用电源；高频逆变器，其将商用电源的电功率变换为高频功率，并且馈送高频功率到高压变压器；高压整流电路和连接到高压变压器的次级输出的磁控管；检测高频逆变器的电流值的输入电流检测器；和控制高频逆变器的控制器，其中如果输入电流检测器的检测值在规定时间内连续与目标值具有预定差，则控制器停止高频逆变器。

因此，有可能在不检测输入电压的情况下检测电源电压的降低，并且可以以低成本实现具有电压降低保护功能的磁控管驱动电源。

优选地是，输入电流检测器的检测值与目标值之间的预定差值响应目标值而设定。

因此，有可能在不取决于输入电流的情况下，在几乎恒定电压下检测商用电源的输入电压降低，从而以低成本实现了具有电压降低保护功能的磁控管驱动电源。

                        附图说明

图1示出本发明第一实施例的磁控管驱动电源的电路构成图；

图2A到2D示出本发明第一实施例中磁控管驱动电源的工作波形图；

图3A到3D示出本发明第二实施例中磁控管驱动电源的工作波形图；

图4A到4D示出本发明第三实施例中磁控管驱动电源的工作波形图；

图5示出本发明第四实施例的磁控管驱动电源的电路构成图；

图6是示出本发明第四实施例中磁控管驱动电源的工作特性的视图；

图7是示出本发明第五实施例中磁控管驱动电源的工作特性的视图；

图8是示出现有技术磁控管驱动电源的电路构成图；

图9A到9D是示出现有技术磁控管驱动电源的工作波形图。

                      具体实施方式

(第一实施例)

下面将参照附图(图1和2)描述本发明的第一实施例。图1表示本发明第一实施例的磁控管驱动电源的电路构成。与前面参照图8描述相同的那些部件在图1中用相同的附图标号标示，并且不再详细讨论。

在图1中，商用电源1通过高频逆变器2向高压变压器3发送高频功率。高压整流电路4连接到高压变压器3的次级绕组输出端，用于馈送直流高压到磁控管5。根据直流高压，磁控管5产生2.45GHz无线电波。检测商用电源的零电压定时的零电压检测器6连接到商用电源1的输出部分，而另外根据零电压检测器6的信号和电流指令值控制高频逆变器2中的半导体开关导通时间的控制器7连接到零电压检测器6的输出上。此外，实际向高频逆变器2中的半导体开关给出驱动信号的驱动器8在接收到来自控制器7的信号时连接到控制器7。

控制器7由以下部分构成：根据零电压检测器6的信号确定高频逆变器2中的半导体开关的导通时间的调制信号的调制信号发生器9、用于允许接收零电压检测器6的信号的零电压检测允许装置12、输出用于确定半导体开关的工作频率的振荡波形的振荡器10、在来自调制信号发生器9与振荡器10的信号之间比较并产生馈送到半导体开关的驱动信号的比较器11，等。

接下来，实施例的操作如下：从商用电源1馈送的电功率通过高频逆变器2中的半导体开关作为20到50kHz的高频功率馈送到高压变压器3。通过连接到高压变压器3的次级侧的高压整流器电路4对高频功率进行整流，以用于馈送直流电压到磁控管5。基于直流电压，磁控管5在2.45GHz下振荡。

另一方面，振荡器7从检测商用电源1的零电压定时的零电压检测器6接收零相位定时，并且输出预先设置的调制波形，使得对于由调制信号发生器9馈送的功率的一个周期的目标电流值、输入电流、和功率因数都变好。此时，如果由于从瞬间电源中断、噪声等恢复而导致错误地识别零电压位置，从而发生将在电源周期峰值执行的控制在谷值执行这样的故障和由于过电流、过电压等使高频逆变器失效这样的故障。因此，出现零电压的定时几乎是从商用电源1的周期事先知道的，并从而在由零电压检测允许装置12预测到零电压将来临之前和之后仅接收信号1到2ms。因此，有可能防止由于从瞬间电源中断、噪声等恢复而导致的零电压定时的误检测。比较器11比较从调制信号发生器9输出的调制信号与从振荡器10输出的频率为20到50KHz的振荡波形，并且向驱动器8馈送驱动信号作为PWM信号。作为零电压检测器6，利用变压器的方法、利用光耦合器的方法等都是可能的，而零电压检测器6不受到限制。

图2A到2D是本实施例的磁控管驱动电源的波形图。当接收到商用电源的信号时(图2A)，由零电压检测器6输出在零电压定时振荡的零电压检测信号(图2B)，检测到零电压检测器6的信号的上升沿并且输出预设成对于商用电源1的一个周期使得输入电流变为预定值并进而输入电流的功率因数变为接近1的调制信号(d)。假设由零电压检测允许装置12接收信号，如果在商用电源1的零电压周期的预测的接收定时之前和之后1到2ms接收不到信号，则不接受来自零电压检测器6的信号。因此，消除了噪声等。调制信号(图2D)通过比较器11与振荡器输出的振荡频率相比较，由此该信号经受PWM调制，并且馈送到驱动器8作为驱动信号。

如上所述，按照本实施例，如果零电压检测器6或商用电源1带有噪声，电压零点没有太大误差，从而不会发生过流、过压等，并且可以实现稳定工作的磁控管驱动电源。

(第二实施例)

将参照附图(图3A到3D)描述本发明的第二实施例。图3A到3D示出本发明的第二实施例的磁控管驱动电源的工作波形。该实施例的电路组成类似于前面参照图1描述的并且不对其附图标记作详细描述。

如图3A到3D所示，在第二实施例中，如果由于商用电源瞬间电源中断(图3A)等原因，信号没有在来自零电压检测器6的信号基本上应当来的定时到达(图3B所示的零电压波形)，控制器7预测零电压检测信号到达的定时，并通过假设在该定时零电压信号到达而输出调制信号(图3D)。因此，如果发生约几为秒的短瞬间电源中断，也有可能安全地连续工作。

如上所述，在该实施例中，如果商用电源发生短瞬间电源中断仍可能安全地连续工作，并且可以实现不停止逆变器的安全工作的磁控管驱动电源。

(第三实施例)

将参照附图(图4A到4E)描述本发明的第三实施例。图4A到4E示出本发明第三实施例的磁控管驱动电源的工作波形。该实施例的电路组成类似于前面参照图1描述的并且不对其附图标记作出详细描述。

如图4A到4E所示，在第三实施例中，如果商用电源(图4A)由于瞬间电源中断等原因进入较长时间的功率中断状态，即，如果来自零电压检测器6的信号没有来超过规定的次数，控制器7确定发生瞬间电源中断，并且停止高频逆变器2。因此，当发生比较长时间电源中断时，有可能安全地停止逆变器。如果发生比较长时间的电源中断，用零电压等的电源周期确定导通波形的系统与这个系统比较在稳定性方面特别好并且能安全地连续工作，但是存在着控制器7的电源等不稳定的可能性，并因此停止逆变器。

如上所述，根据这个实施例，如果发生商用电源的比较长时间电源中断，有可能安全地停止逆变器，并且实现可以不会由电源中断引起故障的磁控管驱动电源。

(第四实施例)

将参照附图(图5和6)描述本发明的第四实施例。图5示出本发明第四实施例的磁控管驱动电源的电路构成。与前面参照图8描述的相同的部件由图1中相同的附图标记标示，并且将不再详细描述。

在图5中，商用电源1通过高频逆变器2向高压变压器3发送高频功率。高压整流电路4连接到高压变压器3的次级绕组输出端，以用于给磁控管5提供直流高压。磁控管5基于直流高压产生2.45GHz无线电波。用于检测输入电流的输入电流检测器13连接到商用电源1的输出部分，而根据确定输入电流的指令电流值的指令值信号14控制高频逆变器2中的半导体开关导通时间的控制器连接到输入电流检测器13的输出端。另外，用于在接收到来自控制器7的信号时实际向高频逆变器2中的半导体开关给出驱动信号的驱动器8连接到控制器7。

控制器7是由以下部件构成的，即：用于根据指令值信号14确定高频逆变器2中的半导体开关的导通时间的调制信号的调制信号发生器9、用于确定调制信号发生器9的上限值的调制信号最大值限定装置16、用于输出确定半导体开关的工作频率的振荡波形的振荡器10、用于在来自调制信号发生器9的信号与振荡器10的信号之间进行比较并产生馈送给半导体开关的驱动信号的比较器11、确定指令值信号14与输入电流检测器13的检测值之间的误差的误差确定装置15等。

接下来，该实施例的工作原理如下：从商用电源1提供的电功率通过高频逆变器2中的半导体开关馈送到高压变压器3，作为20到50KHz的高频功率。该高频功率由连接到高压变压器3次级侧的高压整流电路4进行整流，以便给磁控管5提供直流高压。磁控管5基于直流电压在2.45GHz振荡。

另一方面，振荡器7通过调制信号发生器9产生调制信号，以便达到由指令值信号14设置的指令电流值。比较器11将从调制信号发生器9输出的调制信号与从振荡器7输出的20到50KHz频率的振荡波形相比较，并向驱动器8馈送驱动信号，作为PWM信号。如果商用电源1的电压降低，当试图确保指令值的电流值时，则必须设置高频逆变器2中的半导体开关的长的导通时间，并且使保证半导体开关的耐压变得困难。因此，利用调制信号最大值限定装置16限制导通时间的上限，从而如果商用电源1的电压降低时，输入电流可以被抑制，并且有可能防止超过半导体开关等的耐压。如果输入电流与指令值之间误差保持为给定值或更高，则视为商用电源1的电压降低。检查这个误差，就有可能识别出电源电压降低，而不必检测商用电源1的电压。

图6示出当商用电源1的电压降低时，输入电流值与指令值(目标值)之间误差的关系。从图中可见，假设商用电源1降低，如果电流值随着电源电压降低而降低，则给定值或过高的误差继续增加。

如上所述，按照该实施例，可能在不检测输入电压的情况下，检测电源电压的降低，并且可以在低成本的情况下实现具有电压降低保护功能的磁控管驱动电源。

(第五实施例)

将参照附图(图7)描述本发明的第五实施例。图7示出本发明的第五实施例的磁控管驱动电源的特性。该实施例的电路组成类似于前面参照图5描述的第四实施例，从而不给出对各附图标记的详细描述。

如图7所示，在第五实施例中，根据指令值信号14的指令值，与由电流检测器13检测的电流值的误差容限(预定差)对于每个指令值(目标值)是变化的。对于具有大输入电流的指令值，如果商用电源1的电压降低，调制信号早达到最大值，并因此电流值的误差超过电压相对高的预定容限。另一方面，对于具有小输入电流的指令值，如果商用电源1的电压降低，调制电压晚达到最大值，并因此误差很难超过容限值，而除非商用电源1降的相当低，不能检测到商用电源1的降低。因此，对于每个指令值容限是变化的，从而商用电源1的电压降低检测电平可以几乎是恒定的。为了设置容限，可以对每个指令值提供若干电平，或者用函数替代不存在问题，随着指令电流值增加，容限需要设置得大一些。

如上所述，按照该实施例，能够几乎在不取决于输入电流的恒定电压下检测商用电源1的输入电压的降低，并且可以以低成本实现具有电压降低保护功能的磁控管驱动电源。

正如从上面各实施例可以看出的那样，按照本发明，如果零电压检测器或电源电压带有噪声，但电压零点不会有太大误差，从而不会发生过电流、过电压等情况并且可以实现可以稳定工作的磁控管驱动电源。

有可能在不检测输入电压的情况下检测电源电压的降低，并且可以以低成本实现具有电压降低保护功能的磁控管驱动电源。

Claims (5)

1.一种磁控管驱动电源，包括：

商用电源；

高频逆变器，其将商用电源的电功率变换为高频功率，并且馈送该高频功率到高压变压器；

高压整流电路和连接到高压变压器次级输出的磁控管；

零电压检测器，其检测商用电源的零电压；以及

响应零电压检测器的输出控制高频逆变器的控制器，

其中，控制器预测每个周期中由零电压检测器检测的零电压检测定时，并且使来自零电压检测器的输出能够仅在预测的检测定时之前和之后接收给定的时间。

2.如权利要求1所述的磁控管驱动电源，其特征在于，当预测的检测定时之前和之后的给定时间包含未接收到来自零电压检测器的输出的周期时，假设接收到来自零电压检测器的输出，并继续控制高频逆变器。

3.如权利要求2的磁控管驱动电源，其特征在于，当在预测的检测定时之前和之后的给定时间中未接收到来自零电压检测器的输出的周期连续发生规定次数时，控制器停止高频逆变器。

4.一种磁控管驱动电源，包括：商用电源、用于将商用电源的电功率变换为高率功率并将高频功率馈送到高压变压器的高频逆变器、高压整流电路和连接到高压变压器的次级输出端的磁控管、检测高频逆变器的电流值的输入电流检测器、以及用于控制高频逆变器的控制器，其特征在于，如果输入电流检测器的检测值在给定时间连续具有与目标值的预定差，则控制器停止高频逆变器。

5.如权利要求4所述的磁控管驱动电源，其特征在于，响应目标值设置输入电流检测器的检测值与目标值之间的预定差。

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