CN1774958A - 高频加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明构造了一种构成，使得旁路电阻器30与能够测量高频加热装置的单向电源部分1的输出电流的部分串联，并且在旁路电阻器30产生的电压被缓冲器31输出。而且，具有高输入阻抗的运算放大器3101被用于缓冲器31。而且，二极管电桥101和半导体开关元件205被固定到公共的热辐射板33，所述热辐射板33是使用锯齿状的部分33a形成的，以由此保证与二极管电桥101和半导体开关元件205的绝缘距离，并且旁路电阻器30被布置在与在二极管电桥101和半导体开关元件205之间的直线相同的直线上。

Description

高频加热装置

技术领域

本发明涉及一种高频加热装置，它优选地用于具有电子范围的磁控管等的装置中。

背景技术

在现有技术中，提出了上述的高频加热装置，它采用通过电流互感器来检测由商用电源提供的输入电流、并且通过执行脉冲宽度控制以致输入电流变为预定值而将磁控管的电磁波的输出控制为不变的构造(参见例如专利对比文件1)，并且采用检测高压电路的升压变压器的次级端电流并且将输入电流控制为不变的构造(参见例如专利对比文件2)。

而且，也提出了一种高频加热装置，它采用下述构造：通过电流互感器来检测高压电路的升压变压器的次级电流，并且当在高压电路有异常时停止而操作反相器电源(参见例如专利对比文件3)。

[专利对比文件1]JP-A-8-96947

[专利对比文件2]JP-A-8-227791

[专利对比文件3]JP-A-5-121162

在所有的高频加热装置中，通过电流互感器来检测构成要检测的对象的电流。

在此将说明在专利对比文件2中提出的高频加热装置。

图9是示出了在专利对比文件2中提出的高频加热装置的构成的电路图。在所述附图中示出的高频加热装置的构成是：单向电源部分1、反相器部分2、高压整流电路3、磁控管4、转换速率检测部分5、次级端电流检测部分6、控制部分7和电流互感器8和9。

单向电源部分1的构成是：二极管电桥101，用于将来自商用电源20的交流电源进行全波整流；低通滤波器，包括扼流圈102和电容器103。而且，在单向电源部分1中，上述的电流互感器8被置于二极管电桥101的交流电流输入侧，并且用于检测输入电流。反相器部分2的构成是谐振电容器201、升压变压器202、晶体管203和整流二极管204。晶体管203通过从控制部分7提供的20-50kHz的开关控制信号而被操作来开关。由此，在升压变压器202的初级绕组产生高频电压。而且，晶体管203通过主要与整流二极管204集成在一起而被称为IGBT(绝缘栅双极晶体管)。

高压整流电路3的构成是电容器301和302以及二极管303和304，并且通过下述方式来产生高的直流电压：将在升压变压器202的次级绕组产生的电压进行半波乘法整流以施加到磁控管4。磁控管4也从升压变压器202的加热器绕组被施加了加热器的交流电压。磁控管4通过被施加到加热器的交流电源而加热其阴极来进入可发射状态，并且当在所述状态下向其施加高直流电压时产生电磁能。高压整流电路3与电流互感器9一起被置于二极管303的阴极和地之间以用于检测次级电流。

转换速率检测部分5检测高压整流电路3的晶体管203的通/断占空比，并且向控制部分7输入其结果。次级端电流检测部分6将次级电流进行全波整流以检测其平均值，并且向控制部分7输入其结果。控制部分7将转换速率检测部分5的输出信号乘以次级端电流检测部分6的输出以将高压整流电路3的晶体管控制为通/断，以便相乘的值变为期望值。以这种方式，商用电源20被单向电源部分1转换为单向电压，所转换的电压被反相器部分2转换为高频电压，并且由升压变压器202升压，其后通过进行经由高压整流电路3的相乘整流而再次被转换为高直流电压，以由此驱动磁控管4。

但是，按照现有技术的高频加热装置，产生了下列问题。

即，电流互感器用于检测输入电流，电流互感器本身尺寸较大，因此，电流互感器在空间节省构造上构成障碍，而且，成本较高，因此电流互感器也在降低成本上构成障碍。

而且，电流互感器具有频率特性，并且不能考虑其结构来检测直流，因此，当插入电流互感器的位置位于图9所示的二极管电桥101的交流电流输入时，在商用电源的频率(50/60Hz)之间检测灵敏度有差别，因此，当通过在控制部分7接收电流互感器的输出而控制输入电流时，需要对应于商用电源的响应频率而提供参考信号。

而且，电流互感器根据所述结构与其它磁电路磁耦接，因此，电流互感器易于接收升压变压器202的噪音，并且有向控制部分7输入包括噪音的信号而错误地操作的担心。

而且，电流互感器本身被构成为一定程度的尺寸，因此，布置电流互感器、二极管电桥101和晶体管203的间隔被延长到一定程度，因此，在连接它们的印刷板上的布线图案也被延长，并且会产生噪音。同样在这种情况下，与上述类似，控制部分7被噪音错误地操作，或者对于相邻装置有副作用。

而且，虽然通过使用冷却风扇来对于IGBT的生热执行对策，但是不能获得足够的冷却效率，因为具有大形状的电流互感器8和9阻碍冷却风的流动并且金属陶瓷电阻构成生热源，其中所述IGBT的构成是通过集成地形成晶体管203和整流二极管204，而不是在印刷板上的二极管电桥101以及升压变压器202。具体上，需要按照高频加热装置的主体的小尺寸构造而在印刷板上的有限空间中布置所有的部件，因此，期望提高冷却效率。

发明内容

已经考虑到这一点而执行了本发明，其目的是提供一种高频加热装置，它能够以低成本来检测输入电流而不占用很多的空间，并且能够最小化噪音的产生。而且，其目的是提供一种高频加热装置，它包括电源单元，所示电源单元具有良好的冷却效率。

而且，其目的是提供一种高频加热装置，它能够通过下述方式来提供能够执行磁控管的精确高频调谐控制：通过即使当按照烹调时间的过去而改变空气温度时也将输入电流保持不变，并且防止半导体元件或磁控管等被异常温度上升损坏。

本发明的高频加热装置其特征在于一种高频加热装置，包括：单向电源部分，用于在单向转换商用电源；反相器部分，包括至少一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自单向电源部分的电源转换为高频电源；升压变压器，用于将反相器的输出电压升压；高压整流部分，用于将所述升压变压器的输出电压进行相乘电压整流；以及，磁控管，用于辐射作为电磁波的所述高压整流部分的输出，所述高频加热装置还包括：旁路电阻器，它与能够测量单向电源部分的输出电流的部分串联；缓冲器，用于输出通过使得电流流向电流电阻器而产生的电压；以及控制部分，用于将半导体开关元件控制为通/断，以将缓冲器的输出不变地控制为预定值。

按照所述构造，通过将旁路电阻器与能够测量单向电源部分的输出电流的部分串联而输出在旁路电阻器产生的电压，因此，与在现有技术中使用电流互感器的情况相比较，可以实现成本的降低，并且可以实现空间节省的构造，因为可以使得所述尺寸尺寸小。而且，可以通过最小化在使用电流互感器情况下产生的噪音而排除控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

优选的是，所述缓冲器包括具有高输入阻抗的运算放大器，并且旁路电阻器经由电阻元件而被置于所述运算放大器的输入端之间。

按照所述构造，通过使用具有高输入阻抗的运算放大器，加宽了使用旁路电阻器的范围，并且可以按照高频加热装置的设计规格来选择具有最佳值的旁路电阻器。

而且，优选的是，所述单向电源部分包括整流元件，用于将交流电电源进行全波整流，所述整流元件和半导体开关元件被附加到同一热辐射板，所述热辐射板是使用锯齿状部分形成的，用于保证在整流元件和半导体开关元件的相应端子和热辐射板之间的不变距离，并且，所述旁路电阻器被布置在整流元件和半导体开关元件之间靠近热辐射板之处，并且与整流元件和半导体开关元件的直线在相同的一条直线上。

按照所述构造，所述热辐射板通过形成锯齿状部分而保证到整流元件和半导体开关元件和旁路电阻器的绝缘距离，因此可以预先防止短路事故。而且，因为所述旁路电阻器、整流元件和半导体开关元件被布置在印刷板上的同一直线上，因此，可以实现在所述印刷板上的布线图案的优化，可以将从所述图案产生的噪音抑制为低，并且可以最小化控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

而且，优选的是，所述旁路电阻器被布置在热辐射板的锯齿状部分的内部。按照所述构造，可以通过将旁路电阻器布置在热辐射板的锯齿状部分的内部来实现进一步的空间节约构造。

而且，优选的是，所述旁路电阻器是裸露的电阻线。按照所述构造，可以通过使用所述裸露电阻线来作为旁路电阻器而进一步实现空间节约构造和成本的降低。

而且，优选的是，所述旁路电阻器被布置在板上的导电通孔。按照所述构造，通过使得旁路电阻器与能够测量单向电源部分的从电路的部分串联来由缓冲器输出在旁路电阻器产生的电压，因此，与现有技术中使用电流互感器的情况相比较，可以实现成本的降低，并且可以实现空间节省构造，因为所述装置被使得尺寸小。而且，可以通过最小化在使用电流互感器情况下产生的噪音而排除控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

而且，优选的是，沿着在印刷板上流动的冷却风的风径来布置旁路电阻器。按照所述构造，用于测量单向电源部分的输出电流的旁路电阻器取代一般具有大形状的电流互感器而沿着在印刷板上流动的冷却风的风径被布置在印刷板上，因此与电流互感器相比较，可以最小化由旁路电阻器对于冷却风的流动的阻碍率，并且可以实现冷却效率的提高。

而且，优选的是，旁路电阻器被布置在冷却风吹向的、最小化其面积的方向上。按照所述构造，旁路电阻器被布置在冷却风吹向的、最小化其面积的方向上，因此，可以最小化由旁路电阻器对于冷却风的流动的阻碍率，并且可以实现冷却效率的提高。

而且，优选的是，用于将商用电源的电压降低到预定值的金属陶瓷电阻被布置在与冷却风的风径大致相交的方向上。按照所述构造，伴随有生热的金属陶瓷电阻被布置在与冷却风的风径大致相交的方向上，因此，可以有效地冷却金属陶瓷电阻。

而且，优选的是，所述金属陶瓷电阻被布置在旁路电阻器的风的下游侧。按照所述构造，旁路电阻器沿着被布置在沿着在印刷板上流动的冷却风的风径的印刷板上，因此，可以最小化由旁路电阻器对于冷却风的流动的阻碍率，由此，可以有效地冷却在旁路电阻器的风的下游侧布置的金属陶瓷电阻。

而且，优选的是，所述金属陶瓷电阻被布置在附加在产生热的电子元件的散热片和升压变压器之间形成的空间，并且被布置在由在升压变压器和印刷板之间形成的间隙中流动的冷却风冷却的位置。按照所述构造，旁路电阻器沿着在印刷板上流动的冷却风的风径被布置在印刷板上，因此，可以最小化旁路电阻器对于冷却风的流动的阻碍率，由此，可以有效地冷却在旁路电阻器的风的下游侧布置的金属陶瓷电阻。

按照本发明的安装旁路电阻器的方法其特征在于一种在高频加热装置中安装旁路电阻器的方法，所述高频加热装置包括：单向电源部分，用于向单向转换商用电源；反相器部分，包括至少一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自单向电源部分的电源转换为高频电源；旁路电阻器，用于测量所述单向电源部分的输出电流，所述方法包括步骤：独立地将整流元件和半导体开关元件布置在印刷板上的同一直线上，所述整流元件用于将单向电源部分的交流电电源进行全波整流；并且将旁路电阻器布置在所述整流元件和半导体开关元件之间，并且在与整流元件和半导体开关元件的直线相同的直线上。

按照所述方法，旁路电阻器和整流元件和半导体开关元件被布置在印刷板的同一直线上，因此，可以实现空间节约构哼造，因为可以实现在印刷板上的布线图案的优化。而且，从所述布线图案的噪音发射可以被抑制为低，因此，可以最小化控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

而且，本发明的高频加热装置是这样的一种高频加热装置，包括：整流和平滑部分，用于从商用电源来产生反相器电源电压；反相器部分，包括一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自整流和平滑部分的电源转换为高频电源；旁路电阻器，用于检测从整流和平滑部分向反相器部分流动的输入电流；直流电源部分，包括齐纳二极管，用于产生直流电源；参考值产生部分，用于产生参开之以将来直流电源部分产生的直流电源的输入电流控制为不变；以及控制部分，用于根据由参考值产生部分产生的参考值来计算在所述参考值和输入电流值之间的差，并且通过至少在印刷板上增加在所述参考值和输入电流值之间的差而控制反相器部分，其中，旁路电阻器具有与齐纳二极管的温度特性相同或相近的温度特性。

按照所述构造，即使当通过提高空气温度而提高齐纳电压来提高所述参考值的时候，通过跟随所述提高而提高旁路电阻器的值以抵消提高参考值的数量，因此，可以将输入电流控制为不变。因此，可以对于磁控管执行精确的高频谐振控制，以即使当空气温度提高时也将输入电流保持不变。

而且，优选的是，旁路电阻器被布置在印刷板上的齐纳二极管附近。按照所述构造，旁路电阻器和齐纳二极管被置于同一温度的空气中，因此，可以最小化在输入电流和参考值之间的关联性的误差。

而且，优选的是，旁路电阻器其特征在于被布置在印刷板上在接近布置齐纳二极管的位置的温度空气的的温度空气下的一个位置上。按照所述构造，旁路电阻器被安装在在与安装齐纳二极管的位置相同温度空气下的位置上，因此，即使当旁路电阻器根据电路设计而不能被布置在齐纳二极管附近的时候，也可以最小化在输入电流和参考值之间的关联性的误差。

附图说明

图1是示出了按照本发明的一个实施例的高频加热装置的构造的电路图；

图2是示出了按照本发明的所述实施例的高频加热装置的缓冲器的构造的电路图；

图3是示出了按照本发明的所述实施例的高频加热装置中安装旁路电阻器的状态的透视图；

图4是从箭头标志Ya方向看的视图3的安装状态的视图；

图5是示出了被安装了图3的旁路电阻器的印刷板的图案表面的视图；

图6是示出了被安装了图3的旁路电阻器的印刷板的小孔的构成的剖视图；

图7是示出了焊接被安装了图3的旁路电阻器的印刷板的双面导电部分的构成的剖视图；

图8是示出了其中被安装了图3的旁路电阻器的印刷板不包括导电通孔的构造的剖视图；

图9是示出了现有技术的高频加热装置的构成的电路图；

图10是示出了按照本发明的第二实施例的高频加热装置的构造的电路图；

图11是示出了被安装了图10的高频加热装置的相应元件的印刷板的一部分的透视图；

图12是从斜上侧在箭头标志Ya的方向上观看图11的印刷板的透视图；

图13是在箭头标志Ya方向上观看图11的印刷板的前视图；

图14是示出了按照本发明的第二实施例的高频加热装置的修改示例的电路图；

图15是示出了按照本发明的第四实施例的高频加热装置的构造的电路图；

图16是示出了在图15的高频加热装置中的参考值REF和旁路电阻器的值之间的关系的图；

图17是示出了在按照图15的高频加热装置的空气温度Ta和输入电流Iin之间的关系的图；

图18是示出了被安装了图15的高频加热装置的相应元件的印刷板的一部分的视图；

图19是齐纳二极管的温度特性的示例的图；

图20是示出了在高频加热装置中的参考值REF和旁路电阻器的值之间的关系的图；

图21是示出了在按照高频加热装置的空气温度Ta和输入电流Iin之间的关系的图。

具体实施方式

参照附图来详细说明本发明的实施例如下。

(第一实施例)

图1是示出了按照本发明的一个实施例的高频加热装置的构造的图。而且，在附图中，与如上所述的图9的那些相同的部分被附上相同的符号，并且省略其说明。

所述实施例的高频加热装置与现有技术的高频加热装置不同在包括用于检测输入电流的旁路电阻器30和用于去除在旁路电阻器30产生的电压的缓冲器31。

而且，作为旁路电阻器30，使用与现有技术中被附加到热辐射板的类型或金属陶瓷模类型不同的裸露电阻导线。通过使用裸露电阻导线，与现有技术相比较，实现了空间节省构造，并且实现了成本的降低。

旁路电阻器30与单向电源部分1的二极管电桥101的负输出端端子串联。而且，后面将说明安装旁路电阻器30。

如图2所示，缓冲器31包括：高输入阻抗运算放大器(运算放大器)3101；电阻器3102，它被插在运算放大器3101的一个输入端(反相输入端)和旁路电阻器30之间；电阻器3103，它被插在运算放大器的另一个输入端(反相输入端)和旁路电阻器30之间；电阻器3104，它被插在运算放大器3101的输出端和所述一个输入端之间；电阻器3105，它被插在运算放大器3101的所述另一个输入端和地之间。在这种情况下，电阻器3102和电阻器3103的电阻值被使得彼此相同，并且电阻器3104和电阻器3105的电阻值被使得彼此相同，或者其电阻比率被使得彼此相同(3104/3102＝3105/3103)，以由此实现差动放大器电路。

而且，可以通过省略电阻器3105来构成一个反相放大器电路。而且，电阻器3102、3104也被操作作为浪涌输入保护电阻器。

缓冲器31可以被封装，即使当包括或不包括旁路电阻器30时也是如此。不包括旁路电阻器30的向外附加型实现了下述优点：能够按照高频加热装置的设计规格来选择最佳电阻值的旁路电阻器。与此相反，按照包括旁路电阻器30的包括类型，可以通过准备具有旁路电阻的各种值的旁路电阻器而按照高频加热装置的设计规格来选择最佳的一个旁路电阻器器。而且，也可能提供一种能够像在FPLA(现场可编程逻辑阵列)中那样设置各种值的结构。在任何情况中，可以不使用在现有技术中的电流互感器来检测输入电流。而且，可以通过简单的构造来实现所述缓冲器，所述简单的构造包括所述运算放大器和多个电阻元件，因此，与使用电流互感器的情况相比较，可以实现低成本构造和小尺寸构造。而且，不产生在电流互感器中产生的噪音。

接着，将说明安装旁路电阻器R30。

图3是示出了安装按照实施例的高频加热装置中的印刷板的一部分的状态的透视图。而且，图4是在箭头标志Ya方向上观看图3的视图。

如图3所示，旁路电阻器30被布置在与在印刷板32上的二极管电桥(整流元件)101和半导体开关元件205的直线相同的直线上(虽然在附图中，晶体管203和整流二极管204集成在一起，但是所述构成不限于此)。如图4所示，以锯齿状部分33a来形成热辐射板33，用于保证在二极管电桥101的相应端子和半导体开关元件205之间的不变距离，并且使得热辐射板33保证与二极管电桥101、半导体开关元件205和旁路电阻器30的绝缘距离。沿着热辐射板33的宽度方向来形成锯齿状部分33a。

通过形成锯齿状部分33a，可以防止二极管电桥101的相应端子、半导体开关元件205和旁路电阻器30与热辐射板33短路，并且可以将旁路电阻器30布置在与二极管电桥101的相应端子和半导体开关元件205的直线相同的直线上。顺便提及，作为锯齿状部分33a的尺寸，例如，其高度是6-7毫米，其深度是6-7毫米。

图5是示出了用于安装二极管电桥10、半导体开关元件205和旁路电阻器30的印刷板32的一部分的图案表面的视图。

在附图中，由符号“A”指定的部分被布置了二极管电桥101，由符号“B”指定的部分被布置了旁路电阻器30，由符号“C”指定的部分被布置了半导体开关元件205。通过在印刷板32上的相同直线上布置了二极管电桥101、半导体开关元件205和旁路电阻器30，实现了在印刷板32上的布线图案的优化。而且，通过布线图案的优化，缩短了在二极管电桥101和半导体开关元件205和旁路电阻器30之间的距离，并且可以将来自布线图案的噪音的产生抑制为低那个数量。

以这种方式，按照所述实施例的高频加热装置，旁路电阻器30与能够测量单向电源部分1的输出电路的部分串联，由旁路电阻器30产生的电压被缓冲器31输出，因此，与现有技术中使用电流互感器的情况相比较，实现了成本的降低，从而，实现了空间节省构造，因为所述装置可以是小尺寸的。

而且，在缓冲器31中，使用具有高输入阻抗的运算放大器3101，因此，使用旁路电阻器30的范围宽，并且可以按照高频加热装置的设计规格来选择具有最佳值的旁路电阻器。

而且，通过在热辐射板33中形成锯齿状部分33a来保证关于二极管电桥101和半导体开关元件205和旁路电阻器30的绝缘距离，因此，可以预先防止短路事故。而且，因为旁路电阻器30和二极管电桥101和半导体开关元件205被布置在印刷板32上的相同直线上，因此可以实现在印刷板32上的布线图案的优化，可以将来自布线图案的噪音的产生抑制为低，并且可以最小化控制部分7的错误操作及其对于相邻元件的影响。而且，因为对于旁路电阻器30使用裸露的电阻导线，因此可以实现空间节省构造和成本的降低。

而且，虽然按照上述实施例，旁路电阻器30被布置在与二极管电桥101和半导体开关元件205的相应端子相同的直线上，但是旁路电阻器30也可以被布置在锯齿状部分33a的内部。通过以这种方式来构造，可以实现进一步的空间节省构造。

而且，虽然按照上述实施例旁路电阻器30由导线之类形状的裸露电阻导线构成，但是旁路电阻器30也可以被平板之类形状的裸露电阻器导线构成。

而且，通过旁路电阻器30和缓冲器31的电流检测部件不仅可以被应用到高频加热装置，而且可以被应用到任何装置，只要所述装置是具有检测负荷电流的构成并且根据其结果来执行控制的装置。

按照本发明的上述高频加热装置，通过将旁路电阻器与能够测量单向电源部分的输出电流的部分串联而由缓冲器输出在旁路电阻器产生的电压，因此，与现有技术中使用电流互感器的情况相比较，可以实现成本的降低，并且可以实现空间节省构造，因为所述装置可以是小尺寸的。而且，可以通过最小化在使用电流互感器的情况下产生的噪音来排除控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

而且，因为具有高输入阻抗的运算放大器用于缓冲器，因此可以加宽选择旁路电阻器的宽度。即，可以即使当在高频加热装置的设计规格中有改变并且旁路电阻器被改变为具有不同电阻值的旁路电阻器的时候，也可以在选择宽度的范围内改变旁路电阻器。由此，可以以低成本来处理客户的需要。

而且，因为通过在热辐射板中形成锯齿状部分来保证关于整流元件和半导体开关元件和旁路电阻器的绝缘距离，因此可以预先防止短路的事故。而且，因为旁路电阻器、整流元件和半导体开关元件被布置在印刷板上的相同直线上，因此可以实现印刷板的布线图案的优化，可以减小来自所述图案的噪音产生，并且可以最小化控制部分的错误操作及其对于一个装置的影响。

而且，因为旁路电阻器被布置在热辐射板的锯齿状部分内部，因此可以实现空间节省构造和成本的降低。

而且，因为裸露电阻器导线被用作旁路电阻器，因此可以实现进一步的空间节省构造。

而且，按照本发明的安装旁路电阻器的方法，旁路电阻器和整流元件和半导体开关元件被布置在印刷板上的相同直线上，因此，可以实现在印刷板上的图案的优化，因此，可以实现空间节约构成。而且，可以将来自布线图案的噪音的产生抑制为低，因此，可以最小化由于噪音而导致的控制部分的错误操作及其对于相邻装置的影响。

(第二实施例)

图10的高频加热装置配备有金属陶瓷电阻50，用于将单向电源部分1的直流输出的电压降低到在单向电源部分1的直流输出端和控制部分7的电源端之间的预定电压。在这种情况下，在向印刷板安装金属陶瓷电阻50中，为了有效地冷却所产生的热，金属陶瓷电阻50被布置在与冷却风的风径实质地相交的方向上。

图11是示出了在按照所述实施例的高频加热装置中印刷板的部分的状态的视图。而且，图12是在箭头标志Ya方向和在斜上侧观看图11的视图，图13是从箭头标志Ya方向观看图11的视图。

如图11所示，旁路电阻器30被布置在与附加到在印刷板32上的热辐射板33的二极管电桥101和IGBT205(由晶体管203和整流二极管204组成)的直线基本相同的直线上。在这种情况下，如图12所示，使得冷却风从安装升压变压器202的一侧向安装金属陶瓷电阻50的一侧流动。

而且，在图12中，当总体地说明布置主要部件的布局时，构成这样一个模式：主要向升压变压器202的风(纸张表面的深度侧)的上游安装高压元件，并且主要向升压变压器202的风的下游(纸张表面的一边)安装控制电路元件和低电流元件。

而且，虽然冷却风的部分在热辐射板33和升压变压器202之间的空间中流动，但是因为旁路电阻器30沿着所述空间的风径上部在印刷板32上安装旁路电阻器30，因此几乎所有的冷却风通过其中，而不被旁路电阻器30阻碍。即，最小化由旁路电阻器30阻碍冷却风的因素。

而且，即使当旁路电阻器30根据其形状而沿着所述风径上部被布置的时候，也有可能放大冷却风被吹向的其区域，因此，在这种情况下，可以在最小化冷却风被吹向的区域的方向上布置旁路电阻器30。

而且，也如图13所示，虽然通过低走(ducking)而通过升压变压器202以到达升压变压器202的低侧的冷却风在风的下游侧到达金属陶瓷电阻50，但是因为金属陶瓷电阻50被安装在与冷却风的风径实质地相交的方向上，因此冷却风被吹向金属陶瓷电阻50的侧面的整个表面。结果，有效地冷却了金属陶瓷电阻50。

而且，存在通过升压变压器202的上侧的冷却风的一部分，并且冷却风从金属陶瓷电阻50的侧面的上侧向其上表面的整个区域吹动。因此，通过将金属陶瓷电阻50布置在与冷却风的风径实质地相交的方向上，可以均匀和稳定地冷却上表面的整个区域。

而且，即使当金属陶瓷电阻50而被布置在与风径实质上相交的方向上，取决于其形状，也有可能降低冷却风吹向的面积，因此，在这种情况下，可以最大化在冷却风吹向的面积的方向上布置金属陶瓷电阻50。

以这种方式，按照所述实施例的高频加热装置，因为用于测量单向电源部分1的输出电路的旁路电阻器30沿着在印刷板32上的流动的冷却风的风径被布置在印刷板32上，因此可以最小化冷却风的流动的阻碍率，并且可以实现冷却效率的提高。

而且，因为金属陶瓷电阻50被布置在与冷却风的风径实质地相交的方向上，因此可以有效地冷却产生热的金属陶瓷电阻50。

而且，通过布置旁路电阻器30和金属陶瓷电阻50的构造，可以即使当按照高频加热装置的主体的小尺寸构造而构成空间节省构造时也执行有效的冷却。

而且，当迫使将金属陶瓷电阻50被布置在旁路电阻器30的风的下游侧上时，鉴于包括金属陶瓷电阻50的冷却的冷却效率，沿着在印刷板32上流动的冷却风的风径的旁路电阻器30的布置是有效的。

而且，当存在除了金属陶瓷电阻50之外的通过导电而产生热的元件时，可以类似地布置所述路径。

而且，虽然按照上述的实施例，如图10所示，金属陶瓷电阻50被布置在单向电源部分1的直流输出端和控制部分7的电源端部分之间。但是取代该构造，如图14所示，即使当通过分别将二极管207、209布置在商用电源的两端并且其后将金属陶瓷电阻50被布置在相应的二极管207、209的触点和控制部分7的电源端子部分之间而被整流时。可以自然地实现类似的效果。

如上所述，按照本发明的高频加热装置，沿着在印刷板上的冷却风的风径在印刷板上布置用于测量单向电源部分的输出电流的旁路电阻器，可以通过最小化冷却风流动的阻碍率来实现冷却效率的提高。

而且，在与冷却风的风径实质地相交的方向上布置伴随热产生的金属陶瓷电阻，因此，有效地冷却金属陶瓷电阻。

因此，即使当通过伴随有高频加热装置的主体的小尺寸形成的空间节约构成而提高安装在印刷板上布置的电子元件的密度时，也可以有效地冷却产生热的部件。换句话说，可以形成空间节约构成，并且可以实现高频加热装置的主体的小尺寸构成。

(第三实施例)

通过在电流电压转换精度上的改进和电流控制精度的提高——通过降低具有温度关联性的旁路电阻器的电阻值的改变和降低同时伴随的由于其变差而导致的电阻值的改变——上比较未配备导电通孔的构成、小孔构成和焊接双面导电部分的构成来进行说明。

图8是示出了未配备安装了旁路电阻器的印刷板的导电通孔的构成的剖视图。图6是示出安装有旁路电阻器的印刷板的小孔构成的剖视图。图7是示出了焊接安装有旁路电阻器的印刷板的双面导电部分的构成。

按照不使用图8所示的小孔的构成，被加到旁路电阻器30的热容量仅仅由在印刷板32的一面上提供的图案40和附着到其的焊料42构成，并且热辐射性能不良。因此，增加了由旁路电阻器30的自身热产生导致的电阻值的改变，因此，不能实现期望的电流检测精度。

与图8相比较，按照图6和图7的构造，除了图案40的面积的增加之外，还大大地提高了附着焊料42的数量，因此，旁路电阻器30的热辐射性能被促进，并且改进了电流检测精度。特别是，在使用图6的小孔41的情况下，效果变得很大。

而且，当从旁路电阻器30的有效长度和电流检测精度的观点来进行比较时，按照图8的构成，为了容易安装，印刷板32的孔略大于旁路电阻器30的直径。向印刷板32固定地附着旁路电阻器30的程度被提高，并且通过如图所示被钳位而限制焊料的作为，因此，可以在一定程度上保证有效的长度精度。

按照图6的构成，使用了小孔41，用于保证向印刷板32安装旁路电阻器30的精度，因此，在附图上面形成的小孔41的法兰之间的距离变为旁路电阻器30的有效长度，并且与图8相比较，电流检测精度很好。

按照图7的构成，在像在图6的构成中那样使用印刷板32中的小孔41的位置使用双面图案板，也在插入旁路电阻器30的表面侧上的通孔周围形成图案40，并且，在所述通孔周围的旁路电阻器30和图案40在焊料中导电。通过焊接双面导电部分，旁路电阻器的热容量被加上导电通孔、导电部分和焊料的热容量，并且旁路电阻器的热辐射性能被改进。

类似于图6，按照图7的构成，在附图上面精确地形成的图案40的端面之间的距离变为有效长度，并且与图8相比较，精确地检测电流。

而且，除了通过小孔而在板上形成导电通孔之外，存在使用在板的通孔的导电件的通孔板(未示出)。例如，在制造铜通孔板中，通过在板的表面上形成光阻材料，所述板的表面具有镀铜的通孔，并且通过经由光掩模而曝光、显影、蚀刻和光阻材料剥离来连续地被处理。

即使当使用通孔时，所述通孔自然地有助于改进旁路电阻器的有效长度精度，并且改进电流检测精度。

如图6和7所示，旁路电阻器30的安装将作为裸露电阻器导线的旁路电阻器30插入印刷板32的旁路电阻器30中，其后通过钳位而将旁路电阻器30固定到板，因此，旁路电阻器30不在焊接中从印刷板浮起。

即，钳位操作也有助于改进旁路电阻器30的电长度精度，并且改进电流检测精度。

虽然在图6和图7中所示的钳位旁路电阻器30的方向是向内和通过将旁路电阻器30钳位在用于包络在印刷板32的孔之间的间隔的方向上，旁路电阻器30的有效长度精度总体被实现，钳位方向不限于所述内向。

而且，印刷板32的孔的机械长度被图6所示的小孔41或图7所示的双面图案40增加，并且可以防止由旁路电阻器30的钳位操作引起的裂隙。

如上所述，按照本发明的高频加热装置不仅降低了在具有温度关联性的旁路电阻器的电阻值中的改变，而且，改变了由旁路电阻器变差导致的电阻值的改变，由此改善了电流电压转换精度，并且改进了电流控制精度，因此，所述装置也适用于使用高频加热装置等。

如上所述，按照本发明的高频加热装置，小孔的热容量被加上导电通孔的热容量，因此，改进了旁路电阻器的热辐射性能，并且可以减弱由旁路电阻器的功耗而导致的温度上升。因此，不仅在具有温度关联性的旁路电阻器中的电阻值中的改变被降低，而且由于旁路电阻器的变差而导致的电阻值的改变被降低。

而且，导电通孔的相位位置精度很好，旁路电阻器的有效长度数量向其的分布变得小于在不使用导电通孔的情况下的，因此，除了前者之外，还显著改善了电流电压转换精度，并且可以改进控制精度。

而且，按照本发明的安装旁路电阻器的方法，当旁路电阻器和导电通孔通过焊接等而连接时精确地保持在旁路电阻器和导电通孔之间的位置关系，因此，旁路电阻器的有效长度变得闭在其中不钳位旁路电阻器的安装方法中的更准确。因此，可以显著改善电流电压转换精度，并且可以防止电流控制精度。

而且，板的孔的机械强度被导电通孔改进，并且可以防止在钳位操作中板的裂隙。

(第四实施例)

按照上述的高频加热装置，旁路电阻器用于检测输入电流，并且按照使用用于产生参考值以将输入电流控制为恒定的恒定电压二极管(齐纳二极管)的高频加热装置，因为齐纳二极管具有温度特性，因此上述的参考电压(因此输入电流)按照加热时间(cooking time period)的过去而由于空气温度的提高被提高。关于在参考电压中的提高，一般使用具有稳定温度特性的旁路电阻器，因此，产生了一个问题：输入电流未被控制为恒定，而是随着参考电压被提高。

而且，也对于电流互感器产生了类似问题，因为在设计阶段唯一地确定温度特性。

在此，图19是示出了齐纳电压温度系数的示例的图。在附图中，横坐标指示齐纳电压(Vz)，纵坐标指示齐纳电压温度系数γz(％/℃)。在这个示例中，在以大约5V为中心的正负方向上改变齐纳电压温度系数γz。而且，如所公知，齐纳电压Vz由于芯片连接部分的温度的改变而改变，并且其改变率、即齐纳电压温度系数γz可以由下面的方程表示。

γz＝ΔVz/ΔTj

其中，ΔVz：在齐纳电压中的改变量，ΔTj：在连接部分温度中的改变量(自身生热温度+周围温度)。

可以通过下面的方程来总体计算实际的齐纳电压温度系数γz(周围温度T1-T2)。

γz＝[(Vz(T2)-Vz(T1))/(Vz(25℃)|T2-T1|)]×100

而且，图20是示出了按照温度的改变的在参考值REF和旁路电阻器值之间的关系的图。在附图中，横坐标表示空气温度Ta(℃)，纵坐标表示电压和电阻值。虽然空气温度Ta越高，则按照在齐纳电压中的升高的参考值REF越高，但是如上所述，通过使用具有稳定温度特性的旁路电阻器，旁路电阻器的值基本上恒定。

因此，当按照空气温度Ta的提高来提高参考值REF时，因为旁路电阻器的值如上所述基本上恒定，因此输入电流Iin随着参考值的提高而提高，并且难于将输入电流控制为恒定。

而且，图21是示出了在空气温度Ta和输入电流Iin之间的关系的图。在附图中，横坐标表示过去的时间t(秒)，纵坐标表示温度(℃)和电流(A)。

虽然即使当空气温度Ta改变时输入电流Iin保持恒定是理想的，但是因为如上所述参考值REF按照空气温度的提高而提高，因此输入电流Iin随着空气温度Ta而提高y，如粗线所示。而且，可能由于提高其损耗而导致温度的异常上升而损坏半导体元件、磁控管等。

参照附图详细说明本发明的第四实施例如下。

图15是示出了按照本发明的一个实施例的高频加热装置的构成的电路图。

在图15中，按照所述实施例的高频加热装置配备有：电源部分1；整流和平滑部分2；反相器部分3；高压整流电路4；磁控管8；输入电流检测部分5，用于从连接到电源部分1的旁路电阻器102来检测输入电流Iin；参考值产生部分6，用于产生用于检测在输入电流Iin中的误差的参考值；控制部分7，用于根据输入电流Iin相对于在未示出的印刷板上的参考值的误差来控制反相器部分3。

整流和平滑部分2包括：二极管电桥101，用于将来自商用电源20的交流电电源进行全波整流；旁路电阻器102，它与二极管电桥101的负输出端串联，用于检测输入电流Iin；扼流圈110和平滑电容器109，用于滤波和产生用于操作反相器部分3的直流电源。

电源部分1配备有整流二极管111、112、金属陶瓷电阻电阻器103和齐纳二极管104、铝电解电容105、用于产生被提供到参考值产生部分6的直流电压的电阻器106、齐纳二极管107和电容器108。而且，按照本发明，包括在上述的电源部分1中的齐纳二极管104、107的、用于产生直流电源(20V，12V)的电路部分被称为直流电源部分。而且，直流电源部分可以被形成为与包括反相器部分的主板分离的板，以向在主板上的参考值产生部分提供直流电源。

金属陶瓷电阻103和齐纳二极管104和铝电解电容105串联。电阻器106的一端连接到齐纳二极管104的阴极侧，其另一端连接到齐纳二极管107的阴极侧。齐纳二极管107的阴极连接到上述的电阻器106的另一端，其阳极与齐纳二极管104的阳极接地。电容器108与齐纳二极管107并联。

反相器103由谐振电容器201、晶体管203和整流二极管204构成。晶体管204被操作来通过从控制部分7提供的20-50kHz的开关控制信号而开关。由此，在升压变压器202的初级绕组产生高频电压。而且，晶体管203通过主要与整流二极管204集成而被称为IGBT(绝缘栅极双极晶体管)205。虽然IGBT205用于本申请中，可以使用其它的半导体开关元件来实现类似的效果。

高压整流元件4由电容器301和302与二极管303和304构成，并且通过将在升压变压器202的次级绕组产生的电压进行双波相乘电压整流而产生高压直流电压以应用到磁控管8。磁控管8也被从升压变压器202的加热器绕组施加了加热器的交流电电压。磁控管8通过施加加热器的交流电电压而加热阴极来进入可发射状态，并且当在所述状态下施加高直流电压时，产生电磁能。

参考值产生部分6配备有：电阻器602和603，用于分压从电源部分1输入的电压，以施加到运算放大器601的未反相的输入端；电阻器604和605和铝电解电容606，用于输出电源部分1的直流输出；电阻器607、608，用于确定运算放大器601的运算常数；开关609，用于输出运算放大器601的输出；集成电路，包括电阻器610和电容器611，用于整形由开关609输出的运算放大器601的输出的波形。通过设置高频输出而通过占空比来改变开关609的开关时间。

控制部分7将来自参考值产生部分6的参考值REF与由输入电流检测部分5检测的输入电流Iin相比较，以控制使得参考值REF＝Iin×R。而且，反相器部分3的晶体管203通过来自控制部分7的信号而被控制为通/断。以这种方式，商用电源20被整流和平滑部分2转换为单向电压，所述单向电压被反相器部分3转换为高频电压以由升压变压器202升压，其后，通过由高压整流电路4将升压的电压进行相乘电压整流而将其转换为高直流电压以驱动磁控管8。

在此，本发明的特征构成在于整流和平滑部分2的旁路电阻器102配备有与齐纳二极管107的温度特性接近的温度特性，并且当通过由于空气温度的提高而提高齐纳二极管107的齐纳电压来提高参考值REF时，旁路电阻器102的电阻值R也通过被与其接近而被提高。因此，即使当空气温度被提高时，对于磁控管8执行精确的高频谐振控制。

在此，图16是示出了按照所述实施例的在电阻值R和旁路电阻器102的参考值REF之间的关系的图。虽然齐纳二极管107的齐纳电压被提高并且按照在空气温度Ta(℃)中的提高而提高参考值REF，但是旁路电阻器102的电阻值也类似地被提高，所检测的输入电流信息(Iin×R)也被提高，因此通过控制部分7比较输入电流信息和参考值REF来执行随后的控制，因此，如在空气温度Ta和输入电流Iin之间的关系的图所示，即使当提高空气温度Ta时，输入电流Iin也保持不变。即，当在参考值REF中的提高量被旁路电阻器102的电阻值R类似地补偿时，可以使得Iin恒定。

而且，旁路电阻器102被布置到在具有齐纳二极管107的印刷板上附近。即，旁路电阻器102被布置在构成与齐纳二极管107的相同的温度空气的位置上。图18是示出了安装的示例的视图，旁路电阻器102和齐纳二极管107被安装到安装有金属陶瓷电阻电阻器103和IGBT205的区域，所述IGBT205被安装到在印刷板8上的热辐射板206。按照在附图中所示的示例，虽然旁路电阻器102不被布置在齐纳二极管107附近，但是旁路电阻器102通过IGBT205的热产生而被布置在热空气中，并且可以被当作被布置在类似的环境中。自然地，当电路设计允许时，通过将旁路电阻器102布置在齐纳二极管107相邻处，可以将旁路电阻器102和齐纳二极管107布置在完全相同的温度环境中。

以这种方式，按照本实施例的高频加热装置，使用旁路电阻器102，用于检测具有与用于产生参考值REF的齐纳二极管107的温度特性相同或接近的温度特性的输入电流Iin，因此，即使当通过按照空气温度的提高而提高齐纳电压来提高参考值REF时，旁路电阻器102的电阻值也以旁路电阻器102的温度特性接近齐纳二极管107的温度特性的形式被提高，因此可以最小化在输入电流和参考值之间的关联性的误差，即，可以将输入电流控制为恒定，并且可以对于磁控管4执行精确的高频谐振控制。

而且，通过将旁路电阻器102布置在齐纳二极管107附近，可以进一步最小化输入电流误差信息中的误差。

产业上的应用

如上所述，按照本发明的高频加热装置，使用旁路电阻器，用于检测具有与齐纳二极管的温度特性相同或接近的温度特性的输入电流，因此，即使当通过按照空气温度的提高而改变齐纳电压并且改变参考值时，旁路电阻器的值也随着所述改变而改变，因此，可以最小化在输入电流和参考值之间的关联性的误差，由此，可以对于磁控管执行精确的高频谐振控制。

而且，当将旁路电阻器布置在与齐纳二极管相同的温度环境下时，可以进一步最小化在输入电流和参考值之间的关联性的误差。

Claims (19)

1.一种高频加热装置，包括：

单向电源部分，用于在单向转换商用电源；

至少一个半导体开关元件；

反相器部分，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自单向电源部分的电源转换为高频电源；

升压变压器，用于将反相器的输出电压升压；

高压整流部分，用于将所述升压变压器的输出电压进行相乘电压整流；

磁控管，用于辐射作为电磁波的所述高压整流部分的输出；

旁路电阻器，它与能够测量单向电源部分的输出电流的部分电串联；

缓冲器，用于输出通过使得电流流向电流电阻器而产生的电压；以及

控制部分，用于将半导体开关元件控制为通/断，以将缓冲器的输出恒定地控制为预定值。

2.按照权利要求1的高频加热装置，其中，所述缓冲器配备具有高输入阻抗的运算放大器，并且旁路电阻器经由电阻元件而被置于所述运算放大器的输入端之间。

3.按照权利要求1的高频加热装置，其中，所述单向电源部分包括整流元件，用于将交流电电源进行全波整流，所述整流元件和半导体开关元件被附加到同一热辐射板，所述热辐射板是使用锯齿状部分形成的，用于保证在整流元件和半导体开关元件的相应端子和热辐射板之间的不变距离，并且，所述旁路电阻器被布置在整流元件和半导体开关元件之间靠近热辐射板之处，并且与整流元件和半导体开关元件的直线在相同的一条直线上。

4.按照权利要求3的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器被布置在热辐射板的锯齿状部分的内部。

5.按照权利要求1的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器是裸露的电阻线。

6.按照权利要求1的高频加热装置，其中，沿着在板上流动的冷却风的风径来布置旁路电阻器。

7.按照权利要求6的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器被布置在最小化冷却风吹向的面积的方向上。

8.按照权利要求6的高频加热装置，其中，用于将商用电源的电压降低到预定值的金属陶瓷电阻被布置在与冷却风的风径大致相交的方向上。

9.按照权利要求6的高频加热装置，其中，所述金属陶瓷电阻被布置在旁路电阻器的风的下游侧。

10.按照权利要求1的高频加热装置，其特征在于还包括一个金属陶瓷电阻，用于将商用电源的电压降低到预定的电压，

其中，所述旁路电阻器被布置在所述板上沿着在板上流动的冷却风的风径，所述金属陶瓷电阻被布置在附加在产生热的电子元件的散热片和升压变压器之间形成的空间，并且被布置在由在升压变压器和印刷板之间形成的间隙中流动的冷却风冷却的位置。

11.按照权利要求10的高频加热装置，其中，所述金属陶瓷电阻被布置在与冷却风的风径大致相交的方向上。

12.按照权利要求1的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器被布置在板上的导电通孔。

13.按照权利要求12的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器是裸露的电阻器导线，在所述板上的所述导电通孔是通过小孔形成的。

14.按照权利要求12的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器配备有所述板上的通孔周围和通孔两面的导电部分。

15.一种在高频加热装置中安装旁路电阻器的方法，所述高频加热装置包括：单向电源部分，用于将商用电源进行单向转换；反相器部分，包括至少一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自单向电源部分的电源转换为高频电源；旁路电阻器，用于测量所述单向电源部分的输出电流，所述方法包括步骤：

独立地将整流元件和半导体开关元件布置在印刷板上的同一直线上，所述整流元件用于将单向电源部分的交流电电源进行全波整流；并且

将旁路电阻器布置在所述整流元件和半导体开关元件之间，并且在与整流元件和半导体开关元件的直线相同的直线上。

16.一种在高频加热装置中安装旁路电阻器的方法，所述高频加热装置包括：单向电源部分，用于将商用电源进行单向转换；反相器部分，包括至少一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自单向电源部分的电源转换为高频电源；旁路电阻器，用于测量所述单向电源部分的输出电流，所述方法包括步骤：

向在板上的导电通孔插入作为裸露的电阻器导线的旁路电阻器；并且钳位所述旁路电阻器以固定到板上。

17.一种高频加热装置，包括：

整流和平滑部分，用于从商用电源来产生反相器电源电压；

反相器部分，包括一个半导体开关元件，用于通过使得所述半导体开关元件通/断而将来自整流和平滑部分的电源转换为高频电源；

旁路电阻器，用于检测从整流和平滑部分向反相器部分流动的输入电流；

直流电源部分，包括齐纳二极管，用于产生直流电源；

参考值产生部分，用于产生参考值以将由直流电源部分产生的来自直流电源的输入电流控制为恒定；以及

控制部分，用于根据由参考值产生部分产生的参考值来计算在所述参考值和输入电流值之间的差，并且通过至少在印刷板上增加在所述参考值和输入电流值之间的差而控制反相器部分，

其中，旁路电阻器具有与齐纳二极管的温度特性相同或相近的温度特性。

18.按照权利要求17的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器被布置在印刷板上的齐纳二极管附近。

19.按照权利要求17的高频加热装置，其中，所述旁路电阻器被布置在印刷板上和在接近布置齐纳二极管的位置的温度空气的温度空气下的一个位置上。

Images