CN1778145A - 高频电介质加热器件和具有热敏电阻的印刷板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频电介质加热器件，包括：微波输出单元，它包括使用半导体开关元件的反相器单元、用于散出由IGBT产生的热量的多个散热片、具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻的印刷板——其中所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分、升压变压器、高压整流器单元和磁控管；以及热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波。当热敏电阻采取预定电阻时，通过大大地降低被提供到半导体开关元件的功率而进行功率下降控制操作。然后，允许被提供到半导体开关元件的功率根据热敏电阻的电阻而改变。

Description

高频电介质加热器件和具有热敏电阻的印刷板

技术领域

本发明涉及通过在微波炉中使用磁控管等来进行高频电介质加热，具体上涉及防止在反相器中使用的诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)之类的半导体开关元件过热。

另外，本发明也涉及热敏电阻，用于防止在反相器中使用的半导体开关元件过热。

背景技术

图9是图解用于驱动磁控管的传统电源的结构的图。在图9中，来自商用电源11的交流电流通过整流器电路13被整流为直流电流，通过在整流器电路13的输出端上的扼流圈14和平滑电容器15而被平滑，并且被馈送到反相器16的输入端。所述直流电流通过将在反相器16中的IGBT接通和断开而被转换为期望的高频(例如20-40kHz)。反相器16被高速转换直流电流的IGBT和驱动和控制IGBT的反相器控制电路161驱动，由此，流过升压变压器18的初级例的电流被高速通/断。

通过使用CT17检测整流器电路13的初级侧电流来检测控制电路161的输入信号，并且所检测的信号被输入到反相器控制电路161，并且用于控制反相器16的电源。而且，向用于冷却IGBT的散热片附加温度传感器(热敏电阻)9’，并且由温度传感器检测的温度数据被输入到反相器控制电路161以控制反相器16。

在升压变压器18中，从反相器16输出的高频电压被施加到初级绕组181，在次级绕组182获得与匝数比成比例的高压。而且，小数量的匝数的绕组183被提供在升压变压器18的次级侧，并且用于加热磁控管12的灯丝121。升压变压器18的次级绕组182具有倍压半波整流电路19，用于整流其输出。所述倍压半波整流电路19由一个高压电容器191和两个高压二极管192和193构成。

在此，可能经常发生这样的问题：微波炉与壁接触放置，使得通风端口被关闭，或者诸如筷子之类的异物被微波的冷却扇咬住，导致冷却扇被锁住。

为了防止用于转换反相器电源的IGBT在上述情况下被热击穿，迄今已经试图使用热敏电阻来在半导体IGBT热击穿之前将其终止或降低功率以防止温度上升。

在这种情况下，通过以下述方式附加热敏电阻而检测温度：

(1)通过使用具有双孔终端的热敏电阻铅塞U而将热敏电阻与封装体紧固在一起，但是，这仅仅能够通过人的手工劳动来进行，导致步骤数量增加和成本提高；

(2)在IGBT的引线中插入辐射热敏电阻，所述辐射热敏电阻仅仅在需要人工劳动的后续步骤中被附加到IGBT的引线上，导致步骤数量的增加，并且受到冷却空气的直接影响，使得热敏电阻的加热时间常数变差；或者

(3)通过使用独立的螺钉来将热敏电阻紧固到散热片，以检测散热片的温度，这类似地导致由于紧固螺钉引起的步骤数量的增加和成本的提高。此外，不从IGBT直接检测、而是通过散热片来检测温度，检测精度和灵敏度都不良好。

日本专利第2892454号(专利文件2)公开了(2)的一个示例。图13B是图解在专利文件2中公开的安装方法的视图。在图13B中，附图标号306表示印刷板，307表示散热片，308表示IGBT，309’表示热敏电阻。在这种方法中，辐射热敏电阻在需要人工劳动的后续步骤中被附加在印刷板附近，导致步骤数量的增加，并且受到冷却空气的直接影响，使得热敏电阻的加热时间常数变差。

JP-A-2-312182(专利文件1)也公开了(3)的示例。图13A是图解在专利文件1中公开的安装方法，并且图解了热敏电阻通过螺钉被紧固到散热片的状态。在图13A中，附图标号306表示印刷板，307表示散热片，308表示IGBT，309’表示热敏电阻。

产生高温的IGBT 308的热辐射部分被固定到散热片307。它的三条引线被插入在印刷板中的通孔中，并且在反面被焊接。类似地，热敏电阻309’被螺钉紧固到热辐射板307以取得散热片的温度数据。

但是，通过螺钉向散热片紧固的方法也导致步骤数量的增加和成本的提高。此外，不从IGBT直接检测、而是从散热片来检测温度，检测精度和灵敏度都不良好。

因此，本申请人关注产生高温的IGBT的热辐射部分被紧固到散热片，并且其三条引线被插入印刷板的通孔中并且在反面(背面或焊接面)被焊接，并且本申请人发现当芯片热敏电阻在焊接面——特别是在发射极侧——被焊接到IGBT的引线部分或接近其引线部分的时候，芯片热敏电阻被自动机器迅速安装。申请人还发现热敏电阻具有对于IGBT的结温的高热传导性、小时间常数，并且直接地接收流过IGBT的引线的电流，使得有可能检测依赖于具有短的时间常数(即保持高流过特性)的IGBT的结温的温度，并且申请人还发现热敏电阻没有被安装在冷却片侧，而是被安装在印刷板的背面上的焊接表面上，而几乎不受到冷却空气的影响，这是方便的。而且，可以作为特点的是具有小热容量的芯片热敏电阻被附加到具有小热容量的IGBT的引线部分或者接近其引线部分的部分，导致小加热时间常数，并且使得能够高速完成功率下降控制。

另一方面，用于控制IGBT的传统控制电路使用以具有大加热时间常数的通常方式来布置的上述热敏电阻，并且不能进行快速的控制操作。此外，控制电路本身不使得热敏电阻的温度数据被输入到如下所述的反相器控制电路，而是被输入到用于控制温度的中央微计算机。

图10A和10B是图解用于控制磁控管的启动的电路的图，其中图10A是电路图，图10B是图解比较器的操作的图。

在图10A中，作为比较器CO1的两个输入端之一的端子(A)接收在点P3的电势，因为在开始时的开关S1在端子A侧，在点P3，IGBT的集电极电压被分压电阻器R3和R4分压，并且另一个端子(B)接收3V。在磁控管被加热和稳定而取得稳定状态后，切换开关S1被切换到端子b侧，并且端子(B)接收在点Pc的电势，在点Pc，电压Vcc被分压电阻器R1和R2分压。

因此，当在点P3的电势在开始时小于3V时关断所述电路，并且当所述电势大于3V时接通所述电路以重复通/断操作。基于这个数据，反相器控制电路161控制IGBT的通/断占空比，以便在P3的电势变得近乎与3V一致，并且IGBT的集电极电压变得小于在稳定状态操作期间。

但是，在稳定状态操作期间，比较器CO1的端子(B)接收比开始的3V大得多的电势Pc。因此，反相器控制电路161用于提高IGBT的通/断控制的接通占空比，以便电势P3变得近乎与电势Pc一致，并且也提高IGBT的集电极电压。

但是，在此，虽然未示出，接通占空比的提高被由反相器控制电路161处理的功率控制功能限制，并且基于其他的输入信号(例如在现有技术部分中图解的输入电流数据)而工作。因此，如图10A和10B所示，将电势Pc保持为总是大于电势P3，并且比较器CO1的输出被保持为总是接通。

如上所述，用于控制图10A和10B的磁控管的启动的电路通过下述方式来防止过量的电压被施加到磁控管：通过在反相器电路的操作开始后直到在向磁控管的灯丝提供加热电流的同时磁控管开始振荡的时段期间(即在开始)将IGBT的集电极的电压控制为预定值。

如下所述，本发明的功率下降控制利用了用于控制图10A和10B的磁控管的启动的电路。

在由于某些原因异物咬住风扇而导致风扇突然停止旋转的情况下，至此判断所述器件已经变得故障，并且必须中断烹调，使得对于感觉到器件变得故障的烹调者引起大的心理上的不适。

发明内容

本发明解决了上述问题，并且通过注意IGBT不容易被热击穿而使得即使在由于咬住风扇的异物而导致风扇突然停止转动的情况下也能够继续烹调。即，当IGBT的温度升高而接近IGBT可能被热击穿的值时电源降低到大约一半，并且烹调者可以仅仅感觉到加热速度变得略微缓和，但是继续烹调而不感到不适。

本发明被实现以便解决上述问题。即，按照本发明的一个方面，提供了一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于使得反相器单元的输出功率在启动磁控管后根据热敏电阻的电阻而改变。

按照本发明的第二方面，提供了一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值。

本发明的第三方面涉及上述第二方面的高频电介质加热器件，其中，所述反相器单元包括启动控制电路，它在启动磁控管时将半导体开关元件的集电极电压控制为低于在稳定状态操作期间的，并且，当反相器单元的输出功率被降低到预定值时使用所述启动控制电路。

按照本发明的第四方面，提供了一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值，并且用于使得反相器单元的输出功率根据热敏电阻的电阻而改变。

本发明的第五方面涉及上述第一到第四方面的任何一个的高频电介质加热器件，其中，当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值。

在第六方面，本发明涉及具有热敏电阻的印刷板，它包括：反相器单元，用于通过转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；热敏电阻，用于检测所述开关元件的温度，其中，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的所述开关元件的引线部分或接近其引线部分。

在第七方面，本发明涉及第六方面的具有热敏电阻的印刷板，其中，半导体开关元件是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。

在第八方面，本发明涉及第七方面的具有热敏电阻的印刷板，其中，所述引线部分是IGBT的发射极引线。

在第九方面，本发明涉及按照第一到第八方面的任何一个的具有热敏电阻的印刷板，其中，所述热敏电阻是芯片热敏电阻。

在第十方面，本发明涉及一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：印刷板，所述印刷板安装了反相器单元、散热片和热敏电阻；升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，用于包含要加热的材料，以由此通过向热烹调室中馈送从磁控管辐射的微波来热处理所述要加热的材料；

其中，反相器单元是被安装在按照第一到第九方面的任何一个的具有热敏电阻的印刷板上的反相器单元。

按照如上所述的本发明，热敏电阻是可以通过使用自动机器而迅速地被安装的芯片。此外，热敏电阻直接地接收流过IGBT的引线的电流，使得有可能检测接近IGBT的结温的值。

而且，所述热敏电阻不是被安装在散热片侧上，而是被安装在印刷板背面的焊接表面上，而不受冷却空气的影响。而且，不像现有方法那样，不加大成本。

附图说明

图1是图解按照本发明的用于驱动具有热敏电阻的磁控管的电源的构成的图；

图2是图解按照本发明的印刷板的视图；

图3A和3B是图解按照本发明的第一功率下降控制系统的图，其中，图3A是电路图，图3B是图解比较器的操作的图；

图4A和4B是图解按照本发明的第二功率下降控制系统的图，其中，图4A是电路图，图4B是图解比较器的操作的图；

图5A和5B是图解按照本发明的第三功率下降控制系统的图，其中，图5A是电路图，图5B是图解比较器的操作的图；

图6是图解当微波炉的进风口被闭合时的、按照本发明的第三控制系统的器件的操作的图；

图7是图解当微波炉的风扇被锁住时的、按照本发明的第三控制系统的器件的操作的图；

图8A和8B是图解按照本发明的第四功率下降控制系统的图，其中，图8A是电路图，图8B是图解比较器的操作的图；

图9是图解用于驱动具有热敏电阻的磁控管的传统电源的图；

图10A和10B是图解磁控管的起始控制电路的视图，其中，图10A是电路图，图10B是图解比较器的操作的图；

图11是图解按照本发明的印刷板的前视图；

图12A、12B和12C是图解下述情况下的IGBT的输入电流控制波形、并且还图解这些情况的IGBT的温度控制波形(C)的图：当热敏电阻接近二极管电桥的引线部分的情况(A)，当热敏电阻接近IGBT的引线部分的本发明的情况(B)；

图13A和13B是图解安装热敏电阻的状态的传统印刷板的视图，其中，图13A是在专利文件1中所述的具有热敏电阻的印刷板的前视图，图13B是在专利文件2中所述的具有热敏电阻的印刷板的透视图。

在附图中，附图标号7表示散热片，8表示IGBT，9表示热敏电阻，11表示商用电源，12表示磁控管，13表示整流器电路，14表示扼流圈，15表示平滑电容器，16表示反相器，161表示反相器控制电路，18表示升压变压器，181表示第一绕组，182表示第二绕组，183表示用于加热灯丝的绕组，19表示倍压半波整流器电路，307表示散热片，308表示IGBT，309表示热敏电阻。

具体实施方式

图1是图解按照本发明的用于驱动磁控管的电源的构成的图。在图1中，来自商用电源11的交流电流通过整流器电路13被整流为直流电流，通过在整流器电路13的输出侧上的扼流圈14和平滑电容器15被平滑，并且被馈送到反相器16的输入端。通过将在反相器16中的半导体开关元件IGBT接通和断开而将直流电流转换为期望的高频(20-40kHz)。反相器16被IGBT 16a和反相器控制电路161驱动，IGBT 16a高速转换直流电流，反相器控制电路161控制IGBT 16a，流过升压变压器18的初级侧的电流被高速转换以接通/关断。

在升压变压器18中，从反相器16输出的高频电压被施加到初级绕组181，并且在次级绕组182上获得与匝数比成比例的高压。而且，小数量匝数的绕组183被提供在升压变压器18的次级侧上，并且用于加热磁控管12的灯丝121。升压变压器18的次级绕组182具有用于整流其输出的倍压全波整流器电路20。倍压全波整流器电路20由高压电容器201、202和两个高压二极管203和204构成。

在本发明中，一个特征是用于检测IGBT 16a的温度的热敏电阻9未以传统的方式附加到散热片，而是直接地附加到IGBT 16a的引线部分或接近其引线部分的部分。此外，所述引线部分是发射极引线，并且芯片热敏电阻被焊接在印刷板6的背面上的焊接表面上而不是散热片侧。

由热敏电阻获得的温度数据被输入到反相器控制电路161以控制反相器16。

图2图解了按照本发明的印刷板。在图2中，参考标号7表示散热片，8表示IGBT，9表示热敏电阻。

产生高温的IGBT 8的散热部分被紧固到散热片7，并且其三个引线被插入在印刷板中的通孔中，并且被焊接在相对侧(背面，焊接侧)。热敏电阻9是芯片热敏电阻，它被直接地焊接到在印刷基底6的背面上的焊接表面上的IGBT 16a的引线。

下面说明使用热敏电阻的根据本发明的功率下降控制操作。

(1)本发明的在检测后的功率下降控制操作，即使当IGBT温度已经达到检测温度时也不中断功率，而是相反，功率首先被降低到第一预定值(例如大约一半)。然后，当IGBT温度进一步降低到低于检测温度时，功率再次返回预定值。当IGBT温度上升并且达到所检测的温度时，功率再次下降。这个操作被重复以保持检测温度。

(2)总是从微计算机侧产生预定的控制宽度信号，通过在反相器侧的热敏电阻来检测IGBT温度，并且向反相器控制电路发送所检测的值以便控制反相器降低IGBT温度。

(3)热敏电阻被插入电阻分压电路的一侧，以根据当热敏电阻已经检测到过热的温度时的分压比率来进行逐渐的控制。

(4)在逐渐控制中，进行操作来当达到预定点时逐渐降低目标值，并且重复这个操作。这个控制操作的周期是短的，即大约1到大约2秒。如上所述，这种控制第一次变得可能，因为通过在IGBT的端子的背面上的芯片热敏电阻而使得加热时间常数较小。

在由于某些原因咬住风扇的异物导致风扇突然停止旋转的情况下，至此判断所述器件已经变得故障，并且必须中断烹调。但是，按照本发明，注意力放在虽然风扇变得有缺陷，但是IGBT不容易热击穿。即，继续烹调，并且当IGBT的温度提高到接近IGBT可能热击穿的值时功率降低到大约一半，区别大。确认IGBT不被上述情况热击穿。因此，普通烹调的人可能仅仅感到加热速度变得略为缓和，但是继续烹调，而不感到器件击穿的心理不适。

现在参照附图来具体说明由本发明执行的功率下降操作。

[第一实施例]

图3是图解按照本发明的第一功率下降控制系统的图，其中，图3A是电路图，图3B是图解比较器的操作的图。

在图3A中，作为比较器CO1的两个输入端之一的端子(A)接收在点P3的电势，在点P3，IGBT的集电极电压被分压电阻器R3和R4来分压，并且另一端(C)接收3V，因为在启动时的开关S1在端子a侧上。在磁控管被加热并且采取稳定状态后，切换开关S1被切换到端子b侧，并且端子(C)接收在点Pc的电势，在点Pc，电压Vcc被分压电阻器R1和热敏电阻T1分压，如上所述。

在此，与图10A的启动控制电路的区别是输入在点Pc的电势，在点Pc，电压Vcc被分压电阻器R1和热敏电阻T1分压(在图10A和10B，电势被分压电阻器R1和R2分压)。热敏电阻具有这样的特性：电阻随着温度的升高而降低。因此，如在图3B中的(C)所示，在检测到热敏电阻的预定检测温度后，集电极电压逐渐降低。在启动时，反相器控制电路161根据比较器CO1的通/断数据来控制IGBT的通/断占空比，以便在P3的电势变得近乎与3V一致。因此，IGBT的集电极电压变得低于在稳定状态操作期间的。在稳定状态操作期间，比较器CO1的端子(C)接收电势Pc，它大于在启动时的3V。因此，反相器控制电路161工作来提高IGBT的通/断控制的接通占空比，以便在P3的电势(A)变得近乎与在Pc的电势(C)一致，并且IGBT的集电极电压也提高。但是，在此，虽然未示出，接通占空比的提高被由反相器控制电路161处理的功率控制功能限制，并且基于其他的输入信号(例如在现有技术部分中图解的输入电流数据)而工作。因此，如图3A和3B所示，将在Pc的电势(C)保持为总是大于在P3的电势(A)，并且比较器CO1的输出被保持为总是接通。但是，当加热IGBT时，热敏电阻T1的电阻降低。因此，当电势变得等于在P3的电势(A)时，再次开始通/断操作，并且反相器控制电路161降低IGBT的通/断控制的接通占空比，以便在P3的电势(A)随着在Pc的电势(C)中的降低而降低，并且反相器输出降低。

在按照如上所述的第一实施例的功率下降控制操作中，允许反相器单元的输出功率根据在启动磁控管后处于稳定状态的热敏电阻的电阻而改变。因此，即使在风扇由于某些原因而停止旋转的情况下，不像在现有技术中那样，不中断电源，而是允许反相器单元工作。当IGBT的温度升高时，热敏电阻的电阻降低，并且反相器输出降低。因此，烹调者仅仅感觉加热速率略微缓和，但是被允许继续烹调。

[第二实施例]

图4A和4B是图解按照本发明的第二功率下降控制系统的图，其中图4A是电路图，以及图4B是图解比较器的操作的图。

在第二系统中，当热敏电阻的检测温度小于预定值时不操作用于限制集电极电压的电路。但是，当超过所述预定值时，操作电路以限制集电极电压。在此，一个特征在于使用图10A的上述启动控制电路来限制集电极电压。

在图4A中，作为比较器CO1的两个输入端之一的端子(A)接收在点P3的电势，在点P3，IGBT的集电极电压被分压电阻器R3和R4分压，另一端(D)接收3V，因为在启动时的开关S1在端子a侧上。在磁控管被加热以采取稳定状态后，切换开关S1被切换到端子b侧，并且施加电压E2(＝6V)。但是，在此，当由于伴随IGBT温度提高的在热敏电阻T1电阻中的降低而导致在点Pc的电势——在此电压Vcc被分压电阻器R1和热敏电阻T1分压——降低到小于(3+α)V的时候，切换开关S1再次被改变到端子a侧，并且施加3V。

在启动时，反相器控制电路161根据比较器CO1的通/断数据来控制IGBT的通/断占空比，以便在P3的电势变得近乎与3V一致。因此，IGBT的集电极电压变得低于在稳定状态操作期间的。在稳定状态操作期间，反相器控制电路161工作来提高IGBT的通/断控制的接通占空比，以便在P3的电势(A)变得近乎与6V一致，并且IGBT的集电极电压也提高。但是，在此，虽然未示出，接通占空比的提高被由反相器控制电路161处理的功率控制功能限制，并且基于其他的输入信号(例如在现有技术部分中图解的输入电流数据)而工作。因此，如图4A和4B所示，将在P3的电势(A)变得总是低于在比较器的一个输入端(D)的6V，并且，并且比较器CO1的输出被保持为总是接通。但是，当加热IGBT时，热敏电阻T1的电阻降低。因此，当在点Pc的电势Vpc变得小于预定值(3+α)V时，切换开关S1的动触点K1从6V的端子b侧向3V的端子a侧改变，以大幅度降低在比较器CO1的+输入端D的电势以再次启动通/断操作。然后，反相器控制电路161根据比较器CO1的通/断数据而控制IGBT的通/断占空比，以便在P3的电势变得近乎与3V一致，并且反相器输出大大降低。

在按照如上所述的第二实施例的功率下降控制操作中，当热敏电阻已经采取预定电阻时，反相器单元的输出功率大幅度地降低到第一预定值。因此，即使在风扇已经由于某些原因而停止旋转的情况下，不像在现有技术中那样，不中断电源，而是反相器单元继续工作。当热敏电阻的电阻伴随在IGBT的温度中的升高而降低到预定值时，反相器大大地降低输出。因此，烹调者仅仅感觉加热速率略微缓和，但是被允许继续烹调。

[第三实施例]

图5A和5B是图解按照本发明的第三功率下降控制系统的图，其中，图5A是电路图，以及图5B是图解比较器的操作的图。

所述第三系统是第二系统的控制操作的修改。当热敏电阻的检测温度进一步提高时，在第二系统中使用的3V的参考信号按照由热敏电阻检测的温度而降低。

在图5A中，在启动时切换开关S1和S2的动触点K1和K2与端子a侧接触，并且在点P5——在此Vcc被电阻器R5和R6分压——的电势3V被输入到比较器CO1的一个输入端D。

而且，在启动时，比较器CO1的另一个输入端A接收在点P3的电势，在点P3，IGBT的集电极电压被电阻器R3和R4分压。当通过热敏电阻T1的电势在稳定状态中大于E3(3+α)V时，开关S1和S2的动触点K1和K2与端子b侧接触。

当通过热敏电阻T1的电势Vpc在稳定状态中小于E3(3+α)V时，开关S1的动触点K1在此切换到端子a侧(此时，晶体管Tr1仍然截止)，由此施加3V，并且在比较器CO1的+输入端D的电势大幅度降低以再次开始通/断操作。然后，反相器控制电路161根据比较器CO1的通/断数据来控制IGBT的通/断占空比，以便在P3的电势变得近乎与3V一致，并且反相器输出大大降低。

当热敏电阻T1的电阻进一步降低而导致晶体管Tr1导通时，热敏电阻T1的电势与电阻器R6并联相加而通过晶体管Tr1的发射极-基极。其后，反相器控制电路161在IGBT的通/断控制中降低接通占空比，以便在P3的电势(A)随着在Pc的电势(C)的降低而降低。因此，IGBT的集电极电压进一步降低。

在按照如上所述的第三实施例的功率下降控制操作中，当热敏电阻采取预定电阻时，反相器单元的输出功率大幅度地降低到预定值。当热敏电阻已经采取另一个预定电阻时(图5B中的①)，反相器单元的输出被允许根据电阻而改变。因此，即使在风扇由于某些原因而停止旋转时，也不像现有技术中那样，不中断电源，而是反相器单元继续工作。当热敏电阻的电阻伴随IGBT的温度的上升而降低到预定值时，反相器大大地降低输出，并且还继续降低输出。因此，烹调者仅仅感觉到加热速度变得略微缓和，但是被允许继续烹调。

在传统的电路中，当温度继续大幅度上升和变得过热时中断电源。但是，在本实施例中，功率一次大大地降低以大大地降低温度梯度。如果温度仍然上升，则温度梯度进一步缓和。

如果在传统的电路中当过热时像在本发明中所进行的那样试图降低输出功率而不是中断电源，则必须使用中央微处理器来将此实现。但是，为了在传统电路中使用中央微处理器来进行这种控制，由反相器使用的控制电势必须被输入到微计算机。

但是，由反相器使用的控制电势(发射极电势)不是地电势(0V)，而是具有特定的电势。因此，这个控制电势不能被直接地输入到微计算机，并且必须包括一些元件，诸如光耦合器。

因此，即使试图像本发明那样通过使用传统电路而进行功率下降控制，响应速度也变慢，并且不能进行正确的控制。

图6和7图解了按照本发明的功率下降控制系统的试验结果。

图6图解了通过使用本发明的第三控制系统、闭合冷却空气输入口和在120V/60Hz连续地产生最大输出的基于水负荷的试验结果。

如图所示，使用作为温度传感器的热敏电阻的温度检测电路采用电源Vcc以及电阻器(16kΩ)和热敏电阻(150kΩ)的串联电路，并且V1是在连接点SS的电势。T1是IGBT外壳的温度。

当在上述条件下操作微波炉时，T1以陡的梯度上升，但是热敏电阻的电阻降低。因此，当V1从在稳定状态的接近6.4V变得接近在靠近在第一级中的点C的、由于本发明而导致的3.5V的时候，被馈送到IGBT的功率减半。因此，以陡的梯度大幅度上升的IGBT的温度T1的梯度在点C大大地缓和。虽然所述梯度缓和，但是IGBT的温度仍然继续上升。但是，在第二级的点D，第三系统的热敏电阻的值变为比较器的输入，并且IGBT的温度在大约120摄氏度缓慢地改变。因此，IGBT不被热击穿，而是继续工作。

即使在闭合微波炉的空气输入口的状态中，本发明也关注IGBT不容易被热击穿。此外，本发明的热敏电阻检测部分具有小的加热时间常数，使得能够快速检测温度。本发明还继续在功率下降模式中的操作，而不容易中断加热。因此，虽然烹调时间可能略微延长，用户被允许继续烹调，而不感觉到不适。

图7是图解了通过使用本发明的第三控制系统、锁定冷却扇和连续地产生在120V/60Hz的最大输出的、基于水负荷的试验结果。如图所示，使用作为温度传感器的热敏电阻的温度检测电路采用电源Vcc以及电阻器(16kΩ)和热敏电阻(150kΩ)的串联电路，并且V1是在连接点SS的电势。T1是IGBT外壳的温度。T2是磁控管的阳极温度。

当在上述条件下操作微波炉时，T1和T2以陡的梯度上升(IGBT的电流在此时是16A)，但是热敏电阻的电阻降低。因此，当V1从在稳定状态的接近6.4V变得接近在靠近在第一级中的点C的、由于本发明而导致的3.5V的时候，被馈送到IGBT的功率减半(IGBT的电流此时是8.5A)。因此，以陡的梯度大幅度上升的IGBT的温度T1和T2的梯度在点C大大地缓和。

但是，虽然所述T1的梯度缓和，但是IGBT的温度仍然继续上升。V1在一段时间内(30-40秒)保持不变，但是热敏电阻的值开始降低，并且V1也降低和在第二级的点D变为比较器的输入。因此，T1的梯度缓和，上升的T2开始降低，并且操作继续(IGBT的电流此时是4A)。然后，操作在超过150摄氏度的点E(在开始加热操作后6分钟)中断，而T1仍然沿着宽松的梯度改变。

如上所述，即使在可能发生诸如微波炉的风扇锁住之类的事故的情况下，本发明也关注IGBT不容易被热击穿。此外，本发明的热敏电阻检测器部分具有小的加热时间常数，使得能够快速检测温度。本发明还继续在功率下降模式中的操作，而不容易中断加热，即继续操作6分钟。6分钟的加热操作使得有可能执行几乎所有种类的烹调。因此，用户被允许继续烹调，而不感觉到任何不适。

[第四实施例]

图8A和8B是图解按照本发明的第四功率下降控制系统的图，其中，图8A是电路图，并且图8B是图解比较器的操作的图。

第四系统是第三控制操作的修改。一个特征在于：在第三系统中，在比较器CO1的输出端和地之间插入晶体管Tr2，并且向晶体管Tr2的基极施加晶体管Tr1的输出信号(集电极电流)来作为通/断控制信号。所述电路在其他方面相同。在图5A和5B中，当由热敏电阻检测的温度进一步被提高时(图5B中的①)，3V的基准信号按照由热敏电阻检测的温度而进一步被降低。另一方面，在图8A和8B中，当由热敏电阻检测的温度被进一步提高时(图8B中的①)，由于晶体管Tr1而接通晶体管Tr2，由此，比较器CO1的输出被强制降低到晶体管Tr2的发射极-集电极导通电势，使得进一步降低了功率。

如上所述，即使在风扇由于某些原因而不能旋转的情况中，反相器单元也继续操作而不象现有技术中那样关断电源。当热敏电阻的电阻伴随着IGBT的温度的提高而降低到预定值时，反相器的输出以两个步骤而大大地降低。因此，烹调者被允许继续烹调，仅仅感觉到加热温度略低，而不使得在高频电介质加热器件中的IGBT击穿。

[第五实施例]

接着，现在参照图11-12C来说明本发明的用于保护IGBT的、具有热敏电阻的印刷板。

在本发明中，一个特征是用于检测IGBT 16a的温度的热敏电阻309(见图11)不以传统的方式被附加到IGBT 16a的封装体部分或散热片，而是直接被附加到IGBT(16a)的发射极引线，并且不是被焊接在散热片侧，而是被焊接在印刷板306的背面扇的焊接表面，此外，所使用的热敏电阻是芯片热敏电阻。

热敏电阻的温度数据(电阻)伴随在IGBT(16a)的温度的提高而降低在到电阻器163的一个连接点的电势。在所述连接点的电势被输入到反相器控制电路161以抑制加热。

图11图解按照本发明的其上安装了芯片热敏电阻的印刷板。在图11中，附图标号307表示散热片，308表示IGBT，309表示热敏电阻。

产生高温的IGBT 308的散热部分被紧固到散热片307，并且其三条引线被插入在所述印刷板的通孔中，并且被焊接在相对侧(背面，焊接侧)。热敏电阻309是芯片热敏电阻，它被直接地焊接在取代散热片侧的、印刷板306的背面上的焊接表面上的IGBT 16a的引线附近(具有相同的图案电势)。

按照如上所述的结构，热敏电阻是可以通过使用自动机器来迅速地安装的芯片。此外，热敏电阻直接地接收流过IGBT的引线的电流，使得有可能检测接近IGBT的结温的值。

而且，热敏电阻被安装在不是散热片侧，而是在印刷板的背面上的焊接表面上，而不受到冷却空气的影响。而且，不像现有技术方法那样增加成本。

图12A、12B和12C是图解下述情况下的IGBT的功率控制波形、并且还图解这些情况的IGBT的温度控制波形(C)的图：当热敏电阻接近二极管电桥的引线部分放置的情况(A)，和当热敏电阻接近IGBT的引线部分放置的情况(B)。

在图12A和3B中，纵坐标表示输入电流，横坐标表示时间。在图12C中，纵坐标表示IGBT的温度，横坐标表示时间，T0表示IGBT的目标(参考)温度，T1和T1’表示在图12B的温度控制波形中的最大值和最小值，T2和T2’表示在图12A的情况下的温度控制波形中的最大值和最小值。

在图12C中，当电流被馈送到IGBT以操作反相器时，IGBT的温度上升，并且在时间t0后达到目标温度T0。

(A)：当热敏电阻被布置在接近二极管电桥的引线部分时，即使在IGBT的温度已经达到目标温度T0后也难以向热敏电阻导热，并且热敏电阻不能迅速地检测温度。在时间t2，热敏电阻第一次检测已经达到目标温度的温度(但是，此时，IGBT的温度已经大大地提高到T2)，并且降低流入IGBT的电流(在图12A中的t2)。从这个时刻，IGBT的温度开始降低，并且在低于目标温度T0的温度T2’，热敏电阻第一次检测低于目标温度T0的温度(但是，此时，IGBT的温度已经大大地降低到T2’)，并且提高输入电流。以下重复这个操作。按照如上所述检测温度的传统方法，所检测的温度在最大温度T2和最小温度T2’之间的宽范围上改变。因此，IGBT的功率控制的间隔变宽(见图12A)，使得难于精细地控制输入电流。

(B)：另一方面，当按照本发明热敏电阻被布置在IGBT的引线部分时，IGBT的温度有益地传导到保持良好灵敏度的热敏电阻。因此，在时间t1后，热敏电阻立即检测到达了目标温度T0(此时，IGBT的温度已经略微地提高到T1)，并且降低输入电流(在图12B中的t1)。从这个时刻，IGBT的温度开始降低。热敏电阻迅速检测已经变得低于目标温度T0的温度T1’(此时，IGBT的温度略微地降低到T1’)，并且输入电流降低。在短时间内重复这个操作(见图12B)。

按照如上所述的本发明的使用接近IGBT的引线部分的热敏电阻的温度检测方法，IGBT的温度被保持在最大温度T1和最小温度T1’之间的窄范围内。

在如上所述将热敏电阻布置在靠近IGBT的发射极端侧时，允许检测在IGBT的温度中的改变。因此，与当热敏电阻被布置在同一电势的二极管电桥的引线时相比较，可以正确地检测温度，并且可以将温度检测水平设置到很接近IGBT的温度。

此外，可以正确地和迅速地检测IGBT温度，使得有可能精细地控制IGBT的功率，以缩短功率下降时段，并且尽可能地稳定反相器输出。因此，可以灵敏地监控IGBT的温度，可以正确地感测图12C的目标温度，并且与图12A的情况相比较可以精细地执行图12B的功率控制。然后，如在图12B的(B)中的IGBT温度的图所示，稳定IGBT的温度，由此容易控制功率，并且不太影响烹调性能。

本发明基于日本专利申请第2003-117072号和第2003-117073号，它们通过引用被并入在此。虽然在此仅仅具体说明了本发明的特定实施例，但是显然，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对其进行多种修改。

<本发明的优点>

在由于某些原因异物咬住风扇而导致风扇突然停止旋转的情况下，至此判断所述器件已经变得故障，并且必须中断烹调。但是，本发明关注即使在风扇变得故障的情况下，也不容易将IGBT热击穿。此外，本发明的热敏电阻检测部分具有小的加热时间常数，使得能够快速检测温度。因此，可以继续烹调。即，当IGBT的温度提高而接近IGBT可能被热击穿的值时，功率大大降低，并且烹调者可能仅仅感觉到加热速度变得略微缓和，但是被允许继续烹调，而不感到诸如器件已经变得故障之类的不适。

按照如上所述的本发明，提供了一种印刷板，它包括：反相器电路，用于通过转换IGBT来将直流电流反转为预定频率的交流电流；多个散热片，其上安装了IGBT以将IGBT产生的热量散出；热敏电阻，用于检测所述IGBT的温度，其中，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上暴露的IGBT的引线部分或接近其引线部分。因此，热敏电阻直接地接收流过IGBT的引线的电流，使得有可能检测接近IGBT的结温的值。而且，热敏电阻不是被安装在散热片侧上，而是被安装在印刷板背面上的焊接表面上，而不受到冷却空气的影响，使得有可能正确地检测IGBT的温度。

而且，安装位置是IGBT的发射极引线，并且不需要高的绝缘度，并且热敏电阻便宜，而且是很小的芯片，它可以通过使用自动机器而迅速地被安装，而不像现有技术中那样提高成本。

Claims (10)

1.一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：

反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；

多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；

印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；

升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；

高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和

磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于使得反相器单元的输出功率在启动磁控管后根据热敏电阻的电阻而改变。

2.一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：

反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；

多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；

印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；

升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；

高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和

磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值。

3.按照权利要求2的高频电介质加热器件，

其中，所述反相器单元包括启动控制电路，它在启动磁控管时将半导体开关元件的集电极电压控制为低于在稳定状态操作期间的，开且，当反相器单元的输出功率被降低到预定值时使用所述启动控制电路。

4.一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：

反相器单元，用于通过使用反相器控制电路而转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；

多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；

印刷板，具有用于检测半导体开关元件的温度的热敏电阻，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的半导体开关元件的引线部分或接近其引线部分；

升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；

高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和

磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，它被提供有从磁控管辐射的微波；

其中，所述反相器单元具有功率下降控制功能，用于当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值，并且用于使得反相器单元的输出功率根据热敏电阻的电阻而改变。

5.按照权利要求1-4的任何一个的高频电介质加热器件，

其中，当热敏电阻已经采取预定电阻时将反相器单元的输出功率降低到预定值。

6.一种具有热敏电阻的印刷板，它包括：

反相器单元，用于通过转换半导体开关元件来将直流电流反转为预定频率的交流电流；

多个散热片，其上安装了半导体开关元件以将半导体开关元件产生的热量散出；

热敏电阻，用于检测所述开关元件的温度，

其中，所述热敏电阻被焊接到在印刷板的焊接表面侧上的所述开关元件的引线部分或接近其引线部分。

7.按照权利要求6的具有热敏电阻的印刷板，

其中，半导体开关元件是绝缘栅双极晶体管。

8.按照权利要求7的具有热敏电阻的印刷板，

其中，所述引线部分是绝缘栅双极晶体管的发射极引线。

9.按照权利要求6-8的任何一个的具有热敏电阻的印刷板，

其中，所述热敏电阻是芯片热敏电阻。

10.一种高频电介质加热器件，用于热处理要加热的材料，包括：

微波输出单元，它包括：

印刷板，安装了反相器单元、散热片和热敏电阻；

升压变压器，用于提高反相器单元的输出电压；

高压整流器单元，用于加倍和整流升压变压器的输出电压；和

磁控管，用于将高压整流器单元的输出辐射为微波；以及

热烹调室，用于包含要加热的材料，以由此通过向热烹调室中馈送从磁控管辐射的微波来热处理所述要加热的材料；

其中，反相器单元是被安装在按照权利要求6-9的任何一个的具有热敏电阻的印刷板上的反相器单元。

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