DE10124217A1 - Mikrowellenofen - Google Patents

Abstract

Offenbart wird ein Mikrowellenofen mit einem Spannungsversorgungsteil (7), der eine Netzwechselspannung liefert, einem Gleichrichter- und Filterteil (8), der die Netzwechselspannung gleichrichtet und filtert, einem Hochspannungstransformator (24), der mit der Gleichspannung aus dem Gleichrichter- und Filterteil eine Hochspannung erzeugt, einem Magnetron (25), das mittels der vom Hochspannungstransformator gelieferten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt. Der Mikrowellenofen umfaßt ferner einen Steuersignal-Generatorteil (26), der ein Steuersignal erzeugt; einen Wechselrichterteil (30), der die vom Gleichrichter- und Filterteil (8) gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung mit hoher Spannung umwandelt; und einen Steuerteil (40), der feststellt, ob das vom Hochspannungstransformator (24) umgewandelte Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an das Magnetron (25) angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt. Bei dieser Anordnung wird ein anormales Steuersignal gesteuert, wodurch man in der Lage ist, ein Schaltungssystem des Mikrowellenofens sicherer zu schützen.

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Mikrowellenöfen und insbesondere einen Mikrowellenofen, der in der Lage ist, ein Schaltungssystem desselben durch Steuern eines an einen Wechselrichterteil angelegten Steuersignals zu schützen, wodurch die Lebensdauer des Mikrowellenofens verlängert wird.

Im allgemeinen erzeugt ein Mikrowellenofen eine Hochspannung an einer Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators vom Kerntyp durch Liefern einer Netzwechselspannung (AC) zu einer Primärwicklung des Hochspannungstransformators. Die vom Hochspannungstransformator erzeugte Hochspannung wird zu einem Magnetron geliefert und das Magnetron wird dann zum Schwingen gebracht, um elektromagnetische Wellen zu erzeugen.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems eines herkömmlichen Mikrowellenofens. Wie darin dargestellt, besteht der herkömmliche Mikrowellenofen aus einem Spannungsversorgungsteil 51, einem Hochspannungstransformator 53, der mittels elektrischer Spannung, die vom Spannungsversorgungsteil 51 geliefert wird, eine Hochspannung erzeugt, einem Magnetron 55, das durch die vom Hochspannungstransformator 53 erzeugte Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, einem Relaisschaltteil 57, der die Erzeugung des Hochspannungstransformators 53 ein- und abschaltet, und einem Steuerteil 59, der den Betrieb des Hochspannungstransformators 53, des Magnetrons 55 und des Relaisschaltteils 57 auf der Basis der Spannung vom Spannungsversorgungsteil 51 und eines externen Signals, das in den Steuerteil 59 eingegeben wird, steuert.

Wenn bei dieser Anordnung die elektrische Spannung vom Spannungsversorgungsteil 51 geliefert wird, steuert der Steuerteil 59 den Relaisschaltteil 57 in den einschalteten Zustand, und zwar auf der Basis des externen Signals, wodurch die elektrische Spannung für die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 53 geliefert wird. Wenn die elektrische Spannung zur Primärwicklung des Hochspannungstransformators 53 geliefert wird, werden Tausende von Volt Spannung in der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 53 erzeugt, um das Magnetron 55 zum Schwingen zu bringen.

Da jedoch der Kern des Hochspannungstransformators 53, der im herkömmlichen Mikrowellenofen verwendet wird, aus einem Siliziumstahlblech besteht, ist er schwer und voluminös und es ist für Verbraucher unbequem, ihn zu handhaben. Da die Anzahl von Windungen für die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators zunehmen sollte, um vom Hochspannungstransformator 53 eine Hochspannung zu erzeugen, verursacht dies insofern ein Problem, daß der Hochspannungstransformator 53 in der Abmessung weiter zunehmen muß.

Um eine Ausgangsspannung von der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators einzustellen, verwendet der herkömmliche Mikrowellenofen außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Tastgrades, da es nicht möglich ist, eine analoge Steuerung von einer niedrigen Ausgangsleistung zu einer hohen Ausgangsleistung durchzuführen. Das Tastgrad- Steuerverfahren steuert die maximale Nennausgangsleistung, die vom Spannungsversorgungsteil 51 geliefert wird, mit einem Verhältnis der "Ein"-Zeit und der "Aus"-Zeit des Hochspannungstransformators. Wenn bei dem Tastgrad- Steuerverfahren die Ein-Zeit der maximalen Nennausgangsleistung kurz ist und deren Aus-Zeit lang ist, wird die niedrige Ausgangsleistung erzeugt, wohingegen die hohe Ausgangsleistung erzeugt wird, wenn die Ein-Zeit der maximalen Nennausgangsleistung lang ist und deren Aus-Zeit kurz ist. Wenn die Ausgangsleistung durch das Tastgrad- Steuerverfahren eingestellt wird, besteht eine große Temperaturschwankung, die sich auf das Kochen von Nahrungsmitteln auswirkt, was eine Effizienz beim Kochen vermindern kann und ferner verursachen kann, daß die Nahrungsmittel schlecht schmecken.

Folglich wurde die vorliegende Erfindung angesichts der vorstehend beschriebenen Mängel ausgeführt, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Mikrowellenofen bereitzustellen, der durch Ermöglichen, daß ein Hochspannungstransformator kontinuierlich und variabel eine Hochspannung erzeugt, die aus dessen Sekundärwicklung in analoger Form ausgegeben wird, eine Ausgangsleistungssteuerung erleichtern kann.

Ferner soll ein Mikrowellenofen mit einem kleinen und leichtgewichtigen Hochspannungstransformator bereitgestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung eines Mikrowellenofens mit einem Spannungsversorgungsteil, der eine Netzwechselspannung liefert, einem Gleichrichter- und Filterteil, der die Netzwechselspannung gleichrichtet und filtert, einem Hochspannungstransformator, der mit der Gleichspannung aus dem Gleichrichter- und Filterteil eine Hochspannung erzeugt, einem Magnetron, das mittels der vom Hochspannungstransformator gelieferten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, wobei der Mikrowellenofen ferner umfaßt: einen Steuersignal- Generatorteil, der ein Steuersignal erzeugt; einen Wechselrichterteil, der die vom Gleichrichter- und Filterteil gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung mit hoher Spannung umwandelt; und einen Steuerteil, der feststellt, ob das vom Hochspannungstransformator umgewandelte Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an das Magnetron angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

Vorzugsweise umfaßt der Mikrowellenofen ferner einen Bezugsspannungssignal-Eingabeteil, der ein Bezugsspannungssignal in diesen eingibt, wobei der Steuerteil einen Vergleicherteil umfaßt, der das vom Hochspannungstransformator umgewandelte Steuersignal mit dem Bezugsspannungssignal vom Bezugsspannungssignal- Eingabeteil vergleicht.

Vorzugsweise umfaßt der Steuerteil ferner einen D/A- Wandlerteil, der das vom Steuersignal-Generatorteil erzeugte Steuersignal umwandelt; einen Ausgabesteuerteil, der das vom D/A-Wandlerteil umgewandelte Steuersignal steuert und ausgibt; und einen Oszillatorteil, der einen Zyklus des vom Ausgabesteuerteil ausgegebenen Steuersignals verändert und das Steuersignal in den Wechselrichterteil eingibt.

Bevorzugter umfaßt der Steuerteil ferner einen Ein-Aus- und Weichstarterteil, der einen Ein-Aus-Vorgang und einen Weichstartvorgang des Oszillatorteils in Abhängigkeit von dem Steuersignal steuert.

Effektiverweise umfaßt der Steuerteil ferner einen Niederspannungs-Sperrteil, der ein Stopsignal an den Ein- Aus- und Weichstarterteil und den D/A-Wandlerteil ausgibt, wenn vom Spannungsversorgungsteil eine anormale Spannung eingegeben wird.

Vorzugsweise legt der Steuerteil das Steuersignal an einen Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils an, wenn das Steuersignal nicht jenseits eines vorbestimmten Bereichs liegt.

Effektiverweise verwendet der Ausgabesteuerteil Widerstandseigenschaften zwischen einem Drainpol und einem Sourcepol eines Feldeffekttransistors (FET).

Vorzugsweise umfaßt der Oszillatorteil einen Schalteil, der die Gleichspannung in eine Wechselspannung umschaltet, und der Schaltteil besteht aus einem Paar von Schaltleistungselementen.

Vorzugsweise legt der Steuerteil das Steuersignal an einen Eingangsanschluß des Schaltteils an, wenn das Steuersignal nicht jenseits eines vorbestimmten. Bereichs liegt.

Wünschenswerterweise ist ein Transistor zum Ändern eines Werts eines externen Widerstands im Eingangsanschluß des Schaltteils vorgesehen.

Effektiverweise verwendet der Ein-Aus- und Weichstarterteil Widerstandseigenschaften zwischen einem Drainpol und einem Sourcepol eines FET für den Weichstartvorgang.

Effektiverweise besteht der Niederspannungs-Sperrteil aus einem logischen UND-Schaltungselement, das den Transistor mit einem Photokoppler in Reihe schaltet.

Wünschenswerterweise teilt der Steuerteil das Steuersignal und gibt das geteilte Steuersignal in den D/A-Wandlerteil und den Ein-Aus- und Weichstarterteil ein.

Effektiverweise besteht der Hochspannungstransformator aus einem Ferritkern, um einen Hochfrequenzverlust zu verringern.

Vorzugsweise empfängt der Steuerteil das Steuersignal und stellt fest, ob das Steuersignal vom Steuersignal- Generatorteil innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an den Wechselrichterteil angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

Wünschenswerterweise stellt der Steuerteil fest, ob das Steuersignal, das durch den Wechselrichterteil läuft, innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an den Hochspannungstransformator angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Steuerteils eines Mikrowellenofens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen detaillierten Schaltplan von Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Steuerteils eines Mikrowellenofens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen detaillierten Schaltplan von Fig. 3;

Fig. 5 einen detaillierten Schaltplan eines Mikrowellenofens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 Kurven für elektrische Potentiale und Wellenformen von verschiedenen Punkten in Fig. 2;

Fig. 7 Kurven für Wellenformen von Quellensignalen zum Verbessern eines Leistungsfaktors mit überlappter Gleichspannung;

Fig. 8 ein Kurvenbild, das Betriebseigenschaften eines Detektorteils zeigt; und

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Steuerteils gemäß einem herkömmlichen Mikrowellenofen.

Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 umfaßt ein erfindungsgemäßer Mikrowellenofen einen Spannungsversorgungsteil 7, der eine Netzwechselspannung liefert, einen Steuersignal- Generatorteil 26, der ein Steuersignal erzeugt, einen Wechselrichterteil 30, der auf der Basis des Steuersignals die Netzwechselspannung in eine Hochfrequenz- Wechselspannung umwandelt, ein Magnetron 25, das elektromagnetische Wellen auf der Basis der Wechselspannung erzeugt, die durch den Wechselrichterteil 30 läuft, einen Gleichrichter- und Filterteil 8, der die vom Spannungsversorgungsteil 7 gelieferte Spannung gleichrichtet und filtert, einen Hochspannungstransformator 24, der auf der Basis der gelieferten Spannung eine Hochspannung erzeugt, einen Bezugsspannungssignal- Eingabeteil 31, der ein Bezugsspannungssignal eingibt, um festzustellen, ob das in das Magnetron 25 eingegebene Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und einen Steuerteil 40, der die Eingabe des Steuersignals in das Magnetron 25 sperrt, wenn das vom Steuersignal- Generatorteil 26 eingegebene Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

Der Wechselrichterteil 30 ist mit einem Resonatorteil 6 (siehe Fig. 2) versehen, der mit einer ersten Wicklung des Hochspannungstransformators 24 in Reihe geschaltet ist, um eine Resonanzoperation auszuführen.

Der Steuerteil 40 besteht aus einem D/A-Wandler 2, der das vom Steuersignalgenerator 26 eingegebene Steuersignal in ein analoges Signal umwandelt, einem Detektorteil 5, der feststellt, ob das vom D/A-Wandlerteil 2 umgewandelte Steuersignal anormal ist, und einem Ausgabesteuerteil 4, der das Steuersignal an den Wechselrichterteil 30 ausgibt, wenn das vom Detektorteil 5 erfaßte Steuersignal nicht anormal ist.

Der Steuerteil 40 besteht ferner aus einem Oszillatorteil 21, der zwischen dem Ausgabesteuerteil 4 und dem Wechselrichterteil 30 vorgesehen ist, welcher Zyklen des vom Ausgabesteuerteil 4 ausgegebenen Steuersignals verändert. Der Oszillatorteil 21 ist mit einem Schaltteil 27 (siehe Fig. 2) verbunden, welcher die Gleichspannung in die Wechselspannung umschaltet. Der Schaltteil 27 weist ein Paar von Schaltleistungselementen 22 und 23 auf.

Der Steuerteil 40 besteht ferner aus einem Ein-Aus- und Weichstarterteil 3, der Ein-Aus- und Weichstartvorgänge des Oszillatorteils 21 auf der Basis des vom Signalgeneratorteil 26 eingegebenen Steuersignals steuert, und einem Niederspannungs-Sperrteil 21, der ein Stopsignal an den Ein-Aus- und Weichstarterteil 3 und den D/A- Wandlerteil 2 ausgibt, wenn festgestellt wird, daß die über den Spannungsversorgungsteil 7 eingespeiste Spannung anormal ist. Der Steuerteil 40 besteht ferner aus einem Vergleicherteil 28, der das über den Hochspannungstransformator 24 in das Magnetron 25 eingegebene Steuersignal und das vom Signaleingabeteil 31 eingegebene Bezugsspannungssignal vergleicht.

Der Gleichrichter- und Filterteil 8 ist mit einer Drossel 9 (siehe Fig. 2) und einem Kondensator 10 (siehe ebenfalls Fig. 2) verbunden, um zu verhindern, daß Rauschen vom Wechselrichter nach außen ausgelassen wird. Ein Widerstand 19 und ein Filterkondensator 20, die mit dem Gleichrichter- und Filterteil 8 verbunden sind, ermöglichen, daß eine hohe Gleichspannung von ungefähr über 310 V, die in einem Gleichrichterelement 8 gleichgerichtet wird, auf etwa 15 V gesenkt wird, so daß die Gleichspannung von ungefähr über 310 V als Halbleiteransteuerspannung verwendet werden kann.

Der Steuerteil 40 vergleicht das in das Magnetron 25 eingegebene Steuersignal mit dem Bezugsspannungssignal vom Bezugsspannungssignal-Eingabeteil 31 über den Vergleicherteil 28. Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal höher ist als das Bezugsspannungssignal, verhindert der Steuerteil 40, daß das Steuersignal in den Wechselrichterteil 30 zurückkehrt. Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal nicht jenseits des Bezugsspannungssignals liegt, wird so gesteuert, daß das Steuersignal zu einem Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils 4 in Richtung des Wechselrichters 30 zurückgeführt wird. In diesem Fall kann das Steuersignal so gesteuert werden, daß es zu einem Eingangs- oder Ausgangsanschluß des Oszillatorteils 21 zurückgeführt wird.

Wie bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, kann ein Transistor 29 zum Ändern eines Werts eines externen Widerstandes im Ausgangsanschluß des Oszillatorsteils 21 vorgesehen sein. Der Transistor 29 verhindert, daß das Steuersignal in den Schaltteil 27 eingegeben wird, wenn das Steuersignal höher ist als das Bezugsspannungssignal. Wie bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in Fig. 5 dargestellt ist, kann der Transistor 29 im Eingangsanschluß des Oszillatorteils 21 vorgesehen sein.

Wenn das Steuersignal, das durch den Vergleicherteil 28 läuft, in den Ausgabesteuerteil 4 eingegeben wird, kann das Signal wiederholt zusammen mit dem Steuersignal vom Steuersignal-Generatorteil 26 eingegeben werden, wodurch die Ausgangsleistung innerhalb verkürzter Ansteuerzeiten eingestellt wird.

Der Hochspannungstransformator 24, der im erfindungsgemäßen Mikrowellenofen verwendet wird, wird mit einer hohen Frequenz (etwa 20 kHz) durch eine Oszillation angesteuert und daher wird ein Ferritkern verwendet, welcher ermöglicht, daß ein Verlust der hohen Frequenz verringert wird. Der Hochspannungstransformator 24 der vorliegenden Erfindung, der den Ferritkern verwendet, nimmt im Vergleich zum Hochspannungstransformator mit herkömmlichem Kern um etwa ein Viertel im Volumen und etwa ein Zwanzigstel im Gewicht ab. Da der Hochspannungstransformator der vorliegenden Erfindung mit der hohen Frequenz durch Oszillation angesteuert wird, benötigt er nicht die Erhöhung der Anzahl der Windungen von dessen Sekundärwicklung.

Bei dieser Anordnung steuert der Steuerteil 40 derart, daß das vom Steuersignal-Generatorteil 26 erzeugte digitale Steuersignal geteilt wird, und gibt die geteilten Signale in den D/A-Wandler 2 bzw. den Ein-Aus- und Weichstarterteil 3 ein. Der Fluß des geteilten Steuersignals, das in den D/A-Wandler 2 eingegeben wird, wird nachstehend ausführlicher beschrieben.

Das in den D/A-Wandler 2 eingegebene geteilte Steuersignal wird in ein analoges Signal umgewandelt und in den Detektorteil 5 eingegeben. Der Steuerteil 40 stellt fest, ob das in den Detektorteil 5 eingegebene Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Steuerbereichs liegt. Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Steuerbereichs liegt, unterbricht der Steuerteil 40 das Anlegen des Steuersignals an den Ausgabesteuerteil 4.

Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal innerhalb des vorbestimmten Steuerbereichs liegt, wird das Steuersignal über den Oszillatorteil 21 an den Wechselrichterteil 30 ausgegeben und der Wechselrichterteil 30 wandelt die vom Spannungsversorgungsteil 7 gelieferte Netzgleichspannung in eine Hochfrequenz-Wechselspannung um. Die Hochfrequenz- Wechselspannung wird über die Primär- und Sekundärwicklungen des Hochspannungstransformators 24 zum Magnetron 25 geliefert, so daß das Magnetron 25 elektromagnetische Wellen erzeugt.

Das vom Wechselrichterteil 30 zur Primärwicklung des Hochspannungstransformators 24 gelieferte Steuersignal wird zum Detektorteil 5 umgeleitet. Der Steuerteil 40 stellt wieder fest, ob das zum Detektorteil 5 umgeleitete Steuersignal innerhalb des vorbestimmten Steuerbereichs liegt, bevor es an den Hochspannungstransformator 24 angelegt wird. Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal innerhalb des vorbestimmten Steuerbereichs liegt, wird das Steuersignal an den Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils 4 angelegt. Wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Steuerbereichs liegt, unterbricht der Steuerteil 40 das Anlegen des Steuersignals an den Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils 4, wodurch sich die Stabilisierung des Schaltungssystems ergibt.

Das an das Magnetron 25 über den Hochspannungstransformator 24 angelegte Steuersignal wird zum Vergleicherteil 28 umgeleitet. Der Vergleicherteil 28 vergleicht das an diesen angelegte Steuersignal und das vom Signaleingabeteil 41 eingegebene Bezugsspannungssignal. Wenn das an den Vergleicherteil 28 angelegte Steuersignal nicht im vorbestimmten Bereich des Bezugsspannungssignals liegt, unterbricht der Steuerteil 40 das Anlegen des Steuersignals an den Ausgabesteuerteil 4. Wenn das an den Vergleicherteil 28 angelegte Steuersignal im vorbestimmten Bereich des Bezugsspannungssignals liegt, wird das Steuersignal in den Ausgabesteuerteil 4 eingegeben.

Jeweilige Elemente, die den Steuerteil 40 bilden, einschließlich des D/A-Wandlerteils 2, des Ein-Aus- und Weichstarterteils 3, des Oszillatorteils 21 und des Ausgabesteuerteils 2, werden ausführlicher beschrieben.

Wenn die Spannung anfänglich vom Spannungsversorgungsteil 7 zum Mikrowellenofen geliefert wird oder wenn sich der Mikrowellenofen im Ruhezustand befindet, wird das Steuersignal nicht in den Eingangsanschluß eines mit dem Steuersignal-Generatorteil 26 verbundenen Photokopplers 18 vom Signalgeneratorteil 26 eingegeben, und daher ist der Wechselrichterteil 30 nicht in Betrieb. Dies bedeutet, daß die Schwingung vom Wechselrichterteil 30 nicht stattfindet. Um den Wechselrichterteil 30 schwingen zu lassen, sollten Wellenformen mit Impulsbreitenmodulation (PWM) kontinuierlich vom Steuersignal-Generatorteil 26 über einen Eingangsanschluß (P1) des Photokopplers 18 angelegt werden.

Die an den Photokoppler 18 angelegten PWM-Wellen wirken zum Betreiben (Start der Schwingung) des Wechselrichterteils 30 und zum Steuern einer Ausgangsleistung des Wechselrichterteils 30 durch Verändern der Schwingungsfrequenzen des Oszillatorteils 21 in Abhängigkeit von Änderungen der Impulsbreite der PWM- Wellenformen.

Wenn die PWM-Wellenformen nicht an den Ein-Aus- und Weichstarterteil 3 angelegt werden, steuert ein Transistor 306, der den Ein-Aus- und Weichstarterteil 3 bildet, durch, wobei eine Basis desselben durch einen Widerstand 302 und einen Kondensator 303 vorgespannt wird. Wenn der Transistor 306 durchsteuert, wird ein Gatepotential eines Feldeffekttransistors (FET) 310 minimal und der Widerstand zwischen einem Drainpol und einem Sourcepol des FET 310 wird unendlich groß. Wenn der Widerstand zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET unendlich groß wird, führt dies dazu, daß ein Kondensator 311 vom Oszillatorteil 21 getrennt wird, wodurch ermöglicht wird, daß die Oszillation des Oszillatorteils 21 stoppt. Somit stoppt der Wechselrichterteil 30 den Betrieb.

Wenn im Gegenteil die PWM-Wellenformen an den Ein-Aus- und Weichstarterteil 3 angelegt werden, wird die Basisvorspannung des Transistors 306 durch eine Orientierungsdiode 301 abgeleitet, wodurch ermöglicht wird, daß der Transistor 306 sperrt. Eine Zenerdiode 304 unterbricht die restliche Basisvorspannung des Transistors 306, was ermöglicht, daß der Transistor den Zustand beibehält. Wenn der Transistor 306 sperrt, wird ein Filterkondensator 308 über den Widerstand 305 und den Gatewiderstand 307 langsam mit einer VCC-Spannung aufgeladen. Folglich wird der Widerstand zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 310 langsam vermindert, und dies führt dazu, daß der Schwingkondensator 311 mit dem Oszillatorteil 21 verbunden wird, wodurch die Oszillation eingeleitet wird.

Wenn die PWM-Wellenformen an den Eingangsanschluß des Photokopplers 18 angelegt werden, werden die Werte der analogen Spannung des D/A-Wandlers 2 in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen hohen Werten und niedrigen Werten in den PWM-Wellenformen festgelegt.

Wenn der Spannungswert (P2) gesenkt wird, wird der Wert des Widerstandes zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 402 erhöht, um zu ermöglichen, daß die Schwingungsfrequenzen gesenkt werden und die Ausgangsleistung des Wechselrichterteils 30 erhöht wird. Ein Widerstand 201 ist für eine Gatevorspannung des FET 402 vorgesehen; und die Widerstände 203 und 205 und ein Kondensator 204 sind Filter vom π-Typ, die digitale PWM- Wellenformen in analoge Wellenformen umwandeln, die über einen Gatewiderstand 401 an den FET 310 angelegt werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist das Element, das den Oszillatorteil 21 und den Schwingkondensator 311 koppelt und trennt, der Widerstand zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 310. Wenn der Widerstand zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol hoch ist, führt dies dazu, daß der Kondensator 311 eine niedrigere Kapazität aufweist, wodurch die Schwingungsfrequenzen erhöht werden. Wenn im Gegenteil der Widerstand zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol so niedrig ist, daß er ignoriert werden kann, findet die Schwingung für die gesamte Kapazität des Kondensators 311 statt.

Wenn die Schwingungsfrequenz hoch ist, wird die Ausgangsleistung des Wechselrichterteils 30 gesenkt. Wenn der Wechselrichterteil 30 zu schwingen beginnt, ist es somit erwünscht, die Schwingungsfrequenz so weit wie möglich zu erhöhen, um zu ermöglichen, daß die Ausgangsleistung minimal ist, und dann die Frequenz langsam zu senken, bis die gewünschte Ausgangsleistung erhalten wird, wodurch den verschiedenen elektrischen Elementen keine Last auferlegt wird. Der Weichstartvorgang berücksichtigt alle Eigenschaften der Schwingungsfrequenz und des Wechselrichterteils 30. Die vorliegende Erfindung realisiert den Weichstart durch die Widerstandseigenschaft zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 310.

Nachstehend wird der Ausgabesteuerteil der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.

Der Oszillatorteil 21 schwingt selbsttätig, wenn ein externer Widerstand (RT) und ein Kondensator (CT) strukturell verbunden sind, wobei Gateimpulse der Schaltelemente 22 und 23 erzeugt werden.

Die Schwingungsfrequenz Fo des Oszillatorteils 21 wird durch die Gleichung Fo = 1/4(1,4.(RT+75).CT) erhalten, wobei der externe Widerstand (RT) = Widerstand (404)/{Widerstand (403) + Widerstand (402) zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol} und der Kondensator (CT) = Kondensator (311).

Die Schwingungsfrequenz kann durch Ändern des Werts des externen Widerstandes (RT) variieren. Der erfindungsgemäße Wechselrichterteil verwendet die Widerstandseigenschaften zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 402, um den externen Widerstandswert zu ändern.

Die Änderung der Schwingungsfrequenz zielt zusätzlich zum Steuern der Ausgangsleistung des Wechselrichterteils 30 auf die Verbesserung eines Leistungsfaktors des Wechselrichterteils 30 ab. Wenn eine Ausgangsleistung vom Wechselrichterteil 30 in Anbetracht keiner Verbesserung des Leistungsfaktors erzeugt wird, wird die Spannung der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 24 im Verhältnis zur Spannung, die über den Spannungsversorgungsteil geliefert wird, festgelegt. Die gelieferte Spannung weist eine Wellenform auf, die sich aus der Gleichrichtung der Netzwechselspannung ergibt, die sekundäre Hochspannung weist auch dieselbe Wellenform auf wie die gleichgerichtete Wellenform. Folglich wird das Magnetron 25 in der Nähe der oberen Punkte (90° und 270° des Netzwechselspannungssignals) der sekundären Hochspannung betrieben. Umgekehrt stoppt der Betrieb des Magnetrons 25 in der Nähe der Nulldurchgangspunkte (0° und 180° des Netzwechselspannungssignals), da die sekundäre Hochspannung niedrig ist, was die Lebensdauer des Schwingelements des Magnetrons verkürzt und den Wirkungsgrad der elektrischen Energie verschlechtert. Daher ist es bevorzugt, das Schwingelement des Magnetrons mit einer Lasteigenschaft ähnlich jener des möglichen Widerstandes über den gesamten Bereich der Netzwechselspannungs-Wellenformen zu versehen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, die Kurven für elektrische Potentiale und Wellenformen von verschiedenen Punkten von Fig. 2 zeigt, besteht die Verbesserung des Leistungsfaktors darin, zu ermöglichen, daß das Magnetron 25 eine gleichmäßige Last über den gesamten Abschnitt des Wechselspannungssignals aufweist. Es ist jedoch nicht leicht, daß das Magnetron 25 unter der nicht linearen Laststruktur eine gleichmäßige Last über den gesamten Abschnitt des Gleichspannungssignals aufweist, was nur bei reiner Widerstandslast möglich ist. Somit sollte zum Betreiben des Magnetrons 25 so, daß es die gleichmäßigen Lasteigenschaften aufweist, die Betriebsspannung umgekehrt kalibriert werden.

Die umgekehrte Kalibrierung der Betriebsspannung wird durch Senken der zum Magnetron gelieferten Hochspannung in der Nähe von 90° und 270°, bei denen das Magnetron am aktivsten betrieben wird, und Verstärken der Hochspannung in der Nähe von 0° und 180°, bei denen das Magnetron am wenigsten aktiv betrieben wird, bewerkstelligt. Daher kann ein elektrischer Strom nahe der reinen Widerstandslast erhalten werden.

Dioden 11 und 12 sind Vollweg- Gleichrichterschaltungselemente zum Erhalten einer Wechselspannungssignal-Wellenform, die zum Verbessern des Leistungsfaktors und Betreiben des Niederspannungs- Sperrteils 1 erforderlich ist. Das erhaltene Wellenformsignal wird durch Dämpfungswiderstandselemente 13 und 14 in eine niedrige Spannung umgewandelt und in das Gate des Ausgabesteuerteils 4 über den Kondensator 17 übertragen. Der Kondensator 17 kann nur das Wechselspannungssignal ohne Senken der Gatevorspannung des Ausgabesteuerteils 4 übertragen, wodurch ermöglicht wird, daß sich der FET 402 immer im betriebsfähigen Bereich befindet.

Wenn die Phasenwinkel 90° und 270° sind, wird die Stärke der Gatevorspannung (P4) durch Gewichten einer Vorzeichenwelle über die Bezugsvorspannung (P2) erhalten, so daß der Widerstandswert zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 402 verändert wird, was ermöglicht, daß sich die Ausgangsleistung des Wechselrichterteils 30 ändert. Das heißt, wenn die Phasenwinkel 90° und 270° sind, wird der Widerstandswert zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET 402 am geringsten und die Schwingungsfrequenz der Oszillatoreinheit 21 wird folglich maximal, wodurch die Ausgangsleistung des Wechselrichterteils gesenkt wird. Fig. 7 zeigt Kurven für Wellenformen von Quellensignalen zum Verbessern des Leistungsfaktors mit überlappter Gleichspannung. Wie vorstehend beschrieben, wird die Bezugsquelle zum Verbessern des Leistungsfaktors aus der Netzwechselspannung erhalten; und zum Verbessern des Leistungsfaktors wird die Änderung des Widerstandes zwischen dem Drainpol und dem Sourcepol des FET verwendet.

Der Niederspannungs-Sperrteil 1 wird verwendet, um die verschiedenen Leistungselemente zu schützen, indem der Betrieb des Wechselrichterteils 30 unterbrochen wird, wenn die Eingangswechselspannung aufgrund von anormalen Netzleitungen oder des Niedergangs einer atmosphärischen Entladung äußerst niedrig ist. Der Filterkondensator 103 wird mit dem Wechselspannungssignal, das durch die Dämpfungswiderstände 15 und 16 in niedrige Spannungen umgewandelt wird, über die Diode 101 des Niederspannungs- Sperrteils 1 aufgeladen. Wenn das Wechselspannungssignal, das den Filterkondensator 103 auflädt, niedriger ist als der vorbestimmte Wert der Zenerdiode 102, ist der Transistor 104 gesperrt, um die PWM-Wellenformen, die an den Photokoppler 18 angelegt werden, auszulöschen und die Schwingung des Wechselrichterteils 30 zu unterbrechen. Der Photokoppler 18 und der Transistor 104 des Niederspannungs- Sperrteils 1 sind miteinander in Reihe geschaltet und somit liegen diese Elemente in Form einer UND-Verknüpfung, das heißt UND, vor, so daß die Resultierende sperrt, wenn eines von ihnen sperrt.

Wenn eine im Resonanzteil 6 erzeugte Resonanzspannung höher ist als ein vorbestimmter Wert, legt der Detektorteil 5 die Resonanzspannung an die Basis des Transistors 504 über Spannungsteilerwiderstände 601 und 505 an. Nachdem ein Emitterwiderstand 503 und ein Ladekondensator 502 mit der an den Transistor 504 angelegten Resonanzspannung aufgeladen sind, wird die Resonanzspannung über die Diode 501 an den Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils 4 angelegt.

Die Resonanzspannung des Resonanzteils 6 wird anormal erhöht, da sie durch Stoßrauschen, das über die Netzleitung eingeht, beeinflußt wird. Um die Schaltungen vor dem Stoßrauschen zu schützen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Transistor, der einen Emitter-Boden- Mechanismus verwendet, die anormale Resonanzspannung in eine normale Spannung umgewandelt und die umgewandelte normale Spannung wird in den Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils 4 zurückgeführt, wodurch ermöglicht wird, daß der Resonanzteil in einer geschlossenen Schleife arbeitet.

Wie in Fig. 8 gezeigt, die ein Kurvenbild ist, das Betriebseigenschaften eines Detektorteils zeigt, wird, bevor der Wechselrichterteil 30 zu arbeiten beginnt, das heißt, wenn die zentrale Spannung (P6) des Resonanzteils 6 während der Unterbrechung des Wechselrichterteils 30 V/2 beträgt, der optimale Weichstart realisiert. Hier bedeutet "V" die an einen Kollektor des Schaltleistungselements 22 und einen Resonanzkondensator 602 über eine Drossel 9 angelegte Gleichspannung. Wenn die Netzwechselspannungsversorgung 220 V beträgt, beträgt V etwa 310 V und somit beträgt V/2 etwa 155 V.

Um die Spannung (P6) an den Pegel von V/2 anzupassen, sollte ein Wert eines Pull-up-Widerstandes 502 gleich einer Summe eines Werts des Widerstandes 601 und des Widerstandes 505 sein. Der Wert des Widerstandes 505 ist jedoch so klein, daß er im Vergleich zum Widerstand 601 ignorierbar ist, der Widerstand 502 weist denselben Wert auf wie jener des Widerstandes 601, wodurch ermciglicht wird, daß die Gleichvorspannung des V/2-Pegels zum zentralen Punkt (P6) des Resonanzteils 6 geliefert wird.

Das Hauptmerkmal des Wechselrichters für den erfindungsgemäßen Mikrowellenofen besteht darin, durch eine Halbleiterschwingung eine Hochspannung zu erzeugen und ferner die Stärke der von der Halbleiterschwingung erhaltenen Hochspannung durch Verändern der Schwingungsfrequenzen zu verstärken oder zu verringern. Wenn die Schwingungsfrequenzen verringert werden, wird der Resonanzstrom erhöht, wodurch die Hochspannung erhöht wird. Wenn im Gegenteil die Schwingungsfrequenzen erhöht werden, wird die sekundäre Hochspannung gesenkt.

Die Ausgangsleistung des Mikrowellenofens, das heißt des Magnetrons, ist proportional zur Stärke der sekundären Hochspannung des Hochspannungstransformators, und daher wird die Ausgangsleistung des Mikrowellenofens durch Steuern der sekundären Hochspannung gesteuert.

Wie vorstehend dargelegt, ermöglicht der erfindungsgemäße Mikrowellenofen eine Präzisionssteuerung und eine Ausgangsleistungssteuerung durch Zurückführen eines Steuersignals in den Mikrowellenofen. Durch Erkennen eines anormalen Zustands des Steuersignals wird das Schaltungssystem geschützt, wodurch die Stabilität desselben verbessert wird.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung für Erläuterungszwecke offenbart wurden, werden Fachleute erkennen, daß verschiedene Modifikationen, Zusätze und Substitutionen möglich sind, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der Erfindung, wie in den zugehörigen Ansprüchen offenbart, abzuweichen.

Claims (18)

1. Mikrowellenofen mit einem Spannungsversorgungsteil (7), der eine Netzwechselspannung liefert, einem Gleichrichter- und Filterteil (8), der die Netzwechselspannung gleichrichtet und filtert, einem Hochspannungstransformator (24), der mit der Gleichspannung aus dem Gleichrichter- und Filterteil eine Hochspannung erzeugt, einem Magnetron (25), das mittels der vom Hochspannungstransformator gelieferten Hochspannung elektromagnetische Wellen erzeugt, wobei der Mikrowellenofen ferner folgendes umfaßt:
einen Steuersignal-Generatorteil (26), der ein Steuersignal erzeugt;
einen Wechselrichterteil (30), der die vom Gleichrichter- und Filterteil gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung mit hoher Spannung umwandelt; und
einen Steuerteil (40), der feststellt, ob das vom Hochspannungstransformator umgewandelte Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an das Magnetron (25) angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

2. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, welcher ferner folgendes umfaßt:
einen Bezugsspannungssignal-Eingabeteil (31), der ein Bezugsspannungssignal in diesen eingibt;
wobei der Steuerteil (40) einen Vergleicherteil (28) umfaßt, der das vom Hochspannungstransformator umgewandelte Steuersignal mit dem Bezugsspannungssignal vom Bezugsspannungssignal-Eingabeteil vergleicht.

3. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, wobei der Steuerteil ferner folgendes umfaßt:
einen D/A-Wandlerteil (2), der das vom Steuersignal- Generatorteil erzeugte Steuersignal umwandelt;
einen Ausgabesteuerteil (4), der das vom D/A- Wandlerteil umgewandelte Steuersignal steuert und ausgibt; und
einen Oszillatorteil (21), der einen Zyklus des vom Ausgabesteuerteil ausgegebenen Steuersignals verändert und das Steuersignal in den Wechselrichterteil eingibt.

4. Mikrowellenofen nach Anspruch 2, wobei der Steuerteil (40) ferner folgendes umfaßt:
einen D/A-Wandlerteil (2), der das vom Steuersignal- Generatorteil erzeugte Steuersignal umwandelt;
einen Ausgabesteuerteil (4), der das vom D/A- Wandlerteil umgewandelte Steuersignal steuert und ausgibt; und
einen Oszillatorteil (21), der einen Zyklus des vom Ausgabesteuerteil ausgegebenen Steuersignals verändert und das Steuersignal in den Wechselrichterteil eingibt.

5. Mikrowellenofen nach Anspruch 3, wobei der Steuerteil (40) ferner einen Ein-Aus- und Weichstarterteil (3) umfaßt, der einen Ein-Aus-Vorgang und einen Weichstartvorgang des Oszillatorteils (21) in Abhängigkeit von dem Steuersignal steuert.

6. Mikrowellenofen nach Anspruch 5, wobei der Steuerteil (40) ferner einen Niederspannungs-Sperrteil (1) umfaßt, der ein Stopsignal an den Ein-Aus- und Weichstarterteil (3) und den D/A-Wandlerteil (2) ausgibt, wenn vom Spannungsversorgungsteil eine anormale Spannung eingegeben wird.

7. Mikrowellenofen nach Anspruch. 3, wobei der Steuerteil (40) das Steuersignal an einen Eingangsanschluß des Ausgabesteuerteils (4) anlegt, wenn das Steuersignal nicht jenseits eines vorbestimmten Bereichs liegt.

8. Mikrowellenofen nach Anspruch 7, wobei der Ausgabesteuerteil (4) Widerstandseigenschaften zwischen einem Drainpol und einem Sourcepol eines Feldeffekttransistors (FET) verwendet.

9. Mikrowellenofen nach Anspruch 3, wobei der Oszillatorteil (21) einen Schalteil (27) umfaßt, der die Gleichspannung in eine Wechselspannung umschaltet.

10. Mikrowellenofen nach Anspruch 9, wobei der Schaltteil (27) aus einem Paar von Schaltleistungselementen (22, 23) besteht.

11. Mikrowellenofen nach Anspruch. 10, wobei der Steuerteil (40) das Steuersignal an einen Eingangsanschluß des Schaltteils anlegt, wenn das Steuersignal nicht jenseits eines vorbestimmten Bereichs liegt.

12. Mikrowellenofen nach Anspruch 11, wobei ein Transistor zum Ändern eines Werts eines externen Widerstands im Eingangsanschluß des Schaltteils (27) vorgesehen ist.

13. Mikrowellenofen nach Anspruch 5, wobei der Ein-Aus- und Weichstarterteil (3) Widerstandseigenschaften zwischen einem Drainpol und einem Sourcepol eines FET für den Weichstartvorgang verwendet.

14. Mikrowellenofen nach Anspruch 6, wobei der Niederspannungs-Sperrteil (1) aus einem logischen UND- Schaltungselement besteht, das den Transistor mit einem Photokoppler in Reihe schaltet.

15. Mikrowellenofen nach Anspruch 5, wobei der Steuerteil (40) das Steuersignal teilt und das geteilte Steuersignal in den D/A-Wandlerteil (2) und den Ein-Aus- und Weichstarterteil (3) eingibt.

16. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, wobei der Hochspannungstransformator (24) aus einem Ferritkern besteht, um einen Hochfrequenzverlust zu verringern.

17. Mikrowellenofen nach Anspruch 1, wobei der Steuerteil (40) das Steuersignal empfängt und feststellt, ob das Steuersignal vom Steuersignal-Generatorteil (26) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an den Wechselrichterteil (30) angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.

18. Mikrowellenofen nach Anspruch 17, wobei der Steuerteil (40) feststellt, ob das Steuersignal, das durch den Wechselrichterteil (30) läuft, innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, und verhindert, daß das Steuersignal an den Hochspannungstransformator (24) angelegt wird, wenn festgestellt wird, daß das Steuersignal jenseits des vorbestimmten Bereichs liegt.