DE4040052A1 - Hochfrequenz-erwaermungsvorrichtung mit einer ausgangs-steuerungsfunktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung mit einer Ausgangs- Steuerungsfunktion und insbesondere eine Hochfrequenz- Erwärmungsvorrichtung, welche eine Beschädigung eines Schaltkreises und Störungen aufgrund einer Frequenzänderung verhindern kann.

Bei einem konventionellen Hochfrequenz-Erwärmungsapparat ist ein Referenzspannungs-Erzeugungsschaltkreis, welcher ein Leistungsverbrauchs-Wechselsignal entsprechend zu mehreren vorbestimmten Hochfrequenzausgaben liefert, folgendermaßen aufgebaut:
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Basen der Transistoren TR3 bis TR5 mit den Ausgangsports P1 bis P3 eines Mikroprozessors verbunden, Kollektoren von Transistoren TR3 bis TR5 sind mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines geerdeten negativ rückgekoppelten Verstärkers über die Widerstände R14 bis R17 und einen Kondensator C3 verbunden. Die Beziehung zwischen diesen ist wie folgt: Zunächst werden Leistungsverbrauchs- Änderungssignale in acht Wahlmöglichkeiten, wie in Fig. 2 gezeigt, eingestellt, welche gemäß dem Wunsch eines Benutzers festgesetzt werden. Falls die jeweiligen "low"-, "high"-, "low"-Signale (high: hoher Pegel, low: niedriger Pegel) von den Ausgangsports P1, P3 eines Mikroprozessors ausgegeben werden, schalten die Transistoren TR3, TR5 ein und ein Transistor TR4 aus, demgemäß wird eine eingegebene und an einen invertierenden Eingangsport eines negativ rückgekoppelten Verstärkers gegebene Spannung V0 in der folgenden Formel (1) gezeigt:

Falls weiterhin vom Mikroprozessor alle Signale auf "high" ausgegeben werden, schalten die Transistoren TR3 bis TR5 ab. Daher zeigt der Ausgangsanschluß V0 0 Volt. Jedoch schalten die Transistoren TR3 bis TR5 ab und die Spannung wird exponentiell reduziert, wenn sich die Ladung eines Kondensators C3 über einen Widerstand R17 entlädt. Die Ausgangsspannung V0 verringert sich ebenfalls langsam und eine abnorme Störung (Rauschen) aufgrund einer Frequenzänderung wird erzeugt, falls eine Vielzahl von Ausgangssteueranschlüssen existiert, wobei das Problem bestand, daß mehrere Ausgangssteuerports eines Mikroprozessors nötig wurden.

Zusätzlich wurden in den US-Patenten Nos. 49 20 246, 45 83 167, 48 35 353, 48 33 581, 49 31 609, 49 00 885 konventionelle Hochfrequenz-Erwärmungsapparate ähnlich zur vorliegenden Erfindung offenbart. Ein repräsentatives Beispiel eines Hochfrequenz-Erwärmungsapparates gemäß dem Stand der Technik ist aus der US-PS 49 20 246 bekannt.

Dieser weist eine Hochfrequenz-Erwärmungsquelle zur Lieferung eines vorbestimmten Hochfrequenz- Erwärmungsausgangssignals auf; eine Invertereinrichtung mit einem Gleichrichter zum Gleichrichten einer Wechselstromeingangsleistung und mit einer Schalteinrichtung zum Schalten einer DC-Gleichspannung von dem Gleichrichter, und die eine Hochfrequenz- Treiberleistungsquelle zum Treiben der Hochfrequenz- Erwärmungsquelle bildet; eine Spannungserfassungs­ einrichtung zum Erfassen von Ausgangsspannungswerten der Schaltelemente der Invertereinrichtung; eine Mikroprozessoreinrichtung zum Ausgeben durch ein Ein-Aus-Signal des vorbestimmten Erzeugungszeitablaufs, das von einer Interrupt-(Unterbrechungs-)Verarbeitung abhängig ist entsprechend zu Ausgangsspannungen, die durch die Spannungserfassungseinrichtung erfaßt wurden, wobei der Mikroprozessor eine Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Referenztaktes enthält, eine Zählereinrichtung zum Zählen des Referenztaktes, der durch die Generatoreinrichtung gemäß einem festgesetzten Wert bezogen auf einen Hochfrequenz-Erwärmungsausgang erzeugt wurde, und eine Ein-Aus-Signalerzeugungs­ einrichtung zum Ausgeben von Ein-Aus-Signalen mit Ein-Aus-Perioden entsprechend zu dem Zählergebnis der Zähleinrichtung.

Desweiteren arbeitet diese Vorrichtung in einem Ausgabesteuermodus für das Ein-Aus-Zeit-Tastverhältnis unter Verwendung eines Mikroprozessors mit mehreren Steuersignalen, erfaßt einen Eingangsstrom durch Installierung eines Stromtransformators an einem Anschluß der AC-Wechselstromeingangsleistungsquelle, gibt den Strom auf den Mikroprozessor zurück und gibt das Steuersignal durch den Ausgangsport aus, wobei die Ausgangswerte über den Mikroprozessor gesteuert werden. Auf diese Weise wird der Apparat so gesteuert, die vorbestimmte Energiemenge zu verbrauchen. Jedoch bestehen die folgenden Probleme des Standes der Technik. Weil ein Steuersignal zum Treiben eines Schaltelementes direkt durch den Mikroprozessor ausgegeben wird, wird im Fall, daß der Mikroprozessor selbst Fehler durch Rauschen usw. erzeugt, ein hoher Signalpegel zum Treiben eines Schaltelementes kontinuierlich durch einen Ausgangsport ausgegeben.

Daher bestand das Problem, daß ein Schaltelement zerstört werden kann, weil mehr als die vorbestimmte Hochspannung auf das Schaltelement gegeben wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rauschen bzw. Störungen und eine Zerstörung von Schaltelementen in einem Inverter bei einer Frequenzveränderung zu verhindern.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung zu schaffen, welcher einen genauen Ausgangspegel durch Steuerung des zeitlichen Tastverhältnisses modulieren kann. Ein Leistungsverbrauchs-Änderungssignal innerhalb des einem hohen Leistungsverbrauch entsprechenden Pegels soll zur kontinuierlichen Spannungsabgabe verändert werden, und gleichzeitig ein Leistungsverbrauchs-Änderungssignal innerhalb des Pegels, welcher einem Vergleichsmittel eines niedrigen Leistungsverbrauchs entspricht, zu einer diskreten Ausgangsspannung verändert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Hochfrequenz- Erwärmungsvorrichtung vorgesehen, mit: einem Spannungs­ zufuhrschaltkreis zum Umsetzen einer Wechselstrom­ eingangsquelle in eine stabilisierte Gleichspannung, wobei der Spannungszufuhrschaltkreis ein Filter zum Filtern der Wechselstromeingangsleistung enthält; einen Gleichrichter und einen Glättungsschaltkreis; einem Magnetron zum Ausgeben von mehreren vorbestimmten Hochfrequenz-Erwärmungssignalen; einem Inverter zum Zuführen einer Treiberleistung zum Magnetron und Eingeben der Gleichspannung, wobei der Inverter einen Resonanzkondensator enthält, eine Fly-Wheel-Diode (Schwungrad), ein Schaltelement zum Schalten der Gleichspannung und einen Hochspannungstransformator; einem Mikroprozessor zum Ausgeben eines Signals oder mehr als einem mit einem Pegel gemäß dem Wunsch eines Benutzers, wobei der Mikroprozessor eine Vielzahl von Leistungsverbrauchs- Wechselsignalen zum Ändern eines Leistungsverbrauchs enthält, die einer Vielzahl von vorbestimmten Hochfrequenz-Erwärmungssignalen entspricht, die durch das Magnetron ausgegeben werden; einem primären Referenzspannungs-Generator zum Erzeugen der vorbestimm­ ten Referenzspannung gemäß einem Leistungsverbrauchs- Änderungssignal des Mikroprozessors, wobei der primäre Referenzspannungsgenerator einen Spannungserzeugungs­ schaltkreis zum Erzeugen der vorbestimmten Spannung gemäß den Ausgangssignalen des Mikroprozessors enthält, und einen Spitzenwerthalter zur Eingabe eines Ausgangssignals des Spannungserzeugungsschaltkreises, zum Erfassen eines Spitzenwertes und Halten desselben; einem Schutzschalt­ kreis zur Verhinderung von Störungs- bzw. Rauschsignal­ erzeugung und Schutz von Schaltelementen, zum Vergleichen eines Ausgangsignals des Spannungserzeugungsschaltkreises mit einer vorbestimmten Referenzspannung und zum Durchführen eines Sinkenbetriebs, falls das Ausgangs­ signal kleiner als die Referenzspannung ist und zum Abschalten des gesamten Schaltkreises des Apparates; einem Steuerschaltkreis zum Ausgeben der Differenz zwischen dem Wechselstrom- bzw. Spannungs- (im folgenden auch AC-)-Eingang und einem Ausgang des Spitzenwert­ halters zum Ausgleichen derselben, wobei der Steuerschaltkreis einen AC-Eingangs-Erfassungsschaltkreis enthält, zum Erfassen der AC-Eingangsleistung, einen Komparator zum Vergleichen eines Ausgangssignals des AC-Eingangsleistungs-Erfassungsschaltkreises mit einem Ausgangssignal des Spitzenwerthalters und einem integrierenden Schaltkreis zum Integrieren eines Ausgangs des Komparators; und einem Steuersignalausgabeschaltkreis zum Ausgeben eines Steuersignals zum Treiben eines Schaltelementes gemäß einem Ausgangssignal des Steuerschaltkreises, wobei der Steuersignalausgabe­ schaltkreis einen Triggergenerator zum Erzeugen eines Triggersignals von einem Neutralpunkt (Sternpunkt) des Schaltelementes enthält, einen Sägezahnoszillator zum Umsetzen des Triggersignals in eine Sägezahnwelle, einen Pulsbreitenmodulator zum Erzeugen einer gegebenen Impulsbreite gemäß einem Ausgangssignal des Sägezahn­ oszillators und des Integratorschaltkreises, und einen Treiberschaltkreis zum Treiben eines Schaltelementes gemäß einem Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators.

Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten nach Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich sein, in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen zur Verdeutlichung eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben ist.

Im Verlauf der folgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die angefügten Zeichnungen genommen, in denen zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Referenzspannungs­ erzeugungsschaltkreises einer Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung gemäß einer konventionellen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Signalausgabe durch den entsprechenden Port des Mikroprozessors nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Hochfrequenz- Erwärmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein gleichwertiges Schaltbild eines Spannungserzeugungsschaltkreises gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein ähnliches Schaltbild eines Spitzenwerthalters gemäß Fig. 3;

Fig. 6 ein gleichwertiges Schaltbild eines Störungsunterdrückungs- und Umschalt­ elementschutzschaltkreises gemäß Fig. 3;

Fig. 7 einen Schaltplan eines Pulsbreiten­ modulatorschaltkreises;

Fig. 8 mehrere Leistungsverbrauchs-Änderungs­ signale eines Mikroprozessors gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 9 die Ausgangsspannungen eines Spannungs­ erzeugungsschaltkreises bei verschiedenen Leistungsverbrauchs-Änderungssignalen nach Fig. 8;

Fig. 10A bis 10H sind Zeitablaufflußdiagramme und zeigen eine Schaltwellenform des entsprechenden Schaltkreises zur Erklärung eines Betriebs des Schaltkreises gemäß Fig. 3.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist insbesondere in Fig. 3 ein Blockschaltbild der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Ausgangsanschluß eines Störungsfilters 2 ist mit dem Ausgangsanschluß der AC-Eingangsleistungs­ quelle 1 verbunden, und mit einem Teil der Primärspule 20a eines Hochspannungstransformators 20 verbunden, parallel zu einem Resonanzkondensator 26 in einem Inverter 6, über einen Gleichrichterschaltkreis 3 und einen Glättungsschaltkreis 4. Ein weiterer Teil der Primärspule 20a eines Hochspannungstransformators 20 ist mit einem Kollektor eines Schaltelements 27 (ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) und mit einem Triggergenerator 9 verbunden. Das Schaltelement 27 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 11 über einen Treiber 12 verbunden und gleichzeitig ist ein Triggergenerator 9 mit einem Pulsbreitenmodulator 11 verbunden. Die Sekundär­ spule 20c eines Hochspannungstransformators 20 ist mit einem Magnetron über einen Spannungsverdoppler 8 verbunden. Ein Stromtransformator 5 in Verbindung mit einem Anschluß einer Wechselstromeingangsleistungsquelle 1 ist an einen invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 14 mit einer negativen Rückkopplungs­ verstärkungsfunktion über den AC-Eingangserfassungs­ schaltkreis 13 verbunden. Ein Eingangsanschluß eines integrierenden Schaltkreises 15 ist mit einem Ausgangsanschluß eines Komparators 14 verbunden, und ein Ausgangsanschluß des integrierenden Schaltkreises 15 ist mit einem Pulsbreitenmodulator 11 über eine Diode 29 verbunden. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluß eines Komparators 14 ist mit einem Ausgangsanschluß eines Spitzenwerthalters 16 verbunden.

Zusätzlich ist eine Aktualisierungseinheit 30 mit einem Eingangsanschluß eines Mikroprozessors 19 verbunden, und Ausgangsports P1, P2 des Mikroprozessors 19 sind mit den Eingangsanschlüssen eines Spannungsgenerators 18 verbunden.

Ausgangsanschlüsse eines Spannungsgenerators 18 sind mit Eingangsanschlüssen des Spitzenwertdetektors 16 und eines Störungs-/Rauschunterdrückungs- und Schaltelement­ schutzschaltkreises 17 verbunden. Ein Ausgangsanschluß des Rauschunterdrückungs- und Schaltelementschutz­ schaltkreises ist mit Ausgangsanschlüssen des integrierenden Schaltkreises 15 und des Spitzenwert­ halters 16 und eines Pulsbreitenmodulatorschaltkreises 11 verbunden.

Fig. 4 zeigt ein ähnliches Schaltkreisdiagramm eines Spannungserzeugungsschaltkreises 18, welcher Photo-(bzw. Opto-)Koppler PC1, PC2 mit Photodioden LED1, LED2 und Phototransistoren TR1, TR2 und Widerstände R1 bis R2 enthält, die an die Gleichspannungsquelle VCC und die Photokoppler PC1, PC2 angeschlossen sind.

Fig. 5 ist ein ähnliches Schaltbild eines Spitzenwert­ halters 16, wobei der Spitzenwerthalter 16 einen negativ rückgekoppelten Verstärker OP1 und einen Halbwellen­ gleichrichterschaltkreis mit einer Diode D1 und einem Kondensator C1 aufweist, welcher mit einem Ausgangs­ anschluß des negativ rückgekoppelten Verstärkers OP1 und einen Widerstand R6 verbunden ist.

Fig. 6 zeigt ein ähnliches Schaltbild eines Rauschunterdrückungs- und Schaltelementschutz­ schaltkreises 17, welcher einen Referenzspannungs- Erzeugungsschaltkreis mit einem Widerstand R7 aufweist, einem Widerstand R8 und einer DC-Spannungsquelle VCC, einem Komparator OP2, und Dioden D2, D3, die an einen Ausgangsanschluß des Komparators OP2 angeschlossen sind.

Fig. 7 zeigt einen gleichwertigen Schaltplan eines Pulsbreitenmodulatorschaltkreises, der einen Referenz­ spannungs-Erzeugungsschaltkreis aufweist, mit Wider­ ständen R9, R10, zur Erzeugung einer Referenzspannung am Beginn des Betriebs, mit einem Komparator OP3 und einer Diode D4, die zwischen zwei Eingangsanschlüssen verbunden ist.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform von mehreren Leistungs­ verbrauchs-Änderungssignalen in einem Mikroprozessor 19.

Fig. 9 ist eine Ausführungsform der Ausgangsspannungen VA eines Spannungserzeugungsschaltkreises 19 gemäß dem Leistungsverbrauchs-Änderungssignal nach Fig. 8.

Der Betrieb der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 10A bis 10H ausführlich erläutert werden.

Falls zuerst eine Leistung am Eingang angelegt wird, geben die Ausgangsports P1, P2 des Mikroprozessors 19 ein hohes Signal des niedrigsten Ausgangspegels 0, wie in Fig. 8 gezeigt, aus, die Photodioden LED1, LED2 der Photokoppler PC1 und PC2 eines Spannungserzeugungs­ schaltkreises 18 wie in Fig. 4 gezeigt schalten ab, die Phototransistoren TR1, TR2 schalten ebenfalls ab.

Weil die Spannung VA des entsprechenden nicht­ invertierenden Eingangsanschlusses eines negativ rückgekoppelten Verstärkers OP1 und eines Komparators OP2 eines Spitzenwerthalters 16 und einem Rauschunter­ drückungs- und Schaltelementschutzschaltkreises 17 0 Volt ist, ist der Ausgangsanschluß eines Komparators OP2 in Fig. 6 logisch niedrig, so daß das Potential von VF ebenfalls logisch niedrig ist, wodurch das Potential VG größer als das von VF ist, die Diode D4 einschaltet und ein Ausgangsanschluß des Komparators OP3 einen Pulsbreitenmodulationsschaltkreis wie in Fig. 7 gezeigt auf einen niedrigen Signalpegel schaltet.

Falls ein bipolarer Transistor mit isoliertem Gate eines Schaltelementes 27 abgeschaltet ist, schaltet die Primärspule 20a eines Hochspannungstransformators 20 ab. Falls unter der obigen Bedingung der Benutzer einen maximalen Ausgabezustand durch Steuerung eines Mikroprozessors 19 über eine Betriebseinheit 30 einstellt, haben die Ausgangsports P1, P2 des Mikroprozessors 19 niedrige Signalpegel, wie in Fig. 8 gezeigt. Als Ergebnis davon schalten die Photodioden LED1, LED2 eines in Fig. 4 gezeigten Spannungserzeugungs­ schaltkreises 18 und Phototransistoren TR1, TR2 ein. Falls dann die Werte der Widerstände R3 bis R5 jeweils 5,6 kohm, 3,0 kohm, 2 kohm sind, beträgt die Spannung VA 6,07 V, wie in der folgenden Formel (2) gezeigt:

Die verschiedenen durch das gleiche Verfahren erhaltenen Spannungen VA sind in Fig. 9 gezeigt.

Falls demgemäß die Spannung VA größer als eine Referenz­ spannung VB ist, die durch die Widerstände R7 und R8 in Fig. 6 eingestellt wird, ist die Ausgangsspannung eines Komparators OP2 hoch, so daß auch, wenn die Diode D3 abschneidet, Spannungen über die Verteilungswiderstände R9, R10 eines Pulsbreitenmodulationsschaltkreises 11 an nichtinvertierende Anschlüsse eines Komparators OP3 angelegt werden, wobei die Spannung beim ersten Betrieb benutzt wird.

Wie in Fig. 6 dargestellt, verhindert ein Störungs- bzw. Rauschunterdrückungs- und Schaltelementschutzschaltkreis 17 eine Störungserzeugung und einen Durchbruch eines Schaltelements 27 aufgrund einer Frequenzänderung, falls eine Ausgangsspannung VA eines Spannungserzeugungs­ schaltkreises 18 gemäß einem Ausgangssignal eines Mikroprozessors 19 höher als ein Referenzspannungswert 2 Volt ist, der durch die Widerstände R7, R8 in dieser Ausführungsform festgesetzt wird, wobei der Spannungswert 2 Volt auf die minimale Betriebszeit 8 µsec. gesetzt ist, aufgrund wiederholter Experimente mit einem Schaltelement 27. Die Grenze der Zeit liegt innerhalb 15 µsec. Falls sie geringer als 8 µsec. ist, wird das niedrigere Signal ausgegeben, falls eine Stromsinkenoperation durch die Dioden D2, D3 ausgeführt wird, wird der gesamte Schaltkreis betrieben.

Zum Starten des Betriebes ist eine Spannung VF niedriger als eine Ausgangsspannung eines Integrators 15, die erzeugt wird, wenn eine normale Ausgabe gesteuert wird, falls nämlich ein Leistungsverbrauchs-Änderungssignal den Pegel 8 der Fig. 8 annimmt, ist die Spannung VA 3,15 Volt, wie in Fig. 9 dargestellt, und falls eine Ausgabe des Wechselstromeingangserfassungsschaltkreises 13 3,15 Volt beträgt, wird ein Ausgang des Komparators 14 betrieben.

Beim anfänglichen Betrieb ist eine Spannung VF niedriger als eine Ausgangsspannung eines integrierenden Schalt­ kreises 15, die zur Steuerung einer normalen Ausgabe erzeugt wird, weil, falls ein Leistungsverbrauchs- Änderungssignal den Pegel 8 der Fig. 8 annimmt, die Spannung VA 3,15 Volt wie in Fig. 9 gezeigt wird, und falls ein Ausgang des AC-Eingangserfassungsschaltkreises 13 auf 3,15 Volt liegt, wird eine Ausgabe des Komparators 14 erzeugt und durch einen integrierenden Schaltkreis 15 integriert und die Spannung VF wird durch die Diode 29 und einen aktuellen Ausgang oberhalb des gewünschten Steuerpegels erzeugt.

Da die Spannung VA auf den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines rückgekoppelten Verstärkers OP1 eines Spitzenwerthalters 16 wie in Fig. 5 gezeigt gegeben wird, schaltet ein Ausgangsanschluß des rückgekoppelten Verstärkers OP1 auf ein hohes Signal, falls jedoch eine Ausgangsspannung auf einen invertierenden Eingangs­ anschluß über einen Halbwellen­ gleichrichter angelegt wird, wird ein Spitzenwert erfaßt und gehalten.

Falls zusätzlich die Photodioden LED1 und LED2 eines Spannungserzeugungsschaltkreises 18 wie in Fig. 4 abgeschaltet sind, sind auch die Phototransistoren TR1 und TR2 aus, der Pegel der Spannung VA wird exponentiell wie in Fig. 10C gezeigt reduziert, jedoch ist der Pegel der Spannung VC stabil.

Falls die Spannung VA geringer als die Referenzspannung 2 Volt ist, sind die Spannungen VC, VA in Fig. 5 auf niedrigem Pegel, und auch die Spannung VF ist auf niedrigem Pegel. Daher schaltet das Schaltelement 27 eines Inverters 6 sofort ab.

Das heißt, auch falls die Spannung VA exponentiell reduziert wird, sind die Spannungen VC, VK stabil, wenn die Spannung VA größer als 2 Volt ist. Das Schaltelement 27 wird sofort abgeschaltet, falls sie geringer als 2 Volt ist. Falls es daher aus ist, kann eine Erzeugung einer Frequenzänderungsrate entsprechend einem Ausgabeveränderungverhältnis verhindert werden.

Desweiteren kann beim normalen Betrieb das Potential VA über eine negative Rückkopplungsverstärkungsfunktion des Komparators 14 gleich dem von VC und VK werden, der Pegel von VA ist auch gleich dem des AC-Eingangserfassungs­ schaltkreises 13.

Ein Ausgangszustand P1, P2 eines Mikroprozessors 19 entsprechend zum Ausgangspegel ist in Fig. 8 gezeigt. Falls zum Beispiel ein Ausgangspegel 10 beträgt, sind die Anschlüsse P1 und P2 eines Mikroprozessors 19 im Niedrigpegelzustand, dann ist die Spannung VA wie in Fig. 9 gezeigt ungefähr 6, die Spannung wird in den nichtinvertierenden Anschluß des Komparators 14 über den Spitzenwerthalter 16 eingegeben. Ein Komparator 14 vergleicht die Spannung am AC-Eingang über einen Eingangserfassungsschaltkreis 13 und gibt die Differenz­ spannung aus. Nachdem das Differenzsignal durch einen integrierenden Schaltkreis 15 verstärkt wurde, gibt er dieses in einen invertierenden Anschluß des Komparators OP3 eines Pulsbreitenmodulatorschaltkreises 11 über eine Diode 29 wie in Fig. 7 gezeigt ein. Nachdem das Trigger­ signal eines Triggergenerators 9 am Neutralpunkt des Einschaltelementes 27 in eine Sägezahnwellenform eines Sägezahnoszillators umgesetzt wurde, wird diese auf einen invertierenden Anschluß des Komparators OP3 in Fig. 7 gegeben.

Der Komparator OP3 vergleicht diese wie in Fig. 10B und erzeugt unterschiedlich breite Impulse, wie in Fig. 10C bis 10E gezeigt, entsprechend zum Wert der Spannung VF. Das heißt, auch falls der Mikroprozessor 19 verschiedene Leistungsverbrauchs-Änderungssignale der Fig. 8 ausgibt, wird der Betrieb wie oben ausgeführt. Falls insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 8 Leistungsverbrauchs- Änderungssignale im Hoch- oder Niedrigpegelzustand einer kontinuierlichen Pegelform mehr als der Ausgangspegel 8 sind, wird ein Schaltelement 27 kontinuierlich gesteuert, um einen konstanten Leistungsverbrauch aufrechtzuerhalten und nicht ein oder aus zu sein.

Falls er auf der anderen Seiten geringer als der Ausgangspegel 8 ist, ist das Schaltelement 27 ein bzw. aus mit einem Ein/Aus-Tastzeitverhältnis und steuert die Ausgabe der Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung. Daher kann das Flackern eines elektrischen Lichtes hervor­ gerufen durch Frequenzstörungen reduziert werden und die Aufgabe der Vorrichtung kann genau gesteuert werden bis zu einem niedrigen Pegel eines Leistungsverbrauchs- Änderungssignals.

Wie oben beschrieben, kann, da die Ausgänge kontinuierlich innerhalb der hohen Ausgangspegel 8, 10 des Leistungsverbrauchs-Änderungssignals in Fig. 8 erzeugt werden, das Flackern eines elektrischen Lichtes minimiert werden und eine Hochfrequenzausgabe kann durch das Zeit-Tastverhältnisverfahren gesteuert werden und eine genaue Ausgabe kann reguliert werden.

Es wird dabei insbesondere ein Effekt erzielt, daß eine Störung aufgrund von Frequenzänderung und eine Zerstörung eines Schaltelementes verhindert werden kann. Im Aus-Zustand schaltet es sofort aus, sobald die Einheit konstante Ausgaben erzeugt.

Die vielen Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung offensichtlich sein und daher ist es mit den angefügten Ansprüchen beabsichtigt, alle Eigenschaften und Vorteile dieses Systems abzudecken, die im Sinne der Erfindung sind. Weil desweiteren verschiedene Modifikationen und Veränderungen für den Fachmann offensichtlich sind, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf den genauen Aufbau und den Betrieb wie dargestellt und beschrieben zu beschränken. Daher sollen alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente als in das Gebiet der Erfindung fallend betrachtet werden.

Claims (7)

1. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung mit einer Ausgangssteuerungsfunktion, mit:
einem Spannungszufuhrschaltkreis (2-4) zum Umsetzen von Wechselstromleistung in eine stabilisierte Gleichspannung, wobei der Spannungszufuhrschaltkreis ein Filter (2) zum Filtern einer Störung der Wechselstromleistung und einen Gleichrichter (3) zum Gleichrichten einer gefilterten Leistung und einen Glättungsschaltkreis (4) zum Glätten einer gleichgerichteten Gleichstromleistung enthält;
einem Magnetron zum Ausgeben mehrerer vorbestimmter Hochfrequenz-Erwärmungssignale;
einem Inverter (6) zum Zuführen einer Hochfrequenz- Treiberleistung zum Magnetron und Eingeben einer Gleichspannung, die von dem Spannungszufuhr­ schaltkreis ausgegeben wird, wobei der Inverter (6) ein Schaltelement (27) zum Schalten der Gleich­ spannung von dem Spannungszufuhrschaltkreis (2-4) und einen Hochspannungswandler enthält;
einem Mikroprozessor (19) zum Ausgeben eines Signals mit mehr als einem Pegel gemäß der Bevorzugung eines Benutzers, wobei der Mikroprozessor mehrere Leistungsverbrauchs-Veränderungssignale zur Veränderung eines Leistungsverbrauchs aufweist, die mehreren vorbestimmten Hochfrequenz-Erwärmungs­ signalen zur Ausgabe durch das Magnetron entsprechen;
einem Referenzspannungs-Erzeugungsschaltkreis zum Erzeugen der vorbestimmten Referenzspannung in Übereinstimmung mit einem Leistungsverbrauchs- Änderungssignal des Mikroprozessors, wobei der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltkreis einen Spannungserzeugungsschaltkreis (18) zum Erzeugen der vorbestimmten Spannung in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen des Mikroprozessors und einen Spitzenwerthaltekreis (16) enthält, zum Eingeben eines Ausgangssignals des Spannungserzeugungs­ schaltkreises (18) und Erfassen und Halten eines Spitzenwertes;
einem Schaltkreis (17) zum Verhindern der Erzeugung von Störungen und zum Schaltelementschutz, der den gesamten Schaltkreis der Vorrichtung unwirksam macht und einen Sinkenbetrieb (sinking) ausführt, falls eine Ausgangsspannung des Spannungserzeugungs­ schaltkreises (18) geringer als die vorbestimmte Referenzspannung ist;
einem Steuerschaltkreis (13-15) zum Integrieren und Ausgeben der Differenz einer Wechselstromeingabe und einer Ausgabe des Spitzenwerthaltekreises (16), um dieselben auszugleichen, wobei der Steuerschaltkreis einen Wechselstromeingangs-Erfassungsschaltkreis (13) und einen Komparator (14) enthält, zum Vergleichen der Ausgabe des Spitzenwerthaltekreises (16) mit dem Wechselstromeingangs-Erfassungsschaltkreis (13), und einen integrierenden Schaltkreis (15) zum Integrieren des Ausgabesignals des Komparators; und
einem Steuersignal-Erzeugungsschaltkreis (9-12) zur Ausgabe eines Steuersignals zum Treiben des Schaltelementes (27) gemäß einem Ausgangssignal des Steuerschaltkreises, wobei der Steuersignal-Ausgabe­ schaltkreis einen Triggergenerator (9) enthält, zum Erzeugen eines Triggersignals von einem Neutralpunkt des Schaltelementes (27), einen Sägezahnoszillator (10) zum Umsetzen des Triggersignals in eine Sägezahnwelle, einen Pulsbreitenmodulatorschaltkreis (11) zur Erzeugung einer gegebenen Impulsbreite entsprechend zu einem Ausgangssignal des Sägezahn­ oszillators (10) und des integrierenden Schaltkreises (15), und einen Treiberschaltkreis (12) zum Treiben des Schaltelementes (27) gemäß einem Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulatorschaltkreises (11).

2. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Leistungsverbrauchs-Änderungssignale des Mikroprozessors (19) mit den entsprechenden zwei Pegeln ausgegeben werden, wobei die Änderungssignale, die in den Bereich des hohen Leistungsverbrauchs unter den mehreren Leistungsverbrauchs-Änderungs­ signalen fallen, auf eine kontinuierliche Pegel­ invariabilität zur Steuerung des Leistungsverbrauchs gesetzt werden, und Änderungssignale, die in den mittleren, niedrigen Leistungsverbrauchsbereich fallen, auf einen diskreten Pegel gesetzt werden, um den Leistungsverbrauch so zu steuern, daß das Schaltelement (27) in einen Ein-Aus-Zustand nach dem Zeit-Tastverhältnisverfahren umgeschaltet wird.

3. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenz-Änderungssignal für Änderungssignale des Zeit-Tastverhältnisverfahrens, die in den mittleren, niedrigen Leistungsverbrauchsbereich fallen, auf einen Wert gesetzt wird, der ungefähr 50% des maximalen Leistungsverbrauchs entspricht.

4. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (17) zur Unterdrückung der Störungserzeugung und zum Schaltelementschutz eine Referenzspannungsquelle (R7, R8) aufweist, zur Erzeugung der vorbestimmten Spannung entsprechend der minimalen einschaltfähigen Zeit des Schaltelements (17), einen Komparator (OP2) zum Vergleichen einer Spannung der Referenzspannungsquelle und der Ausgangsspannung des Spannungserzeugungsschaltkreises (19), und mehrere mit dem Ausgangsport des Komparators (OP2) verbundene Dioden (D2, D3).

5. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale einschaltfähige Zeit des Schaltelementes (27) im Inverter (6) innerhalb des Bereiches von ungefähr 8 µsec. bis 15 µsec. liegt.

6. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwerthaltekreis (16) des Referenzspannungs- Erzeugungsschaltkreises einen rückgekoppelten Verstärker (OP1) zur Eingabe der Ausgangsspannung des Spannungserzeugungsschaltkreises (18) und einen Gleichrichter (D1) zum Gleichrichten des Ausgangssignales des rückgekoppelten Verstärkers aufweist.

7. Hochfrequenz-Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeugungsschaltkreis (18) eine Konstant- Gleichspannungsquelle (VCC) aufweist, mehrere Optokoppler (PC1, PC2), die mit dem Ausgangsanschluß des Mikroprozessors (19) verbunden sind, und mehrere Dioden, die zwischen den Optokopplern und einer Konstant-Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.