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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenherd aufweisend
ein Magnetron, das eine Anode, eine Kathode und ein Heizelement besitzt,
und eine Leistungsversorgung für
das Magnetron, die einen Hochspannungstransformator mit einer Sekundärwicklung
mit Hochspannung zum zur Verfügung
stellen einer Anodenspannung für
das Magnetron und einen Kondensator einschließt, der parallel zu der Sekundärwicklung
mit Hochspannung geschaltet ist, um einen Resonanzschaltkreis zu
bilden.
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Ein
bekannter Mikrowellenherd, wie er in 4 dargestellt
ist, weist einen Hochspannungstransformator 55 zum Erzeugen
einer Hochspannung aus einer von außen zugeführten AC-(Wechselstrom)-Leistung
und ein Magnetron 51 zum Erzeugen elektromagnetischer Wellen
auf.
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Der
sekundäre
Teil des Hochspannungstransformators 55 weist zwei Wicklungen
mit unterschiedlichen Anzahlen von Windungen auf. Wenn eine AC-Leistung
der primären
Wicklung des Hochspannungstransformators 55 zugeführt wird,
werden unterschiedliche Spannungen in die zwei Wicklungen von seinem
sekundären
Teil induziert. Die niedrigere Spannung von wenigen Volt wird in
einer der Sekundärwicklungen
zum Aufheizen der Kathode des Magnetrons 51 erzeugt. Mehrere
tausend Volt werden in der anderen Sekundärwicklung zum Schaffen einer Anodenspannung
für das
Magnetron 51 erzeugt.
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Wenn
diese Spannungen an dem Magnetron 51 angelegt werden, oszilliert
das Magnetron 51 und erzeugt Mikrowellen.
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Ein
Gleichrichtungsschaltkreis ist zwischen dem Hochspannungstransformator 55 und
dem Magnetron 51 zum Gleichrichten der Hochspannungsversorgung
für die
Anode des Magnetrons vorgesehen. Der Gleichrichterschaltkreis schließt eine
Gleichrichterdiode 61 und einen Glättungskondensator 62 ein. Der
Kondensator 62 und die Diode 61 sind über die Hochspannungssekundärwicklung
des Hochspannungstransformators 55 in Reihe geschaltet
und die Kathode des Magnetrons 51 ist mit dem Verbindungspunkt
zwischen dem Kondensator 62 und der Diode 61 verbunden.
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In
diesem bekannten Mikrowellenherd besteht, wie in 5 dargestellt,
ein Problem darin, dass die Schaltkreiselemente durch Spannungsspitzen
beschädigt
werden können,
die zu Beginn der Betriebstätigkeit
des Magnetrons und während
des Magnetronbetriebs erzeugt werden.
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Selbst
wenn eine Hochspannung zwischen der Kathode und der Anode angelegt
wird, oszilliert das Magnetron 51 nicht, bevor der Draht
erhitzt ist. Wenn allerdings das Magnetron 51 zu arbeiten
beginnt wird eine Anodenspannungsspitze von ungefähr 8000
Volt zwischen der Anode und der Kathode zugeführt, bis der Draht erhitzt
ist, nämlich
während eines
nicht oszillierenden Zeitraums. Durch die zwischen der Anode und
der Kathode während
des frühen
nicht oszillierenden Zeitraums angelegte übergroße Hochspannung wird die Arbeitsweise
des Magnetrons 51 verschlechtert und das Rauschen des Drahtes
gleichzeitig verstärkt.
Da außerdem
eine übergroße Hochspannung
die Gleichrichtungsdiode 61 in Sperrrichtung vorspannt,
kann die Gleichrichterdiode 61 beschädigt werden.
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Ein
bekannter Ansatz zum Lösen
dieses Problems besteht darin, ein Relais und einen Widerstand einzuschalten,
die parallel in der Leistungsversorgung zum Hochspannungstransformator
geschaltet sind. Wenn elektrische Leistung anfänglich angelegt wird, ist das
Relais geöffnet
und ein Strom wird dem Hochspannungstransformator über den
Widerstand zugeführt.
Zu einer vorbestimmten Zeit danach wird das Relais geschlossen und überbrückt den
Widerstand.
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Allerdings
steigen die Herstellungskosten auf Grund des Relais und des Widerstandes.
Außerdem
wird das Relais wiederholt an und abgeschaltet, um den Mikrowellenherd
zu betreiben und die Kontakte des Relais können fehlerhaft werden und
der Widerstand kann beschädigt
werden. Außerdem muss
die in Sperrrichtung vorgespannte Durchbruchspannung der Gleichrichterdiode 61 ge nügend groß sein,
um zu verhindern, dass die Gleichrichterdiode 61 beschädigt wird.
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Die
US-A-4,593,167 und die US-A-4,933,830 offenbaren einen Resonanzkondensator
parallel zur Sekundärwicklung
des Hochspannungstransformators zum Energisieren eines Magnetrons
in einem Mikrowellenherd.
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Ein
Mikrowellenherd nach der vorliegenden Erfindung wird dadurch gekennzeichnet,
dass der Kondensator einen Wert besitzt, durch welchen die Anodenspannung
des Magnetrons reduziert wird, während
das Magnetron auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt wird.
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Vorzugsweise
schließt
der Hochspannungstransformator eine Sekundärwicklung mit Niederspannung
ein, um das Heizelement des Magnetrons mit Strom zu versorgen, wobei
der Kondensator so wirkt, dass er das Auftreten von Spannungsspitzen im
Ausgang der Sekundärwicklung
mit Niederspannung verhindert.
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Vorzugsweise
weist die Leistungsversorgung außerdem einen Glättungskondensator
auf, der zwischen einem Ende der Sekundärwicklung mit Hochspannung
und der Kathode des Magnetrons geschaltet ist, und einen Gleichrichter,
der zwischen die Anode und die Kathode des Magnetrons geschaltet ist.
Noch mehr bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis der Kapazität des Glättungskondensators
zu der Kapazität
des parallel zu der Sekundärwicklung
mit Hochspannung geschalteten Kondensators in dem Bereich von 5:1
bis 10:1 liegt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels unter Bezugnahme
auf die 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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1 ein
Schaltdiagramm eines Mikrowellenherdes gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
Wellenform einer Spannung zeigt, die dem Heizelement des Magnetrons
in der Schaltung aus 1 zugeführt wird;
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3 eine
Wellenform einer Spannung zeigt, die zwischen der Anode des Magnetrons
und der Kathode in der Schaltung aus 1 angelegt wird;
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4 ein
Schaltdiagramm eines bekannten Mikrowellenherdes ist; und
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5 eine
Wellenform einer Spannung ist, die dem Heizelement des Magnetrons
in der Schaltung aus 4 zugeführt wird.
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Unter
Bezugnahme auf 1 weist ein Mikrowellenherd
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Leistungsversorgungsteil 3, einen Hochspannungstransformator 5 zum
Erzeugen einer Hochspannung und ein Magnetron 1 zum Erzeugen
von Mikrowellen auf, welcher mittels des Hochspannungstransformators 5 mit
Energie versorgt wird.
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Eine
Lampe 2 zum Beleuchten des Kochraumes des Ofens (nicht
dargestellt) und ein Motor 4 eines Kühlungsventilators zum Kühlen der
elektrischen Komponenten des Herdes, einschließlich des Hochspannungstransformators 5 und
des Magnetrons 1, sind über
den Leistungsversorgungsteil 3 angeschlossen. Die Primärwicklung 9 des
Hochspannungstransformators 5 ist parallel zur Lampe 2 und zum
Ventilatormotor 4 geschaltet.
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Der
Hochspannungstransformator 5 besitzt erste und zweite Sekundärwicklungen 6, 7,
die unterschiedliche Anzahlen von Windungen besitzen. Eine Niederspannung
von wenigen Volt wird in der ersten Sekundärwicklung 6 für das Heizelement
des Magnetrons erzeugt. Mehrere Tausend Volt werden allerdings über die
zweite Sekundärwicklung 7 erzeugt, um
sie als Spannung der Anode des Magnetrons zur Verfügung zu
stellen.
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Das
Magnetron 1 weist eine Anode auf, die einen Hohlraum begrenzt,
eine in der Mitte des Hohlraums angeordnete Kathode, und einen Draht
zum Erhitzen der Kathode zum Ermöglichen
der thermischen Emission von Elektronen. Der Draht ist mit der ersten
Sekundärwicklung 6 des
Hochspannungstransformators 5 verbunden, und eine Spannung
von mehreren Volt wird ihm zugeführt.
Die Anode des Magnetrons 1 ist mit einem Ende der zweiten
Sekundärwicklung 7 verbunden
und die Kathode ist mit dem anderen Ende der zweiten Sekundärwicklung 7 über einen
Gleichrichterschaltkreis verbunden. Auf diese Weise werden mehrere
Tausend Volt zwischen der Kathode und der Anode des Magnetrons 1 angelegt.
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Das
Magnetron 1 erzeugt Mikrowellen durch das Emittieren von
Elektronen aus der Kathode, die durch den Draht erhitzt wird, welcher
selbst durch den Strom aus der ersten Sekundärwicklung 6 des Hochspannungstransformators 5 erhitzt
wird. Der Zeitraum zwischen der Zeit, in der die Hochspannung aus
dem Hochspannungstransformator 5 zwischen der Anode und
der Kathode angelegt wird bis zu der Zeit, in der der Draht erhitzt
ist, wird der „frühe nicht oszillierende
Zeitraum" genannt.
Die Spannung zwischen der Anode und der Kathode des Magnetrons 1 während dieses
Zeitraums wird die „nicht
oszillierende Anodenspitzenspannung" genannt.
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Der
Gleichrichterschaltkreis schließt
einen Glättungskondensator 12 zwischen
einem Ende der zweiten Sekundärwicklung 7 und
der Kathode des Magnetrons 1 und eine Gleichrichterdiode 11 geschaltet
zwischen der Kathode des Magnetrons 1 und dem anderen Ende
der zweiten Sekundärwicklung 7 ein.
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Ein
Resonanzkondensator 10 wird parallel zu der zweiten Sekundärwicklung 7 geschaltet.
Der Resonanzkondensator 10 bildet einen Resonanzschaltkreis
mit der zweiten Sekundärwicklung 7.
Vorzugsweise wird die Kapazität
des Resonanzkondensators 10 entsprechend der Kapazität des Glättungskondensators 12 festgelegt
und ist vorzugsweise so aufgebaut, dass er den elektrischen Stromeingang an
dem Resonanzkondensator 10 minimiert. Um den elektrischen
Stromeingang zu dem Resonanzkondensator 10 zu minimieren,
wird es bevorzugt, wenn das Verhältnis
der Kapazität
des Glättungskondensators 12 zu
der Kapazität
des Resonanzkondensators 10 ungefähr 5:1 bis 10:1 beträgt.
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Der
von dem Resonanzkondensator 10 gebildete Resonanzschaltkreis
kann die Zufuhr von Hochspannung zu der Kathode und der Anode des Magnetrons 1 über die
zweite Sekundärwicklung 7 verzögern, während der
Zeit, in der der Resonanzkondensator 10 durch den Ausgang
der zweiten Sekundärwicklung 7 geladen
wird. Wie in 3 dargestellt, wird dementsprechend
die während
des „frühen nicht
oszillierenden Zeitraums" zu
der Anode und der Kathode des Magnetrons 1 zugeführte „nicht
oszillierende Anodenspitzenspannung" von ungefähr 8000 V auf ungefähr 6000
V reduziert und die in Sperrrichtung vorgespannte, der Gleichrichterdiode 11 zugeführte Spannung
wird auf ungefähr
6000 V reduziert. Hier besitzt die Anodenspitzenspannung einen negativen
Wert, weil die 3 die Wellenform der zu der
Kathode zugeführten
Spannung zeigt. Wie in der 2 gezeigt
ist, wird außerdem
die dem Draht in dem oben beschriebenen Schaltkreis aus dem Stand
der Technik zugeführte
Spannungsspitze beseitigt. Dementsprechend wird es möglich, den Draht
vor einer Beschädigung
zu schützen
und das in dem Draht erzeugte Rauschen, beziehungsweise Geräusch, zu
reduzieren.
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Mit
einem derartigen Aufbau werden zu Beginn des Betriebes des Mikrowellenherdes,
wenn der Leistungsteil 3 elektrische Leistung dem Hochspannungstransformator 5 zuführt, die
Spannungen von mehreren Volt und von mehreren Tausend Volt jeweils
in die ersten und zweiten Sekundärwicklungen 6, 7 der
Sekun därspule
des Hochspannungstransformators 5 induziert. Anschließend wird
die in den Sekundärspulenteil 7 induzierte
Spannung den Resonanzkondensator 10 laden und sie wird
durch den Glättungskondensator 12 und
die Gleichrichterdiode 11 gleich gerichtet und geglättet. Danach
wird die gleichgerichtete Spannung der Kathode und der Anode des
Magnetrons 1 zugeführt.
Gleichzeitig wird die in die erste Sekundärwicklung 6 des Hochspannungstransformators 5 induzierte
Spannung dem Draht ohne Spitzen zugeführt. Während des nicht oszillierenden
Zeitraums, in dem der Draht erhitzt wird, wird die der Kathode und
der Anode durch den Sekundärspulenteil 7 zugeführte Hochspannung
durch den Resonanzkondensator 10 abgesenkt, das bedeutet,
dass die „nicht
oszillierende Anodenspannungsspitze", die der Kathode und der Anode während des „frühen nicht
oszillierenden Zeitraums" zugeführt wird,
auf ungefähr
6000 V abgesenkt wird. Danach, wenn der Draht genügend erhitzt
ist, wird die zu der Kathode und der Anode zugeführte Anodenspitzenspannung
auf ungefähr
4000 V abgesenkt. Danach emittiert die Kathode Elektronen, um somit
Mikrowellen zu erzeugen.
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Daher
besitzt ein Mikrowellenherd gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Resonanzkondensator 10, der über eine
Sekundärspule
des Hochspannungstransformators 5 so geschaltet ist, dass
er eine Fehlfunktion im Voraus verhindert durch das Absenken der
dem Magnetron 1 zugeführten
Spannung. Das bedeutet, der Resonanzkondensator 10 senkt
die „nicht
oszillierende Anodenspannungsspitze" während
des „frühen nicht
oszillierenden Zeitraums" des
Magnetrons 1 ab und erhält
so die Betriebsfähigkeit
des Magnetrons 1 aufrecht und verlängert deren Haltbarkeit. Da
außerdem
die hohe der Gleichrichterdiode 11 zugeführte Vorspannung
in Sperrrichtung reduziert wird, wird die Gleichrichterdiode 11 nicht
nur gegenüber
Beschädigung
geschützt, sondern
auch die Schaltkreiselemente einschließlich der mit der zweiten Sekundärwicklung
des Hochspannungstransformators 5 verbundenen Gleichrichterdiode 11 können mit
einer niedrigeren Spannung gewählt
werden. Außerdem
wird zu Beginn der Zufuhr der elektrischen Leistung die durch den
Hochspannungstransformator 5 laufende Saugspannung beseitigt
und dann wird die Wellenform der dem Draht zugeführten Spannung stabilisiert
und dadurch das in dem Draht erzeugte Rauschen oder Geräusch abgesenkt.
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Wie
vorbeschrieben wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Arbeitsweise des Magnetrons durch das Absenken der
daran während
des frühen nicht
oszillierenden Zeitraums angelegten Anodenspannungsspitze aufrechterhalten,
und die Schaltkreiselemente werden vor Beschädigung durch die Beseitigung
der Saugspannung geschützt.