JP2003163073A - マグネトロン電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧２００Ｖ仕様でも高周波昇圧トランスの
大型コアを用いることなく、１００Ｖ仕様のコアを用い
た高周波昇圧トランスを使用することができる高出力で
しかも安価なマグネトロン電源装置を得ることを目的と
する。 【解決手段】 高周波昇圧トランス２４、２５は、２個
からなり、１次巻線２２、２３が直列接続されていると
ともに共振コンデンサ２６と並列接続されて共振回路を
構成し、２個の高周波昇圧トランス２４、２５の１次巻
線２２、２３と２次巻線２８、３３の結合が互いに逆極
性になるように接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を発生
するマグネトロンの電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、商用交流電源として２００Ｖ電圧
仕様が増加しており、従来からある１００Ｖ電圧仕様の
マグネトロン電源装置においても２００Ｖ電圧仕様にし
てマグネトロンの高出力化を図ろうとしているが、この
場合、マグネトロン電源装置の高周波昇圧トランスのコ
アを大型化したり、関連する部品においても２００Ｖ電
圧仕様に変えなければならない。以下に従来のマグネト
ロン電源装置について図面とともに説明する。図３は、
インバータ電源を用いたマグネトロン電源装置の主要回
路構成図を示し、図において、商用交流電源１に接続さ
れたマグネトロン電源装置２では、商用交流電源１から
供給された交流電圧は整流素子３で整流された後、チョ
ークコイル４、コンデンサ５のローパスフィルターを通
してコンデンサ５の両端に直流電圧が得られている。こ
の直流電圧は、高周波昇圧トランス６の１次巻線７と共
振コンデンサ８とによって構成された共振回路９と、こ
の共振回路９に接続されたスイッチング素子１０および
逆並列ダイオード１１に印加されるが、スイッチング素
子１０には制御回路１２が接続されており、この制御回
路１２によりオンオフ制御されたスイッチング素子１０
のスイッチング動作により高周波昇圧トランス６の１次
巻線７には高周波電圧が加えられる。１次巻線７に印加
された高周波電圧によって高周波昇圧トランス６の２次
巻線１３に発生する高電圧は、コンデンサ１４とダイオ
ード１５、１６よりなる整流回路１７で整流され、マグ
ネトロン１８に略マイナス４ｋＶの電圧を印加してい
る。また別途、トランス１９が商用交流電源１に接続さ
れており、このトランス１９によって低電圧に変圧され
た交流電源がマグネトロン１８のフィラメント２０に印
加され、フィラメント２０が加熱される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように１００Ｖ電圧仕様のマグネトロン電源装置を２
００Ｖ電圧仕様で用いるためには高周波昇圧トランスの
コアの大型化が必要となる。このコアは、一般にフェラ
イトからなり、フェライトの大型コアは、製造コストが
高く、また、コアの大型化に伴い、巻線の１ターンあた
りの長さが長くなり、同じ線径の巻線では銅損が増加す
る。銅損低減のためには線径の大きい巻線が必要とな
る。このようにコアの大型化と巻線径の拡大により、高
周波昇圧トランスの大型化ならびに価格の上昇が問題と
なっている。

【０００４】本発明は、高周波昇圧トランスの大型のコ
アを用いることなく、１００Ｖ仕様のコアを用いた高周
波昇圧トランスを使用することができる高出力用のマグ
ネトロン電源装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の請求項１記載のマグネトロン電源装置は、
制御回路と、高圧整流回路と、２個の高周波昇圧トラン
スとを備え、前記２個の高周波昇圧トランスの１次巻線
が直列接続されているとともに共振コンデンサと並列接
続されて共振回路を構成し、前記２個の高周波昇圧トラ
ンスの前記１次巻線と前記高周波昇圧トランスの２次巻
線の結合が互いに逆極性になるように接続されている。

【０００６】これにより、大型の高周波昇圧トランスを
用いることなく、マグネトロンには全波整流された陽極
電流が供給されることとなり、高出力化が図られる。

【０００７】また、本発明の請求項２記載のマグネトロ
ン電源装置は、制御回路と、高圧整流回路と、２個の共
振コンデンサと、２個の高周波昇圧トランスとを備え、
前記２個の高周波昇圧トランスの１次巻線が直列接続さ
れているとともに当該高周波昇圧トランスの一方に前記
共振コンデンサの一方が並列接続され、かつ、当該高周
波昇圧トランスの他方に前記共振コンデンサの他方が並
列接続されて２個の共振回路を構成し、前記２個の高周
波昇圧トランスの前記１次巻線と前記高周波昇圧トラン
スの２次巻線との結合が互いに逆極性になるように接続
されている。

【０００８】これにより、大型の高周波昇圧トランスを
用いることなく、マグネトロンには全波整流された陽極
電流が供給されることとなり、高出力化が図られる。さ
らに、商用交流電源として電圧２００Ｖを使用するにも
かかわらず、高周波昇圧トランスの１次巻線と共振回路
を構成する共振コンデンサには１００Ｖ仕様の耐電圧の
ものを使用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、後述の図１およ
び図２において、前記図３における回路素子と同等のも
のについては同一の符号で示す。

【００１０】本発明の第１の実施の形態であるマグネト
ロン電源装置は、図１に示されるように、商用交流電源
１に接続されたマグネトロン電源装置２１では、商用交
流電源１から供給された交流電圧は整流素子３で整流さ
れた後、チョークコイル４、コンデンサ５のローパスフ
ィルターを通してコンデンサ５の両端に直流電圧が得ら
れている。この直流電圧の一部は、２個の高周波昇圧ト
ランス２４、２５に印加される。これら２個の高周波昇
圧トランス２４、２５は、１次巻線２２、２３が略同一
巻数でそれぞれ直列接続されているとともに、２個の１
次巻線２２、２３と共振コンデンサ２６とは並列接続さ
れて共振回路２７を構成している。共振回路２７にはス
イッチング素子１０および逆並列ダイオード１１が接続
されており、スイッチング素子１０には、スイッチング
素子１０をオンオフさせて適切にインバータ動作を制御
するための制御回路１２が接続されている。そして制御
回路１２によって制御されたスイッチング素子１０の２
０ｋHz〜５０ｋHzでのスイッチング動作により、高周波
昇圧トランス２４、２５の１次巻線２２、２３には高周
波電圧が加えられる。また、高周波昇圧トランス２４の
２次巻線２８には、コンデンサ２９および２個のダイオ
ード３０、３１で構成された整流回路３２が接続されて
おり、高周波昇圧トランス２５の２次巻線３３には、コ
ンデンサ３４および２個のダイオード３５、３６で構成
された整流回路３７が接続されている。そして、２個の
高周波昇圧トランス２４、２５の１次巻線と２次巻線の
結合は互いに逆極性になっている。２個の整流回路３
２、３７は、並列接続によってマグネトロン１８へ接続
されている。また、トランス１９は商用交流電源に接続
されており、電圧を下げてフィラメント加熱用の電力を
マグネトロン１８へ供給している。

【００１１】次に、マグネトロン電源装置の動作につい
て説明する。制御回路１２のドライブによりスイッチン
グ素子１０がオンの状態になると、高周波昇圧トランス
２４、２５の一次巻線２２、２３に正方向の電流が流れ
る。このとき、高周波昇圧トランス２５の２次巻線３３
にはダイオード３５の順方向の電圧が発生し、コンデン
サ３４に充電が行われる。高周波昇圧トランス２４の２
次巻線２８に発生する電圧はダイオード３０の逆方向で
ある。次に制御回路１２によりスイッチング素子１０が
オフの状態になると、２個の高周波昇圧トランス２４、
２５の１次巻線２２、２３とコンデンサ２６は共振状態
になる。そして、高周波昇圧トランス２４の２次巻線２
８には、ダイオード３０の順方向に電流が流れるように
なり、コンデンサ２９に充電が行われる。また高周波昇
圧トランス２５の２次巻線３３の両端の電圧とコンデン
サ３４に充電された電圧とが加算された電圧がマグネト
ロン１８に加えられ、陽極電流がダイオード３６の順方
向に流れる。高周波昇圧トランス２４、２５の１次巻線
２２、２３とコンデンサ２６との共振によって、ダイオ
ード１１の順方向に電流が流れている間にスイッチング
素子１０にオンの信号が制御回路１２から与えられる。
やがて、電流が正方向電流となり、高周波昇圧トランス
２５の２次巻線３３にはダイオード３５の順方向に電圧
が発生しコンデンサ３４に充電されるようになる。この
とき、ダイオード３６は逆方向電圧のため阻止状態であ
る。高周波昇圧トランス２４の２次巻線２８の両端の電
圧とコンデンサ２９に充電された電圧とが加算された電
圧がマグネトロン１８に印加され、陽極電流がダイオー
ド３１の順方向に流れる。スイッチング素子１０がオフ
になると、ダイオード３１には逆方向電圧が加わり、高
周波昇圧トランス２４から供給されていた陽極電流は停
止し、代わりに、高周波昇圧トランス２５から陽極電流
が供給される。このようにスイッチング動作の一周期に
おいて両極性で２個の高周波昇圧トランス２４、２５か
ら交互に陽極電流がマグネトロンへ供給される。

【００１２】以上のように本発明の第１の実施の形態に
よれば、２個の高周波昇圧トランス２４、２５を用いた
ことによって各々の１次巻線２２、２３には略半分の電
圧がかかるだけなので、１次巻線の巻数は少なくなる。
また、高周波昇圧トランス２４、２５の２次巻線２８、
３３には、略半分の電流が流れるにすぎないので、１０
０Ｖ仕様で使用される巻線を使うことが可能となり、太
い巻線を使用する必要がなくなる。また、高周波昇圧ト
ランス２４、２５を２個用いることによって、１００Ｖ
仕様と同じコアの高周波昇圧トランス２４、２５を用い
ることができる。また、整流回路３２、３７を構成する
ダイオード３０、３１、３５、３６には、従来では大電
流高速の高価な高圧ダイオードを使用する必要があった
が、本発明では１００Ｖ仕様の電子レンジで用いられて
いる安価なダイオードを用いることができる。

【００１３】なお、上記の第１の実施の形態において、
高周波昇圧トランス２４を正極性、高周波昇圧トランス
２５を逆極性としたが、高周波昇圧トランス２４を逆極
性、高周波昇圧トランス２５を正極性としても同じ効果
が得られる。

【００１４】また、図１において、２個の１次巻線２
２、２３は同一方向の巻線で示されているが、２個の高
周波昇圧トランス２４、２５の極性が上述のようであれ
ば、２個の１次巻線２２、２３が互いに反対方向の巻線
で構成されていても同様の効果が得られる。

【００１５】次に第２の実施の形態であるマグネトロン
電源装置について説明する。

【００１６】本発明の第２の実施の形態であるマグネト
ロン電源装置は、図２に示されるように、商用交流電源
１に接続されたマグネトロン電源装置４１では、商用交
流電源１から供給された交流電圧は整流素子３で整流さ
れた後、チョークコイル４、コンデンサ５のローパスフ
ィルターを通してコンデンサ５の両端に直流電圧が得ら
れている。この直流電圧の一部は、１次巻線２２、２３
が略同一巻数の２個の高周波昇圧トランス２４、２５に
印加される。これら２個の高周波昇圧トランス２４、２
５は、１次巻線２２、２３が直列接続されており、その
うちの１個の高周波昇圧トランス２４の１次巻線２２は
共振コンデンサ４２が並列に接続されて共振回路４３を
構成し、他の１個の高周波昇圧トランス２５の１次巻線
２３は共振コンデンサ４４が並列に接続されて他の共振
回路４５を構成している。さらにこの共振回路４５には
スイッチング素子１０および逆並列ダイオード１１が接
続されており、スイッチング素子１０には、スイッチン
グ素子１０をオンオフさせて適切にインバータ動作を制
御するための制御回路１２が接続されている。そして制
御回路１２によって制御されたスイッチング素子１０の
２０ｋHz〜５０ｋHzでのスイッチング動作により、高周
波昇圧トランス２４、２５の１次巻線２２、２３に高周
波電圧が加えられる。また、高周波昇圧トランス２４の
２次巻線２８には、コンデンサ２９および２個のダイオ
ード３０、３１で構成された整流回路３２が接続されて
おり、高周波昇圧トランス２５の２次巻線３３には、コ
ンデンサ３４および２個のダイオード３５、３６で構成
された整流回路３７が接続されている。そして、２個の
高周波昇圧トランス２４、２５の１次巻線と２次巻線の
結合は互いに逆極性になっている。２個の整流回路３
２、３７は、並列接続によってマグネトロン１８へ接続
されている。また、トランス１９は商用交流電源に接続
されており、電圧を下げてフィラメント加熱用の電力を
マグネトロン１８へ供給している。

【００１７】次に、本発明のマグネトロン電源装置の動
作について説明する。制御回路１２のドライブによりス
イッチング素子１０がオンの状態になると、高周波昇圧
トランス２４、２５の一次巻線２２、２３に正方向の電
流が流れる。このとき、高周波昇圧トランス２５の２次
巻線３３にはダイオード３５の順方向の電圧が発生し、
コンデンサ３４に充電が行われる。高周波昇圧トランス
２４の２次巻線２８に発生する電圧はダイオード３０の
逆方向である。次に制御回路１２によりスイッチング素
子１０がオフの状態になると、高周波昇圧トランス２４
の１次巻線２２と共振コンデンサ４２が共振状態にな
り、高周波昇圧トランス２５の１次巻線２３と共振コン
デンサ４４が共振状態になる。そして、高周波昇圧トラ
ンス２４の２次巻線２８には、ダイオード３０の順方向
に電流が流れるようになり、コンデンサ２９に充電が行
われる。また高周波昇圧トランス２５の２次巻線３３の
両端の電圧とコンデンサ３４に充電された電圧とが加算
された電圧がマグネトロン１８に加えられ、陽極電流が
ダイオード３６の順方向に流れる。高周波昇圧トランス
２４の１次巻線２２と共振コンデンサ４２との共振およ
び高周波昇圧トランス２５の１次巻線２３と共振コンデ
ンサ４４との共振によって、ダイオード１１の順方向に
電流が流れている間にスイッチング素子１０にオンの信
号が制御回路１２から与えられる。やがて、電流が正方
向電流となり、高周波昇圧トランス２５の２次巻線３３
にはダイオード３５の順方向に電圧が発生しコンデンサ
３４に充電されるようになる。このとき、ダイオード３
６は逆方向電圧のため阻止状態である。高周波昇圧トラ
ンス２４の２次巻線２８の両端の電圧とコンデンサ２９
に充電された電圧とが加算された電圧がマグネトロン１
８に印加され、陽極電流がダイオード３１の順方向に流
れる。スイッチング素子１０がオフになると、ダイオー
ド３１には逆方向電圧が加わり、高周波昇圧トランス２
４から供給されていた陽極電流は停止し、代わりに、高
周波昇圧トランス２５から陽極電流が供給される。この
ようにスイッチング動作の一周期において両極性で２個
の高周波昇圧トランス２４、２５から交互に陽極電流が
マグネトロンへ供給される。

【００１８】以上のように本発明の第２の実施の形態に
よれば、２個の高周波昇圧トランス２４、２５を用いた
ことによって各々の１次巻線２２、２３には略半分の電
圧がかかるだけなので、１次巻線の巻数は少なくなる。
また、高周波昇圧トランス２４、２５の２次巻線２８、
３３には、略半分の電流が流れるにすぎないので、１０
０Ｖ仕様で使用される巻線を使うことが可能となり、太
い巻線を使用する必要がなくなる。また、高周波昇圧ト
ランス２４、２５を２個用いることによって、１００Ｖ
仕様と同じコアの高周波昇圧トランス２４、２５を用い
ることができる。また、整流回路３２、３７を構成する
ダイオード３０、３１、３５、３６には、従来では大電
流高速の高価な高圧ダイオードを使用する必要があった
が、本発明では１００Ｖ仕様の電子レンジで用いられて
いる安価なダイオードを用いることができる。

【００１９】なお、上記の第２の実施の形態において、
高周波昇圧トランス２４を正極性、高周波昇圧トランス
２５を逆極性としたが、高周波昇圧トランス２４を逆極
性、高周波昇圧トランス２５を正極性としても同じ効果
が得られる。

【００２０】また、図２において、２個の１次巻線２
２、２３は同一方向の巻線で示されているが、２個の高
周波昇圧トランス２４、２５の極性が上述のようであれ
ば、２個の１次巻線２２、２３が互いに反対方向の巻線
で構成されていても同様の効果が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマグネト
ロン電源装置は、高周波昇圧トランスを２個用いて、２
個の高周波昇圧トランスの１次巻線が直列接続され、２
個の高周波昇圧トランスの１次巻線と２次巻線の結合が
逆極性になるように接続されていることにより、電圧２
００Ｖの商用交流電源を用いても、１００Ｖ仕様と同等
の高周波昇圧トランスを使用しても高出力のマグネトロ
ン電源装置を構成できることとなり、高出力化による価
格の上昇を抑えることができる。また、整流回路を構成
するダイオードには、１００Ｖ仕様と同じ安価なダイオ
ードを用いることができる。

【００２２】さらにまた、２個の高周波昇圧トランスの
１次巻線がそれぞれ２個の共振回路を構成することによ
って、これらの共振回路を構成する共振コンデンサは１
００Ｖ仕様と同じ耐電圧のものを使用できることとな
り、高出力化による価格の上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるマグネトロ
ン電源装置の主要部回路図

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるマグネトロ
ン電源装置の主要部回路図

【図３】従来のマグネトロン電源装置の主要部回路図

【符号の説明】

３ 整流素子 ４ チョークコイル ５ バイパスコンデンサ １０ スイッチング素子 １１ 逆並列ダイオード １２ 制御回路 ２２、２３ １次巻線 ２４、２５ 高周波昇圧トランス ２６、４２、４４ 共振コンデンサ ２７、４３、４５ 共振回路 ２８、３３ ２次巻線 ３２、３７ 高圧整流回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御回路と、高圧整流回路と、共振コン
   デンサと、２個の高周波昇圧トランスとを備え、前記２
   個の高周波昇圧トランスの１次巻線が直列接続されてい
   るとともに前記共振コンデンサと並列接続されて共振回
   路を構成し、前記２個の高周波昇圧トランスの前記１次
   巻線と前記高周波昇圧トランスの２次巻線の結合が互い
   に逆極性になるように接続されていることを特徴とする
   マグネトロン電源装置。
2. 【請求項２】 制御回路と、高圧整流回路と、２個の共
   振コンデンサと、２個の高周波昇圧トランスとを備え、
   前記２個の高周波昇圧トランスの１次巻線が直列接続さ
   れているとともに当該高周波昇圧トランスの一方に前記
   共振コンデンサの一方が並列接続され、かつ、当該高周
   波昇圧トランスの他方に前記共振コンデンサの他方が並
   列接続されて２個の共振回路を構成し、前記２個の高周
   波昇圧トランスの前記１次巻線と前記高周波昇圧トラン
   スの２次巻線との結合が互いに逆極性になるように接続
   されていることを特徴とするマグネトロン電源装置。