JP2003272825A

JP2003272825A - 電子レンジ用電源装置

Info

Publication number: JP2003272825A
Application number: JP2002067105A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitaizumi; 武北泉; Kenji Yasui; 健治安井; Makoto Mihara; 誠三原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-26
Also published as: US20040145929A1; WO2003077406A3; WO2003077406A2; AU2002356442A1; EP1483823A2; CN1484884A; AU2002356442A8; US6891738B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パワー半導体素子の冷却効率を高めた小型の放
熱フィン等により、小型化・軽量化・低コスト化となる
電子レンジ用電源装置を提供する。【解決手段】整流回路とチョークコイルとインバータ
とインバータ制御回路と昇圧トランスとを基板に設けて
成る電子レンジ用電源装置において、コア部に空隙のあ
るチョークコイル３０にホール素子Ｈを配設し、パワー
半導体素子Ｐ１、Ｐ２を半田で放熱フィン６１に直付け
し、さらに長尺金属薄板を口字状に複数回巻回して成る
金属コアでかつ口字状の一方の内径が一次巻線と二次巻
線のいずれの外径よりも大きくかつ口字状の他方の内径
が一次巻線と二次巻線の重ね丈よりも大きく形成して成
る口字状コア２７を、一次巻線２１と二次巻線２２の外
側から棒状フェライトコア２６に向けて嵌挿した状態で
かつ棒状フェライトコア２６と空隙Ｇを置いて対向配置
させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジ用電源
装置に関するものであって、特にチョークコイル、パワ
ー素子、昇圧トランス等を備えた電源装置の小型化・軽
量化・低コスト化と高信頼性化を実現した電子レンジ用
電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は本発明が対象とするチョークコイ
ル、パワー素子、昇圧トランス等を備えたマグネトロン
駆動電源の構成図である。図において、商用電源１１か
らの交流は整流回路１３によって直流に整流され、整流
回路１３の出力側のチョークコイル１４とフィルタコン
デンサ１５で平滑され、インバータ１６の入力側に与え
られる。直流はインバータ１６の中の半導体スイッチン
グ素子のオン・オフにより所望の高周波（２０〜４０ｋ
Ｈｚ）に変換される。インバータ１６は、直流を高速で
スイッチングする例えば複数個のパワーＭＯＳＦＥＴが
並列接続された２組のスイッチング素子群と、これらの
スイッチング素子群を駆動するドライブ回路とから成
る。スイッチング素子群を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ
のドレインはそれぞれ昇圧トランス１８の１次巻線１８
２の一端と他端に接続され、これら２つのスイッチング
素子群を構成しているパワーＭＯＳＦＥＴのソース同士
が接続され、さらにスイッチング素子群を構成している
パワーＭＯＳＦＥＴのゲートがスイッチング素子ドライ
ブ回路にそれぞれ接続されている。パワーＭＯＳＦＥＴ
で構成されるスイッチング素子群は、インバータ制御回
路６１によって駆動され、昇圧トランス１８の１次側を
流れる電流が高速でオン／オフにスイッチングされる。
制御回路１６１の入力信号は整流回路１３の１次側電流
をＣＴ１７で検出し、その検出電流はインバータ制御回
路１６１に入力され、インバータ１６の制御に用いられ
る。

【０００３】チョークコイル１４およびフィルタコンデ
ンサ１５はインバータ１６での直流−高周波変換時にイ
ンバータ１６から商用電源１１に高周波ノイズが伝達し
ないようにする働きも行っており、したがってチョーク
コイル１４およびフィルタコンデンサ１５は高周波ノイ
ズを除去できる程度のインダクタンスと容量を有してい
る。チョークコイル１４のコアが小さい場合にはすぐに
飽和状態となって大きな突入電流が流れてしまい、その
役割を果たせなくなるが、逆に、大きいコアを用いた場
合には飽和することはなくなるが、チョークコイル自体
が大型化し、重量も重くなるという欠点を有していた。
そこで、図２のような筒状コアの長さ方向にスリット
（空隙）を設けたものに電線を巻回したチョークコイル
を用いることによって飽和の問題を解決していた。

【０００４】昇圧トランス１８では１次巻線１８１にイ
ンバータ１６の出力である高周波電圧が加えられ、２次
巻線１８２に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。ま
た、昇圧トランス１８の２次側に巻回数の少ない巻線１
８３が設けられており、これはマグネトロン１２のフィ
ラメント１２１の加熱用に用いられる。昇圧トランス１
８の２次巻線１８２はその出力を整流する倍電圧半波整
流回路１９を備えている。倍電圧半波整流回路１９は高
圧コンデンサ１９１及び２個の高圧ダイオード１９２，
１９３により構成され、正のサイクル（例えば、図にお
いて、２次巻線１８２の上端が正とする。）で高圧コン
デンサ１９１及び高圧ダイオード１９２が導通し、高圧
コンデンサ１９１の極板を図で左側を正に右側極板を負
に充電する。次に、負のサイクル（２次巻線１８２の下
端が正。）で高圧ダイオード１９３が導通し、マグネト
ロン１２のアノード１２２−カソード１２１間には、先
に充電した高圧コンデンサ１９１の電圧と２次巻線１８
２の電圧がプラスした倍の電圧が加わることとなる。

【０００５】以上、本発明が対象とするチョークコイ
ル、パワー素子、昇圧トランス等を備えたマグネトロン
駆動電源の１例を示したが、駆動電源はこれに限定され
るものではなく、チョークコイル、パワー素子、昇圧ト
ランス等を用いて直交変換、昇圧するものであればどの
ようなものでもよい。

【０００６】図７は従来の電子レンジ用電源装置をプリ
ント基板に取り付ける実装の１例を示している。プリン
ト基板８０上には、マグネトロン（図示なし）に電力を
供給する前述の昇圧用トランス２０’と、前述のＣＴ
と、前述のチョークコイル３０’と、パワー半導体素子
を含むパッケージＰの熱損失を放熱するための放熱フィ
ン６０’が設けられた実装例を示している。このように
従来装置においては、整流回路１３（図１）の１次側電
流を検出する変流器ＣＴ（図１の１７）が基板上に設け
られている。このＣＴは巻線比が１：２０００程度のも
のであり、１回巻きに流れる電流を１／２０００倍の微
小電流で検出することができ、これによりインバータ制
御回路に低損失で送信する。また、チョークコイル３
０’が基板上に設けられている。

【０００７】図８はチョークコイル３０’を説明する図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図
である。同図において、３１は円筒状コアで、高透磁率
材料（例えばフェライト材料）で構成されている。３２
はこの円筒状コア３１の内側と外側にかけて多数回巻回
されて成る巻線、３３は円筒状コア３１全体を覆う樹脂
であり、この樹脂にて円筒状コア３１および巻線３２を
絶縁する。また、３４は空隙（エアギャップ）で、フェ
ライト材等の高透磁率材料は大電流では早く飽和してし
まうので、飽和しないように抑制するためのものであ
る。

【０００８】図７に戻って、基板上に設けられている昇
圧トランス２０’は、フェライトコアを用いた昇圧トラ
ンスの従来例の１例を示すものである。図７において、
一次巻線２０１、二次巻線２０２、ヒーター巻線２０３
が２個の対向Ｕ字型フェライトコア２０４、２０５の同
一軸上に並列して置かれていた。大電力を扱うことが多
いマグネトロン駆動用電源の場合、電力半導体の負荷軽
減のため、電圧共振による零ボルトスイッチング方式
（以下、ＺＶＳ方式）を用いるのが主流であり、このＺ
ＶＳ方式では共振電圧を得るために、昇圧トランスの結
合係数を０．６から０．８５程度に設定することが必要
であり、空隙Ｇを設けている。これにより、昇圧トラン
ス２０’は大電流のときでも飽和することなく、１次巻
線２０１に加わる低電圧を巻線比に応じた高電圧に変換
して２次巻線２０２に発生させることができる。

【０００９】図７の従来の放熱フィン６０’は、パワー
半導体素子がモールド樹脂で覆われたパッケージＰの状
態でパワー半導体素子を取り付けている。放熱フィン６
０’を設けることで、パワー半導体素子で発せられた熱
はパッケージＰを介して放熱フィン６０’に伝達され、
ここから熱は効率的に拡散されることになるので、パワ
ー半導体素子が過熱されることが無くなり、したがって
パワー半導体素子の熱破損も生じなくなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＣＴは上述のごとく巻
線比が１：２０００程度と大型のものであり、これの基
板上に占めるスペースは無視できなかった。また、昇圧
トランス２０’は、２個の対向Ｕ字型フェライトコア２
０４，２０５を用いた従来の昇圧トランスの場合、マグ
ネトロンの出力をさらに高出力化しようとすると昇圧ト
ランスの一次側に流れるピーク電流をさらに増加させる
必要があり、そうするとフェライトコアでは飽和磁束密
度特性が悪いため飽和し易くなり、飽和させないために
はフェライトコアの大型化が必要となった。これは電源
の小型化の障害となっていた。そして、放熱フィン６
０’は、パワー半導体素子がモールド樹脂で覆われたパ
ッケージＰの状態であるので、パワー半導体素子で発せ
られた熱はパッケージＰを介して放熱フィン６０’に伝
達されるため、放熱性能がいまひとつよくなかった。本
発明は、上記欠点を解決するもので、ＣＴを用いなくて
も電流検出のできる、また昇圧トランスを小型化し、パ
ワー半導体素子の冷却効率を高めた小型の放熱フィンに
より、小型化・軽量化・低コスト化となる電子レンジ用
電源装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の電子レンジ用電源装置の発明は、整
流回路と、該整流回路の出力側に設けるチョークコイル
と、直流をパワー半導体素子のスイッチングにより高周
波電力に変換するインバータと、該インバータの制御を
するインバータ制御回路と、該インバータの出力電圧を
昇圧する昇圧トランスとを基板に設けて成る電子レンジ
用電源装置において、前記チョークコイルがコア部に空
隙を有し、かつ該空隙にホール素子を配設してなるもの
であることを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求
項１記載の電子レンジ用電源装置において、前記ホール
素子の出力信号を前記インバータ制御回路に送信するこ
とを特徴とする。以上の発明によると、上述のごとく巻
線比が１：２０００と大型になるＣＴを用いなくてよく
なったので、電源装置の小型化・軽量化・低コスト化と
なる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の電子レンジ用電源装置において、前記パワー半導体
素子を半田で前記放熱フィンに直付けしたことを特徴と
する。以上の発明によると、放熱フィンにパワー半導体
素子が直付けされるので、放熱性能が向上し、しかも電
源装置の小型化・軽量化・低コスト化となる。請求項４
記載の発明は、請求項１又は２記載の電子レンジ用電源
装置において、前記パワー半導体素子を打ち抜き銅板を
介して半田で前記放熱フィンに直付けしたことを特徴と
する。以上の発明によると、放熱フィンにパワー半導体
素子が打ち抜き銅板を介して取り付けられるので、放熱
性能が向上すると共に高密度実装化できるため、電源装
置の一層の小型化・軽量化・低コスト化に寄与できる。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項記載の電子レンジ用電源装置において、前記
昇圧トランスが一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フ
ェライトコアを囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トラ
ンスであり、口字状コアを前記一次巻線と二次巻線との
外側から前記棒状フェライトコアに向けて嵌挿し、前記
棒状フェライトコアの軸方向端部と前記口字状コア周縁
との間に空隙を置いて対向配置して成ることを特徴とす
る。以上の発明によると、高周波損失が少ないフェライ
トコアをメインコアとし、これと対向して空隙をあけて
口字状コアを設けたので、小型で、堅固で、さらに各巻
線の外側の機械的保護をするものとなるため、電源装置
の一層の小型化・軽量化・低コスト化に寄与できる。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項記載の電子レンジ用電源装置において、前記
昇圧トランスが一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フ
ェライトコアを囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トラ
ンスであり、口字状コアを前記一次巻線と二次巻線との
外側から前記棒状フェライトコアに向けて嵌挿し、前記
棒状フェライトコアの軸方向端部と前記口字状コア内側
との間に空隙を置いて対向配置して成ることを特徴とす
る。以上の発明によると、高周波損失が少ないフェライ
トコアをメインコアとし、これと対向して空隙をあけて
口字状コアを設けたので、小型で、堅固で、さらにフェ
ライトコアを含む各巻線全体の外側を機械的に保護する
ものとなるため、電源装置の一層の小型化・軽量化・低
コスト化に寄与できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は電子レンジ用電源装置をプ
リント基板に取り付ける本発明に係る実装の１例を示す
もので、プリント基板８０上には、それぞれ本発明に係
る昇圧用トランス２０と、チョークコイル３０と、パワ
ー半導体素子を含むパッケージＰの熱損失を放熱するた
めの放熱フィン６０が設けられている。

【００１６】まず、本発明に係るチョークコイル３０に
ついて説明する。本発明では、電流検出のためにＣＴで
はなくてホール素子を利用するものである。ホ−ル素子
は、印加される磁界に正比例した電圧即ちホ−ル電圧を
発生するもので、従ってホ−ル素子を電流通路に沿って
配置すると、電流通路を流れる電流に比例して発生する
磁界がホ−ル素子に作用し、ホ−ル素子から電流に比例
した電圧を得ることができる。その具体的回路構成の１
例として、例えば実開昭６１−５２２７２号に開示され
ている。実開昭６１−５２２７２号では、検出すべき電
流の流れる巻線で磁心を巻回し、この磁心に空隙を設
け、この空隙にホール素子を配設することにより、巻線
に流れる電流によって磁心内に生じる磁束密度をホール
素子によって電圧に変換し、この電圧から検出される電
流値を求めるものである。

【００１７】本発明はこの原理を応用するもので、図１
のＣＴ１７に代えて、この空隙付き磁心式ホール素子を
用いることを試みた。その結果、ＣＴ１７を用いた場合
と同じく良好な電流検出ができ、満足のいくものとなっ
た。しかしながら、ＣＴ１７に代えてホール素子を用い
るだけでは、電源装置の小型化・軽量化・低コスト化に
寄与しないため、本出願人は更なる実験・改良を試み
た。その結果、本出願人は図１の整流回路１３の入力電
流値と出力電流値は正負の向きが異なるものの、数値的
には比例関係があることに気がつき、整流回路１３の出
力側に空隙付き磁心式ホール素子を設けることを試み
た。しかしながら、ホール素子を整流回路１３の出力側
に用いるだけでは、やはり電源装置の一層の小型化・軽
量化・低コスト化には寄与しない。そこで、本出願人は
図１のチョークコイル１４が空隙付き磁心構造を有する
ものであることに着目し、この空隙にホール素子を配設
することを試みた。

【００１８】図３は本発明に係るチョークコイルを説明
する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は
斜視図である。同図において、３０が本発明に係るチョ
ークコイル、３１は円筒状コアで高透磁率材料（例えば
フェライト材料）で構成されている。３２はこの円筒状
コア３１の内側と外側にかけて多数回巻回されて成る巻
線、３３は円筒状コア３１および巻線を支持するための
支持体、３４はフェライト材等の高透磁率材料が飽和し
ないように設けられた空隙である。本発明ではこの空隙
３４にホール素子Ｈを配設しているのが特徴である。ホ
ール素子Ｈは、移動度が高くかつ感度が良好なＩｎＳｂ
やエネルギーバンドギャップ幅が大きくかつ温度特性の
良好なＧａＡｓを感磁膜として用いるもので、これは半
絶縁ＧａＡｓ基板の表面にＳｉをイオン注入などの方法
でＩｎＳｂやＩｎＡｓ及びＧａＡｓ等の感磁膜を形成し
た後、所望のパターンに加工し、そしてこの感磁膜にＳ
ｉＯ2やＳｉＮなどの無機物保護膜と電流を流すための
内部電極を形成し、ダイシング、タイボンド、ワイヤー
ボンドの工程を経て、この電極にワイヤーを接続して樹
脂でモールドした構造になっている。そしてこのホール
素子Ｈの出力信号を図１のインバータ制御回路１６１に
送信すればよい。この場合、もちろん整流回路１３の入
力電流を検出していたＣＴ１７は取り外される。以上の
発明により、それまで用いていたチョークコイル１４は
同一形状のままで従来と同じ電流検出効果が得られるの
と共に、ＣＴ１７を用いなくてもよくなるので電源装置
の小型化・軽量化・低コスト化となる。

【００１９】図２に戻って、基板８０上に設けられてい
る昇圧トランス２０は装置の小型化をめざす本発明に係
るもので、高周波損失が少ないフェライトコアをメイン
コア２６とし、飽和しないように空隙Ｇを設けるととも
に、これと対向して小型で飽和し難い金属コア２７を一
次巻線２１と二次巻線２２とヒーター巻線２３の外側に
配設して成るものである。図４はこの昇圧トランス２０
を詳細に示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図、
（ｃ）が側面図、（ｄ）が斜視図である。図において、
２０が第１の実施の形態に係る昇圧トランスで、２１が
一次巻線、２２が二次巻線、２３がヒーター巻線であ
る。一次巻線２１は二次巻線２２と比べて巻線断面が大
きく巻き数は少ない。ヒーター巻線２３は二次巻線２２
と比べて巻数が極端に少ないので図には描かれていな
い。また、ヒーター巻線２３は別部品で構成されてもよ
いので、ここでの必須部品ではない。２６は棒状フェラ
イトコアで、ここでは直方体形状を採用している。この
直方体形状フェライトコア２６の周囲を一次巻線２１と
二次巻線２２とヒーター巻線２３とがそれぞれ囲みかつ
コアの軸方向に重ね並置されている。

【００２０】２７は本発明により採用される金属コア
で、アモルファスや珪素鋼板などから成る長尺金属薄板
を口字状に複数回（１０〜４０回程度）巻回し各層間を
絶縁して作られている。しかも、口字状金属コアの内径
のうち、一方の内径（図４（ｃ）で金属コア２７の左右
方向の内径）が一次巻線２１、二次巻線２２、ヒーター
巻線２３のうちのどの外径よりも大きくできており、か
つ、他方の内径（図４（ｃ）で金属コア２７の上下方向
の内径）が一次巻線２６と二次巻線２２とヒーター巻線
２３の３巻線の重ね丈よりも大きく形成されている。

【００２１】したがって、図のような金属コア２７を図
４（ｄ）で示すように、一次巻線２１と二次巻線２２と
ヒーター巻線２３の外側からフェライトコア２６に向け
て嵌挿し、棒状フェライトコア２６との間に空隙Ｇを確
保して対向配置している。フェライトコア２６と金属コ
ア２７の空隙は０．３〜０．８ｍｍ程度となっている。

【００２２】以上のような構成により、高周波損失が少
ないフェライトコアをメインコアとし、飽和しないよう
に空隙を設けるとともに、これと対向して小型で飽和し
難い金属コアを一次巻線２１と二次巻線２２とヒーター
巻線２３の外側に配設しているので、フェライトコアの
みから成る従来の昇圧トランス２０’（図７）と比べる
と大幅に小型化に寄与することとなる。すなわち、従来
の昇圧トランス２０’では一次巻線２０１と二次巻線２
０２とヒーター巻線２０３の外側に配設されるフェライ
トコア部分はメインフェライトコア部分とほぼ同じ断面
積で構成されるので、一次巻線２０１と二次巻線２０２
とヒーター巻線２０３の外側に大きくはみ出しているの
に対して、本発明に係る昇圧トランス２０では金属コア
であるため断面積がフェライトコア部分と比べて極端に
小さくできるため、一次巻線２１と二次巻線２２とヒー
ター巻線２３の外側に大きくはみ出すことがない（図２
参照。）。

【００２３】しかも、高周波下での金属コアの欠点であ
る高周波損失については、長尺の金属薄板を１０〜４０
回巻回したものを用い、渦電流が流れる方向を多数回巻
回して成る金属薄板層を横切る方向に合わせたので、渦
電流は１枚の金属薄板の断面積内でしか流れることがで
きず、そして１枚の金属薄板の断面積の抵抗値が大きい
ため、渦電流はほとんど流れることができなくなる。し
たがって、高周波下であってもこのような構成の金属コ
アを上記のような配置とすることによって初めて高周波
損失が小さくなり、フェライトコアと金属コアの長所を
兼ね備えた昇圧トランスを得ることができる。

【００２４】図５は本発明に係る昇圧トランスの第２の
実施の形態を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面
図、（ｃ）が側面図、（ｄ）が斜視図である。図におい
て、５０が第２の実施の形態に係る昇圧トランスで、２
１が一次巻線、２２が二次巻線、２３がヒーター巻線
で、図２のそれと同じである。すなわち、一次巻線２１
は二次巻線２２と比べて巻線断面が大きく巻き数は少な
い。ヒーター巻線２３は二次巻線２２と比べて巻数が極
端に少ないので図には描かれていない。

【００２５】そして、本発明の第２の実施の形態に係る
昇圧トランスでは、円柱状フェライトコア５６を用い、
この周囲を一次巻線２１と二次巻線２２とヒーター巻線
２３とがそれぞれ囲みかつコアの軸方向に重ね並置され
ている。さらに、昇圧トランスの金属コアは口字状金属
薄板を厚み方向に複数個（１０〜４０個）絶縁性接着剤
を用いて積層して成るものである。そして、口字状金属
コアの内径のうち、一方の内径（図５（ｃ）で金属コア
５７の左右方向の内径）が一次巻線２１、二次巻線２
２、ヒーター巻線２３のうちのどの外径よりも大きく、
かつ、他方の内径（図５（ｃ）で金属コア２７の上下方
向の内径）が円柱状フェライトコア５６の長さよりも大
きく形成してある。このような金属コア５７を図５
（ｄ）のように円柱状フェライトコア５６に嵌挿し円柱
状フェライトコア５６の軸方向端部と空隙Ｇを置いて対
向配置している。

【００２６】以上のような構成により、高周波損失が少
ないフェライトコアをメインコアとし、飽和しないよう
に空隙を設けるとともに、これと対向して小型で飽和し
難い金属コアを一次巻線２１と二次巻線２２とヒーター
巻線２３とフェライトコア５６の外側に配設しているの
で、フェライトコアのみから成る従来の昇圧トランス２
０’（図７）と比べると大幅に小型化に寄与することと
なる。しかも、高周波下での金属コア５７の欠点である
高周波損失については、金属薄板２７ａを１０〜４０個
積層したものを用い、渦電流が流れる方向を多数個積層
して成る金属薄板層を横切る方向に合わせたので、渦電
流は１枚の金属薄板の断面積内でしか流れることができ
ず、そして１枚の金属薄板の断面積の抵抗値が大きいた
め、渦電流はほとんど流れることができなくなる。した
がって、高周波下であってもこのような構成の金属コア
５７を上記のような配置とすることによって初めて高周
波損失が小さくなり、フェライトコアと金属コアの長所
を兼ね備えた昇圧トランスを得ることができる。また、
昇圧トランスのフェライトコアが円柱形状であるので直
方体よりも製造が簡単となり、しかも磁束の通過する空
隙Ｇはフェライトコア５６と金属コア５７との互いの対
向部分が平行となるので、その間に形成される空隙Ｇが
同じ幅となるため、結合係数等の設計が容易となる。さ
らに、口字状の金属コア５７がフェライトコア５６およ
び各巻線２１、２２、２３を外側から一部包むのでこれ
らの機械的な保護の働きもする。

【００２７】図２の本発明に係る放熱フィン６０は、パ
ワー半導体素子の発熱をパッケージを用いずに放熱フィ
ンに直に設けている点で共通している。図６はパワー半
導体素子を放熱フィン６０に直付けする具体的実装例を
３つ示すもので、（ａ）はワイヤボンディング法による
実装例、（ｂ）はダイボンディング法による実装例、
（ｃ）は抜き打ち銅板法による実装例を示している。ワ
イヤボンディング法による図６（ａ）において、Ｐ１、
Ｐ２は発熱する半導体素子であり、例えば、前者はイン
バータ１６（図１）の中に用いられているパワー半導体
素子、半導体ダイオードで、いずれも自身で発熱するた
め過熱から保護されなければならない素子である。これ
らのパワー半導体素子Ｐ１、Ｐ２等は本発明により放熱
フィン６１に半田付け６２により直付けされている。６
８はプリント基板８０に設けられた端子、６７はパワー
半導体素子Ｐ１、半導体ダイオードＰ２と端子８０とを
接続するワイヤーであり、点線で示すコンパウンド部Ｃ
によってパワー半導体素子Ｐ１と半導体ダイオードＰ２
と半田付け部分６２、端子６８、ワイヤー６７とを樹脂
モールドしている。この実装方法によると、パワー半導
体素子、半導体ダイオードＰ１、Ｐ２を放熱フィン６１
に半田付け６２により直付けしているので、従来の熱伝
導性樹脂を介さないため熱伝導がよくなり、したがって
冷却フィン６１自体を小型にできる。そして冷却フィン
６１を小型にできれば、電源回路によりいっそう接近さ
せることが可能となるので、配線の引き回しが短くで
き、ノイズの発生も抑制できる。冷却効率が大幅に向上
する。また、基板８０の端子６８にワイヤーボンディン
グ６７してパワー半導体素子Ｐ１と半導体ダイオードＰ
２と接続しているので、両面実装基板のような高価な実
装手段を用いる必要がなく、安価な実装が可能となる。

【００２８】ダイボンディング法による図６（ｂ）にお
いて、図６（ａ）と同じくＰ１、Ｐ２はパワー半導体素
子のような発熱する半導体素子であり、これらのパワー
半導体素子Ｐ１、Ｐ２等は本発明により放熱フィン６１
に半田付け６２により直付けされている。６４はスルー
ホールを有する両面基板であり、６３は絶縁体である。
プリント基板８０はここでは安価な紙フェノールを使用
している。６５はパワー半導体素子Ｐ１、Ｐ２の電極部
に設けられた半田バンプである。この実装方法による
と、パワー半導体素子、半導体ダイオードＰ１、Ｐ２を
放熱フィン６１に半田付け６２により直付けしているの
で、従来の熱伝導性樹脂を介さないため冷却効率が大幅
に向上する。また、パワー半導体素子Ｐ１、Ｐ２に設け
られたバンプ６５からスルーホール６４を通り反対側の
端子６６を経てプリント基板８０へ接続されるので、パ
ワー半導体素子の駆動回路を近くに置くことができる。
したがって、駆動回路の寄生インダクタ、抵抗成分を排
除して理想的な駆動ができるので、スイッチング損失・
ノイズが減少する。また、図６（ａ）のようなダイボン
ディング法によるワイヤー６７の引き回しの手抜き打ち
銅板基板６９間が省け、組み立てが迅速となる。

【００２９】抜き打ち銅板法による図６（ｃ）におい
て、図６（ａ）と同じくＰ１、Ｐ２はパワー半導体素子
のような発熱する半導体素子であり、これらのパワー半
導体素子Ｐ１、Ｐ２等は本発明により抜き打ち銅板基板
６９に配置された状態で、放熱フィン６１に半田付け６
２により一部を直付けされている。６６は基板であり、
これも同じく抜き打ち銅板を用いてプリント基板８０と
の電気的接続を行っている。点線で示すコンパウンド部
Ｃによってパワー半導体素子Ｐ１と半導体ダイオードＰ
２と半田付け部分６２、端子６６、抜き打ち銅板基板６
９とを樹脂モールドしている。この実装方法によると、
パワー半導体素子、半導体ダイオードＰ１、Ｐ２を放熱
フィン６１に抜き打ち銅板基板６９を介して半田付け６
２により直付けしているので、従来の熱伝導性樹脂を介
さないため冷却効率が大幅に向上する。また、抜き打ち
銅板基板６９自体もヒートシンクの役割を兼ねているの
で放熱効率がよい。そして、パワー半導体素子Ｐ１、Ｐ
２は、抜き打ち銅板基板６９、６６等を経てプリント基
板８０へ接続されるので、図６（ａ）のようなダイボン
ディング法によるワイヤー６７の引き回しの手間が省
け、組み立てが迅速となる。また、両面基板がいらない
ので、コスト安になる。そして、抜き打ち銅板の併用に
より、導体の厚み方向にも自由度があるので、回路全体
が小型化できる。

【００３０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、整流回路と、該
整流回路の出力側に設けるチョークコイルと、直流をパ
ワー半導体素子のスイッチングにより高周波電力に変換
するインバータと、該インバータの制御をするインバー
タ制御回路と、該インバータの出力電圧を昇圧する昇圧
トランスとを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置に
おいて、前記チョークコイルがコア部に空隙を有し、か
つ該空隙にホール素子を配設し、パワー半導体素子を半
田で放熱フィンに直付けし、さらに、前記昇圧トランス
が一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フェライトコア
を囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トランスであり、
口字状コアを、該一次巻線と二次巻線の外側から前記棒
状フェライトコアに向けて嵌挿した状態でかつ前記棒状
フェライトコアと空隙を置いて対向配置すること等によ
り、ＣＴを用いなくても電流検出のできる、また昇圧ト
ランスを小型化し、パワー半導体素子の冷却効率を高め
た小型の放熱フィンにより、小型化・軽量化・低コスト
化となる電子レンジ用電源装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が対象とするチョークコイル、パワー素
子、昇圧トランス等を用いたマグネトロン駆動電源の構
成図である。

【図２】本発明に係る電子レンジ用電源装置をプリント
基板に取り付ける実装の１例を示すものである。

【図３】本発明に係るチョークコイルを説明する図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図であ
る。

【図４】本発明に係る昇圧トランスの第１の実施の形態
を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）
が側面図、（ｄ）が斜視図である。

【図５】本発明に係る昇圧トランスの第２の実施の形態
を示す図で、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）
が側面図、（ｄ）が斜視図である。

【図６】パワー半導体素子を放熱フィンに直付けする具
体的３例を示すものである。

【図７】従来の電子レンジ用電源装置をプリント基板に
取り付ける実装の１例を示している。

【図８】従来のチョークコイルを説明する図で、（ａ）
は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。

【符号の説明】

１１商用電源１２マグネトロン１２２アノード１２１カソード１３整流回路１４チョークコイル１５フィルタコンデンサ１６インバータ１６１インバータ制御回路１７ＣＴ１８昇圧トランス１８１１次巻線１８２２次巻線１８３フィラメント加熱用巻線１９倍電圧半波整流回路１９１高圧コンデンサ１９２、１９３高圧ダイオード２０第１の実施の形態に係る昇圧トランス２１一次巻線２２二次巻線２３ヒーター巻線２６直方体形状フェライトコア２７金属コア３０チョークコイル３１円筒状コア３２巻線３３支持体３４空隙５６円柱状フェライトコア５７金属コア６０放熱フィン部６１放熱フィン６２半田付け６３絶縁体６４両面実装基板６５バンプ６６、６８端子６７ワイヤー６９抜き打ち銅板基板８０プリント基板Ｇ空隙Ｈホール素子Ｐ１パワー半導体素子Ｐ２半導体ダイオードＣ樹脂モールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原誠大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K086 AA02 AA10 CA20 CB20 FA02 FA06 FA09 3L086 BE11 DA17 5C029 NN04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】整流回路と、該整流回路の出力側に設ける
チョークコイルと、直流をパワー半導体素子のスイッチ
ングにより高周波電力に変換するインバータと、該イン
バータの制御をするインバータ制御回路と、該インバー
タの出力電圧を昇圧する昇圧トランスとを基板に設けて
成る電子レンジ用電源装置において、前記チョークコイルがコア部に空隙を有し、かつ該空隙
にホール素子を配設してなるものであることを特徴とす
る電子レンジ用電源装置。
【請求項２】前記ホール素子の出力信号を前記インバー
タ制御回路に送信することを特徴とする請求項１記載の
電子レンジ用電源装置。
【請求項３】前記パワー半導体素子の発熱を冷却する放
熱フィンを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置にお
いて、前記パワー半導体素子を半田で前記放熱フィンに直付け
したことを特徴とする請求項１又は２記載の電子レンジ
用電源装置。
【請求項４】前記パワー半導体素子の発熱を冷却する放
熱フィンを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置にお
いて、前記パワー半導体素子を打ち抜き銅板を介して半田で前
記放熱フィンに直付けしたことを特徴とする請求項１又
は２記載の電子レンジ用電源装置。
【請求項５】前記昇圧トランスが一次巻線と二次巻線と
がそれぞれ棒状フェライトコアを囲んで成るマグネトロ
ン駆動用昇圧トランスであり、口字状コアを前記一次巻
線と二次巻線との外側から前記棒状フェライトコアに向
けて嵌挿し、前記棒状フェライトコアの軸方向端部と前
記口字状コア周縁との間に空隙を置いて対向配置して成
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の
電子レンジ用電源装置。
【請求項６】前記昇圧トランスが一次巻線と二次巻線と
がそれぞれ棒状フェライトコアを囲んで成るマグネトロ
ン駆動用昇圧トランスであり、口字状コアを前記一次巻
線と二次巻線との外側から前記棒状フェライトコアに向
けて嵌挿し、前記棒状フェライトコアの軸方向端部と前
記口字状コア内側との間に空隙を置いて対向配置して成
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の
電子レンジ用電源装置。