JP2003338395A - マグネトロン駆動用電源 - Google Patents

マグネトロン駆動用電源

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JP2003338395A
JP2003338395A JP2002145840A JP2002145840A JP2003338395A JP 2003338395 A JP2003338395 A JP 2003338395A JP 2002145840 A JP2002145840 A JP 2002145840A JP 2002145840 A JP2002145840 A JP 2002145840A JP 2003338395 A JP2003338395 A JP 2003338395A
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JP
Japan
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voltage
power
magnetron
power supply
anode
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Kazuo Suzuki
一夫 鈴木
Yasuo Numano
保夫 沼野
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源によるリップルおよび負荷変動によるリ
ップルを抑制できるマグネトロン駆動用電源を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 マグネトロン20の陽極に流れる電流を
検出するためのカレントトランス7と、負荷抵抗25
と、ローパスフィルタ16と反転増幅回路17からな
り、陽極電流が上昇した場合、負荷抵抗25の両端に発
生した電圧信号を反転増幅回路17により、位相を反転
し、加算回路19は、電力増幅部15からの電力調整信
号と反転増幅回路17からの信号を加算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロン駆動
用電源に関するものであり、特に、プラズマや無電極光
源の出力の安定化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のマグネトロン駆動用電源の
回路を示したものであり、単方向電源部15は、ダイオ
ードブリッジ2及び電流制限用のインダクタ10と電圧
平滑用のコンデンサ11からなるフィルタ回路から構成
され、交流電源である商用電源1を直流の単方向電源に
変換する。インバータ部22は、共振コンデンサ14、
昇圧トランス21の1次巻線4、半導体素子3から構成
され、半導体素子3は、パルス幅変調部24により、ス
イッチング動作し、昇圧トランス21の一次側巻線4
に、高周波電圧を発生する。昇圧トランス21の2次巻
線13に発生した電圧は、ダイオード31、32と高圧
コンデンサ33、34からなる高圧整流部5により、全
波倍電圧整流され、高圧直流電圧としてマグネトロン2
0のアノードとカソード間に−4kV程度の高電圧を印
加することになり、陰極が昇圧トランス21のヒータ巻
線12によって傍熱されエミッション可能な状態になっ
ているマグネトロン20は電磁波エネルギーを発生する
ことになる。
【0003】電力制御部8は、商用電源1に挿入された
カレントトランス6から電流検出値と、ダイオードブリ
ッジ2の出力からの電圧検出値により、200〜300
mSの時定数で、電力を演算し、所望の電力と比較し、
補正値を電力調整信号としてパルス幅変調部24に出力
する。パルス幅変調部24は、入力された電力調整用信
号に基づき、半導体素子3の導通時間と非導通時間を制
御する、いわゆるパルス幅制御を行う。つまり、電力制
御部8とパルス幅変調部24により、検出電力が所望の
電力よりも低下した場合には、半導体素子3の導通時間
を長くし、入力電流を増加させ、電力増加を図り、逆
に、検出電力が所望の電力よりも増加した場合には、半
導体素子3の導通時間を短くすることで、入力電流を減
少させ電力低減を図る制御を行う。
【0004】以上に述べた制御により、マグネトロン2
0の電磁波エネルギーを一定にすることができ、電子レ
ンジで調理する場合などにおいては、調理時間のバラツ
キを抑えることができる。
【0005】また、電力制御部8は、2次側の高圧回路
が何らかの外的要因により、絶縁破壊に至り、発煙・発
火というような致命的な事故を防止するため、マグネト
ロン20の陽極電流をカレントトランス7により検出
し、検出された電流値が上限値を越えた場合、即半導体
素子3の制御を停止し、2次側回路への電力供給を停止
する制御も行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たマグネトロン駆動用電源の回路では、電力制御部が商
用電源の電流値とダイオードブリッジの出力電圧から、
200〜300mSの時定数で電力を演算し、電力制御
部内部の所望の電力値と比較を行い、補正値を電力調整
信号として出力し、パルス幅変調部が入力された電力調
整信号により電力を一定制御すべく半導体素子のON/
OFFの制御を行っているが、図4(イ)点におけるマ
グネトロンの陽極電流は、マグネトロン電磁波の負荷の
変動や電源電圧の細かな変動が発生する。特に、プラズ
マや無電極照明の用途では、図5に示すような10mS
周期のフリッカ30が発生し、従来のマグネトロン駆動
用電源における200〜300mSの時定数の補正で
は、この瞬時値の変動を抑制することができず、マグネ
トロンの瞬時における高周波出力が変動することがわか
った。
【0007】また、このような電磁波エネルギーの瞬時
における変動は、調理を目的とした電子レンジでは、ユ
ーザーからみた場合、問題とはならないが、マグネトロ
ンを利用した照明装置などでは、ちらつきの原因となり
問題となる。
【0008】また、このようなフリッカを防止する手段
として、PFC(Power Factor Corr
ection)回路により直流化し、高圧回路へ供給す
る方式があるが、PFC回路のコストが高く大変高価な
ものとなってしまうとともに、電解コンデンサにより平
滑化を行うPFC回路では、電解コンデンサの性能が、
システム全体の寿命及び信頼性に大きく影響を与えるこ
とになる。
【0009】本発明は、上記課題に鑑み、電源変動によ
る陽極電流の瞬時値の変動を抑制することにより、マグ
ネトロンの瞬時における高周波出力の変動を抑制し、安
価で高信頼性のマグネトロン駆動用電源を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマグネトロン駆動用電源は、交流電源であ
る商用電源を単方向電源に変換するダイオードブリッジ
と電流制限用のインダクタと電圧平滑用のコンデンサか
らなるフィルタにより電流・電圧の平滑化及び半導体素
子で発生するノイズの除去と外部からのノイズの進入を
阻止する単方向電源部と、半導体素子をON/OFFす
ることにより単方向電源部からの電力を高周波電力に変
換するインバータ部と、インバータ部の高周波電力をマ
グネトロンに印加するための陽極用電圧と昇圧する昇圧
トランスと、昇圧トランスの陽極用電圧を全波倍電圧整
流する高圧整流部と、ヒータ用電圧と高圧整流部の出力
電圧により電磁波を放射するマグネトロンと、商用電源
からの入力電流を検出する第 のカレントトランスと、
第1のカレントトランスで検出された電流値とダイオー
ドブリッジの整流された直流電圧から電力を演算し、所
望の電力と比較し、電力調整用信号として出力する電力
制御部と、前記マグネトロンの陽極に結合された枝路に
流れる電流を検出する第2のカレントトランスと、第2
のカレントトランスに並列に接続され、第2のカレント
トランスで検出された電流を電圧に変換するための負荷
抵抗と、ローパスフィルタと反転増幅回路からなり、前
記負荷抵抗の両端の電圧信号の高周波ノイズを除去し、
位相を反転を行う陽極リップル電流検出部と、電力制御
部からの電力調整信号と陽極リップル電流検出部からの
検出信号を加算する加算回路と、加算回路の出力信号に
より半導体素子のON/OFFの制御を行うパルス制御
部からなる構成とし、陽極電流の交流成分を前記半導体
素子にフィードバックをかけることにより、マグネトロ
ンの陽極電流の瞬時値を所望の電流以下に制限し、瞬時
値の変動を抑制する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のマグネトロン駆動
用電源の実施の形態について図1乃至図2を用いて詳細
に説明する。なお、図面において、図4と同一部分に
は、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【0012】図1は、本発明のマグネトロン駆動用電源
の第1の実施の形態である。
【0013】図1に示されるようにマグネトロン駆動用
電源は、商用電源1を単方向電源に変換するダイオード
ブリッジ2と電流制限用のインダクタ10と電圧平滑用
コンデンサ11からなる単方向電源部15と、共振コン
デンサ14と半導体素子3からなり、半導体素子3をO
N/OFFすることにより単方向電源部15からの出力
を高周波電力に変換するインバータ部22と、1次巻線
4とマグネトロン20の陰極用のヒータ巻線12と2次
巻線13からなり、単方向電源部15からの陽極用電圧
と陰極用電圧の2系統の電圧に昇圧する昇圧トランス2
1と、高圧コンデンサ33、34とダイオード31、3
2からなり、昇圧トランス21の2次巻線13に発生し
た陽極用電圧を全波倍電圧整流し、高圧直流電圧に変換
する高圧整流部5と、昇圧トランス21のヒータ巻線1
2に発生する陰極用電圧と、高圧整流部5の出力の高圧
直流電圧により電磁波を放射するマグネトロン20と、
商用電源1の電流値とダイオードブリッジ2で整流され
た直流電圧から電力を演算し、所望の電力とを比較し、
補正値を電力調整信号として出力する電力制御部15
と、マグネトロン20の陽極に結合された枝路に流れる
電流を検出するためのカレントトランス7と、ローパス
フィルタ16と反転増幅回路17からなり、カレントト
ランス7に並列に接続され、カレントトランス7で検出
された電流を電圧に変換するための負荷抵抗25と、負
荷抵抗25の両端に発生した陽極電流に比例した電圧信
号の高周波ノイズの除去と位相反転を行う2次側リップ
ル電流検出部23と、電力制御部15からの電力調整信
号と陽極リップル電流検出部23からの検出信号を加算
する加算回路19から構成される。
【0014】次に本発明のマグネトロン駆動用電源の特
徴である陽極電流のばらつきの抑制を図るフィードバッ
ク制御について説明する。
【0015】マグネトロン20の陽極電流が上昇した場
合、陽極リップル電流検出部23は反転増幅回路17に
より、位相を反転し、加算回路19は、電力制御部15
からの電力調整信号と陽極リップル電流検出部23から
の信号を加算する。ここで位相を反転させる目的は、上
昇電流を下げるためであり、半導体素子3のON時間を
短くし、2次側への供給電力を減らすことにある。ま
た、マグネトロンの陽極電流が下降する場合において
は、逆に、陽極リップル電流検出部23から出力される
信号により、半導体素子3のON時間を長くし、2次側
への供給電力を増やす制御になる。
【0016】以上述べたフィードバック制御により、図
2に示すように瞬時値が水平で、ばらつきのない陽極電
流にすることができる。ここで、瞬時値が水平になるの
は、フィードバック制御により、交流成分を除去するよ
うにフィードバックが働くためである。
【0017】図3は、本発明のマグネトロン駆動用電源
の第2の実施の形態である。
【0018】図3では、電力制御部15からの電力調整
信号からローパスフィルタ16からの電圧信号を減算回
路35により減算し、パルス幅変調部24に入力するこ
とになり、第1の実施の形態と同様の効果を得ることが
できる。
【0019】
【発明の効果】本発明のマグネトロン駆動用電源によれ
ば、2次側のマグネトロン陽極電流の変動分を反転増幅
回路にて位相を反転させた信号と、1次側の電力制御部
の出力である電力調整信号を加算回路により加算し、パ
ルス制御部が、加算した信号により半導体素子のON/
OFFを制御することにより、プラズマの挙動による急
激な負荷変動などによるマグネトロンの陽極電流の変動
を抑制し、マグネトロンの高周波出力の変動を抑制する
ことができる。これにより、特にマグネトロンを応用し
た無電極照明装置やプラズマ発生装置においては、ちら
つきやフリッカを防止することができ、安定した出力を
得ることができるとともに、ローコストで長寿命で高信
頼性の電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すマグネトロン
駆動用電源装置の構成図
【図2】本発明のマグネトロン駆動用電源における陽極
電流の波形を示す図
【図3】本発明の第2の実施の形態を示すマグネトロン
駆動用電源装置の構成図
【図4】従来のマグネトロン駆動用電源の構成図
【図5】従来のマグネトロン駆動用電源における陽極電
流の波形を示す図
【符号の説明】
1 商用電源 2 ダイオードブリッジ 8 電力制御部 20 マグネトロン 22 インバータ部 23 陽極リップル電流検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K072 AA16 AA19 AC02 AC11 BA03 BB01 BC05 CA03 CB07 CB08 DB02 DE02 GA01 GA07 GB04 GC07 HA10 3K086 AA09 BA08 CA20 CB12 CC01 CD09 DB03 DB11 DB16 DB18 DB21 FA02 FA03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源である商用電源を単方向電圧に
    変換するダイオードブリッジと電流制限用インダクタと
    電圧平滑用の平滑コンデンサからなる単方向電源部と、
    半導体素子をON/OFFすることにより前記単方向電
    源部からの電力を高周波電力に変換するインバータ部
    と、前記インバータ部の前記高周波電力をマグネトロン
    に印加するための陽極用電圧と昇圧する昇圧トランス
    と、前記昇圧トランスの陽極用電圧を整流する高圧整流
    部と、前記マグネトロンの陽極に結合された枝路に流れ
    る電流を検出するカレントトランスと、ローパスフィル
    タと反転増幅回路からなる陽極リップル電流検出部と、
    電力制御部からの電力調整信号と前記陽極リップル電流
    検出部からの検出信号を重畳する加算回路と、前記加算
    回路の出力信号に基づき前記半導体素子のON/OFF
    の制御を行うパルス幅変調部を備えたことを特徴とする
    マグネトロン駆動用電源。
  2. 【請求項2】 交流電源である商用電源を単方向電圧に
    変換するダイオードブリッジと電流制限用インダクタと
    電圧平滑用の平滑コンデンサからなる単方向電源部と、
    半導体素子をON/OFFすることにより前記単方向電
    源部からの電力を高周波電力に変換するインバータ部
    と、前記インバータ部の前記高周波電力をマグネトロン
    に印加するための陽極用電圧と昇圧する昇圧トランス
    と、前記昇圧トランスの陽極用電圧を整流する高圧整流
    部と、前記マグネトロンの陽極に結合された枝路に流れ
    る電流を検出するカレントトランスと、ローパスフィル
    タと、電力制御部からの電力調整信号から前記ローパス
    フィルタからの信号を減算する減算回路と、前記加算回
    路の出力信号に基づき前記半導体素子のON/OFFの
    制御を行うパルス幅変調部を備えたことを特徴とするマ
    グネトロン駆動用電源。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100640174B1 (ko) 2005-03-02 2006-10-31 한양대학교 산학협력단 무전극 형광램프 조광 제어용 고주파 공진형 인버터 제어장치
JPWO2013132835A1 (ja) * 2012-03-06 2015-07-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 直流電源装置
CN108988638A (zh) * 2017-06-01 2018-12-11 关英怀 微波治疗机磁控管可控恒流防跳模阳极电源

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