JP2007059174A - マグネトロン駆動用電源装置の保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】出力可変機能により出力を絞り込んだ状態でも、マグネトロンの故障時であれば、回路の電流を遮断するマグネトロン駆動用電源装置の保護回路を提供すること。
【解決手段】マグネトロン駆動用電源装置の基本構成に、出力部６の回路に流れる電流を監視するカレントトランス８、カレントトランス８の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部９、その直流電圧を被比較電圧とし上限電圧・下限電圧と比較するコンパレータ部１０、出力可変信号の電圧から基準となる比較用の上限電圧・下限電圧に変換する曲線変換部１１で構成され、コンパレータ部１０はこの被比較電圧と曲線変換部１１にて設けられた上限電圧ＶＨ・下限電圧ＶＬとを比較し、上限・下限から外れていると判別した場合は電流異常の信号を発信し、リレー制御部５に伝達し、リレー４をＯＦＦしてマグネトロン駆動用電源装置の回路電流を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、出力可変機能を有するマグネトロン駆動用電源装置の保護回路に関するものである。

従来の出力可変機能を有するマグネトロン駆動用電源装置は、負荷であるマグネトロンの故障による異常時の保護は電流ヒューズ或いは電流ブレーカを用いた過電流に対する保護回路の構成であり、異常時に過電流が流れたら回路を遮断するよう機能させている(例えば、特許文献１参照)。

図４は従来のマグネトロン駆動用電源装置の保護回路図である。図４において、商用電源１を入力し、過電流を遮断する電流ヒューズ２、電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ（ブレーカ兼電源スイッチ）３、出力部の電流をＯＮ／ＯＦＦするリレー４とそのリレー４を制御するリレー制御部５、位相制御やスイッチングによる出力可変と高電圧の直流への変換とを行う出力部６、負荷であるマグネトロン７で構成されており、異常時に過電流が流れると電流ヒューズ２或いは電源スイッチ３のブレーカが切断し、商用電源１の供給を遮断している。
特開平９−１２０８８７号公報

しかしながら、前記した従来のマグネトロン駆動用電源装置の構成では、出力可変機能により出力を絞り込んでいる状態においては、負荷であるマグネトロンのショート或いはオープンによる故障で、異常時であっても回路に過電流は流れないため保護機能が働かず、マグネトロン駆動用電源装置は異常発熱或いは出力電圧の異常上昇等、危険な状態になっても回避できないという課題が有る。

本発明は、前記課題に鑑み、出力可変機能により出力を絞り込んでいる状態でも、負荷であるマグネトロンの故障で異常時であれば保護機能を働かせ、回路の電流を遮断し、マグネトロン駆動用電源装置を異常発熱或いは出力電圧の異常上昇等、危険な状態から回避させるためのマグネトロン駆動用電源装置の保護回路を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のマグネトロン駆動用電源装置の保護回路は、出力可変機能を有するマグネトロン駆動用電源装置において、前記出力部の回路に流れる電流を監視するカレントトランスと、前記カレントトランスの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部と、前記直流電圧を被比較電圧として上限電圧・下限電圧と比較するコンパレータ部と、前記出力可変信号の電圧から基準となる比較用の上限電圧・下限電圧に変換する曲線変換部とを有し、前記曲線変換部は、正常動作時の出力可変信号の電圧に対する前記出力部の回路電流値の関係を基に上限電圧と下限電圧を設け、出力可変における最小出力時から最大出力時までのウインドウエリアとして形成し、前記コンパレータ部において前記被比較電圧が前記ウインドウエリアから外れているか否かを判別し、判別結果に応じて前記マグネトロン駆動用電源装置のリレー制御部へ信号を発信することを特徴とする。

係る構成によれば、各々出力において出力部の回路電流をカレントトランスで正常時の電流範囲内か監視することができ、万一負荷であるマグネトロンがショート或いはオープンの故障状態になった場合、速やかに回路の電流が遮断でき、マグネトロン駆動用電源装置を保護できる。

また、前記曲線変換部は、オペアンプによる折線近似回路を有している。

また、前記曲線変換部は、ＲＯＭ上に記憶したデータテーブルを有している。

係る構成によれば、マグネトロン駆動用電源装置の出力部の回路方式や回路部品の違いにより、前記出力部の回路電流が直線的に増加する特性のもの、曲線的に増加する特性のものなどに幅広く対応することができ、多種のマグネトロン駆動用電源装置に使用することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、出力可変機能を有するマグネトロン駆動用電源装置において、各々の出力においてマグネトロンが故障しショート或いはオープンの場合に、回路電流を確実に遮断できるので、出力可変機能により出力を絞り込んでいる状態でも電源の異常発熱、電圧の異常上昇等危険な状態から回避でき、マグネトロン駆動用電源装置を保護することができる。

また、マグネトロン駆動用電源装置における出力部の回路方式・回路部品等により、出力可変時に出力部の電流が直線的に増加しない非直線特性に対しても、保護特性を個々に合わせる事ができるので、種々のマグネトロン駆動用電源装置に幅広く適応できる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１におけるマグネトロン駆動用電源装置（単相電源入力用）の保護回路図である。図１において従来の図４に示される構成と同一のものには同一の符号を付し説明を省略する。

本実施の形態に係るマグネトロン駆動用電源装置の保護回路は、従来と同様の基本構成からなるマグネトロン駆動用電源装置、つまり、単相交流の商用電源１を入力し、過電流を遮断する電流ヒューズ２、電源をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ（ブレーカ兼電源スイッチ）３、出力部の電流をＯＮ／ＯＦＦするリレー４とそのリレー４を制御するリレー制御部５、位相制御やスイッチングによる出力可変と高電圧の直流への変換とを行う出力部６（出力可変部及び出力部）、負荷であるマグネトロン７で構成され、保護回路の構成は、前記マグネトロン駆動用電源装置の出力部６の回路に流れる電流を監視するカレントトランス８、カレントトランス８の交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部９、その直流電圧を被比較電圧とし上限電圧・下限電圧と比較するコンパレータ部１０、出力可変信号の電圧から基準となる比較用の上限電圧・下限電圧に変換する曲線変換部１１で構成される。

前記のように構成されたマグネトロン駆動用電源装置の保護回路について以下に動作を説明する。

正常動作は電源スイッチ３にて電源をＯＮしマグネトロン７のフィラメントを通電加熱後、スタート信号にてリレー４をＯＮする。更に出力可変信号の電圧にて所定のマグネトロン高周波出力に設定する。この正常動作中に万一マグネトロン７がショート或いはオープンの故障状態になった場合、カレントトランス８、ＡＣ−ＤＣ変換部９を通じて電流信号が被比較電圧としてコンパレータ部１０に伝わる。コンパレータ部１０はこの被比較電圧と次に述べるウインドウエリアと比較を行う。

ウインドウエリアは、曲線変換部１１にて正常動作時の出力可変信号の電圧に対する出力部６の回路に流れる電流値との関係を基に上限電流と下限電流を設け、可変信号から図２（ａ），（ｂ）に示すように、グラフ上で上限電圧ＶＨ・下限電圧ＶＬで囲まれたウインドウエリアＷＡを形成させる。出力可変信号の電圧からウインドウエリアＷＡへの変換は、オペアンプによる折線近似回路（関数発生回路）やＲＯＭ上に記憶したデータテーブル等を用いて、出力部６の出力可変信号の電圧に対する出力部６の回路に流れる電流の関係に合わせて設定する。コンパレータ部１０はこのウインドウエリアＷＡの上限電圧ＶＨ・下限電圧ＶＬと比較することで、ウインドウエリアＷＡ内か外かを判別し、ウインドウエリアＷＡから外れていると判別した場合は電流異常の信号を発信し、リレー制御部５に伝達し、リレー４をＯＦＦしてマグネトロン駆動用電源装置の回路電流を遮断する。異常時は、この一連の動作で最終的にマグネトロン駆動用電源装置の出力部６への回路電流を遮断し、異常時の保護を行う。

なお、出力可変信号の電圧に対する出力部６の回路に流れる電流値の関係は、出力部６の回路方式・回路部品等により図２の変換電圧と可変信号との関係グラフの（ａ）のような曲線や（ｂ）のような直線等になるが、いずれの場合も曲線変換部１１の上限・下限カーブで対応できる。

（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２におけるマグネトロン駆動用電源装置（三相電源入力用）の保護回路図である。図３において、基本的な保護機能の動作については単相電源入力用と同じであるため、説明を省略する。

本実施の形態のマグネトロン駆動用電源装置の保護回路は、電源が三相電源１２であるので、カレントトランス８、ＡＣ−ＤＣ変換部９が各相分の３回路と、コンパレータ部１０が３回路分入力とＯＲの論理回路で構成されている。

このように構成されたマグネトロン駆動用電源装置の動作は、前記した実施の形態１と同様であり、三相のうちいずれか１相でも上限電圧ＶＨ・下限電圧ＶＬから外れると電流異常の信号をリレー制御部５へ発信し、リレー制御部５に伝達しリレー４をＯＦＦし、回路電流を遮断する動作となる。

本発明のマグネトロン駆動用電源装置は、マグネトロンを用いた工業用のマイクロ波応用装置等で信頼性が要求されるマグネトロン駆動用電源装置の保護回路としての用途に利用できる。

本発明の実施の形態１に係るマグネトロン駆動用電源装置（単相電源入力用）の保護回路図 （ａ）曲線状の変換電圧と出力可変信号との関係グラフ、（ｂ）直線状の変換電圧と出力可変信号との関係グラフ 本発明の実施の形態２に係るマグネトロン駆動用電源装置（三相電源入力用）の保護回路図 従来のマグネトロン駆動用電源装置（単相電源入力用）の回路図

符号の説明

１ 単相電源
２ 電流ヒューズ
３ 電源スイッチ（ブレーカ兼電源スイッチ）
４ リレー
５ リレー制御部
６ 出力部
７ マグネトロン
８ カレントトランス
９ ＡＣ−ＤＣ変換部
１０ コンパレータ部
１１ 曲線変換部
１２ 三相電源
ＶＨ 上限電圧
ＶＬ 下限電圧
ＷＡ ウインドウエリア

Claims (3)

1. 出力可変機能を有するマグネトロン駆動用電源装置において、前記出力部の回路に流れる電流を監視するカレントトランスと、前記カレントトランスの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換部と、前記直流電圧を被比較電圧として上限電圧・下限電圧と比較するコンパレータ部と、前記出力可変信号の電圧から基準となる比較用の上限電圧・下限電圧に変換する曲線変換部とを有し、前記曲線変換部は、正常動作時の出力可変信号の電圧に対する前記出力部の回路電流値の関係を基に上限電圧と下限電圧を設け、出力可変における最小出力時から最大出力時までのウインドウエリアとして形成し、前記コンパレータ部において前記被比較電圧が前記ウインドウエリアから外れているか否かを判別し、判別結果に応じて前記マグネトロン駆動用電源装置のリレー制御部へ信号を発信することを特徴とするマグネトロン駆動用電源装置の保護回路。
2. 前記曲線変換部は、オペアンプによる折線近似回路を有することを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源装置の保護回路。
3. 前記曲線変換部は、ＲＯＭ上に記憶したデータテーブルを有することを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源装置の保護回路。

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