JP2529481B2 - マグネトロン駆動電源回路 - Google Patents

マグネトロン駆動電源回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジのマグネト
ロン駆動回路に係るもので、詳しくは、小型及び軽量化
したインバーター型電子レンジを全ての常用電圧(11
0V/220V)及び周波数(50/60Hz)の常用電
源に使用し得るようにしたマグネトロン駆動電源回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子レンジのマグネトロン駆動
回路においては、鉄共振トランスを使用した回路と昇圧
トランスを高速にスイッチングさせ高電圧を得るように
するインバーター型の回路とが公知である。それらの回
路を詳しく説明すると次のようである。
【0003】即ち、図5は従来の鉄共振トランスを使用
したマグネトロン駆動電源回路図である。図面に示した
ように、鉄共振トランスT1 の1次側コイルに切換スイ
ッチSW1 を通して常用電源ACを入力し、その2次側
コイルの出力を高電圧コンデンサーC1 及び高電圧ダイ
オードD1 を通して半波倍電圧した後マグネトロンMG
Tに供給するように構成されていた。このような回路
は、鉄共振トランスT1の1次側コイルと2次側コイル
との巻回数を調整する原理を用いるものであって、常用
電源ACが110Vの場合は切換スイッチSW1 を11
0V選択端子aに接続し、常用電源ACが220Vの場
合は切換スイッチSW1 を220V選択端子bに接続し
て鉄共振トランスT1 の2次コイルで同様な電圧が出力
されるようになっていた。
【0004】従って、常用電源ACが110Vであっ
て、切換スイッチSW1 を110V選択端子aに接続さ
せ鉄共振トランスT1 の1次コイルに110V電源が印
加すると、該110V電源は鉄共振トランスT1 で昇圧
されてその2次側コイルに約2000Vの交流電圧が出
力され、高電圧コンデンサーCA及び高電圧ダイオード
A を通って半波倍電圧される。そして、このようにし
て得られる約4000Vの電源はマグネトロンMGTに
供給され該マグネトロンMGTを駆動させるようになっ
ていた。
【0005】図6は従来のインバーター型マグネトロン
駆動電源回路図であって、図面に示したように、常用電
源ACが雑音防止用コイルL1 を通ってブリッジダイオ
ードBD1 で整流される。その整流された電源はコンデ
ンサーC2 で平滑されて過電源防止用チョークコイルL
2 を通って共振コンデンサーC3 及び昇圧トランスT 2
の1次コイルに供給される。該共振コンデンサーC3
び昇圧トランスT2 の1次コイルの他方側にスイッチン
グトランジスターQ1 及びその保護用ダイオードD2
連結されていて、その共振コンデンサーC3 及び1次コ
イルに流れる電流が高速スイッチング制御される。
【0006】前記昇圧トランスT2 の1次側に流れる電
流は電流交流器CTを通って電流検出部1で検出され、
その電流検出信号によりスイッチング制御部2でスイッ
チング制御信号が出力された後、スイッチングトランジ
スター駆動部3を通って前記スイッチングトランジスタ
ーQ1 のオン・オフを制御する。前記昇圧トランスT 2
の2次コイルに誘起される高電圧出力は、高電圧コンデ
ンサーC1 及び高電圧ダイオードD1 を通っで半波倍電
圧になり、マグネトロンMGTを駆動させるように構成
されていた。且つ、前記スイッチング制御部2は、電流
検出部1で検出した信号によりスイッチング制御信号を
出力し、該スイッチング制御信号は、スイッチングトラ
ンジスター駆動部3を通ってスイッチングトランジスタ
ーQ1 を20KHz−40KHzで高速スイッチングさせて
昇圧トランスT2 の1次コイル電流の流れを制御する。
よって、その昇圧トランスT2 の2次コイルに高周波の
2000V交流電圧が誘起され、高圧コンデンサーC1
及び高圧ダイオードD1 で半波倍電圧されてマグネトロ
ンMGTを駆動するようになる。更に、前記昇圧トラン
スT2 の他の2次コイルに誘起した電源によりマグネト
ロンMGTのフィラメントに電流を供給するようになっ
ていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】然るに、前記鉄共振ト
ランスを使用したマグネトロン駆動電源回路において
は、鉄共振トランス及び高電圧コンデンサーの容積が大
きくなり重くなるので、小型及び軽量化し得ず、使用電
源の周波数(50Hz/60Hz)に従い設計を変更しなけ
ればならないという欠点があった。
【0008】又、前記インバーター型マグネトロン駆動
電源回路においては、前記昇圧トランスT2 の2次コイ
ルに誘起する高電圧の周波数が高くなって小さいリアク
タンスのみを要し、昇圧トランスT2 の容積を縮小し得
ると共に高電圧コンデンサーC1 の容量も小さくなるの
で鉄共振トランスを使用した回路に比べ、その重さを1/
4 まで減らして軽量及び小型化を図り得るが、常用電源
ACの電圧110V/220Vに従いその昇圧トランス
2 及び高電圧コンデンサーC1 を容量の異なるものに
取替えなければならないので、異なる種類の常用電源に
兼用し得なくなるという欠点があった。
【0009】それで、このような問題点を解決するた
め、本発明者達は研究を重ねた結果、次のようなマグネ
トロン駆動電源回路を提供しようとするものである。本
発明の目的は、異なる種類の常用電源に設計の変更をせ
ずに兼用することができるマグネトロン駆動電源回路を
提供しようとするものである。又、本発明の他の目的
は、共振トランス及び高圧コンデンサー等の各部品を特
別に改良せずに、通常の標準化した部品そのままを使用
し得るマグネトロン駆動電源回路を提供しようとするも
のである。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
は、常用電源の雑音を除去し整流する入力電源整流部
と、該入力電源整流部の出力電源をリレースイッチの切
換状態により異なる平滑容量に平滑する可変平滑部と、
該可変平滑部の出力電源を高速のスイッチング動作によ
り高電圧に昇圧させマグネトロンを駆動させるマグネト
ロン駆動部と、低圧トランスで降圧され出力する常用電
源を整流する低圧整流部と、該低圧整流部の出力電源を
リレースイッチの切換状態により異なる平滑容量に平滑
する低圧平滑部と、前記低圧トランスの出力電圧大きさ
により前記リレースイッチの開放/短絡を制御するリレ
ー駆動部と、前記マグネトロン駆動部の入力電流大きさ
を検出する電流大きさ検出部と、前記低圧平滑部の出力
電圧大きさを検出する電圧大きさ検出部と、前記低圧平
滑部の出力電圧を定電圧に出力する定電圧部と、該定電
圧部の出力電圧を駆動電圧として受け前記電流大きさ検
出部及び電圧大きさ検出部の検出信号によりスイッチン
グ駆動制御信号を出力する制御回路部と、該制御回路部
のスイッチング駆動制御信号により前記マグネトロン駆
動部の高速スイッチング動作を制御する高速スイッチン
グ部とによりマグネトロン駆動電源回路を構成すること
により達成される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例に対し図面を用いて詳
細に説明する。図1は本発明に係るマグネトロン駆動電
源回路図である。図面に示したように、常用電源ACを
雑音除去用コイルL1 を通して受けブリッジダイオード
BD11で整流する入力電源整流部11と、リレースイッ
チRY11切換状態によりコンデンサーC11、C12の容量
を可変して前記入力電源整流部11の出力電源を平滑さ
せる可変平滑部12と、該可変平滑部12で平滑した直
流電源を過電流防止用コイルL2 を通って共振コンデン
サーC3 及び高圧トランスT11の1次コイルN11に印加
し、該高圧トランスT11の2次コイルN13に誘起する高
電圧の電源を高圧コンデンサーC1 及び高圧ダイオード
1 を通って半波倍電圧しマグネトロンMGTを駆動す
るマグネトロン駆動部13と、前記高圧トランスT11
1次側コイルN11及び共振コンデンサーC3 に供給され
る直流電源をスイッチングトランジスター駆動部14a
の出力信号によりスイッチングトランジスターQ1 で高
速スイッチングする高速スイッチング部14と、前記常
用電源ACの入力を受け降圧する低圧トランスT 22と、
該低圧トランスT22の2次コイルN22で出力する電源を
ブリッジダイオードBD12で整流する低圧整流部16
と、リレースイッチRY12の切換状態によりコンデンサ
ーC13、C14の容量を可変し前記低圧整流部16の出力
電源を平滑する低圧平滑部17と、前記低圧トランスT
22の2次コイルN23で出力する電源をダイオードD11
びコンデンサーC15を通ってツエナーダイオードZD11
に印加してリレーRY1 の駆動を制御し該リレーRY1
の駆動に従い前記リレースイッチRY11、RY12を開放
/短絡させるリレー駆動部19と、前記低圧平滑部17
で出力する電源をダイオードD12及びコンデンサーC17
を通した後可変抵抗VR 1 及び抵抗R12により分圧し該
分圧電圧を電圧検出部20aで検出する電圧大きさ検出
部20と、前記高速スイッチング部14により、スイッ
チングして流れる電流を電流変流器CT及び電流検出部
15aにより検出する電流大きさ検出部15と、前記低
圧平滑部17の出力電源を抵抗R11、ツエナーダイオー
ドZD12、トランジスターQ11及びコンデンサーC16
より定電圧出力する定電圧部18と、該定電圧部18の
出力電圧を動作電圧として受け前記電圧大きさ検出部2
0及び電流大きさ検出部15の検出信号により前記高速
スイッチング部14のスイッチングトランジスター駆動
部14aにスイッチング駆動制御信号を印加する制御回
路部21とにより本発明に係るマグネトロン駆動電源回
路が構成されている。
【0012】又、図2は図1に示した制御回路部の詳細
回路図である。図面に示したように、電流大きさ検出部
15及び電圧大きさ検出部20の検出信号がマイクロプ
ロセッサー21aの入力端子I1 、I2 に印加されるよ
うに接続する。その出力端子P1 −P3 を、抵抗R12
14を夫々通ってトランジスターQ12−Q14のベースる
接続し、該トランジスターQ12−Q14のコレクターを抵
抗R16−R18を夫々通って電源端子Vccに接続された抵
抗R15及び比較器CP11の反転入力端子に接続する。そ
して前記トランジスターQ12−Q14のオン状態により比
較器CP11の反転入力端子に互いに異なる基準電圧が印
加するようにする。
【0013】次いで、三角波発生器21bの出力信号が
前記比較器CP11の非反転入力端子に比較信号として印
加されるように接続し、該比較器CP11の出力信号であ
る高周波の矩形波信号が前記高速スイッチング部14の
スイッチングトランジスター駆動部14aにスイッチン
グ駆動制御信号として印加されるように本発明に係る制
御回路部が構成されている。このように構成された本発
明に係るマグネトロン駆動電源回路の作用を説明すると
次のようである。
【0014】先ず、常用電源ACが入力されると、該常
用電源ACは雑音防止用コイルL1を通って雑音が除去
され、ブリッジダイオードBD11により半波整流され
る。次いでその整流電源は、可変平滑部12で平滑され
た後過電流防止用チョークコイルL2 を通って共振コン
デンサーC3 及び高圧トランスT11の1次コイルN11
印加される。このとき、高速スイッチング部14のスイ
ッチングトランジスター駆動部14aで出力されるスイ
ッチング駆動信号により、スイッチングトランジスター
1 が高速にオン/オフを反復してスイッチング動作す
る。
【0015】該高速スイッチング部14の高速スイッチ
ングにより高圧トランスT11の2次コイルN13に約20
00Vの高電圧が誘起し、高電圧コンデンサーC4 及び
高電圧ダイオードD2 を通って半波倍電圧され約400
0Vの高電圧となる。該高電圧はマグネトロンMGTを
駆動させ、高圧トランスT11の2次コイルN 12で出力さ
れ誘起電圧は前記マグネトロンMGTにフィラメント加
熱電圧として供給される。且つ、この場合、前記常用電
源ACは低圧トランスT22で降圧されその2次コイルN
22、N23に出力され、該2次コイルN22で出力した電源
はブリッジダイオードBD12で整流される。
【0016】次いで、2次コイルN23で出力した電源
は、ダイオードD11で整流されコンデンサーC15で平滑
されてツエナーダイオードZD11に印加される。然る
に、常用電源ACが220Vの場合該ツエナーダイオー
ドZD11のツエナー電圧をコンデンサーC15で平滑され
る電圧よりもやや低く設定して置くと、常用電源ACが
220VのときツエナーダイオードZD11が導通してリ
レーRY1 が駆動するのでそのリレースイッチRY11
RY12が開放される。一方、常用電源ACが110Vの
場合はツエナーダイオードZD11が遮断してリレーRY
1 が駆動しないので、リレースイッチRY11、RY12
短絡される。このように常用電源ACの電圧220V/
110Vに従いリレースイッチRY11、RY12が開放/
短絡して可変平滑部12及び低圧平滑部17の平滑容量
が決定される。
【0017】又、図3(A)乃至(C)は本発明に係る
平滑用コンデンサー容量に従う平滑コンデンサー両端電
圧波形図である。図3(A)は平滑用コンデンサー容量
が小さい場合の平滑コンデンサー両端電圧波形図であ
り、図3(B)は平滑用コンデンサー容量が中間大きさ
の場合の平滑コンデンサー両端電圧波形図であり、図3
(C)は平滑用コンデンサー容量が大きい場合の平滑コ
ンデンサー両端電圧波形図である。
【0018】即ち、入力電源が低い電圧(実線;110
Vの倍電圧)と高い電圧(点線;220Vの倍電圧)と
の倍電圧差は、平滑用コンデンサー容量が小さいと図3
(A)に示したように大きくなり、平滑用コンデンサー
容量が大きいと図3(C)に示したように小さくなる。
従って、常用電圧ACが低い電圧110Vの場合は、前
記したようにリレースイッチRY11が短絡し、よって入
力電源の上位半週期間はブリッジダイオードBD11、平
滑用コンデンサーC11及びリレースイッチRY 11を通る
ループが形成されて異なる平滑用コンデンサーC12は作
用されない。入力電源の下位半週期間はリレースイッチ
RY11を通って平滑用コンデンサーC12に充電する電位
がブリッジダイオードBD11を通って平滑用コンデンサ
ーC11の他方側に到達するが、この場合、該平滑用コン
デンサーC11の一方側は平滑用コンデンサーC12の充電
電位がかかるので電位差がブリッジダイオードBD11
一つのダイオード導通電位だけ逆方向電位差となり、そ
のコンデンサーC11は作用しなくなる。
【0019】このように入力電源が110Vの常用電源
ACの場合は、リレースイッチRY 11が短絡して平滑用
コンデンサーC11又は平滑用コンデンサーC12を通って
平滑される。然るに、入力電源が220Vの常用電源A
Cである場合は、リレースイッチRY11が開放されるの
で平滑用コンデンサーC11、C12が全て平滑作用C11
12をするようになる。従って、平滑用コンデンサーC
11、C12の平滑容量を夫々中間大きさにすると、可変平
滑部12で平滑され出力する電圧は常用電源ACの電圧
110V/220に関係なく殆ど同様になる。そして、
低圧平滑部17も前記可変平滑部12と同様に常用電源
ACの電圧が110V/220Vであるに従い、リレー
スイッチRY12が短絡/開放されて平滑容量が可変され
平滑作用をするようになる。
【0020】該低圧平滑部17の出力電圧はダイオード
12を通って整流され、コンデンサーC17で平滑されて
可変抵抗VR11及び抵抗R12で分圧される。該分圧電圧
の大きさは電圧検出部20aで検出された後、制御回路
部21のマイクロプロセッサー21a入力端子I2 に印
加されるが、これは、前記可変平滑部12で平滑される
電圧を類推しスイッチング速度を制御するためである。
且つ、前記低圧平滑部17の出力電圧はトランジスター
11のコレクターに印加すると共に抵抗R11を通ってツ
エナーダイオードZD12及び該トランジスターQ11のベ
ースに印加される。よって、ツエナーダイオードZD12
のツエナー電圧による一定電圧が定電圧部18で出力さ
れて制御回路部21の電源端子Vccに駆動電圧として印
加される。
【0021】又、高速スイッチング部14によりスイッ
チングされ高圧トランスT11の1次コイルに流れる電流
は、電流変流器CTを通って電流検出部15aで検出さ
れた後、該検出信号が制御回路部21のマイクロプロセ
ッサー21a入力端子I1 に印加される。このようにマ
イクロプロセッサー21aの入力端子I1 、I2 に印加
される検出信号により出力端子P1 −P3 を選択して高
電位信号を出力すると、トランジスターQ12−Q14中一
つが導通して比較器CP11の反転入力端子に印加され基
準電圧が決定される。例えば、抵抗R16−R18の抵抗値
をR16<R17<R18となるように設定して置けば、比較
器CP11の反転入力端子に印加する基準電圧はトランジ
スターQ13が導通するとき中間大きさになり、トランジ
スターQ 12が導通するときその中間大きさよりも低くな
り、トランジスターQ14が導通するときその中間大きさ
より高くなる。
【0022】このように比較器CP11の反転入力端子に
印加する基準電圧が決定され、三角波発生器21bの三
角波と比較されるため、該比較器CP11で出力する矩形
波信号の高電圧区間及び低電位区間が前記基準電圧の大
きさにより決定される。そして、このように出力する矩
形波信号はスイッチングトランジスター駆動部14aを
通ってスイッチングトランジスターQ1 のオン/オフを
制御するため、該オン/オフ時間は前記基準電圧の大き
さにより決定される。
【0023】又、図4は本発明に係る各部波形を示した
図面であり、スイッチングトランジスターQ1 のベース
バイアスを決定するスイッチングトランジスター駆動部
14aの出力、即ち、スイッチングトランジスターQ1
のベース−エミッター間電圧VBEによる各部電圧電流波
形図を示したものである。図4(A)は、スイッチング
トランジスターQ1 がターンオフしそのコレクターエミ
ッター間電位VCE差が0であり、スイッチングトランジ
スターQ1 がオフの際、共振コンデンサーC3 及び高圧
トランスT11の1次コイルN11により共振される波形を
示したものである。このときのスイッチングはコレクタ
ーエミッター間電位差VCEが0の場合を探してスイッチ
ングさせるので、波形の歪曲又はスイッチングの損失を
減少することができる。
【0024】更に、図4(B)は、1次コイルN11を通
ってスイッチングトランジスターQ 1 のコレクターに流
入する電流icを示した波形で、該スイッチングトラン
ジスターQ1 のオン時に指数関数的な増加を表わし、ス
イッチングがオフの時は0になる。又、図4(C)は、
スイッチングのオフ時に、高圧トランスT11の2次コイ
ルN13に約2000VACが誘起され、高圧コンデンサー
1 及び高圧ダイオードD 1 により半波倍電圧されて約
−4000VDCの電圧がマグネトロンMGTに供給され
るものを示した波形図である。
【0025】図4(D)は、マグネトロンMGTのアノ
ードとカソードとの両方側に−4000VDCがかかると
き流れる電流波形を示したもので陽極電流と称してい
る。更に、図4(E)は、制御回路部21から出力する
スイッチング駆動制御信号によりスイッチングトランジ
スター駆動部14aで出力され、スイッチングトランジ
スターQ1 のベースに印加されるバイアス電圧の波形図
を示したものであり、周波数は約20KHz−40KHzで
ある。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係るマ
グネトロン駆動電源回路においては、一般にインバータ
ー型電子レンジマグネトロン駆動回路の利点である小型
及び軽量化をそのまま実現させながら、出力の制御を容
易にし電子レンジの出力を線形的に可変し得るようにな
るという効果がある。
【0027】又、世界の全ての電源(100V、110
V、120V、200V、220V、240V、250
V:50V/60Hz)に対し設計の変更をせずに使用す
ることができると共に、所要部品の改良(例えば、共振
トランス、高圧コンデンサー)をせずに通常の標準化さ
れた部品をそのまま使用し得るのでセットの開発(製
造)期間が画期的に短縮される効果がある。
【0028】更に、一般にインバーター型関連機器の電
源回路にも適用し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマグネトロン駆動電源回路図であ
る。
【図2】図1に示した制御回路部の詳細回路図、
【図3】図3(A)−(C)は平滑用コンデンサー容量
による平滑コンデンサー両方側端電圧波形図である。
【図4】図4(A)−(E)は図3の各部波形図であ
る。
【図5】従来鉄共振トランスを使用したマグネトロン駆
動電源回路図である。
【図6】従来インバーター型マグネトロン駆動電源回路
図である。
【符号の説明】
11 入力電源整流部 12 可変平滑部 13 マグネトロン駆動部 14 高速スイッチング部 15 電源大きさ検出部 16 低圧整流部 17 低圧平滑部 18 定電圧部 19 リレー駆動部 20 電圧大きさ検出部 21 制御回路部 21a マイクロプロセッサー 21b 三角波発生器 RY11、RY12 リレースイッチ T22 低圧トランス

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常用電源の雑音を除去し整流する入力電
    源整流部(11)と、該入力電源整流部(11)の出力
    電源をリレースイッチ(RY11)の切換状態により異な
    る平滑容量に平滑する可変平滑部(12)と、該可変平
    滑部(12)の出力電源を高速のスイッチング動作によ
    り高電圧に昇圧してマグネトロンを駆動させるマグネト
    ロン駆動部(13)と、低圧トランス(T22)で降圧さ
    れ出力する常用電源を整流する低圧整流部(16)と、
    該低圧整流部(16)の出力電流をリレースイッチ(R
    2 )の切換状態により異なる平滑容量に平滑する低圧
    平滑部(17)と、前記低圧トランス(T22)の出力電
    圧大きさに従い前記リレースイッチ(RY11)(R
    12)の開放/短絡を制御するリレー駆動部(19)
    と、前記マグネトロン駆動部(13)の入力電流大きさ
    を検出する電流大きさ検出部(15)と、前記低圧平滑
    部(17)の出力電圧大きさを検出する電圧大きさ検出
    部(20)と、前記低圧平滑部(17)の出力電圧を定
    電圧に出力する定電圧部(18)と、該定電圧部(1
    8)の出力電圧を駆動電圧として受け前記電流大きさ検
    出部(15)及び電圧大きさ検出部(20)の検出信号
    によりスイッチング駆動制御信号を出力する制御回路部
    (21)と、該制御回路部(21)のスイッチング駆動
    制御信号により前記マグネトロン駆動部(13)の高速
    スイッチング動作を制御する高速スイッチング部(1
    4)とにより構成されてなるマグネトロン駆動電源回
    路。
  2. 【請求項2】 前記制御回路部(21)は、電流大きさ
    検出部(15)及び電圧大きさ検出部(20)の検出信
    号によりマイクロプロセッサー(21a)で基準電圧の
    電位を決定し、三角波発生器(21b)の出力信号を前
    記基準電圧と比較してスイッチング駆動制御信号を出力
    するように構成された請求項(1)記載のマグネトロン
    駆動電源回路。
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