JP3158816B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
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- semiconductor switching
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B40/00—Technologies 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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- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波加熱装置に関す
るものであり、特に共振型インバータ電源を用いた高周
波加熱装置に関するものである。
るものであり、特に共振型インバータ電源を用いた高周
波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来では、高周波加熱装置の電源装置
は、いわゆる鉄共振型トランスを用いたものが長い間用
いられていた。しかし近年、半導体技術の進歩により大
電力を扱う電力変換器が比較的低価格で実用に供され得
るようになり、２０ｋHz程度の共振型高周波インバータ
（電力変換器）を用いたものが実用化されている。
は、いわゆる鉄共振型トランスを用いたものが長い間用
いられていた。しかし近年、半導体技術の進歩により大
電力を扱う電力変換器が比較的低価格で実用に供され得
るようになり、２０ｋHz程度の共振型高周波インバータ
（電力変換器）を用いたものが実用化されている。
【０００３】図３に従来の共振型インバータを用いた高
周波加熱装置の回路図を示す。図３において、電源装置
１は商用電源２から電力を供給され、高周波加熱装置の
制御装置３より起動停止や電波出力の大きさ等に関する
指令を受けて動作する構成である。また、４、５はノイ
ズフィルターである。
周波加熱装置の回路図を示す。図３において、電源装置
１は商用電源２から電力を供給され、高周波加熱装置の
制御装置３より起動停止や電波出力の大きさ等に関する
指令を受けて動作する構成である。また、４、５はノイ
ズフィルターである。
【０００４】共振型インバータ６は、ダイオードブリッ
ジ７、インダクタ８、平滑コンデンサ９、共振コンデン
サ１０、半導体スイッチング素子である半導体スイッチ
ング素子１１、ダイオード１２、昇圧トランス１３、高
圧コンデンサ１４、高圧ダイオード１５、１６などより
なり、制御部１９により半導体スイッチング素子１１の
スイッチング周波数を制御して加熱手段としてのマグネ
トロン１７に所望の電力を供給する構成である。
ジ７、インダクタ８、平滑コンデンサ９、共振コンデン
サ１０、半導体スイッチング素子である半導体スイッチ
ング素子１１、ダイオード１２、昇圧トランス１３、高
圧コンデンサ１４、高圧ダイオード１５、１６などより
なり、制御部１９により半導体スイッチング素子１１の
スイッチング周波数を制御して加熱手段としてのマグネ
トロン１７に所望の電力を供給する構成である。
【０００５】制御部１９は制御手段２０を有し、制御手
段２０は、抵抗器２１、２２により検出される半導体ス
イッチング素子１１のコレクタ電圧Ｖｃｅに同期して半
導体スイッチング素子１１の導通時間Ｔｏｎを調節す
る。また、その導通時間Ｔｏｎは、制御装置３からの設
定信号に基づき、入力電流検知手段２３あるいはアノー
ド電流検知手段２４からの信号が設定値になるよう負帰
還制御するものである。
段２０は、抵抗器２１、２２により検出される半導体ス
イッチング素子１１のコレクタ電圧Ｖｃｅに同期して半
導体スイッチング素子１１の導通時間Ｔｏｎを調節す
る。また、その導通時間Ｔｏｎは、制御装置３からの設
定信号に基づき、入力電流検知手段２３あるいはアノー
ド電流検知手段２４からの信号が設定値になるよう負帰
還制御するものである。
【０００６】図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それ
ぞれ半導体スイッチング素子１１のコレクタ電圧Ｖｃ
ｅ、半導体スイッチング素子１１のコレクタ電流とダイ
オード１２の電流Ｉｃｄ、半導体スイッチング素子１１
のゲート駆動電圧Ｖｇである。図３のインバータ電源６
は、いわゆる電圧共振型インバータと呼ばれるものであ
り、平滑コンデンサ９の端子電圧Ｖｃｃに対して３〜５
倍程度のコレクタ電圧Ｖｃｅとなる。たとえば商用電源
２の電圧が１００Ｖである時、図４のコレクタ電圧Ｖｃ
ｅの値は、Ｖｃｃ＝１４０Ｖに対してＶ１＝６００Ｖに
も達する。また、半導体スイッチング素子１１のコレク
タ電流Ｉｃは、Ｉ１＝６０Ａ程度となる。制御手段２０
は、図４（ａ）における点Ｐのタイミングを検出し、Ｔ
ｄ時間後に所望の電波出力が得られるよう調節された導
通時間Ｔｏｎの駆動電圧Ｖｇを出力するよう制御するも
のである。
ぞれ半導体スイッチング素子１１のコレクタ電圧Ｖｃ
ｅ、半導体スイッチング素子１１のコレクタ電流とダイ
オード１２の電流Ｉｃｄ、半導体スイッチング素子１１
のゲート駆動電圧Ｖｇである。図３のインバータ電源６
は、いわゆる電圧共振型インバータと呼ばれるものであ
り、平滑コンデンサ９の端子電圧Ｖｃｃに対して３〜５
倍程度のコレクタ電圧Ｖｃｅとなる。たとえば商用電源
２の電圧が１００Ｖである時、図４のコレクタ電圧Ｖｃ
ｅの値は、Ｖｃｃ＝１４０Ｖに対してＶ１＝６００Ｖに
も達する。また、半導体スイッチング素子１１のコレク
タ電流Ｉｃは、Ｉ１＝６０Ａ程度となる。制御手段２０
は、図４（ａ）における点Ｐのタイミングを検出し、Ｔ
ｄ時間後に所望の電波出力が得られるよう調節された導
通時間Ｔｏｎの駆動電圧Ｖｇを出力するよう制御するも
のである。
【０００７】このように共振型インバータは、半導体ス
イッチング素子１１のターンオン時は、コレクタ電圧Ｖ
ｃｅが零で、かつ、コレクタ電流Ｉｃが零から立ち上が
り、一方、ターンオフ時は、コレクタ電圧Ｖｃｅが共振
電圧波形となっている。このため半導体スイッチング素
子１１のスイッチング損失の著しい低減が可能となり、
１〜２ＫＷという大電力でありながら１個の半導体スイ
ッチング素子１１のみで変換することが可能であった。
イッチング素子１１のターンオン時は、コレクタ電圧Ｖ
ｃｅが零で、かつ、コレクタ電流Ｉｃが零から立ち上が
り、一方、ターンオフ時は、コレクタ電圧Ｖｃｅが共振
電圧波形となっている。このため半導体スイッチング素
子１１のスイッチング損失の著しい低減が可能となり、
１〜２ＫＷという大電力でありながら１個の半導体スイ
ッチング素子１１のみで変換することが可能であった。
【０００８】しかしながら、図４における時刻ｔ１で、
たとえばマグネトロン１７のアノードカソード間放電が
何等かの原因で生じた場合や雷サージ等による過電圧が
共振コンデンサ９の両端に生じるとＩｃの傾きが増大
し、かつＴｏｎは一定であるので、Ｉｃは同図（ｂ）の
Ｉ２のようにきわめて大きな値となる。そしてこの結
果、Ｖｃｅもきわめて高い値Ｖ２に達し、上記の具体例
の場合には１０００Ｖを越えてしまう場合も発生する。
このため、図３に示すように、バリスタ１８が共振コン
デンサ１０に並列に設けられ、Ｖ２が９００Ｖ程度に制
限されるよう構成されて実用に供されていた。
たとえばマグネトロン１７のアノードカソード間放電が
何等かの原因で生じた場合や雷サージ等による過電圧が
共振コンデンサ９の両端に生じるとＩｃの傾きが増大
し、かつＴｏｎは一定であるので、Ｉｃは同図（ｂ）の
Ｉ２のようにきわめて大きな値となる。そしてこの結
果、Ｖｃｅもきわめて高い値Ｖ２に達し、上記の具体例
の場合には１０００Ｖを越えてしまう場合も発生する。
このため、図３に示すように、バリスタ１８が共振コン
デンサ１０に並列に設けられ、Ｖ２が９００Ｖ程度に制
限されるよう構成されて実用に供されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような電源装置を
用いた高周波加熱装置に対して、高周波加熱装置全体を
よりコンパクト化し一層使い勝手が良く、かつ、安価で
高信頼性を得るために、電源装置のさらなる小型高密度
化、低コスト化の実現が強く望まれるようになってき
た。また、２００Ｖ商用電源用の電源装置も家庭におけ
る電力機器利用の増大と共に強く望まれるようになって
きた。
用いた高周波加熱装置に対して、高周波加熱装置全体を
よりコンパクト化し一層使い勝手が良く、かつ、安価で
高信頼性を得るために、電源装置のさらなる小型高密度
化、低コスト化の実現が強く望まれるようになってき
た。また、２００Ｖ商用電源用の電源装置も家庭におけ
る電力機器利用の増大と共に強く望まれるようになって
きた。
【００１０】しかしながら、このような電源装置の小型
高密度化や高耐圧化を進めていくためには、スイッチン
グ周波数の高周波化とスイッチング素子の高耐圧化が必
要不可欠であったが、とりわけ高耐圧性能を維持しつつ
高周波化を進めて行くことは半導体技術上困難度が高い
ものであり、しかも、高価格化せざるを得ないという欠
点があった。また、スイッチング周波数を高周波化する
とバリスタなどの過電圧保護手段の高周波損失が過大と
なり、実用上使用することが困難となり、電源装置の信
頼性の低下を引き起こすというものであった。
高密度化や高耐圧化を進めていくためには、スイッチン
グ周波数の高周波化とスイッチング素子の高耐圧化が必
要不可欠であったが、とりわけ高耐圧性能を維持しつつ
高周波化を進めて行くことは半導体技術上困難度が高い
ものであり、しかも、高価格化せざるを得ないという欠
点があった。また、スイッチング周波数を高周波化する
とバリスタなどの過電圧保護手段の高周波損失が過大と
なり、実用上使用することが困難となり、電源装置の信
頼性の低下を引き起こすというものであった。
【００１１】本発明は、かかる従来の問題点を解消する
もので、電源装置を小型高密度化しても、耐圧性能に優
れた信頼性の高い高周波加熱装置を提供することを目的
とする。
もので、電源装置を小型高密度化しても、耐圧性能に優
れた信頼性の高い高周波加熱装置を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の構成より成るものである。すなわち、
商用電源または蓄電池よりの電力を高周波電力に変換す
る半導体スイッチング素子を有するインバータ電源と、
前記インバータ電源の出力を受けて被加熱物を加熱する
加熱手段と、前記半導体スイッチング素子の動作を制御
する制御手段とを有すると共に、前記半導体スイッチン
グ素子の端子間に過電圧が発生した場合に、強制転流さ
せ、前記半導体スイッチング素子を保護する回路構成を
前記インバータ電源に設けた構成のものである。
するために以下の構成より成るものである。すなわち、
商用電源または蓄電池よりの電力を高周波電力に変換す
る半導体スイッチング素子を有するインバータ電源と、
前記インバータ電源の出力を受けて被加熱物を加熱する
加熱手段と、前記半導体スイッチング素子の動作を制御
する制御手段とを有すると共に、前記半導体スイッチン
グ素子の端子間に過電圧が発生した場合に、強制転流さ
せ、前記半導体スイッチング素子を保護する回路構成を
前記インバータ電源に設けた構成のものである。
【００１３】また、半導体スイッチング素子の駆動電圧
を検知する駆動電圧検知手段と、前記駆動電圧検知手段
の検知信号と、前記半導体スイッチング素子の動作を制
御する制御手段の前記半導体スイッチング素子制御信号
とを比較し論理異常の有無を判定する論理異常制御部と
を設け、論理異常が発生した場合に、前記論理異常制御
部がインバータ電源の動作を完全停止、または一時停止
するよう構成したものである。
を検知する駆動電圧検知手段と、前記駆動電圧検知手段
の検知信号と、前記半導体スイッチング素子の動作を制
御する制御手段の前記半導体スイッチング素子制御信号
とを比較し論理異常の有無を判定する論理異常制御部と
を設け、論理異常が発生した場合に、前記論理異常制御
部がインバータ電源の動作を完全停止、または一時停止
するよう構成したものである。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【作用】半導体スイッチング素子の駆動電圧検知手段の
検知信号と制御手段の前記半導体スイッチング素子制御
信号とを比較し論理異常を判定する論理異常制御部を設
け、前記半導体スイッチング素子の非導通信号発生時
に、前記半導体スイッチング素子の端子間に過電圧が発
生し、強制転流回路構成によって転流されることによっ
て前記駆動電圧検知信号が入力された場合、前記論理異
常制御部がインバータ電源の動作を完全停止、または一
時停止する構成により、半導体スイッチング素子の耐圧
破壊や信頼性低下が生じる前にインバータ電源の動作を
停止せしめるものである。そしてこれにより、必要最小
限度の電圧耐量の半導体スイッチ素子の利用を可能と
し、しかも電圧破壊等の不都合を確実に防止するもので
あり、半導体スイッチング素子の大幅な損失低減を可能
とするものである。
検知信号と制御手段の前記半導体スイッチング素子制御
信号とを比較し論理異常を判定する論理異常制御部を設
け、前記半導体スイッチング素子の非導通信号発生時
に、前記半導体スイッチング素子の端子間に過電圧が発
生し、強制転流回路構成によって転流されることによっ
て前記駆動電圧検知信号が入力された場合、前記論理異
常制御部がインバータ電源の動作を完全停止、または一
時停止する構成により、半導体スイッチング素子の耐圧
破壊や信頼性低下が生じる前にインバータ電源の動作を
停止せしめるものである。そしてこれにより、必要最小
限度の電圧耐量の半導体スイッチ素子の利用を可能と
し、しかも電圧破壊等の不都合を確実に防止するもので
あり、半導体スイッチング素子の大幅な損失低減を可能
とするものである。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
【００２２】図１は本発明の一実施例を示す高周波加熱
装置の回路図であり、図３と同符号のものは相当する構
成要素であり詳しい説明は省略する。
装置の回路図であり、図３と同符号のものは相当する構
成要素であり詳しい説明は省略する。
【００２３】図１において、制御部１９は、制御手段２
０と駆動電圧検知手段２７と基準電圧発生手段２８、端
子電圧検知手段２９、及び論理異常制御部３０等より構
成されている。この論理異常制御部３０は、制御手段２
０が半導体スイッチング素子１１を駆動する駆動信号
（Ｖｇ）と、駆動電圧検知手段２７により検知される半
導体スイッチング素子１１の駆動信号（Ｖｇ’）との論
理判定、もしくは基準電圧発生手段２８のある基準電圧
（Ｖｃ）と端子電圧検知手段２９により検知される電圧
信号（Ｖｃｃ）との論理判定を行なう論理異常判定部３
１と、この論理異常判定部３１の出力を受け、制御手段
２０を制御して半導体スイッチング素子１１への駆動信
号を停止させる異常停止部３２と、異常停止部３２によ
る制御手段２０への停止制御信号の発生回数を計数し所
定の計数後再起動禁止信号を異常停止部３２に与える計
数手段３３と、所定の回数計数した後の再起動禁止信号
等を受けて再起動禁止の状態であることを出力する論理
異常出力部３４とにより構成されている。
０と駆動電圧検知手段２７と基準電圧発生手段２８、端
子電圧検知手段２９、及び論理異常制御部３０等より構
成されている。この論理異常制御部３０は、制御手段２
０が半導体スイッチング素子１１を駆動する駆動信号
（Ｖｇ）と、駆動電圧検知手段２７により検知される半
導体スイッチング素子１１の駆動信号（Ｖｇ’）との論
理判定、もしくは基準電圧発生手段２８のある基準電圧
（Ｖｃ）と端子電圧検知手段２９により検知される電圧
信号（Ｖｃｃ）との論理判定を行なう論理異常判定部３
１と、この論理異常判定部３１の出力を受け、制御手段
２０を制御して半導体スイッチング素子１１への駆動信
号を停止させる異常停止部３２と、異常停止部３２によ
る制御手段２０への停止制御信号の発生回数を計数し所
定の計数後再起動禁止信号を異常停止部３２に与える計
数手段３３と、所定の回数計数した後の再起動禁止信号
等を受けて再起動禁止の状態であることを出力する論理
異常出力部３４とにより構成されている。
【００２４】この論理異常出力部３４の出力信号は、ノ
イズフィルタ３５を介して制御装置３に送られ、制御装
置３は、論理異常表示部３６により、論理異常のために
インバータ電源６の動作が停止していることを表示、あ
るいは記憶し使用者やサービスマンにその内容を容易に
伝達することができる構成となっている。
イズフィルタ３５を介して制御装置３に送られ、制御装
置３は、論理異常表示部３６により、論理異常のために
インバータ電源６の動作が停止していることを表示、あ
るいは記憶し使用者やサービスマンにその内容を容易に
伝達することができる構成となっている。
【００２５】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）はそれぞれ、Ｖｃｅ、Ｉｃｄ、制御手段２０から
半導体スイッチング素子に与えられる制御信号Ｖｇ、駆
動電圧検知回路２７により検知される検知信号Ｖｇ’、
基準電圧発生手段２８の基準電圧Ｖｃ、及び端子電圧検
知手段２９により検知される検知信号Ｖｃｃである。同
図２における時刻ｔ１において、図１の商用電源２に雷
等の印加電圧が加わった場合や、加熱手段としてのマグ
ネトロン１７の高圧端子間放電などの事故が発生したと
すると、Ｉｃの増加速度は図２（ｂ）のようにそれまで
より急激に大きくなり、時刻ｔ２で通常の電流値Ｉ１よ
り大きいＩ２に達する。そして、図２（ａ）のＶｃｅも
時刻ｔ３で通常の電圧値Ｖ１より大きいＶ２に達する。
しかし、時刻ｔ４において半導体スイッチング素子１１
の電圧耐量より低く設定した電圧耐量Ｖ２の強制転流回
路２５が導通し、導通している時刻ｔ４〜ｔ５の間、半
導体スイッチング素子１１の電圧がクリップされ、抵抗
２６に電流が流れ、半導体スイッチング素子１１が転流
（オン）される。この電圧は半導体スイッチング素子１
１が能動状態で動作する程度のものなので、同図（ｂ）
のように半導体スイッチング素子１１にＩｃが流れ、ま
た同図（ａ）のような電圧Ｖｃｅが印加する。この電圧
Ｖｃｅと電流Ｉｃとの積は電力（エネルギー）となり、
半導体スイッチング素子１１自体で消費されることにな
る。このエネルギーはサージが原因となって発生するも
のである。半導体スイッチング素子１１の駆動電圧を検
知する駆動電圧検知手段２７は同図（ｄ）に示される検
知信号Ｖｇ’を出力する。検知信号Ｖｇ’は、同図
（ｃ）で示される制御手段２０から半導体スイッチング
素子に与えられる制御信号Ｖｇとは異なるものである。
すなわち、検知信号Ｖｇ’は制御信号Ｖｇがゼロの時に
発生している論理異常の部分がある。そこで、駆動電圧
検知手段２７で半導体スイッチング素子１１の駆動電圧
を検知して、これと制御回路２０からの制御信号とを比
較しておけばサージの発生を検知することができる。
（ｅ）はそれぞれ、Ｖｃｅ、Ｉｃｄ、制御手段２０から
半導体スイッチング素子に与えられる制御信号Ｖｇ、駆
動電圧検知回路２７により検知される検知信号Ｖｇ’、
基準電圧発生手段２８の基準電圧Ｖｃ、及び端子電圧検
知手段２９により検知される検知信号Ｖｃｃである。同
図２における時刻ｔ１において、図１の商用電源２に雷
等の印加電圧が加わった場合や、加熱手段としてのマグ
ネトロン１７の高圧端子間放電などの事故が発生したと
すると、Ｉｃの増加速度は図２（ｂ）のようにそれまで
より急激に大きくなり、時刻ｔ２で通常の電流値Ｉ１よ
り大きいＩ２に達する。そして、図２（ａ）のＶｃｅも
時刻ｔ３で通常の電圧値Ｖ１より大きいＶ２に達する。
しかし、時刻ｔ４において半導体スイッチング素子１１
の電圧耐量より低く設定した電圧耐量Ｖ２の強制転流回
路２５が導通し、導通している時刻ｔ４〜ｔ５の間、半
導体スイッチング素子１１の電圧がクリップされ、抵抗
２６に電流が流れ、半導体スイッチング素子１１が転流
（オン）される。この電圧は半導体スイッチング素子１
１が能動状態で動作する程度のものなので、同図（ｂ）
のように半導体スイッチング素子１１にＩｃが流れ、ま
た同図（ａ）のような電圧Ｖｃｅが印加する。この電圧
Ｖｃｅと電流Ｉｃとの積は電力（エネルギー）となり、
半導体スイッチング素子１１自体で消費されることにな
る。このエネルギーはサージが原因となって発生するも
のである。半導体スイッチング素子１１の駆動電圧を検
知する駆動電圧検知手段２７は同図（ｄ）に示される検
知信号Ｖｇ’を出力する。検知信号Ｖｇ’は、同図
（ｃ）で示される制御手段２０から半導体スイッチング
素子に与えられる制御信号Ｖｇとは異なるものである。
すなわち、検知信号Ｖｇ’は制御信号Ｖｇがゼロの時に
発生している論理異常の部分がある。そこで、駆動電圧
検知手段２７で半導体スイッチング素子１１の駆動電圧
を検知して、これと制御回路２０からの制御信号とを比
較しておけばサージの発生を検知することができる。
【００２６】したがって、前述したように論理異常判定
部３１がこの論理異常を受け論理判定を行い、異常停止
部３２に信号を出力し、制御手段２０がこの異常停止部
３２よりの信号を受けて半導体スイッチング素子１１の
動作を停止し、次のサイクルの駆動電圧Ｖｇは発生させ
ない。このため、半導体スイッチング素子１１が過大な
電流および電圧下で動作しなければならない条件の発生
が防止される。Ｉ２の値は、定常動作では発生しない程
度の大きさで、かつ、十分小さい値となっている。
部３１がこの論理異常を受け論理判定を行い、異常停止
部３２に信号を出力し、制御手段２０がこの異常停止部
３２よりの信号を受けて半導体スイッチング素子１１の
動作を停止し、次のサイクルの駆動電圧Ｖｇは発生させ
ない。このため、半導体スイッチング素子１１が過大な
電流および電圧下で動作しなければならない条件の発生
が防止される。Ｉ２の値は、定常動作では発生しない程
度の大きさで、かつ、十分小さい値となっている。
【００２７】したがって、Ｖｃｅの値Ｖ２も、定常値Ｖ
１に比べてさほど大きな値とはならない。このため半導
体スイッチング素子１１の電圧および電流耐量を従来に
比べて著しく小さいものにすることが可能となり、半導
体スイッチング素子１１の大幅な低損失化が可能となる
ので、従来、困難であった高周波動作化や２００Ｖ商用
電源適用化が半導体性能の飛躍的改善を必要とせずに実
現することができる。
１に比べてさほど大きな値とはならない。このため半導
体スイッチング素子１１の電圧および電流耐量を従来に
比べて著しく小さいものにすることが可能となり、半導
体スイッチング素子１１の大幅な低損失化が可能となる
ので、従来、困難であった高周波動作化や２００Ｖ商用
電源適用化が半導体性能の飛躍的改善を必要とせずに実
現することができる。
【００２８】たとえば、従来１００Ｖ商用電源用に２０
ＫHz程度の周波数で動作していたインバータ電源に用い
ていた半導体スイッチング素子を、若干の半導体性能の
改善により、２００ＫHz程度まで高周波動作化すること
が可能となる。また、２００Ｖ商用電源用２０ＫHz動作
のインバータ電源についても同様に実現することが可能
である。これは、先に述べたように、本発明の適用によ
って高周波加熱装置用電力変換器として、安全で高信頼
性な動作を保証したので、半導体スイッチング素子１１
の電圧電流耐量を必要最小限度の値とすることができ、
このため半導体スイッチング素子１１のスイッチングス
ピードと飽和電圧の低減を比較的容易に実現し大幅なス
イッチング性能の向上を実現することが可能となったか
らである。
ＫHz程度の周波数で動作していたインバータ電源に用い
ていた半導体スイッチング素子を、若干の半導体性能の
改善により、２００ＫHz程度まで高周波動作化すること
が可能となる。また、２００Ｖ商用電源用２０ＫHz動作
のインバータ電源についても同様に実現することが可能
である。これは、先に述べたように、本発明の適用によ
って高周波加熱装置用電力変換器として、安全で高信頼
性な動作を保証したので、半導体スイッチング素子１１
の電圧電流耐量を必要最小限度の値とすることができ、
このため半導体スイッチング素子１１のスイッチングス
ピードと飽和電圧の低減を比較的容易に実現し大幅なス
イッチング性能の向上を実現することが可能となったか
らである。
【００２９】なお、以上説明は半導体スイッチング素子
の端子間に過電圧が発生した場合、強制転流させる機能
を有する半導体スイッチング素子について述べたが、こ
れに限定されるものではなく、過電圧が発生した場合に
強制転流させ、前記半導体素子を保護する回路構成を前
記インバータ電源に設けた構成としてもよい。
の端子間に過電圧が発生した場合、強制転流させる機能
を有する半導体スイッチング素子について述べたが、こ
れに限定されるものではなく、過電圧が発生した場合に
強制転流させ、前記半導体素子を保護する回路構成を前
記インバータ電源に設けた構成としてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明の高周波加熱装置に
よれば、以下に挙げる効果を有するものである。すなわ
ち、強制転流させ、前記半導体スイッチング素子を保護
する回路構成をインバータ電源に設けることによりスイ
ッチング周波数の高周波化による高周波損失が過小とな
り、また強制転流デバイスと半導体スイッチング素子と
の１チップ化が可能となり２０ＫＨｚあるいはそれ以上
の高周波動作に対しても配線の浮遊インピーダンスの影
響などを受けることなく転流性能を高精度に実現でき
る。
よれば、以下に挙げる効果を有するものである。すなわ
ち、強制転流させ、前記半導体スイッチング素子を保護
する回路構成をインバータ電源に設けることによりスイ
ッチング周波数の高周波化による高周波損失が過小とな
り、また強制転流デバイスと半導体スイッチング素子と
の１チップ化が可能となり２０ＫＨｚあるいはそれ以上
の高周波動作に対しても配線の浮遊インピーダンスの影
響などを受けることなく転流性能を高精度に実現でき
る。
【００３１】また、半導体スイッチング素子の駆動電圧
検知手段と論理異常制御部とを設け、論理異常発生時に
論理異常制御部がインバータ電源の動作を完全停止、及
び一時停止する構成とすることにより、半導体スイッチ
ング素子の駆動電圧異常状態が容易に検知でき、半導体
スイッチング素子の破壊や信頼性低下が生じる前にイン
バータ電源の動作を停止せしめる事が可能となりきわめ
て高い信頼性と安全性を有する高周波加熱装置を実現す
ることができる。
検知手段と論理異常制御部とを設け、論理異常発生時に
論理異常制御部がインバータ電源の動作を完全停止、及
び一時停止する構成とすることにより、半導体スイッチ
ング素子の駆動電圧異常状態が容易に検知でき、半導体
スイッチング素子の破壊や信頼性低下が生じる前にイン
バータ電源の動作を停止せしめる事が可能となりきわめ
て高い信頼性と安全性を有する高周波加熱装置を実現す
ることができる。
【００３２】特に、上記の構成により、必要最小限度の
電圧耐量の半導体スイッチング素子の利用を可能とし、
しかも電圧破壊等の不都合を確実に防止するものであ
り、半導体スイッチング素子の大幅な損失低減を可能と
した高周波加熱装置を実現し、従来困難であった高周波
動作化による小型高密度化および低価格化を高い信頼性
と安全性を保証しつつ容易に実現することができる。ま
た、耐圧面の余裕度が拡大するので、高入力電圧（商用
電源など）用の高周波加熱装置をきわめて容易に実現
し、大電力高周波加熱機器の実現要望を満たすことがで
きる。
電圧耐量の半導体スイッチング素子の利用を可能とし、
しかも電圧破壊等の不都合を確実に防止するものであ
り、半導体スイッチング素子の大幅な損失低減を可能と
した高周波加熱装置を実現し、従来困難であった高周波
動作化による小型高密度化および低価格化を高い信頼性
と安全性を保証しつつ容易に実現することができる。ま
た、耐圧面の余裕度が拡大するので、高入力電圧（商用
電源など）用の高周波加熱装置をきわめて容易に実現
し、大電力高周波加熱機器の実現要望を満たすことがで
きる。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例の高周波加熱装置の回路図
【図２】図１に示される回路の動作を示す波形図
【図３】従来の高周波加熱装置の回路図
【図４】図３に示される回路の動作を示す波形図
２ 電源 ６ インバータ電源 １１ 半導体スイッチング素子 １７ 加熱手段（マグネトロン） １９ 制御部 ２０ 制御手段 ２７ 駆動電圧検知手段 ２８ 基準電圧発生手段 ２９ 端子電圧検知手段 ３０ 論理異常制御部 ３３ 計数手段 ３４ 論理異常出力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別荘 大介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 末永 治雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 松倉 豊継 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中林 裕治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 渋谷 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 (56)参考文献 特開 平１−225089（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214499（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−46995（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−105493（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 6/66 - 6/68
Claims (1)
- 【請求項１】電源電力を高周波電力に変換する半導体ス
ッチング素子を有するインバータ電源と、前記インバー
タ電源の出力を受けて被加熱物を加熱する加熱手段と、
前記半導体スイッチング素子の動作を制御する制御手段
と、前記半導体スイッチング素子の駆動電圧を検知する
駆動電圧検知手段と、前記駆動電圧検知手段の検知信号
と、前記半導体スイッチング素子の動作を制御する制御
手段の前記半導体スイッチング素子制御信号とを比較し
論理異常の有無を判定する論理異常制御部とを有すると
共に、前記半導体スイッチング素子の端子間に過電圧が
発生した場合に、強制転流させ、前記半導体スイッチン
グ素子を保護する回路構成を前記インバータ電源に設
け、また論理異常発生時に、前記論理異常制御部がイン
バータ電源の動作を完全停止、及び一時停止するよう構
成した高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28343293A JP3158816B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28343293A JP3158816B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135076A JPH07135076A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3158816B2 true JP3158816B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=17665464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28343293A Expired - Fee Related JP3158816B2 (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3158816B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134313A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マグネトロン駆動用電源 |
| CN102687383B (zh) * | 2009-12-24 | 2014-12-31 | 松下电器产业株式会社 | 具有半导体开关元件的电力转换器 |
-
1993
- 1993-11-12 JP JP28343293A patent/JP3158816B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07135076A (ja) | 1995-05-23 |
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Legal Events
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