JP3501134B2 - 高周波加熱装置用スイッチング電源 - Google Patents

高周波加熱装置用スイッチング電源

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジなどの
高周波加熱装置用スイッチング電源に関するものであ
る。 【0002】 【従来の技術】従来、この種高周波加熱装置用スイッチ
ング電源としては、例えば、図3及び図4に示すような
物が多く用いられている。交流である商用電源1を整流
素子2で直流電圧に変換し、この直流電圧を半導体スイ
ッチング素子3,4のオンオフによってインバータ回路
5は高圧トランス6の1次巻線に高周波電圧を発生し、
高圧トランス6は2次巻線に高周波高電圧を励起する。
この高周波高電圧は高圧整流回路7によって直流高電圧
に整流され、マグネトロン8に印加される。マグネトロ
ン8はこの直流高電圧で駆動され、2.45GHzの電
波を発生する。 【0003】前記動作により、整流素子2は約15〜2
5Wの損失を発生し、半導体スイッチング素子3,4は
各々約30〜50Wの損失を発生する。従って、冷却の
ため整流素子2及び半導体スイッチング素子3,4は放
熱フィン9に取り付けられている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、半導体スイッチング素子3,4は整流素
子2と比較して約2倍の損失が発生するので、当然損失
に比例して半導体スイッチング素子3,4の方が整流素
子2よりジャンクション温度もかなり高くなる。 【0005】さらに、整流素子2と半導体スイッチング
素子3,4は同じ放熱フィン9に取り付けられているの
で、半導体スイッチング素子3,4は熱伝導により整流
素子2から熱をもらい、半導体スイッチング素子3,4
のジャンクション温度はさらに高くなり、信頼性上許容
できる温度を越える場合がある。整流素子2も熱伝導に
より半導体スイッチング素子3,4から熱をもらい、整
流素子2のジャンクション温度も高くなるが、元々の損
失が小さいので信頼性上許容できる温度以下となる。そ
こで、半導体スイッチング素子3,4のジャンクション
温度を信頼性上許容できる温度以下にするために、より
損失の小さい高価な半導体スイッチング素子3,4を使
用したり、より冷却性能の高い放熱フィン9を使用した
りしていたのでコスト高になっていた。 【0006】このような課題に対し、図5のように、放
熱フィンを整流素子2用の放熱フィン9aと半導体スイ
ッチング素子3,4用の放熱フィン9bに分けたものが
提案されている。この場合は半導体スイッチング素子
3,4は熱伝導により整流素子2から熱をもらうことが
無くなるので、その分ジャンクション温度も高くならな
いので有利である。しかし、この構成では、放熱フィン
が2つに分かれるので、高周波加熱装置用スイッチング
電源の製造上組立工数が倍になり製造コストが上がり、
やはりコスト高になるという課題を有していた。 【0007】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、簡単かつ安価な構成で半導体スイッチング素子のジ
ャンクション温度を信頼性上許容できる温度以下にする
事が出来る高周波加熱装置用スイッチング電源を提供す
ることを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の高周波加熱装置用スイッチング電源
は、商用電源を整流する整流素子と、前記整流素子によ
り整流された整流出力をスイッチングするための少なく
とも一個の半導体スイッチング素子と、前記整流素子と
前記半導体スイッチング素子を冷却するための放熱フィ
ンとを備え、前記整流素子と前記半導体スイッチング素
子とを同一放熱フィンに取り付けるとともに、前記整流
素子のパッケージ外形を前記放熱フィン外形よりはみ出
た位置に取付け、前記整流素子と前記放熱フィンとの接
触面積の減少により前記整流素子から前記半導体スイッ
チング素子への熱伝導熱量を減少させ、半導体スイッチ
ング素子のジャンクション温度を信頼性に許容できる温
度以下にするようにはみ出し寸法を最適化するように構
成したものである。 【0009】これによって、整流素子と放熱フィンの接
触面積が減少し、整流素子から半導体スイッチング素子
へ熱伝導する熱量が減少する。従って、より低損失の高
価な半導体スイッチング素子を用いることなく、かつ多
数個の放熱フィンを使用することもなく、1個の放熱フ
ィンの使用で、半導体スイッチング素子のジャンクショ
ン温度を信頼性上許容できる温度以下にする事ができ、
安価な高周波加熱装置用スイッチング電源を提供でき
る。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明は、商用電源を整流する整
流素子と、前記整流素子により整流された整流出力をス
イッチングするための少なくとも一個の半導体スイッチ
ング素子と、前記整流素子と前記半導体スイッチング素
子を冷却するための放熱フィンとを備え、前記整流素子
と前記半導体スイッチング素子とを同一放熱フィンに取
り付けるとともに、前記整流素子のパッケージ外形を前
記放熱フィン外形よりはみ出た位置に取付け、前記整流
素子と前記放熱フィンとの接触面積の減少により前記整
流素子から前記半導体スイッチング素子への熱伝導熱量
を減少させ、半導体スイッチング素子のジャンクション
温度を信頼性に許容できる温度以下にするようにはみ出
し寸法を最適化するように構成することにより、整流素
子と放熱フィンの接触面積が減少し、整流素子から半導
体スイッチング素子へ熱伝導する熱量が減少する。従っ
て、より低損失の高価な半導体スイッチング素子を用い
ることなく、かつ多数個の放熱フィンを使用することも
なく、1個の放熱フィンの使用で、半導体スイッチング
素子のジャンクション温度を信頼性上許容できる温度以
下にする事ができ、安価な高周波加熱装置用スイッチン
グ電源を提供できる。 【0011】 【実施例】以下本発明の実施例について、図1、図2及
び図3を参照しながら説明する。 【0012】従来例で説明した図3は、本発明の実施例
における高周波加熱装置用スイッチング電源を示す回路
図でもある。交流である商用電源1を整流素子2で直流
電圧に変換し、この直流電圧を半導体スイッチング素子
3,4のオンオフによってインバータ回路5は高圧トラ
ンス6の1次巻線に高周波電圧を発生し、高圧トランス
6は2次巻線に高周波高電圧を励起する。この高周波高
電圧は高圧整流回路7によって直流高電圧に整流され、
マグネトロン8に印加される。マグネトロン8はこの直
流高電圧で駆動され、2.45GHzの電波を発生す
る。 【0013】図1は整流素子2及び半導体スイッチング
素子3、4の放熱フィン9への取り付け構成図である。
前記動作により、整流素子2は約15〜25Wの損失を
発生し、半導体スイッチング素子3,4は各々約30〜
50Wの損失を発生する。従って、冷却のため整流素子
2及び半導体スイッチング素子3,4は放熱フィン9に
取り付けられているが、従来例と異なり、整流素子2の
パッケージ外形が放熱フィン9の外形よりもはみ出して
取り付けられている。 【0014】以上のように構成された高周波加熱装置用
スイッチング電源について、以下にその動作、作用を説
明する。 【0015】まず、半導体スイッチング素子3,4は整
流素子2と比較して約2倍の損失が発生するので、当然
損失に比例して半導体スイッチング素子3,4の方が整
流素子2よりジャンクション温度もかなり高くなる。さ
らに、整流素子2と半導体スイッチング素子3,4は同
じ放熱フィン9に取り付けられているので、半導体スイ
ッチング素子3,4は熱伝導により整流素子2から熱を
もらい、半導体スイッチング素子3,4のジャンクショ
ン温度はさらに高くなる。しかし、本実施例では、整流
素子2のパッケージ外形が放熱フィン9の外形よりもは
み出して取り付けられているので、整流素子2と放熱フ
ィン9との接触面積が減少し、熱伝導により半導体スイ
ッチング素子3,4へ与える熱量も比例して減少する。
従って、半導体スイッチング素子3,4のジャンクショ
ン温度を信頼性上許容できる温度以下にする事が出来
る。一方整流素子2と放熱フィン9との接触面積が減少
した分、整流素子2の放熱効果が悪くなり、整流素子2
のジャンクション温度は上昇するが、元々の損失が小さ
いので信頼性上許容できる温度以下にする事が出来る。 【0016】図2も整流素子2及び半導体スイッチング
素子3、4の放熱フィン9への取り付け構成図である。
本図のように、整流素子2の放熱フィン9への取付位置
を変えることにより、整流素子2のパッケージ外形の放
熱フィン9の外形からのはみ出し寸法を変えることが出
来るので、整流素子2と放熱フィン9との接触面積を変
えることが出来る。これにより、例えば整流素子2のジ
ャンクション温度が信頼性上許容できる温度を越え、半
導体スイッチング素子3,4各々のジャンクション温度
が信頼性上許容できる温度以下となった場合は、整流素
子2と放熱フィン9との接触面積が増える方向に取付位
置を変更することにより、整流素子2と半導体スイッチ
ング素子3,4各々のジャンクション温度を信頼性上許
容できる温度以下にする事が出来る。以上のように、整
流素子2と放熱フィン9との接触面積を最適化すること
により、整流素子2と半導体スイッチング素子3,4各
々のジャンクション温度を信頼性上許容できる温度以下
にする事が出来る。 【0017】以上のように、本実施例においては整流素
子2の放熱フィン9への取付位置を、整流素子2のパッ
ケージの外形が放熱フィン9の外形よりはみ出た位置に
なるように構成することにより、整流素子2と放熱フィ
ン9の接触面積が減少し、整流素子2から半導体スイッ
チング素子3、4への熱伝導による熱量が減少する。従
って、より低損失の高価な半導体スイッチング素子を用
いることなく、かつ多数個の放熱フィンを使用すること
もなく、1個の放熱フィン9の使用で、半導体スイッチ
ング素子3,4のジャンクション温度を信頼性上許容で
きる温度以下にする事ができ、安価な高周波加熱装置用
スイッチング電源を提供できる。 【0018】 【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、簡単かつ安価な構成で半導体スイッチング素子
の温度を信頼性上許容できる温度以下にする事が出来る
高周波加熱装置用スイッチング電源を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例における高周波加熱装置用スイ
ッチング電源の整流素子及び半導体スイッチング素子の
放熱フィンへの取り付け構成図 【図2】同高周波加熱装置用スイッチング電源の整流素
子及び半導体スイッチング素子の放熱フィンへの他の取
り付け構成図 【図3】本発明の実施例及び従来例における高周波加熱
装置用スイッチング電源の回路図 【図4】従来の高周波加熱装置用スイッチング電源の整
流素子及び半導体スイッチング素子の放熱フィンへの取
り付け構成図 【図5】従来の高周波加熱装置用スイッチング電源の整
流素子及び半導体スイッチング素子の放熱フィンへの他
の取り付け構成図 【符号の説明】 2 整流素子 3 半導体スイッチング素子 4 半導体スイッチング素子 9 放熱フィン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 6/66 H05B 6/64 H05B 6/04 H05K 7/20

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 商用電源を整流する整流素子と、前記整
    流素子により整流された整流出力をスイッチングするた
    めの少なくとも一個の半導体スイッチング素子と、前記
    整流素子と前記半導体スイッチング素子を冷却するため
    の放熱フィンとを備え、前記整流素子と前記半導体スイ
    ッチング素子とを同一放熱フィンに取り付けるととも
    に、前記整流素子のパッケージ外形を前記放熱フィン外
    形よりはみ出た位置に取付け、前記整流素子と前記放熱
    フィンとの接触面積の減少により前記整流素子から前記
    半導体スイッチング素子への熱伝導熱量を減少させ、半
    導体スイッチング素子のジャンクション温度を信頼性に
    許容できる温度以下にするようにはみ出し寸法を最適化
    する高周波加熱装置用スイッチング電源。
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