JP5272526B2

JP5272526B2 - マグネトロン駆動用電源

Info

Publication number: JP5272526B2
Application number: JP2008147764A
Authority: JP
Inventors: 学木下; 信夫城川; 治雄末永; 英明守屋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP2009295416A

Description

本発明は、電子レンジなどのマグネトロンを負荷とするマグネトロン駆動用電源に関するものである。

従来のマグネトロン駆動用電源について図面を用いて説明する。図７は従来のマグネトロン駆動用電源の回路図である。

この図に示すマグネトロン駆動用電源は、単方向電源部１と、インバータ回路部２と、駆動部３と、高圧整流回路４と、及びマグネトロン５から構成されている。単方向電源部１は、商用電源１０１からの交流電源を全波整流するダイオードブリッジ１０２と、チョークコイル１０３及びコンデンサ１０４よりなるローパスフィルター回路であり、インバータ回路部２の高周波スイッチング動作に対するフィルターの役割を果たすものである。

インバータ回路部２は、共振コンデンサ２０１と、スイッチング素子２０２と、フライホイールダイオード２０３と、昇圧トランス２０４から構成される。スイッチング素子２０２は、駆動部３より与えられる２０〜５０ｋＨｚのスイッチング制御信号によってスイッチング動作する。これにより、昇圧トランス２０４の一次巻線には高周波電圧が発生する。

駆動部３は、出力制御回路３０３を有しており、マグネトロン５の電波出力が所定値になるようにスイッチング素子２０２の導通時間を制御している。入力電流補正回路３０２は、電源電圧の変動が発生した場合に入力電流を補正する回路を有している。

また、このスイッチング素子２０２をソフトスイッチングするための駆動回路３０１があり、この駆動回路３０１のゲート電圧を決定するツェナーダイオード３０４がある。

さらに、制御部６のＶｃｃを決定するツェナーダイオード３０５があり、入力電流補正回路３０２と出力制御回路３０３はこのツェナーダイオード３０５のツェナー電圧を基準として駆動している。

入力電流補正回路３０２を図３に示す。入力電圧を分圧した値をオペアアンプ３０２１のマイナス側につなぎ、プラス側には基準電圧３０２２をつなぎ、この基準電圧３０２２を入力電圧の分圧値が超えると、オペアアンプ３０２１の出力は、入力の反転値を出力する。すなわちこのオペアアンプ３０２１は反転増幅器として働く。また、基準電圧３０２２はツェナーダイオード３０５を基準として電圧値が決まる。

入力電流補正の一例を図４に示す。図に示したように、電源電圧の変動により入力電流が補正され出力を制御している。また、減電圧時にも出力が入るように、減電圧時のある部分まで電流が高くなるように設定をしている。

高圧整流回路４は、コンデンサ４０１及び４０２とダイオード４０３及び４０４とから構成されており、昇圧トランス２０４の二次巻線で発生した電圧を両波倍電圧整流することで高圧直流電圧を発生し、マグネトロン５に印加する。マグネトロン５には、昇圧トランス２０４のヒータ巻線からヒータ用の交流電圧も印加される。

マグネトロン５は、ヒータ用の交流電圧が印加されることで、陰極が熱加熱されて発振
可能な状態となり、この状態で高圧電流電圧が印加されると電磁波エネルギーを発生する。なお、かかる先行技術は、文献公知発明に係るものでないため、記載すべき先行技術文献情報はない。

しかしながら、前記従来の構成ではツェナーダイオード３０５がなんらかの原因により故障し、オープンになった場合、制御部６のＶｃｃ電圧はゲート電圧で使用しているツェナーダイオード３０４のツェナー電圧の影響を受けるため、電流補正カーブを決めている基準電圧３０２２も変動してしまい、入力電流補正回路３０２の設定値が崩れてしまう。

この影響により、入力電流値が高くなってしまった場合には、他の部品への影響が懸念され発火発煙などの危険なモードになる可能性がある。また、入力電流値が小さくなってしまった場合には、出力保証が出来ずに温まりが不十分になる可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなしたものであり、何らかの原因によりツェナーダイオード３０５がオープン不良になったとしても、安全に動作させることができる、マグネトロン駆動用電源を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するため、本発明のマグネトロン駆動用電源は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記スイッチング素子を制御する駆動部と、前記駆動部内の制御部のＶｃｃを決定するツェナーダイオードと、を有し、前記ツェナーダイオードは並列に２つ以上構成し、前記制御部のＶｃｃを決定する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、同一ツェナー電圧範囲を使用している。

本発明は、制御部のＶｃｃを決定しているツェナーダイオードがショート、オープン不良したとしても、安全にインバータを動作させることが出来る。

第一の発明は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記スイッチング素子を制御する駆動部と、前記駆動部内の制御部のＶｃｃを決定するツェナーダイオードと、を有し、前記ツェナーダイオードは並列に２つ以上構成し、前記制御部のＶｃｃを決定する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、同一ツェナー電圧範囲を使用するものである。

これにより、ツェナーダイオードがオープン・ショート不良したとしても、安全にインバータを動作させることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示した図である。なお、この図において前述した図７と共通する部分には同一の符号を付けて、その説明を省略する。

本実施の形態のマグネトロン駆動用電源は、制御部６のＶｃｃを決定しているツェナーダイオード３０５、３０６が並列に２つ使用しており、片一方のツェナーダイオードがオープン・ショート不良したとしても、安全にインバータを動作させることができる。図５に使用するツェナーダイオードのツェナー電圧の範囲を示す。

図５のように、ツェナー電圧範囲が同一のもの（図５（ｂ））でも、異なっているもの（図５（ｃ））でも、使用することができる。ただし、ツェナー電圧が同一範囲のものを使用する場合は、電流が分流されるため実際のツェナー電圧は低い値を示す。

しかし、同一のものを使用しているためツェナー電圧のバラツキ範囲は抑制することが出来る。また、ツェナー電圧が異なる場合、基本ツェナーダイオードのツェナー電圧（図５（ａ））をそのまま使用することが出来る。

図６にツェナーダイオードがオープン不良した場合と本実施の形態の入力電流補正カーブを示す。ツェナーダイオードがオープン不良した場合には、Ｖｃｃはゲート電圧で使用しているツェナーダイオード３０４のツェナー電圧の影響を受けるため、電流補正カーブを決めている基準電圧３０２２も変動してしまい、入力電流補正回路３０２の設定値が崩れてしまう。

このＶｃｃの変動により基準電圧３０２２が通常より高くなってしまった場合には、図６（ｄ）のような電流補正カーブになってしまう。このことにより、定格電圧で使用している場合には、通常の入力電流より大きくなってしまうため、他部品への熱影響が大きくなり、最悪の場合は発煙・発火をしてしまう部品が出てくる可能性がある。

しかし、本実施の形態では、一つのツェナーダイオードがオープン不良をしたとしても、保護用ツェナーダイオードが追加されているため、通常より入力電流が大きくなるが、図６（ｂ）および図（ｃ）のようにその入力電流の変更幅を抑制することができるため、他部品への熱影響が少なくなるため、安全にインバータを動作させることが出来る。

（実施の形態２）
図２は実施の形態２にかかわるマグネトロン駆動用電源の構成を示す。この実施の形態２は、二つのスイッチング素子を使用したいわゆる二石式のインバータ回路部２としてある。また、駆動部３はスイッチング素子２０２、２０５のそれぞれに対応した駆動回路３０７、３０１を備える。このような回路構成においても、ツェナーダイオードを並列に使用することにより、安全にインバータを動作させることができる。

図１、２において、ツェナーダイオードを使用して制御部６のＶｃｃを決定しているが、レギュレータなどによりＶｃｃを決定する方法などの変更が可能であり、図示した回路構成に限定されるものではない。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上のように、本発明にかかるマグネトロン駆動用電源は、電子レンジの電源に適用できるものであり、制御部のＶｃｃを決定しているツェナーダイオードを並列に２つ以上使用することにより、片一方のツェナーダイオードがショート、オープン不良したとしても、安全にインバータを動作させることが出来る。

本発明の実施の形態１におけるマグネトロン駆動用電源のブロック図同実施の形態２におけるマグネトロン駆動用電源のブロック図電流補正回路のブロック図従来の電流補正カーブを示す図本発明のツェナー電圧範囲を示す図本発明の電流補正カーブを示す図従来のマグネトロン駆動用電源のブロック図

符号の説明

１単方向電源部
２インバータ回路部
３駆動部
４高圧整流回路
５マグネトロン
６制御部
２０２、２０５スイッチング素子
３０１、３０７駆動回路
３０２入力電流補正回路
３０３出力制御回路

Claims

商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、前記単方向電源部の出力を高周波に変換するスイッチング素子と、前記スイッチング素子を有するインバータ回路部と、食品または流体等を加熱するための高周波を発生するマグネトロンと、前記インバータ回路部の出力を昇圧し、前記マグネトロンへ電力を供給する昇圧トランスと、前記スイッチング素子を制御する駆動部と、前記駆動部内の制御部のＶｃｃを決定するツェナーダイオードと、を有し、
前記ツェナーダイオードは並列に２つ以上構成し、前記制御部のＶｃｃを決定する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、同一ツェナー電圧範囲を使用しているマグネトロン駆動用電源。