JPH02234385A - マグネトロン用インバータ電源の制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマグネトロン用インバータ電源の制御方式に関
するものである． 従来の技術 従来、商用周波電源を高圧トランスにて昇圧し、高圧コ
ンデンサと高圧ダイオードからなる倍電圧整流回路にて
得られる高電圧において、マグネトロンより得られる高
周波出力を可変するには，フルパワーの発振と停止を繰
り返してこのデューティを変えることにより平均値とし
て任意の高周波出力を得ていた。しかしこの方法では，
マグネトロンの発振停止を繰り返すため、発振時におこ
るマグネトロンのモーディングの回数が使用回数に対し
て急増し，マグネトロンの寿命に悪影響を及ぼしていた
．また、高周波出力を連続的に可変することは不可能で
あった．更に高圧トランスは商用周波数で使用するため
、形状と重量が大きくなり、小形軽量化が不可能であっ
た． このため近年様々な電子機器において、電源の小形軽量
化を目的としてスイッチング方式が導入されており、マ
グネトロシ用電源もスイッチング化つまりインバータ化
することで小形軽量化する方向にある。

マグネトロン用インバータ電源の基本回路例を第１図に
示す． 高圧トランス７の１次巻線７ａには並列に共振用コンデ
ンサ４が、また直列にスイッチング素子であるパワート
ランジスタ５が接続され、パワートランジスタ５には並
列にフライホイールダイオード６が接続されている。こ
の１次巻線７ａとパワートランジスタ５を直列に接続し
た回路の両端に商用電源１を整流ブリッジ２と平滑用コ
ンデンサ３で整流平滑した脈流電圧が印加され、２次回
路を構成している．また、２次回路は高圧トランス７の
２次巻線７ｂに従来と同じ高圧コンデンサ８と高圧ダイ
オード９による倍電圧整流回路と、それにマグネトロン
ｌＯが接続されている．また高圧トランス７の３次巻線
７ｃはマグネトロン１０のヒータに接続されている。

次にこのインバータ電源の動作原理を第２図により説明
する。

パワートランジスタ５をオンさせると、直流電源Ｅによ
りエネルギーを蓄えられた平滑用コンデンサ３によって
高圧トランス７の１次巻１１７ａに電圧Ｅが加わり、図
示の向きの電流工、が流れ、１次巻線７ａにエネルギー
が蓄えられる．次にパワートランジスタ５をオフすると
、１次巻線７ａに蓄えられたエネルギーにより１次巻線
７ａのインダクタンスと共振用コンデンサ４が並列共振
して１次巻線７ａの両端に図示と逆向きの共振電圧が発
生する。

一方２次側では、高圧トランス７の２次巻線７ｂに１次
巻ｇ７ａの電圧が昇圧されて高電圧が発生し、これがマ
グネトロン１０に印加されてこれを動作させる．ここで
１吹巻線７ａのインダクタンスをＬとし、パワートラン
ジスタ５のオン時間をｔｏＮとすると、電流ＩｘＰはほ
ぼ＋ｔｏＮ、１次巻線７ａに蓄えられるエネルギーはほ
ぼ＋Ｉ，Ｉ、ｐとなり、ｔＯＮを変えると電流ＩＩＰは
変わり、１次巻線７ａに蓄えられるエネルギーが変わる
ことによりマグネトロン１０に供給されるエネルギーも
変わることになる．パワートランジスタ５のオフ時間を
ｔｏＦＦとすると、スイッチング周波数ｆはＭで 示されるが、ｔｏｉＦは第２図（ｂ）に示したようにパ
ワートランジスタ５をオフしてから電流Ｉエが負値から
零になる迄の期間であり、これはオン時間ｔｏ）４にか
かわらずほぼ一定であるため，ｔｏｗを変えるにはスイ
ッチング周波数ｆを変えればよく、これによって高周波
出力を連続的に可変することができる． 発明が解決しようとする課題 ところで、マグネトロン１０のヒータ電力は高圧トラン
ス７の３次巻線７ｃにより供給されており、インバータ
が作動して初めてヒータが加熱されるため、ヒータがあ
たたまってマグネトロンＩＯが発振するのに必要なエミ
ッション量を得るまでにある程度の時間が必要である．
このため、インバータの動作開始時には過渡現象により
ある時間パワートランジスタ５にサージ電流が流れるこ
とになる．これによるパワートランジスタ５の破壊を防
ぐため，一般的には第３図（ａ）に示したように動作開
始時は最高のスイッチング周波数ｆ　ｗａｘで動作させ
，その後徐々に周波数を下げて設定した高周波出力に相
当する周波数に移行させるいわゆるソフトスタートの方
法が用いられている。

ところが、設定高周波出力が低い場合には、定常動作時
においてもスイッチング周波数が高く、パワートランジ
スタ５のオン時間ｔｏ）Ｊが短いため、１次電流ＩｉＰ
および１次巻線７ａに蓄えられるエネルギーは小さく，
このため３次巻線７ｃを経てマグネトロン１０のヒータ
に供給される電力も低くなっており、ソフトスタート動
作も合わせて動作開始時にヒータが発振に必要なエミッ
ション量を得るためには設定高周波出力が高い場合に比
べ長い時間を必要とすることになる。

このため、マグネトロン１０が動作を開始するまでモー
ディングが長時間継続してマグネトロン１０に悪影響を
及ぼしたり、更には設定高周波出力が極めて低い場合に
は十分なエミッション量が得られずにマグネトロン１０
を動作させることができないなどといった問題点があり
、これが高周波出力の設定範囲を低くとれない一因とな
っていた。

課題を解決するための手段 この問題点を解決するために、第３図（ｂ）に示したよ
うにインバータの動作開始後一定時間ＩｔＰの間最大の
高周波出力を設定した場合と同一にスイッチング周波数
ｆを変化させてマグネトロン１０のヒータを急速にあた
ため、発振に必要なエミッション量を短時間で確保した
後、設定高周波出力に応じたスイッチング周波数ｆ０に
移行させる方法をとる．これにより、低パワー設定時に
も高パワー設定時と同等の時間でマグネトロン１０の勲
作を安定して開始させることができる。

作用 第１図の構成において、マイクロコンピュータ１２は顧
客の設定したマグネトロン１０の高周波出力に対応した
出力値データを有する制御信号を基準出力回路１１ｃに
出力する。この基準出力回路ｌｉｅは周波数制御回路１
ｌｂに制御信号に応じた基準電圧を出力し、周波数制御
回路１ｌｂはこの基準電圧によりインパータのスイッチ
ング周波数を決定する。

更にパルス発生回路１１ａは、このスイッチング周波数
を有したパルス信号によりパワートランジスタ５を即動
する．また周波数制御回路１ｌｂは動作開始後のソフト
スタート機能を有している．この構成において，動作開
始後マイクロコンピュータｌ２は制御信号としてまず一
定時間最大の高周波出力設定に対応した出力値データを
基準出力回路ｌｉｅに出力し、周波数制御回路１ｌｂは
これによる基準電圧に基づいてソフトスタートによりス
イッチング周波数を徐々に下げ、マグネトロン１０の動
作を開始させる。一定時間が経過した後マイクロコンピ
ュータｌ２は制御信号の出力値データを顧客の設定した
値に変更して基準出力回路１１ｃに送り、スイッチング
周波数を変化させて定常動作に至らしめるものである。

実施例 以下具体的な実施例について説明する。

第４図は本発明の実施例を示したものである９マイクロ
コンピュータ１２からは設定高周波出力値を示す制御信
号として３ビットの信号工。〜工２が基準出力回路１１
ｃ内のデコーダ１３の入力端子に入？されている。

第６図に設定高周波出力値と制御信号Ｉ．〜Ｉ８及びこ
の信号を受けて出力端子より出力される出力Ｑ。−Ｑ５
の関係を示す。基準出力回路１１ｃから周波数制御回路
１ｌｂに送られる基準電圧Ｖｓはデコーダ１３の出力Ｑ
０〜Ｑ，の状態と抵抗ＲＡ．　ＲＢ及びＲａ”Ｒｆの値
により決定される。パルス発生回路１１ａはパワートラ
ンジスタ５を北動ずるためのパルス信号を作成しており
、パワートランジスタ５をオンさせる時間ｔｏＮは周波
数制御回路１ｌｂからの電圧ＶＯＮ１により決定され、
第５図に示した関係がある。この電圧ＶＯＮ■は周波数
制御回路１ｌｂ内で電圧ＶＯＮ２と抵抗Ｒ，．Ｒ３で決
定される。周波数制御＠路ｕｂ内のコンバレータの一端
≠甲ツネトロン１０の陽極電流値に比例した電流ｉｂが
フィードバックされこれが抵抗に流れることによって生
じる電圧ｖｂが印加されている．一方、十端子には前述
の基準出力回路１１ｃからの基準電圧Ｖｓが印加されて
いる。コンパレータは基準電圧Ｖｓに対し、つまり換言
すれば，設定された高周波出力に対して適正なオン時間
ｔＯＮが得られるように電圧ＶＯＮＬを調整する。この
調整はフィードバックされる電流ｉｂによって発生する
電圧ｖｂが基準電圧Ｖｓと等しくなるようにコンバレー
タがこの両電圧を比較し，その出力をオンオフすること
によって電圧ＶＯＮ２を調整することによって行なわれ
る。

なお、コンデンサｃ１を抵抗Ｒ２，　Ｒ３とまたコンデ
ンサｃ２を抵抗Ｒ３と並列に接続することにより，スタ
ート時にマイクロコンピュータｌ２から起動信号Ｓｔを
出力してトランジスタＱ１をオンした場合に電圧ＶＯＮ
ユを零から徐々に上昇させてオン時間ｔｏＮを大きくし
てゆくソフトスタートを行なっている．第６図に示した
ように高周波出力は最大５００Ｗから最小１００Ｗまで
計７段階の設定範囲をもっている． 以上の構成を有したものについて、顧客が高周波出力と
してｔｏｏｗを設定した場合を例にとって動作を説明す
る．まず、スタート後マイクロコンピュータｌ２は起動
信号Ｓｔを出力して電圧ＶＯＮエを発生させ、これを徐
々に増加させる．これと同時にマイクロコンピュータ１
２は一定時閲Ｌｐ（５秒）間最大高周波出力５００Ｗに
対応した制御信号として第６図に示したように工。〜Ｉ
３に全てＯ（Ｌｏｗ）を出力する．この場合、デコーダ
ｌ３の出力Ｑ６〜Ｑ．も全て０（Ｌｏｗ）のため、基準
電圧Ｖｓはー」Ｉ一．ＥＲＡ　＋　ＲＢ で示される電圧となり、これに応じて電圧ＶＯＮ．を調
整し、オン時間ｔｏＮを決定してこれによってトランジ
スタ５を翻動し、マグネトロン１０の動作を開始する。

このＩＩＰ時間内でマグネトロンＩＯのヒータは十分な
エミッション量を獲得しｓｏｏｗの定常発振に至る−Ｉ
ｚＰ時間経過後マイクロコンピュータ１２は設定高周波
出力１００Ｗに対応して制御信号を変更し、第６図の通
リエ。＝Ｉ１＝１（Ｈｉｇｈ），Ｉ，＝Ｏ（Ｌｏｗ）と
する．これによりデコーダ１３の出力Ｑ０が１　（Ｈｉ
ｇｈ）となるため，これに接続されたトランジスタがオ
ンし，抵抗Ｒｆを抵抗Ｒ３に並列に接続する．このため
基準電圧Ｖｓは と設定高周波出力１００Ｗに応じて低くなり、これに対
応して電圧ＶＯＮ１を下げてオン時間ｔｏＮを小さくし
、ｉｏｏｗの定常動作に至るものである．発明の効果 以上の説明のように，本発明によって、設定高周波出力
が低い場合でも短時間でマグネトロンの発振を開始する
ことができ、モーディングの継続によるマグネトロンへ
の悪影響を排除できる．また、動作開始後の極めて短い
時間でマグネトロンのヒータのエミッション量が十分に
得られるため，マグネトロンから規制されるヒータ電流
が下限値ぎりぎりになる迄設定高周波出力を低くとるこ
とができ、低高周波出力を生かした調理ソフトの拡大が
期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインバータ電源の基本回路、第２図（ａ）、（
ｂ）はインバータ電源の動作原理を説明するためのそれ
ぞれ回路図と特性図．第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ
本発明による発振周波数の変化と従来方式による発振周
波数の変化を示したものである。また、第４図〜第６図
はそれぞれ本発明の実施例を示したものである． １・・・商用電源、２・・・整流ブリッジ，３・・・平
滑用コンデンサ，４・・・共振用コンデンサ、５・・・
パワートランジスタ、６・・・フライホイールダイオー
ド、７・・・高圧トランス、８・・・高圧コンデンサ，
９・・・高圧ダイオード、１０・・・マグネトロン，１
１・・・制御回路，１１ａ・・・パルス発生回路、ｌｌ
ｂ・・・周波数制御回路，ｌｉｅ・・・基準出力回路、
ｌ２・・・マイクロコンピュータ、１３・・・デコーダ
．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インバータにより得られる高周波電圧によりマグネトロ
   ンを駆動するマグネトロンのインバータ電源と、前記マ
   グネトロンの高周波出力を任意に設定するための制御信
   号を出力するマイクロコンピュータと、前記制御信号に
   応じて基準出力を作成する手段と、前記基準出力に応じ
   て前記インバータのスイッチング周波数を可変する手段
   を具備するものにおいて、前記インバータの動作開始時
   に前記マイクロコンピュータが一定時間最大の高周波出
   力に相当する制御信号を出力して前記インバータを最大
   出力で起動させ、その後設定された高周波出力に相当す
   る制御信号を出力して前記インバータを定常動作に移行
   させることを特徴とするマグネトロン用インバータ電源
   の制御方式。