JPH0241835Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は高周波電力を位相ずれのないPLL
（Phase Locked Loop）制御する高周波加熱装
置に関する。

従来、高周波加熱装置は第１図に示すように、
PLL回路１から発生された高周波電力を電力増
幅器２で増幅してコンデンサ３及びコイル４から
なる共振回路に加え、このコイル４で被加熱物に
高周波誘導加熱を行つている。この場合、共振コ
ンデンサ３の電圧Vcはトランス５を介して可変
位相器６に加えられ、この可変位相器６の出力が
PLL回路１に入力される。前記PLL回路１は第
４図に示すように、位相検波回路３１、増幅器３
２、低域通過フイルタ（LPF）３３、及び電圧
制御発振器（VCO）３４からなる閉路系から構
成される。即ち、この系に入力信号がなければ誤
差電圧Xeは０であり、電圧制御発振器３４は自
走周波数Fcで動作している。いま、自走周波数
Fcに近い周波数Fsの入力信号Vs（ｔ）が系に加
えられると、位相検波回路３１の出力には両信号
の周波数と位相差に応じた誤差電圧Ve（ｔ）が発
生する。この誤差電圧Ve（ｔ）は増幅されて低域
通過フイルタ３３を通り電圧制御発振器３４に加
わり、誤差電圧Ve（ｔ）を低減する方向に電圧制
御発振器３４の周波数と位相を制御し、ついには
電圧制御発振器３４の周波数はある一定の位相差
（±90゜を越えると正帰還となるため±90゜が位相
差の許容限度である）を除いて入力周波数に一
致、即ちロツクする。また、前記可変位相器６は
第５図に示すように、トランス３５、コンデンサ
Ｃ、抵抗Ｒ及び可変抵抗器VRより構成される。
即ち、入力信号がトランス３５を介して加えら
れ、可変抵抗器VRの抵抗値を可変することによ
り、ツーロンの法則により180゜の範囲内で位相を
変化することができる。前記コンデンサ３及びコ
イル４からなる共振回路のインピーダンス特性は
第３図に示すように、インピーダンスＺが最小に
なる周波数が共振周波数₀で₀よりどちらかに
ずれるとインピーダンスＺは急激に大きくなり、
位相が０よりずれてリアクタンス負荷となる。従
つて、周波数のずれはパワーの低下を招く。

即ち、負荷変動により共振回路の周波数がずれ
ると、共振回路の位相変化はわずかの周波数変化
で大きく変わるので、その分の位相のずれを比較
して追随するが、第４図で構成される市販の
PLL集積回路（IC）では追随周波数の変化によ
る位相差が大きくなつてしまい、共振回路の位相
差を制御しきれない。位相差が大きいと、出力が
低下するし、リアクタンス分によつて生ずる無効
電力が多くなり好ましくない。そこで、可変位相
器６の可変抵抗器VRを手動で調整し、負荷に適
正な位相に調整しているが、可変位相器６を手動
で調整しているため、調整が煩雑であつた。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
PLL制御回路に位相比較器、積分増幅器、及び
可変位相器を組合せて位相一定制御を自動的に行
うことにより、位相ずれの極少のPLL制御を自
動化し得る。高周波加熱装置を提供することを目
的とする。

以下図面を参照して本考案の実施例を詳細に説
明する。

第２図は本考案に係る共振回路を有する高周波
加熱装置の一実施例で、PLL回路１１の出力端
は電力増幅器１２の入力端に接続され、この電力
増幅器１２の出力端はコンデンサ１３とコイル１
４よりなる共振器に接続されると共に位相比較器
１５の一方の入力端に接続される。前記コンデン
サ１３の両端電圧はトランス１６の１次巻線に接
続され、このトランス１６の２次巻線は位相比較
器１５の他方の入力端に接続されると共に自動利
得制御回路（AGC）１７の入力端に接続される。
この自動利得制御回路１７の出力端は可変位相器
１８の入力端に接続され、この可変位相器１８の
出力端はPLL回路１１の入力端に接続される。
前記位相比較器１５の出力端は抵抗１９を介して
積分増幅器２０の入力端に接続され、この積分増
幅器２０の出力端は前記可変位相器１８の制御端
に接続される。前記積分増幅器２０の入力端と出
力端との間には抵抗２１及びコンデンサ２２より
なる並列回路が接続される。また、前記積分増幅
器２０の位相設定端には位層設定回路２３が接続
される。

即ち、PLL回路１１から発生された高周波電
力を電力増幅器１２で増幅してコイル１４及びコ
ンデンサ１３からなる共振回路に加え、この共振
コイル１４で被加熱物に高周波誘導加熱を行つて
いる。而して、前記共振コンデンサ１３の電圧
Vcの位相φ₁と、電力増幅器１２の出力電圧E₀の
位相φ₂との差に応じて位相比較器１５の出力に
修正信号が抽出され、この修正信号を制御増幅器
である積分増幅器２０を介して可変位相器１８に
加えて可変位相器１８の出力が所定の位相になる
ように制御している。この場合、共振コンデンサ
１３の電圧Vcの位相φ₁と、電力増幅器１２の出
力電圧の位相φ₂の差が90゜の時、位相比較器１５
の出力は0Vになつている。即ち、位相設定回路
２３の設定値が0Vであれば、位相φ₁，φ₂が90゜
（共振周波数）になるよう制御する。また、前記
積分増幅器２０は急激な変化に対してはコンデン
サ２２で負帰還がかかり、増幅器２０の利得は低
く位相の修正は少ない。従つて、この回路の採用
により周波数の追随応答性は変らず安定に動作す
る。しかし、時間経過とともに抵抗２１との時定
数により可変位相器１８に修正信号が加えられ、
位相設定したい電圧と等しくなる迄、位相の修正
を行う。更に、電力増幅器１２の出力電力をコン
トロールすることにより、例えば電力増幅器１２
の出力電圧を100％〜５％可変すると、これによ
り共振コンデンサ１３の電圧Vcは95％変化する。
また、負荷の変動により1/4に電圧Vcが変化する
と考え、1/4に抵抗値が小さくなるとすると、フ
イードバツク電圧の範囲は、 （100−95）／100×１／４＝５／400＝0.0125≒40dB より約100倍変化する。そのため、フイードバツ
ク電圧の安定化をはかるために、トランス１６と
可変位相器１８との間に自動利得制御回路１７を
挿入する。更に、位相を予めずらせて使う場合に
は位相設定回路２３の設定値を変えれば任意の位
相で装置を運転できる。

以上述べたように本考案によれば、PLL制御
回路に位相比較器、積分増幅器、及び可変位相器
を組合せて位相一定制御を自動的に行うことによ
り、位相ずれの極少のPLL制御を、煩雑な調整
を要する手動によることなく、自動的に行うこと
ができる。したがつて、位相のずれがないため出
力が低下することもなく、リアクタンス分によつ
て生ずる無効電力が高くなることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高周波加熱装置を示す構成説明
図、第２図は本考案の一実施例を示す構成説明
図、第３図は第１図の共振回路のインピーダンス
特性を示す図、第４図はPLL回路の一例を示す
構成説明図、第５図は可変位相器の一例を示す回
路図である。 １１……PLL回路、１３……コンデンサ、１
４……コイル、１５……位相比較器、１８……可
変位相器、２０……積分増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高周波電力を発生するPLL回路と、このPLL
   回路の出力が加えられ被加熱物を高周波誘導加熱
   するコイル及びコンデンサよりなる共振回路と、
   この共振回路のコンデンサ電圧を前記PLL回路
   に帰還する回路に設けられた可変位相器と、前記
   共振回路のコンデンサ電圧の位相と前記PLL回
   路の出力電圧の位相との差に応じた修正信号が抽
   出される位相比較器と、この位相比較器から出力
   された修正信号が入力端に加えられると共に位相
   設定端に位相設定回路が接続され出力端が前記可
   変位相器の制御端に接続された積分増幅器とを具
   備し、前記位相比較器からの修正信号が前記積分
   増幅器を介して前記可変位相器に加えられ、前記
   位相設定回路で位相設定された電圧と等しくなる
   まで位相の修正を行うことを特徴とする高周波加
   熱装置。