JPH03257788A - 高周波加熱装置 - 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］ この発明は高周波加熱装置、特にマグネトロンの駆動に
関するものである。

［従来の技術］ 第６図は例えば特開昭６１−２７９０９４号公報に示さ
れた従来の高周波加熱装置に示された制御回路図であり
９図において（２６）は直流電源。

（１４）は平滑コンデンサ、（３）はマグネトロン駆動
用変圧器、　（２７）は変圧器（３）に並列に接続され
た共振コンデンサ、（５）は変圧器（３）に直列接続さ
れた半導体スイッチング素子、　　（１９）は半導体ス
イッチング素子（５）に並列接続された転流ダイオード
であり、変圧器（３）、共振コンデンサ（２７）、半導
体スイッチング素子（５）と共にインバータ回路を構成
する。変圧器（３）の２次側の第１の巻線には高圧コン
デンサ（２０）が接続され、高圧ダイオード（２１）と
共に半波倍電圧整流回路にょるマグネトロン駆動回路（
８）を構成する。また、変圧器（３）の２次側の第２の
巻線にはダイオード（２８）、コンデンサ（２９）が接
続され、マグネトロン（９）へフィラメント電圧を供給
している。

従来の高周波加熱装置は上記のように構成され、その動
作を第７図に示す制御タイミング波形図を用いて説明す
る。

半導体スイッチング素子（５）のペースエミッタ間に第
７図（ａ）に示す正の電圧（３０）を加えると半導体ス
イッチング素子（５）がＯＮし、変圧器（３）には第７
図（ｂ）に示すＶ。Ｃなる直流電圧（３１）が加わり、
第７図（ｃ）に示す電流（３２）が変圧器（３）に流れ
る。このとき半導体スイッチング素子（５）のコレクタ
電流■。、コレクターエミッタ間電圧Ｖｃｔはそれぞれ
第６図（ｅ）　、　（ｄ）に示す（３３）。

（３４）のようになる。半導体スイッチング素子（５）
のペースエミッタ間に正の電圧（３０）が加わる期間、
即ち半導体スイッチング素子（５）がＯＮｔ、ている期
間に変圧器（３）の１次側に発生する直流電圧Ｖ　ＤＣ
を変圧器（３）にて昇圧して２次側の第１の巻線に数千
ＫＶの高圧を発生させる。この高電圧を高圧コンデンサ
（２０）　、高圧ダイオード（２１）からなる半波倍電
圧整流であるマグネトロン駆動回路（８）によりマグネ
トロン（９）を駆動させるのに必要な半波倍電圧に変換
しマグネトロン（９）に電流を流し駆動させる。

次に、半導体スイッチング素子（５）のペースエミッタ
間に第７図（ａ）に示す負に電圧（３５）を加えると、
半導体スイッチング素子（５）が逆バイアスされＯＦＦ
する。半導体スイッチング素子（５）がＯＦＦするとそ
のコレクタ電流■。はゼロとなり、コレクターエミッタ
間電圧ＶＣＥは（３６）に示すように変圧器（３）の１
次側インダクタンスと、共振コンデンサ（２７）の共振
電圧としてはね上がる。

この半導体スイッチング素子（５）がＯＦＦの期間は変
圧器（３）の１次側の電圧は（３１）の通りとなり変圧
器の２次側の半波倍電圧整流回路は高圧コンデンサ（２
０）を充電する方向に高圧ダイオード（２１）が導通し
てマグネトロン（９）には電流が流れない。次に半導体
スイッチング素子（５）のＶｃｔがゼロとなるポイント
の点を検出して再び■６Ｅ　に正の電圧を加えて半導体
スイッチング素子（５）をＯＮ状態にさせる。

以上のことを繰り返すことによりマグネトロンを駆動さ
せる従来の制御方法は、ＶＣＥ　　がゼロとなった時点
で半導体スイッチング素子（５）をＯＮさせるためＯＮ
時のスイッチング損失が少なく電圧共振法として広く知
られている。

第８図は高周波出力相関図であり、高周波出力を高くす
るには半導体スイッチング素子（５）のＯＮ時間、即ち
マグネトロン（９）に電流が流れる期間を長くすればよ
く第８図（３７）のようになる。

しかしこの時、変圧器（３）のしと共振コンデンサ（１
７）からなる電圧共振回路を使用しており、半導体スイ
ッチング素子（５）のコレクターエミッタ間電圧がゼロ
になりポイントが固定されるので、半導体スイッチング
素子（５）のＯＦＦ時間を任意に選択できないため、ス
イッチング周波数と高周波出力との関係は第９図（３８
）のように反比例する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の高周波加熱装置は上記のように構成されているた
め、マグネトロン駆動時にマグネトロン立ち上がりサー
ジによる高電圧が発生して、半導体スイッチング素子の
コレクターエミッタ間に過電圧がかかり、半導体スイッ
チング素子が破損するという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、信頼性の高い高周波加熱装置を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる高周波加熱装置は、商用電源を整流・
平滑して直流電源を作る整流・平滑回路、この整流・平
滑回路に接続された変圧器、この変圧器に直列に接続さ
れた半導体スイッチング素子、この半導体スイッチング
素子を駆動する定電流回路で構成された駆動回路、前記
変圧器の２次側に接続されたマグネトロン駆動回路、こ
のマグネトロン駆動回路によって駆動されるマグネトロ
ンを備え、前記半導体スイッチング素子の駆動を前記定
電流回路により、駆動用開始時より徐々に出力を高くし
ていくものである。

［作用］ この発明における高周波加熱装置は、駆動回路を定電流
回路で構成し、半導体スイッチング素子の駆動を駆動開
始時より徐々に高くしてい（ことにより、半導体スイッ
チング素子の電圧を押えることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図を用いて説明する
。

第１図はこの発明による高周波加熱装置の一実施例を示
す制御回路図である。

図において、（１）は商用電源、（２）は整流・平滑回
路で、ヒユーズ（１０）、スイッチ（１１）を通して接
続され、整流素子ｆ１２）　、平滑チョークコイル（１
３）、平滑コンデンサ（１４）で構成されている。

（１５）は整流・平滑回路（２）に接続された制限抵抗
、（３）はマグネトロン駆動用変圧器、（４）は変圧器
（３）に接続されたスナバ回路で、コンデンサ（１７）
、抵抗（１６）、ダイオード（１８）で構成される。

（５）は変圧器（３）に直列接続された半導体スイッチ
ング素子、　　（１９）は半導体スイッチング素子（５
）に並列接続された転流ダイオードであり、変圧器（３
）、スナバ回路（４）、半導体スイッチング素子（５）
と共にインバータ回路（６）を構成する。半導体スイッ
チング素子（５）のベースには駆動回路（７）が接続さ
れる。駆動回路（７）は定電流回路（７）が接続される
。駆動回路（７）は定電流回路（７１）、　　ドライブ
回路（７２）から構成されている。変圧器（３）の２次
側の第１の巻線には高圧コンデンサ（２０）が接続され
、高圧ダイオード（２１）と共に半波倍電圧整流回路に
よるマグネトロン駆動回路（８）を構成し、カットオフ
ダイオード（２２）を通してマグネトロン（９）に高電
圧を供給する。また。

変圧器（３）の２次側の第２の巻線には同じくマグネト
ロン（９）のフィラメントが接続され、マグネトロン（
９）にフィラメント電圧を供給する。

（２３）、　（２４）はマグネトロン陽極電流検出抵抗
であり、　　（２３）は出力制御用検出兼過電流検出抵
抗。

（２４）はマグネトロンビーク電流制限抵抗としての役
目を果す。検出抵抗（２３）、　（２４）の出力は検出
回路（２５）に入力され、検出回路（２５）の出力は駆
動回路（７）に入力され、駆動回路（７）の出力による
半導体スイッチング素子（５）を駆動させる。

次に上記一実施例の動作を第２図に示す制御タイミング
波形図を用いて説明する。

半導体スイッチング素子（５）のベース−エミッタ間に
第２図（ａｌ　に示す正の電圧（３９）を加えると半導
体スイッチング素子（５）がＯＮＬ、変圧器（３）には
第２図（ｂ）に示すＶｏｃなる直流電圧（４０）が加わ
り、第２図（ｃ）に示す電流（４１）が変圧器（３）に
流れる。このとき、半導体スイッチング素子（５）のコ
レクタ電流Ｉｃ、コレクターエミッタ間電圧ＶｃＥはそ
れぞれ第２図（ｅ）　、　　ｆｄ）に示す（４２）、　
　（４３）のようになる。この半導体スイッチング素子
のベース−エミッタ間に正の電圧（３９）が加わる期間
、即ち半導体スイッチング素子（５）がＯＮＬ、ている
期間に変圧器（３）の１次側に発生する直流電圧ＶＤＣ
を変圧器（３）にて昇圧して２次側の第１の巻線に数千
ＫＶの高圧を発生させる。この高電圧を高圧コンデンサ
（２０）、高圧ダイオード（２１）からなる半波倍電圧
整流回路であるマグネトロン駆動回路（８）によりマグ
ネトロン（９）を駆動させるのに必要な半波倍電圧に変
換しマグネトロン（９）に電流を流しマグネトロン（９
）を駆動させる。次に第２図（ａ）で示すように半導体
スイッチング素子（５）のベース−エミッタ間に負の電
圧（４８）を加えると半導体スイッチング素子（５）が
逆バイアスされＯＦＦする。半導体スイッチング素子（
５）がＯＦＦするとそのコレクタ電流■。はゼロとなり
、コレクターエミッタ間電圧Ｖ　ＣＥは変圧器（３）の
励磁回路に蓄えられていた電磁エネルギが変圧器−次巻
線と並列に接続されたダイオード（１８）　、コンデン
サ（１７１、抵抗（１６）とからなるスナバ回路（４）
に放電され変圧器（３）に磁束がリセットされる。この
時、変圧器（３）のリセット電圧が変圧器（３）の２次
側の巻線に現われるが、半波倍電圧整流回路であるマグ
ネトロン駆動回路（８）の高圧コンデンサ（２０）を充
電する方向に高圧ダイオード（２１）が導通してマグネ
トロン（９）には電流が流れない。次に半導体スイッチ
ング素子（５）のＶ　ＣＨの任意の点の点で再びＶ。に
正の電圧（３９）を加えて半導体スイッチング素子（５
）をＯＮ状態にさせる。以上の動作を繰り返すことによ
りマグネトロンを駆動させて高周波加熱装置から高周波
を発生させて食品を加熱することが出来る。

第３図はその高周波出力相関図であり、　（４４）に示
すが如く半導体スイッチング素子（５）のＯＮ時間（ｔ
ｏｎ）を長くしていくと高周波出力は高くなる。

半導体スイッチング素子（５）のＯＦＦ時間は。

駆動回路（７）より出力するＶＩＥの逆バイアス電圧が
かかる時間を任意に設定出来るため、高周波出力とスイ
ッチング周波数の関係は第４図（４５）に示すように比
例ａ９反比例す、一定Ｃと自由に設定可能である。

第５図は定電流回路（７１）に動作状態を示す波形図で
ある。

第５図（ａ）に示すように１．ｌｌは定電流回路（７１
）の定電流であり駆動開始時の０点より徐々に電流を流
してゆき、しばら（してマグネトロン（９）が立ち上り
状態から安定状態になる期間◎まで一定勾配で増加させ
てゆく。マグネトロン（９）が安定状態になった時点で
電流値を一定にさせる。この定電流ＩＤにより半導体ス
イッチング素子（５）の駆動パルスを決めることにより
、半導体スイッチング素子（５）のベース−エミッタ間
電圧■、は第５図ｆｂ）のように作ることができ、半導
体スイッチング素子（５）のＯＮ時間は徐々に広げるこ
とができる。ＩＤか一定値になる０点でＯＮ時間は固定
され、以降その時間を継続する。

このように半導体スイッチング素子（５）のＯＮ時間を
定電流回路（７１）により徐々に広げていくことにより
、第１図に示す変圧器（３）の２次側の電圧ｅ２は第５
図（ｄ）のようになり、マグネトロン（９）が非安定状
態では１倍電圧回路が働かすｓｉｎ波状態となり、マグ
ネトロン（９）が安定発振してくると半波倍電圧回路に
よりほぼ方形波に近づいてゆく。即ち駆動開始時は電圧
ｅ２が非常に高電圧になる危険があるため、半導体スイ
ッチング素子（５）のＯＮ幅を小さくしておけば、その
電圧値を低くすることができる。電圧ｅ２を低くするこ
とにより、半導体スイッチング素子（５）のコレクタ・
エミッタ間電圧Ｖ。は第５図（ｃ）のようになり、マグ
ネトロン駆動開始時でも定格値以内に低く押さえること
ができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、駆動開始時の出力を徐
々に高くしていく定電流回路を採用しているため、半導
体スイッチング素子の電圧を押さえることができるので
、非常に信頼性の高い高周波加熱装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による高周波加熱装置の一実施例の制
御回路図、第２図は第１図に示す一実施例の制御タイミ
ング波形図、第３図及び第４図は第１図に示す一実施例
の高周波出力相関図、第５図は第１図に示す一実施例の
定電流回路の動作を説明するための波形図、第６図は従
来の高周波加熱装置の制御回路図、第７図はその制御タ
イミング波形図、第８図及び第９図はその高周波出力相
関図である。 図において、（１）は商用電源、（２）は整流・平滑回
路、（３）は変圧器、（５）は半導体スイッチング素子
、（７）は駆動回路、　（７１）は定電流回路。 （８）はマグネトロン駆動回路、（９）はマグネトロン
である。 なお。 図中同一符号は同−又は相当部分を示 す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）商用電源を整流・平滑して直流電源を作る整流・
   平滑回路、この整流・平滑回路に接続された変圧器、こ
   の変圧器と直列接続された半導体スイッチング素子、こ
   の半導体スイッチング素子を駆動する定電流回路で構成
   された駆動回路、前記変圧器の２次側に接続されたマグ
   ネトロン駆動回路、このマグネトロン駆動回路によつて
   駆動されるマグネトロンを備え、前記半導体スイッチン
   グ素子の駆動を前記定電流回路により、駆動開始時より
   徐々に出力を高くしていくことを特徴とする高周波加熱
   装置。