JPH03257789A - 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７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
１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、　（２７Ｊ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８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
８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ＯＮＬ、変圧器（３）には第８
図（ｂ）に示すＶＤｃなる直流電圧（３１）が加わり、
第８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ＶｃＥはそれぞれ
第８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ＯＮＬ、でいる期
間に変圧器（３）の１次側に発生する直流電圧Ｖｏｃを
変圧器（３）にて昇圧して２次側の第１の巻線に数千Ｋ
Ｖ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８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ＶｃＥがゼロとなるポイント
の点を検出して再び■、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（知ら
れている。

第９図は高周波出力相関図であり、高周波出力を高（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
（第９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１Ｏ図（３
８）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たが
、マグネトロンの陽極電圧は、マグネトロンが駆動され
てあたたまってくるにつれて低下する傾向にあり、その
ため高周波出力が通電開始時より徐々に低下するという
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、高周波出力が一定に得られる高周波加熱装置
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、この変圧器に並列に接続さ
れたスナバ回路、前記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入力電流を検出する入力電流検出
回路、入力電圧を検出する入力電圧検出回路を備え、前
記入力電流と前記入力電圧との積が一定となるよう前記
半導体スイッチング素子を制御するようにしたものであ
る。

［作用］ この発明における高周波加熱装置は、入力電力を一定に
制御することにより高周波出力を一定に制御する。

し実施例］ 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（１２）　、平滑チョークコイル（
１３）、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。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（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。（４７）は入力電流検出回路
、　（４８）は入力電圧検出回路であり、その出力は駆
動回路（７）に入力される。

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（ａ）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ＶＤＣ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■。、コレクターエミッタ間電圧ＶＣＥはそれ
ぞれ第２図（ｅ）　、　（ｄ）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ＯＮしている期間に
変圧器（３）の１次側に発生する直流電圧Ｖｏｃ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（４
８）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は変圧器（３）の励磁回路
に蓄えられていた電磁エネルギーが変圧器−次巻線と並
列に接続されたダイオード（１８）　、コンデンサ（１
７）　、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ＶＣＨの任意の点の点で再び■１に正の電
圧（３９）を加えて半導体スイッチング素子（５）をＯ
Ｎ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（してい（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■１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
ａ０反比例す、一定Ｃと自由に設定可能である。

第５図は高周波出力Ｐｏｕｔと入力電圧Ｖ　ｉｎと入力
電流工、。の積Ｖ　ｉｎ　”　Ｉ　ｉｎの相関図であり
９図に示すようにＶ、。・■、、、とＰｏｕｔはほぼ比
例する。

従って高周波出力Ｐｏｕｔを一定にするには入力Ｖ１．
．・１．、、を一定することによって得られる。

第６図は時間と出力の相関図である。第６図に示すよう
に、マグネトロン陽極電圧ｅ工は９時間とともに低下す
る傾向にある。このため、このままではＰｏｕｔ即ち■
８．．・Ｉ　ｉｎは低下してしまうので、Ｖ、ｎ・工１
．．を一定値に保つように半導体スイッチング素子（５
）のＶ−のＯＮＮ時間。Ｎ　を長（して、変圧器（３）
の出力を高（して、パワーを上げる。

即ちマグネトロン陽極電圧ｅ−の低下に応じて■、、、
・１１．、が一定になるようｔｏｎを随時調整していけ
ば常に高周波出力が一定の高周波加熱装置を得ることが
できる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、高周波加熱装置の入力
電流と入力電圧とを検出して入力電流と入力電圧との積
が一定となるよう半導体スイッチング素子を制御してい
るため、高周波出力の変動のない、安定した信頼性のあ
る装置を提供出来。

調理ソフトの仕上りに良好な結果が得られる。

【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図及び第６図はそれぞれこの
発明の一実施例を説明するための特性図、第７図は従来
の高周波加熱装置の制御回路図、第８図はその制御タイ
ミング波形図、第９図及び第１Ｏ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、（８）はマグネトロン駆動回路、
（９）はマグネトロン、　（４７）は入力電流検出回路
、　（４８）は入力電圧検出回路である。 なお１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. 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入力
   電流を検出する入力電流検出回路、入力電圧を検出する
   入力電圧検出回路を備え、前記入力電流と前記入力電圧
   との積が一定となるよう前記半導体スイッチング素子を
   制御するようにしたことを特徴とする高周波加熱装置。