JPH0462785A - マグネトロン駆動電源 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電子レンジ等用のマグネトロンを駆動する
マグネトロン駆動電源に関する。

（従来の技術） 電子レンジ用のマグネトロン駆動電源には、マイクロ波
出力を連続的に可変制御することのてきるインバータ電
源が多用されており、また、このインバータの中でも、
ノイズ発生等が少ない共振型スイッチング回路を備え、
且つスイッチング素子がオンのタイミングでは他励型で
動作し、オフの状態では自励型となる準Ｅクラスインバ
ータが多く用いられている。このような準Ｅクラスイン
バータにおいては、自励状態にある時間は電源出力（マ
グネトロン入力）やマグネトロンの温度等によっても変
ってくる。このため、自励状態に同期してスイッチング
素子を他励てオン駆動するためには、周期検出を行う必
要がある。

第３図は、上述の準Ｅクラスインバータを用いた従来の
マグネトロン駆動電源における同期検出法を示している
。なお、第３図は、後述する第２図中の入力直流電圧（
以下、供給電圧ともいう）ＶＤＣとスイッチング素子の
コレクタ・エミッタ間に現われる共振波形電圧（以下、
共振電圧ともいう）ＶＣＥとの交叉点近傍の拡大図に相
当している。

第３図において、供給電圧ＶＤＣは一定電圧しベルの直
線で示されているが、後述するように、実際には、商用
交流電源からの交流電圧を整流した後、Ｌ、Ｃのフィル
タ回路を通したものでリップル電圧が重畳している。

また、共振電圧ＶＣＥのうち、Ｃ波形電圧は、電源出力
（マグネトロン入力電力）の大きい状態で後述する高周
波トランスの一次巻線に存在するリーケージインダクタ
ンスに蓄積されるエネルギーが大きく、共振電圧ＶＣＥ
の振幅が供給電圧ＶＤＣよりも大きくなる場合を示して
いる。これに対し、ｂ、ｃの各波形電圧は、マグネトロ
ン人力電力が小さい状態で後述する高周波トランスの一
次巻線に存在するリーケージインダクタンスに蓄積され
るエネルギーが小さく、共振電圧ＶＣＥの振幅が供給電
圧ＶＤＣよりも小さくなる場合を示している。

そして、このような供給電圧ＶＤＣと、ａ　−Ｃ等の各
共振電圧ＶＣＥとの関係において、共振電圧ＶＣＥが供
給電圧ＶＤＣに比べて十分小さく、例えば、共振電圧Ｖ
ＣＥの値が供給電圧ＶＤＣの２０％まで下った点を同期
検出点とし、この時点てスイッチング素子をオン駆動す
るようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） 共振型スイッチング回路を備えた準Ｅクラスインバータ
ては、共振電圧ＶＣＥが高い電圧値のタイミンクでスイ
ッチング素子をオン駆動すると、共振コンデンサの充電
電圧をスイッチング素子で引抜くことになってスイッチ
ングロスが大きくなり、スイッチング素子の破損等を招
くおそれがある。このため、前述のように、従来のマグ
ネトロン駆動電源では、共振電圧ＶＣＥの値が供給電圧
ＶＤＣの例えば２０％まで下った点を同期検出点とし、
この時点てスイッチング素子をオン駆動させていた。し
かし、第３図に示すように、共振電圧ＶＣＥのうち、同
期検出点近傍において急峻な傾斜を持つＣ波形電圧では
、駆動回路等による遅れ等も考えると共振電圧ＶＣＥの
値か十分小さくなった時点てスイッチング素子をオン駆
動させることができるが、同期検出点近傍において緩や
かな傾斜を持つｂ波形電圧では、共振電圧ＶＣＥの最小
値よりも高い電圧レベル点てスイッチング素子をオン駆
動させることになる。このため、ｂ波形電圧の場合は、
スイッチングロスが最小になるように動作させていると
は云えない。また、Ｃ波形電圧の場合は、同期検出を行
うことができない。

上述のように、従来のマグネトロン電源における同期検
出方式は、マグネトロン人力電力か変ると同期検出点に
ばらつきが生じてスイッチングロスが最小になるように
動作させているとは云えない場合があり、また、マグネ
トロン人力電力を成るレベル以下に可変すると同期検出
を行うことができない場合があるという問題があった。

そこで、この発明は、安定して同期検出を行うことがで
きるとともとにスイッチングロスを小さくすることがで
き、さらにマグネトロン入力電力の可変範囲を広くする
ことのできるマグネトロン駆動電源を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は上記課題を解決するために、人力直流電圧を
スイッチング素子て周期的にスイッチングした交流電圧
が共振波形電圧となる共振型スイッチング回路において
、前記共振波形電圧が前記入力直流電圧よりも小となっ
た時点から所定時間の遅延後に前記スイッチング素子を
オン駆動する駆動信号を出力する駆動手段を有すること
を要旨とする。

（作用） 共振型スイッチング回路に現われる共振波形電圧が、ス
イッチングされる入力直流電圧よりも小となる時点の検
出により、共振波形電圧の振幅レベル、云換えればマグ
ネトロンの動作状態に関わりなく安定した同期検出が行
われる。また、この検出時点から所定時間の遅延後にス
イッチング素子をオン駆動させることにより、共振波形
電圧の最小レベルでスイッチング素子をオン駆動させる
ことが可能となってスイッチングロスを小さく抑えるこ
とが可能となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

まず、マグネトロン駆動電源の構成を説明すると、第１
図において、１は商用交流電源であり、この商用交流電
源］からの交流電圧が整流ブリッジ２て整流されたのち
、チョークコイル３及び平滑コンデンサ４て平滑されて
供給電圧ＶＤＣが得られるようになっている。５はトラ
ンジスタからなるスイッチング素子であり、スイッチン
グ素子５のコレクタ・エミッタ間に並列にフリーホイー
リングダイオード６及び共振コンデンサ７が接続されて
共振型スイッチング回路が構成されている。

１０は高周波トランスであり、１次巻線８．２次巻線９
及びフィラメント巻線１１が備えられている。供給電圧
ＶＤＣが高周波トランス１０の１次巻線８を介してスイ
ッチング素子５のコレクタに供給されている。また、２
次巻線９には、倍電圧コンデンサ１２と高電圧整流ダイ
オード１３．１４て構成された倍電圧整流回路か接続さ
れ、その整流電圧がマグネトロン１５のアノード・カッ
ド間にアノード電圧として印加されるようになっている
。フィラメント巻線１１からのフィラメント電圧は、マ
グネトロン１５のフィラメントに供給されている。

一方、上述のような共振型スイッチング素子を備えたイ
ンバータに対し、そのスイッチング素子５をオン駆動す
るための駆動手段か次のように構成されている。

即ち、まず、共振電圧ＶＣＥと供給電圧ＶＤＣとを比較
し、共振電圧ＶＣＥが供給電圧ＶＯＣよりも小となるタ
イミングを検出するためのコンパレータ１６が配設され
ている。コンパレータ１６の反転入力端子（−）には共
振電圧ＶＣＥが加えられ、非反転入力端子（＋）には供
給電圧ＶＯＣが加えられている。コンパレータ１６の出
力端子はＣ，Ｈの微分回路１７を介して所定時間の遅延
をとるためのディジタルタイマ１８に接続されている。

ディジタルタイマ１８の出力端子はＲ−Ｓフリップフロ
ップからなる制御回路１９のセット端子Ｓに接続されて
いる。また、制御回路１９の出力端子Ｑとリセット端子
Ｒとの間にはスイッチング素子５のオン時間制御用のオ
ン時間制御回路２０が接続されている。そして制御回路
１９の出力端子Ｑかドライバ２１に接続され、ドライバ
２１から出力される駆動信号がスイッチング素子５のベ
ース端子に与えられるようになっている。

上述のコンパレータ１６、微分回路１７、ディジタルタ
イマ１８、制御回路１９、オン時間制御回路２０及びド
ライバ２１により駆動手段が構成されている。

次に、第２図を用いて、上述のように構成されたマグネ
トロン駆動電源の動作を説明する。

コンパレータ１６でスイッチング素子５のコレクタ・エ
ミッタ間に現われる共振電圧ＶＣＥと供給電圧ＶＤＣと
が比較され（第２図（ａ））、共振電圧ＶＣＥが供給電
圧ＶＤＣよりも小となったタイミングでコンパレータ１
６の出力がＨレベルとなる（同図（ｂ））。微分回路１
７で、そのＨレベルの立上りが微分され、その微分信号
がディジタルタイマ１８に入力される。ディジタルタイ
マ１８は微分信号の入力時点から計時を開始し、所定時
間の遅延後にデイレイ信号を出力する（同図（Ｃ））。

ディジタルタイマ１８による遅延時間は、共振電圧ＶＣ
Ｅが供給電圧ＶＯＣよりも小となったタイミングからそ
の共振電圧ＶＣＥが最小レベルとなる時点までに選ばれ
る（第３図参照）。制御回路１９はディジタルタイマ１
８か“らのデイレイ信号をセット端子Ｓに受け、オン時
間制御回路２０との協働により、その出力端子Ｑから所
定時間Ｈレベルの信号を出力し、この信号によりドライ
バ２１からスイッチング素子５をオン駆動する駆動信号
が出力される（同図（ｄ））。

上述のように、スイッチング素子５のコレクタ・エミッ
タ間に現われる共振電圧ＶＣＥが供給電圧ＶＤＣよりも
小となるタイミングの検出により共振電圧ＶＣＥの振幅
レベル、云換えればマグネトロン１５の動作状態に関わ
りなく安定した同期検出が可能となる。このことは第３
図からも明らかである。そして、共振電圧ＶＣＥが供給
電圧ＶＤＣのレベル以下となった後は、その共振電圧Ｖ
ＣＥの波形は次式により表わされる。

ＶＣＥ−ＶＤＣ−ｅｘｐ　　（−ｋ　ｔ）　　　ｓ］ｎ
（ωｔ）但し、ω：共振型スイッチング回路の共振角速
度に、減衰定数 したかって、前述のように、ディジタルタイマ１８によ
る遅延時間を、共振電圧■ＣＥが供給電圧■ＤＣよりも
小となったタイミングから、上記（１）式で示される共
振電圧ＶＣＥ波形の最小レベル点までに選ぶことにより
、共振電圧ＶＣＨの最小レベルでスイッチング素子５を
オン駆動させることが可能となってスイッチングロスが
小さく抑えられる。

［発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、共振型スイッ
チング回路に現われる共振波形電圧が入力直流電圧より
も小となった時点から所定時間の遅延後にスイッチング
素子をオン駆動する駆動信号を出力する駆動手段を具備
させたため、マクネトロンの動作状態に関わりなく安定
して同期検出を行うことかてきてマクネトロン入力電力
の可変範囲を広くすることができる。また、共振波形電
圧の最小レベルでスイッチング素子をオン駆動させるこ
とが可能となってスイッチングロスを小さく抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るマグネトロン駆動電源の実施例
を示す回路図、第２図は上記マグネトロン駆動電源の動
作を説明するための各信号のタイミングチャート、第３
図は従来のマグネトロン駆動電源における同期検出法を
説明するための図である。 ２：チョークコイル及び平滑コンデンサとともに入力直
流電圧を得るための整流ブリッジ、３：チョークコイル
、　　４：平滑コンデンサ、５：共振コンデンサ等とと
もに共振型スイッチング回路を構成するスイッチング素
子、７：共振コンデンサ、　　１５：マグネトロン、１
６：コンパレータ、　　　１７：微分回路、１８；ディ
ジタルタイマ、　　１９：制御回路、２０：オン時間制
御回路、 ２１：コンパレータ、微分回路、ディジタルタイマ、制
御回路及びオン時間制御回路とともに駆動手段を構成す
るドライバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力直流電圧を１つのスイッチング素子で周期的にス
   イッチングした交流電圧が共振波形電圧となる共振型ス
   イッチング回路において、 前記共振波形電圧が前記入力直流電圧よりも小となった
   時点から所定時間の遅延後に前記スイッチング素子をオ
   ン駆動する駆動信号を出力する駆動手段を有することを
   特徴とするマグネトロン駆動電源。