JPH0462787A - 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】 ［発明の目的コ （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できるインバータ電
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、
且つそのスイッチング素子がオンのタイミンクでは他励
型で動作し、オフの状態ては自励型となる準Ｅクラスイ
ンバータが多く用いられている。このようなインバータ
電源で構成されたマグネトロン駆動電源では、商用交流
電源からの交流電圧を整流した人力直流電圧を共振型ス
イッチング回路におけるスイッチング素子で周期的にス
イッチングして高周波に変換し、この高周波を高周波ト
ランスの１次巻線に供給しその２次巻線に発生する高周
波電圧を倍電圧整流回路で整流し、その整流電圧をマグ
ネトロンのアノード・カソード間にアノード電圧として
印加するようになっている。

ところでマグネトロンは、アノード、カソード（フィラ
メント）を備え、２極管と類似の構成を持っており、始
動時にカソードが動作温度まで十分に加熱されて熱電子
を放出し始めるまでの間、高周波トランスの２次巻線、
倍電圧整流回路等の高圧回路に定格以上の過大電圧発生
傾向か生しる。

このため、従来のマクネトロン駆動電源では、始動時に
マクネトロンのカソードが十分に加熱されて熱電子を放
出し始めるまでの間、インバータ入力電力を正規の入力
電力より小さく抑え、高周波トランスの２次巻線に発生
する電圧、高圧回路に発生する電圧を構成部品の耐圧以
下にするため、スイッチング素子のオン時間を一定に制
御するか又は高周波トランスの１次電流を一定とするよ
うな制御が行われていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、スイッチング素子のオン時間を一定に制御した
場合、入力電圧、共振型スイッチング回路の素子定数、
動作条件等の変化により高周波トランスの１次電流の値
が変化する。このため、高周波トランスの２次巻線に発
生する電圧、高圧回路に発生する電圧を構成部品の耐圧
以下に抑えることが難しい。また、高周波トランスの１
次電流を一定に制御する場合も、これと同様に難しい。

これに対し、高圧回路等の構成部品の耐圧の余裕を大き
くとることも考えられるが、コスト高となる。一方、マ
グネトロンのカソードが十分に加熱されて熱電子を放出
し始めるまでの間、インハタ人力電力を小さく抑えるこ
とも考えられるか、カソードか十分に加熱されるまでの
間のフィラメント入力電力が小さくなり、マグネトロン
の動作開始までの時間が長くなってしまう。さらに高圧
回路に加わる電圧を直接制御することも考えられるが、
この方法では制御電圧値自体が大きくなるため、絶縁分
離用のフォトカプラ等を必要とし、安価にこれを実現す
ることは難しい。

そこで、この発明は、マグネトロンの始動時にそのカソ
ードが動作温度に加熱されるまでの間、マグネトロンの
動作開始までの時間を長くすることなく、高周波トラン
スの２次側に発生する電圧を、安価に安全に所定電圧以
下に制御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。

［発明の構成コ （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
共振型スイッチング回路におけるスイッチング素子で周
期的にスイッチングした高周波をトランスの１次側に供
給し、その２次側高周波を整流した電圧をアノード電圧
としてマグネトロンに印加するインバータ構成からなる
マクネトロン駆動電源であって、前記マグネトロンの始
動時に当該マグネトロンのカソードが動作温度に加熱さ
れるまでの間前記スイッチング素子のピーク電圧を一定
の値に制御する制御手段を有することを要旨とする。

（作用） マグネトロンのカソードか動作温度に加熱されるまでの
間、制御手段により共振型スイッチング回路におけるス
イッチング素子のピーク電圧が定の値に制御されて高周
波トランスの１次側電流の値が所定値以下に抑えられ、
その２次側に発生する電圧が所定値以下に制御される。

（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。

この実施例は、共振型スイッチング回路を備えた準Ｅク
ラスインバータからなるマグネトロン駆動電源に適用さ
れている。

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１からの交流電圧が整流ブリ、ソジ２で整流されたの
ち、チョークコイル３及び平滑コンデンサ４て平滑され
て入力直流電圧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
・ンチング素子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。入力直流
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。後述
するドライバからの駆動信号によりスイッチング素子５
がオン・オフされ、入力直流電圧ＶＤＣか周期的にスイ
ッチングされて高周波に変換される。このとき、共振型
スイッチング回路を構成するスイッチング素子５のコレ
クタ・エミッタ間に正弦波状の共振電圧ＶＣＥか現われ
、この正弦波状の高周波が高周波トランス１０の１次巻
線８に供給されるようになっている。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１
３．１４て構成された倍電圧整流回路が接続され、その
整流高電圧がマグネトロン１５のアノード１６とカソー
ド１７（以下、フィラメントというときもカソードと同
符号を用いる）との間にアノード電圧ＥＢとして印加さ
れるようになっている。なお、マグネトロン１５はアノ
ード１６側がアースになっている。フィラメント巻線１
１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１７に供給されている。

一方、マグネトロン１５の始動時に、そのカッド１７が
動作温度に加熱されるまでの間スイッチング素子５のピ
ーク電圧ＶＣＥｐｅａｋを一定の値に制御するための制
御手段が次のように構成されている。

即ち、まず、スイッチング素子５の共振電圧ＶＣＥの値
を監視し、この電圧値がピーク電圧ＶｃＥｐｅａｋの基
準値ＶＲ，を超えたときＨレベル電圧を出力するコンパ
レータ２１が配設すしている。コンパレータ２１の出力
端子はアナログスイッチ２２、ダイオード２３及び抵抗
２４を介して積分器で構成された人力電力誤差増幅器２
５の入力端子（＝）に接続されている。入力電力誤差増
幅器２５の入力端子（−）には、入力電力基準値−ＶＲ
２が設定されている。人力電力誤差増幅器２５の出力端
子は制御回路２６に接続され、制御回路２６の出力端子
がドライバ２７に接続されている。ドライバ２７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。

また、マグネトロン１５のカソード１７が十分に加熱さ
れて熱電子を放出し始めることを検出する手段としては
、インバータへの入力電流、入力電力又はマグネトロン
１５のアノード電流ＩＢの何れかが大きくなることを検
出すればよいが、この実施例では、整流ブリッジ２０入
力端に人力電力検出器２８か接続されてインバータへの
入力電力が検出されるようになっている。入力電力検出
器２８の電圧出力は入力電力誤差増幅器２５の入力端子
（−）に与えられている。また、マグネトロン１５の始
動時に、入力電力検出器２８の電圧出力により、そのカ
ソード１７が十分に加熱されたことが検出されるまでの
間アナログスイッチ２２をオンにしておくため、制御回
路２６からの制御信号線がアナログスイッチ２２の制御
端子に接続されている。

上述のコンパレータ２１、入力電力誤差増幅器２５、制
御回路２６、ドライバ２７及び入力電力検出器２８によ
り制御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。

マグネトロン１５の始動時に、そのカソード１７が十分
に加熱されて熱電子を放出し始めるまでの間、アナログ
スイッチ２２かオンになっている（第２図（ｄ））。こ
の間、スイッチング素子５のピーク電圧ＶＣＥｐｅａｋ
がコンパレータ２１で監視される。マグネトロン１５は
カソード１７が動作温度に達せずに正常動作に入るまで
は入力電力は殆んどないので、スイッチング素子５の共
振電圧ＶＣＥは非常に小さい。このため、コンバータ２
１の出力はＬレベルとなり、人力電力誤差増幅器２５の
積分出力によりドライバ２７からはスイッチング素子５
０オン時間を大にするような駆動信号が出力される。こ
れにより、高周波トランス１０の２次側に過大電圧発生
傾向が生じてスイッチング素子５の共振電圧ＶＣＥが大
になり、設定された基準値ＶＲＩを超えると、コンバー
タ２１の出力はＨレベルとなり、入力電力誤差増幅器２
５の積分出力が低下してドライバ２７からはスイッチン
グ素子５のオン時間を小さくするような駆動信号が出力
される。この結果、スイッチング素子５の共振電圧ＶＣ
Ｅピーク値は一定の値に制御され（第２図（ａ））、高
周波トランス１０の１次巻線８の電流が所定値以下に抑
えられて２次巻線９に発生する電圧か所定値以下に制御
される。

マグネトロン１５のカソード１７が十分に加熱され熱電
子を放出し始めと、インバータへの入力電力が大きくな
り（第２図（ｂ））、このときの入力電力検出器２８の
電圧出力により、人力電力誤差増幅器２５及び制御回路
２６を介してアナログスイッチ２２がオフとなり（第２
図（ｄ））、マグネトロン１５の始動時の制御が終了す
る。なお、第２図（ｂ）中のＩＢの特性線は、マグネト
ロン１５のカソード１７が十分に加熱されたことをマグ
ネトロン１５のアノード電流ＩＳて検出する場合を示し
ている。

マグネトロン１５のカソード１７か十分に加熱された後
は、入力電力検出器２８の検出出力か入力電力基準値Ｖ
Ｒ２となるように制御されて、インバータの入力型カー
窓制御（インバータの出力型カー窓制御）のみが実行さ
れる。

上述のように、この実施例のマグネトロン駆動電源によ
れば、マグネトロン１５の始動時に、そのカソード１７
が動作温度に加熱されるまでの間、マグネトロン１５の
動作開始までの時間を長くすることなく、高周波トラン
ス１０の２次巻線９に発生する電圧、即ち、倍電圧整流
回路等の高圧回路に発生する電圧が安全に所定電圧以下
に制御される。また、この制御が高周波トランス１０の
１次側で行われるため、絶縁分離用のフォトカプラ等が
不要となり、制御手段を安価に実現することが可能とな
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、マグネトロン
の始動時にそのカソードが動作温度に加熱されるまでの
間、共振型スイッチング回路におけるスイッチング素子
のピーク電圧を一定の値に制御する制御手段を具備させ
たため、マグネトロンの始動時に高周波トランスの１次
側電流の値が所定値以下に抑えられて、マグネトロンの
動作開始までの時間を長くすることなく、高周波トラン
スの２次側に発生する電圧を安全な所定電圧以下に制御
することかできる。また、制御手段は高周波トランスの
１次側に配設したため、絶縁分離用のフォトカプラ等か
不要となり安価に構成することができる。

【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図はその動作を説明するためのスイ
ッチング素子の電圧波形等のタイミングチャートである
。 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、１６
：アノード、 １７：カソード（フィラメント）、 ：コンパレータ、 ：入力電力誤差増幅器、 ：制御回路、　　　２７：ドライバ、 ：コンパレータ、入力電力誤差増幅器、制御回路及びド
ライバ等とともに制御手段を構成する入力電力検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力直流電圧を共振型スイッチング回路におけるスイ
   ッチング素子で周期的にスイッチングした高周波をトラ
   ンスの１次側に供給し、その２次側高周波を整流した電
   圧をアノード電圧としてマグネトロンに印加するインバ
   ータ構成からなるマグネトロン駆動電源であって、 前記マグネトロンの始動時に当該マグネトロンのカソー
   ドが動作温度に加熱されるまでの間前記スイッチング素
   子のピーク電圧を一定の値に制御する制御手段を有する
   ことを特徴とするマグネトロン駆動電源。