JPH0546078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子レンジの加熱手段等として使用さ
れるマグネトロンの駆動回路に関し、更に詳述す
れば、整流ブリツジで整流した脈流出力をインバ
ータに与えて、インバータにより高周波電圧を発
生させ、その高周波電圧によりマグネトロンを駆
動する回路における、マグネトロンの入力電力の
安定度を高め得る駆動回路を提案するものであ
る。

第１図は従来の高周波駆動方式のマグネトロン
の駆動回路を略示している。商用周波電源１０は
整流回路１１にて整流され、その脈流出力はコン
デンサ１２，１４及びコイル１３からなるローパ
スフイルタを介して、チヨークコイル１５、昇圧
変圧器１６、共振コンデンサ１７、フライホイル
ダイオード１８、ゲートターンオフサイリスタ等
のスイツチング素子１９及びスイツチング制御回
路２０等からなるインバータに与えられるように
してある。前記ローパスフイルタはインバータ側
の高周波雑音が商用周波電源１０側に伝播するの
を阻止するためのものである。

スイツチング素子１９はスイツチング制御回路
２０が出力する高周波のパルス信号にてオン、オ
フ動作を反復する。スイツチング素子１９がオン
からオフに転じるとオンの間にチヨークコイル１
５及び昇圧変圧器１６の１次巻線１６ｐに蓄えら
れたエネルギーによつて、チヨークコイル１５、
１次巻線１６ｐと共振コンデンサ１７との間で共
振し、共振コンデンサ１７の両端に共振電圧が発
生してこの放電電流にて昇圧変圧器１６の２次巻
線１６ｓに連なる半波倍電圧整流回路のコンデン
サ２３が充電される。

スイツチング素子１９のオン、オフにより昇圧
変圧器１６の２次巻線１６ｓには高周波の高電圧
が発生するが、この高電圧は前記コンデンサ２３
及びダイオード２１、バリスタ２２からなる半波
倍電圧整流回路に与えられ、その出力をマグネト
ロン２４に与えてこれを励振するようになしてあ
る。なお昇圧変圧器１６の３次巻線１６ｔはマグ
ネトロン２４の陰極のヒータ用電源としている。
このような高周波駆動方式による場合は旧来の低
周波のリーケージ変圧器利用のものに比して変圧
器を小型軽量にできること、インバータの出力周
波数によつてマグネトロン出力を調整できること
等の利点があるが次のような問題点が残されてい
た。

スイツチング制御回路２０はインバータの入力
電圧（入力電流でもよい）を検出して入力電圧に
比例するレベルの信号を出力する分圧回路２０
ａ、該分圧回路２０ａの出力電圧に相応する時間
幅を有するパルス信号を出力する信号変換回路２
０ｂ及びスイツチング素子１９の駆動回路２０ｃ
からなる。第２図は信号変換回路２０ｂの変換特
性を示しており、入力信号（整流回路１１出力側
又はインバータ入力側の電圧、若しくは電流）と
出力パルス信号の時間幅との関係を線形としてい
る。即ちインバータの入力電力が増す（減ずる）
と信号変換回路２０ｂ出力の出力パルス信号の時
間幅をそれに応じて短く（長く）して、この時間
幅にて規定されるスイツチング素子１９のオン時
間を短縮（拡大）してインバータの入力電力を抑
制（増大）させるようにしている。また、実開昭
53−156404号公報にはマグネトロンの電源回路が
示されている。この電源回路は、全波整流器に供
給する電圧を位相制御する半導体制御整流素子を
設けて、それを定電力回路により制御するように
している。全波整流器の出力側には平滑コンデン
サを設けて、平滑コンデンサの電圧を供給する、
インバータ回路を用いた昇圧回路で、供給された
電圧を昇圧してマグネトロンに供給する構造とな
つている。

しかし乍ら、第１図に示した高周波駆動方式の
マグネトロンの駆動回路ではフイードバツク的制
御によつて入力電力が安定する筈であるが、実現
には入力電力が暴走してその変動が200〜300％に
及ぶこととなつていた。このためスイツチング素
子が破壊したり昇圧変圧器が飽和して所期のマグ
ネトロン励振が行えない等の不具合があつた。

また実開昭53−156404号公報に示されているマ
グネトロンの電源回路は、インバータ回路の発振
周波数を固定化し、マグネトロンの電源回路の入
力電力を常に一定に保つてマグネトロンを駆動す
る回路であり、それと異なる整流ブリツジの脈流
電圧によりインバータ回路で高周波電圧を発生さ
せ、その周波数を可変にしてマグネトロンを駆動
する回路の場合は、前述した定電力回路を単に設
けてもマグネトロンの入力電力を安定させること
ができない。

本願発明者はその原因がインバータ及びこれに
連なる負荷の力率に起因する点に着眼し、この発
明をなすに至つた。即ち負荷力率が100％ではな
いために電圧又は電流によつてはインバータ入力
電力を正しく検出できず、これによるフイードバ
ツク制御は不十分なものとなるのである。

本発明は入力電流及び入力電圧の両信号を用
い、それらの一方又は双方の位相調整を行つて両
者の積にて入力電力を検出すべくなし、この検出
信号にてフイードバツク制御を行うこととして入
力電力の安定化を図つたマグネトロンの駆動回路
を提供することを目的とする。

以下本発明を実施例を示す図面に基いて具体的
に説明する。

第３図は本発明に係るマグネトロンの駆動回路
の略示回路図であり、商用周波電源１０を整流回
路１１に接続し、その出力をコンデンサ１２，１
４及びコイル１３からなるローパスフイルタを介
してインバータに与え、昇圧変圧器１６の２次巻
線１６ｓの高周波の高電圧をコンデンサ２３、ダ
イオード２１及びバリスタ２２からなる半波倍電
圧整流回路に与えて、この整流出力をマグネトロ
ン２４に与えるようになしてあり、前記インバー
タはチヨークコイル１５、昇圧変圧器１６の１次
巻線１６ｐ、共振コンデンサ１７、フライホイル
ダイオード１８及びゲートターンオフサイリスタ
等のスイツチング素子１９並びに該スイツチング
素子１９のオン、オフ制御をするスイツチング制
御回路２５からなつており、また昇圧変圧器１６
の３次巻線１６ｔをマグネトロン２４の陰極のヒ
ータ用電源としている。そして本発明の回路はス
イツチング制御回路２５が第１図に示したものと
相違している。即ち整流回路１１の出力ラインの
電圧、つまりインバータの入力電圧を入力回路２
５ｄにて取出し、位相調整回路２５ｅを介して信
号変換回路２５ｂに与え、また整流回路１１の出
力ラインの電流、つまりインバータの入力電流を
CT２６にて検出し、これを入力回路２５ｆ及び
位相調整回路２５ｇを介して信号変換回路２５ｂ
へ与えるようにしている。信号変換回路２５ｂは
両入力の積、つまり入力電力に相当する信号の
大、小に応じて短、長に変化する時間幅を有する
パルス信号を出力し、これを駆動回路２５ｃに与
えてスイツチング素子１９をオン、オフするよう
にしてある。位相調整回路２５ｅ，２５ｇはその
一方を省略してもよい。

第４図はスイツチング制御回路２５の具体的構
成を示す回路図である。整流回路１１の正側出力
ラインは２つの抵抗を直列接続してなり、波形を
鈍らせるために一方の抵抗に並列にコンデンサを
接続した入力回路２５ｄに接続してあり、抵抗相
互の接続点の電位を整流回路１１の出力電圧、換
言すればインバータの入力電圧を表す信号として
乗算器３０の一入力へ与えるようにしている。つ
まりこの実施例では位相調整回路２５ｅが省略さ
れている。

一方、整流回路１１の負側出力ラインに設けた
CT２６の検出電流、つまり整流回路１１の出力
電流又はインバータの入力電流を限流抵抗からな
る入力回路２５ｆ及び位相調整回路２５ｇを介し
て乗算器３０の他入力へ与えるようにしている。

位相調整回路２５ｇはオペアンプ７４を用いた
増幅回路のフイードバツク抵抗に並列接続したコ
ンデンサ２７の容量値の選択によつて所要量の位
相シフトを行わしめるように構成したものであ
り、入力に対して位相シフトされたオペアンプ出
力を乗算器３０に与えている。

信号変換回路２５ｂの入力段に設けた乗算器３
０は例えばEXAR社製汎用乗算器XR−2208を用
いてなり、その外付け抵抗３０ａにてオフセツト
調節が、また抵抗３０ｂにて内部オペアンプの倍
率が決定され、その出力端子には両入力の積にこ
の倍率が乗ぜられた信号が得られる。

この乗算器３０の出力はオペアンプ４２の−入
力端子へ与えられる。オペアンプ４２の＋入力端
子に与えられる基準電圧はこれに連なる抵抗７
０，７１及び７２にて決定される。従つてこのオ
ペアンプ４２への入力が大きい（又は小さい）程
低い（又は高い）レベルの出力信号V₄₂が発せら
れることになる。該出力信号V₄₂は抵抗７３を介
してコンパレータ４７の＋入力端子へ与えられ
る。コンパレータ４７の＋入力端子はダイオード
３８，３８及び抵抗３９，３９，３９からなる過
入力制限回路に連なつてその保護が図られてい
る。このコンパレータ４７はこのスイツチング制
御回路２５の出力パルス信号の時間幅、つまりハ
イレベルとなつている時間を定めるものであつ
て、抵抗及びトランジスタからなる定電流回路４
０にてコンデンサ４１を極めてリニアに充電し、
この充電電圧V₄₁をコンパレータ４７の−入力端
子へ与えており、＋入力端子へ与えられる信号が
−入力端子への信号よりも高レベルである間には
高レベル出力を発する。

このコンパレータ４７の出力は、NANDゲー
ト４３，４３からなるＲ−Ｓフリツプフロツプへ
そのセツト入力Ｓとに与えられ、該Ｒ−Ｓフリツ
プフロツプのＱ出力は駆動回路２５ｃへ与えら
れ、また出力は抵抗４４及びコンデンサ４５の
並列回路を介して、コンデンサ４１の端子を接続
したトランジスタ４６のベースへ与えてある。こ
のトランジスタ４６がオンされるとコンデンサ４
１は放電されることになる。一方、コンパレータ
４８はスイツチング制御回路２５の出力パルスが
ローレベルとなつている時間を定めるものであ
り、コンデンサ４９の充電電圧をその−入力と
し、抵抗５０等による分圧回路出力を＋入力とし
てある。そしてこのコンパレータ４８の出力は前
記Ｒ−Ｓフリツプフロツプへそのリセツト入力Ｒ
として与えられるようにしてある。またコンデン
サ４９の端子はトランジスタ５１を介して接地さ
れるようにしてあり、そのベースにはＲ−Ｓフリ
ツプフロツプのＱ出力が与えられるようにしてあ
る。

駆動回路２５ｃはバツフア用Ｃ−MOSIC５２，
５３を入力段に備え、その出力はダイオードを用
いたサージ防止回路５４を経てトランジスタ５
５，５６，５７，５８，５９，６０等からなる増
幅回路に与えられ、増幅出力をスイツチング素子
１９へ与える構成としてある。トランジスタ５５
のベース入力はコンデンサ６１を用いたＣ結合と
してあり、入力されるパルス信号（方形波）の立
上り時間の短縮を図るようにしてある。ダイオー
ド６２及び抵抗６３もスピードアツプのために設
けたものである。トランジスタ５７，５８及び５
９，６０は相補回路を構成する接続としてある。
またトランジスタ５９，６０の中間ノードに連な
るコイル６４及びこれに連なる抵抗６５は限流用
に設けてある。

以上の如く構成されたスイツチング制御回路２
５において乗算器３０の出力Ｖはインバータの入
力電圧及び位相調整された入力電流の積に比例
し、インバータの入力電力を代表する信号となつ
ている。この電圧Ｖはオペアンプ４２の−入力端
子に与えられるのでオペアンプ出力V₄₂はＶが大
きい（又は小さい）程低レベル（又は高レベル）
となる。このようにして得られたオペアンプ４２
出力V₄₂はコンパレータ４７にてコンデンサ４１
の充電電圧と比較される。オペアンプ４２出力
V₄₂がコンデンサ４１の充電電圧V₄₁より高い間
はコンパレータ４７出力、つまりＲ−Ｓフリツプ
フロツプのリセツト入力Ｒはハイレベルにあり、
そのＱ出力がハイレベル、出力がローレベルに
ある状態を維持する。これによりトランジスタ５
１はオン、トランジスタ４６はオフとなつてい
る。やがてV₄₁がV₄₂より高くなるとコンパレー
タ４７出力はローレベルにおち、Ｒ−Ｓフリツプ
フロツプは状態を反転してＱ出力がローレベル、
Ｑ出力がハイレベルになる。従つてトランジスタ
４６がオンしてコンデンサ４１の充電電荷を放電
させる一方、トランジスタ５１はオフしてコンデ
ンサ４９の充電が開始される。コンパレータ４８
の＋入力がコンデンサ４９の充電電圧よりも高い
間はコンパレータ４８出力、つまりＲ−Ｓフリツ
プフロツプのリセツト入力Ｒはハイレベルにある
が、コンデンサ４９の充電が進むとやがてＲはロ
ーレベルに転じ、これによつてＲ−Ｓフリツプフ
ロツプは反転し、Ｑ出力がハイレベル、出力が
ローレベルの状態に転じる。このような動作から
理解されるようにインバータの入力電力の大、
小、つまりオペアンプ４２出力V₄₂の低、高に対
応してＲ−ＳフリツプフロツプのＱ出力のハイレ
ベルの時間が短、長に変化することになり、その
結果インバータ入力電力を一定とすべき制御が行
われることになる。

以上のように本発明に係るマグネトロンの駆動
回路は、整流ブリツジの脈流出力をインバータに
与えて、インバータのスイツチング素子を制御す
ることにより高周波電圧を発生させて、その高周
波電圧を用いてマグネトロンを励振すべくなした
マグネトロンの駆動回路において、前記インバー
タの入力電圧及び入力電流を検出し、これらの一
方又は双方の位相を変更してなる信号に関連づけ
てインバータのスイツチング制御を行うべくなし
たものであるので、入力電力は負荷の変動等に拘
らず安定し、入力電力の変動は数％以内に抑制で
きることとなつた。そしてこれに伴いそれまで発
生していた異常なビート音が消滅するという効果
も得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高周波駆動方式のマグネトロン
駆動回路の略示回路図、第２図は従来のインバー
タ入力とそのスイツチング制御信号のパルス幅と
の変換特性図、第３図は本発明回路の略示回路
図、第４図はその要部回路図である。 １９……スイツチング素子、２４……マグネト
ロン、２５……スイツチング制御回路、２５ｂ…
…信号変換回路、２５ｃ……駆動回路、２５ｅ，
２５ｇ……位相調整回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 整流ブリツジの脈流出力をインバータに与え
   て、インバータのスイツチング素子を制御するこ
   とにより高周波電圧を発生させ、発生させた高周
   波電圧を用いてマグネトロンを励振すべくなした
   マグネトロンの駆動回路において、 前記インバータの入力電圧及び入力電流を検出
   する入力回路と、検出した入力電圧及び入力電流
   の一方又は双方の位相を変更する位相調整回路と
   を備え、前記一方又は双方の位相を変更してなる
   信号に基づいて前記スイツチング素子を制御すべ
   く構成してあることを特徴とするマグネトロンの
   駆動回路。