JPH0569273B2

JPH0569273B2 -

Info

Publication number: JPH0569273B2
Application number: JP62153856A
Authority: JP
Inventors: Takatomo Matsumi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1987-06-18
Publication date: 1993-09-30
Also published as: JPS63318091A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は電子レンジ等のいわゆる誘電加熱を
行うための高周波加熱装置の改良に関し、さらに
詳しく述べれば、その電源装置にインバータ回路
を用い、インバータ回路により高周波電力を発生
し、昇圧トランスにて昇圧してマグネトロンを駆
動するよう構成した高周波加熱装置の改良に関す
るものである。

〈従来の技術〉従来、この種の高周波加熱装置においてはイン
バータ回路の負荷の異常、すなわちマグネトロン
のモーデイング現象（空間電荷波の周期が乱れ、
アノード臨界電圧が跳躍するフイラメントエミシ
ヨンが不足した時及びマグネトロンの負荷状態が
異常の時に起こる。）による過大な共振電圧の発
生、或はマグネトロン駆動用変圧器のコアの磁気
飽和や高圧ダイオードの短絡による過大な電流の
発生を検出した場合インバータ回路、特に半導体
スイツチング素子を保護する為に次の２つの方式
がとられている。１つはインバータ回路を含めて
システム全体をリセツトしてしまい手動による再
スタートを行なわせる方式。もう１つはインバー
タ回路を停止させ、一定時間後に共振電圧の位相
の如何にかかわらず自動再スタートさせる方式で
ある。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、前記の異常状態のうち高圧ダイ
オードの短絡を除いたマグネトロンのモーデイン
グ現象やコアの磁気飽和はマグネトロンの負荷状
態や電源電圧の瞬時変動等により一時的に起こる
ことが有る。それに対してインバータ回路特に半
導体スイツチング素子を保護する為に、即、イン
バータ回路の動作を停止させることは必要である
が、従来方式の前者のような手動再スタート方式
では非常に使い勝手が悪い。また後者の場合、共
振電圧の“山”（電圧のピーク）の位相タイミン
グで自動再スタートがかかつてしまうと、スイツ
チング損失により半導体スイツチング素子が損傷
してしまう。この発明はこのような事情に鑑みて
なされたもので、使い勝手の良い、自動再スター
ト方式でありながら半導体スイツチング素子を劣
化させないインバータ保護回路を備えた高周波加
熱装置を提供するものである。

〈問題点を解決するための手段〉この発明の構成を第１図に示す。１０１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、１０２はインバータ回路であり、マグネト
ロン駆動用変圧器１０４とそれに並列接続された
共振コンデンサ１０３と、変圧器１０４に直列に
接続されたスイツチング素子１０５及びダイオー
ド１０６より構成される。１０８は制御回路であ
り、マグネトロンの発振と同期したオン・オフパ
ルス信号を駆動回路１０７に与えてスイツチング
素子１０５を20KHz〜100KHz程度の周波数でス
イツチング動作させる。１１０はインバータ保護
回路であり、異常検出回路１０９が過大なアノー
ド電圧或はアノード電流を検出した場合に制御回
路１０８のオン・オフパルス信号出力を一定時間
停止させる。そして共振電圧の“谷”の時間領域
で自動再スタートさせる。或は、共振電圧が十分
減衰したことを検出してから自動再スタートさせ
る。１１１はマグネトロン駆動回路、１１２はマ
グネトロンである。

〈作用〉制御回路１０８が出力するオン・オフパルス信
号は駆動回路１０７で増幅されて、スイツチング
素子１０５に与えられる。スイツチング素子１０
５の動作状態を第２図に示す。制御回路１０８が
オン信号を出力すると、スイツチング素子１０５
は導通して、第２図中の破線のコレクタ電流Icを
マグネトロン駆動用変圧器１０４に共給する。そ
して制御回路１０８がオフ信号を出力するとスイ
ツチング素子１０５は非導通になり、共振コンデ
ンサ１０３とマグネトロン駆動用変圧器１０４と
が共振回路を構成し共振電圧がスイツチング素子
１０５のコレクタ電圧V_CEにあらわれる。インバ
ータ回路１０２は20KHz〜100KHz程度の周波数
で動作しており、電源周期でのスイツチング素子
１０５のコレクタ電圧波形は第３図のようにな
る。マグネトロン駆動用変圧器１０４に、マグネ
トロン駆動回路１１１の入力電圧と相似な電圧波
形を得られる補巻線９を設け、マグネトロンの発
振の同期信号を制御回路１０８に入力すると共に
異常検出回路１０９に入力し、マグネトロンのア
ノード電圧を検出している。この補巻線９の出力
電圧は、マグネトロンのアノード電圧、マグネト
ロン駆動用変圧器１０４の共振電圧と相似であ
る。従つて補巻線９の出力電圧からスイツチング
素子１０５のコレクタ電圧を検出できる。また、
マグネトロン駆動用変圧器１０４の高圧２次巻線
（マグネトロン駆動回路側）からマグネトロンの
アノード電流を異常検出回路１０９に入力するこ
とによりスイツチング素子１０５のコレクタ電流
を検出できる。この２つの入力からスイツチング
素子１０５が安全動作領域内であるかを判定し、
異常検出回路１０９がそれを越えたと判断すると
インバータ保護回路１１０が作動する。すなわち
制御回路１０８内のパルス信号発生を一定時間停
止させる。インバータ回路のスイツチング素子が
停止すると共振コンデンサ１０３とマグネトロン
駆動変圧器１０４とが共振し、スイツチング素子
１０５のコレクタには、ダンパーダイオード１０
６でクランプされた電圧があらわれる。（第４図）
第４図中の時点でインバータ保護回路１１０が
作動すると共振電圧は減衰を始める。一定時間Ｔ
経過後コレクタ電圧の“谷”の領域中に再スタ
ートさせるならばコレクタ電圧V_CEはダンパーダ
イオード１０６のクランプ電圧若しくは、電源電
圧より低い電圧であるからスイツチング損失はわ
ずかでスイツチング素子１０５がこわれることは
ない。（“山”の領域では、スイツチング損失が
大きい。）また、共振電圧が十分減衰したこと
（減衰OKレベル以下）を検出点してから再ス
タートする場合はタイミングを気にすることな
く、スイツチング素子１０５がこわれることもな
い。

このようにして、マグネトロンのアノード電圧
或はアノード電流が異常に大きくなつたことを検
出してインバータ回路１０２を停止した後、一定
時間経過してから、共振電圧の谷の領域のタイミ
ングで自動再スタートを行なうが共振電圧が十分
減衰したことを検知してから自動再スタートを行
なうようにすればスイツチング素子１０５を損傷
することがない。

〈実施例〉以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を
詳述する。なお、これによつてこの発明が限定さ
れるものではない。第５図は共振電圧の谷の領域
のタイミングで自動再スタートを行なう電気回路
の一実施例を第１図に対応させて示したものであ
る。商用電源１にスイツチ２を介して整流・平滑
回路１０１が接続されている。整流・平滑回路１
０１は整流ブリツジ３と、その出力端子にチヨー
クコイル４と平滑コンデンサ５を接続して構成さ
れている。整流・平滑回路１０１の直流出力端子
にはマグネトロン駆動用変圧器１０４の１次巻線
６と共振コンデンサ１０３の並列共振回路が接続
され、またマグネトロン駆動用変圧器１０４とス
イツチング素子１０５の直列回路が接続され、ダ
ンパーダイオード１０６がスイツチング素子１０
５のコレクターエミツタ間に逆接続されている。
マグネトロン１１２を発振させるマグネトロン駆
動回路１１１は、駆動用変圧器１０４を介してマ
グネトロンヒータ巻線７とマグネトロン入力巻線
８を半波整流する高圧ダイオード１１と高圧コン
デンサ１０が接続されている。制御回路１０８は
電源トランス１２と電源回路１３により直流電源
（−12V）を作り、スイツチング素子１０５を高
周波スイツチングさせるためのオン・オフパルス
信号をパルス発生回路１４で発生させている。マ
グネトロン駆動用変圧器１０４のマグネトロン入
力巻線８と相似な電圧を出力する補巻線９から、
マグネトロン１１２の発振同期信号をタイミング
回路１７に入力して三角波発生回路１６のタイミ
ングを制御する。出力設定部１８からの入力と三
角波電圧とを比較回路１５でレベル比較してパル
ス発生信号のオン・オフ時間幅が決まる。制御回
路１０８各部の電圧波形を第６図に示す。補巻線
９の出力電圧は、マグネトロン１１２のアノード
電圧及びスイツチング素子１０５のコレクタ電圧
と相似であるから、スイツチング素子１０５がオ
フの位相の電圧をダイオード１９で第１のコンパ
レータIC27に入力し、抵抗２３，２４で決まる
異常電圧検知レベルを越えると、抵抗２５とコン
デンサ２６で決まる一定時間、トランジスタ４
１，４２をオンにする。マグネトロン入力巻線８
からマグネトロンのアノード電流をダイオード３
５で第２のコンパレータIC38に入力し、抵抗３
３，３４で決まる異常電流検知レベルを越えると
抵抗３６とコンデンサ３７で決まる一定時間トラ
ンジスタ４１，４２をオンにする。トランジスタ
４２がオンになると出力設定入力レベルをV_D電
圧レベルまで引き下げるので、パルス信号のオン
時間幅がゼロになりスイツチング素子１０５のス
イツチング動作が停止する。すると共振コンデン
サ１０３と１次巻線６が共振回路を構成し、第４
図のようになる。異常検出がなくなりトランジス
タ４１，４２がオフになると（一定時間Ｔ経過
後）、出力設定入力レベルが復帰する。停止中の
共振電圧のタイミングも補巻線９を通じて入力し
続けているから、自動再スタートする位相は第４
図のＢ領域の左端（山から谷へ移るゼロクロスの
タイミング）となり、スイツチング素子１０５の
スイツチング損失を最小におさえることができて
いる。

前記の、共振電圧が十分減衰したことを検出す
る方式の場合は、ダイオード１９を介して補巻線
９からの入力電圧を第１のコンパレータIC27に
入力し、その比較レベル電圧を十分低く設定し、
そのコンパレータの出力信号と前記トランジスタ
４２の出力信号とでフリツプフロツプ回路を構成
することにより容易に実現できる。

〈発明の効果〉本発明の高周波加熱装置は上記のような構成で
あるから、補巻線からの入力によつてマグネトロ
ンの負荷状態や電源電圧の瞬時変動等により一時
的に起こるマグネトロンのアノード電圧及びアノ
ード電流の増大を検知し、この検知結果によりア
ノード電圧及びアノード電流の増大に対して瞬時
にインバータ回路を一定時間停止させるので、イ
ンバータ回路を保護することができ、しかも、上
記の補巻線を利用してインバータ回路の停止後の
再動作のタイミングを検知することができるの
で、別途タイミング検知手段を設ける必要なく、
スイツチング損失が最小のときに再動作を行うこ
とができ、スイツチング素子の破損を簡単な構成
で確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロツク図、第
２図ａは制御回路の出力信号、第２図ｂはスイツ
チング素子のコレクタ電流、コレクタ電圧を示す
波形図、第３図は電源周期のスイツチング素子の
コレクタ電圧波形図、第４図ａはインバータ停止
後の共振電圧、第４図ｂはスイツチング素子のコ
レクタ電圧を示す波形図、第５図はこの発明の一
実施例を示す電気回路図、第６図は第５図中の制
御回路の各部の電圧波形である。符号、１０１……整流・平滑回路、１０２……
インバータ回路、１０３……共振コンデンサ、１
０４……マグネトロン駆動用変圧器、１０５……
スイツチング素子、１０６……ダイオード、１０
７……駆動回路、１０８……制御回路、１０９…
…異常検出回路、１１１……マグネトロン駆動回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１商用電源を整流・平滑して直流電源にする整
流・平滑回路と、マグネトロン駆動用変圧器、該変圧器と並列も
しくは直列接続された共振コンデンサ、前記変圧
器と直列接続されたダイオード及び半導体スイツ
チング素子にて構成されたインバータ回路と、前記半導体スイツチング素子を駆動させる駆動
回路と、該駆動回路を制御する制御回路と、マグネトロン駆動回路及びマグネトロンを備え
てなる高周波加熱装置において、前記マグネトロン駆動用変圧器のマグネトロン
入力巻線と相似な電圧を出力する補巻線と、該補巻線から入力される電圧信号により前記イ
ンバータ回路の負荷であるマグネトロン駆動回路
及びマグネトロンの異常動作を検出する異常検出
回路と、異常動作検出から所定時間インバータ回路の動
作を停止させるインバータ保護回路と、前記補巻線から入力される電圧信号により、所
定時間インバータ回路の動作を停止させた後、マ
グネトロン駆動用変圧器と共振コンデンサとで構
成される共振回路の共振電圧が谷の時間領域若し
くは十分減衰した状態を検知し、この検知時にイ
ンバータ回路を再動作させる制御回路とを設けた
ことを特徴とする高周波加熱装置。