JPH0594869A - Drive circuit for inverter microwave oven - Google Patents

Drive circuit for inverter microwave oven

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JPH0594869A
JPH0594869A JP3254929A JP25492991A JPH0594869A JP H0594869 A JPH0594869 A JP H0594869A JP 3254929 A JP3254929 A JP 3254929A JP 25492991 A JP25492991 A JP 25492991A JP H0594869 A JPH0594869 A JP H0594869A
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博一 小玉
Mitsuhisa Okamoto
光央 岡本
Mitsuharu Minamino
光治 南野
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Abstract

PURPOSE:To make a microwave over small in size and light in weight by letting the primary winding of a step-up transformer and the group of switching elements form a closed loop, and connecting the connecting points of the group of the elements and the center tap of the primary winding of the transformer to a low voltage capacitor. CONSTITUTION:A DC power supply 1 is connected to the group of switching elements 8a and 8b via a choke coil 11 and a low voltage capacitor 12, and the other end of the power supply is connected to the primary winding center tap 3c of a step-up transformer 3. When the power MOSFET of the group of the elements 8a is turned on, current flows to the voltage double rectifier of the secondary circuit 4 of the transformer 3 and the closed loop of a magnetron 5, so that electric energy is supplied to the magnetron 5. And when the MOSFET of the group of the elements 8a is turned off, electric energy stored in the transformer 3 is regenerated to the power supply 1 while being supplied to the magnetron. And high frequency electric power is supplied to the magnetron 5 with the aforesaid action repeated. By this constitution, no DC/AC inverter is required, a drive circuit inexpensive and high in output can thereby be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低電圧直流電源を高電圧
の高周波電力に変換し、マグネトロンに電力を供給する
インバータ電子レンジの駆動回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive circuit for an inverter microwave oven which converts a low-voltage DC power supply into high-voltage high-frequency power and supplies the power to a magnetron.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、これまで商用交流電源で使用して
いた電気・電子機器の屋外での使用を考慮した機器が各
種開発されており、現在、家庭内で広く利用されている
インバータ電子レンジにおいても屋外での使用が試みら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, various devices have been developed in consideration of outdoor use of electric and electronic devices that have been used as commercial AC power sources, and are now widely used at home in inverter microwave ovens. Attempts have also been made to use it outdoors.

【0003】従来の一般的なインバータ電子レンジの回
路構成を図8に示す。本回路では商用電源(AC100
V、50/60Hz)から得られた交流電力はまず、整
流回路で直流電力に変換される。この直流電力は一石共
振型インバータ回路で高周波化され、昇圧トランスで数
kVまで昇圧される。トランス出力は倍電圧整流回路で
整流され、マグネトロンに電力を供給する。
A circuit configuration of a conventional general inverter microwave oven is shown in FIG. In this circuit, commercial power supply (AC100
AC power obtained from V, 50/60 Hz) is first converted into DC power by a rectifier circuit. This DC power is made into a high frequency by the one-stone resonance type inverter circuit and boosted to several kV by the boosting transformer. The transformer output is rectified by a voltage doubler rectifier circuit and supplies power to the magnetron.

【0004】これに対し、屋外で上記インバータ電子レ
ンジを使用する場合には、直流12Vまたは24Vの蓄
電池等限られたエネルギー源を用いる必要があるため
に、例えば、図9に示すように、蓄電池等の低電圧直流
電源と上記交流100Vを電源とするインバータ電子レ
ンジに用いられる回路との間にDC/ACインバータを
設け、このDC/ACインバータでもって直流低電圧を
交流100Vに変換することにより、インバータ電子レ
ンジを駆動していた。
On the other hand, when the above-mentioned inverter microwave oven is used outdoors, it is necessary to use a limited energy source such as a DC 12V or 24V storage battery. Therefore, for example, as shown in FIG. By providing a DC / AC inverter between a low-voltage DC power source such as the above and a circuit used in an inverter microwave oven which uses the AC 100V as a power source, and by converting the DC low voltage into AC 100V by this DC / AC inverter. , Was driving an inverter microwave oven.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】インバータ電子レンジ
を蓄電池等を用いて使用する場合、DC/ACインバー
タを間に挿入する方法では、直流から交流、交流から直
流と交直電力変換を2度行う必要があるため、電力の利
用率が低くなる。またDC/ACインバータを追加する
分、コスト高にもなる。
When the inverter microwave oven is used with a storage battery or the like, the method of inserting the DC / AC inverter between the DC / AC inverter and the AC / DC must be performed twice. Therefore, the utilization rate of electric power is low. In addition, the cost is increased due to the addition of the DC / AC inverter.

【0006】そこで、蓄電池等の低電圧直流電源を用い
て直接にマグネトロンを駆動するインバータ回路が必要
になり、この要望を満たすために、本出願人は低電圧直
流電源に適したインバータ電子レンジの駆動回路を既に
提案している(特願平2ー200689,特願平2ー2
00690)。
Therefore, an inverter circuit for directly driving the magnetron using a low-voltage DC power supply such as a storage battery is required. To meet this demand, the applicant of the present invention has proposed an inverter microwave oven suitable for the low-voltage DC power supply. A drive circuit has already been proposed (Japanese Patent Application No. 2-200689 and Japanese Patent Application No. 2-2).
00690).

【0007】ところで、従来のインバータ回路において
はスイッチング素子のオン・オフ時間の時比率を制御し
て出力電力を制御するPWM方式が一般的である。しか
しながら上記方式には、スイッチング素子のオン・オフ
時に電流と電圧がともに急峻に変化する期間が存在する
ためにスイッチング損失が大きくなるという欠点があ
る。この欠点を解決する一手段として、コンデンサとコ
イルで構成された直列共振回路を利用する方法がある。
この場合、直列共振回路によりスイッチング素子のオン
時の電流波形が正弦波状となり、上記スイッチング素子
のオン・オフ時に電流、あるいは電圧がほぼ零で交差す
る。そのため、スイッチング損失を著しく減少出来る。
しかしながら上記直列共振型インバータは共振周波数が
一義的に決まっているのに対して、PWM制御は時比率
を変化させることにより、出力電力を制御するために、
上記特徴を損なわずに出力電力を変動させることが困難
となる。これに対しては、周波数を変えて制御する方法
もあるが動作する最低周波数でトランスを設計する必要
があるためトランスの形状が大きくなるという欠点を有
している。本発明は以上に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、先に提案したインバータ電子
レンジの駆動回路(特願平2ー200689,特願平2
ー200690)に加え、低電圧直流電源を電源とし
て、安価でコンパクトな高出力かつ高効率のインバータ
電子レンジの駆動回路を提供することにあり、さらに出
力電力制御を容易におこなうことのできる駆動回路を提
供することにある。
By the way, in the conventional inverter circuit, the PWM method is generally used in which the duty ratio of the on / off time of the switching element is controlled to control the output power. However, the above method has a drawback that switching loss becomes large because there is a period in which both the current and the voltage change sharply when the switching element is turned on and off. As one means for solving this drawback, there is a method of using a series resonance circuit composed of a capacitor and a coil.
In this case, the current waveform when the switching element is on becomes a sine wave due to the series resonance circuit, and the current or voltage crosses at almost zero when the switching element is on / off. Therefore, switching loss can be significantly reduced.
However, while the resonance frequency of the series resonance type inverter is uniquely determined, the PWM control changes the duty to control the output power.
It becomes difficult to change the output power without impairing the above characteristics. On the other hand, there is a method of controlling the frequency by changing it, but it has a drawback that the size of the transformer becomes large because it is necessary to design the transformer at the lowest frequency at which it operates. The present invention has been made in view of the above,
The purpose of this is to propose a drive circuit for an inverter microwave oven as previously proposed (Japanese Patent Application No. 2-200689 and Japanese Patent Application No. 200689).
-200690), a low-voltage DC power supply is used as a power supply, and an inexpensive and compact high-output and high-efficiency drive circuit for an inverter microwave oven is provided. Furthermore, a drive circuit capable of easily controlling output power To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のインバータ電子
レンジの駆動回路は、スイッチング素子が1個以上並列
接続された2つのスイッチング素子群と、上記スイッチ
ング素子のオン、オフ動作を行う制御手段とからなるプ
ッシュプル方式インバータ回路と、該プッシュプル方式
インバータ回路からの高周波交流が1次巻線に供給され
て2次巻線に高圧を発生させる昇圧トランスと、該昇圧
トランスの2次巻線に接続され、高圧ダイオードと高圧
コンデンサで構成されたマグネトロンに電力を供給する
倍電圧整流回路と、電源となる低電圧直流源に並列に接
続される低圧コンデンサと、該低圧コンデンサの一端に
接続され上記低電圧直流源に直列に接続されるチョーク
コイルとから構成され、上記昇圧トランスの1次巻線と
上記2つのスイッチング素子群とが接続されて閉ループ
が形成され、2つのスイッチング素子群の接続点と上記
昇圧トランスの1次巻線のセンタータップとが上記低圧
コンデンサの両端に接続されていることを特徴とする。
A drive circuit for an inverter microwave oven according to the present invention comprises two switching element groups in which one or more switching elements are connected in parallel, and control means for performing on / off operations of the switching elements. A push-pull inverter circuit, a step-up transformer that is supplied with high-frequency alternating current from the push-pull inverter circuit to the primary winding to generate high voltage in the secondary winding, and a secondary winding of the step-up transformer. A voltage doubler rectifier circuit that is connected and supplies power to a magnetron composed of a high voltage diode and a high voltage capacitor, a low voltage capacitor that is connected in parallel to a low voltage DC source that is a power source, and a low voltage capacitor that is connected to one end of the low voltage capacitor. It is composed of a choke coil connected in series with a low-voltage DC source, and has the primary winding of the step-up transformer and the two switches described above. The switching element group is connected to form a closed loop, and the connection point of the two switching element groups and the center tap of the primary winding of the step-up transformer are connected to both ends of the low voltage capacitor. ..

【0009】さらに、上記プッシュプル方式インバータ
回路内の制御手段が、上記プッシュプル方式インバータ
回路の出力電流波形の過渡振動の振動周期と上記スイッ
チング素子のオン時間の関係に対して、上記オン時間が
上記振動周期の略半周期から1周期の間に納まるように
設定されていることを特徴とする。
Further, the control means in the push-pull inverter circuit is configured so that the on-time is in relation to the relationship between the oscillation cycle of transient oscillation of the output current waveform of the push-pull inverter circuit and the on-time of the switching element. It is characterized in that it is set so as to fall within approximately one half cycle to one cycle of the vibration cycle.

【0010】さらに、上記低電圧直流源に並列接続され
た低圧コンデンサを2個以上有し、該低圧コンデンサに
直列に接続された回路に対する挿入、切り離しのための
スイッチング手段と、該スイッチング手段を制御して低
圧コンデンサ容量を変化させることで零電流スイッチン
グのタイミングを崩すことなく出力電力制御を行なう切
替回路とを有することを特徴とする。
Further, there is provided two or more low-voltage capacitors connected in parallel to the low-voltage DC source, and switching means for inserting and disconnecting the circuit connected in series to the low-voltage capacitor, and controlling the switching means. And a switching circuit for controlling the output power without changing the timing of the zero current switching by changing the capacity of the low voltage capacitor.

【0011】[0011]

【作用】プッシュプル方式インバータ回路内の2つのス
イッチング素子群を同時にオフした状態(休止期間)か
ら、一方のスイッチング素子群をオンすると高圧コンデ
ンサは昇圧トランスのリーケージインダクタンス、高圧
コンデンサのキャパシタンス、回路抵抗(但しマグネト
ロンの抵抗分は除く)で定まる振動の弧を描く電流で充
電される。高圧コンデンサの充電電圧の大きさは高圧コ
ンデンサの初期電圧とスイッチング素子群のオン時間の
長さで決まる。次に、前記と同じスイッチング素子群を
オフすると、昇圧トランスに蓄えられた電磁エネルギが
高圧コンデンサに供給されながら電源に回生され、休止
期間となる。
When the two switching element groups in the push-pull type inverter circuit are turned off at the same time (inactive period) and one of the switching element groups is turned on, the high voltage capacitor becomes the leakage inductance of the step-up transformer, the capacitance of the high voltage capacitor, and the circuit resistance. It is charged with a current that draws an arc of vibration determined by (excluding the magnetron resistance). The magnitude of the charging voltage of the high voltage capacitor is determined by the initial voltage of the high voltage capacitor and the on-time length of the switching element group. Next, when the same switching element group as described above is turned off, the electromagnetic energy stored in the step-up transformer is regenerated by the power source while being supplied to the high-voltage capacitor, and there is a rest period.

【0012】次に、休止期間の後、他方のスイッチング
素子群をオンすると、昇圧用トランスのリーケージイン
ダクタンスと高圧コンデンサのキャパシティ、マグネト
ロンの抵抗分を含む回路抵抗で定まる振動の弧を描く電
流でマグネトロンに電気エネルギーが供給される。ここ
でマグネトロンに供給される電力は、高圧コンデンサの
電圧とスイッチング素子群のオン時間の長さで決まる。
そしてスイッチング素子群をオフすると昇圧トランスに
蓄えられた電磁エネルギーがマグネトロンに供給されな
がら電源に回生される。以上のスイッチング動作が繰り
返されてマグネトロンが高周波電力を発振するように駆
動される。
Next, after the rest period, when the other switching element group is turned on, the current draws an arc of oscillation determined by the leakage inductance of the step-up transformer, the capacity of the high-voltage capacitor, and the circuit resistance including the resistance of the magnetron. Electric energy is supplied to the magnetron. Here, the electric power supplied to the magnetron is determined by the voltage of the high voltage capacitor and the length of the ON time of the switching element group.
Then, when the switching element group is turned off, the electromagnetic energy stored in the step-up transformer is regenerated by the power source while being supplied to the magnetron. The above switching operation is repeated and the magnetron is driven so as to oscillate high frequency power.

【0013】またスイッチング素子の電流波形は回路定
数、すなわち主回路内のインダクタンス成分、キャパシ
タンス成分、及び回路抵抗で定まる固有周波数で振動す
るが、このインダクタンス値、キャパシタンス値、ある
いはこの双方を調整して、スイッチング素子のオン時間
を固有周波数の2分の1周期から1周期の間に納める
と、零電流スイッチングを行うことができ、遷移損が非
常に小さくなり、スイッチング損失の低減が図れる。
The current waveform of the switching element oscillates at a natural frequency determined by a circuit constant, that is, an inductance component, a capacitance component in the main circuit, and a circuit resistance. By adjusting the inductance value, the capacitance value, or both. If the ON time of the switching element is set in a period from one half cycle to one cycle of the natural frequency, zero current switching can be performed, the transition loss becomes very small, and the switching loss can be reduced.

【0014】この状態からさらに、低圧コンデンサのキ
ャパシタンス値を変化させてやると、零電流スイッチン
グ状態を崩すことなく、出力電流波形の振動条件の変化
による波形形状の変動により出力電流の平均値が変化
し、出力電力は出力電流平均値に比例するのでインバー
タの出力電力が制御される。
When the capacitance value of the low voltage capacitor is further changed from this state, the average value of the output current changes due to the change of the waveform shape due to the change of the oscillation condition of the output current waveform without breaking the zero current switching state. However, since the output power is proportional to the average output current value, the output power of the inverter is controlled.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面を参照して実施例により本発
明のインバータ電子レンジの駆動回路および回路出力改
善、回路損失低減について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The driving circuit for an inverter microwave oven according to the present invention, the circuit output improvement, and the circuit loss reduction will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0016】図1は本発明の第1の実施例の電源回路図
である。本電源回路は低電圧直流電源(例えば自動車用
蓄電池)1の直流電力を高周波電力に変換するプッシュ
プル電圧型のインバータ回路2、電源電圧を昇圧する昇
圧トランス3、昇圧トランス3の出力を整流する倍電圧
半波整流回路4を備えてなり、倍電圧半波整流回路4の
出力によってマグネトロン5を駆動する。また、昇圧ト
ランス3の2次側からは、マグネトロン5のフィラメン
ト加熱用電源も供給される。
FIG. 1 is a power supply circuit diagram of a first embodiment of the present invention. This power supply circuit rectifies the output of a push-pull voltage type inverter circuit 2 for converting the DC power of a low voltage DC power supply (for example, a battery for automobiles) 1 into high frequency power, a step-up transformer 3 for stepping up the power supply voltage, and a step-up transformer 3. The voltage doubler half-wave rectifier circuit 4 is provided, and the magnetron 5 is driven by the output of the voltage doubler half-wave rectifier circuit 4. The filament heating power supply of the magnetron 5 is also supplied from the secondary side of the step-up transformer 3.

【0017】倍電圧半波整流回路4は、2個の高圧ダイ
オード6a、6b及び高圧コンデンサ7により構成され
る。
The voltage doubler half-wave rectifier circuit 4 is composed of two high voltage diodes 6a and 6b and a high voltage capacitor 7.

【0018】インバータ回路2は、1個あるいは2個以
上の直流を高速でスイッチングするパワーMOSFET
(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transist
orの略)が並列接続された2組のスイッチング素子群8
a、8bと、スイッチング素子群8a、8bを駆動する
スイッチング素子ドライブ回路9a、9bと制御回路1
0とを備えてなる。
The inverter circuit 2 is a power MOSFET for switching one or more direct currents at high speed.
(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transist
2 sets of switching element groups 8 connected in parallel
a, 8b, switching element drive circuits 9a, 9b for driving the switching element groups 8a, 8b, and control circuit 1
0 and.

【0019】スイッチング素子群8aと8bを構成して
いるパワーMOSFETのドレインはそれぞれ昇圧トラ
ンス3の1次巻線の一端3aと他端3bに接続され、こ
れら2つのスイッチング素子群8a,8bを構成してい
るパワーMOSFETのソース同士が接続され、さらに
スイッチング素子群8a、8bを構成しているパワーM
OSFETのゲートがスイッチング素子ドライブ回路9
a、9bにそれぞれ接続されている。
The drains of the power MOSFETs forming the switching element groups 8a and 8b are respectively connected to one end 3a and the other end 3b of the primary winding of the step-up transformer 3 to form these two switching element groups 8a and 8b. The sources of the power MOSFETs that are connected to each other are connected to each other, and the power M that constitutes the switching element groups 8a and 8b
The gate of the OSFET is the switching element drive circuit 9
a and 9b, respectively.

【0020】パワーMOSFETで構成されるスイッチ
ング素子群8a,8bは、制御回路10、スイッチング
素子ドライブ回路9a、9bによって駆動され、昇圧ト
ランス3の1次側を流れる電流が高速にスイッチングさ
れる。
The switching element groups 8a and 8b composed of power MOSFETs are driven by the control circuit 10 and the switching element drive circuits 9a and 9b, and the current flowing through the primary side of the step-up transformer 3 is switched at high speed.

【0021】直流電源1は、その一端が直列接続された
チョークコイル11、及び直流電源1とチョークコイル
11に並列接続された低圧コンデンサ12を介してスイ
ッチング素子群8aのソースとスイッチング素子群8b
のソースとの接続点に接続され、他端は昇圧トランス3
の1次巻線のセンタータップ3cに接続されている。
The DC power source 1 has a source connected to the switching element group 8a and a switching element group 8b via a choke coil 11 having one end connected in series, and a low voltage capacitor 12 connected in parallel to the DC power source 1 and the choke coil 11.
Is connected to the connection point with the source of the
Is connected to the center tap 3c of the primary winding.

【0022】つぎに本実施例の動作を説明する。スイッ
チング素子群8a及び8bのパワーMOSFETが共に
オフしている状態からスイッチング素子群8bのパワー
MOSFETがオンされると、昇圧トランス3の2次側
回路は高圧コンデンサ7、高圧ダイオード6a、昇圧ト
ランス3の2次巻線の一端3e、2次巻線の他端3dの
閉ループに電流が流れ高圧コンデンサ7が充電される。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the power MOSFETs of the switching element group 8b are turned on while the power MOSFETs of the switching element groups 8a and 8b are both off, the secondary side circuit of the step-up transformer 3 has a high-voltage capacitor 7, a high-voltage diode 6a, and a step-up transformer 3. The current flows through the closed loop of the one end 3e of the secondary winding and the other end 3d of the secondary winding to charge the high voltage capacitor 7.

【0023】つぎに再び上記と同じスイッチング素子群
8bのパワーMOSFETをオフすると昇圧トランス3
に蓄えられた電磁エネルギーが高圧コンデンサ7に供給
されながら電源1に回生され、2つのスイッチング素子
群8a、8bのパワーMOSFETが同時オフする期間
に移る。
Next, when the power MOSFETs of the same switching element group 8b as described above are turned off again, the step-up transformer 3
The electromagnetic energy stored in the power supply 1 is regenerated while being supplied to the high-voltage capacitor 7, and the power MOSFETs of the two switching element groups 8a and 8b are simultaneously turned off.

【0024】次に、スイッチング素子群8aのパワーM
OSFETがオンすると、昇圧トランス3の2次側回路
は高圧ダイオード6b、高圧コンデンサ7、昇圧トラン
ス3の2次巻線の一端3d、2次巻線の他端3e、マグ
ネトロン5の閉ループに電流が流れ、マグネトロン5に
電気エネルギーが供給される。そしてスイッチング素子
群8aのパワーMOSFETをオフすると昇圧トランス
3に蓄えられた電磁エネルギーはマグネトロン5に供給
されながら電源1に回生される。以上の動作が繰り返さ
れてマグネトロン5には高周波電力が供給される。
Next, the power M of the switching element group 8a
When the OSFET is turned on, the secondary side circuit of the step-up transformer 3 has a high-voltage diode 6b, a high-voltage capacitor 7, one end 3d of the secondary winding of the step-up transformer 3, the other end 3e of the secondary winding, and a current in the closed loop of the magnetron 5. The magnetron 5 is supplied with electric energy. When the power MOSFETs of the switching element group 8a are turned off, the electromagnetic energy stored in the step-up transformer 3 is regenerated by the power source 1 while being supplied to the magnetron 5. The above-described operation is repeated and high frequency power is supplied to the magnetron 5.

【0025】このとき、高圧コンデンサ7には主回路中
の回路インダクタンス、回路キャパシタンス、回路抵
抗、すなわち昇圧トランス3のリーケージインダクタン
ス、高圧コンデンサ7、及び低圧コンデンサ12のキャ
パシタンス、スイッチング素子オン抵抗、配線抵抗等の
回路抵抗で定まる振動の弧を描くスイッチング素子群8
bのパワーMOSFETのドレイン電流波形と同様の電
流波形で充電され、またマグネトロン5には昇圧トラン
ス3のリーケージインダクタンスと高圧コンデンサ7、
及び低圧コンデンサ12のキャパシタンス、スイッチン
グ素子オン抵抗、配線抵抗等の回路抵抗で定まる振動の
弧を描くスイッチング素子群8aのパワーMOSFET
のドレイン電流波形と同様の電流波形で電気エネルギー
が供給される。
At this time, the high-voltage capacitor 7 has circuit inductance, circuit capacitance, and circuit resistance in the main circuit, that is, leakage inductance of the step-up transformer 3, high-voltage capacitor 7 and low-voltage capacitor 12, capacitance, switching element ON resistance, and wiring resistance. Switching element group 8 that draws an arc of vibration determined by circuit resistance such as
It is charged with a current waveform similar to the drain current waveform of the power MOSFET of b, and the leakage inductance of the step-up transformer 3 and the high voltage capacitor 7 are connected to the magnetron 5.
And a power MOSFET of the switching element group 8a that draws an arc of vibration determined by the capacitance of the low-voltage capacitor 12, the switching element ON resistance, the wiring resistance, and other circuit resistance
Electrical energy is supplied with a current waveform similar to the drain current waveform of.

【0026】図2は本実施例におけるパワーMOSFE
Tに流れる電流波形の一例を示す図である。同図を参照
して回路出力電力が向上できることを詳細に説明する。
上記電流波形は上述したように昇圧トランス3のリーケ
ージインダクタンス、高圧コンデンサ7、低圧コンデン
サ12のキャパシタンス、回路抵抗の各値で定まる固有
周波数で振動し、固有周波数Fは次式で表わすことがで
きる。
FIG. 2 shows the power MOSFE of this embodiment.
It is a figure which shows an example of the current waveform which flows into T. The fact that the circuit output power can be improved will be described in detail with reference to FIG.
As described above, the current waveform oscillates at the natural frequency determined by the leakage inductance of the step-up transformer 3, the capacitances of the high voltage capacitor 7 and the low voltage capacitor 12, and the circuit resistance, and the natural frequency F can be expressed by the following equation.

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】ここで L:昇圧トランスのリーケージイ
ンダクタンス C:高圧コンデンサのキャパシタンス R:回路抵抗 n:昇圧用トランス巻数比 この波形の2分の1周期から1周期の範囲内にパワーM
OSFETのオン時間を合わせるように上式中のL,
C,Rの値を設定すると(1/2F≦TON≦1/F)、
MOSFETのオフ時におけるドレイン電流がほぼゼロ
となり、零電流スイッチングが可能となるため、遷移損
の発生を極力抑えることができ、スイッチング損失の低
減が図れることがわかる。また特にオン時間を2分の1
周期に等しく(1/2F=TON)することによって、図
2(a)に示すようにパワーMOSFETのオン期間に
おける電流(電流波形のオン期間における積分値)はほ
ぼ最大となり、回路出力電力もほぼ最大にできる。この
固有振動数がオン時間よりも長すぎたり、短すぎたりす
ると、図2(b),図2(c)に示したようにオン期間
中の電流値は小さくなる。
Here, L is the leakage inductance of the step-up transformer, C is the capacitance of the high-voltage capacitor, R is the circuit resistance, n is the step-up transformer turn ratio, and the power M is within a range from one half cycle to one cycle of this waveform.
L in the above formula to match the on-time of OSFET,
When the values of C and R are set (1 / 2F≤TON≤1 / F),
It can be seen that the drain current when the MOSFET is off becomes almost zero and zero current switching becomes possible, so that the occurrence of transition loss can be suppressed as much as possible and the switching loss can be reduced. Also, especially on time is half
By making the period equal to (1 / 2F = TON), the current in the ON period of the power MOSFET (the integrated value in the ON period of the current waveform) becomes almost maximum as shown in FIG. Can be maximized. If the natural frequency is too long or too short as compared with the on time, the current value during the on period becomes small as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c).

【0029】一方、上記電流波形が振動の孤を描くこと
を利用して,上記回路定数を変化させることによって,
オン期間中の電流波形の固有振動数を変えることで電流
値を制御する。ここで回路定数である、回路キャパシタ
ンス,回路インダクタンス、回路抵抗のどの値を変化さ
せても、この効果を得ることができるが、ここではその
一例として最も大きな効果が期待でき、しかも容易に実
現可能な方法として低圧コンデンサの容量をリレー接点
を用いて切替える方法とその効果について説明する。
On the other hand, by utilizing the fact that the current waveform draws an arc of oscillation, by changing the circuit constant,
The current value is controlled by changing the natural frequency of the current waveform during the on period. This effect can be obtained by changing any of the circuit constants, that is, circuit capacitance, circuit inductance, and circuit resistance. Here, the greatest effect can be expected as an example, and it can be easily realized. As another method, a method of switching the capacity of the low voltage capacitor using a relay contact and its effect will be described.

【0030】図3は本発明の第2の実施例の電源回路図
である。第1の実施例に比べての相違点は、低圧コンデ
ンサを3個(12a,12b,12c)並列に挿入し、そ
のうちの2個のコンデンサは、リレー13a,13bを
介して主回路に接続されており、このリレー13a,1
3bのオン、オフ制御を行う切替え回路14が付加され
ている。例えば今この3個の低圧コンデンサの容量がそ
れぞれ4.7μF、10μF,22μFとし、切替え回
路14で上記リレー接点のオン、オフを制御すると、リ
レー接点13a、13bのオン・オフで入力コンデンサ
容量は変化し、13a,13bが共にオンの時は36.
7μF、13aがオフ、13bがオンの時は26.7μ
F,13aがオン、13bがオフの時は14.7μF、
13a,13bが共にオフの時は4.7μFとなる。こ
の結果主回路中における上記回路キャパシタンスが変化
し、マグネトロンに供給される電流波形が図4,図5,
図6,図7に示す実測波形のように変化する。ここで電
流平均値は電流波形の積分値から求めることができ、そ
れぞれの場合では146.3mA、93.6mA、58.
9mA、31.1mAとなる。またマグネトロンに供給
される電力は上記電流平均値に比例するため、上述のよ
うに入力コンデンサ容量を切替えることでマグネトロン
への供給電力すなわち電子レンジのパワー制御を容易
に、しかも通常のPWM制御におけるパワー制御のよう
にスイッチングオン時間を変化させるのではなく、図4
乃至図7に示すようにスイッチングオン時間はそのまま
で電流波形の周期を変化させているため、零電流スイッ
チングを行うという特徴を損なわず、パワー制御を行う
ことができる。このためパワー制御による効率を低下は
ない。
FIG. 3 is a power supply circuit diagram of the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that three low-voltage capacitors (12a, 12b, 12c) are inserted in parallel, two of which are connected to the main circuit via relays 13a, 13b. This relay 13a, 1
A switching circuit 14 for controlling ON / OFF of 3b is added. For example, if the capacitances of these three low-voltage capacitors are 4.7 μF, 10 μF, and 22 μF, respectively, and the switching circuit 14 controls the ON / OFF of the relay contacts, the input capacitor capacitance will change depending on the ON / OFF states of the relay contacts 13a and 13b. 36a when both 13a and 13b are on.
7µF, 26.7µ when 13a is off and 13b is on
When F, 13a is on and 13b is off, 14.7μF,
When both 13a and 13b are off, the value is 4.7 μF. As a result, the circuit capacitance in the main circuit changes, and the current waveform supplied to the magnetron is shown in FIGS.
It changes like the actually measured waveforms shown in FIGS. Here, the average current value can be obtained from the integrated value of the current waveform, and in each case, 146.3 mA, 93.6 mA, 58.
It becomes 9mA and 31.1mA. Also, since the power supplied to the magnetron is proportional to the above current average value, the power supplied to the magnetron, that is, the power control of the microwave oven can be easily controlled by switching the input capacitor capacity as described above, and the power in normal PWM control Instead of changing the switching-on time as in the control,
As shown in FIG. 7, since the period of the current waveform is changed while keeping the switching on time as it is, power control can be performed without impairing the feature of performing zero current switching. Therefore, the power control does not reduce the efficiency.

【0031】尚、同様の動作は高圧コンデンサの容量を
変化させることでも行うことができるが、高圧回路での
接点による切替えは価格的にも技術的にも困難あり、低
圧コンデンサ容量を段階的、あるいは連続的に変化させ
ることによって可能であるという点に本実施例の特徴が
ある。
The same operation can be performed by changing the capacity of the high-voltage capacitor, but switching with a contact in the high-voltage circuit is difficult in terms of cost and technology, and the capacity of the low-voltage capacitor is gradually changed. Alternatively, the present embodiment is characterized in that it is possible to change it continuously.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、DC/ACインバータ
を使用する必要がないので、安価で電力利用効率の高
い、かつ高出力なインバータ電子レンジの駆動回路を提
供できる。さらに、低電圧の直流電源を直接高周波電流
に変換しているので、電源回路の中で最も大きく、しか
も重量のある昇圧用トランスの小型化、軽量化が可能と
なり、駆動回路のコンパクト化が図れる。
According to the present invention, since it is not necessary to use a DC / AC inverter, it is possible to provide a low-cost drive circuit for an inverter microwave oven with high power utilization efficiency and high output. Furthermore, since the low-voltage DC power supply is directly converted to high-frequency current, the booster transformer, which is the largest and heaviest in the power supply circuit, can be made compact and lightweight, and the drive circuit can be made compact. ..

【0033】また、スイッチング素子のオン時間と電流
波形の過渡振動の振動周期の制御により、大きな回路出
力が得られ、零電流スイッチングによるスイッチング損
失の低減を実現出来る。
Further, a large circuit output can be obtained by controlling the on-time of the switching element and the oscillation cycle of the transient oscillation of the current waveform, and the reduction of switching loss due to zero current switching can be realized.

【0034】さらに、低圧コンデンサ容量の制御によ
り、零電流スイッチングの効果を損なうことなく、出力
パワー制御を実現できる。
Further, by controlling the capacity of the low voltage capacitor, output power control can be realized without impairing the effect of zero current switching.

【0035】以上のことから、本発明の駆動回路を電子
レンジに用いれば、通常調理、食品解凍等、調理内容に
応じたパワーでの使用が可能となり、しかも高効率であ
るという、これまでは実現不可能であった低電圧直流電
源駆動の電子レンジが実現する。尚、本発明は広くマグ
ネトロン駆動に利用できる。
From the above, if the drive circuit of the present invention is used in a microwave oven, it can be used with power according to the contents of cooking such as normal cooking and food defrosting, and it is highly efficient. A microwave oven driven by a low-voltage DC power supply, which was not possible, will be realized. The present invention can be widely used for driving a magnetron.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の電源回路図である。FIG. 1 is a power supply circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例のパワーMOSFETのスイッチ
ング電流波形を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a switching current waveform of the power MOSFET according to the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例の電源回路図である。FIG. 3 is a power supply circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】第2の実施例におけるマグネトロンに供給され
る電流波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a current waveform supplied to the magnetron in the second embodiment.

【図5】第2の実施例におけるマグネトロンに供給され
る電流波形を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a current waveform supplied to the magnetron in the second embodiment.

【図6】第2の実施例におけるマグネトロンに供給され
る電流波形を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a current waveform supplied to the magnetron in the second embodiment.

【図7】第2の実施例におけるマグネトロンに供給され
る電流波形を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a waveform of current supplied to the magnetron in the second embodiment.

【図8】従来の商用電源で駆動するインバータ電子レン
ジの回路ブロック図である。
FIG. 8 is a circuit block diagram of a conventional inverter microwave oven driven by a commercial power source.

【図9】低電圧直流電源を用いて従来のインバータ電子
レンジを駆動する方法を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for driving a conventional inverter microwave oven using a low voltage DC power supply.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:直流電源 2:インバー
タ回路 3:昇圧トランス 4:倍電圧半
波整流回路 5:マグネトロン 6:高圧ダイ
オード 7:高圧コンデンサ 8a、8b:
スイッチング素子群 9a、9b:スイッチング素子駆動回路 10:制御回
路 11:チョークコイル 12:低圧コ
ンデンサ 13:リレー 14:切替え
回路
1: DC power supply 2: Inverter circuit 3: Boost transformer 4: Double voltage half-wave rectifier circuit 5: Magnetron 6: High voltage diode 7: High voltage capacitor 8a, 8b:
Switching element group 9a, 9b: Switching element drive circuit 10: Control circuit 11: Choke coil 12: Low voltage capacitor 13: Relay 14: Switching circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スイッチング素子が1個以上並列接続され
た2つのスイッチング素子群と、上記スイッチング素子
のオン、オフ動作を行う制御手段とからなるプッシュプ
ル方式インバータ回路と、 該プッシュプル方式インバータ回路からの高周波交流が
1次巻線に供給されて2次巻線に高圧を発生させる昇圧
トランスと、 該昇圧トランスの2次巻線に接続され、高圧ダイオード
と高圧コンデンサで構成されたマグネトロンに電力を供
給する倍電圧整流回路と、 電源となる低電圧直流源に並列に接続される低圧コンデ
ンサと、 該低圧コンデンサの一端に接続され上記低電圧直流源に
直列に接続されるチョークコイルとから構成され、 上記昇圧トランスの1次巻線と上記2つのスイッチング
素子群とが接続されて閉ループが形成され、2つのスイ
ッチング素子群の接続点と上記昇圧トランスの1次巻線
のセンタータップとが上記低圧コンデンサの両端に接続
されていることを特徴とするインバータ電子レンジの駆
動回路。
1. A push-pull type inverter circuit comprising two switching element groups in which one or more switching elements are connected in parallel, and a control means for performing on / off operation of the switching element, and the push-pull type inverter circuit. A high-frequency AC from the power supply is supplied to the primary winding to generate a high voltage in the secondary winding, and power is supplied to the magnetron that is connected to the secondary winding of the boost transformer and is composed of a high-voltage diode and a high-voltage capacitor. And a low-voltage capacitor connected in parallel to a low-voltage DC source serving as a power source, and a choke coil connected to one end of the low-voltage capacitor and connected in series to the low-voltage DC source. The primary winding of the step-up transformer and the two switching element groups are connected to each other to form a closed loop. Driving circuit of an inverter microwave oven and the primary winding of the center tap of the switching element group of the connection point and the step-up transformer is characterized in that it is connected to both ends of the low-pressure condenser.
【請求項2】上記プッシュプル方式インバータ回路内の
制御手段が、上記プッシュプル方式インバータ回路の出
力電流波形の過渡振動の振動周期と上記スイッチング素
子のオン時間の関係に対して、上記オン時間が上記振動
周期の略半周期から1周期の間に納まるように設定され
ていることを特徴とする請求項1記載のインバータ電子
レンジの駆動回路。
2. A control means in the push-pull inverter circuit controls the on-time with respect to the relationship between the oscillation cycle of transient oscillation of the output current waveform of the push-pull inverter circuit and the on-time of the switching element. 2. The drive circuit for an inverter microwave oven according to claim 1, wherein the drive circuit is set so as to be contained within approximately one half cycle to one cycle of the vibration cycle.
【請求項3】上記低電圧直流源に並列接続された低圧コ
ンデンサを2個以上有し、該低圧コンデンサに直列に接
続された回路に対する挿入、切り離しのためのスイッチ
ング手段と、該スイッチング手段を制御して低圧コンデ
ンサ容量を変化させることで零電流スイッチングのタイ
ミングを崩すことなく出力電力制御を行なう切替回路と
を有することを特徴とする請求項2記載のインバータ電
子レンジの駆動回路。
3. A switching means for inserting and disconnecting a circuit connected in series with the low-voltage capacitor, comprising two or more low-voltage capacitors connected in parallel to the low-voltage DC source, and controlling the switching means. 3. The drive circuit for an inverter microwave oven according to claim 2, further comprising a switching circuit that controls output power without changing timing of zero current switching by changing the capacity of the low voltage capacitor.
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