JPH0632293B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JPH0632293B2
JPH0632293B2 JP25304787A JP25304787A JPH0632293B2 JP H0632293 B2 JPH0632293 B2 JP H0632293B2 JP 25304787 A JP25304787 A JP 25304787A JP 25304787 A JP25304787 A JP 25304787A JP H0632293 B2 JPH0632293 B2 JP H0632293B2
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はインバータ式高周波加熱装置の改良に関し、更
に詳しくは、商用電源を高周波化し昇圧トランスにて昇
圧してマグネトロンを駆動させるように構成した高周波
加熱装置の改良に関する。
<従来技術> インバータ式高周波加熱装置において、商用電源を直流
化した電源の電圧が所定値以下の場合にはインバータ回
路の動作を停止させる方式が提案されている。その方式
はマグネトロンの発振可能最低電圧(アノードしきい値
電圧)以下に昇圧トランスの出力が低下してしまうよう
な直流電源電圧の谷のタイミングでは、インバータ回路
の動作を停止させて無効電力を少なくするものである。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら高周波加熱出力が低出力設定で運転されて
いる場合には、マグネトロンのフィラメントに供給され
るヒータ電力もマイクロ波の反射電力も小さいので直流
電源電圧の谷の期間インバータ回路を停止してしまう
と、フィラメント温度が低下し直流電源電圧の谷が過ぎ
て再スタートする時にマグネトロンが異常発振を起こ
し、スイッチング素子のスイッチングミス,ノイズの発
生,マグネトロンの寿命低下,インバータ回路部品の損
傷を招いてしまう。この発明はこのような事情に鑑みて
なされたもので、高周波出力の設定によって直流電源の
谷でのインバータ回路の停止・継続を自動選択すること
により、品質信頼性の高い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> 商用電源1を整流・平滑して直流電源を作る整流・平滑
回路2と、マグネトロン駆動用昇圧トランス,コンデン
サ,ダイオード,スイッチング素子等にて構成されたイ
ンバータ回路3と、該インバータ回路3で作られた高周
波電源にてマグネトロン7を駆動させるマグネトロン駆
動回路6と、上記インバータ回路3のスイッチング素子
をオン・オフ制御すると共に、上記直流電源の電圧を検
知しその検知電圧が所定値以下のときであって高周波加
熱出力の設定が高出力設定の場合には上記インバータ回
路の動作を停止させ高周波出力の設定が低出力設定の場
合には上記インバータ回路の動作を継続させる制御回路
5とを具備する。
<作 用> 制御回路5は整流回路2により作られる直流電源電圧及
びマグネトロン7の電流等を検知し、その結果に基いて
出力設定部8の設定出力になるようスイッチング信号を
駆動回路4に出力して、インバータ回路3を最適に制御
する。そしてインバータ回路3の昇圧トランスを通し
て、高周波のヒータ電力がマグネトロン7のフィラメン
トに供給されフィラメントを予熱する。また高周波電力
がマグネトロン駆動回路6に供給されてマグネトロン7
が発振し、高周波加熱出力が得られる。整流回路2で作
られた直流電源の電圧の瞬時値が低下し、昇圧トランス
の出力がマグネトロン7の発振可能最低電圧(アノード
しきい値電圧)以下になったことを制御回路5が検知
(直流電源の谷検知)すると、出力設定部8の設定が高
出力設定ならば制御回路5は駆動回路4へオフ信号を出
力しインバータ回路3の動作を停止させる。そして直流
電源の谷が過ぎて電圧の瞬時値が上昇しアノードしきい
値電圧以上になったことを検知すると、駆動回路4へ設
定出力に応じたオン・オフ信号を出力しインバータ回路
3を再スタートさせる。一方、出力設定が低出力設定な
らば直流電源の谷を検知しても制御回路5は設定出力に
応じたオン・オフ信号を出力し続けてインバータ回路3
の動作を継続し、マグネトロン7の発振が停止している
間もフィラメントへ高周波ヒータ電力を供給する。
こうすることによりフィラメントの温度低下を防ぎ、且
つ直流電源の谷が過ぎてマグネトロン7の発振が再スタ
ートするときのマグネトロンの異常発振,インバータ回
路のスイッチングミス,ノイズ発生,インバータ回路部
品の損傷,マグネトロンの寿命低下を防ぐことができ
る。
<実施例> 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
尚、これによってこの発明が限定されるものではない。
第2図は本発明の一実施例を示す電気回路図であり、商
用電源1をスイッチ9を介して整流ブリッジ10で整流
し、チョークコイル11,平滑コンデンサ12で平滑し
て直流電源を形成している。直流電源の電圧波形は平滑
コンデンサ12の容量を小さく抑えているため第3図に
示すような脈流波形になっている。
この直流電源にマグネトロン駆動用昇圧トランス13の
一次巻線13aを接続し、トランス13に直列または並
列(図では並列)に共振コンデンサ14を接続して共振
回路を形成し、この共振回路にスイッチング素子15と
ダンパーダイオード16を接続することによりインバー
タ回路3を構成している。そしてトランス13の高圧2
次側巻線13bにはマグネトロン7を駆動させるための
高圧ダイオード17と高圧コンデンサ18からなる倍電
圧整流回路が形成されている。2次側補巻線13cはマ
グネトロン7のフィラメントに高周波のヒータ電力を供
給するためのものである。もう一つの2次側補巻線13
dはコンデンサ24を通じてタイミング回路25に同期
信号を与えるためのものである。
タイミング回路25から同期信号を受けた三角波発生回
路26の出力はコンパレータIC21の非反転入力端子
に入力される。コンパレータIC21の反転入力端子に
は抵抗27,28の分圧と出力設定部8からの出力レベ
ル電圧とコンパレータIC22の出力とによって決まる
電圧が印加される。コンパレータIC22は抵抗29と
抵抗30とでマグネトロン7のアノード電流を電圧に変
換して反転入力端子に入力し、抵抗31,32の分圧
(非反転入力電圧)と比較することにより、アノード電
流のピーク値が所定値以下になるようなブレーキ信号を
作っている。すなわち、アノード電流のピーク値が所定
値以上になるとコンパレータIC22の出力は「H」か
ら「L」に反転し抵抗33を通じてコンパレータIC2
1の反転入力電圧を引き下げる。コンデンサ34はこの
ブレーキ信号に時定数をもたせるものである。第4図に
タイミング回路25,三角波発生回路26,コンパレー
タIC21の出力電圧波形とスイッチング素子15のコ
レクタ電圧VCE・電流I波形を示す。コンパレータI
C21の出力が「L」の時には、抵抗35,44を通じ
てトランジスタ45が導通し、駆動回路4を介してスイ
ッチング素子15にオン信号を与える。コンパレータI
C21の出力が「H」の時には、トランジスタ45が非
導通となりスイッチング素子15にオフ信号を与える。
スイッチング素子15がオン信号により導通すると第4
図に示すコレクタ電流Icをトランス13に供給し、オ
フ信号で非導通になると共振コンデンサ14とトランス
13とで構成される共振回路の共振電圧がスイッチング
素子15のコレクタ電圧VCEにあらわれる。インバータ
回路は20KHz〜100KHz程度の周波数で動作し
ており、電源周期でのスイッチング素子15のコレクタ
電圧波形は第5図のようになる。スイッチング素子15
がオフの時、共振電圧によりトランス13の高圧2次側
巻線13bには高圧ダイオード17を介して高圧コンデ
ンサ18を充電する方向に電流が流れる。スイッチング
素子15がオンの時にはトランジスタ13の高圧2次側
巻線13bの出力電圧に高圧コンデンサ18の両端電圧
が重畳して高電圧が発生し、マグネトロン7の発振可能
最低電圧(アノードしきい値電圧)を越えるとマグネト
ロン7が発振し、アノード電流が流れてマイクロ波を発
生させると同時に高圧コンデンサ18が放電する。オフ
信号時間は共振コンデンサ14とトランス13との共振
周波数により略一定であるから、オン信号時間が長い程
マグネトロン7が発振する時間が長くなり加熱出力が大
きくなる。従って、出力設定部8による設定出力が「高
出力設定」の時にはオン信号時間が長く、「低出力設
定」の時にはオン時間が短かくなるようになっている。
また、オン時間が長い程共振エネルギーが大きく、オフ
時のコレクタ電圧VCEが大きくなり結果としてトランス
13の2次側に発生する電圧が大きくなる。
従って、2次側補巻線13cによるマグネトロン7のフ
ィラメントへのヒータ電力はオン時間に比例し、「高出
力設定」のとき程大きい。更にはレンジ庫内でマイクロ
波が反射してマグネトロン7のフィラメントにもどる反
射電力も加熱出力に比例する。従って、「高出力設定」
のとき程フィラメントの温度が高くなる。第3図に示す
直流電源の谷の領域ではトランス13の2次側出力電圧
が低くてマグネトロン7が発振できない。ここでマグネ
トロン7のアノードしきい値電圧を得るための直流電源
電圧をしきい値Vとする。そして第2図中のツェナー
ダイオード37のツェナー電圧VZDとホトカプラ38
の入力側順方向電圧降下Vとの和がVと等しくなる
ように、すなわち(VZD+V=V)に設定すると
直流電源電圧がV以下でホトカプラ38がオフにな
り、抵抗41,46を通じてトランジスタ42をオンに
しトランジスタ45をカットオフするので、コンパレー
タIC21の出力によらずインバータ回路3の動作は停
止する。そして直流電源電圧がV以上になるとホトカ
プラ38がオンになりトランジスタ42をカットオフす
るので、トランジスタ45はコンパレータIC21の出
力に従ってオン・オフし、インバータ回路3を動作させ
る。さらに、出力設定部8を「低出力設定」にした時に
はトランジスタ39をオフにしてトランジスタ42をカ
ットオフするようにしているので、直流電源が谷の領域
でもトランジスタ45はコンパレータIC21の出力に
従ってオン・オフし、インバータ回路3の動作が継続す
る。
逆に「高出力設定」にした時には出力設定部8がトラン
ジスタ39にオン信号を出力するようにしているので、
インバータ回路3の動作が停止するとフィラメントへの
ヒータ電力の供給がストップしてフィラメント温度が低
下し、再スタート時(第6図のt2)にマグネトロン7
の安定発振開始に必要なしきい値温度θA以下まで下が
ることがある。
第6図の曲線に示すように「高出力設定」の場合には
谷の領域直前(t1)のフィラメント温度θHが十分高い
ので、谷の領域でフィラメントの加熱を停止しても問題
ないが、曲線に示すように「低出力設定」の場合には
谷の領域でフィラメント加熱を停止すると谷の期間中に
しきい値θ以下に低下してしまい、再スタート時(t
2)にマグネトロン7が異常発振してスイッチング素子
15のスイッチングミスやノイズの発生を起こし、スイ
ッチング素子15を損傷したりマグネトロン7の寿命劣
化を招くことになる。そこで「低出力設定」の場合には
第2図中のトランジスタ39と42をオフし谷の期間中
もインバータ回路3の動作を継続して、第6図の破線
に示すようにフィラメントにヒータ電力を与え続けてフ
ィラメント温度の低下を防ぎマグネトロン7が安定に再
発振スタートできるようにしている。
なお、第6図のフィラメント温度値θH,θLやフィラメ
ント加熱停止中の温度の低下の傾きは、加熱出力の設定
値や電子レンジの構造設計により決まるものである。
又、「高出力」と「低出力」だけでなく多段出力設定の
仕様の場合にどの出力設定から谷の期間もインバータ動
作を継続するべきかは、個々の電子レンジの設定により
異なるが容易に実験により求められる。
<発明の効果> この発明によれば、出力設定に応じて直流電源の谷の期
間におけるインバータ動作の停止,継続を自動選択し安
定なマグネトロンの発振を確保することにより、マグネ
トロンの異常発振,スイッチング素子のスイッチングミ
ス,ノイズの発生を防ぎインバータ回路部品の損傷やマ
グネトロンの寿命劣化を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示すブロック図、第2図は本
発明の一実施例を示す電気回路図、第3図は直流電源の
電圧波形図、第4図は回路各部の電圧・電流波形図、第
5図は電源周期のスイッチング素子のコレクタ電圧波形
図、第6図は谷期間中のフィラメントの温度変化を示す
図である。 符号 2:電流・平滑回路、3:インバータ回路、 5:制御回路、6:マグネトロン駆動回路、 7:マグネトロン、8:出力設定部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】商用電源を整流・平滑して直流電源を作る
    整流・平滑回路と、マグネトロン駆動用昇圧トランス,
    コンデンサ,ダイオード,スイッチング素子等にて構成
    されたインバータ回路と、該インバータ回路で作られた
    高周波電源にてマグネトロンを駆動させるマグネトロン
    駆動回路と、上記インバータ回路のスイッチング素子を
    オン・オフ制御すると共に、上記直流電源の電圧を検知
    しその検知電圧が所定値以下のときであって高周波加熱
    出力の設定が高出力設定の場合には上記インバータ回路
    の動作を停止させ、高周波加熱出力の設定が低出力設定
    の場合には上記インバータ回路の動作を継続させる制御
    回路とを具備した高周波加熱装置。
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JP7390707B2 (ja) * 2019-12-11 2023-12-04 アイリスオーヤマ株式会社 高周波加熱装置

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