JPH063991B2 - Magnetron drive power supply - Google Patents

Magnetron drive power supply

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JPH063991B2
JPH063991B2 JP61064974A JP6497486A JPH063991B2 JP H063991 B2 JPH063991 B2 JP H063991B2 JP 61064974 A JP61064974 A JP 61064974A JP 6497486 A JP6497486 A JP 6497486A JP H063991 B2 JPH063991 B2 JP H063991B2
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紀一 徳永
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマグネトロン駆動用電源に係り、特に電子レン
ジのマイクロ波源として用いられるマグネトロンなどの
非線形負荷の駆動に好適なマグネトロン駆動用電源に関
する。
The present invention relates to a magnetron driving power source, and more particularly to a magnetron driving power source suitable for driving a non-linear load such as a magnetron used as a microwave source of a microwave oven.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のたとえば電子レンジのマグネトロン電源などは、
たとえば電子技術第20巻第3号(昭53)p.34〜
45に記載のように、商用交流電圧をトランスにより昇
圧したのちトランス2次側の半波倍電圧整流回路により
整流してマグネトロンの直流電圧を印加する回路であっ
て、その出力電力の制御はトランス1次側に直接に接続
された双方向可制御スイッチの通電位相を制御すること
により行なう方式であった。
Conventional magnetron power supplies, such as microwave ovens,
For example, Electronic Technology Vol. 20, No. 3 (Showa 53) p. 34-
45 is a circuit for applying a DC voltage of a magnetron by rectifying a commercial AC voltage with a transformer and then rectifying it with a half-wave voltage doubler rectifier circuit on the secondary side of the transformer, and controlling the output power of the transformer. This is a method in which the energization phase of a bidirectional controllable switch directly connected to the primary side is controlled.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上記従来技術では電子レンジのマグネトロ
ン電源のトランスを商用周波数で動作させるため、この
トランスが大型・大重量となるうえ商用周波数50Hz,
60Hzにより別設計する必要があった。さらに負荷のマ
グネトロンはアノード・カソード間印加電圧がカットオ
フ電圧を超えるとアノード電流が流れ始めて印加電圧の
増加とともにアノード電流が直接的に増加してマイクロ
波出力がえられるが、アノード電流が臨界値に達すると
異常発振を起こしてマイクロ波出力がえられなくなる特
性を有していて、この異常発振はマグネトロンの寿命を
著しく短縮するものである。しかもマグネトロンのカッ
トオフ電圧はたとえば約4kV程度でこの値がマグネトロ
ンの温度により変わって通常の動作時には数100V変
動する。しかしながら従来技術ではこのような電源電圧
およびマグネトロンのカットオフ電圧が変動した場合に
ついては配慮されていないため、電源電圧上昇時あるい
はカットオフ電圧下降時にはアノード電流が臨界値を越
えて異常発振を起したり、また電源電圧下降時あるいは
カットオフ電圧上昇時にはマグネトロンの印加電圧がカ
ットオフ電圧以上とならずにマイクロ波出力がほとんど
えられなくなる問題点があった。また従来技術でこの問
題を解決するにはトランスの巻線比を電源電圧が最低値
になった場合にもマグネトロンの印加電圧がカットオフ
電圧以上になる値とし、電源電圧上昇時にはアノード電
流を検出して臨界値に達する以前に上記双方向可制御ス
イッチをオフすることにより異常発振を防止する方式が
考えられるが、しかしこの場合にはアノード電流を検出
する手段が必要となって上記双方向可制御スイッチの制
御回路も複雑となるなどの問題点がある。
However, in the above-mentioned conventional technique, the transformer of the magnetron power source of the microwave oven is operated at the commercial frequency, so that the transformer is large and heavy, and the commercial frequency is 50 Hz.
It was necessary to design separately for 60Hz. Furthermore, when the applied voltage between the anode and cathode of the load magnetron exceeds the cutoff voltage, the anode current begins to flow, and the anode current directly increases with the increase of the applied voltage, and microwave output can be obtained. It has a characteristic that an abnormal oscillation is caused when it reaches to a point where the microwave output cannot be obtained, and this abnormal oscillation remarkably shortens the life of the magnetron. Moreover, the cutoff voltage of the magnetron is, for example, about 4 kV, and this value changes depending on the temperature of the magnetron, and fluctuates by several 100V during normal operation. However, in the prior art, since no consideration is given to such a case where the power supply voltage and the cutoff voltage of the magnetron fluctuate, the anode current exceeds the critical value and abnormal oscillation occurs when the power supply voltage rises or the cutoff voltage falls. In addition, when the power supply voltage is decreased or the cutoff voltage is increased, the applied voltage of the magnetron does not exceed the cutoff voltage, and microwave output is hardly obtained. In order to solve this problem with conventional technology, the transformer winding ratio should be set to a value at which the applied voltage of the magnetron becomes equal to or higher than the cutoff voltage even when the power supply voltage reaches the minimum value, and the anode current is detected when the power supply voltage rises. It is possible to prevent abnormal oscillation by turning off the bidirectional control switch before reaching the critical value.However, in this case, a means for detecting the anode current is required and the bidirectional control is possible. There is a problem that the control circuit of the control switch becomes complicated.

本発明の目的はトランスを小型・軽量化した電子レンジ
電源などに利用可能で、さらに電源電圧およびマグネト
ロンのカットオフ電圧の変動時にもアノード電流を検出
する必要なく簡単な制御回路で必要なマイクロ波出力が
安定にえられる電子レンジのマグネトロン電源などに最
適に利用可能な、電源電圧変動に対する制御特性がよく
かつマグネトロンなどの非線形負荷に対して安定した電
圧の電力を簡単な回路で供給できる経済的なマグネトロ
ン駆動用電源を提供するにある。
The object of the present invention can be applied to a microwave oven power source in which the transformer is made smaller and lighter, and the microwave required by a simple control circuit does not need to detect the anode current even when the power source voltage and the cutoff voltage of the magnetron change. Optimal use for magnetron power supplies in microwave ovens with stable output, good control characteristics against power supply voltage fluctuations, and economical to supply stable voltage power to nonlinear loads such as magnetrons with a simple circuit To provide a power supply for driving a magnetron.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は直流電源に直列に接続したトランスの1次巻線
および可制御スイッチの回路の可制御スイッチを高周波
でオン・オフさせ、トランスを高周波で用いることによ
りトランスの小型・軽量化を実現するが、次の点に着目
する。
The present invention realizes downsizing and weight reduction of a transformer by turning on and off a controllable switch of a primary winding of a transformer and a circuit of a controllable switch connected in series to a DC power supply at high frequency and using the transformer at high frequency. However, pay attention to the following points.

電子レンジのマグネトロン電源などで電源電圧およびマ
グネトロンのカットオフ電圧の変動時にもマグネトロン
に必要な電力を供給できる方式として電流源によりマグ
ネトロンに電力を供給する方式がある。たとえばオン・
オフチョツパ方式では直流電源に直列に接続したトラン
スの1次巻線および可制御スイッチの回路の可制御スイ
ッチのオン期間に直流電源のエネルギーをトランスの励
磁エネルギーとして蓄え、可制御スイッチのオフ期間に
トランスを電流源として励磁エネルギーをマグネトロン
に供給するため、電源電圧変動時にも可制御スイッチの
オン・オフデューティを変えてトランスの励磁電流を制
御することにより、異常発振を起こすことなく必要な電
力をマグネトロンに供給できる。しかしオン・オフチョ
ツパ方式の出力電力は電源電圧と可制御スイッチのオン
・オフデューティの積の自乗に比例するため、電源電圧
変動時に一定電力を出力する場合にはオン・オフデュー
ティと電源電圧が反比例の関係となるので、可制御スイ
ッチの制御回路に非線形特性をもたせる必要があって制
御回路が複雑な構成となる。一方でオン・オンチョパ方
式では出力電圧が可制御スイッチのオン・オフデューテ
ィに比例するが、電源電圧に比例した値の出力電圧がマ
グネトロンに印加されるため、電源電圧が変動した場合
には異常発振を起こしたり印加電圧がカットオフ電圧を
越えないでマイクロ波出力がえられない現象を生ずる。
There is a method of supplying electric power to the magnetron by a current source as a method of supplying the electric power required for the magnetron even when the power supply voltage and the cutoff voltage of the magnetron are changed by a magnetron power supply of a microwave oven. For example, on
In the off-chopper method, the energy of the DC power supply is stored as the excitation energy of the transformer during the ON period of the controllable switch of the primary winding and the controllable switch circuit connected in series to the DC power supply, and the transformer is stored during the OFF period of the controllable switch. Since the excitation energy is supplied to the magnetron as a current source by controlling the excitation current of the transformer by changing the on / off duty of the controllable switch even when the power supply voltage fluctuates, the required power is generated without causing abnormal oscillation. Can be supplied to. However, since the output power of the on / off chopper method is proportional to the square of the product of the power supply voltage and the on / off duty of the controllable switch, when constant power is output when the power supply voltage changes, the on / off duty and power supply voltage are inversely proportional. Therefore, it is necessary to give the control circuit of the controllable switch a non-linear characteristic, and the control circuit has a complicated configuration. On the other hand, in the ON / ON chopa system, the output voltage is proportional to the ON / OFF duty of the controllable switch, but since the output voltage of a value proportional to the power supply voltage is applied to the magnetron, abnormal oscillation occurs when the power supply voltage fluctuates. Occurs or the applied voltage does not exceed the cutoff voltage, and the microwave output cannot be obtained.

本発明の目的は上記に着目して、直流電源に接続したト
ランスの1次巻線および可制御スイッチの直列回路で、
上記トランスの2次巻線に上記可制御スイッチのオン期
間に該2次巻線に発生する電源電圧に比例した値の電圧
を出力する第1の電圧源を接続する一方、上記トランス
の2次巻線に上記可制御スイッチのオン期間に上記トラ
ンスの励磁インダクタンスに電源からの励磁エネルギー
を蓄えたのち上記可制御スイッチのオフ期間に上記トラ
ンスの励磁インダクタンスを電流源としてその蓄積エネ
ルギーを供給される第2の電圧源を接続するとともに、
上記第1の電圧源および第2の電圧源の直列回路に負荷
を接続する構成とすることにより、上記オン・オフチョ
ツパ方式およびオン・オンチョツパ方式の特徴を併有せ
しめ、更に、直流電源の電圧値を検出する電圧検出手段
と、該電圧検出手段の検出電圧に基づいて前記可制御ス
イッチを制御する制御手段を設けることにより達成され
る。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a series circuit of a primary winding of a transformer connected to a DC power source and a controllable switch,
A secondary voltage of the transformer is connected to the secondary winding of the transformer while connecting a first voltage source for outputting a voltage having a value proportional to a power supply voltage generated in the secondary winding during the ON period of the controllable switch. In the winding, the exciting energy from the power source is stored in the exciting inductance of the transformer during the ON period of the controllable switch, and then the stored energy is supplied by using the exciting inductance of the transformer as a current source during the OFF period of the controllable switch. While connecting the second voltage source,
By adopting a configuration in which a load is connected to the series circuit of the first voltage source and the second voltage source, the characteristics of the on / off chopper method and the on / on chopper method are combined, and the voltage value of the DC power source is further provided. This is achieved by providing a voltage detecting means for detecting the voltage and a control means for controlling the controllable switch based on the detection voltage of the voltage detecting means.

〔作用〕[Action]

本発明は電源電圧に比例した電圧を出力する第1の電圧
源と電源のエネルギーを電流源に蓄えたのち該電流源か
らエネルギーを供給される第2の電圧源を直列に接続し
て双方の出力値の和を負荷に印加するようにしているた
め、電源電圧変動時には可制御スイッチのオン・オフデ
ューティを変えて上記第1の電圧源とともに第2の電圧
源への電流源に蓄えるエネルギーを制御することによ
り、第1の電圧源の出力電圧の変動を第2の電圧源の出
力電圧を調整することにより補償して、負荷に安定した
所望の電圧の電力が供給される。
According to the present invention, a first voltage source that outputs a voltage proportional to a power source voltage and a second voltage source that is supplied with energy from the current source after the energy of the power source is stored in a current source are connected in series. Since the sum of the output values is applied to the load, the on / off duty of the controllable switch is changed when the power supply voltage fluctuates, and the energy stored in the current source to the second voltage source together with the first voltage source is changed. By controlling, the fluctuation of the output voltage of the first voltage source is compensated for by adjusting the output voltage of the second voltage source, so that the load can be supplied with stable power of a desired voltage.

また、入力電力(直流電源電圧)にて可制御スイッチを
制御するので、負荷であるマグネトロンのカットオフ電
圧や入力電圧が変動してもこれに対応することができ、
マグネトロンに常に安定な電力を供給できる。
Further, since the controllable switch is controlled by the input power (DC power supply voltage), it is possible to cope with the change in the cutoff voltage or the input voltage of the magnetron, which is the load,
It can always supply stable power to the magnetron.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を第1図ないし第9図により説明
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.

第1図は本発明によるスイッチング電源の第1の実施例
を示すブロック図である。第1図において、10は直流
電源、20はトランス、30は可制御スイッチ、40は
可制御スイッチ30の制御回路で、直流電源10にトラ
ンス20の1次巻線と可制御スイッチ30の直列回路が
接続される。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a switching power supply according to the present invention. In FIG. 1, 10 is a DC power supply, 20 is a transformer, 30 is a controllable switch, 40 is a control circuit for the controllable switch 30, and the DC power supply 10 has a primary winding of the transformer 20 and a series circuit of the controllable switch 30. Are connected.

50は第1の電圧源、60は第2の電圧源、70は負荷
で、トランス20の2次巻線にそれぞれ第1の電圧源5
0と第2の電圧源60を接続し、第1の電圧源50と第
2の電圧源60の直列回路に負荷70を接地する。なお
以下各図面を通じて同一符号は同一または相当部分を示
すものとする。
Reference numeral 50 is a first voltage source, 60 is a second voltage source, and 70 is a load.
0 and the second voltage source 60 are connected, and the load 70 is grounded in the series circuit of the first voltage source 50 and the second voltage source 60. In the following, the same reference numerals denote the same or corresponding parts throughout the drawings.

第2図は第1図の各部動作波形例図である。第1図の回
路動作を第2図により説明する。第2図の実線で示す波
形のようにトランス20の2次巻線に接続した第1の電
圧源50は可制御スイッチ30のオン期間に直流電源1
0の電圧とトランス20の巻数比に比例したトランス2
次巻線に発生する電圧を出力電圧として出力する。一方
のトランス20の2次巻線に接続した第2の電圧源60
は可制御スイッチ30のオン期間に直流電源10により
トランス20の励磁インダクタンスに蓄えられた励磁電
流による励磁エネルギーを電流源として可制御スイッチ
30のオフ期間に該励磁エネルギーを蓄えて発生する電
圧を出力電圧として出力する。第2図に示すトランス2
0の励磁電流の波形の斜線部は第2の電圧源60に蓄積
される電荷量を表わす。第1の電流源50と第2の電流
源60の直列回路に接続した負荷70には第1の電流源
50の出力電圧と第2の電流源60の出力電圧の和の電
圧の電力を供給する。この場合に制御回路40により可
制御スイッチ30のオン・オフデューティを変えること
により、負荷70に供給する出力電圧の電力を可変にす
る。
FIG. 2 is an example of operation waveforms of each part of FIG. The circuit operation of FIG. 1 will be described with reference to FIG. As shown by the solid line in FIG. 2, the first voltage source 50 connected to the secondary winding of the transformer 20 has the DC power supply 1 during the ON period of the controllable switch 30.
Transformer 2 proportional to voltage of 0 and turns ratio of transformer 20
The voltage generated in the next winding is output as the output voltage. A second voltage source 60 connected to the secondary winding of one transformer 20
Outputs a voltage generated by accumulating the exciting energy during the OFF period of the controllable switch 30 using the exciting energy by the exciting current stored in the exciting inductance of the transformer 20 by the DC power supply 10 during the ON period of the controllable switch 30 as the current source. Output as voltage. Transformer 2 shown in FIG.
The shaded portion of the waveform of the exciting current of 0 represents the amount of charge accumulated in the second voltage source 60. The load 70 connected to the series circuit of the first current source 50 and the second current source 60 is supplied with the power of the sum of the output voltage of the first current source 50 and the output voltage of the second current source 60. To do. In this case, the control circuit 40 changes the on / off duty of the controllable switch 30 to make the power of the output voltage supplied to the load 70 variable.

電源電圧変動時には第2図の破線で示す波形のように直
流電源10の電圧が上った場合には(破線I)、制御回
路40により可制御スイッチ30のオン・オフデューテ
ィを小さくして、トランス20の励磁電流により励磁エ
ネルギーを減少させ、この励磁エネルギーを電流源とす
る第2の電圧源60の出力電圧を下げ、第1の電圧源5
0の電源電圧に比例した出力電圧の増加分を補償するこ
とにより、負荷70に安定した電圧の電力を供給する。
また直流電源10の電圧が下った場合には(破線II)、
可制御スイッチ30のオン・オフデューティを大きくし
て、トランス20の励磁電流による励磁エネルギーを増
加させ、これにより第2の電圧源60の出力電圧を上
げ、第1の電圧源50の出力電圧の減少分を補償するこ
とにより、負荷70に安定した出力電圧の電力を供給す
る。
When the voltage of the DC power supply 10 rises as indicated by the broken line in FIG. 2 when the power supply voltage changes (broken line I), the control circuit 40 reduces the on / off duty of the controllable switch 30, The exciting energy is reduced by the exciting current of the transformer 20, and the output voltage of the second voltage source 60 that uses this exciting energy as a current source is lowered to reduce the first voltage source 5
By compensating for the increase in the output voltage proportional to the power supply voltage of 0, the power having a stable voltage is supplied to the load 70.
When the voltage of the DC power supply 10 drops (broken line II),
The ON / OFF duty of the controllable switch 30 is increased to increase the excitation energy due to the excitation current of the transformer 20, thereby increasing the output voltage of the second voltage source 60 and increasing the output voltage of the first voltage source 50. By compensating for the decrease, electric power having a stable output voltage is supplied to the load 70.

第3図は本発明によるスイッチング電流の第2の実施例
を示すマグネトロン電源の回路図である。第3図におい
て、21はトランス20の1次巻線、22は同じく2次
巻線で、1次巻線21と2次巻線22の極性をドットで
示す。31は可制御スイッチ30をなすトランジスタ、
32は同じくトランジスタ31の駆動回路で、トランジ
スタ31のコレクタはトランス20の1次巻線21を経
て直流電源10の正側に接続し、トランジスタ31のエ
ミッタは直流電源10の負側に接続する。51は第1の
電圧源50をなす第1のダイオード、52は同じく第1
のコンデンサ、61は第2の電圧源60をなす第2のダ
イオード、62は同じく第2のコンデンサ、71は負荷
70をなすマグネトロン、72は同じくマグネトロン7
1のヒータ電源である。トランス20の2次巻線22の
一端にダイオード51の陽極とダイオード61の陰極を
接続し、トランス20の2次巻線22の他端にコンデン
サ52の一端とコンデンサ62の一端を接続する。コン
デンサ52の他端にダイオード51の陰極とマグネトロ
ン71の陽極(接地)を接続し、コンデンサ62の他端
にダイオード61の陽極とマグネトロン71の陰極を接
続する。
FIG. 3 is a circuit diagram of a magnetron power supply showing a second embodiment of the switching current according to the present invention. In FIG. 3, 21 is a primary winding of the transformer 20, 22 is also a secondary winding, and the polarities of the primary winding 21 and the secondary winding 22 are indicated by dots. 31 is a transistor forming the controllable switch 30,
Reference numeral 32 is also a drive circuit for the transistor 31. The collector of the transistor 31 is connected to the positive side of the DC power supply 10 via the primary winding 21 of the transformer 20, and the emitter of the transistor 31 is connected to the negative side of the DC power supply 10. Reference numeral 51 is a first diode forming the first voltage source 50, and 52 is a first diode.
Capacitor, 61 is a second diode forming the second voltage source 60, 62 is also a second capacitor, 71 is a magnetron forming a load 70, and 72 is also a magnetron 7
1 heater power supply. The anode of the diode 51 and the cathode of the diode 61 are connected to one end of the secondary winding 22 of the transformer 20, and one end of the capacitor 52 and one end of the capacitor 62 are connected to the other end of the secondary winding 22 of the transformer 20. The cathode of the diode 51 and the anode (ground) of the magnetron 71 are connected to the other end of the capacitor 52, and the anode of the diode 61 and the cathode of the magnetron 71 are connected to the other end of the capacitor 62.

第4図(a),(b)はそれぞれ第3図のトランジスタ31が
オン,オフ状態の等価回路図である。第4図(a),(b)に
おいて、25はトランス20の励磁インダクタンスであ
る。第3図のトランジスタ31のオン,オフ時の回路動
作を第4図(a),(b)により説明する。第4図(a)のトラ
ンジスタ31のオン時には第1の電圧源50をなす第1
のダイオード51が導通して第1のコンデンサ52を直
流電源10により矢印方向の電流で充電し、負荷70を
なすマグネトロン71にはコンデンサ52の充電電圧と
第2の電圧源をなす第2のコンデンサ62の電圧の和の
電圧を印加して電力を供給する。さらにこのオン時にト
ランス20の励磁インダクタンス25に矢印方向の励磁
電流による励磁エネルギーを直流電源10により蓄え
る。一方の第4図(b)のトランジスタ31のオフ時には
トランス20の2次巻線22に逆起電力が発生し、第2
の電圧源60をなす第2のダイオード61が導通して第
2のコンデンサ62を第4図(a)のオン時に励磁インダ
クタンス25に蓄えた励磁エネルギーを電流源として矢
印方向の電流で充電し、マグネトロン71には第1のコ
ンデンサ52と第2のコンデンサ62の充電電圧の和の
電圧を印加して電力を供給する。この場合に制御回路4
0により駆動回路32を介してトランジスタ31を直流
電源10の電圧とマグネトロン71に供給する基準出力
電力とから決まるオン・オフデューティで駆動する。ま
た直流電源10の電圧変動時には上記第1図および第2
図の実施例と同様にトランジスタ31のオン・オフデュ
ーティを制御することにより、トランス20の2次電圧
とともに励磁電流を制御してコンデンサ51とともにコ
ンデンサ62の充電電圧を変え、マグネトロン71の印
加電圧の変動を抑えて所定の出力電力を供給する。
4 (a) and 4 (b) are equivalent circuit diagrams in which the transistor 31 of FIG. 3 is in the on and off states, respectively. In FIGS. 4 (a) and 4 (b), 25 is the exciting inductance of the transformer 20. The circuit operation when the transistor 31 in FIG. 3 is turned on and off will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). When the transistor 31 shown in FIG. 4 (a) is turned on, the first voltage source 50 forming the first voltage source 50 is formed.
The diode 51 is turned on to charge the first capacitor 52 with the current in the direction of the arrow by the DC power source 10, and the magnetron 71 forming the load 70 is charged with the charging voltage of the capacitor 52 and the second capacitor forming the second voltage source. Power is supplied by applying a voltage that is the sum of the voltages of 62. Further, when this is turned on, the excitation energy by the excitation current in the direction of the arrow is stored in the excitation inductance 25 of the transformer 20 by the DC power supply 10. On the other hand, when the transistor 31 shown in FIG. 4 (b) is off, a counter electromotive force is generated in the secondary winding 22 of the transformer 20.
The second diode 61 forming the voltage source 60 is turned on to charge the second capacitor 62 with the exciting energy stored in the exciting inductance 25 at the time of turning on in FIG. Electric power is supplied to the magnetron 71 by applying a voltage that is the sum of the charging voltages of the first capacitor 52 and the second capacitor 62. In this case, the control circuit 4
0 drives the transistor 31 via the drive circuit 32 with on / off duty determined by the voltage of the DC power supply 10 and the reference output power supplied to the magnetron 71. Further, when the voltage of the DC power source 10 fluctuates, the above-mentioned FIG. 1 and FIG.
By controlling the on / off duty of the transistor 31 in the same manner as in the illustrated embodiment, the excitation voltage is controlled together with the secondary voltage of the transformer 20 to change the charging voltage of the capacitor 62 together with the capacitor 51, and the applied voltage of the magnetron 71 is changed. A predetermined output power is supplied while suppressing fluctuation.

第5図は第3図の各部動作波形例図である。第3図のマ
グネトロン71のカットオフ電圧変動時を含む回路動作
を第5図により説明する。第5図の実線で示す波形のよ
うに直流電源10によりトランジスタ31のオン・オフ
期間の各部動作が行なわれる。マグネトロン71のカッ
トオフ電圧変動時には第5図の破線で示すようにカット
オフ電圧が上った場合には(破線I)、アノード電流な
なわちコンデンサ62の放電電荷量が減少するため、次
の動作周期のトランジスタ31のオフ期間のコンデンサ
62の充電電圧が図示のように上昇する。またカットオ
フ電圧が下った場合には(破線II)、アノード電流すな
わちコンデンサ62の放電電荷量が増加するため、次に
動作周期のトランジスタ31のオフ期間のコンデンサ6
2の充電電圧が図示のように低下する。このようにマグ
ネトロン71のカットオフ電圧の変動に応じてコンデン
サ62の充電電圧が変わり、コンデンサ52の電圧とコ
ンデンサ62の充電電圧の和のマグネトロン71への印
加電圧が変わるので無制御でアノード電流の変動を抑え
ることができる。この場合の出力電力P、直流電源電圧
E、マグネトロンのカットオフ電圧Ec、トランジスタ
のオン・オフデューティρの関係はトランジスタのスイ
ッチング周波数f、トランスの巻数比n、トランスの励
磁インダクタンスLに対して次式となる。
FIG. 5 is an example of operation waveforms of each part of FIG. The circuit operation of the magnetron 71 shown in FIG. 3 including a change in the cutoff voltage will be described with reference to FIG. As indicated by the solid line in FIG. 5, the DC power supply 10 operates each part of the transistor 31 during the on / off period. When the cutoff voltage of the magnetron 71 fluctuates and the cutoff voltage rises as shown by the broken line in FIG. 5 (broken line I), the discharge charge amount of the anode current, that is, the capacitor 62 decreases. The charging voltage of the capacitor 62 during the off period of the transistor 31 in the operation cycle rises as illustrated. When the cutoff voltage decreases (broken line II), the anode current, that is, the amount of discharged charge of the capacitor 62 increases, so that the capacitor 6 in the OFF period of the transistor 31 in the next operation cycle is increased.
The charging voltage of 2 drops as shown. In this way, the charging voltage of the capacitor 62 changes according to the change of the cutoff voltage of the magnetron 71, and the applied voltage to the magnetron 71, which is the sum of the voltage of the capacitor 52 and the charging voltage of the capacitor 62, changes, so that the anode current is uncontrolled. Fluctuations can be suppressed. The relationship among the output power P, the DC power supply voltage E, the cutoff voltage Ec of the magnetron, and the on / off duty ρ of the transistor in this case is as follows with respect to the switching frequency f of the transistor, the turns ratio n of the transformer, and the magnetizing inductance L of the transformer. It becomes an expression.

第6図(a),(b)はそれぞれ上式より得られる第3図の特
性例図で、第6図(a)の実線は直流電源10の電圧の変
動に対するトランジスタ31のオン・オフデューティの
定出力電力制御特性図、第6図(b)はマグネトロン71
のカットオフ電圧の変動に対する無制御時の出力電力特
性図である。第6図(a)の破線は従来のオン・オフチョ
ツパ方式の特性を示す。第6図(a)の破線で示す従来の
オン・オフチョツパ方式の直流電源の電圧が変動した場
合のオン・オフデューティの定出力電力制御特性が非線
形なのに対して、実線で示す第3図の直流電源10の電
圧Eが変動した場合のトランジスタ31のオン・オフデ
ューティρの定出力電力Pの制御特性はほぼ線形の特性
となる。また第6図(b)に示す第3図のマグネトロン7
1のカットオフ電圧Ecが変動した場合の出力電力Pの
特性はほぼ平坦であってカットオフ電圧の変動の影響が
小さい。
6 (a) and 6 (b) are characteristic examples of FIG. 3 obtained from the above equations, respectively, and the solid line in FIG. 6 (a) indicates the on / off duty of the transistor 31 with respect to the fluctuation of the voltage of the DC power supply 10. Fig. 6 (b) shows the constant output power control characteristic of the magnetron 71
FIG. 5 is a characteristic diagram of output power when there is no control with respect to variations in the cutoff voltage. The broken line in FIG. 6 (a) shows the characteristics of the conventional on / off chopper method. The constant output power control characteristic of the on / off duty when the voltage of the conventional on / off chopper type DC power source changes as shown by the broken line in FIG. 6 (a) is non-linear, while the DC line in FIG. The control characteristic of the constant output power P of the on / off duty ρ of the transistor 31 when the voltage E of the power source 10 fluctuates becomes a substantially linear characteristic. Also, the magnetron 7 of FIG. 3 shown in FIG. 6 (b).
The characteristic of the output power P when the cutoff voltage Ec of 1 changes is almost flat, and the influence of the change of the cutoff voltage is small.

このように第3図の実施例では、トランジスタ31のオ
ン期間に導通して第1のコンデンサ52へ電流路を形成
する極性に接続される2次巻線22および第1のダイオ
ード51の直列回路を上記第1のコンデンサ52に並列
に接続して第1の電流源50を構成する一方、トランジ
スタ31のオフ期間に導通して第2のコンデンサ62へ
電流路を形成する極性に接続される2次巻線22および
第2のダイオード61の直列回路を上記第2のコンデン
サ62に並列に接続して第2の電圧源60を構成すると
ともに、上記第1のコンデンサ52および第2のコンデ
ンサ62の直列回路をマグネトロン71に並列に接続す
る構成により、簡単な回路構成で電源電圧およびマグネ
トロンのカットオフ電圧の変動時にも安定した電圧の電
力を供給して、所定のマイクロ波出力を得ることができ
る。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 3, the series circuit of the secondary winding 22 and the first diode 51, which are connected in the polarity that makes the transistor 31 conductive during the ON period and forms the current path to the first capacitor 52. Is connected in parallel to the first capacitor 52 to configure the first current source 50, and is connected to the second capacitor 62 in a polarity that forms a current path by conducting during the off period of the transistor 31. A series circuit of the secondary winding 22 and the second diode 61 is connected in parallel to the second capacitor 62 to configure the second voltage source 60, and the first capacitor 52 and the second capacitor 62 are connected. By connecting the series circuit in parallel to the magnetron 71, a stable voltage is supplied even when the power supply voltage and the cutoff voltage of the magnetron are changed with a simple circuit structure. It is possible to obtain a micro-wave output of.

第7図は本発明によるスイッチング電源の第3の実施例
を示すマグネトロン電源の回路図である。第7図におい
て23はトランス20の3次巻線で、その極性をドット
で示す。第7図の実施例は第3図の実施例で第1のダイ
オード61および第2のコンデンサ62より構成する第
2の電圧源60への電流源としてトランス20の励磁エ
ネルギーを取り出す巻線を3次巻線23として2次巻線
22と別に設けて構成する。この実施例の回路動作およ
び特性は第3図と同様である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a magnetron power supply showing a third embodiment of the switching power supply according to the present invention. In FIG. 7, reference numeral 23 denotes a tertiary winding of the transformer 20, the polarity of which is indicated by dots. The embodiment shown in FIG. 7 is different from the embodiment shown in FIG. 3 in that the winding for extracting the excitation energy of the transformer 20 is used as a current source for the second voltage source 60 constituted by the first diode 61 and the second capacitor 62. The secondary winding 23 is provided separately from the secondary winding 22. The circuit operation and characteristics of this embodiment are similar to those of FIG.

第8図は本発明によるスイッチング電源の第4の実施例
を示すマグネトロン電源の回路図である。第8図におい
て、11は商用交流電源、12は整流回路(整流ブリッ
ジ)、13は電源コンデンサで、直流電源1を構成す
る。第8図の実施例は第3図の直流電源1の電圧を商用
交流電源11の交流電圧を整流回路12で全波または半
波整流した整流電圧としてえ、この整流電圧の電源コン
デンサ13間の瞬時値に応じて制御回路40により駆動
回路32を介してトランジスタ31のオン・オフデュー
ティを制御することにより、マグネトロン71の所定の
マイクロ波出力をうる。その回路動作および特性は第3
図と同様である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a magnetron power supply showing a fourth embodiment of the switching power supply according to the present invention. In FIG. 8, 11 is a commercial AC power supply, 12 is a rectifying circuit (rectifying bridge), and 13 is a power supply capacitor, which constitutes the DC power supply 1. In the embodiment of FIG. 8, the voltage of the DC power supply 1 of FIG. 3 is obtained as a rectified voltage obtained by full-wave or half-wave rectifying the AC voltage of the commercial AC power supply 11 by the rectifier circuit 12, and the rectified voltage between the power supply capacitors 13 is used. By controlling the ON / OFF duty of the transistor 31 via the drive circuit 32 by the control circuit 40 according to the instantaneous value, a predetermined microwave output of the magnetron 71 can be obtained. Its circuit operation and characteristics are the third
It is similar to the figure.

第9図は本発明によるスイッチング電源の第5の実施例
を示す電子レンジ装置の回路図である。第9図におい
て、1はAC差込みコンセント、2はフューズ、3は電
源スイッチ、4はパワートスイッチ、5はドアスイッ
チ、6は制御電源トランス、7は整流回路、8は定電圧
回路、9は冷却ファンである。第9図の回路動作および
特性などは第3図などと同様である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a microwave oven showing a fifth embodiment of the switching power supply according to the present invention. In FIG. 9, 1 is an AC outlet, 2 is a fuse, 3 is a power switch, 4 is a powered switch, 5 is a door switch, 6 is a control power transformer, 7 is a rectifier circuit, 8 is a constant voltage circuit, and 9 is It is a cooling fan. The circuit operation and characteristics of FIG. 9 are similar to those of FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明のスイッチング電源によれば、電子
レンジのマグネトロン電源などに適用して高周波での使
用によるトランスの小型・軽量化が可能なのみでなく、
電源電圧の変動に対してほぼ線形なデューティ制御特性
を有し、かつマグネトロンなどの非線形負荷の特性変動
の出力電力への影響が小さい特徴をもつので、簡単な回
路構成で電源電圧およびマグネトロンのカットオフ電圧
の変動時にも安定した電圧の電力をマグネトロンの供給
して安定なマイクロ波出力がえられなどの効果がある。
As described above, according to the switching power supply of the present invention, not only is it possible to reduce the size and weight of a transformer by applying it to a magnetron power supply of a microwave oven at high frequencies,
Since the duty control characteristic is almost linear to the fluctuation of the power supply voltage and the characteristic fluctuation of the nonlinear load such as magnetron has a small effect on the output power, the power supply voltage and the magnetron can be cut with a simple circuit configuration. Even when the off-voltage fluctuates, there is an effect that a stable voltage output can be obtained by supplying a stable voltage power to the magnetron.

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

第1図は本発明によるスイッチング電源の第1の実施例
を示すブロック図、第2図は第1図の各部動作波形例
図、第3図は本発明によるスイッチング電源の第2の実
施例を示す回路図、第4図(a),(b)はそれぞれ第3図の
トランジスタのオン・オフ状態の等価回路図、第5図は
第3図の各部動作波形例図、第6図(a),(b)はそれぞれ
第3図の電源電圧変動時のデューティ定出力電力制御特
性例、カットオフ電圧変動時の無制御出力電力特性例
図、第7図は本発明によるスイッチング電源の第3の実
施例を示す回路図、第8図は同じく第4の実施例を示す
回路図、第9図は同じく第5の実施例を示す回路図であ
る。 10…直流電源、20…トランス、21…1次巻線、2
2…2次巻線、30…可制御スイッチ、31…トランジ
スタ、40…制御回路、50…第1の電圧源、51…第
1のダイオード、52…第1のコンデンサ、60…第2
の電圧源、61…第2のダイオード、62…第2のコン
デンサ、70…負荷、71…マグネトロン。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a switching power supply according to the present invention, FIG. 2 is an example of operation waveforms of respective parts of FIG. 1, and FIG. 3 is a second embodiment of a switching power supply according to the present invention. The circuit diagrams shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) are equivalent circuit diagrams of the on / off state of the transistor of FIG. 3, respectively, and FIG. 5 is an example of operation waveforms of respective parts of FIG. 3, and FIG. 6 (a). ) And (b) are examples of constant duty output power control characteristics when the power supply voltage fluctuates, uncontrolled output power characteristics when the cutoff voltage fluctuates, and FIG. 7 shows a third example of the switching power supply according to the present invention. FIG. 8 is a circuit diagram showing the fourth embodiment, FIG. 8 is a circuit diagram showing the fourth embodiment, and FIG. 9 is a circuit diagram showing the fifth embodiment. 10 ... DC power supply, 20 ... Transformer, 21 ... Primary winding, 2
2 ... Secondary winding, 30 ... Controllable switch, 31 ... Transistor, 40 ... Control circuit, 50 ... First voltage source, 51 ... First diode, 52 ... First capacitor, 60 ... Second
Voltage source, 61 ... Second diode, 62 ... Second capacitor, 70 ... Load, 71 ... Magnetron.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−121163(JP,A) 特開 昭59−159667(JP,A) 特開 昭58−150300(JP,A) 特開 昭50−135518(JP,A) 特開 昭54−148219(JP,A) 特開 昭57−207919(JP,A) 特開 昭60−190164(JP,A) 実開 昭57−104782(JP,U) 実開 昭57−163189(JP,U) 実開 昭59−189483(JP,U) 実開 昭52−8112(JP,U) 特公 昭58−22942(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-51-121163 (JP, A) JP-A-59-159667 (JP, A) JP-A-58-150300 (JP, A) JP-A-50- 135518 (JP, A) JP 54-148219 (JP, A) JP 57-207919 (JP, A) JP 60-190164 (JP, A) Actual development 57-104782 (JP, U) Actually open 57-163189 (JP, U) Actually open 59-189483 (JP, U) Actually open 52-8112 (JP, U) Special public Sho 58-22942 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1次巻線及び2次巻線を有するトランス
と、前記1次巻線に直列に接続された可制御スイッチ
と、商用交流電圧を全波整流または半波整流して得た整
流電圧を電源コンデンサの両端に印加すると共に前記1
次巻線及び前記可制御スイッチの直列回路に印加する整
流回路と、前記2次巻線に接続され前記可制御スイッチ
のオン期間に該2次巻線に発生する電圧を出力する第1
の電圧源と、該第1の電圧源に直列に接続され前記可制
御スイッチのオフ期間に前記トランスの励磁エネルギを
貯蔵する第2の電圧源と、前記第1と第2の電圧源に接
続されたマグネトロンと、前記電源コンデンサの両端に
印加される整流電圧の瞬時値を検出する電圧検出手段
と、 前記電圧検出手段が検出した前記整流電圧の瞬時値の大
きさが大きい時には前記可制御スイッチのオンデューテ
ィを小さくし前記瞬時値が小さい時にはオンデューティ
を大きくする制御手段であって該オンデューティρを ここで、 E:電源コンデンサの両端に印加される整流電圧の瞬時
値 Ec:マグネトロンのカットオフ電圧 P:マグネトロンの出力電力値 n:トランスの巻数比 f:可制御スイッチのスイッチング周波数 L:トランスの励磁インダクタンス の式で決定する制御手段とを設けたことを特徴とするマ
グネトロン駆動用電源。
1. A transformer having a primary winding and a secondary winding, a controllable switch connected in series to the primary winding, and a commercial AC voltage obtained by full-wave rectification or half-wave rectification. The rectified voltage is applied across the power supply capacitor and
A rectifier circuit that is applied to a series circuit of the secondary winding and the controllable switch, and a first rectifier circuit that is connected to the secondary winding and that outputs a voltage generated in the secondary winding during an ON period of the controllable switch
Voltage source, a second voltage source connected in series to the first voltage source for storing the excitation energy of the transformer during an off period of the controllable switch, and connected to the first and second voltage sources. And a voltage detecting means for detecting an instantaneous value of a rectified voltage applied across the power supply capacitor, and the controllable switch when the instantaneous value of the rectified voltage detected by the voltage detecting means is large. Is a control means for decreasing the on-duty of, and increasing the on-duty when the instantaneous value is small. Here, E: instantaneous value of rectified voltage applied to both ends of power supply capacitor Ec: cutoff voltage of magnetron P: output power value of magnetron n: turns ratio of transformer f: switching frequency of controllable switch L: transformer A magnetron driving power supply, characterized in that it is provided with a control means which is determined by an exciting inductance formula.
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