JPH0677474B2 - High frequency heating device - Google Patents

High frequency heating device

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JPH0677474B2
JPH0677474B2 JP61009234A JP923486A JPH0677474B2 JP H0677474 B2 JPH0677474 B2 JP H0677474B2 JP 61009234 A JP61009234 A JP 61009234A JP 923486 A JP923486 A JP 923486A JP H0677474 B2 JPH0677474 B2 JP H0677474B2
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JP
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current
voltage
switch
drive type
transistor
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JP61009234A
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慈 楠木
直芳 前原
孝広 松本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、誘導加熱器の電源や、誘電加熱用マグネトロ
ン駆動用の電源として、大電力の周波数変換器を用いる
ものについてスイッチ素子の改良をはかった高周波加熱
装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention is intended to improve a switching element for a power source for an induction heater or a power source for driving a magnetron for dielectric heating, which uses a high-power frequency converter. The present invention relates to a high frequency heating device.

従来の技術 このような方式の高周波加熱装置は、その電源トランス
の小型化、軽量化、あるいは低コスト化のために様々な
構成のものが提案されている。
2. Description of the Related Art As a high-frequency heating apparatus of this type, various configurations have been proposed in order to reduce the size, weight, or cost of the power transformer.

第5図は、従来の高周波加熱装置の回路図である。図に
おいて、商用電源1の電力はダイオードブリッジ2によ
り整流され、単方向電源が形成されている。3はインダ
クタ、4はコンデンサであってインバータの高周波スイ
ッチング動作に対するフィルタの役割を果すものであ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional high frequency heating device. In the figure, the power of the commercial power source 1 is rectified by the diode bridge 2 to form a unidirectional power source. Reference numeral 3 is an inductor, and 4 is a capacitor, which serves as a filter for the high frequency switching operation of the inverter.

インバータは、電力伝達用インダクタンスとして機能す
る昇圧トランス6、トランジスタ7、ダイオード8およ
び駆動回路9により構成されている。トランジスタ7は
駆動回路9より供給されるベース電流によって所定の周
期とデューティー(すなわち、オンオフ時間比)でスイ
ッチング動作する。この結果、第6図aのような電流Ic
/d、すなわちトランジスタ7のコレクタ電流Icとダイオ
ード8の電流Idが流れる。一方、トランジスタ7のオフ
時にはコンデンサ5と一次巻線10との共振により第6図
bのような電圧Vceがトランジスタ7のC−E間に発生
する。このため一次巻線10には高周波電力が発生する。
したがって、二次巻線11、及び三次巻線12には各々高周
波高圧電力および高周波低圧電力が生じる。この高周波
高圧電力はコンデンサ13およびダイオード14により整流
され、マグネトロン15のアノードカソード間に供給さ
れ、一方、高周波低圧電力はカソードヒータに供給され
る。したがってマグネトロン15は発振し誘電加熱が可能
となるものである。なお、マグネトロン15はマグネトロ
ン本体15aと、フィルタを構成するコンデンサ16,17,18,
チョークコイル19,20とにより成るものである。また21
は駆動回路9の電源トランスである。
The inverter is composed of a step-up transformer 6, a transistor 7, a diode 8 and a drive circuit 9, which function as an inductance for power transmission. The transistor 7 performs a switching operation with a base current supplied from the drive circuit 9 at a predetermined cycle and duty (that is, on / off time ratio). As a result, the current Ic as shown in FIG.
/ d, that is, the collector current Ic of the transistor 7 and the current Id of the diode 8 flow. On the other hand, when the transistor 7 is off, the resonance of the capacitor 5 and the primary winding 10 causes a voltage Vce as shown in FIG. Therefore, high frequency power is generated in the primary winding 10.
Therefore, high frequency high voltage power and high frequency low voltage power are generated in the secondary winding 11 and the tertiary winding 12, respectively. This high frequency high voltage power is rectified by the capacitor 13 and the diode 14 and supplied between the anode and cathode of the magnetron 15, while the high frequency low voltage power is supplied to the cathode heater. Therefore, the magnetron 15 oscillates and enables dielectric heating. The magnetron 15 includes a magnetron body 15a and capacitors 16, 17, 18, which form a filter,
It is composed of choke coils 19 and 20. Again 21
Is a power transformer of the drive circuit 9.

このような構成において、昇圧トランス6のコア断面積
は一次巻線10の両端に供給される電力の周波数が高い程
小さくなるので、たとえばインバータを20kHz−100kHz
程度の周波数で動作させると商用電源周波数のままで昇
圧する場合に比べて昇圧トランスの重量、サイズを数分
の一から十数分の一にでき、電源部の低コスト化が可能
であるという特長を有するものである。
In such a configuration, the core cross-sectional area of the step-up transformer 6 becomes smaller as the frequency of the power supplied to both ends of the primary winding 10 becomes higher.
Compared to the case of boosting at the frequency of commercial power supply, operating at a moderate frequency can reduce the weight and size of the step-up transformer to a few tenths to a tenth, and to reduce the cost of the power supply unit. It has features.

トランジスタ7のベースに供給されるベース電流Ibは第
6図cのように正電流Ib+と負電流Ib-とより成る。正
電流Ib+はトランジスタ7のコレクタ電流Icの最大値Ic
mに対してその電流増幅率(hfeたとえば30)分の一より
大きいことが必要である。また、負電流Ib-はトランジ
スタ7のスイッチングスピードを速めスイッチング損失
の増大を防止するために、トランジスタのベースエミッ
タ間を逆バイアスすることによって流れる電流である。
正電流Ib+は第6図a,cより明らかなようにトランジス
タ7の導通期間の間のコレクタ電流Icの最大値Icm(た
とえば40A)によって決まる値Ibm+(たとえば2A)とす
ることが必要であった。また、負電流Ibm-もコレクタ
電流Icの最大値Icmに応じて決まり(たとえば15A)、Ic
mが大きいほど大電力が必要であった。
The base current Ib supplied to the base of the transistor 7 is composed of a positive current Ib + and a negative current Ib as shown in FIG. 6c. The positive current Ib + is the maximum value Ic of the collector current Ic of the transistor 7.
It is necessary that the current amplification factor (hfe, for example, 30) be larger than 1 / m. The negative current Ib - is a current that flows by reverse biasing the base and emitter of the transistor 7 in order to increase the switching speed of the transistor 7 and prevent an increase in switching loss.
As is clear from FIGS. 6a and 6c, the positive current Ib + needs to be a value Ibm + (eg 2 A) determined by the maximum value Icm (eg 40 A) of the collector current Ic during the conduction period of the transistor 7. there were. The negative current Ibm -is also determined according to the maximum value Icm of the collector current Ic (for example, 15A), Ic
The larger m was, the more power was required.

さらに、コレクタ電流Icはいわゆる少数キャリア蓄積効
果によりベース電流Ib+が遮断されてから一定時間toff
だけ流れつづけるものであり、このtoffはトランジスタ
7の特性バラツキや温度などによって変化するものであ
った。そして、このtoffの変化によって、インバータの
出力が変化するという結果を生じるものであった。
Further, the collector current Ic is toff for a fixed time after the base current Ib + is cut off due to the so-called minority carrier accumulation effect.
However, this toff changes depending on variations in the characteristics of the transistor 7 and temperature. Then, this change in toff resulted in a change in the output of the inverter.

このような条件下でトランジスタ7を駆動するため駆動
回路9はたとえば第5図bのような構成となるものであ
る。すなわち電源トランス21より得られる直流電源22,2
3,発振回路24,トランジスタ25,26,27,抵抗器25−36およ
びダイオード37より構成されている。
The driving circuit 9 for driving the transistor 7 under such a condition has a structure as shown in FIG. 5b, for example. That is, the DC power source 22,2 obtained from the power transformer 21
3. The oscillator circuit 24, transistors 25, 26, 27, resistors 25-36 and diode 37.

発振回路24は所定の周期の導通期間でトランジスタ25,2
6を交互にオンオフし、第6図cのようなベース電流を
トランジスタ7に供給する。しかしながらこのトランジ
スタ25,26はかなりの大電流を扱い得るものであること
が必要であり、かつ直流電源22,23もこの大電流を供給
することが必要であった。したがって、駆動回路9およ
び電源トランス21は大型で高価なものとならざるを得な
かった。
The oscillating circuit 24 turns on the transistors 25, 2 during the conduction period of a predetermined cycle.
6 is alternately turned on and off to supply the base current as shown in FIG. However, the transistors 25 and 26 needed to be able to handle a fairly large current, and the DC power supplies 22 and 23 also needed to supply this large current. Therefore, the drive circuit 9 and the power supply transformer 21 are inevitably large and expensive.

特に高周波大電流でトランジスタ7を動作させる場合
は、駆動回路9および電源トランス21は極めて大型で高
価なものとなり、例えば20H−50H程度の電力が必要とな
るものであった。
In particular, when the transistor 7 is operated with a high frequency and large current, the drive circuit 9 and the power supply transformer 21 are extremely large and expensive, and require electric power of, for example, about 20H-50H.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の高周波加熱装置は前述したように次の
ような欠点があった。
Problems to be Solved by the Invention Such a conventional high-frequency heating device has the following drawbacks as described above.

従来の高周波加熱装置は昇圧トランス6をトランジスタ
7等より成るインバータにて付勢し、その電源装置の小
型,軽量,低コスト化を図るものであった。
In the conventional high-frequency heating device, the step-up transformer 6 is energized by an inverter composed of a transistor 7 and the like to reduce the size, weight and cost of the power supply device.

しかしながら、トランジスタ7には第6図aおよびcの
ようにコレクタ電流Icのピーク値Icmに相当するベース
電流Ibm+を供給することが必要であり、このIbm+を供
給するための電力はかなり大きなものとなっていた。た
とえばIcm=40Aとしトランジスタ7のhfeを30とすると
Ibm+=1.3Aとなり、駆動回路9の消費電力は極めて大
きなものとなり、駆動回路9および電源トランス21の大
型化高価格化を避けることが困難であった。
However, it is necessary to supply the base current Ibm + corresponding to the peak value Icm of the collector current Ic to the transistor 7 as shown in FIGS. 6A and 6C, and the power for supplying this Ibm + is considerably large. It was a thing. For example, if Icm = 40A and hfe of the transistor 7 is 30, Ibm + = 1.3A, the power consumption of the drive circuit 9 becomes extremely large, and it is difficult to avoid the drive circuit 9 and the power transformer 21 from becoming large and expensive. Met.

さらに、温度変化などによるトランジスタ7のストレー
ジタイム(第6図におけるtoffの主因)の変化や、マグ
ネトロン15の温度変化や経時変化により生じるコレクタ
電流Icmの変化に対応するためにはこれに十分なベース
電流を供給することが必要であり、一層駆動回路9、電
源トランス21などの大型化高価格化を生じるばかりでな
く、高周波加熱装置の出力変動を大きくして不安定なも
のとし、かつ無駄なトランジスタ7等の損失を生じさ
せ、信頼性,安全性を低下させてしまうという欠点があ
った。
In addition, a base sufficient to cope with changes in the storage time of transistor 7 (the main cause of toff in FIG. 6) due to temperature changes, and changes in the collector current Icm caused by temperature changes and aging of the magnetron 15. It is necessary to supply a current, which not only makes the driving circuit 9 and the power supply transformer 21 larger and more expensive, but also makes the output fluctuation of the high-frequency heating device unstable and wasteful. There is a drawback that the transistor 7 and the like are lost, and the reliability and safety are reduced.

さらにまた、高圧高周波ダイオード14はその損失を低く
おさえ実用的な性能を実現することが困難であり、また
実現しても極めて高価なものとならざるを得なかった。
Furthermore, it is difficult for the high-voltage high-frequency diode 14 to reduce its loss and to achieve practical performance, and even if it is realized, it must be extremely expensive.

問題点を解決するための手段 本発明はこのような従来の高周波加熱装置の欠点を解決
するためになされたものであり、以下に述べる手段によ
り構成された高周波加熱装置である。
Means for Solving the Problems The present invention has been made in order to solve the drawbacks of the conventional high-frequency heating apparatus, and is a high-frequency heating apparatus configured by the means described below.

すなわち、商用電源などより得られる単方向電源と、前
記単方向電源により電力を受け半導体スイッチ素子を有
するインバータと、インバータの出力を負荷に伝える電
力伝達用インダクタンスと、前記半導体スイッチ素子を
駆動する駆動回路とを備え前記半導体スイッチ素子は、
電流駆動型半導体スイッチと電圧駆動型半導体スイッチ
で構成し、前記電圧駆動型半導体スイッチを前記駆動回
路で駆動し、前記駆動手段はパルス発生電圧を発生する
発振回路から構成される。
That is, a unidirectional power source obtained from a commercial power source, an inverter having a semiconductor switching element that receives power from the unidirectional power source, a power transmission inductance that transmits the output of the inverter to a load, and a drive that drives the semiconductor switching element. And a semiconductor switch element comprising a circuit,
The current drive type semiconductor switch is composed of a voltage drive type semiconductor switch, the voltage drive type semiconductor switch is driven by the drive circuit, and the drive means is composed of an oscillation circuit for generating a pulse generation voltage.

作用 本発明は上記構成により以下に述べる作用を有するもの
である。
Action The present invention has the following actions with the above configuration.

すなわち、本発明の高周波加熱装置は、電力伝達用イン
ダクタンスを設けインバータで上記インダクタンスを駆
動するよう構成するとともに、インバータの半導体スイ
ッチ素子を電圧駆動型半導体スイッチと電流駆動型半導
体スイッチで構成したので大電力を扱うトランジスタの
スイッチング動作を安定化し、かつ、駆動回路や電源ト
ランスの消費電力の低減とその構成の簡素化を実現して
大型化高価格化せざるを得なかった駆動回路や電源トラ
ンスをコンパクトで低価格なものとすることができる。
That is, the high-frequency heating apparatus of the present invention is configured so that an inductance for power transmission is provided and the above-mentioned inductance is driven by the inverter, and the semiconductor switch element of the inverter is constituted by the voltage-driven semiconductor switch and the current-driven semiconductor switch. A drive circuit and power transformer that had to be upsized and priced by stabilizing the switching operation of transistors that handle power, reducing the power consumption of the drive circuit and power transformer, and simplifying the configuration. It can be made compact and inexpensive.

実施例 以下本発明の高周波加熱装置の一実施例について図面と
ともに説明する。
Embodiment An embodiment of the high-frequency heating device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図であり、第5図と同符号のものは相当する構成要素で
あり説明を省略する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency heating apparatus showing an embodiment of the present invention, and those having the same reference numerals as those in FIG.

第1図において、昇圧トランス6は、発生した高周波出
力をマグネトロンに電力伝達し、またコンデンサ5と共
振するインダクタンスとして機能する電力伝達用インダ
クタンスである。昇圧トランス6の二次巻線11にはマグ
ネトロン15が接続されるとともに、そのフィルタコンデ
ンサ16、17が図のように並列接続されている。一方、昇
圧トランス6は通常のトランスよりも一次二次巻線間結
合係数が小さく(たとえば、0.8程度)構成されてお
り、かなり大きい漏洩インダクタンスを有している。こ
の漏洩インダクタンスとフィルタコンデンサ16,17とが
一種のローパスフィルタの作用をするため、従来用いら
れていた高圧ダイオードを用いなくてもマグネトロンの
アノードピーク電流を小さく抑えつつ、所定の電波出力
を得ることができ、高圧ダイオードを省略してもマグネ
トロンを安定に動作させることができる。すなわち、漏
洩インダクタンスとフィルタコンデンサ16,17とによ
り、アノード電流のピーク値を抑制することができる。
このような回路構成にした場合、スイッチングトランジ
スタにはどうしても大電流負荷条件となるので、単純な
バイポーラトランジスタではどうしてもスイッチング損
失が増加してしまう。そこで図のように第一および第二
のトランジスタ40,41を直列接続し、第一のトランジス
タ40のベースには直温電源42を、第二のトランジスタ41
のゲートには発振回路43をそれぞれ接続するようにした
ものである。この構成によりスイッチ素子44の耐圧を第
一のトランジスタ40で分担し、スイッチ動作と第二のト
ランジスタ41で分担するようにすることができ、スイッ
チ素子44全体としてのスイッチ損失を低く抑え、高圧ダ
イオードを省略した回路構成でありながら安定で効率の
よいマグネトロン駆動用インバータを実現することがで
きる。また、第一のトランジスタ40はスイッチ速度が遅
いものでよいので、高hfeトランジスタを用いることが
でき、第二のトランジスタ41は低耐圧の電界効果トラン
ジスタを用いることができるので、駆動回路9の消費電
力は従来に比べて著しく小さくすることができる。した
がって電源トランス21もコンパクトで低価格のものでよ
く、駆動回路9全体をコンパクトで低価格のものとする
ことが可能である。また、発振回路43は図のようにコン
デンサ4の電圧および第一のトランジスタ40のコレクタ
電圧を検知し動作する構成である。
In FIG. 1, the step-up transformer 6 is a power transmission inductance that transmits the generated high frequency output to the magnetron and functions as an inductance that resonates with the capacitor 5. A magnetron 15 is connected to the secondary winding 11 of the step-up transformer 6, and its filter capacitors 16 and 17 are connected in parallel as shown in the figure. On the other hand, the step-up transformer 6 is configured to have a primary-secondary winding coupling coefficient smaller than that of an ordinary transformer (for example, about 0.8), and has a considerably large leakage inductance. Since the leakage inductance and the filter capacitors 16 and 17 act as a kind of low-pass filter, it is possible to obtain a predetermined radio wave output while suppressing the anode peak current of the magnetron to a small value without using a conventionally used high voltage diode. Therefore, even if the high voltage diode is omitted, the magnetron can be operated stably. That is, the peak value of the anode current can be suppressed by the leakage inductance and the filter capacitors 16 and 17.
In the case of such a circuit configuration, the switching transistor is inevitably subjected to a large current load condition, so that the switching loss inevitably increases in a simple bipolar transistor. Therefore, as shown in the figure, the first and second transistors 40 and 41 are connected in series, the direct temperature power source 42 is connected to the base of the first transistor 40, and the second transistor 41 is connected.
The oscillator circuits 43 are respectively connected to the gates of. With this configuration, the withstand voltage of the switch element 44 can be shared by the first transistor 40, and the switch operation and the second transistor 41 can be shared. It is possible to realize a stable and efficient magnetron drive inverter with a circuit configuration that omits. Further, since the first transistor 40 may have a low switching speed, a high hfe transistor can be used, and the second transistor 41 can be a low breakdown voltage field effect transistor. The electric power can be remarkably reduced as compared with the conventional one. Therefore, the power transformer 21 may be compact and low-priced, and the entire drive circuit 9 can be compact and low-priced. Further, the oscillator circuit 43 is configured to detect and operate the voltage of the capacitor 4 and the collector voltage of the first transistor 40 as shown in the figure.

第2図は駆動回路9のさらに詳しい実施回路例であり、
第1図と同符号のものは相当する構成要素であり説明を
省略する。
FIG. 2 shows an example of a more detailed implementation circuit of the drive circuit 9,
The same reference numerals as those in FIG. 1 are corresponding components, and the description thereof will be omitted.

第2図において、発振回路43は抵抗器45−48、比較器5
0、遅延手段50、微分器51よりなるゼロクロス検知部
と、抵抗器52−54、コンデンサ55、比較器56、微分器75
より成る最長周期タイマーと、抵抗器57−60、ダイオー
ド61、コンデンサ62、比較器63、可変基準電圧源64より
成るオン時間タイマーと、このオン時間タイマーの出力
をS入力とし、最長周期タイマーとゼロクロス検知部と
の和出力をR入力とするR−S/FF65により構成されてい
る。66はアンドゲート、67,68はインバータゲート、69
はダイオードである。また、第1のトランジスタ40を付
勢する直流電源42にはコンデンサ70,抵抗器71,ダイオー
ド72が図のように接続されており、第1のトランジスタ
40がベース接地動作を良好にかつ効率良く行えるように
なっている。したがって、従来のtoffによる特性変動を
防止することができる。
In FIG. 2, the oscillator circuit 43 includes resistors 45-48 and a comparator 5
0, a delay unit 50, a zero-cross detector composed of a differentiator 51, resistors 52-54, a capacitor 55, a comparator 56, and a differentiator 75.
And a longest period timer consisting of a resistor 57-60, a diode 61, a capacitor 62, a comparator 63, a variable reference voltage source 64, and an output of this ontime timer as an S input, It is composed of RS-FF65 which receives the sum output with the zero-cross detector as the R input. 66 is an AND gate, 67 and 68 are inverter gates, 69
Is a diode. Further, a capacitor 70, a resistor 71, and a diode 72 are connected as shown in the figure to a DC power supply 42 for energizing the first transistor 40.
The 40 is able to perform the base grounding operation satisfactorily and efficiently. Therefore, it is possible to prevent the characteristic variation due to the conventional toff.

第3図は第2図の駆動回路の動作を説明する波形図であ
り、同図aおよびbはスイッチ素子44に流れる電流Ic/d
および第1のトランジスタ40のコレクタと第2の電界効
果トランジスタ41のドレインとの間の電圧Vcdである。
また、同図cないしgは発振回路43の各部動作波形であ
る。ゼロクロス検知部出力Aは同図cのようにコンデン
サ4の電圧VsとVcdとのクロスポイントから一定時間td
だけ遅延してゼロクロス近傍でゼロクロスパルスAを発
生する。もし何らかの原因でこのクロスポイントが検知
されない場合は同図cおよびdに破線で示すようにコン
デンサ55の電圧Bが所定値Cになった時点で強制ゼロク
ロスパルスが最長周期タイマーより発生される。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the drive circuit of FIG. 2, and FIGS. 3A and 3B show the current Ic / d flowing through the switch element 44.
And Vcd between the collector of the first transistor 40 and the drain of the second field effect transistor 41.
Further, FIGS. 6C to 6G are operation waveforms of each part of the oscillator circuit 43. The output A of the zero-cross detector is td for a certain time from the cross point of the voltages Vs and Vcd of the capacitor 4 as shown in FIG.
A zero cross pulse A is generated in the vicinity of the zero cross with a delay. If this cross point is not detected for some reason, a forced zero-cross pulse is generated by the longest period timer when the voltage B of the capacitor 55 reaches a predetermined value C, as shown by the broken lines in FIGS.

R−S/FF65のR入力にパルスAが入力されるとQ出力は
同図eのようにHとなり第2の電界効果トランジスタ4
1、したがってスイッチ素子44がオンとなり、Icが流れ
る。同時にオン時間タイマーのコンデンサ62が同図fの
ように充電され、可変基準電圧源64よりきめられる電圧
Eに達するとオン時間タイマーはR−S/FF65のS入力に
同図gのパルスFを入力する。したがって出力QはLと
なり、電2の電界効果トランジスタ41、したがってスイ
ッチ素子44がオフとなり最初の状態に戻り、これをくり
かえす。
When the pulse A is input to the R input of RS-FF65, the Q output becomes H as shown in FIG.
1, therefore the switch element 44 is turned on and Ic flows. At the same time, the capacitor 62 of the on-time timer is charged as shown in FIG. 6f, and when the voltage E reached by the variable reference voltage source 64 is reached, the on-time timer applies the pulse F of g in the same figure to the S input of RS-FF65. input. Therefore, the output Q becomes L, the field effect transistor 41 of the power source 2, and thus the switch element 44 is turned off and returns to the initial state, and this is repeated.

このような回路動作において、第2の電界効果トランジ
スタ41はCMOS−ICなどで直接駆動できるので極めて簡単
で低パワーの回路となりコンパクトで低価格なものとす
ることができる。さらに第1のトランジスタ40は低スイ
ッチ速度のものでよいから極めて高いhfeのトランジス
タを用いることができ、直流電源42もコンパクトで低価
格なものとすることができる。
In such a circuit operation, the second field effect transistor 41 can be directly driven by a CMOS-IC or the like, so that the circuit is extremely simple and has low power, and can be made compact and inexpensive. Further, since the first transistor 40 may have a low switching speed, a transistor having an extremely high hfe can be used, and the DC power supply 42 can be made compact and inexpensive.

特にこの実施例では、ダイオード8は第1のトランジス
タ40と並列に入れている。第2のトランジスタを電力用
MOS型電界効果トランジスタで構成すると、ドレーンと
ソース間に寄生のダイオード8aが形成される。このダイ
オードはスピードが早く逆回復時間が数100ns程度なの
で積極的にこのダイオードを利用しているのである。
In particular, in this embodiment the diode 8 is placed in parallel with the first transistor 40. Second transistor for power
When the MOS field effect transistor is used, a parasitic diode 8a is formed between the drain and the source. Since this diode is fast and the reverse recovery time is about several 100 ns, it is actively used.

第4図は電磁調理器による実施例である。加熱用ワーク
コイルとして機能する巻線10にはバイファイラ巻きの巻
線73を巻き、これと直列にダイオードを接続し いる。
この巻線73とダイオード8によって、共振電圧極性の変
化や、スイッチング時に発生するトランジスタに対する
逆方向電圧を最少限に抑止している。調理負荷として73
は鍋を示している。ここで巻線10は発生した磁力線を鍋
に鎖交させて発熱させる電力伝達用インダクタンスとし
て機能する。電源電流検知用トランジスタ80、整流ブリ
ーソー81、平滑コンデンサ8Iは電流検知回路を構成して
いる。
FIG. 4 shows an embodiment using an electromagnetic cooker. A winding 73 that is a bifilar winding is wound around the winding 10 that functions as a work coil for heating, and a diode is connected in series with the winding 73.
The winding 73 and the diode 8 suppress the change of the resonance voltage polarity and the reverse voltage to the transistor generated at the time of switching to the minimum. 73 as cooking load
Indicates a pot. Here, the winding wire 10 functions as a power transmission inductance that links the generated magnetic field lines with the pan to generate heat. The power supply current detection transistor 80, the rectifying breather 81, and the smoothing capacitor 8I form a current detection circuit.

第1と第2のトランジスタを実施例のように、直列接続
する方法以外に、電界効果トランジスタを初段とするダ
ーリントン接続する方法でも本発明は実現できる。
The present invention can be realized not only by the method of connecting the first and second transistors in series as in the embodiment but also by the method of Darlington connection having the field effect transistor as the first stage.

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、大電力高周波加熱
装置の電源として、小型コンパクト化の他にインバータ
の制御電力を従来例の数分の1に少なくできるという効
果が出せる。さらに以下の特徴がある。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, as a power source for a high-power high-frequency heating device, in addition to being compact and compact, the control power of the inverter can be reduced to a fraction of that of the conventional example. It also has the following features.

(i)単独のスイッチ素子についていえば、小型化のた
めの高周波化と大電力を得るための高耐圧化はトレード
オフの関係にあった。バイポーラ型は耐圧の高いものは
作りやすいが高速の素子が作りにくい。toffについてい
えば、特にダーリントン接続すると1000V耐圧で20μSEC
位になる。一方電界効果トランジスタはスピードが速い
が耐圧が低い。同じ電流密度で比較すると、バイポーラ
型にくらべて耐圧は約1ケタ低くなる。本発明の複合構
成をとることによりはじめて高周波加熱器のように1KW
レベルの大きい電力を、高周波化による小型化をはかっ
た装置として提供することが可能になった。
(I) Regarding a single switching element, there is a trade-off relationship between high frequency for downsizing and high breakdown voltage for obtaining large power. It is easy to make a bipolar type with a high breakdown voltage, but it is difficult to make a high-speed element. Speaking of toff, especially with Darlington connection, 20μSEC with 1000V withstand voltage
Rank On the other hand, a field effect transistor has a high speed but a low breakdown voltage. Compared with the same current density, the breakdown voltage is about one digit lower than that of the bipolar type. Only by using the composite structure of the present invention, 1 KW like a high frequency heater.
It has become possible to provide high-level power as a device that is designed to be downsized by increasing the frequency.

(ii)従来のように1つの素子を用いて実現するものに
くらべて本発明は2つの素子を用いる点で不利である。
しかし高周波加熱装置ということで半導体の歩留りも含
めて考えると、大きい電力でかつコンパクトにするに
は、必らずしも不利な点だけではない。従来のものはた
とえば、イポーラ型で実現する場合に耐圧1000V、ピー
ク電流50Aの仕様の素子は耐圧特性か、スイッチングス
ピードかどちらかの特性が規格にあわず、動作周波数を
25kHz位と小さくしても、素子の歩留りをあげることが
困難であった。一方本発明によれば、電流駆動型スイッ
チは耐圧仕様だけよくすればよく、定速型でよい。また
電圧駆動型スイッチは耐圧は50V位もあれば充分で得意
のスピード(toff≒0.1μSEC)の性能は25kHz位ではチ
ェックの必要もないくらい速い。
(Ii) The present invention is disadvantageous in that it uses two elements, as compared with the conventional method that uses one element.
However, considering the yield of semiconductors because it is a high-frequency heating device, it is not necessarily the only disadvantage in achieving high power and compactness. In the case of the conventional type, for example, when implementing with an ipolar type, an element with a withstand voltage of 1000 V and a peak current of 50 A does not meet the standard in either withstand voltage characteristics or switching speed characteristics, and the operating frequency is
It was difficult to increase the yield of the device even if it was reduced to about 25 kHz. On the other hand, according to the present invention, the current drive type switch only needs to have a withstand voltage specification, and may be a constant speed type. Also, with a voltage-driven switch, a withstand voltage of about 50 V is sufficient, and the performance of its specialty (toff≈0.1 μSEC) is so fast that it does not need to be checked at about 25 kHz.

したがって、動作周波数を50kHz位にしてよりコンパク
ト化できることに加えて、個々のスイッチは、単に耐圧
か、スピードか、得意な一方の性能を確保すればよいの
で結果として、素子作成の過程で特性測定工程が省略で
きることや、歩留りが高くなるので安価に素子がつくれ
る。さらに従来のように一方の特性が悪いということ
で、捨てられるといった資源の無駄づかいを防ぐことも
同時に可能にするといった効果も出せる。
Therefore, in addition to being able to make the operating frequency around 50kHz and making it more compact, it is sufficient for each switch to simply secure the withstanding voltage, speed, or one of its strengths. Since the process can be omitted and the yield is increased, the device can be manufactured at low cost. Furthermore, since one characteristic is poor as in the conventional case, it is possible to prevent the waste of resources such as being discarded at the same time.

(iii)駆動手段に、電源の電圧や電流に応じて半導体
スイッチの閉成期間が補正されるような発振回路を設け
れば、電源事情の変動があっても電力伝達インダクタン
スから負荷に定電流が供給できるとともにスイッチ素子
の過負荷運転を防止できる。
(Iii) If an oscillating circuit that corrects the closing period of the semiconductor switch according to the voltage and current of the power supply is provided in the driving means, a constant current is applied to the load from the power transfer inductance even if the power supply situation changes. Can be supplied and overload operation of the switch element can be prevented.

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

第1図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図、第2図は同装置の駆動回路の詳細な回路図、第3図
は同装置の各部動作電流波形図、第4図は本発明の別の
実施例を示す回路図、第5図は従来の高周波加熱装置の
回路図、第6図は同装置の各部動作電流波形図である。 1……商用電源、2,3,4……単方向電源、(2……ダイ
オードブリッジ、3……インダクタ、4……コンデン
サ)、6……電力伝達用インダクタンス、8……逆方向
ダイオード、9……駆動回路、10……一次電線、11……
二次巻線、15……マグネトロン、40……第一のトランジ
スタ(電流駆動型スイッチ)、41……第二のトランジス
タ(電圧駆動型スイッチ)、42……直流電源、43……発
振回路、44……半導体スイッチ素子、80……電流検出ト
ランス(電源情報検 手段)。
FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a drive circuit of the device, FIG. 3 is an operation current waveform diagram of each part of the device, and FIG. Is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional high-frequency heating device, and FIG. 6 is an operating current waveform diagram of each part of the device. 1 ... Commercial power supply, 2, 3, 4 ... Unidirectional power supply, (2 ... Diode bridge, 3 ... Inductor, 4 ... Capacitor), 6 ... Power transfer inductance, 8 ... Reverse diode, 9 …… Drive circuit, 10 …… Primary electric wire, 11 ……
Secondary winding, 15 ... Magnetron, 40 ... First transistor (current drive type switch), 41 ... Second transistor (voltage drive type switch), 42 ... DC power supply, 43 ... Oscillation circuit, 44 …… Semiconductor switch element, 80 …… Current detection transformer (power supply information detection means).

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】商用電源などにより得られる単方向電源
と、大電流を制御し高周波電力を発生する半導体電流駆
動型スイッチと、この電流駆動型スイッチの開閉を制御
する半導体電圧駆動型スイッチと、この電圧駆動型スイ
ッチに制御電圧を供給する駆動手段と、前記電流駆動型
スイッチにより制御された前記単方向電源からの電流が
供給される加熱手段とから構成される高周波加熱装置。
1. A unidirectional power supply obtained from a commercial power supply, a semiconductor current drive type switch for controlling a large current to generate high frequency power, and a semiconductor voltage drive type switch for controlling opening / closing of the current drive type switch. A high-frequency heating device comprising a driving means for supplying a control voltage to the voltage driven switch and a heating means for supplying a current from the unidirectional power source controlled by the current driven switch.
【請求項2】半導体電流駆動型スイッチをバイボーラト
ランジスタで、半導体電圧駆動型スイッチを電界効果ト
ランジスタで構成し、かつ単方向電源に対して少なくと
も前記電流駆動型スイッチと並列になるようにダイオー
ドを設けた構成の特許請求の範囲第1項記載の高周波加
熱装置。
2. A semiconductor current drive type switch is constituted by a bipolar transistor, a semiconductor voltage drive type switch is constituted by a field effect transistor, and a diode is arranged at least in parallel with the current drive type switch with respect to a unidirectional power source. The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the high-frequency heating device is provided.
【請求項3】駆動手段は電源情報検知手段を有しインバ
ータに流れ込む電源の電圧又は電流に応じて半導体スイ
ッチの閉成期間が補正されるような発振回路を有する特
許請求の範囲第1項記載の高周波加熱装置。
3. The drive circuit according to claim 1, further comprising an oscillating circuit for correcting the closing period of the semiconductor switch according to the voltage or current of the power source flowing into the inverter, the drive means having the power source information detecting means. High frequency heating device.
【請求項4】少なくとも電流駆動型半導体スイッチと電
圧駆動型半導体スイッチとを1チップまたは複数のチッ
プで構成し、単一のパッケージに収納した特許請求の範
囲第1項記載の高周波加熱装置。
4. The high frequency heating apparatus according to claim 1, wherein at least the current drive type semiconductor switch and the voltage drive type semiconductor switch are configured by one chip or a plurality of chips and housed in a single package.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5836473A (en) * 1982-06-23 1983-03-03 Seikosha Co Ltd Thermal transfer type color recorder
JPS6014585A (en) * 1983-07-05 1985-01-25 Sharp Corp Character broadcasting receiver having program reservation function

Patent Citations (2)

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JPS6014585A (en) * 1983-07-05 1985-01-25 Sharp Corp Character broadcasting receiver having program reservation function

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