JPH0740465B2 - Inverter circuit transformer for magnetron - Google Patents

Inverter circuit transformer for magnetron

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JPH0740465B2
JPH0740465B2 JP62277616A JP27761687A JPH0740465B2 JP H0740465 B2 JPH0740465 B2 JP H0740465B2 JP 62277616 A JP62277616 A JP 62277616A JP 27761687 A JP27761687 A JP 27761687A JP H0740465 B2 JPH0740465 B2 JP H0740465B2
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transformer
transistor
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magnetron
winding
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慈 楠木
直芳 前原
和穂 坂本
孝広 松本
大介 別荘
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F2038/003High frequency transformer for microwave oven

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インバータを用いてマグネトロンを駆動する
方式における、トランスの構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the configuration of a transformer in a method of driving a magnetron using an inverter.

従来の技術 従来のこの種トランスは、第7図に示す如く、トランス
28の1次巻線22に直列に高周波チョーク27を設ける方式
が多く用いられる。
2. Description of the Related Art As shown in FIG.
A method of providing a high frequency choke 27 in series with the primary winding 22 of 28 is often used.

この種の従来例は、トランス28だけでなく、高周波チョ
ーク27を付加することにより、スイッチングトランジス
タ10に大きな負担を与えることなく、マグネトロン15に
効率的に電力を供給していた(例えば、硲口他「CADに
よるマグネトロン用インバータ回路の設計」)。
In this type of conventional example, not only the transformer 28 but also the high frequency choke 27 is added to efficiently supply electric power to the magnetron 15 without imposing a heavy burden on the switching transistor 10 (for example, the outlet). "Design of inverter circuit for magnetron by CAD").

発明が解決しようとする問題点 このような従来の回路は、マグネトロン15に流れる陽極
電流も高周波チョーク27を設けることで制限できる利点
があるが、上記文献に示される如く、高周波チョークの
インダクタンスLSは25μH,トランスの1次インダクタン
スは30μH,2次インダクタンスは15mH,1次,2次の結合係
数は0.98といった代表的な諸量で設計されるものであ
る。従って、1次インダクタンスとほぼ同等の大きさの
インダクタンスをもつ高周波チョークが必要となるこ
と。
Problems to be Solved by the Invention Although such a conventional circuit has an advantage that the anode current flowing in the magnetron 15 can be limited by providing the high frequency choke 27, as described in the above document, the inductance L S of the high frequency choke is reduced. Is 25 μH, the primary inductance of the transformer is 30 μH, the secondary inductance is 15 mH, and the primary and secondary coupling coefficients are 0.98. Therefore, a high frequency choke with an inductance that is approximately equal to the primary inductance is required.

また、結合係数が0.98程度と密であり、1次巻線と2次
巻線を同心円上に重ねて巻く構成をとる必要がある。こ
れらの構成上の制限条件は、トランスとほぼ同じ大きさ
の高周波チョークが不可欠であり、電源部が大きくなる
こと。また1次巻線と2次巻線を空間的に離して巻くこ
とができないので、絶縁を確保することが困難になるな
どの問題の原因となっている。
Further, the coupling coefficient is as dense as about 0.98, and it is necessary to adopt a configuration in which the primary winding and the secondary winding are wound in a concentric circle. The limiting condition of these configurations is that a high frequency choke with almost the same size as the transformer is indispensable and the power supply section becomes large. In addition, since the primary winding and the secondary winding cannot be spatially separated from each other, it is difficult to ensure insulation, which causes a problem.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、トランスの
構成に工夫を加えることで、高周波チョークを不要にし
た簡単な構成のマグネトロン用インバータトランスを提
供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide an inverter transformer for a magnetron having a simple structure that does not require a high frequency choke, by devising the structure of the transformer.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、高周波チョークを
省くかわりに、1対の断面コの字形コアのギャップを囲
むように1次巻線を設け、かつ、この1次巻線に臨接し
て2次巻線を設けて1次巻線と2次巻線の結合係数を0.
6〜0.8の範囲に疎な結合をするようにする構成をとるこ
とによりインバータ回路を構成するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a primary winding so as to surround a gap between a pair of U-shaped cross-section cores instead of a high frequency choke, and A secondary winding is provided adjacent to the primary winding and the coupling coefficient between the primary and secondary windings is set to 0.
The inverter circuit is configured by adopting a configuration that allows loose coupling in the range of 6 to 0.8.

作用 本発明は、上記構成により、マグネトロンに流れる陽極
電流を過度に増加させることなく、また、スイッチング
トランジスタの特に共振電圧を過度に大きくして負担を
与えることなく簡易なインバータ回路を構成できるもの
である。
Effect The present invention is capable of configuring a simple inverter circuit without excessively increasing the anode current flowing through the magnetron, and without excessively increasing the resonance voltage of the switching transistor in particular, by the above configuration. is there.

実 施 例 第1図は本発明のインバータ回路の一実施例を示す図で
ある。第1図において、商用電源1はダイオード2,チョ
ークコイル3及び平滑コンデンサ4により、整流平滑さ
れている。このように形成される直流電源に、コンデン
サ5と並列に、1次巻線6,2次巻線7,ヒータ巻線からな
るトランス9を接続している。このL−C共振回路をト
ランジスタ10とダイオード11からなるスイッチ回路で20
KHz以上にスイッチングすることでインバータ回路は構
成される。又、直流電源端子a,トランジスタのVCE(コ
レクタエミッタ間電圧VCE)検知端子b,接地端子c,トラ
ンジスタドライブ端子dをもつ発振回路12により、上記
トランジスタはスイッチング制御されている。トランス
9a2次巻線7は高圧コンデンサ13と高圧ダイオード14か
らなる倍電圧整流回路を介して、マグネトロン15に、直
流4000V位で平均電流が200〜300mAの(電力として800〜
1200W)直流高圧電流を供給している。
Practical Example FIG. 1 is a diagram showing an example of an inverter circuit of the present invention. In FIG. 1, the commercial power supply 1 is rectified and smoothed by a diode 2, a choke coil 3 and a smoothing capacitor 4. A transformer 9 including a primary winding 6, a secondary winding 7, and a heater winding is connected in parallel with the capacitor 5 to the DC power supply formed in this way. This LC resonant circuit is a switch circuit consisting of transistor 10 and diode 11
The inverter circuit is constructed by switching at KHz or higher. The transistors are switching-controlled by an oscillation circuit 12 having a DC power supply terminal a, a transistor V CE (collector-emitter voltage V CE ) detection terminal b, a ground terminal c, and a transistor drive terminal d. Trance
9a The secondary winding 7 is connected to the magnetron 15 through a voltage doubler rectifying circuit consisting of a high voltage capacitor 13 and a high voltage diode 14 and an average current of 200 to 300 mA (power of 800 to
1200W) DC high voltage is supplied.

一方、同一コアにまかれたヒータ巻線は、マグネトロン
15に約50〜100Wのヒータ電力を供給している。第2図,
第3図にはこの種インバータ回路のトランジスタ10とダ
イオード11に印加される電圧波形(a)と電流波形
(b)を示している。トランジスタ印加電圧が小さくな
ったことを検知してトランジスタ10が閉成されると、こ
の間(TON)トランジスタ10には(b)図に示す如く漸
増する電流が流れ、発振回路12の制御によりトランジス
タ10が開成されると、その間(TOFF)L−C共振電圧が
(a)図の如くトランジスタのコレクタ−エミッタ間に
印加される。点線で示したのは、トランジスタ10を開成
して、次にトランジスタ10を閉成しないときにトランジ
スタ10に印加される電圧波形である。ここで電圧責務DV
で定義する。第2図に示すようなインバータ回路はトラ
ンジスタ10に電圧が印加時は電流が流れず、トランジス
タ10に電流が流れているときは電圧が印加されていない
のでトランジスタ10の発熱損失が小さく、効率的なイン
バータが構成できる。一方L−C共振回路の定数によっ
ては、第3図に示すような回路波形になる。即ち電圧共
振回路が、オーバーダンピング状態となり、電圧波形
が、零にならない場合がある。この場合は、トランジス
タ10に電圧が印加されてるときにトランジスタ10を閉成
せざるを得ず、第3図(b)に示す如く大きい短絡電流
が流れる。この場合は、トランジスタ10は大きい電流負
担となり、かつ発生損失も大きくなる。従ってインバー
タ回路定数選定時は、第3図の状態を避ける必要があ
る。
On the other hand, the heater winding wound on the same core is a magnetron.
The heater power of about 50 to 100 W is supplied to 15. Figure 2,
FIG. 3 shows a voltage waveform (a) and a current waveform (b) applied to the transistor 10 and the diode 11 of this kind of inverter circuit. When the transistor 10 is closed by detecting that the voltage applied to the transistor has decreased, a gradually increasing current flows through the transistor 10 (T ON ) during this period as shown in FIG. When 10 is opened, the LC resonance voltage (T OFF ) is applied between the collector and emitter of the transistor during that time (T OFF ). The dotted line shows the voltage waveform applied to the transistor 10 when the transistor 10 is opened and then the transistor 10 is not closed. Voltage responsibility here D V
To Define in. In the inverter circuit as shown in FIG. 2, the current does not flow when a voltage is applied to the transistor 10 and the voltage is not applied when a current is flowing to the transistor 10, so that the heat generation loss of the transistor 10 is small and the efficiency is high. Inverter can be configured. On the other hand, depending on the constant of the LC resonance circuit, the circuit waveform is as shown in FIG. That is, the voltage resonance circuit may be in an overdamping state and the voltage waveform may not be zero. In this case, there is no choice but to close the transistor 10 when a voltage is applied to the transistor 10, and a large short circuit current flows as shown in FIG. 3 (b). In this case, the transistor 10 bears a large current load and the generated loss becomes large. Therefore, it is necessary to avoid the state of FIG. 3 when selecting the inverter circuit constant.

第4図には、第3図に示すようなオーバーダンピング状
態を避けた条件下で、1次巻線と2次巻線の結合係数k
12と直流電圧と共振電圧の比KVの関係を電圧責務DVをパ
ラメータに測定した結果を示す図である。実際はスイッ
チング周波数を20KHz〜100KHz,商用電源電圧を50Vから2
20Vまで変えて行なった。
FIG. 4 shows the coupling coefficient k of the primary winding and the secondary winding under the condition of avoiding the overdamping state as shown in FIG.
FIG. 12 is a diagram showing the results of measurement of the relationship between the DC voltage and the resonance voltage ratio K V with respect to 12 and the voltage duty D V as a parameter. Actually, switching frequency is 20KHz to 100KHz, commercial power supply voltage is 50V to 2
I changed it to 20V.

図から明らかなように結合係数k12は0.8を越えると急増
しており、この場合はトランジスタ10が高耐圧のものが
必要になる。スイッチングスピードが速くかつ耐圧の高
いトランジスタは非常に作りにくい。特に電圧負担の大
きいトランジスタは大きいチップサイズが大きくなりコ
ストも高くなる。一方一定電力を確保するための電流負
担については、図示してないが、k12=0.6より小さくな
ると急増する。またk12<0.6のトランスはトランスから
の漏洩磁束が大きく、トランス周囲の鉄板等の磁性体配
置の影響を強くうけて、実装時に安定したインバータ動
作が得にくいという問題がある。
As is clear from the figure, the coupling coefficient k 12 rapidly increases when it exceeds 0.8, and in this case, the transistor 10 having a high breakdown voltage is required. It is very difficult to make a transistor with high switching speed and high breakdown voltage. In particular, a transistor having a large voltage burden has a large chip size and a high cost. On the other hand, although the current burden for securing a constant power is not shown, it sharply increases when k 12 = 0.6 or less. Further, a transformer with k 12 <0.6 has a large leakage magnetic flux from the transformer and is strongly affected by the arrangement of magnetic materials such as an iron plate around the transformer, which makes it difficult to obtain stable inverter operation during mounting.

従来例では、これらの問題解決をするためにk12≧0.9の
条件で高周波チョークと組合わせることにより、電圧負
担や電流負担を大きくすることなくインバータを構成し
ていた。
In the conventional example, in order to solve these problems, an inverter was constructed without increasing voltage burden and current burden by combining with a high frequency choke under the condition of k 12 ≧ 0.9.

第5図には本発明トランスの具体構成例を示している。
断面コの字形のフェライト16,17を空隙18を介して対向
させ、1次巻線6と2次巻線7およびヒータ巻線8を図
の如く臨接して配置することで、結合係数k12が0.6〜0.
8のトランスは実現でき、しかも1次巻線6と2次巻線
7との磁束の結合が空気中を通しても行われるのでコア
16、17をより小さくしつつ所望の特性を有するトランス
とすることができる。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the transformer of the present invention.
Coupling coefficient k 12 is obtained by arranging ferrites 16 and 17 having a U-shaped cross section so as to face each other through a gap 18 and arranging primary winding 6, secondary winding 7 and heater winding 8 in contact with each other as shown in the figure. Is 0.6 to 0.
A transformer of 8 can be realized, and the magnetic flux between the primary winding 6 and the secondary winding 7 is coupled even in the air, so the core
It is possible to obtain a transformer having desired characteristics while making 16 and 17 smaller.

周波数20〜30KHz D≒0.3で動作させた結果を具体例示す
るとl1=55mm,l2=74mm,G=2mmの寸法のトランスで1次
インダクタンス58μH,2次インダクタンス22mH,結合係数
k12=0.65〜0.7の巻線条件下で運転することで、商用電
源100V(ピーク電圧141V)でトランジスタのピーク電圧
は約600V(即ちKV=600/141≒4.26)で第2図に示すよ
うな波形による効率的な運転をしてマグネトロンに約12
00Wの電力が供給されるのである。第6図,第7図は従
来例のトランスとインバータ回路の実施例である。第6
図に示す如くトランスコア20,21はギャップを介して対
向し1次巻線22と2次巻線23は結合係数k12を大きくす
るためにコアに対し同心的に配している。24はヒータ巻
線である。第7図において25はチョークコイル、26は共
振コンデンサ、27は高周波チョークであり、28は従来例
トランスである。従来例では第6図の如く、1次巻線と
2次巻線を空間的に密に構成する必要があるが、このこ
とはマグネトロンが負荷の場合、2次巻線電圧を高くす
る必要があるので、巻線間の絶縁が確保しにくいこと
や、2次巻線の冷却がしにくいという問題があるのに対
し本発明ではこれらの問題が解決できる。
A concrete example of the result of operating at a frequency of 20 to 30 KHz D ≈ 0.3 is a transformer with dimensions l 1 = 55 mm, l 2 = 74 mm, and G = 2 mm, the primary inductance is 58 μH, the secondary inductance is 22 mH, and the coupling coefficient is
By operating under winding conditions of k 12 = 0.65 to 0.7, the peak voltage of the transistor is about 600V with a commercial power supply of 100V (peak voltage of 141V) (that is, K V = 600 / 141≈4.26), as shown in Fig. 2. Efficient operation with a waveform like
The power of 00W is supplied. FIG. 6 and FIG. 7 show examples of conventional transformer and inverter circuits. Sixth
As shown in the figure, the transformer cores 20 and 21 face each other with a gap in between, and the primary winding 22 and the secondary winding 23 are concentrically arranged with respect to the core in order to increase the coupling coefficient k 12 . 24 is a heater winding. In FIG. 7, 25 is a choke coil, 26 is a resonance capacitor, 27 is a high frequency choke, and 28 is a conventional transformer. In the conventional example, as shown in FIG. 6, the primary winding and the secondary winding need to be spatially densely arranged. This means that when the magnetron is a load, the secondary winding voltage needs to be increased. Therefore, there are problems that it is difficult to ensure insulation between the windings and that it is difficult to cool the secondary winding, whereas the present invention can solve these problems.

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によればきわめて簡単な
構成で、小型、軽量、簡素な構造であり、しかも、安定
した効率の高いインバータ動作をするマグネトロン用イ
ンバータ回路のトランスが提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, there is provided a transformer of an inverter circuit for a magnetron, which has an extremely simple structure, a small size, a light weight, and a simple structure, and which performs stable and highly efficient inverter operation. it can.

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

第1図は本発明の一実施例回路図、第2図,第3図はイ
ンバータ回路波形図、第4図は同要部特性図、第5図は
本発明トランスの構成図、第6図,第7図は従来例のト
ランス構成図と回路図である。 5……共振コンデンサ、6……1次巻線、7……2次巻
線、8……ヒータ巻線、9……トランス、10……トラン
ジスタ、12……発振回路、b……トランジスタの印加電
圧検知端子、15……マグネトロン、16,17……コア、18
……ギャップ。
FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are waveform diagrams of an inverter circuit, FIG. 4 is a characteristic diagram of relevant parts, FIG. 5 is a configuration diagram of a transformer of the present invention, and FIG. , FIG. 7 is a transformer configuration diagram and a circuit diagram of a conventional example. 5 ... Resonance capacitor, 6 ... Primary winding, 7 ... Secondary winding, 8 ... Heater winding, 9 ... Transformer, 10 ... Transistor, 12 ... Oscillation circuit, b ... Transistor Applied voltage detection terminal, 15 ... Magnetron, 16, 17 ... Core, 18
……gap.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 孝広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 別荘 大介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−14846(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takahiro Matsumoto 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Villa Daisuke 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 56) References JP-A 64-14846 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マグネトロン、共振コンデンサ、スイッチ
ングトランジスタ、トランスおよびトランジスタの印加
電圧検知素子を有する発振回路から構成すると共に、前
記トランスを1対の断面コの字形のコアで構成し、前記
1対のコア間に設けたギャップを囲むように1次巻線を
設け、かつ、2次巻線およびヒータ巻線を前記1次巻線
に臨接して設け、前記1次巻線と前記2次巻線の結合係
数を0.6から0.8の間の値にしたことを特徴とするマグネ
トロン用インバータ回路のトランス。
1. An oscillation circuit having a magnetron, a resonance capacitor, a switching transistor, a transformer and an applied voltage detecting element for the transistor, and the transformer is composed of a pair of U-shaped cross-section cores. A primary winding is provided so as to surround a gap provided between cores, and a secondary winding and a heater winding are provided adjacent to the primary winding, and the primary winding and the secondary winding are provided. A transformer for a magnetron inverter circuit, characterized in that the coupling coefficient of is set to a value between 0.6 and 0.8.
JP62277616A 1987-11-02 1987-11-02 Inverter circuit transformer for magnetron Expired - Lifetime JPH0740465B2 (en)

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