JPS5826627B2 - コウシユウハカネツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導加熱、誘電加熱などの高周波加熱装置に関
し、特にスイッチング回路を構成する素子が破壊される
ことを防止するようにしたものである。

誘導加熱装置は第１図に示すようにコイルＬと、このコ
イルＬの上に設けられたセラミック板１と、鉄などの導
電性物質からなるなべ状の被加熱体２とからなり、コイ
ルＬにスイッチング回路で形成された高周波電流が流れ
、これによる磁束が被加熱体２を通過し、その結果生じ
るうず電流損によって被加熱体２が発熱し、被加熱体２
によって調理をなしうるものである。

第２図はコイルＬに高周波電流を供給するためのスイッ
チング回路の一例であり、同図において、３はスイッチ
ング素子例えばＧＣ８（ゲート・コンドロールド・スイ
ッチ）を示す。

ＧＣ８３のアノードがコイル４を介して直流電源５に接
続され、カソードが接地されている。

ＧＣ８３と並列にダイパーダイオード６が接続されると
共に、コンデンサ７及びコイルＬの直列回路が接続され
る。

そしてゲートに例えば２０（ｋＨｚ）のドライブ信号が
供給される。

第３図Ａはこのゲートに与えられるドライブ電流Ｉｏを
示す。

このドライブ電流Ｉｏの正の区間でＧＣ８３はオンし、
コンデンサ１に蓄えられた電荷がコイルＬを通して放電
すると共に、電源５からコイル４を通して電流が流れて
このコイル４にエネルギーを蓄える。

このコイル４の電流とコイルＬの電流が加算されて、第
３図Ｂに示すアノード電流Ｉａ となりこれがＧＣ８３
のアノードカソード間を流れる。

そしてコンデンサＩの電荷の放電が終了しこのエネルギ
ーがコイルＬに誘導エネルギーの状態で移った時点で第
３図Ｂの電流波形はピークになり、次にコイルＬの誘導
エネルギーがコンデンサ７を逆方向に充電しつつＧＣ８
３の電流は零に逗子る。

その結果ＧＣ８３がオフとなる。

次にダンパーダイオード６がオンとなって第３図Ｃに示
すダンパー電流Ｉｄがコンデンサ７、コイルＬを介して
流れる。

従ってコイルＬとコンデンサ７には第３図りに示すよう
な共振電流Ｉｗが流れる。

ダンパー期間即ち共振電流の負の半サイクルが終わると
、ＧＣ８３はオフとなっているので、電流Ｉｗが流れな
くなり、捷た第３図Ｅに示すようにＧＣ８３のアノード
電圧Ｖａが発生する。

アノード電圧Ｖａにおいては、ＧＣ８３がオンからオフ
する点でそのサチュレーション電圧によって電圧の小さ
な変動がある。

そして、次にゲートに再びドライブ電流Ｉｏが供給され
ると上述の一連の動作が繰り返され、コイルＬに第３図
りに示すような電流Ｉｗが流れるのである。

上述の動作で電流Ｉｗの１サイクルは、コイルＬとコン
デンサ７とによる共振周波数で定筐る。

そして、ダンパー区間内にドライブ電流Ｉｏの立下りが
入っていることが必要である。

それはこれ１での動作では第２図の回路ではＧＣ８３の
オフが共振電流の反転動作の過程で自然に行われるので
スイッチングロスを生じないという特徴がある。

一般に大電流が流れている素子の電流を遮断するのは困
難で、特にスイッチングの速度が遅いと電力の損失で素
子の発熱が生じこの発熱が更にスイッチング速度を下げ
る悪循環からサーマルランナウェイ現象を起してスイッ
チング素子の破壊につながる。

従ってダンパーダイオード６の導通区間内にＧＣ８３の
ドライブ電流が立下るのが望ましい。

今、コイルＬのインダクタンスの変動によって共振周波
数が高くなって、その結果ドライブ電流■。

の立下りがダンパー期間後の時点となった場合を考える
と、第３図Ｆに示すようにダンパー期間以後でもＧＣ３
３にアノード電流が流れ、ドライブ電流Ｉ。

が零となってアノード電流が零となる。このオフの瞬間
に大レベルのアノード電圧Ｖａ（第３図Ｅで破線で示す
）が発生するから、電力集中が起こり、ＧＣ８３が破壊
されることになる。

一方、コイルＬのインダクタンスの変動によって共振周
波数が低くなって、ドライブ電流Ｉ の立下りが、ダン
パー期間前の時点となった場合を考エルト、第３図Ｇに
示すようにアノードｔＪｆｆ、 Ｉ ａが急峻に立下り
、同様の電力集中が起こり、ＧＣ８３が破壊されること
になる このように負荷のコイルＬの変動は、第１図に示すよう
な誘導加熱装置にあっては、被加熱体２として、鉄から
なるものに代えて、アル□ニウム或いはステンレスから
なるものを用いた場合、又は、被加熱体２の載置する場
所を変えた場合などでしばしば生じる。

本発明は、斯る負荷のコイルＬの変動、或いは誘電加熱
装置におけるコンデンサの変動によって、共振周波数が
変化し、その結果ＧＣ８３などのスイッチング素子が電
力集中によって破壊される欠点を除去せんとするもので
ある。

本発明はこのため、第４図に示すように、共振周波数検
出手段８により、共振周波数の変化を検出し、この検出
出力によって発振器９の出力が供給されるドライブパル
ス幅可変回路１０を制御し、ダンパー区間の開始からこ
れが終了する迄の間にスイッチング素子がオンからオフ
となるようにしたものである。

以下、本発明の一実施例について第５図及び第６図を参
照して説明するに、第５図において１１はドライブトラ
ンスでその一次コイルの一端が直流電源１２に接続され
、その他端がトランジスタ１３のコレクタに接続され、
トランジスタ１３のエミッタは接地される。

トランジスタ１３のベースはエミッタの接地されたトラ
ンジスタ１４のコレクタに接続される。

このトランジスタ１４のベースには、発振器９から第６
図Ａに示す出力パルスが供給される。

このトランジスタ１４０ベース及び接地間に検出抵抗１
５が挿入されると共に、このベースがダイオード１６を
順方向に介してダンパーダイオード６のカソードに接続
される。

斯すれば、ダンパー期間では、検出抵抗１５に図示のよ
うに電流が流れ、第６図Ｂに示すように、トランジスタ
１４のベース・工□ツタ間に対して逆バイアスとなる負
方向の電圧が発生する。

これによって、トランジスタ１４がオフし、トランジス
タ１３がオンし、このときには、正のドライブ信号がＧ
Ｃ８３に与えられないようになされる。

従ってドライブトランス１１の２次側には、第６図Ｃに
示すように、発振器９の出力のパルス幅が一部欠除され
たドライブ電流が発生し、ドライブ電流の立下る時点と
ダイパー区間の始筐る時点とが一致する。

よって前述の電力集中によるＧＣ８３の破壊を回避する
ことができる。

この例は、・くルス幅を短かくした場合であるが、これ
と逆にノくルス幅をより長くして適切なものとしてもよ
い。

第７図及び第８図は本発明の他の例を示し、本例では、
ダンパーダイオード６と並列に検出抵抗１７及びダイオ
ード１８の直列回路を接続し、検出電圧を波形整形回路
１９を介して第８図Ｂに示すパルス信号を形成し、これ
を微分回路２０で微分して第８図Ｃに示す微分パルスを
形成する。

また発振器９からの第８図Ａに示す負のパルスの立下り
でフリップフロップ２１をセットし、微分回路２０から
の負の微分パルスによってフリップフロップ２１をリセ
ットするようになす。

かくして、フリップフロップ２１から、第８図りに示す
出力を得ることができる。

この出力の立下る時点（ＧＣ８３をオンからオフとする
）は、ダンパー期間の始点と一致したものとなる。

よって、このフリップフロップ２１の出力をドライブ回
路２２を介してＧＣ８３に与えれば、ＧＣ８３が破壊さ
れることを防止することができる。

第９図は更に本発明の他の例を示す。

第９図の例では、ダンパー区間の検出をＧＣ８３のアノ
ード電圧Ｖａの変化によって行なうようにしたものであ
る。

つ１す、アノード電圧Ｖａは、第３図Ｅに示すようにＧ
Ｃ８３のサチュレーション電圧及びダンパーダイオード
６の順方向電圧降下によって段差を生じる。

然も、ＧＣ８３のサチュレーション電圧が２〜３〔Ｖ〕
あるので、ＧＣ８３のアノードと接地間に抵抗器２３及
びダイオード２４の直列回路を挿入すれば、ダイオード
２４の順方向電圧降下はシリコンの場合でも０．７［Ｖ
］で、ＧＣ８３のサチュレーション電圧より必らず小さ
いから、このダイオード２４がダンパー区間のみでオフ
となり、従って抵抗器２３及びダイオード２４の接続点
から検出出力を得ることができる。

この検出出力をドライブパルス幅可変回路１０に供給す
るようになせば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用しうる誘導加熱装置の概略の構成
図、第２図及び第３図はそのスイッチング回路の接続図
及び各部波形図、第４図は本発明の基本的接続図、第５
図及び第６図は本発明の一実施例の接続図及びその各部
波形図、第７図及び第８図は本発明の他の実施例の接続
図及びその各部波形図、第９図は本発明の更に他の実施
例の接続図である。 ２は被加熱体、Ｌはコイル、３はＧＣ８，６はダンパー
ダイオード、８は共振周波数検出回路、９は発振器、１
０はドライブパルス幅可変回路テある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スイッチング素子と並列にダンパーダイオードと、
   コンデンサ及び第１のコイルとの直列共振回路とが接続
   され、直流電源から第２のコイルを介して上記スイッチ
   ング素子の１端に電源が供給される誘導加熱装置に於て
   、上記第１のコイルのインダクタンスの変動による上記
   共振回路の共振周波数の変化を検出し、この検出出力で
   上記スイッチング素子に対して高周波のドライブ信号を
   発生する手段を制御し、ダンパー区間の開始からこれの
   終了する迄の間に、上記、スイッチング素子の上記ドラ
   イブ電流が反転して上記スイッチング素子のオフ状態を
   保つようになし、上記第１のコイルよりの誘導磁束によ
   りなべ等の被加熱体を加熱するようにした高周波加熱装
   置。