JPS5931839B2 - High frequency heating device - Google Patents

High frequency heating device

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JPS5931839B2
JPS5931839B2 JP4954877A JP4954877A JPS5931839B2 JP S5931839 B2 JPS5931839 B2 JP S5931839B2 JP 4954877 A JP4954877 A JP 4954877A JP 4954877 A JP4954877 A JP 4954877A JP S5931839 B2 JPS5931839 B2 JP S5931839B2
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JP
Japan
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magnetron
frequency
transformer
power
heater
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JP4954877A
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直芳 前原
博 藤枝
達男 坂
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Panasonic Holdings Corp
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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】 本発明は商用周皮電力を高周波電力番こ変換した後、昇
圧トランスにより昇圧して高周波高圧電力をマグネトロ
ンに供給する高周波加熱装置の電源装置に関するもので
、電波出力制御の自由な電源装置を提供すると共に、マ
グネトロンのカソード温度を安定化してマグネトロンの
寿命を向上させ、信頼性が大幅に向上した高周波加熱装
置を提供しようとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power supply device for a high-frequency heating device that converts commercial peripheral power into high-frequency power, boosts the voltage using a step-up transformer, and supplies high-frequency, high-voltage power to a magnetron, and which controls radio wave output. The present invention aims to provide a high-frequency heating device that not only provides a free power supply device but also stabilizes the cathode temperature of the magnetron to improve the life of the magnetron and has significantly improved reliability.

最近、高周波加熱装置においては、電源装置の小型軽量
イL低コスト化を図るためサイリスタインバータ等を用
いる電源装置が提案され注目を浴ている。
Recently, in high-frequency heating devices, a power supply device using a thyristor inverter or the like has been proposed in order to make the power supply device smaller, lighter, and lower in cost, and has been attracting attention.

以下その構成を第1図に基いて説明する。図番こおい−
C、1、1’は商用電源端子、2は整流器、3はコンデ
ンサで単方向電源を構成している。4はインダクタで、
昇圧トランス6の1次巻線W、とコンデンサTより成る
直列共振回路、および逆導通サイリスタ5と共に簡易型
直列インバータを形成している。
The configuration will be explained below based on FIG. 1. Picture number is cool.
C, 1, 1' are commercial power supply terminals, 2 is a rectifier, and 3 is a capacitor, forming a unidirectional power supply. 4 is an inductor,
Together with the primary winding W of the step-up transformer 6, a series resonant circuit consisting of the capacitor T, and the reverse conduction thyristor 5, a simple series inverter is formed.

今、スイッチング制御回路8により逆導通サイリスタ5
は、例えば18KHz〜28にト程度の超音波周波数域
で、トリガされると前記直夕1供振回路には、前記トリ
ガ周波数に等しい周波数の高周波電力が発生する。
Now, the reverse conduction thyristor 5 is controlled by the switching control circuit 8.
is an ultrasonic frequency range of, for example, 18 KHz to 28 KHz, and when triggered, high-frequency power having a frequency equal to the trigger frequency is generated in the direct-wavelength oscillator circuit.

したがつて、昇圧トランス6の2次巻線W2には高周波
高圧電力が発生し、ダイオード9a、9b、コンデンサ
10a、10bにより成る整流回路を介して、マグネト
ロン11に直流高圧を供給する。また、昇圧トランス6
の第2の低圧2次巻線W3はマグネトロン11のカソー
ドにカソード加熱電力を供給し、カソード温度を高める
Therefore, high frequency high voltage power is generated in the secondary winding W2 of the step-up transformer 6, and DC high voltage is supplied to the magnetron 11 via a rectifier circuit including diodes 9a, 9b and capacitors 10a, 10b. In addition, step-up transformer 6
The second low-voltage secondary winding W3 supplies cathode heating power to the cathode of the magnetron 11 to increase the cathode temperature.

したがつて、マグネトロンは、発振し誘電加熱が可能と
なる。このような高周波加熱装置の電源装置は、商用周
波数の電力を漏洩トランスを用いて直接高圧電力に昇圧
するものに比べ、小型軽量化・低コスト化が可能となる
。しかしながら、第1図のごとき電源装置では、次のよ
うな問題があつた。すなわち、第1図のような回路によ
りマグネトロン11の電波出力を小さくするべく、サイ
リスタ5のトリガ周波数を低くしていくと、マグネトロ
ン11のカソート−の供給電力も低下し、したがつてカ
ソードの温度は低下し、あまり低くするとモーデイング
を発生してしまう等の不都合を生じ、マグネトロン11
の信頼囲を著しく損う危険性があつ1らまた、マグネト
ロン11の電波出力を大きくしていくと、ヒータ電力(
カソート−の供給電力)も大きくなることから、マグネ
トロンカソードのバツクボンバードメントによる温度上
昇が大きいときに、ヒータ電力も大きくなるという結果
を生じ、このたきにカソードの信頼性はより一層低下せ
ざるを得なかつた。
Therefore, the magnetron oscillates and dielectric heating becomes possible. A power supply device for such a high-frequency heating device can be smaller, lighter, and lower in cost than a power supply device that directly boosts commercial frequency power to high-voltage power using a leakage transformer. However, the power supply device shown in FIG. 1 has the following problems. That is, when the trigger frequency of the thyristor 5 is lowered in order to reduce the radio wave output of the magnetron 11 using the circuit shown in FIG. If it is too low, it will cause problems such as moding, and the magnetron 11
There is also a risk of significantly damaging the reliability range of the heater power (1).
Since the power supplied to the cathode also increases, when the temperature rise due to back bombardment of the magnetron cathode is large, the heater power also increases, and the reliability of the cathode is inevitably reduced further. I didn't get it.

さらに、このような電源装置においては、起動時に高圧
電力が小さく、ヒータ電力を大きい状態であることが望
ましいが、このような高圧、低圧電力の供給は困難であ
つた。
Further, in such a power supply device, it is desirable that the high voltage power is low and the heater power is high at the time of startup, but it has been difficult to supply such high voltage and low voltage power.

すなわち、起動時のヒータ電力を大きくしてマグネトロ
ンの立上り時間を短くしようとする場合には、サイリス
タ5のトリガ周波数を高くしてインバータの出力電圧を
大きくし昇圧トランス6の2次巻線W3に発生する霜圧
を大きくすることが必要であるが、このようlこするこ
とにより、同時に、高圧2次巻線W2にも非常に高い電
圧が発生してしまうのである。したがつて、ダイオード
9a,9b,コンデンサ10a,10bにとつては、極
めて厳しい電圧条件とならざるを得なかつた。本発明は
上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、以下本発明の
実施例を第2図〜第10図を参照して説明する。
That is, when trying to shorten the rise time of the magnetron by increasing the heater power at startup, the trigger frequency of the thyristor 5 is increased to increase the output voltage of the inverter, and the output voltage of the secondary winding W3 of the step-up transformer 6 is increased. Although it is necessary to increase the generated frost pressure, this rubbing also causes a very high voltage to be generated in the high-voltage secondary winding W2. Therefore, the voltage conditions for the diodes 9a, 9b and capacitors 10a, 10b have to be extremely severe. The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks, and embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 10.

なお上記従来の構成と同一部分は同一番号を使用し、そ
の説明を省略する。第2図において、12はヒータトラ
ンスで、その1次巻線には直列に直流阻止用コンデンサ
13が接続されている。この直流阻止用コンデンサ13
がないと、このようなインバータの起動は、商用電源投
入と同時に行わねばならず、実際上、不可能である。こ
の構成によりマグネトロン11に高圧電力とヒータ電力
を供給する構成としサイリスタ5のトリガ周波数FO(
=L)を変化させることによりマグネトロン電波出力P
Oを600Wから60Wまで変化させたとき、サイリス
タ5の端子電圧の交流成分sの変化をみると、100(
f)から90%程度までしか変化しないのである。
Note that the same numbers are used for the same parts as in the conventional configuration described above, and the explanation thereof will be omitted. In FIG. 2, 12 is a heater transformer, the primary winding of which is connected in series with a DC blocking capacitor 13. This DC blocking capacitor 13
Without it, starting such an inverter would have to be done at the same time as commercial power is turned on, which would be practically impossible. With this configuration, high voltage power and heater power are supplied to the magnetron 11, and the trigger frequency FO of the thyristor 5 (
=L) by changing the magnetron radio wave output P
Looking at the change in the AC component s of the terminal voltage of the thyristor 5 when O is changed from 600W to 60W, it is found that 100(
It only changes by about 90% from f).

すなわち、POが600WのときのVsの値を100と
するとき、POが60WのときのVsの値は約90であ
り、POの600Wから60Wまでの変化に対して、1
0%程度しかVsは変化しないのである。この原理を第
2図におけるマグネトロン11のヒータ電力供給回路の
みを示す第7図aを参照して説明する。すなわち、第7
図aはサイリスタ5の端子電圧の交流成分Vsを電源と
考えたものである。今、コンデンサ13の容量をC、ヒ
ータトランス12の1次、2次インダクタンスをLp,
Lsl次、2次巻線の結合係数をK、巻数比をn、マグ
ネトロンヒータ回路のフイルタチヨーク15a,15b
を含めたインピーダンスをZin=RK+JCl)LK
、として、等価回路に表すと、第7図bのようになる。
RK,LKは、力ソータの抵抗値、ヒータ回路のインダ
クタンスである。第7図bにおいて、インダクタンスK
Lpを有するブランチに流れる電流をI(KLp)、イ
ンダクタンス(1−K)Lp,LK−N2、および抵抗
RK−N2を有するブランチに流れる電流を1(RK−
N2)とし、インダクタンスKLpの端子電圧をVs′
とすると、但し、N)/Rぇ・N2)2{2勾δ・{(
1−K)Lp+N2Lml〕2と表すことができる。
In other words, when the value of Vs when PO is 600W is 100, the value of Vs when PO is 60W is approximately 90, and for a change in PO from 600W to 60W, 1
Vs changes only by about 0%. This principle will be explained with reference to FIG. 7a, which shows only the heater power supply circuit of the magnetron 11 in FIG. 2. That is, the seventh
In Figure a, the AC component Vs of the terminal voltage of the thyristor 5 is considered as a power source. Now, the capacitance of the capacitor 13 is C, the primary and secondary inductances of the heater transformer 12 are Lp,
Lsl order, the coupling coefficient of the secondary winding is K, the turns ratio is n, the filter yoke 15a, 15b of the magnetron heater circuit
The impedance including Zin=RK+JCl)LK
When expressed as an equivalent circuit as , it becomes as shown in FIG. 7b.
RK and LK are the resistance value of the force sorter and the inductance of the heater circuit. In Fig. 7b, the inductance K
Let the current flowing in the branch with Lp be I(KLp), the current flowing in the branch with inductance (1-K) Lp, LK-N2, and resistance RK-N2 be 1(RK-
N2), and the terminal voltage of the inductance KLp is Vs'
Then, however, N)/Re・N2)2{2 slope δ・{(
1-K)Lp+N2Lml]2.

ここで、2πFO−K−Lp〉A となるようにFO,K,Lp,RK,LKを選ぶととな
る。
Here, if FO, K, Lp, RK, and LK are selected so that 2πFO−K−Lp>A, then

従つて、I(KLp)を.無視すると、第7図bの回路
は、同図cの回路で近似することができる。
Therefore, I(KLp). Ignoring this, the circuit of FIG. 7b can be approximated by the circuit of FIG. 7c.

第7図cにおいて、L=2・(1−K)Lp+N2・L
Kである。
In Figure 7c, L=2・(1−K)Lp+N2・L
It is K.

ここでヒータへの供給電力Pを考えると、ただし、 ?2πFO,X=ωL(1−ー) ラ ω2T,,−, がつて、ヒータへの供給電力PHは した X〉RとなるようにFOおよびCの値を選べば、PlI
l゜iζノ4と表わすことができ、さらに、−.Oとな
るようにCの値とFOとを選んでω2LCくなると、I
Hは、減少する特性を有する電源回路とすることができ
る。
Considering the power P supplied to the heater, however, ? 2πFO,
It can be expressed as l゜iζノ4, and -. If we choose the value of C and FO so that O and it becomes ω2LC, then I
H can be a power supply circuit with decreasing characteristics.

また、ヒータトランス12とコンデンサ13を適当に設
計することにより、POに対するIHの変化の程度は、
最も好ましい状態に設計することができる。
In addition, by appropriately designing the heater transformer 12 and capacitor 13, the degree of change in IH with respect to PO can be
It can be designed in the most favorable condition.

すなわち、第8図において、従来4のようなPOとPH
の関係であつたものを8のようにすることができるもの
である。
That is, in FIG. 8, PO and PH as in conventional 4
What used to be the relationship 8 can be changed to 8.

さらに、起動時において次に述べるような利点を有して
いる。
Furthermore, it has the following advantages at startup.

第10図を参照して説明する。,..71:==:X。
”==.;4訪名:を変化させることにより、インバー
タが実施例のごとくサイリスタインバータの場合、転流
失敗を防止でき、さらに、商用電源ラインからの急激な
電流の流入を防止できるから、ラインインピーダンスに
よる電源電圧の急激な低下を防止でき、他の電気機器、
器具への影響を小さくできる。このような起動制御をし
た場合、ヒータへの供給電力PHCくb図のように変化
する。すなわち、従来は破線のようにPHはTOと共1
こ小い方から、除々に大きくなつていつたが、本発明に
よれば、PHは、実線のごとく大きい方から小さくなつ
ていく。そして、C図のように、マグネトロンのアノー
ドカソード間電圧VAKは変化し、またアノード電流1
Aはd図のように立ち上る。すなわち、本発明によれば
、マグネトロンの発振の立ち上りの開始時期が速くなり
、しかも立ち上り時間Trも短くなる。
This will be explained with reference to FIG. 、. .. 71:==:X.
By changing ``==.; 4 visit name:, if the inverter is a thyristor inverter as in the embodiment, commutation failure can be prevented, and furthermore, sudden inflow of current from the commercial power line can be prevented. It can prevent sudden drops in power supply voltage due to line impedance, and
The effect on equipment can be reduced. When such startup control is performed, the power PHC supplied to the heater changes as shown in the diagram. In other words, conventionally, PH and TO were equal to 1, as shown by the broken line.
However, according to the present invention, the PH gradually becomes smaller from the larger side as shown by the solid line. Then, as shown in diagram C, the anode-cathode voltage VAK of the magnetron changes, and the anode current 1
A rises as shown in figure d. That is, according to the present invention, the start time of the rise of magnetron oscillation becomes faster, and the rise time Tr is also shortened.

したがつて、秒速調理にふさわしいものとなり、かつ、
マグネトロンが立ち上り時間Trの間におちいる異常発
振モードでの動作時間が短くなるから、マグネトロンの
寿命を著しく改善できる。さらに、起動時に発生するA
K(7)起動電圧VAK2は、従来のAKlに比べて低
いものとなり、高圧回路の低コスト化・信頼度向上を実
現できる。
Therefore, it is suitable for quick cooking, and
Since the operating time of the magnetron in the abnormal oscillation mode during the rise time Tr is shortened, the life of the magnetron can be significantly improved. Furthermore, A that occurs at startup
The K(7) starting voltage VAK2 is lower than that of the conventional AKl, making it possible to reduce the cost and improve the reliability of the high voltage circuit.

第3図〜第6図は本発明の他の実施例を示すもので、上
記実施例と同等の効果を奏することができる。すなわち
、本発明は『共振回路を付勢するスイツチ手段のスイツ
チング周波数を変えて共振回路に励起される電圧(出力
電圧)を変化させたとき、スイツチ手段の端子電圧の交
流成分があまり変化しない』ことを利用したものである
ので、このような様々の実施態様をとることができるの
である。また特に第5図、第6図は半導体スイツチ素子
を2個用いた実施例を示すものである。なお、第2図〜
第6図の実施例において整流器2を除去し、逆導通サイ
リスタ5のかわりに、逆並列に逆阻止サイリスタを用い
ることも可能で、本発明は、第2図〜第6図の実施飾こ
限定されるものでない。以上の説明から明らかなように
本発明によれば電波出力制硫囲が広くかつマグネトロン
の寿命を著しく改善し、しかも小型軽量イL低コスト化
された高周波加熱装置を提供することができる。
3 to 6 show other embodiments of the present invention, which can achieve the same effects as the above embodiments. In other words, the present invention provides that ``when the switching frequency of the switching means that energizes the resonant circuit is changed to change the voltage excited in the resonant circuit (output voltage), the alternating current component of the terminal voltage of the switching means does not change much.'' Since it takes advantage of this fact, it can be implemented in various ways. In particular, FIGS. 5 and 6 show an embodiment using two semiconductor switch elements. In addition, Figure 2~
It is also possible to remove the rectifier 2 in the embodiment shown in FIG. 6 and use a reverse blocking thyristor in antiparallel in place of the reverse conduction thyristor 5, and the present invention is limited to the embodiment shown in FIGS. It is not something that can be done. As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a high-frequency heating device that has a wide radio wave output range, significantly improves the life of the magnetron, and is small, lightweight, and low in cost.

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

第1図はインバータ回路を用いた従来の高周波加熱装置
における電源装置の回路図、第2図は本発明の高周波加
熱装置における電源装置の一実施例を示す回路図、第3
図〜第6図は本発明の他の実施例を示す回路図、第7図
A,b,cはヒータ回路の等値回路図、第8図はヒータ
電力PHと電波出力POの関係を示す図、第9図は本発
明の回路による作動状態を示す説明図、第10図a−d
は起動時の状態を示す説明図である。 5・・・・・・半導体スイツチ素子、6・・・・・・昇
圧トランス、8・・・・・・スイツチング制御回路、1
1・・・・・・マグネトロン、12・・・・・・ヒータ
トランス、13・・・・・・コンデンサ。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device in a conventional high-frequency heating device using an inverter circuit, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the power supply device in a high-frequency heating device of the present invention, and FIG.
Figures 6 to 6 are circuit diagrams showing other embodiments of the present invention, Figures 7A, b, and c are equivalent circuit diagrams of heater circuits, and Figure 8 shows the relationship between heater power PH and radio wave output PO. Figures 9 and 9 are explanatory diagrams showing operating states of the circuit of the present invention, Figures 10a-d
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state at startup. 5... Semiconductor switch element, 6... Step-up transformer, 8... Switching control circuit, 1
1... Magnetron, 12... Heater transformer, 13... Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1個または複数個の半導体スイッチ素子と、この半
導体スイッチ素子を制御するスイッチング制御手段と、
前記半導体スイッチ素子により付勢される直列または並
列共振回路と、この共振回路に接続された昇圧トランス
と、この昇圧トランスにより付勢されるマグネトロンと
、前記半導体スイッチ素子の1つに並列に接続され前記
マグネトロンのカソード加熱電力を供給するヒータトラ
ンスとを備えた高周波加熱装置。 2 ヒータトランスの1次巻線には直列にコンデンサを
接続した特許請求の範囲第1項記載の高周波加熱装置。 3 スイッチング制御手段は、起動時にスイッチング周
波数が所定の低い周波数から連続的または段階的に上昇
して設定周波数になり、半導体スイッチ素子を制御する
構成とした特許請求の範囲第1項記載の高周波加熱装置
[Claims] 1. One or more semiconductor switching elements, switching control means for controlling the semiconductor switching elements,
A series or parallel resonant circuit energized by the semiconductor switch element, a step-up transformer connected to the resonant circuit, a magnetron energized by the step-up transformer, and a magnetron connected in parallel to one of the semiconductor switch elements. A high-frequency heating device including a heater transformer that supplies cathode heating power of the magnetron. 2. The high frequency heating device according to claim 1, wherein a capacitor is connected in series to the primary winding of the heater transformer. 3. The high-frequency heating according to claim 1, wherein the switching control means is configured to increase the switching frequency continuously or stepwise from a predetermined low frequency to a set frequency at startup to control the semiconductor switching element. Device.
JP4954877A 1977-04-28 1977-04-28 High frequency heating device Expired JPS5931839B2 (en)

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