JPS6036688B2 - 保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば高周波加熱装置に適用され、電源の整流
回路から負荷回路に供給される入力電流が過大になるこ
とを防止する保護回路に関する。

第１図は本発明を適用しうる高周波加熱装置及びその保
護回路を示すもので、１は商用電源を示し、２は例えば
ダイオードがブリッジ接続された整流回路を示し、３は
整流回路２の負荷となるィンバータを示す。ィンバータ
３は直流を交流に変換して加熱コイル４に供給するもの
で、発振器、この発振器の出力でスイッチングされるス
イッチングトランジスタ、ダンパーダィオード等から構
成されている。また整流回路２とィンバータ３の間には
必要に応じて平滑回路が設けられている。そしてィンバ
ータ３で形成された高周波電流が加熱コイル４に供給さ
れることで加熱コイル４より高周波磁束が発生し、加熱
コイル４に近接して調理用のなべがおかれれば、このな
べを高周波磁束が貫いてうず電流が流れ、なべが発熱す
ることになる。かかる高周波加熱装置においてィンバー
夕３に対して整流回路２より供給される入力電流が定格
以上の過大なものとなれば危険であるから、入力電流を
制限する保護回路が設けられている。即ち整流回路２の
入力電流１，、出力電流１２又は１３の何れか例えば出
力電流１３が電流検出回路５に供給され、その出力が整
流回路６に供給され、その整流出力が比較検出回路７に
供給される。この比較検出回路７は電流１３が大きくな
ったときは出力パワーを減少させることによって電流１
３の大きさを制限するような制御信号を発生する。この
制御信号が増幅器８を介して出力制御回路９に加えられ
る。出力制御回路９はィンバータ３のスイッチング周波
数を決定する発振器の発振周波数を出力調整手段１０に
よって変化させ、例えば発振周波数を上昇させることに
よって出力パワーを低下させるようにして出力パワーを
変化させるためのもので、上述の制御信号が出力調整手
段１０の電圧に重畳されることになる。従来の保護回路
においては、整流回路９は平均値整流回路又はピーク値
整流回路の何れかの構成とされていたので下記のような
問題点があった。

まず、商用電源１の交流信号波形則ら電流検出回路５で
検出される電流波形は、実際には第２図に示すように正
しい波形（正弦波）Ｓ，以外に頂部が押しつぶされて台
形波状の波形Ｓ２と、頂部がとがった三角形波状の波状
Ｓ３とがありうる。従って整流回路６が平均値整流回路
の構成であれば、第２図Ａに示すように、何れの波形も
その平均値が所定レベルＬを越えないように制御される
。このため波形Ｓ，及びＳ２については所期の目的を達
成できるが、波形Ｓ３の場合はピーク値が破線で示す適
正レベルを越えてしまい、その結果、ィンバー夕３のス
イッチング素子が破壊されるおそれがある。一方、整流
回路６をピーク値整流回路の構成とした場合は、第２図
Ｂに示すように何れの波形のピーク値も破線で示す所定
（適正）レベルｌｏに制限されるが、平均値は実線で示
すように異なり、波形Ｓ２の平均値が他の波形Ｓ，及び
Ｓ３の平均値に比して大となる。このため電源の波形が
Ｓ２で示すようなものであると、入力電流（入力電力）
が過大となり、家庭のプレー力がとびやすくなったり、
高周波数加熱装置の発熱が大きくなる。また、平均値整
流回路は比較的大きい時定数を有しているために応答が
遅いという欠点もある。本発明はかかる従来の保護回路
の問題点を解決せんとするものである。本発明は入力電
流の平均値及びピーク値の両者を検出し、その何れか一
方が予め設定された基準レベルを越ようとすることを制
限するようにしたものである。

第３図は本発明のブロック図であり、電流検出回路から
例えば全波整流回路の入力信号が端子１１に供給され、
この入力信号の平均値が第１の検出回路１２ａにより検
出されると共に、そのピーク値が第２の検出回路１２ｂ
で検出される。

第１の検出回路１２ａの出力は比較回路１４に供給され
、制限しようとするレベルに関連した基準レベルと比較
される。また、第２の検出回路１２ｂの出力も共通の比
較検出回路１４で基準レベルと比較されるが、平均値よ
りピーク値は大きいためにレベル補正回路１３が第２の
検出回路１２ｂと比較検出回路１４の間に設けられてい
る。この比較検出回路１４の出力に、第１の検出回路１
２ａ又はしベル補正された第２の検出回路１２ｂが何れ
か一方が基準レベルを越えたときに信号が発生し、この
信号が増中器８で増幅されて端子１５に制御信号が生じ
、この制御信号により第１図と同様に出力パワーが減少
されて入力電流が制限される。第４図は、上述の本発明
の一実施例を示すものである。

この例では入力電流をィンバータ３の接地側電源端子と
接地間に挿入された抵抗１６によって検出している。従
って入力端子１１には全波整流回路の入力電圧が供給さ
れる。入力端子１１は抵抗１７及びコンデンサー８の直
列回路を介して接地され、抵抗１７及びコンデンサー８
の接続点が抵抗１９を介して接地される。抵抗１７，１
９及びコンデンサ１８は第１の検出回路１２ａを構成し
、入力電圧の平均値がトランジスタ２０のベースに加え
られる。また入力端子１１が抵抗２２及び２３を介して
接地される。第２の検知回路１２ｂはピ−ク値を検出す
るものであるから、入力端子１１の入力電圧をそのまま
利用でき、抵抗２２及び２３はしベル補正回路１３を構
成している。この抵抗２２及び２３の接続点がトランジ
スタ２３のベースに接続される。トランジスタ２０及び
２１は互いのコレクタ及びェミツタが共通接続され、こ
のヱミッタ共通接続点に抵抗２４及び２５で電源電圧が
分割されてなる基準電圧が与えられている。

また、コレクタ共通接続点よりトランジスタ２６を介し
て出力が取り出されるが、トランジスタ２６のコレクタ
が抵抗２７を介してェミッタ共通接続点に接続される負
帰還路が設けられ、動作の安定化が図られている。更に
積分用のコンデンサ２８が設けられて比較検出回路１４
が構成される。この比較検出回路の出力がトランジスタ
２９からなる増幅器８で増幅され、出力端子１５に制御
電圧が発生する。上述の構成において、入力端子１１に
加えられる電圧波形が正常な波形Ｓ，であるとき‘ま、
第５図に示すようにピーク値では１，を越えないように
、平均値では１２を越えないように制限される。この場
合、入力電流が電源投入時、電源電圧の急変時等で早い
変化で過大となったときは、トランジスタ２１が直ちに
導適するから、出力端子１５の制御電圧は低下し、例え
ば出力制御回路９からィンバータ３の発振器に供給され
る出力制御電圧も下がり、その結果発振周波数が上昇し
、出力パワーが小とされる制限動作が行われる。このよ
うに応答が早く素子の破壊等を阻止できる。また、頂部
がつぶれたような波形Ｓ２が過大となる場合、過大にな
った当初ではトランジスタ２１による検出で波苑炎２の
ピーク値が１，のレベルに制限されるが、その後は、平
均値の上昇がトランジスタ２０によって検出されるので
、定常的には第５図に示すように、平均値が１２のレベ
ルに制限される。従って単にピーク値を制御する従釆の
構成のように、入力電力が過大となる危険はない。更に
、頂部がとがった波形Ｓ３の場合は、平均値が波形Ｓ，
及びＳ２に比して小さいから、このときはピーク値が１
，のレベルを越えないように制限される。この波形Ｓ３
は、ピーク値を制限しているために、平均値は第５図に
おいて１３で示すように低くなってしまうが、過大入力
を抑える目的は充分達せられる。以上の説明から明かな
ように、本発明に依れば、商用電源の波形力Ｓ２或いは
Ｓ３で示すように、正常でない場合においても、平均値
が大きくなりすぎて入力電力が過大となったり、ピーク
値が過大となることを防止でき、冒頭に説明したような
平均値又はピーク値の何れか一方のみを検出する従来の
保護回路の欠点を一掃することができる。

また、平均値のみを検出する場合とは異なり、電源投入
時、電源電圧の急変時等の瞬時的な変化でも応答でき、
応答性が良好である。上述の本発明の一実施例は整流回
路２よりィンバータ３に供給される入力電流を制限する
電流リミッ夕形の保護回路であるが、入力電力が過大と
なることを防止する電力ＩＪミッタ形の保護回路にも本
発明は適用することができる。

電力リミッタ形の場合では、整流回路２から負荷回路３
に供給される入力電流を１とし、入力電圧をＶとしたと
きに、入力電力Ｐは、（Ｐ：Ｖ×１）となるから、前述
実施例と同様に入力電流を検出すると共に、入力電圧の
変動を検出する必要がある。第６図は電力リミッタ形の
保護回路に本発明を適用した他の実施例のブロック図で
ある。第６図において、３１は整流回路２の出力電圧則
ち電源電圧が入力様子３０より供給されて、この電源電
圧に比例したバイアス電圧を発生するバイアス回路であ
る。バイアス回路３１からのバイアス電圧は第１の検出
回路１２ａ及び第２の検出回路１２ｂに供給される。こ
のようにすれば、電源電圧が例えば上昇すると、比較検
出回路１４の基準レベルが一定であるから、電流制限レ
ベルが低くなり、入力電力が過大となることが防止され
る。なお、第６図において破線図示のように、バイアス
回路３１からのバイアス電圧を第２の検出回路１２ｂ‘
こ与える代わりにレベル補正回路１３に加えるようにし
ても良く、又はバイアス電圧によって比較検出回路１４
基準レベルを変化させるようにしても良い。第７図は本
発明の他の実施例の接続図である。

バイアス回路３１は、端子３０が抵抗３２及び３３の直
列回路を介して接地され、抵抗３２及び３３の接続点が
トランジスタ３４のベースに接続され、トランジスタ３
４のェミツタ及び接地間に抵抗３５及び平滑用のコンデ
ンサ３６の並列回路が接続されることによって構成され
ている。他の構成は第４図と同様である。そしてこのト
ランジスタ３４のェミツタに生じるバイアス電圧は電源
電圧に比例したものとなる。従って抵抗１７，１９及び
コンデンサ１８からなる第１の検出回路１２ａ並びに抵
抗２２，２３からなるレベル補正回路１３に対して上述
のバイアス電圧に付加することにより電力リミッタ形の
保護回路が実現されている。かかる本発明の他の実施例
も前述と同様に電源の波形が正常でない場合においても
良好な保護動作を行ない、応答性がすぐれているという
作用効果を奏することは明らかであろう。

なお、高周波加熱装置の出力制御の方法としては、ィン
バータ３のスイッチング周波数を変化させると共に、整
流回路２の整流動作を半波と全波で切り換える方法もあ
るが、かかる出力制御方式を有する装置に対しても同様
に本発明は適用できる。

更に、高周波加熱装置以外に対しても本発明は適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用しうる高周波加熱装置の保護回路
のブロック図、第２図は従来の保護回路の説明に用いる
波形図、第３図及び第４図は本発明の一実施例のブロッ
ク図及び接続図、第５図はその説明に用いる波形図、第
６図及び第７図は本発明の他の実施例のブロック図及び
接続図である。 １は商用電源、２は整流回路、３はィンバータ、９は出
力制御回路、１２ａは第１の検出回路、１２ｂは第２の
検出回路、１４は比較検出回路である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 商用電源に接続された整流回路と、この整流回路に
   接続された負荷回路と、上記整流回路から上記負荷回路
   に供給される入力電流の平均値を検出する第１の検出回
   路と、この入力電流のピーク値を検出する第２の検出回
   路と、第１及び第２の検出回路の出力を基準レベルとレ
   ベル比較し、第１及び第２の検出回路の何れか一方の出
   力とこの基準レベルとのレベル関係に応じた制御信号を
   発生する比較回路と、この制御信号により上記入力電流
   を実質的に制御する制御回路とからなる保護回路。