JPS6116631Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電磁調理器等の高周波誘導加熱装置に
関し、ワークコイルに対する一般的に出力素子と
云われるGCS等より構成されるスイツチング素
子が破損したとき、それ以外の部分の回路素子が
受ける被害を最少限にくいとめるように考慮した
ものである。

本考案による装置を説明するに先だつて、従来
の装置を第１図について説明する。

１は装置の主回路、２ａ及び２ｂは商用交流電
流の入力端子、３は整流回路、４は平滑回路、５
はワークコイル、６はダンパダイオード、７は出
力素子即ちGCS等から構成されるスイツチング
素子である。８は全体としてスイツチング素子７
に対する制御回路を示すものであつて、これにつ
いて簡単に説明すると、９は変圧器、１０はその
２次側に接続された整流回路、２０ａ及び２０ｂ
は平滑用コンデンサである。尚、この正極側電圧
は例えば＋9V、負極側のそれは−9Vに選ばれ
る。１１はいわゆるプリドライブ回路であつて、
駆動用信号の入力端子１２に接続されたトランジ
スタ１３と、そのコレクタ及びエミツタに夫々接
続されたトランジスタ１４ａ及び１４ｂとより構
成されている。このプリドライブ回路１１の次段
にはドライブ回路１５が接続されており、これは
トランジスタ１６ａ及び１６ｂと、これらの次段
に接続された出力用トランジスタ１７ａ及び１７
ｂとから構成されており、トランジスタ１６ａと
１７ａ、及び１６ｂと１７ｂとはいわゆるダーリ
ントン接続され、出力トランジスタ１７ａと１７
ｂとは、いわゆるコンプリメンタリプツシユプル
に接続されてドライブ回路１５が形成されてい
る。そしてこれらトランジスタ１７ａ及び１７ｂ
の接続点が出力端子１８となり、これがコイル１
９を通じてスイツチング素子７のゲートに接続さ
れている。２４は抵抗器である。

よつて端子１２に、第２図に示す如きスイツチ
ング信号Ｓが供給されることにより、これがプリ
ドライブ回路１１により増幅され、更にドライブ
回路１５において電力増幅されてスイツチング素
子７のゲートに供給され、これがスイツチング駆
動してワークコイル５に高周波電流が供給される
ものであること周知の如くである。

ところで、この種の装置において、何らかの原
因でスイツチング素子７が損傷すると、他の部分
迄影響を受けることが多い。即ち一般的に見てこ
のスイツチング素子７例えばGCSのアノード−
ゲート間がシヨートすることが多い為、この場
合、端子２ａ又は２ｂ（これには一般的には商用
交流を供給する）より、GCS７のアノード−ゲ
ート−コイル１９を通じてトランジスタ１７ｂに
交流電流が流れ、熱破壊を生ずる。又出力トラン
ジスタ１７ａの耐圧が交流電圧のピーク値、即ち
140V以下であると、このトランジスタも瞬時に
耐圧がオーバーして破壊するおそれがある。更に
トランジスタ１７ａ又は１７ｂが破壊すると、こ
れらのトランジスタ１７ａ及び１７ｂを通じてそ
れらの前段のトランジスタ又はその他の回路部分
にも交流電流が流れるようになり、これらの部品
を破壊する等のおそれがある。尚通常はヒユーズ
を挿入して保護しているが、これらの破壊は一般
的にヒユーズが切断する以前に生ずることが多
い。

本考案はこれらの欠点を回避し、即ちGCS７
が何らかの原因で損傷しても、その被害が広範囲
に及ぶのを回避するようにしたものである。

第３図について本考案による装置を説明する
に、第１図との対応部分には、同一符号を附し
て、その説明を省略する。尚、本例ではプリドラ
イブ回路１１及びドライブ回路１５は、第１図の
場合と異なるが、この相違は、本考案の要旨には
関係はない。

本考案においては、ドライブ回路１５の出力ト
ランジスタ１７ａ及び１７ｂのうち、スイツチン
グ素子７の不導通用（オフ用）トランジスタ１７
ｂのオン用トランジスタ１７ａとは反対側の電極
と、スイツチング素子７の接地との間に、ダイオ
ード２１を接続し、更に出力トランジスタ１７ａ
の耐圧が低い場合に、トランジスタ１７ａと出力
端子１８との間に、この電流方向に沿つて、交流
電源端子２ａ，２ｂ間に印加される電圧のピーク
値よりも大なる耐圧値をもつダイオード２２を挿
入するものである。

この構成によれば、ダイオード２２は、オン用
トランジスタ１７ａのコレクタ−エミツタを通ず
る電流に対して順方向に挿入されているので、ト
ランジスタ１７ａの動作上何ら支障を生ずること
がない。又ダイオード２１は、そのアノード側が
そのカソード側より常時低い電圧状態にあるの
で、このダイオード２１も常時オフ状態にある。
従つて正常な動作状態では、上述したダイオード
２１，２２を設けたことによる影響はない。

次にスイツチング素子７即ちGCSのアノード
−カソードが短絡した場合には、ダイオード２２
によつて出力トランジスタ１７ａへ電流が流れよ
うとするのを阻止することができる。又出力トラ
ンジスタ１７ｂに流れようとする場合には、一般
的に主回路１側が、制御回路８側に比してインピ
ーダンスが低い為に、GCS７のアノード−ゲー
トを通じた交流電流はコイル１９−トランジスタ
１７ｂのコレクタ−エミツタ−ダイオード２１を
通つて接地へ流れることになる。よつてこの場合
は出力トランジスタ１７ｂが破壊するか、又は電
源のヒユーズが切断することによつて、交流電流
の流入は停止し、従つて他の部品が破壊するのを
回避することができる。尚、一般的には、出力ト
ランジスタ１７ａ，１７ｂとスイツチング素子７
とは近接して配置されるものであるから、上述し
たダイオード２１のリード線の長さも極めて短か
くなり、そのインピーダンスが上昇することもな
い。

以上説明したように、本考案によれば、何らか
の原因でスイツチング素子７が損傷した場合にお
いても、トランジスタ１７ｂのみを損傷する程度
で、その他の部品を保護することができる特徴を
有する。この場合、出力トランジスタ１７ａとし
て、高耐圧のものを使用することによつて、ダイ
オード２２を省略することもできる。

尚、スイツチング素子７としてGCSを使用し
た場合にあつては、これをオン（導通）させるに
は1A程度の電流を供給すればよいが、これをオ
フさせるには15A程度の大きな電流を必要とする
ので、ドライブ回路１５としては従来、第１図に
示すようなダーリントン接続をもつて大きなｈ_FE
を得るようにしている。ところがこの場合は出力
トランジスタ１７ａ及び１７ｂのうち、特にオフ
用トランジスタ１７ｂについては、これに流れる
電流が上述したように極めて大きいことから、そ
のストレーヂタイムが長くなつて、スイツチング
特性が劣化する欠点がある。更にこのトランジス
タ１７ｂのコレクタ−エミツタ間のサチユレーシ
ヨン電圧も、このトランジスタ１７ｂの前段にト
ランジスタ１６ｂが接続されていることから、通
常1.4V以下になり得ず、高い電圧に保持され
る。

一方、スイツチング素子７を最良の状態でドラ
イブするには、負極性電圧−Ｖ_B（本例では−
9V）を、スイツチング素子７のゲートの逆バイ
アスブレークダウン電圧より極く僅かに高い電圧
に設定するのが良い。しかし乍ら、端子２ａ，２
ｂに印加される電源電圧の変動等を考えると、こ
の電圧−Ｖ_Bを上述した値に設定することは危険
であり、電圧変動によつてスイツチング素子７を
破損させるおそれがある。このような状態で、上
述したサチユレーシヨン電圧が高いことは、電源
利用率が悪く、即ち、それだけ電源電圧−Ｖ_Bを
より低く（大きく）設計しなければならない欠点
がある。

第３図に示す制御回路８は、このような点を回
避したものであつて、＋Ｖ_Bラインと−Ｖ_Bライン
との間に抵抗器２３と、プリドライブ回路を構成
するトランジスタ１１のコレクタ−エミツタを通
ずる回路とを直列に接続したものであり、出力ト
ランジスタ１７ａと１７ｂとのベースを、共にト
ランジスタ１１のコレクタに接続している。

この構成によれば、トランジスタ１１をプリド
ライブとして使用していることから、これには比
較的大きな電流を流すように設計され、これによ
つて抵抗器２３を低い抵抗値に設定できる。そし
てこのトランジスタ１１は出力トランジスタ１７
ｂと共に、複合ダーリントンと類似した状態で動
作し、トランジスタ１７ｂのｈ_FEの不足を補つて
いる。即ちトランジスタ１１のオン時に出力トラ
ンジスタ１７ｂもオンし、よつてスイツチング素
子７に比較的大電流を流してこれをオフする。又
トランジスタ１１のオフ時には出力トランジスタ
１７ａがオンし、スイツチング素子７をオンす
る。この場合は比較的小電流でよい。そして出力
トランジスタ１７ｂがオフした後は、抵抗値の低
い（例えば180Ω）抵抗器２３を通じて出力トラ
ンジスタ１７ｂのキヤリアを引出すので、そのス
トレーヂタイムを極めて短かくでき、よつてドラ
イブ回路１５のスイツチング特性を改善すること
ができる。尚抵抗器２４の抵抗値は例えば（15
Ω）に選び得る。

又出力トランジスタ１７ｂのコレクタ−エミツ
タ間のサチユレーシヨン電圧が約0.8Vになり、
よつて第１図の場合（この場合は約1.4V）に比
してそれ丈け電源利用率が向上し、トランジスタ
１７ｂの発熱もそれ丈け抑えることができる特徴
がある。

尚、第４図に一部分を示すように、トランジス
タ１１に対する−Ｖ_B′を安定化電源より供給する
ことにより、端子２ａ及び２ｂに供給される電源
の電圧変動に関係なく、出力トランジスタ１７ｂ
を常に最良の状態即ちスイツチング素子（GCS
等）に最も深く逆バイアスをかけてこれをオフさ
せるようになし、且つそのゲートに対するブレー
クダウンの生ずるのを回避することができる。勿
論第３図に示す−Ｖ_Bの電圧全体を安定化させる
ことも考えられるが、トランジスタ１１のみの電
源を安定化させる場合は、その費用が安価になる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を説明する為の誘導加熱装置の
一例を示す接続図、第２図はその説明の為の波形
図、第３図は本考案による保護装置の一例を示す
接続図、第４図は他の実施例を示す一部の接続図
である。 ５はワークコイル、７はスイツチング素子、１
１はプリドライブ回路、１５はドライブ回路、２
１はダイオードである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ワークコイルに直列に接続されたスイツチング
   素子のゲート電極に対して、該スイツチング素子
   の導通用トランジスタと不導通用トランジスタと
   がプツシユプル接続されて構成されてなる出力回
   路の出力端よりスイツチング信号が与えられるよ
   うになされた誘導加熱装置において、上記不導通
   用トランジスタの上記導通用トランジスタとは反
   対側の電極と上記スイツチング素子の接地との間
   にダイオードを接続してなる誘導加熱装置の保護
   装置。