JPS62168383A - Radio frequency heater - Google Patents

Radio frequency heater

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JPS62168383A
JPS62168383A JP923486A JP923486A JPS62168383A JP S62168383 A JPS62168383 A JP S62168383A JP 923486 A JP923486 A JP 923486A JP 923486 A JP923486 A JP 923486A JP S62168383 A JPS62168383 A JP S62168383A
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楠木 慈
前原 直芳
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘導加熱器の電源や、誘電加熱用マグネトロ
ン駆動用の電源として、大電力の周波数変換器を用いる
ものについてスイッチ素子の改良をはかった高周波加熱
装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Field of Application The present invention aims to improve the switching element of a device that uses a high-power frequency converter as a power source for an induction heater or a power source for driving a magnetron for dielectric heating. This invention relates to a high frequency heating device.

従来の技術 このような方式の高周波加熱装置は、その電源トランス
の小型化、軽量化、あるいは低コスト化のために様々な
構成のものが提案されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various configurations of high-frequency heating devices of this type have been proposed in order to reduce the size, weight, or cost of the power transformer.

第6図は、従来の高周波加熱装置の回路図である。図に
おいて、商用電源1の電力はダイオードブリッジ2によ
り整流され、単方向電源が形成されている。3はインダ
クタ、4はコンデンサであってインバータの高周波スイ
ッチング動作に対するフィルりの役割を果すものである
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional high frequency heating device. In the figure, power from a commercial power source 1 is rectified by a diode bridge 2 to form a unidirectional power source. 3 is an inductor, and 4 is a capacitor, which serves as a filler for the high frequency switching operation of the inverter.

インバータは、電力伝達用インダクタンスとして機能す
る昇圧トランス6、トランジスタ7、ダイオード8およ
び駆動回路eにより構成されている。トランジスタ7は
駆動回路9より供給されるベース電流によって所定の周
期とデユーティ−(すなわち、オンオフ時間比)でスイ
ッチング動作する。この結果、第6図aのような電流工
a/d。
The inverter includes a step-up transformer 6 that functions as a power transfer inductance, a transistor 7, a diode 8, and a drive circuit e. The transistor 7 performs a switching operation with a predetermined period and duty (ie, on/off time ratio) by a base current supplied from the drive circuit 9. As a result, the electric current work a/d as shown in Fig. 6a.

すなわち、トランジスタ7のコレクタ電流ICとダイオ
ード8の電流Idが流れる。一方、トランジスタ7のオ
フ時にはコンデンサ5と一次巻線10との共振により第
6図すのような電圧vceがトランジスタ7のC−に間
に発生する。このため−次巻線10には高周波電力が発
生する。したがって、二次巻線11、及び三次巻線12
には各々高周波高圧電力および高周波低圧電力が生じる
。この高周波高圧電力はコンデンサ13およびダイオー
ド14により整流され、マグネトロン16のアノードカ
ソード間に供給され、一方、高周波低圧電力はカソード
ヒータに供給される。したがってマグネトロン16は発
振し誘電加熱が可能となるものである。なお、マグネト
ロン15はマグネトロン本体15aと、フィルタを構成
するコンデンサ16゜17.18.チョークコイ/L/
19.20とによ構成るものである。また21は駆動回
路9の電源トランスである。
That is, the collector current IC of the transistor 7 and the current Id of the diode 8 flow. On the other hand, when the transistor 7 is off, a voltage vce as shown in FIG. 6 is generated between the C- terminal of the transistor 7 due to the resonance between the capacitor 5 and the primary winding 10. Therefore, high frequency power is generated in the negative winding 10. Therefore, the secondary winding 11 and the tertiary winding 12
High-frequency high-voltage power and high-frequency low-voltage power are generated, respectively. This high frequency high voltage power is rectified by a capacitor 13 and a diode 14 and is supplied between the anode and cathode of the magnetron 16, while the high frequency low voltage power is supplied to the cathode heater. Therefore, the magnetron 16 oscillates and can perform dielectric heating. The magnetron 15 includes a magnetron main body 15a and capacitors 16, 17, 18, 16, 17, and 18, which constitute a filter. Choke carp/L/
19.20. Further, 21 is a power transformer of the drive circuit 9.

このような構成において、昇圧トランスらのコア断面積
は一次巻線10の両端に供給される電力の周波数が高い
程小さくなるので、たとえばインバータを20 kHz
−100kHz程度の周波数で動作させると商用電源周
波数のままで昇圧する場合に比べて昇圧トランスの重量
、サイズを数分の−から十数分の−にでき、電源部の低
コスト化が可能であるという特長を有するものである。
In such a configuration, the core cross-sectional area of the step-up transformer becomes smaller as the frequency of the power supplied to both ends of the primary winding 10 increases.
- Operating at a frequency of about 100 kHz can reduce the weight and size of the step-up transformer from a few to a dozen times lower than when boosting the voltage at the commercial power frequency, making it possible to reduce the cost of the power supply. It has the characteristics of:

トランジスタγのベースに供給されるベース電流rbは
第6図Cのように正電流rb+と負電流Ib−とより成
る。正電流より  はトランジスタ7のコレクタ電流I
cの最大値Icmに対してその電流増幅率(hfeたと
えば30)分の−よシ大きいことが必要である。また、
負電流xb−はトランジスタ7のスイッチングスピード
を速めスイッチング損失の増大を防止するために、トラ
ンジスタのベースエミッタ間を逆バイアスすることによ
って流れる電流である。正電流Ibは第6図’a 、 
’cよシ明らかなようにトランジスタ7の導通期間の間
のコレクタ電流rcの最大値Icm(たとえば40人)
によって決まる値Ibm  (たとえば2人)とするこ
とが必要であった。また、負電流Ibm−もコレクタ電
流Icの最大値Iceに応じて決まり(たとえば15人
)、Icmが大きいほど大電力が必要であった。
The base current rb supplied to the base of the transistor γ consists of a positive current rb+ and a negative current Ib-, as shown in FIG. 6C. From the positive current, the collector current I of transistor 7
It is necessary that the current amplification factor (hfe, for example, 30) is greater than the maximum value Icm of c. Also,
The negative current xb- is a current that flows by applying a reverse bias between the base and emitter of the transistor in order to increase the switching speed of the transistor 7 and prevent an increase in switching loss. The positive current Ib is shown in Figure 6'a,
'c It is clear that the maximum value Icm of the collector current rc during the conduction period of the transistor 7 (for example, 40)
It was necessary to set the value Ibm (for example, two people) to be determined by the number of people. Further, the negative current Ibm- is also determined according to the maximum value Ice of the collector current Ic (for example, 15 people), and the larger Icm is, the more power is required.

さらに、コレクタ電流ICはいわゆる少数キャリア蓄積
効果によりベース電流1b+が遮断されてから一定時間
toffだけ流れつづけるものであり、この切f’fは
トランジスタ7の特性バラツキや温度などによって変化
するものであった。そして、このtoffの変化によっ
て、インバータの出力が変化するという結果を生じるも
・のであった。
Furthermore, the collector current IC continues to flow for a certain period of time toff after the base current 1b+ is cut off due to the so-called minority carrier accumulation effect, and this cutoff f'f changes depending on variations in the characteristics of the transistor 7, temperature, etc. Ta. This change in toff results in a change in the output of the inverter.

このよつな条件下でトランジスタ7を駆動するため駆動
回路9はたとえば第6図すのような構成となるものであ
る。すなわち電源トランス21より得られる直流電源2
2 、23 、発振回路24゜l・ランジスタ25 、
26 、27 、抵抗器26−36およびダイオード3
7より構成されている。
In order to drive the transistor 7 under such conditions, the drive circuit 9 has a configuration as shown in FIG. 6, for example. That is, the DC power source 2 obtained from the power transformer 21
2, 23, oscillation circuit 24゜l/transistor 25,
26, 27, resistor 26-36 and diode 3
It is composed of 7.

発振回路24は所定の周期の導通期間でトランジスタ2
5.26を交互にオンオフし、第6図Cのようなベース
電流をトランジスタ7に供給する。
The oscillation circuit 24 turns on the transistor 2 during a conduction period of a predetermined period.
5.26 is turned on and off alternately, and a base current as shown in FIG. 6C is supplied to the transistor 7.

しかしながらこのトランジスタ26.26はかなりの大
電流を扱い得るものであることが必要であり、かつ直流
電源22.23もこの大電流を供給することが必要であ
った。したがって、駆動回路9および電源トランス21
は大型で高価なものとならざるを得なかった。
However, the transistors 26, 26 were required to be able to handle a considerably large current, and the DC power supplies 22, 23 were also required to supply this large current. Therefore, the drive circuit 9 and the power transformer 21
had to be large and expensive.

特に高周波大電流でトランジスタ7を動作させる場合は
、駆動回路9および電源トランス21は極めて大型で高
価なもの七なり、たとえば20H−50H程度の電力が
必要となるものであった。
In particular, when the transistor 7 is operated with high frequency and large current, the drive circuit 9 and the power transformer 21 are extremely large and expensive, and require power of about 20H to 50H, for example.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の高周波加熱装置は前述したように次の
ような欠点があった。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, such conventional high frequency heating devices have the following drawbacks.

従来の高周波加熱装置は昇圧トランス6をトランジスタ
7等より成るインバータにて付勢し、その電源装置の小
型、軽量、低コスト化を図るものであった。
In the conventional high-frequency heating device, a step-up transformer 6 is energized by an inverter including a transistor 7, etc., in order to make the power supply device smaller, lighter, and lower in cost.

しかしながら、トランジスタ7には第6図aおよびCの
ようにコレクタ電流ICのピーク値ICl11に相当す
るベース電流Ibm  を供給することが必要であり、
このIb♂を供給するための電力はかなり大きなものと
なっていた。たとえばIcm=40人としトランジスタ
7のhf’eを30とするとI bm+= 1.3人と
なり、駆動回路9の消費電力は極めて大きなものとなり
、駆動回路9および電源トランス21の大型化高価格化
を避けることが困難であった。
However, it is necessary to supply the transistor 7 with a base current Ibm corresponding to the peak value ICl11 of the collector current IC as shown in FIGS. 6a and 6C.
The electric power required to supply this Ib♂ was quite large. For example, if Icm=40 people and hf'e of the transistor 7 is 30, then I bm+=1.3 people, and the power consumption of the drive circuit 9 becomes extremely large, making the drive circuit 9 and the power transformer 21 larger and more expensive. It was difficult to avoid.

さらに、温度変化などによるトランジスタ7のストレー
ジタイム(第6図におけるtorrの主因)の変化や、
マグネトロン15の温度変化や経時変化により生じるコ
レクタ電流Icmの変化に対応するだめにはこれに十分
なベース電流を供給することが必要であり、一層駆動回
路9、電源トランス21などの大型化高価格化を生じる
ばかりでなく、高周波加熱装置の出力変動を大きくして
不安定なものとし、かつ無駄なトランジスタ7等の損失
を生じさせ、信頼性、安全性を低下させてしまうという
欠点があった。
Furthermore, changes in the storage time of the transistor 7 (the main cause of torr in FIG. 6) due to temperature changes, etc.
In order to cope with changes in the collector current Icm caused by temperature changes and changes over time in the magnetron 15, it is necessary to supply a sufficient base current, which further increases the size and cost of the drive circuit 9, power transformer 21, etc. This has the disadvantage that it not only causes the high-frequency heating device to become unstable, but also increases the fluctuation in the output of the high-frequency heating device, causing unnecessary loss in the transistor 7, etc., and reducing reliability and safety. .

さらにまた、高圧高周波ダイオード14はその損失を低
くおさえ実用的な性能を実現することが困難であり、ま
た実現しても極めて高価なものとならざるを得なかった
Furthermore, it is difficult to reduce the loss of the high-voltage high-frequency diode 14 and achieve practical performance, and even if it were realized, it would be extremely expensive.

問題点を解決するための手段 本発明はこのような従来の高周波加熱装置の欠点を解決
するためになされたものであり、以下に述べる手段によ
り構成された高周波加熱装置である0 すなわち、商用電源などより得られる単方向電源と、前
記単方向電源により電力を受は半導体スイッチ素子を有
するインバータと、インバータの出力を負荷に伝える電
力伝達用インダクタンスと、前記半導体スイッチ素子を
駆動する駆動回路とを備え前記半導体スイッチ素子は、
電流駆動型半導体スイッチと電圧駆動型半導体スイッチ
で構成し、前記電圧駆動型半導体スイッチを前記駆動回
路で駆動し、前記駆動手段はパルス発生電圧を発生する
発振回路から構成される。
Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the drawbacks of such conventional high frequency heating devices, and is a high frequency heating device constructed by the means described below. an inverter that receives power from the unidirectional power source and has a semiconductor switching element, an inductance for transmitting power that transmits the output of the inverter to a load, and a drive circuit that drives the semiconductor switching element. The semiconductor switch element comprises:
It is composed of a current-driven semiconductor switch and a voltage-driven semiconductor switch, the voltage-driven semiconductor switch is driven by the drive circuit, and the drive means is composed of an oscillation circuit that generates a pulse generation voltage.

作用 本発明は上記構成により以下に述べる作用を有するもの
である。
Effects The present invention has the following effects due to the above structure.

すなわち、本発明の高周波加熱装置は、電力伝達用イン
ダクタンスを設はインバータで上記インダクタンスを駆
動するよう構成するとともに、インバータの半導体スイ
ッチ素子を電圧駆動型半導体ヌイッチと電流駆動型半導
体スイッチで構成したので大電力を扱うトランジスタの
スイッチング動作を安定化し、かつ、駆動回路や電源ト
ランスの消費電力の低減とその構成の簡素化を実現して
大型化高価格化せざるを得なかった駆動回路や電源トラ
ンスをコンパクトで低価格なものとすることができる。
That is, the high-frequency heating device of the present invention is configured such that a power transmission inductance is provided and an inverter is used to drive the inductance, and the semiconductor switch elements of the inverter are configured with a voltage-driven semiconductor switch and a current-driven semiconductor switch. Stabilizes the switching operation of transistors that handle high power, reduces power consumption of drive circuits and power transformers, and simplifies their configurations. Drive circuits and power transformers have no choice but to become larger and more expensive. can be made compact and inexpensive.

実施例 以下本発明の高周波加熱装置の一実施例について図面と
ともに説明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the high frequency heating device of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図であり、第5図と同符号のものは相当する構成要素で
あり説明を省略する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 5 are corresponding components, and the explanation thereof will be omitted.

第1図において、昇圧トランス6は、発生した高周波出
力をマクネトロンに電力伝達し、またコンデンナ6と共
振するインダクタンスとして機能する電力伝達用インダ
クタンスである。昇圧トランス6の二次巻線11にはマ
グネトロン15が接続されるとともに、そのフィルタコ
ンデンナ16.17が図のように並列接続されている。
In FIG. 1, a step-up transformer 6 is a power transmission inductance that transmits the generated high-frequency output to the Macnetron and functions as an inductance that resonates with the condenser 6. A magnetron 15 is connected to the secondary winding 11 of the step-up transformer 6, and its filter condensers 16 and 17 are connected in parallel as shown.

一方、昇圧トランス6は通常のトランスよりも一次二次
巻線間結合係数が小さく(たとえば、O,a程度)構成
されており、かなり大きい漏洩インダクタンスを有して
いる。この漏洩インダクタンスとフィルタコンデンナ1
6.17とが一裡のローパスフィルタの作用をするため
、従来用いられていた高圧ダイオードを用いなくてもマ
クネトロンのアノ−ドビーク電流を小さく抑えつつ、所
定の電波出力を得ることができ、高圧ダイオードを省略
してもマグネトロンを安定に動作させることができる。
On the other hand, the step-up transformer 6 is configured to have a smaller coupling coefficient between the primary and secondary windings (for example, about O, a) than a normal transformer, and has a considerably large leakage inductance. This leakage inductance and filter capacitor 1
6.17 and act as a low-pass filter, it is possible to obtain the desired radio wave output while suppressing the anode peak current of the McNetron without using the conventionally used high-voltage diode. Even if the diode is omitted, the magnetron can operate stably.

すなわち、漏洩インダクタンスとフィルタコ/デンナ1
8.17とにより、アノード電流のピーク値を抑制する
ことができる。このような回路構成にした場合、スイッ
チングトランジスタにはどうしても大電流負荷条件とな
るので、単純なバイボーラトランジスタではどうしても
スイッチング損失が増加してしまう。そこで図のように
第一および第二のトラ/ジスタ40,41を直列接続し
、第一のトランジスタ4oのべiスには直流電源42を
、第二のトランジスタ41のゲートには発振回路43を
それぞれ接続するようにしたものである。
That is, leakage inductance and filter co/denna 1
8.17, the peak value of the anode current can be suppressed. In such a circuit configuration, the switching transistor is inevitably subjected to a large current load condition, so a simple bibolar transistor inevitably increases switching loss. Therefore, as shown in the figure, first and second transistors 40 and 41 are connected in series, a DC power supply 42 is connected to the base of the first transistor 4o, and an oscillation circuit 43 is connected to the gate of the second transistor 41. are connected to each other.

この構成によりスイッチ素子44の耐圧を第一のトラン
ジスタ40で分担し、スイッチ動作を第二のトランジス
タ41で分担するようにすることができ、スィッチ素子
44全体としてのスイッチ損失を低く抑え、高圧ダイオ
ードを省略した回路構成でありながら安定で効率のよい
マグネトロン駆動用インバータを実現することができる
。また、第一のトランジスタ4oはスイッチ速度が遅い
ものでよいので、高hfe )ランジスタを用いること
ができ、第二のトランジスタ41は低耐圧の電界効果ト
ランジスタを用いることができるので、駆動回路9の消
費電力は従来に比べて著しに小さくすることができる。
With this configuration, the withstand voltage of the switch element 44 can be shared by the first transistor 40, and the switching operation can be shared by the second transistor 41, and the switching loss of the switch element 44 as a whole can be kept low, and the high-voltage diode It is possible to realize a stable and efficient magnetron drive inverter with a circuit configuration that omits the above. Further, since the first transistor 4o can be a transistor with a slow switching speed, a high-hfe transistor can be used, and the second transistor 41 can be a low-voltage field effect transistor. Power consumption can be significantly reduced compared to conventional methods.

したがって電源トランス21もコンパクトで低価格のも
のでよく、駆動回路9全体をコンパクトで低価格のもの
とすることが可能である。また、発振回路43は図のよ
うにコ/デンナ4の電圧および第一のトランジスタ4o
のコレクタ電圧を検知し動作する構成である。
Therefore, the power transformer 21 may also be compact and inexpensive, and the entire drive circuit 9 can be made compact and inexpensive. Further, the oscillation circuit 43 is connected to the voltage of the co/denna 4 and the first transistor 4o as shown in the figure.
It is configured to operate by detecting the collector voltage of .

第2図は駆動回路9のさらに詳しい実施回路例であり、
第1図と同符号のものは相当する構成要素であり説明を
省略する。
FIG. 2 is a more detailed circuit example of the drive circuit 9,
Components with the same reference numerals as those in FIG. 1 are corresponding components, and their explanation will be omitted.

第2図において、発振回路43は抵抗器45−48、比
較器60、遅延手段60、微分器51よりなるゼロクロ
ス検知部と、抵抗器52−54、コンデンナ66、比較
器66、微分器67より成る最長周期タイマーと、抵抗
器57−60.ダイオード61、コンデンf62、比較
器63、可変基準電圧源64より成るオン時間タイマー
と、このオン時間タイマーの出力をS入力とし、最長周
期タイマーとゼロクロス検知部との和出力をR入力とす
るR−3/FF65により構成されている。66はアン
ドゲート、67.68はインバータゲート、69はダイ
オードである。また、第1のトランジスタ4oを付勢す
る直流電源42にはコンデンナ701抵抗器71、ダイ
オード72が図のように接続されており、第1のトラン
ジスタ40がベース接地動作を良好にかつ効率良く行え
るようになっている。したがって、従来のtoffによ
る特性変動を防止することができる。
In FIG. 2, the oscillation circuit 43 includes a zero cross detection section consisting of resistors 45-48, a comparator 60, a delay means 60, and a differentiator 51, and a zero-cross detection section consisting of resistors 52-54, a capacitor 66, a comparator 66, and a differentiator 67. a longest period timer consisting of resistors 57-60. An on-time timer consisting of a diode 61, a capacitor F62, a comparator 63, and a variable reference voltage source 64; an R input with the output of this on-time timer as the S input, and the sum output of the longest period timer and the zero-cross detection section as the R input. -3/FF65. 66 is an AND gate, 67 and 68 are inverter gates, and 69 is a diode. Further, a capacitor 701, a resistor 71, and a diode 72 are connected as shown in the figure to a DC power source 42 that energizes the first transistor 4o, so that the first transistor 40 can perform base-grounding operation well and efficiently. It looks like this. Therefore, characteristic fluctuations caused by conventional toff can be prevented.

第3図は第2図の駆動回路の動作を説明する波形図であ
り、同図aおよびbはスイッチ素子44に流れる電流I
c/dおよび第1のトランジスタ40のコレクタと第2
の電界効果トランジスタ41のドレインとの間の電圧V
cciである。また、同図Cないし色は発掘回路43の
各部動作波形である。
FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the operation of the drive circuit shown in FIG.
c/d and the collector of the first transistor 40 and the second
The voltage V between the drain of the field effect transistor 41 and
It is cci. In addition, C to C in the same figure indicate operation waveforms of each part of the excavation circuit 43.

ゼロクロス検知部出力入は同図Cのようにコンテンナ4
の電圧VgとWcd とのクロスポイントから一定時間
taだけ遅延してゼロクロス近傍でゼロクロスパルスA
を発生する。もし何らかの原因でこのクロスポイントが
検知されない場合は同図、Cおよびdに破線で示すよう
にコンデンナ55の電圧Bが所定値Cになった時点で強
制ゼロクロスパルスが最長周期タイマーより発生される
The output/input of the zero cross detection section is connected to container 4 as shown in Figure C.
A zero cross pulse A is generated near the zero cross after a certain time ta delay from the cross point between the voltages Vg and Wcd.
occurs. If this cross point is not detected for some reason, a forced zero cross pulse is generated by the longest period timer when the voltage B of the condenser 55 reaches a predetermined value C, as shown by broken lines in C and d of the figure.

R−5/FF65のR入力にパルスAが入力されるとQ
出力は同図eのようにHとなり第2の電界効果トランジ
スタ41、したがってスイッチ素子44がオンとなり、
Icが流れる。同時にオン時間タイマーのコンデンナ6
2が同図fのように充電され、可変基準電圧源64より
きめられる電圧Eに達するとオン時間タイマーはR−8
/FF65のS入力に同図gのパルスFを入力する。し
たがって出力QはLとなり、電2の電界効果トランジス
タ41、したがってスイッチ素子44がオフとなり最初
の状態に戻り、これをくりかえす。
When pulse A is input to R input of R-5/FF65, Q
The output becomes H as shown in the figure e, and the second field effect transistor 41 and therefore the switch element 44 are turned on.
Ic flows. Condenser 6 with on time timer at the same time
2 is charged as shown in FIG.
/Input the pulse F shown in the figure g to the S input of the FF65. Therefore, the output Q becomes L, and the electric field effect transistor 41, and therefore the switch element 44, are turned off, returning to the initial state, and this process is repeated.

このような回路動作において、第2の電界効果トランジ
スタ41は0MO5−ICなどで直接駆動できるので極
めて簡単で低パワーの回路となりコンパクトで低価格な
ものとすることができる。さらに第1のトランジスタ4
0は低スイッチ速度のものでよいから極めて高いhfe
のトランジスタを用いることができ、直流電源42もコ
ンパクトで低価格なものとすることができる。
In such a circuit operation, the second field effect transistor 41 can be directly driven by an OMO5-IC or the like, resulting in an extremely simple and low power circuit, making it compact and inexpensive. Furthermore, the first transistor 4
0 can be a low switch speed, so the hfe is extremely high.
transistors can be used, and the DC power supply 42 can also be made compact and inexpensive.

特にこの実施例では、ダイオード8は第1のトランジス
タ4oと並列に入れている。第2のトランジスタを電力
用MO8型電界効果トランジスタで構成すると、ドレー
ンとソース間に寄生のダイオード8aが形成される。こ
のダイオードはスピードが早く逆回復時間が数10On
19程度なので積極的にこのダイオードを利用している
のである。
Particularly in this embodiment, the diode 8 is placed in parallel with the first transistor 4o. When the second transistor is constructed from a power MO8 type field effect transistor, a parasitic diode 8a is formed between the drain and source. This diode is fast and has a reverse recovery time of several tens of On.
Since it is about 19, this diode is actively used.

第4図は電磁調理器による実施例である。加熱用ワーク
コイルとして機能する巻線1oにはバイファイラ巻きの
巻線73を巻き、これと直列にダイオードを接続し い
る。この巻線γ3とダイオード8によって、共振電圧極
性の変化や、スイッチング時に発生するトランジスタに
対する逆方向電圧を最少限に抑止している。調理負荷と
して73は鍋を示している。ここで巻線10は発生した
磁力線を鍋に鎖交させて発熱させる電力伝達用インダク
タンスとして機能する。電源電流検知用トランス80、
整流ブリーソー81、平滑コンデンナ82は電流検知回
路を構成している。
FIG. 4 shows an example using an electromagnetic cooker. A bifilar winding 73 is wound around the winding 1o functioning as a heating work coil, and a diode is connected in series with this. The winding γ3 and the diode 8 minimize changes in the resonant voltage polarity and reverse voltage to the transistor that occurs during switching. 73 indicates a pot as a cooking load. Here, the winding 10 functions as an inductance for transmitting power by interlinking the generated lines of magnetic force with the pot to generate heat. power supply current detection transformer 80;
The rectifier bleed saw 81 and the smoothing capacitor 82 constitute a current detection circuit.

第1と第2のトランジスタを実施例のように、直列接続
する方法以外に、電界効果トランジスタを初段とするダ
ーリントン接続する方法でも本発明は実現できる。
In addition to the method in which the first and second transistors are connected in series as in the embodiment, the present invention can also be realized by a Darlington connection method in which a field effect transistor is used as the first stage.

発明の効果 以上に述べたように本発明によれば、大電力高周波加熱
装置の電源として、小型コンパクト化の他にインバータ
の制御電力を従来例の数分の1に少なくできるという効
果が出せる。さらに以下の特徴がある。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, in addition to being made smaller and more compact as a power source for a high-power high-frequency heating device, the control power of the inverter can be reduced to a fraction of that of the conventional example. Furthermore, it has the following characteristics.

(1)単独のスイッチ素子についていえば、小型化のた
めの高周波化と大電力を得るだめの高耐圧化はトレード
オフの関係にあった。バイポーラ型は耐圧の高いものは
作りやすいが高速の素子が作りにくい。to fTにつ
いていえば、特にダーリントン接続すると1000V耐
圧で20 zA BC位になる。一方電界効果トランジ
スタはスピードが速いが耐圧が低い。同じ電流密度で比
較すると、バイポーラ型にくらべて耐圧は約1ゲタ低く
なる。本発明の複合構成をとることによりはじめて高周
波加熱器のようにIKWレベルの大きい電力を、高周波
化による小型化をはかった装置として提供することが可
能になった。
(1) Regarding a single switch element, there is a trade-off between increasing the frequency to achieve miniaturization and increasing the voltage resistance to obtain large amounts of power. Bipolar types are easy to make with high voltage resistance, but difficult to make high-speed devices. Regarding to fT, especially when connected with Darlington, the withstand voltage of 1000V is about 20 zA BC. On the other hand, field effect transistors have high speed but low breakdown voltage. When compared at the same current density, the withstand voltage is about 1 get lower than that of the bipolar type. By adopting the composite structure of the present invention, for the first time, it has become possible to provide large IKW level power like a high frequency heater as a device that is miniaturized by increasing the frequency.

(11)従来のように1つの素子を用いて実現するもの
にくらべて本発明は2つの素子を用いる点で不利である
。しかし高周波加熱装置ということで半導体の歩留りも
含めて考えると、大きい電力でかつコンパクトにするに
は、必らず(2も不利な点だけではない。従来のものは
たとえば、バイポーラ型で実現する場合に耐圧1000
V 1ビ一ク電流50人の仕様の素子は耐圧特性か、ス
イッチングスピードかどちらかの特性が規格にあわず、
動作周波数を25 KHz位と小さくしても、素子の歩
留りをあげることが困難であった。−力木発明によれば
、電流駆動型スイッチは耐圧仕様だけよくすればよく、
低速型でよい。
(11) The present invention is disadvantageous in that it uses two elements compared to the conventional implementation using one element. However, considering the semiconductor yield as a high-frequency heating device, it is necessary to make it compact with high power (2 is not only a disadvantage. Conventional devices, for example, can be realized with bipolar type). In case of pressure resistance 1000
An element with a specification of V 1 peak current of 50 people does not meet the standard in either the withstand voltage characteristics or the switching speed.
Even if the operating frequency was reduced to about 25 KHz, it was difficult to increase the yield of devices. -According to Rikiki's invention, current-driven switches only need to have a high withstand voltage specification.
A low speed type is fine.

また電圧駆動型スイッチは耐圧は50V位もあれば充分
で得意のスピード(toff−+0.1 asIcG 
)の性能は25 kHz位ではチェックの必要もないく
らい速い。
In addition, the voltage-driven switch has a withstand voltage of about 50V, which is sufficient, and the speed it is good at (toff-+0.1 asIcG
)'s performance is so fast that there is no need to check it at around 25 kHz.

したがって、動作周波数を50 kHz位にしてよりコ
ンパクト化できることに加えて、個々のスイッチは、単
に耐圧か、スピードか、得意な一方の性能を確保すれば
よいので結果として、素子作成の過程で特性測定工程が
省略できることや、歩留りが高くなるので安価に素子が
・つくれる。さらに従来のように一方の特性が悪いとい
うことで、捨てられるといった資源の無駄づかいを防ぐ
ことも同時に可能にするといっだ効果も出せる。
Therefore, in addition to being more compact by setting the operating frequency to around 50 kHz, each switch only needs to have the performance it is good at, such as voltage resistance or speed. Since the measurement process can be omitted and the yield is high, devices can be manufactured at low cost. Furthermore, it would be even more effective to prevent wasteful use of resources, such as being thrown away because one of the characteristics was bad, as was the case in the past.

(iii)  駆動手段に、電源の電圧や電流に応じて
半導体スイッチの閉成期間が補正されるような発振回路
を設ければ、電源事情の変動があっても電力伝達インダ
クタンスから負荷に定電流が供給できるとともにスイッ
チ素子の過負荷運転を防止できる。
(iii) If the drive means is provided with an oscillation circuit that corrects the closing period of the semiconductor switch according to the voltage and current of the power supply, even if there are fluctuations in the power supply situation, a constant current will flow from the power transfer inductance to the load. can be supplied and also prevent overload operation of the switch element.

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

第1図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の回路
図、第2図は同装置の駆動回路の詳細な回路図、第3図
は同装置の各部動作電流波形図、第4図は本発明の別の
実施例を示す回路図、第6図は従来の高周波加熱装置の
回路図、第6図は同装置の各部動作電流波形図である。 1・・・・・・商用電源、2,3.4・・・・・・単方
向電源(2・・・・・・ダイオードブリッジ、3・・・
・・・インダクタ、4・・・・・・コンデンナ)、6・
・・・・・電力伝達用インダクタンス、8・・・・・・
逆方向ダイオード、9・・・・・・駆動回路、10・・
・・・・−次電線、11・・・・・・二次巻線、16・
・・・・・マクネトロン、40・・・・・・第一のトラ
ンジスタ(電流駆動型スイッチ)、41・・・・・・第
二のトランジスタ(電圧駆動型スイッチ)、42・・・
・・・直流電源、43・・・・・・発振回路、44・・
・・・・半導体スイッチ素子、8o・・・・・・電流検
出トランス(電源情報横手段)。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第3
図 第4図 第5図 (エラ (b)
Fig. 1 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the drive circuit of the same device, Fig. 3 is a diagram of operating current waveforms of each part of the device, and Fig. 4 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional high frequency heating device, and FIG. 6 is a diagram of operating current waveforms of various parts of the same device. 1...Commercial power supply, 2,3.4...Unidirectional power supply (2...Diode bridge, 3...
...Inductor, 4...Condenser), 6.
...Power transfer inductance, 8...
Reverse diode, 9...Drive circuit, 10...
...-Secondary wire, 11...Secondary winding, 16.
...Macnetron, 40...First transistor (current-driven switch), 41...Second transistor (voltage-driven switch), 42...
...DC power supply, 43...Oscillation circuit, 44...
...Semiconductor switch element, 8o...Current detection transformer (power information horizontal means). Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 3
Figure 4 Figure 5 (Ella (b)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)商用電源などにより得られる単方向電源と、大電
流を制御し高周波電力を発生する半導体電流駆動型スイ
ッチと、この電流駆動型スイッチの開閉を制御する半導
体電圧駆動型スイッチと、この電圧駆動型スイッチに制
御電圧を供給する駆動手段と、前記電流駆動型スイッチ
により制御された前記単方向電源からの電流が供給され
る加熱手段とから構成される高周波加熱装置。
(1) A unidirectional power source obtained from a commercial power source, a semiconductor current-driven switch that controls large current and generates high-frequency power, a semiconductor voltage-driven switch that controls the opening and closing of this current-driven switch, and a semiconductor voltage-driven switch that controls the opening and closing of this current-driven switch. A high-frequency heating device comprising a drive means for supplying a control voltage to a drive type switch, and a heating means for supplying a current from the unidirectional power supply controlled by the current drive type switch.
(2)半導体電流駆動型スイッチをバイボーラトランジ
スタで、半導体電圧、駆動型スイッチを電界効果トラン
ジスタで構成し、かつ単方向電源に対して少なくとも前
記電流駆動型スイッチと並列になるようにダイオードを
設けた構成の特許請求の範囲第1項記載の高周波加熱装
置。
(2) The semiconductor current-driven switch is configured with a bibolar transistor, the semiconductor voltage-driven switch is configured with a field-effect transistor, and a diode is provided in parallel with at least the current-driven switch with respect to the unidirectional power supply. A high-frequency heating device according to claim 1, having a configuration as follows.
(3)駆動手段は電源情報検知手段を有しインバータに
流れ込む電源の電圧又は電流に応じて半導体スイッチの
閉成期間が補正されるような発振回路を有する特許請求
の範囲第1項記載の高周波加熱装置。
(3) The high frequency drive device according to claim 1, wherein the drive means has a power supply information detection means and an oscillation circuit that corrects the closing period of the semiconductor switch according to the voltage or current of the power supply flowing into the inverter. heating device.
(4)少なくとも電流駆動型半導体スイッチと電圧駆動
型半導体スイッチとを1チップまたは複数のチップで構
成し、単一のパッケージに収納した特許請求の範囲第1
項記載の高周波加熱装置。
(4) Claim 1, in which at least a current-driven semiconductor switch and a voltage-driven semiconductor switch are composed of one or more chips and housed in a single package.
The high-frequency heating device described in Section 1.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5836473A (en) * 1982-06-23 1983-03-03 Seikosha Co Ltd Thermal transfer type color recorder
JPS6014585A (en) * 1983-07-05 1985-01-25 Sharp Corp Character broadcasting receiver having program reservation function

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