JPS62208528A

JPS62208528A - マグネトロン用電源装置

Info

Publication number: JPS62208528A
Application number: JP4965886A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Iwata; 明彦岩田; Kenji Yoshizawa; 憲治吉沢; Masakazu Taki; 正和滝; Isao Shoda; 勲正田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-09-12
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JP2572038B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分骨〕この発明はマグネトロンを駆動するだめの電源装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第３図は特公昭６０−１８９８８９号公報に示された従
来のマグネトロン用電源装置を示し、１は−ｑグネトロ
ン、２はマグネトロン１に［を圧を印加するための昇圧
トランス、３は昇圧トランス２の２次側に接続したダイ
オードで、ダイオード３は高圧コンデンサ４と共に倍電
圧整流回路を構成し、マグネトロン１に昇圧トランス２
の高圧電力を単一方向化して供給している。５は商用電
源ライン間に設けられた整流器で、コンデンサ６゜７と
共に単一方向電源を構成している。コンデンサ６．７は
整流器５の出力側に直列に接続され、夫々の両端で単一
方向電源を形成している。８゜９は制御素子としてのパ
ワートランジスタで、夫々コンデンサ６．７の両端に形
成されている単一方向電源に、昇圧トランス２の１次側
の負荷回路と直列に接続される。１０．１１はパワート
ランジスタ８，９０制御用トランジスタである。パワー
トランジスタ８．９は交互に動作する○又、１２はパワ
ートランジスタ８，９を交互に動作させるための制御回
路、１３は商用周波数より高い周波数の矩形波を発振す
る矩形波発振回路である。

次に、動作について説明する。矩形波発振回路１３は回
路内の抵抗ＲとコンデンサＣにより定められた周波数の
矩形波を発振し、この矩形波信号は制御回路１２に与え
られ、制御回路１２はパワートランジスタ８，９に交互
に制御電流を流し、パワートランジスタ８，９は交互に
開閉を繰り返し、負荷に対し矩形波交流電圧を印加する
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のマグネトロン用電源装置は上記のようであり、マ
グネトロン負荷が非線形であることから電源電圧変動時
に出力電力、出力電流、インバータ電流などが不安定で
あり、またその結果として過大電流が流れてパワートラ
ンジスタ８　、９７Ｔｈ、！’を破壊に至らすなどの問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するために戊され
たものであり、電源電圧変動時に出力電力、出力電流、
インバータ電流などを安定にできるとともに出力電力を
制御可能なマグネトロン用ｆｆ１ｉ装置を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係るマグネトロン用′ＰＪＬ源装置は、昇圧
トランスに直列にリアクトルを設け、インバータから出
力される矩形波電圧のパルス幅を制御できるようにした
ものである。

〔作　用〕

この発明においては、昇圧トランスに直列に接続された
リアクトルにより、昇圧トランスに流す電流がパルス幅
にほぼ比例するようになり、その結果パルス幅によって
出力電流や出力電力が制御可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明すれる電流
を抑制するリアクトルで、昇圧トランス２の１次側に直
列に接続されている。１６ａ〜１６ｄはインバータを構
成するＭＯＳＦＥＴ群、１７ａ　〜１７ｄは回生用ダイ
オード群、１８はＡＣ電源、１９はＰＷＭ制御回路、２
０は昇圧トランス２の２次電流を検出する電流検出器、
２１．２２は整流器５の出力である直流平滑電圧＆を検
出する分圧抵抗である。

又、第２図はＰＷＭ制御回路１９の詳細を示し、２３は
ＰＷＭ目標値の設定電圧ＶＲを設定する可変抵抗器、３
０は検出された昇圧トランス２の２次電流に対応した電
圧Ｖ、を整流する整流回路、２９は平滑フィルタ、２４
は電圧Ｖ、を整流平滑した電圧ｖｆ′とＶＲとの差Ｖ、
を検出する誤差検出器、２５はｖ、を増幅する増幅器Ａ
１３１は直流平滑電圧島をフィードフォワードした信号
ｖｉｏを増幅する増幅器Ｂ１２６はＶ、の増幅値ｖ　、
／から増幅器Ｂの出力ＶＢを引く引算器、２７は引算器
２６の出力糠を入力されるＰＷＭ変調器、２８はＰＷＭ
変調器２７の出力ｖｕ、を入力されるドライバである。

なお、ｖ１はインバータの出力電圧、ｎは昇圧比、ｉ、
はインバータ電流、ｖ２はマグネトロン電圧、ｉＭｇハ
マグネトロン電流である。

次に、動作について説明する。第４図はこの実施例にお
ける定常動作時の各部の波形を示す。

ＰＷＭ制御回路１９から与えられる信号を受けてＭＯＳ
ＦＥＴ　１６　ａ　〜１６　ｄから成るインバータは第
４図（ａ）に示すような矩形波電圧Ｖ、を出力する。

このとき、昇圧トランス２の１次側に流れる電流１１は
リアクトル１５０作用により第４図（ｂ）に示すように
遅れ気味になる。又、第２図に示すＰＷＭ制御回路にお
いて、昇圧トランス２の２次電流を検出した信号ｖｆは
整流器３０と平滑フィルタ２９により整流平均化される
。その電圧Ｖｌ／とＶＲとの誤差Ｖ、は増幅器Ａ２５で
増幅され、増幅値ｖ　、／からｖ、ｎの増幅値ＶＢを差
し引いた後、ＰＷＭ変調器２７に入力される。このため
、ＶＲとｖｆ′との誤差Ｖ。

が大きければ矩形波電圧Ｖ、のパルス幅は広くなり、誤
差Ｖ、が小さければパルス幅は狭くなる。一般に、マグ
ネトロン１の電気特性は第９図で表わされ、横軸はマグ
ネトロン電流ｉ　　縦軸はマグネトロＭｇ　・ン電圧Ｖ、を示す。電流が流れ始めるときの電圧（以下
刃ットオフ電圧と呼ぶ。）をｖ２とし、マグネトロン１
の等価直列抵抗ＡＶｚ７　、ＲをｒＭｇと仮定する。通
常、マグネトロン１を定格内で動作させるとき、第９図
中の電圧の上昇分ΔＶ２はｖ２に対して十分率さいから
、電源が定常動作をしているときの出力電力Ｐ。ＵＴは
第４図（ｄ）のマグネトロン電流ＩＭｇの平均値とマグ
ネトロン電圧ｖ２との積で与えられる。

は電源内部抵抗、ｎは昇圧比、Ｌは抑制リアクトル１５
のインダクタンス値、Ｃは高圧コンデンサ４の容世値を
一次側に換算したものである。又、ＴＯＮはＭＯＳ　Ｆ
ＥＴ　１６　ａ　〜１６　ｄのＯＮ時間で第４図中に示
してあり、一αＴＯＮＩＢ、＝ε　　　・−（−α龜ωＴＯＮ　−ＱＩＱＥ　（
ｃｌ　’ｒｏＮ）ωＯで与えられる４、このと角、−−−−−−・（１＋Ｂ）
をＹと−ＡＢ置き、ＴＯＮとの特性を示せば第５図のようになり、Ｔ
ＯＮが大きくなるとＹが大きくなり、結局出力電力ＰＯ
ＵＴも犬きくなる。即ち、第２図に示すように、昇圧ト
ランス２の２次電流を検出した信号ｖｆを整流して平均
化した信号ｖ　、／は出力電力Ｐ。）ｔ７Ｔに比例する
から、ＰｏＶｒが小さくなるとｖｆ′が小さくなり、そ
の結果Ｖ、が大きくなってパルス幅Ｔ。が広がり、Ｙが
大きくなってＰゆが犬きくなるように働く。

逆に、Ｐゆが大きくなればｖ　、／　が犬きく々す、そ
の結果Ｖ、が小さくなってパルス幅Ｔ。が小さくなり、
Ｐゆも小さくなる。上記のように、出方電力Ｐゆが一定
に制御され、かつ可変抵抗器２３を変えることにより出
力電力を所望の（＋αに制御することができる。

又、マグネトロン１に流れるピーク電流は、電源の定常
動作時において、 ωＴＯＮ＞ｚのとき、 ωＴＯＮ≦２のとき、（Ｚ　＝　ｂｍ−’　−）としてＸとＴ。Ｎとの関係を示せば第６図のようになる
。即ち、第６図において、ＴＯＮとＸは抑制リアクトル
１５のインダクタンス値りが大きくなれば比例する関係
にあり、よって工Ｍｇｍａｘ　もＬが犬きくなればＴ。

Ｎに比例するようになる。例えば、パルス幅の制限を４
〜５μ冠程度にする（周波ｒ＜１ｏ。

ＫＨｚ前後で動作させる）とき、Ｌの値を比較的ＸとＩ
。Ｎが比例する８μＨ程度に選べば、マグネトロン１の
最大電流ＩＭｇ　ｍ＆ＸはＩＭｇ　ｍａｘ　”　Ｋ（２ＥＯ−”ｚ／ｎ＞　　　　
（１１（Ｋは第６図中のＸとＴ。との比例定数）で表わ
せる。直流平滑電圧Ｅ。はＡＣ電源１８の変動により変
動を生じ、Ｅｏを純直流分ＥＤＣと変動分ΔＥ、で表わ
せばＥＯ＝ＥＤｏ＋ΔＥｏ　　　　　　　　　　　　（２１
となる。（１）式において、ＩＭｇｍａＸが直流平滑電
圧Ｅｏの変動の影響を受けないようにするには、ＴＯＮ
　＝　Ｋｏ　　　　ｖ　　　　　　　　　（３１２に０
−Ｚ／／ｎを満足する必要がある。（２）式を（３）式に代入し、
テーラ−展開して２次以上の微小環を無視すれば、ＴＯ
Ｎ　＝　Ｋｔ　　Ｋｓ　Ｅｏ　　　　　　　　　（４）
（Ｋｔ　、ＫｓはＥＤＣ、ＶＺ　、Ｋによって決まる定
数）とな９、ＴＯＮが（４）式を満足すれば工Ｍｇｍａ
ｘは電源電圧の影響を受けなくなる。第２図において、
パルス幅Ｔ。Ｎに比例する電圧ＶｐはＶｐ　＝＝：　ｖ６’　−ｖＩｎ　Ｂとなり、定常状態ではｖ　、／は一定でＶｉ□はＥ。に
比例するから、ＴＯＮ　＝　Ｋ４−　ＫｔＩＥＯ（５１（Ｋ４はｖ　、
／により決まる定数、Ｋ５はｖｉｎとＢにより決まる定
数）となり、Ｋ４．に、を（４）式のに、、に、に一致させ
ることで、マグネトロン１の最大電流工　　　は直流子
ｇ　ｍａｚ滑電圧もの変動の影響を受けなくなる。このようにすれ
ば、電源電圧が変動してもマグネトロン１の最大電流を
ほぼ一定にでき、言い換えればインバータ電流が安定と
なるから、インバータを構成するＭＯＳ　ＦＥＴ　１６
　ａ　〜１６　ｄの破壊の恐れがなくなる。

第７図および第８図は夫々この発明の第２および第３の
実施例を示し、昇圧トランス２の一次側を中間タップ形
としたものである。このような中間タップ形の場合には
、リアクトル１５を昇圧トランス２の１次側に挿入する
と回路の平衡をとり難いので、第７図に示すように２次
側に挿入し、また第８図の場合にはリアクトル１５を結
合形にして１次側に挿入しており、ＭＯＳ　ＦＥＴ　１
６　ａ　。

１６ｂの一方をオフにした場合に昇圧トランス２のエネ
ルギーを電源に還元し、ＭＯＳ　ＦＩＴ　１６　ａ　。

１６ｂの保護を行っている。全体的な作用、効果は第１
の実施例と同様である。

尚、上記各実施例ではインバータをＭＯ８ＦＥＴ１６ａ
〜１６ｄで構成したが、パワートランジスタ、ＳＩＴ％
ＧＴＯ１ＳＩサイリスタ、磁気増幅器などで構成しても
良い。又、リアクトル１５は昇圧トランス２の漏れイン
ダクタンスにより形成しても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、昇圧トランスに直列に
リアクトルを接続し、インバータをＰＷＭ動作させるこ
とにより、出力電力を制御できるとともに、電源電圧変
動時に出力電力、出力電流およびインバータを安定にで
き、信頼性が高く、高精度のものが得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るマグネトロン用電源装置の回路
図、第２図はこの発明に係るＰＷＭ制御回路の構成図、
ｓ３図は従来のマグネトロン用電源装置の回路図、第４
図はこの発明に係る装置の動作波形図、第５図はこの発
明に係るインバータパルス幅と出力電力との関係図、第
６図はこの発明に係るインバータパルス幅とマグネトロ
ン最大電流との関係図、第７図および９４８図は夫々こ
の発明の第２および第３の実施例に係るマグネトロン用
電源装置の回路図、第９図はマグネトロンの電気特性図
である。１・・・マグネトロン、２・・・昇圧トランス、３・・
・ダイオード、４．６・・・コンデンサ、５・・・整流
器、１５・・・リアクトル、１６　ａ〜１６　ｄ　・＝
ＭＯ８ＦＥＴ、　１ｇ・・−ＡＣ電源、１９・・・ＰＷ
Ｍ制御回芹、２０・・・電流検出器、２１．２２・・・
抵抗、２３・・・可変抵抗器、２４・・・誤差検出器、
２７・・・ＰＷＭ変調器、２９・・・平滑フィルタ、３
０・・・整流回路。尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。代理人　　　大　　岩　　増　　雄ユ５茎　ラ　３くＴＯＮ（ＪＪＳＩＩＩＣ）ＴｏＮ（ｐｓｅｃ）昭和　　年　　月　　日持許庁長宮殿１、事件の表示　　　特願昭６１−４９６５８号２、発
明の名称マグネト胃ン用電源装置３、補正をする者代表者志岐守哉４、代理人５、補正の対象６、補正の内容（１）第４頁第９行の「抵抗ＲとコンデンサＣ」′ｆ：
「抵抗とコンデンサ」と補正する。（２）第９頁第１行の「示してあり、」の後に「また」
を加入する。（３）　　第９頁第３行の「−」を「上」と補正する。 ω０　　　　　　ω （６）第１０頁第７行ノ「ｚ＝ｔｌＩ１１−１丁」ヲ［
ｚ＝ｔｓｉ−”　　Ｊと補正する。 α （７）　　第１０頁第８行の（８）第１１頁第１行の「工）」をｒ　ＴＯＮ　Ｊと補
正する。（９）第１１頁第３行の「キＫ　（２Ｅｏ　−Ｖｚ／ｎ
　）　Ｊを「キＫ　（２Ｅｏ　−Ｖｚ／ｎ　）　Ｔ　ｏ
Ｎ　Ｊ　と補正する。ＱＱ　　第１１頁第１１行の（３）式の後に「（ＫＯは
比例定数）」を加入する。 αυ　第１３頁第３行の「昇圧トランス２」を「リアク
トル１５」と補正する。（２）第１３頁第４行の「還元し、」を「還元できるよ
うにして」と補正する。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流から直流に変換された直流電源と、スイッチ
ング素子群からなり、前記直流を高周波交流に変換する
インバータと、この高周波交流を昇圧する昇圧トランス
と、昇圧トランスの出力を整流してマグネトロンに印加
する整流回路と、昇圧トランスと直列に接続されたリア
クトルと、インバータをＰＷＭ制御するＰＷＭ制御回路
を備えたことを特徴とするマグネトロン用電源装置。
（２）インバータがフルブリッジタイプであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のマグネトロン用電
源装置。
（３）ＰＷＭ制御回路は、昇圧トランスの２次電流を整
流平滑した値とＰＷＭ目標値との誤差を検出し、この誤
差に応じてＰＷＭ変調を行うことを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項記載のマグネトロン用電源装
置。
（４）ＰＷＭ制御回路は、前記直流に応じてインバータ
出力のパルス幅を制御することを特徴とする特許請求の
範囲第１項〜第３項のいずれかに記載のマグネトロン用
電源装置。
（５）ＰＷＭ目標値を可変としたことを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載のマグネトロン用電源装置。
（６）前記リアクトルを昇圧トランスの１次側に設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
れかに記載のマグネトロン用電源装置。
（７）前記リアクトルを昇圧トランスの２次側に設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
れかに記載のマグネトロン用電源装置。
（８）前記リアクトルを昇圧トランスの漏れインダクタ
ンスにより形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第７項のいずれかに記載のマグネトロン用電源装
置。
（９）前記電源を交流から直流に変換する手段は、整流
器とコンデンサにより構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載のマグネトロ
ン用電源装置。