JPS63281390A - 電力供給装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は高周波加熱器などに利用され、商用電源などの
電源により得られた電力を半導体スイッチを含む電力変
換器により高周波電力に変換した後トランスによりさら
に電力変換し、マグネトロン負荷にその変換電力を供給
する電力供給装置に関するものである。

３／・−・ 従来の技術 従来の電子レンジに用いられているマグネトロン用電源
装置は５０〜５０Ｈｚの低周波リーケージトランスであ
り、大型で重いため、電子レンジの小形化、軽量化を防
げていた。これに対して、前記問題を解決すべく高周波
駆動による電源装置が開発されつつある。

従来の例えば第７図に示す特開昭６１−２６３０９１号
公報で述られている高周波駆動されたマグネトロン用電
源装置では高周波トランス１の２次側１ａにマグネトロ
ン９が接続され、マグネトロン９のフィラメント９ｄに
高圧トランス１のフィラメント用巻線１Ｃを接続した構
成となっている。そしてフィラメント用巻線１Ｃの電圧
はマグネトロンチョークコイル９ｂでの電圧降下分を加
えた電圧を供給する構成となっている。これは高圧トラ
ンス１を高周波で駆動するだめ、マグネトロンチョーク
コイル９ｂのインピーダンスが影響し、フィラメントに
かかる電圧が降下するためである。さらに前述の特開昭
６１−２６３０９１号公報の発明の詳細な説明の項中で
フィラメント電力として従来の低周波用トランスを用い
た場合に比べ約１．５倍の電力を供給する構成が開示さ
れている。

さらにマグネトロン９を起動する場合には、マグネトロ
ン９のフィラメント９ｄが冷えてマグネトロン９は発振
せず、フィラメント９ｄが熱せられる丑では両端の電圧
■■は大きなものとなり１０ＫＶを超えるものが発生す
る。このことにょシ絶縁破壊やアーク放電が生じ正常起
動ができなくなるという問題があった。従って低周波ト
ランスを用いた場合の１．５倍の電力をフィラメントに
入力することにより、起動時におけるフィラメント９ｄ
の加熱時間を短くして、早く、スムーズに起動させよう
とするものである。

以上の様に従来の電力供給装置は、起動時に短期間で起
動するためにも大きな電力をフィラメン）９ｄに入力せ
ざるを得なかった。

発明が解決しようとする問題点 ところがこのような電力供給装置においては、フィラメ
ントに大きな電力を投入するため、無駄６ｔ・−イ な電力を消費することとなυ効率の低いものとなってし
まう。又、マグネトロン９のフィラメント９ｄにも大き
な電力が供給されてフィラメント９ｄの温度が高くなシ
すぎて、フィラメント９ｄの寿命が短くなってしまうと
いう問題があった。

さらに起動時には短期間ではあるが大きな電圧が発生し
、絶縁破壊やアーク放電が発生する。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであシ
、マグネトロン９のフィラメン）９ｄには従来の低周波
トランスを用いた場合と同程度（０，９〜１．２倍）の
電力を供給して、フィラメン）９ｄの寿命を確保すると
ともに、消費電力の省力を目的とする。さらに起動時に
おいては、発振周波数を低くして高電圧を発生せずして
フィラメン）９ｄへの入力を増加し、すみやかな起動を
実現する 問題点を解決するだめの手段 上記目的を達するため、本発明の電力供給装置は、半導
体スイッチの電圧を検出する手段を設け、この電圧に同
期して発振を制御する構成とし、共６　′＼−ノ 振回路を構成する高周波トランスおよび共振コンデンサ
等の回路特性を半導体スイッチのＯＮ時間の長さにより
共振周波数が変化する定数にする。

すなわち半導体スイッチがＯＮからＯＦＦに変化した時
点から検出手段が所定の電圧を検出して半導体スイッチ
をＯＮするタイミングを検出するまでの時間（以後○Ｆ
Ｆ時間という）が半導体スイッチのＯＮ時間によって変
化する。具体的には半導体スイッチのＯＮ時間がある値
よりも短い時の方が長い時よりもＯＦＦ時間が長くなる
回路定数に設定する構成である。すなわちＯＦＦ時間が
長く々ると周波数は低くなる。

以上の構成により、半導体スイッチのＯＮ時間が短い時
はマグネトロンの電圧は小さく、かつこの時の周波数は
低くなる。従って起動時はＯＮ時間を短くすることによ
りマグネトロンの電圧は低くて放電等の恐れがない。さ
らにこのときの発振周波数が低いため、マグネトロンチ
ョークのインピーダンスも小さくなってフィラメントへ
の入力も大きくできる。この様に起動時には周波数が下
７　′＼　／ がシ、かつマグネトロンの電圧も小さいため、スムーズ
な起動が実現できる。又、起動後も、半導体スイッチの
ＯＮ時間を長くすることによってマグネトロンへの入力
は大きくできかつフィラメントには周波数が高くなるだ
めマグネトロンチョークコイルによって電流が抑制され
適度な値となる。

作　　用 本発明の電力供給装置は、起動時はマグネトロンの電圧
が低くかつ周波数が下がるためフィラメント電流も大き
く、起動がスムーズとなる。さらに起動時ならび起動後
の通常発振中の両方において半導体スイッチの電圧に同
期して共振動作するため、半導体のスイッチング損失も
少なくて発熱も少ない。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面に基づき説明する
。

第１図に示す様に本発明の電力供給装置の特徴は半導体
スイッチ３の電圧■ｃＥを電圧検出回路５により検出し
、■ｃＥに同期して半導体スイッチ３を制御回路７によ
ってＯＮ、ＯＦＦ制御するものである。起動時はＯＮ時
間を短くしてマグネトロン９の電圧ｖＡＫを低くすると
ともに共振周波数を下げてタイマメン）９ｄへの電流を
大きくして早く起動させる。その後タイマー８により所
定時間後にＯＮ時間を長くして共振周波数を上げてタイ
マメン）９ｄへの電流をおさえ、かつマグネトロン発振
管９ａへの入力を大きくして高周波出力を得ようとする
ものである。第２図は、第１図のタイマー８のかわシに
マグネトロンの発振を検知し、マグネトロンが発振する
とｖＡＫが下がるのを検知してＯＮ時間を短い状態から
長い状態に切換えるものである。

この第１図に示す回路の動作を説明する０商用電源をダ
イオードブリッジ１２により整流しチョーク１３および
平滑コンデンサ１４により直流電源を形成している。共
振回路は共振用コンデンサ２および高周波トランス１よ
り成シ半導体スイッチ３やダイオード４により発振させ
ている。そして高周波トランスの２次側に高圧コンデン
サ１０９ヘーノ および高圧ダイオード１１により半波倍圧回路を構成し
その電圧をマグネトロン９に印加しているＯマグネトロ
ンは発振管９ａおよび熱陰極としてのタイマメン）９ｄ
より発振係を形成している。又、高周波ノイズの外部へ
の漏洩を抑えるだめチョークコイル９ｂおよびコンデン
サ９Ｃによりフィルターを形成している。入力比較回路
６はカレントトランス１６により入力を検知し、その入
力が所定値と比較した結果を制御回路７に出力する。電
圧検出回路５は半導体スイッチ３の電圧を検出し、所定
電圧になった時点を検出して制御回路７に結果を出力す
る０タイマー８は起動時に一定時間経過した時に結果を
制御回路７に出力する。制御回路７は、電圧検出回路６
の出力に同期して半導体スイッチ６ＯＮする。そしてタ
イマー８からの出力がくるまではこのＯＮタイムを短く
し、タイマメン）９ｄが熱せられるのを待ち、タイマー
８からの出力がきてからはＯＮタイムを長くする。この
時のＯＮタイムの長さは入力比較回路６の出力によって
決定する。ＯＮタイムが長ければそれだけ１ｏ　ヘ一／
゛ 共振回路の振幅が大きくなシマグネトロン９への電圧供
給量も犬きくなる０第２図は第１図の電力供給装置にお
けるタイマー８のかわりにマグネトロン発振状態を検知
する発振検知回路１６を用いたものである。これは起動
時においてマグネトロンのフィラメント９ｄが冷えてい
るために発振せず大きな電圧が発生するが、フィラメン
ト９ｄが熱せられ熱電子放出が始まると電圧が下がる。

これを発振検知回路１６により検知して制御回路７に出
力する。制御回路子はこの出力により半導体スイッチ３
のＯＮ時間を長くしてマグネトロン９への供給電力を大
きくする。

第３図体）は制御回路７の動作を示すもので半導体スイ
ッチ３のＯＮ時間ＴＯＮの時間経過による変化とそれに
ともなうマグネトロン９の電圧■ＡＫおよびフィラメン
ト電流工Ｈの変化を示すものである。Ｔｓはタイマー８
が出力する寸での経過時間である。第３図（ｂ）は経過
時間Ｔｓ以前の半導体スイッチ３の電圧■ｃＥの波形を
示し、第３図（Ｃ）はＴ３以後の”ＣＥの波形を示す。

第３図体）においてＴｓ以前は、半導体スイッチ３のＯ
Ｎ時間ＴＯＮが短く５〜１０μ渡でＴｓ以後は２Ｑμ渡
程度となる。この時のｖＣＥの波形はＴｓ以前において
は同図（ｂ）となりＴｓ以後は同図（ｃ）となる。Ｔｓ
以前のｖＡＫはＴＯＮが短いためマグネトロンが非発振
状態にもかかわらず６ＫＶ程度と低い電圧におさ捷って
おり、Ｔｓ以後はマグネトロン９が発振することにより
マグネトロン９の動作電圧４ＫＶとなる。又、Ｔｓ以前
のｖＣＥの波形からもわかる様にＴＯＮが短いにもかか
わらすＴＯＦ　Ｆが長くなって周波数が上がらず、同じ
ががえヂ下がる結果となる。従って周波数が下がるため
マグネトロンのチョークコイル９ｂのインピーダンスの
影響が小さくなシ、フィラメン）９ｄへの電流ＩＨはか
えって太きくなｐ１ｔｓＡ程度まで流れる。

そしてＴｓ以後は周波数が上がることや、マグネトロン
の発振管９ａへエネルギーがいくためＩＨは１０Ａ程度
まで下がる。この１０Ａは従来の低周波トランス（５０
〜６ＯＮＺ）の時と同じであシ、フィラメント９ｄの寿
命にも良い。この様にマグネトロン９ａを起動するには
以上の様にＴＯＮが短いにもかかわらず周波数が上がら
ずに共振する回路定数が適している。

第４図にＴＯＮが短くなっているにもかかわらず周波数
が上がらない理由を示す。一般に共振状態はＡｅ−Ｃｒ
　ｔ　十Ｂ　ｅ−β’　＊　ｓｉｎ　ωｔで表わされる
。第４図（ａ）はＴＯＮが短い時の共振状態を示し、振
幅は小さい。

同図（ｂ）はＴ。Ｎが大きく振幅が大きい場合の共振状
態を示す。そこで半導体スイッチ３の電圧■ｃＥの電圧
検出回路５の検出電圧をＶＤに設定すると同図（ａ）の
場合は振幅が小さいためＶＤと交差するには２山後にな
る。従ってＴＯＦＦが大きくなる。又同図（ｂ）の場合
は振幅が太きいためＶＤと交差するのは１山後になりＴ
ＯＦＦは短い。以上の様に共振回路の定数をある値にす
る事により実現できる。

それは高周波トランスの１次巻線１ｂと２次巻線１ａの
結合係数を０．６〜０．８程度とし、１次巻線１ｂのイ
ンダクタンスを３０〜１８０μＨ１２次巻線１ａのイン
ダクタンスを３０〜２００　ｍ　Ｈトし、共振用コンデ
ンサ２の容量を０．１〜１．０μＦ１３　ｌ＼　。

とする事により実現できる。

第５図にはＴｓ以前の各部の波形を示す。同図（ａ）は
半導体スイッチ３の電圧ｖｃＥ、同図０））はその電流
ＩＣおよびダイオード４の電流工ｄを示す。

この様にＴＯＮが５〜１０μ気と短いにもかかわらすＴ
ＯＦＦが長くなるため周波数は上がらない。同図（Ｃ）
はマグネトロン９の電圧”ＡＫを示し、フィラメン）９
ｄが起動直後で冷えているため発振せず＝ｅＫＶが発生
する。同図（ｄ）はマグネトロン９のアノード電流工Ａ
Ｋで発振してないだめ流れない。

第６図はＴｓ以後の各部の波形を示す。同図（ａ）はｖ
ＣＥ、（ｂ）はＩ。、Ｉｄを示す。ＴｏＮが長いためｖ
ｏＥは７００Ｖと大きくなりＴＯＦＦ時間も短くなって
いる。同図（Ｃ）はｖＡＫでマグネトロン９が発振して
いるため一４ＫＶの電圧となる。同図（ｄ）はアノード
電流ＩＡＫで発振しているため流れる。

発明の効果 以上のように本発明の電力供給装置によれば次の効果を
得ることが出来る。

（１）起動時の発振周波数が下がるため、マグネ１４”
−／゛ トロンチョークコイルの影響なくフィラメントへの電力
供給ができ、発振が早い。

（２）起動時に大きな電圧が発生しない。

（３）同期発振であるため半導体スイッチのスイッチン
グ損失が少ない。

（４）　　フィラメントへの電力供給を最適にでき、フ
ィラメント寿命にとって良い。

（５）　　フィラメントへの電力供給が少ないため効率
が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電力供給装置の回路図
、第２図は他の実施例の回路図、第３図（、）〜（Ｃ）
は同回路図の動作を示す動作特性図および要部波形図、
第４図（ａ）　、　（１））は要部波形を説明するだめ
の波形図、第５図（、）〜（ｄ）および第６図（ａ）〜
（ｄ）は同要部波形図、第７図は従来の電力供給装置の
回路図である。 １・・・・・・高周波トランス、１ａ・・・・・・１次
側巻線、１ｂ・・・・・・２次側巻線、１ｃ・・・・・
・フィラメント用巻線、２・・・・・・共振用コンデン
サ、３・・・・・・半導体装置１６パ　・ ッテ、４・・・・・・ダイオード、６・・・・・・電圧
検出回路、６・・・・・・入力比較回路、７・・・・・
・制御回路、８・・・・・・タイマー、９・・・・・・
マクネトロン、９ａ・・・・・・マクネトロン発振管、
９ｂ・・・・・・マグネトロンチョークコイノＬ／、　
９　Ｃ・・・・・−マグネトロンコンデンサ、９ｄ・・
・・・・フィラメント、１０・・・・・・高圧コンデン
サ、１１・・・・・・高圧ダイオード、１２・・・・・
・ダイオードブリッジ、１３・・・・・・チョーク、１
４・・・・・・平滑コンデンサ、１５・・・・・・カレ
ントトランス、１６・・・・・・発振検知回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名手続
補正書（方式） 昭和６２年８月７θ日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池または商用電源より得られる電源と、高周波
   トランスおよび共振用コンデンサから成る共振回路と、
   前記共振回路を発振させるための少なくとも１つの半導
   体スイッチと、前記半導体スイッチのＯＦＦ時の電圧を
   検出して所定電圧になると前記半導体スイッチをＯＮす
   るタイミングを検出する検出手段と、前記検出手段の信
   号に基づいて前記半導体スイッチのＯＮ、ＯＦＦにより
   発振を制御する制御手段と、前記高圧トランスの２次側
   に接続され高周波エネルギーを発生するマグネトロンと
   を備え、前記共振回路は前記半導体スイッチのＯＮ時間
   が所定より短くなると前記半導体スイッチのＯＦＦ時間
   が長くなる共振特性を有する構成とした電力供給装置。
2. （２）起動時に半導体スイッチのＯＮ時間を短くし、所
   定時間経過後に前記半導体スイッチのＯＮ時間を長くす
   る構成とした特許請求の範囲第１項記載の電力供給装置
   。
3. （３）マグネトロンの発振状態の検知手段を設け、起動
   時に半導体スイッチのＯＮ時間を短くし、前記検知手段
   によりマグネトロンの発振を検知後前記半導体スイッチ
   のＯＮ時間を長くする構成とした特許請求の範囲第１項
   記載の電力供給装置。
4. （４）起動時の発振周波数がＯＮ時間を長くした時の発
   振周波数より低い構成とした特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載の電力供給装置。
5. （５）高圧トランスの結合係数を０．６〜０．８とする
   特許請求の範囲第１項記載の電力供給装置。