PL174282B1 - Układ zasilacza magnetronu fali ciągłej - Google Patents

Abstract

1 . Uklad zasilacza magnetronu fali ciaglej zawierajacy transformator sieciowy, którego wtórne anodowe uzwojenie jest polaczone po- przez uklad powielacza napiecia z katoda mag- netronu, znamienny tym, ze w szereg z dioda (7) powielacza napiecia jest polaczony co naj- mniej jeden tyrystorowo-pojemnosciowy uklad (8) utworzony z wysokonapieciowego tyrystora (Ty), którego anoda jest polaczona z katoda po- przez dodatkowy kondensator (Cd). Fig 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest układ zasilacza magnetronu fali ciągłej przeznaczony do stosowania w tych przypadkach, gdy wymagana jest dokładna regulacja i stabilizacja mocy mikrofalowej, a w szczególności w konstrukcji mikrofalowego sprzętu profesjonalnego. Układ według wynalazku może być również stosowany w konstrukcji kuchni mikrofalowych z uwagi na prostotę układu i jego niskie koszty wytworzenia.

Znanym i powszechnie stosowanym jest układ zasilacza magnetronu fali ciągłej w postaci ferrorezonansowego stabilizatora prądu z podwajaniem wysokiego napięcia. Ten układ zasilacza charakteryzuje się wysoką niezawodność^ wysoką sprawnością energetyczną oraz prostotą konstrukcji i związanym z tym niskim kosztem wytwarzania, wobec czego jest powszechnie stosowanym w kuchniach mikrofalowych. Znane są też odmiany takiego układu, na przykład z patentu USA Nr 3873883.

Niedogodnością znanych i stosowanych układów zasilacza jest to, że w stanie włączonym do zasilającej sieci napięcia przemiennego dostarczają moc o jednym, znamionowym poziomie, zaś regulację mocy średniej uzyskuje się przez kluczowanie stanów włączania i wyłączania napięcia przemiennego zasilającego uzwojenie pierwotne wysokonapięciowego transformatora. Ponieważ z transformatora jest pobierane napięcie żarzenia magnetronu, przeto kluczując zasilające napięcie uzwojenia pierwotnego powoduje się tak zwany zimny start magnetronu, które to zjawisko limituje najkrótszy dopuszczalny cykl kluczowania i nie może on być mniejszym od kilku sekund, co z kolei ogranicza istotnie płynność i dokładność regulacji. Przy wymienionej regulacji mocy występuje ponadto niekorzystne zjawisko silnego udarowego obciążenia sieci związane z dużą indukcyjnością transformatora.

Stosowanie triaków jako elementów przełączających w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatorajest ograniczone do sterowania grupowego, gdyż przy sterowaniu fazowym zwykle śladowo występuje składowa stała, co prowadzi do gwałtownego nasycenia się rdzenia transformatora.

Układ zasilacza magnetronu fali ciągłej według wynalazku charakteryzuje się tym, że w szereg z diodą powielacza napięcia jest połączony co najmniej jeden tyrystorowo-poj emnościowy układ utworzony z wysokonapięciowego tyrystora, którego anodajest połączona z katodąpoprzez dodatkowy kondensator lub poprzez układ szeregowego połączenia dodatkowego kondensatora z rezystorem.

W rozwiązaniu według wynalazku tyrystor wraz z diodą stano wiąregulowany element powielacza napięcia, który umożliwia grupowe jak i fazowe sterowanie mocą po stronie wtórnej transformatora, galwanicznie izolowanej od zasilającej sieci prądu przemiennego, w efekcie czego transformator może być w sposób ciągły połączony z siecią, zaś kluczowanie mocąmikrofa174 282 lową może następować z podwyższoną częstotliwością, jako grupowe, bez zauważalnych poziomów przetężeń po stronie pierwotnej.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia także precyzyjne sterowanie fazowe w pętli stabilizacji prądu anodowego magnetronu z możliwościąmodulacji mocy przebiegami czasowymi o różnym kształcie. Dalsząkorzystną cechąrozwiązania według wynalazkujest to, że jego realizacja pozwala na korzystanie z typowych, powszechnie dostępnych elementów stosowanych przy budowie kuchni mikrofalowychjak transformator, kondensator podwajacza napięcia, dioda wysokonapięciowa.

Przedmiot wynalazkujest przedstawiony w przykładzie wykonania za pomocąrysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat połączeń w którym tyry^t<^^<^^<^- pojemnościowy układ jest utworzony zjednego tyrystora zablokowanego dodatkowym kondensatorem, zaś fig. 2 przedstawia schemat połączeń w którym tyrystorowo-pojemnościowy układjest utworzony z co najmniej dwóch, szeregowo połączonych względem siebie tyrystorów z których każdy jest zablokowany przynależnym kondensatorem.

Układ zasilacza magnetronu fali ciągłej według wynalazku ma wysokonapięciowy transformator 1. Wtórne uzwojenie 2 transformatora 1 jest połączone poprzez kondensator 3 z katodą magnetronu 4 żarzoną z uzwojenia 5 żarzenia nawiniętego na rdzeniu 6 transformatora 1.

Wysokonapięciowa dioda 7 ma anodę połączonąze wspólnym punktem połączenia kondensatora 3 z katodą magnetronu 4, zaś katodę połączoną z masą układu poprzez tyrystorowo-pojemnościowy układ 8 utworzony z tyrystora Ty, którego anoda jest połączona z katodą dodatkowym kondensatorem Cd. Dodatkowy kondensator Cd zapewnia wstępny prąd tyrystora Ty w momencie zapłonu. Dodatkowy kondensator Cdjest ładowany poprzez wysokonapięciową diodę 7. Wysokonapięciowa dioda 7 wraz z tyrystorowo-pojemnościowym układem 8 i kondensatorem 3 tworzą regulowany podwajacz napięcia.

W drugiej postaci wynalazku /fig. 2/ tyrystorowo-pojemnościowy układ 8'jest utworzony z szeregowego połączenia co najmniej dwóch tyrystorów Ty1 * Ty_njednocześnie wyzwalanych i sterowanych przez sterujący układ 9. W przykładzie wykonania drugiej postaci wynalazku bramki tyrystorów Ty1 * Tyn są jednocześnie wyzwalane poprzez układ 10 separacji galwanicznej utworzony z bramkowych transformatorów TB_X * TBn o szeregowo połączonych uzwojeniach pierwotnych zasilanych z impulsatora 11 pracującego w zamkniętej pętli stabilizacji prądu, utworzonej z próbkującego rezystora Ro, integratora 12 i różnicowego wzmacniacza 13. Próbkujący rezystor Ro jest połączony zjednej strony z katodą ostatniego tyrystora Tyn, zaś z drugiej strony z masą układu. Każdy z tyrystorów Ty, * Tyn ma anodę połączoną z katodą przynależnym mu dodatkowym kondensatorem Cd, * Cdn.Równolegle z każdym z dodatkowych kondensatorów Cd, * Cdn jest połączony przynależny mu układ utworzony z dodatkowego rezystora Rd₁ * Rdn połączonego równolegle z szeregowo ze sobąpołączonymi uzupełniającym rezystorem Ru1*Run i uzupełniaaącym kondensatorem Cu1 = Cu_ir

Dodatkowe rezystory Rd1 * Rdn wraz z uzupełniającymi rezystorami Ru_x*Run i uzupełniającymi kondensatorami Cu^* Cun zwiększająniezawodność i dynamikę sterowania zmianami mocy. Przy różnych wartościach nadawy możliwe jest uzyskiwanie poziomów mocy wyjściowej magnetronu od zera do wartości znamionowej dla użytego zestawu podstawowych elementów którymi są magnetron 4, transformator 1 i kondensator 3 wchodzący w rezonans z ^diu^t^^yj^oi^i^i^rozproszenia wtórnego, wysokonapięciowego uzwojenia 2 na częstotliwości zasilającej sieci prądu przemiennego. W praktycznych wykonaniach uzyskano płynną regulację mocy mikrofalowej w zakresie od 10W do 600W ze stabilnością poniżej 5% przy zmianach napięcia zasilającego sieci prądu przemiennego w przedziale od 190v do 250V.

Działanie układu według wynalazku przebiega następująco.

Po włączeniu napięcia zasilającego z sieci prądu przemiennego na uzwojenie pierwotne transformatora 1 dodatnie połówki wysokiego napięcia z wtórnego uzwojenia 2 ładująkondensator 3 poprzez diodę 7 i dodatkowy kondensator Cd pozostawiając na nim ładunek dodatni. Dzieje się to przy nieprzewodzącym tyrystorze Ty. Po wysterowaniu tyrystora Ty następuje rozładowa4

174 282 nie dodatkowego kondensatora Cd gwarantujące dostatecznąwysoką wartość prądu startowego tego tyrystora Ty, co z kolei zabezpieczy następnie stanjego przewodzenia w obwodzie utworzonym z wtórnego, wysokonapięciowego uzwojenia 2 transformatora 1, kondensatora 3, diody 7 aż do pełnego naładowania kondensatora 3.

W okresie trwania ujemnych połówek przebiegu wysokiego napięcia na wtórnym, wysokonapięciowym uzwojeniu 2 następuje zsumowanie tego napięcia z napięciem na kondensatorze 3 i przekazanie energii do katody magnetronu 4, gdyż dioda 7 jest wówczas w stanie nieprzewodzenia. Przy szczególnie wysokich poziomach mocy wyjściowej dodatkowy kondensator Cd powinien być połączony szeregowo z właściwie dobranym rezystorem szeregowym Rs ograniczającym maksymalną wartość prądu startowego tyrystora Ty do poziomu poniżej dopuszczalnej wartości katalogowej dla tego tyrystora Ty. Zamiast tyrystorów Ty, Tyi * Ty_n można z jednakowym rezultatem stosować opto-tyrystory.

Oczywistym jest również, że układ według wynalazku można zrealizować w postaci powielonej, realizującej dwupołówkowe prostowanie napięcia anodowego magnetronu za pomocą jednego lub dwóch transformatorów, przy czym w takim przypadku katoda magnetronu musi być połączona z powielaczami napięcia poprzez dodatkowe diody separujące.

174 282

Fig.2

NADAWA

174 282

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ zasilacza magnetronu fali ciągłej zawierający transformator sieciowy, którego wtórne anodowe uzwojenie jest połączone poprzez układ powielacza napięcia z katodą magnetronu, znamienny tym, że w szereg z diodą (7) powielacza napięcia jest połączony co najmniej jeden tyrystorowo-pojemnościowy układ (8) utworzony z wysokonapięciowego tyrystora (Ty), którego anoda jest połączona z katodą poprzez dodatkowy kondensator (Cd).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda tyrystora (Ty)jest połączona z katodą tego tyrystora (Ty) poprzez układ szeregowego połączenia dodatkowego kondensatora (Cd) z rezystorem (Rs).