JPH0574919B2 - - Google Patents
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- JPH0574919B2 JPH0574919B2 JP60251380A JP25138085A JPH0574919B2 JP H0574919 B2 JPH0574919 B2 JP H0574919B2 JP 60251380 A JP60251380 A JP 60251380A JP 25138085 A JP25138085 A JP 25138085A JP H0574919 B2 JPH0574919 B2 JP H0574919B2
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電子レンジ等のいわゆる誘電加熱を
行う為の高周波加熱装置の改良に関し、さらに詳
しく言えば、バイポーラトランジスタ等の半導体
スイツチ素子を用いたインバータにより高周波電
力を発生し、昇圧トランスにて昇圧してマグネト
ロンを駆動するよう構成した高周波加熱装置の改
良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to improvements in high-frequency heating devices for so-called dielectric heating such as microwave ovens, and more specifically, inverters using semiconductor switch elements such as bipolar transistors. This invention relates to an improvement in a high-frequency heating device configured to generate high-frequency power using a step-up transformer to drive a magnetron.
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
の為に様々な構成のものが提案されている。BACKGROUND ART 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。図に於て、商用電源1の電力はダイオードブ
リツジ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はコンデンサであつ
てインバータの高周波スイツチング動作に対する
フイルタの役割を果すものである。インバータは
共振コンデンサ5は、昇圧トランス6、トランジ
スタ7、ダイオード8、及び駆偶回路9により構
成されている。 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 filter for the high frequency switching operation of the inverter. The inverter includes a resonant capacitor 5, a step-up transformer 6, a transistor 7, a diode 8, and a driving circuit 9.
トランジスタ7は駆動回路9より供給されるベ
ース電流によつて所定の周期とデユーテイー(即
ち、オンオフ時間比)でスイツチング動作する。
この結果、第7図aのような電流Ic/d、即ち、
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7図bのような電圧Vceがトランジスタ7の
C−E間に発生する。このため一次巻線10には
高周波電力が発生する。従つて、二次巻線11、
及び三次巻線12には各々高周波高圧電力及び高
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、及びダイオード14により整流さ
れマグネトロン15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。従つてマグネトロン15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、フイルタ
を構成するコンデンサ16,17,18、チヨー
クコイル19,20とにより成るものである。ま
た21は駆動回路9の電源トランスである。 The transistor 7 performs a switching operation with a predetermined cycle and duty (ie, on/off time ratio) by a base current supplied from the drive circuit 9.
As a result, the current Ic/d as shown in FIG. 7a, that is,
Collector current Ic of transistor 7 and diode 8
A current Id flows. On the other hand, when the transistor 7 is off, a voltage Vce as shown in FIG. 7b is generated between C and E of the transistor 7 due to resonance between the capacitor 5 and the primary winding 10. Therefore, high frequency power is generated in the primary winding 10. Therefore, the secondary winding 11,
High-frequency high-voltage power and high-frequency low-voltage power are generated in the tertiary winding 12 and the tertiary winding 12, 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 15, while the high frequency low voltage power is supplied to the cathode heater. Therefore, the magnetron 15 oscillates and is capable of dielectric heating. The magnetron 15 is composed of a magnetron body 15a, capacitors 16, 17, 18 and chiyoke coils 19, 20 that constitute a filter. Further, 21 is a power transformer of the drive circuit 9.
このような構成に於て、昇圧トランス6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、例えばインバー
タを20kHz−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、サイズを数分の一から十数分
の一にでき、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 6 becomes smaller as the frequency of the power supplied to both ends of the primary winding 10 increases. This method has the advantage that the weight and size of the step-up transformer can be reduced from one-tenth to one-tenth of that of the case where the voltage is stepped up while maintaining the power supply frequency, and the cost of the power supply section can be reduced.
トランジスタ7のベースに供給されるベース電
流Ibは、第7図cのように、正電流Ib+と負電流
Ib−とより成る。正電流Ib+は、トランジスタ7
のコレクタ電流Icの最大値Icmに対してその電流
増幅率(hfe例えば30)分の一より大きいことが
必要である。また、電流Ib−はトランジスタ7の
スイツチングスピードを速めスイツチング損失の
増大を防止するために、トランジスタのベースエ
ミツタ間を逆バイアスすることによつて流れる電
流である。正電流Ib+は第7図a,cより明らか
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Icの最大値Icm(例えば60A)によつて決
まる値bm+(例えば2A)とすることが必要であ
つた。また、負電流Ibm−もコレクタ電流Icnの
最大値Icmに応じて決まり(例えば15A)、Icm
が大きいほど大電力が必要であつた。さらに、コ
レクタ電流Icはいわゆる少数キヤリア蓄積効果に
よりベース電流Ib+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toffはト
ランジスタ7の特性バラツキや温度などによつて
変化するものであつた。そして、このtoffの変化
によつて、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つた。 The base current Ib supplied to the base of the transistor 7 is composed of a positive current Ib+ and a negative current, as shown in Figure 7c.
Consists of Ib−. The positive current Ib+ is the transistor 7
It is necessary that the current amplification factor (hfe, for example, 30) is larger than the maximum value Icm of the collector current Ic. Further, the current Ib- is a current that flows by reverse biasing 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. As is clear from FIGS. 7a and 7c, the positive current Ib+ must be set to a value bm+ (for example, 2A) determined by the maximum value Icm (for example, 60A) of the collector current Ic during the conduction period of the transistor 7. It was hot. Further, the negative current Ibm− is also determined according to the maximum value Icm of the collector current Icn (for example, 15A), and Icm
The larger the value, the more power was required. Furthermore, the collector current Ic increases for a certain period of time after the base current Ib+ is cut off due to the so-called minority carrier accumulation effect.
Only toff continues to flow, and this toff changes depending on variations in the characteristics of the transistor 7, temperature, and the like. This change in toff results in a change in the output of the inverter.
このような条件下でトランジスタ7を駆動する
ため駆動回路9は例えば第6図bのような構成と
なるものであつた。すなわち電源トランス21よ
り得られる直流電源22,23、発振回路24、
トランジスタ25,26,27、抵抗器25〜3
6およびダイオード37より構成されている。 In order to drive the transistor 7 under such conditions, the drive circuit 9 had a configuration as shown in FIG. 6b, for example. That is, DC power supplies 22 and 23 obtained from the power transformer 21, an oscillation circuit 24,
Transistors 25, 26, 27, resistors 25 to 3
6 and a diode 37.
発明が解決しようとする問題点
ところが上記構成において、第7図cのような
ベース電流を供給するためには、トランジスタ2
5,26としてかなり大容量のものを用い、か
つ、直流電源22,23も相当大容量であること
が必要であつた。したがつて、電源トランス21
も大型の電源トランスとする必要があり、例え
ば、20−50W程度の容量のものを用いねばなら
ず、電源トランス21および駆動回路9は全体と
してコンパクトにすることができず、大型で高価
なものとなり、高周波加熱装置全体としてのコン
パクトさを阻害し、大型化高価化せしめるもので
あつた。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, in order to supply the base current as shown in FIG.
5 and 26 must be of considerably large capacity, and the DC power supplies 22 and 23 must also have considerably large capacity. Therefore, the power transformer 21
However, it is necessary to use a large power transformer, for example, one with a capacity of about 20-50W, and the power transformer 21 and drive circuit 9 cannot be made compact as a whole, and are large and expensive. This hinders the compactness of the high-frequency heating device as a whole, making it larger and more expensive.
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等に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
のであつた。 In the conventional high-frequency heating device, a step-up transformer 6 is energized by an inverter including a transistor 7, etc.
The aim was 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7図aお
よびcのようにコレクタ電流Icのピーク値Icm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Ibm+を供供給するための電力はか
なり大きなものとなつていた。例えばIcm=60A
としトランジスタ7のhfeを30とするとIbm+=
2A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2
1、したがつて、電源装置全体が大型化高価格化
することを避けることが困難であつた。 However, it is necessary to supply the base current Ibm+ corresponding to the peak value Icm of the collector current Ic to the transistor 7 as shown in FIG. 7a and c, and the power required to supply this Ibm+ is quite large. It was becoming. For example, Icm=60A
If hfe of transistor 7 is 30, then Ibm+=
2A, the power consumption of the drive circuit 9 becomes extremely large, and the power consumption of the drive circuit 9 and the power transformer 2 becomes extremely large.
1. Therefore, it has been difficult to avoid increasing the size and price of the entire power supply device.
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7図におけるtoff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
るた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、電源効率や信頼性を低下させてしまう
という欠点があつた。 Furthermore, the storage time of transistor 7 due to temperature changes (the main cause of toff in Figure 7)
In order to cope with changes in the collector current Icm caused by changes in the temperature of the magnetron 15 and changes over time, it is necessary to supply a sufficient base current. The disadvantage is that it not only increases the size and price, but also increases the fluctuation in the output of the high-frequency heating device, making it unstable, and causes unnecessary loss in the transistor 7, etc., which reduces power supply efficiency and reliability. It was hot.
特に、周波数をより高めて一層の小型化を図ろ
うとする場合、上述した傾向は極めて著しく、現
状半導体技術レベルでは実質上30−40kHz程度以
上の周波数で実用的な性能を実現することが困難
であり十分な小型化、低コスト化ができなかつ
た。 In particular, when trying to further increase the frequency and achieve further miniaturization, the above-mentioned tendency is extremely noticeable, and with the current level of semiconductor technology, it is practically difficult to achieve practical performance at frequencies above about 30-40kHz. However, it was not possible to achieve sufficient miniaturization and cost reduction.
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
述べる手段より構成された高周波加熱装置であ
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 from the means described below.
即ち、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ける、共振コ
ンデンサと半導体スイツチ素子を有するインバー
タと、前記共振コンデンサとにより共振回路を形
成し、前記インバータの出力を昇圧する昇圧トラ
ンスと、前記半導体スイツチ素子を駆動する駆動
回路とを備え、前記昇圧トランスの出力でマグネ
トロンを付勢する構成とし、かつ、前記半導体ス
イツチ素子を第1および第2のトランジスタの直
列接続体で構成するとともに、前記第1のトラン
ジスタを付勢する直流電源を前記駆動回路に設
け、前記直流電源に並列に前記共振コンデンサよ
り大容量のベースコンデンサを設ける構成とした
ものである。 That is, a resonant circuit is formed by a unidirectional power source obtained from a commercial power source, an inverter that receives power from the unidirectional power source and has a resonant capacitor and a semiconductor switch element, and the resonant capacitor, and boosts the output of the inverter. and a drive circuit that drives the semiconductor switch element, the output of the step-up transformer energizes a magnetron, and the semiconductor switch element is connected to a series connection of first and second transistors. In addition, a DC power supply for energizing the first transistor is provided in the drive circuit, and a base capacitor having a larger capacity than the resonant capacitor is provided in parallel with the DC power supply.
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 configuration.
即ち、本発明の高周波加熱装置は、共振型イン
バータで昇圧トランスを駆動しマグネトロンを付
勢するよう構成し、共振型インバータの半導体ス
イツチ素子を第1および第2のトランジスタの直
列接続体で構成して第1のトランジスタを直流電
源で付勢する構成とするとともに、直流電源に並
列に共振型インバータの共振コンデンサより大容
量のベースコンデンサを設けたので、インバータ
の共振動作に悪影響を及ぼすことなく、第1のト
ランジスタのスイツチング時のIcboをベースコン
デンサに蓄積するとできる。このため、駆動回路
の消費電力を著しく低減し、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つた駆動
回路や電源トランスをコンパクトで低価格なもの
とし、しかも、半導体スイツチ素子のスイツチン
グ損失電力の低減と大電力を扱うトランジスタの
スイツチング動作の安定化を実現して一層の高周
波化による小型化低価格化を可能ならしめるとい
う作用効果を有するものである。 That is, the high-frequency heating device of the present invention is configured so that a step-up transformer is driven by a resonant inverter to energize a magnetron, and a semiconductor switch element of the resonant inverter is configured by a series connection of first and second transistors. Since the first transistor is energized by a DC power supply and a base capacitor with a larger capacity than the resonant capacitor of the resonant inverter is provided in parallel with the DC power supply, the resonant operation of the inverter is not adversely affected. This can be done by storing Icbo during switching of the first transistor in the base capacitor. Therefore, by significantly reducing the power consumption of the drive circuit and simplifying its configuration, the drive circuit and power transformer, which had previously been forced to become larger and more expensive, can be made compact and inexpensive. This has the effect of reducing the switching power loss of the switch element and stabilizing the switching operation of the transistor that handles high power, thereby enabling miniaturization and cost reduction due to higher frequencies.
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。Embodiment An embodiment of the high frequency heating device of the present invention will be described below 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6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. 6 are corresponding components, and the explanation thereof will be omitted.
第1図に於て、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
のフイルタコンデンサ16,17が図のように並
列接続されている。一員、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(例えば、0.8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イルタコンデンサ16,1
7とが一種のローパフイ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
もマグネトロンのアノードピ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。すなわち、漏洩インダク
タンスとフイルタコンデンサ16,17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、スイツチ
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、単純なバイポーラトランジスタでは
どうしてもスイツチング損失が増加してしまう。 In FIG. 1, the secondary winding 11 of the step-up transformer 6
A magnetron 15 is connected to the magnetron 15, and its filter capacitors 16 and 17 are connected in parallel as shown in the figure. The step-up transformer 6 is configured to have a smaller coupling coefficient between the primary and secondary windings (for example, about 0.8) than a normal transformer, and has a considerably large leakage inductance. This leakage inductance and filter capacitor 16,1
7 acts as a kind of low-pass filter,
A predetermined radio wave output can be obtained while suppressing the anode peak current of the magnetron to a small value without using the conventionally used high voltage diode, and the magnetron can be operated stably even if the high voltage diode is omitted. That is, the peak value of the anode current can be suppressed by the leakage inductance and the filter capacitors 16 and 17. In such a circuit configuration, the switching transistor is inevitably subjected to a large current load condition, so that switching loss inevitably increases with a simple bipolar transistor.
そこで図のように、第1および第2のトランジ
スタ40,41の直列接続して構成し、第1のト
ランジスタ40のベースには直流電源42を、第
2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とともに、直流電源42に並
列にベースコンデンサ42aを接続したものであ
る。この構成により半導体スイツチ素子44の耐
圧を第1のトランジスタ40で分担し、スイツチ
動作を第2のトランジスタ41で分担するように
することができ、スイツチ素子44全体としての
スイツチ損失を低く抑え、高圧ダイオードを省略
した回路構成であつても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。 Therefore, as shown in the figure, first and second transistors 40 and 41 are connected in series, and a DC power supply 42 is connected to the base of the first transistor 40, and an oscillation circuit 43 is connected to the gate of the second transistor 41.
are connected to each other, and a base capacitor 42a is connected in parallel to the DC power supply 42. With this configuration, the withstand voltage of the semiconductor 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 Even with a circuit configuration in which diodes are omitted, a stable and efficient magnetron drive inverter can be realized.
また、第1のトランジスタ40はスイツチ速度
が遅いものでよいので、高hfeトランジスタを用
いることができ、第2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
く小さくすることができる。そして、特に、第1
のトランジスタ40のターンオフ時にはそのコレ
クタからベースにコレクタ電流と同じ値のベース
逆電流Icboが流れ、直流電源42に並列に設けら
れたベースコンデンサ42aを充電するので、直
流電源42の消費電力はほとんど零に等しくする
ことができる。なぜならば、第1のトランジスタ
40は交流的にはベース接地トランジスタとして
考えることができ、電流増幅率は1となるからで
ある。したがつて、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。 In addition, since the first transistor 40 only needs to have a slow switching speed, a high-hfe transistor can be used, and the second transistor 41 can be a low-voltage field effect transistor, which reduces the consumption of the drive circuit 9. Power can be significantly reduced compared to conventional methods. And especially the first
When the transistor 40 is turned off, a base reverse current Icbo having the same value as the collector current flows from its collector to the base, charging the base capacitor 42a provided in parallel with the DC power supply 42, so the power consumption of the DC power supply 42 is almost zero. can be made equal to This is because the first transistor 40 can be considered as a common base transistor in terms of AC, and the current amplification factor is 1. Therefore, the power transformer 21 may also be compact and inexpensive, and the entire drive circuit 9 can be made compact and inexpensive.
ベースコンデンサ42aは前述したように第1
のトランジスタ40のターンオフ時には共振コン
デンサ5と等価的に接続された状態が生じる。こ
のため、もしベースコンデンサ42aが共振コン
デンサ5より小さいと、昇圧トランス6とベース
コンデンサ42aとの共振が生じてしまい、共振
型インバータは安定な共振動作による転流を行う
ことができず、スイツチ素子の損失増加を生じる
ばかりでなく、その破壊を誘発するという重大な
欠陥を生じてしまうのである。したがつて、ベー
スコンデンサ42aが共振コンデンサ5より大容
量であることは極めて重要であり、望ましくは十
分大きい値(例えば5〜10倍程度)であることが
必要である。 The base capacitor 42a is the first capacitor as described above.
When the transistor 40 is turned off, a state in which it is equivalently connected to the resonant capacitor 5 occurs. Therefore, if the base capacitor 42a is smaller than the resonant capacitor 5, resonance will occur between the step-up transformer 6 and the base capacitor 42a, and the resonant inverter will not be able to perform commutation through stable resonant operation, and the switch elements will This not only causes an increase in loss, but also causes a serious defect in that it induces destruction. Therefore, it is extremely important that the base capacitor 42a has a larger capacitance than the resonant capacitor 5, and preferably has a sufficiently large value (for example, about 5 to 10 times).
また、駆動回路9の発振回路43は、コンデン
サ4の電圧および第1のトランジスタ40のコレ
クタ電圧を検知し共振コンデンサ5と昇圧トラン
ジス6との共振に同期して動作する構成である。
第2図は駆動回路9のさらに詳しい実回路例であ
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。第2図において、発振回路4
3は、抵抗器45〜48、比較器49、遅延手段
50、微分器51よりなるゼロクロス検知部と、
抵抗器52〜54、コンデサ55、比較器56、
微分器57よりなる最長周期タイマーと、ゼロク
ロス検知部と最長周期タイマーとの論理和をとる
論理和回路58と、抵抗器59〜61、コンデン
サ62、比較器63、可変基準電圧源64よりな
るオン時間タイマーと、オン時間タイマーおよび
論理和回路58の出力をそれぞれSおよびR入力
に受けるR−Sフリツプフロツプ(R−S/FF)
65とにより構成され、第2のトランジスタ41
である電界効果トランジスタのゲートを付勢す
る。なお66,67はダイオード、68,69は
インバータゲートである。一方、直流電源42は
ベースコンデンサ42aと並列に接続され、第1
のトランジスタ40をダイオード70、抵抗器7
1の並列回路を介して付勢する構成である。 Further, the oscillation circuit 43 of the drive circuit 9 is configured to detect the voltage of the capacitor 4 and the collector voltage of the first transistor 40 and operate in synchronization with the resonance of the resonant capacitor 5 and the booster transistor 6.
FIG. 2 shows a more detailed actual circuit example of the drive circuit 9, and the same reference numerals as those in FIG. 1 represent corresponding components, and the explanation thereof will be omitted. In FIG. 2, the oscillation circuit 4
3 is a zero cross detection section consisting of resistors 45 to 48, a comparator 49, a delay means 50, and a differentiator 51;
Resistors 52 to 54, capacitor 55, comparator 56,
A maximum cycle timer consisting of a differentiator 57, an OR circuit 58 that ORs the zero cross detection section and the longest cycle timer, and an ON circuit consisting of resistors 59 to 61, a capacitor 62, a comparator 63, and a variable reference voltage source 64. R-S flip-flop (R-S/FF) which receives the outputs of the time timer, on-time timer, and OR circuit 58 at its S and R inputs, respectively.
65, and the second transistor 41
energizes the gate of a field effect transistor. Note that 66 and 67 are diodes, and 68 and 69 are inverter gates. On the other hand, the DC power supply 42 is connected in parallel with the base capacitor 42a, and the first
The transistor 40 is connected to the diode 70 and the resistor 7.
This configuration is energized through one parallel circuit.
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はスイツチ素子44
に流れる電流Ic/dおよび第1のトランジスタ4
0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Vcdである。また、同図
cないしgは発振回路44の各部動作波形であ
る。ゼロクロス検知部出力Aは同図cのようにコ
ンデンサ4の電圧VsとVcdとのクロスポイント
から一定時間td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サ55の
電圧Bが所定値Cになつた時点で強制ゼロクスロ
スパルスが最長集荷タイマーより発生させる。R
−S/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、したがつてスイツチ素子4
4がオンとなり、Icが流れる。同時にオン時間タ
イマーのコンデンサ62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−/FF65のS入
力に同図gのパルセFを入力する。したがつて出
力−QはLとなり、第2の電界効果トランジスタ
41、したがつてスイツチ素子44がオフとなり
最初の状態に戻り、これをくりかえす。 FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the operation of the drive circuit of FIG.
The current Ic/d flowing in and the first transistor 4
0 collector and the second field effect transistor 41
The voltage between the drain and the drain is Vcd. Further, c to g in the same figure show operation waveforms of each part of the oscillation circuit 44. The output A of the zero cross detection section generates a zero cross pulse A in the vicinity of the zero cross with a delay of a certain time td from the cross point of the voltages Vs and Vcd of the capacitor 4, as shown in FIG. If this cross point is not detected for some reason, a forced zero cross pulse is generated by the longest collection timer when the voltage B of the capacitor 55 reaches a predetermined value C, as shown by broken lines in c and d of the figure. R
When pulse A is input to the R input of the -S/FF65, the -Q output becomes H as shown in e in the same figure, leading to the second field effect transistor 41 and therefore the switch element 4.
4 is turned on and Ic flows. At the same time, the capacitor 62 of the on-time timer is charged as shown in FIG. do. Therefore, the output -Q becomes L, and the second 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をおいて、第2のトランジ
スタである電界効果トランジスタ41は、
CMOS−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に
ものとすることができる。さらに第1のトランジ
スタ40は低スイツ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、
しかも、ベースコンデンサ42aを設けているの
で第1のトランジスタ40のオフ時のエネルギー
を蓄積してそのドライブエネルギーとすることが
できる。したがつて、直流電源42から供給する
エネルギーは極めて小さいものでよく、直流電源
42などの駆動回路をコンパクで低価格なものと
することができる。 With such a circuit operation, the field effect transistor 41, which is the second transistor,
Since it can be directly driven by a CMOS-IC, etc., it becomes an extremely simple and low-power circuit, making it compact and inexpensive. Furthermore, the first transistor 40 can be of low switching speed, so a very high hfe transistor can be used;
Moreover, since the base capacitor 42a is provided, the energy when the first transistor 40 is off can be stored and used as drive energy. Therefore, the energy supplied from the DC power supply 42 only needs to be extremely small, and the drive circuit such as the DC power supply 42 can be made compact and inexpensive.
第4図は本発明の他の実施例を示す高周波加熱
装置の回路図であり、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。同図にお
いて、半導体スイツチ素子44は第1、第2トラ
ンジスタ40,41と、図のように接続されたフ
ライホイールダイオード8,7a、抵抗器71,
73、ダイオード70,72、ゼナーダイオード
74を含むとともに、コンデンサ42bを有して
いる。このコンデンサ42bは、ベースコンデン
サ42aの作用を補うものであり、インバータの
動作周波数が高い(例えば50kHz程度以上)場
合、端子T1,T1′間の配線のインダクタンス
による悪影響を抑制しインバータの動作を安定で
確実なものにするという重要な作用を果たすもの
であり、半導体スイツチ素子44に一体化するこ
とは極めて重要である。 FIG. 4 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing another embodiment of the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 1 are corresponding components, and the explanation thereof will be omitted. In the figure, a semiconductor switch element 44 includes first and second transistors 40, 41, flywheel diodes 8, 7a connected as shown, a resistor 71,
73, diodes 70 and 72, and a Zener diode 74, and also has a capacitor 42b. This capacitor 42b supplements the action of the base capacitor 42a, and when the operating frequency of the inverter is high (for example, about 50 kHz or more), it suppresses the adverse effects caused by the inductance of the wiring between terminals T1 and T1' and stabilizes the operation of the inverter. It plays an important role in ensuring reliability, and its integration into the semiconductor switch element 44 is extremely important.
第5図aおよびbは、第1図または第4図の本
発明の実施例の駆動回路電源回路のさらに詳しい
実施例であり、第1図または第4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。同
図aにおいて、ベースコンデンサ42aは直流電
源42を構成する平滑コンデンサと兼用されてお
り、直流電源42はダイオード75と高周波特性
を有するベースコンデンサ42aとで構成されて
いる。ダイオード76、コンデンサ77、抵抗器
78、ゼナーダイオード79は、発振回路43の
直流電源を構成している。 5a and 5b show a more detailed embodiment of the drive circuit power supply circuit of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 or 4, and the same reference numerals as in FIG. 1 or 4 have corresponding configurations. This is an element and its explanation will be omitted. In the figure a, the base capacitor 42a is also used as a smoothing capacitor constituting the DC power supply 42, and the DC power supply 42 is composed of a diode 75 and the base capacitor 42a having high frequency characteristics. The diode 76, the capacitor 77, the resistor 78, and the Zener diode 79 constitute a DC power source for the oscillation circuit 43.
また、第5図bは、電源トランジスタ21の二
次巻線を1つにするよう構成したものであり、平
滑コンデンサ77とともに、ダイオード76から
抵抗器80を介してベースコンデンサ42aに電
流を充電するようになつている。すなわち、ベー
スコンデンサ42aはインバータ起動前にダイオ
ード76から充電されたエネルギーで起動され、
一旦起動されると、第1のトランジスタ40のオ
フ時に生じる逆充電エネルギーによつてエネルギ
ー補給がおこなわれる。したがつて高インピーダ
ンスを抵抗器80を介する図のような構成をとる
ことが可能であり、電源トランス21を極めて小
容量のトランスとし駆動回路全体をコンパクトで
低価格にものとすることができる。 Further, FIG. 5b shows a configuration in which the secondary winding of the power transistor 21 is unified into one, and current is charged to the base capacitor 42a from the diode 76 via the resistor 80 together with the smoothing capacitor 77. It's becoming like that. That is, the base capacitor 42a is started with energy charged from the diode 76 before starting the inverter,
Once activated, energy is replenished by the reverse charge energy generated when the first transistor 40 is turned off. Therefore, it is possible to adopt a configuration as shown in the figure in which high impedance is passed through the resistor 80, and the power transformer 21 can be made into an extremely small capacity transformer, making it possible to make the entire drive circuit compact and inexpensive.
発明の効果
以上に述べたように本発明によれば、以下のよ
うな効果を得ることができる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
直流電源あるいは商用電源より得た単方向電源
より電力を得る半導体スイツチ素子を有する共振
型インバータにより昇圧トランスを付勢しマグネ
トロンを駆動する構成とし、半導体スイツチ素子
を第1および第2のトランジスタの直列接続体で
構成して第1のトランジスタを駆動回路の直流電
源で付勢する構成とともに、直流電源に並列に共
振コンデンサより大容量のベースコンデンサを設
けたので、
(1) 2個のトランジスタにスイツチとしての役
割、すなわち耐圧とスイツチ作用とを分担さ
せ、半導体スイツチ素子の負担を軽減し高効率
でかつ高周波動作が可能であり、しかも信頼性
の高いインバータ回路を実現することができ、
(2) しかも、インバータの共振動作に悪影響を及
ぼすことなく半導体スイツチ素子のターンオフ
時の電荷(エネルギー)をベースコンデンサに
蓄積し、第1のトランジスタのドライブ電力と
して利用することができる。 A step-up transformer is energized by a resonant inverter having a semiconductor switch element that receives power from a unidirectional power source obtained from a DC power source or a commercial power source to drive the magnetron. In addition to the configuration in which the first transistor is energized by the DC power source of the drive circuit, a base capacitor with a larger capacity than the resonant capacitor is installed in parallel with the DC power source. (2) It is possible to share the role of withstand voltage and switch function, reduce the burden on semiconductor switch elements, and realize highly efficient and high frequency operation, as well as highly reliable inverter circuits. Moreover, the charge (energy) at the time of turn-off of the semiconductor switch element can be accumulated in the base capacitor and used as drive power for the first transistor without adversely affecting the resonant operation of the inverter.
(3) したがつて、極めて簡単な構成により半導体
スイツチ素子の駆動回路の消費電力を著しく軽
減し、駆動回路およびその電源トランスを大幅
にコンパクト化低コスト化することができる。(3) Therefore, with an extremely simple configuration, the power consumption of the drive circuit for the semiconductor switch element can be significantly reduced, and the drive circuit and its power transformer can be made significantly more compact and lower in cost.
(4) 上記の結果、半導体スイツチ素子のスイツチ
ング性能を著しく高め高周波加熱装置全体の効
率と信頼性を大幅に向上させるとともに、駆動
回路などのコンパクト化により、高周波加熱装
置全体を大幅に小型化低コスト化することがで
きる。(4) As a result of the above, the switching performance of the semiconductor switch element has been significantly improved, and the efficiency and reliability of the entire high-frequency heating device have been significantly improved.By making the drive circuit etc. more compact, the entire high-frequency heating device has been significantly reduced in size and cost. It can be reduced to cost.
(5) また、特に、第1および第2のトランジスタ
の直列接続体とその周辺回路を1チツプまたは
複数のチツプで構成し単一パツケージ化するこ
とにより、一層のコンパクト化高信頼性化を実
現でき、信頼性の高い高周波加熱装置を提供す
ることができる。(5) In particular, by configuring the series connection of the first and second transistors and their peripheral circuits on one chip or multiple chips into a single package, further compactness and higher reliability can be achieved. This makes it possible to provide a highly reliable high-frequency heating device.
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
図、第3図は、同装置の各部動作電流波形説明
図、第4図は本発明の他の実施例を示す高周波加
熱装置の回路図、第5図は同装置の駆動回路の電
源回路の詳細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および同装置の駆動回
路の詳細図、第7図は同装置の各部動作電流波形
説明図である。
1……商用電源、2,3,4……単方向電源
(2……ダイオードブリツジ、3……インダクタ、
4……コンデンサ)、5……共振コンデンサ、6
……昇圧トランス、9……駆動回路、40……第
1のトランジスタ、41……第2のトランジス
タ、42……直流電源、42a……ベースコンデ
ンサ、43……発振回路、44……半導体スイツ
チ。
Fig. 1 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a detailed diagram of a drive circuit of the same device, Fig. 3 is an explanatory diagram of operating current waveforms of each part of the device, and Fig. 4 is a circuit diagram of a high-frequency heating device showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram showing a detailed embodiment of the power supply circuit of the drive circuit of the same device, and FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional high-frequency heating device. 7 is a detailed diagram of the drive circuit of the same device, and FIG. 7 is an explanatory diagram of operating current waveforms of each part of the same device. 1... Commercial power supply, 2, 3, 4... Unidirectional power supply (2... Diode bridge, 3... Inductor,
4... Capacitor), 5... Resonant capacitor, 6
... Step-up transformer, 9 ... Drive circuit, 40 ... First transistor, 41 ... Second transistor, 42 ... DC power supply, 42a ... Base capacitor, 43 ... Oscillation circuit, 44 ... Semiconductor switch .
Claims (1)
の単方向電源により電力を受ける、共振コンデン
サと半導体スイツチ素子を有するインバータと、
前記共振コンデンサとにより共振回路を構成し、
前記インバータの出力を昇圧しマグネトロンを付
勢する昇圧トランスと、前記半導体スイツチ素子
を駆動する駆動回路とを備え、前記半導体スイツ
チ素子を第1のトランジスタと前記第1のトラン
ジスタのエミツタをオンオフする第2のトランジ
スタとの直列接続体で構成し、前記駆動回路によ
り前記第2のトランジスタをオンオフ制御する構
成とするとともに、前記第1のトランジスタを付
勢する直流電源を前記駆動回路に設け、前記直流
電源に並列に前記共振コンデンサより大容量のベ
ースコンデンサを設ける構成とした高周波加熱装
置。 2 第1のトランジスタをバイポーラトランジス
タで構成し、第2のトランジスタを電界効果トラ
ンジスタで構成した特許請求の範囲第1項記載の
高周波加熱装置。 3 第1のトランジスタと第2のトランジスタと
を1チツプまたは複数チツプで構成し、単一のパ
ツケージに収納して一体化した特許請求の範囲第
1項または第2項記載の高周波加熱装置。 4 ベースコンデンサを直流電源の平滑コンデン
サと兼用する構成とした特許請求の範囲第1項記
載の高周波加熱装置。 5 第1のトランジスタのベースとベースコンデ
ンサとをダイオードと抵抗器とを含む回路要素で
接続する構成とした特許請求の範囲第1項記載の
高周波加熱装置。[Scope of Claims] 1. A unidirectional power source obtained from a commercial power source, etc., and an inverter that receives power from the unidirectional power source and includes a resonant capacitor and a semiconductor switch element;
A resonant circuit is configured with the resonant capacitor,
A step-up transformer that boosts the output of the inverter and energizes the magnetron; and a drive circuit that drives the semiconductor switch element; The second transistor is connected in series with a second transistor, and the second transistor is controlled on and off by the drive circuit, and the drive circuit is provided with a DC power supply that energizes the first transistor, A high-frequency heating device configured to include a base capacitor with a larger capacity than the resonant capacitor in parallel with a power source. 2. The high frequency heating device according to claim 1, wherein the first transistor is a bipolar transistor and the second transistor is a field effect transistor. 3. The high-frequency heating device according to claim 1 or 2, wherein the first transistor and the second transistor are constructed of one chip or a plurality of chips, and are housed in a single package and integrated. 4. The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the base capacitor is configured to double as a smoothing capacitor of the DC power supply. 5. The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the base of the first transistor and the base capacitor are connected by a circuit element including a diode and a resistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251380A JPS62110295A (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | High frequency heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251380A JPS62110295A (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | High frequency heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62110295A JPS62110295A (en) | 1987-05-21 |
| JPH0574919B2 true JPH0574919B2 (en) | 1993-10-19 |
Family
ID=17221970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60251380A Granted JPS62110295A (en) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | High frequency heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62110295A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH044593A (en) * | 1990-04-19 | 1992-01-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Magnetron driving device |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP60251380A patent/JPS62110295A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62110295A (en) | 1987-05-21 |
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