JPH074791Y2

JPH074791Y2 - 高周波加熱装置

Info

Publication number: JPH074791Y2
Application number: JP1988150894U
Authority: JP
Inventors: 広行星野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-11-19
Filing date: 1988-11-19
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2003-11-19
Also published as: JPH0271993U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、電子レンジ等の高周波加熱装置に関し、特に
商用電源をインバータにより高周波電源に変換するよう
にしたものに関する。

〔従来の技術〕

従来より、高周波加熱装置においては、商用電源より得
られた単方向電源をインバータにより商用周波数より高
い高周波電力に変換し、この高周波出力を高圧トランス
にて昇圧してマグネトロンに供給するようにしたものが
あり、高圧トランスを小型化できるばかりでなく、イン
バータの入力電力に応じてインバータのスイツチング動
作を制御することにより、電源電圧変動時の入力電力の
変化を最小にすることができる。

第５図はこのような高周波加熱装置を示しており、商用
電源（１）をダイオードブリツジ整流回路（２）で整流
したのち、平滑用リアクトル（３）及び平滑用コンデン
サ（４）で平滑化し、このようにして得られた単方向電
源を、スイツチング素子としてのパワートランジスタ
（５），還流用ダイオード（６）及び共振用コンデンサ
（７）からなるインバータ（８）で断続して高周波化す
ると共に、高圧トランス（９）にて昇圧し、該高圧トラ
ンス（９）からの高周波高電圧をコンデンサ（10），ダ
イオード（11），（12）よりなる半波倍電圧整流回路に
て直流高電圧に変換し、マグネトロン（13）に高電圧電
力を供給するようにしている。

そして、インバータ（８）の入力電力の検出に際して
は、例えばホール素子（14）が使用され、整流回路
（２）の正出力端子（＋）の電源電圧を抵抗(R₁)で分圧
してホール素子（14）に印加すると共に、第６図に示す
ようなフエライト製磁気収束器（15）を用い，整流回路
（２）の負出力端子（−）の電源ライン（16）の入力電
流を磁界に変換してホール素子（14）に加えるようにし
ている。

ここで、ホール素子（14）に対する電源電圧の印加電圧
をV_C、磁束密度をＢとすると、ホール素子（14）の出力
電圧V_Hは、 V_H＝Ｋ・V_C・Ｂ＋V_O で表わされ、K,V_Oは素子個有の定数であるから、出力電
圧V_HはV_C・B,すなわち入力電力に比例することになり、
第７図に示すような電力検出回路（17）により入力電力
の検出電力値が得られる。

第５図において、（18）はインバータ（８）の動作状態
を制御するためのアナログ信号を出力する制御信号回路
であり、電力検出回路（17）からの検出電力値に基づい
てたとえば入力電力を一定にするための適切なレベルの
アナログ信号を出力する。（19）は制御信号回路（18）
からのアナログ信号のレベルに応じてパルス幅の矩形波
信号を出力するパルス幅変調回路（PWM回路）、（20）
はPWM回路（19）より入力された矩形波信号を増幅して
トランジスタ（５）を駆動するドライブ回路である。

したがつて、電源電圧が変動すると、ホール素子（14）
による検出電力値が変化するため、制御信号回路（18）
はこの電力値に基づいた制御信号を出力し、トランジス
タ（５）のオン時間を調整して入力電流を変化させ、入
力電力を元の値に制御し、入力電力の変動を最小にす
る。

ところで、前述のようにして電源電圧の変動に対して入
力電力が常に一定になるような制御を行つた場合、マグ
ネトロン（13）を駆動させる電源回路としての出力特性
は第８図の太線に示すようなものになる。

このため、マグネトロン（13）の負荷（被加熱物）やマ
グネトロン（13）自身の温度等の変化によつてその電圧
−電流特性が例えばＡからＢに変化すると、インバータ
電源回路は、そのままの陽極電流I_Pではマグネトロン
（13）の入力電力Eb・I_Pが低下してしまうため、動作周
波数を低下させて陽極電流I_PをI_AからI_Bまで増加させよ
うとする。

この結果、マグネトロン（13）の発振モードに異常をき
たし、安定したマイクロ波発振が望めなくなる。

この問題を解決するため、従来では、例えば実公昭61-4
2315号公報（H05B 6/68）に見られるように、マグネト
ロンの陽極電流がインバータ電源回路の出力特性に基づ
いて所定電流以上になつた時に高圧トランスの１次側電
流を抑制するようにしている。

しかし、このような制御では、第９図に示すように、陽
極電流I_Pが制御回路内で予め設定した制限値に達するま
では前記第８図で示した出力特性に従うが、この制御値
に達した後は陽極電流I_Pを一定値に抑えようとするもの
であるため、マグネトロン特性がＣからＤへ変化する過
程で陽極電流I_Pが制限値に達した後は、マグネトロンの
入力電力は急激に低下してしまうことになる。

なお、第８図の１点鎖線は通常の低周波リーケージトラ
ンスを用いた電源の特性を示す。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に留意
してなされたものであり、その目的とするところは、高
温環境等によりマグネトロンの出力特性が変化してもマ
グネトロンの急激な入力低下を招くことのないインバー
タ電源回路を有するところの高周波加熱装置を提供しよ
うとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本考案の高周波加熱装置に
おいては、マグネトロンの陽極電流を検出する電流検出
手段を備え、制御信号回路に、電力検出手段の検出電力
値と一定制御の基準値とを比較し，インバータの入力電
力が一定になるようにインバータのスイツチング動作の
制御信号レベルを調整する電力一定制御回路と、電流検
出手段の検出電流値にしたがつて制御抑制信号を形成
し，高温環境等によりマグネトロンの出力特性が変化し
た場合に制御抑制信号に基づいて前記制御信号レベルを
可変補正する電力抑制回路とを設ける。

〔作用〕

前述のように構成された高周波加熱装置においては、イ
ンバータのスイツチング動作を制御する制御信号回路に
設けられた電力一定制御回路により、インバータのスイ
ツチング動作の制御信号レベルをインバータの入力電力
が一定になるように制御するとともに、制御信号回路に
設けられた電力抑制回路により、マグネトロンの陽極電
流の検出にしたがつて前記制御信号レベルを可変補正
し、インバータの入力電力の増減に応じてその出力を増
減させるようにマグネトロンの陽極電流を制御し、イン
バータをその入力電力の一定制御とマグネトロンの陽極
電流の制御との平衡点で制御させるため、高温環境等で
マグネトロンの出力特性が変化した場合に、インバータ
の入力電力を急激に低下してしまうことが防止される。

〔実施例〕

本考案の１実施例につき、第１図ないし第４図を用いて
説明する。

第１図において、前記と同一記号は同一もしくは相当す
るものを示すものとし、（21）はマグネトロン（13）の
陽極電流を検出する電流検出手段としての電流トラン
ス、（18）′はインバータ（８）の動作状態を制御する
ための適切なレベルのアナログ信号を出力する制御信号
回路であり、第２図に示すような回路構成になつてい
る。

すなわち、この制御信号回路（18）′は、電力一定制御
回路（22），整流平滑回路（23），電力抑制回路（24）
及び上限リミタ回路（25）からなつている。

電力一定制御回路（22）は、オープンコレクタ型コンパ
レータ（26）と，基準電位設定用の分圧抵抗(R₂)，
(R₃)，(R₄)と，出力抵抗(R₅)と，限流用抵抗(R₆)と，制
御信号レベルの電位形成用のコンデンサ(C₁)とにより構
成され、ホール素子（14）により検出されて電力検出回
路（17）より出力されたインバータ（８）の入力電力の
検出電力値がコンパレータ（26）の逆相入力端子に入力
され、コンパレータ（26）が正相入力の一定制御の基準
値と比較してオン，オフすることによりコンデンサ(C₁)
の電位，すなわち制御信号レベルを調整する。

また、整流平滑回路（23）は、電流トランジスタ（21）
より出力された検出電流値の出力電圧を整流するダイオ
ード(D₁)とその整流出力を平滑するコンデンサ(C₂)とに
より構成されている。

さらに、電力抑制回路（24）は、分圧抵抗(R₇)，入力抵
抗(R₈)，反転増幅器を構成するオペアンプ（27），基準
電位設定用の分圧抵抗(R₉)，(R₁₀)，利得調整用抵抗(R
₁₁)及びリミタ用ダイオード(D₂)よりなり、前記検出電
流値に従つた制御抑制信号を形成し、コンデンサ(C₁)の
レベルを抑制する。

上限リミタ回路（25）は、マグネトロン（13）の陽極電
流の上限をその絶対最大定格値に設定するためのもので
あり、該定格値に相当するコンデンサ(C₁)のレベル設定
用の分圧抵抗(R₁₂)，(R₁₃)とリミタ用ダイオード(D₃)と
からなつている。

つぎに、実施例の動作について説明する。

商用電源を整流平滑して得られたインバータ（８）の入
力電力（以下インバータ入力という）は、トランジスタ
（５）のスイツチング動作で高周波化されると共に、高
圧トランス（９）で昇圧され、さらに半波倍電圧整流回
路で直流高電圧となつてマグネトロン（13）に供給され
る。

今、電源電圧が上昇してインバータ入力が増加しようと
すると、ホール素子（14）の出力電圧が増加するため、
コンパレータ（26）の逆相入力電圧が上昇し、コンパレ
ータ（26）がオンする。

したがつて、コンデンサ(C₁)がコンパレータ（26）を介
して放電することにより、コンデンサ(C₁)の電位，すな
わち制御信号レベルが低下し、この制御信号を受けたPW
M回路（19）はトランジスタ（５）のオン時間を短かく
するようなパルス幅の矩形波信号を出力し、これにより
トランジスタ（５）のスイツチング動作が制御されて入
力電流が減少し、インバータ入力が元の値になるまで制
御信号レベルが低下することにより、該入力が一定に制
御される。

ここで、マグネトロン（13）への入力電力（以下マグネ
トロン入力という）は陽極電圧Ebと陽極電流I_Pとの積Eb
・I_Pで与えられ、インバータ入力に対して比例関係にあ
るが、マグネトロン（13）の駆動を開始して間もないマ
グネトロン（13）がまだ冷たい状態では、陽極電圧Ebは
ほぼ一定であるため、マグネトロン入力は陽極電流I_Pに
ほぼ比例することになり、インバータ入力が一定制御さ
れることにより、陽極電流I_Pはあまり変化しない。

このとき、電流トランス（21）による検出電流値の平均
値は変化せず、電力抑制回路（24）の制御抑制量が一定
となるため、オペアンプ（27）の出力電位が制御信号レ
ベルに影響を与えることはない。

また、電源電圧が低下してインバータ入力が減少しよう
とすると、ホール素子（14）の出力電圧が低下するた
め、コンパレータ（26）はオフになり、コンデンサ(₁)
が徐々に充電されて制御信号レベルが上昇し、トランジ
スタ（５）のオン時間が長くなるような制御が行われ、
入力電流が上昇し、インバータ入力が元の値になるまで
制御信号レベルが上昇する。

この場合、制御信号レベルはオペアンプ（27）によるリ
ミタ値，すなわちその出力電位より上昇することはでき
ず、コンデンサ(C₁)の電位がオペアンプ（27）によるリ
ミタ値に達してもインバータ入力が元の値に戻らない場
合は、マグネトロン入力の減少により陽極電流I_Pが減少
する。

この陽極電流I_Pの減少により電力抑制回路（24）の制御
抑制量が小さくなつてオペアンプ（27）によるリミタ値
が上昇するため、コンデンサ(C₁)の電位上昇が可能とな
り、制御信号レベルの上昇によりインバータ入力を増加
させることができ、これに伴つてマグネトロン入力が増
加し陽極電流I_Pも増加するため、オペアンプ（27）によ
るリミタ値が減少し、このようにしてインバータ入力が
一定になるようにバランスする。

この電力抑制回路（24）の作用による制御信号レベルの
上昇は、上限リミタ回路（25）による設定値を越えるこ
とはできない。

さて、前述のようにしてインバータ入力を一定制御する
のであるが、マグネトロン（13）の負荷変動や温度変化
等によつて、第３図に示すように、マグネトロン（13）
の電圧−電流特性がＦからＧへ変化しつつあるとする
と、陽極電圧Ebの低下によつてインバータ入力が減少す
るため、コンパレータ（26）がオフになつて制御信号レ
ベルが上昇し、陽極電流I_Pを上昇させて入力一定になる
ように作用する。

すなわち、前記第８図で説明した出力特性に従つて陽極
電流I_Pが上昇する。

しかし、陽極電流I_Pの上昇に従つて電力抑制回路（24）
の制御抑制量が増加し、オペアンプ（27）によるリミタ
値が低下してくるため、制御信号レベルはある値でオペ
アンプ（27）の出力電位により抑えられるようになり、
これが第３図のＰ点となる。

そして、このＰ点よりさらに陽極電圧Ebが低下すると、
第４図に示すように、陽極電流I_PがP₁点へ上昇し、した
がつて、電力抑制回路（24）により反転増幅器の利得で
決定される値だけリミタ値が低下し、制御信号レベルが
低下する。すると、制御信号レベルの低下によりインバ
ータ入力が低下するようになるため、マグネトロン入力
も低下し、陽極電流I_PがP₂点へ低下する。さらに、陽極
電流I_Pの低下によりオペアンプ（27）によるリミタ値が
上昇し、制御信号レベルが上昇し、インバータ（８）の
動作点がその入力電圧の一定制御と陽極電流I_Pの制御と
が平衡する点に収束するようになる。

マグネトロン特性の変化によつて陽極電圧Ebがさらに低
下すると、前述の動作を繰り返し、その動作点が第３図
に示すような出力特性上を変化することになり、陽極電
流I_Pが増加する程度にインバータ入力が減少し、低周波
リーケージトランスを用いた電源と同様な出力インピー
ダンスを持つたインバータ電源として機能することにな
る。

したがつて、オペアンプ（27）による反転増幅器の定数
を適切な値に選定すれば、インバータ電源の出力特性を
マグネトロン入力に最も適した特性に自在に設定するこ
とができ、マグネトロン特性の変化時に前記公報で示し
たような急激な入力低下を招かなくても、マグネトロン
（13）の安定したマイクロ波発振を継続できることにな
る。

〔考案の効果〕

本考案は、以上説明したように構成されているため、以
下に記載する効果を奏する。

インバータのスイツチング動作を制御する制御信号回路
に設けられた電力一定制御回路により、インバータのス
イツチング動作の制御信号レベルをインバータの入力電
力が一定になるように制御するとともに、制御信号回路
に設けられた電力抑制回路により、マグネトロンの陽極
電流の検出にしたがつて前記制御信号レベルを可変補正
し、インバータの入力電力の増減に応じてその出力を増
減させるようにマグネトロンの陽極電流を制御し、イン
バータをその入力電力の一定制御とマグネトロンの陽極
電流の制御との平衡点で制御したため、高温環境等でマ
グネトロンの出力特性が変化した場合に、マグネトロン
の入力電力を急激に低下してしまうことを防ぐことがで
き、マグネトロンの安定した発振を継続できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案による高周波加熱装置の１
実施例を示し、第１図は全体回路図、第２図は制御信号
回路の詳細な結線図、第３図及び第４図はインバータ電
源出力特性図、第５図以下は従来の高周波加熱装置を示
し、第５図は全体回路図、第６図は電力検出手段の斜視
図、第７図は電力検出回路の結線図、第８図及び第９図
はそれぞれインバータ電源出力特性図である。（８）……インバータ、（９）……高圧トランス、（1
3）……マグネトロン、（14）……ホール素子、（21）
……電流トランス、（18）′……制御信号回路、（22）
……電力一定制御回路、（24）……電力抑制回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】２次側にマグネトロンを接続した高圧トラ
ンスの１次側電源を高周波化するインバータと、該イン
バータの入力電力を検出する電力検出手段と、該電力検
出手段の検出電力値に基づいて前記インバータのスイツ
チング動作を制御し前記入力電力を安定化する制御信号
回路とを備えた高周波加熱装置において、前記マグネトロンの陽極電流を検出する電流検出手段を
備え、前記制御信号回路に、前記検出電力値と一定制御の基準値とを比較し，前記入
力電力が一定になるように前記スイツチング動作の制御
信号レベルを調整する電力一定制御回路と、前記電流検出手段の検出電流値にしたがつて制御抑制信
号を形成し，高温環境等によりマグネトロンの出力特性
が変化した場合に前記制御抑制信号に基づいて前記制御
信号レベルを可変補正する電力抑制回路とを設けた高周
波加熱装置。