JPS5947875B2 - 開放磁界発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも２つのプッシュプルで制御される
トランジスタと、該トランジスタに接続されており、そ
のコイルが同時に開放磁界を発生する誘導コイルである
第１の並列振動回路と、基本周波数に同調される前記第
１の振動回路に直列に接続されており、基本周波数の第
３の高調波に同調される第２の並列振動回路とを有し、
その際２つの振動回路のコイルは相互に減衰し合わない
ように設けられておりかつ発生した２つの共振電圧の加
算により近似的に矩形の電圧経過を発生せしむるのに適
している経過のコレクタ電流を供給するための装置を有
する開放磁界発生回路に関する。

開放磁界を発生するための回路は、ドイツ連邦共和国特
許公開第２４５３９２４号公報から公知である。

この種の開放磁界は更に、ある空間を介して誘導性の電
気エネルギーを、回路の誘導コイルから例えば、渦流損
および場合によりヒステリシス損により加熱すべき対象
物、または電気的に作動される各々の形式の２次装置の
形をした負荷に伝送するために用いることができる。

冒頭に述べた回路はそれまでの公知の回路に対して、プ
ツシユプル制御されるトランジスタの負荷回路が２つの
並列振動回路の直列接続から成り、上記並列振動回 ．
路の一方が基本周波数に同調され、他方が第３の高調波
に同調されることにより効率が高められている。振動回
路に給電するトランジスタは、回路損失を少なくするた
めに出来るだけスイツチ作動で動作すべきであり、即ち
出来るだけ迅速に遮断から導通状態におよびその逆に制
御すべきである。このことは、トランジスタのコレクタ
電圧が殆んど矩形でありかつ基本波の他に高調波を含み
、この高調波のうちで第３の高調波の成分が最も多いこ
とを意味する．基本周波数に同調される並列振動回路は
、第３の高調波の周波数に対して比較的小さな抵抗を示
す。従つて付加的な、第３の高調波に同調される並列振
動回路なしに第１の振動回路により、第３の高調波の比
較的大きな電流が流れる可能性があり、この結果この電
流は相応する回路損失が生じるだろう。この損失は従つ
て、第３の高調波の周波数において非常に高い抵抗を示
す付加の並列振動回路により回避され、この結果負荷時
における回路の効率は改良されるか乃至回路の無負荷損
が低減されえた。２つの並列振動回路の振動回路電圧の
合計は、実際に所望の矩形経過を発生する。

提案された回路において、回路の負荷における加算電圧
のこの矩形は２つの振動回路が同様ｒ負荷されるときに
のみ正しく得ることができるということから出発してい
る。即ち２つの振動回路のコイルは接続すべき負荷と誘
導結合されなければならない．他方で２つのコイルは相
互に減結合されなければならないので、回路の負荷と結
合すべき誘導コイルが扁平コイルから成ると最も有利で
ある料理装置、保温装置等に回路を使用する場合は特に
非常に複雑な構成が生じる。提案された回路において第
１の振動回路のコイル並びに第２の振動回路のコイルを
含む誘導−扁平コイル構造が必要であり、その際２つの
コイルは相互に減結合されていなければならない。この
種のコイルの製造の際に生じる困難性を度外視しても別
の困難は、第２の振動回路の共振周波数の基本周波数の
第３の高調波への調節はこの第２の振動回路のコンデン
サを介して行なわれなければならないという点にある。
複数の完全に等しく構成された回路の挙本周波数は構成
部の各許容偏差のため正確に一致することがないので各
々個々の回路に対して第２の振動回路に適したコンデン
サを選択しかつはんだ付けする必要がある。共振周波数
を調節するために、第２の振動回路の扁平コイルのイン
ダクタンスを変化することは公知の回路においては可能
でない。これに対し本発明の課題は、冒頭に述べた形式
の回路を第２の振動回路に対する調整費用が僅かですみ
、簡単で従つて安価な誘導−コイルの構成が可能になる
ように改良することである。この課題は本発明により第
２の振動回路のコイルを空間的に、コイルが開放磁界の
発生に貢献しないように設けることによつて解決される
。

第３の、高調波に同調される第２の振動回路の負荷作動
における有利な作用が、この振動回路が第１振動回路に
おけるように負荷との誘導結合により減衰されないとき
にも維持されることがわかつた。基本周波数に同調され
る第１の振動回路がその誘導コイルが負荷との誘導結合
により負荷されると、その振動回路電圧が降下する。第
１の並列振動回路の振動回路電圧と第２の並列振動回路
の振動回路電圧との合計の近似的な矩形を保持するため
に、この第２の振動回路電圧は例えば、第１の振動回路
の振動回路電圧と同じ比に降下しなければならない。第
２の振動回路の振動回路電圧のこの減少も、第１の振動
回路だけの外部負荷においても、第２の振回路が第１の
振動回路が負荷の増加につれ次第に強く流れる電流によ
つて減衰されることにより生じる。従つて第２の振動回
路のコイルの負荷との誘導結合も、この第２の振動回路
を減衰するために必要でない。従つて第２の振動回路の
コイルは第１の振動回路のコイルと一緒に１つに構成さ
れた誘導−扁平コイルに収納される必要がなく、それら
は何かある任意の個所に設けられることができる。従つ
て誘導−扁平コイルの構成はそれがもはや相互に減結合
されていなければならない２つの別個のコイルから成る
必要がないので著しく簡単化される。第１の振動回路の
コイルと第２の振動回路との間に必要な減結合は簡単に
、有利には小さなシリンダコイル等として形成された第
２の振動回路のコイルは、回路のケーシング内に第１の
振動回路のコイルと空間的に分離して収納されることに
よつて得られる。２つの振動回路のコイルを本発明によ
り分離して設けることにより第２の振動回路のコイルを
コイル心を用いてインダクタンスの変化するコイルとし
て構成することが許容される。

第２の振動回路の、第１の振動回路の基本周波数の第３
高調波への調節は従つてもはや別個のはんだ付けすべき
コンデンサによつて行う必要がなく第２の振動回路のコ
イルのインダクタンスを調節することによつて簡単に行
うことができる。本発明の別の有利な実施例は、トラン
ジスタおよび少なくとも第１の振動回路が、基本周波数
に自励振する発振器を形成し、各々のトランジスタのベ
ース回路が帰還結合コイルを含みおよびこの帰還結合コ
イルが第１の振動回路のコイルと直接誘導結合されてい
ることにある。

板状に形成された誘導コイルは第１の振動回路のコイル
並びに第２の振動回路のコイルを、提案された回路にお
いてそうであるように相互【減衰されるようには有して
いないので、いかなる場合もトランジスタの制御に対す
る帰還結合コイルをそれらがしかも第１の振動回路のコ
イルに誘導結合されているが同時に第２の振動回路のコ
イルとは誘導結合されていないように設けることはもは
や許容できないコストでのみ可能である。従つて提案さ
れた回路においてトランジスタに対する制御電圧を得る
ために別個の変成器が設けられ、この１次コイルは第１
の振動回路に並列に接続され、その２つの２次コイルが
逆相に２つのトランジスタを制御する。負荷に結合され
ている誘導コイル部は本発明により第１の振動回路のコ
イルのみを含むので、このような構成においてはトラン
ジスタを逆相に制御するために２つの帰還結合コイルを
困難なく設けることができ、これにより一方では誘導コ
イルの構成がさ程複雑ではなく、他方で付加的な変成器
を省略できる。次に本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。

図は本発明の回路の回路図である。回路はヒユーズ１お
よびブリツジ整流器２を介して交流源に接続できる。ブ
リツジ整流器２の直流電圧出力側は、低抵抗値の抵抗３
と２つの充電コンデンサ４および５との直列接続に接続
されている。充電コンデンサ４と並列に抵抗６が接続さ
れ充電コンデンサ５と並列に抵抗７が接続されている。
抵抗６および７は、２つの充電コンデンサ４および５を
介して電圧を対称にするために用いられる。２つの充電
コンデンサ４および５の直列接続と並列にトランジスタ
８、２つのダイオード９および１０それからトランジス
タ１１の直列接続が接続されている。

２つのダイオード９と１０との間の端子１２および２つ
の充電コンデンサ４と５との間の端子１３との間に第１
の並列振動回路１４と第２の並列振動回路１５との直列
接続が設けなれている．第１の並列振動回路１４はコイ
ル１６とコンデンサ１７とから成つている。

第２の並列振動回路はコイル１８とコンデンサ１９とか
ら成つている。コイル１６は誘導コイルであり、このコ
イルは誘導エネルギーを伝送するために図示されていな
い負荷に接続可能である。コイル１６は例えは食品貯蔵
器または料理貯蔵器と結合して食品を加熱または保温す
るために扁平コイルとして形成可能である。しかしコイ
ル１６は２次装置の、同様に図示されていない誘導コイ
ルにトランス結合することもできる。トランジスタ８お
よび１１の各々のベースとエミツタ間にＲＣ一素子２２
乃至２３を有する帰還結合コイル２０乃至２１の直列接
続が設けられている。

２つのＲＣ一素子２２および２３は実際にはコンデンサ
２２ａ乃至２３ａと抵抗２２ｂ乃至２３ｂとの並列接続
から成つている．抵抗２２ｂ乃至２３ｂと直列【各々ダ
イオード２４乃至２５が接続されている。

これらのダイオードについては後述する。帰還結合コイ
ル２０および２１は第１の並列振動回路１４のコイル１
６とトランス結合され、この結果これらのコイルにトラ
ンジスタに対する制御電圧が誘導される。トランジスタ
８および１１をプツシユプル制御するために帰還結合コ
イル２０および２１は逆方向に接続されている。第１の
振動回路１４の振動回路電圧を帰還結合コイル２０およ
び２１を介してトランジスタ８乃至１１のベースに帰還
結合することにより自励振する発振器が形成される。こ
の発振器の基本周波数は、振動回路１４の共振周波数に
よつて決められる。第１の振動回路１４のコイル１６と
帰還結合コイル２０乃至２１との間の変成比は、トラン
ジスタに対する比較的高い制御電圧が使用されるように
選択される。ＲＣ一素子２２および２３を用いてトラン
ジスタに対して殆んど矩形のベ一ス電流が得られる。例
えばトランジスタ８の導通位相の開始点でコンデンサ２
２ａは殆んど放電され、この結果ベース電流は急速に上
昇し、トランジスタ８は飽和状態になる。コンデンサ２
２ａはＲＣ−素子の時定数に依存してそれから徐々に、
そのベースの方を向いている端子がエミツタの方を向い
ている端子より負になるようにベース電流により充電さ
れる。従つてコンデンサ電圧は帰還結合コイル２０の制
御電圧と逆でありトランジスタ８のコレクタ電流がコレ
クタ．エミツタ電圧が再度上昇する前に早期に遮断され
るように作用する。トランジスタ８の遮断位相の間コン
デンサ２２ａはダイオード２４および抵抗２２ｂを介し
て放電することができる。抵抗２６は充電コンデンサ４
の正の端子とＲＣ−素子２２のベース側の端子との間に
設けられている。相応する抵抗２Ｔは充電コンデンサ５
の正の端子とＲＣ−素子２３のベース側の端子との間に
設けられている。比較的高抵抗の抵抗２６および２７は
各々のダイオード２４乃至２５と接続して発振器の発振
開始用として用いられる。発振器がまだ発振していない
限り、コンデンサ２２ａ乃至２３ａはまだ充電されず、
この結果そのベース側の端子には負の電位が加わらない
。ダイオード２４乃至２５はこの状態ではまだ遮断され
ている。ダイオード２４および２５の役割は、抵抗２６
乃至２Ｔを介してベースに達する電圧が発振を促進する
ために抵抗２６および２２ｂ乃至抵抗２Ｔおよび２３ｂ
の抵抗比により決められてしまうのを妨止する点にある
。即ちこの種の分圧は、抵抗２２ｂおよび２３ｂが比較
的低抵抗である限り問題であろう。ダイオード２４およ
び２５ＶＣ．より、低抵抗値の抵抗２２ｂおよび２３ｂ
にも拘わらず高抵抗２６および２７を発振を促進するた
めに使用することができる。第２の並列振動回路１５は
、第１の振動回路１４の共振周波数の第３の高調波に同
調されている。第２の振動回路のコイル１８は本発明に
より開放磁界の発生に貢献せず、従つて給電すべき負荷
に結合されない。従つてコイル１８は、任意の形、例え
ばシリンダコイルとして、コアを有するように形成でき
、その際第２の振動回路１５の共振周波数はコイル１８
のインダクタンスを変化することによつて調整可能であ
る．振動回路１４および１５の振動回路電圧の合計、即
ち回路点１２および１３間の電圧は近似的に矩形の経過
を有する。この経過は基本波の電圧および第３の高調波
の電圧の重畳から生じるものである。加算電圧の殆んど
矩形の経過を得るために必要な、基本波電圧と高調波電
圧との間の比は、負荷時において単に第１の振動回路１
４のコイル１６と負荷が結合され、従つて第１の振動回
路のみが負荷により直接減衰されることによつて不利な
影響を受けない。負荷時において、第１の振動回路１４
は、第２の振動回路１５によつてのみ供給されうる負荷
に依存した電流を誘起する。この電流は振動回路１５を
減衰し、この結果この振動回路の振動回路電圧は、第１
の振動回路１４の電圧と同じように降下する。ダイオー
ド９および１０は、トランジスタ８乃至１１の逆の作動
を妨害する。

この作動は、これらのダイオードがない場合振動回路電
圧の電圧が過度に上昇すると生じる可能性がある。抵抗
３は、一方でブリツジ整流器２の保護素子として、電流
を制限するために用いられる。他方で抵抗３は、ブリツ
ジ整流器２の交流端子と並列に設けられているコンデン
サ２８と接続されると、障害無線周波のために高周波の
電流が交流源に逆に流れるのを防止する低域フイルタと
なる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の開放磁界発生回路の回路略図である。 １４・・・・・・第１の振動回路、１５・・・・・・第
２の振動回路、２０，２１・・・・・・帰還結合コイル
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つのプッシュプルに制御されるトラン
   ジスタと、該トランジスタに接続されており、そのコイ
   ルが同時に開放磁界を発生する誘導コイルである第１の
   並列振動回路と、基本周波数に同調される前記第１の振
   動回路に直列に接続されており、基本周波数の第３の高
   調波に同調されている第２の並列振動回路とを有し、そ
   の際２つの振動回路のコイルは相互に減衰し合わないよ
   うに設けられておりかつ発生した２つの共振電圧の加算
   により近似的に矩形の電圧経過を発生せしむるのに適し
   ている経過のコレクタ電流を供給するための装置を有す
   る開放磁界発生回路において、第２の振動回路１５のコ
   イル１８を空間的に、該コイルが開放磁界発生に貢献し
   ないように設けたことを特徴とする開放磁界発生回路。 ２ 第２の振動回路１５のコイル１８が、回路のケーシ
   ング内で扁平コイルとして形成されている第１の振動回
   路１４のコイル１６と空間的に分離して設けられている
   シリンダコイル等である特許請求範囲１記載の回路。 ３ 第２の振動回路１５のコイル１８のインダクタンス
   が第２の振動回路の共振周波数を変化するために調節可
   能である特許請求範囲２記載の回路。 ４ トランジスタ８、１１および少なくとも第１の振動
   回路１４が、基本周波数に自励振される発振器を形成し
   、各々のトランジスタのベース回路が帰還結合コイル２
   ０、２１を含みおよび該帰還結合コイルが第１の振動回
   路のコイル１６と直接誘導結合されている特許請求範囲
   １記載の回路。