NL8600672A

NL8600672A - Generator voor hoogfrequent verhitten met een impedantie-orgaan parallel aan het stuurelement in de kathodeketen van de elektronenbuis van het oscillatorcircuit.

Info

Publication number: NL8600672A
Application number: NL8600672A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-03-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1987-10-16
Also published as: JPS62235802A; KR940005464B1; EP0238121B1; JP2692802B2; EP0238121A1; DE3765811D1; KR870009606A; US4761619A

Description

3 .

PHN.11.667 1 ar - N.V. Philips1 Gloeilampenfabrieken, Eindhoven

Generator voor hoogfrequent verhitten met een impedantie-orgaan parallel aan het stuurelement in de kathodeketen van de elektronenbuis van het oscillatorcircuit.

De uitvinding heeft betrekking op een generator voor hoogfrequent verhitten met een van een elektronenbuis voorzien oscillatorcircuit, waarbij in de kathodeketen van de elektronenbüis tenminste één in serie met de elektronenbuis geschakeld stuurelement 5 is opgenomen.

Een hoogfrequentgenerator van de bovengenoemde soort is bekend uit het Nederlandse octrooischrift 148.202.

In de uit de zojuist genoemde publikatie bekende generator krijgt, er voor het gemak van uitgaande dat het maximale door 10 de generator af te geven vermogen zo laag is, dat één stuurelement in de hoedanigheid van een transistor of een cascadeschakeling van transistoren kan worden toegepast, het stuurelement een niet onaanzienlijk vermogen te dissiperen, dat natuurlijk binnen een veilige marge kleiner dan het maximaal toelaatbare te dissiperen vermogen voor 15 dat stuurelement dient te zijn. Is dit laatste niet het geval, dan zal toch toevlucht tot meerdere in serie geschakelde stuurelementen moeten worden gezocht, zoals beschreven in het genoemde octrooischrift.

De onderhavige uitvinding beoogt de bekende generator zodanig te verbeteren, dat het bedrijf met een gelijk aantal 20 stuurelementen betrouwbaarder is, dan wel met een kleiner aantal stuurelementen, zo mogelijk één kan worden volstaan.

De uitvinding voorziet hiertoe in een hoogfrequentgenerator van de in de aanhef beschreven soort, die het kenmerk heeft, dat parallel aan het stuurelement een impedantie-25 orgaan is aangesloten voor het opnemen van een deel van het in de kathodeketen te dissiperen vermogen, wanneer het stuurelement de generator minder dan het maximale vermogen doet afgeven.

Doordat het impedantie-orgaan, waarin volgens de uitvinding is voorzien, een deel van het door het stuurelement of de 30 stuurelementen van de bekende generator te dissiperen vermogen opneemt, kan een kleiner aantal of voor kleinere vermogens gedimensioneerde stuurelementen in de generator volgens de uitvinding worden toegepast.

··. ' * i 9 PHN.11.667 2 *» -¾ ft

Voor een vakman op dit gebied van de techniek zal het duidelijk zijn dat de toepassing van een kleiner aantal stuurelementen, in het bijzonder vermogenstransistoren duidelijke voordelen heeft. Niet alleen kan de generator volgens de uitvinding daardoor goedkoper zijn, maar is ook het 5 gebruik ervan goedkoper, aangezien bij doorslag van het stuurelement of de stuurelementen, hetgeen in de praktijk maar al te vaak optreedt, het vervangen van een kleiner aantal stuurelementen natuurlijk goedkoperis en sneller kan geschieden.

Bij voorkeur heeft het impedantie-orgaan volgens de 10 uitvinding een niet-lineaire impedantie, waardoor meer vermogen kan worden opgenomen en over een langer trajekt.

Uit praktijkproeven is gebleken dat een impedantie-orgaan in de vorm van een hoge weerstand met een positieve temperatuurscoêfficiënt, bij voorkeur één of meer 15 infraroodlampen, uitstekend voldoet.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 schematisch en zeer sterk vereenvoudigd de elektronenbuis en de kathodeketen van de elektronenbuis van het 20 oscillatorcircuit in de generator van de onderhavige uitvinding voorstelt; en figuur 2 een grafiek is, waarin verschillende krommen en rechten zijn uitgezet ter toelichting van de generator van de onderhavige uitvinding en ter vergelijking met de bekende generator.

25 In principe kan de hoogfrequentgenerator volgens de uitvinding er een zijn, zoals beschreven in het in de inleiding genoemde Nederlandse octrooischrift 148.202, in het bijzonder zoals getoond in de figuren 1 en 2 van de tekening daarvan, bij meerdere stuurelementen of transistoren inclusief bijbehorende effekten van transistortoleranties 30 zijn de compenserende weerstanden in de orde van grootte van bijvoorbeeld 100 kilo-ohm.

Gezien het direkt hierbovenstaande is voor het toelichten van de hoogfrequentgenerator van de onderhavige uitvinding alleen de elektronenbuis B en de kathodeketen T, Zk van het oscillatorcircuit 35 van de hoogfrequentgenerator in figuur 1 getoond. Daarin is T het stuurelement, dat in de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm een transistor is, maar ook een vermogens-FET of een GTO-thyristor zou J ' "77

Sr “*% PHN.11.667 3 kunnen zijn, naast een eventuele Darlington- of cascadeschakeling van meerdere vermogenstransistoren, en Z^ een parallel aan het stuurelement geschakeld impedantie-orgaan is.

In figuur 1 is de kathodestroom met 1^ aangegeven, 5 terwijl de stroom door het impedantie-orgaan Z^ is aangeduid met Iz. De kathodespanning is met aangegeven, terwijl de stroom door de transistor T met Lp is aangeduid.

In overeenstemming met de wetten van Kirchoff zal afhankelijk van de impedantie van het impedantie-orgaan Z^ en de 10 impedantie die vanuit de kathode in de transistor T wordt gezien de kathodestroom Ifc zich in bedrijf verdelen in de deelstroom Iz door het impedantie-orgaan Zfc en de deelstroom IT door de transistor T.

Voor een verdere toelichting van het schema van figuur 1 zal nu naar figuur 2 worden verwezen. In figuur 2 is langs de abscis 15 de kathodespanning in Volt uitgezet, terwijl langs een eerste ordinaat de kathodestroom 1^ en de deelstroom Iz door het impedantie-orgaan Z^ in ampère zijn uitgezet, terwijl langs een tweede ordinaat het door de transistor T gedissipeerde vermogen PT in Watt is uitgezet.

20 In figuur 2 geeft de rechte a de kathodestroom lk als funktie van de kathodespanning V^ aan, oftewel de werklijn van de elektronenbuis B. Met b is het in de transistor T gedissipeerde vermogen PT aangegeven, wanneer het impedantie-orgaan Z^ een oneindige impedantie heeft, in het bijzonder een oneindige weerstand, 25 welk geval overeenkomt met de bekende hoogfrequentgenerator.

De rechte a is representatief voor het door de generator aan een belasting, bijvoorbeeld een of meer werkspoelen afgegeven vermogen. Dit af te geven vermogen wordt geregeld met behulp van transistor T. Een beschouwing van de rechte a en de kromme b leert dat 30 het door de transistor T te dissiperen vermogen PT snel toeneemt bij het afnemen van het door de generator afgegeven vermogen. Zo is bij een kathodespanning Uk van iets meer dan 200 Volt het door de transistor T te dissiperen vermogen P^ gelijk aan 500 Watt.

De rechte c laat het verloop van de deelstroom Iz door 35 het impedantie-orgaan Zk volgens de uitvinding afhankelijk van de kathodespanning zien, in het geval het belastingsorgaan Z^ een weerstand van 80 ohm is. De bijbehorende kromme e geeft het verloop als

Γ- ' ' : ·' V

. » Λ -r

» ιΛ» '-W

. ΡΗΝ.11.667 4 funktie van de kathodespanning van het door de transistor T te dissiperen vermogen PT bij afnemend door de generator af te geven vermogen aan. Uit de grafiek van figuur 2 blijkt dat in dit geval het maximaal door de transistor T te dissiperen vermogen PT ligt bij een 5 kathodespanning Uk van iets minder dan 100 Volt en dan iets meer dan 200 Watt bedraagt. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de bekende generator (kromme b).

Gebleken is dat nog betere resultaten zijn te verkrijgen wanneer het impedantie-orgaan Z^ volgens de uitvinding een niet-10 lineaire impedantie heeft, in het bijzonder een niet-lineaire weerstand. Een voordelige implementatieraanier is het gebruik van hoge weerstanden met positieve temperatuurscoëfficiënt, zoals van infraroodlampen, waarvan het bekend is dat ze een niet-lineair weerstandsgedrag vertonen. De kromme d geeft in figuur 2 het verloop van 15 de deelstroom Iz door een infraroodlamp Z^ aan als funktie van de kathodespanning U-^, terwijl de bijbehorende kromme f het door de transistor T te dissiperen vermogen PT als funktie van de kathodespanning aangeeft, waarbij, duidelijk blijkt dat de kromme f onder de kromme e (Z^ is een weerstand van 80 Ohm) blijft. In het 20 bijzonder wordt bij een kathodespanning van ongeveer 75 Volt een maximaal door de transistor T te dissiperen vermogen P^. van 150 Watt bereikt, hetgeen ongeveer een faktor 2 kleiner is dan in het geval volgens de stand van de techniek, welke faktor bij het verder terugregelen van het door de generator te leveren vermogen alleen maar 25 toeneemt, waarbij wordt opgemerkt dat een generator natuurlijk wordt gekozen in overeenstemming met in de praktijk toe te passen werkvermogens. In de praktijk kan het impedantie-orgaan Z^ bestaan uit een infraroodlamp van bijvoorbeeld 2 of 3 kW; afhankelijk van de kathodespanning van de elektronenbuis B kan dit ook bestaan uit een 30 serieschakeling van een aantal, mogelijk 3, van deze infraroodlampen.

Wat betreft de sturing van de transistor T wordt opgemerkt dat dit kan geschieden met een continu regelbare stroom, dan wel een pulserende stroom. De laatste sturing zal met name bij grotere vermogens worden toegepast.

35 Ruwweg kan worden gezegd dat voor een 25 kilowatt generator met een triode in het oscillatorcircuit als stuurelement een enkele transistor van 2,5 kilowatt kan worden toegepast. Wordt in het

- . V

, „ V · ·*»-! PHN.11.667 5 “'ΊΓ oscillatorcircuit gebruik gemaakt van een tetrode of pentode dan kan voor de 25 kilowatt hoogfrequentgenerator als stuurelement een enkele transistor van circa 0,6 kilowatt worden toegepast.

Claims

1. Generator voor hoogfrequent verhitten met een van een elektronenbuis voorzien oscillatorcircuit, waarbij in de kathodeketen van de elektronenbuis tenminste êén in serie met de elektronenbuis geschakeld stuurelement is opgenomen, met het kenmerk, dat parallel aan 5 het stuurelement een impedantie-orgaan is verbonden voor het opnemen van een deel van het in de kathodeketen te dissiperen vermogen, wanneer het stuurelement de generator minder dan het maximale vermogen doet afgeven.

2. Generator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het impedantie-orgaan een niet-lineaire impedantie heeft.

3. Generator volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het impedantie-orgaan tenminste één weerstand met een positieve temperatuurscoèfficiënt omvat.

4. Generator volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het impedantie-orgaan tenminste één infraroodlamp omvat.