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Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung für
einen Hochfrequenzgenerator M in einem Mikrowellenherd mit
einem Netzgleichrichter zur Erzeugung einer gleichgerichteten
Netzspannung und mit einem im Schaltbetrieb arbeitenden
Stromversorgungsteil, der durch die gleichgerichtete
Netzspannung betrieben wird. Dieser Stromversorgungsteil umfaßt
eine Resonanzschaltung mit einem Kondensator, einer Spule,
einem Kondensator und einem Transformator, dessen
Sekundärwicklung mit eine Betriebsspannung an den
Hochfrequenzgenerator anlegenden Mitteln verbunden ist. Die Resonanzschaltung
umfaßt ferner Kapazitäten, mit einem Blindanteil versehene
lmpedanzen, die auf der Primärseite des Transformators
erscheinen, und einen steuerbaren Schalter, der zwischen einem
Erdungspunkt und dem Verbindungspunkt der Spule und des
Kondensators angeordnet ist. Die Resonanzschaltung umfaßt
weiter eine Treiberstufe, die durch eine Gleichspannung
versorgt wird und die Treiberimpulse zum Schalten des
steuerbaren Schalters in dessen offenen Zustand und geschlossenen
Zustand erzeugt, und eine an die Treiberschaltung
angeschlossene Steuerschaltung, die die Schaltfrequenz der
Treiberschaltungsimpulse steuert.
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Der steuerbare Schalter kann durch einen sogenannten
Gateabschalttyristor realisiert werden, der einen
wesentlichen Treiberstrom zum Schalten benötigt. Das bedeutet, daß
die Treiberstufe des Schalters ebenfalls eine wesentliche
Gleichstromleistung braucht, damit der erforderliche
Treiberstrom an den Schalter geliefert werden kann. Ferner weist
dieser Typ der Stromversorgungsschaltung gewöhnlich einen
Ventilator zur Kühlung der Schaltungskomponenten und des eine
Magnetronröhre enthaltenden Hochfrequenzgenerators auf. Um
eine wirkungsvolle Kühlung der in der
Stromversorgungsschaltung enthaltenen Komponenten und die Möglichkeit zu
erreichen, eine kompakte Konstruktion als Ganzes mit kleinen
Abmessungen des Ventilators zu verwirklichen, ist dieser
Ventilator vorzugsweise als gleichstrombetriebener Ventilator
realisiert. Ein solcher gleichstrombetriebener Ventilator
erfordert für seinen Betrieb eine hohe Gleichstromleistung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die für den Betrieb
der Schaltung erforderlichen Gleichspannungen auf einfache
Weise zu erzeugen und gleichzeitig eine Überwachung der
verschiedenen, in der Schaltung enthaltenen
Funktionseinheiten zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung ist die Stromversorgungsschaltung der
eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der im
Schaltbetrieb arbeitende Stromversorgungsschaltungsteil
ferner folgende Schaltungskomponenten aufweist:
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eine aus zwei Teilwicklungen (W1, W2) bestehende, mit der
Spule (L2) der Resonanzschaltung gekoppelte Hilfswicklung,
einen mit der Hilfswicklung verbundenen Vollweggleichrichter
aus zwei Dioden (D3, D4) zur Erzeugung einer
gleichgerichteten Hilfsspannung, wobei die Gleichspannungseingänge der
Treiberstufe (S) und der Steuerschaltung (K) mit dem Ausgang
des Vollweggleichrichters (D3, D4) und mit einem positives
Potential aufweisenden Ausgang des Netzgleichrichters (B)
verbunden ist,
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und einen zwischen dem Erdungspunkt und dem gemeinsamen
Verbindungspunkt der Gleichspannungsausgänge der Treiberstufe
und der Steuerschaltung liegenden Kondensator (C2), der so
bemessen ist, daß er sowohl als Speicherkondensator für die
gleichgerichtete Netzspannung zur Abgabe einer Gleichspannung
an die Treiberstufe beim Betriebsstart der Resonanzschaltung
als auch als Glättungskondensator für die gleichgerichtete
Hilsspannung beim Normalbetrieb der Resonanz Schaltung
arbeitet.
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Es ist zu beachten, daß die GB-A-2116787 einen Strommodulator
offenbart, der eine mit der Spule der Resonanzschaltung
gekoppelte Hilfswicklung und einen mit der Hilfswicklung
verbundenen Gleichrichter aufweist. Die in die Hilfswicklung
induzierte Energie wird über den Gleichrichter zur
Stromversorgungsseite der Last zurückgeführt, wodurch dieser
Strommodulator
wirksamer arbeitet.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung gemäß der
Erfindung umfaßt einen mit einer Gleichspannung betriebenen
Ventilator, der beim Normalbetrieb der Resonanzschaltung
seine Treibergleichspannung zusammen mit der
Treibergleichspannung für die Treiberstufe und die Steuerschaltung vom
Vollweggleichrichter beziehen kann, der mit der mit der Spule
gekoppelten Hilfswicklung verbunden ist. Der Ventilator ist
in diesem Fall im wesentlichen unmittelbar mit dem
Vollweggleichrichter verbunden, während die Gleichspannungseingänge
der Treiberstufe und der Steuerschaltung parallel über eine
den Stromabfluß vom Kondensator zum Ventilator verhindernde
Diode an den Vollweggleichrichter angeschlossen ist, wobei
der Kondensator derjenige ist, der zwischen den genannten
Gleichspannungseingängen und dem Erdungspunkt liegt.
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Die Erfindung erzielt vor allem eine größere Einfachheit des
Schaltungsaufbaus. Damit ist es möglich, einen sonst
üblichen, getrennten Netztransformator zur Spannungsversorgung
der Treiberstufe und des Ventilators zu vermeiden. Ferner
wird angesichts der Tatsache, daß die Treiberstufe ihre
Stromversorgung von der Resonanzschaltung erhält, die
wiederum abhängig davon ist, daß Treiberstrom aus der
Treiberstufe fließen kann, eine gegenseitige Abhängigkeit erreicht,
wodurch sich eine automatische Überwachung der
Funktionseinheiten der Schaltung ergibt. Fehler in einem der Teile wird
dann zur Selbstabschaltung führen.
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In dem Fall, in dem die Treiberstufe, die Steuerschaltung
und der Ventilator ihre Stromversorgung von der mit der Spule
gekoppelten Hilfswicklung in der Resonanzschaltung erhalten,
können folgende Fehlerfälle auftreten:
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1. Fehler in der Resonanzschaltung führen dazu, daß der
Kühlventilator und die Treiberstufe mit ihrer
Steuerschaltung aufgrund der Unterbrechung der
Gleichspannungsversorgung aufhören zu arbeiten.
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2. Fehler in der Steuerschaltung oder der Treiberstufe
führen dazu, daß die Resonanzschaltung aufgrund fehlender
oder fehlerhafter Steuerung aufhört zu arbeiten.
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3. Fehler im Kühlventilator führen dazu, daß die
Resonanzschaltung aufhört zu arbeiten, weil gewisse
Leistungshalbleiter aufgrund einer Überhitzung defekt werden,
wobei der Kühlventilator, die Steuerschaltung und die
Treiberstufe ihre Gleichspannungsversorgung einbüßen.
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All diese Fehlerfälle führen dazu, daß entweder die Sicherung
durchbrennt oder daß die Schaltung aufhört zu arbeiten oder
nicht gestartet werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert, die ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild,
einer beispielhaften Stromversorgungsschaltung gemäß der
Erfindung zeigt.
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Die Schaltung umfaßt einen Netzvollweggleichrichter B, der
durch eine an Anschlüsse S1 und S2 angelegte Netzspannung
gespeist wird und dem eine Drosselspule L1 nachgeschaltet
ist. Nach der Drosselspule folgt eine Resonanzschaltung, die
einen Kondensator C1, eine Spule L2, einen Kondensator C3 und
einen Transformator Tr enthält. Die Sekundärwicklung des
Transformators ist an eine gleichrichtende
Spannungsverdopplungsschaltung V angeschlossen, die einen Gleichstrom mit
hoher Spannung an ein Magnetron M abgibt. Die
Resonanzschaltung umfaßt die Leckinduktivität des Transformators Tr und
die Blindwiderstände ( Kapazitäten), die in der
Spannungsverdopplungsschaltung V auftreten und zur Primärseite des
Transformators transformiert werden. Mittels eines
Halbleiterschalters D1, der in dem gezeigten Beispiel in Reihe mit
einer Leistungsdiode D2 über der Resonanzschaltung zwischen
dem Erdungspunkt und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der
Spule L2 und des Kondensators C3 liegt, wird die Schaltung
zwischen zwei Schaltzuständen mit einer verhältnismäßig
hohen Frequenz hin- und hergeschaltet. In dem einen
Schaltzustand,
in dem der Schalter D1 offen ist, wird eine
Resonanzschaltung durch die Spule L2 zusammen mit dem
Kondensator C3 und dem auf der Primärseite des Transformators Tr
auftretenden Blindwiderstand gebildet. Im zweiten
Schaltzustand, in dem der Schalter D1 geschlossen ist, wird die Spule
L2 unmittelbar mit dem Ausgang des Netzgleichrichters B über
die Glättungsschaltung L1, C1 verbunden, und es wird mit dem
Kondensator C3 zusammen mit dem genannten Blindwiderstand auf
der Primärseite des Transformators Tr eine Resonanzschaltung
gebildet.
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Der Schalter D1 wird durch einen sogenannten
Gateabschalttyristor gebildet und mittels eines von einer Treiberstufe S
stammenden, gepulsten Treiberstroms zwischen seinem offenen
Schaltzustand und seinem geschlossenen Schaltzustand hin- und
hergeschaltet. Die Schaltfrequenz der Treiberstromimpulse ist
variabel und wird von einer Steuerschaltung K gesteuert.
Durch Verändern der Schaltfrequenz läßt sich die Leistung
des Magnetrons M verändern. Sowohl die Treiberstufe S als
auch die Steuerschaltung K werden an Speiseeingängen mit
Gleichspannung gespeist.
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Ferner ist ein Ventilator F vorhanden, der die in der
Stromversorgungsschaltung enthaltenen Komponenten und auch
das Magnetron M kühlt. Um eine wirksame Kühlung und die
Möglichkeit der Verwendung kleiner Schaltungskomponenten und
auch eines klein bemessenen Ventilators zu erreichen, ist
dieser Ventilator ein gleichstrombetriebener Ventilator.
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Gemäß der Erfindung wird die Gleichstromleistung für den
Betrieb des Ventilators, der Treiberstufe S und der
Steuerschaltung K mittels einer mit der Spule L2 gekoppelten
Hilfswicklung, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei
Teilwicklungen W1, W2 besteht, und eines
Vollweggleichrichters in Form zweier Dioden D3 und D4 erzeugt, die mit den
Teilwicklungen W1, W2 verbunden sind. Der
Gleichstromspeiseeingang des Ventilators ist unmittelbar mit dem
gemeinsamen,
den Ausgang des Gleichrichters bildenden
Verbindungspunkt der zwei Dioden D3 und D4 verbunden, und so wird der
Ventilator F mit der ungeglätteten, gleichgerichten
Hilfsspannung betrieben. Die Gleichstromspeiseeingänge der
Treiberstufe S und der Steuerschaltung K sind über eine Diode D5
und einen mit dieser in Reihe liegenden Widerstand R2 an den
Gleichrichterausgang (D3, D4) angeschlossen. Die
Gleichstromspeiseeingänge der Treiberstufe S und der
Steuerschaltung K sind ferner über einen Widerstand R1 mit dem positives
Potential führenden Ausgang des Netzgleichrichters B und über
einen Kondensator C2 und eine diesem parallelliegende
Zenerdiode D6 mit dem negatives Potential führenden Ausgang
(Erdungspunkt) des Netzgleichrichters verbunden.
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Die Arbeitsweise der Stromversorgungsschaltung ist folgende:
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Wenn der Netzgleichrichter B mit dem Netz verbunden wird,
wird der Kondensator C2 über den Widerstand R1 geladen;
dieser Kondensator liefert dann eine Treibergleichspannung an
die Steuerschaltung K und die Treiberstufe S. Die Zenerdiode
D6 dient dann zur Begrenzung und Stabilisierung der
Gleichspannung an den Gleichstromspeiseeingängen der Treiberstufe S
und der Steuerschaltung K. In diesem Zustand verhindert die
Diode D5 einen Strom vom Kondensator C2 zum
gleichstrombetriebenen Ventilator F. Wenn die Steuerschaltung K ihr
Startsignal erhält, beginnen die Steuerschaltung K und die
Treiberstufe S mit der im Kondensator C2 gespeicherten
Energie zu arbeiten. Die Treiberstufe S schaltet den Tyristor
D1 mit einer Frequenz ein und aus, die durch die
Steuerschaltung K bestimmt wird, und die Schwingungen in der
Resonanzschaltung setzen ein. Der Wechselstrom in der Spule L2 wird
zu den Teilwicklungen W1, W2 transformiert, und der
transformierte Strom wird durch die Gleichrichter D3 und D4
gleichgerichtet. Der Ventilator F erhält seine Treibergleichspannung
und beginnt zu arbeiten. Der vom Gleichrichter D3, D4
kommmende Strom fließt auch durch die Diode D5 und den
Widerstand R2 und hält so den Kondensator C2 auf einen durch
die Zenerdiode D6 bestimmten Spannungswert geladen. Die
Gleichspannung für die Treiberstufe S wird nun im
wesentlichen vom Gleichrichter D3, D4 bezogen, und der Kondensator C2
dient dann als Glättungskondensator für die gleichgerichtete
Hilfsspannung. Wie schon erwähnt, dient der Kondensator C2
beim Einschalten der Stromversorgungsschaltung als
Speicherkondensator, und zu diesem Zweck ist der Kondensator C2
derart bemessen, daß die Treiberstufe S mit einer
ausreichenden Gewißheit befähigt wird, das Arbeiten der Resonanz
schaltung mit der im Kondensator C2 gespeicherten Energie
einzuleiten, bis die Gleichspannungsversorgung der Treiberstufe S
durch den von der Spule L2 über die Teilwicklungen W1, W2 und
den Gleichrichter D3, D4 fließenden Strom übernommen werden
kann.