EP2190261A1 - Magnetron-Hochspannungsversorgung mit Frequenzerkennung - Google Patents

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EP2190261A1
EP2190261A1 EP08291102A EP08291102A EP2190261A1 EP 2190261 A1 EP2190261 A1 EP 2190261A1 EP 08291102 A EP08291102 A EP 08291102A EP 08291102 A EP08291102 A EP 08291102A EP 2190261 A1 EP2190261 A1 EP 2190261A1
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high voltage
voltage
frequency
power supply
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control

Definitions

  • the present invention relates to a high voltage power supply for a magnetron for producing microwaves in a cooking appliance and a cooking appliance with such a high voltage power supply. Furthermore, it comprises a method for generating a high voltage in a cooking appliance.
  • magnetrons are commonly used to generate microwaves.
  • Magnetrons typically consist of a vacuum tube, in the center of which a hot cathode is arranged, which is surrounded by an annular anode arrangement. Electrons emerge from the hot cathode and are accelerated radially outward toward the array of devices. At the same time, the electrons are deflected by a magnetic field, which is aligned parallel to the hot cathode, on helical paths. The circulating electrons induce in cavities, which are arranged radially outside the electron path, alternating fields in the microwave frequency range, of which a part can be removed via a waveguide and introduced into the cooking chamber of the cooking appliance.
  • a high voltage supply is needed, which is suitable to keep the hot cathode at a sufficiently negative potential.
  • the high voltage supply is formed by a switching power supply with active components.
  • switching power supplies are relatively expensive and complicated.
  • a cost-effective alternative is a traditional high-voltage power supply with a conventional primary, secondary and iron core transformer and a downstream rectifier.
  • a voltage doubling and rectifying circuit which comprises a diode and a capacitor and is suitable for rectifying and doubling the secondary voltage induced in the secondary winding.
  • Such a "classic" high voltage power supply without active components is relatively inexpensive to implement.
  • it is extremely robust and reliable, so that it rarely comes to failures and related maintenance operations.
  • the capacitance of the capacitor of the voltage doubler and rectification circuit must be matched to the frequency of the AC current in the transformer for efficient rectification and voltage doubling.
  • the AC frequency in the transformer usually corresponds to the line frequency.
  • the grid frequency is not the same in all countries. For example, while the grid in Europe has an AC frequency of 50 Hz, the grid frequency in North America is 60 Hz. If the secondary voltage in both grid frequency ranges is to be rectified and coupled with the same circuit with the simple structure described above, the results are not satisfactory , Therefore, a cooking appliance with such a simple rectification and doubling circuit is not readily usable globally.
  • the invention has for its object to provide a high voltage power supply for a magnetron for the production of microwaves in a cooking appliance, which is simple and robust and allows global use of the cooking appliance.
  • This object is achieved by a high voltage power supply according to claim 1 and a cooking appliance according to claim 11. Furthermore, it is achieved by a method for generating a high voltage in a cooking appliance according to claim 12.
  • the high voltage power supply of the invention comprises a voltage multiplying and rectifying circuit comprising a diode and a capacitor arrangement and capable of rectifying and multiplying, in particular doubling, the secondary voltage induced in the secondary winding.
  • capacitor arrangement indicates that the capacitance required for the multiplication and rectification circuit can be provided by one or more capacitors.
  • the high voltage power supply includes a frequency detection circuit capable of detecting the AC frequency of the transformer and means for adjusting the capacitance of the capacitor array in response to the detected frequency.
  • the frequency detection circuit may control the means for adjusting the capacitance of the capacitor arrangement as a function of the detected frequency, so that the capacity is set automatically.
  • the frequency detection circuit could also be connected to output means capable of indicating the detected frequency or related information or instruction.
  • the means for adjusting the capacity could be manually operable, for example by a simple user based on the displayed information or instruction.
  • the means for adjusting the capacitance of the capacitor arrangement can be optimally adapted to the AC frequency of the transformer, so in particular the mains frequency. This can be done during commissioning or even during operation, the capacity setting.
  • this has the advantage that he can use the same high voltage power supply for cooking appliances regardless of their future installation location or its associated mains voltage.
  • this has the advantage that he can use the cooking appliance after purchase at any location. For example, if the purchaser of the cooking appliance operates restaurants or canteens in countries with different network frequencies, he can easily replace the cooking appliance between these countries without the need for further modifications.
  • the frequency detection circuit always automatically detects the frequency of the transformer and either the means for adjusting the capacity itself controls or at least indicates in a suitable manner that the capacitance of the capacitor arrangement is set manually in dependence on the detected frequency.
  • the invention allows the high-voltage power supply to be used regardless of location regardless of the relatively simple, classical structure.
  • theistsvervielfachungs- and rectification circuit comprises at least two capacitors, of which at least one is selectively connectable to the circuit.
  • the means for adjusting the capacitance comprise a switch, with which it is possible to switch over between a first capacitor and a second capacitor, such that the voltage multiplier and rectification circuit, in a first switching state of the switch, involves the first capacitor and does not include the second capacitor, and in a second state, including the second capacitor and not including the first capacitor.
  • the two capacitors are effectively replaced by operating the switch.
  • the first capacitor can be optimized, for example, for operation at 50 Hz and the second capacitor for operation at 60 Hz.
  • the means for adjusting the capacitance may include a switch with which a second capacitor can be connected to a first capacitor, such that the voltage multiplier and rectification circuit in a first switching state of the switch involves the first capacitor and does not involve the second capacitor, and in a second switching state, incorporating the first and second capacitors.
  • the voltage multiplier and rectification circuit in the first switch position assumes a configuration in which only the first capacitor is provided, and in the second switch position takes a configuration in which both the first and the second capacitor are provided.
  • the first and the second capacitor in the second switching state of the switch could be connected in parallel, so that the effective capacitance of the capacitor arrangement in the second switching state of the switch corresponds to the sum of the capacitances of the individual capacitors.
  • the first capacitor and the second capacitor could also be connected in series in the second switching state of the switch. Then the effective capacitance of the capacitor arrangement corresponds to the sum of the reciprocal values of the capacitances of the individual capacitors, ie the capacitance of the capacitor arrangement decreases in the second Total switching state off. In this way too, the capacitance of the capacitor arrangement can therefore be changed, ie adjusted.
  • the frequency detection circuit comprises a frequency detector, in particular a digital frequency counter.
  • the frequency counter has an input stage which is connected to an inductance, which in turn is inductively coupled to the primary or secondary winding of the transformer and is suitable, the amplitude of the voltage of the primary or secondary winding to 24 V or less, preferably to transform 15 V or less, and more preferably 5 V or less. In this way, the frequency of the transformer can be easily tapped and simultaneously transformed into a low voltage, which can be evaluated with a simple digital frequency counter.
  • a high voltage power supply 10 for a magnetron 12 for generating microwaves in a cooking appliance is shown schematically.
  • the magnetron 12 comprises a high-voltage hot cathode 14, which in Fig. 1 is shown only schematically. It is understood that the reference numeral 12 only the circuit connection of the magnetron shown, but not its structure is reproduced.
  • the high voltage supply 10 comprises a transformer 16 having a primary winding 18, a secondary winding 20 and an iron core 22. It should be noted that the illustration of the primary and secondary windings 18, 20 in FIG Fig. 1 is only schematic and in particular no conclusions on the number of turns allows. In fact, the primary voltage is highly transformed by the transformer 16, so that a high voltage is induced in the secondary winding 20.
  • the secondary winding 20 is connected to a voltage doubler and rectification circuit 24 which includes a diode 26 and, depending on the position of a switch 28, includes a first capacitor 30 or a second capacitor 32.
  • the first and the second capacitor 30 and 32 have different capacities, which are designed for different mains frequencies, namely 50 and 60 Hz.
  • the voltage doubler and rectification circuit consists of the first capacitor 30 and the diode 26, and in the - in Fig. 1 shown second switching position consists of the second capacitor 32 and the diode 26th
  • the high-voltage supply 10 comprises a frequency detection circuit 34, which is also coupled via an inductance 36 to the secondary winding 20 and picks up the frequency of the transformer 16 in the form of a low voltage.
  • the frequency detection circuit 34 comprises an input stage (not shown) to which the low voltage tapped by the inductance 36 is applied, and a digital counter (not shown) with which the frequency of the tapped signal can be determined in a manner known per se.
  • the frequency detection circuit 34 is connected to the switch 28 via a control line 38, via which it can control the switch 28 such that it switches to the first or second circuit position.
  • a further secondary winding 40 is provided, in which a heating current for heating the hot cathode 14 is inducible.
  • the function of the high voltage power supply 10 will be explained below.
  • a high voltage is induced in the secondary winding 20.
  • the frequency of the high voltage is detected by the frequency detection circuit 34.
  • the frequency detection circuit 34 drives the switch 28 to switch to a first or a second switching position in which the first capacitor 30 and the second capacitor 32 are included in the voltage doubler and rectifier circuit 24, respectively.
  • the voltage doubler and rectification circuit the secondary voltage is rectified and doubled in known manner and applied to the thermionic cathode 14 of the magnetron 12.
  • the frequency detection circuit 24 detects the frequency in the transformer 16 and configures the voltage doubler and rectification circuit 24 by selecting the proper position of the switch 28 such that the appropriate capacitor 30 or 32 is included in the circuit 24.
  • one and the same high voltage supply 10 can be used independently of the present mains voltage frequency.
  • the cooking appliance which uses the shown high voltage power supply for the magnetron 12, can be used globally without having to be specially configured for the place of use.
  • the circuit 24 may comprise an ever-present capacitor, to which a further one can be connected depending on the mains frequency in order to adapt the effective capacitance of the capacitor arrangement to the line frequency accordingly.
  • a voltage multiplying circuit could be provided which increases the secondary voltage by more than a factor of 2 and has a corresponding number of diodes and capacitors arranged in a cascade.
  • a frequency detection circuit in a modified embodiment could indicate to the operator that he should manually operate a corresponding switch to suitably adjust the capacitance of the capacitor array.
  • Essential to the invention here is that the monitoring of the frequency is done automatically and that the adjustment of the capacity of the capacitor assembly without the involvement of technically trained maintenance personnel happens, namely either completely automatically or by a simple operation by the user instructed by the cooking appliance.
  • the low cost, robust and simple construction of the high voltage power supply 10 with conventional transformer, capacitor and diode can be modified so that it is independent of the grid frequency and thus globally applicable.
  • the low circuit complexity of complexity and cost is far below that of a switching power supply with active components, the use of which can be avoided in this way.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

Gezeigt wird eine Hochspannungsversorgung (10) für einen Magnetron (12) zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät. Die Hochspannungsversorgung (10) umfasst einen Transformator (16) mit einer Primärwicklung (18) und einer Sekundärwicklung (20) und eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung (24), welche eine Diode (26) und eine Kondensatoranordnung (30, 32) umfasst und geeignet ist, die in der Sekundärwicklung (20) induzierte Sekundärspannung gleichzurichten und zu vervielfachen. Die Hochspannungsversorgung (10) umfasst ferner eine Frequenzerkennungsschaltung (34), die geeignet ist, die Wechselstromfrequenz des Transformators (16) zu erfassen, und Mittel zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung (30, 32) in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsversorgung für ein Magnetron zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät sowie ein Gargerät mit einer derartigen Hochspannungsversorgung. Ferner umfasst sie ein Verfahren zur Erzeugung einer Hochspannung in einem Gargerät.
  • In Gargeräten mit Mikrowellenfunktion werden zur Erzeugung von Mikrowellen üblicherweise Magnetrone verwendet. Magnetrone bestehen typischerweise aus einer Vakuumröhre, in deren Zentrum eine Glühkathode angeordnet ist, die von einer ringförmigen Anodenanordnung umgeben ist. Elektronen treten aus der Glühkathode aus und werden nach radial außen in Richtung auf die Anordenanordnung beschleunigt. Gleichzeitig werden die Elektronen durch ein Magnetfeld, welches parallel zur Glühkathode ausgerichtet ist, auf spiralförmige Bahnen abgelenkt. Die umlaufenden Elektronen induzieren in Hohlräumen, die radial außerhalb der Elektronenbahn angeordnet sind, Wechselfelder im Mikrowellen-Frequenzbereich, von denen ein Teil über einen Wellenleiter abgeführt und in den Garraum des Gargerätes eingeleitet werden kann.
  • Zum Betrieb des Magnetrons wird eine Hochspannungsversorgung benötigt, die geeignet ist, die Glühkathode auf einem ausreichend negativen Potential zu halten. In vielen Fällen wird die Hochspannungsversorgung durch ein Schaltnetzteil mit aktiven Bauteilen gebildet. Derartige Schaltnetzteile sind jedoch verhältnismäßig teuer und kompliziert.
  • Eine kostengünstige Alternative bietet eine klassische Hochspannungsversorgung mit einem herkömmlichen Transformator mit Primärwicklung, Sekundärwicklung und Eisenkern und einem nachgeschalteten Gleichrichter. Beispielsweise ist es bekannt, bei einer solchen Hochspannungsversorgung der Sekundärwicklung des Transformators eine Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung nachzuschalten, die eine Diode und einen Kondensator umfasst und geeignet ist, die in der Sekundärwicklung induzierte Sekundärspannung gleichzurichten und zu verdoppeln. Eine derartige "klassische" Hochspannungsversorgung ohne aktive Bauteile ist verhältnismäßig kostengünstig zu realisieren. Außerdem ist sie äußerst robust und zuverlässig, so dass es selten zu Ausfällen und damit verbundenen Wartungseinsätzen kommt.
  • Es zeigt sich jedoch, dass die Kapazität des Kondensators der Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung für eine effiziente Gleichrichtung und Spannungsverdopplung auf die Frequenz des Wechselstroms im Transformator abgestimmt sein muss. Die Wechselstromfrequenz im Transformator entspricht dabei üblicherweise der Netzfrequenz. Allerdings ist die Netzfrequenz nicht in allen Ländern gleich. Während das Verbundnetz in Europa beispielsweise eine Wechselstromfrequenz von 50 Hz aufweist, beträgt die Netzfrequenz beispielsweise in Nordamerika 60 Hz. Wenn die Sekundärspannung in beiden Netzfrequenzbereichen mit ein- und derselben Schaltung mit dem beschriebenen einfachen Aufbau gleichgerichtet und verkoppelt werden soll, sind die Ergebnisse nicht zufriedenstellend. Daher ist ein Gargerät mit einer solchen einfachen Gleichrichtungs- und Verdopplungs-Schaltung nicht ohne weiteres global einsetzbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsversorgung für ein Magnetron zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät anzugeben, die einfach und robust ist und einen globalen Einsatz des Gargerätes ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Hochspannungsversorgung nach Anspruch 1 und ein Gargerät nach Anspruch 11 gelöst. Ferner wird sie durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Hochspannung in einem Gargerät nach Anspruch 12 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Hochspannungsversorgung der Erfindung umfasst eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung, welche eine Diode und eine Kondensatoranordnung umfasst und geeignet ist, die in der Sekundärwicklung induzierte Sekundärspannung gleichzurichten und zu vervielfachen, insbesondere zu verdoppeln. Hierbei weist der Begriff "Kondensatoranordnung" darauf hin, dass die für die Vervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung benötigte Kapazität durch einen oder durch mehrere Kondensatoren bereitgestellt werden kann.
  • Ferner umfasst die Hochspannungsversorgung eine Frequenzerkennungsschaltung, die geeignet ist, die Wechselstromfrequenz des Transformators zu erfassen, und Mittel zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz.
  • Beispielsweise kann dabei die Frequenzerkennungsschaltung die Mittel zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz ansteuern, so dass die Kapazität automatisch eingestellt wird. Alternativ könnte die Frequenzerkennungsschaltung jedoch auch mit Ausgabemitteln verbunden sein, die geeignet sind, die erfasste Frequenz oder eine mit ihr in Zusammenhang stehende Information oder Anweisung anzuzeigen. In diesem Fall könnten die Mittel zum Einstellen der Kapazität manuell bedienbar sein, beispielsweise durch einen einfachen Nutzer, der sich an der angezeigten Information oder Anweisung orientiert.
  • Durch die Mittel zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung kann die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung optimal an die Wechselstromfrequenz des Transformators, also insbesondere die Netzfrequenz angepasst werden. Dabei kann die Einstellung der Kapazität bei der Inbetriebnahme oder sogar während des laufenden Betriebes erfolgen. Für den Hersteller hat dies den Vorteil, dass er dieselbe Hochspannungsversorgung für Gargeräte unabhängig von deren zukünftigem Aufstellort bzw. dessen zugehöriger Netzspannung verwenden kann. Für den Nutzer hat dies den Vorteil, dass er das Gargerät nach dem Erwerb an beliebigen Standorten verwenden kann. Wenn der Erwerber des Gargeräts beispielsweise Restaurants oder Kantinen in Ländern mit unterschiedlichen Netzfrequenzen betreibt, kann er das Gargerät ohne weiteres zwischen diesen Ländern austauschen, ohne dass weitere Modifikationen nötig sind. Wesentlich ist hierfür, dass die Frequenzerkennungsschaltung stets die Frequenz des Transformators automatisch erfasst und entweder die Mittel zum Einstellen der Kapazität selbst ansteuert oder zumindest auf geeignete Weise anzeigt, dass die Kapazität der Kondensatoranordnung in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz manuell einzustellen ist.
  • Auf diese Weise gestattet es die Erfindung, dass die Hochspannungsversorgung trotz des verhältnismäßig einfachen, klassischen Aufbaus standortunabhängig einsetzbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung mindestens zwei Kondensatoren, von denen mindestens einer wahlweise in die Schaltung zuschaltbar ist.
  • Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Einstellen der Kapazität einen Schalter, mit dem zwischen einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator umgeschaltet werden kann, derart, dass die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung in einem ersten Schaltzustand des Schalters den ersten Kondensator einbezieht und den zweiten Kondensator nicht einbezieht, und in einem zweiten Zustand den zweiten Kondensator einbezieht und den ersten Kondensator nicht einbezieht. Bei dieser Ausführungsform werden somit die beiden Kondensatoren durch Betätigung des Schalters effektiv ausgetauscht. Dabei kann der erste Kondensator beispielsweise für einen Betrieb mit 50 Hz und der zweiten Kondensator für einen Betrieb mit 60 Hz optimiert sein.
  • Alternativ können die Mittel zum Einstellen der Kapazität einen Schalter umfassen, mit dem ein zweiter Kondensator zu einem ersten Kondensator zugeschaltet werden kann, derart, dass die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung in einem ersten Schaltzustand des Schalters den ersten Kondensator einbezieht und den zweiten Kondensator nicht einbezieht, und in einem zweiten Schaltzustand den ersten und den zweiten Kondensator einbezieht. Dies bedeutet, dass die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung in der ersten Schalterstellung eine Konfiguration einnimmt, in der lediglich der erste Kondensator vorgesehen ist, und in der zweiten Schaltstellung eine Konfiguration einnimmt, in der sowohl der erste als auch der zweite Kondensator vorgesehen sind. Durch die Kombination des ersten und des zweiten Kondensators kann die Kapazität der Kondensatoranordnung gegenüber der Konfiguration mit nur dem ersten Kondensator verändert und somit eingestellt werden.
  • Beispielsweise könnten der erste und der zweiten Kondensator im zweiten Schaltzustand des Schalters parallel geschaltet sein, so dass die effektive Kapazität der Kondensatoranordnung im zweiten Schaltzustand des Schalters der Summe der Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren entspricht. Alternativ könnten der erste Kondensator und der zweiten Kondensator im zweiten Schaltzustand des Schalters auch in Reihe geschaltet werden. Dann entspricht die effektive Kapazität der Kondensatoranordnung der Summe der Kehrwerte der Kapazitäten der einzelnen Kondensatoren, d.h. die Kapazität der Kondensatoranordnung nimmt im zweiten Schaltzustand insgesamt ab. Auch auf diese Weise kann daher die Kapazität der Kondensatoranordnung verändert, d.h. eingestellt werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Frequenzerkennungsschaltung einen Frequenzdetektor, insbesondere einen digitalen Frequenzzähler. In einer vorteilhaften Weiterbildung hat der Frequenzzähler eine Eingangsstufe, die mit einer Induktivität verbunden ist, die ihrerseits induktiv mit der Primär- oder Sekundärwicklung des Transformators gekoppelt ist und geeignet ist, die Amplitude der Spannung der Primär- bzw. Sekundärwicklung auf 24 V oder weniger, vorzugsweise 15 V oder weniger und besonders vorzugsweise 5 V oder weniger herunter zu transformieren. Auf diese Weise kann die Frequenz des Transformators einfach abgegriffen und gleichzeitig in eine Kleinspannung transformiert werden, die mit einem einfachen digitalen Frequenzzähler ausgewertet werden kann.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert wird. Darin zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Hochspannungsversorgung nach einer Weiterbildung der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist eine Hochspannungsversorgung 10 für einen Magnetron 12 zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät schematisch dargestellt. Das Magnetron 12 umfasst eine Hochspannungs-Glühkathode 14, die in Fig. 1 lediglich schematisch dargestellt ist. Es versteht sich, dass unter Bezugszeichen 12 lediglich der schaltungstechnische Anschluss des Magnetrons dargestellt, nicht jedoch dessen Aufbau wiedergegeben ist.
  • Die Hochspannungsversorgung 10 umfasst einen Transformator 16 mit einer Primärwicklung 18, einer Sekundärwicklung 20 und einem Eisenkern 22. Man beachte, dass die Darstellung der Primär- und Sekundärwicklung 18, 20 in Fig. 1 lediglich schematisch ist und insbesondere keine Rückschlüsse auf die Windungszahlen zulässt. Tatsächlich wird die Primärspannung durch den Transformator 16 hoch transformiert, so dass in der Sekundärwicklung 20 eine Hochspannung induziert wird.
  • Die Sekundärwicklung 20 ist mit einer Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung 24 verbunden, die eine Diode 26 umfasst und je nach Stellung eines Schalters 28 einen ersten Kondensator 30 oder einen zweiten Kondensator 32 einbezieht. Der erste und der zweiten Kondensator 30 bzw. 32 haben unterschiedliche Kapazitäten, die für unterschiedliche Netzfrequenzen, nämlich 50 und 60 Hz ausgelegt sind. In einer ersten Stellung des Schalters 28 besteht die Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung aus dem ersten Kondensator 30 und der Diode 26, und in der - in Fig. 1 gezeigten - zweiten Schaltstellung besteht sie aus dem zweiten Kondensator 32 und der Diode 26.
  • Ferner umfasst die Hochspannungsversorgung 10 eine Frequenzerkennungsschaltung 34, die über eine Induktivität 36 ebenfalls mit der Sekundärwicklung 20 gekoppelt ist und die Frequenz des Transformators 16 in Form einer Kleinspannung abgreift. Die Frequenzerkennungsschaltung 34 umfasst eine Eingangsstufe (nicht gezeigt), an die die durch die Induktivität 36 abgegriffene Kleinspannung angelegt wird, und einen digitalen Zähler (nicht gezeigt), mit dem die Frequenz des abgegriffenen Signals auf an sich bekannte Weise ermittelt werden kann. Ferner ist die Frequenzerkennungsschaltung 34 mit dem Schalter 28 über eine Steuerleitung 38 verbunden, über die sie den Schalter 28 derart ansteuern kann, dass dieser in die erste oder zweite Schaltungsstellung schaltet.
  • Schließlich ist eine weitere Sekundärwicklung 40 vorgesehen, in der ein Heizstrom zum Heizen der Glühkathode 14 induzierbar ist.
  • Im Folgenden wird die Funktion der Hochspannungsversorgung 10 erläutert. Wenn die Primärwicklung 18 des Transformators 16 mit der Netzspannung verbunden wird, wird in der Sekundärwicklung 20 eine Hochspannung induziert. Die Frequenz der Hochspannung wird durch die Frequenzerkennungsschaltung 34 erfasst. In Abhängigkeit von der erfassten Frequenz steuert die Frequenzerkennungsschaltung 34 den Schalter 28 derart an, dass er in eine erste oder eine zweite Schaltstellung schaltet, in welcher der erste Kondensator 30 bzw. der zweite Kondensator 32 in die Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung 24 einbezogen wird. Durch die Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung wird die Sekundärspannung auf bekannte Weise gleichgerichtet und verdoppelt und an die Glühkathode 14 des Magnetrons 12 angelegt.
  • Für einen effizienten Betrieb der Schaltung 24 ist es notwendig, dass die Kapazität des Kondensators 30 bzw. 32 mit der Frequenz der Wechselspannung im Transformator 16 abgestimmt ist. Die Frequenzerkennungsschaltung 24 erfasst zu diesem Zweck die Frequenz im Transformator 16 und konfiguriert durch Auswahl der richtigen Stellung des Schalters 28 die Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung 24 derart, dass der geeignete Kondensator 30 bzw. 32 in die Schaltung 24 einbezogen wird.
  • Auf diese Weise kann ein- und dieselbe Hochspannungsversorgung 10 unabhängig von der vorliegenden Netzspannungsfrequenz verwendet werden. Dadurch wird das Gargerät, welches die gezeigte Hochspannungsversorgung für das Magnetron 12 verwendet, global einsetzbar, ohne speziell für den Einsatzort konfiguriert werden zu müssen.
  • Zahlreiche Abwandlungen an der gezeigten Ausführungsform sind möglich. Beispielsweise gibt es eine Vielzahl alternativer Möglichkeiten, die effektive Kapazität der Kondensatoranordnung der Schaltung 24 einzustellen. Beispielsweise wäre es möglich, dass die Schaltung 24 einen stets vorhandenen Kondensator umfasst, zu dem in Abhängigkeit von der Netzfrequenz ein weiterer zugeschaltet werden kann, um die effektive Kapazität der Kondensatoranordnung der Netzfrequenz entsprechend anzupassen.
  • Anstelle einer Spannungsverdopplungs-Schaltung könnte eine Spannungsvervielfachungsschaltung vorgesehen sein, die die Sekundärspannung um mehr als einen Faktor 2 erhöht und eine entsprechende Anzahl von Dioden und Kondensatoren aufweist, die in einer Kaskade angeordnet sind.
  • Während die Frequenzerkennungsschaltung 34 von Fig. 1 die passende Kapazität der Kondensatoranordnung automatisch durch Ansteuerung des Schalters 28 einstellt, könnte eine Frequenzerkennungsschaltung in einer abgewandelten Ausführungsform dem Bediener anzeigen, dass dieser einen entsprechenden Schalter manuell betätigen soll, um die Kapazität der Kondensatoranordnung auf geeignete Weise einzustellen. Wesentlich für die Erfindung ist hierbei, dass die Überwachung der Frequenz automatisch geschieht und dass die Einstellung der Kapazität der Kondensatoranordnung ohne Hinzuziehung von technisch geschultem Wartungspersonal geschieht, nämlich entweder ganz automatisch oder durch eine einfache Betätigung durch den vom Gargerät instruierten Benutzer.
  • Auf diese Weise kann der kostengünstige, robuste und einfache Aufbau der Hochspannungsversorgung 10 mit herkömmlichem Transformator, Kondensator und Diode so modifiziert werden, dass er unabhängig von der Netzfrequenz und damit global einsetzbar wird. Der geringe schaltungstechnische Mehraufwand an Komplexität und Kosten liegt weit unterhalb derjenigen eines Schaltnetzteils mit aktiven Bauelementen, dessen Verwendung auf diese Weise vermieden werden kann.
  • Obgleich in der Zeichnung und der vorgehenden Beschreibung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel aufgezeigt und detailliert beschrieben ist, sollte dies als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben ist und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hochspannungsversorgung
    12
    Magnetron
    14
    Glühkathode des Magnetrons 12
    16
    Transformator
    18
    Primärwicklung
    20
    Sekundärwicklung
    22
    Eisenkern
    24
    Spannungsverdopplungs- und Gleichrichtungsschaltung
    26
    Diode
    28
    Schalter
    30
    Erster Kondensator
    32
    Zweiter Kondensator
    34
    Frequenzerkennungsschaltung
    36
    Induktivität
    38
    Steuerleitung
    40
    Sekundärwicklung für Heizstrom

Claims (12)

  1. Hochspannungsversorgung (10) für einen Magnetron (12) zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät, umfassend
    einen Transformator (16) mit einer Primärwicklung (18) und einer Sekundärwicklung (20), und
    eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung (24), welche eine Diode (26) und eine Kondensatoranordnung (30, 32) umfasst und geeignet ist, die in der Sekundärwicklung (20) induzierte Sekundärspannung gleichzurichten und zu vervielfachen, insbesondere zu verdoppeln, gekennzeichnet durch
    eine Frequenzerkennungsschaltung (34), die geeignet ist, die Wechselstromfrequenz des Transformators (16) zu erfassen, und
    Mittel (34) zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung (30, 32) in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz.
  2. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 1, bei der die Mittel (28) zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung von der Frequenzerkennungsschaltung (34) angesteuert werden.
  3. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 1, bei der die Frequenzerkennungsschaltung (34) mit Ausgabemitteln verbunden sind, die geeignet sind, die erfasste Frequenz oder mit ihr in Zusammenhang stehende Information oder Anweisungen anzuzeigen, und bei der die Mittel zum Einstellen der Kapazität der Kondensatoranordnung manuell bedienbar sind.
  4. Hochspannungsversorgung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung mindestens zwei Kondensatoren (30, 32) umfasst, von denen mindestens einer wahlweise in die Schaltung (24) zuschaltbar ist.
  5. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 4, bei der die Mittel zum Einstellen der Kapazität einen Schalter (28) umfassen, mit dem zwischen einem ersten Kondensator (30) und einem zweiten Kondensator (32) umgeschaltet werden kann, derart, dass die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung in einem ersten Schaltzustand des Schalters (28) den ersten Kondensator (30) einbezieht und den zweiten Kondensator (32) nicht einbezieht, und
    in einem zweiten Schaltzustand den zweiten Kondensator (32) einbezieht und den ersten Kondensator (30) nicht einbezieht.
  6. Hochspannungsversorgung nach Anspruch 4, bei der die Mittel zum Einstellen der Kapazität einen Schalter umfassen, mit dem ein zweiter Kondensator zu einem ersten Kondensator zugeschaltet werden kann, derart, dass die Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung in einem ersten Schaltzustand des Schalters den ersten Kondensator einbezieht und den zweiten Kondensator nicht einbezieht, und in einem zweiten Schaltzustand den ersten und den zweiten Kondensator einbezieht.
  7. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 6, bei der der erste Kondensator und der zweite Kondensator im zweiten Schaltzustand parallel geschaltet sind.
  8. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 6, bei der der erste Kondensator und der zweite Kondensator im zweiten Schaltzustand in Reihe geschaltet sind.
  9. Hochspannungsversorgung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Frequenzerkennungsschaltung (34) einen digitalen Frequenzzähler umfasst.
  10. Hochspannungsversorgung (10) nach Anspruch 9 bei der eine Eingangsstufe des digitalen Frequenzzählers mit einer Induktivität (36) verbunden ist, die induktiv mit der Primär- oder Sekundärwicklung (18, 20) des Transformators (16) gekoppelt ist und die Amplitude der Spannung der Primär- oder Sekundärwicklung auf 24 Volt oder weniger, vorzugsweise 15 Volt oder weniger und besonders vorzugsweise 5 Volt oder weniger herunter transformiert.
  11. Gargerät mit einem Magnetron (12) zur Erzeugung von Mikrowellen und einer Hochspannungsversorgung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Verfahren zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Magnetron zur Erzeugung von Mikrowellen in einem Gargerät, bei der
    eine Primärspannung durch einen Transformator (16) in eine Sekundärspannung transformiert wird,
    die Sekundärspannung über eine Spannungsvervielfachungs- und Gleichrichtungsschaltung, welche eine Diode (26) und eine Kondensatoranordnung (30, 32) umfasst, gleichgerichtet und vervielfacht, insbesondere verdoppelt wird, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wechselstromfrequenz des Transformators (16) mit Hilfe einer Frequenzerkennungsschaltung (34) erfasst wird und die Kapazität der Kondensatoranrodnung (30, 32) in Abhängigkeit von der erfassten Frequenz eingestellt wird.
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