JP2003272825A - 電子レンジ用電源装置 - Google Patents

電子レンジ用電源装置

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JP2003272825A
JP2003272825A JP2002067105A JP2002067105A JP2003272825A JP 2003272825 A JP2003272825 A JP 2003272825A JP 2002067105 A JP2002067105 A JP 2002067105A JP 2002067105 A JP2002067105 A JP 2002067105A JP 2003272825 A JP2003272825 A JP 2003272825A
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core
ferrite core
rod
microwave oven
power supply
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JP2002067105A
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Takeshi Kitaizumi
武 北泉
Kenji Yasui
健治 安井
Makoto Mihara
誠 三原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パワー半導体素子の冷却効率を高めた小型の放
熱フィン等により、小型化・軽量化・低コスト化となる
電子レンジ用電源装置を提供する。 【解決手段】 整流回路とチョークコイルとインバータ
とインバータ制御回路と昇圧トランスとを基板に設けて
成る電子レンジ用電源装置において、コア部に空隙のあ
るチョークコイル30にホール素子Hを配設し、パワー
半導体素子P1、P2を半田で放熱フィン61に直付け
し、さらに長尺金属薄板を口字状に複数回巻回して成る
金属コアでかつ口字状の一方の内径が一次巻線と二次巻
線のいずれの外径よりも大きくかつ口字状の他方の内径
が一次巻線と二次巻線の重ね丈よりも大きく形成して成
る口字状コア27を、一次巻線21と二次巻線22の外
側から棒状フェライトコア26に向けて嵌挿した状態で
かつ棒状フェライトコア26と空隙Gを置いて対向配置
させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子レンジ用電源
装置に関するものであって、特にチョークコイル、パワ
ー素子、昇圧トランス等を備えた電源装置の小型化・軽
量化・低コスト化と高信頼性化を実現した電子レンジ用
電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は本発明が対象とするチョークコイ
ル、パワー素子、昇圧トランス等を備えたマグネトロン
駆動電源の構成図である。図において、商用電源11か
らの交流は整流回路13によって直流に整流され、整流
回路13の出力側のチョークコイル14とフィルタコン
デンサ15で平滑され、インバータ16の入力側に与え
られる。直流はインバータ16の中の半導体スイッチン
グ素子のオン・オフにより所望の高周波(20〜40k
Hz)に変換される。インバータ16は、直流を高速で
スイッチングする例えば複数個のパワーMOSFETが
並列接続された2組のスイッチング素子群と、これらの
スイッチング素子群を駆動するドライブ回路とから成
る。スイッチング素子群を構成するパワーMOSFET
のドレインはそれぞれ昇圧トランス18の1次巻線18
2の一端と他端に接続され、これら2つのスイッチング
素子群を構成しているパワーMOSFETのソース同士
が接続され、さらにスイッチング素子群を構成している
パワーMOSFETのゲートがスイッチング素子ドライ
ブ回路にそれぞれ接続されている。パワーMOSFET
で構成されるスイッチング素子群は、インバータ制御回
路61によって駆動され、昇圧トランス18の1次側を
流れる電流が高速でオン/オフにスイッチングされる。
制御回路161の入力信号は整流回路13の1次側電流
をCT17で検出し、その検出電流はインバータ制御回
路161に入力され、インバータ16の制御に用いられ
る。
【0003】チョークコイル14およびフィルタコンデ
ンサ15はインバータ16での直流−高周波変換時にイ
ンバータ16から商用電源11に高周波ノイズが伝達し
ないようにする働きも行っており、したがってチョーク
コイル14およびフィルタコンデンサ15は高周波ノイ
ズを除去できる程度のインダクタンスと容量を有してい
る。チョークコイル14のコアが小さい場合にはすぐに
飽和状態となって大きな突入電流が流れてしまい、その
役割を果たせなくなるが、逆に、大きいコアを用いた場
合には飽和することはなくなるが、チョークコイル自体
が大型化し、重量も重くなるという欠点を有していた。
そこで、図2のような筒状コアの長さ方向にスリット
(空隙)を設けたものに電線を巻回したチョークコイル
を用いることによって飽和の問題を解決していた。
【0004】昇圧トランス18では1次巻線181にイ
ンバータ16の出力である高周波電圧が加えられ、2次
巻線182に巻線比に応じた高圧電圧が得られる。ま
た、昇圧トランス18の2次側に巻回数の少ない巻線1
83が設けられており、これはマグネトロン12のフィ
ラメント121の加熱用に用いられる。昇圧トランス1
8の2次巻線182はその出力を整流する倍電圧半波整
流回路19を備えている。倍電圧半波整流回路19は高
圧コンデンサ191及び2個の高圧ダイオード192,
193により構成され、正のサイクル(例えば、図にお
いて、2次巻線182の上端が正とする。)で高圧コン
デンサ191及び高圧ダイオード192が導通し、高圧
コンデンサ191の極板を図で左側を正に右側極板を負
に充電する。次に、負のサイクル(2次巻線182の下
端が正。)で高圧ダイオード193が導通し、マグネト
ロン12のアノード122−カソード121間には、先
に充電した高圧コンデンサ191の電圧と2次巻線18
2の電圧がプラスした倍の電圧が加わることとなる。
【0005】以上、本発明が対象とするチョークコイ
ル、パワー素子、昇圧トランス等を備えたマグネトロン
駆動電源の1例を示したが、駆動電源はこれに限定され
るものではなく、チョークコイル、パワー素子、昇圧ト
ランス等を用いて直交変換、昇圧するものであればどの
ようなものでもよい。
【0006】図7は従来の電子レンジ用電源装置をプリ
ント基板に取り付ける実装の1例を示している。プリン
ト基板80上には、マグネトロン(図示なし)に電力を
供給する前述の昇圧用トランス20’と、前述のCT
と、前述のチョークコイル30’と、パワー半導体素子
を含むパッケージPの熱損失を放熱するための放熱フィ
ン60’が設けられた実装例を示している。このように
従来装置においては、整流回路13(図1)の1次側電
流を検出する変流器CT(図1の17)が基板上に設け
られている。このCTは巻線比が1:2000程度のも
のであり、1回巻きに流れる電流を1/2000倍の微
小電流で検出することができ、これによりインバータ制
御回路に低損失で送信する。また、チョークコイル3
0’が基板上に設けられている。
【0007】図8はチョークコイル30’を説明する図
で、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は斜視図
である。同図において、31は円筒状コアで、高透磁率
材料(例えばフェライト材料)で構成されている。32
はこの円筒状コア31の内側と外側にかけて多数回巻回
されて成る巻線、33は円筒状コア31全体を覆う樹脂
であり、この樹脂にて円筒状コア31および巻線32を
絶縁する。また、34は空隙(エアギャップ)で、フェ
ライト材等の高透磁率材料は大電流では早く飽和してし
まうので、飽和しないように抑制するためのものであ
る。
【0008】図7に戻って、基板上に設けられている昇
圧トランス20’は、フェライトコアを用いた昇圧トラ
ンスの従来例の1例を示すものである。図7において、
一次巻線201、二次巻線202、ヒーター巻線203
が2個の対向U字型フェライトコア204、205の同
一軸上に並列して置かれていた。大電力を扱うことが多
いマグネトロン駆動用電源の場合、電力半導体の負荷軽
減のため、電圧共振による零ボルトスイッチング方式
(以下、ZVS方式)を用いるのが主流であり、このZ
VS方式では共振電圧を得るために、昇圧トランスの結
合係数を0.6から0.85程度に設定することが必要
であり、空隙Gを設けている。これにより、昇圧トラン
ス20’は大電流のときでも飽和することなく、1次巻
線201に加わる低電圧を巻線比に応じた高電圧に変換
して2次巻線202に発生させることができる。
【0009】図7の従来の放熱フィン60’は、パワー
半導体素子がモールド樹脂で覆われたパッケージPの状
態でパワー半導体素子を取り付けている。放熱フィン6
0’を設けることで、パワー半導体素子で発せられた熱
はパッケージPを介して放熱フィン60’に伝達され、
ここから熱は効率的に拡散されることになるので、パワ
ー半導体素子が過熱されることが無くなり、したがって
パワー半導体素子の熱破損も生じなくなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】CTは上述のごとく巻
線比が1:2000程度と大型のものであり、これの基
板上に占めるスペースは無視できなかった。また、昇圧
トランス20’は、2個の対向U字型フェライトコア2
04,205を用いた従来の昇圧トランスの場合、マグ
ネトロンの出力をさらに高出力化しようとすると昇圧ト
ランスの一次側に流れるピーク電流をさらに増加させる
必要があり、そうするとフェライトコアでは飽和磁束密
度特性が悪いため飽和し易くなり、飽和させないために
はフェライトコアの大型化が必要となった。これは電源
の小型化の障害となっていた。そして、放熱フィン6
0’は、パワー半導体素子がモールド樹脂で覆われたパ
ッケージPの状態であるので、パワー半導体素子で発せ
られた熱はパッケージPを介して放熱フィン60’に伝
達されるため、放熱性能がいまひとつよくなかった。本
発明は、上記欠点を解決するもので、CTを用いなくて
も電流検出のできる、また昇圧トランスを小型化し、パ
ワー半導体素子の冷却効率を高めた小型の放熱フィンに
より、小型化・軽量化・低コスト化となる電子レンジ用
電源装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の電子レンジ用電源装置の発明は、整
流回路と、該整流回路の出力側に設けるチョークコイル
と、直流をパワー半導体素子のスイッチングにより高周
波電力に変換するインバータと、該インバータの制御を
するインバータ制御回路と、該インバータの出力電圧を
昇圧する昇圧トランスとを基板に設けて成る電子レンジ
用電源装置において、前記チョークコイルがコア部に空
隙を有し、かつ該空隙にホール素子を配設してなるもの
であることを特徴とする。請求項2記載の発明は、請求
項1記載の電子レンジ用電源装置において、前記ホール
素子の出力信号を前記インバータ制御回路に送信するこ
とを特徴とする。以上の発明によると、上述のごとく巻
線比が1:2000と大型になるCTを用いなくてよく
なったので、電源装置の小型化・軽量化・低コスト化と
なる。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の電子レンジ用電源装置において、前記パワー半導体
素子を半田で前記放熱フィンに直付けしたことを特徴と
する。以上の発明によると、放熱フィンにパワー半導体
素子が直付けされるので、放熱性能が向上し、しかも電
源装置の小型化・軽量化・低コスト化となる。請求項4
記載の発明は、請求項1又は2記載の電子レンジ用電源
装置において、前記パワー半導体素子を打ち抜き銅板を
介して半田で前記放熱フィンに直付けしたことを特徴と
する。以上の発明によると、放熱フィンにパワー半導体
素子が打ち抜き銅板を介して取り付けられるので、放熱
性能が向上すると共に高密度実装化できるため、電源装
置の一層の小型化・軽量化・低コスト化に寄与できる。
【0013】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のい
ずれか1項記載の電子レンジ用電源装置において、前記
昇圧トランスが一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フ
ェライトコアを囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トラ
ンスであり、口字状コアを前記一次巻線と二次巻線との
外側から前記棒状フェライトコアに向けて嵌挿し、前記
棒状フェライトコアの軸方向端部と前記口字状コア周縁
との間に空隙を置いて対向配置して成ることを特徴とす
る。以上の発明によると、高周波損失が少ないフェライ
トコアをメインコアとし、これと対向して空隙をあけて
口字状コアを設けたので、小型で、堅固で、さらに各巻
線の外側の機械的保護をするものとなるため、電源装置
の一層の小型化・軽量化・低コスト化に寄与できる。
【0014】請求項6記載の発明は、請求項1〜4のい
ずれか1項記載の電子レンジ用電源装置において、前記
昇圧トランスが一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フ
ェライトコアを囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トラ
ンスであり、口字状コアを前記一次巻線と二次巻線との
外側から前記棒状フェライトコアに向けて嵌挿し、前記
棒状フェライトコアの軸方向端部と前記口字状コア内側
との間に空隙を置いて対向配置して成ることを特徴とす
る。以上の発明によると、高周波損失が少ないフェライ
トコアをメインコアとし、これと対向して空隙をあけて
口字状コアを設けたので、小型で、堅固で、さらにフェ
ライトコアを含む各巻線全体の外側を機械的に保護する
ものとなるため、電源装置の一層の小型化・軽量化・低
コスト化に寄与できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図2は電子レンジ用電源装置をプ
リント基板に取り付ける本発明に係る実装の1例を示す
もので、プリント基板80上には、それぞれ本発明に係
る昇圧用トランス20と、チョークコイル30と、パワ
ー半導体素子を含むパッケージPの熱損失を放熱するた
めの放熱フィン60が設けられている。
【0016】まず、本発明に係るチョークコイル30に
ついて説明する。本発明では、電流検出のためにCTで
はなくてホール素子を利用するものである。ホ−ル素子
は、印加される磁界に正比例した電圧即ちホ−ル電圧を
発生するもので、従ってホ−ル素子を電流通路に沿って
配置すると、電流通路を流れる電流に比例して発生する
磁界がホ−ル素子に作用し、ホ−ル素子から電流に比例
した電圧を得ることができる。その具体的回路構成の1
例として、例えば実開昭61−52272号に開示され
ている。実開昭61−52272号では、検出すべき電
流の流れる巻線で磁心を巻回し、この磁心に空隙を設
け、この空隙にホール素子を配設することにより、巻線
に流れる電流によって磁心内に生じる磁束密度をホール
素子によって電圧に変換し、この電圧から検出される電
流値を求めるものである。
【0017】本発明はこの原理を応用するもので、図1
のCT17に代えて、この空隙付き磁心式ホール素子を
用いることを試みた。その結果、CT17を用いた場合
と同じく良好な電流検出ができ、満足のいくものとなっ
た。しかしながら、CT17に代えてホール素子を用い
るだけでは、電源装置の小型化・軽量化・低コスト化に
寄与しないため、本出願人は更なる実験・改良を試み
た。その結果、本出願人は図1の整流回路13の入力電
流値と出力電流値は正負の向きが異なるものの、数値的
には比例関係があることに気がつき、整流回路13の出
力側に空隙付き磁心式ホール素子を設けることを試み
た。しかしながら、ホール素子を整流回路13の出力側
に用いるだけでは、やはり電源装置の一層の小型化・軽
量化・低コスト化には寄与しない。そこで、本出願人は
図1のチョークコイル14が空隙付き磁心構造を有する
ものであることに着目し、この空隙にホール素子を配設
することを試みた。
【0018】図3は本発明に係るチョークコイルを説明
する図で、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は
斜視図である。同図において、30が本発明に係るチョ
ークコイル、31は円筒状コアで高透磁率材料(例えば
フェライト材料)で構成されている。32はこの円筒状
コア31の内側と外側にかけて多数回巻回されて成る巻
線、33は円筒状コア31および巻線を支持するための
支持体、34はフェライト材等の高透磁率材料が飽和し
ないように設けられた空隙である。本発明ではこの空隙
34にホール素子Hを配設しているのが特徴である。ホ
ール素子Hは、移動度が高くかつ感度が良好なInSb
やエネルギーバンドギャップ幅が大きくかつ温度特性の
良好なGaAsを感磁膜として用いるもので、これは半
絶縁GaAs基板の表面にSiをイオン注入などの方法
でInSbやInAs及びGaAs等の感磁膜を形成し
た後、所望のパターンに加工し、そしてこの感磁膜にS
iO2やSiNなどの無機物保護膜と電流を流すための
内部電極を形成し、ダイシング、タイボンド、ワイヤー
ボンドの工程を経て、この電極にワイヤーを接続して樹
脂でモールドした構造になっている。そしてこのホール
素子Hの出力信号を図1のインバータ制御回路161に
送信すればよい。この場合、もちろん整流回路13の入
力電流を検出していたCT17は取り外される。以上の
発明により、それまで用いていたチョークコイル14は
同一形状のままで従来と同じ電流検出効果が得られるの
と共に、CT17を用いなくてもよくなるので電源装置
の小型化・軽量化・低コスト化となる。
【0019】図2に戻って、基板80上に設けられてい
る昇圧トランス20は装置の小型化をめざす本発明に係
るもので、高周波損失が少ないフェライトコアをメイン
コア26とし、飽和しないように空隙Gを設けるととも
に、これと対向して小型で飽和し難い金属コア27を一
次巻線21と二次巻線22とヒーター巻線23の外側に
配設して成るものである。図4はこの昇圧トランス20
を詳細に示す図で、(a)が正面図、(b)が平面図、
(c)が側面図、(d)が斜視図である。図において、
20が第1の実施の形態に係る昇圧トランスで、21が
一次巻線、22が二次巻線、23がヒーター巻線であ
る。一次巻線21は二次巻線22と比べて巻線断面が大
きく巻き数は少ない。ヒーター巻線23は二次巻線22
と比べて巻数が極端に少ないので図には描かれていな
い。また、ヒーター巻線23は別部品で構成されてもよ
いので、ここでの必須部品ではない。26は棒状フェラ
イトコアで、ここでは直方体形状を採用している。この
直方体形状フェライトコア26の周囲を一次巻線21と
二次巻線22とヒーター巻線23とがそれぞれ囲みかつ
コアの軸方向に重ね並置されている。
【0020】27は本発明により採用される金属コア
で、アモルファスや珪素鋼板などから成る長尺金属薄板
を口字状に複数回(10〜40回程度)巻回し各層間を
絶縁して作られている。しかも、口字状金属コアの内径
のうち、一方の内径(図4(c)で金属コア27の左右
方向の内径)が一次巻線21、二次巻線22、ヒーター
巻線23のうちのどの外径よりも大きくできており、か
つ、他方の内径(図4(c)で金属コア27の上下方向
の内径)が一次巻線26と二次巻線22とヒーター巻線
23の3巻線の重ね丈よりも大きく形成されている。
【0021】したがって、図のような金属コア27を図
4(d)で示すように、一次巻線21と二次巻線22と
ヒーター巻線23の外側からフェライトコア26に向け
て嵌挿し、棒状フェライトコア26との間に空隙Gを確
保して対向配置している。フェライトコア26と金属コ
ア27の空隙は0.3〜0.8mm程度となっている。
【0022】以上のような構成により、高周波損失が少
ないフェライトコアをメインコアとし、飽和しないよう
に空隙を設けるとともに、これと対向して小型で飽和し
難い金属コアを一次巻線21と二次巻線22とヒーター
巻線23の外側に配設しているので、フェライトコアの
みから成る従来の昇圧トランス20’(図7)と比べる
と大幅に小型化に寄与することとなる。すなわち、従来
の昇圧トランス20’では一次巻線201と二次巻線2
02とヒーター巻線203の外側に配設されるフェライ
トコア部分はメインフェライトコア部分とほぼ同じ断面
積で構成されるので、一次巻線201と二次巻線202
とヒーター巻線203の外側に大きくはみ出しているの
に対して、本発明に係る昇圧トランス20では金属コア
であるため断面積がフェライトコア部分と比べて極端に
小さくできるため、一次巻線21と二次巻線22とヒー
ター巻線23の外側に大きくはみ出すことがない(図2
参照。)。
【0023】しかも、高周波下での金属コアの欠点であ
る高周波損失については、長尺の金属薄板を10〜40
回巻回したものを用い、渦電流が流れる方向を多数回巻
回して成る金属薄板層を横切る方向に合わせたので、渦
電流は1枚の金属薄板の断面積内でしか流れることがで
きず、そして1枚の金属薄板の断面積の抵抗値が大きい
ため、渦電流はほとんど流れることができなくなる。し
たがって、高周波下であってもこのような構成の金属コ
アを上記のような配置とすることによって初めて高周波
損失が小さくなり、フェライトコアと金属コアの長所を
兼ね備えた昇圧トランスを得ることができる。
【0024】図5は本発明に係る昇圧トランスの第2の
実施の形態を示す図で、(a)が正面図、(b)が平面
図、(c)が側面図、(d)が斜視図である。図におい
て、50が第2の実施の形態に係る昇圧トランスで、2
1が一次巻線、22が二次巻線、23がヒーター巻線
で、図2のそれと同じである。すなわち、一次巻線21
は二次巻線22と比べて巻線断面が大きく巻き数は少な
い。ヒーター巻線23は二次巻線22と比べて巻数が極
端に少ないので図には描かれていない。
【0025】そして、本発明の第2の実施の形態に係る
昇圧トランスでは、円柱状フェライトコア56を用い、
この周囲を一次巻線21と二次巻線22とヒーター巻線
23とがそれぞれ囲みかつコアの軸方向に重ね並置され
ている。さらに、昇圧トランスの金属コアは口字状金属
薄板を厚み方向に複数個(10〜40個)絶縁性接着剤
を用いて積層して成るものである。そして、口字状金属
コアの内径のうち、一方の内径(図5(c)で金属コア
57の左右方向の内径)が一次巻線21、二次巻線2
2、ヒーター巻線23のうちのどの外径よりも大きく、
かつ、他方の内径(図5(c)で金属コア27の上下方
向の内径)が円柱状フェライトコア56の長さよりも大
きく形成してある。このような金属コア57を図5
(d)のように円柱状フェライトコア56に嵌挿し円柱
状フェライトコア56の軸方向端部と空隙Gを置いて対
向配置している。
【0026】以上のような構成により、高周波損失が少
ないフェライトコアをメインコアとし、飽和しないよう
に空隙を設けるとともに、これと対向して小型で飽和し
難い金属コアを一次巻線21と二次巻線22とヒーター
巻線23とフェライトコア56の外側に配設しているの
で、フェライトコアのみから成る従来の昇圧トランス2
0’(図7)と比べると大幅に小型化に寄与することと
なる。しかも、高周波下での金属コア57の欠点である
高周波損失については、金属薄板27aを10〜40個
積層したものを用い、渦電流が流れる方向を多数個積層
して成る金属薄板層を横切る方向に合わせたので、渦電
流は1枚の金属薄板の断面積内でしか流れることができ
ず、そして1枚の金属薄板の断面積の抵抗値が大きいた
め、渦電流はほとんど流れることができなくなる。した
がって、高周波下であってもこのような構成の金属コア
57を上記のような配置とすることによって初めて高周
波損失が小さくなり、フェライトコアと金属コアの長所
を兼ね備えた昇圧トランスを得ることができる。また、
昇圧トランスのフェライトコアが円柱形状であるので直
方体よりも製造が簡単となり、しかも磁束の通過する空
隙Gはフェライトコア56と金属コア57との互いの対
向部分が平行となるので、その間に形成される空隙Gが
同じ幅となるため、結合係数等の設計が容易となる。さ
らに、口字状の金属コア57がフェライトコア56およ
び各巻線21、22、23を外側から一部包むのでこれ
らの機械的な保護の働きもする。
【0027】図2の本発明に係る放熱フィン60は、パ
ワー半導体素子の発熱をパッケージを用いずに放熱フィ
ンに直に設けている点で共通している。図6はパワー半
導体素子を放熱フィン60に直付けする具体的実装例を
3つ示すもので、(a)はワイヤボンディング法による
実装例、(b)はダイボンディング法による実装例、
(c)は抜き打ち銅板法による実装例を示している。ワ
イヤボンディング法による図6(a)において、P1、
P2は発熱する半導体素子であり、例えば、前者はイン
バータ16(図1)の中に用いられているパワー半導体
素子、半導体ダイオードで、いずれも自身で発熱するた
め過熱から保護されなければならない素子である。これ
らのパワー半導体素子P1、P2等は本発明により放熱
フィン61に半田付け62により直付けされている。6
8はプリント基板80に設けられた端子、67はパワー
半導体素子P1、半導体ダイオードP2と端子80とを
接続するワイヤーであり、点線で示すコンパウンド部C
によってパワー半導体素子P1と半導体ダイオードP2
と半田付け部分62、端子68、ワイヤー67とを樹脂
モールドしている。この実装方法によると、パワー半導
体素子、半導体ダイオードP1、P2を放熱フィン61
に半田付け62により直付けしているので、従来の熱伝
導性樹脂を介さないため熱伝導がよくなり、したがって
冷却フィン61自体を小型にできる。そして冷却フィン
61を小型にできれば、電源回路によりいっそう接近さ
せることが可能となるので、配線の引き回しが短くで
き、ノイズの発生も抑制できる。冷却効率が大幅に向上
する。また、基板80の端子68にワイヤーボンディン
グ67してパワー半導体素子P1と半導体ダイオードP
2と接続しているので、両面実装基板のような高価な実
装手段を用いる必要がなく、安価な実装が可能となる。
【0028】ダイボンディング法による図6(b)にお
いて、図6(a)と同じくP1、P2はパワー半導体素
子のような発熱する半導体素子であり、これらのパワー
半導体素子P1、P2等は本発明により放熱フィン61
に半田付け62により直付けされている。64はスルー
ホールを有する両面基板であり、63は絶縁体である。
プリント基板80はここでは安価な紙フェノールを使用
している。65はパワー半導体素子P1、P2の電極部
に設けられた半田バンプである。この実装方法による
と、パワー半導体素子、半導体ダイオードP1、P2を
放熱フィン61に半田付け62により直付けしているの
で、従来の熱伝導性樹脂を介さないため冷却効率が大幅
に向上する。また、パワー半導体素子P1、P2に設け
られたバンプ65からスルーホール64を通り反対側の
端子66を経てプリント基板80へ接続されるので、パ
ワー半導体素子の駆動回路を近くに置くことができる。
したがって、駆動回路の寄生インダクタ、抵抗成分を排
除して理想的な駆動ができるので、スイッチング損失・
ノイズが減少する。また、図6(a)のようなダイボン
ディング法によるワイヤー67の引き回しの手抜き打ち
銅板基板69間が省け、組み立てが迅速となる。
【0029】抜き打ち銅板法による図6(c)におい
て、図6(a)と同じくP1、P2はパワー半導体素子
のような発熱する半導体素子であり、これらのパワー半
導体素子P1、P2等は本発明により抜き打ち銅板基板
69に配置された状態で、放熱フィン61に半田付け6
2により一部を直付けされている。66は基板であり、
これも同じく抜き打ち銅板を用いてプリント基板80と
の電気的接続を行っている。点線で示すコンパウンド部
Cによってパワー半導体素子P1と半導体ダイオードP
2と半田付け部分62、端子66、抜き打ち銅板基板6
9とを樹脂モールドしている。この実装方法によると、
パワー半導体素子、半導体ダイオードP1、P2を放熱
フィン61に抜き打ち銅板基板69を介して半田付け6
2により直付けしているので、従来の熱伝導性樹脂を介
さないため冷却効率が大幅に向上する。また、抜き打ち
銅板基板69自体もヒートシンクの役割を兼ねているの
で放熱効率がよい。そして、パワー半導体素子P1、P
2は、抜き打ち銅板基板69、66等を経てプリント基
板80へ接続されるので、図6(a)のようなダイボン
ディング法によるワイヤー67の引き回しの手間が省
け、組み立てが迅速となる。また、両面基板がいらない
ので、コスト安になる。そして、抜き打ち銅板の併用に
より、導体の厚み方向にも自由度があるので、回路全体
が小型化できる。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明によれば、整流回路と、該
整流回路の出力側に設けるチョークコイルと、直流をパ
ワー半導体素子のスイッチングにより高周波電力に変換
するインバータと、該インバータの制御をするインバー
タ制御回路と、該インバータの出力電圧を昇圧する昇圧
トランスとを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置に
おいて、前記チョークコイルがコア部に空隙を有し、か
つ該空隙にホール素子を配設し、パワー半導体素子を半
田で放熱フィンに直付けし、さらに、前記昇圧トランス
が一次巻線と二次巻線とがそれぞれ棒状フェライトコア
を囲んで成るマグネトロン駆動用昇圧トランスであり、
口字状コアを、該一次巻線と二次巻線の外側から前記棒
状フェライトコアに向けて嵌挿した状態でかつ前記棒状
フェライトコアと空隙を置いて対向配置すること等によ
り、CTを用いなくても電流検出のできる、また昇圧ト
ランスを小型化し、パワー半導体素子の冷却効率を高め
た小型の放熱フィンにより、小型化・軽量化・低コスト
化となる電子レンジ用電源装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が対象とするチョークコイル、パワー素
子、昇圧トランス等を用いたマグネトロン駆動電源の構
成図である。
【図2】本発明に係る電子レンジ用電源装置をプリント
基板に取り付ける実装の1例を示すものである。
【図3】本発明に係るチョークコイルを説明する図で、
(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は斜視図であ
る。
【図4】本発明に係る昇圧トランスの第1の実施の形態
を示す図で、(a)が正面図、(b)が平面図、(c)
が側面図、(d)が斜視図である。
【図5】本発明に係る昇圧トランスの第2の実施の形態
を示す図で、(a)が正面図、(b)が平面図、(c)
が側面図、(d)が斜視図である。
【図6】パワー半導体素子を放熱フィンに直付けする具
体的3例を示すものである。
【図7】従来の電子レンジ用電源装置をプリント基板に
取り付ける実装の1例を示している。
【図8】従来のチョークコイルを説明する図で、(a)
は平面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。
【符号の説明】
11 商用電源 12 マグネトロン 122 アノード 121 カソード 13 整流回路 14 チョークコイル 15 フィルタコンデンサ 16 インバータ 161 インバータ制御回路 17 CT 18 昇圧トランス 181 1次巻線 182 2次巻線 183 フィラメント加熱用巻線 19 倍電圧半波整流回路 191 高圧コンデンサ 192、193 高圧ダイオード 20 第1の実施の形態に係る昇圧トランス 21 一次巻線 22 二次巻線 23 ヒーター巻線 26 直方体形状フェライトコア 27 金属コア 30 チョークコイル 31 円筒状コア 32 巻線 33 支持体 34 空隙 56 円柱状フェライトコア 57 金属コア 60 放熱フィン部 61 放熱フィン 62 半田付け 63 絶縁体 64 両面実装基板 65 バンプ 66、68 端子 67 ワイヤー 69 抜き打ち銅板基板 80 プリント基板 G 空隙 H ホール素子 P1 パワー半導体素子 P2 半導体ダイオード C 樹脂モールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三原 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3K086 AA02 AA10 CA20 CB20 FA02 FA06 FA09 3L086 BE11 DA17 5C029 NN04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】整流回路と、該整流回路の出力側に設ける
    チョークコイルと、直流をパワー半導体素子のスイッチ
    ングにより高周波電力に変換するインバータと、該イン
    バータの制御をするインバータ制御回路と、該インバー
    タの出力電圧を昇圧する昇圧トランスとを基板に設けて
    成る電子レンジ用電源装置において、 前記チョークコイルがコア部に空隙を有し、かつ該空隙
    にホール素子を配設してなるものであることを特徴とす
    る電子レンジ用電源装置。
  2. 【請求項2】前記ホール素子の出力信号を前記インバー
    タ制御回路に送信することを特徴とする請求項1記載の
    電子レンジ用電源装置。
  3. 【請求項3】前記パワー半導体素子の発熱を冷却する放
    熱フィンを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置にお
    いて、 前記パワー半導体素子を半田で前記放熱フィンに直付け
    したことを特徴とする請求項1又は2記載の電子レンジ
    用電源装置。
  4. 【請求項4】前記パワー半導体素子の発熱を冷却する放
    熱フィンを基板に設けて成る電子レンジ用電源装置にお
    いて、 前記パワー半導体素子を打ち抜き銅板を介して半田で前
    記放熱フィンに直付けしたことを特徴とする請求項1又
    は2記載の電子レンジ用電源装置。
  5. 【請求項5】前記昇圧トランスが一次巻線と二次巻線と
    がそれぞれ棒状フェライトコアを囲んで成るマグネトロ
    ン駆動用昇圧トランスであり、口字状コアを前記一次巻
    線と二次巻線との外側から前記棒状フェライトコアに向
    けて嵌挿し、前記棒状フェライトコアの軸方向端部と前
    記口字状コア周縁との間に空隙を置いて対向配置して成
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の
    電子レンジ用電源装置。
  6. 【請求項6】前記昇圧トランスが一次巻線と二次巻線と
    がそれぞれ棒状フェライトコアを囲んで成るマグネトロ
    ン駆動用昇圧トランスであり、口字状コアを前記一次巻
    線と二次巻線との外側から前記棒状フェライトコアに向
    けて嵌挿し、前記棒状フェライトコアの軸方向端部と前
    記口字状コア内側との間に空隙を置いて対向配置して成
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の
    電子レンジ用電源装置。
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