JP2005056731A - High frequency heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子レンジ等のマグネトロンを備えた機器に用いて好適な高周波加熱装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency heating apparatus suitable for use in equipment equipped with a magnetron such as a microwave oven.
従来、上述した高周波加熱装置には、商用電源が供給される入力電流をカレントトランスにて検出し、入力電流が所定値になるようにパルス幅制御することでマグネトロンの電磁波出力を一定に制御する構成を採るもの（例えば、特許文献１参照）や、高圧回路の昇圧トランスの二次側電流をカレントトランスにて検出し、入力電流を一定に制御する構成を採るものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。 Conventionally, in the above-described high-frequency heating device, an input current supplied with commercial power is detected by a current transformer, and a pulse width control is performed so that the input current becomes a predetermined value, thereby controlling the electromagnetic wave output of the magnetron to be constant. There have been proposed a configuration (for example, refer to Patent Document 1) and a configuration in which a secondary current of a step-up transformer of a high-voltage circuit is detected by a current transformer and an input current is controlled to be constant (for example, , See Patent Document 2).
また、高圧回路の昇圧トランスの二次側電流をカレントトランスにて検出し、高圧回路に異常が発生したときにインバータ電源の動作を停止させる構成を採ったものも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
ここで、特許文献２で提案されている高周波加熱装置について説明する。 Here, the high-frequency heating device proposed in Patent Document 2 will be described.
図９は、特許文献２で提案されている高周波加熱装置の構成を示す回路図である。この図に示す高周波加熱装置は、単方向電源部１と、インバータ部２と、高圧整流回路３と、マグネトロン４と、スイッチングレート検出部５と、二次側電流検出部６と、制御部７と、カレントトランス８及び９とから構成されている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a high-frequency heating device proposed in Patent Document 2. The high-frequency heating device shown in this figure includes a unidirectional power supply unit 1, an inverter unit 2, a high voltage rectifier circuit 3, a
単方向電源部１は、商用電源２０からの交流電源を全波整流するダイオードブリッジ１０１と、チョークコイル１０２及びコンデンサ１０３よりなるローパスフィルター回路とから構成される。また単方向電源部１には、上述したカレントトランス８がダイオードブリッジ１０１の交流入力側に介挿されており、入力電流の検出に用いられる。インバータ部２は、共振コンデンサ２０１と、昇圧トランス２０２と、トランジスタ２０３と、転流ダイオード２０４とから構成される。トランジスタ２０３は、制御部７より与えられる２０〜５０ｋＨｚのスイッチング制御信号によってスイッチング動作する。これにより、昇圧トランス２０２の一次巻線には高周波電圧が発生する。
The unidirectional power supply unit 1 includes a
高圧整流回路３は、コンデンサ３０１及び３０２と、ダイオード３０３及び３０４とから構成されており、昇圧トランス２０２の二次巻線で発生した電圧を半波倍電圧整流することで高圧直流電圧を発生しマグネトロン４に印加する。マグネトロン４には昇圧トランス２０２のヒータ巻線からヒータ用の交流電圧も印加される。マグネトロン４は、ヒータ用の交流電圧が印加されることで陰極が傍熱されてエミッション可能な状態となり、この状態で高圧直流電圧が印加されると電磁波エネルギーを発生する。高圧整流回路３には上述したカレントトランス９がダイオード３０３のカソードと接地との間に介挿されており、二次電流の検出に用いられる。
The high-voltage rectifier circuit 3 includes
スイッチングレート検出部５は、インバータ部３のトランジスタ２０３のオン／オフデューティ比を検出し、その結果を制御部７に入力する。二次側電流検出部６は、二次電流を全波整流してその平均値を検出し、その結果を制御部７に入力する。制御部７は、スイッチングレート検出部５の出力信号と二次側電流検出部６の出力信号を乗算処理して、乗算値が所望の値になるようにインバータ部３のトランジスタのオン／オフ制御を行う。 このように、単方向電源部１で商用電源２０を単方向電圧に変換し、それをインバータ２１で高周波電圧に変換して昇圧トランス２０２で昇圧した後、再度高圧整流回路３で倍電圧整流して高圧の直流電圧に変換し、マグネトロン４を駆動する。
The switching rate detection unit 5 detects the on / off duty ratio of the
しかしながら、従来の高周波加熱装置においては、次のような問題がある。 However, the conventional high frequency heating apparatus has the following problems.
すなわち、入力電流の検出にカレントトランスを用いており、このカレントトランス自体が比較的大型であることから省スペース化の障害になり、またコストも比較的高いことから装置のコストダウンの障害にもなっている。 In other words, a current transformer is used to detect the input current. Since the current transformer itself is relatively large, it becomes an obstacle to saving space, and the cost is also relatively high. It has become.
また、カレントトランスはその構造上周波数特性を持ち直流電流は検出できないので、図９に示すようにその介挿位置をダイオードブリッジ１０１の交流入力とした場合に、商用電源周波数の違い（５０／６０Ｈｚ）で検出感度が異なるため、制御部７においてカレントトランス出力を受けて入力電流制御を行う場合に基準信号をそれぞれの商用電源周波数に対応して設けなければならない。
Further, since the current transformer has a frequency characteristic due to its structure and a direct current cannot be detected, when the insertion position is an AC input of the
さらに、カレントトランスは、構造上から他の磁気回路と磁気結合するので、昇圧トランス２０２のノイズを受け易くなり、このノイズを含んだ信号を制御部７に入力して誤動作させる虞がある。
Furthermore, since the current transformer is magnetically coupled to other magnetic circuits from the structure, it is easy to receive noise from the step-
また、カレントトランスそのものがある程度の大きさであるので、カレントトランスとダイオードブリッジ１０１とトランジスタ２０３の配置間隔がある程度長くなることから、これらを結ぶプリント基板上の配線パターンも長くなって、ノイズの発生が起こり得る。この場合も上記と同様、ノイズによる制御部７の誤動作、あるいは隣接機器への影響を招く。
In addition, since the current transformer itself is of a certain size, the arrangement interval between the current transformer, the
これらに関しては、本出願人の先行発明に係るシャント抵抗を備えた高周波加熱装置において、単方向電源部の出力電流を測定できる個所に対して直列にシャント抵抗を介挿してシャント抵抗に発生する電圧をバッファにて取り出すようにしたので、従来のようなカレントトランスを用いる場合と比べてコストの削減が図れ、また小型にできることから省スペース化が図れる。さらに、カレントトランスを用いた場合に発生するノイズを最小限に抑えて、制御部の誤動作や隣接機器への影響を排除することができる。 With regard to these, in the high-frequency heating device having a shunt resistor according to the prior invention of the present applicant, a voltage generated in the shunt resistor by interposing the shunt resistor in series with respect to a location where the output current of the unidirectional power supply unit can be measured. Since the current is taken out by the buffer, the cost can be reduced as compared with the case of using a current transformer as in the prior art, and the space can be saved because the size can be reduced. Furthermore, it is possible to minimize the noise generated when the current transformer is used, and to eliminate the malfunction of the control unit and the influence on adjacent devices.
しかしながら、本出願人はまだこれに満足せず、さらに温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくし、電流−電圧変換精度の改善と、電流制御精度を向上することを考えた。 本発明は、これらを更に改良するもので、入力電流を低コストで且つスペースを多くとることなく検出することができ、しかもノイズの発生を最小限に抑えることができる高周波加熱装置を提供することを目的とする。 However, the present applicant is not satisfied with this, and further, the resistance value change of the shunt resistor having temperature dependency is reduced, and at the same time, the resistance value change due to deterioration is also reduced, and the current-voltage conversion accuracy is improved and the current control accuracy is reduced. Thought to improve. The present invention further improves the above, and provides a high-frequency heating apparatus that can detect an input current at low cost without taking up a lot of space, and can minimize noise generation. With the goal.
前記従来の課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、少なくとも１個の半導体スイッチング素子を有し、この半導体スイッチング素子をオン／オフすることにより前記単方向電源部からの電力を高周波電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力を電磁波として放射するマグネトロンとを具備する高周波加熱装置において、前記単方向電源部の出力電流を測定できる個所に対して直列に介挿されるシャント抵抗と、前記シャント抵抗に電流が流れることで発生する電圧を取り出すバッファと、前記バッファの出力を所定値に一定制御すべく前記半導体スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを有し、 前記シャント抵抗は、基板上の導電性貫通孔に配置されることを特徴とする。 この構成によれば、単方向電源部の出力電流を測定できる個所に対して直列にシャント抵抗を介挿してシャント抵抗に発生する電圧をバッファにて取り出すので、従来のようなカレントトランスを用いる場合と比べてコストの削減が図れ、また小型にできることから省スペース化が図れる。さらに、カレントトランスを用いた場合に発生したノイズを最小限に抑えて、制御部の誤動作や隣接機器への影響を排除することができる。 In order to solve the above-described conventional problems, a high-frequency heating device of the present invention includes a unidirectional power supply unit that converts a commercial power supply in a unidirectional direction and at least one semiconductor switching element. An inverter unit that converts power from the unidirectional power supply unit to high-frequency power by turning off; a step-up transformer that boosts the output voltage of the inverter unit; and a high-voltage rectifier unit that doubles the output voltage of the boost transformer. In the high-frequency heating apparatus comprising a magnetron that radiates the output of the high-voltage rectifying unit as an electromagnetic wave, a shunt resistor interposed in series with respect to a location where the output current of the unidirectional power supply unit can be measured, and the shunt resistor A buffer for taking out a voltage generated by the flow of current, and the semiconductor device to control the output of the buffer to a predetermined value. And a control unit for controlling on / off switching element, the shunt resistor, characterized in that it is disposed in the conductive through-holes in the substrate. According to this configuration, the voltage generated in the shunt resistor is taken out with the buffer by inserting the shunt resistor in series with respect to the portion where the output current of the unidirectional power supply unit can be measured. The cost can be reduced compared to the above, and the space can be saved because the size can be reduced. Furthermore, it is possible to minimize the noise generated when the current transformer is used and eliminate the malfunction of the control unit and the influence on adjacent devices.
本発明の高周波加熱装置によれば、ハトメの熱容量に導電性貫通孔の熱容量が付加されるので、シャント抵抗の放熱性が高まり、シャント抵抗の電力損失による温度上昇を軽減できる。したがって温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくなる。 According to the high-frequency heating device of the present invention, the heat capacity of the conductive through-hole is added to the heat capacity of the eyelet, so that the heat dissipation of the shunt resistor is enhanced and the temperature rise due to the power loss of the shunt resistor can be reduced. Therefore, the change in the resistance value of the shunt resistor having temperature dependency is reduced, and the change in the resistance value due to deterioration is also reduced.
また導電性貫通孔の相対位置精度は非常によく、そこに実装されたシャント抵抗の有効長は導電性貫通孔を用いない場合に比較してばらつきが小さくなるので、前者と合わせて電流−電圧変換精度は大きく改善され、電流制御精度を向上することができる。 In addition, the relative position accuracy of the conductive through hole is very good, and the effective length of the shunt resistor mounted on the conductive through hole varies less than when the conductive through hole is not used. The conversion accuracy is greatly improved, and the current control accuracy can be improved.
本発明のシャント抵抗実装方法は、シャント抵抗と導電性貫通孔とを半田付け等にり接続する時の両者の位置関係は、正確に保たれるので、シャント抵抗の有効長はクリンチしない実装方法に比してさらに精度良くなる。したがって電流−電圧変換精度は大きく改善され、電流制御精度を向上することができる。 The shunt resistor mounting method of the present invention is a mounting method in which the effective length of the shunt resistor is not clinched because the positional relationship between the shunt resistor and the conductive through hole is accurately maintained when soldered or the like. Compared with, it becomes more accurate. Therefore, the current-voltage conversion accuracy is greatly improved, and the current control accuracy can be improved.
また基板孔の機械強度は導電性貫通孔により向上し，クリンチ時の基板割れを防止することができる。 In addition, the mechanical strength of the substrate hole is improved by the conductive through hole, and the substrate can be prevented from cracking during clinching.
第１の発明は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、少なくとも１個の半導体スイッチング素子を有し、この半導体スイッチング素子をオン／オフすることにより前記単方向電源部からの電力を高周波電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の出力電圧を昇圧する昇圧トランスと、前記昇圧トランスの出力電圧を倍電圧整流する高圧整流部と、前記高圧整流部の出力を電磁波として放射するマグネトロンとを具備する高周波加熱装置において、前記単方向電源部の出力電流を測定できる個所に対して直列に介挿されるシャント抵抗と、前記シャント抵抗に電流が流れることで発生する電圧を取り出すバッファと、前記バッファの出力を所定値に一定制御すべく前記半導体スイッチング素子のオン／オフを制御する制御部とを有し、前記シャント抵抗は、基板上の導電性貫通孔に配置されることを特徴とする。 1st invention has the unidirectional power supply part which converts a commercial power supply into a unidirectional, and at least 1 semiconductor switching element, The electric power from the said unidirectional power supply part by turning on / off this semiconductor switching element An inverter unit for converting the output voltage of the inverter unit into a high frequency power, a step-up transformer for boosting the output voltage of the inverter unit, a high-voltage rectifier unit for rectifying the output voltage of the boost transformer, and an output of the high-voltage rectifier unit as an electromagnetic wave In a high-frequency heating apparatus including a magnetron, a shunt resistor inserted in series with respect to a portion where the output current of the unidirectional power supply unit can be measured, and a buffer for extracting a voltage generated by a current flowing through the shunt resistor A control unit for controlling on / off of the semiconductor switching element so as to constantly control the output of the buffer to a predetermined value; It has the shunt resistor, characterized in that it is disposed in the conductive through-holes in the substrate.
この構成によれば、シャント抵抗の熱容量に導電性貫通孔の熱容量が付加されるので放熱性が高まり、シャント抵抗の電力損失による温度上昇を軽減できる。したがって温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくなる。 According to this configuration, since the heat capacity of the conductive through hole is added to the heat capacity of the shunt resistor, the heat dissipation is improved, and the temperature rise due to the power loss of the shunt resistor can be reduced. Therefore, the change in the resistance value of the shunt resistor having temperature dependency is reduced, and the change in the resistance value due to deterioration is also reduced.
また導電性貫通孔の相対位置精度は非常によく、そこに実装されたシャント抵抗の有効長は導電性貫通孔を用いない場合に比較してばらつきが小さくなるので、前者と合わせて電流−電圧変換精度は大きく改善され、電流制御精度を向上することができる。 In addition, the relative position accuracy of the conductive through hole is very good, and the effective length of the shunt resistor mounted on the conductive through hole varies less than when the conductive through hole is not used. The conversion accuracy is greatly improved, and the current control accuracy can be improved.
第２の発明は、特に、第１の高周波加熱装置の導電性貫通孔を熱容量の大きいハトメで構成するので、シャント抵抗の放熱性が高まり、シャント抵抗の電力損失による温度上昇を軽減できる。 In the second invention, in particular, since the conductive through hole of the first high-frequency heating device is configured with a eyelet having a large heat capacity, the heat dissipation of the shunt resistor is improved, and the temperature rise due to the power loss of the shunt resistor can be reduced.
したがって温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくなる。 Therefore, the change in the resistance value of the shunt resistor having temperature dependency is reduced, and the change in the resistance value due to deterioration is also reduced.
また一般にハトメは基板に精度よく実装されるので、そこに実装されたシャント抵抗の有効長はハトメを用いない場合に比較してばらつきが小さくなり、前者と合わせて電流−電圧変換精度は大きく改善され、電流制御精度を向上することができる。 In general, the eyelet is mounted on the board with high accuracy, so the effective length of the shunt resistor mounted on the board is less varied than when the eyelet is not used, and the current-voltage conversion accuracy is greatly improved along with the former. Thus, current control accuracy can be improved.
第３の発明は、シャント抵抗は、両面基板上の貫通孔周囲かつ両面に導通部分を設け、その両面導通部分を半田付けすることで、シャント抵抗の熱容量に前記導電性貫通孔と導通部分、および半田の熱容量が付加され、シャント抵抗の放熱性が高まり、さらに電流制御精度を向上することができる。 According to a third aspect of the present invention, the shunt resistor is provided with a conductive portion around and on both sides of the through-hole on the double-sided substrate, and the double-sided conductive portion is soldered, whereby the conductive through-hole and the conductive portion are added to the heat capacity of the shunt resistor. In addition, the heat capacity of the solder is added, the heat dissipation of the shunt resistor is increased, and the current control accuracy can be further improved.
第４の発明のシャント抵抗実装方法は、商用電源を単方向に変換する単方向電源部と、少なくとも１個の半導体スイッチング素子を有し、この半導体スイッチング素子をオン／オフすることにより前記単方向電源部からの電力を高周波電力に変換するインバータ部と、前記単方向電源部の出力電流を測定するためのシャント抵抗と、を具備する高周波加熱装置におけるシャント抵抗実装方法であって、基板上の導電性貫通孔に裸抵抗線である前記シャント抵抗を挿入後、クリンチして基板に固定することを特徴とする。 A shunt resistor mounting method according to a fourth aspect of the present invention includes a unidirectional power supply unit that converts a commercial power supply in a unidirectional direction and at least one semiconductor switching element. A shunt resistor mounting method in a high-frequency heating apparatus, comprising: an inverter unit that converts power from a power source unit to high-frequency power; and a shunt resistor for measuring an output current of the unidirectional power source unit. The shunt resistor, which is a bare resistance wire, is inserted into the conductive through hole, and then clinched and fixed to the substrate.
この方法によれば、シャント抵抗と導電性貫通孔とを半田付け等にり接続する時の両者の位置関係は、正確に保たれるので、シャント抵抗の有効長はクリンチしない実装方法に比してさらに精度良くなる。したがって電流−電圧変換精度は大きく改善され、電流制御精度を向上することができる。 According to this method, since the positional relationship between the shunt resistor and the conductive through hole when they are connected by soldering or the like is maintained accurately, the effective length of the shunt resistor is compared with a mounting method that does not clinch. To improve accuracy. Therefore, the current-voltage conversion accuracy is greatly improved, and the current control accuracy can be improved.
また基板孔の機械強度は導電性貫通孔により向上し，クリンチ時の基板割れを防止することができる。 In addition, the mechanical strength of the substrate hole is improved by the conductive through hole, and the substrate can be prevented from cracking during clinching.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る高周波加熱装置の構成を示す図である。なお、この図において前述した図９と共通する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-frequency heating device according to an embodiment of the present invention. In this figure, parts common to those in FIG. 9 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施の形態の高周波加熱装置は、入力電流を検出するためのシャント抵抗３０と、このシャント抵抗３０に発生する電圧を取り出すためのバッファ３１とを具備している点で従来の高周波加熱装置と異なっている。
The high-frequency heating device of the present embodiment is different from the conventional high-frequency heating device in that it includes a
また、シャント抵抗３０として、従来のような放熱板に取り付ける型のものやセメントモールド型のものと異なり、裸抵抗線を用いている。裸抵抗線を用いることで従来のものと比べて省スペース化が図れるとともにコストダウンが図れる。
Further, as a
シャント抵抗３０は、単方向電源部１のダイオードブリッジ１０１の負出力側端子に対して直列に介挿される。なお、シャント抵抗３０の実装については後述する。
The
バッファ３１は、図２に示すように高入力インピーダンスオペアンプ（演算増幅器）３１０１と、オペアンプ３１０１の一方の入力端（反転入力端）とシャント抵抗３０との間に介挿される抵抗３１０２と、オペアンプ３１０１の他方の入力端（非反転入力端）とシャント抵抗３０との間に介挿される抵抗３１０３と、オペアンプ３１０１の出力端と一方の入力端との間に介挿される抵抗３１０４と、オペアンプ３１０１の他方の入力端と接地との間に介挿される抵抗３１０５とを備えて構成される。この場合、抵抗３１０２と抵抗３１０３の抵抗値を同一にしており、また抵抗３１０４と抵抗３１０５の抵抗値を同一、あるいは抵抗比を同一（３１０４／３１０２＝３１０５／３１０３）にして差動増幅回路を実現している。
As shown in FIG. 2, the
なお、抵抗３１０５を省略して、反転増幅回路の構成にしても構わない。また、抵抗３１０２，３１０４はサージ入力保護抵抗の働きもする。
Note that the
バッファ３１は、シャント抵抗３０を含んでも除いてもパッケージ化することが可能である。シャント抵抗３０を含まない外付けタイプでは、高周波加熱装置の設計仕様に応じ最適な抵抗値のシャント抵抗を選択することができる利点を有している。これに対して、シャント抵抗３０を含む内蔵タイプでは、様々な値のシャント抵抗を持つものを用意しておくことによって高周波加熱装置の設計仕様に応じて最適ものを選択することができる。なお、ＦＰＬＡ（Field Programmable Logic Array）のように、様々な値を設定できるような構造を持たせるようにすることも可能である。いずれにしても従来のようなカレントトランスを用いることなく入力電流を検出することができる。そして、オペアンプと複数の抵抗素子とから成る簡単な構成で実現できるので、カレントトランスを使用する場合と比べて低コスト化並びに小型化が図れる。また、カレントトランスで発生するようなノイズの発生はない。
The
次に、シャント抵抗Ｒ３０の実装について説明する。 Next, mounting of the shunt resistor R30 will be described.
図３は、本実施の形態に係る高周波加熱装置におけるプリント基板の一部分の実装状態を示す斜視図である。また、図４は、図３を矢印Ｙａ方向から見た図である。 FIG. 3 is a perspective view showing a mounting state of a part of the printed circuit board in the high-frequency heating device according to the present embodiment. FIG. 4 is a view of FIG. 3 viewed from the direction of the arrow Ya.
図３に示すように、シャント抵抗３０がプリント基板３２上にダイオードブリッジ（整流素子）１０１及び半導体スイッチング素子２０５（図ではトランジスタ２０３と転流ダイオード２０４とが一体に構成されているが、この構成に限定されるものではない)と同一直線上に配置されている。放熱板３３には、図４に示すようにダイオードブリッジ１０１及び半導体スイッチング素子２０５のそれぞれの端子と放熱板３３との間で一定の距離を確保するための切欠部３３ａが形成されており、放熱板３３は、ダイオードブリッジ１０１、半導体スイッチング素子２０５及びシャント抵抗３０に対する絶縁距離を確保するようにしている。この切欠部３３ａは放熱板３３の幅方向に沿って形成されている。
As shown in FIG. 3, the
このような切欠部３３ａの形成により、ダイオードブリッジ１０１、半導体スイッチング素子２０５及びシャント抵抗３０それぞれの端子の放熱板３３に対する短絡を防止することができ、さらにシャント抵抗３０を、ダイオードブリッジ１０１と半導体スイッチング素子２０５それぞれの端子と同一直線上に配置することができる。因みに、切欠部３３ａの寸法としては、例えば高さが６〜７ｍｍ、奥行きが６〜７ｍｍである。
By forming the
図５は、プリント基板３２のダイオードブリッジ１０１、半導体スイッチング素子２０５及びシャント抵抗３０の実装部分のパターン面を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a pattern surface of the mounting portion of the
この図において、“Ａ”で示す部分にはダイオードブリッジ１０１が配置され、“Ｂ”で示す部分にはシャント抵抗３０が配置され、“Ｃ”で示す部分には半導体スイッチング素子２０５が配置される。ダイオードブリッジ１０１と半導体スイッチング素子２０５とシャント抵抗３０とをプリント基板３２上の同一直線上に配置することでプリント基板３２上の配線パターンの最適化が図れる。そして、配線パターンの最適化によって、ダイオードブリッジ１０１と半導体スイッチング素子２０５とシャント抵抗３０との間の距離が短くなり、その分、配線パターンからのノイズの発生を低く抑えることができる。
In this figure, a
このように、本実施の形態に係る高周波加熱装置によれば、単方向電源部１の出力電流を測定できる個所に対して直列にシャント抵抗３０を介挿し、このシャント抵抗３０で発生する電圧をバッファ３１で取り出すようにしたので、従来のようなカレントトランスを用いる場合と比べてコストの削減が図れ、また小型にできることから省スペース化が図れる。
Thus, according to the high frequency heating device according to the present embodiment, the
また、バッファ３１は、高入力インピーダンスのオペアンプ３１０１を用いたので、シャント抵抗３０の使用範囲が広く、高周波加熱装置の設計仕様に応じて最適な値のシャント抵抗を選択することができる。
Further, since the
また、放熱板３３に切欠部３３ａを形成してブリッジダイオード１０１と半導体スイッチング素子２０５とシャント抵抗３０とに対する絶縁距離を確保するようにしたので、短絡による事故を未然に防止できる。また、シャント抵抗３０とダイオードブリッジ１０１と半導体スイッチング素子２０５とをプリント基板３２上の同一直線上に配置するようにしたので、プリント基板３２上の配線パターンの最適化が図れ、配線パターンからのノイズ発生を低く抑えることができ、制御部７の誤動作や隣接機器への影響を最小限に抑えることができる。また、シャント抵抗３０に裸抵抗線を用いたので、省スペース化及びコストダウンが図れる。
In addition, since the
なお、上記実施の形態においては、シャント抵抗３０を、ダイオードブリッジ１０１及び半導体スイッチング素子２０５のそれぞれの端子と同一直線上に配置するようにしたが、切欠部３３ａ内に配置するようにしてもよい。このようにすることで、一層の省スペース化が図れる。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態においては、シャント抵抗３０をワイヤー状の裸抵抗線としたが、板状の裸抵抗線とすることもできる。
In the above embodiment, the
また、シャント抵抗３０とバッファ３１による電流検出手段は、高周波加熱装置のみならず、負荷電流を検出してその結果を基に制御を行う構成の装置であれば、如何なるものにも適用可能である。
Further, the current detection means by the
さらに温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくし、電流−電圧変換精度の改善と、電流制御精度を向上に関して、導電性貫通孔を持たない構成とハトメ構成及び両面導通部を半田付けした構成とを比較しながら説明をする。 Furthermore, the resistance value change of the shunt resistor having temperature dependency is reduced, and at the same time, the resistance value change due to deterioration is also reduced, and with respect to the improvement of current-voltage conversion accuracy and the improvement of current control accuracy, there is no structure having conductive through holes. A description will be given comparing the eyelet configuration and the configuration in which the double-sided conductive portion is soldered.
図８は、シャント抵抗が実装されたプリント基板の導電性貫通孔を持たない構成を示す断面図。図６は、シャント抵抗が実装されたプリント基板のハトメ構成を示す断面図。図７は、シャント抵抗が実装されたプリント基板の両面導通部を半田付けした構成を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration without a conductive through hole of a printed circuit board on which a shunt resistor is mounted. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an eyelet configuration of a printed circuit board on which a shunt resistor is mounted. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration in which a double-sided conductive portion of a printed board on which a shunt resistor is mounted is soldered.
図８に示されるハトメを使用しない構成においては、シャント抵抗３０に付加される熱容量は、プリント基板３２の片面に設けられたパターン４０とそこに付着する半田４２のみであり、放熱性が悪い。したがってシャント抵抗３０の自己発熱から生じる抵抗値変化は大きくなるので、期待する電流検出精度が得られない。
In the configuration that does not use the eyelet shown in FIG. 8, the heat capacity added to the
図８に比較して、図６および図７の構成ではパターン４０面積の増加と合わせて半田４２付着量が大きく増加するので、シャント抵抗３０の放熱性が高まり電流検出精度の向上がなされる。特に図６のハトメ４１を使用する場合はその効果が顕著になる。
Compared with FIG. 8, in the configuration of FIGS. 6 and 7, the amount of
またシャント抵抗３０有効長と電流検出精度という観点から比較すると
図８の構成では、実装の容易性のためにプリント基板３２の孔はシャント抵抗３０の径に対して大きめに設けられている。図のようにクリンチすることでプリント基板３２へのシャント抵抗３０の固着度が増し、半田付け時のガタが抑えられるのでその有効長精度はある程度確保できる。
Compared from the viewpoint of the effective length of the
図６の構成はプリント基板３２への実装精度が確保されるハトメ４１を用いているので、図の上面に形成されるハトメ４１のフランジ間距離がシャント抵抗３０の有効長となり、図８に比較して、電流検出精度が非常に良い。
The configuration of FIG. 6 uses
図７の構成は、図６の構成のようにプリント基板３２へのハトメ４１を用いて変わりに両面パターン基板を用い、シャント抵抗３０の挿入面側の貫通孔周囲にもパターン４０を形成し、半田においてシャント抵抗３０と貫通孔周囲パターン４０を電気的に導通させる。その両面導通部分を半田付けすることで、シャント抵抗の熱容量に前記導電性貫通孔と導通部分、および半田の熱容量が付加され、シャント抵抗の放熱性が高まる。
The configuration of FIG. 7 uses a double-sided pattern substrate instead of the
図６同様、図７の構成では図の上面の精度よく形成されるパターン４０の端面間距離が有効長になり、図８に比較して、精度良い電流検出がなされる。
As in FIG. 6, in the configuration of FIG. 7, the distance between the end faces of the
なお、基板上の導電性貫通孔をハトメで形成する以外に、基板の貫通孔に導電性部材を用いるスルーホール基板（図示せず）がある。たとえば、銅スルーホール基板の製造としては、銅めっきされたスルーホールを有する基板の表面にフォトレジストを形成し、次いでフォトマスクを介して露光、現像、エッチング、レジスト剥離工程を経て行っている。 In addition to forming the conductive through hole on the substrate by eyelet, there is a through-hole substrate (not shown) that uses a conductive member for the through hole of the substrate. For example, a copper through-hole substrate is manufactured by forming a photoresist on the surface of a substrate having copper-plated through holes, and then performing exposure, development, etching, and resist stripping steps through a photomask.
このスルーホールを用いても、シャント抵抗の有効長精度向上に寄与し、電流検出精度を高めることは言うまでもない。 Needless to say, even if this through hole is used, it contributes to the improvement of the effective length accuracy of the shunt resistor and the current detection accuracy is improved.
シャント抵抗３０の実装は、図６および図７に示されるように、プリント基板３２の導電性貫通孔に裸抵抗線である前記シャント抵抗３０を挿入後、クリンチして基板に固着するように構成しているので、半田付け時のプリント基板３０からの浮きが生じない。
6 and 7, the
すなわちクリンチも前記シャント抵抗３０の有効長精度向上に寄与し、電流検出精度を高めている。
That is, the clinch also contributes to the improvement of the effective length accuracy of the
図６および図７に示されるシャント抵抗３０のクリンチ方向は内方向であり、この方向にクリンチしてプリント基板３２の孔間を包み込む方が、一般にシャント抵抗３０の有効長精度が得られるが、この方向に限定されるものではない。
The clinch direction of the
またプリント基板３２孔の機械強度は導電性貫通孔あるいは図６に示されるハトメ４１、又は図７に示される両面のパターン４０にて増加し、前記したシャント抵抗３０のクリンチ作業による割れを防止できる。
Further, the mechanical strength of the printed
以上のように、本発明にかかる高周波加熱装置は、温度依存性を有するシャント抵抗の抵抗値変化は少なくなると同時に劣化による抵抗値変化も少なくし、電流−電圧変換精度の改善と、電流制御精度を向上が可能となるので、高周波発生機器等の用途にも適用できる。 As described above, the high-frequency heating device according to the present invention reduces the resistance value change of the shunt resistor having temperature dependency, and at the same time reduces the resistance value change due to deterioration, improving the current-voltage conversion accuracy and current control accuracy. Therefore, it can be applied to applications such as high-frequency generators.
１ 単方向電源部
２ インバータ部
３ 高圧整流回路
４ マグネトロン
７ 制御部
３０ シャント抵抗
３１ バッファ
３２ プリント基板
３３ 放熱板
３３ａ 切欠部
４０ 導通部（パターン）
４１ 導電性貫通孔（ハトメ）
４２ 半田
１０１ ブリッジダイオード（整流素子）
２０５ 半導体スイッチング素子
３１０１ オペアンプ
３１０２、３１０３、３１０４、３１０５ 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unidirectional power supply part 2 Inverter part 3 High
41 Conductive through hole (eyelet)
42
205
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