JPH03156878A - 高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分舒〕 この発明は高周波加熱装置、待にマグネトロンの駆動に
関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は例えば特開昭６１−２７９０９４号公報に示さ
れた従来の高周波加熱装置に示された制御回路図であり
８図において（２６）は直流電源、（ロ）は平滑コンデ
ンサ、（３）はマグネトロン駆動用変圧！、　（２７）
は変圧器（３）に並列に接続された共振コンデンサ、（
５）は変圧ｌ１ｌ（３１に直列接続された半導体スイッ
チング素子、（０は半導体スイッチング素子（５）に並
列接続された転流ダイオードであり、変圧器（３）、共
振コンデンサ（２７）、半導体スイッチング素子（５）
と共にインバータ回路を構成する。変圧器（３）の２次
側の第１の巻線には高圧コンデンサ■が接続され、高圧
ダイオード（２１）と共に半波倍電圧整流回路によるマ
グネトロン駆動回路（８）を構成する。また、変圧器（
３１の２次側の第２の巻線にはダイオード（２ｇ）。

コンデンサ（２９）が接続され、マグネトロン（９）へ
フィラメント電圧を供給している。

従来の高周波加熱装置は上記のように構成され。

その動作を第７図に示す制御タイミング波形図を用いて
説明する。

半導体スイッチング素子（５）のペースエミッタ間に第
７図（ａ）に示す正の電圧（３０）を別人ると半導体ス
イッチング素子（５）がＯＮし、変圧器（３）には第７
図（ｂ）に示すＶｄｃなる直流電圧（３１）が加わり、
第７図（Ｃ１に示す電１１ｉ１’Ｅ　（３２）が変圧器
（３）に流れる。このとき半導体スイッチング素子（５
）のコレクタ電流Ｉｃ、コレクターエミッタ間電圧Ｖｃ
ｅはそれぞれ第７図（ｅ）　、　（ｄ）に示す（３３）
　、　（３４）のようになる。半導体スイッチング素子
（５）のペースエミッタ間に正の電圧（３０）が加わる
期間、即ち半導体スイッチング素子（５）がＯＮｔ、て
いる期間に変圧器（３）の１次側に発生する直流電圧Ｖ
ｄｃを変圧器（３）にて昇圧して２次側の第１の巻線に
数千ＫＶの高圧を発生させる。

この高電圧を高圧コンデンサ（至）、高圧ダイオード（
２］）からなる半波倍電圧整流であるマグネトロン駆動
回路（８）によりマグネトロン（９）を駆動させるのに
必要な半波倍電圧に変換しマグネトロン（９）に電流を
流し駆動させる。

次に、半導体スイッチング素子（５）のペースエミッタ
間に第７図（ａ）に示す負の電圧（３５）を加えると、
半導体スイッチング素子（５）が逆バイアスされＯＦＦ
する０半導体ス・イツチング素子（５）がＯＦＦすると
そのコレクタ電流Ｉｃはゼロとなり、コレクターエミッ
タ間電圧Ｖｃｅは（３６）に示すように変圧器（３）の
１次側インダクタンスと、共振コンデンサ（２７）の共
振電圧としてはね上がる。この半導体スイッチング素子
（５）がＯＦＦの期間は変圧器（３）の１次側の電圧は
（３１）の通りとなり変圧器の２次側の半波倍電圧整流
回路は高圧コンデンサ■を充電する方向に高圧ダイオー
ド（２１）が導通してマグネトロン（９）には電流が流
れない。次に半導体スイッチング素子（５）のＶｃｅが
ゼロとなるポイント■点を検出して再びＶｂｅに正の電
圧を加えて半導体スイッチング素子（５）をＯＮ状態に
させる。

以上のことを繰り返すことによりマグネトロンを駆動さ
せる従来の制御方法は、Ｖｃｅがゼロとなった時点で半
導体スイッチング素子（５）をＯＮさせるためＯＮ時の
スイッチング損失が少なく電圧共振法として広く知られ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の高周波加熱装置は上記のように構成されているが
、半導体スイッチング素子の駆動回路が商用電源の瞬時
停電を受けると、半導体スイッチング素子のコレクタエ
ミッタ間電圧が瞬時停電の復帰時にマグネトロンが起動
する時の立ち上がりサージ電圧の影響を受けて極度に高
くなり半導体スイッチング素子が破損するという課題が
あった。

この発明は以上のような課題を解消するためになされた
もので、半導体スイッチング素子の破壊を防止するよう
にした高周波加熱装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる高周波加熱装置は、商用電源を整流・
平滑して直流電源を作る整流・平滑回路。

この整流・平滑回路に接続された変圧器、この変圧器に
直列に接続された半導体スイッチング素子。

この半導体スイッチング素子を駆動する駆動回路。

前記変圧器の２次側に接続されたマグネトロン駆動回路
、このマグネトロン駆動回路によって駆動されるマグネ
トロンを備え、前記駆動回路に前記商用電源に瞬時停電
が発生した場合、前記駆動回路を停止させる瞬時停電保
護回路及びこの瞬時停電保工１回路によって停止した半
導体スイッチング素子が駆動状態に入る時、前記半導体
スイッチング素子の導通期間を徐々に広げるソフトスタ
ート回路を設けるようにしたものである。

〔作　用〕

この発明における高周波加熱装置は、商用電源の瞬時停
電によって停止された半導体スイッチング素子が駆動に
入る時、ソフトスタート回路を設は導通期間を徐々に広
げることにより、異常な過電圧等が半導体スイッチング
素子に加わることを防止できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図を用いて説明する
。

第１図はこの発明による高周波加熱装置の一実施例を示
す制御回路図である。

図において、（１）は商用電源、（２）は整流・平滑回
路で、ヒユーズα０）、スイッチ（＋１）を通して接続
され。

整流素子（２）、平滑チョークコイル（＋３）　、平滑
コンデンサ（至）で構成されている。（１つは整流・平
滑回路（２）に接続された制限抵抗、（３）はマグネト
ロン駆動用変圧器、（４）は変圧器（３）に接続された
スナバ回路で。

コンデンサ（酌、抵抗（口、ダイオード（酌で構成され
る。（５）は変圧器（３）に直列接続された半導体スイ
ッチング素子、（３）は半導体スイッチング素子（５）
に並列接続された転流ダイオードであり、変圧器＋３１
　。

スナバ回路］４）、半導体スイッチング素子（５）と共
にインバータ回路（６）を構成する。半導体スイッチン
グ素子（５）のペースには駆動回路（７）が接続される
。

変圧器（３）の２次側の第１の巻線には高圧コンデンサ
（至）が接続され、高圧ダイオード（２１）と共に半波
倍電圧駆動回路によるマグネトロン駆動回路（８）を構
成し、カットオフダイオード（２２）を通してマグネト
ロン（９）に高電圧を供給する。また、変圧ｖＪ（３１
の２次側の第２の巻線には同じくマグネトロン（９）の
フィラメントが接続され、マグネトロン（９）にフィラ
メント電圧を供給する。（２３）　、　（２４）は　マ
グネトロン陽極電流検出抵抗であり、　（２３）は出力
制御用検出兼過電流検出抵抗、　（２４）はマグネトロ
ンビーク電流制限抵抗としての役目を果す。また、変圧
器（３）の２次側の第３の巻線（４６）は過電圧検出巻
線であり、整流ダイオード（４９）を通して過電圧検出
回路（２５）に入力され、過電圧検出回＊　（２５）の
出力は駆動回、＠　（７１に入力され、駆動回路（７）
の出力によって半導体スイッチング素子（５）を駆動さ
せる。

駆動回路（７）の内部には発振回路（７１）、出力制御
回路（７２）　、ソフトスタート回路（５７）　、　　
ドライブ回路（７３）　、瞬時停電保工２回路（５０）
があり、出力制御回路（７２）には駆動停止端子（３８
）が、瞬時停電保護口＃５（５０）には瞬時停電検出回
路（７４）と比較回路（７５）がある。

さらにソフトスタート回路（５７）が出力筒ｗ回路（７
２）に接続されている。

次に、上記一実施例の動作を第２図に示す制御タイミン
グ波形図を用いて説明する。

半導体スイッチング素子（５）のペース−エミッタ間に
第２図（、）に示す正の電圧（３９）を加えると　半導
体スイッチング素子（５）がＯＮ！、、変圧器（３）に
は第２図（ｂ）に示すＶｄｃなる直流電圧（４０）が加
わり。

第２図（ｅ）に示す電流（４１）が変圧器（３）に流れ
る。

このとき、半導体スイッチング素子（５）のコレクタ電
流１ｃ、コレクターエミッタ間電圧Ｖｅｅはそれぞれ第
２図（ｅ）　、　（ｄ）に示す（４２）　、　（４３）
のようになる。

この半導体スイッチング素子のペースエミッタ間に正の
電圧（３９）が加わる期間、即ち半導体スイッチング素
子（５）がＯＮしている期間に変圧器（３）の１次側に
発生する直流電圧Ｖｄｃを変圧器（３）にて昇圧して２
次側の第１の巻線に数千ＫＶの高圧を発生させる。この
高電圧を高圧コンデンサ■、高圧ダイオード（２１）か
らなる半波倍電圧整流回路であるマグネトロン駆動回路
（８）によりマグネトロン（９）を駆動させるのに必要
な半波倍電圧に変換しマグネトロン（９）に電流を流し
マグネトロン（９）をｗＡ動させる。

次に第２図（ａ）で示すように半導体スイッチング素子
（５）のペースエミッタ間に負の電圧（５１）を加える
と半導体スイッチング素子（５）が逆バイアスされＯＦ
Ｆする。半導体スイッチング素子（５）が０ＦＦｆると
そのコレクタ電流Ｉｃはゼロとなり、コレクターエミッ
タ間電圧Ｖｃｅは変圧器（３）の励硼回路に蓄えられて
いた電磁エネルギーが変圧器−次巻線と並列に接続され
たダイオード（１８）、コンデンサクツ。

抵抗（口とからなるスナバ回路（４）に放電され変圧器
（３）の磁束がリセットされる。この時、変圧！ｌ　（
３１のりセクト電圧が変圧器（３）の２次側の巻線に現
われるが、半波倍電圧整流回路であるマグネトロン駆動
回路（８）の高圧コンデンサ■を充電する方向に高圧ダ
イオード（２１）が導通してマグネトロン（９）には電
流が流れない。次に半導体スイッチング素子（５）のＶ
ｃｅの任意の点０点で再びＶｂｅに正の電圧（３９）を
加えて半導体スイッチング素子（５）をＯＮ状態にさせ
る。以上の動作を繰り返すことによりマグネトロンを駆
動させて高周波加熱装置から高周波を発生させて食品を
加熱することが出来る。

第３図はその高周波出力相関図であ’Ｊ、（４４）に示
すが如く半導体スイッチング素子（５）のＯＮ時間（ｔ
ｏｎ）を長くしていくと高周波出力は高くなる。

半導体スイッチング素子（５）のＯＦＦ時間は、！＠駆
動回路７）より出力するＶｂｅの逆バイアス電圧がかか
る時間を任意に設定出来るため、高周波出力とスイッチ
ング周波数の関係１．を第４図（４５）に示すように比
例ａ２反比例す、一定Ｃと自由に設定可能である。

第５図は瞬時停電体ｉ１回路（５０）とソフトスタート
回路（５７）の動作説明図である。通常は発振回路（７
１）から第５図（ｂ）に示すような三角波（５７）が出
力されている。

ここで、出力１１１Ｍ回Ｅｌ（７２）のスレッシュホー
ルドレベルを第５図（ｂ）及び（ｅ）に（５８）で示す
位置に設定しておくと、駆動回路（７）の出力は第５図
（ａ）に示すようにスレッシュホールドレベル（５８）
まではＯＮ、以降はＯＦＦで、三角波の周期Ｔで繰り返
し出力されることになる。次に商用電源の瞬時停電があ
り発振回路（７１）が停止すると三角波出力は（５１）
の点で発振しない状態となる。この発振停止が継続する
と駆動回路（７）の出力は第５図（ａ）に示すように常
にＯＮ状態（５２）となり、半導体スイッチング素子（
５）の導通期間が延びてついには破損に至、る。

これを防止するために瞬時停電保護回路（５０）を設は
瞬時停電が発生すると瞬時停電検出回路（７４）によ１
）ＨＩＧＨ信号（５９）を検出する。この瞬時停電検出
回路（７４）の出力が比較回路（７５）に入り第５図（
ｄ）に示す駆動回路リセットパルス（６０）を出力する
。この駆動回路出力パルス（６０）はＬＯＷ出力にて駆
動停止端子（３８）に入力されるので駆動回路（７）の
出力は半導体スイッチング素子（５）を非導通とならし
めるように第５図（ａ）に示すＯＦＦ状態（５３）とな
る。このとき出力制御回＃Ｉ（７２）のスレッシュホー
ルドレベル（５８）はゼロレベルまで落ちる。次に三角
波発振回路（７１）が正常に戻り復帰するとスレッシュ
ホールドレベル（５８）はソフトスタート回路（５７）
によ秒　第５図（ｅ）に示す（５４）のように徐々に上
昇し、　（ＳＳ）である値に固定される。即ち三角波（
５７）のスレッシュホールドレベル（ＳＳ）が徐々に上
昇していくため２ｗＡ動回路出力のＯＮ時間は第５図（
ａ）に示す（５６）の点より　徐々に広がっていくもの
である。即ち半導体スイッチング素子（５）の導通期間
が徐々に広がっていくソフトスタート回路（５７）を用
いて復帰時の半導体スイッチング素子（５）のコレクタ
・エミッタ間電圧がマグネトロンの起動時の立ち上がり
電圧により急に高くなって破損するという現象から半導
体スイッチング素子（団を保護することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ソフトスタート回路を
設け、停止した半導体スイッチング素子が駆動に入る時
、導通期間を徐々に広げることにより、商用Ｔｔ源の瞬
時停電から半導体スイッチング素子を保護することが出
来、極めて信頼性の高い装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による高周波加熱装置の一実施例の制
御回路図、第２図は第１図に示す一実施例の制御タイミ
ング波形図、第３図及び第４図は第１図に示す一実施例
の高周波出力相関図、第５図は第１図に示す一実施例の
主要部の制御タイミング波形図、第６図は従来の高周波
加熱装置の制御５回路図、第７図はその制御タイミング
波形図である。 図において、（１）は商用電源、（２）は整流・平滑回
路、（３）は変圧器、（４）はスナバ回路、（５）は半
導体スイッチング素子、（７）は駆動回路、（８）ばマ
グネトロン駆動回路、（９）はマグネトロン、　（５０
）は瞬時停電保護回路、　（５７）はソフトスタート回
路である。 なお２図中同一行号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 商用電源を整流・平滑して直流電源を作る整流・平滑回
   路、この整流・平滑回路に接続された変圧器、この変圧
   器に直列に接続された半導体スイッチング素子、この半
   導体スイッチング素子を駆動する駆動回路、前記変圧器
   の２次側に接続されたマグネトロン駆動回路、このマグ
   ネトロン駆動回路によって駆動されるマグネトロンを備
   え、前記駆動回路に前記商用電源に瞬時停電が発生した
   場合、前記駆動回路を停止させる瞬時停電保護回路及び
   この瞬時停電保護回路によって停止した半導体スイッチ
   ング素子が駆動状態に入る時、前記半導体スイッチング
   素子の導通期間を徐々に広げるソフトスタート回路を設
   けるようにしたことを特徴とする高周波加熱装置。