KR920003586Y1 - 마그네트론 구동 전원회로 - Google Patents

마그네트론 구동 전원회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

마그네트론 구동 전원회로
제1도는 종래 철 공진트랜스를 사용한 마그네트론 구동 전원회로도.
제2도는 종래 인버터 타잎의 마그네트론 구동 전원회로도.
제3도는 본 고안에 따른 마그네트론 구동 전원회로도.
제4도는 본 고안에 따른 제어회로부의 상세회로도.
제5a도 내지 제5b도는 평활용 콘덴서 용량에 따른 평환콘덴서 양단 전압파형도.
제6a도 내지 제6e는 본 고안에 따른 각부 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 입력정류부 2 : 가변평활부
3 : 마그네트론구동부 4 : 고속 스위칭부
5 : 전류체크부 6 : 저압정류부
7 : 저압평활부 8 : 일정전원부
9 : 릴레이구동부 10 : 전압체크부
11 : 제어회로부 T11 : 고압트랜스
T22 : 저압트랜스
본 고안은 전자레인지의 마그네트론 구동회로에 관한 것으로, 특히 소형, 경량화된 인버터 타잎(TYPE) 전자레인지에 있어서 모든 상용 전압(110V/220V) 및 주파수 (20/60㎐)의 상용전원에서 사용할수 있도록 한 마그네트론 구동 전원회로에 관한 것이다.
일반적으로 전자레인지의 마그네트론 구동회로는 철공진 트랜스를 사용한 회로와 승압트랜스를 스위칭시켜 고전압을 얻도록 하는 인버터 타잎의 회로가 있는데, 이를 첨부된 도면을 참조해 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래 철 공진트랜스를 사용한 마그네트론 구동 전원회로도로서, 이에 도시한 바와같이 철 공진트랜스(TA)의 1차측코일에 상용전원(110/220V)을 스위치(SW)를 통해 입력하고, 그의 2차측코일에서의 출력을 고전압콘덴서(CA) 및 고전압다이오드(DA)를 통해 반파배전압한후 마그네트론(MGT)에 공급하도록 구성되었다.
이는 철 공진트랜스(TA)의 1차코일과 2차코일의 감긴수를 조정하는 원리로서 110V입력시는 1차코일 끝단에, 220V 입력시는 1차코일의 임의의 탭에 전원이 입력되도록 스위치(SW)를 조정하고, 만약 110V입력이었다면, 스위치(SW)를 110V 단에 절환시켜 2차측 코일에서 교류전압 약 2000V로 승압시킨 뒤 고압콘덴서(CA) 및 고압다이오드(DA)를 통해 반파배전압시킨다. 이 반파배전압으로 얻어지는 약 4000V의 전원을 마그네트론(MGT)에 공급하여 마그네트론(MGT)을 구동시킨다.
그리고, 제2도는 종래 인버터 타잎의 마그네트론 구동전원회로도로서, 이에 도시된 바와같이 상용전원을 잡음 방지코일(LA)을 통해 브리지 다이오드(BD1)에 입력시키고, 그 브릿다이오드(BD1)의 출력을 콘덴서(CB)에서 평활시킨 후 과전류 방지쵸크코일(LB)을 통해 공진콘덴서(Cc) 및 승압트랜스(TB)의 1차코일에 공급하며, 상기 공진콘덴서(Cc) 및 1차코일의 음극측에 스위칭트랜지스터(QA) 및 그의 보호용다이오드(DB)를 연결하여 1차 코일 및 공진 콘덴서(Cc)에 공급되는 직류전원을 고속 스위칭하도록 하고, 그 1차측에 공급되는 전류를 전류변류기(C. T)를 통해 전류검출기(1)에서 전류를 검출하여 스위칭베어부(2)에 입력하고, 그 스위칭 제어부(2)가 스위칭제어신호를 발생시켜 스위칭트랜지스터구동부(3)를 통해 상기 스위칭 트랜지스터(QA)를 제어하도록 하며, 상기 승압트랜스(TB)의 2차측코일에 유기되는 고전압 출력을 콘덴서(CD) 및 다이오드(DC)를 통해 반파배전압으로 마그네트론(MGT)에 공급하도록 구성되었다.
이와같은 인버터 타잎의 마그네트론 구동회로의 작용 및 문제점을 설명하면 다음과 같다.
상용전원을 잡음방지용 코일(LA)을 통해 잡음제거필터링후 브릿지다이오드(BD1)에서 전파정류하고, 콘덴서(CB)에서 평활시킨다. 이 콘덴서(CB)를 통해 평활된 직류전원은 과전류방지용 코일(LB)을 통해 공진콘덴서(Cc) 및 승압트랜스(TB)의 1차코일에 공급되는데, 스위칭트랜지스터(QA)의 고속스위칭에 의해 승압트랜스(TB)의 2차코일에 고전압이 유기된다. 이때 전류변류기(C. T)를 통해 전류검출부(1)가 1차측코일에 공급되는 전류를 검출하여 스위칭제어부(2)에 인가하면, 2차측출력을 안정화시키기 위해 그 스위칭제어부(2)에서 스위칭제어신호를 발생시켜 스위칭트랜지스터구동부(3)를 통해 상기 스위칭트랜지스터(QA)의 고속스위칭을 제어하게 된다. 이와같이 1차측코일에 공급되는 전압을 고속스위칭에 의해 2차측 코일에 유기시키면, 이 2차측 코일의 일측코일의 출력은 마그네트론(MGT)의 필라멘트에 전류를 공급하게되고, 타측코일의 출력은 콘덴서(CD) 및 다이오드(DC)를 통해 반파배전압으로 마그네트론(MGT)를 구동시킨다.
여기서, 1차측 코일에 공급되는 전원을 고속스위칭을 통해 공급하므로 1차측 코일에서 2차측 코일로 전원이 전송될 때 주파수가 높아 작은 리액턴스만을 필요로 하는 부피를 축소시킨 승압트랜스(TB)를 사용할수 있으며, 2차측 출력을 반파배전압으로 만드는 콘덴서(CD) 및 다이오드(DC)도 작은 용량사용이 가능하다.
따라서, 제1도에 도시된 바와같은 철 공진트랜스를 사용한 마그네트론 구동회로에서는 철 공진트랜스(TA) 및 고압콘덴서(CA)가 부피가 크고 무거우며 상용주파수(50/60㎐)에 따라 설계를 변경해야 하는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 인버터 타잎인 제2도에 도시된 바와같은 마그네트론 구동회로에서는 정류한 직류전원을 스위칭트랜지스터(QA)를 통해 스위칭 주파수를 20㎑∼40㎑로 스위칭 시켜주므로 작은 승압트랜스(TB), 콘덴서(CD)를 사용할수 있어 철 공진트랜스를 사용하였을때보다 무게를 1/4로 줄일수 있다.
그러나, 입력전원인 상용전원(110V/220V)에 따라 승압트랜스(TB) 및 콘덴서(CD)를 바꾸어 주어야 하므로 110V/220V겸용 으로 사용할수 없게 된다.
본 고안은 이와같은 문제점을 감안하여 입력전원이 어떤 상용전원(100V, 110V, 200V, 220V, 240V, 250V : 50/60㎐)일지라도 통용될수 있도록 한 전원회로를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면에 참조해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 고안에 따른 마그네트론 구동 전원회로도로서, 이에 도시한 바와같이 상용전원입력을 잡음제거코일(L1)을 통해 입력받아 브릿지다이오드(BD11)에서 정류하는 입력전원정류부(1)와, 전파정류된 전원을 릴레이스위치(RY11)의 절환에 따라 평활용량을 가변시키는 콘덴서(C1), (C2)를 통해 평활시키는 가변평활부(2)와, 평활된 직류전원을 과전류방지코일(L2)을 통해 공진콘덴서(C3) 및 고압트랜스(T11)의 1차 코일(N11)에 인가하여 그의 2차측코일(N12), (N13)를 통해 고압으로 유기되는 전원을 고압콘덴서(C4) 및 고압다이오드(D2)를 통해 반파배전압시켜 마그네트론(MGT)을 구동시키는 마그네트론구동부(3)와, 상기 고압트랜스(T11)의 1차측코일(N11) 및 공진콘덴서(C3)에 공급되는 직류전원을 스위칭 구동회로(4-1)에 의해 구동되는 스위칭트랜지스터(Q1) 및 보호용 다이오드(D1)로 구성되어 고속스위칭하는 고속스위칭부(4)와, 상기 입력상용전원을 저압트랜스(T22)를 통해 출력되는 전압을 브릿지다이오드(BD12)로 정류하는 저압정류부(6)와, 오저압 정류부(6)의 출력을 릴레이 스위치(RY12)의 절환에 따라 평활용량을 가변하는 콘덴서(C5), (C6)를 통해 평활시키는 저압평활부(7)와, 상기 저압트랜스(T22)의 2차측 코일(N23)의 출력을 다이오드(D4) 및 콘덴서(C9)를 통해 제너다이오드(ZD2)에 인가받아 릴레이(RY1)를 제어하여 릴레이스위치(RY11), (RY12)를 개방/단락시키는 릴레이구동부(9)와, 상기 저압평활부(7)의 출력을 다이오드(D13) 및 콘덴서(C8)를 통해 가변저항(VR1) 및 저항(R2)에 인가하고, 그 가변저항(VR1) 및 저항(R2)의 접속점에서 전압체크회로(10-1)를 통해 평활전압크기를 체크하는 전압체크부(10)와, 그 전압체크부(10)의 체크전압 및 상기 고속스위칭부(4)에 의해 스위칭되어 흐르는 전류를 전류변류기(C. T)를 통해 전류체크회로(5-1)에서 전류를 체크하는 전류체크부(5)의 체크전류에 따라 상기 고속스위칭부(4)의 스위칭구동회로(10-1)를 제어하는 제어회로부(11)와, 상기 저압평활부(7)의 출력을 제너다이오드(ZD1)의 제너전압크기로 베이스 바이어스를 인가받는 트랜지스터(Q2) 및 콘덴서(C7)를 통해 일정전압으로 상기 제어회로부(11)의 동작전원(Vcc)을 공급하는 일정전원부(8)로 구성되었다.
여기서, 상기 제어회로부(11)는 제4도 본 고안에 따른 제어회로부의 상세회로도에 도시한 바와같이 전류체크부(5)의 체크전류 및 전압체크부(10)의 체크전압을 마이크로프로세서(11-1)에 입력받고, 그 마이크로프로세서(11-1)의 출력(P1-P3)을 각기 저항(R7-R9)을 통해 트랜지스터(Q3-Q5)의 베이스에 인가하여 그 트랜지스터(Q3-Q5)의 콜렉터를 각기 저항(R4-R6)을 통해 상기 일정전원부(8)의 전원전압(Vcc)을 인가받는 저항(R3)과 공통접속하여 비교기(CP11)의 반전입력단자(-)에 접속하고, 삼각파발생회로(11-2)의 출력을 상기 비교기(CP11)의 비반전입력단자(+)에 인가받는 그 비교기(CP11)의 출력을 상기 고속스위칭(4)의 스위칭구동회로(4-1)에 제어신호로 출력하도록 구성하였다.
이와같이 구성한 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
입력되는 상용전원은 잡음방지코일(L1)을 통해 잡음이 제거되고 브릿지다이오드(BD11)에 의해 전파정류된다. 이 입력정류부(1)에서 정류된 입력전원은 가변평활부(2)에서 평활되어 과전류방지용초크코일(L2)을 통해 공진콘덴서(C3) 및 고압트랜스(N11)의 1차코일(N11)에 인가되는데, 이때 고속스위칭부(4)의 스위칭구동회로(4-1)의 제어신호에 따라 트랜지스터(Q1)가 고속으로 온/오프를 반복하여 스위칭시킨다.
이 고속스위칭부(4)의 고속스위칭에 의해 고압트랜스(T11)의 2차측코일(N13)에 고전압(약 2000V)이 유기되어 고압콘덴서(C4) 및 고압다이오드(D2)를 통해 반파배전압된 고압(약 4000V)이 마그네트론(MGT)을 구동시키며, 타측2차측코일(N12)의 출력은 마그네트론(MGT)의 필라멘트 가열전압을 공급한다.
여기서, 상기 입력전원인 상용전원이 저압트랜스(T22)를 통해 정류부(6)의 브릿지 다이오드(BD12)에서 정류되고, 그 저압트랜스(T22)의 타측2차코일(N23)을 통해 출력되는 전압은 다이오드(D4) 및 콘덴서(C9)를 통해 제너다이오드(ZD2)에 인가되는데, 이때 입력전원이 높은 전압(예 : 220V)일 경우 즉, 제너다이오드(ZD2)의 제너전압이상이 되면 릴레이(RY1)의 릴레이코일에 전류가 흘러 상기 릴레이스위치(RY11), (RY12)를 개방시키게 되며, 입력전원이 낮은 전압(예 : 110V)일 경우 즉, 제너다이오드(ZD2)의 제너전압이상이 되면 릴레이(RY1)의 릴레이코일에 전류가 흘러 상기 릴레이스위칭(RY11), (RY12)를 개방시키게 된다. 입력전원의 크기에 따라 이 릴레이구동부(9)의 릴레이(RY1)가 동작하여 릴레이스위치(RY11), (RY12)가 개방 및 단락하게 되는데, 이와같은 절환에 의해 평활용량이 결정된다. 제5a도 내지 제5c도는 평활용콘덴서 용량에 따른 평활콘덴서 양단전압 파형도로서, 제5a도는 평활용콘덴서 용량이 작을때 평활콘덴서 양단전압 파형도이고, 제5b도는 평활용콘덴서 용량이 중간크기일 경우의 평활콘덴서 양단전압 파형도이며, 제5c도는 평활용 콘덴서 용량이 클 때 평활콘덴서 양단전압파형도이다. 그러므로 입력전원이 낮은 전압(실선 : 110V의 배전압)과 높은 전압(점선 : 220V의 배전압)과의 배전압차가 평활용콘덴서 용량이 작으면(제5a도가)크고, 평활용콘덴서 용량이 크면(제5c도) 배전압차가 작음을 알수 있다. 따라서 입력전원이 낮은 전압(110V)일 경우는 릴레이스위칭(RY11)가 단락되어 입력전원의 상위반주기 동안은 브릿지다이오드(BD11), 평활용콘덴서(C1), 릴레이스위치(RY11)를 통하는 루프가 형성되어 다른 평활용 콘덴서(C2)는 작용하지 않고, 입력전원의 하위반주기동안은 릴레이스위치(RY11)를 통해 입력되어 평활용 콘덴서(C2)에 충전되는 전위가 브릿지다이오드(BD11)를 통해 다른 평활용콘덴서(C1)의 타측에 도달하지만 이때 다른 평활용 콘덴서(C1)일측은 평활용 콘덴서(C2)의 충전전위가 걸리므로 전위차가 브릿지다이오드(BD11)의 하나의 다이오드 도통 전위만큼 역방향 전위차가 되므로 그 콘덴서(C1)는 작용하지 않는다. 이와같이 낮은 입력전원(110V)에서는 릴레이스위칭(RY22)가 단락되어 평활용 콘덴서(C1) 또는 (C2)를 통해 평활되고, 입력전원이 높은 전압(220V)일 경우는 상기 릴레이구동부(9)에 의해 릴레이스위칭(RY11)가 개방되어 평활용콘덴서 용량은 평활용콘덴서(C1+C2)모두가 작용하여 평활시킨다. 그리고, 저압평활부(7)도 상기 가변평활부(2)와 같이 릴레이구동부(9)의 제어에 따라 릴레이스위칭(RY12)가 단락 및 개방되어 평활용콘덴서 용량이 가변되면서 평활된다. 이 저압평활부(7)에서 평활된 전압은 다이오드(D3) 및 콘덴서(C8)을 통해 가변저항(VR1)과 저항(R2)에 인가되면 전압체크회로(10-1)에서 전압을 체크하는데, 이는 상기 가변평활부(2)에서 평활되는 전압을 유추하여 스위칭 속도를 제어하기 위함이다.
제4도에 도시한 바와같은 제어회로부(11)는 상기 제3도의 저압평활부(7)에서 평활된 전원이 제너다이오드(ZD1)의 제너전압크기로 일정한 베이스 바이어스를 인가받는 트랜지스터(Q2)를 통한 후 콘덴서(C7)를 통해 일정전원전압으로 인가받고, 상기 가변평활부(2)의 평활전원이 고속스위칭부(4)에 의해 스위칭되어 고압트랜스(T11)에 공진될 때 흐르는 전류를 전류변류기(C. T)를 통해 전류체크회로(5-1)에서 검출된 체크전류와 상기 전압체크부(10)의 체트전압을 마이크로프로세서(11-1)에 입력받아 그 체크전압 및 체크전류에 따라 출력포트(P1-P3)의 출력을 제어하면 트랜지스터(Q3-Q5)의 제어에 따라 비교기(CP11)의 반전입력단자(-)의 전위가 결정되어, 삼각파발생회로(11-2)의 삼각파출력과 비교된다.
반전입력단자(-)의 전위에 따라 그 비교기(CP11)의 출력은 고전위 시간과 저전위 시간이 결정되므로 이 비교기(CP11)의 출력으로 스위칭 구동회로(4-1)를 제어하게 된다.
제6도는 본 고안에 따른 각부 파형도로서, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스 바이어스를 결정하는 스위칭구동회로(4-1)의 출력 즉, 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터간전압(VBE)에 의 각부 전압, 전류파형도이다.
제6a도는 스위칭 트랜지스터(a!)가 턴온되어 그의 콜렉터-에미터간 전위(VCE)차가 제로이고, 스위칭트랜지스터(Q1)가 오프될 때 공진콘덴서(C3)와 고압트랜스(T11)의 1차측 코일(N11)에 의해 공진되는 파형을 보인 것으로 이때의 스위칭은 콜렉터-에미터간전위차(VCE)가 제로일때를 찾아서 스위칭하여 주므로 파형의 왜곡이나 스위칭손실을 줄일수 있다.
제6b도는 스위칭온시 1차측 코일(N11)을 통해 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 흘러들어오는 전류(ic)를 보인 파형인데 지수함수적인 증가를 보이고 스위칭 오프시는 역시 제로이다.
제6c도는 스위칭온시 2차측코일(N13)에 약 2000VAC가 유기된 후 고압콘덴서(C4) 및 고압다이오드(D2)에 의해 반파배전압 되어 약 -4000VDC저압이 마그네트론(MGT)에 공급되는 것을 보인 파형도이다. 제6d도는 마그네트론(MGT)의 애노드와 캐소드 양단에 -4000VDC가 걸릴 때 흐르는 전류파형으로 양극전류라 한다. 제6e도는 제어회로부(11)의 스위칭 제어에 따라 스위칭 구동회로(4-1)의 출력인 스위칭트랜지스터(Q1)의 베이스 바이어스 전압 파형도이다.
이의 주파수는 약 20㎑∼40㎑이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 일반 인버터 타잎의 전자레인지 마그네트론 구동회로의 특성인 소형, 경량화를 실현시킴과 아울러 출력의 제어가 용이하여 전자레인지의 출력을 선형적으로 가변시킬수 있으며, 종래 인버터 타잎의 결점인 입력전원이 다를때의 문제점을 해결하여 세계의 어느전원(100V, 110V, 200V, 220V, 240V, 250V : 50/60㎐)에서도 설계변경이 없이 사용가능한 유니버셜(UNIVERSAL)한 아회로이고, 부품개발(공진트랜스, 고압콘덴서등)을 특별히 할 필요없이 표준화된 부품을 사용할수 있어 세트(set)개발기간이 획기적으로 단축될수 있는 효과가 있으며, 일반적인 인버터 타잎의 관련기기의 전원회로로 사용할수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 입력상용전원을 잡음제거 및 정류하는 입력정류부(1)와, 그 입력정류부(1)에서 정류된 전원을 평활시킨후 고압트랜스(T11)를 통해 승압시켜 반파배전압으로 마그네트론(MGT)을 구동시키는 마그네트론구동부(3)와, 상기 고압트랜스(T11)의 1차측에서 전류체크부(5)의 검출전류에 따라 스위칭 속도를 보상하여 그 1차측코일(N11)에 공급되는 전원을 고속스위칭하는 고속스위칭부(4)로 구성된 마그네트론 구동전원회로에 있어서, 상기 입력정류부(1)의 출력을 릴레이 스위치(RY11)의 절환에 따라 평활콘덴서 용량을 가변시켜 평활시키는 가변평활부(2)와, 상기 입력상용전원을 저압트랜스(T22)를 통해 인가받아 저압정류부(6)에서 정류한 후 릴레이스위치(RY12)의 절환에 따라 평활콘덴서 용량을 가변시켜 평활시키는 저압평활부(7)와, 상기 저압트랜스(T22)의 다른 2차 코일(N13)을 통해 인가받는 상기 입력되는 상용전원의 크기에 따라 상기 릴레이스위치(RY11), (RY12)를 제어하도록 릴레이(RY1)를 구동시키는 릴레이구동부(9)와, 상기 저압평활부(7)의 평활전압을 체크하는 전압체크부(10)와, 상기 저압평활부(7)의 평활전원을 인가받는 일정전원부(8)을 통해 일정크기전원전압(Vcc)을 인가받고, 상기 전류체크부(5)의 검출전류 및 상기 전압체크부(10)의 검출전압에 따라 상기 고속스위칭부(4)의 스위칭속도를 제어하는 제어회로부(11)로 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 구동 전원회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출전압 및 검출전류를 마이크로프로세서(11-1)가 입력받아 그의 출력을 결정하여 그 출력에 따라 삼각파를 일측에 입력받는 비교기(CP11)의 타측입력전위를 결정하여 그 비교기(CP11)의 출력으로 상기 고속스위칭부(4)의 스위칭을 제어하도록 제어회로부(11)를 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 구동전원회로.
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