微波爐專用開關電源的製作方法
2023-06-01 05:55:01 5
專利名稱：微波爐專用開關電源的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種微波爐專用開關電源。
目前，世界各地流行的微波爐，其電源都是用變壓器將市電升壓至1800V左右，然後通過倍壓整流濾波，獲得3600V左右的脈動電壓，直接提供給磁控管。例如一九九九年面市的格蘭仕WD750ASL23型微波爐，就是這種電路形式，其輸出功率750瓦，變壓器的體積70×85×100mm3，加上繞組，共重六公斤。這類微波爐電源的缺點是1．高壓變壓器的體積大，笨重，電源部份的重量佔微波爐重量的百分之七十左右；2．耗能，變壓器的效率不到75％，而電源整機效率只有70％左右；3．輸出電壓不穩定，隨市電電壓變化而波動，在電壓較低的地區，微波爐不能正常工作。
本實用新型的目的是克服現有技術的缺點，在免除高壓電源變壓器的同時，提供一種安全性好，輸出電壓穩定，重量輕，效率高，成本低的微波爐專用電源。
本實用新型首先將市電十二倍壓整流濾波，獲得幅值隨市電波動的高壓VH，然後在VH上疊加一個可調的較低電壓VL，VH和VL疊加形成一組高壓輸出電壓VO。VL的幅值只需比VH的波動範圍略高，用來補償或抵消VH的波動，使輸出電壓VO保持恆定。開關電源SW1除提供這組可調的較低電壓VL外，還提供另外12組電流補償電壓V1-V12，這些電壓對C1-C12因放電而導致的電壓下降進行補償。檢測電路由光電偶合器件完成，跨接在輸出高壓VO的正負極之間，開關電源SW1的輸出電壓VL、V1-V12和檢測電路分別組成電壓補償穩壓器和電流補償穩壓器。由於本實用新型沒有使用任何工頻變壓器，所以減小了體積和重量，降低了成本，提高了效率；又由於同時採用了電壓補償穩壓器和電流補償穩壓器，使得輸出的高壓工作穩定可靠。
本實用新型在以下四個方面具有獨特的優點1．提供穩定的直流高壓，當市電波動30％時，輸出電壓的波動在1％以內；2．體積小，重量輕，是普通微波爐電源的(20-30)％；3．成本低，比普通微波爐電源低50％；4．整機效率高達90％以上，節約能源；
5．免除高壓變壓器，節約資源。
圖1是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的完整電路圖。
在圖1中，倍壓整流器和開關電源並聯，一同接在交流市電上，開關電源的一組輸出電壓和倍壓整流器的輸出電壓疊加形成輸出高壓，開關電源的另一組電壓經三端穩壓器件LM317穩壓後，形成輸出低壓。
下面結合圖2詳述倍壓整流器和補償穩壓器的工作過程1．十二倍壓整流器為了討論的方便，暫時去掉並聯在D1-D12上、由二極體和獨立電源組成的12個串聯支路。220V交流市電加在A、B兩點之間，假設開始的瞬間B點電位為正。
在第一個正半周內，電流自B點通過D12向C12充電，將C12的電壓從0V充至峰值電壓300V。
在接下來的負半周內，電流自A點通過C12、C點、D11向C6充電。市電和C12上的電壓疊加，形成600V的峰值電壓，因此將C6從0V充至600V。
在第二個正半周內，有兩路充電電流1．電流自B點通過D12向C6補充充電；2．電流自B點通過C6、D點、D11向C11和C12組成的串聯電容充電，市電和C2上的600V電壓疊加成900V的峰值電壓，將C11和C12組成的串聯電容充到900V；由於C12上已有電壓300V，所以C11從0V充至600V。
在接下來的負半周內，有二路充電電流1．電流自A點通過C12、C點、D12向C6補充充電；2．電流自A點通過C11、C12、E點、D9向C5和C6組成的串聯電容充電。市電和C11、C12上的電壓疊加，形成1200V的峰值電壓，由於C6上已經有600V的電壓，因此將C5的電壓充至600V；在以下的各個周期裡，交流電壓交替地與一邊電容器上的電壓疊加，將另一邊的下一個電容器上的電壓充至600V。最後，C1-C12上的電壓，除C12上的電壓是300V外，全部都充至600V。所以，由C13從G1-C6上取得的電壓是3600V。
通過以上分析可知，在未接負載的情況下，12個周期以後，C13上的電壓就可以穩定在3600V左右，即12倍於交流電壓的峰值。當輸出接有負載的時候，穩定的時間和穩定後的電壓視負載的大小而有所不同穩定的時間隨負載增大而延長，穩定後的電壓隨負載的增大而下降。
2．電壓補償穩壓器通過多倍壓整流獲得的高壓電源，其負載能力是非常低的，輸出電流只有毫安級，而微波爐要求200毫安的電流，相差甚遠。為了穩定電壓，當然可以加入一個全功率的穩壓電路，所謂「全功率」，是指與微波爐的額定功率相等的功率。但這樣做在實際上是完全行不通的，因為任何一種全功率的穩壓電路，無論是開關穩壓電路，還是線性穩壓電路，其成本都比微波爐本身的成本大得多。
補償穩壓器是用另外一個較低的電壓來補償或抵消需要穩定的電壓的波動，這個作為補償電壓的幅值只要比波動的幅值略大就可以了，補償穩壓器達到了穩定電壓的目的，又避免加入全功率穩壓電路。在圖2中，開關電源SW1的一組輸出電壓VL和十二倍壓整流器的輸出電壓VH疊加形成總的輸出電壓VO。當VO因為某種原因下降時，通過OPT1光電二極體的電流減小，使其三極體部分的發射極電位下降，導致三極體T1的發射極電位也下降；這個下降的電位導致開關電源的輸出電壓VL上升，正好補償了VO的下降。當VO因某種原因上升時，通過OPT1光電二極體的電流增加，使其三極體部分的發射極電位上升，導致三極體T1的發射極電位也上升；這個上升的電位導致開關電源的輸出電壓VL下降，正好抵消了VO的上升。因為開關電源的調整隻對VL的變化起作用，所以在開關電源的另一組電壓的輸出端接有一個三端穩壓器件LM317，對微波爐的燈絲電壓VG也進行了穩壓。
3．電流補償穩壓器假設現在是第13個周期的開始，因為電容器上的電壓已經基本充滿，交流電壓交替地與一邊電容器上的電壓疊加，對另一邊的電容器進行補充充電。當外電路接有負載的時候，C1-C12各電容器放電以後電壓來不及充滿，因而輸出電壓有較大的跌落，倍壓整流的倍數越多，這種跌落就越大。
當在D1-D12上的每個二極體上並聯了由二極體和獨立電源組成的串聯支路以後，交流電壓除疊加電容器上的電壓外，還疊加了一個獨立電源的電壓，再向另一邊的電容器充電，這就加大了充電電流，加快了充電速度，避免了輸出電壓的過多跌落。這些獨立電源與檢測電路一起構成了電流補償穩壓器。
電流補償穩壓器與輸出端的電壓補償穩壓器同步工作，當VO因為某種原因下降時，通過OPT1光電二極體的電流減小，使其三極體部分的發射極電位下降，導致三極體T1的發射極電位也下降；這個下降的電位導致開關電源的輸出電壓VL上升，同時也導致獨立電源V1-V12上升，VL補償了VO的下降，V1-V12阻止了電容器C1-C12上電壓的跌落，當VO因為某種原因上升時，通過OPT1光電二極體的電流增大，使其三極體部分的發射極電位上升，導致三極體T1的發射極電位也上升；這個上升的電位導致開關電源的輸出電壓VL下降，同時也導致獨立電源V1-V12下降，VL抵消了VO的上升，V1-V12阻止了電容器C1-C12上電壓的上升。
由於電壓補償穩壓器和電流補償穩壓器共同作用的結果，使得高壓輸出穩定可靠，不受市電波動的影響，也不受負載變化的影響。除C20須使用高壓電容以外，其餘都是普通元器件，所承受的電壓都是600V。對於額定功率為1000W的微波爐，開關電源的功率只須200-300W，市面上有這樣的系列產品。
權利要求1．一種微波爐專用開關電源，提供二組獨立電壓，一組是3600V的直流高壓，為磁控管提供工作電壓，一組是3.5V直流低壓，給磁控管提供燈絲電壓；其特徵是十二倍壓整流器的輸出電壓VH經過電壓補償穩壓器和電流補償穩壓器穩壓後，獲得一組穩定的直流高壓VO，在VO的兩端跨接有一個檢測電路，另一組獨立電壓亦由開關電源提供，不使用任何工頻變壓器。
2． 根據權利要求1所述的電源，其特徵是十二倍壓整流器由二極體D1-D12，電解電容器C1-C13組成，C13並聯在十二倍壓整流器的輸出電壓VH的兩端；D1-D12,C1-C6,C7-C12分別依次串聯，然後將串聯好的C1-C6，C7-C12與串聯好的D1-D12並聯，方法是每一個電解電容器與兩個二極體並聯，右邊的C1-C6與D1-D12對齊，左邊的C7-C12向下錯開一個二極體的位置，二極體都是負極向上，電解電容器都是正極向上，交流市電接到D12的正極和C12的負極之間。
3．根據權利要求1所述的電源，其特徵是光電偶合器件OPT1和三極體T1及其周圍元件一起構成檢測電路，OPT1的光電二極體部分通過電阻R1和電位器VR1跨接在輸出電壓UO的正負極之間，其三極體部分的發射極和T1的基極相聯，OPT1的三極體部份和T1都接成射極跟隨器的形式，它們的工作電壓由開關電源SW1的控制部分提供；檢測電壓由T1的發射極通過電阻R4進入SW1的電壓控制部份。
4．根據權利要求1所述的電源，其特徵是開關電源SW1的一組輸出電壓VL和檢測電路一起構成電壓補償穩壓器，C20跨接在VO的正負極之間；VL疊加在VH上，對輸出電壓VO的波動進行補償。
5．根據權利要求2、3所述的電源，其特徵是在串聯好的D1-D12上，每一個二極體的兩端，都並聯一個由二極體和獨立電源組成的串聯支路，二極體的負極和二極體的負極相聯，支路上二極體的正極和電源的正極相聯，12個串聯支路上的12組獨立電源V1-V12，是由SW1提供的可調的獨立電壓，這些電壓對C1-C12因放電而導致的電流下降進行補償，V1-V12和檢測電路一起構成了電流補償穩壓器。
專利摘要本實用新型是一種微波爐專用開關電源,提供二組獨立電壓:一組直流高壓,給磁控管提供工作電壓;一組直流低壓,給磁控管燈絲提供工作電壓。該電源由十二倍壓整流器和補償穩壓器兩部分構成,不使用任何工頻變壓器。本實用新型具有體積小,重量輕,成本低,輸出電壓穩定的特點。
文檔編號H02M7/04GK2456363SQ00232530
公開日2001年10月24日 申請日期2000年12月11日 優先權日2000年12月11日
發明者鬱百超 申請人:鬱百超