用於驅動磁控管的電源的製作方法
2023-10-28 20:21:27 1
專利名稱：用於驅動磁控管的電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及在微波爐等中使用的反相器的磁控管驅動電源的控制方法，其在非正常操作期間(如空載運行)進行功率控制。
背景技術：
通常，這種磁控管驅動電源包括變流器，用於測量次級側電流以在非正常操作(如空載運行)期間檢測非正常狀態(如參照專利文件1)。
圖8示出了專利文件1中所描述的傳統磁控管驅動電源。如圖8所示，磁控管驅動電源包括磁控管1、高壓變壓器2、開關部分3、控制部分4、用於檢測輸入電流的變流器5、以及用於檢測次級側電流的變流器6。 JP-A-5-47467
發明內容
然而，在傳統結構中，磁控管驅動電源包括變流器5，用於精確檢測初級側電流以在室內配線容量內產生高輸出；以及位於次級側的變流器6，用於在空載運行期間檢測非正常狀態。因此，需要諸如變流器6或光電耦合器之類的絕緣器件來克服初級側與次級側之間的電位差，導致用於檢測非正常狀態的額外成本問題和在縮小電源尺寸時部件的封裝空間問題。
已經實現本發明來解決了與現有技術相關的上面提到的問題，並且本發明的目標是提供可以在空載運行期間以低成本並節約空間的方式在初級側檢測非正常狀態的磁控管驅動電源。
為了實現上述目標，本發明提供了一種磁控管驅動電源，包括磁控管，用於提供微波；高壓變壓器，用於向磁控管提供高壓；開關部分，用於以高頻驅動高壓變壓器；第一控制部分，用於將驅動信號供給開關部分；第二控制部分，用於向第一控制部分發布輸出指令；以及第三控制部分，用於根據磁控管的振蕩門限值的減小來校正輸出指令，其中第一控制部分根據來自第三控制部分的信號執行功率降低控制。
因此，因為在空載期間的非正常狀態下磁控管的磁場溫度升高，所以，由於較低的磁場使振蕩門限電壓降低。由於高壓變壓器具有固定的電壓上升比例，所以高壓變壓器的初級側電壓相應降低。將該降低後的電壓用作控制元件，由此可以在空載運行期間的非正常狀態下進行功率降低控制。
此外，本發明提供了磁控管驅動電源，其中開關部分中的開關元件(是第三控制部分的控制元件)中的集電極-發射極電壓的偏壓和來自第二控制部分的信號通過二極體或電晶體進行連接，並被輸入至第一控制部分來進行功率降低。
因此，用於進行正常功率控制的來自第二控制部分的參考電壓和開關部分(是第三控制部分的控制元件)的開關元件中的集電極-發射極電壓的偏壓通過二極體或電晶體的PN結進行連接，其中當高壓變壓器的初級側電壓在空載運行期間的非正常狀態中降低時集電極-發射極電壓也降低，由此授予第三控制部分高於第二控制部分的優先權，用於在過多的空載運行期間進行正常的功率控制，使得可以自動地進行功率降低來激活設備的自動保護。
此外，本發明提供磁控管電源，其中作為第三控制部分的控制元件的開關部分的開關元件中的集電極-發射極電壓的偏壓根據第二控制部分的參考電壓在電壓方面變化。
因此，在功率控制期間可以實現帶有用於非正常操作的高S/N比率的功率控制，這是這種開關驅動類型的磁控管驅動電源的特點。
本發明的磁控管驅動電源可以在反相器的控制側處理信號，並以低成本和節約空間的方式在空載運行期間檢測非正常狀態。
圖1是示出根據本發明第一實施例的磁控管驅動電源的控制電路的框圖。
圖2是解釋根據本發明第一實施例的磁控管驅動電源的磁控管振蕩門限電壓對於溫度依賴性的圖表。
圖3是示出根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源的集電極-發射極電壓變化的視圖。
圖4是根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源的精髓的電路圖。
圖5是根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源在空載運行期間每一個部分上電壓控制變化的視圖。
圖6是根據本發明第三實施例的磁控管驅動電源的精髓的電路圖。
圖7是示出根據本發明第三實施例的磁控管驅動電源在變換輸出功率時每一個控制電壓的特性的圖表。
圖8是傳統磁控管驅動電源的控制電路框圖。
附圖標號和標記描述 11磁控管 12高壓變壓器 13開關部分 14第一控制部分 16第二控制部分 19第三控制部分
具體實施例方式 第一發明是一種磁控管驅動電源包括磁控管，用於提供微波；高壓變壓器，用於向磁控管提供高電壓；開關部分，用於以高頻驅動高壓變壓器；第一控制部分，用於將驅動信號供給開關部分；第二控制部分，用於將輸出指令發布至第一控制部分；以及第三控制部分，根據磁控管的振蕩門限值的降低來校正輸出指令，其中第一控制部分根據來自第三控制部分的信號來進行功率降低控制。因此，在高壓變壓器的初級側檢測非正常操作期間(如空載運行)磁控管的振蕩門限降低來使用該信號進行功率降低，並低成本且節約空間地在空載運行期間檢測非正常狀態是可能的。
第二發明是根據第一發明的磁控管驅動電源，其中基於流經高壓變壓器的初級側的輸入電流執行基本功率控制。因此，在次級側沒有電流檢測裝置的情況下在空載運行期間檢測非正常狀態並且實現低成本和節省空間的方式是可能的。
第三發明是根據第一或第二發明的磁控管驅動電源，其中與磁控管的振蕩門限值減小量成比例的第三控制部分的控制元件是與開關部分的開關元件中的集電極-發射極電壓成比例的控制元件。因此，基於開關部分中開關元件的集電極與發射極之間的偏壓，在非正常操作期間(如空載運行)檢測磁控管的振蕩門限降低來使用該信號進行功率降低並低成本和節約空間的方式在空載運行期間檢測非正常狀態是可能的。
第四發明是根據第三發明的磁控管驅動電源，其中開關部分的開關元件(是第三控制部分的控制元件)的集電極-發射極電壓的偏壓與來自第二控制部分的參考信號通過二極體或電晶體連接，並被輸入至第一控制部分中進行功率降低。因此，僅在非正常操作期間可以進行功率降低，但不是必須的。
第五發明是根據第三或第四發明的磁控管驅動電源，其中開關部分的開關元件(是第三控制部分的控制元件)中的集電極-發射極電壓的偏壓是根據第二控制部分的參考電壓變化的電壓。因此，在功率控制期間通過根據第二控制部分的參考電壓變化第三控制部分的控制元件，可以實現帶有用於正常操作的高S/N比率的功率控制，這是這種開關驅動類型的磁控管驅動電源的特點。
參照附圖，下面將描述本發明的實施例。本發明並不局限於這些實施例。
(實施例1) 圖1是示出根據本發明第一實施例的磁控管驅動電源的控制電路的框圖。
圖2是解釋根據本發明第一實施例的磁控管驅動電源的磁控管振蕩門限電壓對溫度依賴性的圖表。
在圖1中，磁控管11向加熱室(沒有示出)提供微波。當高壓變壓器12增加的電壓超過了如圖2所示的振蕩門限電壓時，磁控管11開始振蕩。在高壓變壓器的初級側，由帶有開關部分13的電壓振蕩器產生磁控管振蕩所需的電壓。第一控制部分14對產生的電壓進行功率控制，以產生通過輸出設置部分15設置的輸出。為產生通過輸出設置部分15設置的輸出，由電流檢測部分17檢測到的信號被控制部分18合併，以具有與它成比例的第二控制部分16的參考電壓，以及等效的、由第一控制部分14控制的功率。第一控制部分14可以通過第三控制部分19的控制元件校正輸出。
下面將描述構成以上磁控管驅動電源的操作和作用。
首先，產生微波的磁控管11的操作原則具有特點由高壓變壓器12的燈絲繞組(filament winding)20加熱陰極，並且在同時由高壓變壓器12增加的電位超過磁控管11的振蕩門限電壓，使得從陰極向陽極釋放電子來引起空腔共振器(cavity resonator)振蕩。對於空腔共振器，需要具有為磁控管11提供的磁鐵的磁場功能。磁鐵具有溫度特性，或隨著磁鐵的溫度升高，振蕩門限電壓降低的特性，如圖2所示。
如果執行空載運行，則能量返回到磁控管11，因為在加熱室內沒有吸收電磁波、引起對磁控管11的非正常加熱以導致部件壽命變短或部件損害，同時增加磁控管的每一個部件(如磁鐵)的溫度的物質。
為防止這種現象發生，本發明利用在空載運行期間磁控管11的振蕩門限電壓迅速下降的現象。也就是，存在特性如果磁控管11的振蕩門限電壓降低，則高壓變壓器12的輸出電壓也降低，由此帶有固定電壓提升比率的高壓變壓器12的初級電壓也降低。
另一方面，在正常功率控制中，與由輸出設置部分15設置的輸出功率值相等的參考電壓由第二控制部分16設置。在第一控制部分14中控制開關部分13，使得從電流檢測部分17到控制部分18的信號的合併可以與設定的參考電壓相一致。
在這裡，如上所述，如果發生諸如空載運行之類的非正常狀態，則高壓變壓器12的初級電壓降低，由此將基於它的控制元件輸出至第三控制部分19。如果它比第二控制部分16的參考電壓低，則將在第三控制部分19中產生的信號作為參考電壓來降低輸出功率，保護磁控管防止過熱。
此外，電流檢測部分的位置可以自由設置。然而，如果輸入電流是檢測目標(如圖1所示)，則這項功能有效地運行。在輸入電流控制的情況下，輸入側的功率保持恆定，(振蕩門限電壓)×(次級電流)為次級側的輸出功率。考慮到能量守恆原理，在空載運行期間，次級電流迅速增加以致損害各部件(如磁控管)。
如上所述，在該實施例中，對於磁控管的振蕩門限電壓的減小量，輸出功率可以在非正常操作期間(如空載運行)通過使用在高壓變壓器的初級側提供的第三控制部分的輸出而非參考電壓來降低，由此可以在低成本且節約空間的條件下實現對各部件(如磁控管)的保護。
此外，如果該實施例的電流檢測位置是初級側的輸入電流部分，則有效地防止電流增加是可能的，尤其是當次級電流非正常時，可以實現很好效果的保護。
(實施例2) 圖3是示出根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源的集電極-發射極電壓變化的視圖。
此外，圖4是示出根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源的精髓的電路圖。
同樣地，圖5是示出根據本發明第二實施例的磁控管驅動電源在空載運行期間各部分控制電壓變化的視圖。
在圖4中，Vref26是與Vebm29連接的經由二極體D1的第二控制部分16的輸出控制電壓，或第三控制部分19的輸出連接。同樣地，Vce30是高壓變壓器12的初級側上開關部分13的開關元件中與磁控管11的振蕩門限電壓成比例的集電極-發射極電壓。而Vctrl24是第一控制部分14，並且比較Vlin28，或控制部分18的輸出，來基於其結果控制開關部分13。Vcc31是控制部分的控制電壓。
下面將描述構成以上的磁控管驅動電源的操作和功能。
首先，磁控管11的操作原則具有特點如果磁控管11的振蕩門限電壓迅速降低，則高壓變壓器12的輸出電壓也降低，並且帶有固定電壓上升比率的高壓變壓器12的初級電壓也降低。結果，開關部分13的開關元件中的集電極-發射極電壓Vce30在空載運行期間比正常運行期間具有更低的峰值電壓，如圖3所示。
為了有效地利用上述特點，開關部分13的開關元件中的集電極-發射極電壓Vce30由電阻R1和R2進行分壓，且電阻分壓經過電晶體Q1，然後被R3和C1合併以具有第三控制部分19的輸出電壓Vebm29，如圖4所示。
另一方面，在正常的功率控制中，與輸出設置部分15所設置的輸出功率等效的參考電壓Vref26由第二控制部分16進行設置。
Vebm29和Vref26經由二極體D1相連接。通過連接的第一控制部分14的輸出信號電壓Vctrl24，在非正常狀態中如在空載運行期間，Vebm29低於Vref26，在正常狀態中控制目標從控制目標的Vref26開始變化，並且對功率進行降低，來保護如磁控管的部件。
圖5示出了實際全功率時空載運行期間每一個部分的控制電壓的特性。在這種情況下，大約兩分鐘後Vebm低於Vref，且降低了功率。
如上所述，在該實施例中，在非正常狀態如在空載運行期間，通過經由二極體連接Vebm和Vref可以降低輸出功率，由此低成本且節約空間地實現各部件(如磁控管)的保護。
在該實施例中，圖4中的Q1可以由二極體代替，或D1可以由電晶體代替，由此可以達到相同的效果。
(實施例3) 圖6是示出根據本發明第三實施例的磁控管驅動電源的精髓的電路圖。
此外，圖7是示出根據本發明第三實施例的在開關磁控管驅動電源的輸出功率時每一個控制電壓的特性的圖表。在這裡，從輸出功率P10到P4，控制電壓降低。
在圖6的配置中，偏置電壓從圖4中的Vcc31向Vref26變化。
在圖7中，Vebm1示出了實施例2中Vebm29的輸出電壓實例，而Vebm2示出了實施例3中Vebm29的輸出電壓實例。
下面將描述構成以上的磁控管驅動電源的操作和作用。
首先，如圖7所示，第三控制部分19的輸出電壓Vebm29像如圖7中所示的Vebm1一樣恆定，儘管在本發明第二實施例中切換了輸出功率。然而，Q1的偏置電壓從Vcc31向Vref26變化，因此隨著Vref26根據輸出功率的變化，可以獲得Vebm29。
如上所述，在該實施例中，用於Vebm的控制部分中的電晶體的偏置電壓從控制電路的控制電壓變到隨著輸出電壓的變化而變化的電壓Vref，因此隨著Vref26根據輸出功率的變化可以得到Vebm，由此改進了非正常保護的S/N比值。
雖然以上已經聯繫具體實施例，詳細地描述了本發明，但對於本領域技術人員來說，很明顯，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，可以對本發明進行各種變化和修改。本申請基于于2005年1月25日提交的日本專利申請號2005-016458，將其內容通過引用合併在此。
工業實用性 如上所述，根據本發明的磁控管驅動電源，通過處理反相器的控制端的信號，可以低成本且節約空間地檢測非正常狀態(如空載運行期間)，且可以在低成本但高可靠性並需要減小尺寸的應用中運用。
權利要求
1.一種磁控管驅動電源，包括
磁控管，用於提供微波；
高壓變壓器，用於向所述磁控管提供高壓；
開關部分，用於以高頻驅動所述高壓變壓器；
第一控制部分，用於向所述開關部分供給驅動信號；
第二控制部分，用於將輸出指令發布至所述第一控制部分；以及
第三控制部分，用於根據所述磁控管的振蕩門限值的減小量來校正輸出指令；
其中所述第一控制部分根據來自所述第三控制部分的信號執行功率降低控制。
2.根據權利要求1所述的磁控管驅動電源，其中基於流經高壓變壓器的初級側的輸入電流執行基本功率控制。
3.根據權利要求1或2所述的磁控管驅動電源，其中與所述磁控管振蕩門限值的減小量成比例的所述第三控制部分的控制元件是與所述開關部分的開關元件中的集電極-發射極電壓成比例的控制元件。
4.根據權利要求3所述的磁控管驅動電源，其中作為所述第三控制部分的控制元件的所述開關部分的開關元件中的集電極-發射極電壓的偏壓和來自所述第二控制部分的參考信號通過二極體或電晶體相連接，並被輸入至所述第一控制部分以進行功率降低。
5.根據權利要求3或4所述的磁控管驅動電源，其中作為所述第三控制部分的控制元件的所述開關部分的開關元件中的集電極-發射極電壓的偏壓在電壓方面根據所述第二控制部分的參考電壓對應地變化。
全文摘要
提供驅動磁控管的電源，其具有允許檢測諸如空載運行之類的非正常狀態，同時實現低成本且節約空間的配置。用於驅動磁控管的電源包括高壓變壓器(12)，用於向磁控管(11)提供高壓；開關部分(13)，用於利用高頻驅動高壓變壓器；第一控制部分(14)，用於將驅動信號施加到開關部分；第二控制部分(16)，用於將輸出指令發布至第一控制部分；以及第三控制部分(19)，響應磁控管的振蕩門限值的降低來校正輸出指令，其中響應來自第三控制端的信號執行功率降低控制(power down control)的第一控制部分(14) 的提供允許檢測要在反相器控制側處理，從而允許諸如空載運行之類的非正常狀態的信號，同時實現了低成本並節約空間。
文檔編號H05B6/68GK101147423SQ200680009049
公開日2008年3月19日 申請日期2006年1月20日 優先權日2005年1月25日
發明者酒井伸一, 城川信夫, 末永治雄, 守屋英明, 木下學 申請人:松下電器產業株式會社