JP5941861B2 - Magnetron driving power source and high-frequency heating apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、マグネトロン駆動用電源、および、それを備えた高周波加熱装置に関する。 The present invention relates to a magnetron driving power source and a high-frequency heating apparatus including the same.
特許文献1に示すように、マグネトロンの管内放電によって生じる異常動作からインバータ回路を保護するためにマグネトロンに流れる電流を検出して検出した電流が所定値を超えるとマグネトロンへ供給する電力を止めるマグネトロン駆動用電源がある。 As shown in Patent Document 1, a magnetron drive that stops the power supplied to the magnetron when the detected current exceeds a predetermined value by detecting the current flowing in the magnetron in order to protect the inverter circuit from the abnormal operation caused by the in-tube discharge of the magnetron. There is a power supply.
上記背景技術において、高圧トランスの2次側に電流検出部を設けるため、絶縁距離の確保のためインバータ回路を搭載する基板が大きくなる課題がある。 In the above-described background art, since the current detection unit is provided on the secondary side of the high-voltage transformer, there is a problem that a substrate on which the inverter circuit is mounted becomes large in order to secure an insulation distance.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、スイッチング素子を用いてマグネトロンに高周波電力を供給するインバータ回路と、該インバータ回路の一次電流を検出し、検出した一次電流に応じた電圧を出力する入力電流検出回路と、前記スイッチング素子を制御する制御回路と、を備えたマグネトロン駆動用電源であって、前記制御回路は、前記入力電流検出回路が出力した電圧値を基準電圧と比較して前記スイッチング素子を制御する比較手段と、基準電圧として用意されている複数の基準から一つの基準を切り替えて選択する基準電圧切替手段と、を有しており、前記マグネトロンが発振を開始した起動時から安定発振を開始する通常時へと移行する移行期間に、前記基準電圧を異常検出しきい値(a)から該異常検出しきい値(a)よりも高い異常検出しきい値(b)に切替える構成であって、前記異常検出しきい値(a)と前記異常検出しきい値(b)は、前記マグネトロンが発振を開始して起動時から通常時への移行を検出する起動しきい値より大きく、前記マグネトロンが発振を開始して起動時から通常時への移行を判断する起動検出期間に流れる前記一次電流値より大きな値である。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an inverter circuit that supplies high-frequency power to a magnetron using a switching element, and detects a primary current of the inverter circuit, and according to the detected primary current A magnetron driving power supply comprising: an input current detection circuit that outputs a measured voltage; and a control circuit that controls the switching element, wherein the control circuit uses the voltage value output by the input current detection circuit as a reference voltage Comparing means for controlling the switching element in comparison with the reference voltage switching means for switching and selecting one reference from a plurality of references prepared as a reference voltage, and the magnetron oscillates. the transition period to migrate started from startup to normal to initiate stable oscillation, the abnormal test the reference voltage from the abnormality detection threshold value (a) A structure for switching the threshold higher abnormality detection threshold than (a) (b), the abnormality detection threshold (a) and the abnormality detection threshold (b) is the magnetron is oscillating Starting from the primary current value that is greater than a startup threshold value that detects a transition from startup to normal time and that flows during a startup detection period in which the magnetron starts oscillating and determines a transition from startup to normal time It is a big value .
本発明によれば、高圧トランスの2次側の電流を監視することなく、マグネトロンでAKタッチ(管内放電)が発生したとき、確実にマグネトロンの発振を停止することができ、さらに高電圧が印可される2次側に電流検出部を設けないのでインバータ回路を載せる基板も必要以上に大きくなることは無い。 According to the present invention, when an AK touch (in-tube discharge) is generated in the magnetron without monitoring the secondary side current of the high-voltage transformer, the oscillation of the magnetron can be stopped reliably and a higher voltage can be applied. Since the current detection unit is not provided on the secondary side, the substrate on which the inverter circuit is mounted does not become larger than necessary.
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本実施例のマグネトロン駆動用の制御回路を搭載した高周波加熱装置の外観斜視図、図2は図1のA−A部の断面図、図3は高周波加熱装置の制御を説明するブロック図を示す。 FIG. 1 is an external perspective view of a high-frequency heating device equipped with a control circuit for driving a magnetron according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. The figure is shown.
図において、高周波加熱装置の本体1は、加熱室17に加熱する食品を入れ、高周波波エネルギーやヒータの熱を使用して食品を加熱調理する。 In the figure, the main body 1 of the high-frequency heating device puts food to be heated in a heating chamber 17 and heats the food using high-frequency wave energy or the heat of the heater.
ドア2は、加熱室17の内部に食品を出し入れするために開閉するもので、ドア2を閉めることで加熱室17を密閉状態にし、食品を加熱する時に使用する高周波の漏洩を防止し、ヒータの熱を封じ込め、効率良く加熱することを可能とする。 The door 2 is opened and closed to put food in and out of the heating chamber 17, and the heating chamber 17 is hermetically closed by closing the door 2, thereby preventing leakage of high frequency used when heating the food. It is possible to contain the heat and efficiently heat it.
取っ手7は、ドア2に取り付けられ、ドア2の開閉を容易にするもので、手で握りやすい形状になっている。 The handle 7 is attached to the door 2 and facilitates opening and closing of the door 2, and has a shape that can be easily grasped by a hand.
ガラス窓4は、調理中の食品の状態が確認できるようにドア2に取り付けられ、ヒータ等の発熱による高温に耐えるガラスを使用している。 The glass window 4 is attached to the door 2 so that the state of food being cooked can be confirmed, and uses glass that can withstand high temperatures due to heat generated by a heater or the like.
入力手段5は、ドア2の前面下側の操作パネル3に設けた表示部5aと操作部5bからなり、操作部5bは、高周波加熱やヒータ加熱等の加熱手段や加熱の強さや加熱する時間等の調理条件を入力するためのもので、表示部5aは、操作部5bから入力された内容や調理の進行状態を表示するものである。 The input unit 5 includes a display unit 5a and an operation unit 5b provided on the operation panel 3 below the front surface of the door 2. The operation unit 5b is a heating unit such as high-frequency heating or heater heating, heating intensity, or heating time. The display unit 5a displays the contents input from the operation unit 5b and the progress of cooking.
排気口8は、部品を冷却した後の冷却風や食品を加熱した時に発生した蒸気を排出するところである。 The exhaust port 8 is a place where the steam generated when the components are cooled and the steam generated when the food is heated are discharged.
機械室18は、加熱室17下部に設けられた空間で、空間内には、食品を加熱するためのマグネトロン31、マグネトロン31に接続された導波管21、マグネトロン31の電源を供給するマグネトロン駆動用電源30が搭載されたインバータ基板、その他後述する各種部品、これらの各種部品を冷却する冷却手段62等が取り付けられている。 The machine room 18 is a space provided in the lower part of the heating chamber 17. In the space, a magnetron 31 for heating food, a waveguide 21 connected to the magnetron 31, and a magnetron drive for supplying power to the magnetron 31. The inverter board on which the power supply 30 is mounted, other various parts to be described later, and a cooling means 62 for cooling these various parts are attached.
加熱室17の底面の略中央部は凹状に窪んでおり、その中に回転アンテナ19が設置され、マグネトロン31の発振により放射される高周波エネルギーは、導波管21、回転アンテナ駆動手段23の出力軸23aが貫通する結合穴22を通して回転アンテナ19の下面に流入し、該回転アンテナ19で拡散されて加熱室17内に放射される。回転アンテナ19は、回転アンテナ駆動手段23の出力軸23aに連結されている。 The substantially central portion of the bottom surface of the heating chamber 17 is recessed in a concave shape, in which a rotating antenna 19 is installed, and the high frequency energy radiated by the oscillation of the magnetron 31 is output from the waveguide 21 and the rotating antenna driving means 23. It flows into the lower surface of the rotating antenna 19 through the coupling hole 22 through which the shaft 23 a passes, diffused by the rotating antenna 19 and radiated into the heating chamber 17. The rotating antenna 19 is connected to the output shaft 23 a of the rotating antenna driving unit 23.
加熱室17の後部には熱風ユニット11が取り付けられ、熱風ユニット11内には加熱室17内の空気を効率良く循環させる熱風ファン15と熱風ヒータ14が取り付けられ、加熱室奥壁面には熱風の通り道となる孔が設けられている。 A hot air unit 11 is attached to the rear part of the heating chamber 17, a hot air fan 15 and a hot air heater 14 for efficiently circulating the air in the heating chamber 17 are attached in the hot air unit 11, and hot air is heated on the back wall of the heating chamber. A hole is provided as a passage.
熱風ファン15は、熱風ユニット11の外側に取り付けられた熱風モータ13の駆動により回転し、加熱室奥壁面に設けた孔を通して加熱室17との間で空気を循環し、熱風ヒータ14で循環する空気を加熱する。 The hot air fan 15 rotates by driving a hot air motor 13 attached to the outside of the hot air unit 11, circulates air between the heating chamber 17 through a hole provided in the inner wall surface of the heating chamber, and circulates in the hot air heater 14. Heat the air.
加熱室17の天面の裏側には、ヒータよりなるグリル加熱手段12が取り付けられている。グリル加熱手段12は、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室17の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室17の天面を加熱して加熱室17内の食品を輻射熱によって焼くものである。 On the back side of the top surface of the heating chamber 17, a grill heating means 12 made of a heater is attached. The grill heating means 12 wraps a heater wire around a mica plate to form a flat surface, presses and fixes the heating chamber 17 to the back side of the top surface, and heats the top surface of the heating chamber 17 to remove the food in the heating chamber 17. It is baked by radiant heat.
温度検出手段16は、各ヒータで加熱される加熱室17の温度を検出するもので、検知手段としてサーミスター等が使用される。 The temperature detection means 16 detects the temperature of the heating chamber 17 heated by each heater, and a thermistor or the like is used as the detection means.
テーブルプレート20は、食品を載置するためのもので、ヒータ加熱と高周波加熱の両方に使用できるように耐熱性を有し、かつ、高周波の透過性が良く、衛生面でも問題がない磁器等の材料で成形されている。 The table plate 20 is for placing food, has heat resistance so that it can be used for both heater heating and high-frequency heating, has good high-frequency permeability, and has no sanitary problems. It is molded with the material.
つぎに、図3のブロック図について説明する。41は交流電源で、本体1の制御部や各電気部品を動作させるものである。 Next, the block diagram of FIG. 3 will be described. Reference numeral 41 denotes an AC power source for operating the control unit and each electrical component of the main body 1.
60はレンジ加熱手段で、食品を高周波エネルギーで加熱するマグネトロン31とマグネトロン駆動用電源30から構成し、主制御手段6によって入力手段5より入力された加熱の強さをパワー信号6aに変換してマグネトロン駆動用電源30の制御回路50に送られる。 A range heating means 60 comprises a magnetron 31 for heating food with high frequency energy and a magnetron driving power supply 30. The main control means 6 converts the heating intensity input from the input means 5 into a power signal 6a. It is sent to the control circuit 50 of the magnetron driving power source 30.
61はオーブン加熱手段で、前述した熱風ユニット11と熱風ユニット11の外側に取り付けられた熱風モータ13からなり、主制御手段6によって加熱室17の温度が入力手段5から入力された温度になるように加熱室17の温度を温度検出手段16により検出し、熱風ヒータ14の電力を調整する。 61 is an oven heating means, which is composed of the hot air unit 11 and the hot air motor 13 attached to the outside of the hot air unit 11 described above, so that the temperature of the heating chamber 17 becomes the temperature inputted from the input means 5 by the main control means 6. Then, the temperature of the heating chamber 17 is detected by the temperature detection means 16 and the electric power of the hot air heater 14 is adjusted.
62は冷却手段で、加熱動作時に自己発熱部品や発熱部品からの熱伝導によって熱的に不具合を発生する部品を冷却するもので、レンジ加熱手段60が動作している時は、特にマグネトロン31やマグネトロン駆動用電源30を冷却するものである。 Reference numeral 62 denotes a cooling unit that cools self-heating components and components that are thermally defective due to heat conduction from the heating components during the heating operation. Especially when the range heating unit 60 is operating, The magnetron driving power source 30 is cooled.
6は主制御手段で、入力手段5から入力された内容に従い、食品を加熱調理するように各加熱手段を動作させ、温度検出手段16の検知温度に応じてオーブン加熱手段61やグリル加熱手段12のヒータの電力を調整するものである。 6 is a main control means which operates each heating means to cook food according to the contents inputted from the input means 5, and the oven heating means 61 and grill heating means 12 according to the temperature detected by the temperature detection means 16. The power of the heater is adjusted.
次に、マグネトロン31とマグネトロン駆動用電源30の動作について、図3〜図7を用いて説明する。 Next, operations of the magnetron 31 and the magnetron driving power supply 30 will be described with reference to FIGS.
初めに、マグネトロン駆動用電源30について説明する。 First, the magnetron driving power supply 30 will be described.
41は交流電源で、商用電源から供給される交流の電源である。 Reference numeral 41 denotes an AC power source, which is an AC power source supplied from a commercial power source.
42は整流回路で、電源41から供給された交流の電源を直流化するものである。 Reference numeral 42 denotes a rectifier circuit that converts the AC power supplied from the power supply 41 to DC.
43は電源平滑回路で、整流回路42で整流された電源を平滑するものである。 A power supply smoothing circuit 43 smoothes the power rectified by the rectifier circuit 42.
46は昇圧トランスで、一時側コイルに印加された電圧を昇圧して二次側コイルに高い電圧を誘起させるものである。 A step-up transformer 46 boosts the voltage applied to the temporary coil to induce a high voltage in the secondary coil.
44はスイッチング素子で、スイッチング素子44は昇圧トランス46の一次側コイルに流す電流を高周波(20K〜40KHz)でON、OFFするものである。 Reference numeral 44 denotes a switching element. The switching element 44 turns on and off the current flowing through the primary coil of the step-up transformer 46 at a high frequency (20 K to 40 KHz).
45は共振コンデンサで、共振コンデンサ45と昇圧トランス46の一次側コイルのインダクタンスによって、スイッチング素子44がONからOFFした後も、昇圧トランス46の一次側コイルに電流が交流的に流れ、昇圧トランス46の二次側コイルに電圧を誘起する。そして、スイッチング素子44のON、OFFする時間の比率を調整することで二次側に発生する電圧の高さを調節するもので、以上説明した電源平滑回路43、スイッチング素子44、共振コンデンサ45、昇圧トランス46によってインバータ回路48を構成する。 Reference numeral 45 denotes a resonant capacitor. Due to the inductance of the primary capacitor of the resonant capacitor 45 and the step-up transformer 46, the current flows through the primary coil of the step-up transformer 46 in an AC manner even after the switching element 44 is turned off from the ON state. A voltage is induced in the secondary side coil. Then, the height of the voltage generated on the secondary side is adjusted by adjusting the ratio of the ON and OFF times of the switching element 44. The power supply smoothing circuit 43, the switching element 44, the resonance capacitor 45, which has been described above, An inverter circuit 48 is constituted by the step-up transformer 46.
47は高圧回路で、昇圧トランス46の二次側コイルに誘起した高周波電圧を倍電圧整流するものである。 Reference numeral 47 denotes a high-voltage circuit that rectifies the high-frequency voltage induced in the secondary coil of the step-up transformer 46 by double voltage rectification.
31はマグネトロンで、電気的構成としては、カソード(ヒータと兼用)31aとアノード31bからなり、ヒータ31aに電流を流しヒータを発熱させ、ヒータが温まり、カソード31aとアノード31b間の電圧が発振電圧以上(約4kV)に達するとマグネトロン31は発振を開始し、高周波エネルギーを放射して加熱室17の食品を加熱するものである。 Reference numeral 31 denotes a magnetron, which is composed of a cathode (also used as a heater) 31a and an anode 31b. An electric current is supplied to the heater 31a to heat the heater, the heater is heated, and the voltage between the cathode 31a and the anode 31b is an oscillation voltage. When reaching the above (about 4 kV), the magnetron 31 starts oscillating and radiates high frequency energy to heat the food in the heating chamber 17.
6aはパワー信号で、主制御手段6によって操作部5bで入力された食品を加熱する強さをマグネトロン駆動用電源30内の制御回路50に伝え、マグネトロン31の高周波出力を設定するための信号である。 Reference numeral 6a denotes a power signal, which is a signal for setting the high frequency output of the magnetron 31 by transmitting the strength of heating the food inputted by the main control means 6 at the operation unit 5b to the control circuit 50 in the magnetron driving power source 30. is there.
51は電源同期タイミング検出回路で、交流電源41の電圧(図5(a)商用電源の1/2周期を表示)が周期的に変化し、電圧がゼロボルトになるタイミングを検出するためのものである。実施例では、図5の(b)に示すように、交流電源41の電圧が一定の範囲内の時にパルスとなって出力するように設定され、その出力されたパルスの中点がゼロと認識するように後述する制御手段53は設定されている。但し、制御手段53に電圧がゼロになったタイミングが検知できる、ゼロクロス検出手段を備えている場合は、電源同期タイミング検出回路51に代わってゼロクロス検出手段を使用することも可能である。 Reference numeral 51 denotes a power supply synchronization timing detection circuit for detecting the timing at which the voltage of the AC power supply 41 (FIG. 5 (a) 1/2 cycle of the commercial power supply) periodically changes and the voltage becomes zero volts. is there. In the embodiment, as shown in FIG. 5B, it is set to output as a pulse when the voltage of the AC power supply 41 is within a certain range, and the midpoint of the output pulse is recognized as zero. Thus, the control means 53 described later is set. However, when the control means 53 is provided with a zero cross detection means that can detect the timing when the voltage becomes zero, the zero cross detection means can be used in place of the power supply synchronization timing detection circuit 51.
52は入力電流検出回路で、マグネトロン31を動作している時に電源平滑回路43に流れる電流を検出し、その電流値に応じた電圧を出力するものである。電流の測定は、抵抗52aの両端間に発生する電圧を測定し、抵抗52aの抵抗値から算出する。抵抗52aは、抵抗自身で余分な電力を消費しないように、小さな抵抗値の抵抗器を使用するので、抵抗52aの両端に発生する電圧も微小な値となるので、その電圧を増幅回路で増幅して制御手段53に出力している。 An input current detection circuit 52 detects a current flowing through the power supply smoothing circuit 43 when the magnetron 31 is operating, and outputs a voltage corresponding to the current value. The current is measured by measuring the voltage generated across the resistor 52a and calculating from the resistance value of the resistor 52a. Since the resistor 52a uses a resistor having a small resistance value so that the resistor itself does not consume extra power, the voltage generated at both ends of the resistor 52a is also a minute value, and the voltage is amplified by an amplifier circuit. And output to the control means 53.
そして、マグネトロン31が発振している時の高周波出力と前記電圧との相関関係を事前に確認しておくことで、制御手段53は入力電流検出回路52の抵抗52aの両端に発生する電圧より、マグネトロン31の発振している出力が主制御手段6からの要求に合致しているかどうかを認識できるようになっている。 Then, by confirming in advance the correlation between the high-frequency output when the magnetron 31 is oscillating and the voltage, the control means 53 can determine from the voltage generated at both ends of the resistor 52a of the input current detection circuit 52. It is possible to recognize whether or not the oscillating output of the magnetron 31 matches the request from the main control means 6.
さらに、入力電流検出回路52からの検出値を複数回検出し、その値を平均化することでノイズなどの影響を少なくしている。 Further, the detection value from the input current detection circuit 52 is detected a plurality of times, and the values are averaged to reduce the influence of noise and the like.
53は制御手段で、制御手段53は計時手段と記憶手段53aを要し、計時手段は、電源同期タイミング検出回路51から送られてくるパルス信号のパルス幅を計時してパルス幅の中間を算出し、パルスとパルスの間隔の時間を測定して、接続されている電源41の周波数を判定する。 53 is a control means, and the control means 53 requires time measuring means and storage means 53a. The time measuring means measures the pulse width of the pulse signal sent from the power supply synchronization timing detection circuit 51 and calculates the middle of the pulse width. Then, the time between the pulses is measured, and the frequency of the connected power supply 41 is determined.
記憶手段53aには、マグネトロン駆動用電源30の出力が、マグネトロン31が最大の高周波出力で発振できる電圧を出力するためのデータを記憶し、そのデータは、接続する交流電源41の周波数によって異なり、日本国内で使用する場合は50Hz用と60Hz用の半サイクル分のデータを2種類記憶している。 In the storage means 53a, the output of the magnetron driving power supply 30 stores data for outputting a voltage that allows the magnetron 31 to oscillate at the maximum high frequency output. The data varies depending on the frequency of the AC power supply 41 to be connected. When used in Japan, two types of data for half cycles for 50 Hz and 60 Hz are stored.
記憶するデータは、交流電源41の半サイクル分の複数個のパルスのOFF時間とON時間のデータで、その周波数は約16KHzとなる。 The data to be stored is data of OFF times and ON times of a plurality of pulses for a half cycle of the AC power supply 41, and the frequency thereof is about 16 KHz.
そして、制御手段53は、判定した周波数に対応したデータを記憶手段53aより呼び出し、次の平滑回路54へと出力するデータ信号(c)(図5(c))を作成する。そのデータ信号(c)は、呼び出した最初に出力するパルスのOFF時間とON時間のデータに基づいて、電源同期タイミング検出回路51より入力されたパルスの中点(交流電源のゼロボルト点)より計時を開始し、最初のデータのOFF時間が経過した後にパルスをONし、パルスのON時間を計時してONする時間を経過したらパルスをOFFする。次に二番目のパルスのOFF時間とON時間のデータに基づいて、OFF時間の計時を開始する。以後三番目、四番目のデータに基づいてパルスの出力する動作を繰り返して半サイクル分のパルスを出力し終わったら、次の電源同期タイミング検出回路51より入力されたパルスを待ち、パルスが入力されたら前記動作を繰り返して加熱続ける。 And the control means 53 calls the data corresponding to the determined frequency from the memory | storage means 53a, and produces the data signal (c) (FIG.5 (c)) output to the following smoothing circuit 54. FIG. The data signal (c) is measured from the midpoint of the pulse input from the power supply synchronization timing detection circuit 51 (the zero volt point of the AC power supply) based on the OFF time and ON time data of the first output pulse. After the OFF time of the first data has elapsed, the pulse is turned ON, and when the ON time has elapsed after the ON time of the pulse has elapsed, the pulse is turned OFF. Next, timing of the OFF time is started based on the OFF time and ON time data of the second pulse. After that, the pulse output operation is repeated based on the third and fourth data, and after the output of the half-cycle pulse is finished, the next pulse input from the power supply synchronization timing detection circuit 51 is waited, and the pulse is input. Then, repeat the above operation and continue heating.
また、主制御手段6から送られてくるパワー信号6aに対応したマグネトロン31の発振する高周波出力になるように、入力電流検出回路52からの検出値に応じて制御手段53から出力するデータ信号(c)のパルスのON、OFFする時間の比率を次のように変更する。 Further, a data signal (output from the control means 53) according to the detection value from the input current detection circuit 52 so as to obtain a high-frequency output oscillated by the magnetron 31 corresponding to the power signal 6a sent from the main control means 6. The ratio of the ON / OFF time of the pulse of c) is changed as follows.
すなわち、変更は、要求のある高周波出力に対応した電流が流れるように、入力電流検出回路52の検出した電流値が小さい場合はマグネトロン31に印加する電圧を高くするようにデータ信号(c)のON時間の比率を大きくして、マグネトロン31が発振する高周波出力を大きくするように動作する。また、検出した電流が大きい場合はマグネトロン31に印加する電圧を小さくするようにデータ信号のON時間の比率を小さくして、マグネトロン31が発振する高周波出力を小さくするように動作するものである。 That is, the data signal (c) is changed so that the voltage applied to the magnetron 31 is increased when the current value detected by the input current detection circuit 52 is small so that a current corresponding to the required high frequency output flows. The ON time ratio is increased, and the high frequency output generated by the magnetron 31 is increased. Further, when the detected current is large, the ratio of the ON time of the data signal is reduced so as to reduce the voltage applied to the magnetron 31, and the high frequency output oscillated by the magnetron 31 is reduced.
前記記憶手段53aに記憶するデータは、マグネトロン駆動用電源30の出力が、マグネトロン31が最大の高周波出力で発振できる電圧を出力するためのデータであり、また、マグネトロン31を発振させた時に最大限に力率と効率を向上できる電源(図5(h))を生成するためのデータである。 The data stored in the storage means 53a is data for outputting a voltage at which the output of the magnetron driving power supply 30 can oscillate with the maximum high-frequency output of the magnetron 31, and at the maximum when the magnetron 31 is oscillated. This is data for generating a power source (FIG. 5H) that can improve the power factor and efficiency.
具体的には、力率と効率を向上するために交流電源41の電圧が低い正弦波の裾野にあたる図5(a)のA部では、マグネトロン31の通電率を高めるために、スイッチング素子44のON時間を長くして昇圧トランス46の二次側コイルの誘導電圧を早く上昇(維持)させ、マグネトロン31のヒータ31aの温度を早く上昇させ、マグネトロン31の発振開始を早くしている。また、電源効率を向上させるために、交流電源41の電圧が低い正弦波の裾野にあたる図5(a)のA部から急激に電圧が上昇(図5(a)のB部)した後、電圧変動がなだらかになる頂点部分の図5(a)のC部では、必要以上の電圧がマグネトロン31に加わらないように、頂点部分のC部の手前(電圧が急激に上昇しているB部の後半)からスイッチング素子44のON時間を短くし始めマグネトロン31に印加される電圧の上昇率を押え、頂点部分のC部では必要以上の電圧(マグネトロン31に印加される印加電圧がマグネトロンの発振電圧(約4kV)を越すと急激に電流が流れる)が印加されないようにした。 Specifically, in the part A of FIG. 5A, which is the base of the sine wave where the voltage of the AC power supply 41 is low in order to improve the power factor and efficiency, The ON time is lengthened so that the induced voltage of the secondary coil of the step-up transformer 46 is quickly raised (maintained), the temperature of the heater 31a of the magnetron 31 is raised quickly, and the oscillation start of the magnetron 31 is accelerated. Further, in order to improve the power supply efficiency, after the voltage suddenly rises from the A part of FIG. 5A corresponding to the base of the low voltage of the AC power supply 41 (B part of FIG. 5A), the voltage In the C portion of FIG. 5A at the apex portion where the fluctuations are gentle, in order to prevent an excessive voltage from being applied to the magnetron 31, the front portion of the C portion of the apex portion (in the B portion where the voltage is rapidly increased). Starting from shortening the ON time of the switching element 44 from the second half), the rate of increase of the voltage applied to the magnetron 31 is suppressed, and the voltage applied to the magnetron 31 is more than necessary (the applied voltage applied to the magnetron 31 is the oscillation voltage of the magnetron 31). (Approx. 4 kV) is prevented from being applied).
高周波出力の変更は、基準データ信号の全パルスのON、OFFする時間の比率を同じ比率で変更することで、マグネトロン31に印加される電源の力率と電源効率は低下することはない。 The high-frequency output is changed by changing the ratio of the ON / OFF time of all the pulses of the reference data signal at the same ratio, so that the power factor and power supply efficiency of the power supply applied to the magnetron 31 are not lowered.
54は平滑回路で、制御手段53から出力されたデータ信号(c)を平滑した信号(図5(d)、信号g)に変換するもので、データ信号(c)のパルスのON時間の比率がOFF時間より短いほど平滑後の電圧値は低い値を示し、ON時間の比率がOFF時間より長いほど平滑後の電圧値は高い値を示す。 A smoothing circuit 54 converts the data signal (c) output from the control means 53 into a smoothed signal (FIG. 5 (d), signal g). The ratio of the ON time of the pulse of the data signal (c) The shorter the OFF time, the lower the smoothed voltage value, and the longer the ON time ratio, the higher the smoothed voltage value.
平滑回路54は、データ信号(c)の変化に対応して平滑した電圧値が変化できるように時定数を1msec以下になるように回路乗数を決定している。 The smoothing circuit 54 determines the circuit multiplier so that the time constant becomes 1 msec or less so that the smoothed voltage value can be changed corresponding to the change of the data signal (c).
55はONタイミング検出回路で、スイッチング素子44がONからOFFした後にスイッチング素子44に印加されている電圧がゼロになるのを検知して、次にスイッチング素子44がONする事が可能となるタイミングを出力(図5(d)、信号f)するものである。 55 is an ON timing detection circuit, which detects when the voltage applied to the switching element 44 becomes zero after the switching element 44 is turned off from ON, and then allows the switching element 44 to be turned on next. Is output (FIG. 5 (d), signal f).
この出力する信号波形には、スイッチング素子44を動作させる周波数(20〜40KHz)と制御手段53から出力されるデータ信号(c)を平滑した電圧の高低に対応してスイッチング素子44のON時間とOFF時間の比率が変更できる信号となっている。 The output signal waveform includes a frequency (20 to 40 KHz) for operating the switching element 44 and an ON time of the switching element 44 corresponding to the level of the voltage obtained by smoothing the data signal (c) output from the control means 53. It is a signal that can change the ratio of the OFF time.
56は基準発振回路で、基準発振回路56は、制御手段53で出力したデータ信号(c)を平滑回路54によって変換された信号(図5(d)、信号g)とONタイミング検出回路55から出力された信号波形(図5(d)、信号f)を比較(図5(d))して、スイッチング素子44のON時間とOFF時間(図5(e))を決定し、またそのONとOFFの周期はマグネトロン31を効率良く発振させるために20KHz〜40KHzの高周波としている。 56 is a reference oscillation circuit. The reference oscillation circuit 56 is a signal obtained by converting the data signal (c) output from the control means 53 by the smoothing circuit 54 (FIG. 5 (d), signal g) and the ON timing detection circuit 55. The output signal waveforms (FIG. 5 (d) and signal f) are compared (FIG. 5 (d)), and the ON time and OFF time (FIG. 5 (e)) of the switching element 44 are determined. The OFF cycle is set to a high frequency of 20 KHz to 40 KHz in order to oscillate the magnetron 31 efficiently.
スイッチング素子44のON時間とOFF時間の決定は、平滑回路54によって平滑した信号の電圧値が高いとスイッチング素子44のON時間の比率が小さくなりマグネトロン31に印加される電圧は低くなり、平滑した信号の電圧値が低いとスイッチング素子44のON時間の比率が大きくなりマグネトロン31に印加される電圧は高くなる。 The ON time and OFF time of the switching element 44 are determined by smoothing the signal smoothed by the smoothing circuit 54. When the voltage value of the signal smoothed by the smoothing circuit 54 is high, the ratio of the ON time of the switching element 44 decreases and the voltage applied to the magnetron 31 decreases. When the voltage value of the signal is low, the ratio of the ON time of the switching element 44 is increased, and the voltage applied to the magnetron 31 is increased.
57は駆動回路で、基準発振回路56からの信号でスイッチング素子44を駆動できる信号に変換するものである。 Reference numeral 57 denotes a drive circuit which converts a signal from the reference oscillation circuit 56 into a signal that can drive the switching element 44.
77は比較手段で、入力電流検出回路52が検出電流値に応じて出力した電圧値を基準電圧74の値と比較して、その比較結果を停止手段79に出力する。入力電流検出回路52の出力電圧が基準電圧74を上回ったら、停止手段79によりスイッチング素子44を駆動する駆動回路57を停止する。 Reference numeral 77 denotes comparison means, which compares the voltage value output by the input current detection circuit 52 in accordance with the detected current value with the value of the reference voltage 74 and outputs the comparison result to the stop means 79. When the output voltage of the input current detection circuit 52 exceeds the reference voltage 74, the drive circuit 57 that drives the switching element 44 is stopped by the stop means 79.
71は基準電圧切替手段で、基準電圧74として用意されている複数の基準から一つの基準を、制御手段53からの信号に基づいて切り替えて選択するものである。 Reference voltage switching means 71 is a switch for selecting one reference from a plurality of references prepared as the reference voltage 74 based on a signal from the control means 53.
本実施例は、以上の構成からなり、次に動作について説明する。 The present embodiment has the above configuration, and the operation will be described next.
被調理物を温めるのに、その被調理物(図示無し)を加熱室17のテーブルプレート20に載置しドア2を閉める。 In order to warm the cooking object, the cooking object (not shown) is placed on the table plate 20 of the heating chamber 17 and the door 2 is closed.
ドア2を閉めた後、ドア2に設けられた操作パネル3の表示部5aを見ながら操作部5bで高周波加熱を選択して、加熱強さを示す高周波出力と加熱時間を設定する。もしくは、自動加熱の温めを選択する。 After the door 2 is closed, the high frequency heating is selected by the operation unit 5b while viewing the display unit 5a of the operation panel 3 provided on the door 2, and the high frequency output indicating the heating intensity and the heating time are set. Or select automatic heating warming.
そして、操作部5bの加熱開始用スタートボタン(図示せず)を押して加熱を開始する。 Then, the heating start button (not shown) of the operation unit 5b is pressed to start heating.
以下の説明は、高周波出力を700W、加熱時間を1分と入力された場合について説明する。 In the following description, a case where a high frequency output is input as 700 W and a heating time is input as 1 minute will be described.
主制御手段6は、加熱を開始するために、入力された高周波出力が700Wであることを、パワー信号6aをインバータ基板内の制御手段53に送って知らせる。 In order to start heating, the main control means 6 sends a power signal 6a to the control means 53 in the inverter board to inform that the input high frequency output is 700 W.
同時に主制御手段6は、回転アンテナ駆動手段23に信号を送り、回転アンテナ19を回転させ、冷却手段62へも信号を送り冷却風の送風を開始する。 At the same time, the main control means 6 sends a signal to the rotating antenna driving means 23, rotates the rotating antenna 19, sends a signal to the cooling means 62, and starts blowing cooling air.
制御手段53はパワー信号6aを受けて、記憶手段53aに記憶してあるデータのうち、電源の周波数に対応した方のデータを呼び出してデータ信号(c)を生成し出力する。なお、電源周波数の検出は製品が電源に接続された時に、接続した交流電源41の周波数の検出を終了している。 The control means 53 receives the power signal 6a, calls out the data corresponding to the frequency of the power source among the data stored in the storage means 53a, generates and outputs a data signal (c). Note that the detection of the frequency of the power supply frequency is completed when the product is connected to the power supply.
加熱開始直後は、マグネトロン31のヒータ31aは温まっていないので発振も無く電流もさほど流れないが、加熱開始時は、記憶手段53aに記憶してあるデータでデータ信号(c)を生成し出力するのでマグネトロン31には最大出力となる高い電圧が印加され、早期にヒータ31aの温度が上昇し始め(電圧の印加した約1秒後)次第に電流が流れ始める。 Immediately after the start of heating, the heater 31a of the magnetron 31 is not warmed, so there is no oscillation and no current flows. However, at the start of heating, a data signal (c) is generated and output with data stored in the storage means 53a. Therefore, a high voltage with a maximum output is applied to the magnetron 31, and the temperature of the heater 31a starts to rise early (about 1 second after the voltage is applied), and current starts to flow gradually.
ヒータ31aが温まると急激に電流が流れるので、急激な電流の流れを防止するために、ヒータ31aがまだ完全に温まる前に、既にマグネトロン31に印加する電圧を下げる方向にデータ信号(c)のON、OFFする時間のON時間の比率を下げる必要がある。そこで、電圧を印加した後から入力電流検出回路52で回路に流れる電流を検出し続け、検出値が電流換算で3A以下の間は、加熱開始後に出力したデータ信号(c)のON、OFFする時間の比率を変更しないで、3A以上が一定時間以上継続したらデータ信号のON、OFFする時間のON時間の比率を下げてマグネトロン31に印加する電圧の上昇率を低下させる。 Since the current suddenly flows when the heater 31a is warmed, the data signal (c) is reduced in the direction in which the voltage already applied to the magnetron 31 is lowered before the heater 31a is still completely warmed in order to prevent the rapid current flow. It is necessary to reduce the ratio of the ON time to the ON / OFF time. Therefore, after the voltage is applied, the input current detection circuit 52 continues to detect the current flowing through the circuit, and the data signal (c) output after the start of heating is turned ON / OFF while the detected value is 3 A or less in terms of current. Without changing the time ratio, if 3 A or more continues for a certain time or longer, the ratio of the ON time of the data signal ON / OFF time is lowered to lower the rate of increase of the voltage applied to the magnetron 31.
その後、必要とする高周波出力700Wに見合った電流値が得られるように、データ信号(c)のON時間とOFF時間の比率を変更する。ただし、目標の電流値に対して、差が大きいときは変更幅を多く、差が小さくなると変更幅も小さくしている。さらに、目標値に対して電流を増加させるときと減少させるときでは、減少させるときのマグネトロン31の発振する高周波出力の変化が鈍いので減少させるときは変更幅を大きくした方が良い。 Thereafter, the ratio of the ON time to the OFF time of the data signal (c) is changed so that a current value corresponding to the required high frequency output 700 W can be obtained. However, the change width is increased when the difference is large with respect to the target current value, and the change width is decreased when the difference is small. Furthermore, when the current is increased or decreased with respect to the target value, the change in the high frequency output oscillated by the magnetron 31 when the current is decreased is dull.
被調理物の加熱は前記動作を繰り返すことで安定して加熱が行われ、加熱時間の1分が経過すると、主制御手段6より制御手段53と各負荷に停止命令がでて、加熱を終了する合図と共に加熱を終了する。 The cooking object is heated stably by repeating the above operation. When one minute of the heating time elapses, the main control means 6 issues a stop command to the control means 53 and each load, and the heating is finished. The heating is finished with the signal to do.
加熱開始直後、つまり、マグネトロン31に電力の供給を始めた起動時では、マグネトロン31のヒータ31aが温まっていない状態であり、マグネトロン31には高い電圧(約7000V)が印加(図6(a)正常発振時の電圧)される。その後、ヒータ31aが温まると、マグネトロン31は起動時から移行期間を経て通常時に移行して、安定的に電流が流れるとともに電圧は通常電圧(約4000V)に下がる。 Immediately after the start of heating, that is, at the start of supplying power to the magnetron 31, the heater 31a of the magnetron 31 is not warmed, and a high voltage (about 7000 V) is applied to the magnetron 31 (FIG. 6A). Normal oscillation voltage). Thereafter, when the heater 31a is warmed, the magnetron 31 shifts to the normal time through the transition period from the startup, and the current flows stably and the voltage drops to the normal voltage (about 4000V).
そして、特に起動時は高い電圧(約7000V)が印加されているので、マグネトロンの状態等処々の条件により稀にアノードとカソードがショートするAKタッチ現象が発生すると、図6(b)に示すような、AKタッチ発生を示す電圧が発生する。 In particular, since a high voltage (about 7000 V) is applied at the time of start-up, when an AK touch phenomenon in which the anode and the cathode are rarely short-circuited due to various conditions such as the state of the magnetron, as shown in FIG. A voltage indicating the occurrence of AK touch is generated.
図7にマグネトロン発振開始時の一次電流の波形を示す(また、起動時にAKタッチが発生した状況を波形を示す)。 FIG. 7 shows the waveform of the primary current at the start of magnetron oscillation (and shows the waveform of the situation where an AK touch is generated at startup).
AKタッチが発生すると、図に示すようなAKタッチの発生を示す電流が流れる。また、このAKタッチの電流は、マグネトロン31の起動時と通常時とで異なるため、比較手段77の判断する基準電圧74を起動時と通常時とで切替える必要がある。そのため、基準電圧は起動時の比較判断に使用される異常検出しきい値(a)と通常時の比較判断に使用される異常検出しきい値(b)の二種類を基準電圧切替手段71によって切替える。 When an AK touch occurs, a current indicating the occurrence of the AK touch as shown in the figure flows. In addition, since the current of the AK touch differs between when the magnetron 31 is activated and when it is normal, it is necessary to switch the reference voltage 74 determined by the comparison unit 77 between when it is activated and when it is normal. For this reason, the reference voltage switching means 71 uses two types of reference voltages: an abnormality detection threshold (a) used for comparison judgment at start-up and an abnormality detection threshold (b) used for comparison judgment at normal time. Switch.
この基準電圧切替手段71によって、この異常検出しきい値(a)と異常検出しきい値(b)とを切替えるタイミングについて以下説明する。 The timing for switching between the abnormality detection threshold (a) and the abnormality detection threshold (b) by the reference voltage switching means 71 will be described below.
切替えは、マグネトロン31が発振開始して起動時から通常時に移行する移行期間の一次電流の変化を捉えるもので、起動時から通常時へと移行する移行期間の一次電流が増加して、起動しきい値に達した後、起動しきい値以上の大きな電流が一定時間(起動検出期間)以上流れ続けた場合に、マグネトロン31の状態が起動時から通常時に移行したと判断して、制御手段53は、基準電圧切替手段71によって、異常検出しきい値(a)から異常検出しきい値(b)に切替えるものである。 The switching is to capture the change in the primary current of the transition period in which the magnetron 31 starts oscillating and shifts from the startup to the normal time. After reaching the threshold, when a large current equal to or greater than the activation threshold continues to flow for a certain time (activation detection period), it is determined that the state of the magnetron 31 has shifted from the activation to the normal time, and the control means 53 Is switched from the abnormality detection threshold (a) to the abnormality detection threshold (b) by the reference voltage switching means 71.
そのため、異常検出しきい値(a)と異常検出しきい値(b)は、マグネトロン31が発振開始して起動時から通常時へと移行を検出する起動しきい値より大きく、また、起動検出期間であるマグネトロン31が発振開始して起動時から通常時へと移行出来たと判断する間に流れる一次電流値より大きな値を選定している。 Therefore, the abnormality detection threshold value (a) and the abnormality detection threshold value (b) are larger than the activation threshold value at which the magnetron 31 starts to oscillate and detects the transition from the activation time to the normal time. A value larger than the primary current value that flows while it is determined that the magnetron 31, which is the period, has started oscillating and has shifted from the start time to the normal time is selected.
結果、マグネトロン31が発振開始して起動時や通常時に、稀に発生するAKタッチ現象を一次電流を監視することで確実検出して、マグネトロン31の動作を止めることができる。 As a result, when the magnetron 31 starts to oscillate and starts up or at normal times, an AK touch phenomenon that occurs rarely can be reliably detected by monitoring the primary current, and the operation of the magnetron 31 can be stopped.
以上のことから、本実施例によれば、高圧トランスの2次側の電流を監視することなく、マグネトロンでAKタッチ(管内放電)が発生したとき、確実にマグネトロンの発振を停止することができ、さらに高電圧が印可される2次側に電流検出部を設けないのでインバータ回路を載せる基板も必要以上に大きくなることは無い。 From the above, according to this embodiment, it is possible to reliably stop the oscillation of the magnetron when an AK touch (in-tube discharge) occurs in the magnetron without monitoring the current on the secondary side of the high-voltage transformer. In addition, since the current detection unit is not provided on the secondary side to which a higher voltage is applied, the substrate on which the inverter circuit is mounted does not become larger than necessary.
30 マグネトロン駆動用電源
31 マグネトロン
44 スイッチング素子
48 インバータ回路
50 制御回路
51 電源同期タイミング検出回路
52 入力電流検出回路
53 制御手段
53a 記憶手段
71 基準電圧切替手段
74 基準電圧
78 比較手段
30 Magnetron drive power supply 31 Magnetron 44 Switching element 48 Inverter circuit 50 Control circuit 51 Power supply synchronization timing detection circuit 52 Input current detection circuit 53 Control means 53a Storage means 71 Reference voltage switching means 74 Reference voltage 78 Comparison means
Claims (2)
該インバータ回路の一次電流を検出し、検出した一次電流に応じた電圧を出力する入力電流検出回路と、
前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
を備えたマグネトロン駆動用電源であって、
前記制御回路は、前記入力電流検出回路が出力した電圧値を基準電圧と比較して前記スイッチング素子を制御する比較手段と、基準電圧として用意されている複数の基準から一つの基準を切り替えて選択する基準電圧切替手段と、を有しており、
前記マグネトロンが発振を開始した起動時から安定発振を開始する通常時へと移行する移行期間に、前記基準電圧を異常検出しきい値(a)から該異常検出しきい値(a)よりも高い異常検出しきい値(b)に切替える構成であって、
前記異常検出しきい値(a)と前記異常検出しきい値(b)は、前記マグネトロンが発振を開始して起動時から通常時への移行を検出する起動しきい値より大きく、前記マグネトロンが発振を開始して起動時から通常時への移行を判断する起動検出期間に流れる前記一次電流値より大きな値であることを特徴とするマグネトロン駆動用電源。 An inverter circuit for supplying high-frequency power to the magnetron using a switching element;
An input current detection circuit that detects a primary current of the inverter circuit and outputs a voltage corresponding to the detected primary current;
A control circuit for controlling the switching element;
A power source for driving a magnetron,
The control circuit compares the voltage value output from the input current detection circuit with a reference voltage and controls the switching element, and selects one reference from a plurality of references prepared as a reference voltage. And a reference voltage switching means.
The reference voltage is increased from the abnormality detection threshold value (a) to the abnormality detection threshold value (a) during a transition period in which the magnetron starts oscillating and shifts to normal time when stable oscillation starts. The configuration is switched to the abnormality detection threshold (b) ,
The abnormality detection threshold value (a) and the abnormality detection threshold value (b) are larger than a startup threshold value at which the magnetron starts oscillating and detects a transition from a startup time to a normal time. A magnetron driving power source characterized by having a value larger than the primary current value that flows during a startup detection period in which oscillation is started and a transition from startup to normal time is determined .
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