Brevet FR2650934A1 — publié le 19910215

APPAREIL DE CHAUFFAGE A HAUTE FREQUENCE La présente invention concerne un apparèil de chauffage à haute fréquence dans lequel une tension con- tinue obtenue par redressement, dans un circuit de redressement, d'une tension haute fréquence produite par un circuit onduleur est appliquée à un magnétron, en excitant ce dernier, et elle a trait, plus particulière- ment, à un appareil de chauffage à haute fréquence de ce type muni d'un moyen de compensation pour compenser le courant d'anode du magnétron de manière à le maintenir à une valeur prédéterminée. Un appareil de chauffage classique à haute fré- quence du type décrit ci-dessus, tel. qu'un four à micro- ondes, comprend un moyen redresseur pour transformer une tension d'alimentation fournie par le réseau en une ten- sion continue>et un moyen onduleur comprenant un élément de commutation et un transformateur qui sert également de bobine de self-induction. La tension continue fournie par le moyen redresseur est appliquée au transformateur par l'intermédiaire d'un élément de commutation rendu successivement conducteur et non-conducteur de manière qu'une tension de fréquence élevée soit obtenue au niveau de l'onduleur. L'appareil de chauffage à haute fréquence comprend, en outre, un magnétron relié à un circuit redresseur- haute fréquence par l'intermédiaire. duquel la tension continue en provenance de l'enroule- ment secondaire du transformateur est appliquée au magnétron, et un circuit de commande pour commander des périodes de "conduction" et de "non-conduction" de l'élément de commutation de manière à commander le cou- rant d'anode du magnétron. L'onduleur a pour rôle de réduire les dimensions du transformateur utilisé pour obtenir la tension élevée qui est appliquée au magné- tron. Conformément à l'appareil de chauffage à haute fré- quence décrit ci-dessus, le magnétron oscille lorsque la tension continue lui est appliquée. Il en résulte qu'une énergie de micro-ondes est engendrée par le magnétron et est rayonnée vers les aliments soumis à la cuisson. Lorsque le magnétron est excité d'une façon continue; l'aimant permanent du magnétron chauffe par suite de la génération de chaleur du magnétron. Par conséquent, le nombre de lignes de forces magnétiques induites diminue à mesure qu'augmente la température de l'aimant permria- nent. L'intensité du courant d'anode du magnétron aug- mente à mesure qu'augmente la température de l'aimant permanent et, de ce fait, la quantité d'énergie de haute fréquence engendrée s'accroit avec cette augmentation. Afin d'empêcher que l'intensité du courant d'anode du magnétron augmente dans une mesure inutile, on monte de façon classique un transformateur de courant sur le côté enroulement primaire du transformateur afin de détecter le courant d'entrée de transformateur et on dispose un moyen de commande de courant pour commander l'élément de commutation en réponse à un signal de détection de cou- rant en provenance du transformateur de courant de manière que le courant d'anode de magnétron soit main- tenu à une valeur prédéterminée. Dans une variante, le transformateur de courant est monté sur le côté enroule- ment secondaire du transformateur. Toutefois, ces agen- cements classiques utilisés pour résoudre le problème décrit ci-dessus nécessitent un transformateur de cou- rant qui est coûteux à fabriquer. En outre, la présence du transformateur de courant sur le côté enroulement primaire ou enroulement secondaire du transformateur complique la réalisation de l'isolation entre le trans- formateur de courant et le transformateur, ce qui aug- mente également le prix de revient de l'appareil de chauffage à haute fréquence. C'est pourquoi, la présente invention a pour objet la réalisation d'un appareil de chauffage perfectionné à haute fréquence, dans lequel on a recours à un agence- ment simple et peu coûteux pour maintenir à une valeur prédéterminée le courant d'anode du magnétron. - La présente invention a encore pour objet la réali-- sation d'un appareil de chauffage perfectionné à haute fréquence, dans lequel le magnétron peut être désexcité immédiatement après que son courant d'anode a atteint une valeur anormale. Pour atteindre ces objectifs, l'appareil de chauf- fage à haute fréquence selon la présente invention com- prend un redresseur pour transformer une tension alter- native en une tension continue, un onduleur comprenant un élément de commutation et une bobine de self- induction, la tension continue en provenance du redres- seur étant appliquée à la bobine de self-induction par l'intermédiaire de l'élément de commutation rendu suc- cessivement conducteur et non-conducteur de telle sorte que soit obtenue une tension de haute fréquence, un magnétron relié à un circuit redresseur de haute fré- quence redressant une tension alternative en provenance de l'onduleur en une tension continue, cette tension continue étant appliquée au magnétron, et un circuit de commande pour commander les périodes de "conduction" et de "non-conduction" de l'élément de commutation de manière que le courant d'anode du magnétron soit com- mandé. L'appareil de chauffage à haute fréquence est caractérisé par un moyen de détection de température servant à détecter la température de l'élément de commu- tation, en produisant de cette manière un signal de tem- pérature, et un moyen de compensation pour compenser les périodes de "conduction" et de "non-conduction" de l'élément de commutation- en réponse au signal de tempé- rature de manière que l'augmentation de l'intensité du courant d'anode du magnétron soit entravée lorsqu'une augmentation de la température de l'élément de commuta- tion est détectée par le moyen de détection de tempéra- ture. Il est préférable qu'un moyen de désexcitation soit prévu en outre pour désexciter l'élément de commutation lorsque la température de l'élément de commutation détectée par le moyen de détection de température dépasse une valeur prédéterminée, de manière à désexci- ter ainsi le magnétron. L'élément de commutation comprend, habituellement, un transistor de commutation qui engendre de la chaleur par suite de la dissipation calorifique au collecteur en - raison du passage du courant de collecteur. La quantité de chaleur engendrée par le transistor de commutation dépend de l'intensité du courant de collecteur. La tem- pérature du transistor de commutation augmente à mesure que l'excitation continue du magnétron augmente la tem- pérature de celui-ci avec pour conséquence une augmenta- tion de l'intensité du courant d'anode. En réponse au signal de température engendré par le moyen de détection de température servant à détecter la température due au dégagement de chaleur dû transistor de commutation, le moyen de compensation commande les périodes de "conduc- tion et de "non-conduction" du transistor de commutation de manière que l'intensité du courant d'anode soit rete- nue à une valeur limitée. A ce sujet, on commande le courant d'anode en commandant le rapport des périodes de "conduction" et de "non-conduction" du transistor de commutation, par exemple dans un circuit onduleur. On va maintenant décrire à titre purement illustra- tif la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 est un schéma de principe d'un circuit d'excitation de magnétron dans un appareil de chauffage à haute fréquence d'un mode de réalisation de la pré- sente invention; les Figures 2(a) et 2(b) montrent respectivement le courant sur le côté enroulement primaire et la forme d'onde de tension sur le côté enroulement primaire d'un transformateur élévateur de tension qui sert également de bobine de self-induction d'un circuit onduleur, et la Figure 3 est une vue en perspective d'un bloc de circuit électronique comprenant lès éléments de circuit représentés sur la Figure 1 à l'exception du magnétron. Dans le mode de réalisation que l'on va maintenant décrire en se référant aux dessins annexés, l'invention a été appliquée à un four à micro-ondes. En se référant tout d'abord à la Figure 1, on voit que la tension alternative d'une source 1, telle que le secteur, est redressée par un pont 2 de diodesformant un circuit redresseur et est filtrée par une bobine d'arrêt 3 et un condensateur de filtrage 4 de manière que soit ainsi obtenue une tension continue. La tension continue est transformée par un circuit onduleur 5 en une tension haute fréquence dont la fréquence est d'environ 30 KHz. Le circuit onduleur 5 comprend un enroulement primaire 6a d'un transformateur 6 élévateur de tension qui sert également de bobine de self-induction, un transistor de commutation 7 servant d'élément de commutation, un con- densateur 8 de résonance et une diode 9. La sortie de l'enroulement secondaire 6b du transformateur 6 est redressée en demi-onde par un moyen de redressement de haute fréquence ou diode redresseuse 10 et un condensa- teur 11 et est ensuite fournie à un magnétron 12. Un enroulement tertiaire 6c du transformateur 6 est utilisé pour exciter l'élément de chauffage du magnétron 12. L'énergie de haute fréquence engendrée.par le magné- tron 12 se propage dans la chambre de cuisson du four à micro-ondes de manière à chauffer ainsi les aliments qui y sont placés. L'état de "conduction" et de "non-conduction" du transistor de commutation 7 du circuit onduleur 5 est commandé par un.circuit de commande 15 comprenant un micro-ordinateur 13 et un circuit 14 d'excitation de transistor. Pour obtenir la commande conduction/non- conduction du transistor de commutation 7, on a monté un circuit à résistances de division de tension ou circuit diviseur de tension, 17, en parallèle avec un circuit oscillant 16 comprenant un circuit série formée de l'enroulement primaire 6a et du condensateur 8 de réso- nance. Quand l'état de conduction/non-conduction du transistor de commutation 7 est commandé dans le circuit onduleur 5, un courant oscillant ILet une tension oscil- lante VL sont produits par le circuit oscillant 16, comme on peut le voir sur les Figures 2(a) et 2(b) o la réfé- rence T1 désigne une période de "conduction" du transis- tor de commutation 7 et T2 une période d'oscillation libre. La tension oscillante est détectée par le circuit 17 diviseur de tension pour être fournie au micro- ordinateur 13 en tant que signal synchrone sl. Par con- séquent, le transistor de commutation- 7 se trouve com- mandé de manière que l'instant o le transistor de com- mutation 7 est déclenché pour être rendu conducteur soit synchronisé avec l'instant o la tension d'oscillation VL atteint la valeur V0 correspondant au point de croise- ment zéro tO du courant oscillant IL. La Figure 3 montre l'aspect d'un bloc de circuit électronique comprenant les éléments de circuit représentés sur la Figure 1, à l'exception du magnétron 12. Le moyen de détection de température, par exemple un capteur de température 18 constitué d'une thermistance, est monté, dans une dispo- sition mutuelle de transfert de chaleur, sur une des ailettes 19 de radiateur (voir Figure 3) au moyen de vis, le transistor de commutation 7 étant fixé à ces ailettes. Le capteur de température 18 détecte la tempé- rature du transistor de commutation 7 et engendre un signal de température qui est envoyé au micro-ordinateur 13. Quand la température détectée par le capteur de température 18 dépasse 40 C par exemple, le micro- ordinateur 13 commande le transistor de commutation 7 de manière que sa période de "conduction" T1 soit abrégée (voir Figure 2(a)). Dans ce mode de réalisation, en par- ticulier, le micro-ordinateur 13 joue également le rôle d'un moyen de compensation pour commander le transistor de commutation 7 de telle sorte que chaque fois que la température détectée par le capteur 18 augmente de 5 C dans la plage de température comprise entre 40 C et 60 C ou bien lorsque la température atteint chacune des valeurs de 45 C, 50 C, 55 C et 60 C, la période de "con- duction" T1 du transistor de commutation 7 soit abrégée de façon successive. Quand la température détectée par le capteur de température 18 dépasse une valeur prédé- terminée, par exemple 65 C, le micro-ordinateur 13 fonc- tionne de manière à désexciter le transistor de commuta- tion 7. Pendant le fonctionnement du four à micro-ondes décrit ci-dessus, le magnétron 12 engendre une énergie de micro-ondes à une fréquence d'environ 2450 MHz, l'énergie de micro-ondes étant envoyée dans la chambre- de cuisson. Lorsque l'intensité du -courant d'anode aug- mente avec l'accroissement de la température du magné- tron 12, l'intensité du courant oscillant IL augmente. Par conséquent, la quantité de chaleur engendrée par le transistor de commutation 7 augmente et, de ce fait, sa température s'accroît. Les signaux de température sont fournis successivement par le capteur de température 18 au micro-ordinateur 13 pendant le fonctionnement du four à micro-ondes. Le micro-ordinateur 13 commande le tran- sistor de commutation 7 de manière que sa période de "conduction" soit abrégée successivement chaque fois que la température détectée par le capteur 18 augmente de C dans la plage de température entre 40 C et 60 C. En résultat à la commande décrite ci-dessus, la valeur de crête Ip du courant oscillant traversant le collecteur du transistor de commutation 7 diminue et, par consé- quent, l'intensité du courant d'anode dans le magnétron 12 décroît. Quand la température du transistor de commu- tation 7 augmente jusqu'à 65 C, ou au-dessus de cette valeur, le transistor de commutation 7 est désexcité. Par conséquent, l'intensité du courant d'anode et, de ce fait, l'intensité de l'énergie de micro-ondes délivrée est maintenue à une valeur constante. En outre, on obtient le maintien de l'intensité du courant d'anode à la valeur constante, comme décrit ci-dessus, grâce à la présence du capteur de température 18 qui est moins coû- teux que le transformateur de courant utilisé de façon classique. De plus, la réalisation de l'isolation se trouve simplifiée et, de ce fait, le prix de revient du four à micro-ondes est diminué. En outre, du fait que le transistor. 7 cesse d'être excité lorsque sa température augmente jusqu'à la valeur prédéterminée ou dépasse cette valeur, on peut éviter une détérioration du transistor de commutation 7 et, par conséquent; on peut améliorer la longévité du four à micro-ondes. Bien que la commande de la période de "conduction" du transistor de commutation 7 soit, dans le mode de réalisation ci-dessus, déclenchée lorsque la température du transistor de commutation atteint 40 C, cette com- mande peut être déclenchée à une température supérieure ou inférieure à 40 C. De plus, la valeur prédéterminée de la température à laquelle le transistor de commuta- tion 7 est désexcité n'est pas limitée à 65 C. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et que des variantes ou des modifications peuvent y être appor- tées dans le cadre de la présente invention. Revendications 1. Appareil de chauffage à haute fréquence compre- nant un moyen redresseur (2) pour transformer une ten- sion alternative en une tension continue, un moyen ondu- leur (5) comprenant un élément de commutation (7) et une bobine de self-induction (6a), la tension continue four- nie par le moyen redresseur étant appliquée à la bobine de self-induction par l'intermédiaire de l'élément de commutation rendu successivement "conducteur" et "non- conducteur" de sorte qu'une tension de haute fréquence est obtenue, un magnétron (12) relié à un circuit redresseur (2) de haute fréquence redressant la tension alternative fournie par le moyen onduleur (5) pour pro- duire une tension continue, cette tension continue étant appliquée au magnétron (12), et un circuit de commande (15) pour commander les périodes de "conduction" et de "non-conduction" de l'élément de commutation de manière que le courant d'anode du magnétron soit commandé, caractérisé par un moyen (18) de détection de tempéra- ture pour détecter la température de l'élément de commu- tation, de manière à produire ainsi un signal de tempé- rature, et un moyen de compensation (13) pour compenser les périodes de "conduction" et de "non-conduction" de l'élément de commutation en réponse au signal de tempé- rature de manière que l'accroissement du courant d'anode de magnétron soit entravé quand une augmentation de la température de l'élément de commutation est détectée par le moyen de détection de température. 2. Appareil de chauffage à haute fréquence selon la- revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen de désexcitation pour désexciter l'élément de commutation (7) lorsque la température de cet élément de commutation, détectée par le moyen (18) de détection de température, dépasse une valeur prédé- terminée.