(57)【要約】【課題】容量が小さい第一のコンデンサのリード抜けが発生したとしても、共振電圧の傾きを検知することで、速やかに共振回路部を停止させることのできるマグネトロン駆動電源を提供する。【解決手段】共振回路部１４の共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段を有し、この電圧検出手段がある所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたことにより、スイッチング素子の発熱を抑え、スイッチング素子の破壊を防止することができ、安全にインバータを停止させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、２個の半導体スイッチング素子からなる直列回路と、リーケージトランスの１次巻線と第２のコンデンサとの直列回路が第１のコンデンサと並列に接続された共振回路部とを有し、前記直列回路が前記直流電源に並列に接続され、かつ交流等価回路において前記共振回路の一端は前記直列回路の中点に、他端は前記直流電源の一端に接続されると共に、それぞれの前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記リーケージトランスの２次巻線に接続される整流手段と、前記整流手段に接続されるマグネトロンとから成るマグネトロン駆動用の高周波加熱装置であって、前記共振回路部で発生する共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる構成としたマグネトロン駆動用電源。
【請求項２】
電圧検出手段は、共振回路部で発生する共振電圧の微分値を検出することを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項３】
共振回路部は、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成とした請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項４】
共振回路部の第１のコンデンサの容量値は第２のコンデンサの容量値の１／１０以下とする構成とした請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項５】
前記電圧検出手段は、フィルターを備え共振電圧の傾きを明確に検知し判定する構成とした請求項１に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項６】
計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載のマグネトロン駆動用電源。
【請求項７】
再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とした請求項５に記載のマグネトロン駆動用電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンジなどのマグネトロンを負荷とするマグネトロン駆動用電源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の共振型回路方式のマグネトロン駆動用電源について図面を用いて説明する（例えば、特許文献１参照）。図３は、２石でブリッジのアームを構成したスイッチング素子を用いた従来のマグネトロン駆動用電源のブロック構成図である。
【０００３】
図３において、高周波加熱装置は、直流電源１、リーケージトランス２、第１の半導体スイッチング素子６、第１のコンデンサ４、第２のコンデンサ５、第３のコンデンサ（平滑コンデンサ）１３、第２の半導体スイッチング素子７、駆動部８、全波倍電圧整流回路１０、およびマグネトロン１１とから構成されている。
【０００４】
直流電源１は商用電源を全波整流して直流電圧ＶＤＣを、第２のコンデンサ５とリーケージトランス２の１次巻線３との直列回路に印加する。第１の半導体スイッチング素子６と第２の半導体スイッチング７とは直列に接続され、リーケージトランス２の１次巻線３と第２のコンデンサ５との直列回路は第２の半導体スイッチング素子７に並列に接続されている。
【０００５】
第１のコンデンサ４は第２の半導体スイッチング７に並列に接続されている。リーケージトランス２の２次巻線９で発生した高電圧出力は、全波倍電圧整流回路１０で直流の高電圧に変換されてマグネトロン１１のアノード−カソード間に印加されている。リーケージトランス２の３次巻線１２は、マグネトロン１１のカソードに電流を供給する。
【０００６】
第１の半導体スイッチング素子６は、ＩＧＢＴと、それに並列に接続されるフライホイールダイオードとから構成されている。第２の半導体スイッチング素子７も同様にＩＧＢＴとダイオードとから構成されている。
【０００７】
当然であるが、前記第１、第２の半導体スイッチング素子６，７はこの種類に限定されるものではなく、サイリスタ、ＧＴＯスイッチング素子等を用いることもできる。
【０００８】
図４は、図３に示す回路が動作する各モードを示している。
【０００９】
また、図５は回路中の半導体スイッチング素子等の部品の電圧電流波形図を示している。
【００１０】
図において、（ａ）モード１は第１の半導体スイッチング素子６に駆動信号が与えられる。このとき電流は直流電源１からリーケージトランス２の１次巻線３と第２のコンデンサ５を通って流れる。
【００１１】
（ｂ）モード２では第１の半導体スイッチング素子６がオフし、１次巻線３と第２のコンデンサ５を通って流れていた電流は第１のコンデンサ４に向かって流れ始めると同時に第１の半導体スイッチング素子６の電圧が上昇する。
【００１２】
（ｃ）モード３では第１のコンデンサ４の電圧がＶＤＣから０Ｖに向かう。モード３では第１のコンデンサ４の両端電圧が０Ｖに達して、第２のスイッチング素子７を構成する
ダイオードがオンする。
【００１３】
（ｄ）モード４では共振により１次巻線３と第２のコンデンサ５を通って流れていた電流の向きが反転するようになるので、この時点で第２の半導体スイッチング素子７がオンしている必要がある。モード２，３，４の期間は第１の半導体スイッチング素子６の電圧は直流電源電圧ＶＤＣと同等となる。欧州のように商用電源電圧が実効値２３０Ｖの地域は電圧ピークが√２倍になるので直流電源電圧ＶＤＣはおよそ３２５Ｖとなる。
【００１４】
（ｅ）モード５では第２の半導体スイッチング素子７がオフし、第２のコンデンサ５と１次巻線３に流れていた電流は第１のコンデンサ４に向かって流れ始め、第１のコンデンサ４の電圧がＶＤＣまで上昇する。
【００１５】
（ｆ）モード６では第１のコンデンサ４の電圧がＶＤＣに達して、第１の半導体スイッチング素子６を構成するダイオードがオンする。共振により１次巻線３と第２のコンデンサ５を通って流れていた電流の向きが反転するようになり、この時点で第１の半導体スイッチング素子６をオンしておく必要あり、これがモード１となる。モード６，１の期間は第２の半導体スイッチング素子７の電圧は直流電源電圧ＶＤＣと同等となる。
【００１６】
この回路構成によれば第１の半導体スイッチング素子６と第２の半導体スイッチング素子７に印加する電圧の最大値を直流電源電圧ＶＤＣとすることができる。
【００１７】
モード２とモード５は１次巻線３からの電流が第１のコンデンサ４と第２のコンデンサ５に電流が流れる共振期間である。第１のコンデンサ４の容量値は第２のコンデンサ５の容量値の１／１０以下に設定しているので、合成容量は、ほぼ第１のコンデンサ４の容量値に近くなる。
【００１８】
この合成容量とリーケージトランス２のインピーダンスとで決まる時定数で第１の半導体スイッチング素子６と第２の半導体スイッチング素子７に印加するモード３，５における電圧が変化する。この電圧変化が前記した時定数できまる傾きを持つことにより、第１の半導体スイッチング素子６のモード３におけるオフ時のスイッチング損失が軽減される。
【００１９】
さらに、モード５では電圧がゼロになるので第１の半導体スイッチング素子６のモード１におけるオン時は、第１の半導体スイッチング素子６の印加電圧はゼロであるためオン時のスイッチング損失が低減される。
【００２０】
これをゼロ電圧スイッチングと呼び、これらが共振回路方式の特徴であり、本方式はこの特徴を活かし、かつ、半導体スイッチング素子の電圧は直流電源電圧ＶＤＣ以上にはならないという利点がある。第２のコンデンサ５は図１に示すように、その電圧がリップルの少ないものになるように十分大きな容量値に設定している。
【特許文献１】特開２０００−５８２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、このような回路構成では第１のコンデンサ４が工程不良などでリード抜けが発生した場合に、容量が小さいため並列に接続されている第２のコンデンサ５の容量に支配されてしまうためインサーキットテストなどでは測定することができず、さらに電流調整などの少しの通電では通常に動作をしてしまう。
【００２２】
ここで、リード抜けとは、リード線が所定の位置に設置されなかったり、正常に接続さ
れた後、何らかの理由で接続が外れてしまったりして生じるリード線の接続不良のことをいう。
【００２３】
また、第一のコンデンサが抜けたとしても、過電圧が発生しないため、通常の電圧検出手段では、リード抜けを見つけることはできない。このようなリード抜けの状態で使われた場合、スイッチング素子の発熱が発生し、スイッチング素子破壊に発生する。以下、コンデンサの抜けとは、リード抜けにより生じるコンデンサの接続不良を指すものとする。
【００２４】
本発明は、このような課題に鑑みてなしたものであり、容量が小さい第一のコンデンサのリード抜けが発生したとしても、共振電圧の傾きを検知することで、速やかに共振回路部１４を停止させ、スイッチング素子の耐圧破壊などを防止することのできる駆動電源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、前記従来の課題を解決するために、本発明のマグネトロン駆動用電源は、直流電源と、２個の半導体スイッチング素子からなる直列回路と、リーケージトランスの１次巻線と第２のコンデンサとの直列回路が第１のコンデンサと並列に接続された共振回路とを有し、前記直列回路が前記直流電源に並列に接続され、かつ交流等価回路において前記共振回路の一端は前記直列回路の中点に、他端は前記直流電源の一端に接続されると共に、それぞれの前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記リーケージトランスの２次巻線に接続される整流手段と、前記整流手段に接続されるマグネトロンとから成るマグネトロン駆動用の高周波加熱装置であって、前記共振回路部で発生する共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のマグネトロン駆動用電源は、共振回路の共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段を設けることにより、容量の小さい第一のコンデンサの抜けが発生したとしても速やかに共振回路部を安全に停止させ、スイッチング素子の破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の発明は、商用直流電源と、２個の半導体スイッチング素子からなる直列回路と、リーケージトランスの１次巻線と第２のコンデンサとの直列回路が第１のコンデンサと並列に接続された共振回路とを有し、前記直列回路が前記直流電源に並列に接続され、かつ交流等価回路において前記共振回路の一端は前記直列回路の中点に、他端は前記直流電源の一端に接続されると共に、それぞれの前記半導体スイッチング素子を駆動する駆動手段と、前記リーケージトランスの２次巻線に接続される整流手段と、前記整流手段に接続されるマグネトロンとから成るマグネトロン駆動用の高周波加熱装置であって、前記共振回路部で発生する共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段を有し、前記電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えたときにインバータを停止させることができる。
【００２８】
第２の発明は、特に第１の発明の電圧検出手段を、共振回路の共振電圧の傾きの微分値を検出するように構成したもので、容量の小さい第一のコンデンサの抜けに対して安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させ、スイッチング素子の破壊を防止することができる。
【００２９】
第３の発明は、第一の発明の共振回路部において、少なくとも二つのスイッチング素子およびフライホイールダイオードを有する構成としたマグネトロン駆動用電源。  
【００３０】
第４の発明は、第一の発明の共振回路部において、第１のコンデンサの容量値は第２の
コンデンサの容量値の１／１０以下とする構成としたマグネトロン駆動用電源。
【００３１】
第５の発明は、電圧検出手段に、フィルターを備え共振電圧の傾きを明確に検知し判定する構成としたマグネトロン駆動用電源。
【００３２】
第６の発明は、計時手段を設け、電圧検出手段の出力が、所定の比較レベルを超えた場合は、前記計時手段で計時した時間の経過後に再起動する構成としたもので、共振電圧の傾きを検出することでスイッチング素子の発熱を抑え、スイッチング素子の破壊を防ぐことができる。
【００３３】
第７の発明は、特に第６の発明において、再起動を計数する計数手段を設け、再起動が所定回数に達した場合は、動作を停止する構成とすることにより、再起動が所定回数以下に制限されるので、スイッチング素子の発熱を抑え、スイッチング素子の破壊を防ぐことができる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態にかかるマグネトロン駆動用電源のブロック構成図である。なお、図３と同一の構成要件については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態のマグネトロン駆動用電源は、共振回路部１４の共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段１８を備えることを特徴とする。この電圧検出手段１８により、容量の小さい第一のコンデンサの抜けが発生した場合、安全に検知し、速やかにインバータ回路部を停止させる。
【００３７】
容量の小さい第一のコンデンサの抜けが発生した場合の、共振電圧波形を図２に示す。通常、第１のコンデンサ４の容量値は第２のコンデンサ５の容量値の１／１０以下に設定しているので、合成容量は、ほぼ第１のコンデンサ４の容量値に近くなる。
【００３８】
そのため、この合成容量とリーケージトランス３のインピーダンスとで決まる時定数で第１の半導体スイッチング素子６と第２の半導体スイッチング素子７に印加する電圧つまり共振電圧に傾きが発生する。
【００３９】
しかし、容量の小さい第一のコンデンサの抜けが発生した場合には、第１のコンデンサ４への電圧供給、放電がなくなるため、共振電圧の傾きがなくなり、いきなり第２の半導体スイッチング素子７が動作してしまうため、急峻な共振電圧になり、第２の半導体スイッチングには大きな損失（発熱）を与えることになり、最悪の場合は半導体スイッチング素子の破壊に至ってしまう。
【００４０】
電圧検出手段１８は、このような波形に対する共振電圧の傾きを検知し、比較レベル発生回路１７から出力される所定の比較レベルを超えたときに、安全にスイッチング素子を停止させる。
【００４１】
また、電圧検出手段１８内にフィルター、例えば、ある一定時間、検知レベル超えた場合に停止させるというような構成を設けることにより、誤検知による停止を防止させる。さらに、計数手段１６は計時手段１５が再起動を指令した回数をカウントし、一定回数以上再起動した場合は駆動回路８を停止させて再起動がかからないように、計数手段１６は作用する。
【００４２】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事
項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかるマグネトロン駆動用電源は、電子レンジ等の高周波加熱装置に適用できるものであり、共振回路の共振電圧の傾きを検出する電圧検出手段１８を設けることにより、容量の小さい第一のコンデンサ６の抜けが発生したとしても速やかに共振回路部１４を安全に停止させ、スイッチング素子の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態におけるマグネトロン駆動用電源のブロック構成図
【図２】本発明の実施の形態における電圧検出手段の出力波形を示した図
【図３】従来のマグネトロン駆動用電源のブロック構成図
【図４】図３に示す回路が動作する各モードの詳細を示した図
【図５】図３に示す半導体スイッチング素子等の電圧電流波形図を示した図
【符号の説明】
【００４５】
１  直流電源
２  リーケージトランス
３  １次巻線
４  第１のコンデンサ
５  第２のコンデンサ
６  第１の半導体スイッチング素子
７  第２の半導体スイッチング素子
８  駆動回路
９  ２次巻線
１０  全波倍電圧整流回路
１１  マグネトロン
１２  ３次巻線
１３  第３のコンデンサ
１４  共振回路部
１５  計時手段
１６  計数手段
１７  比較レベル発生回路
１８  電圧検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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