(57)【要約】【課題】低コストな高周波加熱装置を提供する。【解決手段】高周波加熱装置１００は、高周波信号を発生する発振器５０と、発振器５０に接続され、発振器５０から入力される高周波信号を増幅するＲＦパワー半導体素子７０と、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１・接地端子Ｍ３間に所定のバイアス電圧を印加するバイアス電源回路６０と、交流電源Ｇから印加される交流電圧を整流する整流回路１０と、整流回路１０によって整流された電圧を所定の非平滑直流電圧に変換し、この非平滑直流電圧をＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に印加するチョッパ回路３０と、を備える。【選択図】図１
2018092827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を発生させる発振器と、
前記発振器に接続され、前記発振器から入力される高周波信号を増幅するマイクロ波発生デバイスと、
前記マイクロ波発生デバイスの入力端子・接地端子間に所定のバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、
交流電源から印加される交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路によって整流された電圧を所定の非平滑直流電圧に変換し、前記非平滑直流電圧を前記マイクロ波発生デバイスの電源端子・前記接地端子間に印加するチョッパ回路と、を備えること
を特徴とする高周波加熱装置。
【請求項２】
前記非平滑直流電圧を用いて、前記バイアス電圧を制御する制御回路を備えること
を特徴とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記非平滑直流電圧が高くなるにつれて、前記バイアス電圧を高くする第１モードと、
前記非平滑直流電圧が高くなるにつれて、前記バイアス電圧を低くする第２モードと、を切替可能であること
を特徴とする請求項２に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記整流回路は、
四つのダイオードがブリッジ接続されてなるブリッジ形の回路であり、
四つの前記ダイオードのうち、二つの前記ダイオードのカソードの接続点である第１接続部と、残り二つの前記ダイオードのアノードの接続点である第２接続部と、を有し、
前記チョッパ回路は、
前記電源端子に一端が接続されるインダクタと、
前記インダクタの他端に接続され、前記第１接続部から前記インダクタに向かう電流の流れの許容／遮断を切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子と前記インダクタとの間にカソードが接続され、前記第２接続部及び前記接地端子にアノードが接続される環流ダイオードと、
前記インダクタと前記電源端子との間に正極が接続され、前記第２接続部及び前記接地端子に負極が接続される出力コンデンサと、を有すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項５】
前記整流回路は、
四つのダイオードがブリッジ接続されてなるブリッジ形の回路であり、
四つの前記ダイオードのうち、二つの前記ダイオードのカソードの接続点である第１接続部と、残り二つの前記ダイオードのアノードの接続点である第２接続部と、を有し、
前記チョッパ回路は、
前記第１接続部から自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替えるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子にカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続される環流ダイオードと、
前記環流ダイオードのカソードに一端が接続され、前記第２接続部及び前記電源端子に他端が接続されるインダクタと、
前記環流ダイオードのアノードに負極が接続され、前記第２接続部及び前記電源端子に正極が接続される出力コンデンサと、を有すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項６】
前記整流回路は、一方のダイオードのカソードが、他方のダイオードのアノードに接続される直列接続体であり、
前記チョッパ回路は、
前記電源端子に一端が接続される第１インダクタと、
前記第１インダクタの他端に接続され、前記他方のダイオードから前記第１インダクタに向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と前記第１インダクタとの間にカソードが接続される第１環流ダイオードと、
前記第１インダクタと前記電源端子との間に正極が接続される第１出力コンデンサと、を有するとともに、
前記接地端子に一端が接続される第２インダクタと、
前記第２インダクタの他端に接続され、前記第２インダクタから前記一方のダイオードに向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子と前記第２インダクタとの間にアノードが接続され、前記第１環流ダイオードのアノードに自身のカソードが接続される第２環流ダイオードと、
前記第２インダクタと前記接地端子との間に負極が接続され、前記第１出力コンデンサの負極に自身の正極が接続される第２出力コンデンサと、を有し、
前記交流電源は、
一端が、前記一方のダイオードと前記他方のダイオードとの間に接続され、
他端が、前記第１環流ダイオードと前記第２環流ダイオードとの間に接続されるとともに、前記第１出力コンデンサと前記第２出力コンデンサとの間に接続されること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項７】
前記整流回路は、一方のダイオードのカソードが、他方のダイオードのアノードに接続される直列接続体であり、
前記チョッパ回路は、
前記他方のダイオードから自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と前記電源端子との間にカソードが接続される第１環流ダイオードと、
前記第１スイッチング素子と前記電源端子との間に正極が接続される第１出力コンデンサと、を有するとともに、
前記接地端子に接続され、自身を介して前記一方のダイオードに向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子と前記接地端子との間にアノードが接続され、前記第１環流ダイオードのアノードに自身のカソードが接続される第２環流ダイオードと、
前記第２スイッチング素子と前記接地端子との間に負極が接続され、前記第１出力コンデンサの負極に自身の正極が接続される第２出力コンデンサと、
前記第１環流ダイオードと前記第２環流ダイオードとの間に一端が接続され、前記第１出力コンデンサと前記第２出力コンデンサとの間に他端が接続されるインダクタと、を有し、
前記交流電源は、
一端が、前記一方のダイオードと前記他方のダイオードとの間に接続され、
他端が、前記第１環流ダイオードと前記第２環流ダイオードとの間に接続されること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【請求項８】
前記整流回路は、一方のダイオードのカソードが、他方のダイオードのアノードに接続される直列接続体であり、
前記チョッパ回路は、
前記他方のダイオードから自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第１スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子にカソードが接続され、前記接地端子にアノードが接続される第１環流ダイオードと、
前記第１スイッチング素子と前記第１環流ダイオードとの間に一端が接続される第１インダクタと、
前記第１環流ダイオードと前記接地端子との間に負極が接続される第１出力コンデンサと、を有するとともに、
自身を介して前記一方のダイオードに向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子にアノードが接続され、前記電源端子にカソードが接続される第２環流ダイオードと、
前記第１インダクタの他端に自身の一端が接続され、前記第２スイッチング素子と前記第２環流ダイオードとの間に他端が接続される第２インダクタと、
前記第１出力コンデンサの正極に自身の負極が接続され、前記第２環流ダイオードと前記電源端子との間に正極が接続される第２出力コンデンサと、を有し、
前記交流電源は、
一端が、前記一方のダイオードと前記他方のダイオードとの間に接続され、
他端が、前記第１インダクタと前記第２インダクタとの間に接続されるとともに、前記第１出力コンデンサと前記第２出力コンデンサとの間に接続されること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波の放射によって食品等を加熱する高周波加熱装置（電子レンジ等）が知られている。このような高周波加熱装置として、例えば、特許文献１には、「電力供給手段は前記マイクロ波発生デバイスの少なくとも一個以上のアンプに出力を直接印加させ、…マイクロ波発生デバイスの耐圧を６００Ｖ以上とする」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２９０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＭＨｚ帯〜ＧＨｚ帯の高周波信号を増幅するＲＦ（Radio Frequency）パワー半導体素子の開発が進んでいるが、ＲＦパワー半導体素子の耐圧は１００Ｖ程度で比較的低く、推奨される印加電圧は３０Ｖ程度である。一方、特許文献１に記載の技術は、「マイクロ波発生デバイス」の耐圧が６００Ｖ以上であることが前提になっている。したがって、耐圧が比較的低いＲＦパワー半導体素子を、特許文献１に記載の「マイクロ波発生デバイス」として用いることは困難である。また、ＲＦパワー半導体素子を備える高周波加熱装置のさらなる低コスト化が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、低コストな高周波加熱装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る高周波加熱装置は、整流回路によって整流された電圧を所定の非平滑直流電圧に変換し、前記非平滑直流電圧をマイクロ波発生デバイスの電源端子・接地端子間に印加するチョッパ回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低コストな高周波加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高周波加熱装置の回路図である。
【図２Ａ】交流電源の電圧が正の半周期において、スイッチング素子がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図２Ｂ】交流電源の電圧が正の半周期において、スイッチング素子がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る高周波加熱装置の高出力動作モードにおける電圧・電流の波形図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る高周波加熱装置の高効率動作モードにおける電圧・電流の波形図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る高周波加熱装置において、チョッパ用インダクタのインダクタンス、及び出力コンデンサの静電容量が比較的小さい場合の電圧・電流の波形図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る高周波加熱装置の回路図である。
【図７Ａ】交流電源の電圧が正の半周期において、スイッチング素子がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図７Ｂ】交流電源の電圧が正の半周期において、スイッチング素子がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る高周波加熱装置の回路図である。
【図９Ａ】電源電圧が正の半周期において、第１スイッチング素子がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図９Ｂ】電源電圧が正の半周期において、第１スイッチング素子がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図１０Ａ】電源電圧が負の半周期において、第２スイッチング素子がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図１０Ｂ】電源電圧が負の半周期において、第２スイッチング素子がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る高周波加熱装置の回路図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る高周波加熱装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
≪第１実施形態≫
＜高周波加熱装置の構成＞
図１は、第１実施形態に係る高周波加熱装置１００の回路図である。
高周波加熱装置１００は、加熱室（図示せず）に高周波のマイクロ波を放射することによって、加熱室に置かれた食品等を加熱する装置である。
【００１０】
図１に示すように、高周波加熱装置１００は、整流回路１０と、フィルタ回路２０と、チョッパ回路３０と、発振器５０と、バイアス電源回路６０と、ＲＦパワー半導体素子７０（マイクロ波発生デバイス）と、アンテナ８０と、制御回路９０と、を備えている。
【００１１】
整流回路１０は、四つのダイオードＤ１〜Ｄ４がブリッジ接続されてなるブリッジ形の回路であり、交流電源Ｇから印加される交流電圧を全波整流する機能を有している。また、整流回路１０は、四つのダイオードＤ１〜Ｄ４のうち、二つのダイオードＤ１，Ｄ２のカソードの接続点である第１接続部Ｋ１と、残り二つのダイオードＤ３，Ｄ４のアノードの接続点である第２接続部Ｋ２と、を備えている。
【００１２】
フィルタ回路２０は、スイッチング素子３２のオン・オフに伴う高調波の交流電源Ｇ側への影響を抑制するためのＬＣフィルタである。図１に示すように、フィルタ回路２０は、インダクタ２１と、コンデンサ２２と、を備えている。
【００１３】
インダクタ２１は、整流回路１０の第１接続部Ｋ１に一端が接続され、スイッチング素子３２のコレクタに他端が接続されている。コンデンサ２２は、インダクタ２１とスイッチング素子３２との間に正極が接続され、ＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３及び整流回路１０の第２接続部Ｋ２に負極が接続されている。
【００１４】
チョッパ回路３０は、整流回路１０によって整流された電圧を所定の非平滑直流電圧に変換し、この非平滑直流電圧をＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に印加する降圧回路である。前記した「非平滑直流電圧」とは、図３の出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃに示すように、ほとんど平滑化されることなく、弧を描くように（弓なりに）脈動する直流電圧である。
【００１５】
図１に示すように、チョッパ回路３０は、チョッパ用インダクタ３１（インダクタ）と、スイッチング素子３２と、環流ダイオード３３と、出力コンデンサ３４と、を備えている。
【００１６】
チョッパ用インダクタ３１は、交流電源Ｇから供給される電力を磁気エネルギとして蓄え、さらにこの磁気エネルギを放出する機能を有している。図１に示すように、チョッパ用インダクタ３１は、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２に一端が接続され、スイッチング素子３２のエミッタに他端が接続されている。
【００１７】
スイッチング素子３２は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、整流回路１０の第１接続部Ｋ１からチョッパ用インダクタ３１に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える機能を有している。
【００１８】
環流ダイオード３３は、オン・オフが交互に繰り返されるスイッチング素子３２がオフ状態のとき、自身を介して電流を循環させる素子である。図１に示すように、環流ダイオード３３は、スイッチング素子３２とチョッパ用インダクタ３１との間にカソードが接続されている。また、環流ダイオード３３は、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３にアノードが接続されている。
【００１９】
出力コンデンサ３４は、チョッパ用インダクタ３１から流れ込む電荷を蓄え、さらに蓄えた電荷をＲＦパワー半導体素子７０に放出する素子である。図１に示すように、出力コンデンサ３４は、チョッパ用インダクタ３１と電源端子Ｍ２との間に正極が接続されている。また、出力コンデンサ３４は、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３に負極が接続されている。
【００２０】
なお、出力コンデンサ３４は、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に非平滑直流電圧を印加するための素子であり、この出力コンデンサ３４によって電圧の平滑化が行われることはほとんどない。
【００２１】
発振器５０は、例えば、ＭＨｚ帯〜ＧＨｚ帯の高周波信号を発生する回路である。発振器５０の接地側の端子は、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３に接続されている。また、発振器５０の出力側の端子は、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１に接続されている。
【００２２】
ＲＦパワー半導体素子７０は、発振器５０から入力される高周波信号を増幅する素子であり、例えば、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation）に基づいてオン・オフが制御される。なお、ＲＦパワー半導体素子７０は、他の種類のパワー半導体素子と比べて高性能・長寿命であるという利点がある。
図１に示すように、ＲＦパワー半導体素子７０は、発振器５０からの高調波信号が入力される入力端子Ｍ１と、出力コンデンサ３４からの電圧が印加される電源端子Ｍ２と、接地される接地端子Ｍ３と、アンテナ８０に高調波を出力する出力端子Ｍ４と、を備えている。
【００２３】
バイアス電源回路６０は、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１・接地端子Ｍ３間に所定のバイアス電圧を印加する回路である。バイアス電源回路６０の正側は、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１に接続されている。また、バイアス電源回路６０の負側は、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３に接続されている。バイアス電源回路６０は、制御回路９０からの制御信号に基づき、出力コンデンサ３４から印加される非平滑直流電圧を用いて、所定のバイアス電圧を生成する機能を有している。
【００２４】
アンテナ８０は、ＲＦパワー半導体素子７０から出力される高調波を加熱室（図示せず）に放射する機器であり、ＲＦパワー半導体素子７０の出力端子Ｍ４に接続されている。
【００２５】
制御回路９０は、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。
【００２６】
制御回路９０は、所定のオン時間デューティでオン・オフを繰り返すようにスイッチング素子３２を制御する。前記したオン時間デューティが高いほど、出力コンデンサ３４の電圧が高くなる。
また、制御回路９０は、チョッパ回路３０から出力される非平滑直流電圧を用いて、ＲＦパワー半導体素子７０のバイアス電圧を、バイアス電源回路６０によって制御する機能も有している。また、制御回路９０は、発振器５０で生成された高調波を所定の増幅率で増幅するようにＲＦパワー半導体素子７０を制御する機能も有している。
【００２７】
＜スイッチング素子のオン・オフに伴う電流の流れ＞
図２Ａは、交流電源Ｇの電圧が正の半周期において、スイッチング素子３２がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半周期においてスイッチング素子３２がオンに切り替わると、交流電源Ｇ→ダイオードＤ１→インダクタ２１→スイッチング素子３２→チョッパ用インダクタ３１→出力コンデンサ３４→ダイオードＤ４→交流電源Ｇの順に電流が流れる。
【００２８】
また、ＲＦパワー半導体素子７０の出力に伴って、出力コンデンサ３４からＲＦパワー半導体素子７０に電流が流れる。したがって、実際には、チョッパ用インダクタ３１を介して自身に流れ込む電流と、ＲＦパワー半導体素子７０に向かう電流と、の差に相当する電流が出力コンデンサ３４に流れる（図２Ｂ等についても同様）。
【００２９】
図２Ｂは、交流電源Ｇの電圧が正の半周期において、スイッチング素子３２がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半周期においてスイッチング素子３２がオフに切り替わると、チョッパ用インダクタ３１→出力コンデンサ３４→環流ダイオード３３の順に電流が循環するとともに、出力コンデンサ３４からＲＦパワー半導体素子７０に電流が流れる。
【００３０】
そして、所定のオン時間デューティでスイッチング素子３２のオン・オフが切り替わる（図２Ａ、図２Ｂの状態が交互に切り替わる）ことによって、前記した電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に（図１参照）、所定の非平滑直流電圧が印加される。また、入力端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間にも（図１参照）、バイアス電圧として非平滑直流電圧が印加される。なお、交流電圧が負の半周期については、説明を省略する。
【００３１】
＜高出力動作モード・高効率動作モード＞
図１に示す制御回路９０は、「高出力動作モード」（第１モード）又は「高効率動作モード」（第２モード）でＲＦパワー半導体素子７０等を駆動する機能を有している。
「高出力動作モード」とは、ＲＦパワー半導体素子７０を高出力で駆動する動作モードであり、例えば、食品等を短時間で加熱する際に行われる。
「高効率動作モード」とは、ＲＦパワー半導体素子７０を高効率で駆動する動作モードであり、例えば、食品等を長時間かけてじっくり加熱する際に行われる。
【００３２】
なお、高周波加熱装置１００に設けられているメニューボタン（図示せず）やモード選択ボタン（図示せず）等の操作に応じて、「高出力動作モード」及び「高効率動作モード」の一方から他方に切り替わるようにしてもよい。
【００３３】
図３は、高出力動作モードにおける電圧・電流の波形図である。
図３の上から順に、交流電源Ｇの交流電圧ｖａｃ及び入力電流ｉａｃ、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１・接地端子Ｍ３間に印加されるバイアス電圧ｖｂ、チョッパ用インダクタ３１に流れる電流ｉＬ、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃ、及びＲＦパワー半導体素子７０の出力電圧Ｖｏｕを図示している。なお、図３の横軸は時間ｔである。
【００３４】
「高出力動作モード」において制御回路９０は、チョッパ回路３０からＲＦパワー半導体素子７０に印加される非平滑直流電圧（出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃ）が高くなるにつれて、ＲＦパワー半導体素子７０のバイアス電圧ｖｂを高くするように、バイアス電源回路６０を制御する。つまり、制御回路９０は、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃの増減に伴って、バイアス電圧ｖｂも同じように変化するようにバイアス電源回路６０を制御する。このような制御を行うために、例えば、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃを分圧する分圧回路（図示せず）をバイアス電源回路６０に設けてもよい。
【００３５】
図３に示すように、非平滑直流電圧である電圧Ｖｄｃが、出力コンデンサ３４からＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に印加される。その結果、ＲＦパワー半導体素子７０の出力電圧Ｖｏｕの包絡線は、電源周波数の２倍の周波数で脈動する。このように出力電圧Ｖｏｕの包絡線が脈動しつつも、所定のマイクロ波が加熱室（図示せず）に放射されるため、食品等の加熱に支障が生じることはない。
【００３６】
また、「高出力動作モード」では、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃが高いときには、バイアス電圧ｖｂも高くなる。これによって、後記する高効率動作モード（図４参照）と比べて、ＲＦパワー半導体素子７０の出力電圧の変動幅ΔＶ１が大きくなため、加熱室（図示せず）に置かれた食品等を短時間で加熱できる。
【００３７】
なお、仮に大容量の電解コンデンサ（図示せず）を出力コンデンサ３４と並列に接続すると、整流回路１０で全波整流された電圧よりも電解コンデンサの電圧が高くなるたびに、この電解コンデンサから放電される。その結果、入力電流ｉａｃに高調波が含まれることになり、場合によっては、交流電源Ｇ側に悪影響を及ぼす可能性がある。このような悪影響を防止するために、スイッチング素子３２のオン時間デューティを変化させるようにすると、制御回路９０の処理が複雑化して、コストの増加につながる。
【００３８】
これに対して第１実施形態では、電解コンデンサを設けずに（つまり、全波整流された電圧を敢えて平滑化せずに）、チョッパ回路３０からＲＦパワー半導体素子７０に非平滑直流電圧を印加するようにしている。これによって、電解コンデンサを別途設ける構成と比べて、高周波加熱装置１００の低コスト化・小型化を図ることができる。さらに、全波整流された電圧を平滑化する必要がないため、スイッチング素子３２のオン時間デューティが固定値であっても、図３に示すように、入力電流ｉａｃが自ずから正弦波状になる。したがって、高調波に伴う交流電源Ｇ側への悪影響を抑制できる。なお、後記する高効率動作モードに関しても、同様のことがいえる。
【００３９】
図３に示すように、チョッパ用インダクタ３１の電流ｉＬは、電源電圧が全波整流された波形（図示せず）と同様の波形になる。この電流ｉＬには、スイッチング素子３２のスイッチングに伴うリップル成分が含まれている。
【００４０】
図４は、高効率動作モードにおける電圧・電流の波形図である。
図４の波形図は、バイアス電圧ｖｂ及びＲＦパワー半導体素子７０の出力電圧Ｖｏｕが図３（高出力動作モード時の波形）とは異なっているが、その他の各波形については図３と同様である。
「高効率動作モード」において制御回路９０は、チョッパ回路３０からＲＦパワー半導体素子７０に印加される非平滑直流電圧（出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃ）が高くなるにつれて、ＲＦパワー半導体素子７０のバイアス電圧ｖｂを低くするように、バイアス電源回路６０を制御する。
【００４１】
つまり、制御回路９０は、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃの増減とは逆にバイアス電圧ｖｂが変化するように、バイアス電源回路６０を制御する。このような制御を行うために、例えば、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃが高いほど、オン時間デューティを低くするスイッチング素子（図示せず）をバイアス電源回路６０に設けてもよい。
【００４２】
このようにバイアス電圧ｖｂが制御されることで、高出力動作モード（図３参照）と比べて、ＲＦパワー半導体素子７０の出力電圧Ｖｏｕの変動幅ΔＶ２が小さくなる。したがって、ＲＦパワー半導体素子７０の発熱が抑制され、高効率化を図ることができる。
【００４３】
なお、高周波加熱装置１００のさらなる小型化を図るため、インダクタンスが比較的小さいチョッパ用インダクタ３１を用いるとともに、静電容量が比較的小さい出力コンデンサ３４を用いてもよい。この場合の電圧・電流の波形について、図５を用いて説明する。
【００４４】
図５は、チョッパ用インダクタ３１のインダクタンス、及び出力コンデンサ３４の静電容量が比較的小さい場合の電圧・電流の波形図である。
なお、図５に示す波形図は、前記した「高出力動作モード」及び「高効率動作モード」の両方において共通である。前記したように、チョッパ用インダクタ３１のインダクタンスを比較的小さくすると、図５に示すように、チョッパ用インダクタ３１の電流ｉＬが、スイッチング素子３２のスイッチング周波数で大きく変動する。また、出力コンデンサ３４の静電容量を比較的小さくすると、図５に示すように、出力コンデンサの電圧Ｖｄｃが、スイッチング素子３２のスイッチング周波数で大きく変動する。
【００４５】
このような場合において制御回路９０は、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃの振幅（包絡線の最大値）がＲＦパワー半導体素子７０の耐圧を超えないように、スイッチング素子３２のオン時間デューティを調整する。また、制御回路９０は、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃからスイッチング周波数成分を除去した値に基づいて、バイアス電源回路６０の電圧を制御する。なお、出力コンデンサ３４の電圧Ｖｄｃからスイッチング周波数成分を除去するフィルタ（図示せず）をバイアス電源回路６０に設けることが望ましい。
【００４６】
＜効果＞
第１実施形態によれば、チョッパ回路３０で降圧された電圧が、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に印加される。したがって、発振器５０で生成された高周波信号を、耐圧が低いＲＦパワー半導体素子７０を用いて適切に増幅できる。
【００４７】
また、大容量の電解コンデンサ（図示せず）を別途設ける必要がないため、高周波加熱装置１００の小型化・低コスト化を図ることができる。
また、チョッパ回路３０の出力電圧Ｖｏｕが可変であるため、ユーザによって選択されるメニューボタン（図示せず）等に応じて、「高出力動作モード」及び「高効率動作モード」の一方から他方への切替えを行うことができる。
【００４８】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、チョッパ回路３０Ａ（図６参照）が反転型昇降圧チョッパ回路である点が第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００４９】
図６は、第２実施形態に係る高周波加熱装置１００Ａの回路図である。
図６に示すように、高周波加熱装置１００Ａは、整流回路１０と、フィルタ回路２０と、チョッパ回路３０Ａと、発振器５０と、バイアス電源回路６０と、ＲＦパワー半導体素子７０と、アンテナ８０と、制御回路９０と、を備えている。
チョッパ回路３０Ａは、チョッパ用インダクタ３１（インダクタ）と、スイッチング素子３２と、環流ダイオード３３と、出力コンデンサ３４と、を備える反転型昇降圧チョッパ回路である。
【００５０】
スイッチング素子３２は、例えば、ＩＧＢＴであり、整流回路１０の第１接続部Ｋ１から自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える機能を有している。
環流ダイオード３３は、スイッチング素子３２のエミッタにカソードが接続され、ＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３にアノードが接続されている。
【００５１】
チョッパ用インダクタ３１は、環流ダイオード３３のカソードに一端が接続され、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２に他端が接続されている。
出力コンデンサ３４は、環流ダイオード３３のアノードに負極が接続され、整流回路１０の第２接続部Ｋ２及びＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２に正極が接続されている。つまり、出力コンデンサ３４の電圧極性は、第１実施形態（図１参照）とは逆になっている。これに伴って、発振器５０の他、バイアス電源回路６０の負側、及びＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３が、出力コンデンサ３４の負極に接続されている。
【００５２】
＜スイッチング素子のオン・オフに伴う電流の流れ＞
図７Ａは、交流電源Ｇの電圧が正の半周期において、スイッチング素子３２がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半サイクル期間にスイッチング素子３２がオンに切り替わると、交流電源Ｇ→ダイオードＤ１→インダクタ２１→スイッチング素子３２→チョッパ用インダクタ３１→ダイオードＤ４→交流電源Ｇの順に電流が流れる。これによって、チョッパ用インダクタ３１に磁気エネルギが蓄えられる。
【００５３】
図７Ｂは、交流電源Ｇの電圧が正の半周期において、スイッチング素子３２がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半サイクル期間にスイッチング素子３２がオフに切り替わると、チョッパ用インダクタ３１→出力コンデンサ３４→環流ダイオード３３の順に電流が循環する。
【００５４】
また、ＲＦパワー半導体素子７０の出力に伴って、出力コンデンサ３４からＲＦパワー半導体素子７０に電流が流れる。したがって、実際には、チョッパ用インダクタ３１を介して自身に流れ込む電流と、ＲＦパワー半導体素子７０に向かう電流と、の差に相当する電流が出力コンデンサ３４に流れる。なお、電源電圧が負の半周期における電流の流れについては、説明を省略する。
【００５５】
制御回路９０は、所定のオン時間デューティでスイッチング素子３２のオン・オフを切り替え、第１実施形態と同様に、高出力動作モード又は高効率動作モードを実行する。
また、電源電圧が所定閾値未満のときにはチョッパ回路３０Ａによって昇圧し、電源電圧が所定閾値以上のときにはチョッパ回路３０Ａによって降圧することが好ましい。これによって、出力コンデンサ３４の電圧変動を抑制できる。なお、スイッチング素子３２のオン・オフに伴う電圧・電流の波形は、第１実施形態（図３〜図５参照）と同様であるから、説明を省略する。
【００５６】
＜効果＞
第２実施形態によれば、制御回路９０が、電源電圧の高さに基づいてチョッパ回路３０Ａによる昇圧・降圧を切り替える。これによって、出力コンデンサ３４の電圧変動を抑制し、ＲＦパワー半導体素子７０の入力端子Ｍ１・接地端子Ｍ３間におけるバイアス電圧の安定化を図ることができる。
【００５７】
≪第３実施形態≫
第３実施形態は、整流回路１０Ｂ（図８参照）が２個のダイオードＤ５，Ｄ６を備え、フィルタ回路２０Ｂ（図８参照）が２個のコンデンサ２２，２３を備えている点が、第１実施形態とは異なっている。また、第３実施形態は、チョッパ回路４０Ｂ（図８参照）が、チョッパ用インダクタ４１，４５、スイッチング素子４２，４６、環流ダイオード４３，４７、及び出力コンデンサ４４，４８を二つずつ備える点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他の点については、第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００５８】
図８は、第３実施形態に係る高周波加熱装置１００Ｂの回路図である。
図８に示すように、高周波加熱装置１００Ｂは、整流回路１０Ｂと、フィルタ回路２０Ｂと、チョッパ回路４０Ｂと、発振器５０と、バイアス電源回路６０と、ＲＦパワー半導体素子７０と、アンテナ８０と、制御回路９０と、を備えている。
整流回路１０Ｂは、二つのダイオードＤ５，Ｄ６を備え、一方のダイオードＤ６のカソードが、他方のダイオードＤ５のアノードに接続される直列接続体として構成されている。
【００５９】
フィルタ回路２０Ｂは、インダクタ２１と、コンデンサ２２，２３を備えている。
一方のコンデンサ２２は、電源電圧が正の半周期に高調波を抑制する機能を有し、ダイオードＤ５と第１スイッチング素子４２との間に正極が接続されている。他方のコンデンサ２３は、電源電圧が負の半周期に高調波を抑制する機能を有している。このコンデンサ２３は、前記したコンデンサ２２の負極に自身の正極が接続され、ダイオードＤ６のアノードに負極が接続されている。
インダクタ２１は、コンデンサ２２，２３の間に一端が接続され、交流電源Ｇに他端が接続されている。
【００６０】
チョッパ回路４０Ｂは、電圧を降圧する降圧回路であり、第１インダクタ４１と、第１スイッチング素子４２と、第１環流ダイオード４３と、第１出力コンデンサ４４と、を備えている。これらの各素子は、電源電圧が正の半周期において機能する。
また、チョッパ回路４０Ｂは、前記した構成の他に、第２インダクタ４５と、第２スイッチング素子４６と、第２環流ダイオード４７と、第２出力コンデンサ４８と、を備えている。これらの各素子は、電源電圧が負の半周期において機能する。
【００６１】
第１インダクタ４１は、電源電圧が正の半周期において、交流電源Ｇから供給される電力を磁気エネルギとして蓄える素子である。第１インダクタ４１は、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２に一端が接続され、第１スイッチング素子４２のエミッタに他端が接続されている。
【００６２】
第１スイッチング素子４２は、ダイオードＤ５から第１インダクタ４１に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子である。第１スイッチング素子４２のコレクタは、ダイオードＤ５のカソードに接続されている。第１スイッチング素子４２のエミッタは、前記したように、第１インダクタ４１の他端に接続されている。
【００６３】
第１環流ダイオード４３は、電源電圧が正の半周期において第１スイッチング素子４２がオフ状態のとき、自身を介して電流を循環させる素子である。第１環流ダイオード４３は、第１スイッチング素子４２と第１インダクタ４１との間にカソードが接続され、第２環流ダイオード４７のカソードに自身のアノードが接続されている。
【００６４】
第１出力コンデンサ４４は、第１インダクタ４１と電源端子Ｍ２との間に正極が接続され、後記する第２出力コンデンサ４８の正極に自身の負極が接続されている。
第２インダクタ４５は、電源電圧が負の半周期において、交流電源Ｇから供給される電力を磁気エネルギとして蓄える素子である。第２インダクタ４５は、ＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３に一端が接続され、第２スイッチング素子４６のコレクタに他端が接続されている。
【００６５】
第２スイッチング素子４６は、第２インダクタ４５からダイオードＤ６に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子である。第２スイッチング素子４６のエミッタは、ダイオードＤ６のアノードに接続されている。第２スイッチング素子４６のコレクタは、前記したように、第２インダクタ４５の他端に接続されている。
【００６６】
第２環流ダイオード４７は、電源電圧が負の半周期において第２スイッチング素子４６がオフ状態のとき、自身を介して電流を循環させる素子である。第２環流ダイオード４７は、第２スイッチング素子４６と第２インダクタ４５との間にアノードが接続されている。また、第２環流ダイオード４７は、前記したように、第１環流ダイオード４３のアノードに自身のカソードが接続されている。
【００６７】
第２出力コンデンサ４８は、第２インダクタ４５と接地端子Ｍ３との間に負極が接続されている。また、第２出力コンデンサ４８は、前記したように、第１出力コンデンサ４４の負極に自身の正極が接続されている。
【００６８】
また、交流電源Ｇは、一端Ｇ１が、整流回路１０の一方のダイオードＤ６と他方のダイオードＤ５との間に接続されている。また、交流電源Ｇは、他端Ｇ２が、インダクタ２１を介して、第１環流ダイオード４３と第２環流ダイオード４７との間に接続されるとともに、第１出力コンデンサ４４と第２出力コンデンサ４８との間に接続されている。なお、交流電源Ｇの他端Ｇ２は、インダクタ２１を介して、コンデンサ２２，２３の間にも接続されている。
【００６９】
制御回路９０は、電源電圧が正の半周期では、所定のオン時間デューティで第１スイッチング素子４２のスイッチングを行い、第２スイッチング素子４６をオフ状態で維持する。
また、制御回路９０は、電源電圧が負の半周期では、所定のオン時間デューティで第２スイッチング素子４６のスイッチングを行い、第１スイッチング素子４２をオフ状態で維持する。
【００７０】
＜各スイッチング素子のオン・オフに伴う電流の流れ＞
図９Ａは、電源電圧が正の半周期において、第１スイッチング素子４２がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半周期に第１スイッチング素子４２がオンに切り替わると、交流電源Ｇ→ダイオードＤ５→第１スイッチング素子４２→第１インダクタ４１→第１出力コンデンサ４４→インダクタ２１→交流電源Ｇの順に電流が流れる。これによって、第１インダクタ４１に磁気エネルギが蓄えられる。また、第１出力コンデンサ４４→ＲＦパワー半導体素子７０→第２出力コンデンサ４８の順に電流が流れる。
【００７１】
図９Ｂは、電源電圧が正の半周期において、第１スイッチング素子４２がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が正の半周期に第１スイッチング素子４２がオフに切り替わると、第１インダクタ４１→第１出力コンデンサ４４→第１環流ダイオード４３の順に電流が循環する。また、第１出力コンデンサ４４→ＲＦパワー半導体素子７０→第２出力コンデンサ４８の順に電流が流れる。そして、第１スイッチング素子４２のオン・オフが繰り返されることによって、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に非平滑直流電圧が印加されるようになっている。
【００７２】
図１０Ａは、電源電圧が負の半周期において、第２スイッチング素子４６がオフからオンに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が負の半周期に第２スイッチング素子４６がオンに切り替わると、交流電源Ｇ→インダクタ２１→第２出力コンデンサ４８→第２インダクタ４５→第２スイッチング素子４６→ダイオードＤ６→交流電源Ｇの順に電流が流れる。また、第１出力コンデンサ４４→ＲＦパワー半導体素子７０→第２出力コンデンサ４８の順に電流が流れる。
【００７３】
図１０Ｂは、電源電圧が負の半周期において、第２スイッチング素子４６がオンからオフに切り替わったときの電流の流れを示す説明図である。
電源電圧が負の半周期に第２スイッチング素子４６がオフに切り替わると、第２インダクタ４５→第２環流ダイオード４７→第２出力コンデンサ４８の順に電流が循環する。また、第１出力コンデンサ４４→ＲＦパワー半導体素子７０→第２出力コンデンサ４８の順に電流が流れる。そして、第２スイッチング素子４６のオン・オフが繰り返されることによって、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に非平滑直流電圧が印加されるようになっている。
【００７４】
なお、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に印加される電圧は、第１出力コンデンサ４４及び第２出力コンデンサ４８の合成電圧になるが、電源電圧の半周期毎に一方の電圧が略０［Ｖ］になる。したがって、実質的には、電源電圧の半周期毎に第１出力コンデンサ４４の電圧と、第２出力コンデンサ４８の電圧と、がＲＦパワー半導体素子７０に交互に印加される。なお、電圧・電流の波形については第１実施形態（図３〜図５参照）と同様であるから、説明を省略する。
【００７５】
＜効果＞
第３実施形態によれば、整流回路１０Ｂにおいて、順方向電圧が印加される（つまり、導通する）ダイオードが電源電圧の半周期毎に切り替わり、１つのダイオードのみが導通状態になる。したがって、全波整流を行って二つのダイオードを導通させる第１、第２実施形態と比べて、ダイオード１つ分の損失を低減し、高効率化を図ることができる。
【００７６】
≪第４実施形態≫
第４実施形態は、チョッパ回路４０Ｃ（図１１参照）が１つのインダクタ４９を備え、電源電圧の極性が正・負のいずれであっても、このインダクタ４９を介して電流が流れる（つまり、インダクタ４９を兼用する）点が、第３実施形態とは異なっている。なお、その他については第３実施形態と同様である。したがって、第３実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００７７】
図１１は、第４実施形態に係る高周波加熱装置１００Ｃの回路図である。
図１１に示すように、高周波加熱装置１００Ｃは、整流回路１０Ｃと、フィルタ回路２０Ｃと、チョッパ回路４０Ｃと、発振器５０と、バイアス電源回路６０と、ＲＦパワー半導体素子７０と、アンテナ８０と、制御回路９０と、を備えている。
なお、整流回路１０Ｃの構成は、第３実施形態で説明した整流回路１０Ｂ（図８参照）と同様であり、また、フィルタ回路２０Ｃの構成は、第３実施形態で説明したフィルタ回路２０Ｂ（図８参照）と同様である。
【００７８】
図１１に示すように、チョッパ回路４０Ｃは、第１スイッチング素子４２と、第１環流ダイオード４３と、第１出力コンデンサ４４と、を備えている。また、チョッパ回路４０Ｃは、前記した構成の他に、第２スイッチング素子４６と、第２環流ダイオード４７と、第２出力コンデンサ４８と、インダクタ４９と、を備えている。
【００７９】
第１スイッチング素子４２は、ダイオードＤ５（他方のダイオード）から自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子であり、電源電圧が正の半周期にスイッチングされる。第１スイッチング素子４２のコレクタはダイオードＤ５に接続され、エミッタはＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２に接続されている。
【００８０】
第１環流ダイオード４３は、第１スイッチング素子４２と電源端子Ｍ２との間にカソードが接続され、第２環流ダイオード４７のカソードに自身のアノードが接続されている。
第１出力コンデンサ４４は、第１スイッチング素子４２と電源端子Ｍ２との間に正極が接続され、後記する第２出力コンデンサ４８の正極に自身の負極が接続されている。
【００８１】
第２スイッチング素子４６は、自身を介してダイオードＤ６（一方のダイオード）に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子であり、電源電圧が負の半周期にスイッチングされる。第２スイッチング素子４６のコレクタはＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３に接続され、エミッタはダイオードＤ６に接続されている。
【００８２】
第２環流ダイオード４７は、第２スイッチング素子４６と接地端子Ｍ３との間にアノードが接続されている。
第２出力コンデンサ４８は、第２スイッチング素子４６と接地端子Ｍ３との間に負極が接続されている。
インダクタ４９は、第１環流ダイオード４３と第２環流ダイオード４７との間に一端が接続され、第１出力コンデンサ４４と第２出力コンデンサ４８との間に他端が接続されている。
【００８３】
また、交流電源Ｇは、一端Ｇ１が、ダイオードＤ６（一方のダイオード）とダイオードＤ５（他方のダイオード）との間に接続されている。また、交流電源Ｇは、他端Ｇ２が、インダクタ２１を介して、第１環流ダイオード４３と第２環流ダイオード４７との間に接続されている。また、交流電源Ｇの他端Ｇ２は、インダクタ２１を介して、コンデンサ２２，２３の間にも接続されている。
【００８４】
そして、制御回路９０が、第３実施形態と同様に動作することによって、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２・接地端子Ｍ３間に非平滑直流電圧が印加されるようになっている。
なお、第１スイッチング素子４２及び第２スイッチング素子４６のオン・オフに伴う電流の流れは、第３実施形態（図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ）と同様である。また、電圧・電流の波形については、第１実施形態（図３〜図５参照）と同様である。
【００８５】
＜効果＞
第４実施形態によれば、電源電圧の極性に依らずに、チョッパ回路４０Ｃのインダクタ４９を兼用できる。したがって、第３実施形態よりも高周波加熱装置１００Ｃの部品点数を減らすことができ、ひいては、高周波加熱装置１００Ｃの小型化・低コスト化を図ることができる。
【００８６】
≪第５実施形態≫
第５実施形態は、チョッパ回路４０Ｄ（図１２参照）が反転型昇降圧チョッパ回路である点が第３実施形態とは異なるが、その他については第３実施形態と同様である。したがって、第３実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００８７】
図１２は、第５実施形態に係る高周波加熱装置１００Ｄの回路図である。
図１２に示すように高周波加熱装置１００Ｄは、整流回路１０Ｄと、フィルタ回路２０Ｄと、チョッパ回路４０Ｄと、発振器５０と、バイアス電源回路６０と、ＲＦパワー半導体素子７０と、アンテナ８０と、制御回路９０と、を備えている。
【００８８】
なお、整流回路１０Ｄの構成は、第３実施形態で説明した整流回路１０Ｂ（図８参照）と同様であり、また、フィルタ回路２０Ｄの構成は、第３実施形態で説明しフィルタ回路２０Ｂ（図８参照）と同様である。
【００８９】
図１２に示すチョッパ回路４０Ｄは、反転型昇降圧チョッパ回路であり、第１インダクタ４１と、第１スイッチング素子４２と、第１環流ダイオード４３と、第１出力コンデンサ４４と、を備えている。これらの各素子は、電源電圧が正の半周期において機能する。
また、チョッパ回路４０Ｄは、前記した構成の他に、第２インダクタ４５と、第２スイッチング素子４６と、第２環流ダイオード４７と、第２出力コンデンサ４８と、を備えている。これらの各素子は、電源電圧が負の半周期において機能する。
【００９０】
第１スイッチング素子４２は、ダイオードＤ５（他方のダイオード）から自身に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子であり、電源電圧が正の半周期にスイッチングされる。第１スイッチング素子４２は、ダイオードＤ５にコレクタが接続され、第１環流ダイオード４３にエミッタが接続されている。
【００９１】
第１環流ダイオード４３は、電源電圧が正の半周期において第１スイッチング素子４２がオフ状態のとき、自身を介して電流を循環させる素子である。第１環流ダイオード４３は、第１スイッチング素子４２のエミッタにカソードが接続され、ＲＦパワー半導体素子７０の接地端子Ｍ３にアノードが接続されている。
【００９２】
第１インダクタ４１は、第１スイッチング素子４２と第１環流ダイオード４３との間に一端が接続され、第２インダクタ４５の一端に自身の他端が接続されている。
第１出力コンデンサ４４は、第１環流ダイオード４３と接地端子Ｍ３との間に負極が接続され、後記する第２出力コンデンサ４８の負極に自身の正極が接続されている。
【００９３】
第２スイッチング素子４６は、自身を介してダイオードＤ６（一方のダイオード）に向かう電流の流れの許容／遮断を切り替える素子であり、電源電圧が負の半周期にスイッチングされる。第２スイッチング素子４６は、第２環流ダイオード４７にコレクタが接続され、ダイオードＤ６にエミッタが接続されている。
【００９４】
第２インダクタ４５は、前記したように、第１インダクタ４１の他端に自身の一端が接続されている。また、第２インダクタ４５は、第２スイッチング素子４６と第２環流ダイオード４７との間に他端が接続されている。
【００９５】
第２環流ダイオード４７は、電源電圧が負の半周期において第２スイッチング素子４６がオフ状態のとき、自身を介して電流を循環させる素子である。第２環流ダイオード４７は、第２スイッチング素子４６のコレクタにアノードが接続され、ＲＦパワー半導体素子７０の電源端子Ｍ２にカソードが接続されている。
【００９６】
第２出力コンデンサ４８は、第２環流ダイオード４７と電源端子Ｍ２との間に正極が接続されている。また、第２出力コンデンサ４８は、前記したように、第１出力コンデンサ４４の正極に自身の負極が接続されている。
【００９７】
なお、交流電源Ｇは、一端Ｇ１が、ダイオードＤ６（一方のダイオード）とダイオードＤ５（他方のダイオード）との間に接続されている。また、交流電源Ｇは、他端Ｇ２が、インダクタ２１を介して、第１インダクタ４１と第２インダクタ４５との間に接続されるとともに、第１出力コンデンサ４４と第２出力コンデンサ４８との間に接続されている。
【００９８】
制御回路９０は、電源電圧が所定閾値未満のときにはチョッパ回路４０Ｄを昇圧動作させ、電源電圧が所定閾値以上のときにはチョッパ回路４０Ｄを降圧動作させる。これによって、第１出力コンデンサ４４及び第２出力コンデンサ４８の電圧変動が抑制されるとともに、ＲＦパワー半導体素子７０に非平滑直流電圧が印加される。
【００９９】
なお、第１スイッチング素子４２及び第２スイッチング素子４６のオン・オフに伴う電流の流れは、第３実施形態（図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ）と同様である。また、電圧・電流の波形については、第１実施形態（図３〜図５参照）と同様である。
【０１００】
＜効果＞
第５実施形態によれば、制御回路９０が、電源電圧の高さに基づいてチョッパ回路４０Ｄによる昇圧・降圧を切り替える。これによって、第１出力コンデンサ４４及び第２出力コンデンサ４８の電圧変動を抑制し、ＲＦパワー半導体素子７０に印加されるバイアス電圧の安定化を図ることができる。また、第３実施形態と同様に、整流回路１０ＤにおけるダイオードＤ５，Ｄ６の損失を低減し、高効率化を図ることができる。
【０１０１】
≪変形例≫
以上、本発明に係る高周波加熱装置１００等について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、スイッチング素子３２等としてＩＧＢＴを用いている構成について説明したが、これに限らない。例えば、スイッチング素子３２等として、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ＩＧＢＴに比べてスイッチング損失が小さいため、スイッチング素子３２を高周波で駆動する場合でも、チョッパ用インダクタ３１等としてインダクタンスが比較的小さいものを用いることができる。これによって、高周波加熱装置１００のさらなる小型化を図ることができる。
【０１０２】
また、各実施形態では、フィルタ回路２０等がＬＣフィルタである構成について説明したが、これに限らない。すなわち、ＬＣフィルタ以外の周知のフィルタ回路２０を設けてもよいし、また、このフィルタ回路２０を省略してもよい。
【０１０３】
また、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１０４】
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【０１０５】
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  高周波加熱装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  整流回路
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ  フィルタ回路
３０，３０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ  チョッパ回路
３１    チョッパ用インダクタ（インダクタ）
３２    スイッチング素子
３３    環流ダイオード
３４    出力コンデンサ
４１    第１インダクタ
４２    第１スイッチング素子
４３    第１環流ダイオード
４４    第１出力コンデンサ
４５    第２インダクタ
４６    第２スイッチング素子
４７    第２環流ダイオード
４８    第２出力コンデンサ
４９    インダクタ
５０    発振器
６０    バイアス電源回路
７０    ＲＦパワー半導体素子（マイクロ波発生デバイス）
８０    アンテナ
９０    制御回路
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  ダイオード
Ｄ５    ダイオード（他方のダイオード）
Ｄ６    ダイオード（一方のダイオード）
Ｇ      交流電源
Ｇ１    一端（交流電源の一端）
Ｇ２    他端（交流電源の他端）
Ｋ１    第１接続部
Ｋ２    第２接続部
Ｍ１    入力端子
Ｍ２    電源端子
Ｍ３    接地端子
Ｍ４    出力端子
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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