(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常用交流電源を供給する電源と、
前記常用交流電源を整流及び平滑する整流及び平滑部と、
前記整流及び平滑部からの直流電源により高電圧を発生させる高圧変圧器と、
前記高圧変圧器から高電圧が供給されて電子波を発生させるマグネトロンと、を有する電子レンジにおいて、
制御信号を生成する制御信号生成部と；
前記制御信号生成部で生成される前記制御信号に基づいて前記整流及び平滑部からの直流電源を高周波の交流電源に転換するインバータ部と；
前記インバータ部を経て変換された制御信号が、所定の範囲を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する制御部と；
を含み、
前記制御部は、前記制御信号生成部からの前記制御信号が前記所定の範囲を外れる場合に、前記制御信号が前記インバータ部に印加されることを遮断し、
前記制御部は、
前記制御信号生成部からの前記制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と；
前記Ｄ／Ａ変換部で変換された前記制御信号を検出して、前記変換された制御信号が前記所定の範囲内にあるか否かを判断する検出部と；
前記検出部を経た前記制御信号の周波数を制御して出力する出力制御部と；
前記出力制御部で出力された前記制御信号の周波数を変えて前記インバータ部に入力する発振部と；をさらに含み、
これにより、アナログ信号に変換された前記制御信号に基づいて、前記高圧変圧器の２次側からの高電圧を連続的に可変生成するように構成されてなることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２】
前記制御部は、前記制御信号に従って前記発振部のオン・オフを制御しかつ前記発振部のソフトスタートを制御するオン・オフ及びソフトスタート部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項３】
前記制御部は、前記電源を通じて異常電源が入力される場合に、前記オン・オフ及びソフトスタート部と、前記Ｄ／Ａ変換部と、にストップ信号を出力して前記オン・オフ及びソフトスタート部と前記Ｄ／Ａ変換部の動作をストップする低電圧オフ部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電子レンジ。
【請求項４】
前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号を分岐して前記Ｄ／Ａ変換部と前記オン・オフ及びソフトスタート部と、に入力することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電子レンジ。
【請求項５】
前記検出部で検出された前記制御信号は前記出力制御部の入力端に印加されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項６】
前記出力制御部は、前記外部抵抗値の変更のために、電界効果トランジスタのドレーン・ソース間の抵抗特性を用いることを特徴とする請求項５に記載の電子レンジ。
【請求項７】
前記発振部は、前記直流電源をスイッチングして交流電源に変えるスイッチング部を有することを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項８】
前記発振部は、外部抵抗とキャパシタが接続されれば発振して前記スイッチング部のゲートパルスを生ずることを特徴とする請求項７に記載の電子レンジ。
【請求項９】
前記発振部の発振周波数が式Fo=1/(1.4*(外部抵抗＋75)*キャパシタ)であることを特徴とする請求項８に記載の電子レンジ。
【請求項１０】
前記オン・オフ及びソフトスタート部はスタートが滑らかに行われるように、電界効果トランジスタのドレーン・ソース間の抵抗の特性を用いることを特徴とする請求項２に記載の電子レンジ。
【請求項１１】
前記低電圧オフ部は、トランジスタがフォトカップラと直列に接続されて論理積の形態で構成されることを特徴とする請求項３に記載の電子レンジ。
【請求項１２】
前記高圧変圧器は、高周波の損失が小さいフェライトコアで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジ。
【請求項１３】
常用交流電源を供給する電源と、
前記常用交流電源を整流及び平滑する整流及び平滑部と、
前記インバータ部からの交流電源により高電圧を発生させる高圧変圧器と、
前記高圧変圧器から高電圧が供給されて電子波を発生させるマグネトロンと、
制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部からの前記制御信号をアナログ信号に変換するD／Ａ変換部と、
前記制御信号生成部で生成される前記制御信号に基づいて前記整流及び平滑部からの直流電源を高周波の交流電源に転換するインバータ部と；
前記インバータ部を経て変換された制御信号が、所定の範囲を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する制御部と；
を有する電子レンジの制御方法において、
制御信号を生成する段階と；
前記制御信号をアナログ信号に変換する段階と；
前記整流及び平滑部からの直流電源を高周波の交流電源に転換するように前記制御信号を前記インバータ部に印加する段階と；
前記インバータ部を経て変換された前記制御信号が所定の範囲内にあるか否かを検出する段階と；
前記変換された制御信号が前記所定の範囲を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する段階と；を含み、
これにより、アナログ信号に変換された前記制御信号に基づいて、前記高圧変圧器の２次側からの高電圧を連続的に可変生成するようになされたことを特徴とする電子レンジの制御方法。
【請求項１４】
前記インバータ部に印加する制御信号が前記所定の範囲内にあるか否かを判断する段階と；前記制御信号が所定の範囲を外れる場合に、前記制御信号が前記インバータ部に印加されることを遮断する段階；をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の電子レンジの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子レンジ及びその制御方法に係り、より詳細には、変換制御信号を制御することにより、回路の安定化を図ることができる電子レンジ及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子レンジは鉄心形高圧変圧器の１次側に常用交流電源（ＡＣ）を直接供給して２次高電圧を得る。（このような）電子レンジの動作は、マグネトロンに設けられた陰極のフィラメントを加熱し高電圧を印加して、マグネトロンからの超短波（ＶＨＦ）エネルギーが放射されることにより行われる。超短波エネルギーは、一定の閉鎖空間で、水分や水分を含んだ対象物（料理の材料等）と会えば熱エネルギーに変換され、このような特性を利用することにより電子レンジの料理が行われる。
【０００３】
図６は従来の電子レンジの構成を示した概略的な回路図である。この図面に示したように、従来の電子レンジは、電源供給装置５１と、電源供給装置５１を通じて供給された電源により高電圧を発生させる高圧変圧器５３と、高圧変圧器５３からの高電圧により電子波を発生させて電子レンジの調理室内の飲食物を加熱するマグネトロン５５と、電圧供給及び周波数供給等のオン・オフを調節することができるリレー５７と、電源供給装置５１から電源が供給された際に高圧変圧器５３、マグネトロン５５及びリレー５７を制御する制御部５９と、を有する。
【０００４】
以上の構成により、電源供給装置５１から電源が供給され、制御部５９の制御によりリレー５７がオンされると、その次に、高圧変圧器５５の１次側に電流が流れることにより、高圧変圧器５３の２次側に電圧が発生される。この時に、高圧変圧器５３の２次側の捲線には、マグネトロン５５のフィラメントの加熱のための数ボルトの電圧とマグネトロンの発振のための数千ボルトの電圧が供給される。一方、マグネトロン５５の陰極に直流を提供するために、整流及び平滑作用を行う整流及び平滑手段が設けられている。
【０００５】
ところが、このような従来の電子レンジにおいて、鉄心形の高圧変圧器５３は、一般の高圧変圧器で用いる珪素鋼板でコアを作るので、重さが重く、嵩が大きくて製造コストがアップする。また、高圧変圧器５３の高出力のためには高圧変圧器５３の２次側のコイルの捲数を増やしなければならないので、高圧変圧器５３のサイズがさらに大きくなるという問題がある。
【０００６】
また、このような従来の電子レンジの出力の調節において、低出力から高出力まで連続して制御するアナログ制御を行うことが不可能であるから、デューティサイクル制御方法を用いる。デューティサイクル制御方法は、電源供給装置５１からの最大定格出力をオン時間とオフ時間の比で制御する方法、即ち、最大定格出力のオン時間を短くしてオフ時間を長くすれば低出力になり、オン時間を長くしてオフ時間が短くすれば高出力になる方法である。このようなデューティサイクル制御方法を用いる場合においては、調理物に提供される温度変異がとても大きいので、調理効率及び食物の味が落ちることもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高圧変圧器の２次側からの高電圧をアナログ的に連続的に可変生成することにより、出力調節を容易にすることができる電子レンジに関する。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、高圧変圧器の小形化及び軽量化を実現することができる電子レンジに関する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、常用交流電源を供給する電源と、前記常用交流電源を整流及び平滑する整流及び平滑部と、前記整流及び平滑部からの直流電源により高電圧を発生させる高圧変圧器と、前記高圧変圧器から高電圧が供給されて電子波を発生させるマグネトロンと、を有する電子レンジにおいて、制御信号を発生する制御信号発生部と；前記整流及び平滑部からの直流電源を前記制御信号発生部からの前記制御信号に基づいて高周波の交流電源に転換するインバータ部と；前記インバータ部を経て変換された制御信号が、所定の範囲の内を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する制御部と；を含み、前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号が前記所定の範囲を外れる場合に、前記制御信号が前記インバータ部に印加されることを遮断し、前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と；前記Ｄ／Ａ変換部で変換された前記制御信号を検出して、前記変換された制御信号が前記所定の範囲内にあるか否かを判断する検出部と；前記検出部を経た前記制御信号の周波数を制御して出力する出力制御部と；前記出力制御部で出力された前記制御信号を変えて前記インバータ部に入力する発振部と；をさらに含むことが効果的である。
【００１０】
前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号が前記所定の範囲を外れる場合に、前記制御信号が前記インバータ部に印加されることを遮断することが好ましい。
【００１１】
前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と；前記Ｄ／Ａ変換部で変換された前記制御信号を検出して、前記変換された制御信号が前記所定の範囲内にあるか否かを判断する検出部と；前記検出部を経た前記制御信号の周波数を制御して出力する出力制御部と；前記出力制御部で出力された前記制御信号を変えて前記インバータ部に入力する発振部と；を含むことが効果的である。
【００１２】
前記制御部は、前記制御信号に従って前記発振部のオン・オフを制御し、前記発振部のソフトスタートを制御するオン・オフ及びソフトスタート部をさらに含むことが好ましい。
【００１３】
前記制御部は、前記電源を通じて異常電源が入力される場合に、前記オン・オフ及びソフトスタート部と、前記Ｄ／Ａ変換部と、にストップ信号を出力して、前記オン・オフ及びソフトスタート部と前記Ｄ／Ａ変換部の動作をストップする低電圧オフ部をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
前記制御部は、前記制御信号発生部からの前記制御信号を分岐して前記Ｄ／Ａ変換部と前記オン・オフ及びソフトスタート部と、に入力することが好ましく、前記検出部で検出された前記制御信号は前記出力制御部の入力端に印加されることが望ましい。
【００１５】
前記出力制御部は、前記外部抵抗値の変更のために、電界効果トランジスタのドレーン・ソース間の抵抗特性を用いることが効果的である。
【００１６】
前記発振部は、前記直流電源をスイッチングして交流電源に変えるスイッチング部を有することが好ましい。前記発振部は、外部抵抗とキャパシタが接続されれば発振して前記スイッチング部のゲートパルスを生ずることが効果的であり、前記発振部の発振周波数が式Fo(Hz)=1/(1.4*(外部抵抗(Ω)＋75)*キャパシタ(Ｆ))であることが好ましい。外部抵抗は、例えば５Ωである。
【００１７】
前記オン・オフ及びソフトスタート部はスタートが滑らかに行われるように、電界効果トランジスタのドレーン・ソース間の抵抗の特性を用いることが好ましい。
【００１８】
前記低電圧オフ部は、トランジスタがフォトカップラと直列に接続されて論理積（ＡＮＤ）の形態で構成されることが効果的である。
【００１９】
前記高圧変圧器は、高周波の損失が小さいフェライトコアで構成されることが好ましい。
【００２０】
一方、本発明の他の分野によって、前記した目的は、常用交流電源を供給する電源と、前記常用交流電源を整流及び平滑する整流及び平滑部と、前記整流及び平滑部から直流の電源高周波の交流電源に変換するインバータ部と、前記インバータ部からの交流電源により高電圧を発生させる高圧変圧器と、前記高圧変圧器から高電圧が供給されて電子波を発生させるマグネトロンと、制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号生成部からの前記制御信号をアナログ信号に変換するD／Ａ変換部と、前記制御信号生成部で生成される前記制御信号に基づいて前記整流及び平滑部からの直流電源を高周波の交流電源に転換するインバータ部と、前記インバータ部を経て変換された制御信号が、所定の範囲を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する制御部と、を有する電子レンジの制御方法において、制御信号を生成する段階と；前記制御信号をアナログ信号に変換する段階と；前記整流及び平滑部からの直流電源を高周波の交流電源に転換するように前記制御信号を前記インバータ部に印加する段階と；前記インバータ部を経て変換された前記制御信号が所定の範囲の内にあるか否かを検出する段階と；前記変換された制御信号が前記所定の範囲を外れる場合に、前記変換された制御信号が前記マグネトロンに印加されることを遮断する段階と；を含むことを特徴とする電子レンジの制御方法によっても達成される。
【００２１】
ここで、前記インバータ部に印加する制御信号が前記所定の所定の範囲内にあるか否かを判断する段階と；前記制御信号が所定の範囲を外れる場合に、前記制御信号が前記インバータ部に印加されることを遮断する段階；をさらに含むことが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例による電子レンジの制御ブロック図であり、図２は図１の制御ブロック図の詳細回路図である。これら図面に示したように、本発明による電子レンジは、常用交流電源を供給する電源７と、電源７から供給された電源を整流及び平滑する整流及び平滑部８と、供給された常用交流電源により高電圧を発生する高圧変圧器２４と、高圧変圧器２４で発生された高電圧により電子波を発生するマグネトロン２５と、を有する。
【００２４】
ここで、常用交流電源７は、電子レンジに電源を供給する電源であり、整流及び平滑部８にはリアクトール（図示せず）と平滑キャパシタが連結されて、インバータから生ずる騒音が外部に放出されることを防ぐ。また、整流及び平滑部８と連結されている抵抗１９と平滑キャパシタ２０は、整流素子８で整流された約３１０Ｖの高直流電圧を約１５Ｖの電圧に低めて、半導体の駆動電源として用いられる。
【００２５】
また、本発明による電子レンジは、制御信号を入力する制御信号発生部２６と、高圧変圧器２４の１次側のコイルと連結されて整流及び平滑部８から整流及び平滑された直流電源は制御信号発生部２６で入力された制御信号に基づいて高周波の交流電源に転換するインバータ部３０と、を有する。インバータ部３０には高圧変圧器２４の１次側のコイルと直列に接続されて共振作用を行う共振部６が設けられている。
【００２６】
電子レンジには、インバータ部３０の共振部を経て変換された制御信号が所定の制御信号の許容範囲を外れる場合に、変換された制御信号がマグネトロン２５に印加されることを遮断する制御部４０が設けられている。
【００２７】
また、制御部４０は制御信号発生部２６からの制御信号を受けてその制御信号が所定の範囲内にあるか否かを判断し、制御信号が所定の範囲を外れると判断されれば、制御信号がインバータ部３０に印加されることを遮断する。
【００２８】
一方、制御部４０には、制御信号発生部２６からの制御信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２と、Ｄ／Ａ変換部２で変換された制御信号を検出してその制御信号が所定の範囲内にあるか否かを判断する検出部５と、検出部５で検出された制御信号を制御して出力する出力制御部４と、出力制御部４から出力された基準制御信号の周波数を変えてインバータ部３０に印加する発振部２１と、が設けられている。発振部２１は直流の電源をスイッチングして交流電源に変えるスイッチング部２７を有し、このスイッチング部２７には一対のスイッチング電力素子２２、２３が設けられている。
【００２９】
また、制御部４０は、制御信号発生部２６からの制御信号に基づいて発振部２１のオン・オフ及びソフトスタートを制御するオン・オフ及びソフトスタート部３と、電源７を通じて入力された常用交流電源が異常電源だと判断されれば、オン・オフ及びソフトスタート部３とＤ／Ａ変換部２にストップ信号を出力する低電圧オフ部１をさらに有する。制御部４０は、制御信号発生部２６からの制御信号を分岐してＤ／Ａ変換部２とオン・オフ及びソフトスタート部３に夫々入力させる。
【００３０】
以下、Ｄ／Ａ変換部２に入力された制御信号の流れに対して説明する。
【００３１】
Ｄ／Ａ変換部２に入力された制御信号はアナログ信号に変換されて検出部５に印加され、検出部５に印加された制御信号が所定の範囲内にあると判断されれば、出力制御部４の入力端に制御信号を印加する。出力制御部４に印加された制御信号は発振部２１の入力端に印加され、発振部２１で周波数が変わってインバータ３０に入力されて高周波の交流電源に変換されて高圧変圧器２４の１次側及び２次側のコイルを通じてマグネトロン２５に提供されることにより、電子波を発生させる。
【００３２】
制御部４０は、インバータ部３０を経ながら変換された制御信号が所定の範囲内にあるか否かを再判断する。制御部４０は、変換された制御信号が所定の範囲を外れる場合に、制御信号がマグネトロン２５に印加されることを遮断する。制御信号が所定の範囲内にあると判断されれば、制御信号は出力制御部４及びインバータ部３０を経て、マグネトロン２５の作動のために印加される。
【００３３】
一方、前述した通り、制御部４０は、Ｄ／Ａ変換部に印加された制御信号が所定の範囲を外れる場合においては、出力制御部４の入力端側に制御信号が印加されることを遮断することができることにより、回路の安定化を図ることができる。
【００３４】
本発明に適用した高圧変圧器２４は、半導体の発振による高周波数（約２０Khz）で駆動されるので、高周波の損失がとても小さいフェライトコアを用い、２次側のコイルの捲数を増やさなくても構わない。フェライトコアを用いる高圧変圧器２４は、従来の鉄心形の高圧変圧器と比べて、嵩及び重さが相対的に小さい。
【００３５】
以下では、制御部４０を構成するＤ／Ａ変換部２、オン・オフ及びソフトスタート部３、発振部２１、出力制御部４等の夫々の構成要素に対して、図２を参照しながら詳しく説明する。
【００３６】
本発明において、電子レンジに初めて電源が入力される場合、または、電子レンジが使用待機中である場合には、信号発生部２６から、信号発生部２６と連結されたフォトカップラ１８の入力端に、信号が入力されないので、インバータ部３０はストップしている。インバータ部３０が停止していると言うのは、インバータ部３０の発振がストップしていることを意味する。インバータ部３０が発振するためには、信号発生部２６からフォトカップラ１８の入力端ＰＩを通じて連続的なＰＷＭ波形を印加しなければならない。
【００３７】
フォトカップラ１８に印加されるＰＷＭ波形は、インバーター部３０をオン（発振開始）させる作用と、ＰＷＭ波形のパルス幅の変化によって発振部２１の発振周波数を変える作用、即ち、インバータ部３０の出力を調節する作用をする。
【００３８】
ＰＷＭ波形がオン・オフ及びソフトスタート部３に印加されない時に、オン・オフ及びソフトスタート部３を構成するトランジスタ３０６は、抵抗３０２と、キャパシタ３０３によりベース（ＢＡＳＥ）バイアス（ＢＩＡＳ）が掛かってターンオンの状態になる。 トランジスタ３０６がターンオンの状態になると、電界効果トランジスタ３１０のゲート（ＧＡＴＥ）の電位は最低になり、電界効果トランジスタ３１０のドレーン・ソース間の抵抗は無限大になる。即ち、電界効果トランジスタ３１０のドレーン・ソース間の抵抗が無限大になれば、キャパシタ３１１が発振部２１から分離されたことと同一の結果になって発振部２１の発振がストップした状態、即ち、インバータ部３０がオフ状態を維持する。
【００３９】
一方、フォトカップラ１８を通じてオン・オフ及びソフトスタート部３にＰＷＭ波形が印加されると、方向ダイオード（Orinetation Diode）３０１を通じてトランジスタ３０６のベースバイアスが抜け出して、トランジスタ３０６がオフ状態になる。ジーナーダイオード３０４はトランジスタ３０６のベースに残留したバイアスを遮断してトランジスタ３０６がオフ状態になるようにする。トランジスタ３０６がオフになると、抵抗３０５とゲート抵抗３０７を通じてVCC電圧がゆっくり平滑キャパシタ３０８に充電される。これにより、電界効果トランジスタ３１０のドレーン・ソース間の抵抗がゆっくり減少され、発振キャパシタ３１１と発振部２１が結合されたことと同一な結果になって、発振が始まる。
【００４０】
また、フォトカップラ１８の入力端にＰＷＭ波形が印加されれば、Ｄ／Ａ変換部２のアナログ電圧値Ｐ２は、ＰＷＭ波形のハイ（ＨＩＧＨ）値とロー（ＬＯＷ）値との周期比の関係によって決まる。電圧値Ｐ２が低まる場合には、電界効果トランジスタ４０２のドレーン・ソース間の抵抗値が高まって、発振周波数が低まり、インバータの出力は高まる。抵抗２０１は電界効果トランジスタ４０２のゲートバイアスの電圧用であり、抵抗２０３、２０５とキャパシタ２０４はπ形フィルタとして、ディジタルに変換されたＰＷＭ波形をアナログに変換してゲート抵抗４０１を通じて電界効果トランジスタ３１０に加える。
【００４１】
以上のように、電界効果トランジスタ３１０のドレーン・ソース間の抵抗によって、発振部２１と発振キャパシタ３１１との結合及び分離が行われる。ドレーン・ソース間の抵抗が高ければ、キャパシタ３１１の容量が小さいことと同一状態になるので、発振周波数が高くなる。これに対して、ドレーン・ソース間の抵抗が無視できるくらいに低い場合には、キャパシタ３１１が有する全ての容量に対して発振が行われる。
【００４２】
発振周波数が高ければ、インバータ部３０の出力は減る。従って、インバータ部３０が発振を始める時には、できるだけ高周波数で始め、出力が最小になった後、ゆっくりに周波数を低めて所望する出力状態になるようにすれば、各種の電力素子に無理がかからない。このような、発振周波数とインバータ部３０の特性を考慮したことをソフトスタートという。本発明では、電界効果トランジスタ３１０のドレーン・ソース間の抵抗特性を用いることにより、滑らかなスタートを実現する。
【００４３】
以下、本発明の出力調節部分について具体的に説明する。
【００４４】
発振部２１は、構造的に外部抵抗ＲＴとキャパシタＣＴが接続すれば、自ずから発振してスイッチング素子２２、２３のゲートパルスを作り出す。
【００４５】
発振部２１の発振周波数は、式 Fo=1/(1.4*(RT+75)*CT)であり、外部抵抗ＲＴ＝抵抗４０４/｛抵抗４０３＋ドレーン・ソース間の抵抗４０２｝であり、キャパシタＣＴ＝キャパシタ３１１である。
【００４６】
発振周波数を変えるためには、外部抵抗ＲＴ値を変えることにより可能であり、本発明によるインバータ部においては、外部抵抗値を変えるために電界効果トランジスタ４０２のドレーン・ソース間の抵抗の特性を用いる。
【００４７】
発振周波数を変更することは、インバータ部３０の出力を制御する目的以外にも、力率（ＰＯＷＥＲ ＦＡＣＴＯＲ）を改善しようとする目的を有している。力率の改善に対して考慮をしなかったインバータ部３０からの出力において、高圧変圧器２４の２次側からの高電圧は電源を通じて供給された供給電圧に比例してその大きさが定まる。供給電圧は常用交流電源を整流した波形であるので、２次側からの高電圧も整流した波形のような波形になる。従って、マグネトロン２５は２次側からの高電圧の上点（Top Point）（常用交流信号の９０°と２７０°）の付近だけで作動する。また、それ以外のゼロクロッシング（常用交流電源の０°と１８０°）の付近では２次側からの高電圧が低いので動作がストップする。
【００４８】
これは電気エネルギーの効率をとても悪化させるだけでなく、マグネトロンの発振管の寿命にも深刻な支障を招来する。従って、マグネトロンの発振管の動作は、常用交流電源の波形の全ての区間に亙って生じ得る抵抗と類似した負荷特性を有するようにすることが一番理想的である。
【００４９】
図３は図２による各部分の電位及び波形を示したグラフである。この図面に示したように、力率を改善した動作というのは、マグネトロン２５が交流信号の全ての区間亙って均等な負荷特性を有することである。交流信号の全区間に亙って均等な負荷特性を有するようにすることは、純粋な抵抗負荷だけの場合には可能であるが、マグネトロン２５のような非線型の負荷構造では容易ではない。従って、マグネトロン２５が均等な負荷特性を有するように動作させるためには、人為的に動作電圧を逆補正しなければならない。
【００５０】
動作電圧を逆補正することは、マグネトロン２５の効率が最も高い位相である９０°と２７０°の付近ではマグネトロン２５に印加される高電圧を低め、効率が低い位相である０°と１８０°の付近では高電圧を高めることである。以上のように、マグネトロン２５に印加する高電圧を、負荷特性と正反対の大きさで補正して供給することにより、結果的には、純粋な抵抗負荷に近い電流消費が行われる。
【００５１】
ダイオード１１、１２は、力率改善と低電圧オフ部１の動作に必要な交流信号波形を得るための全波整流の回路素子であり、ここで得た波形信号は減衰抵抗１３、１４により低電圧に変わってキャパシタ１７を通じて出力制御部４のゲートに伝達される。キャパシタ１７は出力制御部４のゲートバイアス電圧Ｐ４をそのままにして交流信号だけを伝達することにより、電界効果トランジスタ４０２が常に活動領域にあるようにする。
【００５２】
位相角が９０°と２７０°である時に、ゲートバイアス電圧Ｐ４の大きさは、基本バイアス電圧Ｐ２値にサイン波が重畳されて印加され、これによって、電界効果トランジスタ４０２のドレーン・ソース間の抵抗値が変化してインバータ部３０の出力が可変される。即ち、位相が９０°と２７０°である時には、電界効果トランジスタ４０２のドレーン・ソース間の抵抗が最小になって発振装置２１の発振周波数は最高になり、インバータの出力は低まる。
【００５３】
図４は力率を改善するためのソース信号に直流を重畳した波形を示したグラフである。本発明においては、力率を改善するための基本ソースを常用交流電源から得ており、力率を改善するための動作は電界効果トランジスタのドレーン・ソース間の抵抗の変化を利用している。
【００５４】
低電圧オフ部１は、電源線路の異常又は落雷等によって交流入力電圧が極めて低まる場合、インバータ部３０の動作をストップさせて各種の電力素子を保護するための目的として用いられる。減衰抵抗１５、１６により低電圧に変わった交流信号は低電圧オフ部１のダイオード１０１を通じて平滑キャパシタ１０３に充電される。平滑キャパシタ１０３に充電された交流信号はジーナーダイオード１０２の設定値以下になれば、トランジスタ１０４をオフしてフォトカップラ１８に供給されるＰＷＭ波形を無効化させて、インバータ部３０の発振をストップさせる。フォトカップラ１８と低電圧オフ部１のトランジスタ１０４は直列に接続され、これら二つの素子は相互論理積（ＡＮＤ）の形態でなっているので、いずれか一つがオフになれば、結果はオフになる。
【００５５】
検出部５は共振部６で生じた共振電圧値が一定値以上になると、分圧抵抗６０１、５０５を通じてトランジスタ５０４のベースに印加する。トランジスタ５０４に印加された共振電圧はエミッタ抵抗５０３と充電キャパシタ５０２に充電された後、ダイオード５０１を通じて出力制御部４の入力端に印加される。共振部６の共振電圧が非定常的に上昇する理由は、電源線を通して入るサージ騒音に影響を受けるためである。
【００５６】
このようなサージ騒音に対する保護策として、本発明においては、異常共振電圧をエミッタ−フォロワ（Ｅｍｉｔｔｅｒ−Ｆｏｌｌｏｗｅｒ）方式のトランジスタを通じて変換して、出力制御部４の入力端にフィードバックさせることによって、閉ループ動作が行われるようにしている。
【００５７】
図５は検出部の動作の特性を示したグラフである。図面に示したように、インバータ部３０の動作が始まる前に、即ち、インバータ部３０の動作停止中に共振部６の中点電圧Ｐ６がＶ／２である時に、最適なソフトスタートを実現する。Ｖはリアクトール９を通じてスイッチング電力素子２２のコレクタと共振キャパシタ６０２に印加される直流電圧を意味し、常用交流電源が２２０Ｖであれば、Ｖは約３１０Ｖであるから、Ｖ／２は約１５５Ｖになる。
【００５８】
Ｐ６電圧をＶ／２水準に合わせるためには、プルアップ（Ｐｕｌｌ−Ｕｐ）抵抗６０２の値が、抵抗６０１の値と抵抗５０５の値を足した値と一致するようにしなければならない。ところが、抵抗５０５は抵抗６０１に比べてとても小さい値を有して無視されるので、抵抗６０１と同一の値を取ることによって、共振装置６の中点Ｐ６にＶ／２水準の直流バイアスが掛かるようにする。
【００５９】
本発明による電子レンジ用インバータ部の一番の特性は、半導体の発振によって、高電圧を生成することであり、半導体の発振による高電圧の大きさは、発振周波数を可変させることにより、自由に高めたり低めたりすることができる。発振周波数を低めれば、共振電流が増えて２次側からの高電圧が上昇し、これに対して、発振周波数を高めれば、２次側からの高電圧は低まる。
【００６０】
電子レンジの出力、即ち、マグネトロンからの出力は高圧変圧器の２次側からの高電圧の大きさに比例するので、２次側からの高電圧を制御することが電子レンジの出力を制御することである。
【００６１】
また、本発明による電子レンジでは、基準制御信号の許容範囲外の変換制御信号が回路に入力されることを前もって防止することにより、回路及びシステムの安定化をさらに向上させることができる。また、許容範囲外の基準制御信号が出力制御部に入力されることも前もって防止することができる。
【００６２】
【発明の効果】
前述したように、本発明によると、制御信号をフィードバックして提供することにより、精密制御及び出力調節をすることができる。従って、制御信号の異常状態を検出して回路を保護し、システムの安定化を図ることができる電子レンジが提供される。
【００６３】
本発明は高圧変圧器の小形化及び軽量化により、取り扱いやすく、従来の鉄心形高圧変圧器よりも小資源で高出力を実現することができるので、相対的にコストダウンの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による電子レンジの概略的な制御ブロック図である。
【図２】  図１の制御ブロック図の詳細回路図である。
【図３】  図２に示した各部分の電位及び波形を示したグラフである。
【図４】  力率を改善するためのソース信号に直流を重畳した波形を示したグラフである。
【図５】  検出部の動作の特性を示したグラフである。
【図６】  従来の発明による電子レンジの概略的な制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  低電圧オフ部
２  Ｄ／Ａ変換部
３  オン・オフ及びソフトスタート部
４  出力制御部
５  検出部
６  共振部
７  電源
８  整流及び平滑部
２１ 発振部
２４ 高圧変圧器
２５ マグネトロン
２６ 信号発生部
２７ スイッチング部
３０ インバータ部
４０ 制御部
【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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【図６】
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