[发明专利]高频加热设备

说明书

技术领域

本发明涉及诸如微波炉之类的使用磁控管的高频加热设备。更具体地，本发明涉及用于抑制被提供到磁控管驱动电源的商业电源电流的高次谐波失真的控制系统。

背景技术

由于安装在高频加热设备上的常规电源很重并且体积很大，因此需要使电源紧凑并且重量轻。为此，在当前各种领域中已经提出了能够构造这样的低成本、紧凑并且重量轻的开关型电源的各种积极方法。在用于通过使用从磁控管产生的微波烹饪食物的高频加热设备中，需要可由开关型倒相器电路实现的、用于驱动磁控管的紧凑且重量轻的电源。

更具体地，在这些开关型倒相器电路间，构成本发明的主题倒相器电路的高频倒相器电路对应于使用开关元件的谐振(resonant)型电路系统，其中由两个开关元件布置桥接电路(bridge circuit)的臂(参照，例如，专利出版物1)。

当在开关型高频倒相器电路中布置上述磁控管驱动电源时，结合磁控管构成非线性负载的这种事实，仍然存在将在下面描述的问题。也就是，被提供到磁控管驱动电源的商业电源的电流波形包含大量高次谐波分量。

另一方面，随着升高磁控管驱动电源的功耗以便满足用于缩短微波炉的烹饪时间的需求，上述高次谐波分量的绝对值也升高。这可能导致电源的高次谐波电流可能更难被抑制。

已经提出了用于抑制高次谐波电流的各种控制系统(参照，例如，专利出版物2)

图11指示高频加热设备的磁控管驱动电源(倒相器电源)的示例。由DC电源1、漏磁变压器(leakage transformer)2、第一半导体开关元件3、第一电容器(缓冲电容器)5、第二电容器(谐振电容器)6、第三电容器(平滑电容器)7、第二半导体开关元件4、驱动电路13、全波电压双倍整流电路(full wave voltage doubler rectifying circuit)11和磁控管12布置磁控管驱动电源。

DC电源1以全波整流方式对商业电源的AC电压进行整流，以获得DC电压“VDC”，然后将该DC电压“VDC”施加到由第二电容器6和漏磁变压器2的主线圈8构成的串联电路。已经将第一半导体开关元件3串联到第二半导体开关元件4，并且已经将由漏磁变压器2的主线圈8和第二电容器6构成的串联电路并联到第二半导体开关元件4。

将第一电容器5并联到第二半导体开关元件4，并且具有能够抑制在执行切换操作时产生的冲流(rush current)(冲压)的所谓“缓冲作用”。通过全波电压双倍整流电路11将在漏磁变压器2的副线圈9中产生的AC高电压转换为DC高电压，然后，将该DC高电压施加在磁控管12的阳极和阴极之间。漏磁变压器2的第三线圈10已经将电流提供到磁控管12的阴极。

已经由IGBT和与IGBT并联的飞轮二极管(flywheel diode)构成第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4。从上述描述中可见，第一和第二半导体开关元件3和4不仅仅限于上述元件类型。替代地，可以采用半导体闸流管(thyristor)、GTO开关元件等等。

驱动单元13在其中包括被采用来产生用于第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4的驱动信号的振荡电路(未示出)。该振荡电路产生具有预定频率的矩形波，并且将“DRIVE”信号提供到第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4。紧接在第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4之一截止之后，在另一个导体开关元件3或4两端之间的电压为高。结果，如果在该时刻该另一个半导体开关元件3或4截止，则具有尖峰形状的过大电流可能流过，使得不希望的损失和不必要的噪声出现。然而，由于引导时滞(dead time)，因此截止操作被延迟，直到该另一个半导体开关元件的端子之间的电压降低到大约0V为止。因此，可以防止不希望的损失和不必要的噪声。显然，当以相反方式切换这些第一和第二半导体开关元件3和4时，执行类似的操作。

由于在上述专利出版物1中描述了关于从驱动单元13施加的DRIVE信号以及第一和第二半导体开关元件3和4的相应操作模式的详细操作的解释，因此这里省略它们的详细解释。

作为图11所示的电路布置的特征，即使在最高的电源电压，即用于欧洲家电的商业电源电压(240V)中，施加到第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4的电压可以等于DC电源电压VDC，即240×＝339V。结果甚至当假设在从间接雷击和立即停电的恢复操作期间出现的异常情况时，其经受电压为大约600V的这种低成本开关元件可以用作第一半导体开关元件3和第二半导体开关元件4。