專利名稱：磁控管驅動電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及以微波爐的磁控管等作為負載的磁控管驅動電源。
背景技術：
將參照附圖(圖8和9)描述現有技術的磁控管驅動電源。圖8是現有技術的磁控管驅動電源的電路框圖。控制器7對高頻逆變器2中的半導體開關進行控制，從而將商用電源1變換為20到50KHz的射頻電源并且將該射頻電源饋送給高壓變壓器3。高壓整流電路4和磁控管5連接到高壓變壓器3的次級，并且直流高壓饋送給磁控管5用于產生2.45GHz的無線電波。
零電壓檢測器6檢測電源電壓1的零電壓點并且使調制信號發生器9產生響應于電源相位的調制波形。當接收到來自零電壓檢測器6的零電壓檢測輸入時，調制信號發生器9輸出電源電壓1的一個周期的調制波形作為響應輸入電流的建立值(setup value)的峰值。利用這種調制信號，控制器7可以將輸入電流控制成接近正弦波的形式。控制器7通過振蕩器10執行調制信號的20到50KHz的PWM調制并發送該信號到驅動器8，從而控制高頻逆變器2中半導體開關的導通周期。作為零電壓檢測器6，對變壓器的電壓檢測可以利用光耦合器等。并且，作為控制器7，可以使用微計算機等。
圖9A到9D是現有技術中磁控管驅動電源的波形圖。當接收到商用電源(圖9A)時，由零電壓檢測器6輸出在零電壓時振蕩的零電壓檢測信號(圖9B)。檢測出零電壓檢測器6的信號上升沿并且調制信號(圖9C)預先設置為對于商用電源1的一個周期輸出輸入電流變為預定值，此外輸入電流的功率因數變為接近1。利用比較器11將調制信號(圖9C)與振蕩器輸出的振蕩頻率(圖9D)進行比較，從而該信號經受PWM調制并且被饋送到驅動器8作為驅動信號。調制信號被設置成高頻逆變器2中的半導體開關的頻率為20-50kHz。振蕩器7執行這樣一種控制，從而可以提供具有良好功率因數和具有最小諧波分量的電流波形的電功率。
但是，在現有技術中的磁控管驅動電源中，如果由于噪聲、瞬間電源中斷等造成零電壓檢測偏移，調制波形偏離基時，并且由于過壓、過流導致出現高頻逆變器發生故障的可能。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種阻止電源環境變化并且可以穩定工作的磁控管驅動電源。
按照本發明的第一個方面，提供一種磁控管驅動電源，包括商用電源；高頻逆變器，其將商用電源的電功率變換為高頻功率并且饋送高頻功率到高壓變壓器；高壓整流電路和連接到高壓變壓器的次級輸出端的磁控管；檢測商用電源的零電壓的零電壓檢測器；和響應于零電壓檢測器的輸出控制高頻逆變器的控制器，其中控制器利用零電壓檢測器預測每個周期中零電壓的檢測定時，并且使來自零電壓檢測器的輸出能夠在預測的檢測定時之前和之后僅接收給定時間。
因此，即使零電壓檢測器或電源電壓帶有噪聲，電壓零點也不會出現很大錯誤，因此不會出現過流和過壓，并可以實現穩定工作的磁控管驅動電源。
優選地是，如果在預測的檢測定時之前和之后的給定時間含有未接收到來自零電壓檢測器的輸出的一個周期，則假設接收到來自零電壓檢測器的輸出，并且控制高頻逆變器是連續的。
因此，如果發生商用電源的短時間瞬時功率中斷，也使安全地連續工作成為可能，并且可以實現穩定工作的磁控管驅動電源，而不會不必要地停止逆變器。
優選地是，如果在預測的檢測定時之前和之后的給定時間內連續發生規定次數的未接收到來自零電壓檢測器的輸出的周期，則控制器停止高頻逆變器。
因此，如果發生商用電源相對長時間的瞬時功率中斷，有可能安全地停止逆變器，從而可以實現沒有由電源輸出引起的故障的磁控管驅動電源。
按照本發明的第二方面，提供了一種磁控管驅動電源，包括商用電源；高頻逆變器，其將商用電源的電功率變換為高頻功率，并且饋送高頻功率到高壓變壓器；高壓整流電路和連接到高壓變壓器的次級輸出的磁控管；檢測高頻逆變器的電流值的輸入電流檢測器；和控制高頻逆變器的控制器，其中如果輸入電流檢測器的檢測值在規定時間內連續與目標值具有預定差，則控制器停止高頻逆變器。
因此，有可能在不檢測輸入電壓的情況下檢測電源電壓的降低，并且可以以低成本實現具有電壓降低保護功能的磁控管驅動電源。
優選地是，輸入電流檢測器的檢測值與目標值之間的預定差值響應目標值而設定。
因此，有可能在不取決于輸入電流的情況下，在幾乎恒定電壓下檢測商用電源的輸入電壓降低，從而以低成本實現了具有電壓降低保護功能的磁控管驅動電源。


圖1示出本發明第一實施例的磁控管驅動電源的電路構成圖；圖2A到2D示出本發明第一實施例中磁控管驅動電源的工作波形圖；圖3A到3D示出本發明第二實施例中磁控管驅動電源的工作波形圖；圖4A到4D示出本發明第三實施例中磁控管驅動電源的工作波形圖；圖5示出本發明第四實施例的磁控管驅動電源的電路構成圖；圖6是示出本發明第四實施例中磁控管驅動電源的工作特性的視圖；圖7是示出本發明第五實施例中磁控管驅動電源的工作特性的視圖；圖8是示出現有技術磁控管驅動電源的電路構成圖；圖9A到9D是示出現有技術磁控管驅動電源的工作波形圖。
具體實施例方式
(第一實施例)下面將參照附圖(圖1和2)描述本發明的第一實施例。圖1表示本發明第一實施例的磁控管驅動電源的電路構成。與前面參照圖8描述相同的那些部件在圖1中用相同的附圖標號標示，并且不再詳細討論。
在圖1中，商用電源1通過高頻逆變器2向高壓變壓器3發送高頻功率。高壓整流電路4連接到高壓變壓器3的次級繞組輸出端，用于饋送直流高壓到磁控管5。根據直流高壓，磁控管5產生2.45GHz無線電波。檢測商用電源的零電壓定時的零電壓檢測器6連接到商用電源1的輸出部分，而另外根據零電壓檢測器6的信號和電流指令值控制高頻逆變器2中的半導體開關導通時間的控制器7連接到零電壓檢測器6的輸出上。此外，實際向高頻逆變器2中的半導體開關給出驅動信號的驅動器8在接收到來自控制器7的信號時連接到控制器7。
控制器7由以下部分構成根據零電壓檢測器6的信號確定高頻逆變器2中的半導體開關的導通時間的調制信號的調制信號發生器9、用于允許接收零電壓檢測器6的信號的零電壓檢測允許裝置12、輸出用于確定半導體開關的工作頻率的振蕩波形的振蕩器10、在來自調制信號發生器9與振蕩器10的信號之間比較并產生饋送到半導體開關的驅動信號的比較器11，等。
接下來，實施例的操作如下從商用電源1饋送的電功率通過高頻逆變器2中的半導體開關作為20到50kHz的高頻功率饋送到高壓變壓器3。通過連接到高壓變壓器3的次級側的高壓整流器電路4對高頻功率進行整流，以用于饋送直流電壓到磁控管5。基于直流電壓，磁控管5在2.45GHz下振蕩。
另一方面，振蕩器7從檢測商用電源1的零電壓定時的零電壓檢測器6接收零相位定時，并且輸出預先設置的調制波形，使得對于由調制信號發生器9饋送的功率的一個周期的目標電流值、輸入電流、和功率因數都變好。此時，如果由于從瞬間電源中斷、噪聲等恢復而導致錯誤地識別零電壓位置，從而發生將在電源周期峰值執行的控制在谷值執行這樣的故障和由于過電流、過電壓等使高頻逆變器失效這樣的故障。因此，出現零電壓的定時幾乎是從商用電源1的周期事先知道的，并從而在由零電壓檢測允許裝置12預測到零電壓將來臨之前和之后僅接收信號1到2ms。因此，有可能防止由于從瞬間電源中斷、噪聲等恢復而導致的零電壓定時的誤檢測。比較器11比較從調制信號發生器9輸出的調制信號與從振蕩器10輸出的頻率為20到50KHz的振蕩波形，并且向驅動器8饋送驅動信號作為PWM信號。作為零電壓檢測器6，利用變壓器的方法、利用光耦合器的方法等都是可能的，而零電壓檢測器6不受到限制。
圖2A到2D是本實施例的磁控管驅動電源的波形圖。當接收到商用電源的信號時(圖2A)，由零電壓檢測器6輸出在零電壓定時振蕩的零電壓檢測信號(圖2B)，檢測到零電壓檢測器6的信號的上升沿并且輸出預設成對于商用電源1的一個周期使得輸入電流變為預定值并進而輸入電流的功率因數變為接近1的調制信號(d)。假設由零電壓檢測允許裝置12接收信號，如果在商用電源1的零電壓周期的預測的接收定時之前和之后1到2ms接收不到信號，則不接受來自零電壓檢測器6的信號。因此，消除了噪聲等。調制信號(圖2D)通過比較器11與振蕩器輸出的振蕩頻率相比較，由此該信號經受PWM調制，并且饋送到驅動器8作為驅動信號。
如上所述，按照本實施例，如果零電壓檢測器6或商用電源1帶有噪聲，電壓零點沒有太大誤差，從而不會發生過流、過壓等，并且可以實現穩定工作的磁控管驅動電源。
(第二實施例)將參照附圖(圖3A到3D)描述本發明的第二實施例。圖3A到3D示出本發明的第二實施例的磁控管驅動電源的工作波形。該實施例的電路組成類似于前面參照圖1描述的并且不對其附圖標記作詳細描述。
如圖3A到3D所示，在第二實施例中，如果由于商用電源瞬間電源中斷(圖3A)等原因，信號沒有在來自零電壓檢測器6的信號基本上應當來的定時到達(圖3B所示的零電壓波形)，控制器7預測零電壓檢測信號到達的定時，并通過假設在該定時零電壓信號到達而輸出調制信號(圖3D)。因此，如果發生約幾為秒的短瞬間電源中斷，也有可能安全地連續工作。
如上所述，在該實施例中，如果商用電源發生短瞬間電源中斷仍可能安全地連續工作，并且可以實現不停止逆變器的安全工作的磁控管驅動電源。
(第三實施例)將參照附圖(圖4A到4E)描述本發明的第三實施例。圖4A到4E示出本發明第三實施例的磁控管驅動電源的工作波形。該實施例的電路組成類似于前面參照圖1描述的并且不對其附圖標記作出詳細描述。
如圖4A到4E所示，在第三實施例中，如果商用電源(圖4A)由于瞬間電源中斷等原因進入較長時間的功率中斷狀態，即，如果來自零電壓檢測器6的信號沒有來超過規定的次數，控制器7確定發生瞬間電源中斷，并且停止高頻逆變器2。因此，當發生比較長時間電源中斷時，有可能安全地停止逆變器。如果發生比較長時間的電源中斷，用零電壓等的電源周期確定導通波形的系統與這個系統比較在穩定性方面特別好并且能安全地連續工作，但是存在著控制器7的電源等不穩定的可能性，并因此停止逆變器。
如上所述，根據這個實施例，如果發生商用電源的比較長時間電源中斷，有可能安全地停止逆變器，并且實現可以不會由電源中斷引起故障的磁控管驅動電源。
(第四實施例)將參照附圖(圖5和6)描述本發明的第四實施例。圖5示出本發明第四實施例的磁控管驅動電源的電路構成。與前面參照圖8描述的相同的部件由圖1中相同的附圖標記標示，并且將不再詳細描述。
在圖5中，商用電源1通過高頻逆變器2向高壓變壓器3發送高頻功率。高壓整流電路4連接到高壓變壓器3的次級繞組輸出端，以用于給磁控管5提供直流高壓。磁控管5基于直流高壓產生2.45GHz無線電波。用于檢測輸入電流的輸入電流檢測器13連接到商用電源1的輸出部分，而根據確定輸入電流的指令電流值的指令值信號14控制高頻逆變器2中的半導體開關導通時間的控制器連接到輸入電流檢測器13的輸出端。另外，用于在接收到來自控制器7的信號時實際向高頻逆變器2中的半導體開關給出驅動信號的驅動器8連接到控制器7。
控制器7是由以下部件構成的，即用于根據指令值信號14確定高頻逆變器2中的半導體開關的導通時間的調制信號的調制信號發生器9、用于確定調制信號發生器9的上限值的調制信號最大值限定裝置16、用于輸出確定半導體開關的工作頻率的振蕩波形的振蕩器10、用于在來自調制信號發生器9的信號與振蕩器10的信號之間進行比較并產生饋送給半導體開關的驅動信號的比較器11、確定指令值信號14與輸入電流檢測器13的檢測值之間的誤差的誤差確定裝置15等。
接下來，該實施例的工作原理如下從商用電源1提供的電功率通過高頻逆變器2中的半導體開關饋送到高壓變壓器3，作為20到50KHz的高頻功率。該高頻功率由連接到高壓變壓器3次級側的高壓整流電路4進行整流，以便給磁控管5提供直流高壓。磁控管5基于直流電壓在2.45GHz振蕩。
另一方面，振蕩器7通過調制信號發生器9產生調制信號，以便達到由指令值信號14設置的指令電流值。比較器11將從調制信號發生器9輸出的調制信號與從振蕩器7輸出的20到50KHz頻率的振蕩波形相比較，并向驅動器8饋送驅動信號，作為PWM信號。如果商用電源1的電壓降低，當試圖確保指令值的電流值時，則必須設置高頻逆變器2中的半導體開關的長的導通時間，并且使保證半導體開關的耐壓變得困難。因此，利用調制信號最大值限定裝置16限制導通時間的上限，從而如果商用電源1的電壓降低時，輸入電流可以被抑制，并且有可能防止超過半導體開關等的耐壓。如果輸入電流與指令值之間誤差保持為給定值或更高，則視為商用電源1的電壓降低。檢查這個誤差，就有可能識別出電源電壓降低，而不必檢測商用電源1的電壓。
圖6示出當商用電源1的電壓降低時，輸入電流值與指令值(目標值)之間誤差的關系。從圖中可見，假設商用電源1降低，如果電流值隨著電源電壓降低而降低，則給定值或過高的誤差繼續增加。
如上所述，按照該實施例，可能在不檢測輸入電壓的情況下，檢測電源電壓的降低，并且可以在低成本的情況下實現具有電壓降低保護功能的磁控管驅動電源。
(第五實施例)將參照附圖(圖7)描述本發明的第五實施例。圖7示出本發明的第五實施例的磁控管驅動電源的特性。該實施例的電路組成類似于前面參照圖5描述的第四實施例，從而不給出對各附圖標記的詳細描述。
如圖7所示，在第五實施例中，根據指令值信號14的指令值，與由電流檢測器13檢測的電流值的誤差容限(預定差)對于每個指令值(目標值)是變化的。對于具有大輸入電流的指令值，如果商用電源1的電壓降低，調制信號早達到最大值，并因此電流值的誤差超過電壓相對高的預定容限。另一方面，對于具有小輸入電流的指令值，如果商用電源1的電壓降低，調制電壓晚達到最大值，并因此誤差很難超過容限值，而除非商用電源1降的相當低，不能檢測到商用電源1的降低。因此，對于每個指令值容限是變化的，從而商用電源1的電壓降低檢測電平可以幾乎是恒定的。為了設置容限，可以對每個指令值提供若干電平，或者用函數替代不存在問題，隨著指令電流值增加，容限需要設置得大一些。
如上所述，按照該實施例，能夠幾乎在不取決于輸入電流的恒定電壓下檢測商用電源1的輸入電壓的降低，并且可以以低成本實現具有電壓降低保護功能的磁控管驅動電源。
正如從上面各實施例可以看出的那樣，按照本發明，如果零電壓檢測器或電源電壓帶有噪聲，但電壓零點不會有太大誤差，從而不會發生過電流、過電壓等情況并且可以實現可以穩定工作的磁控管驅動電源。
有可能在不檢測輸入電壓的情況下檢測電源電壓的降低，并且可以以低成本實現具有電壓降低保護功能的磁控管驅動電源。
權利要求
1.一種磁控管驅動電源，包括商用電源；高頻逆變器，其將商用電源的電功率變換為高頻功率，并且饋送該高頻功率到高壓變壓器；高壓整流電路和連接到高壓變壓器次級輸出的磁控管；零電壓檢測器，其檢測商用電源的零電壓；以及響應零電壓檢測器的輸出控制高頻逆變器的控制器，其中，控制器預測每個周期中由零電壓檢測器檢測的零電壓檢測定時，并且使來自零電壓檢測器的輸出能夠僅在預測的檢測定時之前和之后接收給定的時間。
2.如權利要求1所述的磁控管驅動電源，其特征在于，當預測的檢測定時之前和之后的給定時間包含未接收到來自零電壓檢測器的輸出的周期時，假設接收到來自零電壓檢測器的輸出，并繼續控制高頻逆變器。
3.如權利要求2的磁控管驅動電源，其特征在于，當在預測的檢測定時之前和之后的給定時間中未接收到來自零電壓檢測器的輸出的周期連續發生規定次數時，控制器停止高頻逆變器。
4.一種磁控管驅動電源，包括商用電源、用于將商用電源的電功率變換為高率功率并將高頻功率饋送到高壓變壓器的高頻逆變器、高壓整流電路和連接到高壓變壓器的次級輸出端的磁控管、檢測高頻逆變器的電流值的輸入電流檢測器、以及用于控制高頻逆變器的控制器，其特征在于，如果輸入電流檢測器的檢測值在給定時間連續具有與目標值的預定差，則控制器停止高頻逆變器。
5.如權利要求4所述的磁控管驅動電源，其特征在于，響應目標值設置輸入電流檢測器的檢測值與目標值之間的預定差。
全文摘要
本發明公開了一種磁控管驅動電源，其中，預測用于檢測商用電源1零電壓的零電壓檢測器的零電壓定時，并且僅在該預測定時之前和之后的給定時間接收來自零電壓檢測器6的輸入，由此，可以避免由零點偏移引起的過壓和過流，從而，提供了在諸如噪聲或瞬間電源中斷的電源環境變化的情況下穩定性良好的磁控管驅動電源。
文檔編號H05B6/66GK1395448SQ02126388
公開日2003年2月5日 申請日期2002年6月4日 優先權日2001年6月4日
發明者北泉武, 末永治雄, 守屋英明, 石崎惠美子 申請人:松下電器產業株式會社