KR900008542B1 - 마이크로파 가열장치의 전원 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

마이크로파 가열장치의 전원

제1도는 마그네트론의 전압, 전류의 관계를 도시한 특성 그래프.

제2도는 본 발명의 일실시예의 기본회로도.

제3a도 및 제3b도는 본 발명의 전원회로에 있어서의 전류 및 전압파형을 도시한 그래프.

제3c도는 공진회로가 없는 전원회로의 전류 및 전압파형을 도시한 그래프.

제4a도 및 제4b도는 각각 쵸우크코일이 없는 배전압회로에 있어서 전류, 용량과의 관계 및 쵸우크 코일이 있는 배전압회로에 있어서 전류, 용량과의 관계를 도시한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마그네트론 2 : 트랜지스터

3 : 콘덴서 4 : 트랜스

5 : 다이오우드 6 : 콘덴서

7 : 쵸우크코일 11 : 상용교류전원

12 : 정류회로 14 : 구동회로

본 발명은 마그네트론을 구동하는 전원회로에 관한 것으로서, 특히 상용주파수보다도 높은 주파수로 동작시키는 전자레인지등의 마이크로파가 가열장치에 있어서 마그네트론에 넓은 유통각으로 전력을 공급하는 전원 회로에 관한 것이다.

종래의 마이크로파 가열장치에 사용되는 마그네트론을 동작시키는 전원회로는 50㎐ 혹은 60㎐로 동작하는 트랜스와 콘덴서 및 다이오우드 등으로 구성되어 있다. 마이크로파 가열장치에 있어서 인버어터 전원에 의해서 높은 주파수로 마그네트론을 구동하는 최근의 방법으로서는, 예를 들면 소형, 경량화와 그리고 출력 제어를 용이하게 하기 위하여 여러가지 검토되어 있으며, 이러한 종류의 것으로서 일본국 특개소 60-250588호 공보에는 인버어터회로의 트랜지스의 2차측코일에 접속되어서 마그네트론의 히이터에 일정한 전력을 공급하는 정전력 공급수단 및 인버어터회로의 스위칭소자를 온·오프 구동하므로서 출력을 제어하며 또한 전원 투입시 곧 소정시간동안 출력을 일정치이하로 유지하는 출력제어수단을 구비한 조리기에 대해서 기재되어있다.

그러나, 인버어터회로를 사용해서 높게 취하면 각종 전기부품의 형상, 중량을 대폭적으로 줄일 수 있으므로, 마이크로파 가열장치 전체의 소형, 경량화를 달성할 수 있는 등의 이점은 있으나, 상용화하는데 여러가지 문제가 많아 널리 실용화되지 못하고 있다. 그 문제의 하나로서는 제1도에 도시한 바와 같이 마그네트론의 양극과 필라멘트에 걸리는 전원전압이 예를 들면 3.5KV에 도달하기 전에는 거의 부하전류가 흐르지 않고, 이 전압을 초과하면 급격히 흐르게되어 출력제어를 하기가 곤란하므로 인버어터회로를 사용하는 전원회로는 마그네트론과 함께 겸용할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 인버어터회로를 사용하면서도 마그네트론에 효율좋게 전력을 공급할 수 있도록 한 마이크로파 가열장치의 전원을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 배전압 정류회로에 쵸우크코일을 사용함으로서 형성되는 공진회로와 인버어터회로를 사용하는 정류회로 갖추어서 마그네트론에 원활하게 전력을 공급할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 전원을 제공하는 것이다.

배전압 정류회로에 추가한 쵸우크코일과 배전압정류회로에 있는 콘덴서에 의해서 얻어지는 회로의 공진주기를 스위칭주기의 2배로 설정함으로서, 배전압정류회로에 흐르는 전류파형이 둥글게 변화하여, 마그네트론의 피이크전류를 낮추고, 전류가 흐르는 시간을 길게할 수 있다. 다시말하면 마그네트론의 전류의 유통각을 넓게하여, 마그네트론으로부터 같은 출력을 취할 경우에 필요한 피이크전류치를 비교적 작게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시에에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 일실시예의 기본회로를 도시한 도면이며, 동도면에 있어서(11)은 상용교류전원, (12)는 정류회로, (13)은 평활회로, (4)는 트랜스, (2)는 스위칭용트랜지스터, (3)은 트랜스 (4)의 1차코일에 직렬로 접속된 콘덴서, (6)은 배전압정류회로용콘덴서, (7)은 쵸우크코일, (1)은 마그네트론, (5), (8)은 정류용 다이오우드, (14)는 구동회로이다. 이 회로에 있어서, 상용교류전원(11)으로부터 정류회로(12)와 평활회로(13)에 의해서 직류를 얻고, 이 직류는 구동회로(14)로 트랜지스터(2)를 스위칭함으로서 제어되어 트랜스(4)의 1차코일을 흐른다. 1차코일에 있어서의 전류의 변동은 트랜스(4)의 2차코일에 고전압이 유도된다. 상기 고전압이 유도된 후, 2차코일에서 전압의 첫째의 정(正)의 반주기동안은 정류다이오우드(5)를 개재해서 전압 E_sm으로 충전되고, 다음의 부의 반주기 동안은 마찬가지로 정류다이오우드(5)를 개재해서 전압 E_sm으로 충전된다. 따라서 2차코일에 유기된 전압은 직렬로 접속된 마그네트론(1)에 인가됨과 동시에 콘덴서(6)는 같은 양을 방전하나, 다음의 정의 반주기 동안에는 충분히 다시 충전되므로, 트랜서(4)의 1차측코일에 있어서 전류의 변동이 일어나는 반주기동안 고전압이 마그네트론(1)에 인가된다. 이것은 쵸우크코일(7)을 접속하거나 접속하지 않아도 마찬가지이나, 그 고전압파형에는 큰 차이를 볼 수 있다.

이하, 쵸우크코일(7)의 자기용에 대하여 제2도 및 제3도를 참조하면서 실시예를 설명한다.

제3도는 제2도에 도시한 회로에 있어서의 쵸우크코일의 유무에 따른 전류와 전압의 관계를 도시한 그래프이다. 도면에 있어서(Ic)는 스위칭용 트랜지스터(2)를 개재해서 흐르는 전류, (I1)은 배전압 정류회로를 개재해서 흐르는 전류, (I_m)은 마그네트론(1)을 개재해서 흐르는 전류, (V_m)은 마그네트론(1)의 애노우드와 필라멘트에 인가되는 전압이다.

제3c도는 제2도에 있어서의 배전압정류회로에 쵸우크코일(7)이 없을 경우의 전류, 전압의 파형이다. 스위칭용 트랜지스터(2)의 오프기간에는 다이오우드(5)가 도통하여 콘덴서(6)에 전하가 충전된다. 그후, 스위칭용 트랜지스터(2)가 온이되면, 콘덴서(6)에 인가된 전압과 트랜스(4)의 2차코일에 유기된 전압의 합이 마그네트론(1)에 인가되어, 마그네트론(1)을 개재해서 전류(I_m)흘러서 콘덴서(6)에 충전된 전하는 방전되며, 전류(I_m)는 급속히 감소된다.

제4a도는 콘덴서(6)의 용량치(Ch)와 전류(I_m)와의 관계를 도시한 도면으로서, 콘덴서(6)의 용량이 증가하여도 마그네트론(1)의 유통각이 넓어지지 않은 것을 표시하고 있다. 이 회로에 있어서의 문제점은 스위칭용 트랜지스터(2)의 온시간 전체에 걸쳐서 균일한 전류를 흐르게 할 수 없기 때문에, 필요한 마그네트론(1)의 전류를 얻기 위하여 마그네트론(1)을 개재해서 흐르는 최대전류(I_{m max})가 과도하게 증가하게 된다. 다시 말하면, 통상의 상용주파수의 전원으로 동작시킬 때의 1.5∼2배나 되어 마그네트론의 전류밀도가 최대허용치를 초과하여 그것에 견딜 수 없게 된다. 또 스위칭용 트랜지스터(2)의 오프기간에는 다이오우드(5)를 통해서 콘덴서(6)를 충전하나, 이때의 회로의 진동(발진)으로 스파이크 전류가 흘러서 잡음을 발생하는 원인이 된다.

제3a도 및 제3b도는 본 발명에 의한 제2도의 배전압정류회로에 쵸우크코일을 착설하였을 경우의 전류 및 전압파형을 도시한 도면이다.

제3b도는 인덕턴스치가 Le인 쵸우크코일(7)과 용량치가 Ch인 콘덴서를 직렬로 접속하고, 이 쵸우크코일과 콘덴서로 직렬공진이 발생하는 주파수를, 트랜스(4)의 출력주파수와 같게하면 제4b도에 도시한 바와 같이, 마그네트론(1)에 흐르는 전류(I_m)은 비교적 둥근 띠형상이 되어서 유통각이 넓어진다. 따라서, 같은 마이크로파출력을 끌어낼 경우의 피이크전류치(I_{m max})를 제3c도와 같이 쵸우크코일(7)이 없을 경우 보다도 낮출 수가 없으며, 마그네트론의 모우딩현상의 발생을 방지하는 효고가 생긴다. 또한 각 전자부품에 흐르는 피이크전류가 작아지게되어 부품의 설계가 용이해지며 또 신뢰성도 개선된다.

제3b도는 스위칭용 트랜지스터(2)가 OFF시의 공진전류를 도시한 도면이고, 제4b도는 전류(I_m)와 용량(Ch)와의 관계를 도시한 도면이다.

제3a도인덕턴스치가 Lh인 쵸우크코일(7)을 용량치가 Ch인 콘덴서(6)와 직렬로 접속하였을 경우를 도시한 도면으로서, Lh와 Ch는 다음식을 만족한다.

식중에서 f(㎐)는 트랜스(4)의 1차코일을 흐르는 전류의 주파수, n은 트랜스(4)의 1차코일에 대한 2차코일의 권선비, C_S는 콘덴서(3)의 용량치, Lh(H)는 쵸우크코일(7)의 인덕턴스, Ch(F)는 콘덴서(6)의 용량치, L'h(H)는 Lh/n², C'h(F)는 Ch·n², k는 1.0∼1.2의 상수이다.

스위칭용 트랜지스터(2)가 OFF일 경우에는 다이오우드(5)에 흐르는 전류는 회로의 진동모우드를 동작할 때까지 발진하지 않으나, 회로의 공진주파수의 수배로 발진주파수를 끌어들이는 것에 의해서 수배의 공진주파수로 발진하기 때문에 스파이크형상의 전류는 흐르지 않게된다.

상기와 같이 본 발명의 의하면 마그네트론의 전원, 즉 마그네트론을 흐르는 전류를 둥글게 함으로서, 잡음을 줄일 수 있고 마그네트론의 동작을 안정하게 할 수 있으므로, 마이크로파 가열장치 즉 전자오븐의 소형화, 경량화에 대한 설계여유가 향상하는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 스위칭 트랜지스터에 의해서 상요교류전원으로부터 정류해서 얻은 직류전원을 고주파교류전원으로 변환하는 인버어터회로를 갖춘 마이크로파 가열장치의 전원에 있어서, 상기 인버어터회로에 접속된 1차코일을 가진 트랜스와, 입력이 트랜스의 2차코일이 접속되고, 그 출력이 마그네트론의 필라멘트 및 애노우드사이에 접속된 배전압정류회로를 갖추고, 상기 배전압정류회로의 쵸우크코일과, 상기 배전압정류회로의 콘덴서에 의해서 공진회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열장치의 전원.
2. 제1항에 있어서, 상기 공진회로는 공진주기를 스위칭주파수의 2배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열장치의 전원.
3. 제1항에 있어서, 상기 공진회로를 구성하는 상기 쵸우크코일과 콘덴서는 하기 일반식.

   

   [식중, f(㎐)는 트랜스의 1차코일 통해서 흐르는 전류의 주파수, n은 상기 트랜스의 1차코일에 대한 2차 코일의 권설비, C_s(F)는 상기 트랜스의 1차코일과 직렬로 접속된 콘덴서(3)의 용량치, Lh(H)는 상기 쵸우크코일(7)의 인덕턴스, Ch(F)는 상기 콘덴서(6)의 용량, L'h(H) Lh/n', C'H(F)는 Ch·n², K는 1.0∼1.2의 상수이다]을 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 가열장치의 전원.

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