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KR910001987B1 - 마그네트론 급전장치와 그 제어방법 - Google Patents

마그네트론 급전장치와 그 제어방법 Download PDF

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KR910001987B1
KR910001987B1 KR1019880004916A KR880004916A KR910001987B1 KR 910001987 B1 KR910001987 B1 KR 910001987B1 KR 1019880004916 A KR1019880004916 A KR 1019880004916A KR 880004916 A KR880004916 A KR 880004916A KR 910001987 B1 KR910001987 B1 KR 910001987B1
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magnetron
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하루오 스에나가
나오요시 마에하라
가즈호 사까모도
다까히로 마쯔모도
다까시 니와
다이스께 베쇼
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마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
다니이 아끼오
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Priority claimed from JP11734487A external-priority patent/JPH088144B2/ja
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Abstract

내용 없음.

Description

마그네트론 급전장치와 그 제어방법
제1도는 종래의 마그네트론 급전장치의 구성도.
제2도는 본 발명의 마그네트론 급전장치의 구성개념도.
제3도는 출력전압검출부의 제1의 실시예를 도시한 구성도.
제4도는 출력전압검출부의 제2의 실시예를 도시한 구성도.
제5도는 전원부의 제1의 실시예를 도시한 구성도.
제6도는 급전부의 제2의 실시예를 도시한 구성도.
제7도는 입력전류검출부의 제1의 실시예를 도시한 구성도.
제8도는 입력전류검출부의 제2의 실시예를 도시한 구성도.
제9도는 마그네트론의 간단한 등가회로.
제10도는 마그네트론의 특성도.
제11도는 마그네트론 급전장치의 특성도.
제12도는 전력제어부의 제1의 실시예를 도시한 구성도.
제13도는 마그네트론 급전장치의 기동특성도.
제14도는 제1기준신호발생회로의 다른 실시예를 도시한 구성도.
제15도는 제1의 점증회로의 구성도.
제16도는 제13도를 일부변경한 전력제어부의 다른 실시예를 도시한 구성도.
제17도는 그 특성도.
제18도는 전력제어부의 제2의 실시예를 도시한 구성도.
제19도는 전력제어부의 제3의 실시예를 도시한 구성도.
제20도는 이 경우의 마그네트론 급전장치의 특성도.
제21도는 마그네트론 급전장치의 다른 구성개념도.
제22도는 소프트웨어처리로 전력제어를 행할때의 마그네트론 급전장치의 회로구성도.
제23도는 소프트웨어처리부의 프로그램플로우의 개념도.
제24도는 소프트웨어처리부의 제1의 실시예를 도시한 플로우차아트.
제25도는 소프트웨어처리부의 제2의 실시예를 도시한 플로우차아트.
제26도는 소프트웨어처리부의 제3의 실시예를 도시한 플로우차아트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전원부 2 : 직류전원
3 : 반도체스위치 4 : 인버어터회로
5 : 고주파전력 6 : 고압트랜스
7 : 고압전력 8 : 마그네트론
9 : 상용전원 10 : 입력전류검출부
11 : 기준신호 20 : 직류전원
21 : 전원부 22 : 반도체스위치
23 : 고주파전력 24 : 인버어터회로
25 : 마그네트론 27,27' : 고압트랜스
28 : 출력전압검출부 29 : 입력전류검출부
30,30' : 출력전압정보 31 : 입력전류정보
33 : 전력제어부 34 : 전용검출권선
35 : 제1의 정류회로 37 : 제2의 정류회로
38 : 상용전원 39 : 제3의 정류회로
40 : 배터리 42 : 제4의 정류회로
43s : 2차권선 47 : 제1의 기준신호발생회로
52 : 제1의 점증회로 53 : 제2의 기준신호발생회로
54 : 제2의 비교기 56 : 제3의 기준신호발생회로
62 : 제3의 비교기 66 : 점증·점감회로
67 : 제5의 기준신호발생회로 69 : 제4의 비교기
70 : 제3의 톱니파 발생회로 72 : 제5의 비교기
73 : 제6의 기준신호발생회로 74 : 고압정류회로
75 : 소프트웨어처리부 Vout: 출력전압
Iin: 입력전류 VAK: 동작전압
IAK: 동작전류
본 발명은, 전자레인지등의 소위 유전가열에 의하여 식품이나 액체등을 가열하기 위한 고주파가열장치의 개량에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하면, 마그네트론의 급전을 반도체스위치를 사용하는 인버어터회로와 고압트랜스에 의하여 행하도록 구성한 마그네트론 급전장치와 제어방법에 관한 것이다.
제1도에 도시한 바와 같이, 종래의 마그네트론 급전장치는 전원부(1)의 직류전원(2)을, 트랜지스터등의 반도체스위치(3)를 사용한 인버어터회로(4)에 의하여 고주파전력(5)으로 변환하고, 다시 고압트랜스(6)에서 고압전력(7)으로 변환해서 마그네트론(8)에 전력을 공급하도록 구성되어 있다.
또, 그 급전전력의 제어방법은 상용전원(9)으로부터의 입력전류를 입력전류검출부(10)에 의하여 검출하고, 그 값과 기준신호(11)와의 차이정보(12)를 오차증폭회로(13)에서 작성하고, 구동회로(14)는 이 차이정보(12)에 따른 구동펄스(15)를 작성하여 반도체스위치(3)를 온/오프 구동해서 상기 입력전류가 소정치가 되도록 제어하는 구성으로 되어있다.
그러나, 마그네트론(8)이 발진을 개시할때까지는, 마그네트론(8)에 급전되는 전력의 대부분을, 히이터(8H)에서만 소비하므로, 마그네트론(8)이 발진하고 있는 정상시의 급전전력의 1/7정도의 전력공급으로도 충분하다.
즉, 마그네트론(8)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서 상기 입력전류를 소정치로 제어하면, 히이터(8H)에 과대전력이 인가되고, 또 애노우드(8A), 캐소우드(8K)사이에도 과대전압이 인가되므로, 방전, 절연, 열화등에 의하여 마그네트론(8)의 수명을 단축시키는 결과가 된다.
따라서, 상기 기준신호(11)를 마그네트론(8)이 발진을 개시할때까지는 정상시보다 작은 값으로 설정해서 히이터(8H)가열에 적절한 작은 입력전류로 제어하고, 타이머(16)을 사용해서 마그네트론(8)이 발진을 개시하는데 충분한 시간경과후에 기준신호(11)를 정상시의 값에 절환하여 입력전류를 정상시의 값으로 제어하도록 구성해서 상기 문제점을 해결하고 있다.
그러나, 상기 발진을 개시하는데 필요한 시간이, 마그네트론(8)이 가열되어 있을때에는 2초, 냉각되어 있을때에는 4초가 되어 차이가 있으므로, 안전을 위하여 상기 타이머(16)의 시간은 5초로 설정하고 있다.
이 5초사이는 마그네트론(8)의 전파출력을 대체로 얻을 수 없으므로, 마그네트론(8)이 가열되어 있을시에는
5초-2초=3초
의 낭비시간이, 마그네트론(8)의 냉각시에는
5초-4초=1초
의 낭비시간이 소비되게 되어, 전자레인지의 특징인 고속조리성능을 열하시킨다는 문제점이 있다.
본 발명에 의한 마그네트론 급전장치는, 마그네트론의 수명을 저하시키는 일이 없이, 상기한 낭비시간을 없게하기 위하여, 전류전원을 공급하는 전원부와, 상기 직류전원을 반도체스위치의 스위치동작에 의하여 고주파전력으로 변환하는 인버어터회로와, 상기 고주파전력을 마그네트론에 인가하는 고압전력을 변환하는 고압트랜스와, 상기 고압트랜스의 출력전압을 검출하는 출력전압검출부와, 상기 인버어터회로에의 입력전류를 검출하는 입력전류검출부와, 상기 출력전압검출부의 출력전압정보와 상기 입력전류검출부의 입력전류정보에 의하여 상기 반도체스위치의 스위칭동작을 제어하는 전력제어수단을 가진 구성으로 하고있다.
상기 구성에 의하여, 고압트랜스의 출력전압과, 인버어터회로에의 입력전류를 제어하는 일이 가능하게 된다.
따라서, 마그네트론이 발진을 개시할때까지의 기간, 즉 인버어터회로에의 입력전류가 작음에도 불구하고 고압트랜스의 출력전압이 클때에 마그네트론에 과대전압을 인가하지 않고, 가능한 한 큰 전압, 즉 전력을 공급할 수 있으므로, 마그네트론의 발진가능상태에서 짧은 시간에 도달가능하다.
또, 이 발진가능한 상태에 도달하면 마그네트론은 일정한 인가전압하에서 매우 낮은 임피이던스 부하가 되므로, 고압트랜스의 출력전압은 상기한 과대전류에 대해서 1/2 이하가 되나, 인버어터회로에의 입력전류가 급격히 증가하므로, 입력전류가 소정의 값에 도달하도록 제어함으로써 마그네트론의 발진상태까지 낭비시간을 소비하는 일이 없이 기동가능하게 되며, 또 발진상태를 안정하게 계속할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 의한 마그네트론 급전장치의 구성개념도이다. 즉, 본 발명에 의한 마그네트론의 급전장치는, 직류전원(20)을 공급하는 전원부(21)와, 이 직류전원(20)을 반도체스위치(22)로 고주파스위칭해서 고주파전력(23)으로 변환하는 인버어터회로(24)와, 이 고주파전력(23)을 마그네트론(25)의 동작에 필요한 고압전력(26)으로 변환하는 고압트랜스(27)와, 이 고압트랜스(27)의 출력전압(Vout)을 검출하는 출력전압검출부(28)와, 인버어터회로(24)에의 입력전류(Iin)를 검출하는 입력전류검출부(29)와, 출력전압검출부(28)의 출력전압정보(30)와, 입력전류검출부(29)의 입력전류정보(31)를 사용해서 상기 반도체스위치(22)를 온/오프 스위칭시키는 구동펄스(32)을 출력해서 인버어터회로(24)의 스위칭동작을 제어하는 전력제어부(33)로 구성된다.
제3도는 출력전압검출부(28')의 제1의 실시예를 도시한 구성도이다. 제3도에 있어서, 고압트랜스(27')의 출력(2차)측에 전용검출권선(34)을 착설하고, 그 출력을 제1의 정류회로(35)를 통해서 출력전압정보(30')로 변환해서 출력하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써 출력전압(Vout)에 따른 출력전압정보(30')를 얻을 수 있다.
제4도는 출력전압검출부(28")의 제2의 실시예를 도시한 구성도이다. 제4도에 있어서, 고압트랜스(27")의 출력(2차)측 권선의 일부를 겸용한 겸용검출권선(36)을 착설하고, 그 출력을 제2의 정류회로(37)를 통해서, 출력전압(Vout)에 따른 출력전압정보(30")를 출력하도록 구성되어 있다.
여기서, 마그네트론(25)의 동작전압(VAK)은 애노우드(25A)에 대해서 캐소우드(25K)가 -전압이 되는 극성일때이므로, 검출권선(34)(36), 정류회로(35)(37), 및 출력전압정보(30')(30")는 제3도, 제4도에 도시한 극성이 되나, 예를 들면 검출권선(34)(36)과 정류회로(35)(37)의 극성을 동시에 변경하는 등의 변형은 가능하다.
제5도는 전원부(21')의 제1의 실시예를 도시한 구성도이다. 제5도에 있어서, 인버어터회로(24)에 공급하는 직류전원(20')은 상용전원(38)을 제3의 정류회로(39)를 통해서 얻도록 구성되어 있다.
제6도는 전원부(21")의 제2의 실시예를 도시한 구성도이다. 제6도에 있어서, 인버어터회로(24)에 공급하는 직류전원(20")은 베터리(40)로부터 얻도록 구성되어 있다.
제7도는 입력전류검출부(29')의 제1의 실시예를 도시한 구성도이다. 제7도에 있어서, 전원부(21)와 인버어터회로(24)와의 사이에 전류검출저항(41)을 삽입하고, 그 양단에 발생하는 전압을 제4의 정류회로(42)를 통해서 입력전류정보(31')로 변환해서 입력전류(Iin)에 따른 정보를 출력하도록 구성되어 있다. 당연하기는 하나, 직류전원(20)의 +측에 전류검출저항(41)을 삽입해도 된다.
제8도는 입력전류검출부(29")의 제2의 실시예를 도시한 구성도이다. 제8도에 있어서, 상용전원(38)과 제3의 정류회로(39)사이에 전류검출트랜스(43)의 1차측 권선(43P)을 삽입하고, 그 2차측 권선(43S)에 발생하는 전압을 제5의 정류회로(44)를 통해서 입력전류정보(31")로 변환해서 입력전류(Iin)에 따른 정보를 출력하도록 구성되어 있다.
다음에 본 발명의 마그네트론 급전장치의 급전대상인 마그네트론(25)에 대해서 설며한다.
제9도는 마그네트론(25)의 간단한 등가회로이다. 제9도에 도시한 바와 같이 애노우드(25a)와 캐소우드(25K)사이에는 저항(25R)과 가변저항(25VR)과 제너다이오우드(25VZ)로 등가회로를 구성할 수 있다. 또, 이 가변저항(25VR)의 값은 히이터(25H)의 발열에 의하여 변화하고, [히이터((25H)가 비발열시의 VR의 값]/[히이터(25H)의 발열시의 VR의 값]은 100 이상의 값이 되어, 히이터(25H)의 발진시에 마그네트론(25)은 고주파를 발진한다.
따라서, 마그네트론(25)의 애노우드(25A), 캐소우드(25K)사이에 인가되는 동작전압 : VAK과 동작전류 : IAK와의 관계는 제10도의 특성도에 도시한 바와 같이, 마그네트론(25)이 발진하고 있지 않을때에는 고임피이던스의 저항과 등가의 부하가 되고, 발진하고 있을때에는 저임피이던스의 제너다이오우드와 등가인 부하가 된다.
또, VAK
Figure kpo00001
10KVO-P의 전압을 인가하면, 마그네트론(25)내부의 절연열하나 방전등이 발생하여, 그 수명을 현저히 저하시키므로 본 발명에 있어서는 그 최대를 7KVO-P로 제한하고 있다.
제11도는 이와 같은 마그네트론(25)에 전력을 공급하는 인버어터회로의 입력전류 : Iin와, 고압트랜스의 출력전압 : Vout과의 관계를 도시한 마그네트론 급전장치의 입력특성도이다.
제11도에 있어서, 마그네트론(25)이 발진하고 있지 않을때에는 Iin=2A시에 Vout=7KVO-P를 통하는 고임피이던스 부하를 구동하는 상태가 되고, 마그네트론(25)이 발진하고 있을때에는 Iin=2A∼12A시에 Vout가 4KVO-P에서 대체로 변화하지 않는 정전압하에 있어서 저임피이던스가 되는 부하를 구동하는 상태가 된다.
제12도는 전력제어부(33')의 제1의 실시예를 도시한 구성도이다. 제12도에 있어서, 제1의 다이오우드회로(45)는, 출력전압정보(30)와 입력전류정보(31)중 큰 정보를 제1의 오차증폭회로(46)에 입력한다. 제1의 오차증폭회로(46)는 이 입력과 제1의 기준신호발생회로(47)의 출력과의 차이신호(48)를 출력하고, 제1의 비교기(49)에서 이 차이신호(48)와 제1의 톱니파 발생회로(50)로부터의 톱니파(51)에 의하여 반도체스위치(22)를 온/오프 스위칭시키는 구동펄스(32')를 출력한다.
또, 출력전압 : Vout=7KVO-P일때의 출력전압정보(30)와 제1의 기준신호발생회로(47)의 출력이 일치하고, 입력전류 : Iin=12A일때의 입력전류정보(31)와 제1의 기준신호발생회로(47)의 출력이 일치하도록 각 부의정수가 설정되어 있다.
이와 같이 구성함으로써 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서는, 출력전압정보(30)가 증가하면 제1의 오차증폭회로(46)의 출력이 감소하여 구동펄스(32')의 온시간이 감소해서, 출력전압(Vout)을 감소하는 방향으로 동작하고, 반대로 출력전압정보(30)가 감소하면, 구동펄스(32')의 온시간이 증가해서 출력전압(Vout)을 증가하는 방향을 동작한다.
또, 마그네트론(25)이 발진하고 있는 상태에 있어서는 입력전류 Iin=12A에 대해서 출력전압 VAK=4KVO-P가 되므로 입력전류정보(31)가 증가하면, 제1의 오차증폭회로(46)의 출력이 감소하고 구동펄스(32')의 온시간이 감소해서 입력전류(Iin)를 감소하는 방향으로 동작하고, 반대로 입력전류정보(31)가 감소하면 구동펄스(32')의 온시간이 증가해서 입력전류(Iin)를 증가하는 방향을 동작한다.
제13도는 이와 같이 제어된 상태에서의 마그네트론 급전장치의 기동특성도이며, 출력전압(Vout)은 7KV이하로 제어되고, 입력전류(Iin)도 12A로 제어되고 있다. 또, 마그네트론(25)이 발진을 개시하면 낭비시간의 소비도 적고, 즉시 입력전류 Iin=12A의 정상상태까지 기동된다.
또, 제12도에 있어서 제1의 기준신호발생회로(47)에, 제14도에 도시한 바와 같은 시정수를 가진 것을 사용하면, 제13도의 점선(A)으로 표시한 바와 같이 출력전압(Vout)을 7KV까지 점증할 수 있다.
또, 제12도에 있어서 제1의 오차증폭회로(46)와 제1의 비교기(49)와의 사이에 제15도에 도시한 바와 같은 제1의 점증회로(52)를 삽입하면, 제13도의 점선(A) 및 점선(B)과 같이 출력전압(Vout)과 입력전류(Iin)를 점증할 수 있다.
또, 제16도에 도시한 바와 같이, 제1의 점증회로(52)와, 출력전압(Vout)이 예를 들면 6KVO-P에 상당하는 제2의 기준신호발생회로(53)와 제2의 비교기(54)를 사용해서 출력전압(Vout)이 6KV-P이상일때는 제1의 점증회로(52)를 오프로, 출력전압(Vout)이 6KVO-P이하일때는 온으로 함으로써 제7도에 도시한 바와 같이 출력전압 Vout＜6KVO-P일때에 있어서 입력전류(Iin)를 점증할 수 있다.
제18도는 전력제어부의 제2의 실시예를 도시한 구성도이다.
제2의 오차증폭회로(55)는 출력전압정보(30)와 제3의 기준신호발생회로(56)의 기준신호와의 차이신호(57)를 제2의 다이오우드회로(58)에 출력한다. 마찬가지로 제3의 오차증폭회로(59)는 입력전류정보(31)와 제4의 기준신호발생회로(60)의 기준신호와의 차이신호(61)를 제2의 다이오우드회로(58)에 출력한다. 제2의 다이오우드회로(58)는 2개의 차이신호(57)(61)중 작은 신호를 제3의 비교기(62)에 출력하고, 제3의 비교기(62)는, 이 입력과 제2의 톱니파 발생회로(63)로부터의 톱니파(64)에 의하여 반도체스위치(22)를 온/오프 스위칭시키는 구동펄스(32")를 출력한다.
또, 출력전압 : Vout=7KVO-P일때의 출력전압정보(30)와 제3의 기준신호발생회로(56)의 출력이 일치하고, 입력전류 : Iin=12A일때의 입력전류정보(31)와 제4의 기준신호발생회로(60)의 출력이 일치하도록 각부의 정수가 설정되어 있다.
이와 같이 구성함으로써 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서는 제11도에 도시한 바와 같이 출력전압(Vout)이 7KVO-P일때 필요한 입력전류(Iin)는 2A정도이므로, 제3의 오차증폭회로(59)로부터의 차이신호(61)가 제2의 오차증폭회로(55)로부터의 차이신호(57)에 비해서 커진다. 따라서 이 기간에 있어서는, 필요한 입력전류(Iin)가 작은쪽, 즉 제2의 오차증폭회로(55)로부터의 차이신호(57)가 제2의 다이오우드회로(58)에 의해서 선택출력되므로, 출력전압정보(30)가 증가하면 제2의 오차증폭회로(55)의 출력이 감소하고 구동펄스(32")의 온시간이 감소해서 출력전압(Vout)을 감소하는 방향으로 동작하고, 반대로 출력전압정보(30)가 감소하면 구동펄스(32")의 온시간이 증가해서 출력전압(Vout)을 증가하는 방향으로 동작한다.
또, 마그네트론(25)이 발진하고 있는 상태에 있어서는, 제11도에 도시한 바와 같이 입력전류(Iin)가 12A일때의 출력전압(Vout)은 4KVO-P정도가 되므로, 제2의 오차증폭회로(55)로부터의 차이신호(57)가 제3의 오차증폭회로(59)로부터의 차이신호(61)에 비하여 커진다. 따라서, 이 기간에 있어서는 필요한 입력전류(Iin)가 작은쪽, 즉 제3의 오차증폭회로(59)로부터의 차이신호(61)가 제2의 다이오우드회로(58)에 의해서 선택출력되므로, 입력전류정보(31)가 증가하면 제3의 오차증폭회로(59)의 출력이 감소하고 구동펄스(32")의 온시간이 감소해서 입력전류(Iin)를 감소하는 방향으로 동작하고, 반대로 입력전류정보(31)가 감소하면, 구동펄스(32")의 온시간이 증가해서 입력전류(Iin)를 증가하는 방향으로 동작한다.
이 제2의 실시예에 있어서도, 제13도에 도시한 제1의 실시예의 기동특성도와 동일한 기동특성이 된다.
또, 제3의 기준신호발생회로(56)를 상술한 제14도의 시정수를 가진 구성으로 함으로써, 제13도의 점선(A)으로 표시한 바와 같이 출력전압(Vout)을 7KV까지 점증하도록 제어할 수 있다.
마찬가지로 제15도에 도시한 제1의 점증회로(52)를 제2의 다이오우드회로(58)와 제3의 비교기(62)와의 사이에 삽입함으로써, 제13도의 점선(A)와 점선(B)와 같이 출력전압(Vout)과 입력전류(Iin)를 점증하도록 제어할 수 있다. 또한, 제2의 다이오우드회로(58)와 제3의 비교기(62)사이에 제1의 점증회로(52)를 삽입하여, 제16도에 도시한 바와 같이 출력전압정보(30)에 따라서 제1의 점증회로(52)를 온/오프함으로써 입력전류(Iin)를 점증할 수 있다.
제19도는 전력제어부(33"")의 제3의 실시예를 도시한 구성도이다. 제19도에 있어서, 제4의 오차증폭회로(65)는 점증·점감회로(66)를 통과한 제5의 기준신호발생회로(67)로부터의 기준신호와, 입력전류정보(31)와의 차이신호(68)를 제4의 비교기(69)에 출력하고, 제4의 비교기(69)는 이 차이신호(68)와 제3의 톱니파 발생회로(70)로부터의 톱니파(71)에 의하여 반도체스위치(22)를 온/오프 스위칭시키는 구동펄스(32'")를 출력한다.
또, 입력전류 Iin=12A일때의 입력전류정보(31)와 제5의 기준신호발생회로(67)의 출력이 일치하도록 각부의 정수가 설정되어 있다.
또, 제5의 비교기(72)는 출력전압 Vout=7KVO-P일때의 출력전압정보(30)에 상당하는 제6의 기준신호발생회로(73)로부터의 출력과 출력전압정보(30)를 비교하여, 출력전압(Vout)이 7KVO-P보다 작을때에는 스위치(72S)를 오프시켜서, 저항(66R1)을 통해서 콘덴서(66C)를 제5의 기준신호발생회로(67)의 출력치까지 충전시킨다.
또, 출력전압(Vout)이 7KVO-P보다 클때에는 스위치(72S)를 온시켜서, 상기 충전에 대해서 짧은 시정수로 저항(66R2)을 통해서 콘덴서(66C)를 방전시킨다.
이와 같이 구성함으로써, 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서 출력전압(Vout)이 7KVO-P보다 커지면 제4의 오차증폭회로(65)의 정입력을 감소시켜, 제4의 오차증폭회로(65)로부터의 차이신호(68)의 출력이 감소해서 구동펄스(32'")의 온시간이 감소하므로, 입력전류(Iin)가 감소해서 출력전압(Vout)이 감소한다. 반대로 출력전압(Vout)이 7KVO-P보다 적어지면 구동펄스(32'")의 온시간을 증가시켜서 출력전압(Vout)을 증가시키는 방향으로 동작한다.
또, 마그네트론(25)이 발진하고 있는 상태에 있어서는 출력전압(Vout)는 4KVO-P정도이므로, 스위치(72S)는 오프상태가 된다. 따라서, 입력전류정보(31)가 증가하면, 제4의 오차증폭회로(65)의 출력이 감소해서 구동펄스(32'")의 온시간을 감소시켜서, 입력전류(Iin)를 감소하는 방향으로 동작하고, 반대로 입력전류정보(31)가 감소하면, 구동펄스(32'")의 온시간을 증가시켜서, 입력전류(Iin)를 증가하는 방향으로 동작한다.
제20도는 이와 같이 동작된 상태에서의 마그네트론 급전장치의 특성도이다. 제20도에 도시한 바와 같이, 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서는, 출력전압(Vout)은 7KVO-P까지 증가한후, 7KVO-P를 중심으로해서 미세하게 진동하고, 입력전류(Iin)도, 제11도에 표시한 2A를 중심으로 미세하게 진동한다.
또, 마그네트론(25)이 발진을 개시하면, 입력전류(Iin)는 12A까지 증가한후, 일정하게 제어된다.
제21도는 고압트랜스(27)와 마그네트론(25)과의 사이에 고압정류회로(74)를 삽입하였을 경우의 마그네트론 급전장치의 구성개념도이다.
제21도에 있어서, 출력전압(Vout)과 동작전압(VAK)은 그 값이 다르므로, 출력전압검출부(28)의 감도를 약 2배로 높이는 등의 변경이 필요하나, 기타 구성에는 아무런 지장이 없다. 따라서, 전력제어부(33)는 고압정류회로(74)를 구비한 마그네트론 급전장치에 있어서도 상기와 마찬가지의 동작을 실현할 수 있다.
제22도는 마그네트론 급전장치의 전력제어부를 소프트웨어처리로 행할 경우의 회로구성도이다. 제22도에 있어서, 소프트웨어처리부(75)는 입력전류검출부(29)로부터의 입력전류정보(31)와, 출력전압검출부(28)로부터의 출력전압정보(30)를 입력하며, 이 2개의 정보(31)(30)의 값에 따라서 반도체스위치(22)를 온/오프하는 구동펄스(32)의 온시간등을 변환시켜서, 마그네트론 급전장치의 전력제어를 행하는 부분이다.
여기서, 입력전류정보(31)와 출력전압정보(20)를 소프트웨어처리하는데 편리한 디지탈신호로 변환하기 위한 A-D 콘버어터를 소프트웨어처리부(75)에 사용하고 있으나, 본 출원에서는 이 변환에 대해서는 설명을 생략한다.
제23도는 소프트웨어처리부(75)의 프로그램플로우의 개념도이다. 제23도에 있어서, 전원이 온되면, 내부 데이터등의 초기설정(76)을 행한후, 출력전압정보(30) 및 입력전류정보(31)의 입력(77)과, 이들 정보를 사용해서 반도체스위치(22)의 온시간을 설정하기 위한 온시간 설정용 데이터의 작성(78)과, 이 온시간 설정용 데이터를 사용해서 반도체스위치(22)를 온/오프시키는 구동펄스(32)의 출력(79)을 반복하고 있다.
제24도는 소프트웨어처리부(75)의 제1의 실시예를 도시한 플로우차아트이다.
제24도에 있어서, 전원이 온되면, 반도체스위치(22)의 최초의 온시간을 짧게하기 위하여 RAM(온데이터) 초기설정(80)을 실시한다. 다음에 RAM(온데이터)(90)의 값에 의존해서 반도체스위치(22)의 온시간을 설정하는 타이머(온)스타아트를 실시하고, 반도체스위치(22)를 온시키는 구동펄스(온)출력(82)을 실시한다.
다음에 출력전압정보(30)를 입력한다.
RAM(출력전압정보)←출력전압정보(83)와 입력전류정보(31)를 입력한다. RAM(입력전류정보)←입력전류정보(84)를 실시하는 이 2개의 정보는 (85)에서 RAM(출력전압정보)＞RAM(입력전류정보)?를 비교하여, 큰쪽의 정보가 다음의 (86)에서
RAM(출력전압정보)＞소정치(A)
혹은 (87)에서
RAM(입력전류정보)＞소정치(A)
의 여부를 소정치(A)(88)와 비교되며, 소정치(A)(88)보다 클 경우에는 (89)에서 RAM(온데이터)-소정치(B)를 연산하여 RMA(온데이터)(90)를 감소시키고, 소정치(A)(88)보다 작을 경우에는 (91)에서 RAM(온데이터)+소정치(C)를 연산하여 RAM(온데이터)(90)를 증가시킨다.
다음에 (92)에서 타이머(온)종료?를 판별하여 종료하였을 경우 구동펄스(오프)출력(93)을 실시해서 반도체스위치(22)의 온상태를 해제한다. 다음에 타이머(오프)스타아트(94)와 (95)에서 타이머(오프)종료?를 판별하여 종료하였을 경우 반도체스위치(22)이 오프시간을 관리한후, 타이머(온)스타아트(81)에 복귀한다.
이와 같이, 처리함으로써 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서는 출력전압정보(30)가 입력전류정보(31)에 비해서 크므로, RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(A)(88)에 비해서 클때에는 RAM(온데이터)(90)를 감소시켜서 반도체스위치(22)의 온시간을 짧게해서 출력전압(Vout)을 감소시키고, 반대로 RAM(출력전압정보)(96)이 소정치(A)(88)에 비해서 적을때에는 RAM(온데이터)(90)를 증가시켜서 출력전압(Vout)을 증가시킨다.
또, 마그네트론(25)이 발진개시한 후에는 입력전류정보(31)가 출력전압정보(30)에 비해서 커지므로, RAM(입력전류정보)(97)를 소정치(A)와 비교하고, 그 결과 RAM(온데이터)(90)을 증감시켜서 입력전류(Iin)를 제어하도록 동작한다.
이와 같이 해서 출력전압정보(30)와 입력전류정보(31)중 큰 정보가 소정치(A)(88)와 일치하도록 제어되고, 또 소정치(B)(98) 및 소정치(C)(99)크기에 의해서 출력전압(Vout), 입력전류(Iin)의 증감에 변화스타아트를 가변할 수 있다.
제25도는 소프트웨어처리부(75)의 제2의 실시예를 도시한 플로우차아트이다. 제25도에 있어서, 전원이 온되면, 반도체스위치(22)의 최초의 온시간을 짧게하기 위하여, RAM(온데이터), RMA(온데이터V), RAM(온데이터I) 초기설정(100)을 실시한다. 다음에 RAM(온데이터)(90)의 값에 의존해서 반도체스위치(22)의 온시간을 설정하는 타이머(온)스타아트(81)를 실시하고, 반도체스위치(22)를 온시키는 구동펄스(온) 출력(82)을 실시한다.
다음에, 출력전압정보(30)를 입력한다.
RAM(출력전압정보)←출력전압정보(83)를 실시하고, 이 정보는 (101)에서는 RAM(출력전압정보)＞소정치(D)?를 비교하여 소정치(D)(102)보다 클때에는 (103)에서 RAM(온데이터V)-소정치(E)를 연산하여 RAM(온데이터V)(104)를 감소시키고, 소정치(D)(102)보다 작을때에는 (105)에서 RAM(온데이터V)+소정치(F)(105)를 연산하여 RAM(온데이터V)(104)를 증가시킨다.
다음에 마찬가지로 RAM(입력전류정보)←입력전류정보(84)와, RAM(입력전류정보)＞소정치(G)?(106)와, RAM(온데이터I)-소정치(H)(107), 또는 RAM(온데이터I)+소정치(I)(108)의 어느 한쪽을 실시한다.
다음에 (109)에서 RAM(온데이터V)＞RAM(온데이터I)?의 양자를 대소비교하여 RAM(온데이터V)(104)가 작을 경우에는 RAM(온데이터)←(온데이터V)(110)를, RAM(온데이터I)(111)가 작을 경우에는 RAM(온데이터)←RAM(온데이터I)(112)를 실시한다.
다음에, (92)에서 타이머(온)종료?지를 판별하여 종료하였을 경우 구동펄스(오프)출력(93)을 실시해서 반도체스위치(22)의 온상태를 해제한다.
다음에 타이머(오프)스타아트(94)와, (95)에서 타이머(오프)종료?지를 판별하여 종료하였을 경우 반도체스위치(22)의 오프시간을 관리한후, 타이머(온)스타아트(81)에 복귀한다.
이와 같이 처리함으로써, 마그네트론(25)이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서는 RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(D)(102)에 가까워지며, 또 RAM(입력전류정보)(97)＜＜소정치(G)(113)되므로 RAM(온데이터V)(104)＜RAM(온데이터I)(111)되며, RAM(온데이터)(90)는 RAM(온데이터V)(104)의 값에 일치한다.
따라서 이 기간에 있어서는 RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(D)(102)에 비해서 클때에는 RAM(온데이터V)(104)를 감소시켜서 반도체스위치(22)의 온시간을 짧게해서 출력전압(Vout)을 감소시키고, 반대로 작을때에는 RAM(온데이터V)(104)를 증가시켜서 출력전압(Vout)을 증가시켜서 출력전압정보(30)가 소정치(D)(102)에 일치하도록 제어된다.
또 마그네트론(25)이 발진을 개시한후는, RAM(입력전류정보)(97)가 소정치(G)(113)에 가까워지고, RAM(출력전압정보)(96)＜＜소정치(D)(102)므로, RAM(온데이터V)(104)＞RAM(온데이터I)(111)되어, RAM(온데이터)(90)는 RAM(온데이터I)(111)와 일치한다.
따라서 이 기간에 있어서는 RAM(입력전류정보)(97)가 소정치(G)(113)에 비하여 클때에는 RAM(온데이터I)(111)를 감소시켜서 반도체스위치(22)의 온시간을 짧게해서 입력전류(Iin)를 감소시키고, 반대로 작을때에는 RAM(온데이터I)(111)를 증가시켜서 입력전류(Iin)를 증가시켜서 입력전류정보(31)가 소정치(G)(113)와 일치하도록 제어된다.
여기서, RAM(온데이터)(90)의 값이 RAM(온데이터V)(104)와 RAM(온데이터I)(111)중 작은값을 선택하고, 설정되는 처리는 소요입력전류(Iin)가 작은쪽을 선택하고 있게 된다. 또, 소정치(E)(114) 및 소정치(F)(115)로 출력전압(Vout)의 증감변화의 속도를 소정치(H)(116) 및 소정치(I)로 입력전류(Iout)의 증감변화의 속도를 각각 가변할 수 있다.
제26도는 소프트웨어처리부(75)의 제3의 실시예를 도시한 플로우차아트이다. 제26도에 있어서, 전원이 온되면 반도체스위치(22)의 최초의 온시간을 짧게하기 위하여, RAM(온데이터), RAM(전류기준) 초기설정(118)을 실시한다. 다음에 RAM(온데이터)(90)를 사용해서 반도체스위치(22)의 온시간을 설정하는 타이머(온)스타아트(81)를 실시하여 반도체스위치(22)를 온시키는 구동펄스(온)출력(82)을 실시한다.
다음에 출력전압정보(30)를 입력한다.
RAM(출력전압정보)←출력전압정보(83)를 실시한다. (119)에서 이 정보는 RAM(출력전압정보)＞소정치(J)를 비교하여, 소정치(J)(120)보다 클때에는 (121)에서 RAM(전류기준)-소정치(K)를 연산하여 RAM(전류기준)(122)을 감소시킨다.
반대로 소정치(J)(120)보다 작을때에는 (123)에서 RAM(전류기준)+소정치(L)를 연산하여 RAM(전류기준)(122)을 증가시키나, 이 경우의 RAM(전류기준)(122)의 최대치는 RAM(전류기준)(122)의 (124)에서 소정치(M)제한에 의하여 소정치(M)(125)로 제한된다.
다음에 입력전류정보(31)를 입력한다.
RAM(입력전류정보)←입력전류정보(84)를 실시한다. 이 정보는 (126)에서 RAM(입력전류정보)＞RAM(전류기준)?를 비교하여, RAM(전류기준)(122)보다 클때에는 (127)에서 RAM(온데이터)-소정치(N)를 연산하여 RAM(온데이터)(90)를 감소시키고, 반대로 작을때에는(128)에서 RAM(온데이터)+소정치(
Figure kpo00002
)를 연산하여 RAM(온데이터)(90)를 증가시킨다.
다음에 (92)에서 타이머(온)종료?를 판별하여 종료하였을 경우 (93)에서 구동펄스(오프)출력을 실시하여, 반도체스위치(22)의 온상태를 해제한다.
다음에 (94)에서 타이머(오프)스타아트하여 (95)에서 타이머(오프)종료?를 판별하여 반도체스위치(22)의 오프시간을 관리한후, (81)의 타이머(온)스타아트로 복귀된다.
이와 같이 처리함으로써, 마그네트론(25)이 발진할때까지의 기간에 있어서는 RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(J)(120)에 가깝고, RAM(전류기준)(122)은 소정치(M)(125)에 제한되어 있지 않은 상태가 되므로, RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(J)(120)보다 클때에는 RAM(전류기준)(122)을 감소시키고, 이 감소한 RAM(전류기준)(122)에 RAM(입력전류정보)(97)가 추종하도록 RAM(온데이터)(90)가 감소한다.
따라서, 반도체스위치(22)의 온시간이 감소하고, 출력전압(Vout) 및 입력전류(Iin)가 감소한다. 반대로, RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(J)(120)보다 작을때에는 RAM(온데이터)(90)가 증가하고, 출력전압(Vout) 및 입력전류(Iin)가 증가한다.
이와 같이 해서 이 기간에 있어서는 RAM(출력전압정보)(96)가 소정치(J)(120)에 일치하도록 제어된다.
또, 마그네트론(25)이 발진을 개시한후의 기간에 있어서는 RAM(출력전압정보)(96)＜＜소정치(J)(120)므로, RAM(전류기준)(122)은 소정치(M)(125)와 동일한 값이 돤다.
따라서 RAM(입력전류정보)(97)가 소정치(M)(125)에 비해서 클때에는 RAM(온데이터)(90)를 감소시켜서, 반도체스위치(22)의 온시간을 짧게해서 입력전류(Iin)를 감소시키고, 반대로 작을때에는 RAM(온데이터)(90)를 증가시켜서 입력전류(Iin)를 증가시키므로 RAM(입력전류정보)(97)는 소정치(M)(125)에 일치하도록 제어된다.
또, 소정치(K)(129), 소정치(L)(130), 소정치(N)(131) 및 소정치(
Figure kpo00003
)(132)로 출력전압(Vout)의 변화속도를 또 소정치(N)(131) 및 소정치(
Figure kpo00004
)(132)로 입력전류(Iin)의 증감변화속도를 각각 가변할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의한 마그네트론 급전장치에서는 마그네트론이 발진을 개시할때까지의 기간에 있어서, 최적한 전압, 전력을 안정하게 공급할 수 있으므로 마그네트론의 발진가능상태까지 과대전압을 인가하는 일이 없이 짧은시간에 도달가능하다.
또, 이 발진가능상태에 도달하면 자동적으로 입력전류(Iin)의 제어동작으로 이행하므로, 마그네트론의 발진상태까지 낭비시간을 소비하지 않고 기동가능하며, 또 발진상태를 안정하게 계속할 수 있다.

Claims (19)

  1. 직류전원을 공급하는 전원부와, 상기 직류전원을 반도체스위치의 스위칭동작에 의하여 고주파전력으로 변환하는 인버어터회로와, 상기 고주파전원을 마그네트론에 인가하여 고압전력으로 변환하는 고압트랜스와, 상기 고압트랜스의 출력전압을 검출하는 출력전압검출부와, 상기 인버어터회로에의 입력전류를 검출하는 입력전류검출부와, 상기 출력전압검출부의 출력전압정보와 상기 입력전류검출부의 입력전류정보를 사용해서 상기 반도체스위치의 스위칭동작을 제어하는 전력제어수단을 가진 마그네트론 급전장치.
  2. 제1항에 있어서, 출력전압정보의 입력전류정보중 큰값이 제1의 소정치가 되도록 제어하는 전력제어수단을 가진 마그네트론 급전장치.
  3. 제1항에 있어서, 출력전압정보가 제2의 소정치가 되도록 제어하는 출력전압제어수단과, 입력전류정보가 제3의 소정치가 되도록 제어하는 입력전류제어수단과, 상기 출력전압제어수단과 상기 입력전류제어수단과의 인버어터회로에의 소요입력전류가 작은쪽의 제어수단을 선택하는 선택수단을 전력제어수단에 구비해서 이루어진 마그네트론의 급전장치.
  4. 제1항에 있어서, 전원부는 상용전원을 정류해서 직류전원을 얻도록 구성한 마그네트론 급전장치.
  5. 제1항에 있어서, 전원부를 배터리로 구성한 마그네트론의 급전장치.
  6. 제1항에 있어서, 입력전류검출부는 전원으로부터의 입력전류를 검출하도록 구성한 마그네트론의 급전장치.
  7. 제1항에 있어서, 출력전압검출부는 상기 고압트랜스에 착설된 전용검출권선의 출력전압을 검출하도록 구성한 마그네트론 급전장치.
  8. 제1항에 있어서, 출력전압검출부는 상기 고압트랜스의 출력(2차)측 권선의 일부를 검출권선과 겸용하고, 그 출력전압을 검출하도록 구성한 마그네트론 급전장치.
  9. 제2항에 있어서, 전력제어수단에 출력전압정보 혹은 입력전류정보가 점증하도록 제어하는 제1의 점증수단을 가진 마그네트론 급전장치.
  10. 제3항에 있어서, 전력제어수단에 출력전압정보 혹은 입력전류정보가 점증하도록 제어하는 제2의 점증수단을 가진 마그네트론 급전장치.
  11. 제1항에 있어서, 출력전압정보를 제6의 소정치와 비교하는 제3의 비교수단과, 출력전압정보가 제6의 소정치에 대해서 작을때에 입력전류정보가 제7의 소정치까지 점증하도록 제어하는 제3의 점증수단과, 출력전압정보가 제6의 소정치에 대해서 클때에 입력전류정보가 점증하도록 제어하는 제1의 점증수단을 가진 마그네트론 급전장치.
  12. 제4항에 있어서, 입력전류검출부는 상용전원으로부터의 입력전류를 검출하도록 구성한 마그네트론 급전장치.
  13. 제1항에 있어서, 고압트랜스와 마그네트론 사이에 정류회로를 삽입한 마그네트론 급전장치.
  14. 직류전원을 공급하는 전원부와, 상기 직류전원을 반도체스위치의 스위칭동작에 의하여 고주파전력으로 변환하는 인버어터회로와, 상기 고주파전력을 마그네트론에 인가하는 고압전력으로 변환하는 고압트랜스와, 상기 고압트랜스의 출력전압을 검출하는 출력전압검출부와, 상기 인버어터회로에의 입력전류를 검출하는 입력전류검출부와, 상기 출력전압검출부로부터의 출력전압정보와 상기 입력전류검출부로부터의 입력전류 정보를 사용해서 상기 반도체스위치의 구동펄스를 작성하는 소프트웨어처리부를 가진 마그네트론 급전장치.
  15. 제14항에 있어서, 전원이 입력되면 내부데이터의 초기설정을 행한후, 출력전압정보와 입력전류정보의 입력과, 반도체스위치의 온시간을 설정하기 위한 온시간 설정용 데이터를 상기 입력된 2개의 정보를 사용해서 작성하는 온시간 설정용 데이터작성과, 이 온시간 설정용 데이터를 사용해서 반도체스위치를 온/오프시키는 구동펄스의 펄스폭을 설정하는 구동펄스 출력을 반복하는 프로그램플로우를 소프트웨어처리부에 가진 마그네트론 급전장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서, 온시간 설정용 데이터의 값으로 타이머시간이 설정되는 타이머(온)을 스타아트시키고, 반도체스위치를 온시키는 구동펄스를 출력하고, 상기 타이머(온)의 종료를 검지해서 상기 반도체를 오프시키는 구동펄스를 출력하고, 소정치의 타이머시간의 타이머(오프)를 스타아트시켜서, 상기 타이머(오프)의 종료를 검지해서 상기 타이머(온)의 스타아트로 복귀하는 프로그램플로우를 소프트웨어처리부에 가진 마그네트론 급전장치의 제어방법.
  17. 제15항에 있어서, 출력전압정보와 입력전류정보를 입력하여 양자를 비교해서 큰값의 정보를 선택하고, 상기 큰값의 정보와 소정치(A)를 비교하여 소정치(A)보다 클 경우에는 온시간 설정용 데이터를 감소시키고, 소정치(A)보다 작을 경우에는 온시간의 설정용 데이터를 증가시키도록 이루어진 프로그램플로우를 소프트웨어처리부에 가진 마그네트론 급전장치의 제어방법.
  18. 제15항에 있어서, 출력전압정보를 입력하고 이 출력전압정보와 소정치(B)를 비교하여, 소정치(B)보다 클 경우에는 온시간 설정용 데이터(V)를 감소시키고, 소정치(B)보다 작을 경우에는 온시간 설정용 데이터(V)를 증가시키는 프로그램플로우와, 입력전류정보를 입력하고, 이 입력전류정보와 소정치(C)를 비교하여 소정치(C)보다 클 경우에는 온시간 설정용 데이터(I)를 감소시키고, 소정치(C)보다 작을 경우에는 온시간 설정용 데이터(I)를 증가시키는 프로그램플로우와, 상기 온시간 설정용데이터(V)와, 상기 온시간 설정용 데이터(I)를 비교하여 작은값의 데이터를 온시간 설정용 데이터로 하는 프로그램플로우를 소프트웨어처리부에 가진 마그네트론 급전장치의 제어방법.
  19. 제15항에 있어서, 출력전압정보를 입력하고 이 출력전압정보와 소정치(D)를 비교하여 소정치(D)보다 클 경우에는 전류기준정보를 감소시키고, 소정치(D)보다 작을 경우에는 전류기준정보를 증가시키며 또한 증가된 전류기준정보의 최대를 소정치(E)로 제어하는 프로그램플로우와, 입력전류정보를 입력하고 이 입력전류정보와 상기 전류기준정보를 비교하여 상기 전류기준정보보다 클 경우에는 온시간 설정용 데이터를 감소시키고, 전류기준정보보다 작을 경우에는 온시간 설정용 데이터를 증가시키는 프로그램플로우를 소프트웨어처리부에 가진 마그네트론 급전장치의 제어방법.
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