專(zhuān)利名稱(chēng)：微波爐及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波爐和其控制方法，更具體的涉及一種通過(guò)控制轉(zhuǎn)換控制信號(hào)而對(duì)其進(jìn)行控制的微波爐和其控制方法，可使其電路系統(tǒng)穩(wěn)定。
通常的，微波爐通過(guò)將商用交流電(AC)提供到芯型高壓變壓器的主繞組而獲得次級(jí)高壓。通過(guò)對(duì)磁控管內(nèi)的陰極燈絲進(jìn)行加熱而進(jìn)行微波爐的操作，并將高壓提供給磁控管，從而振蕩磁控管，由此輻射非常高頻率(VHF)的能量。如果VHF和水或含水的物質(zhì)(諸如食物)結(jié)合會(huì)在有限的空間內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能。熱能被用于對(duì)食物進(jìn)行烹飪。
圖6為傳統(tǒng)的微波爐的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖中所示，傳統(tǒng)的微波爐包含電源部分51、高壓變壓器53，用于通過(guò)從電源部分51提供的電源產(chǎn)生高壓，一個(gè)磁控管55，通過(guò)由高壓變壓器53產(chǎn)生的高壓產(chǎn)生電磁波，以便加熱微波爐的烹飪室中的食物；一個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)57，用于對(duì)電源和頻率進(jìn)行開(kāi)和關(guān)的切換；和一個(gè)控制部分59，當(dāng)從電源部分51提供電源時(shí)控制高壓變壓器53、磁控管55和繼電器開(kāi)關(guān)57。
采用此結(jié)構(gòu)，如果通過(guò)控制控制部分59而接通來(lái)自電源部分51和繼電器開(kāi)關(guān)57的電源，則電流開(kāi)始在高壓變壓器的主繞組上進(jìn)行流動(dòng)，從而在高壓變壓器53的次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓。在高壓變壓器53的次級(jí)繞組上提供幾個(gè)伏特的電壓，以對(duì)磁控管的燈絲進(jìn)行加熱，并提供幾千伏特的電壓用于振蕩磁控管55。為了將直流提供到磁控管55的負(fù)極，同樣在其中提供用于整流和濾波的整流和濾波裝置。
然而，由于在傳統(tǒng)的微波爐中使用的高壓變壓器53的芯由硅鋼片制成，其很重且體積大，并且不利于用戶(hù)進(jìn)行操作。由于為了在高壓變壓器53產(chǎn)生高壓就必須增大高壓變壓器的次級(jí)繞組，這樣就導(dǎo)致了高壓變壓器53的尺寸要進(jìn)一步增大。
另外，為了調(diào)節(jié)來(lái)自高壓變壓器的次級(jí)繞組的輸出電壓，傳統(tǒng)的微波爐使用控制工作比的方法，因?yàn)閺牡洼敵龅礁咻敵鰺o(wú)法進(jìn)行模擬控制。工作比控制方法控制來(lái)自電源部分51的最大比例的輸出，該比例為高壓變壓器的“通”和“斷”時(shí)間之比。在工作比控制方法中，如果最大比輸出的通時(shí)間短而斷時(shí)間長(zhǎng)，則產(chǎn)生低輸出，由于如果最大比輸出的通時(shí)間長(zhǎng)而斷時(shí)間斷，則產(chǎn)生高的輸出。在通過(guò)工作比控制方法對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，溫度就會(huì)產(chǎn)生很大的變化，影響對(duì)食物的烹飪，這樣會(huì)降低烹飪效率，進(jìn)而影響食物的味道。
相應(yīng)的，本發(fā)明的目的在于克服上述的缺點(diǎn)，其目的之一在于提供一種微波爐，其通過(guò)使得高壓變壓器以模擬的方式連續(xù)和可變的產(chǎn)生來(lái)自次級(jí)繞組的高壓輸出而便于對(duì)輸出進(jìn)行控制。
通過(guò)具有下面結(jié)構(gòu)的微波爐可實(shí)現(xiàn)上述的和其他的目的，所述的的微波爐包含一個(gè)電源部分，用于提供交流電；一個(gè)整流和濾波部分，用于對(duì)商用交流電進(jìn)行整流和濾波；一個(gè)高壓變壓器，通過(guò)來(lái)自整流和濾波部分的直流電源而產(chǎn)生高壓；和一個(gè)磁控管，用于根據(jù)來(lái)自高壓變壓器的高壓產(chǎn)生電磁波，另外還包含一個(gè)控制信號(hào)發(fā)生器部分，用于產(chǎn)生控制信號(hào)；一個(gè)變換部分，用于根據(jù)來(lái)自控制信號(hào)生成部分的控制信號(hào)將來(lái)自整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電；和一個(gè)控制部分，用于當(dāng)被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，防止通過(guò)轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)提供給磁控管。
在控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，控制部分可防止控制信號(hào)進(jìn)入到轉(zhuǎn)換部分中。
控制部分包含一個(gè)D/A變換部分，用于將來(lái)自控制信號(hào)發(fā)生器的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；一個(gè)檢測(cè)部分，用于檢測(cè)被D/A變換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；一個(gè)輸出控制部分，其控制通過(guò)檢測(cè)器部分的控制信號(hào)的輸出；和一個(gè)振蕩器部分，其改變從輸出控制部分輸出的控制信號(hào)并將被改變的輸出控制信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換部分中。
控制部分還包含一個(gè)開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分，其根據(jù)控制信號(hào)控制振蕩器部分的開(kāi)-關(guān)操作和軟啟動(dòng)操作。
控制部分還包含一個(gè)低壓斷開(kāi)部分，在通過(guò)電源部分輸入異常電壓時(shí)將斷開(kāi)信號(hào)提供到開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分，以終止開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分的操作。
控制部分將來(lái)自控制信號(hào)生成部分的控制信號(hào)分解為開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分。
將通過(guò)檢測(cè)部分檢測(cè)的控制信號(hào)提供到輸出控制部分的輸入端。
輸出控制部分使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的漏極和源極之間的電阻特性。
振蕩器部分包含一個(gè)切換部分，用于將直流電切換為交流電。
振蕩部分將外部電阻和電容器相連和振蕩，以產(chǎn)生切換部分的門(mén)脈沖。
振蕩部分的振蕩頻率的表達(dá)式為Fo＝1/(1.4 X(外部電阻+75)X電容)。
開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分使用FET的漏極和源極之間的電阻特性。
低壓斷開(kāi)部分包含一個(gè)晶體管和一個(gè)光耦合器，其彼此串聯(lián)，形成一個(gè)邏輯積(與)電路器件。
高壓變壓器包含一個(gè)鐵氧體芯，以降低高頻的損耗。
控制微波爐的方法，其中微波爐包含一個(gè)電源部分，其提供交流電，和一個(gè)整流和濾波部分，用于對(duì)商用交流電進(jìn)行整流和濾波，一個(gè)轉(zhuǎn)換部分，用于將來(lái)自所述整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電，一個(gè)高壓變壓器，用于通過(guò)來(lái)自轉(zhuǎn)換部分的交流電產(chǎn)生高壓；和一個(gè)磁控管，用于根據(jù)來(lái)自高壓變壓器的高壓產(chǎn)生電磁波；所述的的方法包含如下的步驟產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)；將控制信號(hào)提供給轉(zhuǎn)換部分，從而轉(zhuǎn)換部分將來(lái)自整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電；檢測(cè)通過(guò)轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；如果控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)，阻止控制信號(hào)被提供到磁控管。
該方法還包含如下的步驟，確定被提供到轉(zhuǎn)換部分的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；并當(dāng)控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，阻止控制信號(hào)進(jìn)入到轉(zhuǎn)換部分中。
通過(guò)下面結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細(xì)描述會(huì)對(duì)本發(fā)明有更清楚的了解。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的微波爐的方框圖2為圖1的詳細(xì)電路圖；圖3為圖2中的幾個(gè)點(diǎn)的波形和電勢(shì)示意圖；圖4為為了提高功率因數(shù)而對(duì)源信號(hào)疊加直流(DC)所獲得的波形的示意圖；圖5為檢測(cè)部分的工作特性的示意圖；及圖6為傳統(tǒng)的微波爐的方框圖。
參考圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的微波爐包含一個(gè)電源提供部分7，用于提供商用交流電(AC)，一個(gè)整流和濾波部分8，用于對(duì)從電源部分7提供的電源進(jìn)行整流和濾波，一個(gè)高壓變壓器24，用于根據(jù)商用交流電產(chǎn)生高壓，和一個(gè)磁控管25，其通過(guò)由高壓變壓器24產(chǎn)生的高壓生成電磁波。
反應(yīng)器9(參見(jiàn)圖2)和濾波電容器10(同樣參見(jiàn)圖2)與整流和濾波部分8相連，從而阻止來(lái)自轉(zhuǎn)換部分的噪聲泄露到外部。電阻19和與整流和濾波部分8相連的濾波電容20將在整流和濾波部分8中進(jìn)行整流的大致為310V的高壓降低為大約15V的電壓，從而將其作為半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)電源。
根據(jù)本發(fā)明的微波爐還包含一個(gè)控制信號(hào)生成部分26，其產(chǎn)生控制信號(hào)，和一個(gè)轉(zhuǎn)換部分30，其與高壓變壓器24的主繞組相連，轉(zhuǎn)換部分30根據(jù)通過(guò)控制信號(hào)生成部分26輸入的控制信號(hào)將通過(guò)整流和濾波部分8進(jìn)行整流和濾波的直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電。在轉(zhuǎn)換部分30中提供一個(gè)和高壓變壓器24的主繞組串聯(lián)連接的諧振部分6，以進(jìn)行諧振操作。
另外，根據(jù)本發(fā)明的微波爐還包含一個(gè)控制部分40，用于控制通過(guò)轉(zhuǎn)換部分30的諧振部分6轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，如果被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)不在控制信號(hào)的預(yù)定的范圍內(nèi)，從而使被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)位于預(yù)定的范圍。
控制部分40接收來(lái)自控制信號(hào)生成部分26的控制信號(hào)并確定控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)。在確定控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍中的情況下，控制部分40可阻止將控制信號(hào)提供到轉(zhuǎn)換部分30。
控制部分40還具有一個(gè)D/A變換部分2，用于將來(lái)自控制信號(hào)生成部分26的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，一個(gè)檢測(cè)部分5，用于檢測(cè)被D/A變換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，以確定控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，一個(gè)輸出控制部分4控制和輸出由檢測(cè)部分5所檢測(cè)的控制信號(hào)，和一個(gè)振蕩部分21，改變由輸出控制部分4輸出的控制信號(hào)的控制周期，以將其提供到轉(zhuǎn)換部分30。振蕩部分21包含一個(gè)切換部分27，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；切換部分27設(shè)置一對(duì)切換電源元件。
控制部分40還包含一個(gè)開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3，用于根據(jù)通過(guò)控制信號(hào)生成部分26輸入的控制信號(hào)控制振蕩部分21的開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分的操作，低壓斷開(kāi)部分21在當(dāng)通過(guò)電源部分所輸入的直流電被確定為非正常時(shí)，向開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3輸出一個(gè)終止信號(hào)?？刂撇糠?0將通過(guò)控制信號(hào)生成部分26產(chǎn)生的控制信號(hào)進(jìn)行分解，并將被分解的控制信號(hào)輸入到D/A變換部分2和開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3。
下面將詳細(xì)描述被分流到D/A變換部分2中的控制信號(hào)的流動(dòng)。
被分流到D/A變換部分2中的控制信號(hào)被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，且將被轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)提供到檢測(cè)器部分5。在通過(guò)控制部分40確定被提供到檢測(cè)器部分5的控制信號(hào)位于預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，控制部分40將控制信號(hào)提供到輸出控制部分4的輸入端。將被提供到輸出控制部分4的控制信號(hào)提供到振蕩部分21的輸入端，通過(guò)振蕩部分21進(jìn)行改變，并然后輸入到轉(zhuǎn)換部分30。通過(guò)高壓變壓器24的主和次級(jí)繞組將被輸入到轉(zhuǎn)換部分30的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有高頻的交流電，從而產(chǎn)生電磁波。
控制部分40確定通過(guò)轉(zhuǎn)換部分30轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)。在控制部分40確定被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，控制部分40阻止被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)被提供到磁控管25。如果確定被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)在預(yù)定的范圍內(nèi)，則控制部分40將被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)通過(guò)輸出控制部分4和轉(zhuǎn)換部分30提供到磁控管25。
另外，如上所述，在控制部分40確定通過(guò)D/A變換部分的控制的信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，控制部分40阻止控制信號(hào)被提供到輸出控制部分4，從而以更穩(wěn)定的方式對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。
由于通過(guò)半導(dǎo)體振蕩用高頻(大約20Khz)驅(qū)動(dòng)高壓變壓器24，可有效的使用鐵氧體芯并使高頻轉(zhuǎn)換損耗降低到最小，從而無(wú)須增大高壓變壓器24的次級(jí)繞組的繞數(shù)。使用鐵氧體芯的高壓變壓器與傳統(tǒng)的芯型的高壓變壓器相比尺寸很小，且重量輕。
下面將參考圖2對(duì)構(gòu)成控制部分30的D/A變換部分2、開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3、振蕩部分21、輸出部分4等進(jìn)行詳細(xì)描述。
當(dāng)最初將電源從電壓部分7提供到微波爐時(shí)或當(dāng)微波爐處于備用狀態(tài)時(shí)，從信號(hào)生成部分26不向和控制信號(hào)生成部分26相連的光耦合器18輸入控制信號(hào)，因此轉(zhuǎn)換部分不工作。這意味著不產(chǎn)生來(lái)自轉(zhuǎn)換部分30的振蕩。為了使轉(zhuǎn)換部分30進(jìn)行振蕩，需要連續(xù)的從控制信號(hào)生成部分26通過(guò)光耦合器18的輸入端提供脈寬調(diào)制(PWM)波形。
被提供到光耦合器18的PWM波的作用在于對(duì)轉(zhuǎn)換部分30進(jìn)行控制(啟動(dòng)振蕩)，并通過(guò)根據(jù)PWM波形的脈寬的變化改變振蕩部分21的振蕩頻率而控制來(lái)自轉(zhuǎn)換部分30的輸出。
當(dāng)PWM波不被提供到開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3時(shí)，用通過(guò)電阻302和電容303進(jìn)行偏置的基極導(dǎo)通構(gòu)成開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3的晶體管306。如果晶體管306導(dǎo)通，則場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)310的柵極電壓變?yōu)樽钚。鳩ET310的漏極和源極之間的電阻變?yōu)闊o(wú)限大。當(dāng)FET的漏極和源極之間的電阻變?yōu)闊o(wú)限大時(shí)，導(dǎo)致電容311與振蕩部分21分離，從而終止振蕩部分21的振蕩。因此，轉(zhuǎn)換部分30停止工作。
相反的，在將PWM波提供到開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分3時(shí)，通過(guò)導(dǎo)向二極管301對(duì)晶體管306的基極偏壓進(jìn)行分流，從而保證晶體管306斷開(kāi)。齊納二極管304截止晶體管306的基極偏壓，使得晶體管維持該狀態(tài)。如果晶體管306斷開(kāi)，用VCC電壓通過(guò)電阻305和門(mén)電阻307對(duì)濾波電容器308進(jìn)行緩慢充電。相應(yīng)的，F(xiàn)ET310的漏極和源極之間的電阻緩慢降低，導(dǎo)致振蕩電容器311和振蕩部分21結(jié)合，從而開(kāi)始振蕩。
在將PWM波提供到光耦合器18的輸入端的情況下，根據(jù)PWM波形的高值和低值之間關(guān)系確定D/A轉(zhuǎn)換器2的模擬電壓值。
在電壓值(P2)被降低的情況下，F(xiàn)ET402的漏極和源極之間的電阻值被增大，以使得振蕩頻率被降低，且轉(zhuǎn)換部分30的輸出被增大。電阻201用于FET402的柵極偏壓；電阻203和205及電容204為π-型濾波器，將數(shù)字PWM波轉(zhuǎn)換為模擬波，并通過(guò)門(mén)電阻401提供到FET310。
如上所述，F(xiàn)ET310的漏極和源極之間的電阻用于連接和分離振蕩部分21和振蕩電容311。在漏極和源極之間的電阻為高的情況下，電容器311具有低電容，從而增大振蕩頻率。相反的，在漏極和源極之間的電阻很低且可被忽略的情況下，電容311的整個(gè)電容產(chǎn)生振蕩。
在振蕩頻率很高的情況下，轉(zhuǎn)換部分30的輸出下降。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換部分30開(kāi)始振蕩時(shí)，需要盡可能高的增大振蕩頻率，從而使輸出盡量的小，然后緩慢的降低頻率，直到獲得所需的輸出，從而對(duì)各個(gè)電子元件都不造成負(fù)擔(dān)。軟啟動(dòng)操作要考慮到振蕩頻率和轉(zhuǎn)換部分30的所有的性能。本發(fā)明是通過(guò)FET310之間的漏極和源極之間的電阻性質(zhì)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。
下面將詳細(xì)的對(duì)本發(fā)明的輸出控制部分進(jìn)行描述。
振蕩部分21通過(guò)其自身進(jìn)行振蕩，當(dāng)將外部電阻(RT)和電容(CT)結(jié)構(gòu)相連時(shí)，產(chǎn)生切換元件22和23的門(mén)脈沖。
通過(guò)公式Fo＝1/4(1.4*(RT+75)*CT)獲得振蕩部分21的振蕩頻率Fo，其中外部電阻(RT)＝電阻(404)/{電阻(403)+漏極和源極之間的電阻(402)}，而電容(CT)＝電容(311)。
通過(guò)改變外部電阻(RT)的值可改變振蕩頻率。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換部分使用FET 402的漏極和源極之間的電阻性質(zhì)改變外部電阻值。
改變振蕩頻率的目的在于除了控制轉(zhuǎn)換部分30的輸出外還用于提高轉(zhuǎn)換部分30的功率因數(shù)。在來(lái)自轉(zhuǎn)換部分30的輸出未考慮功率因數(shù)增大的情況下，與通過(guò)電源部分提供的電壓成比例的確定高壓變壓器24的次級(jí)繞組的電壓。所提供的電壓為對(duì)交流電進(jìn)行了整流的波形，而次級(jí)高壓的波形與被整流的波形相同。結(jié)果，磁控管25工作在次級(jí)高壓的頂點(diǎn)(交流信號(hào)的90度和270度)附近。相反的，在零交叉點(diǎn)附近(交流信號(hào)的0度和180度)磁控管25停止工作，這是因?yàn)榇渭?jí)高壓很低，其縮短了磁控管的振蕩元件的壽命，且降低了電能效率。因此，最好所提供的振蕩元件在交流波形的整個(gè)范圍內(nèi)具有與電阻相類(lèi)似的負(fù)載特性。
如圖3中所示，其示出了圖2的幾個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)和波形，通過(guò)提高功率因數(shù)，可使磁控管25在交流信號(hào)的整個(gè)部分具有均一的負(fù)載。然而，在非線(xiàn)性負(fù)載結(jié)構(gòu)下，在直流信號(hào)的整個(gè)部分具有均一的負(fù)載很不容易，只有在純電阻負(fù)載的情況下才可能。因此，為了控制磁控管26使其具有均一的負(fù)載特性，應(yīng)反向的對(duì)工作電壓進(jìn)行校準(zhǔn)。
通過(guò)在90度和270度附近降低提供到磁控管的高壓可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電壓的反向校準(zhǔn)，在該位置磁控管處于最大的工作狀態(tài)，并在0度和180度附近增大高壓，在該位置磁控管處于最低的工作狀態(tài)。因此，可獲得接近純電阻負(fù)載的電流。
二極管11和12為全波整流電路元件，用于獲得所需的交流信號(hào)波形，提高功率因數(shù)，并控制低壓斷開(kāi)部分1。將所獲得的波形信號(hào)通過(guò)衰減電阻元件13和14轉(zhuǎn)換為低壓，并通過(guò)電容17發(fā)送到輸出控制部分4的柵極。電容17只可傳送交流信號(hào)，而不降低輸出控制部分4的柵極偏壓，從而保證FET402總是處于工作狀態(tài)。
在相角為90度和270度的情況下，通過(guò)求信號(hào)波的基準(zhǔn)偏壓的權(quán)重而獲得柵極偏壓的強(qiáng)度，從而FET的漏極和源極之間的電阻被改變，使得轉(zhuǎn)換部分30的輸出也被改變。即，在相角為90度和270度的情況下，F(xiàn)ET402的漏極和源極之間的電阻變?yōu)樽钚?，而振蕩部?1的振蕩頻率變?yōu)樽畲?，從而降低轉(zhuǎn)換部分的輸出。圖4示出了用于提高功率因數(shù)的被疊加了直流信號(hào)的源信號(hào)波形的示意圖。如上所述，通過(guò)交流電獲得用于提高功率因數(shù)的參考源；和利用FET的漏極和源極之間的電阻的變化提高功率因數(shù)。
其中，由于異常的電壓線(xiàn)路或雷電的產(chǎn)生，低壓斷開(kāi)部分1通過(guò)延緩轉(zhuǎn)換部分30的操作而對(duì)變化的功率元件進(jìn)行保護(hù)，其中交流輸入電壓非常的低。用于由衰減電阻15和16通過(guò)低壓斷開(kāi)部分1的二極管101而轉(zhuǎn)換為低壓的交流信號(hào)對(duì)濾波電容器103進(jìn)行充電。當(dāng)用于對(duì)濾波電容器103進(jìn)行充電的交流信號(hào)低于齊納二極管102的預(yù)定值時(shí)，晶體管104斷開(kāi)，去掉被提供到光耦合器18的PWM波，并延緩轉(zhuǎn)換部分30的振蕩。光耦合器18和低壓斷開(kāi)部分1的晶體管104彼此串聯(lián)連接，由于這些元件為邏輯積的關(guān)系，即“與”的關(guān)系，從而如果其中一個(gè)斷開(kāi)的話(huà)，則整體會(huì)斷開(kāi)。
當(dāng)在諧振部分6中產(chǎn)生的諧振電壓高于預(yù)定的值的情況下，檢測(cè)部分5通過(guò)分壓的電阻601和505將諧振電壓提供到晶體管504的基極。在用被提供到晶體管504的諧振電壓對(duì)發(fā)射電阻503和充電電容502進(jìn)行充電的情況下，通過(guò)二極管501將諧振電壓提供到輸出控制部分的輸入端。
由于受到來(lái)自電源線(xiàn)的浪涌噪聲的影響，諧振部分6的諧振電壓陡升。為了保護(hù)電路免受噪聲的影響，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)利用發(fā)射極-接地的晶體管將異常的諧振電壓轉(zhuǎn)換為正常的電壓，并將被轉(zhuǎn)換的常壓輸送回輸出控制部分4的輸入端，從而使得諧振部分工作在閉合的環(huán)路。
如圖5中所示，其示出了在轉(zhuǎn)換部分30開(kāi)始工作之前檢測(cè)部分的工作特性的示意圖，即在轉(zhuǎn)換部分30的被延緩期間，當(dāng)諧振部分6的中央電壓P6為V/2時(shí)，開(kāi)始最優(yōu)的軟啟動(dòng)。這里，“V”表示通過(guò)反應(yīng)器9被提供到切換電源元件22的集電極和諧振電容602的直流電壓。其中交流電為220V，而V為大約310V，因此V/2為大約155V。
為了將電壓(P6)調(diào)節(jié)到V/2，負(fù)載電阻502的值應(yīng)等于電阻601和電阻505之和。然而，電阻505的值與電阻601相比小到可被忽略，電阻502具有和電阻601相等的值，從而使得對(duì)諧振部分6的中心點(diǎn)(P6)可提供值為V/2的直流偏壓。
用于本發(fā)明的微波爐的轉(zhuǎn)換器的主要功能在于通過(guò)半導(dǎo)體的振蕩產(chǎn)生高壓，另外，通過(guò)改變振蕩頻率而增大或降低從半導(dǎo)體振蕩所獲得的高壓的強(qiáng)度。如果振蕩頻率被降低，諧振電流增大，從而增大高壓。相反的，如果振蕩頻率被增大，則次級(jí)高壓被降低。
微波爐的輸出，即磁控管的輸出與高壓變壓器的次級(jí)高壓的強(qiáng)度成比例，因此，通過(guò)控制次級(jí)高壓而對(duì)微波爐的輸出進(jìn)行控制。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的微波爐通過(guò)將控制信號(hào)反饋回微波爐可對(duì)其輸出進(jìn)行精確的控制。通過(guò)檢測(cè)控制信號(hào)的異常狀態(tài)，可對(duì)電路系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。
雖然為了描述的目的已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言，對(duì)其所做的各種的變化和修改都在本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1一種微波爐，包含一個(gè)電源部分，用于提供交流電；一個(gè)整流和濾波部分，用于對(duì)商用交流電進(jìn)行整流和濾波；一個(gè)高壓變壓器，通過(guò)來(lái)自整流和濾波部分的直流電源而產(chǎn)生高壓；和一個(gè)磁控管，用于根據(jù)來(lái)自高壓變壓器的高壓產(chǎn)生電磁波，其特征在于還包含一個(gè)控制信號(hào)發(fā)生器部分，用于產(chǎn)生控制信號(hào)；一個(gè)變換部分，用于根據(jù)來(lái)自控制信號(hào)生成部分的控制信號(hào)將來(lái)自整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高壓交流電；和一個(gè)控制部分，用于當(dāng)被轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)，防止通過(guò)轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)提供給磁控管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于在控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)控制部分可阻止控制信號(hào)進(jìn)入到轉(zhuǎn)換部分中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波爐，其特征在于控制部分包含一個(gè)D/A變換部分，用于將來(lái)自控制信號(hào)發(fā)生器的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；一個(gè)檢測(cè)部分，用于檢測(cè)被D/A變換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；一個(gè)輸出控制部分，其控制通過(guò)檢測(cè)器部分的控制信號(hào)的輸出；和一個(gè)振蕩器部分，其改變從輸出控制部分輸出的控制信號(hào)并將被改變的輸出控制信號(hào)輸入到轉(zhuǎn)換部分中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波爐，其特征在于控制部分還包含一個(gè)開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分，其根據(jù)控制信號(hào)控制振蕩器部分的開(kāi)-關(guān)操作和軟啟動(dòng)操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波爐，其特征在于控制部分還包含一個(gè)低壓斷開(kāi)部分，在通過(guò)電源部分輸入異常電壓時(shí)將斷開(kāi)信號(hào)提供到開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分，以終止開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分的操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波爐，其特征在于控制部分將來(lái)自控制信號(hào)生成部分的控制信號(hào)分解為開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分及D/A變換部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波爐，其特征在于將通過(guò)檢測(cè)部分檢測(cè)的控制信號(hào)提供到輸出控制部分的輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波爐，其特征在于輸出控制部分使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的漏極和源極之間的電阻特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波爐，其特征在于振蕩器部分包含一個(gè)切換部分，用于將直流電切換為交流電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波爐，其特征在于振蕩部分將外部電阻和電容器相連和振蕩以產(chǎn)生切換部分的門(mén)脈沖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微波爐，其特征在于振蕩部分的振蕩頻率的表達(dá)式為Fo＝1/(1.4X(外部電阻+75)X電容)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波爐，其特征在于開(kāi)-關(guān)和軟啟動(dòng)部分使用FET的漏極和源極之間的電阻特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波爐，其特征在于低壓斷開(kāi)部分包含一個(gè)晶體管和一個(gè)光耦合器，其彼此串聯(lián)，形成一個(gè)邏輯積(與)電路器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波爐，其特征在于高壓變壓器包含一個(gè)鐵氧體芯，以降低高頻的損耗。
15.一種控制微波爐的方法，其中微波爐包含一個(gè)電源部分，其提供交流電，和一個(gè)整流和濾波部分，用于對(duì)商用交流電進(jìn)行整流和濾波，一個(gè)轉(zhuǎn)換部分，用于將來(lái)自所述整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高頻的交流電，一個(gè)高壓變壓器，用于通過(guò)來(lái)自轉(zhuǎn)換部分的交流電產(chǎn)生高壓；和一個(gè)磁控管，用于根據(jù)來(lái)自高壓變壓器的高壓產(chǎn)生電磁波；其中的方法包含如下的步驟產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)；將控制信號(hào)提供給轉(zhuǎn)換部分，從而轉(zhuǎn)換部分將來(lái)自整流和濾波部分的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電；檢測(cè)通過(guò)轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；如果控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)阻止控制信號(hào)被提供到磁控管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該方法還包含如下的步驟確定被提供到轉(zhuǎn)換部分的控制信號(hào)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)；并當(dāng)控制信號(hào)不在預(yù)定的范圍內(nèi)時(shí)阻止控制信號(hào)進(jìn)入到轉(zhuǎn)換部分中。
全文摘要
一種微波爐及其控制方法,包含一個(gè)提供交流電源的電源部分,一個(gè)對(duì)交流電進(jìn)行整流和濾波的整流和濾波部分,一個(gè)用來(lái)自所述整流和濾波部分的直流電產(chǎn)生高壓的高壓變壓器,一個(gè)磁控管,用于通過(guò)從高壓變壓器提供的高壓產(chǎn)生電磁波,微波爐還包含一個(gè)控制信號(hào)生成部分,其產(chǎn)生控制信號(hào);一個(gè)轉(zhuǎn)換部分;和一個(gè)控制部分,通過(guò)此結(jié)構(gòu),可控制非正常的控制信號(hào),由此可更精確地保護(hù)微波爐的電路系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02M3/24GK1335466SQ01100368
公開(kāi)日2002年2月13日 申請(qǐng)日期2001年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月27日
發(fā)明者李鐘學(xué), 曹永元, 李性浩, 金泰壽 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社