專利名稱：用于微波爐的變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及ー種用于微波爐的變換器。更具體地，本發(fā)明涉及ー種用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器，該多級(jí)電壓倍增型變換器甚至可以通過在用于驅(qū)動(dòng)微波爐變換器的磁控管的高壓產(chǎn)生単元中采用中壓通用組件及低壓通用組件來獲得與相關(guān)技術(shù)中的微波爐變換器相同的效果，且因此可以解決相關(guān)技術(shù)中的使用特定的高壓組件且因此需要很高的制造成本的微波爐的變換器的缺陷以大大地降低制造成本。
背景技術(shù)：
一般而言，用于家用微波爐的變換器(下文稱為“變換器”)利用市電交流電源來提供驅(qū)動(dòng)磁控管所需的高壓(額定電壓_4，500V)及磁控管燈絲電壓(額定電壓3V)。所述磁控管的操作原理相對(duì)簡単。當(dāng)燈絲電壓供給燈絲且高壓施加到正極時(shí)，所述磁控管自動(dòng)地進(jìn)行自振蕩以發(fā)出電磁波(額定頻率2. 4GH)。如果該電磁波輻射到包含水的物體(熟食)，所述電磁波使水分子振動(dòng)以產(chǎn)熱且從而煮熟食物。如圖I所示，相關(guān)技術(shù)中的微波爐變換器可以是電壓倍增型變換器，其中要求高壓變壓器40的高壓線圈43的輸出Va是正極電壓的一半，例如2，250V，且將該輸出電壓乘以2以獲得驅(qū)動(dòng)磁控管50所需的電壓，例如4，500V。相關(guān)技術(shù)中的微波爐變換器的詳細(xì)操作如下。①首先，在Va相位的點(diǎn)“a”為“ + ”且Va相位的點(diǎn)“b”為的情況在起始于點(diǎn)“a”的電流通過高壓ニ極管31及高壓電容器21回到點(diǎn)“b”的過程中， 2，250V的電壓充到高壓電容器21內(nèi)。此時(shí)，高壓電容器21的接地側(cè)的電壓極性變?yōu)椤?+ ”。②接著，在Va相位的點(diǎn)“a”為且Va相位的點(diǎn)“b”為“ + ”的情況在起始于點(diǎn)“b”的電流通過高壓電容器20及高壓ニ極管30回到點(diǎn)“a”的過程中，2，250V的電壓充到高壓電容器20內(nèi)。此時(shí)，高壓電容器20的點(diǎn)“ b”側(cè)的電壓極性變?yōu)榇藭r(shí)，高壓電容器21與高壓電容器20串聯(lián)，且因此這些串聯(lián)的電容器的兩端之間的電壓變?yōu)?，500V( = 2，250V+2, 250V)。由于磁控管50的正極52及負(fù)極51連接在高壓電容器20與高壓電容器21的兩端之間，充到高壓電容器20與高壓電容器21中的電壓變?yōu)榇趴毓艿尿?qū)動(dòng)電源電壓。從燈絲電源線圈42獲得約為3V的電壓，且該電壓用來加熱磁控管50的燈絲51。 作為參考，磁控管50對(duì)應(yīng)于真空ニ極管，且因?yàn)闊艚z51還用作負(fù)極51，因此在本發(fā)明的描述中，附圖標(biāo)記51共同用于燈絲及負(fù)極。如上所述，由于施加到高壓電容器20與高壓電容器21的充電電壓是2，250V,則考慮到預(yù)定的余量，要求這些元件的最大耐受電壓至少為3，000V，且施加到高壓ニ極管30與高壓ニ極管31的反向電壓基于正常操作可以為4，500V。然而，在實(shí)際中，通常需要最大耐受電壓為8KV，以耐受磁控管開始其操作時(shí)產(chǎn)生的反向沖擊電壓，且由于使用這些具有高的最大耐受電壓的元件，相關(guān)技術(shù)中的變換器很昂貴。而且，由于高壓變壓器40的高壓線圈43的輸出Va為高，要花費(fèi)很大的代價(jià)來保持初級(jí)側(cè)及次級(jí)側(cè)之間的絕緣。如上所述，高壓變壓器、高壓整流ニ極管及高壓電容器是構(gòu)成變換器的三個(gè)重要組件，且因?yàn)樗鼈兊奶幚黼妷菏呛芨叩碾妷?，用在相關(guān)技術(shù)中的變換器中的這些元件的額定功率被視為特級(jí)。特級(jí)組件與通用組件相対，且其成本比通用組件的成本高幾倍到幾十倍，對(duì)推廣變換器型微波爐造成了很大的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明用以解決出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，同時(shí)完整保持現(xiàn)有技術(shù)已實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的ー個(gè)目的是提供一種用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器，該多級(jí)電壓倍增型變換器甚至可以通過利用中壓通用組件及低壓通用組件獲得與相關(guān)技術(shù)中的微波爐變換器相同的效果，且因此可以解決相關(guān)技術(shù)中的使用特定的高壓組件且因此需要很高的制造成本的微波爐變換器的缺陷以大大地降低制造成本。在本發(fā)明的ー個(gè)方面中，提供了一種用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器，所述多級(jí)電壓倍増型變換器包括市電交流電源；整流器，所述整流器將市電交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源；電抗器及濾波電容器，所述電抗器及濾波電容器吸收變換器中產(chǎn)生的電源噪聲且對(duì)整流電壓濾波以提供接近直流電壓的電壓；諧振單元，所述諧振単元中以半橋式配置上部絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)與下部絕緣柵雙極型晶體管及諧振電容器；變換器控制單元，所述變換器控制單元交替輸出用于驅(qū)動(dòng)上部絕緣柵雙極型晶體管及下部絕緣柵雙極型晶體管的互補(bǔ)對(duì)稱脈沖；絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器，所述絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器對(duì)輸出脈沖進(jìn)行電流放大且接著通過驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管獲得方波電壓；高壓變壓器， 在高壓變壓器中，初級(jí)線圈與諧振電容器構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，當(dāng)方波電壓施加到初級(jí)線圈時(shí)，所述串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生諧振電壓，且通過鐵氧體磁芯在次級(jí)線圈中感應(yīng)出相應(yīng)產(chǎn)生的電能；燈絲電源線圈，燈絲電源線圈用于加熱磁控管的燈絲的目的；及高壓產(chǎn)生単元，所述高壓產(chǎn)生単元通過使用等于或大于三倍電壓倍増器的多級(jí)電壓倍増器獲得驅(qū)動(dòng)磁控管的聞壓。所述高壓產(chǎn)生單元可以通過將充電/放電電容器及ニ極管以多級(jí)方式連接來配置，且用于驅(qū)動(dòng)所述磁控管的所述高壓自偶數(shù)的電容器獲得。如上文所述，通過本發(fā)明獲得的效果如下。相關(guān)技術(shù)中的變換器是二倍電壓倍増型且構(gòu)成變換器的三個(gè)重要組件的高壓變換器、高壓整流ニ極管及高壓電容器需要耐受很高的電壓，而根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)電壓倍増型變換器可以由最大耐受電壓相對(duì)很低的元件配置，且因此制造成本大大降低。盡管根據(jù)本發(fā)明的多級(jí)電壓倍増型變換器的基本原理在于增大配置元件的數(shù)目及將施加到各個(gè)元件的電壓進(jìn)行分配以降低施加到各個(gè)元件的電壓，因此本質(zhì)上是增大了元件數(shù)目，相比于特級(jí)高壓組件，這樣的元件是相當(dāng)便宜的，且因此，即使増大了配置元件的數(shù)目，總配置成本仍會(huì)大大降低。


結(jié)合附圖，根據(jù)下文詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它目的、特征及優(yōu)勢(shì)將顯而易見，其中圖I是相關(guān)技術(shù)中的用于微波爐的變換器的電路圖；及圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器的電路圖。
具體實(shí)施例方式下文，將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。說明書中定義的內(nèi)容，諸如詳細(xì)結(jié)構(gòu)和元件，僅僅是用以幫助本領(lǐng)域普通技術(shù)人員全面理解本發(fā)明而提供的具體細(xì)節(jié)，因此本發(fā)明不局限于此。為了準(zhǔn)確地描述本發(fā)明，略去與該描述無關(guān)的部分，且在本發(fā)明的整個(gè)說明書中， 相同的附圖標(biāo)記用于各個(gè)附圖中相同的元件。在本發(fā)明的整個(gè)說明書及權(quán)利要求中，描述中的術(shù)語“包括”表示除了所描述的組件外，并不排除ー個(gè)或多個(gè)其它組件。在描述之前，為客觀理解，所提出的數(shù)值(尤其是電壓值)指的是額定值，且假定元件的損耗及元件之間的損耗為“O”。就磁控管而言，驅(qū)動(dòng)正極電壓根據(jù)磁控管的主體溫度而大大不同。例如，如果磁控管變得很熱，盡管額定驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)定為_4，500V，但驅(qū)動(dòng)電壓具有降低至約_4，000V的特性，且因此降低至約-4，000V的驅(qū)動(dòng)電壓表示為額定值。相關(guān)技術(shù)中的變換器是二倍電壓倍増型。在此情況下，高壓變壓器的次級(jí)電壓為 2250V，為正極電壓的一半，施加到高壓整流ニ極管的反向電壓是4，500V,且施加到高壓整流電容器的電壓為2，250V。由于施加到變換器的三個(gè)重要組件的電壓在2，000V到4，500V 之間，則應(yīng)當(dāng)仔細(xì)注意高壓變壓器的次級(jí)線圈的絕緣性，且高壓整流ニ極管及高壓整流電容器應(yīng)當(dāng)由特級(jí)額定功率元件配置。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，由于采用多級(jí)電壓倍増型高壓產(chǎn)生単元，施加到各個(gè)元件的電壓被分配而降低，且因此可利用通用組件以低成本實(shí)現(xiàn)相同的效果。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，采用6倍電壓倍増型變換器，且該變換器與相關(guān)技術(shù)中的變換器比較， 高壓變壓器的次級(jí)電壓為750V，是正極電壓的1/6，且施加到高壓整流ニ極管及高壓整流電容器的電壓僅為1，500V，是次級(jí)電壓的二倍。如上文所述，與施加到相關(guān)技術(shù)中的變換器的重要元件的反向電壓相比，施加到根據(jù)本發(fā)明的變換器的重要元件的反向電壓大大地降低，且因此根據(jù)本發(fā)明的變換器中可以使用通用組件。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器的電路圖。如圖2中所示，根據(jù)本發(fā)明的變換器包括市電交流電源10、整流器11、電抗器12 及濾波電容器13、諧振單元、變換器控制單元19、絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器18、高壓變壓器40、燈絲電源線圈42及高壓產(chǎn)生単元，絕緣柵雙極型晶體管16與絕緣柵雙極型晶體管 17及諧振電容器14與諧振電容器15以半橋式配置在所述諧振単元中。
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具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的變換器包括市電交流電源10、整流器11、電抗器12及濾波電容器13、諧振單元、變換器控制單元19、絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器18、高壓變壓器40、燈絲電源線圈42及高壓產(chǎn)生単元，整流器11將市電交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源， 電抗器12及濾波電容器13吸收變換器中產(chǎn)生的電源噪聲且對(duì)整流電壓濾波以提供接近直流電壓的電壓，所述諧振単元內(nèi)有以半橋形式配置的絕緣柵雙極型晶體管16與絕緣柵雙極型晶體管17及諧振電容器14與諧振電容器15，變換器控制單元19交替輸出用于驅(qū)動(dòng)上部的絕緣柵雙極型晶體管16及下部的絕緣柵雙極型晶體管17的互補(bǔ)對(duì)稱脈沖，絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器18對(duì)輸出脈沖進(jìn)行電流放大且接著通過驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管16與絕緣柵雙極型晶體管17獲得方波電壓Vb，在高壓變壓器40中，初級(jí)線圈41與諧振電容器 14、15構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，當(dāng)方波電壓Vb施加到初級(jí)線圈41時(shí)，所述串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生諧振電壓Vp，且相應(yīng)地產(chǎn)生的電能通過鐵氧體磁芯44感應(yīng)在次級(jí)線圈45中，燈絲電源線圈 42用于加熱磁控管50的燈絲51，高壓產(chǎn)生単元通過使用等于或大于三倍電壓倍増器的多級(jí)電壓倍増器獲得驅(qū)動(dòng)磁控管的高壓。這里，市電交流電源10是家用電源，其根據(jù)國家設(shè)定為100V到240V。整流器11 將市電交流電源10轉(zhuǎn)換為直流電源，且電抗器12及濾波電容器13吸收變換器中產(chǎn)生的電源噪聲且對(duì)整流電壓濾波以提供接近直流電壓的電壓。絕緣柵雙極型晶體管16與絕緣柵雙極型晶體管17及諧振電容器14與諧振電容器15以典型的半橋形式配置。變換器控制單元19交替地輸出用于驅(qū)動(dòng)上部絕緣柵雙極型晶體管16及下部絕緣柵雙極型晶體管17的互補(bǔ)對(duì)稱脈沖，且絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器18對(duì)輸出脈沖進(jìn)行電流放大且接著通過驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管16與絕緣柵雙極型晶體管17來獲得方波輸出 Vb。如果上部絕緣柵雙極型晶體管16導(dǎo)通，則方波輸出Vb變?yōu)楦唠娖?+)，而如果下部絕緣柵雙極型晶體管17導(dǎo)通，方波輸出Vb變?yōu)榈碗娖?0)。高壓變壓器40的初級(jí)線圈41及諧振電容器14、15構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。如果方波電壓Vb施加到初級(jí)線圈41，則產(chǎn)生諧振電壓Vp，且通過鐵氧體磁芯44在次級(jí)線圈45中感應(yīng)出相應(yīng)產(chǎn)生的電能。相比于初級(jí)線圈41，次級(jí)線圈45具有很多匝以獲得高壓，且燈絲電源線圈42通常只有一匝或兩匝以獲得大約為3V的電壓。下文將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的變換器的高壓產(chǎn)生単元的操作。根據(jù)本發(fā)明的變換器是多級(jí)電壓倍増型，且整流級(jí)數(shù)為6。在此情況下，只要高壓變壓器40的次級(jí)線圈45的輸出Ve為750V(正極電壓的1/6)就已足夠，且通過6倍電壓放大來獲得驅(qū)動(dòng)磁控管50所需的電壓4，500V。其詳細(xì)操作如下。從次級(jí)線圈45的接地點(diǎn)m看，如果輸出電壓Ve的點(diǎn)“e”的極性為“ + ”，則ニ極管 32導(dǎo)通，且電容器22的端電壓被充電到Ve。接著，如果Ve的極性反向且點(diǎn)“e”變?yōu)?br> 電容器22的電壓增加到電壓Ve中，則增加后的電壓通過ニ極管33充到對(duì)電容器23中。此時(shí)，電容器23的端電壓變?yōu)? -Ve0如果Ve的極性再次反向且點(diǎn)“e”變?yōu)椤?+ ”， 則電容器23的電壓2 -Ve増加到Ve中，則增加后的電壓通過ニ極管34充到電容器24中。 然而，此時(shí)，比如電容器23，由于電壓Ve施加到電容器22，則電容器23的端電壓未變?yōu)?3 Ve，而變?yōu)? Ve。通過繼續(xù)上述操作，對(duì)除了電容器22、24及26外的所有電容器23、 25及27充電2 Ve。因此，在最后的電容器27的點(diǎn)k處，產(chǎn)生6 Ve的電壓。分別通過電容器22、24及26獲得奇數(shù)的電壓，且分別通過電容器23、25及27獲得偶數(shù)的電壓。因此，提供到負(fù)載(磁控管電流)的電源來自偶數(shù)的電容器23、25及27。 由于奇數(shù)的電容器22、24及26將充電電流提供到下ー級(jí)的奇數(shù)的電容器，則它們包括大量的波紋電壓，且排除將奇數(shù)的電容器用作負(fù)載電流源。綜上所述，在多級(jí)電壓倍増型變換器中，各級(jí)中的電壓總和成為輸出電壓，且只要各個(gè)ニ極管及電容器的最大耐受電壓是次級(jí)線圈的輸出電壓Ve的2倍就足夠，即1，500V。 因此，相比于相關(guān)技術(shù)中通過二倍電壓倍增型變換器獲得高壓的情況，在選擇變換器中的組件的方面是很有利的，且因此降低了制造成本。盡管出于說明性目的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解， 各種改動(dòng)、添加及替換是可能的，而不脫離所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍及精神。
權(quán)利要求
1.一種用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器，所述用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器包括市電交流電源；整流器，所述整流器將所述市電交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源；電抗器及濾波電容器，所述電抗器及濾波電容器吸收所述變換器中產(chǎn)生的電源噪聲并對(duì)整流電壓濾波，以提供接近直流電壓的電壓；諧振單元，在所述諧振單元中，上部絕緣柵雙極型晶體管與下部絕緣柵雙極型晶體管及諧振電容器以半橋形式配置；變換器控制單元，所述變換器控制單元交替地輸出用于驅(qū)動(dòng)所述上部絕緣柵雙極型晶體管及所述下部絕緣柵雙極型晶體管的互補(bǔ)對(duì)稱脈沖；絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器，所述絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述輸出脈沖進(jìn)行電流放大，且接著通過驅(qū)動(dòng)所述絕緣柵雙極型晶體管獲得方波電壓；高壓變壓器，在所述高壓變壓器中，初級(jí)線圈與諧振電容器構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，當(dāng)所述方波電壓施加到所述初級(jí)線圈時(shí)，所述串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生諧振電壓，且通過鐵氧體磁芯在次級(jí)線圈中感應(yīng)出相應(yīng)產(chǎn)生的電能；燈絲電源線圈，所述燈絲電源線圈用于加熱磁控管的燈絲的目的；及高壓產(chǎn)生単元，所述高壓產(chǎn)生單元通過使用等于或大于三倍電壓倍増器的多級(jí)電壓倍增器獲得驅(qū)動(dòng)所述磁控管的高壓。
2.如權(quán)利要求I所述的用于微波爐的多級(jí)電壓倍増型變換器，其中所述高壓產(chǎn)生單元通過將充電/放電電容器及ニ極管以多級(jí)方式連接來配置，且自偶數(shù)的電容器獲得用于驅(qū)動(dòng)所述磁控管的所述高壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于微波爐的變換器，其包括市電交流電源；將市電交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源的整流器；電抗器及濾波電容器，所述電抗器及濾波電容器吸收電源噪聲且對(duì)整流電壓濾波以提供接近直流電壓的電壓；具有以半橋形式配置的諧振電容器的諧振單元；交替輸出互補(bǔ)對(duì)稱脈沖的變換器控制單元；IGBT驅(qū)動(dòng)器，所述IGBT驅(qū)動(dòng)器獲得方波電壓；高壓變壓器；燈絲電源線圈，燈絲電源線圈用于加熱磁控管的燈絲的目的；及高壓產(chǎn)生單元，所述高壓產(chǎn)生單元通過使用等于或大于三倍電壓倍增器的多級(jí)電壓倍增器獲得驅(qū)動(dòng)磁控管的高壓。所述變換器通過最大耐受電壓相對(duì)很低的元件配置，且因此所述變換器的制造成本大大降低。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102611312SQ20111011564
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者李鐘學(xué) 申請(qǐng)人:李鐘學(xué)