专利名称：微波炉专用开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种微波炉专用开关电源。
目前，世界各地流行的微波炉，其电源都是用变压器将市电升压至1800V左右，然后通过倍压整流滤波，获得3600V左右的脉动电压，直接提供给磁控管。例如一九九九年面市的格兰仕WD750ASL23型微波炉，就是这种电路形式，其输出功率750瓦，变压器的体积70×85×100mm3，加上绕组，共重六公斤。这类微波炉电源的缺点是1．高压变压器的体积大，笨重，电源部份的重量占微波炉重量的百分之七十左右；2．耗能，变压器的效率不到75％，而电源整机效率只有70％左右；3．输出电压不稳定，随市电电压变化而波动，在电压较低的地区，微波炉不能正常工作。
本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，在免除高压电源变压器的同时，提供一种安全性好，输出电压稳定，重量轻，效率高，成本低的微波炉专用电源。
本实用新型首先将市电十二倍压整流滤波，获得幅值随市电波动的高压VH，然后在VH上叠加一个可调的较低电压VL，VH和VL叠加形成一组高压输出电压VO。VL的幅值只需比VH的波动范围略高，用来补偿或抵消VH的波动，使输出电压VO保持恒定。开关电源SW1除提供这组可调的较低电压VL外，还提供另外12组电流补偿电压V1-V12，这些电压对C1-C12因放电而导致的电压下降进行补偿。检测电路由光电偶合器件完成，跨接在输出高压VO的正负极之间，开关电源SW1的输出电压VL、V1-V12和检测电路分别组成电压补偿稳压器和电流补偿稳压器。由于本实用新型没有使用任何工频变压器，所以减小了体积和重量，降低了成本，提高了效率；又由于同时采用了电压补偿稳压器和电流补偿稳压器，使得输出的高压工作稳定可靠。
本实用新型在以下四个方面具有独特的优点1．提供稳定的直流高压，当市电波动30％时，输出电压的波动在1％以内；2．体积小，重量轻，是普通微波炉电源的(20-30)％；3．成本低，比普通微波炉电源低50％；4．整机效率高达90％以上，节约能源；
5．免除高压变压器，节约资源。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的完整电路图。
在图1中，倍压整流器和开关电源并联，一同接在交流市电上，开关电源的一组输出电压和倍压整流器的输出电压叠加形成输出高压，开关电源的另一组电压经三端稳压器件LM317稳压后，形成输出低压。
下面结合图2详述倍压整流器和补偿稳压器的工作过程1．十二倍压整流器为了讨论的方便，暂时去掉并联在D1-D12上、由二极管和独立电源组成的12个串联支路。220V交流市电加在A、B两点之间，假设开始的瞬间B点电位为正。
在第一个正半周内，电流自B点通过D12向C12充电，将C12的电压从0V充至峰值电压300V。
在接下来的负半周内，电流自A点通过C12、C点、D11向C6充电。市电和C12上的电压叠加，形成600V的峰值电压，因此将C6从0V充至600V。
在第二个正半周内，有两路充电电流1．电流自B点通过D12向C6补充充电；2．电流自B点通过C6、D点、D11向C11和C12组成的串联电容充电，市电和C2上的600V电压叠加成900V的峰值电压，将C11和C12组成的串联电容充到900V；由于C12上已有电压300V，所以C11从0V充至600V。
在接下来的负半周内，有二路充电电流1．电流自A点通过C12、C点、D12向C6补充充电；2．电流自A点通过C11、C12、E点、D9向C5和C6组成的串联电容充电。市电和C11、C12上的电压叠加，形成1200V的峰值电压，由于C6上已经有600V的电压，因此将C5的电压充至600V；在以下的各个周期里，交流电压交替地与一边电容器上的电压叠加，将另一边的下一个电容器上的电压充至600V。最后，C1-C12上的电压，除C12上的电压是300V外，全部都充至600V。所以，由C13从G1-C6上取得的电压是3600V。
通过以上分析可知，在未接负载的情况下，12个周期以后，C13上的电压就可以稳定在3600V左右，即12倍于交流电压的峰值。当输出接有负载的时候，稳定的时间和稳定后的电压视负载的大小而有所不同稳定的时间随负载增大而延长，稳定后的电压随负载的增大而下降。
2．电压补偿稳压器通过多倍压整流获得的高压电源，其负载能力是非常低的，输出电流只有毫安级，而微波炉要求200毫安的电流，相差甚远。为了稳定电压，当然可以加入一个全功率的稳压电路，所谓“全功率”，是指与微波炉的额定功率相等的功率。但这样做在实际上是完全行不通的，因为任何一种全功率的稳压电路，无论是开关稳压电路，还是线性稳压电路，其成本都比微波炉本身的成本大得多。
补偿稳压器是用另外一个较低的电压来补偿或抵消需要稳定的电压的波动，这个作为补偿电压的幅值只要比波动的幅值略大就可以了，补偿稳压器达到了稳定电压的目的，又避免加入全功率稳压电路。在图2中，开关电源SW1的一组输出电压VL和十二倍压整流器的输出电压VH叠加形成总的输出电压VO。当VO因为某种原因下降时，通过OPT1光电二极管的电流减小，使其三极管部分的发射极电位下降，导致三极管T1的发射极电位也下降；这个下降的电位导致开关电源的输出电压VL上升，正好补偿了VO的下降。当VO因某种原因上升时，通过OPT1光电二极管的电流增加，使其三极管部分的发射极电位上升，导致三极管T1的发射极电位也上升；这个上升的电位导致开关电源的输出电压VL下降，正好抵消了VO的上升。因为开关电源的调整只对VL的变化起作用，所以在开关电源的另一组电压的输出端接有一个三端稳压器件LM317，对微波炉的灯丝电压VG也进行了稳压。
3．电流补偿稳压器假设现在是第13个周期的开始，因为电容器上的电压已经基本充满，交流电压交替地与一边电容器上的电压叠加，对另一边的电容器进行补充充电。当外电路接有负载的时候，C1-C12各电容器放电以后电压来不及充满，因而输出电压有较大的跌落，倍压整流的倍数越多，这种跌落就越大。
当在D1-D12上的每个二极管上并联了由二极管和独立电源组成的串联支路以后，交流电压除叠加电容器上的电压外，还叠加了一个独立电源的电压，再向另一边的电容器充电，这就加大了充电电流，加快了充电速度，避免了输出电压的过多跌落。这些独立电源与检测电路一起构成了电流补偿稳压器。
电流补偿稳压器与输出端的电压补偿稳压器同步工作，当VO因为某种原因下降时，通过OPT1光电二极管的电流减小，使其三极管部分的发射极电位下降，导致三极管T1的发射极电位也下降；这个下降的电位导致开关电源的输出电压VL上升，同时也导致独立电源V1-V12上升，VL补偿了VO的下降，V1-V12阻止了电容器C1-C12上电压的跌落，当VO因为某种原因上升时，通过OPT1光电二极管的电流增大，使其三极管部分的发射极电位上升，导致三极管T1的发射极电位也上升；这个上升的电位导致开关电源的输出电压VL下降，同时也导致独立电源V1-V12下降，VL抵消了VO的上升，V1-V12阻止了电容器C1-C12上电压的上升。
由于电压补偿稳压器和电流补偿稳压器共同作用的结果，使得高压输出稳定可靠，不受市电波动的影响，也不受负载变化的影响。除C20须使用高压电容以外，其余都是普通元器件，所承受的电压都是600V。对于额定功率为1000W的微波炉，开关电源的功率只须200-300W，市面上有这样的系列产品。
权利要求1．一种微波炉专用开关电源，提供二组独立电压，一组是3600V的直流高压，为磁控管提供工作电压，一组是3.5V直流低压，给磁控管提供灯丝电压；其特征是十二倍压整流器的输出电压VH经过电压补偿稳压器和电流补偿稳压器稳压后，获得一组稳定的直流高压VO，在VO的两端跨接有一个检测电路，另一组独立电压亦由开关电源提供，不使用任何工频变压器。
2． 根据权利要求1所述的电源，其特征是十二倍压整流器由二极管D1-D12，电解电容器C1-C13组成，C13并联在十二倍压整流器的输出电压VH的两端；D1-D12,C1-C6,C7-C12分别依次串联，然后将串联好的C1-C6，C7-C12与串联好的D1-D12并联，方法是每一个电解电容器与两个二极管并联，右边的C1-C6与D1-D12对齐，左边的C7-C12向下错开一个二极管的位置，二极管都是负极向上，电解电容器都是正极向上，交流市电接到D12的正极和C12的负极之间。
3．根据权利要求1所述的电源，其特征是光电偶合器件OPT1和三极管T1及其周围元件一起构成检测电路，OPT1的光电二极管部分通过电阻R1和电位器VR1跨接在输出电压UO的正负极之间，其三极管部分的发射极和T1的基极相联，OPT1的三极管部份和T1都接成射极跟随器的形式，它们的工作电压由开关电源SW1的控制部分提供；检测电压由T1的发射极通过电阻R4进入SW1的电压控制部份。
4．根据权利要求1所述的电源，其特征是开关电源SW1的一组输出电压VL和检测电路一起构成电压补偿稳压器，C20跨接在VO的正负极之间；VL叠加在VH上，对输出电压VO的波动进行补偿。
5．根据权利要求2、3所述的电源，其特征是在串联好的D1-D12上，每一个二极管的两端，都并联一个由二极管和独立电源组成的串联支路，二极管的负极和二极管的负极相联，支路上二极管的正极和电源的正极相联，12个串联支路上的12组独立电源V1-V12，是由SW1提供的可调的独立电压，这些电压对C1-C12因放电而导致的电流下降进行补偿，V1-V12和检测电路一起构成了电流补偿稳压器。
专利摘要本实用新型是一种微波炉专用开关电源,提供二组独立电压:一组直流高压,给磁控管提供工作电压;一组直流低压,给磁控管灯丝提供工作电压。该电源由十二倍压整流器和补偿稳压器两部分构成,不使用任何工频变压器。本实用新型具有体积小,重量轻,成本低,输出电压稳定的特点。
文档编号H02M7/04GK2456363SQ00232530
公开日2001年10月24日 申请日期2000年12月11日 优先权日2000年12月11日
发明者郁百超 申请人:郁百超