专利名称：微波炉电源软开关高频变换器的制作方法
技术领域：
本发明是一种微波炉电源软开关高频变换器，属于微波炉电源软 开关高频变换器的创新技术。
背景技术：
为了提高微波炉的输出功率，必须改善磁控管的效率。而改善磁 控管的效率，可以用提高表示磁控管特性的工作电压来实现。从磁控 管的工作特性上可以看出，当高于门槛电压时，阳极电压作很小的变 化，就将引起一个较大的阳极电流的变化。从而导致微波输出功率的 很大变化。因此，阳极电源电路要保证阳极电压在巿电电压波动±10% (甚至更大)的情况下，保持足够的稳定度。这就要求电源的稳定性 要高。现有微波炉的磁控管工作在4000V的高压脉冲激励下，目前国 内企业主要釆用工频变压器生成IOOHZ、 4000V的驱动电压驱动低频磁 控管的方案。此方案存在的缺点是不能较好地控制输出功率，工频变 压器效率低。此外，在高频化的呼声下，其原先的硬开关技术已不能满 足使用要求。因为在硬开关条件下器件的开通及关断过程中，开通时电 流上升和电压下降有个交叠过程，而关断时电流下降和电压上升又有 一个交叠过程，因而开关管会有损耗，开关损耗会随着开关频率的升 高而显著增加，开关过程容易造成功率器件的工作寿命缩短。并且开 关器件的输出电容和电感元件会产生强的电磁干扰。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种釆用软开关技术设计器，配合先进的高频磁控管，实现微波炉的 变频变压工作的微波炉电源软开关高频变换器。本发明通过调整变换 器的工作占空比或输出频率，达到调整输出功率的目的。本发明的技术方案是包括有交流电源、滤波器电路、整流电路、 第一电感、第一电容、第一IGBT管开关元件、第二IGBT管开关元件、 第二电容、第三电容、漏磁变压器、半波电压倍增器整流电路，其中 交流电源通过滤波器电路及整流电路将整流后的电压加到由第 一 电感 和第一电容串联构成的直流滤波器电路，直流滤波器电路输出的直流 电压施加给包括第三电容和漏磁变压器的第一线圈绕组的串联电路， 第一 IGBT管开关元件和第二 IGBT管开关元件串联，包括第三电容和 漏磁变压器的第一线圈绕组组成的串联电路与第一 IGBT管开关元件 并联，第二电容并联到第二 IGBT管开关元件，半波电压倍增器整流电 路的输入端与漏磁变压器的第二线圈绕组的输出端连接，半波电压倍 增器整流电路的输出端分别与微波炉磁控管的阴极和阳极连接，漏磁 变压器的第三线圏绕组的输出端与微波炉磁控管的阴极连接。上述第一 IGBT管开关元件、第二 IGBT管开关元件都并联一个续 流二极管。上述第一 IGBT管开关元件、第二 IGBT管开关元件与按预定频率 产生方波、并通过驱动信号控制开关管通断的控制驱动电路连接。 上述滤波器电路为EMI滤波器电路。 本发明由于釆用了零电流软开关P丽控制的技术方案，故其能在很 宽的输出功率范围内实现开关功率管的零电流开通或关断，从而使电 路开关功率损耗降到最小，能够输出稳定的髙压电源，并对输出功率进 行很好的调节。此外，本发明变换器可以通过调频或者调节占空比来 实现改变输入功率的作用。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的微波炉电源软开关髙频变换器。
图l是本发明的电路原理图；图2本发明当频率固定时输入功率和IGBT管开关元件的控制通断的占空比之间的关系的示意图；图3是本发明当IGBT管开关元件的控制通断的占空比固定时输入 功率和频率之间的关系的示意图。
具体实施例方式实施例本发明的电路原理图如图l所示，包括有交流电源AC、滤波器电 路l、整流电路2、第一电感L1、第一电容C1、第一IGBT管开关元件 Ql、第二 IGBT管开关元件Q2、第二电容C2、第三电容C3、漏磁变压 器T、半波电压倍增器整流电路DU，其中交流电源AC通过滤波器电路 及整流电路将整流后的电压加到由第一电感Ll和第一电容C1串联构 成的直流滤波器电路，直流滤波器电路输出的直流电压施加给包括第 三电容C3和漏磁变压器T的第一线圈绕组N1的串联电路，第一 IGBT 管开关元件Q1和第二 IGBT管开关元件Q2串联，包括第三电容C3和 漏磁变压器T的第一线圈绕组N1组成的串联电路与第一 IGBT管开关 元件Q1并联，第二电容C2并联到第二 IGBT管开关元件Q2，半波电 压倍增器整流电路DU的输入端与漏磁变压器T的第二线圏绕组N2的 输出端连接，半波电压倍增器整流电路DU的输出端分别与磁控管M的 阴极和阳极连接，漏磁变压器T的第三线圈绕组N3的输出端与磁控管 M的阴极连接。上述第一 IGBT管开关元件Ql、第二 IGBT管开关元件Q2都并联 一个续流二极管。上述第一 IGBT管开关元件Ql、第二 IGBT管开关元件Q2与按预 定频率产生方波、并通过驱动信号控制开关管通断的控制驱动电路连 接。上述滤波器电路为EMI滤波器电路。上述整流电路为AC/DC整流 电路。在交流电源AC后加一个EMI滤波器电路EMI,其作用有两个 一是滤去电网传来的污染。二是防止变换器产生的高频脉冲电压串入 电网，干扰其他电器设备。本发明由第一 IGBT管开关元件Ql,第二 IBGT管开关元件Q2，第 二电容C2,第三电容C3和漏磁变压器T的第 一线圈绕组Nl组成的变 换器的工作过程分五个阶段第一阶段开通第二 I'GBT管开关元件 Q2 (此时实现的是零电压开通过程，因为前一状态和第二 IGBT管Q2 并联的续流二极管是导通的)，经过整流滤波的直流电压DC对第一线 圈绕组Nl进行正向充电，当功率达到预设功率之后，关断第二 IGBT 管开关元件Q2，则实现了零电压关断。第二阶段当第二 IGBT管开 关元件Q2关断之后，第一线圈绕组Nl对第二电容C2进行正向充电， 第二 IGBT管开关元件Q2的发射极端的电位不断上升。当第一 IBGT管 开关元件Q1的发射极和集电极两端的电压变为零时，电路进入到下一 个阶段。第三阶段与第一 IGBT管开关元件Q1并联的续流二极管导 通，第一线圈绕组N1对第二电容C2和第三电容C3继续进行正向充电， 充电的电流不断减小，第二 IBGT管开关元件Q2的发射极端电压不断 缓慢上升。当电流为零的时候，电压达到最大值。此时开通第一IGBT 管开关元件Q1，则实现了零电压和零电流开通。第四阶段第三电容 器C3通过导通的第一IGBT管开关元件Ql对第一线圈绕组Nl进行反 向充电，同时第二电容C2也对第一线圈绕组Nl进行反向充电。第二 IGBT管开关元件Q2发射极端电压开始下降，反向充电电流不断增加，当第一 IGBT管开关元件Q1两端电压达到零的时候，关断第一 IGBT管 开关元件Ql,从而实现零电压关断。第五阶段当第一 IGBT管开关 元件Ql关断之后，第二电容C2继续向第一线圈绕组Nl进行反向充电， 因此第二 IGBT管的发射极端电压不断下降，当达到零时，和第二IGBT 管开关元件Q2并联的续流二极管导通，随后再开通第二 IGBT管开关 元件Q2，从而实现了一个周期的循环。图1中所示的电路元件的配置特征是由于第三电容C3起到储存 电能，进行谐振和钳制IGBT管两端峰值电压的作用，因此要釆用一个 较大的电容，其值大约为第二电容C2的大小的20多倍，参考值为4uf。 第二电容C2起到快速充放电，从而可以使第二 IGBT管幵关元件Q2的发射极的端电压快速变化，实现高频操作，因此要釆用一个相对较小 的电容值，参考值为0.2uf。由第一 IGBT管开关元件Q1和第二 I恥T 管开关元件Q2所产生的电压等于整流滤波后的DC直流电源VI)C，也 就是220**=311V 因此即使考虑如雷电电涌或者突然电压降这些紧 急情况，可以釆用600V耐压值的IGBT管开关元件。图2示出了当频率固定时输入功率和IGBT管开关元件的控制通断 的占空比之间的关系。由于输入功率的大小主要是由第二 IGBT管开关 元件Q2导通时对第一线圈绕组Nl充电时间的长短来决定的，所以由 图可见输入功率随着IGBT管开关元件的控制通断的占空比的增大而 增大。当占空比的值小于a时，电路结构为硬幵关形式。图3示出了当IGBT管开关元件的控制通断的占空比固定时输入功 率和频率之间的关系。因为频率越大， 一个周期内对第一线圏绕组N1 充电的时间就越短，所以输入功率就越小。因此随着频率的增大，输 入功率减小。因此本发明变换器可以通过调频或者调节占空比来实现 改变输入功率的作用。
权利要求
1、一种微波炉电源软开关高频变换器，其特征在于包括有交流电源(AC)、滤波器电路(1)、整流电路(2)、第一电感(L1)、第一电容(C1)、第一IGBT管开关元件(Q1)、第二IGBT管开关元件(Q2)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、漏磁变压器(T)、半波电压倍增器整流电路(DU)，其中交流电源(AC)通过滤波器电路及整流电路将整流后的电压加到由第一电感(L1)和第一电容(C1)串联构成的直流滤波器电路，直流滤波器电路输出的直流电压施加给包括第三电容(C3)和漏磁变压器T的第一线圈绕组(N1)的串联电路，第一IGBT管开关元件(Q1)和第二IGBT管开关元件(Q2)串联，包括第三电容(C3)和漏磁变压器(T)的第一线圈绕组(N1)组成的串联电路与第一IGBT管开关元件(Q1)并联，第二电容(C2)并联到第二IGBT管开关元件(Q2)，半波电压倍增器整流电路(DU)的输入端与漏磁变压器(T)的第二线圈绕组(N2)的输出端连接，半波电压倍增器整流电路(DU)的输出端分别与微波炉磁控管(M)的阴极和阳极连接，漏磁变压器(T)的第三线圈绕组(N3)的输出端与微波炉磁控管(M)的阴极连接。
2、 根据权利要求1所述的微波炉电源软开关高频变换器，其特征在于 上述第一 IGBT管开关元件(Ql)、第二 IGBT管幵关元件(Q2 )都并联一个 续流二极管。
3、 根据权利要求1所述的微波炉电源软开关高频变换器，其特征在于 上述第一 IGBT管开关元件(Ql)、第二 IGBT管开关元件(Q2 )与按预定频 率产生方波、并通过驱动信号控制开关管通断的控制驱动电路连接。4、根据权利要求l所述的微波炉电源软开关高频变换器，其特征在于 上述滤波器电路(1 )为EMI滤波器电路。
全文摘要
本发明是一种微波炉电源软开关高频变换器。包括有交流电源(AC)、滤波器电路、整流电路、第一电感(L1)、第一电容(C1)、第一IGBT管开关元件(Q1)、第二IGBT管开关元件(Q2)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、漏磁变压器(T)、半波电压倍增器整流电路(DU)。本发明能在很宽的输出功率范围内实现开关功率管的零电流开通或关断，从而使电路开关功率损耗降到最小，能够输出稳定的高压电源，并对输出功率进行很好的调节。此外，本发明变换器可以通过调频或者调节占空比来实现改变输入功率的作用。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的微波炉电源软开关高频变换器。
文档编号H02M7/10GK101232752SQ20081002591
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者军 汪, 章国宝 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司