专利名称：高频加热装置的逆变电源控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及比如用作具有磁控管的微波炉那样的高频加热装置的电源部的逆变电源，本发明特别是涉及进行保护动作的控制电路。
背景技术：
一般，逆变电源将来自交流电源的交流输出变换为直流输出，通过逆变器，将PWM控制信号这样的启动信号输入到开关元件的栅极中，由此，将该直流输出变换为所需的交流输出，向高频加热装置供电。此时，对逆变电源整体进行控制的控制电路检测电流、电压的异常、高频加热装置的温度异常，抑制它们的异常、停止逆变电源的振荡，但是，在许多场合这些控制通过微型计算机进行。图6表示已有实例。在图6中，通过微型计算机MC，借助变流器6检测输入电流异常，通过感热部15检测高频加热装置的温度异常和开关元件7的驱动电压异常。
另外，比如，在用作微波炉那样的高频加热装置的电源部的逆变电源中，在许多场合，上述开关元件采用IGBT(绝缘栅极双极晶体管)元件。该IGBT元件为将MOS-FET和双极晶体管组合而形成单片的元件，其特征在于MOS-FET所具有的低驱动电能，高速开关特性、与双极晶体管的低电阻。
另一方面，人们还知道，在控制电路中，不借助采用微型计算机的数字电路，而通过模拟电路，分别检测电流异常、电压异常、温度异常，停止逆变电源的振荡(比如，JP特开2002-354659号文献)。
但是，电流异常检测的目的在于检测因磁控管的破坏等功率降低、输入电流下降时的输入电流异常，在其原因消除之前，保持该检测状态。但是，在过去的模拟电路中，由于即使在因其它的电压异常、温度异常，使振荡停止的情况下，仍检测输入电流异常，故具有在消除电压异常、温度异常，再次开始运转时，必须一次性地重新起动电流异常检测，难以自动复位的问题。
此外，在采用IGBT元件的微波炉用的逆变电源中，虽然IGBT元件具有象上述那样优良的特性，但是在其结构方面，因过电流具有误动作的危险，另外，还包括与其它的元件相比较，其受到的过热的影响最大，具有破坏元件的可能性的缺点，由此，考虑到该特性，必须从过电流保护等的安全方面特别是对其异常进行监视，另外，必须还针对磁控管、PWM这样的其它的组成部件，从安全方面监视其异常，这样，针对该温度异常、电压异常和电流异常综合地监视，进行保护的必要性较高。在此场合，具有在保养时、重新评估安全基准时等期间，必须改变这些异常的监视等级的情况。另外，具有即使在出厂时的情况下，必须对应于所采用的国家改变监视等级的情况。
但是，由于过去的逆变电源的保护装置的控制采用微型计算机，在该微型计算机中预先设定监视等级，故一般其改变困难。此外，在采用微型计算机的场合，还具有装置的成本不降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的问题，提供一种高频加热装置的逆变电源控制电路，其容易实现异常消除后的自动复位，另外，考虑IGBT元件这样的开关元件的特性，实现成本低，可容易改变监视等级。
为了实现上述目的，本发明的高频加热装置的逆变电源的控制电路将来自交流电源的交流输出变换为直流输出，通过逆变器将基于启动信号的驱动信号提供给开关元件，由此，将上述直流输出变换为所需的交流输出，向高频加热装置供电，其特征在于该逆变电源的控制电路包括电源异常检测部，该电源异常检测部具有检测启动信号异常的启动异常检测部、检测温度异常的温度异常检测部、检测开关元件的驱动信号电压异常的电压异常检测部、以及按照保持该检测状态的方式检测输入电流异常的电流异常检测部；逆变器振荡控制部，该逆变器振荡控制部在这些异常检测中的至少1个异常检测输入时，将异常控制信号输出给开关元件，停止逆变电源的振荡，避免受到电源异常的影响，上述启动异常检测部、温度异常检测部、电压异常检测部中的至少1个具有保持阻止电路，该保持阻止电路按照使上述电流异常检测部检测不出基于相应的各异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式，阻止该检测状态的保持，在各异常消除后，在上述电流异常检测部，不使各异常检测的振荡产生停止，可自动复位。
按照上述方案，由于上述启动异常检测部、温度异常检测部、电压异常检测部中的至少1个具有保持阻止电路，该保持阻止电路按照使上述电流异常检测部检测不出基于相应的各异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式，阻止该检测状态的保持，在各异常消除后，在上述电流异常检测部，不使各异常检测的振荡产生停止，可容易地自动复位。
最好，其包括设定异常检测用的基准电压的基准电压设定部，上述启动信号异常检测部通过第1电压比较器，对作为启动信号的PWM控制信号的输出电压，与通过上述基准电压设定部设定的第1基准电压进行比较，检测启动信号异常，上述温度异常检测部包括感热部，该感热部设置于作为开关元件的IGBT(绝缘栅极双极晶体管)元件附近，感受IGBT元件的温度，通过第2电压比较器对对应于该检测温度而产生的电压与通过上述基准电压设定部设定的第2基准电压进行比较，检测温度异常，上述电压异常检测部检测输入到与来自交流电源的输入电压相对应的IGBT元件的栅极中的驱动信号，通过第3电压比较器对已检测的驱动信号电压与通过上述基准电压设定部设定的第3基准电压进行比较，检测电压异常，上述电流异常检测部具有检测来自上述交流电源的输入电流的变流器，一边保持对应于该已检测的输入电流而产生的检测电压，一边通过第4电压比较器，对该保持的检测电压与通过上述基准电压设定部设定的第4基准电压进行比较，检测电流异常。
于是，着眼于IGBT元件的特性，通过模拟电路构成包括其温度和栅极电压的异常检测的电源异常检测部，由此，可实现低成本，另外，可容易通过基准电压设定部，设定异常检测用的基准电压，可容易改变监视等级。另外，可分别进行监视等级的改变，特别是还可改变仅仅IGBT元件的温度异常的监视等级。
最好，上述第1～4电压比较器设置成可分别进行多项比较的单一电压比较器。于是，可形成整体较小的装置，形成更低的成本。
根据参照附图的下述的优选实施例的说明，会更加清楚地理解本发明。但是，实施例和附图是单纯的图示和说明用的，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由所附的权利要求(要求保护的范围)确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一部分。
图1为表示本发明的一个实施例的高频加热装置的逆变电源控制电路的电路图；图2为表示电流异常检测部的电路图；图3为表示启动异常检测部的电路图；图4为表示温度异常检测部的电路图；图5为表示电压异常检测部的电路图；图6为表示过去的高频加热装置的逆变电源控制电路的电路图。
具体实施例方式
下面根据附图，对本发明的实施例进行描述。
图1表示本发明的一个实施例的高频加热装置的逆变电源控制电路的方框图。该逆变电源比如，用作具有磁抗管M的微波炉这样的高频加热装置的电源部，设置于该逆变电源的内部，对整体进行控制的控制电路24也进行避免逆变电源和微波炉受到启动异常、温度异常、电压异常和电流异常的电源异常的影响的控制。
逆变电源包括交流电源1、整流器2、逆变器3、高频变压器4和磁控管驱动部5，从交流电源1通过整流器2，由逆变器3在高频变压器4的初级线圈中产生高频电流，在与该高频变压器4的次级线圈连接的磁控管驱动部5产生倍压整流电能驱动磁控管M。在交流电源1和整流器2之间设置有变流器(CT)6，该变流器6检测来自交流电源1的输入电流。
该逆变器3包括比如，启动信号发生部21，该启动信号发生部21产生PWM控制信号这样的启动信号；逆变电源振荡控制部22，该逆变电源振荡控制部22根据来自启动信号发生部21的信号，进行逆变电源的振荡控制；IGBT驱动部23，该IGBT驱动部23通过借助上述控制，将规定的工作不工作控制信号(驱动信号)输入到IGBT(绝缘栅极双极晶体管)元件7这样的开关元件的栅极中的方式，驱动IGBT元件7；IGBT元件7，该IGBT元件7通过上述工作不工作控制信号产生高频电流。上述逆变电源振荡控制部22在检测上述启动异常、温度异常、电压异常和电流异常中的至少1种异常时，向IGBT元件7的栅极输出异常控制信号，停止逆变电源的振荡。
上述控制电路24包括检测启动信号异常的启动异常检测部31；检测温度异常的温度异常检测部32；电源异常检测部30，该电源异常检测部30具有检测IGBT元件7的驱动信号异常的电压异常检测部33和按照保持该检测状态的方式检测输入电流异常的电流异常检测部34；基准电压设定部25，该基准电压设定部25设定异常检测用的基准电压。
上述基准电压设定部25比如，可通过将规定的电阻与基准电压源连接的方式，容易将启动异常检测用、温度异常检测用、电压异常检测用和电流异常检测用的相应第1～4基准电压Vref1～Vref4设定在所需的电压。另外，也可通过将可变电阻与基准电压源连接，以改变其电阻值的方式设定在所需的电压。在本实例的场合，Vref1、4和Vref2、3分别是共同的。另外，由于针对异常检测信号，提供检测电压产生的电压源，故分别设定相对启动异常检测用的第1基准电压Vref1的第5基准电压Vref5；相对温度异常检测用的第2基准电压Vref2的第6基准电压Vref6，相对电压异常检测用的第3基准电压Vref3的第7基准电压Vref7、相对电流异常检测用的第4基准电压Vref4的第8基准电压Vref8。另外，在各基准电压部分共同的场合，其电压设定更加容易。
以下，在图2～5中，分别具体示出各异常检测部31～34，但是，各图是图1的展开图，为了方便，对于各异常检测部31～34，按照局部重新排列的方式示出。
变流器6的电流(电压)监视图2表示电流异常检测部34。该电流异常检测部34比如，在因磁控管M的破坏等原因，输入的功率降低时，监视作为输入电流异常检测用的与变流器6的输入电流相对应的电压。
上述电流异常检测部34监视变流器6的电压，通过上述基准电压设定部25而设定的第4基准电压Vref4通过电阻R78和R79分压，与第4电压比较器CP4的+侧连接，在变流器6的输出侧设置整流器8(图1)，变换为直流，该输出与晶体管10的基极连接，在第8基准电压Vref8和地之间，连接电阻R77和电容器C74，在该连接点，与晶体管10的集电极连接，并且与第4电压比较器CP4的-侧连接，晶体管10的发射极与地连接。
如果变流器6的输入电流降低，则晶体管10截止，电流开始从电阻R77流向电容器C74，电容器C74的电压上升。该电容器C74的电压上升速度由电阻R77和电容器C74的时间常数确定，考虑启动时的磁控管输出的时间滞后及因异常时的急速振荡停止产生部件损伤的发生防止等，作为基准将该时间常数设定在比如10～20秒的范围内。通过第4电压比较器CP4，对该电容器C74的电压和第4基准电压Vref4进行比较，检测电流异常。将第4电压比较器CP4的输出输入到逆变器振荡控制部22中，晶体管11导通，降低电压比较器12的+侧的电压，如果其绝对值低于其-侧，则该电压比较器12的输出为L(低)，形成异常控制信号。该异常控制信号通过图1的IGBT驱动部23，输入到IGBT元件7的栅极中，该IGBT元件7截止，使逆变电源的振荡停止。
由于电源异常检测部34检测磁控管M的破坏等的输入电流异常，故只要其原因消除、电容器C74的电压释放、而未重新设定，其检测状态保持，即，具有闩锁功能，在电容器C74充电期间，逆变电源的振荡连续地停止。
PWM控制信号(启动信号)的异常监视图3表示启动异常检测部31。由于该启动异常检测部31比如，在因将PWM控制信号作为光信号而传递的光耦合器PC的破坏等原因，PWM控制信号未输入到控制电路24中时，通过杂波等，具有微型计算机误动作的情况，故监测输入控制电路24的启动信号异常检测用的PWM控制信号的输出电压。
上述启动异常检测部31监视来自启动信号发生部21的PWM控制信号的输出电压，通过上述基准电压设定部25设定的第1基准电压Vref1通过电阻R78和R79分压，与第1电压比较器CP1的+侧连接，PWM控制信号通过光耦合器PC，作为光信号而传递，其输出通过电容器C71，与晶体管9的基极连接，在第5基准电压Vref5和地之间，连接电阻R73和电容器C72，在其连接点，与晶体管9的集电点连接，并且与第1电压比较器CP1的-侧连接，晶体管9的发射极与第2电压比较器CP2的输出端连接。
此外，通过与电阻R77和C74的连接点连接电阻R75，该电阻R75还通过二极管D71b连接于第1电压比较器CP1和二极管D71a之间，由此上述启动异常检测部31与上述电流异常检测部34相互连接。该电路在启动异常检测部31中，形成保持阻止电路，该保持阻止电路基于启动异常检测的振荡停止的输入电流异常未由电流异常检测部34检测出的方式，阻止其检测状态的保持。
在来自光耦合器PC的信号不为PWM控制信号的场合，在晶体管9截止的状态，电容器C72的电压上升，第1电压比较器CP1的-侧的绝对值高于+侧，此时，第1电压比较器CP1的输出为L(低)。如果通过二极管D71a，第3电压比较器CP3的-侧的电压也降低，其绝对值低于其+侧，则第3电压比较器CP3的输出为H(高)。
第3电压比较器CP3的输出为H(高)，则逆变器振荡控制部22的晶体管11导通，降低电压比较器12的+侧的电压，该+侧的电压低于-侧，此时，电压比较器12的输出为L(低)，形成异常控制信号。该异常控制信号同样通过图1的IGBT驱动部23，输入到IGBT元件7的栅极，IGBT元件7截止，停止逆变电源的振荡。
另一方面，在启动异常检测时，在电流异常检测部34，根据启动异常的振荡停止检测到电流异常，但是，由于第1电压比较器CP1的输出为L(低)，故通过上述保持阻止电路，向电流异常检测部34的电容器C74的充电电流通过二极管D71b而流动，由此阻止充电。由此，在启动异常消除后，可不产生基于电流异常检测部34的启动异常检测的振荡停止，容易自动复位。
IGBT元件7的温度监视图4表示温度异常检测部32。在该温度异常检测部32中，在比如，磁控管M超负荷，或微波炉的冷却风扇停止，或者在腔内附着食物的气体等，腔内的温度异常地上升的场合，电源衬底上的IGBT元件7的温度上升。由于IGBT元件7与其它的元件相比较，受到上述温度上升的影响最强烈，因过热具有元件破坏的可能性，可能导致逆变电源的失控，故其对于温度异常检测用的监视IGBT元件7的温度的场合最有效。
上述温度异常检测部32监视IGBT元件7的温度，在IGBT元件7附近的，比如，电源衬底上设置热敏电阻这样的感热部15，通过上述基准电压设定部25设定的第2基准电压Vref2通过电阻R32和R33、R34分压，与第2电压比较器CP2的+侧连接，在第6基准电压Vref6与地之间，连接电阻R71和热敏电阻15，这些连接点连接于第2电压比较器CP2的-侧连接，通过第2电压比较器CP2，对对应于热敏电阻15的检测温度而产生的电压，与第2基准电压Vref2进行比较，检测温度异常。
另外，启动异常检测部31的晶体管9的发射极与第2电压比较器CP2的输出端连接。该电路在温度异常检测部32中，形成保持阻止电路，该保持阻止电路按照在电流异常检测部34，未检测基于温度异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式，阻止其检测状态的保持。
如果热敏电阻15的温度上升，则热敏电阻本身的电阻值下降，第2电压比较器CP2的-侧的电压下降，如果其绝对值低于其+侧，则第2电压比较器CP2的输出为H(高)。由于第2电压比较器CP2的输出为H(高)，故逆变器振荡控制部22的晶体管11导通，使电压比较器12的+侧的电压下降，其绝对值低于该-侧，此时，电压比较器12的输出为L(低)，形成异常控制信号。该异常控制信号同样通过图1的IGBT驱动部23，输入到IGBT元件7的栅极中，IGBT元件7截止，停止逆变电源的振荡。
另一方面，在温度异常检测时，在电流异常检测部34，根据温度异常的振荡停止检测到电流异常，但是上述保持阻止电路动作。即，由于即使在温度异常检测的振荡停止时的情况下，PWM控制信号仍从启动信号发生部21连续地输入，故晶体管9的发射极与第2电压比较器CP2的输出端连接，这样，第2电压比较器CP2的输出为H(高)，于是，晶体管9不释放电容器Q72的充电电压，第1电压比较器CP1的-侧的电压上升其输出为L(低)。如果第1电压比较器CP1的输出为L(低)，则电流异常检测部34的电容器C74的充电电流通过二极管D71b而放电，不向电容器C74充电，电流异常检测的功能不运转。由此，在温度异常的消除后，不产生电流异常检测部34的温度异常检测的振荡停止，可容易自动复位。
IGBT元件7的驱动信号电压监视图5表示电压异常检测部33。由于在比如，因电源线路的异常、闪电等，来自交流电源1的输入电压极低的场合，对以IGBT元件7为首的逆变电源的各种元件造成损伤，故该电压异常检测部33监视电压异常检出用的输入到与交流电源1相对应的IGBT元件7的栅极中的驱动信号电压。
上述电压异常检测部33监视IGBT元件7的驱动信号电压，通过上述基准电压设定部25设定的第3基准电压Vref3通过电阻R32和R33、R34分压，与第3电压比较器CP3的+侧连接，在第7基准电压(IGBT元件7的驱动信号电压)Vref7与地之间，连接电阻R85和电阻R74，该分压电阻R85、R74的连接点与第3电压比较器CP3的-侧连接，通过第3电压比较器CP3，对输入到IGBT元件7的栅极的驱动信号电压，与第3基准电压Vref3进行比较，检测电压异常。第3电压比较器CP3的输出输入到逆变器振荡控制部22中，同样，通过IGBT驱动部23，将异常控制信号输入到IGBT元件7的栅极中，IGBT元件7截止，使逆变电源的振荡停止。另外，在本实例中，在电压异常检测部33中，虽然未设置设于启动异常检测部31、温度异常检测部32上的保持阻止电路，但是，也可同样地设置。
象这样，由于在本发明中，启动异常检测部31、温度异常检测部32、电压异常检测部33中的至少1个具有保持阻止电路，该保持阻止电路按照在电流异常检测部34中，未检测出基于相应的各异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式阻止该检测状态的保持，故可在各异常消除后，在电流异常检测部34中不产生各异常检测的振荡停止，自动复位容易。
另外，着眼于IGBT元件7的特性，检测其温度和栅极电压的异常，检测变流器6的电流异常的电源异常检测部30由模拟电路构成，由此，与由采用过去的微型计算机的数字电路构成相比较，可使装置的成本较低，电源衬底上的各异常检测部的设置的设计的自由度也提高。另外，由于可通过基准电压设定部25，容易设定异常检测用的基准电压，故可容易改变监视等级。另外，可分别改变监视等级，特别是考虑IGBT元件7的特性，还改变仅仅其温度异常的监视等级。
此外，在本实施例中，分别具有各电压比较器CP1～CP4，但是，也可采用多项比较可分别进行的单一电压比较器。在此场合，可减小装置的整体尺寸，可进一步降低成本。
如上所述，参照附图，对优选实施例进行了描述，但是，如果是本领域普通技术人员，则在观看本说明书后，容易在显然的范围内想到各种变更和修正方案。因此，这样的变更和修正方案被解释为由后附的权利要求的范围确定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种逆变电源的控制电路，该逆变电源的控制电路将来自交流电源的交流输出变换为直流输出，通过逆变器将基于启动信号的驱动信号提供给开关元件，由此，将上述直流输出变换为所需的交流输出，向高频加热装置供电，其特征在于该逆变电源的控制电路包括电源异常检测部，该电源异常检测部具有检测启动信号异常的启动异常检测部、检测温度异常的温度异常检测部、检测开关元件的驱动信号电压异常的电压异常检测部、以及按照保持该检测状态的方式检测输入电流异常的电流异常检测部；逆变器振荡控制部，该逆变器振荡控制部在这些异常检测中的至少1个异常检测输入时，将异常控制信号输出给开关元件，停止逆变电源的振荡，避免受到电源异常的影响；上述启动异常检测部、温度异常检测部、电压异常检测部中的至少1个具有保持阻止电路，该保持阻止电路按照使上述电流异常检测部检测不出基于相应的各异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式，阻止该检测状态的保持，在各异常消除后，在上述电流异常检测部，不产生基于各异常检测的振荡停止，可自动复位。
2.根据权利要求1所述的逆变电源的控制电路，其特征在于其包括设定异常检测用的基准电压的基准电压设定部；上述启动异常检测部通过第1电压比较器，对作为启动信号的PWM控制信号的输出电压，与通过上述基准电压设定部设定的第1基准电压进行比较，检测启动信号异常；上述温度异常检测部包括感热部，该感热部设置于作为开关元件的IGBT(绝缘栅极双极晶体管)元件附近，感受IGBT元件的温度，通过第2电压比较器对对应于检测温度而产生的电压与通过上述基准电压设定部设定的第2基准电压进行比较，检测温度异常；上述电压异常检测部检测输入到与来自交流电源的输入电压相对应的IGBT元件的栅极中的驱动信号，通过第3比较器对该已检测的驱动信号电压与通过上述基准电压设定部设定的第3基准电压进行比较，检测电压异常；上述电流异常检测部具有检测来自上述交流电源的输入电流的变流器，一边保持对应于已检测的输入电流而产生的检测电压，一边通过第4电压比较器，对该保持的检测电压与通过上述基准电压设定部设定的第4基准电压进行比较，检测电流异常。
3.根据权利要求2所述的高频加热装置的逆变电源的控制电路，其特征在于上述第1～4电压比较器设置成可分别进行多项比较的单一电压比较器。
4.根据权利要求1所述的高频加热装置的逆变电源的控制电路，其特征在于上述高频加热器为微波炉。
全文摘要
启动异常检测部(31)、温度异常检测部(32)、电压异常检测部(33)中的至少1个包括保持阻止电路，该保持阻止电路按照使电流异常检测部(34)检测不出基于相应的各异常检测的振荡停止的输入电流异常的方式，阻止该检测状态的保持。由此，可在各异常的消除后，在电流异常检测部(34)不产生基于各异常检测的振荡停止，容易自动复位。另外，通过由模拟电路，构成电源异常检测部(30)，实现较低成本，另外，可容易改变监视等级。此外，还可改变仅仅关于IGBT元件(7)的温度异常的监视等级。
文档编号H05B6/04GK1799188SQ200480015030
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月25日 优先权日2003年5月30日
发明者宫崎忍, 仲石雅树, 增田慎一 申请人:田渊电机株式会社, 夏普株式会社