Источник питания свч-печи
Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение надежности. Источник питания содержит силовой высоковольтный трансформатор 1, мостовой выпрямитель 2, ключевой элемент 3, резисторы 4, 7 и 9, магнетрон 5, блок 6 управления и лавинные диоды 8. При включении ключевого элемента 3 магнетрон 5 работает, когда напряжение на нем превышает порог генерации. При снижении напряжения ниже этого порога ток через магнетрон 5 прекращается и ключевой элемент 3 выключается. Изменением угла открывания ключевого элемента 3 регулируется средняя СВЧ-мощность. Цель достигается введением мостового выпрямителя 2 и резисторов 4 и 7, с помощью которых снижаются напряжение холостого хода, уровень ограничения перенапряжений и напряжение на ключевом элементе 3. 1 ил.
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в технике генерирования сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний, например для питания СВЧ-печей. Цель изобретения повышение надежности. На чертеже приведена структурная электрическая схема источника питания СВЧ-печи. К вторичной высоковольтной обмотке силового высоковольтного трансформатора 1 подключен мостовой выпрямитель 2. Положительный вывод выпрямителя через ключевой элемент 3 (тиристор) и резистор 4 соединен с анодом магнетрона 5. Оба вывода резистора 4 соединены с блоком 6 управления. С этим же блоком соединен управляющий электрод ключевого элемента 3. Резистор 7 одним выводом подключен к положительному выводу выпрямителя 2, а вторым к аноду магнетрона 5. Параллельно магнетрону подключена цепочка лавинных диодов 8, один из которых зашунтирован резистором 9. Катод магнетрона соединен с отрицательным выводом выпрямителя 2. Блок 6 управления по структуре и режиму работы аналогичен блоку управления прототипа. Цепь накала магнетрона на чертеже не показана. Устройство работает следующим образом. Первичную обмотку трансформатора 1 подключают к сети. Питание подают также на блок 6 управления и накал магнетрона 5. Тиристор закрыт, тока через диоды 8 и магнетрон 5 нет. При подаче импульса с блока 6 управления на управляющий электрод ключевого элемента 3 он открывается. Ток через магнетрон 5 идет лишь в том случае, если напряжение на его аноде выше порога генерации. Поскольку напряжение на магнетрон поступает с мостового выпрямителя 2, меняясь от "0" до амплитуды и обратно, магнетрон каждый полупериод работает несколько меньше 10 мс, когда напряжение на нем превышает порог генерации. При снижении напряжения ниже этого порога ток через магнетрон прекращается, и ключевой элемент 3 выключается. В следующий полупериод процесс повторяется. Меняя угол открывания ключевого элемента 3, можно регулировать среднюю СВЧ-мощность. С той же целью можно как и с герконом менять пропускаемое через ключевой элемент 3 в единицу времени четное количество полусинусоид (чтобы не намагнитился сердечник трансформатора 1). Возможно и смешанное регулирование. Напряжение обратной связи по току магнетрона 5, снимаемое с резистора 4, подается на блок 6 и служит для стабилизации тока магнетрона. Обратная связь по напряжению может быть получена, если резистор 7 разделить на два и с меньшего по номиналу подать напряжение на блок 6. Это может понадобиться, например, и для синхронизации работы блока 6. Поскольку магнетрон 5 в данном источнике питания работает два полупериода сетевого напряжения, а не один, необходимая амплитуда напряжения холостого хода на аноде магнетрона для получения того же уровня СВЧ-мощности - снижается с 6,2
10% кВ до 4,210% кВ. Выбором номинала резистора 7 (50 150 кОм) нетрудно поставить магнетрон 5 на порог генерации (
З,6 кВ). Таким образом, на резисторе 7 (и параллельном ему ключевом элементе 3) амплитуда напряжения не превышает 1 кв. Это и позволяет сделать надежный ключ всего на одном полупроводниковом приборе, т.е. существует достаточно широкая номенклатура тиристоров с рабочим напряжением выше 1 кВ. Кроме тиристоров в качестве ключевого элемента 3 могут быть использованы транзисторы и, разумеется, герконы. Поскольку максимальная амплитуда напряжения холостого хода не превышает 4,2 + 10%<4,7 кВ, уровень ограничения перенапряжений может быть снижен с 8 до 5 кВ. Это, в свою очередь, позволяет ослабить изоляцию всех высоковольтных элементов источника питания. При возникновении перенапряжений они выпрямляются мостом 2 и при работающем магнетроне 5 (ключевой элемент 3 открыт) эффективно подавляются. Если ток через магнетрон прекратился, а ключевой элемент 3 еще открыт, возникшее перенапряжение открывает магнетрон и тем самым подавляется. Гораздо опаснее перенапряжения для источника питания в других режимах его работы. 1. Ключевой элемент 3 и магнетрон 5 закрыты. Накал есть. При возрастании уровня напряжения ток через магнетрон идет и при закрытом ключевом элементе 3 через резистор 7. Для перенапряжений малых энергий этого достаточно. Если энергия велика, ключевой элемент 3 открывается током "dU/dt" (это для него не опасно, т.к. скорость нарастания тока и его величина ограничены магнетроном 5). Далее как в предыдущем случае. 2. Магнетрон 5 закрыт. Накала нет, ключевой элемент 3 закрыт. На цепь диодов 8 поступает суммарный ток: через резистор 7 и ток "dU/dt" через ключевой элемент 3. Затем он проходит через диоды 8 (кроме зашунтированного) и резистор 9. Это первая ступень. На второй ступени начинается отпирание ключевого элемента 3. Ток через него, цепь диодов 8 и резистор 9 нарастает. Зашунтированный им диод 8 еще закрыт, т.к. падение напряжения на резисторе 9 при данной величине обратного тока еще не достаточно для открывания этого диода. 3. Третья ступень. Ключевой элемент 3 и зашунтированный диод 8 открыты. Уровень ограничения на всех этапах работы такого комплексного ограничителя перенапряжений не превышает 5 кВ. Не опасен такой режим работы и для ключевого элемента 3, т.е. снова скорость нарастания тока и его конечная величина ограничены цепью диодов 8 и резистора 9. Ступенчатая работа указанной цепи ограничения позволяет эффективно подавлять весьма значительные перенапряжения. Таким образом, в предлагаемом источнике питания примерно в 1,5 раза снижены напряжение холостого хода и уровень ограничения перенапряжений, а напряжение на ключевом элементе 3 снижено не менее чем в 3 раза. Это позволяет снизить стоимость источника питания.
Формула изобретения
Источник питания СВЧ-печи, содержащий силовой высоковольтный трансформатор, магнетрон, анод которого заземлен, а катод соединен с анодом через цепочку последовательно соединенных лавинных диодов, один из которых шунтирован первым резистором, ключевой элемент, управляющий электрод которого соединен с выходом блоком управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены мостовой выпрямитель, входные плечи которого соединены с выводами высоковольтной обмотки силового трансформатора, минусовый вывод с катодом магнетрона, а плюсовый вывод с одним силовым выводом ключевого элемента и через введенный второй резистор с анодом магнетрона, третий резистор, включенный между другим силовым выводом ключевого элемента и анодом магнетрона, при этом выводы третьего резистора подсоединены к другому выходу блока управления.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000
