專利名稱：頻率可變型變頻微波爐及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種頻率可變型變頻微波爐及其控制方法，特別是涉及一種通過給微波爐中產生電子波的磁控管提供大小不變的電源，延長前述磁控管的驅動保持時間，改善加熱效率及變頻器動作的可靠性的頻率可變型變頻微波爐及其控制方法。
背景技術：
圖1是一般的變頻微波爐的結構圖，以下參照該圖對以往發明的變頻微波爐的結構和驅動原理進行說明。
微波爐是一種采用介質加熱方式、利用高頻的烹飪機器。前述介質加熱方式是把食物放入爐腔通過輻射微波使前述食物中包含的水分子振動進行加熱的方式，與從食物的表面開始加熱的普通的加熱烹飪方式不同，是先從食物的內部進行加熱。因此，通常微波爐利用波長是TV電波波長的1/10的短微波。
前述產生微波的加熱源由一種被稱作磁控管(magnetron)2的特殊的兩極真空管構成，通過輸出天線把前述微波集中到食物上進行加熱。此外，前述微波共振的內部空間被稱作爐腔1，該爐腔1內具有旋轉的轉盤，以使食物被均勻加熱。
此外，前述微波爐包含在外殼上形成的烹飪命令輸入部(未圖示)，使用者能夠輸入烹飪命令；顯示部(未圖示)，用來顯示對應于從前述烹飪命令輸入部輸入的烹飪命令所剩余的時間或者進行的時間；和使前述空腔1的前面開閉的爐門(未圖示)。
此外，工業交流電源部4提供一般的家庭用220V-60Hz的工業交流電源，用于驅動前述磁控管2，該工業交流電源經前述變頻器3被變換為約4000V以上的高輸出直流電壓，供給前述磁控管2。通過這種方式，磁控管2被驅動，對前述空腔1中的食物進行加熱、烹飪。
圖2是現有變頻微波爐的動作方塊圖，參照該圖對以往的變頻微波爐進行更進一步的詳細說明。
由前述工業交流電壓部4提供的工業交流電源經過由橋式整流二極管構成的直流電壓部5被整流并且變平滑后，輸入到開關部6。
前述開關部6，基于微型計算機9的控制，利用從前述直流電壓部5施加的直流電源，通過開/關驅動多個開關元件生成交流電壓，該交流電壓輸出到前述磁控管驅動電壓部7。前述磁控管驅動電壓部7把從前述開關部6施加的交流電壓變換成適合于驅動磁控管的高輸出直流電壓輸出到前述磁控管2。
此外，以往的變頻微波爐還可以包含保護電路部8，用于測定輸入到前述開關部6的直流電壓部5的直流電壓的大小，在前述直流電壓大于基準電壓的情況下，為了防止前述開關部6的開關元件損壞而關閉前述開關部6，為了方便，變頻器3的方塊里所指定的包括前述直流電壓部5、開關部6、磁控管驅動電壓部7、保護電路部8以及微型計算機9。
然而，由前述工業交流電壓部4供給的家庭用交流電源的電壓/電流的大小隨地區或者時間段會產生波動，這種交流電源的波動除了會使從前述直流電壓部5生成的具有脈動成分的直流電源發生變化以外，從接收了該直流電源并進行開關動作的前述開關部6生成的交流電壓、從施加了該交流電壓的前述磁控管驅動電壓部7生成的高輸出直流電壓也相繼發生變化。
因此，作為烹飪食物的加熱源的磁控管2的輸出值也隨前述工業交流電源的變動程度而變動，盡管使用者輸入相同的烹飪命令而食物的烹飪狀態卻不一定，因此必須更進一步加熱，給使用者帶來麻煩。
總之，前述磁控管2，若不從前述磁控管驅動電壓部7施加大于基準電壓的高輸出直流電壓，則不能夠動作，基于前述工業交流電源的變動，被施加小于前述基準的直流電壓時，作為加熱源也不動作，所以前述磁控管2的驅動時間被縮短。
因此，由于如前述磁控管2的驅動時間縮短，所以加熱效率減少，存在不能保持恒定的加熱輸出的問題，并且，若前述工業交流電源的劇增或者劇減，會使前述開關部6的開關元件受到破壞，產品的耐用性變差。
發明內容
本發明是為了解決前述現有技術的問題點而提出的，其目的是提供一種根據提供給變頻器的工業交流電源的變動，使產生交流電壓的開關部的開關動作頻率可變，前述磁控管的驅動保持時間被延長，從而改善變頻微波爐的加熱效率和可靠性，并且，能夠防止內部元件的破損的頻率可變型變頻微波爐及其控制方法。
為了解決前述課題，根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的特征在于，具有產生電子波的磁控管；直流電壓部，用于把作為變頻器驅動電源的工業交流電源整流為直流電源并使其平滑；開關部，利用從前述直流電壓部施加的直流電源，使多個開關元件進行開關產生用于驅動產生電子波的磁控管的交流電壓；變頻部，基于經前述直流電壓部整流并且變平滑的直流電源的大小，前述開關部的動作頻率可變，從前述開關部輸出的交流電壓能夠保持恒定值；和磁控管驅動電壓部，把從前述開關部輸出的交流電壓變換為高輸出的直流電壓，傳遞到前述磁控管。
此外，根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的控制方法的特征在于，具有第一步驟，把工業交流電源整流為直流電源并使其平滑；第二步驟，對應于經前述第一步驟整流并且變平滑的直流電源的變化，開關元件的動作頻率可變；和第三步驟，根據經前述第二步驟可變的頻率，通過前述開關元件進行開關動作，利用由此生成的交流電壓，來驅動磁控管。
圖1是表示一般的變頻微波爐的結構的圖。
圖2是以往的變頻微波爐的動作方塊圖。
圖3是表示根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的結構的圖。
圖4是詳細表示圖3中變頻部的圖。
圖5a至圖5c是分別表示以往的及本發明的頻率可變型變頻微波爐產生的電壓及頻率的波形的圖。
圖6a和圖6b是分別表示以往的及本發明的開關部的輸出電壓及磁控管的驅動電壓的波形的圖。
圖7是用于說明根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的控制方法的流程的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。
如圖3所示，根據本發明的頻率可變型變頻微波爐具有工業交流電壓部10，用于供給220V-60Hz的工業交流電源；磁控管30，用于產生電子波；和變頻部20，利用從前述工業交流電壓部10施加的交流電源，產生大于4000V用于驅動磁控管的直流電壓，通過把該高輸出直流電壓施加到前述磁控管30，對微波爐中的食物進行加熱、烹飪。
前述變頻器20包含由橋式(整流)二極管構成的直流電壓部22，用于把前述工業交流電壓部10的交流電源整流并且使其變平滑；和開關部23，利用經前述直流電壓部22整流并變平滑的直流電壓，通過開關元件被開關驅動產生交流電壓。
此外，前述變頻器20包含變頻部24，基于前述直流電壓部22的直流電壓的大小，通過使前述開關部23中的開關動作頻率可變，使得從前述開關部23輸出的交流電壓保持恒定的電平；和磁控管驅動電壓部29，把經前述變頻部24使前述開關部23的動作頻率可變，從而使從前述開關部23輸出恒定電平的交流電壓變換為適合驅動前述磁控管30的高輸出直流電壓，驅動前述磁控管30。
雖然本說明書中從前述工業交流電壓部10供給的工業交流電源是220V-60Hz，但是，可以因國家、地區而異，此外，用于驅動前述磁控管30所要求的直流電壓以大于4000V為例，也可以根據產品生產者的不同設定為不同的數值。
此外，前述變頻部20包含驅動電流感測部21，用于感測從前述工業交流電壓部10供給的交流電源的變動程度，也就是，感測用于驅動變頻器20的電流的變動程度；和保護電路26，用于在前述直流電壓部22的直流電壓大于基準電壓的情況下，為了保護前述開關部23的開關元件而關閉前述開關部23的動作。
前述變頻部20還包含微型計算機27，根據從設在微波爐的外殼上的烹飪命令輸入部所輸入的烹飪命令控制微波爐的輸出的同時，根據前述驅動電流感測部21所感測的驅動電流的變動程度輸出控制信號，使得前述開關部23的動作頻率可變。
最后，和通常的變頻微波爐同樣，前述開關部23和前述磁控管驅動電壓部29之間用兩側線圈比是1∶20至1∶40的變壓器28連接。因此，根據前述變壓器28的線圈比，把通過前述開關部23中開關動作而產生的交流電壓增加20倍至40倍。
總之，從前述開關部23產生的交流電壓通過前述變壓器28變成高倍的交流電壓，磁控管驅動電壓部29接收該高倍的交流電壓并變換為直流電壓，把高輸出的直流電壓施加到磁控管30。
此外，前述變頻部24，根據前述直流電壓部22的直流電壓的大小使前述開關部23的開關元件被開/關，使得開關動作的頻率可變，基本上，在前述直流電壓部22的直流電壓值小于基準電壓的情況下，施加到前述開關部23的驅動脈沖的高(high)區間被延長。這樣，利用前述高區間之間施加的直流電壓進行開關動作的前述開關部23輸出高的交流電壓。
另一方面，前述變頻部24，在前述直流電壓部22的直流電壓值超過基準電壓的情況下，由于施加到前述開關部23的驅動脈沖的高區間被縮短，施加的用于驅動開關的直流電壓變小，從開關部23輸出的交流電壓變低。
如前述若從前述直流電壓部22施加低的直流電壓，開關部23，通過前述變頻部24的頻率可變控制而產生矯正后的高的交流電壓，該交流電壓通過前述變壓器28和前述磁控管驅動電壓部29施加到前述磁控管30，該加熱輸出值變高。
此外，前述開關部23從前述直流電壓部22施加高的直流電壓，通過前述變頻部24的頻率可變控制而產生矯正后的低的交流電壓，該交流電壓通過前述變壓器28和前述磁控管驅動電壓部29施加到前述磁控管30，該加熱輸出值變低。結果，驅動前述磁控管30保持恒定大小的加熱輸出值。
圖4是詳細表示本發明的變頻部24的圖。
如圖4所示，前述變頻部24由下列構成直流電壓施加節點24a，施加經直流電壓部22整流并變平滑的直流電壓；電流部24b，通過在前述直流電壓施加節點24a施加的電壓流過電流，由至少一個以上的阻抗R24a、R24b構成；和集成電路24c，根據前述電流部24b流過電流的大小使前述開關部23的動作頻率可變。
這里，前述集成電路24c是根據輸入的電流大小輸出的脈寬可變的集成電路，是頻率可變時通常使用的集成電路。在施加流經前述電流部24b的低的電流的情況下，前述脈寬被擴展，輸出具有低頻率的脈沖，施加高的電流的情況下，前述脈寬被縮短，輸出具有高頻率的脈沖。
此外，前述變頻部24包含晶體管T24，其基極端和前述電流部24b連接，其集電極端和前述集成電路24c連接，其發射極端和R24c連接。因此，根據從前述晶體管T24的基極端輸入電流的大小決定前述晶體管T24的集電極端電流的大小，該電流施加到前述集成電路24c，控制頻率可變。
另一方面，圖5a是本發明中不進行頻率可變控制過程的前述開關部23的輸出電壓波形G1，與根據以往發明的變頻微波爐的動作相同。圖5a的波形G1，為波形比較只概略表示前述開關部23生成的交流電壓的包絡線。
如圖5a所示，根據前述開關部23的開關動作而生成的交流電壓的包絡線波形的周期是8ms，峰值約為170V，它跟隨類似施加到前述開關部23的如圖5b所示的直流電源的波形G0。
例如，變頻微波爐中為了驅動磁控管，前述開關部23輸出的電壓必須大于100V的情況下，由于前述波形的開始和結束的部分中陰影區域(0～100V以下)實質上沒有驅動前述磁控管30，所以前述磁控管30只有在驅動時間T作為加熱源被利用。
總之，由于對應于前述開關部23輸出的電壓，前述磁控管的驅動時間T不足，所以磁控管的驅動效率，也就是加熱效率變差。
此外，前述開關部23的輸出波形G1，跟隨類似由前述直流電壓部22供給到前述開關部23的具有脈動成分的直流電源的波形G0，由于前述直流電源是把實時變動的工業交流電源整流并且使其變平滑后的產物，所以前述開關部23的輸出電壓的波形G1隨供給電源的變動而變動，因此，由于磁控管的驅動時間T不同從而不能夠得到穩定的輸出。
圖5b是表示基于從本發明的變頻部24輸入到前述開關部23的直流電源的波形G0，用于控制前述開關部23的動作頻率而輸出的頻率(Hz)的圖。
如圖5b所示，在施加170V的峰值電壓的情況下，前述變頻部24輸出約27000Hz的高頻率，在具有脈動成分的電壓大小為40V的情況下，前述變頻部24輸出約1600Hz的低頻率。因此，生成與從前述直流電壓部22施加的電壓大小相對應的頻率，通過把該頻率輸出到前述開關部23，使前述開關部23中的開關頻率可變，產生恒定大小的交流電壓，使得前述磁控管30具有恒定的輸出值。
圖5c是表示對應于前述圖5b所示的變頻部24的頻率可變控制，前述開關部23輸出的電壓波形G2的圖。與不進行頻率可變控制情況下的圖5a的波形G1對比。
圖5c，通過頻率可變控制，圖5a的波形G1中陰影部分也就是實質上不能夠驅動磁控管30的時間被縮短。通過頻率可變控制，前述陰影部分的電壓值上升，具有峰值電壓值，通過使上面鼓起的部分變平整，變換成矩形波。
前述磁控管30的驅動時間T’比圖5a的驅動時間T延長了，增加了加熱效率，而且，在隨著前述輸入的工業交流電源的劇增，直流電壓的峰值上升的情況下，通過頻率可變控制，峰值能夠被限定在一定的水平內，因此能夠預防開關部23的開關元件的破損。
圖6a是如前述圖5a所示的頻率可變控制前的開關部23輸出的交流電壓的波形通過實驗獲得的波形G1’，與根據以往發明的變頻微波爐的動作相同。
圖6a中上面的波形G1’是前述開關部23基于從前述直流電壓部22施加的直流電源而生成的交流電壓的波形，是不進行頻率可變控制而輸出的波形。下面的波形G1”是由此生成的磁控管的驅動電壓的波形。
圖6a中，磁控管的驅動電壓G1”的實線保持4000V電平的時間在一個波形(8ms)中不過4ms，這與圖5a中磁控管驅動時間T相同。
另一方面，圖6b中上面的波形G2’是頻率可變控制后，前述開關部23輸出的120Hz的矩形波交流電壓，下面的波形G2”是由此生成的磁控管的驅動電壓的波形。
圖6b中，磁控管驅動電壓G2”的4000V電平的保持時間占總的8ms中的7ms，這與圖5c的磁控管驅動時間T’相同。也就是說，根據本發明，前述磁控管的驅動時間在一個波形中從原有的4ms增加到7ms，微波爐的輸入電壓對磁控管的驅動效率、也就是加熱效率增加了。
圖7是表示根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的控制方法的流程的順序圖。
根據本發明的頻率可變型變頻微波爐的控制方法，首先，把供給家庭的工業交流電源整流成具有120Hz脈動的直流電源并且使其變平滑。(S1)此時，為了防止供給的交流電源隨前述工業交流電源的實時變動而劇增或者銳減時可能對內部元件的破壞，把前述直流電源的大小與基準電壓比較(S2)。結果，在前述直流電源的大小大于基準電壓的情況下，前述變頻電路的動作被制動，從而保護內部元件。
如果前述直流電源的大小小于基準電壓，基于經前述整流并且平滑后的直流電源的變動而不同的電流量被加到變頻部的集成電路。(S3)于是，前述頻率可變控制部，根據施加的電流的大小，使決定開關部的開關動作的動作頻率可變。(S4)此時，進行可變控制，在前述直流電源的大小小于基準電壓的情況下，前述開關元件的動作頻率被降低，在超過基準電壓的情況下，前述開關元件的動作頻率被提高。
前述開關部由于通過可變控制后的頻率來驅動前述開關元件，所以前述磁控管驅動電壓部輸出具有恒定大小的磁控管驅動電壓來驅動磁控管。(S5)如上述結構的本發明的頻率可變型的變頻微波爐及其控制方法，基于供給到前述開關部的直流電源的大小對前述開關部的動作頻率進行可變控制，從而前述開關部產生矩形波的交流電壓，由此，保持驅動磁控管時間比以往延長，因此，微波爐的加熱效率被提高，同時，隨前述輸入電源的劇增而上升的開關部的峰值電壓，通過頻率可變控制被限定，因此，能夠保護內部元件，使其穩定。
權利要求
1.一種頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，包括磁控管，用于產生電子波；直流電壓部，用于把作為變頻器驅動電源的工業交流電源整流為直流電源并使其平滑；開關部，利用從前述直流電壓部施加的直流電源，使多個開關元件進行開關產生用于驅動產生電子波的磁控管的交流電壓；變頻部，基于經前述直流電壓部整流并且變平滑的直流電源的大小，改變前述開關部的動作頻率，使從前述開關部輸出的交流電壓能夠保持恒定值；和磁控管驅動電壓部，把從前述開關部輸出的交流電壓變換為高輸出的直流電壓，傳遞到前述磁控管。
2.根據權利要求1所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，更進一步包括驅動電流感測部，用于感測被加到前述直流電壓部的交流電源的電流的大小。
3.根據權利要求2所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，更進一步包括微型計算機，基于使用者的烹飪命令，和前述驅動電流感測部感測的驅動電流來控制微波爐的輸出。
4.根據權利要求1所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，更進一步包括保護電路部，在前述直流電壓部的直流電源的大小在基準電壓以上的情況下，為了保護前述開關元件而關閉前述開關部的動作。
5.根據權利要求1所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，前述變頻部，包括直流電壓施加節點，被施加前述直流電壓部的直流電源；電流部，基于施加在前述直流電壓施加節點的直流電壓的大小，供給為使前述開關部動作的開關電流；和集成電路，基于從前述電流部供給的開關電流的大小，生成不同的頻率，將其輸出到前述開關部。
6.根據權利要求5所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，前述變頻部，更進一步包括晶體管，其基極端和前述電流部連接，其集電極端和前述集成電路連接。
7.根據權利要求5所述的頻率可變型變頻微波爐，其特征在于，前述集成電路，在從前述電流部供給的電流不足基準電流的大小的情況下，降低前述開關部的動作頻率，在前述電流部的電流超過前述基準電流的大小的情況下，提高前述開關部的動作頻率。
8.一種頻率可變型變頻微波爐的控制方法，其特征在于，包含，第一步驟，把工業交流電源整流為直流電源并使其平滑；第二步驟，對應于經前述第一步驟整流并且變平滑的直流電源的變化，改變開關元件的動作頻率；第三步驟，根據經前述第二步驟被改變的頻率，通過前述開關元件進行開關動作，利用由此生成的交流電壓，來驅動磁控管。
9.根據權利要求8所述的頻率可變型變頻微波爐的控制方法，其特征在于，前述第一步驟，包含在前述直流電源的大小在基準電壓以上的情況下，為了保護前述開關元件而對開關動作進行制動的過程。
10.根據權利要求8所述的頻率可變型變頻微波爐的控制方法，其特征在于，前述第二步驟，包含在直流電源的大小不足基準電壓的情況下，降低前述開關元件的動作頻率，在超過基準電壓的情況下，提高前述開關元件的動作頻率。
全文摘要
提供一種頻率可變型變頻微波爐及其控制方法。該頻率可變型變頻微波爐包括磁控管，用于產生電子波；直流電壓部，用于把作為變頻器驅動電源的工業交流電源整流為直流電源并使其平滑；開關部，利用從前述直流電壓部施加的直流電源，使多個開關元件進行開關產生用于驅動產生電子波的磁控管的交流電壓和變頻部，基于經前述直流電壓部整流并且變平滑的直流電源的大小，前述開關部的動作頻率可變，從前述開關部輸出的交流電壓能夠保持恒定值；磁控管驅動電壓部，把從前述開關部輸出的交流電壓變換為高輸出的直流電壓，傳遞到前述磁控管。與以往的變頻微波爐相比改善了變頻器的動作，延長了保持驅動磁控管的時間，微波爐的加熱效率以及動作可靠性都得到提高。
文檔編號F24C7/02GK1518398SQ200310117978
公開日2004年8月4日 申請日期2003年11月26日 優先權日2003年1月27日
發明者韓盛軫, 申東鳴 申請人:Lg電子株式會社