專利名稱：磁控管驅動升壓變壓器和磁控管驅動電源的變壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用磁控管進行電介質加熱的高頻加熱器(諸如微波爐)，尤其是使用開關電源驅動磁控管的升壓變壓器的配置，本發明尤其涉及一種包含用于將大功率從市電轉換為高頻、高壓電源來驅動磁控管的變換器的變壓器。
另外，本發明涉及一種使用磁控管進行電介質加熱的高頻加熱器(諸如微波爐)的磁控管驅動升壓變壓器單元，尤其是變壓器結構，用于加強用于加熱磁控管燈絲的加熱器電流的穩定性，和防止電源的短路行為。
背景技術：
至今，作為這種類型的使用開關電源的磁控管驅動升壓變壓器，由于以下的原因，已經使用了圖22所示的升壓變壓器，它包含初級繞組1、次級繞組2、和平行放置在作為U形磁體4和5的相同軸上的加熱器繞組3。
對于經常處理大功率的磁控管驅動電源，對以電壓諧振為基礎的零電壓切換技術(ZVS技術)的使用是主流，使功率半導體器件的負載減輕；在這種ZVS技術中，需要將升壓變壓器的耦合系數設置在大約0.6到0.85的范圍內，以提供諧振電壓。因此，難以使用同心的多層繞組的變壓器(耦合系數是0.9或更大，因為繞組之間的耦合強)。
但是，在現有技術中的上述結構中，對產生更高磁控管的輸出的嘗試容易陷入這種情況，即流入升壓變壓器的初級側的峰值電流更加增加，由此和升壓變壓器一起使用的磁體容易飽和。為了解決這一個問題，必須擴大磁體，即變壓器，這在使電源小型化時引起阻礙。
圖23是現有技術中升壓變壓器的外視圖。在該附圖中，標號201表示由樹脂制成的線圈骨架，其中，初級繞組202、次級繞組203、用于防止初級和次級繞組短路的短路繞組204，和用于提供功率加熱磁控管的陰極的加熱器繞組205繞在該線圈骨架上。線圈骨架201卷繞著次級繞組203的部分由分隔物206分為四個繞組凹槽。首先，次級繞組卷繞在第一繞組凹槽上，在完成預定量的繞組時，將剩余繞組卷繞在第二繞組凹槽上。在完成預定量的繞組之后，將剩余繞組卷繞在第三繞組凹槽上。然后，將剩余繞組卷繞在第四繞組凹槽上，從而完成次級繞組的分隔繞組。由此，如果在各個繞組凹槽中沒有完成排列好的繞組，并且有部分的繞組是雜亂的，則次級繞組卷繞的分隔凹槽通過樹脂絕緣，由此排除了在次級繞組部分之間產生電擊穿的危險。由于次級繞組構成了繞組分隔，由次級繞組上的銅耗產生的熱散布到繞組凹槽中，并被輻射，從而能夠提供極好的輻射特性，即提供了抑制溫度上升的優點。標號207表示由鐵氧體等制成的磁芯。磁芯207提供磁路，用于將由初級繞組202的電流產生的磁能傳輸到次級繞組203。涂上用于使磁芯207與繞組絕緣的樹脂磁芯涂層208。現在已對現有技術中的升壓變壓器進行了描述。
但是，這種升壓變壓器包含平行放置的初級和次級繞組，由此可以使用初級繞組202的繞組寬度加寬而擴大于冷卻的暴露的面積擴大，或使次級繞組20額度繞組寬度加寬，或增加次級繞組203的分隔數，而擴大用于提供良好的熱輻射性能的暴露面積的方法，從而提供了良好的輻射特性和溫度性能。
對于由微波爐等使用升壓變壓器，增加輸出是快速加熱的不可缺少的因素，為了增加輸出，通過變壓器傳遞的能量也增長，并且為了避免絕緣性能的惡化，需要抑制溫度的升高。由此，為了提供良好的熱輻射性能以降低溫度，必須使變壓器更寬，并且增大尺寸，這是一個問題。
另外，迄今為止，對于這種類型的變換器供電單元(用于驅動磁控管的高壓電源)，第Hei5-121159號日本未審查專利公告中揭示了單端型單片電路電壓諧振變壓器。這種變換器供電單元將由變換器轉換為高頻的功率通過升壓變壓器轉換為高壓，并通過倍壓整流電路產生適合于驅動磁控管的DC直流高壓。根據這種結構，能夠通過由變換器使功率轉換為高頻，并在單個電路板上形成電路而使升壓變壓器小型化，從而能夠提供小型和輕巧的磁控管驅動電源(變換器電源)。
在現有技術的上述結構中，對產生更高的磁控管輸出的嘗試容易陷入這種情況，即流入升壓變壓器的初級側的峰值電流更加增加，由此與升壓變壓器一起使用的磁體容易飽和。為了解決這個問題，必須使磁體(即變壓器)增大，這使電源的小型化進程受阻。
另外還有，迄今為止，對于用于將市電轉換為高頻的變換器供電單元(用于驅動磁控管的高壓電源)，在第Hei-5-121159號日本未審查專利公告中揭示了一種單端型單片電路電壓諧振變換器。這種變換器供電單元將由變換器轉換為高頻的功率通過升壓變壓器轉換為高壓，并通過使用多倍壓整流器電路和整流器電路，產生適合于驅動磁控管的DC高壓，由此能夠通過由變換器將功率轉換為高頻，并在單個電路板上形成電路，使升壓變壓器小型化，從而能夠提供小型和輕巧的磁控管驅動電源(變換器電源)。
圖24是現有技術中的磁控管驅動升壓變壓器的升壓變壓器408的側視圖。在該圖中，標號401表示由樹脂制成的線圈骨架，初級繞組402、次級繞組403、用于提供加熱磁控管陰極的功率的加熱器繞組404卷繞該線圈骨架。標號405表示由鐵氧體等磁體制成的磁芯。磁芯407提供磁路的功能，用于將由初級繞組402的電流產生的磁能傳輸給次級繞組403。繞組綁在引線插頭406上，并浸焊。升壓變壓器408具有上述結構。將引線插頭406插入印刷電路板407中制成的孔，并浸焊。
另一方面，圖25是磁控管驅動升壓變壓器單元的電路圖的一個例子，它是典型的單片電路電壓諧振型變換器，通常與電磁蒸煮機、電飯煲等使用(包括微波爐)。
全波整流器電路410將市電409轉換為單項電源。由扼流圈416和平滑電容器417構成的整流濾波器413使電流平滑，并阻礙了泄漏和噪聲的進入。從升壓變壓器408的初級側看的自感應和諧振電容器414構成諧振電路。標號415表示由IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)和FWD(正二極管)構成的開關元件。這些部分構成切換電流的變換器部分416，整流濾波器413的DC電源由開關元件415快速切換，并轉換為高頻電源。將高頻功率通過升壓變壓器408轉換為高頻高壓功率，并再由半波倍壓電路420(由高壓二極管417和418，以及高壓電容器419構成)轉換為DC高壓，驅動磁控管421，以產生微波能量。
另一方面，將功率從加熱器繞組401提供給磁控管421的燈絲，使溫度升高，由此促進電子的激活。控制電路422控制變換器部分416，并且通過控制開關元件415控制從磁控管421產生的微波能量的量。為了阻止高頻噪聲從磁控管421泄流，為接到燈絲的電源線設置扼流圈423。在這種類似于單端型單片電路電壓諧振的變換器系統中，一般控制電路422改變開關元件415的導通時間，來控制提供給磁控管421的控制電源。
根據控制技術，給予食物的能量可以按照理想地改變，并且能夠提供用于控制線性加熱食物的功率的方式。這是無法通過傳統烙鐵型變壓器提供的特點；這時，變換器的工作頻率改變。當功率降低時，磁控管電流流過時間縮短，并且次級繞組的電壓和初級繞組的電壓相比顯著地降低。由此，如果加熱器繞組與初級繞組的耦合盡可能地比與次級繞組的耦合強，則在功率控制時間內流入磁控管421的陰極的電流變化較小。如在圖24中的變換器中，在初級繞組402和次級繞組403之間設置加熱器繞組404。磁控管的陽極一陰極電壓ebm和燈絲電流If的時間變化成為圖27所示的情況，并且If由功率控制改變相對較小。
如果趨向于隨著較低的輸出而更降低，但是對于振蕩模式時有利的，并且可使輸出到低功率的高頻輸出變窄，所述較低的輸出是因為在下降時間的更高的頻率和次級繞組的耦合所引起的扼流圈423的電感分量而引起的功率傳輸衰減。
另一方面，考慮到安全的觀點，用于在次級電路中產生最高電壓的加熱器繞組404接近于初級繞組402，而這種結構從電源的短路觀點看非常危險。尤其的，次級側是高壓，并且由此，在微波爐的電路(其中外殼(cabinet chassis)在次級側的地電位)中，如果外殼不接地，則當電源發射短路時，外殼在大約4kV到7kV的高壓上浮動，這種結構對于使用者非常危險。
將重點放在安全的觀點，如圖26所示的結構是可能的，其中，將危險的加熱器繞組放置在初級繞組402的相對側。在這種情況下，幾乎可以回避電源的短路的危險，并且這種結構是安全的。
但是，見圖27中的燈絲電流If的時間變化，If的值根據功率控制而趨向于極低，從磁控管振蕩模式的觀點看，這非常不利。
由此，在安全和性能之間要折衷選擇。
更進一步地，迄今，在這種使用開關電源的磁控管驅動升壓變壓器中，已經把初級繞組501、次級繞組502，以及加熱器繞組503卷繞在一個線圈骨架504上，并已經平行放置在作為U形磁性材料505和506的同一個軸上，如圖28所示。已經把初級繞組線端507已經被放置在鄰近初線圈骨架504的級繞組501的線圈骨架凸緣部分508中，而處于高電位的次級繞組線端509和加熱器繞組線端510放置在鄰近線圈骨架504的加熱器繞組503的線圈骨架凸緣部分511中(這是考慮到初級繞組501和初級繞組線端507的絕緣結構，如圖29所示)。在印刷了高壓電路、磁控管加熱器和開關短電路布線的印刷電路板512中已經制造了用于插入初級繞組線端507、次級繞組線端509和加熱器繞組線端510的插孔513，用于固定升壓變壓器；在插入線端之后，已經實現了焊接固定和印刷布線。
現有技術中的上述磁控管驅動升壓變壓器具有這樣的優點，即可以有多于一個的繞組卷繞在一個線圈骨架上；但是，在將升壓變壓器焊接、固定和布線在印刷電路板上的情況下，它包括下面的問題在印刷電路板的正反面的容限內，連接印刷布線到連接市電的開關電路的初級繞組與印刷布線到在高電位處的高壓電路和磁控管加熱器的次級繞組線端和加熱器繞組線端。如果由于沿海區域的鹽空氣，灰塵沉積在印刷電路板上，或者印刷電路板上有露水凝聚(dew condensation)，有可能由于容限放電，從高電位的次級繞組線端或加熱器繞組線端到初級繞組線端高壓短路。
為了防止事故發生，如圖30所示，在印刷電路板514的銅箔印刷面上把和外殼接地線具有系統的電位的銅箔部分515印刷在初級繞組線端507和次級繞組線端509和加熱器繞組線端510之間，并且將來自高電位的次級繞組線端509或加熱器繞組線端510的電荷引到銅箔部分515，并連接到外殼接地線，用于防止高壓短路到初級繞組線端507。將導電金屬部分516放置在初級繞組線端507和次級繞組線端509，和加熱器繞組線端510之間(在印刷電路板514的安裝側部分上)，并且印刷布線該金屬部分516，以便和外殼接地線電位相同，由此，來自高電位的次級繞組線端509或加熱器繞組線端510的電荷引到金屬部分516，并連接到外殼接地線，用于防止高壓短路到初級繞組線端507。如果由于這種結構無法防止導電金屬部分，則使印刷電路板517形成有切口518，以以提供如圖31所示的初級繞組線端507和次級繞組線端509以及加熱器繞組線端510之間的邊緣距離，由此難以在有切口518的地方出現從高電位的次級繞組線端509或加熱器繞組線端510到初級繞組線端507的容限放電。
但是，為了因此而通過在印刷電路板安裝側部分上容限放電而防止高壓從高電位的次級繞組線端或加熱器繞組線端短路到初級繞組線端，需要在磁控管驅動升壓變壓器的初級繞組線端和次級繞組線端和加熱器繞組線端之間放置金屬部分，或者需要形成有切口的印刷電路板。為了放置金屬部分，必須在金屬部分和繞組之間提供絕緣，由此使磁控管驅動升壓變壓器高度方向變大，這是一個問題。為了形成切口，用于放置初級繞組線端、次級繞組線端和加熱器繞組線端的線圈骨架凸緣之間的距離，即磁控管驅動升壓變壓器線圈骨架的繞組寬度方向變大，并且由于印刷電路板形成有切口，故由于摔打和振動引起的印刷電路板破裂的危險增加，這也是一個問題。
發明概述發明概述在本發明中，為了解決這一問題，將初級繞組和次級繞組相對于形成主磁路的磁體同心式分層卷繞，并且將形成次磁路的磁體放置在初級繞組和次級繞組之間，由此產生漏磁通。
根據本發明，設置在初級繞組和次級繞組之間的次磁路使得可以控制初級繞組和次級繞組之間的漏磁的量，并且可以在同心分層繞組變壓器中提供任何理想的耦合系數。
在繞組之間有強耦合的同心式多層繞組變壓器具有這樣的特點，它使磁體即使在大電流情況下也難以飽和，因此，即使對于更高的輸出，仍然能夠有效地使升壓變壓器最小化。
根據本發明中第1、2或3方面，在有次磁路的情況下可隨心所欲調節耦合系數，同心式多層繞組變壓器能夠提供采用AVS技術的磁控管驅動升壓變壓器，并可以得到小型化了的電源，該電源能夠防止磁體由于更高輸出而飽和。
根據本發明的第4、5或6方面，可以調節漏磁通量來提供任何理想耦合系數。
因此，本發明的一個目的是提供一種變壓器，它具有同心式的初級繞組和次級繞組，其中初級繞組設置在外面，次級繞組設置在里面，并且在初級繞組和次級繞組之間具有預定的間隔。
根據本發明的第7、8或9方面，可以將次級繞組設置在初級繞組線圈骨架內側，從而大大減小了空間系數。另外，將空氣層設置在初級繞組和次級繞組之間，用于增強初級繞組和次級繞組的絕緣，從而幾乎不會發生電源短路的不安全模式，因此整個初級繞組(其中幾十安培的大電流流入該初級繞組，并產生大的熱量)暴露于外面的空氣中，由此大大改進了冷卻性能，從而可以使用小型升壓變壓器產生微波爐的大輸出。
在本發明中，為了解決這個問題，磁控管驅動升壓變壓器包含初級繞組，設置在初級繞組中，并與初級繞組之間有預定間隙的次級繞組，用于在初級繞組和次級繞組之間產生漏磁通的次磁路，其中次磁路包含一端設置在初級繞組和次級繞組外面，相對一端設置在初級繞組和次級繞組之間的E形磁體。
根據本發明的第10方面，提供了一種磁控管驅動升壓變壓器，它包括初級繞組、設置在初級繞組內并與初級繞組之間有預定間隙的次級繞組，用于在初級繞組和次級繞組之間產生漏磁通的次磁路；其中次磁路包含E形磁體，其一端設置在初級繞組和次級繞組外面，其相對的另一端設置在次級繞組和次級繞組之間，由此可以大大減小空間系數。另外，空氣層設置在初級繞組和次級繞組之間，用于加強初級繞組和次級繞組之間的絕緣，從而難以發生電源短路的不安全模式，并且初級繞組(有幾十安培大電流流入該初級繞組，并產生大熱量)暴露到外面的空氣中，由此大大改進了冷卻性能，并可以使用小型升壓變壓器產生微波爐大輸出。
設置在初級繞組和次級繞組之間的次磁路使得可以隨心所欲調節耦合系數，同心使多層繞組變壓器能夠提供使用電壓諧振技術的磁控管驅動升壓變壓器，并能夠得到小型化了的電源，該電源能夠防止磁體由于更高的輸出而飽和。
在本發明第11方面中，如此確定E性磁體厚度和分析，從而通過調節次磁路的磁力，將耦合系數設置為0.7到0.9。由此，如果檢查E形磁體的厚度，可以設置磁力不飽和的穩定區域，并且如果調節E形磁體，則可以將耦合系數調節到0.7到0.9。因此，相對于E形磁體的厚度確定外部線圈骨架最佳尺寸的孔，因而能夠提供小型化的升壓變壓器。
在本發明的第12方面，將設置在次磁路的分析中的間隔與外部線圈骨架整體模制，因此避免了將小間隔深入安置到用于插入E形磁體相對一端的孔內的困難。，并從孔兩側插入E形磁體，因此E形磁體相對線端不直接相互接觸，并且將樹脂分隔物設置在E形磁體相對的兩端；不產生刺耳的聲音，并且不需要再次插入間隔，即可加工性好。
在本發明中，為了解決問題，升壓變壓器包含初級繞組、次級繞組和加熱器繞組三種類型繞組，用于將切換電路的功率以磁通量從初級繞組轉換到另一個繞組的磁體，初級繞組所卷繞的外部線圈骨架，和次級繞組和加熱器繞組卷繞的內部線圈骨架，內部線圈骨架放置在外部線圈骨架內，并且繞組相對于磁體磁路同心式分層卷繞。
根據本發明，在包含初級繞組的外部線圈骨架內插入包含次級繞組和加熱器繞組的內部線圈骨架(以兩片的結構)，從而在這種安全的結構中極難發生電源的短路，并且加熱器繞組正好在初級繞組下面，由此，初級繞組和加熱器繞組之間的磁耦合高，功率控制時磁通量變化小，從而流入燈絲的電流中的變換減小。因此，能夠提供一種具有穩定性能的磁控管驅動升壓變壓器，其中燈絲電流if中的變化減小，并且幾乎不發生模制。
根據本發明中的第13方面，提供了一種磁控管驅動升壓變壓器單元，它包含磁控管、將驅動電壓提供給磁控管的升壓變壓器，連接到升壓變壓器的初級側的切換電路，其中升壓變壓器包含初級繞組、次級繞組、加熱器繞組三種類型繞組，用于以磁通量將切換電路的功率從初級繞組轉換到另一個繞組的磁體，初級繞組所卷繞的外部線圈骨架、次級繞組和加熱器繞組所卷繞的內部線圈骨架，其中內部線圈骨架設置在外部線圈骨架內，繞組相對于磁體的磁路同心式分層卷繞。
由此，加強了初級繞組和次級繞組的絕緣，減小了功率變化時間中燈絲電流的變化，并幾乎不發生模變。
在本發明的第14方面，繞組相對于形成主磁路的磁體同心式分層卷繞，并且外部線圈骨架和形成次磁路的磁體在初級繞組和次級繞組以及加熱器繞組之間。由此，次磁路使得可以隨心所欲調節耦合系數，加強了諧振電壓的激勵，能夠實現穩定的零電壓切換，可以顯著減小開關元件的切換損失。
在本發明中，為了解決問題，將升壓變壓器的第一繞組、第二繞組和第三繞組相對于形成磁路的磁體，同心分層卷繞在兩個或更多線圈骨架上，將線圈骨架通過繞組線端設置在適當位置，為線圈骨架設置磁體接地的線端，它與磁體接觸，如此設置第一繞組的線端和第二和第三繞組線端，以便相對，并且它們之間有磁體，將升壓變壓器的繞組線端焊接并裝配到印刷電路板，并將第一繞組連接到切換電路，將第二和第三繞組連接到高壓電路和磁控管加熱器，并將磁體接地的一端連接到外殼接地線。
根據本發明，圖祖國印刷電路板上沉積灰塵，或在印刷電路板上產生露水凝結(由于沿海區域的鹽空氣)，并進入一種狀態，其中沿從第二和第三繞組線端(它們連接到高壓電路和處于高電位的磁控管的加熱器)連接到切換電路的第一繞組的線端方向容限放電，第二和第三繞組的線端面對第一繞組線端，它們之間有磁體，從而從第二和第三繞組線端到磁體發生放電，并且電流流入外殼接地線，該接地線從磁體通過磁體接地端子連接，適當可以防止高壓短路到連接到切換電路的第一繞組線端。
因此，這種結構避免了如在現有技術中那樣，對在印刷電路板上的第一繞組線端和第二及第三繞組線端之間設置導電金屬部件，以及通過印刷對金屬部件布線，以便電位和外殼接地線相同的需要，還避免了對通過在印刷電路板上的第一繞組的線端和第二和第三繞組線端之間位置設置切口來擴大空余距離的需要；能夠使升壓變壓器或印刷電路板小型化，并且還可以增加強度，而不會由于衰落或振動破壞印刷電路板。
換句話說，雖然輸出大，但是仍然可以使升壓變壓器小型化，并且能夠使電源小型化。
根據本發明中第15方面，提供了一種磁控管驅動升壓變壓器單元，包含磁控管；用于將高壓提供給所述磁控管的高壓電路；用于將驅動電壓提供給所述磁控管的加熱器以及所述高壓電路的升壓變壓器；連接到所述升壓變壓器初級側的切換電路；和印刷電路板，其上通過印刷對所述高壓電路、所述磁控管加熱器和所述切換電路布線，以確定所述升壓變壓器，其中，所述升壓變壓器的第一繞組、第二繞組和第三繞組相對于形成磁路的磁體，以同心式分層卷繞在兩個或更多線圈骨架上；所述線圈骨架通過所述繞組線端設置在適當位置(例如凸緣部分)；所述線圈骨架中的一個設置有磁體接地的線端，它與磁體接觸；如此設置所述第一繞組的線端和所述第二和第三繞組線端，從而使它們相對，并有磁體在它們之間；將所述升壓變壓器的所述繞組線端焊接并固定到所述印刷電路板，并且所述第一繞組連接到所述切換電路，并且所述第二和第三繞組連接到所述高壓電路和所述磁控管的所述加熱器，并且所述磁體接地的線端連接到外殼接地線。
因此，如果在印刷電路板上沉積灰塵，或者在印刷電路板上有露水凝結(由于沿海區域的鹽空氣)，并進入一種狀態，其中沿從第二和第三繞組線端(它們連接到高壓電路和處于高電位的磁控管的加熱器)連接到切換電路的第一繞組的線端方向容限放電，第二和第三繞組的線端面對第一繞組線端，它們之間有磁體，從而從第二和第三繞組線端到磁體發生放電，并且電流流入外殼接地線，該接地線從磁體通過磁體接地端子連接，可以防止高壓短路到連接到切換電路的第一繞組線端。
在第16方面的磁控管驅動升壓變壓器中，使第二繞組和磁體之間的空間距離小于第一繞組線端和第二繞組線端之間的空間距離的一半，并使第三繞組的線端和磁體之間的空間距離小于第一繞組線端和第三繞組線端之間空間距離的一半。能夠使防止高壓短電路的效果更大。
附圖概述
圖1是示出使用本發明的磁控管驅動升壓變壓器的磁控管驅動電源的結構的示圖；圖2是在本發明的第一實施例中升壓變壓器的結構的截面圖；其中1是初級繞組；2是次級繞組；11和12是磁體；12是主磁路；以及14是次磁路。
圖3是本發明的第二實施例的升壓變壓器的略圖；圖4是本發明的第三實施例的升壓變壓器的略圖；圖5是本發明的第四實施例的升壓變壓器的略圖；圖6是示出本發明中的磁控管驅動電源的變壓器的一個例子的截面圖；圖7是示出在本發明的一個實施例中的磁控管驅動電源的變壓器的一個例子的截面圖；圖8是磁控管驅動電源的主要部分的電路圖；圖9A是當漏磁通大時，產生半導體開關元件的電壓和電流的波形圖；圖9B是當漏磁通小時，半導體開關元件的產生電壓和電流的波形圖；圖10是示出本發明的變壓器的制造方法的略圖；圖11是示出本發明的第八實施例的磁控管驅動升壓變壓器的截面圖，其中315是初級繞組；316是次級繞組；318和319是E形磁性材料；320是主磁路；321是次磁路；322是外線圈骨架；324是空隙；328和329中每一個是E形磁體的一端；330和331的每一個是E形磁體材料的相對的一端；以及333是氣隙。
圖12是本發明的變壓器的制造方法的略圖；圖13是在本發明的第十三實施例中的磁控管驅動升壓變壓器的升壓變壓器的截面側視圖；圖14是示出圖13中的磁控管驅動升壓變壓器單元的燈絲電流和陽極-陰極電壓的時間變化和功率控制特性的特性圖；圖15是本發明的第十四實施例中的磁控管驅動升壓變壓器單元的升壓變壓器的截面側視圖；
圖16是圖15所示的升壓變壓器的分解透視圖；圖17A是圖15中升壓變壓器的外表的透視圖；圖17B是圖15所示的升壓變壓器的外表的側視圖；圖17C是圖15中的升壓變壓器的外表的俯視圖；圖18是本發明的第十五實施例的磁控管驅動升壓變壓器的電路圖；圖19是本發明的第十五實施例的升壓變壓器單元的截面圖；圖20是本發明的第十五實施例的升壓變壓器的截面圖；圖21是本發明的第十六實施例的升壓變壓器的截面圖；圖22是現有技術中的升壓變壓器的略圖；圖23是示出現有技術中的磁控管驅動單元的變壓器的結構的外視圖；圖24是現有技術中的磁控管驅動升壓變壓器的升壓變壓器的截面圖；圖25是圖24中的磁控管驅動升壓變壓器單元的電路圖；圖26是另一個現有技術中的磁控管驅動升壓變壓器單元的升壓變壓器的截面圖；圖27是示出圖13所示的磁控管驅動升壓變壓器單元的燈絲電流和陽極-陰極電壓的時間變化以及功率控制特性的特性圖；圖28是現有技術中磁控管驅動升壓變壓器的截面圖；圖29是現有技術中磁控管驅動升壓變壓器的截面圖；圖30是另一個現有技術中的磁控管驅動升壓變壓器單元的截面圖；圖31是另一個現有技術中磁控管驅動升壓變壓器單元的截面圖。
本發明的較佳實施例第一實施例圖1是示出使用本發明的磁控管驅動升壓變壓器8的磁控管驅動電源的結構的示圖。圖2是該升壓變壓器的結構截面圖。
磁控管驅動電源具有磁控管6、用于電壓倍壓整流的高壓倍壓整流器電路7、用于將分級電壓提供給磁控管6的升壓變壓器8、連接到升壓變壓器8的初級側的開關部分9，以及DC電源10。
升壓變壓器8由初級繞組1、次級繞組2、加熱器繞組3，以及E形磁體11和12構成，并且初級繞組1和次級繞組2對于主磁路13以同中心層卷繞。
在初級繞組1和次級繞組2之間有次磁路14。考慮到功率從初級側傳輸到次級側，嘗試在主磁路13和次磁路14中將功率從初級繞組1傳輸到次級繞組2，但是，功率不傳輸到次磁路14中的次級繞組2，而產生漏磁通。
由此，調整次磁路14的磁阻，從而可將初級繞組1和次級繞組2之間的耦合系數設置為任何理想值。
在實施例的描述中，將初級繞組1放置在外側，而將次級繞組2放置在內側；但是，如果將初級繞組1放置在內側而將次級繞組2放置在外側，則當然可以提供類似的優點。加熱器繞組3可以放置在任何希望的位置。
第二實施例圖3是本發明的第二實施例中的升壓變壓器的略圖。和對照圖2描述的一樣的部分在圖3中由相同標號表示，并且不再詳細討論。
在圖3中，如果E形磁體11、12的次磁路14部分的面積由虛線部分減小到實線部分，則次磁路14的磁阻增加(假設氣隙15恒定)；從而初級繞組1和次級繞組2的耦合系數變大。
由此，次磁路的截面面積增加或減小，由此可調節耦合系數。
第三實施例圖4是本發明的第三實施例中的升壓變壓器的略圖。和參照圖2描述的一樣的部分在圖4中由相同標號表示，并不再詳細描述。
在圖4中，如果將E形磁體11、12的次磁路14部分的長度從虛線縮短到實線，則氣隙15變大以及次磁路的磁阻增加；從而初級繞組1和次級繞組2的耦合系數變大。
由此，次磁路的鐵心長度(即，氣隙)增加或減小，由此可調節耦合系數。
不用說，可以結合第二和第三實施例，以根據兩個實施例的特性調節耦合系數。
第四實施例圖5是本發明的第四實施例的升壓變壓器的略圖。
圖5中，升壓變壓器8由初級繞組1、次級繞組2、加熱器繞組3、E形磁體11和I形磁體16構成，并且初級繞組1和次級繞組2關于主磁路13同一個中心層卷繞。
在初級繞組1和次級繞組2之間有次磁路14。如在第二和第三實施例中，次磁路14的磁體的鐵心部分的面積或長度或這兩者增加或減小(在與I形磁體的耦合點上)，因此可調節耦合系數。
由此，任意組合各種磁體，由此可以容易調節。
第五實施例下面將參照附圖討論本發明的第五實施例。圖7是磁控管驅動電源的變壓器從其一側看的截面圖，用于示出本發明的第五實施例。變壓器209包含初級繞組202所卷繞的外部線圈骨架210和次級繞組203所卷繞的內部線圈骨架211，并且將內部線圈骨架211滑到外部線圈骨架210的內徑中，作為同心繞組結構。有了這種插入外部線圈骨架210的內部線圈骨架211，外部線圈骨架210使初級繞組201和次級繞組203絕緣。另外，卷繞在線圈骨架上的次級繞組203沒有繞滿線圈骨架，由此形成空間絕緣層212。另外，為了使變換器工作正確，將兩個磁芯207插入帶有氣隙213的內部線圈骨架211的內徑中。
根據這種結構，有大電流流入，并產生大的熱量的次級繞組202暴露在外側大氣中的面積擴大，并且冷卻裝置的冷卻風扇的風從整個表面帶走產生的熱，這徹底改進了冷卻效果。另一方面，因為升壓變壓器，次級繞組203比初級繞組202具有更多圈數，但是比初級繞組202產生更少熱量，從而雖然次級繞組203安裝在處于密封狀態的外部線圈骨架210中，并且沒有暴露于冷卻風中，但是仍不產生較高的溫度。另外，空間絕緣層212可以證實隔熱效果，用于回避初級繞組的熱干擾次級繞組而反常地使溫度升高的情況。
另外，對于由電擊穿引起的短路(對用于在次級繞組上產生高壓的微波爐的升壓變壓器最致命的因素)，提供了外部線圈骨架210的繞組假底的樹脂厚度與空間絕緣層212的雙絕緣結構，并且由此大大增強了可靠性。在這種連接中，初級繞組202使用Litz繞組，防止銅耗的增加，特別是對于高頻，諸如由高頻大電流引起的趨膚效應或鄰近效應。通常，使用單根導線或幾根導線交合的簡單Litz繞組作為次級繞組。
將磁芯內有氣隙的磁漏型變壓器用作微波爐的升壓變壓器。其原因如下將參照圖8簡單討論使用磁控管驅動電源的工作。全波整流器組215(單項電源部分)將市電214轉換為單項電源。用于對單項電源整流和平滑的整流濾波器部分226包含扼流圈216和平滑電容器217。整流濾波器部分226提供的DC電壓由變換器部分217轉換為高頻功率。
當半導體開關元件218接通時，將DC電壓施加到升壓變壓器209的初級側。同時，電流流入磁漏電感，并激勵電感，使能量聚集。通常，將絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)用作半導體開關元件218。
如果一些時間以后斷開半導體開關元件218，在諧振電容器224和電感元件的儲能電路中產生諧振，并在變壓器的初級側上產生諧振電壓。根據導通和截止的周期，將AC電壓施加到升壓變壓器209上，開關控制電路222將導通/截止信號發送到半導體開關元件218。加速導通和截止周期，從而把高頻AC電流施加到升壓變壓器的初級側，由此將市電轉為高頻電源。由電容器219、二極管220和221構成，并用作半波倍壓變壓器電路的高頻電路228將次級高頻高壓轉換為DC高壓，并將該電壓施加給磁控管222。半波變壓器電路的工作是已知的，因此將不討論其詳細的工作原理。磁控管222的陰極溫度變高，因為從加熱器繞組205和施加的功率和電子被激勵，產生微波。
在磁芯的氣隙213中提供漏磁通，由此使變壓器工作改變。圖9A和9B是示出半導體開關元件218的控制器反射器電壓Vce和電流Ic的波形的附圖。圖9A示出磁芯內設置有氣隙213時，磁漏電感大的狀態。當電流流入Ic負側，電流流入由IGBT放置的飛輪二極管(FWD)；當電流流入Ic正側時，電流流入IGBT。這里，當IGBT接通時，電流如斜坡波形產生，當IGTB在一個時間斷開時，進入諧振模式。當諧振電壓回到負側時，電流再次流入FWD。如果同時接通IGBT，則可以完成零電壓切換，并且在IGBT上沒有過載。
圖9B示出磁漏電感小的狀態。此時，諧振電路的激勵受阻，Vce不降到零電壓以下，并且激勵產生朝上升模式的轉換，如由虛線所指。如果此時接通IGBT，則在Vce電壓保留的情況下接通，從而切換困難，并且過度電流流動，IGBT上的負載增加，并且在某些情況下可能發生放熱破裂。
從這樣的觀點，如果磁漏電感不適當，則發生這種困難切換。在本發明中，由于將次級繞組放置在初級繞組下面，繞組之間的直接的磁能傳輸非常多，并且發生密耦合，容易進入圖9B所示的狀態。但是，在初級繞組和次級繞組之間設置了空間絕緣層，用于將這些繞組分開，因此其狀態接近于粗耦合狀態，并進入圖9A所示的狀態，并且不產生由困難切換引起的IGBT上過載。
第六實施例下面，將參照附圖討論本發明的第六實施例。圖6示出本發明的磁控管驅動電源的變壓器。次級繞組203所卷繞的內部線圈骨架211分為四個部分；如果繞組在一端開始，則在另一端結束。在這種情況下，卷繞這次級繞組203的附近的分隔部分通過樹脂絕緣，由此，可以排除在次級繞組203的部分之間產生電擊穿的危險。由于次級繞組203由繞組分隔部分構成，故由次級繞組203上的銅耗產生的熱分散到繞組凹槽內，并輻射，從而可以提供極好的輻射特性，即，抑制溫度升高的優點。
設置空間絕緣層212。由此，如果沒有在每一個繞組凹槽中達到排列成一行的繞組，而是部分的繞組產生混亂，次級繞組203卷繞的分隔凹槽與樹脂絕緣，由此可以排除在次級繞組203部分之間產生電擊穿的危險，并且另外，空間絕緣層212可以證明隔熱效應，來回避初級繞組202的熱干擾次級繞組203，使溫度反常地升高的條件。另外，對于由電擊穿引起的電源的短路(對在次級繞組上產生高壓的微波爐的升壓變壓器的致命因素)，提供了外部線圈骨架210的繞組假底樹脂厚度和空間絕緣層212的雙絕緣結構，由此大大增強了可靠性。
第七實施例下面將參照附圖討論本發明的第七實施例。在圖10中，初級繞組卷繞的外部線圈骨架210和次級繞組卷繞的內部線圈骨架211設置為分開的部件，并將內部線圈骨架211滑入外部線圈骨架內徑中。標號225表示插入塞，由此能夠臨時固定內部線圈骨架211和外部線圈骨架210的插入程度，并且不會發生諸如在較后時間插入磁芯207以后使線圈骨架分離而降低可工作性。由此，可把這些部分分開制造和對接，能夠同時處理在內部線圈骨架卷繞繞組和在外部線圈骨架卷繞繞組，并且可以縮短制造時間。通過裝配和插入，可以根據簡單的結構精確地確定初級繞組和次級繞組之間的相對位置關系，并減少變壓器中電特性的變化。
圖11是示出本發明的第八實施例的磁控管驅動升壓變壓器的截面圖。圖1是示出使用這個升壓變壓器的磁控管驅動電源的結構的示圖。圖12是示出本發明的變壓器的制造方法的略圖。
圖1中，磁控管驅動電源具有磁控管6、倍壓整流電路7、用于將升高的電壓施加到磁控管6的升壓變壓器8、連接到升壓變壓器的初級側的切換電路9，以及DC電源電路10。
在圖11中，升壓變壓器8由初級繞組315、次級繞組316、加熱器繞組317、E型磁體318和319，并且初級繞組315和次級繞組316相對于主磁路320卷繞為同心層。次磁路321存在于初級繞組315和次級繞組316之間。考慮到從初級側到次級側的功率傳輸，嘗試在主磁路320和次磁路321中，將功率從初級繞組315傳輸到次級繞組316，但是功率未傳輸到次磁路321中的次級繞組316，還產生漏磁通。因此，調節次磁路321的磁阻，由此可以將初級繞組315和次級繞組316之間的耦合系數設置為任何理想值。
升壓變壓器8包含初級繞組315卷繞的外部線圈骨架322和次級繞組316卷繞的內部線圈骨架323。
如圖12所示，將內部線圈骨架323滑入外部線圈骨架322的內徑中作為同心繞組結構。通過插入外部線圈骨架322的內部線圈骨架323，外部線圈骨架322使初級繞組315和次級繞組316絕緣。另外，次級繞組316不完全地線圈骨架接著線圈骨架卷繞，由此形成空間324作為絕緣層。另外，為了使變換器正確工作，將E形磁體318和319的中心端326和327插入有氣隙325的內部線圈骨架323的內徑。E型磁體318和319的一端328和329位于初級繞組315的外側上，并且E型磁體318和319的相對端330和331位于初級繞組315和次級繞組315卷繞的外部線圈骨架之間，并并插入外部線圈骨架322為插入E型磁體318和319形成的孔332內。
下面將討論與次磁路321的磁特性相關的E型磁體318和319的尺寸，這是決定本發明的磁控管驅動升壓變壓器的尺寸的一個因素。如此確定次磁路321，從而從變換器特性將耦合系數設置為大約0.7到0.9。如果檢測形成次磁路321(t1和t2)的E型磁體318和319的厚度，可以設置磁力不飽和的穩定區域。如果調節形成次磁路321的E型磁體318和319的氣隙333，可以將耦合系數調節到0.7到0.9。因此，為外部線圈骨架322確定對于E型磁體318和319(t1和t2)的厚度來說最佳尺寸的孔332，并可以提供一種小型和緊湊的升壓變壓器。
接著，對于形成次磁路321和主磁路320的E型磁體318和319，在縫隙325、333等內，將鐵氧體彼此吸引，或彼此分離，在切換電流9的工作期間，產生刺耳的金屬聲音。因此分別將樹脂分隔物334和335插入氣隙325和333。由于在次磁路321中的樹脂分隔物335附近有樹脂外部線圈骨架322，故樹脂分隔物335可以與設置外部線圈骨架322模制成一個部件。樹脂分隔物335與樹脂外部線圈骨架322以一個部件模制，由此排除了將小的分隔物深入安裝到孔332內的困難，并且從孔332兩側插入E型磁體318和319，由此E型磁體318和319的相對端330和331不直接相互接觸，并且將樹脂分隔物335放置在E型磁體318和319的相對端330和331之間；使可用性更好，不用說，另外，不產生反常的刺耳聲音。
接著，將討論磁控管驅動升壓變壓器的工作和性能。根據結構，高頻大電流所流入并產生大的熱的初級繞組315有暴露在外側大氣中的擴大的面積，并且冷卻裝置(圖中未示)的風扇從整個表面帶走產生的熱，大大改善了冷卻效應。另一方面，由于升壓變壓器，次級繞組316并初級繞組315具有更多匝數，但是產生的熱比初級繞組315少，從而雖然將次級繞組316安裝在氣密狀態的外部線圈骨架322中，并且不暴露于冷卻風，仍不會發生大的溫度升高。另外，分隔物324可以證實隔熱效應，以回避初級繞組315的熱干擾次級繞組316而反常地升高溫度的條件。
另外，對于由電擊穿引起的電源短路(對于在次級繞組上產生高壓的微波爐的升壓變壓器最致命的因素)，提供外部線圈骨架322的繞組假底的樹脂厚度和分隔物324的雙絕緣結構，由此使可靠性大大增強。在這種連接中，初級繞組315使用Litz繞組防止銅耗增加，特別是對于高頻，諸如由高頻大電流引起的趨膚效應或鄰近效應。通常，使用單根導線或幾根導線交合的簡單Litz繞組作為次級繞組。
因此，本發明的磁控管驅動升壓變壓器具有初級繞組和與初級繞組同心的次級繞組，初級繞組放在外側，次級繞組放在內側，并在初級繞組和次級繞組之間有預定的分隔物，從而大電流所流入，并產生大的熱量的初級繞組可以大大暴露到大氣中，由此，可以增強溫度性能(冷卻性能)，并且由于設置在初級繞組和次級繞組之間的空氣層空間的絕緣層，還可以改進次級繞組的溫度性能，而不將初級側上的熱傳到次級側，使繞組溫度升高。
通過設置空氣層的空間可以進一步增強初級繞組和次級繞組的電絕緣，對安全性上有更多改善。
將初級繞組的線圈骨架滑動，插入并安裝到次級繞組的線圈骨架內徑中，從而能夠分離地制造部件，并切短，內部線圈骨架周圍的繞組和外部線圈骨架周圍的繞組可以同時工作，并且可以縮短制造時間。
通過安裝和插入，可以容易地精確確定初級繞組和次級繞組之間的相對位置關系，并且減小變壓器的電特性的變化。
第九實施例圖13是本發明的第九實施例的磁控管驅動升壓變壓器的升壓變壓器從其一側看的截面側視圖。與參照圖24描述的一樣的部件在圖13中由相同標號表示，并省略了詳細描述。
將次級繞組403和加熱器繞組404卷繞在內部線圈骨架424上，形成一片。初級繞組402所卷繞的外部線圈骨架425的直徑大小允許內部線圈骨架424滑入外部線圈骨架的內徑。另外，磁芯405的腿正好滑入內部線圈骨架424內。磁芯405由兩片構成，并且調節成對的磁芯405的腿的底部的相對的距離，由此，可以在升壓變壓器的初級繞組402和次級繞組403之間提供耦合系數，其中變換器工作穩定。但是，因為繞組之間大量直接轉移通量，難以將耦合系數降低到0.9或更少。
采用這種同心多層結構，由此初級繞組402和加熱器繞組404之間的耦合系數可以升高，并且在功率控制時間燈絲電流中的變化能夠減少，由此，變換器特征的功率控制可以降低，從而降低輸出，而不需考慮磁控管的模現象，并且食物能夠以低輸出加熱，可以實現只有低輸出才能很好地完成的加熱烹調菜單。
由于升壓變壓器408的初級繞組和次級繞組卷繞在分立片的斜軸上，對于微波爐的升壓變壓器408的致命的電源短路極不可能發生，由此能夠提供一個高度安全的微波爐。
在這個例子中，次級繞組403和加熱器繞組404卷繞在內部線圈骨架424上，并且初級繞組402卷繞在外部線圈骨架425上。相反，如果初級繞組403卷繞在內部線圈骨架424上，而次級繞組403和加熱器繞組404卷繞在外部線圈骨架425上，則可以得到等效的優點。希望考慮冷卻性能和選擇噪聲的發射性能。
第十實施例圖15是本發明的第十實施例的磁控管驅動升壓變壓器的升壓變壓器從其一側看的截面側視圖。與前面參照圖24和13描述相同的部分在圖15中由相同標號表示，并不再詳細討論。
磁控管驅動電源由淺薄整流器電路410和產生DC電源的整流濾波器413、用于將直流轉換為高頻功率的切換電流的變換器部分416、升壓變壓器408、和用于將高頻功率轉換為DC高壓的倍壓整流器電路構成。
升壓變壓器408由初級繞組402、次級繞組403、加熱器繞組404、E形磁體(E形磁芯)426和427構成，并且初級繞組402、次級繞組403和加熱器繞組404相對于主磁路428以同心層卷繞。
在初級繞組402和次級繞組403之間有次磁路。
考慮到從初級側到次級側的功率切換，嘗試在主磁路427和次磁路429中將功率從初級繞組402切換到次級繞組403，但是功率不切換到次磁路429中的次級繞組，并產生漏磁通。
因此，調節次磁路429的磁阻，由此可以將初級繞組402和次級繞組403之間的耦合系數設置為任何理想值。如在第一實施例中隱含的，除非在次磁路429中調節耦合系數以強化諧振電壓的激發，并通過穩定的零電壓切換減小開關元件415的切換損失，否則無法使用變換器技術。對于這種類型的變換器技術，使用本技術的耦合系數調節非常有效。
圖16是實施例的升壓變壓器408的分解透視圖。將次級繞組403和加熱器繞組404所卷繞的內部線圈骨架424插入外部線圈骨架425的內徑，其中初級繞組402卷繞在外部線圈骨架425上。將E形磁芯426和427的中心軸從頂部和底部插入內部線圈骨架424的內徑中，將磁芯夾片430從磁芯兩側插入，并通過彈力將應力從頂部和底部施加到磁芯。通過磁芯氣隙431調節和保持E形磁芯426和427之間的空間。
圖17A到17C中更加精確地示出升壓變壓器408的外貌。
第十一實施例圖18是示出使用本發明的磁控管驅動升壓變壓器的磁控管驅動升壓變壓器單元的結構的視圖。圖19和20是升壓變壓器的截面圖。
如圖18所示，磁控管驅動電源由磁控管519、高壓倍壓整流器電路部分520(用于倍壓整流)、升壓變壓器521(用于將升高的電壓提供給磁控管519)、外殼接地線522、連接到升壓變壓器521的初級側的切換電流部分523和DC電源524構成。
如圖19所示，升壓變壓器521由卷繞在初級線圈骨架525上的初級繞組、卷繞在次級線圈骨架527上的次級繞組528和加熱器繞組529、以及E形磁體530和531構成，并且初級繞組526、次級繞組528和加熱器繞組529相對于主磁路532卷繞成同心層。如圖20所示，初級線圈骨架525設置有初級繞組線端533，次級線圈骨架527設置有次級繞組線端534和加熱器繞組線端535，并且如此放置初級繞組線端533和次級繞組線端534以及加熱器繞組線端535，以便相對，并有E形磁體531在它們之間。設置與E型磁體531接觸的磁體接地線端536。將線端插入在印刷電路板537上制作的插入孔538以焊接和固定升壓變壓器521，其中線端插入印刷電路板537中制作的插孔538，并且將初級繞組526連接到切換電路523，將次級繞組528連接到高壓倍壓整流器電路部分520，將加熱器繞組529連接到磁控管519的加熱器，并將E形磁體531的磁體接地線端536連接到外殼接地線522。
接著，將討論工作和性能。初級線圈骨架525設置有初級繞組線端533，次級線圈骨架527設置有次級繞組線端534，并且加熱器繞組線端535、初級繞組線端533和次級繞組線端534和加熱器繞組線端535如此放置，從而相對，并有E形磁體放置在其中。設置磁體接地線端536，它與E形磁體531接觸。因此，如果灰塵沉積到印刷電路板上，或者在印刷電路板上發生露水凝結(由于沿海區域的鹽空氣)，并進入一個狀態，其中沿著從連接到高壓倍壓整流器電路520和在高電流的磁控管519的加熱器的次級繞組線端534和加熱器繞組線端535的方向容易發生容限放電，并且磁控管519的加熱器處于高電壓，E形磁體531在初級繞組線端533和次級繞組線端534以及加熱器繞組線端535之間干涉，并且E形磁體531的磁體接地線端536連接到外殼接地線522，從而電流從次級繞組線端534或加熱器繞組535流入E形磁體531，并通過磁體接地線端536流入外殼接地線522，這防止了高壓短路到連接到切換電路部分523的初級繞組線端533。
在本發明的說明中，將初級繞組526放置在外側，并將次級繞組528和加熱器繞組529放置在內側，但是不需要說明的，如果將初級繞組526放置在內側，而將次級繞組528和加熱器繞組529放置在外側，則提供類似的優點。
在本發明的描述中，采用一對E型磁體，或者磁體的截面是矩形的，但是，如果采用一對EI形磁體，或者磁體是圓形或橢圓形的，若采用相同的線端和磁體結構，則提供類似的優點。
第十二實施例圖21示出本發明的第十二實施例的磁控管驅動升壓變壓器。與前面參照圖19和20描述的相同的部分在圖21中由相同標號表示，并不再討論。
圖21中，設初級繞組線端533和次級繞組線端534以及加熱器繞組線端535之間的空間距離為尺寸A，設次級繞組線端534和E形磁體531之間的空間距離是尺寸B，使尺寸B小于尺寸A的一半。
下面將討論工作和性能。尺寸B小于尺寸A一半。因此，如果灰塵沉積在印刷電路板上，或露水凝結在印刷電路板上(由于沿海區域中的鹽空氣)，并進入一種狀態，即沿著從次級繞組線端534連接到切換電路部分523的初級繞組線端533的方向，和連接到高壓倍壓整流器電路部分520的加熱器繞組線端535的方向，以及處于高電位的磁控管519的加熱器方向發生容限放電，電流更加容易從次級繞組線端534或加熱器繞組線端535流入EE形磁體531，并通過磁體接地線端536流入外殼接地線522，這增加了防止高壓短路到連接到切換電路部分523的初級繞組線端533的效果。
工業應用如上所述，根據本發明的升壓變壓器，可在存在防止在初級繞組和次級繞組之間的次磁路的情況下，控制初級繞組和次級繞組之間的漏磁量，并可使用同心的多層繞組變壓器提供任何理想的耦合系數。
根據同心多層繞組變壓器，繞組之間的耦合是強的，從而即使對于大的電流，仍然能夠使磁體難以飽和，即使要提供大的輸出，仍然能夠使升壓變壓器最小化。
可以通過調節次磁路磁體的面積、長度(間隙長度)提供理想耦合系數，并且可以對應于升壓變壓器的結構和安裝的環境隨心所欲地設計磁體形狀；可以制造任何最適宜的升壓變壓器形狀。
如上所述，根據本發明中第七和第八方面，變壓器具有初級繞組和次級繞組，其中初級繞組放置在外面，而次級繞組放置在里面，并且在初級繞組和次級繞組之間設置有預定的間隔，從而有大量電流流入，并產生大量熱的初級繞組可以很大程度暴露于大氣中，由此，可以增強溫度性能，并且由于設置在次級繞組和次級繞組之間的空間(空氣層)，還可以改進次級繞組的溫度性能，而不會將初級側上的熱傳導到次級側上而升高繞組溫度。
通過設置空氣層，能夠更加增強初級繞組和次級繞組的電氣絕緣。
根據本發明中的第九方面，將初級繞組的線圈骨架滑動插入并裝配到次級繞組的線圈骨架內徑，從而可以分開的制造這些部件并使之回合，能夠同時處理卷繞內部線圈骨架的繞組和卷繞外部線圈骨架的繞組，并且可以縮短生產時間。通過裝配和插入，可以容易地精確地確定初級繞組和次級繞組之間的相對位置關系，并可以減少變壓器電特性中的變化。
如上所述，根據本發明在第十和第十二方面中主張的，可以達到縮短空間因子。
如上所述，根據本發明中的第十三方面，能夠提供一種高度可靠的磁控管驅動升壓變壓器，其中提供了升壓變壓器的初級電路與市電電壓以及次級電路(具有柜式金屬底盤，作為地電位)的電氣絕緣強度強化了初級繞組和加熱器繞組之間的磁性耦合，即使在變換器的功率控制時間，仍能減小燈絲電流中的變化，并且磁控管不引起從低輸出到高輸出的模變。
根據本發明的第十四方面，還可以為變換器技術提供具有理想耦合系數的升壓變壓器，其中，由于含有次磁路的漏磁通型升壓變壓器，操作不會在高耦合系數情況下運行，故能夠提供與任何變換器技術相協調的改進的普通的通用性。
如上所述，根據本發明，如果進入以下的狀態，從連接到高壓電路和處于高電位的磁控管加熱器的第二和第三繞組的線端到連接到切換電路的單一繞組的線端方向容易發生容限放電，第二和第三繞組的線端面對第一繞組的線端，它們之間有磁體，從而從第二和第三繞組的線端到磁體發生放電，并且電流流入從磁體通過磁體接地終端連接的外殼接地線，產生防止高壓短路到連接到切換電路的第一繞組線端的效果。
權利要求
1．一種磁控管驅動升壓變壓器，包含用于將驅動電壓提供給磁控管的升壓變壓器；和連接到所述升壓變壓器的初級側的開關電路；其中所述升壓變壓器包括主磁路，對所述升壓變壓器的初級繞組和次級繞組同心地分層卷繞；和次磁路，至少在所述初級繞組和次級繞組之間的至少一部分中產生漏磁通。
2．如權利要求1所述磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于通過組合一對彼此相對的E形磁體形成所述主磁路和次磁路。
3．如權利要求1所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于通過組合彼此相對的E形磁體和I形磁體形成所述主磁路和次磁路。
4．如權利要求2和3所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于形成所述次磁路的磁體的磁阻對應于必須的漏磁通量而變化。
5．如權利要求4所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于所述磁阻根據磁體的截面面積變化。
6．如權利要求4所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于所述磁阻根據磁體之間的氣隙變化。
7．一種磁控管驅動電源的變壓器，其特征在于包含升壓變壓器，用于使變換器部分的輸出升壓；和高壓電路，用于對所述升壓變壓器的輸出倍壓整流，其中，所述升壓變壓器包括初級繞組和次級繞組，它們是同心的，并且在設置在外面的所述初級繞組和設置在里面的所述次級繞組之間設置預定空間。
8．如權利要求7所述的磁控管驅動電源變壓器，其特征在于將所述次級繞組卷繞在多個繞組凹槽內，在它們之間有預定的空間絕緣層。
9．如權利要求7或8所述的磁控管驅動電源的變壓器，其特征在于將所述初級繞組的線圈骨架滑動插入并裝配在所述次級繞組線圈骨架的內徑中。
10．一種磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于包含初級繞組；次級繞組，放置在所述初級繞組內側，它們之間有預定空隙；和次磁路，用于在所述初級繞組和所述次級繞組之間產生漏磁通，其中所述次磁路包括E形磁體，其一端放置在所述初級繞組和次級繞組外側，另一端放置在所述初級繞組和次級繞組之間。
11．如權利要求10所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于，如此確定E形磁體氣隙和厚度，從而通過調節所述次磁路的磁力，將耦合系數設置為0.7到0.9。
12．如權利要求10所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于，將放置在所述次磁路的氣隙內的定位片與外部線圈骨架整體地模制。
13．一種磁控管驅動升壓變壓器單元，其特征在于包含磁控管；用于將驅動電源提供給所述磁控管的升壓變壓器；和連接到所述升壓變壓器的初級側的切換電路，其中所述升壓變壓器包括次級繞組、次級繞組和加熱器繞組的三種類型繞組；將作為磁通量的所述切換電路的功率從所述初級繞組傳送到另一個繞組的磁體；所述初級繞組所卷繞的外部線圈骨架；和所述次級繞組和所述加熱器繞組所卷繞的內部線圈骨架，所述內部線圈骨架設置在所述外部線圈骨架內側，所述繞組相對于磁體的磁路同心式分層卷繞。
14．如權利要求13所述的磁控管驅動升壓變壓器，其特征在于所述繞組相對于形成主磁路的磁體同心式分層卷繞；并且形成次磁路的外部線圈骨架和磁體在所述初級繞組和所述次級繞組以及所述加熱器繞組之間。
15．一種磁控管驅動升壓變壓器單元，其特征在于包含磁控管；用于將高壓提供給所述磁控管的高壓電路；用于將驅動電壓提供給所述磁控管的加熱器以及所述高壓電路的升壓變壓器；連接到所述升壓變壓器初級側的切換電路；和印刷電路板，其上通過印刷對所述高壓電路、所述磁控管加熱器和所述切換電路布線，以確定所述升壓變壓器，其中，所述升壓變壓器的第一繞組、第二繞組和第三繞組相對于形成磁路的磁體，以同心式分層卷繞在兩個或更多線圈骨架上；所述線圈骨架通過所述繞組線端設置在適當位置；所述線圈骨架中的一個設置有磁體接地的線端，它與磁體接觸；如此設置所述第一繞組的線端和所述第二和第三繞組線端，從而使它們相對，并有磁體在它們之間；將所述升壓變壓器的所述繞組線端焊接并固定到所述印刷電路板，并且所述第一繞組連接到所述切換電路，并且所述第二和第三繞組連接到所述高壓電路和所述磁控管的所述加熱器，并且所述磁體接地的線端連接到外殼接地線。
16．如權利要求15所述的磁控管驅動升壓變壓器單元，其特征在于使所述第二繞組線端和所述磁體之間的間隔距離小于所述第一繞組線端和所述第二繞組線端之間間隔距離的一半；和所述第三繞組線端和所述磁體之間的間隔距離小于所述第一繞組線端和所述第三繞組線端之間的間隔距離。
全文摘要
將初級繞組1和次級繞組2同心式層疊,并帶有形成主磁路13的磁體,調節設置在初級繞組1和次級繞組2之間的次磁路14的磁阻,由此能夠提供具有任何耦合系數的同心多層繞組變壓器。
文檔編號H01F27/26GK1316173SQ00801260
公開日2001年10月3日 申請日期2000年6月15日 優先權日1999年6月15日
發明者酒井伸一, 三原誠, 坂本和穗, 松倉豐繼, 石村洋三 申請人:松下電器產業株式會社