專利名稱：微波爐專用開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種微波爐專用開關(guān)電源。
目前，世界各地流行的微波爐，其電源都是用變壓器將市電升壓至1800V左右，然后通過倍壓整流濾波，獲得3600V左右的脈動(dòng)電壓，直接提供給磁控管。例如一九九九年面市的格蘭仕WD750ASL23型微波爐，就是這種電路形式，其輸出功率750瓦，變壓器的體積70×85×100mm3，加上繞組，共重六公斤。這類微波爐電源的缺點(diǎn)是1．高壓變壓器的體積大，笨重，電源部份的重量占微波爐重量的百分之七十左右；2．耗能，變壓器的效率不到75％，而電源整機(jī)效率只有70％左右；3．輸出電壓不穩(wěn)定，隨市電電壓變化而波動(dòng)，在電壓較低的地區(qū)，微波爐不能正常工作。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，在免除高壓電源變壓器的同時(shí)，提供一種安全性好，輸出電壓穩(wěn)定，重量輕，效率高，成本低的微波爐專用電源。
本實(shí)用新型首先將市電十二倍壓整流濾波，獲得幅值隨市電波動(dòng)的高壓VH，然后在VH上疊加一個(gè)可調(diào)的較低電壓VL，VH和VL疊加形成一組高壓輸出電壓VO。VL的幅值只需比VH的波動(dòng)范圍略高，用來補(bǔ)償或抵消VH的波動(dòng)，使輸出電壓VO保持恒定。開關(guān)電源SW1除提供這組可調(diào)的較低電壓VL外，還提供另外12組電流補(bǔ)償電壓V1-V12，這些電壓對(duì)C1-C12因放電而導(dǎo)致的電壓下降進(jìn)行補(bǔ)償。檢測(cè)電路由光電偶合器件完成，跨接在輸出高壓VO的正負(fù)極之間，開關(guān)電源SW1的輸出電壓VL、V1-V12和檢測(cè)電路分別組成電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器。由于本實(shí)用新型沒有使用任何工頻變壓器，所以減小了體積和重量，降低了成本，提高了效率；又由于同時(shí)采用了電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器，使得輸出的高壓工作穩(wěn)定可靠。
本實(shí)用新型在以下四個(gè)方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)1．提供穩(wěn)定的直流高壓，當(dāng)市電波動(dòng)30％時(shí)，輸出電壓的波動(dòng)在1％以內(nèi)；2．體積小，重量輕，是普通微波爐電源的(20-30)％；3．成本低，比普通微波爐電源低50％；4．整機(jī)效率高達(dá)90％以上，節(jié)約能源；
5．免除高壓變壓器，節(jié)約資源。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型的完整電路圖。
在圖1中，倍壓整流器和開關(guān)電源并聯(lián)，一同接在交流市電上，開關(guān)電源的一組輸出電壓和倍壓整流器的輸出電壓疊加形成輸出高壓，開關(guān)電源的另一組電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器件LM317穩(wěn)壓后，形成輸出低壓。
下面結(jié)合圖2詳述倍壓整流器和補(bǔ)償穩(wěn)壓器的工作過程1．十二倍壓整流器為了討論的方便，暫時(shí)去掉并聯(lián)在D1-D12上、由二極管和獨(dú)立電源組成的12個(gè)串聯(lián)支路。220V交流市電加在A、B兩點(diǎn)之間，假設(shè)開始的瞬間B點(diǎn)電位為正。
在第一個(gè)正半周內(nèi)，電流自B點(diǎn)通過D12向C12充電，將C12的電壓從0V充至峰值電壓300V。
在接下來的負(fù)半周內(nèi)，電流自A點(diǎn)通過C12、C點(diǎn)、D11向C6充電。市電和C12上的電壓疊加，形成600V的峰值電壓，因此將C6從0V充至600V。
在第二個(gè)正半周內(nèi)，有兩路充電電流1．電流自B點(diǎn)通過D12向C6補(bǔ)充充電；2．電流自B點(diǎn)通過C6、D點(diǎn)、D11向C11和C12組成的串聯(lián)電容充電，市電和C2上的600V電壓疊加成900V的峰值電壓，將C11和C12組成的串聯(lián)電容充到900V；由于C12上已有電壓300V，所以C11從0V充至600V。
在接下來的負(fù)半周內(nèi)，有二路充電電流1．電流自A點(diǎn)通過C12、C點(diǎn)、D12向C6補(bǔ)充充電；2．電流自A點(diǎn)通過C11、C12、E點(diǎn)、D9向C5和C6組成的串聯(lián)電容充電。市電和C11、C12上的電壓疊加，形成1200V的峰值電壓，由于C6上已經(jīng)有600V的電壓，因此將C5的電壓充至600V；在以下的各個(gè)周期里，交流電壓交替地與一邊電容器上的電壓疊加，將另一邊的下一個(gè)電容器上的電壓充至600V。最后，C1-C12上的電壓，除C12上的電壓是300V外，全部都充至600V。所以，由C13從G1-C6上取得的電壓是3600V。
通過以上分析可知，在未接負(fù)載的情況下，12個(gè)周期以后，C13上的電壓就可以穩(wěn)定在3600V左右，即12倍于交流電壓的峰值。當(dāng)輸出接有負(fù)載的時(shí)候，穩(wěn)定的時(shí)間和穩(wěn)定后的電壓視負(fù)載的大小而有所不同穩(wěn)定的時(shí)間隨負(fù)載增大而延長，穩(wěn)定后的電壓隨負(fù)載的增大而下降。
2．電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器通過多倍壓整流獲得的高壓電源，其負(fù)載能力是非常低的，輸出電流只有毫安級(jí)，而微波爐要求200毫安的電流，相差甚遠(yuǎn)。為了穩(wěn)定電壓，當(dāng)然可以加入一個(gè)全功率的穩(wěn)壓電路，所謂“全功率”，是指與微波爐的額定功率相等的功率。但這樣做在實(shí)際上是完全行不通的，因?yàn)槿魏我环N全功率的穩(wěn)壓電路，無論是開關(guān)穩(wěn)壓電路，還是線性穩(wěn)壓電路，其成本都比微波爐本身的成本大得多。
補(bǔ)償穩(wěn)壓器是用另外一個(gè)較低的電壓來補(bǔ)償或抵消需要穩(wěn)定的電壓的波動(dòng)，這個(gè)作為補(bǔ)償電壓的幅值只要比波動(dòng)的幅值略大就可以了，補(bǔ)償穩(wěn)壓器達(dá)到了穩(wěn)定電壓的目的，又避免加入全功率穩(wěn)壓電路。在圖2中，開關(guān)電源SW1的一組輸出電壓VL和十二倍壓整流器的輸出電壓VH疊加形成總的輸出電壓VO。當(dāng)VO因?yàn)槟撤N原因下降時(shí)，通過OPT1光電二極管的電流減小，使其三極管部分的發(fā)射極電位下降，導(dǎo)致三極管T1的發(fā)射極電位也下降；這個(gè)下降的電位導(dǎo)致開關(guān)電源的輸出電壓VL上升，正好補(bǔ)償了VO的下降。當(dāng)VO因某種原因上升時(shí)，通過OPT1光電二極管的電流增加，使其三極管部分的發(fā)射極電位上升，導(dǎo)致三極管T1的發(fā)射極電位也上升；這個(gè)上升的電位導(dǎo)致開關(guān)電源的輸出電壓VL下降，正好抵消了VO的上升。因?yàn)殚_關(guān)電源的調(diào)整只對(duì)VL的變化起作用，所以在開關(guān)電源的另一組電壓的輸出端接有一個(gè)三端穩(wěn)壓器件LM317，對(duì)微波爐的燈絲電壓VG也進(jìn)行了穩(wěn)壓。
3．電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器假設(shè)現(xiàn)在是第13個(gè)周期的開始，因?yàn)殡娙萜魃系碾妷阂呀?jīng)基本充滿，交流電壓交替地與一邊電容器上的電壓疊加，對(duì)另一邊的電容器進(jìn)行補(bǔ)充充電。當(dāng)外電路接有負(fù)載的時(shí)候，C1-C12各電容器放電以后電壓來不及充滿，因而輸出電壓有較大的跌落，倍壓整流的倍數(shù)越多，這種跌落就越大。
當(dāng)在D1-D12上的每個(gè)二極管上并聯(lián)了由二極管和獨(dú)立電源組成的串聯(lián)支路以后，交流電壓除疊加電容器上的電壓外，還疊加了一個(gè)獨(dú)立電源的電壓，再向另一邊的電容器充電，這就加大了充電電流，加快了充電速度，避免了輸出電壓的過多跌落。這些獨(dú)立電源與檢測(cè)電路一起構(gòu)成了電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器。
電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器與輸出端的電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器同步工作，當(dāng)VO因?yàn)槟撤N原因下降時(shí)，通過OPT1光電二極管的電流減小，使其三極管部分的發(fā)射極電位下降，導(dǎo)致三極管T1的發(fā)射極電位也下降；這個(gè)下降的電位導(dǎo)致開關(guān)電源的輸出電壓VL上升，同時(shí)也導(dǎo)致獨(dú)立電源V1-V12上升，VL補(bǔ)償了VO的下降，V1-V12阻止了電容器C1-C12上電壓的跌落，當(dāng)VO因?yàn)槟撤N原因上升時(shí)，通過OPT1光電二極管的電流增大，使其三極管部分的發(fā)射極電位上升，導(dǎo)致三極管T1的發(fā)射極電位也上升；這個(gè)上升的電位導(dǎo)致開關(guān)電源的輸出電壓VL下降，同時(shí)也導(dǎo)致獨(dú)立電源V1-V12下降，VL抵消了VO的上升，V1-V12阻止了電容器C1-C12上電壓的上升。
由于電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器共同作用的結(jié)果，使得高壓輸出穩(wěn)定可靠，不受市電波動(dòng)的影響，也不受負(fù)載變化的影響。除C20須使用高壓電容以外，其余都是普通元器件，所承受的電壓都是600V。對(duì)于額定功率為1000W的微波爐，開關(guān)電源的功率只須200-300W，市面上有這樣的系列產(chǎn)品。
權(quán)利要求1．一種微波爐專用開關(guān)電源，提供二組獨(dú)立電壓，一組是3600V的直流高壓，為磁控管提供工作電壓，一組是3.5V直流低壓，給磁控管提供燈絲電壓；其特征是十二倍壓整流器的輸出電壓VH經(jīng)過電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器和電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，獲得一組穩(wěn)定的直流高壓VO，在VO的兩端跨接有一個(gè)檢測(cè)電路，另一組獨(dú)立電壓亦由開關(guān)電源提供，不使用任何工頻變壓器。
2． 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征是十二倍壓整流器由二極管D1-D12，電解電容器C1-C13組成，C13并聯(lián)在十二倍壓整流器的輸出電壓VH的兩端；D1-D12,C1-C6,C7-C12分別依次串聯(lián)，然后將串聯(lián)好的C1-C6，C7-C12與串聯(lián)好的D1-D12并聯(lián)，方法是每一個(gè)電解電容器與兩個(gè)二極管并聯(lián)，右邊的C1-C6與D1-D12對(duì)齊，左邊的C7-C12向下錯(cuò)開一個(gè)二極管的位置，二極管都是負(fù)極向上，電解電容器都是正極向上，交流市電接到D12的正極和C12的負(fù)極之間。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征是光電偶合器件OPT1和三極管T1及其周圍元件一起構(gòu)成檢測(cè)電路，OPT1的光電二極管部分通過電阻R1和電位器VR1跨接在輸出電壓UO的正負(fù)極之間，其三極管部分的發(fā)射極和T1的基極相聯(lián)，OPT1的三極管部份和T1都接成射極跟隨器的形式，它們的工作電壓由開關(guān)電源SW1的控制部分提供；檢測(cè)電壓由T1的發(fā)射極通過電阻R4進(jìn)入SW1的電壓控制部份。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征是開關(guān)電源SW1的一組輸出電壓VL和檢測(cè)電路一起構(gòu)成電壓補(bǔ)償穩(wěn)壓器，C20跨接在VO的正負(fù)極之間；VL疊加在VH上，對(duì)輸出電壓VO的波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
5．根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的電源，其特征是在串聯(lián)好的D1-D12上，每一個(gè)二極管的兩端，都并聯(lián)一個(gè)由二極管和獨(dú)立電源組成的串聯(lián)支路，二極管的負(fù)極和二極管的負(fù)極相聯(lián)，支路上二極管的正極和電源的正極相聯(lián)，12個(gè)串聯(lián)支路上的12組獨(dú)立電源V1-V12，是由SW1提供的可調(diào)的獨(dú)立電壓，這些電壓對(duì)C1-C12因放電而導(dǎo)致的電流下降進(jìn)行補(bǔ)償，V1-V12和檢測(cè)電路一起構(gòu)成了電流補(bǔ)償穩(wěn)壓器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種微波爐專用開關(guān)電源,提供二組獨(dú)立電壓:一組直流高壓,給磁控管提供工作電壓;一組直流低壓,給磁控管燈絲提供工作電壓。該電源由十二倍壓整流器和補(bǔ)償穩(wěn)壓器兩部分構(gòu)成,不使用任何工頻變壓器。本實(shí)用新型具有體積小,重量輕,成本低,輸出電壓穩(wěn)定的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/04GK2456363SQ00232530
公開日2001年10月24日 申請(qǐng)日期2000年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者郁百超 申請(qǐng)人:郁百超