Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи Советский патент 1990 года по МПК H05B6/64 

С/1

с

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в бытовых и промышленных установках малой мощности для испарения жидких смесей, диэлектрической термообработки и обеспечения заданной влажности среды. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и повышение надежности устройства. Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи содержит регулятор 1 анодного напряжения магнетрона 17, датчик 14 тока, источник 19 питания, программно-временной блок 20. Цель достигается за счет введения в устройство блока 15 формирования среднего значения, порогового блока 16 и стабилизатора 18 тока, а также за счет выполнения регулятора 1, состоящего из автогенератора 2 с синхровходами, преобразовательных ячеек 3 - 7, сетевого выпрямителя 12 с фильтром и блока 13 управления. Напряжение с выходов преобразовательных ячеек 3 - 7 поступает на магнетрон 17, появляется СВЧ-энергия. Таким образом поддерживается постоянный средний уровень анодного тока магнетрона 17, что позволяет поддерживать среднюю мощность магнетрона 17 на заданном уровне. 3 ил.

46,,

о

VI о о

блока 16 и стабилизатора 18 тока, а также за счет выполнения регулятора 1, состоящего из автогенератора 2 с синхровходами, преобразовательных ячеек 3-7. сетевого выпрямителя 12 с фильтром и блока 13 управления. Напряжение с выходов преобразовательных

Изобретение относится к СВЧ-технике в частности к СВЧ-установкам, обеспечивающим нагрев диэлектрических материалов, и может использоваться в бытовых и промышленных установках малой мощности для испарения жидких смесей, диэлектрической термообработки, обеспечения заданной влажности среды.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов и повышение надежности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи; на фиг. 2 - структурная электрическая схема преобразовательной ячейки; на фиг. 3структурная электрическая схема блока управления.

Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи содержит регуля- тер 1 анодного напряжения магнетрона, состоящий из автогенератора 2 с синхровходами, преобразовательных ячеек 3-7, состоящих из усилителя 8 мощности, трансформатора 9 с дополнительными отводами 10 и выпрямителя 11, сетевой выпря- митель 12 с фильтром, источник переменного напряжения (не показан), блок 13 управления, датчик 14 тока, блок 15 формирования среднего значения, пороговый блок 16, подключенный к накалу магнетрона

17и через стабилизатор 18 тока - к источнику 19 питания. В ряде случаев блок 9 управления имеет дополнительный соединенный с выходом порогового блока

16 через программно-временной блок 20.

Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи работает следующим образом.

При подаче на вход устройства напряжений UOCH, Удоп , Одоп начинают функци- онировать источник 19 питания и сетевой выпрямитель 12, выходное напряжение которого поступает на входы преобразовательных ячеек 3-7. Напряжение с выхода источника 19 поступает через стабилизатор

18тока на накал магнетрона. В связи с тем, что при включении нить накала холодная, ее сопротивление мало. При условии, что ток стабилизации стабилизатора 18 равен Irtopt, напряжение на нити накала увеличива-

ячеек 3-7 поступает на магнетрон 17, появляется СВЧ-энергия. Таким образом поддерживается постоянный средний уровень анодного тока магнетрона 17, что позволяет поддерживать среднюю мощность магнетрона 17 на заданном уровне. 3 ил.

ется постепенно одновременно с увеличением температуры катода магнетрона 17. При t ti температура катода достигает оптимального значения, а следовательно, сопротивление нити накала также достигает установившегося значения. Срабатывает пороговый блок 16 и выдает сигнал на вход блока 13 и программно-временного блока 20. Как показывают исследования, точка ti является точкой начала стационарного процесса электронообразования катода и, следовательно, характеризует возможность включения высокого напряжения для излучения СВЧ-энергии (катод подготовлен к началу эмиссии). Программно-временной блок 20 запускает временное устройство (или программное устройство) и выдает импульс на блок 13. На другой вход блока 13 поступает сигнал с датчика 14 тока через блок 15 формирования среднего значения (в ряде случаев он может быть представлен обычным LC-фильтром). Наличие трех таких сигналов на входе блока 13 приводит к выдаче синхроимпульсов на синхровходы автогенератора 2. Автогенератор 2 начинает генерировать прямоугольные импульсы (меандр) для управления преобразовательной ячейкой 3,-н§ выходе которой появляется посто- янное напряжение. С дополнительных обмоток трансформатора 9 преобразовательной ячейки 3 управляющее напряжение поступает на вход следующей преобразовательной ячейки 4 и т.д. Количество преобразовательных ячеек, их элементная база, а ;гадаса.схемотехническое построение опре- деляются питающей сетью (величиной по- тоянного напряжения на входе) и выходной мощностью. При использовании преобразовательных ячеек с усилителем 8 мощности, выполненным по полумостовой схеме, отпадает необходимость в фильтре после сетевого выпрямителя 12. Выходные напряжения всех преобразовательных ячеек суммируются, и общее напряжение является анодным напряжением магнетрона. Пульсация выходного напряжения по основной частоте преобразования (2fnp).6yAeT минимальной из-за фазовых сдвигов по цепям управления преобразовательными ячейками. Анодное напряжение магнетрона вызывает в нем появление спиц вращения, которые наводят, в резонаторах СВЧ-колеба- ния. Анодный ток магнетрона создает падение напряжения на датчике 14 тока, поступающего через блок 15 формирова- ния. По достижении определенного уровня (определяемого постоянной интегрирования блока 15) срабатывае} компаратор в блоке 13, что вызывает прекращение поступления синхроимпульсов на синхровхо- ды автогенератора 2. Автогенератор 2 прекращает генерацию прямоугольных импульсов (меандр). На выходе преобразовательных ячеек 3-7 напряжение пропадает, анодный ток и генерация СВЧ-знергии пре- кращаются. Напряжение на датчике 14 тока становится равным нулю, а на выходе блока 15 напряжение медленно уменьшается. Постоянная времени спадания определяется постоянной времени интег- рирования блока 15. При достижении уровня срабатывания компаратора в блоке 13 появляются синхроимпульсы, поступающие на синхровходы автогенератора 2. Напряжения с выходов преобразовательных ячеек 3-7 поступают на магнетрон 17, появляется СВЧ-энергия. Таким образом поддерживается постоянный средний уровень анодного тока магнетрона 17, что позволяет поддерживать среднюю мощность магнетрона 17 на заданном уровне. Интервал между импульсами генерации определяется задачей СВЧ-установки и может составлять от единиц микросекунд до сотен секунд. После отсчета заданного интервала времени в программно-временном блоке 20 на его выходе сигнал пропадает, что вызывает прекращение генерации автогенератора 2 (отсутствие синхроимпульсов с выхода узла управления). Анодное напряжение в режи- ме генерации автогенератора 2 выбирается оптимальным (паспортным), что позволяет наиболее полно использовать магнетрон для генерации СВЧ-энергии с наиболее высоким КПД. Блок 13 управления состоит из генератора 21 тактовых импульсов (обычно кварцевого с частотой 10-20 МГц), счетчиков 22 импульсов (делители частоты двоично-десятичные типа 133ИЕ2), на входе и выходе которых включены элементы И 23, причем выходы элемента И, включенного на выходе счетчиков 22 импульсов, являются выходом блока 13. При поступлении на вход трех,сигналов на выходе элементов И 23 появляются разрешающие сигналы, с гене- ратора 21 поступают импульсы на входы счетчиков 22, после которых сигналы через элементы И 23 поступают на синхровходы автогенератора 2. При отсутствии одного из сигналов на входе блока 13 элементы И 23

отключают генератор 21 от счетчиков 22 импульсов и от синхровходов автогенератора 2. Автогенератор 2 полностью закрывается по синхровходам, напряжение на его выходе равно нулю. Счетчики 22 импульсов сохраняются в своем состоянии и не обнуляются. При появлении всех трех входных импульсов с генератора 21 начинают поступать импульсы на счетчики 22 и они продолжают свой счет, автогенератор 2 начинает генерировать продолжение бесконечной последовательности прямоугольных импульсов (меандр), что позволяет обеспечить- равенство площади отрицательной полуволны суммарного напряжения площади полуволны положительного суммарного напряжения. Такое условие позволяет исключить замагничивание сердечников трансформаторов усилителей мощности преобразовательных ячеек, что особенно важно для выполнения усилителей мощности по мостовой схеме или по схеме со средней точкой.

Формула изобретения Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи, содержащее регулятор анодного напряжения, к выходу которого подсоединен датчик тока, а управляющий вход соединен с выходом блока управления, и источник питания, отличающееся тем , что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения надежности, введены блок формирования среднего значения, выход которого соединен с выводами датчика тока, а выход подключен к первому входу блока управления, и последовательно соединенные стабилизатор тока и пороговый блок, включенные между выходом источника питания и вторым входом блока управления, а регулятор анодного напряжения состоит из автогенератора, снабженного синхровходами, управляющий вход которого является управляющим входом регулятора анодного напряжения, сетевого выпрямителя с фильтром и п преобразовательных ячеек, каждая из которых содержит усилитель мощности, управляющий вход которого является управляющим входом преобразовательной ячейки, трансформатор, снабженный дополнительными отводами, и выпрямитель, входы которых соединены между собой па раллельно и подключены через сетевой выпрямитель с фильтром к введенному источнику переменного напряжения, а выходы - последовательно, управляющий вход первой преобразовательной ячейки подключен к выходу автогенератора, а управляющий вход каждой последующей

преобразовательной ячейки соединен с дополнительным отводом трансформатора предыдущей преобразовательной ячейки, при этом выход стабилизатора тока является выходом для подсоединения накала маг-

Фиг. 2

нетрона СВЧ-печи, выход первой преобразовательной ячейки является выходом для подсоединения катода магнетрона, а выход последней является выходом регулятора анодного напряжения.

К QbiMdg сетедого Выпрянитемя

и cptijf(mpt/ д

J}m абто нератра или предыдущей преобраэооотрль- юлш ячейка

f( Выходу сетевого obtnpftMumejjff и cpujfbfnpt/ в