[其他]一种控制磁控管的方法与装置

说明书

本发明涉及的是在同微波能量加热的装置中控制磁控管的一种方法与装置。

微波加热是在包括提供热能的多重处理中可以应用的一种具有巨大优点的技术。就此而言的一个重要优点是，加热功率可无惯性地加以控制。

然而，不足的是微波设备常常比传统的其他替代设备要昂贵。这些加热设备的磁控管由带有相关的控制系统的电源单元驱动，这些构成了设备的主要成本。由于磁控管的输出功率有限，加热设备常常需要可观数量的磁控管和相应的电源单元以及控制系统以达到给定的加热要求。

几乎是独一无二地要使用磁控管作为加热用的微波发生器。磁控管的紧凑的几何尺寸和将直流功率转换为微波功率达到的高效率是形成这一事实的决定性的特性。一个严重的不足是产生给定的功率输出所需要的电压随磁控管不同而异。该电压决定于磁控管的内部几何尺寸和腔内的磁场强度。

创造了两种类型的磁控管，这就是在管内由永久磁铁产生磁场的磁控管和用电磁铁产生磁场的磁控管。

永久磁铁的磁场强度随制造和运转情况的不同而不同。

磁控管的结构包括一个磁轭铁，其导磁率随温度而变化。板极电压相对板极电流画出的圆形作为工作曲线与磁控管内温度改变时发生的磁控管内几何尺寸变化的同时发生变化。输出功率与板极电流高精确地成正比。

由于这种事实，不可能同一个公共电源单元直接驱动多个磁控管。前述的曲线呈现一拐点，称作拐点电压，在其之上磁控管的功率输出迅速增加。

当两个或更多的磁控管并联地接到一个电源单元，并且这些磁控管具有彼此不同的工作曲线，这也是一般的情况，一个磁控管将会产生比另一个更高的功率输出。高输出功率的磁控管就会比另一个热，随着可用的工作曲线的衰落电源单元将产生较低的输出电压。这就导致产生较低输出的磁控管的功率输出进一步衰落，由于此衰落达到另一个磁控管的拐点电压，如此继续下去，直到最后仅由一个磁控管产生全部功率。

基本问题就在于，需要单独地控制每一个磁控管，同时要试图减少电源单元数和相应的控制系统的数量。

借助于本发明可解决这个问题，即它能够用一个并且同样的电源单元为永久磁铁装备的多个磁控管和用电磁铁装备的多个磁控管提供功率。

因此，本发明涉及一种控制有关微波功率源的磁控管的一种方法，在多个磁控管混合的设备里，其特点是通过把两个或多个磁控管并联接到一个电源单元工作以产生高电压以便使多个磁控管工作;把一个带有用于测量各个磁控管板极电流的测量装置的单独的磁控管调整电路接到各个磁控管的高压一边，以及把上述的测量装置与一个控制电路电流隔离，上述的控制电路用来依据上述测量装置产生的信号控制涉及的磁控管的板极电流。

根据另一方面，本发明描述了控制同一个并且同样的电源单元的两个或更多的磁控管的装置或系统，具有该独特特色的这种装置在下面的权利要求10中描述。

本发明将参考大量的具体实例方案及其附图作更详细地描述，附图里，

图1用电路图说明第一个电路方案，用于把两个或更多的磁控管接到一个公用电流单元并且备有独立的调整电路;

图2说明了与上述调整电路相关联的第一个控制装置的具体实例;

图3描述了与上述调整电路相关联的第二个控制装置的具体实例;

图4描述了与上述调整电路相关联的第三个控制装置的具体实例;

图5描述了用于把两个或更多的磁控管接到一个公用电源单元并且各有独立的调整电路的第二个电路或耦合的具体实例;

图6给出了一个磁控管的典型板极电压-板极电流（V_A-I_A）曲线;以及

图7用电路图说明将两个电路电和电流隔离的电路。

因此，图6示出了磁控管的典型的板极电压-板极电流图。图中曲线有个在电压V₀处的拐点。在拐点电压V₀以下的电压下磁控管不产生功率输出。在此拐点电压以上电压，动态电阻低并且从没有功率输出到满功率输出的电压增加很小。磁控管的功率输出与板极电流I_A高精度地成正比。

如前所述，有两种类型的磁控管，亦即用永久磁铁产生磁场的磁控管和用磁绕组和磁芯产生磁场的磁控管。前一类型磁控管的拐点电压是固定的，而在后一类型，拐点电压是按图6的虚线和箭头所示那样，通过控制流过线圈的电流来控制或调整的。