JP2691807B2

JP2691807B2 - 高周波誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2691807B2
Application number: JP3227034A
Authority: JP
Inventors: 康成浦元
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH0567492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置に高周波イン
バータ回路を用いた高周波誘導加熱装置の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】

（従来技術１）図３は従来技術１における電磁誘導加熱
調理器の回路図である。この回路図において、商用の低
周波交流電源１を整流回路２により全波整流を行つてい
る。平滑コンデンサ３、共振コンデンサ４、加熱コイル
５、スイツチング素子６、及びダンパーダイオード７か
らインバータ部が構成される。インバータ部の同期検出
回路８、三角波発生回路９、駆動パルス発生回路１０、
出力制御回路１１、駆動回路１２、一次側電源電流検出
回路１３、出力設定回路１４等でインバータ制御部が構
成されている。

【０００３】同期検出回路８は、コンパレータの働きに
より加熱コイルの電圧から同期信号を取り出す。三角波
発生回路９は、コンパレータの働きにより、同期信号に
同期して三角波電圧を発生する。駆動パルス発生回路１
０は、三角波発生回路９の三角波電圧と出力制御回路１
１の出力電圧とをコンパレータで比較し、オン時間が出
力制御回路１１の出力電圧に比例したパルス（オン信
号）を出力する。出力設定回路１４は、出力を任意の値
に設定するための可変抵抗を備えている。この出力設定
の基準電圧と一次側電源電流検出回路１３からの電圧と
の差が出力制御回路の差動増幅器で増幅され、駆動パル
ス発生回路１０から駆動回路１２を介してスイツチング
素子６がオン・オフ制御される。

【０００４】しかしながら、このインバータ制御部では
低コスト、力率等の面から一般に平滑コンデンサ３は低
容量のものが選ばれ、直流電源電圧は図４（ａ）のよう
な脈流となる。この電圧はスイッチング素子６のコレク
タ−エミッタ間に印加されるため、加熱コイル５に流れ
る電流はこの脈流の谷間で、極端に低減し、その電流波
形は同図（ｂ）のようになる。このため、整流平滑した
電圧波形は同図（ｃ）のように、リップルを含んでい
る。この電圧と目標出力の基準電圧とを比較するとリッ
プルによつてオンパルス（オン時間）幅に変動が生じて
好ましくなかつた。

【０００５】このように、制御回路をアナログ回路のみ
で構成すると、精度が悪く、部品点数が多く複雑であ
り、コストが高かつた。

【０００６】（従来技術２）そこで、本出願人は、特開
昭６４−５２３９５に電磁加熱装置を開示し、制御回路
をデジタル化し、これにより制御の精度を良くし、低コ
スト化を図つた。

【０００７】図５は特開昭６４−５２３９５に基づく電
磁誘導加熱調理器の回路図である。この回路において
は、商用の低周波交流電源１を整流回路２により全波整
流を行つている。平滑コンバータ３、共振コンバータ
４、加熱コイル５、スイツチング素子６、及びダンパー
ダイオード７からインバータ部が構成される。インバー
タ部の同期検出回路１５、一次側電源電流検出回路１
６、出力設定回路１７、一次側電源電流出力値と出力設
定値の比較回路１８、該比較回路の出力値に基づきレジ
スタ１９を制御する出力制御回路２０、該レジスタ１９
の値をプリセツトし、インバータ部に同期して基準クロ
ツクパルスをカウントするカウンタ２１、駆動回路２
２、そして、オン時間を決定するため、カウンタ２１の
みならずカウンタ前段に最小オン時間を決定しているシ
フトレジスタ２３からインバータ制御部が構成される。

【０００８】電流検出回路１６、出力設定回路１７およ
び比較回路１８は、図３に示すものと同様である。レジ
スタ１９は、オン時間を設定するもので、アツプダウン
カウンタにより構成されている。そして、商用電源同期
パルス発生回路で半サイクル毎に図４（ｄ）に示すパル
ス（電源周期クロツク）を発生し、レジスタ１９のクロ
ツク入力端子に出力される。

【０００９】また、シフトレジスタ２３は、オン信号を
出力するフリツプフロツプを有しており、同期検出回路
１５の出力パルスによりセツトされ出力はＨとなる。

【００１０】カウンタ２１がカウンタアツプするとボロ
ー出力が出てフリツプフロツプをリセツトしてスイツチ
ング素子６をオフさせる。

【００１１】電源を投入して動作を開始するとき、レジ
スタ１９には所定の初期値がセツトされる。例えば、加
熱手段であるマグネトロンのフイラメントが加熱される
までは陽極電流が流れないので、比較回路１８の出力は
Ｈとなり、レジスタ１９の値は商用周波の半サイクル毎
に増加し、予め定められている最大値に達すると飽和す
る。

【００１２】陽極電流が流れ始めると、出力設定回路１
７の出力値と比較し、その結果スイツチング素子６のオ
ン時間が短くなつて陽極電流も減少する。

【００１３】このように、レジスタ１９の値は増減を繰
り返しながら電流と出力設定とがほぼ平衡状態に達す
る。従つて、このレジスタ１９の値は商用電源の半サイ
クル毎に比較回路１８の出力に基づいて１ステツプだけ
増減する。

【００１４】すなわち、出力設定に対し検出電流が大き
いときは比較回路１８の出力はＬとなつてカウンタ値は
ダウン、逆のときはアツプに制御される。カウンタ２１
はダウンカウンタ回路により構成されており、同期検出
回路１５の出力パルスによつてレジスタ１９の値をロー
ドし基準クロツクをダウンカウントする。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術２で
は、被制御対象のインバータ部のＬ値（インダクタン
ス）やスイツチング素子等の変更を要する場合に対応す
ることは困難である。これは最小オン時間を決定する回
路がシフトレジスタ２３で構成されているためであり、
最小オン時間を変更したい場合にはシフトレジスタ２３
のフリツプフロツプの数を削除または追加しなければな
らない。

【００１６】最小オン時間が固定されれば、レジスタ１
９及びカウンタ２１のビツト数によつてインバータの周
波数領域が決定されるために、上記従来技術２では、例
えば加熱手段たるマグネトロンを有する電子レンジのイ
ンバータ制御用の回路となり、それ以外のインバータ制
御用として使用できなくなるため、その柔軟性が無い。

【００１７】本発明は、上記に鑑み、最小オン時間を決
定しているシフトレジスタをバイナリーカウンタに変更
し、該カウンタのデータ入力にパラレルに最小オン時間
値をプリセツトする手段を追加することによつて、イン
バータの周波数領域を簡単に設定可能となり、種々のイ
ンバータ回路を制御できる加熱装置を提供しようとする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の課題解決手段
は、低周波交流電源を整流し、その直流電源より高周波
電力を発生する加熱コイル３５、共振コンデンサ３４、
スイツチング素子３６等からインバータ部が構成され、
低周波交流電源の入力電流の整流平均値を検出する電流
検出手段３９と、該電流検出手段３９の出力値を出力設
定手段４０の出力値と比較する比較手段４１と、該比較
手段４１の出力に基づいてカウント値をプリセツトし、
インバータ部の共振周期に同期して基準クロツクパルス
をカウントするカウンタ４４と、該カウンタ４４の出力
でスイツチング素子３６のオン時間制御を行う駆動制御
手段４５とを備え、カウンタ値を増減させるタイミング
を低周波交流電源に同期させたインバータ制御部を具備
することによつて、高周波磁界を生じさせ被加熱物を加
熱する加熱装置において、インバータ制御回路の上記カ
ウンタの前段に最小オン時間を決定するベースカウンタ
と、該ベースカウンタに最小オン時間値をプリセツトす
る手段とを備えたものである。

【００１９】

【作用】上記課題解決手段において、インバータ部の共
振周期に同期して、オンパルス信号を出力すると同時
に、ベースカウンタ４６がアクテイブとなる。このベー
スカウンタ４６は、オンパルス時間の最小時間用に用意
されており、ベースカウンタ４６がアクテイブになる
と、先ずそのデータをロードして、基準クロツクによつ
てカウントアツプされ、最小時間を経過すればキヤリー
アツプする。このキヤリーアツプ信号によつて、オンカ
ウンタ４４はアクテイブとなると同時にレジスタ４２の
値の補数をロードする。

【００２０】電源立上がり時には、レジスタ４２は、
（ＯＯＨ）であり、オンカウンタ４４には、（ＦＦＨ）
がロードされる。従つて、オンカウンタ４４は、ロード
した時点でキヤリーアツプすることになる。このキヤリ
ーアツプ信号は駆動回路４５をリセツトし、オンパルス
信号がオフされる。

【００２１】オンパルス時間の決定は、一次側電源電流
検出手段３９の出力値と、出力設定手段４０の出力値を
比較手段４１によつて比較し、その比較結果は電源周期
クロツク毎に出力制御手段４３によつて処理し、レジス
タ４２に反映する。

【００２２】従つて、一電源周期おきにレジスタ４２の
値が例えば±１ビツトずつ更新される。この一電源周期
おきの更新は、電流検出回路３９の出力値が図４（ｃ）
に示すようなリツプルを含んだものであつても影響をほ
とんど受けなくできる。

【００２３】また、仮に比較結果が一次側電源電流検出
手段３９の出力値より出力設定手段４０の出力値の方が
大きいならば、一電源周期毎に＋１ビツトずつアツプさ
れ、最終的にはレジスタ４２は（ＦＦＨ）までアツプさ
れる。このレジスタ４２のアツプ・ダウンによつてオン
パルス時間を更新して、加熱調整が行える。

【００２４】従つて、ベースカウンタ４６にプリセツト
するデータによつて最小オン時間が設定できるため、イ
ンバータ駆動周波数領域のレベルシフトが容易に行え
る。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の高周波誘導加熱装置のインバ
ータ制御回路のブロツク図である。以下、図に沿つて説
明をする。

【００２６】図１の構成について先ず説明する。商用の
低周波交流電源３１を整流回路３２により全波整流を行
つている。平滑コンデンサ３３、共振コンデンサ３４、
加熱コイル３５、スイツチング素子３６、およびダンパ
ーダイオード３７からインバータ部が構成される。

【００２７】インバータ部の同期検出回路３８、一次側
電源電流検出回路３９、出力設定回路４０、一次側電源
電流出力値と出力設定値の比較回路４１、該比較回路出
力値に基づきレジスタ４２を制御する出力制御回路４
３、該レジスタ４２の値をプリセツトし、インバータ部
に同期して基準クロツクパルスをカウントするカウンタ
４４、駆動回路４５および最小オン時間を決定している
ベースカウンタ４６、最小オン時間設定回路４７にてイ
ンバータ制御回路が構成される。

【００２８】電流検出回路３９、出力設定回路４０、比
較回路４１、レジスタ４２、カウンタ４４等の構成は、
図５に示す従来技術２の構成と同様であるため、その詳
細な説明は省略する。

【００２９】また、従来技術２と異なる点は、従来技術
２のシフトレジスタ２３をベースカウンタに変更し、最
小オン時間設定回路４７を設けたことである。

【００３０】上記構成において、先ず、電源立ち上がり
後に駆動回路４５にてオンパルス信号を出力する。その
後、ある時間が経過すれば出力はオフとなるが、この時
間に関しては後述する。この動作によつて、スイツチン
グ素子３６がオンして、コイル３５、コンデンサ３４に
よつて発振が開始される。この発振状態をスイツチング
素子３６のコレクタ−エミツタ間の電圧ｂとコンデンサ
端電圧ａを同期検出回路３８にて比較する。つまり、図
２のようにｂ＜ａとなつた時点で再びオンパルス信号を
出力させる動作を繰り返せば、加熱コイル３５上の被加
熱物が加熱されることになる。

【００３１】また、同期検出してオンパルス信号を出力
すると同時に、ベースカウンタ４６がアクテイブとな
る。このベースカウンタ４６は、オンパルス時間の最小
時間用に用意されており、例えば３μｓｅｃを最小時間
とする場合には、４ビツトもしくは、８ビツトのバイナ
リーの３μｓｅｃに値するデータを、最小オン時間設定
回路４７によつてプリセツトされる。

【００３２】ベースカウンタ４６がアクテイブになる
と、先ず前記データをロードして、基準クロツクによつ
てカウントアツプされ、３μｓｅｃ経過すればキヤリー
アツプするようにしている。キヤリーアツプ信号によつ
てオンカウンタ４４はアクテイブとなると同時にレジス
タ４２の値（例えば８ビツトデータ）の補数をロードす
る。ここでは、電源立上がり時のため、レジスタ４２
は、（ＯＯＨ）であり、オンカウンタ４４には、（ＦＦ
Ｈ）がロードされる。従つて、オンカウンタ４４は、ロ
ードした時点でキヤリーアツプすることになる。このキ
ヤリーアツプ信号は駆動回路４５をリセツトし、オンパ
ルス信号がオフされる。

【００３３】オンパルス時間の決定は以下の様に設定す
る。一次側電源電流検出回路３９の出力値と、出力設定
回路４０の出力値を比較回路４１によつて比較する。比
較結果は電源周期クロツク毎に出力制御回路４３によつ
て処理され、レジスタ４２に反映する。従つて、一電源
周期おきにレジスタ４２の値が例えば±１ビツトずつ更
新される。この一電源周期おきの更新は、電流検出回路
３９の出力値が図４（ｃ）に示すようなリツプルを含ん
だものであつても影響をほとんど受けなくできる。

【００３４】また、仮に比較結果が一次側電源電流検出
回路３９の出力値より出力設定回路４０の出力値の方が
大きいならば、一電源周期毎に＋１ビツトずつアツプさ
れ、最終的にはレジスタ４２は（ＦＦＨ）までアツプさ
れる。このレジスタ４２のアツプ・ダウンによつてオン
パルス時間を更新して、加熱調整が行える。

【００３５】従つて、ベースカウンタ４６にプリセツト
するデータによつて最小オン時間が設定できるため、イ
ンバータ駆動周波数領域のレベルシフトが容易に行え
る。例えば、スイツチング素子３６に高速素子を使用し
超低出力（数＋ワツト以下）を実現したいインバータ回
路には、最小オン時間として１μｓｅｃをベースカウン
タ４６にプリセツトすれば良い。逆に高出力側に重点を
シフトしたいインバータ回路には、例えば１０μｓｅｃ
をプリセツトすれば良い。但し、低周波数側は可聴領域
を越えないように配慮が必要である。

【００３６】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ア
プリケーシヨンに応じて、最小オン時間をプリセツトす
るだけで、いろいろなインバータ回路を対象に本発明の
制御回路一つで制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る高周波誘導加熱装置のイン
バータ制御回路のブロツク図である。

【図２】図２はスイツチング素子のコレクタ−エミツタ
間の電圧とコンデンサ端電圧を比較した図である。

【図３】図３は従来技術１における高周波誘導加熱装置
の回路図である。

【図４】図４は従来技術１における主要部の信号波形図
である。

【図５】図５は従来技術２における高周波誘導加熱装置
の電気回路図である。

【符号の説明】

３８同期検出回路３９一次側電源電流検出回路４０出力設定回路４１比較回路４２レジスタ４３出力制御回路４４カウンタ４５駆動回路４６ベースカウンタ４７最小オン時間設定回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】低周波交流電源を整流し、その直流電源
より高周波電力を発生する加熱コイル、共振コンデン
サ、スイツチング素子等からインバータ部が構成され、低周波交流電源の入力電流の整流平均値を検出する電流
検出手段と、該電流検出手段の出力値を出力設定手段の出力値と比較
する比較手段と、該比較手段の出力に基づいてカウント値をプリセツト
し、インバータ回路の共振周期に同期して基準クロツク
パルスをカウントするカウンタと、該カウンタの出力でスイツチング素子のオン時間制御を
行う駆動制御手段とを備え、カウンタ値を増減させるタイミングを低周波交流電源に
同期させたインバータ制御回路を具備することによつ
て、高周波磁界を生じさせ被加熱物を加熱する加熱装置
において、インバータ制御回路の上記カウンタの前段に最小オン時
間を決定するベースカウンタと、該ベースカウンタに最小オン時間値をプリセツトする手
段とを備えたことを特徴とした高周波誘導加熱装置。