JP2841690B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

誘導加熱調理器

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JP2841690B2
JP2841690B2 JP2101355A JP10135590A JP2841690B2 JP 2841690 B2 JP2841690 B2 JP 2841690B2 JP 2101355 A JP2101355 A JP 2101355A JP 10135590 A JP10135590 A JP 10135590A JP 2841690 B2 JP2841690 B2 JP 2841690B2
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潔 井崎
憲二 服部
利明 岩井
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はハーフブリッジインバータ回路を有する誘導
加熱調理器に関する。
従来の技術 近年、誘導加熱調理器はハーフブリッジインバータ回
路を用いたものが主流となってきている。
従来、この種の誘導加熱調理器は第8図に示すような
構成が一般的であった。以下、その構成について説明す
る。
図に示すように、交流電源1を全波整流器2で整流
し、平滑コンデンサ3で平滑して直流電源4を構成し、
直流電源4と直列に接続したスイッチング素子5,6と、
この2つのスイッチング素子5,6にそれぞれ逆並列に接
続したダイオード7,8と、スイッチング素子5,6の接続点
と直流電源4の低電位側に接続された加熱コイル9と共
振コンデンサ10の直列回路とよりインバータ回路11を構
成し、入力設定回路12、入力検知回路13、比較回路14、
発振器15、駆動回路16、停止回路17などにより制御回路
18を構成している。駆動回路16はスイッチング素子5を
オン・オフさせる駆動回路Aとスイッチング素子6をオ
ン・オフさせる駆動回路Bとにより構成している。
上記構成において、定常時の動作を第9図(A)〜
(E)を用いて説明する。誘導加熱調理器が動作する
と、比較回路14は入力設定回路12で設定された入力と入
力検知回路13で検知された入力とを比較し、両者が同じ
になるように駆動回路16を制御する。駆動回路16は発振
器15の周波数でスイッチング素子5,6を第9図(A),
(B)に示すように交互に導通し、第9図(C),
(D)に示す電流Ic1,Ic2が流れ、加熱コイル9には第
9図(E)に示す電流ILが流れる。
つぎに、制御回路18が何等かの異常を検出する(たと
えば、交流電源1に雷サージ電圧が印加されたのを検出
する)と、停止回路17は発振器15の駆動回路Aへの出力
と駆動回路Bへの出力を同時に止め、スイッチング素子
5,6をオフにする。このときの各部の動作波形を第10図
(A)〜(F)に示している。第10図(A)〜(F)で
は時間TOで制御回路18が異常を検出した場合を示してい
る。
発明が解決しようとする課題 このような従来の誘導加熱調理器では、インバータ回
路11の構成上、加熱コイル9と共振コンデンサ10との直
列回路が両端に接続されている方のスイッチング素子6
の電流のピーク値Ic2Pよりスイッチング素子5の電流の
ピーク値Ic1Pが大きくなっており、制御回路18が異常を
検出して停止回路17がスイッチング素子5,6をオフする
場合、第10図(D)に示すようにスイッチング素子5の
ピーク電流位相でオフする可能性があり、このときスイ
ッチング素子5が安全動作領域を超えて破壊する可能性
があった。
本発明は上記課題を解決するもので、インバータ回路
の動作を停止させる場合、いかなる位相でオフしても、
スイッチング素子を破壊することなく、安全性の高い誘
導加熱調理器を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、直流電源の両端に直列に
接続された2つのスイッチング素子とこの2つのスイッ
チング素子の接続点と前記直流電源の一端とに接続した
加熱コイルと共振コンデンサの直列回路とよりなるイン
バータ回路と、発振器の出力で前記2つのスイッチング
素子を交互に導通させる駆動回路と、前記インバータ回
路の動作を止める停止手段とを備え、前記停止手段は前
記2つのスイッチング素子のうち前記加熱コイルとコン
デンサの直列回路が両端に接続された方のスイッチング
素子を先にオフにし、その後もう一方のスイッチング素
子をオフさせるようにしたことを第1の課題解決手段と
している。また、直流電源の両端に直列に接続した2つ
のスイッチング素子とこの2つのスイッチング素子の接
続点と前記直流電源の一端とに接続した加熱コイルと共
振コンデンサの直列回路とよりなるインバータ回路と、
前記2つのスイッチング素子の電流検出手段と、発振器
の出力で前記2つのスイッチング素子を交互に導通させ
る駆動回路と、前記インバータ回路の動作を止める停止
手段とを備え、前記停止手段は前記電流検出手段により
電流のピーク値が小さいと判断された方のスイッチング
素子を先にオフにし、その後もう一方のスイッチング素
子をオフさせるようにしたことを第2の課題解決手段と
している。
作用 本発明は上記した課題解決手段により、インバータ回
路の動作を異常時に停止させるとき、2つのスイッチン
グ素子のうち、加熱コイルと共振コンデンサの直列回路
が両端に接続されている方のスイッチング素子は最大ピ
ーク電流値が小さいので、最大ピーク電流値が小さい方
のスイッチング素子を先にオフにし、最大ピーク電流値
が大きい方のスイッチング素子はその後電流が減衰して
からオフさせることになり、いかなる位相でオフしても
安全動作領域を越えて破壊することはない。
また、第2の課題解決手段により、インバータ回路の
動作を異常時に停止させるとき、2つのスイッチング素
子のうち電流検出手段で最大ピーク電流値が小さいと判
断された方のスイッチング素子を先にオフし、その後方
法のスイッチング素子を先にオフさせるので、最大ピー
ク電流値が大きい他方のスイッチング素子はその後電流
が減衰してからオフさせることになり、いかなる位相で
オフしても安全動作領域を越えて破壊することはない。
実施例 以下、本発明の第1課題解決手段の実施例を第1図を
参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のもの
は同一符号を付して説明する。
図に示すように、制御回路19は入力設定回路12、入力
検知回路13、比較回路14、発振器15、駆動回路16および
インバータ回路11の動作停止手段である停止回路20によ
り構成しており、停止回路20はインバータ回路11の動作
を停止させるとき、駆動回路16の駆動回路Bへの発振器
15の出力を先に止めるようにしている。
上記構成において定常時の動作を説明すると、制御回
路19の比較回路14は入力設定回路12で設定された入力と
入力検知回路13で検知された入力とを比較し、両者が同
じになるように発振器15を制御する。発振器15は比較回
路14の出力に応じて周波数を変化し、駆動回路16の駆動
回路Aと駆動回路Bはスイッチング素子5,6を発振器15
の周波数で交互に導通する。こうして入力は入力設定回
路12で設定された値になる。このときの各部の動作波形
は第2図(A)〜(E)に示すようになる。なお、イン
バータ回路11の構成上、2つのスイッチング素子5,6の
うち、加熱コイル9と共振コンデンサ10との直列回路が
両端に接続されている方のスイッチング素子6に流れる
電流のピーク値Ic2pの方がスイッチング素子5に流れる
電流のピーク値Ic1pより小さくなる。これはスイッチン
グ素子5が導通しているときは第1図のループ1が形成
されるため、直流電源4のエネルギーによりスイッチン
グ素子5を介して加熱コイル9に電流が流れるが、スイ
ッチング素子6が導通しているときは第1図のループ2
が形成され、このときは加熱コイル9に蓄えられたエネ
ルギのみにより電流が流れるためである。
つぎに、誘導加熱調理器が動作中に異常が発生したと
きの動作について第3図(A)〜(F)を用いて説明す
る。
誘導加熱調理器が動作中に制御回路19が時間T1で何等
かの異常を検知すると、停止回路20はまず発振器15の駆
動回路Bへの出力を止める。(第3図(A)〜(F)の
例では、スイッチング素子6のオフ期間中に発振器15の
駆動回路Bへの出力を止めている。)このとき、停止回
路20は発振器15の駆動回路Aへの出力を同時には止め
ず、しかも、スイッチング素子6は元々オフ期間である
ため、時間T2まではインバータ回路11は本来の動作を継
続する。時間T2になると本来スイッチング素子6がオン
するはずであるが、停止回路20が発振器15の駆動回路B
への出力を止めているため、スイッチング素子6はオフ
しつづけ、本来第1図に示したループ2にてスイッチン
グ素子6に流れる電流はループ1に流れることになる。
ところが、ループ1に電流が流れるとダイオード7が導
通し、スイッチング素子5,6の接続点の電位は直流電源
4の高い方の電位となり、結局、ループ1には電流はほ
とんど流れず、共振コンデンサ10の電圧Vc1は高いまま
保持される。この状態で時間T3になりスイッチング素子
5が導通しても、共振コンデンサ10の電圧Vc1は高いま
ま保持されているので、スイッチング素子5にはわずか
な電流しか流れない。その後、停止回路20が発振器15の
駆動回路Aへの出力を時間T4で止めると、スイッチング
素子5に流れている電流のピーク値は小さくなっている
ため、スイッチング素子5を完全にオフすることができ
る。
このように第1の課題解決手段の実施例の誘導加熱調
理器によれば、インバータ回路11構成する2つのスイッ
チング素子5,6のうち、電流のピーク値が小さい方のス
イッチング素子6を先にオフし、その後電流のピーク値
が大きい方のスイッチング素子5を電流が減衰した後オ
フさせるため、電流のピーク値が大きい方のスイッチン
グ素子5が定常時の最大ピーク電流値の大きさでオフす
ることはなくなり、安全動作領域を越えて破壊すること
はない。
つぎに、第2の課題解決手段の実施例を第4図および
第5図を参照しながら説明する。なお、上記実施例と同
じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。
図に示すように、インバータ回路21には加熱コイル9
の近傍に加熱コイル9の電流を検出するカレントトラン
ス22を設けている。制御回路23にはカレントトランス22
の出力よりスイッチング素子5,6の電流を検出する電流
検出手段である電流検出回路24を設けている。この電流
検出回路24は第5図に示すように構成しており、加熱コ
イル9に流れる電流ILを検出しているカレントトランス
22の出力Voのそれぞれ両方の極性のピーク電圧を検知
し、比較器25で比較することにより2つのスイッチング
素子5,6の最大ピーク電流値の最大を判断できるように
なっている。
上記構成において定常時の動作を説明すると、制御回
路23の比較回路14は入力制定回路12で設定された入力と
入力検知回路13で検知された入力とを比較し、両者が同
じ値になるように発振器15を制御する。発振器15は比較
回路14の出力に応じて周波数を変化し、駆動回路16はス
イッチング素子5,6を発振器15の周波数で交互に導通す
ることにより、入力を入力設定回路12で設定された値に
する。第6図(A)〜(E)にこの定常動作時の各部波
形を示している。
つぎに、誘導加熱調理器が動作中に異常が発生したと
きの動作について第7図(A)〜(F)を用いて説明す
る。
誘導加熱調理器が動作中に制御回路23が時間T5で何等
かの異常を検知すると、停止回路20は電流検出回路24の
出力により、まず電流のピーク値が小さい方のスイッチ
ング素子6をオフさせるために発振器15の駆動回路Bへ
の出力を止める。(第7図(A)〜(F)の例では、ス
イッチング素子6のオフ期間中に発振器15の駆動回路B
への出力を止めている。)このとき、停止回路20は発振
器15の駆動回路Aへの出力は同時には止めず、しかも、
スイッチング素子6は元々オフ期間であるため、時間T6
まではインバータ回路21は本来の動作を継続する。時間
T6になると、本来スイッチング素子6がオンするはずで
あるが、停止回路20が発信器16の駆動回路Bへの出力を
止めているため、スイッチング素子6はオフしつづけ、
本来第4図に示したループ3にてスイッチング素子6に
流れる電流はループ4に流れることになる。ところが、
ループ4に電流が流れるとダイオード7が導通し、スイ
ッチング素子5,6の接続点の電位は直流電源4の高い方
の電位となり、結局、ループ4には電流はほとんど流れ
ず、共振コンデンサ10の電圧Vc1は高いまま保持され
る。この状態で時間T7になりスイッチング素子5が導通
しても、共振コンデンサ10の電圧Vc1は高いまま保持さ
れているので、スイッチング素子5にはわずかな電流し
か流れない。その後、停止回路20が発振器15の駆動回路
Aへの出力を時間T8で止めると、スイッチング素子5に
流れている電流のピーク値は小さくなっているため、ス
イッチング素子5を安全にオフすることができる。
このように第2の課題解決手段の実施例の誘導加熱調
理器によれば、インバータ回路21を構成する2つのスイ
ッチング素子5,6のうち最大ピーク電流値が小さい方の
スイッチング素子6を先にオフし、その後、最大ピーク
電流値が大きい方のスイッチング素子5を最大ピーク電
流値が小さくなった後オフさせるため、定常時の最大ピ
ーク電流値でオフすることはなく、安全動作領域を越え
て破壊することはない。
なお、本実施例ではスイッチング素子5,6の電流検出
手段として、カレントトランス22で加熱コイル9の電流
を検出し、その交流出力を両極性に分けることで2つの
スイッチング素子5,6の電流を検出していたが、カレン
トトランス22を2つ用いて2つのスイッチング素子5,6
に流れる電流を直接検出してもよい。
また、上記2つの実施例では、インバータ回路の動作
停止手段である停止回路20は発振器15の出力を止めるこ
とでスイッチング素子5,6をオフしていたが、駆動回路1
6の出力を止めてスイッチング素子5,6をオフさせてもよ
い。
さらに、上記2つの実施例では、誘導加熱調理器の入
力可変方法として、インバータ回路の発振周波数を変化
させたが、入力可変方法として、インバータ回路の発振
周波数は一定とし、インバータ回路を構成している2つ
のスイッチング素子の導通比を可変する方法やデットタ
イム(2つのスイッチング素子が両方オフしている期
間)を可変する方法を用いても同様の効果を有する。
発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、雷
サージ電圧が商用交流電源に印加されたときなどに商用
交流電源のゼロボルトに同期せず瞬時にインバータ回路
の動作を停止させる必要がある場合、インバータ回路を
構成する2つのスイッチング素子のうち最大ピーク電流
値が小さい方のスイッチング素子を先にオフさせ、その
後、最大ピーク電流値が大きい方のスイッチング素子を
オフさせるので、インバータ回路の動作は瞬時に止める
ことができ、しかも、最大ピーク電流値が大きい方のス
イッチング素子を電流が減衰した後オフさせることがで
き、最大ピーク電流値が大きい方のスイッチング素子が
オフ時に安全動作領域を越えて破壊するのを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の誘導加熱調理器の回路図、
第2図(A)〜(E)はそれぞれ同誘導加熱調理器の定
常時の動作波形図、第3図(A)〜(F)はそれぞれ同
誘導加熱調理器の異常時にインバータ回路の動作を止め
る場合の動作波形図、第4図は本発明の他の実施例の誘
導加熱調理器の回路図、第5図は同誘導加熱調理器の電
流検出回路の回路図、第6図(A)〜(E)はそれぞれ
同誘導加熱調理器の定常時の動作波形図、第7図(A)
〜(F)はそれぞれ同誘導加熱調理器の異常時にインバ
ータ回路の動作を止める場合の動作波形図、第8図は従
来の誘導加熱調理器の回路図、第9図(A)〜(E)は
それぞれ同誘導加熱調理器の定常時の動作波形図、第10
図(A)〜(F)はそれぞれ同誘導加熱調理器の異常時
にインバータ回路の動作を止める場合の動作波形図であ
る。 4……直流電源、5,6……スイッチング素子、、19……
加熱コイル、10……共振コンデンサ、11……インバータ
回路、15……発振器、16……駆動回路、20……停止回路
(停止手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 6/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源の両端に直列に接続した2つのス
    イッチング素子とこの2つのスイッチング素子の接続点
    と前記直流電源の一端とに接続した加熱コイルと共振コ
    ンデンサの直列回路とよりなるインバータ回路と、発振
    器の出力で前記2つのスイッチング素子を交互に導通さ
    せる駆動回路と、前記インバータ回路の動作を止める停
    止手段とを備え、前記停止手段は前記2つのスイッチン
    グ素子のうち前記加熱コイルと共振コンデンサの直列回
    路が両端に接続された方のスイッチング素子を先にオフ
    にし、その後もう一方のスイッチング素子をオフさせる
    ようにしてなる誘導加熱調理器。
  2. 【請求項2】直流電源の両端に直列に接続した2つのス
    イッチング素子とこの2つのスイッチング素子の接続点
    と前記直流電源の一端とに接続した加熱コイルと共振コ
    ンデンサの直列回路とよりなるインバータ回路と、前記
    2つのスイッチング素子の電流検出手段と、発振器の出
    力で前記2つのスイッチング素子を交互に導通させる駆
    動回路と、前記インバータ回路の動作を止める停止手段
    とを備え、前記停止手段は前記電流検出手段により電流
    のピーク値が小さいと判断された方のスイッチング素子
    を先にオフにし、その後もう一方のスイッチング素子を
    オフさせるようにしてなる誘導加熱調理器。
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