JP4025285B2 - 電子レンジのインバーター回路 - Google Patents

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Description

本発明は、電子レンジに関するものであり、より詳しくは、インバーター方式を用いてマグネトロンを駆動する電子レンジのインバーター回路に関するものである。
一般に、家庭で料理を行う機器として、ガスレンジ、ガスオーブンレンジ、電子レンジ、電気オーブンなどが多用されている。このうち、電子レンジは、内蔵されたマグネトロンから発振されるマイクロ波を主加熱源とし、調理室内部の料理対象物を加熱することによって料理を行う機器である。通常、係る電子レンジは、マグネトロンの駆動を制御するためにインバーター回路を用いている。
従来技術による電子レンジのインバーター回路を説明すると次の通りである。
図1に示すように、電源供給部1から供給されるAC電源を整流するために、前記電源供給部1の両端に整流回路部2が接続される。また、前記整流回路部2の両出力端には、高電圧変換部(High Voltage Transformer:HVT)(図示符号省略)の1次側のコイルとスイッチング素子(GBT)4が接続され、前記高電圧変換部の2次側のコイルには、マグネトロン3が接続され、該マグネトロン3に高電圧が供給される。
また、前記電源供給部1から出力される電流を電圧レベルに変換し、前記電圧レベルをマイクロコンピュータに供給するために、前記電源供給部1の一端に入力電流検出部5が接続される。
前記マイクロコンピュータ6は、前記入力電流検出部5から出力された電圧レベルに基づいて、前記電圧レベルとユーザーの設定電圧によって第1、第2及び第3フォトカプラーPC1、PC2、PC3のオン・オフ動作を制御する。即ち、前記マイクロコンピュータ6は、前記検出された電圧レベルとユーザーの設定電圧によって、前記第1フォトカプラーPC1だけをオンにするか、第1及び第2フォトカプラーPC1、PC2をオンにするか、第1、第2及び第3フォトカプラーPC1、PC2,PC3を全てオンにする。このように、前記第1、第2、第3フォトカプラーのオン・オフ動作を用いて、インバーター回路の電圧レベルに対応する前記マイクロコンピュータ6の電圧レベルになるように、電源電圧が分圧される。
前記第1、第2、第3フォトカプラーの動作によって、第1、第2、第3及び第4抵抗(R1、R2、R3、R4)の接続状態が変更され、この接続状態に応じた分圧電圧が基準レベル出力部7に入力され、前記基準レベル出力部7は、前記第1、第2、第3及び第4抵抗から出力される電圧に対応する所定DCレベルの基準電圧を出力する。
前記高電圧変換部(HVT)の1次側コイルの両端に接続されるトリガー回路部8は、前記1次側コイルの上端の電圧が下端の電圧より高い時、トリガー信号を出力する。また、前記トリガー回路部8から出力されるトリガー信号に従って三角波を発生する三角波出力部9が前記トリガー回路部8に接続される。
また、比較器10の入力には、前記三角波出力部9と基準レベル出力部7に接続される。また、前記比較器10の非反転端子(+)には、前記基準レベル出力部7から出力される基準電圧が、反転端子(−)には、前記三角波の出力部9から発生された三角波が各々入力され、前記非反転端子(+)への入力が前記反転端子(−)の入力より大きい、即ち、前記基準電圧が前記三角波より大きいと、ハイ信号を出力する。ここで、前記比較器10から出力される信号は、駆動部11を経て前記スイッチング素子に供給され、前記マグネトロン3の動作をオン・オフするスイッチング素子(GBT)4を駆動する。
前記比較器10から出力される信号は、前記第1、第2及び第3フォトカプラーのオン又はオフにより調節される。例えば、前記第1、第2及び第3フォトカプラーPC1、PC2、PC3が全てオンになる場合、図2(A)に示されるように、前記基準レベル出力部7からの出力の幅がTonとなって、基準電圧が高くなるので、前記比較器10から出力される前記スイッチング素子4の駆動信号の幅も大きくなる。
また、前記第1及び第2フォトカプラーPC1、PC2が共にオンになった場合、前記比較器10から出力される駆動信号の幅が、図2(B)に示されるTonのようになって、基準電圧が中間となり、前記第フォトカプラーPC1だけがオンになった場合、前記比較器10から出力される駆動信号の幅が、図2(C)に示されるTonのようになって、基準電圧が低くなる。
しかしながら、前記従来技術による電子レンジのインバーター回路には次のような問題点があった。
第一に、従来技術の電子レンジのインバーター回路は、出力を制御するための手段として、高価の複数フォトカプラーが必要である。これは製品電子レンジの単価が上昇する要因となる。
第二に、マイクロコンピュータが入力電流検出部の出力(現在電流)をフィードバックさせてインバーター回路の出力を制御するため、マイクロコンピュータのプログラム処理速度が遅くなり、インバーター回路を正確に制御し難い。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、電子レンジのコストを低減するために、安価な素子からなるインバーター回路を提供することが目的である。
本発明の他の目的は、マグネトロンの出力を正確に制御し、電子レンジを安定して駆動させ得る電子レンジのインバーター回路を提供することにある。
上述した目的を達成するため、本発明の電源供給部及びマグネトロンを備えた電子レンジのインバーター回路において、前記マグネトロンに高電圧を供給する高電圧変換部と、ユーザーによって設定された基準電圧を出力するマイクロコンピュータと、前記電源供給部から供給される電流を電圧レベルに変換する入力電流検出部と、前記入力電流検出部の出力信号と前記基準電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力信号のレベルを増加又は減少させる積分器と、前記高電圧変換部の出力に基づいてトリガー信号を発生させるトリガー回路部と、前記積分器の出力信号と前記トリガー回路部の出力信号の入力を受けて前記マグネトロンの駆動を制御するPWM制御部を含めた。
前記電子レンジのインバーター回路は、前記入力電流検出部の出力信号が所定レベル以上であることを検出して、前記マイクロコンピュータにインバーターの正常動作を知らせるインバーター状態検出部を更に含む。ここで、前記インバーター状態検出部は、前記入力電流検出部の出力信号と設定電圧を比較する比較器と、前記比較器の出力信号によって駆動され、前記マイクロコンピュータに接続されたフォトカプラーを含む。
また、本発明の電子レンジのインバーター回路は、前記マイクロコンピュータから出力される基準電圧をアナログ信号に変換し、前記比較器に供給するD/A変換部を更に含む。ここで、前記D/A変換部は、前記マイクロコンピュータから前記基準電圧が供給されるフォトカプラーと、前記フォトカプラーのオン動作によりターンオンするトランジスタと、該トランジスタのオン動作により電圧をチャージングし、その電圧を前記比較器に供給するキャパシタとを含む。
前記PWM制御部は、前記トリガー信号の入力により三角波信号を発生させ、前記三角波信号のレベルと前記積分器の出力信号レベルを比較する。また、前記積分器の出力信号レベルが前記三角波信号のレベルより高い期間の間、ハイレベルの信号を出力する。
本発明の他の形態として、電子レンジのインバーター回路は、前記電源供給部に接続された1次側コイルと前記マグネトロンに接続された2次側コイルとを有する高電圧変換部と、前記電源供給部と前記高電圧変換部の1次側コイルの間に接続されたスイッチング素子と、設定された電圧に対応するPWM信号を出力するマイクロコンピュータと、前記PWM信号をデジタルアナログ変換するD/A変換部と、前記電源供給部から供給される電流を電圧レベルに変換する入力電流検出部と、前記入力電流検出部の出力信号と前記D/A変換部の出力信号を比較する比較器と、前記比較器の比較結果に応じて増加又は減少されたDCレベルを出力する積分器と、前記高電圧変換部の1次側コイルに接続され、トリガー信号を発生するトリガー回路部と、前記トリガー信号によって内部的に三角波信号を発生させ、前記三角波信号と前記積分器の出力信号レベルに基づいて前記スイッチング素子を制御するPWM制御部を含む。
前記電子レンジのインバーター回路は、前記入力電流検出部の出力信号が所定レベル以上であることを検出して、前記マイクロコンピュータにインバーターの正常作動を知らせるインバーター状態検出部を更に含む。
前記D/A変換部は、前記マイクロコンピュータからPWM信号を供給されるフォトカプラーと、前記フォトカプラーのオン動作によりターンオンされるトランジスタと、該トランジスタのオン動作により電圧をチャージングし、該電圧を前記比較器に供給するキャパシタとを含む。前記積分器は、前記入力電流検出部の出力信号のレベルが前記D/A変換部の出力信号より低い場合、増加した前記DCレベルを出力し、前記D/A変換部の出力信号より高い場合、減少させた前記DCレベルを出力する。
前記トリガー回路の入力は、前記高電圧変換部の1次側コイルの上端及び下端に接続され、前記1次側コイルの上端の電圧が下端の電圧より高い時トリガー信号を発生させる。前記PWM制御部は、前記積分器の出力信号レベルが前記三角波信号のレベルより高い期間の間、ハイレベルの信号を出力する。
以上のように、本発明の電子レンジのインバーター回路によると、次のような効果を奏する。
第一に、マイクロコンピュータからインバーター出力を制御するために、PWM信号を出力し、これをデジタルアナログ変換(D/A変換)する方式を用いることで製品のコストを低減できる。
第二に、インバーターに入力される電力の電圧レベルがマイクロコンピュータから出力されるPWM信号のレベルに対応しているため、より正確にインバーターの出力を制御できる。従って、電子レンジの安定性を向上させることができる。
以下に、本発明の望ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳しく説明する。
図3は、本発明による電子レンジのインバーター回路の構成を示す図面である。図3に示すように、電源供給部31から供給されるAC電源を整流するために、前記電源供給部31の両端に整流回路部22が接続される。また、前記整流回路部22の両出力端は、高電圧変換部(High Voltage Transformer:HVT)の1次側コイルとスイッチング素子(IGBT)24との直列接続体に接続される。即ち、前記整流回路部22の正側端子(+)は、前記1次側コイルの上端に接続され、前記整流回路部22の負側端子(−)は、前記スイッチング素子24に接続される。
また、マグネトロン23に高電圧を供給するために、前記高電圧変換部HVTの2次側コイルがマグネトロン23に接続される。さらに、前記電源供給部31から出力される電流を電圧レベルに変換するため、入力電流検出部25が前記電源供給部31の一端に接続される。
前記高電圧変換部HVTの1次側コイルの上端及び下端に、トリガー回路部60が接続される。前記トリガー回路部60は、前記1次側コイル上端の電圧が下端の電圧より高い時、トリガー信号を出力する。
本実施形態におけるマイクロコンピュータ20は、ユーザーが設定した電圧に対応したデジタルのPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力する。前記マイクロコンピュータ20で出力したPWM信号をアナログ信号に変換するために、前記マイクロコンピュータ20に、D/A変換部21が接続される。ここで、前記マイクロコンピュータ20は、一つのフォトカプラーPC11を介して、D/A変換部21にPWM信号を伝送する。即ち、前記マイクロコンピュータ20から出力された電気信号であるPWM信号をフォトカプラーの発光ダイオードによって光信号に変換してフォトトランジスタに送信し、前記光信号を受信したフォトトランジスタは光信号を電気信号に復元する。
前記D/A変換部21は、前記マイクロコンピュータ20のPWM信号出力端子に接続され、前記PWM信号がハイであればオンとなるフォトカプラーPC11と、該フォトカプラーのコレクターにベースが各々接続され、前記フォトカプラーPC11のオン・オフ動作により、順次にオン、オフとなる第1及び第2トランジスタ(Q11、Q12)と、該第1及び第2トランジスタ(Q11、Q12)の各コレクターの接続点に一端が接続され、前記第2トランジスタ(Q12)のエミッターに他端が接続されて、前記第1トランジスタ(Q11)のオン動作によりチャージされた電圧を出力する第1キャパシタC11とを有している。該第1キャパシタC11にチャージされた電圧は、フォトカプラーPC11のオフ時に、第2トランジスタ(Q12)がオンになることにより、ディスチャージされる。
また、前記入力電流検出部25と前記D/A変換部21が、第1比較器30の入力端子に接続される。前記第1比較器30は、前記入力電流検出部25から出力された電圧レベルが前記D/A変換部21から出力された電圧レベルより低いとハイ信号を、反対に、高いとロー信号を出力する。前記第1比較器30と接地端子に接続された積分器40は、前記第1比較器30から出力される信号に従って出力レベルを制御する。
前記トリガー回路部60と前記積分器40の出力が、PWM制御部50に接続される。
前記PWM制御部50は、前記トリガー回路部60から出力されたトリガー信号によって内部で三角波信号を発生させ、該三角波信号のレベルと前記積分器40の出力レベルとの比較結果によって、ハイ又はローレベルの信号を出力する。前記PWM制御部50に接続された駆動部70は、前記PWM制御部50から出力された信号によって、前記スイッチング素子24をターンオン又はオフさせる。そして、前記スイッチング素子24により前記マグネトロン23の動作が制御される。
また、本実施形態による電子レンジのインバーター回路は、前記入力電流検出部25から出力された電圧が入力されてインバーター回路の状態を検出するインバーター状態検出部80を更に含んでいる。前記インバーター状態検出部80は、前記入力電流検出部25から出力された電圧と基準電圧とが入力される第2比較器81と、前記第2比較器81の出力を前記マイクロコンピュータ20に伝えるためのフォトカプラーPC12を含む。
前記第2比較器81は、反転端子(−)に入力される前記入力電流検出部25の出力信号と、非反転端子(+)に入力される基準電圧を比較する。もし、前記入力電流検出部25から出力された電圧が基準電圧より高いと、前記第2比較器81はハイ信号を出力する。また、前記フォトカプラーPC12は、前記第2比較器81からハイ信号を出力する場合にだけターンオンされる。
上述のように構成された本実施形態による電子レンジのインバーター回路動作を詳しく説明すると、次の通りである。
先ず、電源供給部31からAC電源が供給されると、整流回路部22は、前記AC電源を整流した後、高電圧変換部HVTの1次側コイルに直流出力を供給する。
また、ユーザーが、解凍又は料理のために、電子レンジの特定機能を選択すれば、マイクロコンピュータ20は、ユーザーが選択した機能に対応する設定電圧を選択し、該設定電圧に従ったPWM信号を出力する。
もし、前記PWM信号がハイであれば、前記マイクロコンピュータ20のPWM出力端子に接続されたフォトカプラーPC11がターンオンする。前記マイクロコンピュータ20とインバーター回路を電気的に接続するために、フォトカプラー(PC11)を用いる理由としては、前記マイクロコンピュータ20とインバーター回路の各々の電位レベルが互いに異なるからである。
前記フォトカプラー(PC11)がオンになると、第1及び第2トランジスタ(Q11、Q12)が順次にオンになり、前記第1及び第2トランジスタ(Q11、Q12)がオンの状態の間、第1キャパシタ(C11)に電圧がチャージングされる。また、前記第1キャパシタ(C11)にチャージングされた電圧が第1比較器30の非反転端子(+)に入力される。このように、前記D/A変換部21から前記第1比較器30に入力される電圧は、前記第1比較器30の基準電圧となる。
前記第1比較器30の非反転端子(+)に、前記D/A変換部21の出力信号が供給されると同時に、前記第1比較器30の反転端子(−)には、入力電流検出部25の出力信号が入力される。前記入力電流検出部25の出力信号は、電源供給部31から供給される電流が電圧レベルに変換されたものである。
以降、前記第1比較器30は、反転端子(−)に入力された信号と非反転端子(+)に入力された信号とを比較する。この時、前記非反転端子(+)に入力された基準電圧に比較して、反転端子(−)に入力された前記入力電流検出部25の出力電圧が低いと、前記第1比較器30は、ハイ信号を出力し、反対に、高いと、ロー信号を出力する。
前記第1比較器30がハイ信号を出力する場合、積分器40のDC出力レベルが増加され、前記第1比較器30がロー信号を出力する場合、前記積分器40のDC出力レベルが減少される。
前記高電圧変換部(HVT)の1次側コイルの上端及び下端に接続されたトリガー回路部60は、前記1次側コイルの上端の電圧と下端の電圧とを互いに比較する。
もしも、前記1次側コイルの上端の電圧が下端の電圧より高い時、前記トリガー回路部60は、トリガー信号を発する。
また、前記積分器40の出力信号と前記トリガー回路部60の出力信号が、PWM制御部50に供給される。該PWM制御部50は、前記トリガー信号が入力されるとき、内部で三角波を発生させ、該三角波信号のレベルと前記積分器40の出力信号レベルとの比較結果によって、ハイ又はローレベルの信号を出力する。
言い換えれば、図4に示すように、前記トリガー回路部60からトリガー信号aが出力されると、前記PWM制御部50は、三角波bを発生させ、前記積分器40から入力されたDCレベルcと比較し、該DCレベルが前記三角波bのレベルより高い期間の間、ハイ信号dを出力する。この時、前記PWM制御部50の出力信号がハイである期間は、前記スイッチング素子4がオンになる時間(Ton)である。
このように、本実施形態では、上述した従来技術とは異なり、インバーター回路の前記入力電流検出部25の出力信号が前記第1比較器30に直接入力され、マイクロコンピュータ20から出力されるPWM信号と前記入力電流検出部25から出力される信号とを比較した後、その結果によって前記スイッチング素子24を制御する。即ち、前記PWM信号のレベルより前記入力電流検出部25の出力信号のレベルが低いと、前記積分器40はDC出力レベルを増加させ、反対に、前記入力電流検出部25の出力信号レベルが前記PWM信号のレベルより高いと、前記積分器40はDC出力レベルを減少させる。これで、前記電源供給部31から供給される電圧レベルを前記マイクロコンピュータ20から出力されるPWM信号のレベルに対応させることができる。
共に、前記入力電流検出部25の出力電圧が設定された電圧以上のレベルである場合、インバーター状態検出部80は、インバーターが正常に作動していることを認知し、この状態をマイクロコンピュータ20にフィードバックして、インバーターの正常動作遂行を認知できるようにする。
即ち、インバーター状態検出部80の第2比較器81は、前記入力電流検出部25の出力電圧が非反転端子(+)に入力され、該出力電圧が予め設定された基準電圧より大きいイと、ハイ信号を出力する。また、前記フォトカプラーPC12は、前記第2比較器81の出力がハイ状態であれば、オンになって、マイクロコンピュータ20の所定ポートにハイ信号を出力する。この時、前記マイクロコンピュータ20は、前記ポートを通してハイ信号が入力されると、「インバーター正常動作」であることを認識する。
以上において、本発明に関する実施例が説明されたが、これに限定されず、本発明がこの趣旨及び範囲から外れることなく、他の様々な形態で具体化されることができるということは、当該技術において通常の知識を有した者には自明なことである。したがって、上述された実施例は、制限的なものではなく、例示的なものとして考えられねばならず、添付された請求項及びこれと同等範囲内のすべての実施例が本発明に係る範囲内に含まれる。
従来技術による電子レンジのインバーター回路の構成を示す図である。 従来技術による電子レンジのインバーター回路のマグネトロン駆動信号を示す波形図である。 本発明による電子レンジのインバーター回路の構成を示す図である。 従来技術による電子レンジのインバーター回路におけるマグネトロン駆動信号の出力過程を示す波形図である。
符号の説明
20…マイクロコンピュータ
21…D/A変換部
22…整流回路部
23…マグネトロン
24…スイッチング素子
25…入力電流検出部
30…第1比較器
31…電源供給部
40…積分器
50…PWM制御部
60…トリガー回路部
70…駆動部
80…インバーター状態検出部
81…第2比較器

Claims (12)

  1. 電源供給部及びマグネトロンを備えた電子レンジのインバーター回路において、
    前記マグネトロンに高電圧を供給する高電圧変換部と、
    ユーザーによって設定された基準電圧を出力するマイクロコンピュータと、
    前記電源供給部から供給される電流を電圧レベルに変換する入力電流検出部と、
    前記入力電流検出部の出力信号が所定レベル以上であることを検出して、前記マイクロコンピュータにインバーターの正常作動を知らせるインバーター状態検出部と、
    前記入力電流検出部の出力信号と前記基準電圧を比較する比較器と、
    前記比較器の出力信号のレベルを増加又は減少させる積分器と、
    前記高電圧変換部の出力電圧に基づいてトリガー信号を発生するトリガー回路部と、
    前記積分器の出力信号と前記トリガー回路部の出力信号の入力を受けて前記マグネトロンの駆動を制御するPWM制御部と
    前記マイクロコンピュータから基準電圧が供給されるフォトカプラーと、前記フォトカプラーによってターンオンする直列の第1及び第2トランジスタと、前記第1及び第2トランジスタによって電圧がチャージングされ、該電圧を前記比較器に供給するキャパシタとを含み、かつ前記マイクロコンピュータから出力される基準電圧をアナログ信号に変換し、前記比較器に供給するD/A変換部と、を含む電子レンジのインバーター回路。
  2. 前記インバーター状態検出部は、
    前記入力電流検出部の出力信号と設定電圧とを比較する比較器と、
    前記比較器の出力信号によって駆動され、前記マイクロコンピュータに接続されたフォトカプラーと、を含む請求項1に記載の電子レンジのインバーター回路。
  3. 前記PWM制御部は、前記トリガー信号の入力により三角波信号を発生し、前記三角波信号のレベルと前記積分器の出力信号レベルを比較する請求項1に記載の電子レンジのインバーター回路。
  4. 前記PWM制御部は、前記積分器の出力信号レベルが前記三角波信号のレベルより高い期間の間、ハイレベルの信号を出力する請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  5. 電源供給部及びマグネトロンを備えた電子レンジのインバーター回路において、
    前記電源供給部に接続された1次側コイルと前記マグネトロンに接続された2次側コイルとを有する高電圧変換部と、
    前記電源供給部と前記高電圧変換部の1次側コイルの間に接続されたスイッチング素子と、
    設定された電圧に対応するPWM信号を出力するマイクロコンピュータと、
    前記マイクロコンピュータからPWM信号が供給されるフォトカプラーと、前記フォトカプラーによってターンオンされる直列の第1及び第2トランジスタと、前記第1及び第2トランジスタによって電圧をチャージングし、その電圧を前記比較器に供給するキャパシタとを含み、かつ前記PWM信号をデジタルアナログ変換するD/A変換部と、
    前記電源供給部から供給される電流を電圧レベルに変換する入力電流検出部と、
    前記入力電流検出部の出力信号が所定レベル以上であることを検出して、前記マイクロコンピュータにインバーターの正常作動を知らせるインバーター状態検出部と、
    前記入力電流検出部の出力信号と前記D/A変換部の出力信号を比較する比較器と、
    前記比較器の比較結果に応じて増加又は減少させたDCレベルを出力する積分器と、
    前記高電圧変換部の1次側コイルに接続され、トリガー信号を発生するトリガー回路部と、
    前記トリガー信号によって三角波信号を発生させ、該三角波信号と前記積分器の出力信号レベルに基づいて前記スイッチング素子を制御するPWM制御部を含む電子レンジのインバーター回路。
  6. 前記インバーター状態検出部は、
    前記入力電流検出部の出力信号と設定電圧とを比較する比較器と、
    前記比較器の出力信号によって駆動されるフォトカプラーと、を含む請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  7. 前記PWM制御部は、前記積分器の出力信号レベルが前記三角波信号のレベルより高い期間の間、ハイレベルの信号を出力する請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  8. 前記トリガー回路の入力は、前記高電圧変換部の1次側コイルの上端及び下端に接続される請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  9. 前記トリガー回路は、前記1次側コイルの上端の電圧が下端の電圧より高いとき、前記トリガー信号を発生させる請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  10. 前記積分器は、前記入力電流検出部の出力信号のレベルが前記D/A変換部の出力信号より低い場合、増加した前記DCレベルを出力し、前記入力電流検出部の出力信号のレベルが前記D/A変換部の出力信号より高い場合、減少させた前記DCレベルを出力する請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  11. 前記PWM制御部の出力信号を前記スイッチング素子に伝える駆動部を含む請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
  12. 前記電源供給部から供給される電流を整流した後、前記高電圧変換部の1次側のコイルに出力する整流回路部を含む請求項に記載の電子レンジのインバーター回路。
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