JP4249225B2

JP4249225B2 - 誘導加熱機器用電流検出回路

Info

Publication number: JP4249225B2
Application number: JP2006516927A
Authority: JP
Inventors: ジェイクォン、ヨン
Original assignee: ジェイクォン、ヨン
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-06-15
Also published as: US7312612B2; EP1639419A4; KR20040111062A; US20060164096A1; EP1639419B1; EP1639419A1; WO2004111742A1; JP2007535656A; KR100687772B1

Description

本発明は、誘導加熱機器用電流検出回路に係り、より詳しくは、温度の変化に敏感なダイオードの漏洩電流を補償して精密度を向上させ且つ誤差値を最小化することが可能な電流検出回路に関する。

周知の如く、近年、多くの電子／電気機器は、その動作を制御するに際してより精密な負荷電流調節が要求されている趨勢にある。このためには負荷電流が目標値通りに正確に出力されているかがチェックされなければならないので、閉ループ(close Loop)方式によって負荷電流のフィードバックを受けて検出する電流検出回路が必須である。

この種の電流検出回路は、通常、図１に示すように、負荷電流の入力を受けてこれを測定に容易な小電流に変成する変流器(Current Transformer)ＣＴと、変流器ＣＴの２次側出力電圧レベルを設計値に設定するために設置される抵抗Ｒ１と、変流器ＣＴの２次側に出力される交流を半波整流及び平滑して測定電流のピーク値を検出するためのダイオードＤ１およびキャパシタＣ１と、ダイオードＤ１およびキャパシタＣ１によって検出された測定電流のピーク値に対する出力をバッファリングする演算増幅器(Operational Amplifier)ＯＡとを含んでなる。

コイルに電流を流して熱を発生させることにより調理容器内の飲食を加熱する調理器具（例えば、誘導加熱調理器具など）に採用されている電流検出回路は、調理器具の特性上高熱に晒されるが、これにより回路全体の温度が上昇する。

前記電流検出回路の中でも温度に最も敏感な素子がダイオードである。ダイオードは温度が上昇するほど逆方向漏洩電流が増加するということは、周知の事実である。

すなわち、ダイオードに流れる理想的な順方向電流（Ａ）は、図２の（ａ）に示すようであるが、周囲の温度に影響されて温度が上昇する場合、図２の（ｂ）に示すように、ダイオードに対して逆方向に流れる漏洩電流ΔＡが増加しながら、ダイオードを流れる順方向電流Ａ’が減少する（Ａ’＝Ａ−ΔＡ）。

このように、ダイオードを流れる順方向電流Ａ’の変化のため、ダイオードとキャパシタにより検出される負荷電流のピーク値に誤差が発生するという問題点があった。

本発明は、前述した従来の技術における問題点を改善するためのもので、その目的は、温度の上昇によるダイオードの逆方向漏洩電流の増加に伴う電流検出値の変化分を相殺させることにより、負荷電流検出に対する精密性を向上させ且つ製品の信頼性を高めることが可能な誘導加熱機器用電流検出回路を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の第１実施例に係る誘導加熱機器用電流検出回路は、誘導加熱器の負荷電流を測定用の小電流に変成して２次側に出力する変流器と、この変流器の２次側でアノードが入力側に接続されカソードが出力側に接続されているダイオード、および一端が前記ダイオードのカソードに接続され他端が接地されているキャパシタによって入力電流のピーク値を検出し、この検出された電流のピーク値をバッファ部を介して出力し、誘導加熱機器の負荷電流を制御する制御装置に入力する誘導加熱機器用電流検出回路において、前記ダイオードと前記バッファ部との間に設置され、カソードが前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、アノードが接地され、前記ダイオードの温度変化により生じる逆方向の漏洩電流を補償する為のツェナーダイオードをさらに含むことを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の第３実施例に係る誘導加熱機器用電流検出回路は、誘導加熱器の負荷電流を測定用の小電流に変成して２次側に出力する変流器と、この変流器の２次側でアノードが接続されカソードが出力側に接続されたダイオード、および一端が前記ダイオードのカソードに接続され他端が接地されているキャパシタによって入力電流のピーク値を検出し、この検出された電流のピーク値をバッファ部を介して出力し、誘導加熱機器の負荷電流を制御する制御装置に入力する誘導加熱機器用電流検出回路において、前記ダイオードと前記バッファ部との間に設置され、カソードが前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、アノードが接地され、前記ダイオードの温度変化により生じる逆方向の漏洩電流を補償する為のツェナーダイオードと、一端が前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、他端が接地されているシャント抵抗とをさらに含むことを特徴とする。

本発明は、温度上昇の影響により発生するダイオードの逆方向漏洩電流による順方向電流の損失分を補償し得るように構成したもので、周囲の温度が高い環境で検出される負荷電流のピーク値に対する誤差を最小化することができるという効果がある。また、本発明は、誘導加熱調理器や誘導加熱暖房機など、高熱を発生し且つ精密な負荷電流の制御が必要な機器に対する信頼性を高めることができるという効果がある。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。これらの実施例は、本発明の権利範囲を制限するものではなく、本発明を説明するために提供されるものに過ぎない。

［第１実施例］
図３は本発明の第１実施例に係る電流検出回路を示す。本発明の第１実施例に係る電流検出回路は、変流器ＣＴ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、演算増幅器ＯＡ、およびツェナーダイオードＺＤ１を含む。

変流器ＣＴは、負荷電流の入力を受け、これを測定に容易な小電流に変成して出力し、抵抗Ｒ１は、変流器ＣＴの２次側出力電圧を設定するために変流器ＣＴの２次側両端３、４に接続される。

ダイオードＤ１のアノードは変流器ＣＴの２次側一端３に接続され、ダイオードＤ１のカソードは演算増幅器ＯＡの非反転端子７に接続され、前記キャパシタＣ１の一端はダイオードＤ１のカソードに接続され、キャパシタの他端は接地される。

演算増幅器ＯＡの非反転端子７はダイオードＤ１のカソード、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード、およびキャパシタＣ１の一端に接続され、演算増幅器ＯＡの反転端子６および出力端子５は互いに接続される。

ツェナーダイオードＺＤ１のカソードはダイオードＤ１のカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは接地される。

次に、このように構成された本発明の第１実施例に対する作用効果を説明する。

変流器ＣＴは、１次側端子１、２に交流型の負荷電流の入力を受け、これを測定に容易な交流型の小電流に変成して２次側端子３、４を介して出力する。

変流器ＣＴの２次側に出力された交流は、ダイオードＤ１によって半波整流され、キャパシタＣ１によって平滑される。このダイオードＤ１とキャパシタＣ１によって、変流器ＣＴから出力される電流のピーク値が検出される。

ダイオードＤ１およびキャパシタＣ１によって検出されたピーク電流値は、演算増幅器ＯＡを介してバッファリングされた後、すなわち一時遅延してから出力される。

参考のため言えば、演算増幅器ＯＡから出力されるピーク電流値は、負荷電流を制御する制御装置（例えば、誘導加熱調理器のコイルに印加される電流を制御するマイクロコンピュータなど）に入力され、前記制御装置が目標値と実際出力される負荷電流とを比較することが可能な情報として活用できる。

この際、周囲の温度が低温の場合、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる正常な順方向電流Ａは、図４の（ａ）のような値を示すが、ダイオードＤ１の周囲の温度が上昇する場合、図４の（ｂ）に示すように、ダイオードＤ１のカソードからアノードに流れる逆方向漏洩電流ΔＡが増加しながら、ダイオードＤ１の順方向電流Ａ’が減少する（Ａ’＝Ａ−ΔＡ）。

しかし、ダイオードＤ１の順方向電流に、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードからカソードに流れる順方向電流が加勢することにより、図４の（ｃ）に示すように、ダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡがツェナーダイオードＺＤ１の順方向電流による相殺分（ΔＡｚ１）だけ減少して、その値が「ΔＡａ」に減少する（ΔＡａ＝ΔＡ−ΔＡｚ）。

したがって、ダイオードＤ１の順方向電流に対する損失分が著しく減少するため、検出される負荷電流のピーク値に対する誤差を減少させることができる。

［第２実施例］
図５は本発明の第２実施例に係る電流検出回路を示す。本発明の第２実施例に係る電流検出回路は、変流器ＣＴ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、演算増幅器ＯＡ、およびシャント抵抗Ｒ２を含む。

変流器ＣＴは、負荷電流の入力を受け、これを測定に容易な小電流に変成して出力し、抵抗Ｒ１は、変流器ＣＴの２次側出力電圧を設定するために、変流器ＣＴの２次側両端３、４に接続される。

ダイオードＤ１のアノードは変流器ＣＴの２次側一端３に接続され、ダイオードＤ１のカソードは演算増幅器ＯＡの非反転端子7に接続され、キャパシタＣ１の一端はダイオードＤ１のカソードに接続され、キャパシタＣ１の他端は接地される。

演算増幅器ＯＡの非反転端子７はダイオードＤ１のカソード、キャパシタＣ１の一端およびシャント抵抗Ｒ２の一端に接続され、演算増幅器ＯＡの反転端子６および出力端子５は互いに接続される。

シャント抵抗Ｒ２の一端はダイオードＤ１のカソードに接続され、シャント抵抗Ｒ２の他端は接地される。

次に、このように構成された本発明の第２実施例に対する作用効果を説明する。

この際、周囲の温度が低温の場合、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる正常な順方向電流Ａは、図６の（ａ）のような値を示すが、ダイオードＤ１の周囲の温度が上昇する場合、図６の（ｂ）に示すように、ダイオードＤ１のカソードからアノードに流れる逆方向漏洩電流ΔＡが増加しながら、ダイオードＤ１の順方向電流Ａ’が減少する（Ａ’＝Ａ−ΔＡ）。

しかし、シャント抵抗Ｒ２が設置されることにより、図６の（ｃ）に示すように、ダイオードＤ１の順方向電流αＡ’がさらに増加してダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡによる損失分を相殺することにより、検出される負荷電流のピーク値に対する誤差を最小化することができる。

次に、前記シャント抵抗Ｒ２によってダイオードＤ１の順方向電流αＡ’が増加する作用についてさらに説明する。

シャント抵抗Ｒ２のない状態で、ダイオードＤ１のカソードから演算増幅器ＯＡの非反転端子７までの経路は理論的に開放回路に該当するので、実際ダイオードＤ１を介して流れる電流は比較的微弱な値になる。

この際、シャント抵抗Ｒ２がダイオードＤ１のカソードに接続されて接地されると、ダイオードＤ１のカソードからシャント抵抗Ｒ２を介して接地側に接続される閉回路が構成されながら、ダイオードＤ１のカソードからシャント抵抗Ｒ２を介して接地側に流れる電流が発生する。

すなわち、前記接地側に流れる電流によって、ダイオードＤ１を介して流れる電流の和がさらに大きくなるので、ダイオード１の順方向電流αＡ’が増加し、これによりダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡによる損失分を相殺することができる。

［第３実施例］
図７は本発明の第３実施例に係る電流検出回路を示す。本発明の第３実施例に係る電流検出回路は、変流器ＣＴ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、演算増幅器ＯＡ、ツェナーダイオードＺＤ１、およびシャント抵抗Ｒ２を含む。

演算増幅器ＯＡの非反転端子７はダイオードＤ１のカソード、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード、キャパシタＣ１の一端およびシャント抵抗Ｒ２の一端に接続され、演算増幅器ＯＡの反転端子６および出力端子５は互いに接続される。

ツェナーダイオードＺＤ１のカソードはダイオードＤ１のカソードに接続され、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは接地され、前記シャント抵抗Ｒ２の一端はダイオードＤ１のカソードに接続され、シャント抵抗Ｒ２の他端は接地される。

次に、このように構成された本発明の第３実施例に対する作用効果を説明する。

この際、周囲の温度が低温の場合、ダイオードＤ１のアノードからカソードに流れる正常な順方向電流Ａは、図８の（ａ）のような値を示すが、ダイオードＤ１の周囲の温度が上昇する場合、図８の（ｂ）に示すように、ダイオードＤ１のカソードからアノードに流れる逆方向漏洩電流ΔＡが増加しながら、ダイオードＤ１の順方向電流Ａ’が減少する（Ａ’＝Ａ−ΔＡ）。

しかし、ダイオードＤ１の順方向電流に、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードからカソードに流れる順方向電流が加勢して、図８の（ｃ）に示すように、ダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡがツェナーダイオードＺＤ１の順方向電流による損失分ΔＡｚだけ減少し、その値が「ΔＡａ」に減少する（ΔＡａ＝ΔＡ−ΔＡｚ）。

これと同時に、図８の（ｃ）に示すように、シャント抵抗Ｒ２によってダイオードＤ１の順方向電流αＡ’がさらに増加してダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡによる損失分を相殺する。

すなわち、１次側にダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡに対するツェナーダイオードＺＤ１の順方向電流によってダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡａによる損失分が減少する。

２次的にシャント抵抗Ｒ２によってダイオードＤ１の順方向電流αＡ’が増加してダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡａに対する損失分がさらに減少する。

したがって、検出される負荷電流のピーク値に対する誤差を最小化することができる。

すなわち、前記接地側に流れる電流によって、ダイオードＤ１を介して流れる電流の和がさらに大きくなるので、ダイオードＤ１の順方向電流αＡ’が増加し、これによりダイオードＤ１の逆方向漏洩電流ΔＡによる損失分を相殺することができる。

前述した本発明の実施例は、説明および描写のために提供され、その記載されている形のまま本発明を総網羅しあるいは限定しようとするものではなく、修正および変更が可能である。本発明の権利範囲は、請求の範囲によって規定されるし、それと同等のものまで及ぶ。

従来の電流検出回路を示す図である。（ａ）は、図１に示したダイオードの理想的な順方向電流値を簡略に示す図、（ｂ）は、図１に示したダイオードの温度の影響により減少した順方向電流値、および温度の影響による逆方向漏洩電流値を簡略に示す図である。本発明の第１実施例に係る電流検出回路を示す図である。（ａ）は、図３に示したダイオードの理想的な順方向電流値を簡略に示す図、（ｂ）は、図３に示したダイオードの温度の影響により減少した順方向電流値、および温度の影響による逆方向漏洩電流値を簡略に示した図、（ｃ）は、図４の（ｂ）に示したダイオードの逆方向漏洩電流値が図３に示したツェナーダイオードにより減少した状態を簡略に示す図である。本発明の第２実施例に係る電流検出回路を示す図である。（ａ）は、図５に示したダイオードの理想的な順方向電流値を簡略に示す図、（ｂ）は、図５に示したダイオードの温度の影響により減少した順方向電流値、および温度の影響による逆方向漏洩電流値を簡略に示す図、（ｃ）は、図６の（ｂ）に示したダイオードの順方向電流値が図５に示したシャント抵抗によって増加した状態を簡略に示す図である。本発明の第３実施例に係る電流検出回路を示す図である。（ａ）は、図７に示したダイオードの理想的な順方向電流値を簡略に示す図、（ｂ）は、図７に示したダイオードの温度の影響により減少した順方向電流値、および温度の影響による逆方向漏洩電流値を簡略に示す図、（ｃ）は、図８の（ｂ）に示したダイオードの逆方向漏洩電流値が図７に示したツェナーダイオードにより減少し、ダイオードの順方向電流値が図７に示したシャント抵抗により増加した状態を簡略に示す図である。

Claims

誘導加熱器の負荷電流を測定用の小電流に変成して２次側に出力する変流器と、この変流器の２次側でアノードが入力側に接続されカソードが出力側に接続されているダイオード、および一端が前記ダイオードのカソードに接続され他端が接地されているキャパシタによって入力電流のピーク値を検出し、この検出された電流のピーク値をバッファ部を介して出力し、誘導加熱機器の負荷電流を制御する制御装置に入力する誘導加熱機器用電流検出回路において、
前記ダイオードと前記バッファ部との間に設置され、カソードが前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、アノードが接地され、前記ダイオードの温度変化により生じる逆方向の漏洩電流を補償する為のツェナーダイオードをさらに含むことを特徴とする、誘導加熱機器用電流検出回路。
誘導加熱器の負荷電流を測定用の小電流に変成して２次側に出力する変流器と、この変流器の２次側でアノードが接続されカソードが出力側に接続されたダイオード、および一端が前記ダイオードのカソードに接続され他端が接地されているキャパシタによって入力電流のピーク値を検出し、この検出された電流のピーク値をバッファ部を介して出力し、誘導加熱機器の負荷電流を制御する制御装置に入力する誘導加熱機器用電流検出回路において、
前記ダイオードと前記バッファ部との間に設置され、カソードが前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、アノードが接地され、前記ダイオードの温度変化により生じる逆方向の漏洩電流を補償する為のツェナーダイオードと、一端が前記ダイオードのカソードおよび前記バッファ部の入力端に共通に接続され、他端が接地されているシャント抵抗とをさらに含むことを特徴とする、誘導加熱機器用電流検出回路。