JP4375189B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

誘導加熱調理器 Download PDF

Info

Publication number
JP4375189B2
JP4375189B2 JP2004289756A JP2004289756A JP4375189B2 JP 4375189 B2 JP4375189 B2 JP 4375189B2 JP 2004289756 A JP2004289756 A JP 2004289756A JP 2004289756 A JP2004289756 A JP 2004289756A JP 4375189 B2 JP4375189 B2 JP 4375189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
terminal
thermistor
wiring board
printed wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004289756A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006107805A (ja
Inventor
純 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2004289756A priority Critical patent/JP4375189B2/ja
Publication of JP2006107805A publication Critical patent/JP2006107805A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4375189B2 publication Critical patent/JP4375189B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)

Description

本発明は、スイッチング半導体をオン、オフして加熱コイルに共振により高周波電流を供給する周波数変換装置を有する誘導加熱調理器に関するものである。
従来、加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ周波数変換装置のスイッチング素子の温度は、スイッチング素子の冷却のために固定される冷却フィンに温度センサーを固定し、この温度センサーの検知温度により周波数変換装置の出力制御を行う誘導加熱調理器が開発されている。
以下に従来の誘導加熱調理器について説明する。図5は2石式インバータを有する従来の誘導加熱出力のブロック回路図であり、図6はスイッチング素子近傍の斜視図である。
商用電源101に全波整流器102(以下整流器)が接続され整流器102の正極出力端にチョークコイル103が接続されチョークコイル103の他端と整流器102の負極出力端間に平滑コンデンサ104が接続されている。平滑コンデンサ104の両端にはトランジスタ105と順方向のダイオード107とトランジスタ108の直列回路が接続されている。高電位側のトランジスタ105にはダイオード106が逆並列に低電位側のトランジスタ108にはダイオード109が逆並列に接続されている。ダイオード107のカソードとトランジスタ108のコレクタとの接続点と整流器102の負極間には加熱コイル110とコンデンサ111の直列回路が接続され、コンデンサ111に並列にダイオード112が接続されている。
破線113で囲まれた部品はアルミ製の冷却フィン113に固定される部品を示す。すなわちトランジスタ105、ダイオード106、整流器102は冷却フィン113に固定され図6に示す冷却ファン119により冷却される。破線114で囲まれた部品はアルミ製の冷却フィン114に固定される部品を示す。すなわちトランジスタ108、ダイオード109、整流器102は冷却フィン114に固定され冷却ファン119により冷却される。
図5のトランジスタ105は素子パッケージの外部金属ベースがコレクタ端子と同電位であり、図6の冷却フィン113にこの金属ベースが接するようにネジ締め固定されている。同様に図5のトランジスタ108は素子パッケージの外部金属ベースがコレクタ端子と同電位となっており、図6の冷却フィン114にこの金属ベースに接するようにネジ締め固定されている。冷却フィン113は片面印刷配線118に裏面側からネジ締めされている。トランジスタ105、108素子の端子は片面印刷配線118に設けられた穴を貫通し裏面側で片面印刷配線板118の銅箔パターンと共にはんだ槽に浸すことにより半田付けされる。冷却フィン113にはサーモスタット116が接着剤で固定されトランジスタ105、108のオンオフを制御する制御回路115に接続されている。冷却フィン114の近傍でサーミスタ117が片面印刷配線板118の表面側からリード線を曲げて片面印刷配線板118の穴を貫通して裏面側で片面印刷配線板に冷却フィン114の固定される半導体素子と同様に半田付け接続固定される。
また、スイッチング素子の主電流が流れる低電位側端子が接続された導体箔の近傍に、感温素子を片面印刷配線板表面に設置した従来例もある(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−154579号公報
しかしながら、前記従来の誘導加熱調理器においては、冷却フィン113がトランジスタ105のコレクタ電位と同電位でありまたサーモスタット116とサーミスタ117は制御回路115に接続され制御回路115がコモン電位をトランジスタ105のエミッタとしているのでサーモスタット116と冷却フィン113間サーミスタ117と冷却フィン114には高圧が印加される。したがってこのような構成のものではサーミスタ117は冷却にその電圧に対応した絶縁距離を設ける必要があり、サーミスタ17は冷却フィン113の熱を印刷配線の絶縁部材を介して前記の絶縁距離離した位置で検知するとともにサーミスタ117素子部が片面印刷配線板118の上部に露出し冷却ファン119の冷却風で冷却されるので冷却フィン113の温度の検知感度が悪くて例えば図示してない電源スイッチを切断して加熱動作が停止すると同時に冷却ファン119が停止したとき、冷却のできない発熱部品の影響で検知温度が即座に降下せずオーバーシュートし誤検知する恐れがあるという課題があった。
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、スイッチング素子の温度を簡単な構成で、応答性良く検知することを目的とするものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、加熱コイルと、スイッチング素子を有し前記スイッチング素子をオンオフして前記加熱コイルに高周波電流を供給する周波数変換装置と、前記スイッチング素子の高電位側端子が半田接続され前記スイッチング素子の半導体部側の面に形成され高電位側導体箔及び前記スイッチング素子の低電位側端子が半田接続され前記半導体部側の面と反対側の面に形成される低電位側導体箔を有する両面印刷配線板と、前記半導体部側の面と反対側の面に設けられ前記スイッチング素子の半導体部と熱結合する感温素子と、前記感熱素子で前記スイッチング素子の温度を監視して前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、前記感温素子は、前記高電位側導体箔及び前記低電位側導体箔に対向するように前記両面印刷配線板上に表面実装される構成とするとしたものである。
これによって、感温素子とスイッチング素子の半導体スイッチング素子の電力損失で発生した熱の変化を主電流の流れる高電位と低電位の両端子の接続部から感度良く検知し、導電性金属材料であり熱伝導性の良い感温素子の端子部が両面印刷配線を貫通することなく導体箔側から両面印刷配線板を接合するので、冷却システムの故障や冷却システムやスイッチング素子の急激な異常温度上昇を応答性良く検知できる信頼性の高い誘導加熱調理機器が得られる。
本発明の誘導加熱調理機器はスイッチング素子の半導体部と感温素子の感温部に熱抵抗をその熱伝送経路において最小化しスイッチング素子の急激な温度上昇を感度良く検知し冷却システムの異常や素子の異常に応じた精度の良い出力制御の可能な安価な誘導加熱調理器を提供できる。
第1の発明は、加熱コイルと、スイッチング素子を有し前記スイッチング素子をオンオフして前記加熱コイルに高周波電流を供給する周波数変換装置と、前記スイッチング素子の高電位側端子が半田接続され前記スイッチング素子の半導体部側の面に形成され高電位側導体箔及び前記スイッチング素子の低電位側端子が半田接続され前記半導体部側の面と反対側の面に形成される低電位側導体箔を有する両面印刷配線板と、前記半導体部側の面と反対側の面に設けられ前記スイッチング素子の半導体部と熱結合する感温素子と、前記感熱素子で前記スイッチング素子の温度を監視して前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、を備え、前記感温素子は、前記高電位側導体箔及び前記低電位側導体箔に対向するように前記両面印刷配線板上に表面実装される構成とすることにより、前記感温素子と前記スイッチング素子の半導体スイッチング素子の電力損失で発生した熱の変化を感度良く検知する。また導電性金属材料であり熱伝導性の良い感温素子の端子部が両面印刷配線を貫通することなく導体箔側から両面印刷配線板を接合する構成とするので冷却システムの異常を精度良く検知できるという作用を有するものである。
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1の回路ブロック図に示すように商用電源20に全波整流する整流器21が接続され加熱コイル26に並列に共振用のコンデンサ27が接続される。トランス29は交流電源20に一次コイルが接続され、電源回路50にはトランス29の二次コイルから約30Vに降圧された交流電源が供給される。制御回路(制御部)28は電源回路50から制御用の直流電源を入力する。サーミスタ(感温素子)31はトランジスタ25aとダイオード25bがワンパーッケージ化された逆導通トランジスタ(スイッチング素子)25の温度検知素子で制御回路28に接続される。
図2は逆導通トランジスタ25とその冷却フィン32とサーミスタ31とを両面印刷配線33に実装した状態を示す斜視図であり、図3は逆導通トランジスタ25近傍の断面図であり、図4はサーミスタ31近傍の断面図である。
冷却フィン32はねじ34、35、36で両面印刷配線板33に締め付け固定されている。逆導通トランジスタ25において、冷却フィン32のとの接触面は導電金属板が露出し、この導電金属板は半導体チップのトランジスタのコレクタ及びダイオード25bのカソードに接続され、外部コレクタ端子38と同電位になっている。
サーミスタ31は略直方体形状のもので電気絶縁性を有する接着剤42がエミッタに接続される銅箔パターン(導体箔)37cとの間に充填され、サーミスタ31と銅箔パターン37cが対向するように固着され感温素子の端子部31c、31dと銅箔パターン31a、31bとは半田槽に浸すことにより半田付けされる。
また、コレクタ端子(主電流の流れる高電位側端子)38の半田接続部38aに接続される表面銅箔パターン38cに対向する裏面側にサーミスタ31は設置される。
以上のように構成された誘導加熱調理器の動作について説明する。整流器21は商用電源20を入力して全波整流する。平滑コンデンサ27は周波数変換装置の一種である1石インバータを構成し低周波の直流を発生する。制御回路28は、共通電位(コモン電位)を逆導通トランジスタ25のエミッタ端子37に接続し、逆導通トランジスタ25のゲート端子39とエミッタ端子37間のパルスを発生し逆導通トランジスタを25オンオフすることで、加熱コイル26と共振コンデンサ24の共振により加熱コイル26に高周波電流を発生する。制御回路28はカレントトランス28aを介して入力電流と、抵抗28bを介して逆導通トランジスタ25のコレクタ端子38とエミッタ端子37間の電圧と、サーミスタ31で逆導通トランジスタ25の半導体部の温度とを監視してトランジスタのオンオフを制御して出力の制御を行ったり、表示の内容あるいは冷却ファンの回転数の変更などを行う。
逆導通トランジスタ25はピーク値で数十アンペアの大電流を通電・遮断する周波数が約20〜50kHzであるので、ターンオン損失、ターンオフ損失あるいはダイオード25bの順方向電圧・電流による電力損として逆導通トランジスタ25の半導体部25cに発生する。この損失により発した熱はコレクタに接続されている金属ベース38bを介して冷却フィン32に伝導され放熱される。
また、半導体部25cに発生した熱は、コレクタからコレクタの半田接続部38aと大電流であるため幅の広い、対向するサーミスタ31を含む幅の高電位側の銅箔パターン38cを経て、両面印刷配線板33の絶縁破壊や高周波雑音のクロストーク等の恐れのない絶縁材料である樹脂材料を経由してサーミスタ31、その端子部31c、31dとその銅箔パターン31a、31bに至る経路で熱伝導される。これにより、逆導通トランジスタ25の急激な温度上昇を感度良く検知することができる。
一方半導体部の熱はまたボンディングワイヤ及び樹脂を介してエミッタ端子37に伝送し印刷配線に印刷された銅箔パターンとのはんだ接続部を経由して上下に延長された銅箔パターン37b、37cに伝導する。銅箔パターン37cは図4のようにサーミスタ31と交差しサーミスタ31と対向する配置となっており、また、銅箔パターン37cの上にコーティングされた絶縁皮膜41とサーミスタ31間に接着剤42が充填されているのでこれらの部材を介してもサーミスタ31の感温部に前記の熱が安定して伝導する。
サーミスタ31は共通電位を逆導通トランジスタ25のエミッタを共通電位としている制御回路28に接続されているので、サーミスタ31の端子部31c、31d及びそれらに接続される銅箔パターン31a、31bと、エミッタ端子37の半田接続部37a及び逆導通トランジスタ25のエミッタに接続される銅箔パターン37b、37c間に印加される電圧は通常約40V以下とすることができ、両者間の絶縁破壊や高周波雑音ノクロストーク等の恐れが少ないので、それらの間隔は最小0.5mm前後の小さな間隔としている。これにより、逆導通トランジスタ25の半導体部25cからエミッタ端子37を熱伝導経路として伝わってきた熱は、エミッタ端子37の半田接続部37aから銅箔パターン37cを経てサーミスタ31の端子部31c、31dに至る経路でサーミスタ31に伝導されやすくなる。
また、サーミスタ31を逆導通トランジスタ25とエミッタ端子の半田接続部37aとゲート端子の半田接続部39aの間に設けているので、ゲート端子39からも逆導通トランジスタ25の半導体部25cの熱が伝達されるので、サーミスタ31の受熱量を増加させることができる。
逆導通トランジスタ25の端子37、38、39は通常断面が板状となっており逆導通トランジスタ25自身の組立性あるいは逆導通トランジスタ25を装着する印刷配線は半田付けの際の作業性を考えると断面形状を大きくすることは困難である。一方、コレクタ端子38に高周波の大電流が流れるので表皮効果も加わり、端子部が発熱する。同様にコレクタ端子38aに接続される銅箔パターン38cも発熱する。これらの発熱量は逆導通トランジスタ25の半導体部25cの損失と比例している。このようにコレクタ端子38自身が発熱するので半導体部25cから伝導してくる熱のうち、端子部38a、銅箔パターン部38cから放熱される熱量を補うので、結果としてサーミスタが受け取る熱量が増加する。
以上のように本実施の形態に拠れば、逆導通トランジスタ25の半導体部25cの電力損失で発生した熱が、銅製であり、熱伝導性の良いコレクタ端子38から大電流であるため幅の広い高電位側の銅箔パターン38cを経て、両面印刷配線板33の樹脂材料を経由してサーミスタ31、その基板を貫通することなく銅箔側から半田付け接続する端子部31c、31dとその銅箔パターン31a、31bに至る経路で伝導するので、半導体部25cと、サーミスタ31間との熱抵抗は小さくなる。また、サーミスタ31はエミッタ端子37を共通電位とする制御部28に信号を出力する構成であるので、サーミスタ31とエミッタ端子間には通常40V以下の電圧しか印加せず、半田接続部37aあるいはエミッタ端子37に接続された両面印刷配線板33の銅箔パターン37c、サーミスタ31間、あるいは、サーミスタ31に接続する銅箔パターン31a、31bの距離を小さくしても、高周波の誤動作や、絶縁破壊を起こす恐れがなく、この距離を小さくすることによりエミッタ端子37とサーミスタ31の熱抵抗を小さくできる。したがって、その熱伝導経路において最小化し、半導体部25cの熱は、大電流が流れるコレクタ端子38とエミッタ端子37の双方からサーミスタ31に熱伝導されるので、急激な温度上昇を感度良く検知して、冷却システムの異常や素子の異常を精度良く検知できる。
また、両面印刷配線板の導体箔が表皮効果や大電流値であることなどにより発熱するためこれらの熱が端子両面印刷配線板からの熱を放熱し非動作時の受け取る熱量が増加するので冷却システムが故障した状態でスイッチング素子25を操作させた場合などにおいても半導体部25cの急激な温度上昇にサーミスタが良く対応している。
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器はスイッチング素子の半導体部と感温素子の感温部に熱抵抗をその熱伝送経路において最小化して、スイッチング素子の急激な温度上昇を感度良く検知し冷却システムの異常や素子の異常に応じた精度の良い出力制御が可能でありしかも安価に提供できる。従って家庭内にとどまらず各種産業上の多くの分野等の用途にも適用できる。
本発明の実施の形態1における誘導加熱調理器の回路ブロック図 同誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍の透視斜視図 同誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍の断面図 同誘導加熱調理器の別のスイッチング素子近傍の断面図 従来の誘導加熱調理器の回路ブロック図 従来の誘導加熱調理器のスイッチング素子近傍の斜視図
符号の説明
25 逆導通トランジスタ(スイッチング素子)
25c 半導体部
26 加熱コイル
28 制御回路(制御部)
31 サーミスタ(感温素子)
31a、31b 銅箔パターン(裏面側導体箔)
31c、31d 感温素子の端子部
32 冷却フィン
33 両面印刷配線
37 エミッタ端子(主電流の流れる低電位側端子)
37b、37c 銅箔パターン(裏面側導体箔)
38 コレクタ端子(主電流の流れる高電位側端子)
38a コレクタ端子半田接続部
38c 銅箔パターン(表面側導体箔)
39 ゲート端子(低電位側端子)

Claims (1)

  1. 加熱コイルと、スイッチング素子を有し前記スイッチング素子をオンオフして前記加熱コイルに高周波電流を供給する周波数変換装置と、前記スイッチング素子の高電位側端子が半田接続され前記スイッチング素子の半導体部側の面に形成され高電位側導体箔及び前記スイッチング素子の低電位側端子が半田接続され前記半導体部側の面と反対側の面に形成される低電位側導体箔を有する両面印刷配線板と、前記半導体部側の面と反対側の面に設けられ前記スイッチング素子の半導体部と熱結合する感温素子と、前記感熱素子で前記スイッチング素子の温度を監視して前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部とを備え、前記感温素子は、前記高電位側導体箔及び前記低電位側導体箔に対向するように前記両面印刷配線板上に表面実装される構成とする誘導加熱調理器。
JP2004289756A 2004-10-01 2004-10-01 誘導加熱調理器 Expired - Fee Related JP4375189B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004289756A JP4375189B2 (ja) 2004-10-01 2004-10-01 誘導加熱調理器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004289756A JP4375189B2 (ja) 2004-10-01 2004-10-01 誘導加熱調理器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006107805A JP2006107805A (ja) 2006-04-20
JP4375189B2 true JP4375189B2 (ja) 2009-12-02

Family

ID=36377269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004289756A Expired - Fee Related JP4375189B2 (ja) 2004-10-01 2004-10-01 誘導加熱調理器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4375189B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006107805A (ja) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090129432A1 (en) Power semiconductor module with temperature measurement
JP3555742B2 (ja) 電子回路装置
JP4048439B2 (ja) ヒートシンクを有する電子回路装置
JP6769040B2 (ja) 電子装置の検査方法
JP2011009436A (ja) 回路基板およびこれを用いた放電灯点灯装置
JP4015598B2 (ja) 高周波加熱装置
JP3240993B2 (ja) 誘導加熱調理器
JP6776605B2 (ja) 温度センサの実装構造
JP4375189B2 (ja) 誘導加熱調理器
KR100989329B1 (ko) 고주파 가열장치
JP2016115834A (ja) 電子回路装置
JP2010124570A (ja) 電力変換装置
WO2020004176A1 (ja) 基板構造体
JP2003303702A (ja) 温度検出素子およびこれを備える回路基板
JP2006230156A (ja) 電力変換装置
JP4001564B2 (ja) サーミスタ付きプリント基板
JP2009180645A (ja) パワー素子の温度検出方法、温度検出回路、及びそれを備えたアクチュエータ装置
JP3656565B2 (ja) 誘導加熱調理器
JP2009130975A (ja) 電源装置
JP2007089256A (ja) Dc−dcコンバータ、半導体モジュール及びその温度検出装置
JP6026391B2 (ja) 過電流防止装置
JP4243915B2 (ja) スイッチング電源
JP2009081100A (ja) 誘導加熱調理器
JP7241996B1 (ja) 電力変換装置
KR101978962B1 (ko) 인쇄회로기판, 인쇄회로기판 모듈 및 이의 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070928

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20071012

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090223

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090818

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090831

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees