JP5034426B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
本発明は、誘導加熱調理器や、誘導加熱式の湯沸かし器、加湿器あるいはアイロン、エアコンなどのインバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker, an induction heating type water heater, a humidifier, an iron, an inverter device such as an air conditioner.
従来使用されている誘導加熱調理器のインバータ装置は、そのスイッチング素子を冷却するためにヒートシンクと接続している(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、スイッチング素子の制御方法として、力率改善回路のスイッチング素子はハードスイッチング制御され、インバータ回路のスイッチング素子はソフトスイッチング制御されている。このようにハードスイッチング制御とソフトスイッチング制御が混在している中で、スイッチング素子それぞれにヒートシンクが熱的に接続され、さらに冷却能力を向上させるため、電気的に絶縁することなく接続すると、ヒートシンク自体がスイッチング素子の高電位電圧(コレクタまたはドレイン電圧)と同じ電位となっている。それぞれのスイッチング素子が異なったスイッチング電圧値また周波数で動作することでヒートシンク自体がそれぞれノイズの発振源となってしまい、またスイッチング素子に接続される基板のパターンからのノイズの放射も大きくなってしまうため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、機器から放射される輻射ノイズが増大するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, as a switching element control method, the switching element of the power factor correction circuit is subjected to hard switching control, and the switching element of the inverter circuit is subjected to soft switching control. In such a mixture of hard switching control and soft switching control, a heat sink is thermally connected to each switching element, and in order to further improve the cooling capacity, when connected without electrical insulation, the heat sink itself Is the same potential as the high potential voltage (collector or drain voltage) of the switching element. Since each switching element operates at a different switching voltage value or frequency, the heat sink itself becomes a noise oscillation source, and noise emission from the pattern of the substrate connected to the switching element also increases. Therefore, there has been a problem that noise given to the control circuit section of the substrate and radiation noise radiated from the device increase.
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ノイズの放射を抑制することができる信頼性の高いインバータ装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a highly reliable inverter device that can suppress noise emission.
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、商用電源整流後に接続され、少なくとも1つ以上のスイッチング素子によって力率を改善すると同時に商用電源電圧以上の電圧に昇圧する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力に接続され、負荷に高周波電力を供給するインバータ回路とを備え、前記インバータ回路は高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子を有するハーフブリッジ回路を有し、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子は、ソフトスイッチング制御され
それぞれ第1、第2のヒートシンクに熱的に結合し、前記力率改善回路の前記スイッチング素子は、ハードスイッチング制御され前記スイッチング素子に接続される基板のパターンとともにとともに第3のヒートシンクに熱的に結合して前記第3のヒートシンクの下に設置したものである。
In order to solve the above-described conventional problems, the inverter device of the present invention is connected after commercial power rectification, and improves the power factor by at least one switching element and simultaneously boosts the power factor to a voltage higher than the commercial power voltage. Circuit and an inverter circuit connected to the output of the power factor correction circuit and supplying high frequency power to a load, the inverter circuit having a half bridge circuit having a high potential side switching element and a low potential side switching element , the high-potential side switching elements and the low-potential side switching elements, soft switching controlled <br/> first respectively thermally coupled to the second heat sink, the switching elements of the power factor correction circuit, the together with patterns of the substrate to be hard-switching control is connected to the switching element 3 It is bonded to thermally those placed under the third heat sink sink.
これによって、特に、ハードスイッチング制御で動作するスイッチング素子とその基板に接続されるパターンをヒートシンク下に設置したため、ヒートシンクによるシールド効果によってノイズの放射が抑制され、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる信頼性の高いインバータ装置とすることができる。 As a result, the switching element that operates under hard switching control and the pattern connected to the board are installed under the heat sink, so that the radiation of noise is suppressed by the shielding effect of the heat sink, and the noise that is given to the control circuit section of the board Thus, it is possible to provide a highly reliable inverter device that can prevent an increase in radiated radiation noise.
本発明のインバータ装置は、ハードスイッチング制御で動作するスイッチング素子とその基板に接続されるパターンをヒートシンク下に設置したため、ヒートシンクによるシールド効果によってノイズの放射を抑制することができる信頼性の高いインバータ装置が提供できる。 In the inverter device of the present invention, since the switching element that operates by hard switching control and the pattern connected to the substrate are installed under the heat sink , the highly reliable inverter device that can suppress noise emission by the shielding effect of the heat sink Can be provided.
第1の発明は、商用電源整流後に接続され、少なくとも1つ以上のスイッチング素子によって力率を改善すると同時に商用電源電圧以上の電圧に昇圧する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力に接続され、負荷に高周波電力を供給するインバータ回路とを備え、前記インバータ回路は高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子を有するハーフブリッジ回路を有し、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子は、ソフトスイッチング制御されそれぞれ第1、第2のヒートシンクに熱的に結合し、前記力率改善回路の前記スイッチング素子は、ハードスイッチング制御され前記スイッチング素子に接続される基板のパターンとともに第3のヒートシンクに熱的に結合して前記第3のヒートシンクの下に設置したことにより、ヒートシンクによるシールド効果によってノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる効果を有している。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a power factor correction circuit which is connected after rectification of a commercial power source and improves the power factor by at least one or more switching elements and simultaneously boosts the voltage to a voltage higher than the commercial power source voltage. And an inverter circuit for supplying high frequency power to a load, the inverter circuit having a half bridge circuit having a high potential side switching element and a low potential side switching element, the high potential side switching element and the low potential side switching element, a first respectively a soft switching control, thermally coupled to the second heat sink, the switching elements of the power factor correction circuit, together with the pattern of the substrate to be hard-switching control is connected to the switching element under the third heat sink thermally coupled to the third heat sink By the location, because the noise emitted by the shielding effect of the heat sink is suppressed, it has an effect of preventing noise and giving the control circuit unit of the substrate, an increase in the radiant noise emitted.
第2の発明は、商用電源整流後に接続され、少なくとも1つ以上のスイッチング素子によって力率を改善すると同時に商用電源電圧以上の電圧に昇圧する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力に接続され、負荷に高周波電力を供給するインバータ回路とを備え、前記インバータ回路は高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子を有するハーフブリッジ回路を有し、前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子は、ソフトスイッチング制御されそれぞれ第1、第2のヒートシンクに熱的に結合し、前記力率改善回路の前記スイッチング素子は、ハードスイッチング制御され前記スイッチング素子に接続される基板のパターンとともに電気的に絶縁された第3のヒートシンクの下に熱的に結合して設置したことにより、より一層、ノイズの放射を抑制することができる信頼性の高いインバータ装置が提供できる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a power factor correction circuit that is connected after commercial power supply rectification and that improves the power factor by at least one or more switching elements and simultaneously boosts the voltage to a voltage higher than the commercial power supply voltage. And an inverter circuit for supplying high frequency power to a load, the inverter circuit having a half bridge circuit having a high potential side switching element and a low potential side switching element, the high potential side switching element and the low potential side switching element, a first respectively a soft switching control, thermally coupled to the second heat sink, the switching elements of the power factor correction circuit, together with the pattern of the substrate to be hard-switching control is connected to the switching element electrically thermally bonded installed under the third heat sink that is insulated It makes more, reliable inverter device capable of suppressing the radiation of noise can be provided.
第3の発明は、特に、第1または第2の発明において、前記第1のヒートシンクと前記第3のヒートシンクを一体化して同一のヒートシンクとし、このヒートシンクに前記インバータ回路の前記高電位側スイッチング素子と前記力率改善回路の前記スイッチング素子を熱的に結合させ、電気的には前記力率改善回路の前記スイッチング素子だけ絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。 A third invention is, in particular, in the first or second invention, the same heat sink by integrating the third heat sink and the first heat sink, the high-potential side switching elements of the inverter circuit in the heat sink thermally coupled to the switching elements of the power factor correction circuit and, by the electrical connection to insulate only the switching element of the power factor correction circuit, the noise of the radiation by the hard switching control is suppressed Therefore, it is possible to prevent an increase in noise given to the control circuit portion of the substrate and radiation noise radiated.
第4の発明は、特に、第1または第2の発明において、前記第2のヒートシンクと前記第3のヒートシンクを一体化して同一のヒートシンクとし、このヒートシンクに前記インバータ回路の前記低電位側スイッチング素子と前記力率改善回路の前記スイッチング素子
を熱的に結合させ、電気的には前記力率改善回路の前記スイッチング素子だけ絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
A fourth invention is, in particular, in the first or second invention, the same heat sink by integrating the third heat sink and the second heat sink, the low-potential side switching elements of the inverter circuit in the heat sink the switching element of the power factor correction circuit and
Thermally coupled, by the electrical connection to insulate only the switching element of the power factor correction circuit, since the noise radiation due to hard switching control is suppressed, the control circuit portion of the substrate It is possible to prevent an increase in noise to be given and radiation noise to be radiated.
第5の発明は、特に、第1または第2の発明において、前記第1〜前記第3のヒートシンクを一体化して同一のヒートシンクとし、このヒートシンクに前記インバータ回路の前記高電位側、前記低電位側スイッチング素子と前記力率改善回路の前記スイッチング素子を熱的に結合させ、電気的には前記インバータ回路のどちらか一方のスイッチング素子と前記力率改善回路の前記スイッチング素子を絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。 A fifth invention is, in particular, in the first or second invention, the same heat sink by integrating the first to the third heat sink, the high potential side of the inverter circuit to the heat sink, the low-potential the switching element of the side switching element and the power factor correction circuit thermally coupled, electrically to connect to isolate the switching elements of the power factor correction circuit and either of the switching elements of the inverter circuit By doing so, the emission of noise due to hard switching control is suppressed, so that it is possible to prevent an increase in noise given to the control circuit section of the substrate and radiation noise radiated.
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ことはない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(実施の形態)
図1、図2は、本発明の実施の形態におけるインバータ装置を備えた誘導加熱装置の回路構成を示すものである。
(Embodiment)
1 and 2 show a circuit configuration of an induction heating device including an inverter device according to an embodiment of the present invention.
図1において、電源1は200V商用電源であり、ダイオードブリッジからなる整流手段2と、第1の平滑コンデンサ3とチョークコイル4とダイオード5とMOSFETよりなるスイッチング素子6と力率改善制御手段7からなる力率改善回路8によって商用電源を昇圧した直流に変換し、第2の平滑コンデンサ9に蓄電しつつ商用電源の力率を1に近くなるように制御を行う。
In FIG. 1, a power source 1 is a 200 V commercial power source, and includes a rectifying
鍋などの負荷に高周波電力を供給するインバータ回路10は、ハーフブリッジ回路を有し、高電位側スイッチング素子11と低電位側スイッチング素子12とを有している。高電位側スイッチング素子11、低電位側スイッチング素子12は冷却する目的でそれぞれ第1、第2のヒートシンク13、14に熱的に結合されている。また、高電位側スイッチング素子11と低電位側スイッチング素子12は制御手段15で制御され、このインバータ回路10により高周波に変換され、高周波磁界を加熱コイル16に発生させる。
The
共振コンデンサ17は、加熱コイル16とともに直列の共振回路を構成している。さらにまた力率改善回路8のダイオード5とスイッチング素子6も冷却する目的で第3のヒートシンク18に熱的に結合されている。冷却能力を向上させる目的と、スイッチング素子はそれぞれ異なった電位を有しているので、絶縁する目的のため、それぞれ独立してヒートシンクと接続されている。
The
スイッチング素子の制御方法としては、インバータ回路10のスイッチング素子11、12についてはソフトスイッチング制御であり、力率改善回路8のスイッチング素子6についてはハードスイッチング制御となっている。図2(a)に示すように、ソフトスイッチング制御で動作しているスイッチング素子11、12については、スイッチング素子11、12を立てる構成でヒートシンク13、14と接続して基板面積を有効活用し、ハードスイッチング制御で動作しているスイッチング素子6は寝かせて第3のヒートシンク18と接続している。つまり、図2(b)に示すように、第3のヒートシンク18の側面形状は逆U字状であり、その天井内面の下面に、スイッチング素子6とこれに接続されるパターンも設置する構成としている。また、第3のヒートシンク18は、電気的に絶縁されたものである。
As a control method of the switching element, the
以上のように、本実施の形態においては、ハードスイッチング制御で動作しているスイ
ッチング素子6は寝かせてヒートシンク18と接続させる、つまりヒートシンク18の下面に設置することで、スイッチング素子6に接続される基板のパターンも第3のヒートシンク18の下に潜り込む構成となることで、スイッチング素子6に接続されるパターンからのノイズの放射を抑制することができ、同基板の制御回路部に与えるノイズや、機器から放射される輻射ノイズを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施の形態のハードスイッチング制御で動作するスイッチング素子6を電気的に絶縁させたヒートシンク18に接続する構成をとることで、スイッチング素子6に接続されるパターンからのノイズの放射を抑制することに加え、ヒートシンク18から放射されるノイズを抑制することができ、同基板の制御回路部に与えるノイズや、機器から放射される輻射ノイズを抑制することができる。
Further, by adopting a configuration in which the
また、スイッチング素子6をヒートシンク18の下面に設置することに加え、スイッチング素子6を電気的に絶縁させたヒートシンク18に接続する構成をとることで、より一層、ノイズの放射を抑制することができる信頼性の高いインバータ装置が提供できる。
Further, in addition to installing the
また、インバータ回路10の高電位側スイッチング素子11と力率改善回路8のスイッチング素子6を同一ヒートシンクに熱的に結合させ、電気的には力率改善回路8のスイッチング素子6だけ絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
Further, the high-potential
また、インバータ回路10の低電位側スイッチング素子12と力率改善回路8のスイッチング素子6を同一ヒートシンクに熱的に結合させ、電気的には力率改善回路8のスイッチング素子6だけ絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
Further, the low potential
また、インバータ回路10の高電位側、低電位側スイッチング素子11、12と力率改善回路8のスイッチング素子6を同一ヒートシンクに熱的に結合させ、電気的にはインバータ回路10のどちらか一方のスイッチング素子と力率改善回路のスイッチング素子6を絶縁するように接続することにより、ハードスイッチング制御によるノイズの放射が抑制されるため、同基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
Further, the high-potential side and low-potential
また、第3のヒートシンク18を第1、2のヒートシンク13、14より投影面積で見て小さくすることにより、第3のヒートシンク18の投影面積が小さくノイズの放射が抑制されるため、基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
Further, by making the third heat sink 18 smaller than the first and second heat sinks 13 and 14 in terms of the projected area, the projected area of the
また、第3のヒートシンク18を第1、2のヒートシンク13、14より投影面積で見て大きくすることにより、第3のヒートシンク18の放熱効果が大きく基板の制御回路部に与えるノイズや、放射される輻射ノイズの増大を防止できる。
Also, by making the third heat sink 18 larger than the first and second heat sinks 13 and 14 in terms of the projected area, the heat dissipation effect of the
上記した実施の形態の各構成は、必要に応じて適宜組み合わせて使用することができるものであり、実施の形態そのものの構成に限定されるものではない。 Each structure of embodiment mentioned above can be used in combination as needed suitably, and is not limited to the structure of embodiment itself.
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、ノイズの放射を抑制することができる信頼性の高いインバータ装置が提供できるので、誘導加熱調理器や、誘導加熱式の湯沸
かし器、加湿器あるいはアイロン、エアコンなどのインバータ装置に適用できる。
As described above, since the inverter device according to the present invention can provide a highly reliable inverter device capable of suppressing noise emission, an induction heating cooker, an induction heating type water heater, a humidifier or an iron, It can be applied to inverter devices such as air conditioners.
1 商用電源
5 ダイオード
6 スイッチング素子
8 力率改善回路
10 インバータ回路
11 高電位側スイッチング素子
12 低電位側スイッチング素子
13 第1のヒートシンク
14 第2のヒートシンク
18 第3のヒートシンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
イッチング素子のみを絶縁するように接続した請求項1または2に記載のインバータ装置。 Wherein the second heat sink third integrated heat sink to the same heat sink, the switching element of the power factor correction circuit and the low-potential side switching elements of the inverter circuit to the heat sink is thermally coupled, electrical inverter according to claim 1 or 2 only the scan <br/> switching element connected to insulate the power factor correction circuit is in.
The same heat sink by integrating the first to the third heat sink, the high potential side of the inverter circuit to the heat sink, wherein the low-potential side switching elements of the switching elements of the power factor correction circuit thermally bond is, the inverter apparatus according to claim 1 or 2 is connected to insulate the switching elements of the power factor correction circuit and either of the switching elements of the inverter circuit in the electrical.
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