JP5769641B2 - Power circuit device for induction heating cooker - Google Patents
Power circuit device for induction heating cooker Download PDFInfo
- Publication number
- JP5769641B2 JP5769641B2 JP2012006716A JP2012006716A JP5769641B2 JP 5769641 B2 JP5769641 B2 JP 5769641B2 JP 2012006716 A JP2012006716 A JP 2012006716A JP 2012006716 A JP2012006716 A JP 2012006716A JP 5769641 B2 JP5769641 B2 JP 5769641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- switching
- transformer
- current
- circuit
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Induction Heating Cooking Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本願発明は、誘導加熱調理器に関し、とりわけ誘導加熱調理器の加熱コイルに高周波電流を供給する周波数可変方式の電源回路装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker, and more particularly to a frequency variable power supply circuit device that supplies a high-frequency current to a heating coil of an induction heating cooker.
いわゆるIHクッキングヒータやIH炊飯器等の誘導加熱調理器は、誘導加熱コイルに高周波電流を流し、調理鍋の底板に渦電流を流してジュール熱を発生させることにより、調理鍋の底板を直接的に加熱するものである。これまでにも誘導加熱調理器の「火力(誘導加熱コイルに流れる高周波電流による電力実効値)」を制御するための数多くの手法が提案されている。たとえば特許文献1に記載の誘導加熱調理器においては、高周波電流を誘導加熱コイルに供給するインバータのスイッチング周波数を制御することにより、火力を調整する誘導加熱調理器が提案されている。
Induction heating cookers such as so-called IH cooking heaters and IH rice cookers directly cause the bottom plate of the cooking pan to flow directly through the induction heating coil and eddy current to the bottom plate of the cooking pan to generate Joule heat. It is for heating. Many methods for controlling the “heating power (effective value of electric power by high-frequency current flowing in the induction heating coil)” of the induction heating cooker have been proposed. For example, in the induction heating cooker described in
たとえばハーフブリッジ式インバータは、互いに直列接続された一対のスイッチング素子を含み、これらのスイッチング素子の間の中間端子と接地電位との間に配設された加熱コイルおよび共振コンデンサに、所定のスイッチング周波数を有する高周波電流を供給するものである。このとき、各スイッチング素子がオン状態にあるオン期間を一定とし、オフ状態にあるオフ期間(デューティ比)を増減することにより、すなわちスイッチング周波数を制御することにより、加熱コイルに流れる高周波電流による電力実効値が制御され、調理鍋に生じるジュール熱(火力)が調整される。より具体的には、スイッチング周波数が高いほど、オン期間に対するオフ期間は長くなり、高周波電流による電力実効値は小さくなる(火力は弱くなる)。一方、スイッチング周波数が低いほど、オン期間に対するオフ期間は短くなり、高周波電流による電力実効値は大きくなる(火力は強くなる)。 For example, a half-bridge inverter includes a pair of switching elements connected in series with each other. A heating coil and a resonance capacitor disposed between an intermediate terminal between these switching elements and a ground potential have a predetermined switching frequency. A high-frequency current having At this time, the electric power generated by the high-frequency current flowing in the heating coil is obtained by making the ON period in which each switching element is ON constant and increasing / decreasing the OFF period (duty ratio) in OFF state, that is, by controlling the switching frequency. The effective value is controlled, and the Joule heat (thermal power) generated in the cooking pan is adjusted. More specifically, the higher the switching frequency, the longer the off period with respect to the on period, and the smaller the effective power value due to the high-frequency current (the thermal power becomes weaker). On the other hand, the lower the switching frequency, the shorter the off period relative to the on period, and the larger the effective power value due to the high-frequency current (the thermal power becomes stronger).
ところで、インバータに用いられるスイッチング素子において、通常、オフ状態からオン状態、およびオン状態からオフ状態に移行する際に過渡的な電流が流れ、スイッチングロス(スイッチング損失)が不可避的に発生する一方、オン状態にあるスイッチング素子に流れる電流量の二乗または導通抵抗に比例した導通ロス(導通損失)が生じる。
したがって、オン状態にあるオン期間を一定とし、スイッチング周波数を制御することにより、所望の火力(高周波電流による電力実効値)を実現するインバータにおいては、スイッチング周波数が高いほど、反復されるオンオフ回数が多くなるので、スイッチングロスが導通損失に比して実質的に増大し(スイッチングロスが支配的となり)、スイッチング周波数が低いほど、導通抵抗が大きくなるので、導通ロスがスイッチングロスに比して顕著となる(導通ロスが支配的となる)。
By the way, in a switching element used in an inverter, a transitional current normally flows when an off state is switched to an on state and from an on state to an off state, and switching loss (switching loss) is inevitably generated. A conduction loss proportional to the square of the amount of current flowing through the switching element in the on state or the conduction resistance occurs.
Therefore, in an inverter that achieves a desired thermal power (effective power value due to a high-frequency current) by controlling the switching frequency while keeping the ON period in the ON state constant, the higher the switching frequency, the greater the number of ON / OFF times that are repeated. Therefore, the switching loss is substantially increased compared to the conduction loss (the switching loss becomes dominant), and the conduction resistance increases as the switching frequency is lower. Therefore, the conduction loss is more significant than the switching loss. (Conduction loss is dominant).
従前より、スイッチング素子がオン状態にあるオン期間を一定とし、スイッチング周波数を制御して、火力を調整する周波数可変方式の誘導加熱調理器のインバータにおいては、とりわけスイッチング周波数が高いときにスイッチングロスを抑制しつつ、スイッチング周波数が低いときには導通ロスを抑制することにより、全体的なエネルギ損失を低減することが求められていた。こうした要請に応えるため、高速スイッチング特性を有し、スイッチングロスの小さいSiC(炭化シリコン)半導体素子等のスイッチング素子を用いたインバータが提案されているが、こうした高速スイッチング素子は高価であり、低コスト化の妨げとなっていた。 Conventionally, in an inverter of a variable frequency induction heating cooker in which the ON period during which the switching element is in an ON state is constant, the switching frequency is controlled, and the heating power is adjusted, the switching loss is particularly high when the switching frequency is high. While suppressing, it has been required to reduce the overall energy loss by suppressing conduction loss when the switching frequency is low. In order to meet these demands, inverters using switching elements such as SiC (silicon carbide) semiconductor elements having high-speed switching characteristics and low switching loss have been proposed. However, such high-speed switching elements are expensive and low-cost. It was a hindrance.
そこで本願発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、極めて簡便かつ安価な回路構成で、スイッチング周波数が高いときのスイッチングロスを低減するとともに、スイッチング周波数が低いときの導通ロスを抑制することができる、誘導加熱調理器の電源回路装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and has an extremely simple and inexpensive circuit configuration, reduces switching loss when the switching frequency is high, and conducts when the switching frequency is low. It aims at providing the power supply circuit apparatus of the induction heating cooking appliance which can suppress loss.
本願発明に係る加熱コイルを有する誘導加熱調理器のための電源回路装置は、交流電圧を直流電圧に変換する第1および第2の整流回路と、前記第1の整流回路からの直流電圧から高周波電流を生成する、互いに直列接続された第1および第2のスイッチング素子を有するインバータと、同軸上に捲回された1次側巻線ならびに第1および第2の2次側巻線を含むトランスと、前記第1および第2の2次側巻線の間に配置される結合阻害手段と、前記第1および第2の2次側巻線に発生する電圧を整流平滑し、第1および第2の電圧を含む第1および第2の直流電源を生成する第1および第2の2次側整流平滑回路と、前記第2の整流回路からの直流電圧を断続的に遮断して前記トランスの前記1次側巻線に供給するトランス制御回路と、前記第2の電圧が前記トランスの前記1次側巻線に供給される間隔を調整することにより、前記第2の電圧が一定となるように、前記トランス制御回路を制御するフィードバック回路と、前記第1の直流電源の両端に接続され、前記第1および第2のスイッチング素子をオンさせるための電圧を、前記第1の電圧に基づいて前記第1および第2のスイッチング素子に供給するスイッチング素子駆動回路と、可変的なスイッチング周波数を有する制御信号を、前記スイッチング素子駆動回路に供給し、制御信号のスイッチング周波数を制御することにより、前記第1および第2のスイッチング素子と基準電位との間に設けた前記加熱コイルに流れる高周波電流による電力実効値を制御するスイッチング制御回路と、前記第2の直流電源の両端に接続され、前記加熱コイルに流れる高周波電流による所望の電力実効値とともに電流値を変化させる電流調整手段とを備え、前記トランスの前記第1および第2の2次側巻線は、所望の電力実効値が大きいほど、第2の直流電源から供給される電流が増大し、前記第1の電圧が増大するように構成されたことを特徴とするものである。
A power supply circuit device for an induction heating cooker having a heating coil according to the present invention includes first and second rectifier circuits for converting an AC voltage into a DC voltage, and a high frequency from the DC voltage from the first rectifier circuit. A transformer including first and second switching elements connected in series with each other for generating a current, a primary winding wound on the same axis, and first and second secondary windings. Coupling inhibiting means disposed between the first and second secondary windings, and rectifying and smoothing the voltage generated in the first and second secondary windings, First and second secondary side rectifying / smoothing circuits for generating first and second DC power sources including two voltages, and intermittently cutting off the DC voltage from the second rectifying circuit to A transformer control circuit for supplying to the primary winding; A feedback circuit that controls the transformer control circuit so that the second voltage is constant by adjusting an interval at which a second voltage is supplied to the primary winding of the transformer; A switching element drive connected to both ends of one DC power source and supplying a voltage for turning on the first and second switching elements to the first and second switching elements based on the first voltage A circuit and a control signal having a variable switching frequency are supplied to the switching element driving circuit, and the switching frequency of the control signal is controlled to thereby provide a reference potential between the first and second switching elements. A switching control circuit for controlling an effective power value due to a high-frequency current flowing in the heating coil provided, and both ends of the second DC power source. Current adjusting means for changing a current value together with a desired power effective value due to a high-frequency current flowing in the heating coil, and the first and second secondary windings of the transformer have a desired power effective value. The larger the current is, the larger the current supplied from the second DC power supply increases, and the first voltage increases.
本願発明によれば、スイッチング周波数を制御して、火力を調整する周波数可変方式の誘導加熱調理器の電源回路装置は、トランス、フィードバック回路、およびトランス制御回路からなる、極めて簡便で安価な構成により、火力(スイッチング周波数)の増減に伴い、より実質的なエネルギ損失の原因となるスイッチングロスまたは導通ロスを効率的に低減することができる。 According to the present invention, the power supply circuit device of the variable frequency induction heating cooker that controls the heating frequency by controlling the switching frequency has a very simple and inexpensive configuration including a transformer, a feedback circuit, and a transformer control circuit. As the thermal power (switching frequency) increases or decreases, switching loss or conduction loss that causes more substantial energy loss can be efficiently reduced.
実施の形態1.
以下、添付図面を参照して本願発明に係る誘導加熱調理器の電源回路装置の実施の形態を説明する。
図1は、実施の形態1の電源回路装置1の回路構成を示すブロック図である。電源回路装置1は、概略、破線で囲む電源供給部10およびトランス回路部30、ならびにスイッチング制御回路50および火力表示手段(電流調整手段)60とを有する。
Embodiments of a power supply circuit device for an induction heating cooker according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the power
電源供給部10は、電源用整流回路(第1の整流回路)12と、一点鎖線で囲むインバータ14と、LCR誘導加熱部6とを有する。電源用整流回路12は、二相または三相の商用電源5からの交流電圧を直流電圧に整流するものである。インバータ14は、互いに直列接続された一対の(第1および第2の)電圧駆動型スイッチング素子16,18と、各スイッチング素子16,18を駆動する一対の(第1および第2の)駆動回路20,22とを有する。インバータ14は、各駆動回路20,22がスイッチング制御回路50からの制御信号を受けて各スイッチング素子16,18を駆動して、電源用整流回路12からの直流電圧から高周波電流を生成するものである。LCR誘導加熱部6は、各スイッチング素子16,18の間の中間端子9と基準電位(接地電位、GNDA)との間に接続された加熱コイル7と、これに直列に接続された共振コンデンサ8とを有し、インバータ14から供給される高周波電流により、高周波磁場を形成し、調理鍋の底板に渦電流を流してジュール熱を発生させることにより、調理鍋を加熱するものである。
The
インバータ14のスイッチング素子16,18は、オン状態にあるオン期間を一定とし、スイッチング周波数fを制御することにより、加熱コイル7に流れる高周波電流による電力実効値P(以下、便宜上「火力」という。)、すなわち調理鍋に生じるジュール熱量が制御されるように構成されている。図2は、火力Pとスイッチング周波数fとの関係を示すグラフである。スイッチング制御回路50は、ユーザにより設定または所望される火力Pに応じたスイッチング周波数fを選択して、駆動回路20,22を制御するものである。具体的には、スイッチング制御回路50は、火力を強くするためにはスイッチング周波数fを低くし、火力を弱くするためにはスイッチング周波数fを高くすることにより、LCR誘導加熱部6の火力Pを調整するものである。
The
図3は、スイッチング周波数fとスイッチングロス(実線)との関係、およびスイッチング周波数fと導通ロス(破線)との関係を示すグラフである。背景技術の欄で上記説明したとおり、スイッチング周波数fが高いほど、スイッチングロスが導通損失に比して実質的に増大し、スイッチング周波数fが低いほど、導通ロスがスイッチングロスに比して支配的となる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the switching frequency f and the switching loss (solid line) and the relationship between the switching frequency f and the conduction loss (broken line). As described above in the section of the background art, the higher the switching frequency f, the more the switching loss increases compared to the conduction loss. The lower the switching frequency f, the more dominant the conduction loss than the switching loss. It becomes.
なお、上述の電源供給部10の回路構成は、これに限定されるものではなく、フルブリッジ式インバータを採用したものであってもよく、当業者に知られた任意の型式を有するものを用いることができるので、さらに詳細な説明を省略する。
Note that the circuit configuration of the above-described
次に、本願発明に係るトランス回路部30について説明する。トランス回路部30は、商用電源5からの交流電圧(図4(a))を直流電圧(図4(b))に整流するトランス用整流回路(第2の整流回路)32と、トランス40と、トランス用整流回路32からの直流電圧を断続的に遮断して(図4(c))トランス40の1次側巻線に供給するトランス制御回路34とを有する。すなわち、トランス制御回路34は、図4(c)に示す直流電圧が印加される間隔τを調整することにより、トランス40への入力エネルギを制御することができる。
Next, the
トランス回路部30を構成するトランス40は、図1に示すように、1次側巻線P1と、3つの2次側巻線SA,SB,SCとを有する。2次側巻線SA,SB,SCはそれぞれ、整流ダイオード38A,38B,38Cに直列に、平滑コンデンサ39A,39B,39Cに並列に接続され、直流に平滑された電圧VA,VB,VCを供給する。
実施の形態1に係るトランス40の2次側巻線SA(第1の2次側巻線)は、詳細後述するが、インバータ14のスイッチング素子16,18のオン電圧(電圧VA)を与えるものである。
The secondary side winding S A (first secondary side winding) of the
またトランス40の2次側巻線SBは、シリーズレギュレータ等の定電圧生成回路37を介して、スイッチング制御回路50(図1)に駆動電圧(電圧VB)を供給するものである。
The secondary winding S B of the
トランス40の2次側巻線SC(第2の2次側巻線)は、火力Pに応じて点灯数が増減するLEDランプアレイのような火力表示手段60(図1)、または火力Pに応じて単に電流値が増減する電流調整手段の駆動電圧(電圧VC)を与えるものである。
また本願発明によれば、2次側巻線SCはフィードバック回路36に接続され、フィードバック回路36は、火力表示手段または電流調整手段60に印加される駆動電圧(電圧VC)が一定の値に維持されるように、トランス制御回路34を制御するように構成されている。
The secondary winding S C (second secondary winding) of the
According to the present invention, the secondary winding S C is connected to the
図5を参照しながら、トランス40の具体的な構成について説明する。図5は実施の形態1に係る例示的なトランス40の断面図である。図5のトランス40は、いわゆるコイルボビン式変圧器として構成され、コア42を中心として同軸上に第1の1次側巻線P1a、2次側巻線SA,SB,SC、および第2の1次側巻線P1bが順次捲回されている。第1のおよび第2の1次側巻線P1a,P1bは、互いに直列に接続され、2次側巻線SA,SB,SCとは電気的に絶縁され、磁気的に結合するように形成されている。すなわち分割された1次側巻線P1a,P1bは、2次側巻線SA,SB,SCを挟持することにより、トランス40の1次側巻線から生じる磁界エネルギを2次側巻線に効率よく伝え、磁界漏洩によるエネルギ損失を低減しようとするものである。
A specific configuration of the
トランス制御回路34は、トランス用整流回路32で整流された直流電圧を所定の時間間隔τで断続的に1次側巻線P1a,P1bに供給するものであり、フィードバック回路36は、その時間間隔τを調整して、2次側巻線SCの電圧VCが一定の値に維持されるようにトランス用整流回路32を制御するものである。トランス制御回路34は、たとえば電圧VCが所定の基準設定値よりも小さいときに1次側巻線P1a,P1bに電圧を印加する時間τを増大させ、基準設定値よりも大きいときに1次側巻線P1a,P1bに電圧を印加する時間τを低減させることにより、直流電圧VCが一定値となるように制御される。
The
図6は、火力表示手段または電流調整手段60に流れる電流ICと、トランス40の2次側巻線SA(第1の2次側巻線)の電圧VAおよび2次側巻線SC(第2の2次側巻線)の電圧VCとの関係を示すグラフである。図6において、2次側巻線SCの電圧VCは一定の値に維持されるが、駆動電圧VCが印加される火力表示手段または電流調整手段60の電流値が増大するとき、これに流れる電流IC(図示せず)および出力エネルギが増大し、これに伴い、1次側巻線P1への入力エネルギも増大するため、2次側巻線SAの両端の電圧VAは電流ICと共に増大する。
6 shows the current I C flowing through the thermal power display means or current adjusting means 60, the voltage V A of the secondary winding S A (first secondary winding) of the
図6における電圧VAの傾きは、2次側巻線SA,SCの結合が悪いときに、より大きくなる。2次側巻線SA,SCの結合は2次側巻線SA,SCの位置関係によって決まり、巻線間の距離が遠いほど悪くなる。図5で説明したように、2次側巻線SA,SCは、別の2次側巻線SBを挟んで捲回されるため、2次側巻線間の距離SA,SCが遠い。すなわち本願発明に係るトランス40は、2次側巻線SA,SCの結合が悪くなるように構成されているため、図6に示すように、2次側巻線SAの両端の電圧VAは、電流ICと共に増大する。
The slope of the voltage V A in FIG. 6 becomes larger when the coupling between the secondary windings S A and S C is poor. The secondary winding S A, binding of S C is the secondary winding S A, defined by the position relation of S C, the distance between the windings is poor farther. As described with reference to FIG. 5, the secondary windings S A and S C are wound around another secondary winding S B, and thus the distances S A and S between the secondary windings. C is far away. That is, since the
本願発明に係るトランス40は、2次側巻線SAと2次側巻線SCの間に、スイッチング制御回路50に駆動電圧VBを供給する別の2次側巻線SBを捲回して、2次側巻線SAと2次側巻線SCを互いに離間させ、意図的に2次側巻線SA,SCの結合が悪くなるように設計して、2次側巻線SAの両端の電圧VAが電流ICと共に増大するように構成されている(図6)。換言すると、本願発明に係るトランス40は、2次側巻線SA,SCの間の磁気的な結合関係を阻害する結合阻害手段(2次側巻線SB)を設けることにより、2次側巻線SAの電圧VAが電流ICに伴い増大するように構成されている。結合阻害手段は、2次側巻線SA,SCの間に捲回された2次側巻線SBであってもよいし、単なるスペーサ部材(図示せず)であってもよい。
上記説明したように、火力表示手段または電流調整手段60は火力Pに応じて単に電流値が増減するものであり、スイッチング周波数fと火力Pとの間には図2のグラフで示すような関係があるので、スイッチング周波数fと2次側巻線SA,SCの電圧VA,VCとの間には図7に示すような関係が成り立つ。さらに換言すると、火力Pが一定であるとき、電圧VCと1次側巻線P1からの入力エネルギとが一定であるので、2次側巻線SAの出力エネルギも一定となり、2次側巻線SCに流れる電流IAは、図8に示すように、電圧VAの変動に応じて増減する。 As described above, the thermal power display means or the current adjustment means 60 simply increases or decreases the current value according to the thermal power P, and the relationship between the switching frequency f and the thermal power P is as shown in the graph of FIG. Therefore, the relationship shown in FIG. 7 is established between the switching frequency f and the voltages V A and V C of the secondary windings S A and S C. Further in other words, when the thermal power P is constant, since the input energy from the voltage V C and the primary winding P 1 is constant, the output energy of the secondary winding S A becomes constant, secondary current I a flowing to the side winding S C, as shown in FIG. 8, increases or decreases according to the variation of the voltage V a.
図9を参照しながら、実施の形態1に係るインバータ14の具体的な構成について説明する。図9は、インバータ14を構成する第1および第2の駆動回路20,22を示すブロック図である。第1の駆動回路20は、トランス40の2次側巻線SA(第1の2次側巻線)からの電圧VAに直列接続されたブートストラップダイオード23および充電抵抗24を介して、互いに並列接続されたブートストラップコンデンサ25と、駆動回路用スイッチ(以下、単に「スイッチ」という。)26A,26Bとを有する。また第1の駆動回路20は、抵抗を介してスイッチ26A,26Bの中間端子に接続された制御端子(ゲート端子)を有する第1のスイッチング素子16を有する。
A specific configuration of the
一方、第2の駆動回路22は、トランス40の2次側巻線SAからの電圧VAに直接的に接続された駆動回路用スイッチ28A,28Bと、その中間端子に抵抗を介して接続された制御端子(ゲート端子)を有する第2のスイッチング素子18とを有する。第1および第2のスイッチング素子16,18の間の中間端子9は、加熱コイル7(LCR誘導加熱部6、図1)に接続されている。また電圧VAに対する基準電位GNDAは、この中間端子9を介して、第2のスイッチング素子28Bの基準電位(MOSFETの場合にはソース端子、IGBTの場合にはエミッタ端子)に接続されている。
On the other hand, the
実施の形態1に係るインバータ14の動作において、電圧駆動型の第1および第2のスイッチング素子16,18を交互にオンオフさせることにより、加熱コイル7に高周波電流を供給することができる。また第1のスイッチング素子16をオンさせるためには、スイッチ26Aをオンさせるとともに、スイッチ26Bをオフさせることにより、第1のスイッチング素子16の制御端子(ゲート端子)と中間端子9との間を導通させる。このとき、第1のスイッチング素子16の制御端子(ゲート端子)と中間端子9(ソース端子またはエミッタ端子)との間には、ブートストラップコンデンサ25の両端と同等の電圧VAが印加されるが、制御端子と中間端子9との間の寄生の静電容量Qを充電する必要がある。なお2次側巻線SAに流れる電流IAは、寄生の静電容量Qとスイッチング周波数fとの積に比例する(IA∝Q×f)。
In the operation of the
ここで火力P(スイッチング周波数f)、2次側巻線SAの電圧VAおよびこれに流れる電流IA、ならびにスイッチング素子16,18のスイッチングロス(スイッチング損失)および導通ロス(導通損失)の関係について考える。上述のように、火力Pが小さい(スイッチング周波数fが高い)ほど、第1および第2のスイッチング素子16,18において、オフ状態/オン状態の移行の際に過渡的電流が流れることにより生じるスイッチングロスが、電流IAの二乗またはスイッチング素子16,18の導通抵抗に比例する導通ロスに比して実質的に大きくなる。すなわち火力Pが小さいときには、スイッチングロスが支配的となり、火力Pが大きいときには、導通ロスが支配的となる。
一般的に電圧駆動型スイッチング素子は、制御端子と中間端子との間に印加される電圧が高いほど導通ロスが低くなり、電圧が低いほどスイッチングロスが低くなる特徴を有し、スイッチングロスが支配的な場合には、制御端子と中間端子との間に印加される電圧を低くし、導通ロスが支配的な場合には、制御端子と中間端子との間に印加される電圧を高くすることが必要となる。
Here thermal P (switching frequency f), the voltage of the secondary winding S A V A and the current I A flowing therethrough, as well as switching loss (switching loss) of the switching
In general, a voltage-driven switching element has a feature that the higher the voltage applied between the control terminal and the intermediate terminal, the lower the conduction loss, and the lower the voltage, the lower the switching loss. In a typical case, the voltage applied between the control terminal and the intermediate terminal should be reduced, and when conduction loss is dominant, the voltage applied between the control terminal and the intermediate terminal should be increased. Is required.
そこで本願発明に係る誘導加熱調理器の電源回路装置1は、より支配的となるエネルギ損失を低減するために、第2の2次側巻線SCの電圧VCを一定の値に維持するとともに、2次側巻線SA,SCの間の磁気的な結合関係を阻害する結合阻害手段(たとえば2次側巻線SA,SCの間に設けた2次側巻線SBまたはスペーサ)が設けられている。すなわち本願発明によれば、火力Pが小さい場合には、第1の2次側巻線SAの両端の電圧VAが小さくなるように火力表示手段または電流調整手段60によりICを調整し(図7)、スイッチング周波数fが高いため電流IAが大きくなり(図8)、比較的により大きいスイッチングロスを低減できる。これに加え、本願発明によれば、火力Pが大きい場合には、2次側巻線SAの電圧VAが大きくなるように火力表示手段または電流調整手段60によりICを調整し(図7)、また、スイッチング周波数fが低いため電流IAが小さくなり(図8)、相対的に顕著となる導通ロスを実質的に抑制することができる。
Therefore the induction heating cooker of the power
換言すると、本願発明に係る電源回路装置1は、極めて簡便で安価な構成を有するトランス回路部30を有することにより、火力Pまたはスイッチング周波数fの増減に伴い、より実質的なエネルギ損失の原因となるスイッチングロスまたは導通ロスを効率的に低減する。なおトランス40の2次側巻線SBの両端の電圧VBは、第1の2次側巻線の電圧VAと同様、火力Pまたは電流調整手段60の電流値に依存して増減するが、定電圧生成回路(図1)37に接続されているので、スイッチング制御回路50に印加される電圧VDは火力Pに依存しない。
In other words, the power
実施の形態2.
図10〜図12を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の電源回路装置の実施の形態2について以下詳細に説明する。実施の形態2の電源回路装置2は、インバータ14の回路構成およびトランス40の構成部品が異なる点を除き、実施の形態1の電源回路装置1と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
A second embodiment of the power supply circuit device for an induction heating cooker according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. The power supply circuit device 2 of the second embodiment has the same configuration as that of the power
図10は、実施の形態2の電源回路装置2の回路構成を示すブロック図である。実施の形態2の電源回路装置2は、トランス40が1次側巻線P1と、4つの2次側巻線SA1,SA2,SB,SCとを有し、実施の形態1の電源回路装置1に比して(第3の)2次側巻線SA2が追加されている。また実施の形態2の電源回路装置2において、インバータ14のスイッチング素子16,18は、2次側巻線SA1,SA2からの直流に平滑された電圧VA1,VA2が印加されている。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the power supply circuit device 2 according to the second embodiment. Circuit device 2 of the second embodiment has the
図11は実施の形態2に係るトランス40の断面図である。図11に示すトランス40は、同様にコイルボビン式変圧器として構成され、コア42を中心として同軸上に第1の1次側巻線P1a、2次側巻線SA1,SA2,SB,SC、および第2の1次側巻線P1bが順次捲回されている。第1のおよび第2の1次側巻線P1a,P1bは互いに直列に接続され、2次側巻線SA1,SA2,SB,SCとは電気的に絶縁され、磁気的に結合するように形成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the
実施の形態2に係るトランス40は、実施の形態1と同様、2次側巻線SA1,SA2と2次側巻線SCの間に、結合阻害手段として、スイッチング制御回路50に駆動電圧VBを供給する別の2次側巻線SBを捲回して(またはスペーサ部材を設けて)、2次側巻線SA1,SA2と2次側巻線SCを互いに離間させ、意図的に2次側巻線SA1,SA2と2次側巻線SCの結合関係が一致しないようにして、2次側巻線SA1,SA2の両端の電圧VA1,VA2が電流ICと共に増大するように構成されている。
図12は実施の形態2に係るインバータ14を構成する第1および第2の駆動回路20,22を示すブロック図である。実施の形態2の第1の駆動回路20は、トランス40の2次側巻線SA1(第1の2次側巻線)に直接的に接続されており、実施の形態1で説明したブートストラップダイオードおよびブートストラップコンデンサを有さない。第2の駆動回路22も同様にトランス40の2次側巻線SA2(第1の2次側巻線)に直接的に接続されている。
FIG. 12 is a block diagram showing the first and
実施の形態2の電源回路装置2は、トランス40の2次側巻線を追加する必要があるが、第1の駆動回路20の回路構成を簡略化することができ、実施の形態1と同様の効果を実現することができる。すなわち、実施の形態2の電源回路装置2は、極めて簡便で安価な構成を有するトランス回路部30を有することにより、火力Pまたはスイッチング周波数fの増減に伴い、より実質的なエネルギ損失の原因となるスイッチングロスまたは導通ロスを効率的に低減することができる。
In the power supply circuit device 2 according to the second embodiment, it is necessary to add the secondary winding of the
1,2.電源回路装置、5.商用電源、6.LCR誘導加熱部、7.加熱コイル、8.共振コンデンサ、9.中間端子、10.電源供給部、12.電源用整流回路(第1の整流回路)、14.インバータ、16,18.電圧駆動型スイッチング素子、20,22.駆動回路、23.ブートストラップダイオード、24.充電抵抗、25.ブートストラップコンデンサ、26,28.駆動回路用スイッチ、30.トランス回路部、32.トランス用整流回路、34.トランス制御回路、36.フィードバック、37.定電圧生成回路、38.整流ダイオード、39.平滑コンデンサ、40.トランス、42.コア、50.スイッチング制御回路、60.火力表示手段(電流調整手段)、P1、1次側巻線、SA,SB,SC.2次側巻線。
1,2. 4. power supply circuit device; Commercial power supply, 6. 6. LCR induction heating unit, Heating coil, 8. 8. resonant capacitor, Intermediate terminal, 10. Power supply unit, 12. 13. power supply rectifier circuit (first rectifier circuit);
Claims (5)
交流電圧を直流電圧に変換する第1および第2の整流回路(12,32)と、
前記第1の整流回路(12)からの直流電圧から高周波電流を生成する、互いに直列接続された第1および第2のスイッチング素子(16,18)を有するインバータ(14)と、
同軸上に捲回された1次側巻線(P1)ならびに第1および第2の2次側巻線(SA,SC)を含むトランス(40)と、
前記第1および第2の2次側巻線(S A ,S C )の間に配置される結合阻害手段と、
前記第1および第2の2次側巻線(SA,SC)に発生する電圧を整流平滑し、第1および第2の電圧(VA,VC)を含む第1および第2の直流電源を生成する第1および第2の2次側整流平滑回路(38,39)と、
前記第2の整流回路(32)からの直流電圧を断続的に遮断して前記トランス(40)の前記1次側巻線(P 1 )に供給するトランス制御回路(34)と、
前記第2の電圧(VC)が前記トランス(40)の前記1次側巻線(P1)に供給される間隔(τ)を調整することにより、前記第2の電圧(VC)が一定となるように、前記トランス制御回路(34)を制御するフィードバック回路(36)と、
前記第1の直流電源の両端に接続され、前記第1および第2のスイッチング素子(16,18)をオンさせるための前記第1の電圧(V A )を前記第1および第2のスイッチング素子(16,18)に供給するスイッチング素子駆動回路(20,22)と、
可変的なスイッチング周波数(f)を有する制御信号を、前記スイッチング素子駆動回路(20,22)に供給し、制御信号のスイッチング周波数(f)を制御することにより、前記第1および第2のスイッチング素子(16,18)と基準電位(GND)との間に設けた前記加熱コイル(7)に流れる高周波電流による電力実効値(P)を制御するスイッチング制御回路(50)と、
前記第2の直流電源の両端に接続され、前記加熱コイル(7)に流れる高周波電流による所望の電力実効値(P)とともに電流値(IC)を変化させる電流調整手段(60)とを備え、
前記トランス(40)の前記第1および第2の2次側巻線(SA,SC)は、所望の電力実効値(P)が大きいほど、第2の直流電源から供給される電流(IC)が増大し、前記第1の電圧(VA)が増大するように構成されたことを特徴とする電源回路装置。 In a power supply circuit device (1) for an induction heating cooker having a heating coil (7),
First and second rectifier circuits (12, 32) for converting an AC voltage into a DC voltage;
An inverter (14) having first and second switching elements (16, 18) connected in series to generate a high-frequency current from a DC voltage from the first rectifier circuit (12);
A transformer (40) including a primary winding (P 1 ) wound coaxially and first and second secondary windings (S A , S C );
A coupling inhibiting means disposed between the first and second secondary windings (S A , S C );
A voltage generated in the first and second secondary windings (S A , S C ) is rectified and smoothed, and includes first and second voltages (V A , V C ). First and second secondary side rectifying and smoothing circuits (38, 39) for generating a DC power source;
A transformer control circuit (34) that intermittently cuts off the DC voltage from the second rectifier circuit (32) and supplies the DC voltage to the primary winding ( P 1 ) of the transformer (40);
By the second voltage (V C) to adjust the spacing (tau) supplied to said primary winding (P 1) of the transformer (40), said second voltage (V C) is A feedback circuit (36) for controlling the transformer control circuit (34) to be constant;
The first is connected to both ends of a DC power source, the first and second of the first to turn on the switching element (16, 18) of the voltage (V A) said first and second switching elements Switching element drive circuits (20, 22) to be supplied to (16, 18);
By supplying a control signal having a variable switching frequency (f) to the switching element driving circuit (20, 22) and controlling the switching frequency (f) of the control signal, the first and second switching operations are performed. A switching control circuit (50) for controlling an effective power value (P) by a high-frequency current flowing in the heating coil (7) provided between the elements (16, 18) and a reference potential (GND);
Current adjusting means (60) connected to both ends of the second DC power source and for changing a current value (I C ) together with a desired power effective value (P) by a high-frequency current flowing in the heating coil (7). ,
The first and second secondary windings (S A , S C ) of the transformer (40) are supplied with a current (2) supplied from the second DC power source as the desired effective power value (P) increases. I C ) is increased, and the first voltage (V A ) is increased.
前記結合阻害手段は、前記第2および第3の2次側巻線(S C ,S A2 )の間に配置され、
前記電源回路装置は、前記第3の2次側巻線(S A2 )に発生する電圧を整流平滑し、第3の電圧(V A2 )を含む第3の直流電源を生成する第3の2次側整流平滑回路(38,39)をさらに有し、
前記トランス(40)の前記第1、第2、および第3の直流電源は、所望の電力実効値(P)が大きいほど、前記第3の電圧(V A2 )が増大するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の電源回路装置。 The transformer (40) has a third secondary winding ( S A2 ),
The coupling inhibiting means is disposed between the second and third secondary windings (S C , S A2 ),
The power supply circuit device rectifies and smoothes a voltage generated in the third secondary winding ( S A2 ) to generate a third DC power source including a third voltage ( V A2 ). A secondary rectifying / smoothing circuit (38, 39);
The first, second, and third DC power sources of the transformer (40) are configured such that the third voltage ( V A2 ) increases as the desired effective power value (P) increases. The power supply circuit device according to claim 1.
所望の実効値(P)が小さいほど、前記スイッチング制御回路(50)は、制御信号のスイッチング周波数(f)を高くするとともに、前記電流調整手段(60)は、これに流れる電流(IC)を減少させることにより、前記第1の2次側巻線(SA)の両端の第1の電圧(VA)を減少させ、前記第1および第2のスイッチング素子(16,18)のスイッチング損失を低減することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の電源回路装置。 As the desired effective power value (P) is larger, the switching control circuit (50) lowers the switching frequency (f) of the control signal, and the current adjusting means (60) reduces the current (I C ) flowing therethrough. by increasing, reducing the conduction loss of the first voltage across the first secondary winding (S a) (V a) increase, the first and second switching elements (16, 18) And
The smaller the desired effective value (P), the higher the switching control circuit (50) increases the switching frequency (f) of the control signal, and the current adjusting means (60) causes the current (I C ) flowing therethrough. by reducing, the first to reduce the first voltage across the secondary winding (S a) (V a), the switching of the first and second switching elements (16, 18) power circuit arrangement according to any one of claims 1-3, characterized in that to reduce the loss.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012006716A JP5769641B2 (en) | 2012-01-17 | 2012-01-17 | Power circuit device for induction heating cooker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012006716A JP5769641B2 (en) | 2012-01-17 | 2012-01-17 | Power circuit device for induction heating cooker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013149353A JP2013149353A (en) | 2013-08-01 |
JP5769641B2 true JP5769641B2 (en) | 2015-08-26 |
Family
ID=49046706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012006716A Active JP5769641B2 (en) | 2012-01-17 | 2012-01-17 | Power circuit device for induction heating cooker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5769641B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105305866B (en) * | 2015-11-20 | 2019-01-04 | 武汉理工大学 | A kind of sine wave difference frequency inverter with quadergy absorption plant |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5889792A (en) * | 1981-11-20 | 1983-05-28 | 株式会社東芝 | Cooking device |
JPS60143586A (en) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | 三洋電機株式会社 | Induction heater |
JP2008005575A (en) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Sanken Electric Co Ltd | Dc/ac inverter |
JP4889535B2 (en) * | 2007-03-23 | 2012-03-07 | 三菱電機株式会社 | Heating equipment |
JP4889536B2 (en) * | 2007-03-23 | 2012-03-07 | 三菱電機株式会社 | Induction heating cooker |
JP2011044422A (en) * | 2009-07-22 | 2011-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Induction heating cooker |
JP4835743B2 (en) * | 2009-10-07 | 2011-12-14 | 株式会社デンソー | Control device for power conversion circuit |
-
2012
- 2012-01-17 JP JP2012006716A patent/JP5769641B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013149353A (en) | 2013-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5909675B2 (en) | Induction heating cooker | |
WO2014033773A1 (en) | Induction heating cooker | |
US9066395B2 (en) | Power supply device and control circuit thereof | |
EP2753145B1 (en) | Induction heat cooking apparatus | |
KR20210123708A (en) | Induction heating apparatus and method for controlling induction heating apparatus | |
US20180063891A1 (en) | Induction heating device | |
JP5106575B2 (en) | Induction heating cooker | |
JP5769641B2 (en) | Power circuit device for induction heating cooker | |
JP5807161B2 (en) | Induction heating apparatus and rice cooker using the same | |
KR102165579B1 (en) | Induction heating device including different types of inverter circuits | |
KR102306811B1 (en) | Induction heat cooking apparatus and method for driving the same | |
JP2018142551A (en) | Electric power supply and illuminating device | |
KR102292255B1 (en) | Induction heat cooking apparatus and the driving module thereof | |
JP3937918B2 (en) | Induction heating apparatus, induction heating cooker and rice cooker using the same | |
JP7233390B2 (en) | Induction heating coil and induction heating device | |
WO2012120402A2 (en) | Adjustable fly-back or buck-boost converter | |
KR101130291B1 (en) | LED driving device for improving stability | |
EP3836753B1 (en) | Method and system to control a qr-inverter in a induction cooking appliance | |
WO2014177177A1 (en) | Induction cooker fan pwm control for noise reduction | |
JP6832810B2 (en) | Power converter | |
KR101757976B1 (en) | Induction heat cooking apparatus and method for driving the same | |
US20150002043A1 (en) | Power supply apparatus and control circuit thereof | |
JP6347411B2 (en) | Power supply device and lighting device | |
KR101130290B1 (en) | LED driving device | |
JP3195596B2 (en) | Heating heater controller for induction heating cooker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131007 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140723 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141007 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141117 |
|
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: 20150526 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5769641 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |