JPH0612706B2 - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

電磁誘導加熱装置

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JPH0612706B2
JPH0612706B2 JP59029320A JP2932084A JPH0612706B2 JP H0612706 B2 JPH0612706 B2 JP H0612706B2 JP 59029320 A JP59029320 A JP 59029320A JP 2932084 A JP2932084 A JP 2932084A JP H0612706 B2 JPH0612706 B2 JP H0612706B2
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transistor
input power
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induction heating
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実 深沢
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は調理器等として用いられる電磁誘導加熱装置に
関し、更に詳述すれば起動時の異音発生防止と、不適性
負荷に対する保護を可能とした電磁誘導加熱装置を提案
するものである。
〔従来技術〕
電磁誘導現象を利用して鉄鍋を加熱して調理するように
した電磁調理器が知られている。このような調理器にお
いては起動時に入力電力が急増するので異音を発し、使
用者を驚かせることとなっていた。
これを防止すために本願発明者はその起動時の入力電力
を徐々に増大するようにして異音発生を防止した電磁誘
導加熱装置を提案した〔特願昭58-151841号〕。一方、
調理器として使用する場合には、アルミニウム,銅等の
鍋の不適性負荷に対する保護機能を必要とし、これにつ
いては入力電力を監視して、これが小さい場合には不適
性負荷と判断するようになすものが開発されている。然
るところ、本来適性負荷である鋳物鍋では前述のよに入
力電力を漸増するようになしておくと、起動時における
入力電力が低く、不適性負荷と判別されるという不都合
がある。
〔目的〕
本発明はこのような不都合を解消するためになされたも
のであり起動時の入力電力は全体として漸増させるよう
になすが、その監視のための最初のサンプリングに先立
って入力電力を急増させるようになし、異音発生の防止
と不適性負荷に対する保護を共に可能とし、また入力電
力制御をより精細に行うことを可能とする電磁誘導加熱
装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明に係る電磁誘導加熱装置は、インバータ回路を備
え、このインバータ回路のスイッチング素子を断続的に
導通させるべき導通制御信号のデューティ比を起動時に
は漸増するようになして、入力電力を徐々に増大すべく
なす一方、入力電力を監視して起動時における入力電力
が所定値以下である場合はインバータ回路の駆動を停止
すべくなしてあり、前記デューティ比を漸増している途
中において、起動時の入力電力の監視に先立ち前記デュ
ーティ比を急増させるべくなしたことを特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基いて詳述する。
第1図は本発明に係る電磁誘導加熱装置のインバータ回
路部分を示している。商用周波の交流電源1に接続され
た全波整流器2によって得られた直流はチョークコイル
3及び平滑コンデンサ4を介してシングル・エンディッ
ド・プッシュ・プル方式のインバータ回路5に与えるべ
くなしてある。インバータ回路5は誘導加熱コイル5a
と共振コンデンサ5bの直列共振回路を備え、この直列
共振回路をスイッチングトランジスタ5cと並列に接続
すると共に、フライホイルダイオード5dと逆並列に接
続している。スイッチングトランジスタ5cはコレクタ
をチョークコイル4と誘導加熱コイル5aとの接続点に
接続してあり、エミッタはもう一つのスイッチングトラ
ンジスタ5eのコレクタに接続してある。トランジスタ
5eのエミッタは全波整流器2の負極側に接続されてお
り、このトランジスタ5eにはダイオード5fが逆並列
に接続されている。そして誘導加熱コイル5a,ダイオ
ード5d,5f夫々を流れる電流をIa,Id,IfとするとIa
+Id-If及びIf-Idの電流を各検出する変流器8,9を設
けてある。
トランジスタ5cのベース端子a,エミッタ端子bには
第2図に示すパルストランス50の2次巻線50bの端子
a,bが接続されて、これから与えられるデューティ比
1/2のパルスにてトランジスタ5cが断続的に導通せし
められる。一方トランジスタ5eのベース端子c,エミ
ッタ端子dには第4図に示すドライブ回路19の端子
c,dが接続されて、デューティ比1/2以下のパルスに
てトランジスタ5eが断続的に導通せしめられる。トラ
ンジスタ5eに与えられるパルスのデューティ比は後述
する入力電力制御により定まる。
以上の第1図の回路においてはトランジスタ5eは導通
するとコイル5aに矢符方向の電流が流れると共にコン
デンサ5dはこれによって充電される。次にトランジス
タ5eをオフさせたあとトランジスタ5cにパルス信号
を与えてこれを導通させ、コンデンサ5bの充電電荷を
放電させ、コイル5a及びトランジスタ5cに矢符とは
逆方向の電流を通流させる。このようにしてトランジス
タ5e,5cを高周波で交互的に導通させることにより
コイル5aには高周波電流が流れ、コイル5a上に載置
した鍋P、更には鍋P内の食品を加熱することが可能に
なる。なお入力電力はトランジスタ5eに与えるパルス
のデューティ比によって制御されるが、それよりも長い
周期を有するインバータ回路5のオン・オフにより入力
電力の調整が行えるようにしてある。
第2図はトランジスタ5cの駆動回路を示し全波整流器
2等によって得られた直流をパルストランス50の1次
巻線50aとトランジスタ51との直列回路に与えてい
る。トランジスタ51は基本周波数のデューティ比
1/2のパルス信号を発振する発振器52出力にて駆動さ
れ、2次巻線にトランジスタ5c駆動用のパルスを得る
と共に、3次巻線50cの両端端子VH,VL及び中間端子
VNに前記パルスとは逆位相のパルスを得る。このパル
スは第4図の定電圧回路54の端子VH,VL,VNに与えら
れる。その他53はリセット用ダイオードである。
第3図は本発明装置の制御系の中枢部を示している。キ
ーボード61から入力電力が10%のように指示入力さ
れるとマイクロコンピュータ60は、この入力数値を表
示部62に表示されると共にその出力端子C,D間に基
本周波数、即ちインバータ回路の駆動周波数よりも
十分長い周期のデューティ比1/10のパルス信号を出力す
る。これによって本発明装置は最大入力電力の1/10の電
力での加熱を行うことになる。
マイクロコンピュータ60はこのような入力電力制御を
行う外、出力端子αから第5図(イ)に示すようなローア
クティブの監視パルス信号を発する。
これは前述した入力電力の監視による不適性負荷検出の
ためのものである。
このパルス信号がローレベルとなるとこれに連なるトラ
ンジスタ63がオンするからインバータ回路5が正常な
動作をしてフォトカプラ64の入力端子A,B間に電圧
が現れている場合はフォトカプラ64の発光部が発光
し、受光部がこれを受光するのでマイクロコンピュータ
60の入力端子βは第5図(ロ)に示すようにハイレベル
となる。逆に、端子A,B間に電圧が現れていない場合
は端子βはローレベルとなる。即ち、マイクロコンピュ
ータ60は端子αからパルス信号を発し、その応答とし
て端子βがハイレベルであったときはインバータ回路5
が正常であると判断し、端子αがローレベルであるにも
拘らず端子βがハイレベルとならない場合は異常である
としてブザー65を動作させる。
なお第5図において、図示しない調理開始スイッチを投
入してインバータ回路5に起動指令をかけた時間から監
視パルス信号が最初にローレベルとなるまでの期間をT
Dとする。
第4図は本発明装置の制御回路の要部を示している。端
子VH,VN,VLに与えられたデューティ比1/2のパルス信号
は定電圧回路54に与えられて+Vc,−Vsの電位を作成
する。また端子VLはエミッタを−Vsとしたトランジス
タQ3のベースに与えられている。第2図の巻線50b,50c
の極性から明らかなように端子VLと端子aとは同時的
にハイ,ローの変化をするから、端子a出力にてオン,
オフされるトランジスタ5cがオフしている(端子a,
VLがロー)ときにはトランジスタQ3はオフする。この
トランジスタQ3のコレクタは後述するコンパレータ14,1
6aの出力とワイヤードオアをとっている。このような回
路とすることにより、トランジスタ5cがオンとなって
いる(従ってトランジスタQ3もオンとなっている)とき
にトランジスタ5eをオンさせることがないようにして
インバータ回路5のデッドショートを防止している。
端子VHはエミッタを+VcとしたトランジスタQ1のベー
スに連なっている。このトランジスQ1にはコンデンサ16
bが並列接続されている。従ってVHがローレベルであ
る間(トランジスタ5cがオンしており、トランジスタ
5eがオフしている期間)はコンデンサ16bが充電状
態にあるが、VHがハイレベルである間(トランジスタ
5cがオフしており、トランジスタ5eがオンし得る
間)にはトランジスタQ1がオンしてその充電電荷が放電
される。これによりトランジスタQ1のコレクタ側電位V8
は第6図(ロ)に示すように変化する。
第3図に示すマイクロコンピュータ60の端子C,D間
から第7図(イ)に示すように起動時のパルス信号が発せ
られると、このパルス信号はフォトカプラ13aに与え
られ、これと相補的に変化するフォトカプラ13a出力
V1はトランジスタ13bに与えられ、これをオフさせ
る。そうするとこれに並列的に接続されているコンデン
サ13cは+Vcにより充電が開始されその端子電圧V2
第7図(ロ)に示すように緩やかに上昇していく。この電
圧V2はコンパレータ13dに与えられ、ここで所定電圧
と比較される。従ってV2の上昇期間にてコンパレータ1
3d出力V3が反転し、その出力V3は第7図(ハ)に示すよ
うにローレベルに転ずる。この出力V3はNANDゲート13
fに与えられる。このNANDゲート13fにはトランジス
タ13bのコレクタ電位が他入力として与えられてい
る。このコレクタ電位はトランジスタ13bがオフした
時点以後ハイレベルとなっているので、NANDゲート13
f出力V5は第7図(ニ)に示すように端子C出力がハイレ
ベルとなってトランジスタ13bがオフした時点からコ
ンパレータ13d出力V3がローレベルに転じるまでの間
ローレベルとなる。NANDゲート13f出力V5はトランジ
スタQ2へ与えられ、V5がローレベルである間にトランジ
スタQ2をオフするように接続してある。トランジスタQ2
のコレクタには順方向のダイオードを介して電流制御回
路15のコンデンサ15aが接続されている。
コンパレータ13d出力V3はトランジスタQ4に与えてV3
の相補信号V6を得てこれをNANDゲート11に与えてい
る。またV3は微分回路13eに与えて、その微分出力V4
を得、これをR−Sフリップフロップ18のセット端子
に与えている。微分出力V4はV3の立下り時に瞬時的にロ
ーレベルに落ちる信号であり、これによりフリップフロ
ップ18のセットする。フリップフロップ18のセット
出力QはNANDゲート11に与えられる。
電流制御回路15はスイッチングトランジスタ5c,5eの
コレクタ電流の平均値を表す変流器8の出力を整流器1
5bにて整流し、この出力電圧VCT−1をコンデンサ1
5aに与えるようになしてある。コンデンサ15aの端
子電圧V7は第7図(ホ)に示すように、NANDゲート13f
出力V5がローレベルになってトランジスタQ2がオフして
いる間充電されて上昇していき、V5がハイレベルに転じ
たあと緩やかに放電して降下していき、やがて変流器8
出力にて定まるレベルになる。この端子電圧V7はコンパ
レータ14の−入力端子に与えられる。第6図はこの降
下の初期の第7図に矢符で示す期間を拡大して示すもの
であり、第6図(イ)はV7を示している。
コンパレータ14においては第6図(ロ)に示すように入
力信号V7,V8が比較されることになる。当初はV7が鋸歯
状の信号V8より高くなる期間があるから、このときコン
パレータ14出力はローレベルとなる。前述したように
トランジスタQ3が端子VL出力(デューティ比1/2のパル
ス)にてオン,オフされるが、そのコレクタはコンパレ
ータ14とワイヤードオアされているので、その出力信
号V9は第6図(ハ)に示す破線の如きデューティ比1/2のパ
ルスとはならず、それよりも小さい、実線で示すパルス
信号となる。そしてV7の低下に伴い徐々に増加し、やが
てデューティ比1/2のパルス信号となる。この出力信号V
9はNANDゲート11に与えられている。
入力電力制御回路16は変流器8,9の出力の差を差動
増幅器16bによって得るようになしたものであり、そ
の出力、つまり誘導加熱コイルの入力電力VPをポテンシ
オメータを介してコンパレータ16aの−入力端子に与
えてある。コンパレータ16aもコンパレータ14同様
その+入力端子にV8を与えているので、コンパレータ1
4同様の動作をする。NANDゲート11の出力はドライブ
回路19に与えられる。
以上の如き構成によりインバータ回路5の起動時におい
ては、コンパレータ14出力に支配されて第6図(ハ)に
示すようにデューティ比が漸増するパルス信号がドライ
ブ回路19を介してトランジスタ5eに与えられ、これ
によって入力電力は徐々に増加することとなって異常音
の発生は防止される。また起動後においては入力電力を
代表するVPがV8とコンパレータ16aにて比較されるので
入力電力が大となってVPが大となる場合はトランジスタ
5eを導通制御するNANDゲート11出力のパルス信号の
デューティ比が低くなり、入力電力が抑制されその安定
が図られる。
次に不適性負荷に対する保護のための回路について説明
する。電流制御回路15の整流器15b出力VCT−1はコン
パレータ17の−入力としてあり、このコンパレータ1
7の+入力には所定の基準電圧VR3が与えられている。
不適性負荷が誘導加熱コイル5a上に載置された場合に
はVCT−1がVR3よりも高くなりR-Sフリップフロップ1
8のリセット端子にローレベル入力が与えられ、フリッ
プフロップ18のセット出力Qはローレベルとなり、NA
NDゲート11出力はハイレベルのままとなりトランジス
タ5eはオフしたままとなり、これが保護される。この
保護はVCT-1、つまりは変流器8で検出される誘導加熱
コイル5aの電流が過大となる不適性負荷からこの装置を
護るものである。
一方、入力電力の大小を表すVPは2つのコンパレータ2
1,22の−入力端子に与えられており、両コンパレータ2
1,22の+入力端子には基準電圧VR1及びVR2(但しVR2>V
R1)が与えられている。コンパレータ21出力V21はモ
ノステーブル・マルチ・バイブレータ(以下モノマルチ
という)23にトリガ信号として与えられており、この
モノマルチ23出力V23にてトランジスタQ5をオンし、
これがオンしたときにコンデンサ15aの端子電圧V7を−V
S側に引き下げるようにそのコレクタを抵抗を介してコ
ンデンサ15aに接続してある。コンパレータ22出力V22
はトランジスタQ6のエミッタに接続してあり、該トラン
ジスタQ6のベースはR-Sフリップフロップ18のセット
出力端子に接続されている。そしてそのコレクタは第3
図のフォト カプラ64の発光側端子Aに接続してあ
る。このような回路の動作を第8図に基き説明する。
マイクロコンピュータ60の端子Cをハイレベルとして
インバータ回路5の起動が行われると前述の如くして入
力電力が徐々に増加するようにして入力電力が増してい
きVPは第8図(イ)に示すように徐々に増加していき、や
がてVPがVR1より大になるとコンパレータ21出力V21は
ローレベルに転じる〔第8図(ロ)〕。これによりモノマ
ルチ23はトリガされ、その出力V23は所定時間だけロ
ーレベルとなる〔第8図(ハ)〕。そうするとトランジス
タQ5がオンして、第8図(ニ)に示すようにV7は強制的に
引き下げられる。そうすると第6図(ロ),(ハ)から明らか
な如くV8>V7となる時間が長くなりV9のデューティ比は
大となり、入力電力は急増せしめられる〔第8図(イ)〕
適正負荷(鋳物鍋を含む)である場合はやがてVP>VR2
となるので第8図(ホ)に示すようにコンパレータ22出
力V22はローレベルに転じトランジスタQ6がオンする。
これによりフォト カプラ64は発光状態となり、第8
図(ヘ)又は第5図(イ)に示したようにマイクロコンピュー
タ60の端子αがローレベルとなった時点では端子βは
ハイレベルとなる。このように起動時におけるVpがVR2
になるまでの時間をVR2より低いVR1を基準電圧として設
定したコンパレータ21及びモノマルチ23の働きによ
り短縮しているのである。
入力電力が低い不適性負荷の場合はV9のデューティ比急
増にも拘らずVpがVR2を越えることがないからトランジ
スタQ6はオフのままであり、従ってフォトカプラ64は消
えたままであり、マイクロコンピュータ60による入力電
力監視により不適性負荷が検出される。
これに対して鋳物鍋は起動時にV9のデューティ比を急増
させることでVpを速やかにVR2以上になすことができ
る。従ってこのVR2以上となるまでの起動からの時間をV
R1,モノマルチ23の時定数等によってTDより短くしてお
くことで鋳物鍋を不適性負荷と誤判断することを防止で
きる。
〔効果〕
以上の如き本発明による場合は、起動時に入力電力を徐
々に増加させることで異音発生を防止させることを可能
とすると共にアルミニウム,銅等の不適性負荷を検出で
きるようにした上で、鋳物鍋のように入力電力の立上り
が遅い適性負荷を不適性負荷と誤判断することがない電
磁誘導加熱装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置のインバータ回路部分の回路図、第
2図はトランジスタ5cの駆動回路図、第3図は制御系の
中枢部のブロック図、第4図は要部制御回路図、第5図
乃至第8図は動作説明のためのタイムチャートである。 5…インバータ回路、5a…誘導加熱コイル、5c,5e…ト
ランジスタ、8,9…変流器、21,22…コンパレータ、
23…モノマルチ、60…マイクロコンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インバータ回路を備えた電磁誘導加熱装置
    において、該インバータ回路のスイッチング素子を断続
    的に導通させるべき導通制御信号のデューティ比を起動
    時には漸増するようになして、入力電力を徐々に増大す
    べくなす一方、入力電力を監視して起動時における入力
    電力が所定値以下である場合はインバータ回路の駆動を
    停止すべくなしてあり、更に前記デューティ比を漸増し
    ている途中において、起動時の入力電力の監視に先立ち
    前記デューティ比を急増させるべくなしたことを特徴と
    する電磁誘導加熱装置。
JP59029320A 1984-02-17 1984-02-17 電磁誘導加熱装置 Expired - Lifetime JPH0612706B2 (ja)

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JPS60174071A JPS60174071A (ja) 1985-09-07
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