JPH0612707B2 - 過電流保護回路 - Google Patents

過電流保護回路

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JPH0612707B2
JPH0612707B2 JP60234311A JP23431185A JPH0612707B2 JP H0612707 B2 JPH0612707 B2 JP H0612707B2 JP 60234311 A JP60234311 A JP 60234311A JP 23431185 A JP23431185 A JP 23431185A JP H0612707 B2 JPH0612707 B2 JP H0612707B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば電磁調理器の如く、インバータ回路に
より高周波を発生させる装置を過電流から保護する場合
に好適な過電流保護回路に関するものである。
〔従来技術〕
従来の高周波誘導加熱方式の電磁調理器は第3図に示す
如くなっている。1は交流電源電圧を全波整流して直流
電圧を得ている直流電源、2はこの直流電源の出力端子
に接続されたチョークコイル、3はチョークコイル2と
ともにフィルタ回路を構成しているフィルタコンデン
サ、4はこのフィルタコンデンサ3の一端に接続された
誘導加熱コイル、5はこの誘導加熱コイル4とともに共
振回路を構成する共振コンデンサ、6はこの共振コンデ
ンサ5に並列接続されたトランジスタ等からなるスイッ
チング素子、7はこのスイッチング素子6に逆並列接続
されたフライホイルダイオードである。
8は直流電源1の入力側に設けた変流器9により入力電
流を検出する入力検出器、10は入力電力設定器、11はス
イッチング素子(SW)オン期間決定回路であってこのSWオ
ン期間決定回路11は入力検出器8が検出した入力電力と
入力電力設定器10からの入力電力設定値とを比較して誘
導加熱コイル4への入力電力を入力電力設定値となすべ
き出力信号をスイッチング素子(SW)駆動回路12へ発す
る。
13はスイッチング素子(SW)オンタイミング発生回路であ
って、共振コンデンサ5の端子電圧VCEを検出して(第
4図A参照)、これをチョークコイル2とコンデンサ3
との接続点から取出した定電圧VCON1と比較してスイッ
チング素子6をオンさせるタイミング信号をSW駆動回路
12に与える。
14は過電流保護回路であって、フライホイルダイオード
7のアノード側に設けた変流器15により、コレクタ電流
ICに相応した電圧VC(第4図B参照)を得るととも
に、基準となるべき電圧VCON3をチョークコイル2,コ
ンデンサ3の接続点から得て、これらの電圧を比較器16
で比較することにより(第4図B参照)、コレクタ電流
ICに相応した電圧VCが直流電圧VCON3を越えた期間
にローレベルの過電流信号VOFFを発し(第4図C参
照)、その信号をSW駆動回路12に与えてスイッチング素
子6をオフさせて(第4図DのP点)過電流による誘導
加熱コイル4への入力をを阻止するようにしている。
なお、過電流が発生していない通常の状態にあっては、
SWオン期間決定回路11からの出力信号によりスイッチン
グ素子6がオフせしめられる。そして第2図Aに示す共
振コンデンサ5の電圧VCEが直流電圧VCON1より低くなっ
た時点でスイッチング素子6がオンせしめられる状態に
なり、SWオンタイミング発生回路13が発する信号により
スイッチング素子6はオンする(第4図DのT点)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した電磁調理器では、スイッチング素子6がオフか
らオンに転ずる時点では共振コンデンサ5の電圧VCEは
直流電圧VCON1より低い。したがってこの時点でSWオン
タイミング発生回路13かた出力信号が発せられた場合に
は、その時点は共振コンデンサ5の電圧VCEが0ボルト
に達する直前(第4図A参照)であり、コンデンサ5に
は正の電荷が残っている状態にある。それ故、スイッチ
ング素子6がオンすることはコンデンサ5を強制的に放
電させることになる。
而してこのとき流れる電流値は共振電圧の振幅が小さい
程、つまり入力電力設定回路10の入力電力設定値が小さ
い程大きいピーク電流が生じるという現象が明らかとな
った。このため入力電力設定値小の場合にこのピーク電
流による過電流保護回路14の電圧VCはVCON3を越えるこ
ととなって(第4図B参照)、過電流信号VOFFが発生
(第4図C破線参照)してスイッチング素子6はオンし
た直後に再びオフとなる不都合があり、過電流保護を行
っている間の安定した動作が阻害されるという問題点が
あった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前述した問題を鑑みてなされたものであり、コ
レクタ電流に替えて共振回路の負荷電流を検出し、これ
を全波整流したものを過電流検出情報として用いること
により前述した不都合を解消し、過電流保護動作を安定
的に行わしめる過電流保護回路を提供することを目的と
する。
本発明は、共振回路を有するインバータ回路のスイッチ
ング素子をオン,オフ制御して高周波電力を得るべくな
した高周波発生装置の過電流保護回路において、前記共
振回路の共振電圧と所定電圧とを比較して前記スイッチ
ング素子のオンタイミングを定めるオンタイミング発生
回路と、前記共振回路の負荷電流の検出部と、該検出部
の検出電流を全波整流する全波整流部と、該全波整流部
の出力所定値とを比較して過電流信号を発する比較部
と、前記オンタイミング発生回路の出力信号と前記過電
流信号とを関連させてスイッチング素子のオン,オフを
制御する論理回路とを備え、該倫理回路は前記負荷電流
の1サイクルにつき過電流信号が2発発せられた場合
に、1発目の過電流信号によりスイッチング素子をオフ
させ得、2発目の過電流信号はスイッチング素子のオ
ン,オフ制御に無関係ならしめるべくなしてあることを
特徴とする。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例を示す図面に基づいて詳述する。
第1図は本発明の過電流保護回路を備えた電磁調理器の
ブロック図であって、20は図示しない交流電源の電圧を
整流する全波整流器を備えて直流電圧VCONを得ている直
流電源、21はこの直流電源20の出力端子に接続されたチ
ョークコイル、22はこのチョークコイル21とともにフィ
ルタコンデンサ23の一端に接続された誘導加熱コイル、
24は誘導加熱コイル22とともに共振回路を構成する共振
コンデンサ、25は共振コンデンサ24に並列に接続された
パワートランジスタからなるスイッチング素子、26はス
イッチング素子25に逆並列接続されわフライホイルダイ
オードである。
26は後述するSWオン期間決定回路の信号が与えられて、
前記スイッチング素子25をオン,オフせしめるSW駆動回
路であり、この駆動回路26の入力段には図示しない抵
抗,コンデンサにより構成された微分回路が設けられて
いて、スイッチングの立ち上り、立ち下りが急速に行わ
れるようなっている。27は前記直流電源20に図示しない
交流電源が接続されている電源ラインに設けられた変流
器であって、前記誘導加熱コイル22と共振コンデンサ24
及びスイッチング素子25等からなるインバータ回路IVへ
入力される交流電流を検知してこれを整流回路よりなる
電力検出回路28に与えて入力電力を検出している。29は
小物検知回路であって、電力検出回路28の入力電力と後
述する過電流保護回路に付随して得る負荷電流に相応し
た負荷信号で電圧とを入力して、前者が後者より大であ
る場合に誘導加熱コイル22の鉄または18-8ステンレス金
属よりなる鍋等適正な調理具CUよりも小インピーダンス
の小物負荷が載置されたものとしてこれを検知する。30
は前記スイッチング素子25のオン期間を決定するSWオン
期間決定回路、31はインバータ回路IVへの入力電力の設
定を行うための入力電力設定回路である。そして前記電
力検出回路28の出力信号はSWオン期間決定回路30、また
入力電力設定回路31の入力電力設定信号はSWオン期間決
定回路30に与えられており、SWオン期間決定回路30は電
力検出回路28が検出した入力電力と、入力電力設定回路
31で設定された入力電力設定値とを比較してその差が生
じないようにスイッチング素子25のオン期間を決定して
オン期間決定信号Vaを発する。また小物検知回路29が小
物負荷を検知して発する禁止信号をうけた場合にはスイ
ッチング素子25をオするように制御する。32はSWオンタ
イミング発生回路であって、共振コンデンサ24の電圧、
つまり共振回路の共振電圧VCEおよひチョークコイル21
及びコンデンサ23の接続点電位から得た電圧VCON1を入
力とし、スイッチング素子6を導通させるタイミング信
号VOTを発生する。33はSW駆動回路26によりインバータ
回路IVを起動させる発振開始信号を与える発振開始信号
回路である。
次に本発明の要部につき説明する。コンデンサ23,24間
にはインバータ回路IVの共振回路の負荷電流を検出すべ
く変流器からなる負荷電流検出部35が設けられており、
この負荷電流検出部35の出力電流を全波整流部36にて全
波整流し、全波整流部36の出力端子間に接続された抵抗
37にて負荷電流を表す電圧|VL|を得、これを電圧比
較部38に与えている。電圧比較部38には比較基準として
チョークコイル21及びコンデンサ23の接続点の電位を分
圧して得た電圧VCON2を入力する。
全波整流部36の出力端子間にはダイオード39,抵抗40,
及び抵抗41の直列回路が接続されており、抵抗41には平
滑コンデンサ42を接続して、このコンデンサの正極端子
からインバータ回路IVの負荷電流に相応する負荷信号電
圧を得ており、これを前記した小物検出回路29に与えて
いる。
43はインバータ、44,45はNORゲートであり、46,47,48は
D型のフリップフロップ回路である。フリップフロップ
回路46の端子Dには常時ハイレベルの信号が与えられて
おり、CP端子には前記SWオンタイミング発生回路32の出
力信号VOTがインバータ回路43を介して与えられてい
る。またクリア端子CL1には発振開始信号回路33の発振
開始信号が与えられており、出力端子の出力信号は
NORゲート44の一入力端子に与えられている。インバー
タ回路43の出力はまたNORゲート44の他入力端子に与え
られている。
フリップフロップ回路47の端子Dには常時ハイレベルの
信号が与えられており、CP端子には電圧比較部38の過電
流信号VOFFが与えられ、クリア端子CL2には前記NORゲー
ト44出力信号が与えられている。出力端子Qの出力信
号はNORゲート45の一入力端子に与えられている。NORゲ
ート45の他入力端子には前記SWオン期間決定回路30のオ
ン期間決定信号Vaが与えられている。
フリップフロップ回路48の端子Dには発振開始信号回路
33からの発振開始信号が与えられており、CP端子には前
記SWオンタイミング発生回路32の出力信号VOTが与えら
れている。クリア端子CL3にはNORゲート45の出力信号が
与えられており、出力端子Qの出力信号は前記SW駆動
回路26に与えている。
いま、この電磁調理器に図示しない交流電源が投入され
て動作可能な状態となった場合には、加熱開始スイッチ
(図示せず)の操作に基づき発振開始信号回路33からハ
イレベルの発振開始信号がフリップフロップ回路46のク
リア端子CL1及びフリップフロップ回路48の端子Dに夫
々与えられる。
これらによりフリップフロップ回路46はクリア端子CL1
がハイレベルとなり、最初にSWオンタイミング発生回路
32の出力信号VOTがハイレベルとなった時の出力を
ローレベルとする。SWオンタイミング発生回路32からス
イッチング素子25をオンさせる信号VOTが発せられるとS
W駆動回路26がスイッチング素子25をオンする。またSW
オン期間決定回路30は電力検出回路28及び入力電力設定
回路31からの入力に従い、スイッチング素子25をオフさ
せる。このようなオン,オフにより共振回路には高周波
の共振電流が流れて調理具CUを加熱する。この間小物検
知回路29が小物負荷を検出して禁止信号を発した場合に
はSWオン期間決定回路30のオン期間決定信号Vaは直ちに
ローレベルとなり、スイッチング素子25を直ちにオフさ
せて小物負荷の場合の保護がなされる。
第2図はこのような加熱を行う間の各部の波形を示し、
Aは入力設定電力が大、Bは小の場合を夫々示してい
る。第2図(イ)はコンデンサ24の端子電圧VCEを示
し、これがVCON1より小さくなるタイミングで第2図
(ハ)に示すようにSWオンタイミング発生回路32の出力
信号VOTが立上る。
第2図(ロ)は負荷電流検出部35が検出する電流波形を
示し、これを全波整流してなる電流に相当する信号|V
L|は第2図(ニ)に示す如き脈状態となる。而して何
らかの理由で負荷電流が過大になると第2図のAの側の
(ニ)に示すように|VL|がVCON2を越えることにな
り、この間過電流信号VOFFがハイレベルになる。
さてこの間におけるフリップフロップ回路47,48の動作
について第2図のA側について説明する。SWオンタイミ
ング発生回路32の出力信号VOTがハイレベルになるとこ
れがインバータ回路43及びNORゲート44を介してフリッ
プフロップ回路47のクリア端子CL2に与えられリセット
状態を解除する。
ところで、インバータ回路IVの負荷電流ILが負荷の異常
等により過電流となった場合には、負荷電流検出電圧|
VL|が直流電圧VCON2を越えることになって電圧比較
部38は過電流を検出することになり、過電流信号VOFFが
第2図(ホ)に示すようにハイレベルとなる。
この過電流信号VOFFはスイッチング素子25がコンデンサ
5の電圧VCE〔第2図(イ)参照〕の立上りと立下りの
付近の時点で生じる。この過電流信号VOFFはフリップフ
ロップ回路47のCP端子に与えられて該端子はハイレベル
となり、その出力端子Qは第2図(ト)に示すように
ハイレベルとなり、フリップフロップ回路48の出力端子
はローレベルに反転させられ、スイッチング素子25
がオンしている〔第2図(リ)参照〕時点で生じた1発
目の過電流信号VOFFによってスイッチング素子25はオフ
となって、誘導加熱コイル22への通電を阻止して過熱か
ら保護する。
その後出力信号VOTがローレベルに転ずるとNORゲート44
の出力、つまり端子CL2がローレベルになり〔第2図
(ホ)参照〕、フリップフロップ回路47がリセットされ
てその出力Qがローレベルになる〔第2図(ト)参
照〕。
一方、出力信号VOTがローレベルにある2発目の信号VOF
Fの場合はフリップフロップ回路47のリセット端子CL2
ローレベルにあるので該フリップフロップ回路47はリセ
ット状態にある。従って、VOFFがハイレベルになっても
フリップフロップ回路47の出力Qはローレベルを保持
する。
そしてこのときフリップフロップ回路48のリセット端子
CL3はハイレベルにあり、リセットが解除された状態に
ある。そこで出力信号VOTがハイレベルになるとフリッ
プフロップ回路48がセットされ出力Qがハイレベルに
なり、スイッチング素子25がオンする。またフリップフ
ロップ回路47のリセット端子CL2はハイレベルに転じ、
そのリセット状態が解除されて次の信号VOFFを受け入れ
得る状態になる。
つまり、インバータ回路IVは2発目の過電流信号VOFFが
発生した場合に、その信号による無用の不都合なオフの
制御を避けることができ、安定した発振を継続させるこ
とができる。
前述した説明はインバータ回路IVへの入力電力の設定が
大きい場合について説明したが、入力電力が小さい場合
には、第2図のB側に示すように負荷電流検出電圧|V
L|が直流電圧VCON2より低いため、第2図B側に示す
如く過電流の検出は行われず、スイッチング素子が不用
のオフとなる不都合は生じない。
なお、本実施例では過電流保護回路を電磁調理器に適用
したが、電磁調理器に限定されず、インバータ回路によ
り高周波を発生させる他の装置にも広く適用して同様の
効果が得られる。
以上のように第3図に示す従来回路ではスイッチング素
子のトランジスタのコレクタ電流ICを過電流検出のため
に利用していたのを、本発明ではインバータ回路の共振
回路の負荷電流を全波整流したもので置換えることで過
電流検出でスイッチング素子をオフさせた後のオンの直
後にオフするという不具合を解消したものである。
即ち第2図(ニ)のA−B対比で明らかなように入力電力
設定値が小である場合に、過大な検出電流が現れる現象
が無いことにより従来の不具合が解消された。そして過
電流保護の必要に生じた場合についてみると、第2図
(ホ)で示すように第1回のVOFFのパルスが立上ったこと
で第2図(リ)に示すようにスイッチング素子がオフさ
れ、その保護が図れるのである。
更に交流を全波整流した電流を使用している都合上、検
出負荷電流の1サイクルの後半側半波で第2図(ホ)に示
す2発目のパルスが不所望的に現れるが、信号VOTの立
上りを規定する共振電圧と、信号VOFFの立上りを規定す
る負荷電流との位相関係から後者が先に現れるのでフリ
ップフロップ回路47,48等からなる論理回路の働きによ
り2発目のパルスはスイッチング素子のオンオフに関係
しないのである。
〔効果〕
以上詳述した如く本発明はインバータ回路の負荷電流を
検出してこれを全波整流した電流にて過電流保護を行
い、またこれに伴う無駄な信号の無効化を図ったもので
あるので入力電力設定値の大小に拘らず過電流保護が確
実に行われることは勿論、スイッチング素子が無用のオ
ン,オフそして発振動作を不安定ならしめることがな
い。
更に本発明では過電流検出のために共振回路の負荷電流
(交流)を検出するから、これに利用する変流器の極性
を考慮する必要がない。即ち第3図により従来回路では
変流器15で直流成分を検出し、これを比較器16へ与える
都合上、その極性を判断して結線する煩しさがあったの
が解消した。
また上記実施例では同じ電流で小物検知も行っているの
で回路の小型化にも効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る過電流保護回路を備えた電磁調理
器のブロック図、第2図はその動作説明のための各部電
圧電流波形図、第3図は従来の過電流保護回路を備えた
電磁調理器のブロック図、第4図はその動作説明のため
の各部の電圧電流波形図である。 20…直流電源、25…スイッチング素子、26…SW駆動回
路、31…入力電力設定回路、35…負荷電流検出部、36…
全波整流部、37…出力抵抗、38…電圧比較部、46,47,48
…フリップフロップ回路、VOT…出力信号、Va…オン期
間決定信号、VOFF…過電流信号、IV…インバータ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共振回路を有するインバータ回路のスイッ
    チング素子をオン,オフ制御して高周波電力を得るべく
    なした高周波発生装置の過電流保護回路において、前記
    共振回路の共振電圧と所定電圧とを比較して前記スイッ
    チング素子のオンタイミングを定めるオンタイミング発
    生回路と、前記共振回路の負荷電流の検出部と、該検出
    部の検出電流を全波整流する全波整流部と、該全波整流
    部の出力所定値とを比較して過電流信号を発する比較部
    と、前記オンタイミング発生回路の出力信号と前記過電
    流信号とを関連させてスイッチング素子のオン,オフを
    制御する論理回路とを備え、該論理回路は前記負荷電流
    の1サイクルにつき過電流信号が2発発せられた場合
    に、1発目の過電流信号によりスイッチング素子をオフ
    させ得、2発目の過電流信号はスイッチング素子のオ
    ン,オフ制御に無関係ならしめるべくなしてあることを
    特徴とする過電流保護回路。
JP60234311A 1985-04-17 1985-10-19 過電流保護回路 Expired - Lifetime JPH0612707B2 (ja)

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