JPH0652675B2

JPH0652675B2 - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH0652675B2
Application number: JP14845381A
Authority: JP
Inventors: 悦男硲谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS5848388A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、誘導加熱装置、特に２トランス型自励発振器
をインバータの駆動源として用い、かつこれに入力制御
回路を付加した誘導加熱調理器に関する。

従来、誘導加熱コイルを含む高周波インバータの駆動回
路として、クロック発振器を含むパルストランスを利用
する方法が提案されているが、かかる方法ではパルスト
ランスがスイッチング素子に応じて通常２個、さらに電
源回路に含まれる電圧トランスが必要であり、調理器全
体が大型化、かつコスト高となる欠点があった。

本発明は、高周波インバータを構成するスイッチング素
子の駆動源として、２トランス型自励発振器を使用する
ことにより、上記欠点を解消し、さらに、この自励発振
器に適合する入力制御回路を付加したものである。以下
図に基いて本発明実施例を詳述する。

第１図において、(1)は交流電源、(2)はチヨークコイ
ル、(3)は整流回路、(C₁)は平滑コンデンサ、(Q₁)(Q₂)
は２個直列接続されたトランジスタで、一方向性スイッ
チング素子としてはたらく。(4)はトランジスタ(Q₁)に
対し並列に接続された共振コンデンサ(C₂)及び誘導加熱
コイル(L)よりなる直列共振回路、(D₁)(D₂)は各々トラ
ンジスタ(Q₁)(Q₂)に対し逆並列に接続されたダイオード
である。上記トランジスタ(Q₁)(Q₂)、直列共振回路(4)
及びダイオード(D₁)(D₂)にてインバータ回路(5)が構成
される。(CT)は、交流電源(1)から流れ込む電流を検知
するカレントトランス、(6)は、トランジスタ(Q₁)(Q₂)
の駆動信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを出力する制御回路でインバ
ータ(5)を駆動、制御する。ここで信号ａ，ｃは、トラ
ンジスタ(Q₁)(Q₂)の各ベースに加えられる互いに逆位相
のパスル信号であり、信号ｂ、ｄは各トランジスタ(Q₁)
(Q₂)のエミッタに入力されトランジスタ(Q₁)(Q₂)のベー
スに対する電位を調整しその動作を確実に行なうもので
ある。トランジスタ(Q₁)のコレクタ電位をＶ_ＣＣ、トラ
ンジスタ(Q₂)のエミッタ電位をアース電位とすると、ト
ランジスタ(Q₁)(Q₂)のオン・オフにより、直列共振回路
(4)は電位Ｖ_ＣＣ、及びアース間に交互に接続される。
この直列共振回路(4)は、その共振周波数とトランジス
タ(Q₁)(Q₂)の駆動周波数が等しいとき、インピーダンス
がゼロとなり、誘導加熱コイル(L)を流れる電流波形は
正弦波となり、各半サイクルごとに電流を受けもつトラ
ンジスタが変わる。このようなインバータ回路(5)の発
振周波数を約２０KHZとなるように直列共振回路(4)を調
整し、誘導加熱コイル(L)上に鉄系金属よりなる調整鍋
（図示せず）を近接させて、これを誘導加熱する。

制御回路(6)は、２トランス型自励発振器にて構成さ
れ、電源電圧Ｖ_ＣＣがダイオード(D₃)を介して加えられ
る。この電圧Ｖ_ＣＣは、平滑コンデンサ(C₁)の容量が力
率改善のため小さいことから、殆んど平滑されない脈流
波形を描く。(T₁)は、第１トランスで２個の同一特性の
トランジスタ(Q₃)(Q₄)が互いに相補接続され、各コレク
タ巻線(n₃)(n₄)にてその１次巻線が構成される。各トラ
ンジスタ(Q₃)(Q₄)のエミッタは共通に接続され平滑コン
デンサ(C₃)を介して、上記１次巻線中間点に接続される
と同時に、ダイオード(D₃)を介して電源電圧Ｖ_ＣＣ端子
に接続される。(T₂)は第２トランスで、トランジスタ(Q
₃)(Q₄)のベース巻線(n₃)(n₄)にて、その２次巻線が構成
される。(R₁)(R₂)はトランジスタ(Q₃)(Q₄)のベース・エ
ミッタ間に介挿された抵抗、(R_S)は起動抵抗、(D₄)(C₄)
は並列接続されたダイオード及びコンデンサで第２トラ
ンス(T₂)のベース巻線(n₃)(n₄)と各トランジスタ(Q₃)(Q
₄)のエミッタの間に介挿されており、ダイオード(D₄)は
逆流阻止用として、またコンデンサ(C₄)はスイッチング
速度を高速化させる目的で使用される。(n₅)は、第１ト
ランス(T₁)の正帰還巻線で、その出力は抵抗(R₃)を介し
て第２トランス(T₂)の１次巻線(n₆)に接続される。ここ
で第２トランス(T₂)は、その飽和領域まで使用される所
謂飽和トランスと呼ばれるものである。(n₇)(n₈)は第１
トランス(T₁)の２次巻線で、各々トランジスタ(Q₃)(Q₄)
のコレクタ巻線(n₁)(n₂)に対応して設けられ、各々の出
力は、抵抗(R₄)およびコンデンサ(C₅)、抵抗(R₅)および
コンデンサ(C₆)よりなる遅延回路を経て重なり防止処理
された後、信号ａ、ｂ、ｃ、ｄとして出力される。これ
らの制御信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは、前述のスイッチングト
ランジスタ(Q₁)(Q₂)の各ベース及びエミッタに加えら
れ、インバータ回路(5)の発振を制御する。(7)は第１ト
ランス(T₁)の正帰還巻線(n₅)に誘起された電圧を整流す
る整流回路、(n₉)(n₁₀)はこの整流回路出力が、入力さ
れる第２トランス(T₂)の制御巻線で、抵抗(R₆)及び、入
力制御回路(8)のトランジスタ(Q₅)が中間に接続され
る。

(8)は、加熱される負荷への入力を調節する入力制御回
路で、(9)は、カレントトランス(CT)からの検知電流が
入力する整流回路、(C₇)は平滑コンデンサ、(10)は、こ
の平滑コンデンサ(C₇)に並列に接続された可変抵抗(VR)
及び抵抗(R₇)の直列回路で、両端に、電圧信号(V_CT)を
得る。この電圧信号(V_CT)の値は、可変抵抗(VR)の調節
により任意に変更できる。(ZD)(D₅)は、直列接続された
ツェナーダイオード及びダイオード、(Q₅)は、ダイオー
ド(D₅)の出力がそのベースに印加される前述のトランジ
スタで、そのエミッタ・コレクタは、制御回路(6)の正
帰還巻線(n₅)及び制御巻線(n₉)に接続されており、イン
ピーダンス素子としてはたらく。(R₈)は、このトランジ
スタ(Q₅)のコレクタ・エミッタ間に接続された抵抗で、
トランジスタ(Q₅)が完全にオンのとき、発振周波数を約
４０KHZに、またトランジスタ(Q₅)が完全にオフのと
き、発振周波数を約２０KHZとするよう作用する。

次に動作を説明する。電圧Vccが制御回路(6)に加えられ
ると、平滑コンデンサ(C₃)にて平滑され、その電圧は、
約１００Ｖから約１４０Ｖまでの間を脈動する脈流電圧
Ｖ_Ｂとなる。この電圧Ｖ_Ｂにより、まずトランジスタ(Q
₃)が導通したとすると、そのコレクタ・エミッタ間に電
流が流れ始め、コレクタ巻線(n₁)に結合する正帰還巻線
(n₅)に誘起電圧が生じ、この誘起電圧は、第２トランス
(T₂)の１次巻線(n₆)を介してトランジスタ(Q₃)のベース
巻線(n₃)にさらに誘起電圧を生ずる。この電圧により、
トランジスタ(Q₃)は正帰還を生じ、十分なベース電流に
よって導通状態は完全なものとなる。抵抗(R₃)を流れる
電流は、第２トランス(T₂)の１次インダクタンスのため
に直線的に増加し、飽和状態となる。これにより第２ト
ランス(T₂)の１次側の電流は急に増加し、抵抗(R₃)の両
端の電圧降下が増加し、そのために第２トランス(T₂)の
１次巻線(n₆)の両端にかかる電圧が減少し、帰還電圧が
減少する。そうするとトランジスタ(Q₃)のベースには、
コンデンサ(C₄)の電圧が図示の如き極性で印加され、ト
ランジスタ(Q₃)がカットオフされ、トランジスタ(Q₄)が
通電開始する。そして前回と逆の方向に帰還作用が起
り、トランジスタ(Q₃)はオフに、トランジスタ(Q₄)がオ
ンになる。第２トランス(T₂)の１次電流は逆になり、さ
きにトランジスタ(Q₃)がオンしたときと同様にしてトラ
ンジスタ(Q₄)がオンとなる。このようにして自励発振が
続行される。１次トランス(T₁)の２つのコレクタ巻線(n
₁)(n₂)は、それぞれ２次巻線(n₇)(n₈)に電磁結合してい
るから、トランジスタ(Q₃)(Q₄)のオン・オフに応じて、
出力が得られ、トランジスタ(Q₃)がオンのとき、信号
ａ、ｂにオン信号が、信号ｃ、ｄにオフ信号が得られ、
他方トランジスタ(Q₄)がオンのとき、信号ａ、ｂにオフ
信号が信号ｃ、ｄにオン信号が得られる。信号ａ、ｂ及
び信号ｃ、ｄを波形にて書き表わすと、第２図に示す如
く描ける。

次に入力制御機能について説明する。入力制御は、発振
周波数の増減により行なわれる。第１トランス(T₁)の正
帰還巻線(n₅)に誘起された電圧により、第２トランス(T
₂)に磁気バイアスが追加されると、磁気電流が増加し
て、飽和に達する時期が早くなる。これよりバイアス電
圧値を変化させることによって発振周波数を変更するこ
とができる。バイアス電圧の変更は、トランジスタ(Q₅)
のインピーダンスを変化させることにより行なわれる。
すなわち制御巻線(n₉)(n₁₀)側に現われる電圧はトラン
ジスタ(Q₅)のコレクタ・エミッタ間電位を差し引いた値
となるから、この電位を加減することにより、制御巻線
(n₉)(n₁₀)に加わる電位が変化し、その結果第２トラン
ス(T₂)の磁気電流バイアスが変更されることとなる。

トランジスタ(Q₅)の動作は、入力制御回路(8)内の可変
抵抗(VR)にて制御される。すなわち、カレントトランス
(CT)にて検知された入力電流は、整流回路(9)にて全波
整流され、平滑コンデンサ(C₇)で平滑され、可変抵抗(V
R)及び抵抗(R₇)間に電圧(V_CT)が得られる。ここで入力
電力を大きくしたいときは、電圧(V_CT)が小さく、また
入力電力を小さくしたいときは電圧(V_CT)が大きくなる
よう可変抵抗(VR)にて調整される。電圧(V_CT)が、ツェ
ナーダイオード(ZD)及びダイオード(Q₅)間電圧以上であ
れば、トランジスタ(Q₅)のベースに電圧が供給され、こ
れを導通させる方向に作用する。これより制御巻線(n₉)
(n₁₀)にかかる電圧が増加し、第２トランス(T₂)の磁気
飽和が早くなり、発振周波数は上昇する。発振周波数の
上昇により入力電流は、小さくなるから、カレントトタ
ンス(CT)の検知電流も減少し、電圧(V_CT)は低下する。
このようにして、電圧(V_CT)が、ツェナーダイオード(Z
D)及びダイオード(Q₅)端子間電圧より僅か大きい値とな
ったとき、安定状態となり、入力は略一定の値、即ち、
可変抵抗(VR)にて設定した値となる。

第３図は、第２トランス(T₂)の制御巻線(n₉)(n₁₀)と１
次巻線(n₆)及び２次巻線(n₃)(n₄)の具体的巻線構造を示
し、制御巻線(n₉)(n₁₀)は、２個のトロイダルコア(11)
(12)に各々独立に巻装され、互いの電流方向が逆となる
よう接続されている。１次及び２次巻線(n₆)(n₃)(n₄)は
２個のコア(11)(12)に同一方向に巻装されている。これ
により交流電圧が制御巻線(n₉)(n₁₀)に誘起されること
を防止できる。

以上の説明のように本発明誘導加熱装置は、インバータ
回路の制御回路として、２トランス型自励発振器を使用
し、またその発振周波数を任意に調節できる構成とする
ことにより、従来のクロック発振器にかわる新規な制御
回路を提供できたものでありこれにより電源トランス、
パルストランス等比較的大型かつ高コストの電気部品を
不要とすることができる。さらに本発明によれば、入力
電流を検知して、電圧変換し、この値を調整することに
より、自励発振器の発振周波数を制御できるから、負荷
の材質、大きさ等にかかわらず、所定の入力を負荷に供
給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例ブロック図、第２図は動作波形
図、第３図は、第２トランスの巻線構成図である。 (5)…インバータ、(6)…制御回路、(8)…入力制御回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源間に直列接続された２個の一方向
性スイッチング素子、該スイッチング素子の一方に並列
接続された共振コンデンサ及び誘導加熱コイルよりなる
直列共振回路、上記スイッチング素子にそれぞれ逆並列
に接続されたダイオード、上記２個のスイッチング素子
を交互に動作させる制御回路、負荷への入力を制御する
入力制御回路を含む誘導加熱装置において、上記制御回
路は、第１トランス、飽和トランスよりなる第２トラン
ス、第１、第２トランス間に設けられた正帰還巻線、上
記第２トランスの磁気飽和を制御する制御巻線を含み、
上記第１トランスの２次巻線より、上記２個のスイッチ
ング素子の駆動信号が出力される２トランス型自励発振
器にて構成され、かつ上記入力制御回路は、上記制御巻
線の磁気飽和時間を変化するインピーダンス素子、該イ
ンピーダンス素子のインピーダンスを可変とするインピ
ーダンス素子制御回路、上記直流電源の入力電流を検知
する入力電流検知回路を含み、上記インピーダンス素子
制御回路は、上記入力電流検知回路出力に応答して動作
することを特徴とする誘導加熱装置。