JPH11135248A - Induction heating device - Google Patents

Induction heating device

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JPH11135248A
JPH11135248A JP29826397A JP29826397A JPH11135248A JP H11135248 A JPH11135248 A JP H11135248A JP 29826397 A JP29826397 A JP 29826397A JP 29826397 A JP29826397 A JP 29826397A JP H11135248 A JPH11135248 A JP H11135248A
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switching element
voltage
self
circuit
induction heating
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Motonari Hirota
泉生 弘田
Atsushi Fujita
篤志 藤田
Hidekazu Yamashita
秀和 山下
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a safe and simple-structured heating device which can prevent a switching element from destroying without requiring any protection circuit, by providing the switching element with a self short means for causing self short at both ends' voltage over a given value. SOLUTION: A chock coil 12 is connected with a direct current power 11 in series, and its inductance is set to be less than 1 mH, for example, 300 μH. A resonance capacitor 16 is connected with a heating coil 15 in series, and these two components form a resonance circuit 20. A control circuit 17 including an oscillating circuit 19 controls a switching element 13. A self short means 18 provide the switching element with self short when voltage on the both sides of the switching element 13 becomes more than a given value (concretely, it is higher than a voltage generated during normal operation, and is lower than a withstand voltage of the switching element 13). Thus, loss of the switching element 13 is reduced, and even during abnormal time, withstand voltage destroy of the switching element 13 is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭及びレス
トランなどで使用される誘導加熱調理器などの誘導加熱
装置に関するもので、さらに詳しくは、そのインバータ
回路構成と制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction heating device such as an induction heating cooker used in ordinary households and restaurants, and more particularly to an inverter circuit configuration and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の誘導加熱装置のインバータ回路構
成と制御方法について、図19〜21に基づいて説明す
る。
2. Description of the Related Art A conventional inverter circuit configuration and control method of an induction heating apparatus will be described with reference to FIGS.

【0003】図19は誘導加熱装置のインバータの基本
回路である。1は直流電源で、具体的には商用交流電源
から整流器を介して得ている。2は加熱コイルで、図に
は特に記していないが、この上に被加熱物が載置され、
加熱コイル2からの高周波磁界により誘導加熱される。
3は加熱コイル2と並列接続された共振コンデンサ、4
はスイッチング素子で、この素子のオン・オフにより、
加熱コイルに高周波電流が供給される。スイッチング素
子4には駆動電力が、バイポーラトランジスタなどより
大幅に少なくてすむIGBTを用いており、その耐圧は
900V、電流定格は60Aである。5はスイッチング
素子4と並列接続された逆導通ダイオード、6はスイッ
チング素子4のコレクタ−エミッタ間電圧などを検知
し、スイッチング素子4のオン・オフを制御する制御回
路である。
FIG. 19 shows a basic circuit of an inverter of an induction heating device. Reference numeral 1 denotes a DC power supply, which is obtained from a commercial AC power supply via a rectifier. Reference numeral 2 denotes a heating coil, on which an object to be heated is placed.
Induction heating is performed by a high-frequency magnetic field from the heating coil 2.
3 is a resonance capacitor connected in parallel with the heating coil 2;
Is a switching element.
A high frequency current is supplied to the heating coil. The switching element 4 uses an IGBT that requires much less driving power than a bipolar transistor or the like, and has a withstand voltage of 900 V and a current rating of 60 A. Reference numeral 5 denotes a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element 4, and reference numeral 6 denotes a control circuit that detects a collector-emitter voltage of the switching element 4 and controls on / off of the switching element 4.

【0004】図20は図19のインバータの動作時の各
部波形を示した図である。(ア)は制御回路6から出力
されるスイッチング素子4のドライブ信号で、HIGH
の時にスイッチング素子4がオンする。(イ)はスイッ
チング素子4及び逆導通ダイオード5に流れる電流を示
している。(ウ)はスイッチング素子4のコレクターエ
ミッタ間に生じる電圧である。
FIG. 20 is a diagram showing waveforms at various points during the operation of the inverter of FIG. (A) is a drive signal of the switching element 4 output from the control circuit 6, which is HIGH.
At this time, the switching element 4 is turned on. (A) shows the current flowing through the switching element 4 and the reverse conducting diode 5. (C) is a voltage generated between the collector and the emitter of the switching element 4.

【0005】図21は図20の動作波形中、スイッチン
グ素子4がオンからオフに遷移する期間(すなわちター
ンオフ時)のコレクタ電流、コレクタ−エミッタ間電圧
を拡大した図である。図でテール電流とはIGBT特有
の現象であり、素子のスイッチング速度が低速なものほ
ど、その発生期間が長い。またテール電流の温度特性は
正であり、スイッチング素子が高温になるほど発生期間
は長くなり、損失が大きくなる。
FIG. 21 is an enlarged view of the collector current and the collector-emitter voltage during the period when the switching element 4 changes from on to off (ie, at the time of turning off) in the operation waveform of FIG. In the figure, the tail current is a phenomenon peculiar to the IGBT. The lower the switching speed of the element, the longer the generation period. The temperature characteristic of the tail current is positive, and the higher the temperature of the switching element, the longer the generation period and the greater the loss.

【0006】以上より、本インバータの動作によって発
生するスイッチング素子4の損失は、図20のドライブ
信号がHIGHの期間中に発生する導通損失と、図21
に示すターンオフ時の損失すなわちターンオフ損失の二
つに分類される。
As described above, the loss of the switching element 4 caused by the operation of the present inverter includes the conduction loss generated during the HIGH period of the drive signal in FIG. 20 and the conduction loss in FIG.
, Ie, turn-off loss.

【0007】導通損失は、スイッチング素子4のコレク
タ電流と、そのコレクタ電流と相関のあるオン電圧の積
で決定される。一般に導通損失の損失温度特性は、ほぼ
フラットか、スイッチング素子の性能によっては負であ
る。
[0007] The conduction loss is determined by the product of the collector current of the switching element 4 and the on-voltage correlated with the collector current. In general, the loss temperature characteristic of the conduction loss is almost flat or negative depending on the performance of the switching element.

【0008】本インバータにおいてスイッチング素子4
は20kHz〜30kHz程度の周波数でオン・オフし
ており、その発生損失は素子性能にもよるが、概略30
〜40W程度である。また発生損失のうち、ターンオフ
損失の比率は、動作周波数にもよるが、概略30〜50
%程度である。発生損失が大きいため、スイッチング素
子4はヒートシンクに取り付けられ、冷却ファンによっ
て強制冷却されている。
In the present inverter, the switching element 4
Is turned on and off at a frequency of about 20 kHz to 30 kHz, and the generated loss depends on the element performance.
It is about 40W. Further, the ratio of the turn-off loss to the generated loss depends on the operating frequency, but is approximately 30 to 50.
%. Since the generated loss is large, the switching element 4 is attached to a heat sink and is forcibly cooled by a cooling fan.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘導加熱装置には以下に記す課題があった。
However, the conventional induction heating apparatus has the following problems.

【0010】第1の課題は、動作時に冷却ファンが駆動
するため、その騒音が大きく、使用者に不快感を与える
というものである。この騒音は特に鍋物など調理器を使
用者が囲んで使用する場合において問題となる。炊飯器
に応用したものにおいては、タイマー炊飯などで早朝あ
るいは深夜などに動作させた場合、同様にこの騒音が使
用者に不快感を与える。この課題は、一般の電熱ヒータ
タイプ、あるいはガスコンロなどの調理器においてはな
いことから、誘導加熱装置特有の重大な課題である。ま
た損失全体の温度特性は、ターンオフ損失の温度特性が
支配的であり、スイッチング素子4の素子温度が上昇す
ると、損失も上昇するため、ファンによる強制空冷の設
計は充分な検討が必要であり、開発工数上の問題も抱え
ている。
A first problem is that since the cooling fan is driven at the time of operation, the noise is large and the user feels uncomfortable. This noise is a problem particularly when the user surrounds and uses a cooking device such as a pan. In the case of application to a rice cooker, when the timer rice cooker or the like is operated in the early morning or late at night, the noise similarly gives a user discomfort. This problem is not a general electric heater type or a cooking device such as a gas stove, and is therefore a serious problem unique to an induction heating device. In addition, the temperature characteristic of the turn-off loss is dominant in the temperature characteristic of the entire loss, and when the element temperature of the switching element 4 increases, the loss also increases. Therefore, the design of the forced air cooling by the fan needs to be sufficiently studied. There is also a problem with development man-hours.

【0011】第2の課題は、素子の制御が、なんらかの
異常原因(瞬時停電や雷サージなどの電源異常あるい
は、外来ノイズなど)で、所定タイミングから外れた場
合、スイッチング素子4の耐圧以上の電圧が発生する可
能性があるというものである。一般にスイッチング素子
4は、耐圧以上の電圧がかかると即時に破壊するため、
図には特に記載していないが、スイッチング素子4の両
端電圧や、入力電圧を検知して、異常時には即座に発振
を停止する保護回路が必要となっている。この保護回路
は、インバータ定数(加熱コイル2や共振コンデンサ3
などの電気的定数)と密接な関係があり(インバータ定
数によって通常動作時のコレクタ−エミッタ間電圧の波
形が異なるため)、種々の誘導加熱装置の開発毎に、回
路定数を見直す必要があり、開発工数上のネックのひと
つとなっている。
The second problem is that if the control of the element deviates from a predetermined timing due to some abnormality (power supply abnormality such as instantaneous power failure or lightning surge or external noise), a voltage higher than the withstand voltage of the switching element 4 is obtained. Is likely to occur. Generally, the switching element 4 is immediately destroyed when a voltage higher than the withstand voltage is applied.
Although not particularly shown in the figure, a protection circuit that detects the voltage between both ends of the switching element 4 and the input voltage and immediately stops oscillation when an abnormality occurs is required. This protection circuit includes an inverter constant (heating coil 2 and resonance capacitor 3).
(Electrical constants such as electrical constants) (because the waveform of the collector-emitter voltage during normal operation differs depending on the inverter constant), it is necessary to review the circuit constants for each development of various induction heating devices. This is one of the bottlenecks in the development man-hour.

【0012】本発明は上記従来の課題を解決し、冷却フ
ァン騒音を充分低減でき、かつ上記保護回路が不要にも
関わらず、スイッチング素子破壊を防止できる安全な誘
導加熱装置を簡単な構成で実現することを目的とするも
のである。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and realizes a safe induction heating device with a simple structure capable of sufficiently reducing the noise of a cooling fan and preventing the switching element from being destroyed even though the protection circuit is unnecessary. It is intended to do so.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、直流電源と、チョークコイルと、自己消
弧型のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に並
列に接続された逆導通ダイオードと、加熱コイルと共振
コンデンサからなる共振回路と、前記スイッチング素子
のオンオフ信号を発生する発振回路を含む制御回路とを
有し、前記チョークコイルのインダクタンスは略1mH
以下とし、前記直流電源と、前記チョークコイルは直列
に接続され、前記チョークコイルの他端と、前記直流電
源の他端は、前記スイッチング素子と前記共振回路とに
並列に接続され、前記スイッチング素子は、両端電圧が
所定値以上のとき、自己短絡する自己短絡手段を有する
誘導加熱装置とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, and a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element. And a control circuit including an oscillation circuit that generates an on / off signal for the switching element. The choke coil has an inductance of about 1 mH.
In the following, the DC power supply and the choke coil are connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element Is an induction heating device having self-shortening means for self-shortening when the voltage across the terminals is equal to or higher than a predetermined value.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、直流電源
と、チョークコイルと、自己消弧型のスイッチング素子
と、前記スイッチング素子に並列に接続された逆導通ダ
イオードと、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振
回路と、前記スイッチング素子のオンオフ信号を発生す
る発振回路を含む制御回路とを有し、前記チョークコイ
ルのインダクタンスは略1mH以下とし、前記直流電源
と、前記チョークコイルは直列に接続され、前記チョー
クコイルの他端と、前記直流電源の他端は、前記スイッ
チング素子と前記共振回路とに並列に接続され、前記ス
イッチング素子は、両端電圧が所定値以上のとき、自己
短絡する自己短絡手段を有する誘導加熱装置とするもの
である。本構成により、スイッチング素子に流れる電流
は共振波形となり、その電流がゼロあるいは、逆導通ダ
イオードに流れている間にターンオフするため、スイッ
チング素子の損失として、ターンオフ損失は発生せず、
導通損失のみとなり、スイッチング素子の損失を大幅に
低減することができる。さらにターンオフ損失がないた
め、損失温度特性は、ほぼフラットあるいは負の特性と
なり、熱的に極めて安定で冷却設計の容易なインバータ
回路を得ることができる。また、上記所定値をスイッチ
ング素子の耐圧よりも低めに設定することにより、なん
らかの異常原因で、素子の耐圧以上の電圧が発生した場
合においても、スイッチング素子自体が自己短絡(自己
クランプ)して破壊を免れるため、従来必要であった外
部回路による保護(外部回路により異常を検知し、スイ
ッチング素子をオフさせる保護動作)を必要としない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 is characterized in that a DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element, a heating coil and a resonance coil. A control circuit including an oscillation circuit that generates an on / off signal for the switching element, wherein the inductance of the choke coil is approximately 1 mH or less, and the DC power supply and the choke coil are connected in series The other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element self-short-circuits when a voltage at both ends is equal to or more than a predetermined value. The induction heating device has a short circuit means. With this configuration, the current flowing through the switching element has a resonance waveform, and turns off while the current is zero or flows through the reverse conducting diode, so that no turn-off loss occurs as a loss of the switching element.
Only conduction loss occurs, and the loss of the switching element can be significantly reduced. Furthermore, since there is no turn-off loss, the loss temperature characteristic becomes almost flat or negative, and an inverter circuit which is extremely stable thermally and can be easily designed for cooling can be obtained. In addition, by setting the above predetermined value lower than the withstand voltage of the switching element, even if a voltage exceeding the withstand voltage of the element is generated due to some abnormality, the switching element itself is short-circuited (self-clamped) and destroyed. Therefore, the protection by the external circuit (the protection operation of detecting the abnormality by the external circuit and turning off the switching element) which is conventionally required is not required.

【0015】請求項2記載の発明は、特に、スイッチン
グ素子をIGBTなどの電圧駆動型素子とし、そのコレ
クタ−ゲート間に直列に接続されたツェナーダイオード
とダイオードを挿入する構成としたものである。本構成
により、ツェナーダイオードのクランプ電圧を、IGB
Tの耐圧よりも低めに設計していれば、上記自己短絡動
作を極めて少ない部品で、達成することができる。
The invention according to claim 2 is particularly configured such that the switching element is a voltage-driven element such as an IGBT, and a zener diode and a diode connected in series between the collector and the gate are inserted. With this configuration, the clamp voltage of the Zener diode can be reduced by IGB
If it is designed to be lower than the withstand voltage of T, the above-mentioned self-shortening operation can be achieved with extremely few components.

【0016】請求項3記載の発明は、特に、スイッチン
グ素子をIGBTなどの電圧駆動型素子とし、そのゲー
トにスイッチング素子の両端電圧を抵抗分割した電圧を
与える構成として、通常動作時はスイッチング素子のス
レッシュ電圧以下であり、かつ、スイッチング素子の耐
圧以下でスレッシュ電圧以上となる抵抗分割値に設計す
ることにより、上記自己短絡動作を極めて少ない部品
で、さらに請求項2記載の構成よりも安価に実現するこ
とができる。
According to a third aspect of the present invention, in particular, the switching element is a voltage-driven element such as an IGBT, and a gate is supplied with a voltage obtained by dividing the voltage between both ends of the switching element by resistance. By designing the resistance division value to be equal to or lower than the threshold voltage and equal to or higher than the withstand voltage of the switching element and equal to or higher than the threshold voltage, the self-short-circuit operation can be realized with extremely few components and at a lower cost than the configuration according to claim 2. can do.

【0017】請求項4記載の発明は、特に、スイッチン
グ素子の駆動回路を介して自己短絡させる構成としてお
り、請求項2の構成と比較して安価となり、かつ請求項
3の構成と比較して、通常動作時(オフ時)にゲート電
圧を充分低くできるため、スイッチング素子のスレッシ
ュ電圧の差異に関わる設計を施す必要のない誘導加熱装
置を実現できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in particular, the configuration is such that a self-short circuit is provided through a drive circuit of the switching element, so that the configuration is inexpensive as compared with the configuration of the second aspect, and compared with the configuration of the third aspect. In addition, since the gate voltage can be sufficiently reduced during the normal operation (at the time of off-state), it is possible to realize an induction heating device that does not need to perform a design related to a difference in threshold voltage of the switching element.

【0018】請求項5記載の発明は、特に、スイッチン
グ素子としてIGBTを用い、さらにIGBTのスイッ
チング速度とオン電圧トレードオフばらつきの中で、オ
ン電圧が低く、スイッチング速度が遅い素子を選択して
設ける構成としているため、導通時の損失が、一般のば
らつき範囲よりも低く(オン電圧が低いため)なり、結
果必要な冷却が大幅に緩和できる誘導加熱装置を実現で
きる。
According to the fifth aspect of the present invention, an IGBT is used as a switching element, and an element having a low on-voltage and a low switching speed is selected and provided among variations in switching speed and on-voltage trade-off of the IGBT. With this configuration, the loss at the time of conduction is lower than the general range of variation (because the on-state voltage is low), and as a result, it is possible to realize an induction heating device in which required cooling can be greatly eased.

【0019】請求項6記載の発明は、特に、スイッチン
グ素子としてMCTなどの電圧駆動型のサイリスタ動作
素子を用いる構成としており、請求項5の構成と比べ
て、さらに低損失化を図ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, a voltage-driven thyristor operating element such as an MCT is used as a switching element, and the loss can be further reduced as compared with the fifth aspect. .

【0020】請求項7記載の発明は、特に、自己短絡復
帰後所定時間オフ状態を継続する構成としたものであ
る。本構成により、自己短絡の連続によるスイッチング
素子の熱破壊を防ぐことが可能となる。
The invention according to claim 7 is particularly configured so that the off state is continued for a predetermined time after the recovery from the self-short circuit. With this configuration, it is possible to prevent thermal destruction of the switching element due to continuous self-short circuit.

【0021】請求項8記載の発明は、特に、自己短絡復
帰後、発振回路のオンオフ信号に関わらず、所定時間オ
フ状態を継続する構成としたものである。本構成によ
り、何らかの異常原因で発振回路のオンオフ信号が不正
常となっている場合においても、スイッチング素子の破
壊を防ぐことが可能となる。
According to an eighth aspect of the present invention, after the self-short circuit is recovered, the off state is continued for a predetermined time regardless of the on / off signal of the oscillation circuit. With this configuration, it is possible to prevent the switching element from being destroyed even when the ON / OFF signal of the oscillation circuit is abnormal due to some abnormality.

【0022】請求項9記載の発明は、特に、自己短絡復
帰後、所定時間オフ状態を継続し、さらに前記所定時間
後発振状態となるが、前記発振により、再度スイッチン
グ素子の両端に所定値以上の電圧が発生し、自己短絡す
るという動作が所定回継続する場合は、前記所定時間以
上のオフ状態となる構成としたものである。本構成によ
り、例えば誘導加熱される被加熱物が異常状態になって
いる時などに不要な発振を軽減することが可能となり、
結果スイッチング素子の損失を低減できる。
According to a ninth aspect of the present invention, in particular, the off state is continued for a predetermined time after the recovery from the self-short circuit, and the oscillation state is set after the predetermined time. When the operation of the self-short circuit continues for a predetermined number of times due to the occurrence of the above-mentioned voltage, the circuit is turned off for the predetermined time or longer. This configuration makes it possible to reduce unnecessary oscillations, for example, when the object to be heated by induction heating is in an abnormal state,
As a result, the loss of the switching element can be reduced.

【0023】請求項10記載の発明は、特に、自己短絡
復帰後、所定時間オフ状態を継続し、さらに前記所定時
間後発振状態となるが、前記発振により、再度スイッチ
ング素子の両端に所定値以上の電圧が発生し、自己短絡
するという動作が所定回継続する場合は、前記所定時間
以上のオフ状態となり、負荷異常の報知を行う構成とし
たものである。本構成により、使用者に負荷異常の状態
を知らせることができる。
According to the present invention, in particular, the off state is continued for a predetermined time after the recovery from the self-short circuit, and the oscillation state is set after the predetermined time. When the voltage of 発 生 自己 発 生 自己 自己 短 絡 自己 所 定 自己 自己 と な り オ フ 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 自己 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定 所 定. With this configuration, the user can be notified of the state of the load abnormality.

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態を示す図であ
る。図1において11は、直流電源で、具体的には商用
交流電源を整流器を介して得ている。12は、直流電源
11に直列に接続されたチョークコイルで、そのインダ
クタンスは本実施実施例の場合300μHとしている。
13は、スイッチング素子で、逆導通ダイオード14と
並列に接続されている。15は加熱コイルで、図には特
に記載していないが、コイル上に鍋などの被加熱物が載
置されている。16は共振コンデンサで、加熱コイル1
5と直列接続され、この2つの部品で共振回路を形成し
ている。17は発振回路を含む制御回路で、スイッチン
グ素子13の制御を行う。18は、自己短絡手段で、ス
イッチング素子13の両端が所定値(具体的には通常動
作時に発生する電圧よりも高く、スイッチング素子13
の耐圧よりも低い値)以上となったときスイッチング素
子13を自己短絡させるものである。
(Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a DC power supply, specifically, a commercial AC power supply is obtained via a rectifier. Reference numeral 12 denotes a choke coil connected in series to the DC power supply 11, the inductance of which is 300 μH in this embodiment.
A switching element 13 is connected in parallel with the reverse conducting diode 14. Reference numeral 15 denotes a heating coil, though not particularly shown in the figure, on which an object to be heated such as a pot is placed. Reference numeral 16 denotes a resonance capacitor, and the heating coil 1
5, and a resonance circuit is formed by these two components. Reference numeral 17 denotes a control circuit including an oscillation circuit, which controls the switching element 13. Numeral 18 denotes a self-shortening means. The voltage at both ends of the switching element 13 is higher than a predetermined value (specifically, higher than a voltage generated during normal operation.
The switching element 13 self-short-circuits when the voltage becomes equal to or higher than the withstand voltage of the switching element 13).

【0025】図2は通常動作時におけるスイッチング素
子13の駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)波形で
ある。図でスイッチング素子は駆動信号がHIGHの時
にオンし、LOWの時にオフする。図2(イ)に示すよ
うに電流波形は本インバータ回路構成にすることによ
り、共振波形となり、スイッチング素子13に流れる電
流がゼロまたは、逆導通ダイオード14に電流が流れて
いる間にオフするため、従来のターンオフ損失は発生せ
ず、大幅な低損失化が可能となる。
FIG. 2 shows a drive signal of the switching element 13 and a current (Ic) voltage (Vce) waveform during normal operation. In the figure, the switching element is turned on when the drive signal is HIGH and turned off when the drive signal is LOW. As shown in FIG. 2A, the current waveform becomes a resonance waveform by adopting the present inverter circuit configuration, and the current flowing through the switching element 13 is zero or the current is turned off while the current is flowing through the reverse conducting diode 14. In addition, the conventional turn-off loss does not occur, and the loss can be significantly reduced.

【0026】図3は、何らかの異常原因でスイッチング
素子13のオンオフタイミングが狂い、スイッチング素
子13にサージ電圧が発生したときのスイッチング素子
13の駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)波形であ
る。
FIG. 3 shows the drive signal of the switching element 13 and the current (Ic) voltage (Vce) waveform when the on / off timing of the switching element 13 is deviated due to some abnormal cause and a surge voltage is generated in the switching element 13.

【0027】図に示すようにスイッチング素子13に電
流が流れている状態で、オフとなった時、スイッチング
素子13の両端電圧には極めて高いサージ電圧が発生す
るが、本実施例の場合、所定値において、スイッチング
素子13が自己短絡し、スイッチング素子13の耐圧を
越えることがない。
As shown in the figure, when the switching element 13 is turned off while a current is flowing through the switching element 13, a very high surge voltage is generated in the voltage across the switching element 13. In the value, the switching element 13 is not short-circuited by itself and does not exceed the withstand voltage of the switching element 13.

【0028】図4は、自己短絡時のスイッチング素子1
3の駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)と駆動端子
電圧(Vge)の拡大波形で、自己短絡手段18により
スイッチング素子13の両端電圧が所定値を越えると、
駆動端子電圧が上昇し、スイッチング素子13のスレッ
シュ電圧を超えて、自己短絡させる。
FIG. 4 shows the switching element 1 during a self-short circuit.
When the voltage across the switching element 13 exceeds a predetermined value due to the self-shortening means 18 in the enlarged waveform of the drive signal 3, the current (Ic) voltage (Vce) and the drive terminal voltage (Vge),
The drive terminal voltage rises and exceeds the threshold voltage of the switching element 13 to cause a self-short circuit.

【0029】以上の説明で明らかなように、本第1の実
施例によれば簡単な構成でスイッチング素子13の損失
を低減し、かつ異常時でもスイッチング素子13の耐圧
破壊がない誘導加熱装置を得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the first embodiment, an induction heating apparatus which can reduce the loss of the switching element 13 with a simple configuration and has no breakdown voltage of the switching element 13 even in an abnormal condition. Obtainable.

【0030】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について説明する。図5は本発明の第2の実施の形態を
示す図である。図2において21は、ツェナーダイオー
ドとダイオードを直列に接続したものを、スイッチング
素子13のコレクタ−ゲート間に挿入して、第1の実施
例の自己短絡手段18を実現している。スイッチング素
子13は電圧制御型の素子として、IGBTを用いてい
る。その他の部分は第1の実施例と同様である。ツェナ
ーダイオードのクランプ電圧は、第1の実施例と同様の
所定値になっている。本実施例の動作は上記第1の実施
例の動作と同じとなる。以上より、自己短絡手段18を
極めて簡易な部品構成で実現できる。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a self-shortening means 18 according to the first embodiment, in which a Zener diode and a diode connected in series are inserted between the collector and the gate of the switching element 13. The switching element 13 uses an IGBT as a voltage control type element. Other parts are the same as in the first embodiment. The clamp voltage of the Zener diode has the same predetermined value as in the first embodiment. The operation of this embodiment is the same as the operation of the first embodiment. As described above, the self-shortening means 18 can be realized with an extremely simple component configuration.

【0031】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について説明する。図6は本発明の第3の実施の形態を
示す図である。図3おいて22は、スイッチング素子1
3の両端電圧を抵抗分割した構成となっており、その分
割電圧は、スイッチング素子13のゲートに供給する構
成として、第1の実施例の自己短絡手段18を実現して
いる。スイッチング素子13は電圧制御型の素子とし
て、IGBTを用いている。その他の部分は第1の実施
例と同様である。抵抗分割される電圧は、第1の実施例
と同様に、通常動作時においては、スイッチング素子1
3のスレッシュ電圧を超えずかつ、スイッチング素子1
3の耐圧以下でスレッシュ電圧を超える値に設計されて
いる。図7は自己短絡時のスイッチング素子13の駆動
信号と電流(Ic)電圧(Vce)と駆動端子電圧(V
ge)の拡大波形である。本実施例の動作は上記第1の
実施例の動作とほぼ同じとなるが、自己短絡時の駆動端
子電圧波形(Vge)が抵抗分割のため、若干異なる。
以上より、自己短絡手段18を極めて簡易な部品構成で
実現でき、かつ第2の実施例と比べて、抵抗だけで実現
可能なため安価となる。
(Embodiment 3) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 22 denotes the switching element 1
3 is divided by a resistor, and the divided voltage is supplied to the gate of the switching element 13 to realize the self-shortening means 18 of the first embodiment. The switching element 13 uses an IGBT as a voltage control type element. Other parts are the same as in the first embodiment. As in the first embodiment, the voltage divided by the resistance is the switching element 1 during the normal operation.
3 and the switching element 1
It is designed to have a value less than the withstand voltage of 3 and more than the threshold voltage. FIG. 7 shows a drive signal of the switching element 13 at the time of self-short circuit, a current (Ic) voltage (Vce), and a drive terminal voltage (V
Ge) is an enlarged waveform. The operation of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment, but the driving terminal voltage waveform (Vge) at the time of self-short circuit is slightly different due to resistance division.
As described above, the self-shortening means 18 can be realized with an extremely simple component configuration, and can be realized with only the resistance as compared with the second embodiment, so that the cost is low.

【0032】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について説明する。図8は本発明の第4の実施の形態を
示す図である。図8において、23はスイッチング素子
13の両端電圧検知回路で、24は、スイッチング素子
13の駆動回路である。両端電圧検知回路23は、所定
値以上の電圧が発生したとき、駆動回路24を介してス
イッチング素子13を自己短絡させる構成としている。
スイッチング素子13は電圧制御型の素子として、IG
BTを用いている。その他の部分は第1の実施例と同様
である。図9は、自己短絡時のスイッチング素子13の
駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)と駆動端子電圧
(Vge)の拡大波形である。駆動回路24は、スイッ
チング素子13のターンオン、ターンオフを制限する制
限抵抗を充分大きくしているため、急峻な駆動端子電圧
波形とならず、図9に示すような緩やかな波形となり、
本実施例の動作は上記第1の実施例の動作とほぼ同じと
なる。以上より、第2の実施例と比較して、安価な構成
となり(両端電圧検知回路は、抵抗とトランジスタ程度
の簡単な部品で可能となる)かつ第3の実施例と比較し
て、スイッチング素子13のスレッシュ電圧ばらつきな
どに関わる設計が不要となる。
(Embodiment 4) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 23 denotes a voltage detection circuit for both ends of the switching element 13, and reference numeral 24 denotes a driving circuit for the switching element 13. The both-ends voltage detection circuit 23 is configured to self-short-circuit the switching element 13 via the drive circuit 24 when a voltage equal to or higher than a predetermined value is generated.
The switching element 13 is a voltage control type element,
BT is used. Other parts are the same as in the first embodiment. FIG. 9 is an enlarged waveform of the drive signal of the switching element 13, the current (Ic) voltage (Vce), and the drive terminal voltage (Vge) at the time of self-short circuit. The drive circuit 24 does not have a steep drive terminal voltage waveform, but has a gentle waveform as shown in FIG. 9 because the limiting resistance for limiting the turn-on and turn-off of the switching element 13 is sufficiently large.
The operation of this embodiment is almost the same as the operation of the first embodiment. As described above, the configuration is inexpensive as compared with the second embodiment (the voltage detection circuit at both ends is possible with simple components such as a resistor and a transistor), and the switching element is compared with the third embodiment. Therefore, it is not necessary to design the thirteenth threshold voltage.

【0033】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について説明する。図1は本発明の第5の実施の形態を
示す図となる。図1において、スイッチング素子13は
IGBTとし、そのIGBTの素子性能選択方法を図1
0に示す。図10は一般的なIGBTのスイッチング速
度とオン電圧ばらつきのトレードオフカーブを示す。図
のように素子性能ばらつきはスイッチング速度が高速な
ものはオン電圧が高く、逆にスイッチング速度が低速な
ものはオン電圧が低くなる。本実施例の場合の選択範囲
は、オン電圧が低く、スイッチング速度が低速なものと
している。本実施例におけるスイッチング素子13の損
失モードは導通損失のみであり、導通損失はオン電圧と
相関があるため、本選択により通常のばらつきよりも低
損失な誘導加熱装置を簡単に得ることが可能となる。従
来の構成の誘導加熱装置においては、本実施例の選択を
すると、ターンオフ損失が大きくなり、結果熱的に不安
定なものとなるが、本実施例においてはターンオフ損失
がなく、またスイッチング素子13に電流が流れている
ときに誤って遮断してしまった時においてもスイッチン
グ速度が低速なものほどサージ電圧は小となることか
ら、本選択は、本実施例に最適なものとなる。
(Embodiment 5) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 1, the switching element 13 is an IGBT, and the element performance selection method of the IGBT is shown in FIG.
0 is shown. FIG. 10 shows a trade-off curve between the switching speed and the on-voltage variation of a general IGBT. As shown in the figure, the on-voltage is high when the switching speed is high and the on-voltage is low when the switching speed is low. In the case of the present embodiment, the selection range is such that the ON voltage is low and the switching speed is low. In this embodiment, the loss mode of the switching element 13 is only conduction loss, and the conduction loss is correlated with the ON voltage. Therefore, by this selection, it is possible to easily obtain an induction heating device having a lower loss than normal variation. Become. In the induction heating device having the conventional configuration, when this embodiment is selected, the turn-off loss becomes large and the device becomes thermally unstable. However, in this embodiment, there is no turn-off loss and the switching element 13 This selection is optimal for the present embodiment, since the lower the switching speed is, the smaller the surge voltage becomes, even when the current is erroneously interrupted when a current is flowing through the current.

【0034】(実施例6)以下、本発明の第6の実施例
について説明する。図11は本発明の第6の実施の形態
を示す図となる。図11において、スイッチング素子2
5はMCTなどの電圧駆動型サイリスタ動作素子を用い
ている。その他の部分は第1の実施例と同様である。一
般的にこれらの素子はIGBTよりもオン電圧が低くな
る反面、スイッチング速度はIGBTよりも低速になる
という性質をもっているが、本実施の形態においては上
記第5の実施の形態でも述べたように、極めて低損失化
が図れ、かつサージ電圧も小もなる。以上より本実施例
により、第5の実施例よりも低損失な誘導加熱装置を得
ることができる。
(Embodiment 6) Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 11, the switching element 2
Reference numeral 5 uses a voltage-driven thyristor operating element such as an MCT. Other parts are the same as in the first embodiment. In general, these devices have a property that the ON voltage is lower than that of the IGBT, but the switching speed is lower than that of the IGBT. However, in this embodiment, as described in the fifth embodiment, In addition, extremely low loss can be achieved, and the surge voltage can be reduced. As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain an induction heating device having lower loss than that of the fifth embodiment.

【0035】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
について説明する。図12は本発明の第7の実施の形態
を示す図となる。図12において、26はスイッチング
素子13を駆動する駆動回路、27は、スイッチング素
子13の駆動端子電圧検知回路と計時手段を有した発振
回路である。その他の部分は第1の実施例と同様であ
る。
(Embodiment 7) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 12, 26 is a drive circuit for driving the switching element 13, and 27 is an oscillation circuit having a drive terminal voltage detection circuit for the switching element 13 and a time measuring means. Other parts are the same as in the first embodiment.

【0036】図13は何らかの異常により、スイッチン
グ素子13にサージ電圧が発生した時のスイッチング素
子13の駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)波形で
ある。サージ電圧が発生した時スイッチング素子13の
駆動端子電圧は、発振回路がオフ信号を出しているにも
関わらず、スレッシュ電圧以上となるため、発振回路2
7は、その電圧を検知し、計時手段に設定された所定時
間、次の発信信号を停止する。所定時間を設ける理由
は、スイッチング素子13が自己短絡によって瞬時的に
損失大となり、ジャンクション温度が過渡的に増大する
ため、万一連続して自己短絡が発生するモードがおきた
場合に、スイッチング素子13を保護するためである。
従って所定時間の設計は、スイッチング素子13が自己
短絡によるジャンクション温度上昇から、定常状態に戻
るまでの時間が目安となり、一般的には数ms〜数10
0ms程度で充分となる。以上の動作により、電源異常
時など連続してサージ電圧が発生する可能性があるモー
ドにおいても、スイッチング素子13の自己短絡は1回
ですみスイッチング素子13の破壊を防ぐことが可能と
なる。
FIG. 13 shows a drive signal and a current (Ic) voltage (Vce) waveform of the switching element 13 when a surge voltage occurs in the switching element 13 due to some abnormality. When a surge voltage is generated, the drive terminal voltage of the switching element 13 becomes higher than the threshold voltage despite that the oscillation circuit outputs an off signal.
7 detects the voltage and stops the next transmission signal for a predetermined time set in the timer. The reason why the predetermined time is provided is that the switching element 13 causes an instantaneous loss due to the self-short circuit, and the junction temperature increases transiently. 13 is to be protected.
Therefore, the design of the predetermined time is a guideline from the rise of the junction temperature due to the self-shortening of the switching element 13 to the return to the steady state.
About 0 ms is sufficient. According to the above operation, even in a mode in which a surge voltage may continuously occur, such as in the case of a power supply abnormality, the switching element 13 can be prevented from being destroyed by only one self-short circuit.

【0037】(実施例8)以下、本発明の第8の実施例
について説明する。図14は本発明の第8の実施の形態
を示す図となる。図14において、28は発振回路、2
9はスイッチング素子13を駆動する駆動回路、30は
スイッチング素子13の駆動端子電圧を検知し、所定時
間駆動端子電圧をLOWに引き下げる保護回路で計時手
段を有している。その他の部分は第1の実施例と同様で
ある。
Embodiment 8 Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 shows an eighth embodiment of the present invention. In FIG. 14, 28 is an oscillation circuit, 2
Reference numeral 9 denotes a driving circuit for driving the switching element 13, and reference numeral 30 denotes a protection circuit which detects a driving terminal voltage of the switching element 13 and lowers the driving terminal voltage to LOW for a predetermined time. Other parts are the same as in the first embodiment.

【0038】図15は何らかの異常により、スイッチン
グ素子13にサージ電圧が発生した時のスイッチング素
子13の駆動信号と電流(Ic)電圧(Vce)駆動端
子電圧(Vge)波形である。サージ電圧が発生した時
スイッチング素子13の駆動端子電圧は、発振回路がオ
フ信号を出しているにも関わらず、スレッシュ電圧以上
となるため、保護回路30は、その電圧を検知し、計時
手段に設定された所定時間、発振回路側からの駆動信号
の有無に関わらずスイッチング素子13の駆動端子電圧
をLOWに引き下げる。所定時間を設ける理由は、スイ
ッチング素子13が自己短絡によって瞬時的に損失大と
なり、ジャンクション温度が過渡的に増大するため、万
一連続して自己短絡が発生するモードがおきた場合に、
スイッチング素子13を保護するためである。従って所
定時間の設計は、スイッチング素子13が自己短絡によ
るジャンクション温度上昇から、定常状態に戻るまでの
時間が目安となり、一般的には数ms〜数100ms程
度で充分となる。以上の動作により、電源異常時など連
続してサージ電圧が発生する可能性があるモードに加
え、何らかの原因で発振回路動作が一時的に不正常にな
った場合においても、スイッチング素子13の自己短絡
は1回ですみスイッチング素子13の破壊を防ぐことが
可能となる。
FIG. 15 shows a drive signal and a current (Ic) voltage (Vce) drive terminal voltage (Vge) waveform of the switching element 13 when a surge voltage occurs in the switching element 13 due to some abnormality. When a surge voltage is generated, the drive terminal voltage of the switching element 13 becomes equal to or higher than the threshold voltage despite the fact that the oscillation circuit outputs an OFF signal. For a set predetermined time, the drive terminal voltage of the switching element 13 is reduced to LOW regardless of the presence or absence of a drive signal from the oscillation circuit side. The reason for providing the predetermined time is that the switching element 13 instantaneously has a large loss due to a self-short circuit, and the junction temperature transiently increases.
This is for protecting the switching element 13. Therefore, when designing the predetermined time, the time from when the switching temperature of the switching element 13 rises due to the self-short circuit to when the switching element 13 returns to the steady state becomes a standard, and generally about several ms to several hundred ms is sufficient. With the above operation, in addition to the mode in which a surge voltage may continuously occur, such as when there is a power failure, the self-shortening of the switching element 13 can be performed even if the operation of the oscillation circuit temporarily becomes improper for some reason. Is required only once to prevent the switching element 13 from being destroyed.

【0039】(実施例9)以下、本発明の第9の実施例
について説明する。図16は本発明の第9の実施の形態
を示す図となる。図16において31は保護回路でその
動作は第8の実施例で述べたものと同様である。32は
スイッチング素子13を駆動する駆動回路、33は、保
護回路31の保護動作を検知する発振回路、34は保護
回路31の保護動作回数をカウントするカウント手段で
ある。その他の部分は第1の実施例と同様である。図1
7は、無負荷状態など被誘導加熱物が以上の場合におけ
るスイッチング素子13の駆動信号と電流(Ic)電圧
(Vce)波形である。
Embodiment 9 Hereinafter, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 shows the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 16, reference numeral 31 denotes a protection circuit, the operation of which is the same as that described in the eighth embodiment. 32 is a drive circuit for driving the switching element 13, 33 is an oscillation circuit for detecting the protection operation of the protection circuit 31, and 34 is a counting means for counting the number of protection operations of the protection circuit 31. Other parts are the same as in the first embodiment. FIG.
Reference numeral 7 denotes a drive signal of the switching element 13 and a current (Ic) voltage (Vce) waveform when the object to be heated is in the above state such as a no-load state.

【0040】図17に示すような波形となった場合、連
続してサージ電圧が発生する様になるため、回路側で負
荷の異常を検知することが可能となる。具体的には、保
護回路31の保護動作をカウント手段34でカウント
し、所定回以上となった場合は、発振回路33は発振を
充分長い時間停止する。以上より、無負荷時など加熱動
作が不要の場合において無用の発振を軽減することが回
路側で簡単に行うことができる。
In the case of the waveform shown in FIG. 17, since a surge voltage is continuously generated, it is possible to detect a load abnormality on the circuit side. Specifically, the protection operation of the protection circuit 31 is counted by the counting means 34, and when the count reaches a predetermined number or more, the oscillation circuit 33 stops the oscillation for a sufficiently long time. As described above, the unnecessary oscillation can be easily reduced on the circuit side when the heating operation is unnecessary such as when there is no load.

【0041】(実施例10)以下、本発明の第10の実
施例について説明する。図18は本発明の第10の実施
の形態を示す図となる。図18において35は、外部へ
負荷異常報知を行う報知手段であり、本実施の形態にお
いては、LEDを点灯させることにより使用者に負荷異
常を知らしめる構成としている。その他の部分は第9の
実施例と同様である。第9の実施例において述べた様
に、保護回路31の保護動作が所定回以上続くモードと
なった時、発振回路33は充分長い時間発振を停止する
が、このとき報知手段35は外部へ負荷異常の報知を行
う。以上より使用者は、負荷異常状態を即座に知ること
が可能となる。
Embodiment 10 Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 shows the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 18, reference numeral 35 denotes a notifying unit for notifying a load abnormality to the outside. In the present embodiment, an LED is turned on to inform a user of the load abnormality. Other parts are the same as in the ninth embodiment. As described in the ninth embodiment, when the protection circuit 31 enters a mode in which the protection operation continues for a predetermined number of times or more, the oscillation circuit 33 stops oscillating for a sufficiently long time. Notifies an abnormality. As described above, the user can immediately know the abnormal load condition.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、スイッチング素子に流れる電流を共振波形とし、
ゼロ電流にて遮断することから、ターンオフ損失が発生
せず、極めて低損失かつ、熱的に安定した誘導加熱装置
を簡単な構成で得ることができる。また電源異常、発振
異常などで、スイッチング素子に耐圧を越えるような電
圧が発生した場合においても、スイッチング素子自体が
自己短絡して破壊を防ぐ構成としているため、従来のよ
うに電圧を検知して、発振を停止する様な開発工数の大
なる保護回路は不要となる。この種の電流共振インバー
タにおいては、一般的にチョークコイルのインダクタン
スを充分大きく(1mH以上)して、必ず充分なダイオ
ード電流が流れる様にする(サージ電圧の発生から極力
逃げる、あるいはサイリスタなどをスイッチング素子と
して使用しているため)が、本構成においては自己消弧
型のスイッチング素子を使用していることに加えて、上
記自己短絡保護を有しているため、チョークコイルのイ
ンダクタンスは小と出来、結果低コスト化や、チョーク
コイルの発熱を抑えることが可能となるものである。さ
らにこの種の電流共振インバータにおいては、上記サー
ジ電圧保護のため、CRスナバなどを用いてサージ吸収
を行う例もあるが、本構成においては不要となることは
いうまでもなく、スナバ回路のコストや発熱も考慮する
必要はない。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the current flowing through the switching element has a resonance waveform,
Since the cutoff is performed at zero current, a turn-off loss does not occur, and an extremely low-loss and thermally stable induction heating device can be obtained with a simple configuration. Also, even when a voltage exceeding the withstand voltage is generated in the switching element due to power supply abnormality, oscillation abnormality, etc., the switching element itself is short-circuited to prevent destruction. In addition, a protection circuit with a large number of development steps for stopping oscillation is not required. In this type of current resonance inverter, generally, the inductance of the choke coil is made sufficiently large (1 mH or more) so that sufficient diode current always flows (escapes from generation of surge voltage as much as possible, or switches thyristors, etc.). However, in this configuration, the self-extinguishing type switching element is used, and the self-short-circuit protection is provided, so that the inductance of the choke coil is small. As a result, the cost can be reduced and the heat generation of the choke coil can be suppressed. Further, in this type of current resonance inverter, there is an example in which a surge absorption is performed using a CR snubber or the like to protect the surge voltage. However, in this configuration, it is needless to say that the snubber circuit cost is not required. And heat generation need not be considered.

【0043】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載の自己短絡動作を、ツェナーダイオードとダイ
オードの2つの部品で、簡素かつ確実に行うことができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the self-short-circuit operation according to the first aspect can be simply and reliably performed by the two components of the zener diode and the diode.

【0044】また、請求項3記載の発明によれば、請求
項1記載の自己短絡動作を、抵抗のみで行うことがで
き、請求項2記載の構成よりも安価となる。
According to the third aspect of the present invention, the self-short-circuiting operation according to the first aspect can be performed by using only a resistor, which is less expensive than the configuration according to the second aspect.

【0045】また、請求項4記載の発明によれば、請求
項1記載の自己短絡動作を、スイッチング素子の駆動回
路を介して行うことにより、請求項2と比較して安価か
つ、請求項3の構成よりも簡単な設計で実現することが
可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the self-shortening operation of the first aspect is performed through a drive circuit of the switching element, so that the operation is less expensive than the second aspect, and This can be realized with a simpler design than that of the above configuration.

【0046】また、請求項5記載の発明によれば、請求
項1記載のスイッチング素子としてオン電圧が低く、か
つスイッチング速度が低速なIGBTを選択して用いる
ため、さらに低損失の誘導加熱装置を得ることが可能と
なる。
According to the fifth aspect of the present invention, an IGBT having a low on-voltage and a low switching speed is selected and used as the switching element of the first aspect. It is possible to obtain.

【0047】また、請求項6記載の発明によれば、請求
項1記載のスイッチング素子としてオン電圧が請求項5
記載のスイッチング素子よりも低い電圧駆動型のサイリ
スタ動作素子を使用するため、請求項5の発明よりもさ
らに低損失の誘導加熱装置を得ることができる。従来の
インバータ構成の誘導加熱装置においては、この種の素
子はスイッチング速度が低速という問題から、使用して
もIGBTよりは損失が大となる傾向があったが、本構
成においては、損失面さらにサージ電圧面両面において
IGBTよりも優れることから、本構成に用いる効果は
極めて大きい。
According to the sixth aspect of the present invention, the switching element according to the first aspect has an ON voltage of the fifth aspect.
Since a voltage-driven thyristor operating element lower than the switching element described above is used, an induction heating device with a lower loss than the invention of claim 5 can be obtained. In an induction heating device having a conventional inverter configuration, this type of element tends to have a larger loss than an IGBT even when used, due to the problem of a low switching speed. Since the IGBT is superior to the IGBT on both sides of the surge voltage, the effect used in this configuration is extremely large.

【0048】また、請求項7記載の発明によれば、スイ
ッチング素子の自己短絡後に所定時間発振を停止するた
め、例えば雷サージなどの電源異常で、連続サージ電圧
が発生する場合においてもスイッチング素子の熱破壊を
招くことはない。
According to the seventh aspect of the present invention, the oscillation is stopped for a predetermined time after the switching element self-short-circuits. Therefore, even when a power supply abnormality such as a lightning surge causes a continuous surge voltage, the switching element is not used. It does not cause thermal destruction.

【0049】また、請求項8記載の発明によれば、発振
回路からの駆動信号の有無に関わらず、自己短絡後所定
時間スイッチング素子が停止することから、例えば発振
回路にインパルスノイズが重畳し、異常な駆動信号とな
った場合においてもスイッチング素子の破壊を防ぐこと
が可能となる。
According to the eighth aspect of the present invention, the switching element is stopped for a predetermined time after the self-short circuit regardless of the presence or absence of a drive signal from the oscillation circuit. Even in the case of an abnormal drive signal, it is possible to prevent the switching element from being destroyed.

【0050】また、請求項9記載の発明によれば、無負
荷時などの負荷異常状態を回路側で検知し、無用な発振
継続を防ぐことが可能となる。
Further, according to the ninth aspect of the present invention, it is possible to detect an abnormal load condition such as a no-load condition on the circuit side and prevent unnecessary oscillation from continuing.

【0051】また、請求項10記載の発明によれば、請
求項9記載の効果に加え、使用者などに負荷異常状態を
即座に報知することが可能となる。
According to the tenth aspect of the present invention, in addition to the effect of the ninth aspect, it is possible to immediately notify a user or the like of an abnormal load condition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同、通常動作時の動作波形図FIG. 2 is an operation waveform diagram in the same normal operation.

【図3】同、異常時の動作波形図FIG. 3 is an operation waveform diagram at the time of an abnormality.

【図4】同、異常時の保護動作を示す波形図FIG. 4 is a waveform chart showing a protection operation at the time of abnormality.

【図5】本発明の第2の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】同、異常時の保護動作を示す波形図FIG. 7 is a waveform chart showing a protection operation at the time of abnormality.

【図8】本発明の第4の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図
FIG. 8 is a circuit configuration diagram of an induction heating apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】同、異常時の保護動作を示す波形図FIG. 9 is a waveform diagram showing a protection operation at the time of abnormality.

【図10】本発明の第5の実施例である誘導加熱装置の
スイッチング素子の選択範囲を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a selection range of a switching element of an induction heating device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施例である誘導加熱装置の
回路構成図
FIG. 11 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施例である誘導加熱装置の
回路構成図
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of an induction heating apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】同、異常時の保護動作を示す波形図FIG. 13 is a waveform chart showing a protection operation at the time of abnormality.

【図14】本発明の第8の実施例である誘導加熱装置の
回路構成図
FIG. 14 is a circuit diagram of an induction heating apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】同、異常時の保護動作を示す波形図FIG. 15 is a waveform chart showing a protection operation at the time of an abnormality.

【図16】本発明の第9の実施例である誘導加熱装置の
回路構成図
FIG. 16 is a circuit configuration diagram of an induction heating apparatus according to a ninth embodiment of the present invention.

【図17】同、異常時の動作波形図FIG. 17 is an operation waveform diagram at the time of an abnormality.

【図18】本発明の第10の実施例である誘導加熱装置
の回路構成図
FIG. 18 is a circuit configuration diagram of an induction heating apparatus according to a tenth embodiment of the present invention.

【図19】従来の誘導加熱装置の回路構成図FIG. 19 is a circuit configuration diagram of a conventional induction heating device.

【図20】同、動作波形図FIG. 20 is an operation waveform diagram of the same.

【図21】同、スイッチング素子のターンオフ時の動作
波形図
FIG. 21 is an operation waveform diagram when the switching element is turned off.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 直流電源 12 チョークコイル 13 スイッチング素子 14 逆導通ダイオード 15 加熱コイル 16 共振コンデンサ 17 制御回路 18 自己短絡手段 19 発振回路 20 共振回路 21 ツェナーダイオードとダイオード 22 抵抗 23 両端電圧検知回路 24 駆動回路 25 電圧駆動型サイリスタ動作素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 DC power supply 12 Choke coil 13 Switching element 14 Reverse conduction diode 15 Heating coil 16 Resonant capacitor 17 Control circuit 18 Self-short circuit means 19 Oscillation circuit 20 Resonance circuit 21 Zener diode and diode 22 Resistance 23 Both ends voltage detection circuit 24 Drive circuit 25 Voltage drive Type thyristor operating element

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源と、チョークコイルと、自己消
弧型のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に並
列に接続された逆導通ダイオードと、加熱コイルと共振
コンデンサからなる共振回路と、前記スイッチング素子
のオンオフ信号を発生する発振回路を含む制御回路とを
有し、前記チョークコイルのインダクタンスは略1mH
以下とし、前記直流電源と、前記チョークコイルは直列
に接続され、前記チョークコイルの他端と、前記直流電
源の他端は、前記スイッチング素子と前記共振回路とに
並列に接続され、前記スイッチング素子は、両端電圧が
所定値以上のとき、自己短絡する自己短絡手段を有する
誘導加熱装置。
1. A DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element, a resonance circuit including a heating coil and a resonance capacitor, and the switching element. And a control circuit including an oscillation circuit for generating an on / off signal of the choke coil.
In the following, the DC power supply and the choke coil are connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element Is an induction heating device having self-shortening means for self-shortening when a voltage across the terminals is equal to or higher than a predetermined value.
【請求項2】 スイッチング素子は電圧駆動型素子と
し、コレクタ−ゲート間に、直列に接続されたツェナー
ダイオードとダイオードを挿入する構成とした請求項1
記載の誘導加熱装置。
2. The switching element is a voltage-driven element, and a zener diode and a diode connected in series are inserted between the collector and the gate.
An induction heating device as described.
【請求項3】 スイッチング素子は電圧駆動型素子と
し、その両端電圧を抵抗分割した電圧をゲートに印加す
る構成とした請求項1記載の誘導加熱装置。
3. The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the switching element is a voltage-driven element, and a voltage obtained by dividing a voltage between both ends of the switching element is applied to a gate.
【請求項4】 スイッチング素子の駆動回路と、スイッ
チング素子両端電圧検知回路とを有し、前記両端電圧が
所定値以上の時、前記駆動回路を介して、スイッチング
素子が自己短絡する構成とした請求項1記載の誘導加熱
装置。
4. A switching element drive circuit, and a switching element voltage detection circuit, wherein when the voltage across the switching element is equal to or higher than a predetermined value, the switching element self-short-circuits via the drive circuit. Item 7. An induction heating device according to Item 1.
【請求項5】 スイッチング素子はIGBTとし、IG
BTのスイッチング速度とオン電圧トレードオフばらつ
きの中で、オン電圧が低く、スイッチング速度が遅い素
子を選択して設ける構成とした請求項1記載の誘導加熱
装置。
5. The switching element is an IGBT, and the switching element is an IGBT.
2. The induction heating apparatus according to claim 1, wherein an element having a low on-voltage and a low switching speed is selected and provided in the BT switching speed and on-voltage trade-off variation.
【請求項6】 スイッチング素子は、電圧駆動型のサイ
リスタ動作素子とした請求項1記載の誘導加熱装置。
6. The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the switching element is a voltage-driven thyristor operating element.
【請求項7】 スイッチング素子は、自己短絡復帰後、
所定時間オフ状態を継続する請求項1記載の誘導加熱装
置。
7. The switching element, after returning from a self-short circuit,
The induction heating device according to claim 1, wherein the off-state is continued for a predetermined time.
【請求項8】 スイッチング素子は、自己短絡復帰後、
発振回路のオンオフ信号に関わらず、所定時間オフ状態
を継続する請求項1記載の誘導加熱装置。
8. The switching element, after recovery from self-short circuit,
2. The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the OFF state is maintained for a predetermined time regardless of an ON / OFF signal of the oscillation circuit.
【請求項9】 スイッチング素子は、自己短絡復帰後、
所定時間オフ状態を継続し、さらに前記所定時間後発振
状態となるが、前記発振により、再度スイッチング素子
の両端に所定値以上の電圧が発生し、自己短絡するとい
う動作が所定回継続する場合は、前記所定時間以上のオ
フ状態となる請求項1記載の誘導加熱装置。
9. The switching element, after recovery from self-short circuit,
When the off state is continued for a predetermined time and the oscillation state is further set after the predetermined time, a voltage equal to or higher than a predetermined value is generated again at both ends of the switching element due to the oscillation, and the operation of self-short circuit continues for a predetermined number of times. 2. The induction heating device according to claim 1, wherein the device is turned off for the predetermined time or longer.
【請求項10】 スイッチング素子は、自己短絡復帰
後、所定時間オフ状態を継続し、さらに前記所定時間後
発振状態となるが、前記発振により、再度スイッチング
素子の両端に所定値以上の電圧が発生し、自己短絡する
という動作が所定回継続する場合は、前記所定時間以上
のオフ状態となり、負荷異常の報知を行う請求項1記載
の誘導加熱装置。
10. The switching element continues to be in an off state for a predetermined time after recovery from the self-short circuit, and further enters an oscillation state after the predetermined time. By the oscillation, a voltage equal to or higher than a predetermined value is generated again at both ends of the switching element. 2. The induction heating apparatus according to claim 1, wherein when the operation of self-short circuit continues for a predetermined number of times, the power supply is turned off for the predetermined time or more, and a load abnormality is notified.
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