JPS5949795B2 - インバ−タ装置 - Google Patents
インバ−タ装置Info
- Publication number
- JPS5949795B2 JPS5949795B2 JP53076869A JP7686978A JPS5949795B2 JP S5949795 B2 JPS5949795 B2 JP S5949795B2 JP 53076869 A JP53076869 A JP 53076869A JP 7686978 A JP7686978 A JP 7686978A JP S5949795 B2 JPS5949795 B2 JP S5949795B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- circuit
- voltage
- control circuit
- inverter
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はインバータ装置に係り、特に高周波磁界により
家庭用金属製鍋などを加熱する誘導加熱調理器に主とし
て用いられる半導体スイッチング素子を用いたインバー
タ装置の制御回路に関するものである。
家庭用金属製鍋などを加熱する誘導加熱調理器に主とし
て用いられる半導体スイッチング素子を用いたインバー
タ装置の制御回路に関するものである。
従来、誘導加熱調理器のインバータ装置としては、トラ
ンジスタあるいはゲートターンオフサイリスタ （略し
てＧＴＯ）などのターンオフ可能なスイッチング素子が
主に用いられていた。
ンジスタあるいはゲートターンオフサイリスタ （略し
てＧＴＯ）などのターンオフ可能なスイッチング素子が
主に用いられていた。
トランジスタまたはＧＴＯを用いたインバータ装置とし
て、単一の共振回路と、単一のターンオフ可能な半導体
スイッチング素子を用いたものがあつた。かかるインバ
ータ回路を用いた誘導加熱調理器では、加熱する金属製
鍋の材質により、高周波出力が大きく変化するため、イ
ンバータ装置の入力電流を検知してフィードバック制御
する方法が一般的であつた。しかし、入力電流を検知す
るためには、微少抵抗または変流器を必要とし、損失が
増加したり、あるいは価格が高くなつたりする欠点があ
つた。本発明は、以上の欠点を除き、簡単な回路方式で
鍋材質が変化しても、高周波出力をほぼ一定にすること
のできる誘導加熱調理器のインバータ装置を実現するも
のである。
て、単一の共振回路と、単一のターンオフ可能な半導体
スイッチング素子を用いたものがあつた。かかるインバ
ータ回路を用いた誘導加熱調理器では、加熱する金属製
鍋の材質により、高周波出力が大きく変化するため、イ
ンバータ装置の入力電流を検知してフィードバック制御
する方法が一般的であつた。しかし、入力電流を検知す
るためには、微少抵抗または変流器を必要とし、損失が
増加したり、あるいは価格が高くなつたりする欠点があ
つた。本発明は、以上の欠点を除き、簡単な回路方式で
鍋材質が変化しても、高周波出力をほぼ一定にすること
のできる誘導加熱調理器のインバータ装置を実現するも
のである。
以下図面にしたがい詳細な説明を行なう。第１図は、本
発明によるインバータ装置を応用した誘導加熱調理器の
基本回路を示し、第２図はその各部波形を示す。
発明によるインバータ装置を応用した誘導加熱調理器の
基本回路を示し、第２図はその各部波形を示す。
第１図において、低周波交流電源１より、整流回路２に
交流電圧を加え、直流電力に変換する直流電源を構成し
、インバータ回路３に直流電圧を加える。
交流電圧を加え、直流電力に変換する直流電源を構成し
、インバータ回路３に直流電圧を加える。
インバータ回路３は、直流電源出力の＋・＝間に入力コ
ンデンサ３０を接続し、入力コンデンサ３０と並列関係
に、共振用インダクタとなる誘導加熱コイル３１と、タ
ーンオフ可能なパワー半導体スイッチング素子３２の直
列接続体を接続する。スイッチング素子３２と逆並列関
係にダイオード３３を接続し、加熱コイル３１と並列関
係に共振用コンデンサ３４を接続する。半導体スイツチ
ング素子３２は、制御回路４により制御されるもので、
制御回路４は、直流入力端子４００ａ，４００ｂ、スイ
ツチング素子端子電圧を検知するスイツチング素子電圧
検知端子４０Ｌおよび、スイツチング素子３２の制御端
子Ｂ，Ｅ間に接続される出力端子４０２ａ，４０２ｂを
有する。第１図に示すインバータ装置の動作を、第２図
に示す波形を参照しながら説明すると、スイツチング素
子３２がターンオフした時点Ｔ，にて、加熱コイル３１
と共振用コンデンサ３４による共振電流Ｉｃが、加熱コ
イル３Ｌ共振用コンデンサ３４間に流れ、スイツチング
素子３２の電圧阻止端子Ｃの電圧は第２図ＶＣＥのよう
に正弦波状になる。
ンデンサ３０を接続し、入力コンデンサ３０と並列関係
に、共振用インダクタとなる誘導加熱コイル３１と、タ
ーンオフ可能なパワー半導体スイッチング素子３２の直
列接続体を接続する。スイッチング素子３２と逆並列関
係にダイオード３３を接続し、加熱コイル３１と並列関
係に共振用コンデンサ３４を接続する。半導体スイツチ
ング素子３２は、制御回路４により制御されるもので、
制御回路４は、直流入力端子４００ａ，４００ｂ、スイ
ツチング素子端子電圧を検知するスイツチング素子電圧
検知端子４０Ｌおよび、スイツチング素子３２の制御端
子Ｂ，Ｅ間に接続される出力端子４０２ａ，４０２ｂを
有する。第１図に示すインバータ装置の動作を、第２図
に示す波形を参照しながら説明すると、スイツチング素
子３２がターンオフした時点Ｔ，にて、加熱コイル３１
と共振用コンデンサ３４による共振電流Ｉｃが、加熱コ
イル３Ｌ共振用コンデンサ３４間に流れ、スイツチング
素子３２の電圧阻止端子Ｃの電圧は第２図ＶＣＥのよう
に正弦波状になる。
電圧ＶＣＥが正から負になつた時点Ｔ２にて、ダイオー
ド３３が導通し、電流ＩＤが流れ、ダイオード電流ＩＤ
が零になる前に、スイツチング素子３２の制御電流ＩＢ
が加えられているので、加熱コイル３１のインピーダン
スで定まる電流が、ス．イツチング素子３２に流れる。
スイツチング素子３２の電流ＩＦの傾きに影響する因子
として加熱コイル３１のインダクタンスが一番大きなも
ので、非磁性のステンレス鍋やアルミニウム鍋では、加
熱コイルの等価インダクタンスが小さくな．り、スイツ
チング素子３２のピーク電流ＩＦｐが増加する。スイツ
チング素子ピーク電流でＩＦｐが増加すると、スイツチ
ング素子３２のピーク阻止電圧Ｖ。Ｐが増加するので、
ピーク阻止電圧Ｖ。Ｐを一定にすれば、ピーク電流ＩＦ
ｐも、はぼ一定とな．り、誘導加熱出力もほぼ一定とな
る。第３図は、本発明による制御回路の一実施例を示し
、スイツチング素子３２の端子電圧ＶＣＥ・またはピー
ク阻止電圧Ｖｃｐを一定に制御するものである。
ド３３が導通し、電流ＩＤが流れ、ダイオード電流ＩＤ
が零になる前に、スイツチング素子３２の制御電流ＩＢ
が加えられているので、加熱コイル３１のインピーダン
スで定まる電流が、ス．イツチング素子３２に流れる。
スイツチング素子３２の電流ＩＦの傾きに影響する因子
として加熱コイル３１のインダクタンスが一番大きなも
ので、非磁性のステンレス鍋やアルミニウム鍋では、加
熱コイルの等価インダクタンスが小さくな．り、スイツ
チング素子３２のピーク電流ＩＦｐが増加する。スイツ
チング素子ピーク電流でＩＦｐが増加すると、スイツチ
ング素子３２のピーク阻止電圧Ｖ。Ｐが増加するので、
ピーク阻止電圧Ｖ。Ｐを一定にすれば、ピーク電流ＩＦ
ｐも、はぼ一定とな．り、誘導加熱出力もほぼ一定とな
る。第３図は、本発明による制御回路の一実施例を示し
、スイツチング素子３２の端子電圧ＶＣＥ・またはピー
ク阻止電圧Ｖｃｐを一定に制御するものである。
第４図は、第３図に示む制御回路の各部波．形を示す。
第３図において、スイツチング素子電圧検知端子４０１
より、トリガパルス発生回路４Ｌスイツチング素子電圧
検知回路４２にスイツチング素子阻止電圧Ｖｃ。
第３図において、スイツチング素子電圧検知端子４０１
より、トリガパルス発生回路４Ｌスイツチング素子電圧
検知回路４２にスイツチング素子阻止電圧Ｖｃ。
を加える。トリガパルス発生回路・４１の出力信号Ｖｓ
を、ラップジェネレータ４３に加え、スイツチング素子
阻止電圧ＶＣＥに同期した三角波出力信号Ｖ，を発生さ
せる。三角波出力信号Ｖ，．をコンパレータ４４の非反
転入力に加える。スイツチング素子電圧検知回路４２の
出力信号Ｖｆはオア回路４５に加え、基準電圧発生回路
４６の基準信号Ｖａと比較し、どちらか電圧の高い信号
をコンパレータ４４に加える。コンパレータ４４の出力
信号Ｖｐはベースドライブ回路４７に加えられる。第４
図において、コンパレータ４４の入力信号ＶｒとＶ，お
よび基準信号Ｖａの関係からも明らかなように、コンパ
レータ４４の出力信号ＶｐはＶｆに比べＶ，が高い時に
、Ｈレベルとなり、パルス幅制御を行なう。
を、ラップジェネレータ４３に加え、スイツチング素子
阻止電圧ＶＣＥに同期した三角波出力信号Ｖ，を発生さ
せる。三角波出力信号Ｖ，．をコンパレータ４４の非反
転入力に加える。スイツチング素子電圧検知回路４２の
出力信号Ｖｆはオア回路４５に加え、基準電圧発生回路
４６の基準信号Ｖａと比較し、どちらか電圧の高い信号
をコンパレータ４４に加える。コンパレータ４４の出力
信号Ｖｐはベースドライブ回路４７に加えられる。第４
図において、コンパレータ４４の入力信号ＶｒとＶ，お
よび基準信号Ｖａの関係からも明らかなように、コンパ
レータ４４の出力信号ＶｐはＶｆに比べＶ，が高い時に
、Ｈレベルとなり、パルス幅制御を行なう。
ラップジェネレータ４３とコンパレータ４４によりパル
ス幅制御回路４８を構成する。コンパレータ４４の出力
信号Ｖｐは、ベースドライブ回路４７に加えられ、その
出力端子４０２ａ，４０２ｂの出力信号は第４図ＩＢの
如き波形となり、スイツチンダ素子３２の導通パルス幅
を制御する。スイツチング素子３２の電圧Ｖ。Ｐが高＜
なるほどスイツチング素子電圧検知回路４２の出力信号
Ｖｐのパルス幅Ｔｗは狭くなり、スイツチング素子ピー
ク電流ＩＦｐを小さくし、スイツチング素子阻止電圧Ｖ
ＣＥを一定に制御する。第５図は、本発明による他のイ
ンバータ回路の他の実施例を示し、高電圧高出力直流電
源の実施例である。第１図に示した共振用コンデンサ３
４が、スイツチング素子３２と並列接続されたもので、
動作原理は上述のものと同じである。共振用インダクタ
３１′は高圧トランスで２次側に整流回路３５を設けて
いる。第６図は本発明におけるスイツチング素子電圧検
知回路の一例を示し、スイツチング素子電圧検知端子４
０１より、抵抗４２０ａ，４２０ｂにより抵抗分割して
ダイオード４２１を介してコンデンサ４２２と抵抗４２
３よりなる積分回路に電圧を加える。
ス幅制御回路４８を構成する。コンパレータ４４の出力
信号Ｖｐは、ベースドライブ回路４７に加えられ、その
出力端子４０２ａ，４０２ｂの出力信号は第４図ＩＢの
如き波形となり、スイツチンダ素子３２の導通パルス幅
を制御する。スイツチング素子３２の電圧Ｖ。Ｐが高＜
なるほどスイツチング素子電圧検知回路４２の出力信号
Ｖｐのパルス幅Ｔｗは狭くなり、スイツチング素子ピー
ク電流ＩＦｐを小さくし、スイツチング素子阻止電圧Ｖ
ＣＥを一定に制御する。第５図は、本発明による他のイ
ンバータ回路の他の実施例を示し、高電圧高出力直流電
源の実施例である。第１図に示した共振用コンデンサ３
４が、スイツチング素子３２と並列接続されたもので、
動作原理は上述のものと同じである。共振用インダクタ
３１′は高圧トランスで２次側に整流回路３５を設けて
いる。第６図は本発明におけるスイツチング素子電圧検
知回路の一例を示し、スイツチング素子電圧検知端子４
０１より、抵抗４２０ａ，４２０ｂにより抵抗分割して
ダイオード４２１を介してコンデンサ４２２と抵抗４２
３よりなる積分回路に電圧を加える。
コンデンサ４２２端子電圧は、スイツチング素子３２の
ピーク電圧Ｖｃｐに比例した電圧となる。この信号をＣ
ＭＯＳインバータ４２４により増幅し、出力抵抗４２５
ａ，４２５ｂで分圧する。出力抵抗４２５ｂと並列関係
にコンデンサ４２６を接続し、リツプル分を減らす。出
力抵抗４２５ｂの一端は、制御回路＋電圧Ｖｃｃに接結
される。分電圧は、ＰＮＰトランジスタ４２７のベース
に加えられ、ＰＮＰトランジスタと２８のエミツタはエ
ミツタ抵抗４２８を介して＋Ｖｃｃ電源に接結される。
ＰＮＰトランジスタと２７のコレクタ抵抗４２９に、制
御電圧ＶＯが出力される。スイツチング素子３２端子電
圧Ｖ。Ｐが上昇すると、ＣＭＯＳインバータ４２４の出
力電圧は下がり、出力抵抗４２５ａを介して、ＰＮＰト
ランジスタ４２７にベース電流を流し、コレクタ抵抗４
２９の電圧ＶＯが上昇する。以上述べたごとく、本発明
は１つのパワー半導体スイツチング素子と、直列接続さ
れた加熱コイル、および１つの共振用コンデンサを含む
インバータ回路の制御回路に関するもので、負荷の金属
材質のいかんにかかわらず、誘導加熱出力をほぼ一定に
制御することができるものである。
ピーク電圧Ｖｃｐに比例した電圧となる。この信号をＣ
ＭＯＳインバータ４２４により増幅し、出力抵抗４２５
ａ，４２５ｂで分圧する。出力抵抗４２５ｂと並列関係
にコンデンサ４２６を接続し、リツプル分を減らす。出
力抵抗４２５ｂの一端は、制御回路＋電圧Ｖｃｃに接結
される。分電圧は、ＰＮＰトランジスタ４２７のベース
に加えられ、ＰＮＰトランジスタと２８のエミツタはエ
ミツタ抵抗４２８を介して＋Ｖｃｃ電源に接結される。
ＰＮＰトランジスタと２７のコレクタ抵抗４２９に、制
御電圧ＶＯが出力される。スイツチング素子３２端子電
圧Ｖ。Ｐが上昇すると、ＣＭＯＳインバータ４２４の出
力電圧は下がり、出力抵抗４２５ａを介して、ＰＮＰト
ランジスタ４２７にベース電流を流し、コレクタ抵抗４
２９の電圧ＶＯが上昇する。以上述べたごとく、本発明
は１つのパワー半導体スイツチング素子と、直列接続さ
れた加熱コイル、および１つの共振用コンデンサを含む
インバータ回路の制御回路に関するもので、負荷の金属
材質のいかんにかかわらず、誘導加熱出力をほぼ一定に
制御することができるものである。
特に誘導加熱調理器においては、ステンレス鍋よりも、
数の多い鉄系鍋の方が誘導加熱出力が大きい方がよいが
、本発明によれば、簡単な構成で安価に金属鍋材質にか
かわらず誘導加熱出力のほぼ一定な誘導加熱調理器を実
現できるものである。また、電源電圧が高くなつても、
スイツチング素子電圧・電流を一定に押えることができ
、半導体の使用上からも好ましいものである。また、電
子レンジのマグネトロンを駆動する高圧電源に適用した
場合でも定電圧駆動が可能となるものである。
数の多い鉄系鍋の方が誘導加熱出力が大きい方がよいが
、本発明によれば、簡単な構成で安価に金属鍋材質にか
かわらず誘導加熱出力のほぼ一定な誘導加熱調理器を実
現できるものである。また、電源電圧が高くなつても、
スイツチング素子電圧・電流を一定に押えることができ
、半導体の使用上からも好ましいものである。また、電
子レンジのマグネトロンを駆動する高圧電源に適用した
場合でも定電圧駆動が可能となるものである。
第１図は本発明のインバータ装置の原理回路図、第２図
はその各部の電圧電流波形図、第３図は本発明の一実施
例によるインバータ装置の回路図、第４図はその各部の
電圧電流波形図、第５図は本発明の他の実施例によるイ
ンバータ装置の回路図、第６図は本発明における一部の
回路の具体例を示す回路図である。 ３・・・・・・インバータ回路、３１・・・・・・誘導
加熱コイル（共振用インダクタ）、３２・・・・・・パ
ワー半導体スイツチング素子、３３・・・・・・ダイオ
ード、３４・・・・・・共振用コンデンサ、４・・・・
・・制御回路、４２・・・・・・スイツチング素子電圧
検知回路、４５・・・・・・オア回路、４６・・・・・
・基準電圧発生回路、４８・・・・・・パルス幅制御回
路。
はその各部の電圧電流波形図、第３図は本発明の一実施
例によるインバータ装置の回路図、第４図はその各部の
電圧電流波形図、第５図は本発明の他の実施例によるイ
ンバータ装置の回路図、第６図は本発明における一部の
回路の具体例を示す回路図である。 ３・・・・・・インバータ回路、３１・・・・・・誘導
加熱コイル（共振用インダクタ）、３２・・・・・・パ
ワー半導体スイツチング素子、３３・・・・・・ダイオ
ード、３４・・・・・・共振用コンデンサ、４・・・・
・・制御回路、４２・・・・・・スイツチング素子電圧
検知回路、４５・・・・・・オア回路、４６・・・・・
・基準電圧発生回路、４８・・・・・・パルス幅制御回
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直流電力を高周波電力に変換するインバータ回路と
その制御回路よりなり、前記インバータ回路は、共振用
インダクタと直列接続されたターンオフ可能なスイッチ
ング素子と、前記スイッチング素子と逆並列接続された
ダイオードと、前記共振用インダクタまたは前記スイッ
チング素子と並列接続された共振用コンデンサよりなり
、前記制御回路は、前記スイッチング素子電圧のピーク
電圧を検知するスイッチング素子電圧検知回路と、前記
スイッチング素子電圧検知回路の出力信号に応じて前記
スイッチング素子の導通パルス幅を制御するパルス幅制
御回路よりなるインバータ装置。 ２ 制御回路は、基準電圧発生回路とオア回路を含み、
スイッチング素子電圧検知回路の出力信号と前記基準電
圧発生回路の出力信号を前記オア回路に加え、前記オア
回路はどちらか一方の高入力信号を前記パルス幅制御回
路に加える構成とした特許請求の範囲第１項記載のイン
バータ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53076869A JPS5949795B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | インバ−タ装置 |
| US06/050,757 US4277667A (en) | 1978-06-23 | 1979-06-21 | Induction heating apparatus with negative feedback controlled pulse generation |
| DE2925308A DE2925308C2 (de) | 1978-06-23 | 1979-06-22 | Induktionserwärmungsvorrichtung |
| CA330,657A CA1128139A (en) | 1978-06-23 | 1979-06-22 | Induction heating apparatus with negative feedback controlled pulse generation |
| GB7921772A GB2025094B (en) | 1978-06-23 | 1979-06-22 | Induction heating control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53076869A JPS5949795B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | インバ−タ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS555047A JPS555047A (en) | 1980-01-14 |
| JPS5949795B2 true JPS5949795B2 (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=13617641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53076869A Expired JPS5949795B2 (ja) | 1978-06-23 | 1978-06-23 | インバ−タ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949795B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57174886A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-27 | Sanyo Electric Co | Induction heating and cooking device |
-
1978
- 1978-06-23 JP JP53076869A patent/JPS5949795B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS555047A (en) | 1980-01-14 |
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