JPS598473Y2 - frequency converter - Google Patents

frequency converter

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JPS598473Y2
JPS598473Y2 JP2137279U JP2137279U JPS598473Y2 JP S598473 Y2 JPS598473 Y2 JP S598473Y2 JP 2137279 U JP2137279 U JP 2137279U JP 2137279 U JP2137279 U JP 2137279U JP S598473 Y2 JPS598473 Y2 JP S598473Y2
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pulse
control circuit
signal
switching semiconductor
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JP2137279U
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Inventor
光幸 木内
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松下電器産業株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は周波数変換装置に関するもので、特にLC共振
回路を利用して直流電力を高周波電力に変換する周波数
変換回路の制御回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a frequency conversion device, and more particularly to a control circuit for a frequency conversion circuit that converts DC power into high-frequency power using an LC resonant circuit.

従来、家庭用金属製鍋などを加熱する誘導加熱調理器の
高周波電源としてLC共振回路を利用したトランジスタ
インバータ回路が用いられていた。
Conventionally, a transistor inverter circuit using an LC resonant circuit has been used as a high frequency power source for an induction heating cooker that heats a household metal pot or the like.

トランジスタインバータ装置として、第1図に誘導加熱
調理器への実施例を示す。
FIG. 1 shows an example of a transistor inverter device applied to an induction heating cooker.

第1図に示す如きインバータ回路の制御は、従来、負荷
電流を検知したり、あるいはトランジスタと逆並列接続
されたダイオードの導通を検知したりして発振を制御し
ていたが、制御回路が非常に複雑となったり、あるいは
発振が不安定となり誤動作する可能性が大きかった。
Conventionally, the inverter circuit shown in Figure 1 was controlled by detecting the load current or by detecting the conduction of a diode connected in anti-parallel with a transistor to control oscillation, but the control circuit was extremely difficult to control. There was a high possibility that the system would become complicated or the oscillation would become unstable, resulting in malfunction.

本考案は、LC共振を利用したトランジスタインバータ
回路の改良された制御回路を提供するものである。
The present invention provides an improved control circuit for a transistor inverter circuit using LC resonance.

以下本考案の一実施例を図面に従い詳細な説明を行なう
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本考案による制御回路を応用するインバータ
装置を示す。
FIG. 1 shows an inverter device to which a control circuit according to the present invention is applied.

第2図は本考案による制御回路の一実施例を示し、第3
図はその具体的な実施回路を示す。
FIG. 2 shows one embodiment of the control circuit according to the present invention;
The figure shows a concrete implementation circuit.

第4図は本考案による制御回路の各部波形を示す。FIG. 4 shows waveforms of various parts of the control circuit according to the present invention.

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圧に変換する。
In FIG. 1, an AC voltage is applied from a low frequency AC power source 1 to a rectifier circuit 2 and converted into a DC voltage.

整流回路2の出力直流電圧をインバータ回路3に加える
The output DC voltage of the rectifier circuit 2 is applied to the inverter circuit 3.

インバータ回路3は制御回路4により発振制御され直流
電力を高周波電力に変換する。
The inverter circuit 3 is oscillated under control by the control circuit 4 and converts DC power into high frequency power.

インバータ回路3は、直流十、一端子間に入カコンテ゛
ンサ30を接続し直流電圧十側より共振用インダクタ3
1と共振用コンデンサ32よりなる並列接続体とパワー
スイッチング半導体33を直列接続する。
The inverter circuit 3 connects an input capacitor 30 between the DC voltage terminals and the resonant inductor 3 from the DC voltage terminal.
1 and a parallel connection body consisting of a resonance capacitor 32 and a power switching semiconductor 33 are connected in series.

共振用インダクタ31は加熱コイルを兼用する。The resonance inductor 31 also serves as a heating coil.

パワースイッチング半導体33として、例えばトランジ
スタあるいはゲートターンオフサイリスタが考えられる
As the power switching semiconductor 33, a transistor or a gate turn-off thyristor can be considered, for example.

第1図はトランジスタでの実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment using a transistor.

トランジスタ33のエミツタは、直流電圧一端子に按続
され、かつダイオード34を逆並列接続する。
The emitter of the transistor 33 is connected to one DC voltage terminal, and a diode 34 is connected in antiparallel.

共振用コンデンサ32はパワースイッチング半導体33
と並列接続してもよい。
The resonance capacitor 32 is a power switching semiconductor 33
may be connected in parallel.

制御回路4は、インバータ回路3の入力、又は出力を制
御するための電流検知用変流器400とその入力検知端
子401a、401 bおよびパワースイッチング半導
体33の電圧検知端子402およびパワースイッチング
半導体33への制御信号を加えるドライブ出力端子40
3a、403bを有する。
The control circuit 4 includes a current detection current transformer 400 for controlling the input or output of the inverter circuit 3, its input detection terminals 401a and 401b, and a voltage detection terminal 402 of the power switching semiconductor 33 and the power switching semiconductor 33. A drive output terminal 40 to which a control signal is applied
3a and 403b.

第2図には制御回路4のブロックダイヤグラムを示す。FIG. 2 shows a block diagram of the control circuit 4. As shown in FIG.

制御回路4は、パワースイッチング半導体33の導通を
負荷共振回路の共振と同期してパルス幅制御するもので
ある。
The control circuit 4 controls the pulse width of the conduction of the power switching semiconductor 33 in synchronization with the resonance of the load resonance circuit.

電圧検知端子402よりの信号を同期パルス発生回路4
1に加え、パワースイッチング半導体33の電圧が正か
ら負に変わる時、同期パルス信号Vtを発生させ、パル
ス幅制御回路(略してPWM回路)42に加える。
The signal from the voltage detection terminal 402 is sent to the synchronous pulse generation circuit 4.
1, when the voltage of the power switching semiconductor 33 changes from positive to negative, a synchronizing pulse signal Vt is generated and applied to the pulse width control circuit (PWM circuit for short) 42.

一方、変流器400からの信号は、入力検知回路43に
加えられ、インバータ回路3の入力電流に応じた電圧信
号■pをとり出し、PWM回路42に加える。
On the other hand, the signal from the current transformer 400 is applied to an input detection circuit 43, which takes out a voltage signal p corresponding to the input current of the inverter circuit 3 and applies it to the PWM circuit 42.

PWM回路42は、同期パルス信号Vtと同期したパル
スを発生させ、そのパルス幅はパルス幅制御信号■pに
より制御される。
The PWM circuit 42 generates a pulse synchronized with the synchronizing pulse signal Vt, and its pulse width is controlled by a pulse width control signal p.

PWM回路42の出力信号VWはゲート回路劇に加えら
れ、発振起動停止制御回路45により、PWM回路42
の出力信号を制御するゲート回路劇の出力信号■eはパ
ワースイッチング半導体33をオンオフさせるパルスド
ライブ回路46および同期パルス発生回路41に加えら
れる。
The output signal VW of the PWM circuit 42 is added to the gate circuit, and the oscillation start/stop control circuit 45 controls the output signal VW of the PWM circuit 42.
The output signal (e) of the gate circuit controlling the output signal is applied to a pulse drive circuit 46 and a synchronization pulse generation circuit 41 that turn on and off the power switching semiconductor 33.

同期パルス発生回路41はPWM回路42の出力信号、
あるいはゲート回路躬の出力信号■eに制御されるもの
で、パワースイッチング半導体33が導通状態の時には
同期パルス信号■tが出力されないような禁止回路を有
する。
The synchronous pulse generation circuit 41 receives the output signal of the PWM circuit 42,
Alternatively, it is controlled by the output signal ``e'' of the gate circuit, and has a prohibition circuit that prevents the synchronization pulse signal ``t'' from being output when the power switching semiconductor 33 is in a conductive state.

言い換えれば、同期信号VtがPWM回路42に加えら
れると瞬間一定期間パワースイッチング半導体33を導
通させるが、パワースイッチング半導体33が導通して
いる時、同期パルス信号Vtが入ると、パワースイッチ
ング半導体33の導通期間が広がる欠点を除くものであ
る。
In other words, when the synchronization signal Vt is applied to the PWM circuit 42, the power switching semiconductor 33 becomes conductive for a certain period of time, but when the synchronization pulse signal Vt is input while the power switching semiconductor 33 is conductive, the power switching semiconductor 33 becomes conductive. This eliminates the drawback of widening the conduction period.

第3図は本考案による同期パルス発生回路41とPWM
回路42およびゲート回路躬の具体的な一実施例である
Figure 3 shows the synchronous pulse generation circuit 41 and PWM according to the present invention.
This is a specific example of a circuit 42 and a gate circuit.

電圧検知端子402より、抵抗410 a、410 b
ニより電圧を落とし、インバータ411に加える。
From the voltage detection terminal 402, resistors 410a and 410b
The voltage is lowered from D and applied to the inverter 411.

インバータ411の入力よりダイオード412を制御回
路直流電源VCCに接続し、過電圧保護する。
A diode 412 is connected to the control circuit DC power supply VCC from the input of the inverter 411 to provide overvoltage protection.

インバータ411の出力端子に微分コンデンサ413と
微分抵抗414を接続し、微分回路を作り、その微分信
号をNANDゲート415の一方の入力に接続する。
A differential capacitor 413 and a differential resistor 414 are connected to the output terminal of the inverter 411 to form a differential circuit, and the differential signal is connected to one input of a NAND gate 415.

NANDゲート415の出力には、ダイオード416の
カソードを接続し、ダイオード416のアノードは、抵
抗420 a, 420 bの接続点に接続する。
The output of the NAND gate 415 is connected to the cathode of a diode 416, and the anode of the diode 416 is connected to the connection point of the resistors 420a and 420b.

NANDゲート415の出力で゛ある同期パルス信号V
tは、第4図に示す。
A synchronous pulse signal V which is the output of the NAND gate 415
t is shown in FIG.

すなわち、第4図VCはパワースイッチング半導体33
の電圧VCで、ICはパワースイッチング半導体33と
逆並列ダイオード34の電流である。
That is, VC in FIG. 4 is the power switching semiconductor 33.
At a voltage VC of , IC is the current of the power switching semiconductor 33 and the anti-parallel diode 34.

VCが零になった瞬間インバータ411の出力信号はH
iレベルとなり、微分コンテ゛ンサ413と微分抵抗4
14で定まる時間、NANDゲート415の出力信号V
tはLOレベルとなる。
The moment VC becomes zero, the output signal of inverter 411 becomes H.
i level, differential capacitor 413 and differential resistor 4
14, the output signal V of the NAND gate 415
t becomes the LO level.

PWM回路42はランフ゜ジエネレータとコンパレー夕
よりなる。
The PWM circuit 42 consists of a ramp generator and a comparator.

ランプジエネレー夕はオーフ゜ンコレクタの第1のコン
パレータ421の出力抵抗422と充電用抵抗423、
放電用抵抗424と放電用ダイオード425、リセット
ダイオード426をコンパレータ421の出力側に接続
し、タイマーコンデンサ427の電圧をコンパレータ4
21の入力端子に加える。
The lamp generator includes an output resistor 422 of the first comparator 421 of the open collector, a charging resistor 423,
A discharge resistor 424, a discharge diode 425, and a reset diode 426 are connected to the output side of the comparator 421, and the voltage of the timer capacitor 427 is connected to the comparator 4.
Add to the input terminal of 21.

コンパレータ421の十入力端子は、抵抗420 a
, 420 bの分電圧、すなわち設定電圧が加えられ
る。
The tenth input terminal of the comparator 421 is connected to the resistor 420 a
, 420b, that is, a set voltage is applied.

ランプジエネレータの動作は、まず、コンパレータ42
1の出力がオフの時、出力抵抗422、充電抵抗423
を介してタイマーコンテ゛ンサ427を充電し、タイマ
ーコンデンサ427の電圧■rがコンパレータ421の
十入力電圧より高くなると、コンパレータ421の出力
はLOレベルとなり放電抵抗424と放電用ダイオード
425を介してタイマーコンテ゛ンサ427を放電させ
る。
The operation of the lamp generator starts with the comparator 42.
When output 1 is off, output resistance 422 and charging resistance 423
When the voltage r of the timer capacitor 427 becomes higher than the input voltage of the comparator 421, the output of the comparator 421 becomes LO level and is charged to the timer capacitor 427 via the discharge resistor 424 and the discharge diode 425. discharge.

この放電時にはダイオード426によりコンパレータ4
21の十入力電圧レベルを下げてコンパレータ421が
ラッチ状態に入るのを防止する。
During this discharge, the comparator 4 is connected by the diode 426.
21 to prevent comparator 421 from entering the latched state.

第4図■rにはタイマーコンテ゛ンサ427のランプ波
形Vrを示す。
FIG. 4(r) shows the ramp waveform Vr of the timer capacitor 427.

ランプ信号■rは第2のコンパレータ428の一人力端
子に加え、入力検知回路43からパルス幅制御信号■p
と比較し、PWM信号VWを得る。
In addition to the ramp signal ■r being sent to the single-power terminal of the second comparator 428, the pulse width control signal ■p is also sent from the input detection circuit 43.
A PWM signal VW is obtained.

コンパレータ428はオープンコレクタで抵抗429は
負荷抵抗である。
Comparator 428 is an open collector, and resistor 429 is a load resistor.

PWM信号VWは第2のNANDゲート440に加えら
れ、発振起動停止制御回路45の出力信号とのNAND
信号Veは同期パルス発生回路41のNANDゲート4
15に加えられる。
The PWM signal VW is applied to the second NAND gate 440 and is NANDed with the output signal of the oscillation start/stop control circuit 45.
The signal Ve is the NAND gate 4 of the synchronization pulse generation circuit 41.
Added to 15.

NANDゲート440の出力信号Veはインバータ44
1を介してパルスドライブ回路46に加えられるもので
、信号VeがLOレベルの時パワースイッチ半導体33
にドライブ信号が加えられる。
The output signal Ve of the NAND gate 440 is sent to the inverter 44.
1 to the pulse drive circuit 46, and when the signal Ve is at the LO level, the power switch semiconductor 33
A drive signal is applied to the

信号VeがI,oレベルの時には、NANDのゲート4
15の出力信号Vtは必らずHiレベルとなるのでPW
M回路42には同期信号は加えられない。
When the signal Ve is at the I, o level, the NAND gate 4
Since the output signal Vt of No. 15 is always at Hi level, PW
No synchronizing signal is applied to M circuit 42.

第3図に示すランプジエネレー夕はコンパレータ421
の十入力端子を強制的にI,oレベルにすることにより
、同期発振するものである。
The lamp generator shown in FIG.
Synchronous oscillation is performed by forcibly setting the input terminals of 10 to I and o levels.

なお、第3図において、第2のコンパレータ428の+
、一人力を反対に接続し、その出力信号を直接第1のN
ANDゲート415に直接加えてもよいことは明らかで
゛ある。
In addition, in FIG. 3, the + of the second comparator 428
, one power is connected in reverse and its output signal is directly connected to the first N
It is clear that it may be applied directly to AND gate 415.

以上述べた如く、本考案は同期発振するPWM回路の同
期信号を安定に得るもので、特にPWMパルス幅を常に
一定にすることができ、インバータ回路の発振を安定に
することができる。
As described above, the present invention stably obtains a synchronizing signal for a PWM circuit that performs synchronous oscillation. In particular, the PWM pulse width can always be kept constant, and the oscillation of an inverter circuit can be stabilized.

特にLC共振を利用したインバータ回路においてはLC
共振と同期して発振させる必要があり、誤動作によりパ
ワースイッチング半導体lのパルス幅が広がると破壊の
恐れがあるが、信頼:性向上の点、非常に優れている。
Especially in inverter circuits using LC resonance, LC
It is necessary to oscillate in synchronization with resonance, and there is a risk of destruction if the pulse width of the power switching semiconductor 1 widens due to malfunction, but it is extremely superior in terms of improved reliability.

特に従来の発振制御回路は直接負荷電流を検出して、負
荷電流を制御していたが、本考案は同期信号発生回路と
、同期信号に同期して発振するランプジエネレー夕を含
むパルス幅制御回路により発振制御するもので、回路が
簡単になり、かつ価格を下げ、信頼性を向上させること
ができ、安価な周波数変換装置を構或できる。
In particular, conventional oscillation control circuits directly detect the load current and control the load current, but the present invention uses a pulse width control circuit that includes a synchronous signal generation circuit and a lamp generator that oscillates in synchronization with the synchronous signal. Since the oscillation is controlled, the circuit can be simplified, the cost can be reduced, and the reliability can be improved, and an inexpensive frequency conversion device can be constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例における周波数変換装置の回
路図、第2図は同装置に用いる制御回路のブロック図、
第3図は第2図の具体回路図、第4図は第2図の回路の
各部波形図である。 1・・・・・・低周波交流電源、2・・・・・・整流回
路、3・・・・・・インバータ回路、4・・・・・・制
御回路、31・・・・・・共振用インダクタ、32・・
・・・・共振用コンデンサ、33・・・・・・パワース
イッチング半導体。
FIG. 1 is a circuit diagram of a frequency conversion device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a control circuit used in the device.
3 is a specific circuit diagram of FIG. 2, and FIG. 4 is a waveform diagram of each part of the circuit of FIG. 2. 1...Low frequency AC power supply, 2...Rectifier circuit, 3...Inverter circuit, 4...Control circuit, 31...Resonance Inductor for 32...
... Resonance capacitor, 33... Power switching semiconductor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 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
ンダクタと共振用コンデンサ及びパワースイッチング半
導体よりなり、前記制御回路は、前記インバータ回路の
共振波形に同期したパルスを発生させる同期パルス発生
回路と、この同期パルス発生回路の出力に接続されパル
ス幅を制御するパルス幅制御回路と、このパルス幅制御
回路の出力に接続され前記パワースイッチング半導体を
オンオフさせるパルスドライブ回路とを備え、前記パル
ス幅制御回路あるいは前記パルスドライブ回路の出力信
号を前記同期パルス発生回路に帰還するように接続し、
前記パワースイッチング半導体が導通状態の時、前記同
期パルスを禁止する構戒とした周波数変換装置。
The inverter circuit is composed of an inverter circuit that converts DC power into high-frequency power, and its control circuit. The inverter circuit is composed of a resonant inductor, a resonant capacitor, and a power switching semiconductor, and the control circuit is synchronized with the resonant waveform of the inverter circuit. a synchronous pulse generation circuit that generates a pulse, a pulse width control circuit that is connected to the output of the synchronous pulse generation circuit and controls the pulse width, and a pulse that is connected to the output of the pulse width control circuit that turns on and off the power switching semiconductor. a drive circuit, connected to feed back the output signal of the pulse width control circuit or the pulse drive circuit to the synchronization pulse generation circuit,
A frequency conversion device configured to prohibit the synchronization pulse when the power switching semiconductor is in a conductive state.
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