JPS6020488A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は共振型シングルエンディッドインハータを用い
た誘導加熱調理器に関し、特に磁気飽和型トランスを使
用した電流帰還型の自励発振を行わせることにより、ス
イッチングトランジスタの駆動を効率よく行わせ得、ま
た入力電力調整幅を広くなし得る誘導加熱調理器を提案
するものである。

第１図は本願出願人の提案に係る特願昭５７−１００４
５８号の誘導加熱調理器に用いたインバータ回路を示し
ている。

交流全波整流してｆＪられる脈流状の直流電圧が平滑コ
ンデンサＣ】を介して誘導加熱コイルし及び共振コンデ
ンサＣ２の直列共振回路に与えられており、コイルＬ及
びコンデンジ゛Ｃ２の接続点は電流帰還型の磁気飽和ト
ランスＴの１次巻線Ｎ１を介して１−ランジスタＱ、の
コレクタに接続され、そのエミッタをコンデンサＣ２の
他端子に接続しである。トランジスタＱ、には逆並列に
フライボイルダイオードＤ１が接続されている。従っ゛
ζ前記１次巻線Ｎ１にはトランジスタＱ、のコレクタ電
流及びダイオードＤ１の電流が流れる。従ってトランジ
スタＱ２のベースに連なるトランスＴの２次巻線Ｎ２に
はそれに応じた電流が流れることニナリ、また、１次巻
線ＮＩ及びコイルＬ間に介装した変流器ＣＴにもそれに
応した電流が流れることになる。２次を線Ｎ２の他〃１
）はダイオード’　Ｄ　２のカソードに連なり、そのア
ノードはｌ−ランジスタＱ１のエミッタに接続されてい
る。トランジスタＱｌのベースには起動用の抵抗Ｒ４が
接続されており、またそのベース・エミッタ間には磁気
リセットバイアス電流を与えるための抵抗Ｒ２が接続し
である。そしてダイオ−１”Ｄ２にはコンデンサＣ３が
並列接続されている。

２次巻Ｎ２に連なる３次巻線Ｎ３の他αｆｉｊとトラン
ジスタＱ１のエミッタとの間には１ヘランシスタＱ１側
をカソードとしてダイオードＤ３を介装しである。

前記変流器ＣＴの検出電流は電圧信号に変換されて比較
器ＣＯＭの」−入力端子にあたえられている。

また比較器ＣＯＨの一入力端子には定電圧ＶＢを抵抗Ｒ
：ｉ、Ｒ３の直列回路からなる分圧回路で分圧し得た電
圧を与えている。

比較器ＣＯＭ出力はトランジスタＱ２のベースにそのオ
ン５オフ制御信号として与えられている。

前記トランスＴの４次巻線Ｎ４ばダイオードブリッジか
らなる全波整流回路ＤＢに接続されており、その整流出
力をトランジスタＱ２のコレクターエミッタ間に与えて
いる。

次にこの回路の動作について説明する。まず起動抵抗Ｒ
１を介してトランジスタＱ１のベースに所定電圧を印加
する。これにより１−ランジスクＱ１は僅かに導通し、
これによってコレクタ電流１ｃか流れはじめる。このコ
レクタ電流１ｃはトランスＴの１次、２次巻線Ｎｌ、Ｎ
２の巻線比ｎｌ／ｎ２にてトランジスタＱｌのベース電
流１ｂとして正帰還され、トランジスタＱｌのコレクタ
電流を増加させるべく作用し、瞬時のうちにＩｂ／　Ｉ
ｃ＝　ｎ　＋　／　ｎ　２となる。この状態はトランス
Ｔが磁気飽和する迄続く。この間巻線Ｎ２には正側を２
９１点−ζ図示する極性の電圧が発生ずるがこの電圧は
トランジスタＱ１のベース・エミッタ間順方向電圧ＶＢ
Ｅと、ダイオードＤ、の順方向電圧ＶＤＦとの和電圧に
クランプされる。

而してトランス１゛は下記のＥＷＪＩによって磁気飽和
する。

ＥＷ−Δ１３ＸＡＸｎ１　ｘｉｏ’　（Ｖ／ｓｅｅ　）
ｇｅｔ次巻線Ｎ１に印加されるパルス電圧（Ｖ）Ｗ：１
次巻線Ｎ１に印加されるパルス幅（ｓｅｃ　）ΔＢ　：
コアの飽和磁束密度（ガウス）Ａ：コアの断面積 トランスＴの２次巻線Ｎ２の電圧■２は前述のようにＶ
ＢＩＥ＋Ｖ叶にクランプさ°ζいるので１次巻線Ｎ１の
電圧■１はＶｌ　＝ｎｌ　／ｎ２　（ＶＢＥ＋Ｖ叶）と
一定になる。ベース電流１ｂは巻線比ｎ　１／　ｎ　２
によって決まるので、ごれをｌ　／　ｈ　ＦＩＥ　（ｈ
　ＰＥはＩ・ランジスクＱ１の電流増幅率）より大きく
設定しておくことにより最適なベース電流が得られる。

トランス１゛が磁気飽和すると巻線Ｎ２には電圧が誘起
されなくなるのでトランジスタＱ１のへ一スにはコンデ
ンサＣ３の電圧（＝ＶＤＦ）が印加され逆バイアス電Ｅ
ｉＩ　ＢＲが流れ、これにより、ｌ・ランシスタＱ、は
ストレージ時間の短いターンオフ動作をする。これによ
りトランジスタＱ１のコレクタ電流１ｃはそのピーク値
以後０となる。このとき巻線Ｎ２の電圧■２は図示した
ところとは３ｇ：！極性となり、コイル電流１１ばコン
デンサＣ２との共振電流となる。この共振電流が′なく
なるとダイオードＤ１がオンしてその電Ｙｌｆ、ＩＤ１
が流れると巻線Ｎ３には図示したところとは逆極性の電
圧■３が発生する。この電圧Ｖ３ばダイオードＤ３の順
方向電圧をＶＤ３とすると Ｖ　３−Ｖ　ＤＦ　十Ｖ　Ｄ　３ にクランプされる。この間１次巻線Ｎ１には図示したと
ころとは逆極性の電圧が発生しているが、ダイオード電
流Ｉｌｌ、の導通期間が終了すると、巻線Ｎ１には図示
の極性の電圧Ｖｌが誘起され、これによって再びトラン
ジスタＱｌのベースに正帰還電流が流れ込んでトランジ
スタＱ１が瞬時に導通し、以下同様の動作が反復されて
発振が継続する。

次に変流器ＣＴ、／ｌ＜検出する電流による制御回路に
つき説明する。この制御回路は電源電圧が上昇し、又は
誘導加熱コイルＬの負荷となる鍋として例えばステンレ
ス鋼系の鍋が置かれた場合に動作して、１−ランジスタ
Ｑ、に過大電流が流れるのを防止する。

第２図はその動作説明のための波形図である。

第２図（Ａ）はコイル電流ＩＩを示しているが前述のよ
うに電源電圧が上昇したり、鍋が不適正なものとなると
トランジスタＱ１のコレクタ電流１ｃが増しこれに伴い
第２図（Ｂ）に示す変流器の１次側電流（巻線Ｎ１の電
流）も増加する。これに伴い比較器ＣＯＭの十入力電圧
〔第２図（Ｃ）〕も増加するので抵抗Ｒ２，Ｒ３にて比
較器ＣＯト１の一入力端子に与えられる比較基準電圧Ｖ
Ｉ＋肝を超えることとなり、その間比較器ＣＯＭ出力は
第２図（Ｄ）に示すようにハイレベルとなる。

このハイレベルの間トランジスタＱ２はオンするので全
波整流回路ＤＢは短絡され、ｌ−ランス゛ｌ゛の４次巻
線Ｎ、の端子間電圧は全波整流回路を構成する１つのダ
イオードの順方向電圧を例えば０．７ｖとすると、■、
４ｖとなる。

従って巻線Ｎ２の電圧■２は Ｖ２　＝１．４　Ｘ　Ｒ２／　ｎ　４ 但しＲ４は巻線Ｎ４の巻数でありＲ２＜Ｒ４と定めてお
く。（例えばＲ２−６〜８．ｎ＋　＝２０〜５０程度に
選択される。）となり、当初のクランプ電圧ＶＢＥ＋Ｖ
ＤＦ＝１．４Ｖよりも低くなる。このためトランジスタ
Ｑ１に正方向のヘ−スミ流を流すことが不能となり、コ
ンデンサＣ３の電圧が１−ランジスタＱ１のエミッタ・
ベース間に印加されるのでベース電流は逆方向となり〔
第２図（Ｅ）〕、トランジスタＱ１がターンオフする。

これに伴いトランジスタＱ１のコレクタ電流が減少し、
変流器ＣＴの電流も０となり、比較器ＣＯＨの出力はロ
ーレベルに転し、トランジスタＱ２はオフとなる。

これにより巻線Ｎ４に生じる電圧Ｖ４ば全波整流回路Ｄ
Ｂのクランプ電圧から解放されることになる。

以上のように第１図に示す回路は１〜ランジスタＱ１を
過大電流から保護しつつ安定した発振を継続させること
ができる。

然るところ、トランジスタＱ１のオン期間は前述の如く
トランジスタの磁気飽和特性によって定まり、また、入
力電力を制御する必要上、コレクタ電流を検出してその
オン期間を制御しているので、その変化幅を大きくとる
ことができない。第３図はトランジスタＱ゛２のオン、
オフのタイミング（又は比較器ＣＯＭ出力のハイ、ロー
′のタイミング）とコイル電流１１の変化の状態を示し
ている。

入力電力調整を目的としてトランジスタＱ２のベースに
連なる回路の定数、例えば抵抗Ｒ２又はＲ３の値を変更
すると１−ランジスクＱ２がオンするタイミングはこれ
に追随して変化するが、トランジスタＱ＋がオフするタ
イミング（トランジスタＱ２がオフするタイミングに一
致）はそれに追随する変化をしない。つまり図示のよう
にトランジスタＱ２のオンタイミングが早いもの程オン
期間が長くなり、入力電力調整幅を大きくするこたがで
きない。こればトランジスタＱ１のオン期間が短い（ト
ランジスタＱ２のオンタイミングが早い）場合にはコン
デンサＣ３の蓄積電荷が少く、トランジスタＱｌをオフ
させる迄の時間１＜Ｉ＝くなる仲間を示すからである。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トラ
ンジスタＱ１のターンオフ回路を設りて上述した如き難
点を解消した誘導加熱調理器をｊＩ供することを目的と
する。

以下本発明を図面に基き詳述する。

第４図は本発明に係る誘導加熱調理器の要部回路図であ
り、第１図に示す回路と同一のものには同符号を付しで
ある。

即ち直流電源は平滑コンデンサＣ１を介して誘導加熱コ
イルし及び共振コンデンサＣ２のｉ？ｔＪＪ共振回路に
接続されており、コンデンサＣ２には磁気飽和トランス
Ｔの１次巻線Ｎｌ及びトランジスタＱ１の直列回路が並
列接続され、トランジスタＱ１にはフライボイルダイオ
ード１つ１が逆並列接続されている。トランスＴの４次
巻線Ｎ４はダイオードブリッジからなる全波整流回路Ｄ
Ｂを介してトランジスタＱ２に接続されており、このト
ランジスタＱ２のベースには、巻線Ｎ１に流れる電流を
検出する変流器ＣＴにて検出した電流に基いたスイッチ
ング制御信号を与えるべくなしてあり、その回路構成は
第１図に示すものと全く同様であり比較器ＣＯＭ等によ
って構成されている。トランス１゛の同極性の２次巻線
Ｎ２．Ｎ３は連続的に巻回されており、巻線Ｎ２の一θ
ｌｉｔはアノ−Ｆをを線Ｎ２の端子側としたダイオード
Ｄ４を介してトランジスタＱ、のベースに連なり、そ−
の他端はカソードを巻線Ｎ２の端子側としたダイオード
Ｉ）２を介してトランジスタＱ１のエミッタに連なって
いる。

ダイオード’　Ｄ　４のアノードはＰＮＰｌ−ランジス
タＱ３のベースに接続され、カソードは同じく１ミツタ
に接続されている。トランジスタＱ２のニルククば逆極
性の電圧印加電源となる電解コンデンサＣ７の〜側に連
なってでいる。これに対してトランジスタＱ１のエミッ
タはコンデンサＣ４の＋側に連なっている。ダイオード
Ｄ２にはコンデンサＣ３が並列接続されている。

３次巻線Ｎ３の一方の端子は巻線Ｎ２と共通となっ−ζ
いるが他方の百１１１子はダイオードＬ）３のアノード
に接続してあり、カソードをトランジスタＱ１のエミッ
タに接続しである。

コイルしには負電圧印加電源のための１〜ランスＴ２の
１次巻線Ｎ２１を接続してあり、その２次巻線Ｎ２２は
ダイオードブリッジを用いてなる全波整流回路ＤＢ２を
介して前記コンデンサＣ４に接続されている。

次にこの回路の動作を第５図の波形図に基き説明する。

トランジスタＱ１がオンしているタイミングについてみ
ると、そのベース電流ＩＢＭ（第５図（Ｃ）〕はダイオ
ードＤ、を介して供給される。このためトランジスタＱ
３はオフしている。

これに対してＩ−ランスＴが磁気飽和するか又はトラン
ジスタＱ１のコレクタ電流値が増したことによって、ト
ランジスタＱ２がオンすると前述したところにより巻線
Ｎ２の端子間電圧ばＱｖ近くになり、トランジスタＱ１
のエミッタ・ベース間にコンデンサＣ３の電圧が印加さ
れ、１〜ランジスタＱ３のエミッタ・ベース間を介して
逆電流ＩＢ２〔第５図（Ｄ）〕が流れる。そうするとト
ランジスタＱ３がオンとなり、コンデンサＣ１の電圧Ｖ
ＩＩがトランジスタＱｌのエミッタ・ベース間に逆極性
で与えられ、第５図は（Ｅ）に示すように大きな逆電流
ＩＢ３が流れる。

これによってトランジスタＱ１がターンオフすることに
なる。その他第５図（Δ）にはコイルＬの電流、同じく
　（Ｂ）には１−ランジスタＱ２のオン、オフ信号を示
している。

以上のように本発明器による場合はトランジスタＱ１の
ターンオフに必要な電流を逆極性の電圧源、１−肥大雄
側ではコンデンサ０４等によって得ているのでトランジ
スタＱ１のオフ遅れ、オフ失敗がなくなる。つまり、ト
ランジスタＱ２がオンするとそのオンタイミングに拘ら
ず一定期間後にトランジスタＱ、がオフすることになる
ので、トランジスタＱ２のベースに連なる回路素子の回
路定数等の調整により、１−ランジスタＱ、のオン期間
の変化幅を従来よりも広く選択できる。換言すれば比較
器ＣｏＨの一入力端子に連なる抵抗器ｒ＜ｚ又はＲ３の
調整による入力電力調整幅を広くとることが可能となる
。

なお１−ランジスタＱ、をり一ンオフするための電源と
しては実施例の如きコンデンサＣ４に限るものではない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願発明の誘導加熱調理器の要部回路図、第２
図はその動作説明のための波形図、第３図はその問題点
を説明するための波形図、第４図は本発明の誘導加熱調
理器の要部回路図、第５図はその動作説明図である。 Ｌ・・・誘導加熱フィル　Ｃ２・・・共振コンデンサＣ
３，Ｃ１・・・コンデンサ　Ｔ・・・磁気飽和トランス
Ｑ＋　、Ｃ２、Ｑｌ・・・トランジスタ　Ｄｌ、Ｄ２゜
Ｄ３．Ｄ４・・・ダイオ−１’　ＣＴ・・・変流器特許
出願人　三洋電機株式会社 代理人弁理士　河　野　登　夫 第　２　図 第　３　口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直流電源間に接続された誘導加熱コイル及び共振コ
   ンデシ市−よりなる直列共振＠路と、前記共振コンデン
   サに並列的に接続されたトランジスタと、該トランジス
   タのコレクタに流れる電流を該トランジスタのベース電
   流として帰還する磁気飽和トランスと、該磁気飽和トラ
   ンスから前記トランジスタのベースへの帰還回路中に介
   装してあり、前記トランジスタのターンオフを早めるべ
   く逆極性のベース電圧を印加する電圧印加回路とを具備
   することを特徴とする誘導加熱調理器。