JPS6074380A - Induction heating cooking device - Google Patents

Induction heating cooking device

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JPS6074380A
JPS6074380A JP18334383A JP18334383A JPS6074380A JP S6074380 A JPS6074380 A JP S6074380A JP 18334383 A JP18334383 A JP 18334383A JP 18334383 A JP18334383 A JP 18334383A JP S6074380 A JPS6074380 A JP S6074380A
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JP
Japan
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circuit
transistor
signal
rate
voltage
Prior art date
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Application number
JP18334383A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6310880B2 (en
Inventor
荻野 芳生
巧 水川
誠一 谷口
正則 松田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6074380A publication Critical patent/JPS6074380A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭において使用する周波数変換装置を備
えた誘導加熱調理器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an induction heating cooker equipped with a frequency conversion device for use in general households.

従来例の構成とその問題点 加熱コイルと共振コンデンサの共振回路を半導体のスイ
ッチング素子で励振するインバータを備えた従来の誘導
加熱調理器は、スイッチング素子がオフした後に発生す
る素子端子間の電圧が、」=記共振回路の並列共振現象
により再び零になるのを検出した後、スイッチング素子
へ再び所定の時間巾の導通信号を発生していた。それに
よりスイッチング素子が導通する時のスイッチング損失
を低減することが可能となるが、素子端子電圧が共振作
用で零にならなければ発振を継続することが出来なかっ
た。具体的に述べるとインバータの11荷は使用される
鍋であるが、形状・材質・位置64によって電気的には
極めて多様な負荷変動となる。
Conventional configuration and its problems In a conventional induction heating cooker equipped with an inverter that excites a resonant circuit of a heating coil and a resonant capacitor with a semiconductor switching element, the voltage between the element terminals that occurs after the switching element is turned off is After detecting that the signal becomes zero again due to the parallel resonance phenomenon of the resonant circuit, a conducting signal of a predetermined time width is generated again to the switching element. Although this makes it possible to reduce switching loss when the switching element conducts, oscillation cannot be continued unless the element terminal voltage becomes zero due to resonance. To be more specific, the 11 loads of the inverter are pots that are used, and depending on the shape, material, and position 64, electrical load fluctuations vary widely.

しかしスイッチング素子端子の電圧が所定値以上に低下
した事を検出したシ、あるいはスイッチング素子(フラ
イホイールダイオードを含む)の電流が逆方向に流れる
のを検出する事によって再度導通信号を発生する制御方
式の従来例では、あらゆる負荷条件においても必らず電
圧が零になる様に加熱コイルと鍋との結合を考慮したイ
ンバータでなければ発振停止に陥いる危険性があった。
However, a control method generates a conductive signal again by detecting that the voltage at the switching element terminal has decreased to a predetermined value or more, or by detecting that the current in the switching element (including the flywheel diode) flows in the opposite direction. In the conventional example, there was a risk of oscillation stopping unless the inverter was designed to connect the heating coil to the pot so that the voltage would always be zero under all load conditions.

もちろん、使用に供される全ての鍋に対して安全に動作
するか否かの設計確認は物理的に不可能であるので、安
全係数を持たせた設計のために加熱コイルと鍋との結合
を悪くして負荷変動を緩和する方法を採っていた。
Of course, it is physically impossible to confirm whether the design will work safely for all pots that will be used, so the combination of the heating coil and the pot should be designed with a safety factor. The method used was to reduce the load fluctuation by making the load worse.

しかし、そのためには加熱コイルに必要以上の電流を流
さなければ同一の出力が得られず効率その他を改善する
障害となっていた。
However, in order to do so, the same output cannot be obtained unless more current than necessary is passed through the heating coil, which poses an obstacle to improving efficiency and other aspects.

発明の目的 本発明はこのような従来の問題を解決しインバータの発
振動作の安定性向上と機器の効率向上を図つ〜誘導加熱
調理器を提供するものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention solves these conventional problems and provides an induction heating cooker that improves the stability of the oscillation operation of the inverter and the efficiency of the device.

発明の構成 本発す」の誘導加熱調理器は、商用電源に接続されたチ
ョークコイルとフィルタコンデンサからなるフィルタ回
路とフィルタコンデンサの両端に接続された加熱コイル
と共振コンデンサの共振回路を励振する半導体スイッチ
ング素子から成る周波数変換回路と、半導体スイッチン
グ素子の端子電圧の変化率を検出する変化率検出回路と
、ぞの11圧変化率が2度目の零に達した時に信号を発
生するトリガ回路と、そのトリガ回路の出力に接続され
て、半導体スイッチング素子へ所定の時間11」のオン
信号を供給する駆動回路とから構成さJtている。
Composition of the Invention The induction heating cooker of this invention uses semiconductor switching to excite a filter circuit consisting of a choke coil and a filter capacitor connected to a commercial power source, and a resonant circuit of a heating coil and a resonant capacitor connected to both ends of the filter capacitor. a frequency conversion circuit consisting of an element, a rate-of-change detection circuit that detects the rate of change of the terminal voltage of the semiconductor switching element, a trigger circuit that generates a signal when the rate of change of pressure reaches zero for the second time, and and a drive circuit connected to the output of the trigger circuit to supply an ON signal for a predetermined period of time 11'' to the semiconductor switching element.

実施例の説明 以下、添附図面に基づいて本発明の一実施例について説
明する。第1図及び第2図において商用電源1にスイッ
チ2を介して接続された整流器3の整流出力端子には、
チョークコイル4とフィルタコンデンサ5から成るフィ
ルタ回路が接続さ、ltでいる。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In FIGS. 1 and 2, the rectifier output terminal of the rectifier 3 connected to the commercial power supply 1 via the switch 2 has a
A filter circuit consisting of a choke coil 4 and a filter capacitor 5 is connected.

さらにフィルタコンデンサ5には加熱コイル6と共振コ
ンデンサ7の並列共振回路と、NPN)・ランジスタ8
とフライホイルダイオード9の逆\1【列回路の直列回
路が接続されており周波数変換か!。
Furthermore, the filter capacitor 5 includes a parallel resonant circuit of a heating coil 6 and a resonant capacitor 7, and a transistor 8 (NPN).
And the inverse of flywheel diode 9 \ 1 [The series circuit of the column circuit is connected and frequency conversion! .

置20を構成している。トランジスタ8の11111;
 J”l+l:圧v1 は変化率検出回路10へ入力さ
れ、■1 の変化率が零になる毎にトリガ回路11へ出
力を発生ずる。トリガ回路11は変化率検出回路1oの
2度目の出力に同期して駆動回路12へ出力を発生し、
その後、所定のパルス巾の駆動信号をトランジスタ8の
ベース端子に供給する。
20. 11111 of transistor 8;
J"l+l: Pressure v1 is input to the rate of change detection circuit 10, and every time the rate of change of ■1 becomes zero, an output is generated to the trigger circuit 11. The trigger circuit 11 is the second output of the rate of change detection circuit 1o. generates an output to the drive circuit 12 in synchronization with
Thereafter, a drive signal with a predetermined pulse width is supplied to the base terminal of the transistor 8.

第2図は第1図の実施例のブロック図をさらに具体的に
説明するものであり、以下、各部の波形を図示した第3
図とともに各部の動作について説明する。商用電源1に
接続された変成器13はセンタタップを有する2次巻線
を有しており、それぞれ整流ダイオード14,15、平
滑コンデンサ16.17、定電圧ダイオ−1’18.1
9によシ正負の2電源を供給し、その中点はトランジス
タ8のエミ・ツタに接続されている。変化率検出回路1
0を構成するコンデンサ101と直列接続された2つの
抵抗102,103の微分回路はトランジスタ8の端子
間に接続されており、抵抗102゜103の中点に接続
されたコンパレータ106の入力端子に■1 の微分波
形を入力する。
FIG. 2 explains the block diagram of the embodiment shown in FIG. 1 in more detail.
The operation of each part will be explained with reference to the figures. The transformer 13 connected to the commercial power supply 1 has a secondary winding with a center tap, and each has a rectifier diode 14, 15, a smoothing capacitor 16.17, and a voltage regulator diode 1'18.1.
Two power supplies, positive and negative, are supplied to the transistor 9, and the midpoint thereof is connected to the emitter and ivy of the transistor 8. Change rate detection circuit 1
A differential circuit consisting of two resistors 102 and 103 connected in series with a capacitor 101 constituting 0 is connected between the terminals of the transistor 8, and is connected to the input terminal of the comparator 106 connected to the midpoint of the resistors 102 and 103. Input the differential waveform of 1.

又、コンパレータ106の他の入力端子には、負電源間
に接続された2つの分圧抵抗104,105により一定
の負電圧が基準電圧として供給さtlでいる。
Further, a constant negative voltage is supplied as a reference voltage to the other input terminal of the comparator 106 by two voltage dividing resistors 104 and 105 connected between the negative power supply.

ここでvl はトランジスタ8のオフ時に発生ずる電圧
で、加熱コイル6と共振コンデンサ7の並列共振回路に
より、第3図aのように、振動波形となるので抵抗10
3に表わされる微分電圧波形は第3図すとなる。同図で
一点鎖線はコンパl/ −タ106の基準電圧を示して
いる。コンパレータ106の出力信号第3図Cは抵抗1
07でプルアップされて変化率検出回路10の出力信号
としてトリガ回路11を構成するD−フリ・ノプノ1y
 ノブ111(以下D−F/F)のクロ、り端子に供給
されるが、第3図bK示すコンパレータ106の入力信
号で判る様に■1 の変化率(dV1/di )か零と
なる点でコンパレータ106の出力信シづrl、py−
転し、第2図実施例の回路ではトランジスタ8がオフし
た後、二度目にdV1/dtが零となる点てはコンパレ
ータ106の出力は低から高へ変化1−る。D−F/F
111は日本電気個)製のUPD4013BC等の市販
されているICが使用でき、そのQ出力端子とD端子は
接続されている。D=F/F111はクロック入力の立
上り時のD端子信号を読み取りQ端子にその反転出力を
発生させるので、前述のように2度目のdV1/dt 
が零となる点(第3図Cの立上がり時)で出力Q(第3
図d)が反転する。第3図Cで立上シ波形の後、細い負
パルスが発生するのは、後述のようにdV1/d t 
−oを検出してトランジスタ8を導通させた時にvl 
が零に低下しそのためコンパレータ106の入力電圧が
dV1/dt(Oの信号となるためであり、そのパルス
巾は主にトランジスタ8のターンオン時間となシ約1〜
3μs程度である。この様にトランジスタ8のターンオ
ンに際し、D−F/F 111のクロ・7り入力には2
度の立上シ点が短時間に発生するため、そのQ出力信号
は第3図dのように細巾パルスとなシ、駆動回路12を
構成する単安定マルチバイブレータ121のトリガ端子
へと接続されている。この単安定マルチバイブレータ1
21はトランジスタで構成された一般的なものでも良い
が、ことでは日本電気■製のUPD 4528B Cを
用いている。
Here, vl is the voltage generated when the transistor 8 is off, and due to the parallel resonant circuit of the heating coil 6 and the resonant capacitor 7, it becomes an oscillating waveform as shown in Figure 3a.
The differential voltage waveform shown in FIG. 3 is as shown in FIG. In the figure, the dashed line indicates the reference voltage of the comparator 106. The output signal of the comparator 106 in FIG.
07 and constitutes the trigger circuit 11 as the output signal of the rate of change detection circuit 10.
The voltage is supplied to the black terminal of the knob 111 (hereinafter referred to as D-F/F), but as can be seen from the input signal of the comparator 106 shown in FIG. The output signal of the comparator 106 is rl, py-.
On the other hand, in the circuit of the embodiment of FIG. 2, the output of the comparator 106 changes from low to high the second time dV1/dt becomes zero after the transistor 8 is turned off. D-F/F
111, a commercially available IC such as UPD4013BC manufactured by Nippon Electric Corporation can be used, and its Q output terminal and D terminal are connected. D=F/F111 reads the D terminal signal at the rising edge of the clock input and generates the inverted output at the Q terminal, so as mentioned above, the second dV1/dt
At the point where Q becomes zero (at the rise of C in Figure 3), the output Q (the third
Figure d) is reversed. The reason why a narrow negative pulse is generated after the rising waveform in Figure 3C is due to dV1/d t as described later.
-o is detected and transistor 8 is turned on, vl
This is because the input voltage of the comparator 106 becomes a signal of dV1/dt(O), and the pulse width is mainly the turn-on time of the transistor 8, which is about 1 to 1.
It is about 3 μs. In this way, when transistor 8 is turned on, 2
Since the rising point of the temperature occurs in a short period of time, the Q output signal is a narrow pulse as shown in FIG. has been done. This monostable multivibrator 1
21 may be a general transistor made of transistors, but in particular, UPD 4528B C manufactured by NEC Corporation is used.

単安定マルチバイブレータ121はトリガ信号(第3図
d)に対し第3図eのように外信けの抵抗128とコン
デンサ129で定まる所定のパルス巾T1 の出力を発
生し、抵抗122を介してトランジスタ125ヘベース
電流を供給する。トランジスタ125で反転された信号
は再度出力トランジスタ127で反転・増巾されトラン
ジスタ8へ抵抗126を介してベース電流を流す。第3
図fにトランジスタ8のコレクタ電流を示す。そしてT
1 時間後には出力トランジスタ127がオンしてトラ
ンジスタ8に逆バイアスを印加してオフせしめ、再び振
動性の■1 を発生せしめる。従−3て周波数変換装置
2oの動作周波数は加熱コイル6と共振コンデンサ7の
共振周波数(固定)と駆動回路12の出力パルス巾(T
1)で決定され、T1を長くする程、加熱コイル6には
大きな高周波iZL流が流れるのでT1 を制御するこ
とにより、誘導加熱出力を可変することが可能である。
The monostable multivibrator 121 generates an output with a predetermined pulse width T1 determined by a resistor 128 and a capacitor 129 of the external signal as shown in FIG. 3e in response to the trigger signal (FIG. 3d), Supplying base current to transistor 125. The signal inverted by the transistor 125 is again inverted and amplified by the output transistor 127, and a base current flows to the transistor 8 via the resistor 126. Third
Figure f shows the collector current of transistor 8. And T
After one hour, the output transistor 127 is turned on and a reverse bias is applied to the transistor 8, turning it off, and the oscillatory 1 is generated again. The operating frequency of the frequency converter 2o is determined by the resonant frequency (fixed) of the heating coil 6 and the resonant capacitor 7 and the output pulse width (T) of the drive circuit 12.
1), and the longer T1 is, the larger the high frequency iZL flow flows through the heating coil 6, so by controlling T1, it is possible to vary the induction heating output.

以上の動作説明でも判る様にトランジスタ8Cj、端子
電圧が最低の時にターンオンするので、スイ・・チング
損失が最少で動作することになり、小型・安価なもので
良く、又、発熱量が少ないので冷却ファンの性能を落す
ことによる静音化や、放熱フィンの小型化による製品の
小型・薄型化を達成することが可能となる。
As can be seen from the above explanation of operation, the transistor 8Cj turns on when the terminal voltage is at its lowest, so it operates with the least switching loss, so it can be small and inexpensive, and it generates less heat. It is possible to reduce noise by lowering the performance of the cooling fan, and to make the product smaller and thinner by making the radiation fins smaller.

以上、半導体スイッチング素子として、トランジスタ8
を用いた実施例で説明したが、トランジスタの代わりに
GTO(ゲートター/オフサイリスタ)やFET(電界
効果型トランジスタ)など、制御信号でオン・オフを制
御できる素子であれば何らの制限はない。又、共振コン
デンサ7がトランジスタ8に並列接続されても動作に変
わりはない。
As described above, the transistor 8 is used as a semiconductor switching element.
Although the embodiment has been described using a transistor, there is no restriction at all as long as it is an element that can be turned on and off by a control signal, such as a GTO (gateter/off thyristor) or a FET (field effect transistor) instead of a transistor. Further, even if the resonant capacitor 7 is connected in parallel to the transistor 8, the operation remains the same.

発明の効果 本発明の誘導加熱調理器によれば、次のようなすぐれた
効果を得ている。
Effects of the Invention According to the induction heating cooker of the present invention, the following excellent effects are obtained.

1 被加熱物の形状・材質によらず、半導体スイッチン
グ素子の損失が常に最少になる様に動作するので、機器
の小型・静音化・低価格化が図れる。
1. Regardless of the shape or material of the object to be heated, the semiconductor switching element always operates in such a way that the loss is minimized, so the device can be made smaller, quieter, and less expensive.

2 被加熱物の形状・材質の変動に対して、常に発振条
件が存在するので発振停止や異常発振現象が発生せず安
定な機器を供給できる。
2. Because oscillation conditions always exist despite variations in the shape and material of the heated object, stable equipment can be provided without oscillation stoppage or abnormal oscillation phenomena.

3 電圧の二度目の最少点を検知して半導体スイッチン
グ損失を駆動するため、鍋材質等に」。
3. In order to detect the second minimum point of voltage and drive semiconductor switching loss, such as pot material.

シ加熱コイルのインダクタンスが飽和特性を持ち振動電
圧が非正弦波(ひずみ波)であっても正確に最少点で点
弧されて、スイッチング損失が最少となる。
The inductance of the heating coil has saturation characteristics, and even if the oscillating voltage is a non-sinusoidal wave (distorted wave), it will be ignited accurately at the minimum point, and switching loss will be minimized.

4 構成が簡単であり信頼性が高い。4. Simple configuration and high reliability.

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

第1図は本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器のブロ
ック図、第2図は同回路図、第3図は第2図の動作説明
を示す波形図である。 6・・°°“加熱コイル、7・・・・・・共振コンデン
サ、8・・・・・半導体スイッチング素子(トランジス
タ)、10・・・・・・変化率検出回路、11 ・・ト
1ツガ[−711路、12・・・・・駆動回路、20・
・ 周波数変換装置、。
FIG. 1 is a block diagram of an induction heating cooker showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram thereof, and FIG. 3 is a waveform diagram showing an explanation of the operation of FIG. 2. 6...°°" heating coil, 7... resonant capacitor, 8... semiconductor switching element (transistor), 10... rate of change detection circuit, 11... to1tsuga [−711 path, 12...drive circuit, 20...
・Frequency conversion equipment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 商用電源に接続されたチョークコイルとフィルタコンデ
ンサから成るフィルタ回路およびフィルタコンデンサの
両端に接続された加熱コイルと共振コンデンサとその共
振回路を励振する半導体スイッチング素子からなる周波
数変換装置と、半導体スイッチング素子の端子電圧の変
化率を検出する変化率検出回路と、その電圧変化率が2
度目の零に達した時に信号を発生するトリガ回路と、そ
のトリガ回路の出力に接続されて、半導体スイッチング
素子へ所定の時間巾のオン信号を供給する駆動回路から
なる誘導加熱調理器。
A frequency conversion device consisting of a filter circuit consisting of a choke coil and a filter capacitor connected to a commercial power supply, a heating coil connected to both ends of the filter capacitor, a resonant capacitor, and a semiconductor switching element that excites the resonant circuit; A rate-of-change detection circuit that detects the rate of change of terminal voltage, and a voltage change rate of 2
An induction heating cooker comprising a trigger circuit that generates a signal when the temperature reaches zero, and a drive circuit that is connected to the output of the trigger circuit and supplies an on signal of a predetermined duration to a semiconductor switching element.
JP18334383A 1983-09-30 1983-09-30 Induction heating cooking device Granted JPS6074380A (en)

Priority Applications (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109585A (en) * 1990-08-29 1992-04-10 Zojirushi Corp Induction heating device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04109585A (en) * 1990-08-29 1992-04-10 Zojirushi Corp Induction heating device

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