JPS61140093A - 電磁調理器の出力制御回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁調理器の駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

高周波の磁力線を発生させて、鋳鉄や軟鉄の鍋における
鉄損発熱を利用して調理を行うようにした電磁調理器が
商品化されている。第６図はこのような電磁調理器の駆
動回路図で、整流器ｌ及び平滑コンデンサ２から成る電
源部を通して得られた直流電圧ｈｖｒ加熱コイルしに与
えられ、このコイルと直列に結合されたコンデンサＣの
他端が、ダンパーダイオードＤ１、Ｄ２を備えるＳＥＰ
Ｐ構成のトランジスタ対Ｔ１、Ｔ２によってスイッチン
グ駆動されることにより、誘導加熱電流がコイルしに流
され、鍋３等の負荷が加熱される。

トランジスタＴ１、Ｔ２には、その負荷のＬＣ共振周波
数にほぼ対応する周波数の駆動パルスが、互いに逆相で
与えられる。ＳＥＰＰ回路では、トランジスタのオフ時
に加わるコレクタ・エミッタ間電圧は、はぼ整流出力電
圧程度である。一方、電磁調理器で良く用いられている
単一トランジスタによるスイッチング方式（この場合に
は負荷はＬＣ並列回路となる）では、トランジスタに加
わる逆起電圧は電源電圧の５〜１０倍にもなる。従って
電磁調理器のような高周波、大電流を扱う機器では、Ｓ
ＥＰＰ方式が有利である。しかし負荷が共振回路である
ため、それに伴う問題点もある。

第７図は第６図の駆動回路に用いられる発熱量（出力）
制御回路であって、負荷回路に挿入されたコイル等の検
出素子Ｓで負荷電流ＩＬを検出し、コントロール回路４
にて出力コントロールボリュームＶＲによって設定され
た出力値（ワット）と検出値とを比較対照させて、デユ
ーティコントロール回路５に第８図Ａのようなデユーテ
ィ信号を出力し、デユーティＰＩ／Ｐを変え、第８図Ｂ
のように負荷電流の平均値を制御して発熱量の加減を行
っている。この場合、例えば周期Ｐが３秒でデユーティ
比を５０％（１，５秒ずつオン・オフ）とすると、出力
は最大時の半分に制御される。

しかし平均値では出力をコントロールできても、最大ピ
ーク電流値は変わらないので、大電流のピークと零との
オンオフの繰り返しにより、屋内の電灯線に結合された
電気器具に悪影響を与える。

また実際の調理においても、負荷（鍋）の熱容量が小さ
い場合や熱に敏感な調理物のときには、と−ク電流時の
最大入力に影響されて、微妙な加熱制御ができない欠点
があった。

また従来の別の出力コントロール方式として、高周波の
ドライブパルスの巾を変化させる方式が提藁されている
。即ち、第６図の駆動回路において、第９図及び第１０
図のように上側トランジスタＴ１へのパルス人力１を一
定に保ったまま、下側のトランジスタＴ２へのパルス人
力２のオン巾のみを変化させ、これによって第１１図の
ような電流を各トランジスタＴＩ、Ｔ２に流して、これ
らの合成電流で出力を制御している。なおトランジスタ
Ｔ１への入力１を変化させないのは、負荷のＬＣ共振周
波数が固定のため、ドライブパルスの周期Ｔも一定にす
る必要があるからである。

この方式では、パルス人力２を零から１００％まで可変
しても５０〜１００％の範囲でしか周波数コントロール
できない。更にトランジスタＴ２　　　　１に関しては
、共振周波数から外れてスイッチングされるため、振動
電流が流れて、負荷電流波形が第１１図のように乱れる
。これによって不要輻射、電灯線への妨害等が生じ、ま
た電磁調理器内のコントロール系も妨害を受けるので、
そのための保護回路が必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述の従来技術の問題点にかんがみ、負荷電流
の断続（デエーティコントロール）によらずに、０〜１
００％まで出力を可変することができ、しかもノイズ発
生が少ない出力制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電磁調理器の出力制御回路は、コンデンサを介
して加熱コイルを駆動するＳＥＰＰ構成の第１、第２の
スイッチング素子（トランジスタＴ１、Ｔ２）と、各ス
イッチング素子と並列に接続されたダンパーダイオード
（ＤＩ、Ｉ）２）と、出力電力に対応して可変させたパ
ルス巾の信号で上記第１、第２のスイッチング素子を交
互にオンにする制御回路　とを具備し、上記制御回路は
、第１のスイッチング素子のオフを検出して第２のスイ
ッチング素子のオン信号を形成すると共に、第２のスイ
ッチング素子のオフを検出して第１のスイッチング素子
のオン信号を形成するように構成されている。

（作　用〕 オン巾を可変にしても、ＳＥＰＰ回路の交互オン・オフ
が完全に守られるから、各スイッチング素子のストレー
ジタイム等による動作遅延に影響されずに、オン巾を非
常に小さい値から大きな値まで広範囲に制御することが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の電磁調理器の出力制御回路の実施例を
示し、第２図、第３図及び第４図はその動作波形図であ
る。第１図の駆動回路部は従来の第６図と同一である。

この実施例では、ＳＥＰＰ回路のトランジスタ対Ｔｌ、
Ｔ２を互に逆相で且つ夫々を同一のデユーティ　（オン
巾が同一）で駆動し、この各オン巾Ｔを加熱コイルし及
び共振コンデンサＣの共振周波数Ｔ０に対してＯ＜Ｔ＜
ＴＯ／２の範囲でコントロールしている。これにより加
熱コイルＬに流れる電流Ｉの実効値を変化させて、出力
を連続的に変化させている。

出力制御の原理を第２図及び第３図で説明すると、まず
第２図Ａに示すように時点ｔ０でトランジスタＴ２にコ
ントロール人力２が入っていると、第２図ＢのようにＴ
２にｒｃｚが流れ始め、コンデンサＣを通して加熱コイ
ルしに負荷電流ｌＬが流れる。更に、時点ｔ１でコント
ロール人力２を低レベルにすると、トランジスタＴ２の
固有ストレージタイム後の時点ＬｘでＴ２のコレクタ電
流Ｉｃｚが零となる。この時点でコイルしに流れていた
負荷電流■、は直に零とはならずに、コイルの蓄積エネ
ルギーは第２図ＣのＩＤＩのようにダンパーダイオード
Ｄ１を介して放電され、時点ｔ３で零となる。

この時にトランジスタＴＩに第２図りに示すコントロー
ル人力１が入力されていると、Ｔｌがオンとなり、第２
図Ｅに示す電流ＩＣＩがコンデンサＣを通じて負荷電流
ＩＬとして加熱コイルしに流れる。このコントロール人
力１を時点ｔ４で低レベルに戻すと、トランジスタＴ１
の固有ストレージタイム後の時点ｔ、でコレクタ電流Ｉ
ｅｌは零となり、負荷電流ＩＬは第２図Ｆに示すように
電流ｔｏｔとしてダンパーダイオードＤ２の方に転流す
る。このダンパー電流Ｉｅｚが零となる時点ｔ、までに
第２図Ａのコントロール人力２がトランジスタＴ２に与
えられれば、再びＴ２がオンとなり、以後時点ｔ０から
の動作が操り返される。

負荷電流■、は第２図Ｇのようにｔａｘ、■。０、ＩＣ
い　■Ｄ！の連続した合成波形となる。なおＳＥＰＰの
中点電位Ｖ、は第２図Ｈに示すように、コントロール人
力１及び２の立上りごとに高レベル、低レベルに反転す
るデユーティ５０％の矩形波となる。

第３図はコントロール人力１．２のオン中を変化させた
ときのトランジスタＴ２のコレクタ電流■ｃｚ、ダンパ
ーダイオードＤ１の電流ｌｅｔ及び負荷電流Ｉｔの夫々
の波形図である。第３図Ａはオン中が共振周期の半分子
Ｏ／２よりも十分狭い場合　　　　　１で、ストレージ
タイムを含めてトランジスタＴ２は区間Ｔ１においてオ
ンにされ、オフ後には負荷電流はダンパー電流ｒａ＋と
して流れる。負荷電流■１の負側は正側と全く対称波形
となる。

第３図Ｂはオン中が共振周期の半分子０／２に近い場合
で、はぼ正弦波の共振波形に近い負荷電流が流れる。電
流のピーク値は第°３図Ａの場合よりも格段に大きくな
る。第３図Ａ、Ｂの負荷電流の実効値■７、■、で比較
すると、当然Ｉａ　＜　Ｉｎであり、従ってオン中の加
減によって出力を０〜１００％まで連続可変できること
がわかる。このように、本方式ではトランジスタＴｌ５
Ｔ２のオン中、即ち駆動周波数を変化させて出力制御を
行っている。なおコントロール人力１．２はデユーティ
５０％になっていないが、ダンパーダイオードＤ１、Ｄ
２を通じて負荷電流が流れる期間も含めると、ＳＥＰＰ
回路の上側及び下側とで１：１の比で交互スイッチング
が行われている。

第２図Ａ、Ｂ及びり、Ｅに示されているように、トラン
ジスタＴｌ（Ｔ２）は、夫々ダンパーダイオードＤ２（
ＤＩ）に電流が流れているときにオンさせておけば、ダ
ンパー電流が零になった時点でコレクタ電流が流れ始め
るので、電流の連続が保たれる。従って、ＬＣ負荷の共
振周波数の周期内で電流を断続することによって発生す
る有害な振動電流は生じない。しかし一方のトランジス
タＴ１又はＴ２がオンのときに他方のトランジスタが同
時にオンすると、電源ラインから接地ラインに短絡電流
が流れるから、必ず一方のトランジスタ（Ｔ１）がオフ
になってダンパー電流（Ｉｏｚ）が流れ始めてから、他
方（Ｔ２）をオンにする必要がある。ところが各トラン
ジスタＴＩ、Ｔ２は固有のストレージタイムを持ってい
て、またこれは温度変化及び経時変化する不確定要素で
あるから、コントロール人力１．２の各立上りのタイミ
ングを一義的に設定しておくことはできない。

そこでＳＥＰＰ回路の中点電位Ｖｅ（Ｔｌ、Ｔ２の接続
点の電位）をネ食出して、これに基づいてコントロール
人力１及び２を形成している。第１図において中点電位
■。はｖｃ検出回路１０で検出される。検出波形は、第
４図Ａに示すように矩形波であって、トランジスタＴｌ
がオフになると、ＶＣは電源電圧から接地電位に反転し
、逆にトランジスタＴ２がオフになると、Ｖ、は接地電
位から電源電圧に反転する。なおりｅの高レベル及び低
レベルの区間の夫々には、ダンパーダイオードＤ、１及
びＤ２がオンとなっている区間も含まれている。

ＶＣ検出回路１０の出力はトリガー回路１１．１２に導
出され、第４図Ｂ、Ｃに示すトリガーパルス１及び２が
ＶＣの立上り及び立下りに同期して形成される。これら
のトリガーパルス１．２は夫々モノマルチバイブレータ
等の発振回路１３．１４に与えられ、トリガーパルスに
同期して第４図り、Ｂのような所要中のコントロール人
力１．２が形成される。即ち、トランジスタＴ２のオフ
に同期して、トランジスタＴ２のコントロール人力２が
形成され、またトランジスタＴ１のオフに同期して、ト
ランジスタＴ１のコントロール入力Ｔ１が形成される。

これらのコントロール人力１．２はドライブ段１５．１
６を通ってトランジスタＴ１、Ｔ２のベースに与えられ
る。各コントロール人力１．２は同じパルス巾で、夫々
が高レベルのときトランジスタＴ１、Ｔ２がオンとなる
。そしてコントロール入力１．２が低レベルになってか
らストレージタイム後にオンとなっているトランジスタ
Ｔ１又はＴ２がオフし、このとき逆側のトランジスタを
オンさせるトリガーパルスが発生することになる。

発振回路１３．１４の出力のオン中（モノマルチバイブ
レータの準安定期間）は制御可能であり、この実施例で
は出力コントロール回路１９に設けられた出力コントロ
ールボリュームＶＲによって　　　・オン中を可変して
いる。負荷電流は、例えば電源回路の接地ラインに挿入
された検出コイル１７及び電流検出回路１８によって検
出され、出力コントロール回路１９に供給される。出力
コントロール［）１９では、コントロールボリュームＶ
Ｒで設定された出力値と検出電流値に対応する現実の出
力値とが比較され、これらの誤差に応じた制御　　　　
　１電圧が形成される。この制御電圧でもって発振回路
１３．１４の出力パルスのオン中が制御される。

設定出力値が現実の出力値よりも大きければ、出力コン
トロール回路１９の出力電圧によって発振器１３．１４
の出力のコントロール人力ｌ、２のオン中が増加される
。また設定出力値の方が小さければ、コントロール人力
１．２のオン中は減少される。実質的な駆動周波数は、
オン中の２倍に各トランジスタのストレージタイムを加
えた値で定まり、設定された出力に応じて周波数が変化
されている。

なお上述のような閉ループ制御によらずに、コントロー
ルボリュームＶＲの設定値で発振回路７．８の出力中が
一義的に定まるようにしてもよい。

第５図は駆動回路の変形例を示し、この例では、加熱コ
イルＬと共振コンデンサＣとの直列回路をＳＥＰＰの中
点と接地ラインＧＮＤとの間に接続している。この場合
にも、第１図と同様なコントロール回路で出力のコント
ロールを行うことができる。

なお以上の実施例及び変形例において、出力スイッチン
グ素子としてトランジスタを用いているが、ＧＴＯ（ゲ
ートターンオフ・サイリスク）やＧＣ３（ゲートコント
ロールスイッチ）などのスイッチング素子を用いること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く、ＳＥＰＰ構成の一対のスイッチン
グ素子を交互にオンさせて加熱コイルを駆動し、各スイ
ッチング素子のオン中を可変にして出力電力の制御を行
うようにし、この際、必ず一方のスイッチング素子がオ
フになってから他方をオンにするように構成したから、
各素子のストレージタイムの変動などに影響されずに、
ＳＥＰＰ回路の交互スイッチングを正確に達成すること
ができ、オン中を可変にして出力を広範囲に連続的に変
化させることが可能になり、微妙な熱加減ができる。ま
たオン中を可変にしても、オン・オフが正しく交互に行
われるから、負荷電流の連続性が保たれて、不要輻射や
電灯線への妨害が少なくなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用した電磁調理器の出力制御回路の
回路図、第２図〜第４図は第１図の回路の動作を説明す
るための波形図、第５図は第１図の駆動回路の変形を示
す回路図である。 第６図〜第１１図は従来技術を示し、第６図は駆動回路
図、第７図は出力制御のブロック図、第８図は波形図、
第９図〜第１１図は出力制御方法の変形例を示す波形図
である。 なお図面に用いられた符号において、 ３−−−−−−−−−−−−・−・−鍋１０−−−−−
−−−・−・・−・−・−・ｖｃ検出回路１１　、１２
−−−−−−−−−−−・トリガー回路１３、１４−−
−−−−−−−−一発振回路１５、１６−−−−−・・
−−−−ドライ・ブ回路１７・−−−−−−−−−−一
−−・−・・検出コイル１８−・−・−ｍ−−−−・−
一−−−−−電流検出回路１９−−−−−−−一・−−
−一−−−・−出力コントロール回路ＶＲ−・・−・−
−−−−−−−一−−−出力コントロールボリュームし
一−−−−・−−−−−一−−−−−−−−加熱コイル
Ｔ１．Ｔ２−−−−−−−・−ＳＥＰＰトランジスタで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンデンサを介して加熱コイルを駆動するＳＥＰＰ構成
   の第１、第２のスイッチング素子と、各スイッチング素
   子と並列に接続されたダンパーダイオードと、出力電力
   に対応して可変にしたパルス巾のオン信号で上記第１、
   第２のスイッチング素子を交互にオンにする制御回路と
   を具備し、上記制御回路は、第１のスイッチング素子の
   オフを検出して第２のスイッチング素子のオン信号を形
   成すると共に、第２のスイッチング素子のオフを検出し
   て第１のスイッチング素子のオン信号を形成するように
   構成されていることを特徴とする電磁調理器の出力制御
   回路。