KR0130226Y1 - 인버터 동기회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유도 가열 조리기(Induction Heating Jar)와 가열코일 대신 고압 트랜스와 마그네트론을 연결시킨 인버터 전자렌지 등에 사용되는 인버터 동기회로에 관한 것으로, 종래의 인버터 동기회로에 있어서는 동기회로부의 비교기에 입력되는 인버터부의 가열코일 양단전압이 제로가 될때 비교기는 정상적으로 비교하지 못하고 발진하여 인버터의 스위칭트랜지스터가 아날로그 영역에서 동작하게 되어 스위칭 손실의 급격한 증가를 일으켜 스위칭 소자의 파손을 가져오는 문제점이 있었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 동기회로부의 입력단과 출력단에 저항을 연결하므로서, 비교기의 출력을 일정레벨로 고정시켜, 교류전압의 순간정전 및 순간정전 회복시에 스위칭 소자의 손실을 최소로 함과 동시에 스위칭 소자의 파손을 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Description

인버터 동기회로

제1도는 종래의 유도가열 조리기의 내부 회로도.

제2도의 (a) 내지 (d)는 제1도의 각부 파형도.

제3도의 (a)는 제1도에서 스위칭 트랜지스터의 게이트-에미터 전압파형도.

(b)는 제1도에서 스위칭 트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압파형도.

제4도는 본 고안 인버터 동기회로가 적용된 유도가열 조리기의 상세 회로도.

제5도는 (a) 내지 (c)는 제4도의 각부 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 정류파형도 12 : 인버터부

13 : 동기회로부 14 : 전압검출부

15 : 제어부 16 : 구동부

본 고안은 고주파 전압에 의하여 음식물이 담겨있는 용기를 가열하는 유도 가열 조리기(Induction Heating Jar)와 가열코일 대신 고압트랜스와 마그네트론을 연결시킨 인버터 전자렌지 등에 사용되는 인버터 동기회로에 관한 것으로, 특히 동기회로에서 발생하는 이상발진에 의한 고주파 신호를 제거하고 인버터의 스위칭 소자의 파손을 방지 할 수 있게 한 인버터 동기회로에 관한 것이다.

제1도는 종래의 유도가열 조리기의 내부 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 교류전원(AC)을 전파정류 및 평활하여 출력하는 정류평활부(1)와, 상기 정류평활부(1)의 출력전압을 높은 주파수의 교류전압으로 변환하여 가열코일(L2)에 인가하는 인버터부(2)와, 상기 인버터부(2)의 가열코일(L2) 양단의 전압을 비교하는 비교부(3)와, 상기 교류전원(AC)에서 인가되는 전압레벨을 검출하는 전압검출부(4)와, 상기 전압검출부(4)의 출력전압 레벨과 상기 비교부(3)의 출력신호(CS1)를 입력받아 이를 비교하여 그에다른 제어신호(OS1)를 출력하는 제어부(5)와, 상기 제어부(5)이 제어신호(OS1)에 따라 상기 인버터부(2)를 구동시키는 구동부(6)로 구성된 것으로서, 이와 같이 구성된 유도가열 조리기의 작용을 설명한다.

교류전원(AC)은 정류평활부(1)의 브리지다이오드(BD1)를 통하여 정류되고 쵸크코일(L1)과 평활콘덴서(C1)를 통하여 평활된 후, 인버터부(2)의 가열코일(L2) 및 이 가열코일(L2)에 병렬연결된 공진콘덴서(C2)를 통하여 흐르게 되고, 이때 구동부(6)의 구동신호(OS2)에 따라 상기 인버터부(2)의 스위칭트랜지스터(Q1)가 온, 오프됨에 따라 가열코일(L2)에는 고주파 전압이 유기되며, 이에따라 유기된 고주파 전압에 의한 자속이 용기에 유도되어 주울열을 발생함으로써 이 주울열이 음식물이 담겨있는 용기를 가열하여 음식물이 데워진다.

제2도의 (a)는 상기 인버터부(2)의 스위칭트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 흐르는 전류파형을 나타낸 것이며 제2도의 (b)는 콜렉터-에미터 간의 전압을 나타낸것이다.

한편, 비교부(3)는 상기 인버터부(2)의 가열코일(L2) 양단의 전압을 검출하게 되는데, 상기 가열코일(L2) 양단의 전압은 저항(R1,R2) 및 저항(R3,R4)에 의해 분압되어 비교기(COM1)의 양 단자(+,-)로 입력되어 두 전압을 비교, 증폭함으로써 그에 따른 비교결과에 대한 신호(CS1)를 제어부(5)로 출력하며, 이때의 출력파형은 제2도의 (C)와 같다.

또한, 전압검출부(4)는 전압검출기(CT1)를 통하여 교류전원(AC)의 전압을 검출하고 브릿지 다이오드(BD2)에서 이를 정류시킨 후 제어부(5)에 공급하며, 제어부(5)는 상기 전압검출부(4)에서 검출된 전압을 기준레벨로 하여 상기 비교부(3)에서 출력되는 신호와 이를 비교함으로써 이의 차이를 구하게 되어 그에따른 제어신호(OS1)를 구동부(6)로 인가하게 되는데, 이는 인버터부(2)에 인가되는 원래의 전압과 가열코일(L2) 양단에 유기되는 전압과의 차이를 구하는 것이다. 또한, 상기 구동부(6)는 제어부(5)에서 인가되는 제어신호(OS1)를 입력받아 인버터부(2) 트랜지스터(Q1)의 게이트(G)에 제2도 (d)에 도시한 바와 같은 펄스신호를 인가하여 스위칭하게 한다.

이와같은 종래의 인버커 동기회로에서 순간정전 및 인버터의 전원이 단선되었을때 가열코일(L2)에는 전혀 전압이 나타나지 않게 되므로, 비교부(3) 비교기(COM1)의 입력양단에는 전압이 나타나지 않게 되고, 따라서 비교기(COM1)는 두 입력신호를 정상적으로 비교하지 못하고 이상 발진한다.

이때, 이상발진의 측정 주파수는 약 227kHz이며, 이러한 이상발진에 의하여 비교부(3)에서 출력하는 이상 고주파 신호는 정상적인 경우와 마찬가지로 제어부(5)와 구동부(6)를 거쳐 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)에 공급된다.

제3도는 이상발진 상태에서 정상적인 상태로 바뀔때의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 파형을 나타낸 것으로 (a)는 게이트-에미터간 전압이며, (b)는 콜렉터-에미터간 전압을 나타낸다. 이때, (a)에서 알 수 있듯이, 정상파형은 30kHz 이고 비정상 파형은 227.3kHz가 되어 정상파형보다 비정상파형이 순간적으로 급격히 높아짐을 알 수 있다.

한편, 고주파 가열용 인버터 동기회로에 사용되는 트렌지스터는 고전압, 고전류가 요구 되는데, 일반적으로 이러한 고전압, 고전류용 스위칭 트랜지스터로 사용되는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 사용주파수가 50kHz미만이므로 50kHz이상의 신호에 대해서는 스위칭동작을 하기 않고 아날로그 영역에서 동작하게 되어 스위칭 손실이 증가하며, 이후에 순간정전이 회복되는 과정에서 제3도의 (b)에서 알수 있듯이 스위칭 손실의 급격한 증가를 일으켜 스위칭 소자의 파손을 가져올 수 있다.

본 고안은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 순간정전시 비교기(COM1)의 이상발진을 방지하여 스위칭소자(Q1)의 손실을 최소로 하는 동시에, 순간정전 회복시 수위칭 소자(Q1)의 파손을 방지할 수 있게 한 것이다.

제4도는 본 고안의 인버터 동기회로의 상세도로서, 이에 도시한 바와 같이 인버터부(12)의 가열코일(L12) 양단의 전압을 검출하여 저항들에 의해 분배한 후 비교기(COM11)의 입력으로 공급하고, 비교기(COM11)의 출력단과 입력단에 저항(R16)을 연결하므로서, 정궤환을 구성하는 비교기(COM11)의 출력신호(CS11)를 일정레벨로 고정시켜 인버터부(12)의 스위칭소자(Q11)의 손실을 줄임과 동시에 스위칭소자(Q11)의 파손을 방지 하도록 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

교류전원(AC)이 정류평활부(11)를 거쳐 정류, 평활된 후 인버터부(12)의 가열코일(L12)과 공진콘덴서(C12)에 공급되고, 구동부(16)에서 공급되는 구동신호(OS12)에 따라 스위칭트랜지스터(Q11)가 온, 오프되어 가열코일(L12)에서 유기된 고주파전압에 의하여 용기가 가열된다.

이때, 동기회로부(13)는 저항(R11,R12)과 저항(R13,R14)에 의해 상기 가열코일(L12) 양단에서 검출된 정압을 분압하여 비교기(COM11)에 공급하고, 이 비교기(COM11)는 이 두 전압을 비교하여 그에 따른 신호를 제어부(15)로 출력한다.

한편, 비교기(COM11)의 출력단과 입력단에 저항(R16)을 삽입하므로서, 정궤환을 구성하여 상용전원(AC)의 공급이 순간 중단될때 가열코일(L12) 양단에 전압차가 없더라도, 즉, 비교기(COM11)의 양 입력에 전압이 공급되지 않더라도 +전압인 Vcc전압이 저항(R15,R16)과 저항(R14)에 의해 분압되어 항상 비교기(COM11)의 +입력이 -입력보다 높게 유지 하도록 하므로서, 제어부(15)에 공급하는 비교기(COM11)의 출력신호(CS11)를 하이레벨로 고정시키고, 제어부(15)는 이 출력신호(CS11)를 입력받아 그에따른 제어신호(OS11)를 출력함으로써 스위칭트랜지스터(Q11)를 일정상태로 고정시킬 수 있으며, 또한 제5도의 (a)로 표현되는 스위칭트랜지스터(Q11)의 콜렉터-에미터 전압에 대하여 제5도의 (b)로 표현되는 동기회로부(13)의 출력전압은 상승할때와 하강할때의 비교 레벨을 달리 하게끔 히스테리시스를 갖추어서 스위칭트랜지스터(Q11)의 콜렉터-에미터 전압의 순간적인 왜곡에 대해서도 깨끗하게 나오도록 하여 정확한 제어를 하게한다.

이때, 제5도의 (c)는 스위칭 구동신호인 게이트-에미터 전압이다.

이상에서 상세히 성명한 바와 같이 본 고안은 인버터 동기회로의 동기회로부(13)내의 비교기(COM11)의 출력을 고정 레벨로 유지하므로서, 순간정전 및 인버터(12)의 전원이 단선되더라도, 인버터의 스위칭 트랜지스터(Q11)를 일정상태로 고정시켜, 스위칭 소자의 손실을 감소시키며 순간정전의 회복으로 인한 스위칭 소자의 파손을 미연에 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 인버터부(12)의 가열코일(L12) 양단의 전압을 검출하여 저항들에 의해 분배한 후 비교기(COM11)의 입력으로 공급하고, 비교기(COM11)의 출력단과 입력단에 저항(R16)을 연결하므로서, 정궤환을 구성하여 비교기(COM11)의 출력전압을 일정레벨로 고정시켜 인버터부(12)의 스위칭소자(Q11)의 손실을 줄임과 동시에 스위칭소자(Q11)의 파손을 방지 하는 것을 특징으로 하는 인버터 동기회로.