KR0138209B1 - 고주파 가열장치 - Google Patents

고주파 가열장치

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KR0138209B1
KR0138209B1 KR1019940030114A KR19940030114A KR0138209B1 KR 0138209 B1 KR0138209 B1 KR 0138209B1 KR 1019940030114 A KR1019940030114 A KR 1019940030114A KR 19940030114 A KR19940030114 A KR 19940030114A KR 0138209 B1 KR0138209 B1 KR 0138209B1
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Abstract

본 발명은 고주파 가열 장치의 전력회로로서, 교류전원을 정류시키는 정류부와, 구동부의 구동신호에따라 온/오프 되어 상기 정류부의 출력신호에 대응하는 고주파 전압을 발생시키는 인버터부와, 상기 인버터부의 출력신호를 인가받아 고주파신호를 발진시키는 고주파발생부와, 상기 인버터부의 출력신호로부터 동기신호를 검출하는 동기검출부와, 상기 동기검출부의 출력신호에 따라 세트/리세트 되어 상기 구동부를 제어하는 플립플롭을 포함하여 구성되는 고주파 가열장치에 있어서, 상기 동기검출부와 플립플롭사이에 동기제어부를 접속하고, 상기 동기제어부는 동기검출부의 출력신호의 주기를 검출하여 기준값과 비교하여 기준값보다 작으면 상기 플립플롭를 리세트 시켜 상기 구동부가 상기 인버터부를 동작시키지 못하도록 구성된 것이다. 동기제어부는 동기검출부의 출력신호에 연결된 카운터와, 기준값을 설정하는 데이터설정부와, 상기 비교기의 출력과 상기 데이터설정부의 출력을 두개의 입력으로 받는 비교기와, 상기 비교기의 출력과 동기검출부의 출력을 두개의 입력으로 받는 앤드게이트로 이루어 진다.

Description

고주파 가열장치
제1 도는 종래의 고주파 가열장치의 전력회로의 블록도.
제2 도는 종래의 고주파 가열장치에서의 일부 신호 파형도.
a 도는 인버터부 2차코일에 인가된 신호의 파형도이고,
b 도는 동기검출부 동기신호 파형도이며,
c 도는 구동부에서 스위칭소자에 입력되는 신호의 파형도이다.
제3 도는 고주파 잡음이 입력된 종래의 고주파 가열 장치에서의 일부신호 파형도로서,
a 도는 동기검출부의 입력신호 파형도이고,
b 도는 동기검출부의 출력신호 파형도이며,
c 도는 구동부에의 출력신호 파형도이고,
d 도는 스위치소자의 전류신호 파형도이다.
제4 도는 본 발명의 고주파 가열장치 회로의 블록도.
제5 도는 본 발명의 동기제어부 회로도.
제6 도는 본 발명의 고주파 가열장치의 일부신호 파형도로서,
a 도는 동기검출부의 입력신호 파형도이고,
b 도는 동기검출부의 출력신호 파형도이며,
c 도는 동기제어부의 출력신호 파형도이고,
d 도는 스위치소자의 전류신호 파형도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11:정류부12:인버터부
13:고주파발생부14:구동부
15:동기검출부16:전류검출부
17:출력설정부18:비교기
19:레지스터증감부20:동기신호발생부
21:레지스터22:카운터
23:클럭발생부24:플립플롭
25:동기제어부25a:카운터
25b:비교기25c:데이타설정부
25d:앤드게이트26:동기검출부
본 발명은 고주파 가열장치에 관한 것으로, 특히 고주파가열장치의 전력회로에서 동기검출부에 잡음이 발생하는 경우 동작을 스톱시켜 전력회로를 보호하도록 한 고주파 가열장치에 관한 것이다.
피가열물을 마그네트론의 고주파전력으로 가열하는 종래의 고주파 가열장치는 피가열물을 안치하고 이동 및 지지하는 기계기구부분과 더불어 제1도에 그 회로를 블록으로 보인 바와 같은, 정류부, 인버터부, 고주파발생부 및 제어부로 이루어지는 전력회로 가진다.
정류부(11)는 상용전원(AC)을 정류하는 브리지다이오드(BD1), 이 브리지다이오드에 연결된 초크코일(CL1) 및 콘덴서(C1)를 구비하여 구성된다.
인버터부(12)는 구동부(14)의 구동신호에 온/오프되어 상기 정류부(11)의 직류전력을 온/오프 시켜서 고주파 전압을 2차측에 발생시키는 스위칭소자(Q1)와, 콘덴서(C2), 다이오드(D1), 및 변압기(T)를 구비한다.
고주파발생부(13)는 상기 인버터부(12)에서 발생된 고주파전압을 더욱 높은 고주파신호(마이크로 웨이브)를 발진시키는 콘덴서(C3), 다이오드(D2) 및 마그네트론(MGT)을 구비한다.
그리고 제어부는 상기 인버터부(12)의 출력신호로 부터 동기신호를 검출하는 동기검출부(15)와, 출력설정부(17)의 출력신호와 고주파 전류를 검출하는 전류검출부(16)의 전류평균치를 비교하는 비교기(18)와, 상용전원(AC)에 동기 되어서 동기신호를 발생하는 동기신호발생부(20)와 이 동기신호발생부의 출력과 상기 비교기(18)의 출력신호에 따라 레지스터(21)에 세팅된 카운트값을 증감시키는 레지스터증감부(19)와, 레지스터(21)에 세팅된 카운트값을 받아서 클럭발생부(13)로 부터 인가되는 클럭신호에 따라 카운트 다운하여 영이 되면 출력신호를 발생하는 카운터(22)와, 상기 동기검출부(15)의 출력신호에 따라 세트되고 상기 카운터(22)의 출력신호에 따라 리세트 되어서 상기 구동부(14)를 제어하는 플립플롭(24)으로 이루어 진다.
이러한 종래의 고주파 가열회로의 동작은 제 2도에 나타낸 바와 같이, 상용전원(AC)이 정류부(11)의 브리지다이오드(BD1)에서 정류 된후 콘덴서(C1)와 초크코일(CL1)에 의하여 평활되어서 인버터부(12)의 변압기(T)의 1차코일(L1)에 인가된다.
그러면 인버터부(12)는 구동부(14)의 구동신호에 의하여 스위칭소자(Q1)가 온/오프 되어 변압기(T) 1차코일에 전류를 단속시켜서 변압기의 2차측코일(L2, L3, L4)에 고주파 전압을 유기시키고, 이 고주파 전압은 고주파발생부(13)의 다이오드(D2)와 콘덴서(C3)에 의하여 정류된 후 마그네트론(MGT)에 인가되면, 마그네트론(MGT)은 고주파(마이크로웨이브)를 발진하여 피가열물을 가열하게 된다.
이때, 인버터부(12)의 공진 동기에 의하여 변압기(T)의 2차측코일(L4)에 제2도의 S1과 같은 신호가 발생하게 되는데, 동기검출부(15)는 이 신호에 동기하여 제 2도의 S2의 하강에지에서 플립플롭(24)을 세트시키면, 구동부(14)가 동작하여 제 2도 S2와 같은 제로크로스(Zero Cross)의 동기신호를 발생하고, 이 동기신호의 S3와 같은 신호를 발생시켜서 인버터부(12)의 스위칭소자(Q1)를 온시킨다.
전류검출부(16)는 변압기의 2차코일 L3에 흐르는 전류의 크기를 검출하여 그 검출신호를 비교기(18)에 보내는데, 비교기(18)는 이 검출신호와 출력설정부(17)의 설정된 신호와를 비교하여 출력신호를 레지스터(21) 값을 증감시키는 동작을 하는 레지스터증감부(19)에 보낸다.
그러면 레지스터증감부(19)는 상용전원(AC)에 동기되어서 동기신호를 발생하는 동기신호발생부(20)에서의 동기신호와 비교기(18)의 출력신호에 따라 레지스터(21)에 세팅되어 있는 레지스터값을 증가 또는 감소시킨다.
그리고 카운터(22)는 레지스터(21)에 세팅된 레지스터값인 카운트값을 받아서 클럭발생부(23)로 부터 인가되는 클럭신호에 따라 카운트 다운하여 영이 되면 출력신호를 발생하여 플립플롭(24)를 리세트시킨다.
구동부는 플립플롭이 리세트 되는 동작에 따라서 제2 도의 S3와 같은 신호를 발생시켜서 스위칭소자(Q1)를 오프시킨다.
이 플립플롭(24)은 동기검출부(15)의 출력신호에 따라 세트되고, 카운터(22)의 출력신호에 따라 리세트 되어서 구동부(14)를 제어한다. 구동부는 플립플롭의 세트 또는 리세트 되는 동작에 따라서 제2 도의 S3와 같은 신호를 발생시켜서 스위칭소자(Q1)를 온 오프시킨다.
이러한 종래의 기술에서는 전기 자기적인 영향에 의하여 제3 도에서 보인 S1와 같은 기준공진 주파수 보다 높은 주파수의 잡음이 발생되는 경우에, 동기검출부(15)의 출력은 제3도의 S2'와 같이 되고, 구동부(14)의 출력은 제3 도의 S3'와 같이 되어 스위칭소자(Q1)에 제 3 도의 S4'와 같은 과전류가 흘러 스위칭소자(Q1)가 파괴되는 경우가 발생된다.
일반적으로 스위칭 소자의 파워(Power)는 Pd = f.CL.VDD2로 주어진다. 여기서, f는 스위칭소자(Q1)의 스위칭 주파수,
VDD는 스위칭소자(Q1)의 양단전압,
CL는 스위칭소자(Q1)의 캐패시터이다.
그래서 스위칭시키는 속도가 증가하면 즉 스위칭 주파수 f가 증가하며 파워가 증가하게 되고 결국 소자가 파괴도고 마는 결과가 초래된다.
본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 스위칭소자를 스위칭 시킨는 입력신호 펄스의 에지간격을 검출하여, 에지간격이 기준값보다 작아지면, 즉 스위칭 주파수가 일정치 이상이 되면 스위칭소자를 오프시켜서 고주파 잡음으로 인한 스위칭소자의 파괴를 방지하여 고주파 가열 장치의 전력회로의 신뢰도를 향상시키도록 한 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 종래의 고주파 가열 장치의 전력회로에서 동기검출부와 플립플롭 사이에 동기제어부를 접속하여 문제를 해결한다. 즉 교류전원을 정류시키는 정류부와, 구동부의 구동신호에따라 온/오프 되어 상기 정류부의 출력신호에 대응하는 고주파 전압을 발생시키는 인버터부와, 상기 인버터부의 출력신호를 인가 받아 고주파신호를 발진시키는 고주파 발생부와, 상기 인버터부의 출력신호로 부터 동기신호를 검출하는 동기검출부와, 상기 동기검출부의 출력신호에 따라 세트/리세트 되어 상기 구동부를 제어하는 플립플롭을 포함하여 구성되는 고주파 가열장치에 있어서, 상기 동기검출부와 플립플롭사이에 동기제어를 접속하고, 상기 동기제어부는 동기검출부의 출력신호의 주기를 검출하여 기준값과 비교하여 기준값보다 작으면 상기 플립플롭를 리세트 시켜 상기 구동부가 상기 인버터부를 동작시키지 못하도록 한다.
동기제어부는 동기검출부의 출력신호에 연결된 카운터와, 기준값을 설정하는 데이타설정부와, 상기 비교기의 출력과 상기 데이타설정부의 출력을 두개의 입력으로 받는 비교기와, 상기 비교기의 출력과 동기검출부의 출력을 두개의 입력으로 받는 앤드게이트로 이루어 진다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 구성은 제4 도에서 보인 바와 같이, 동기제어부(25)를 동기검출부(15)와 플립플롭(24)사이에 접속한 것 이외는 종래의 전력회로와 전혀 같다.
동기제어부(25)는 동기검출부(15)와 플립플롭(24)사이에 접속하는데, 이 동기제어부(25)의 구성은 제5 도에서 보인 바와 같이, 동기검출부(15)의 출력신호(51)에 카운터(25a)를 접속하고, 이 카운터의 출력(52)을 두입력을 가진 비교기(25b)에 한 입력에 연결하고, 비교기(25b)의 다른 한 입력에는 데이타설정력부(25c)의 출력(23)을 접속시키고, 비교기의 출력(54)과 동기검출부(15)의 출력(51)을 입력으로 받아서 이 두신호의 논리적(앤드논리) 출력(55)을 플립플롭(24)으로 보내는 앤드게이트(25d)로 이루어진다.
카운터(25a)는 동기신호 펄스의 상승에지사이의 간격(T1) 또는 하강에지와 다음 신호의 하강에지 사이의 간격(T2)을 검출하는 동작을 하는데, 예를 들면 T1 동안의 클럭 수를 카운트하여 그 값(52)을 출력하면 된다.
데이타설정부(25c)는 설정된 기준값을 비교기(25b)에 인가한다.
비교기(25b)는 에지간격을 나타내는 카운터의 값(52)과 기준값(53)을 비교하여 상승에지의 간격(T1) 또는 하강에지와 하강에지 간격(T2)이 기준값 보다 크면 비교기(25b)의 출력(54)을 하이로 하고, 상승에지와 상승에지의 간격(T1)또는 하강에지와 하강에지의 간격(T2)이 기준값(53) 보다 작으면, 즉 스위칭속도가 설정치 이상 빨라지게 되면, 비교기의 출력(55)을 로우로 한다.
앤드게이트(25d)는 비교기(25b)의 출력(54)과 동기검출부(15)의 출력(51)을 입력으로 받아서 출력(55)을 플립플롭(24)으로 보낸다.
이렇게 구성된 본 발명의 동작고 동기제어부의 동작이외의 동작은 종래의 것과 동일하다.
즉 전원(AC)이 인가되면, 정류부(11)가 정류출력을 발생하고, 인버터부(12)는 구동부(14)의 구동신호에 의하여 스위칭소자(Q1)가 온/오프 되어 변압기(T) 1차코일에 전류를 단속시켜서 변압기의 2차측코일(L2, L3, L4)에 고주파 전압을 유지시키고, 이 고주파 전압은 고주파발생부(13)의 다이오드(D2)와 콘덴서(C3)에 의하여 정류된 후 마그네트론(MGT)에 인가되어, 마그네트론(MGT)이 발진하여 피가열물을 가열한다.
이러한 정상적인 동작의 제어과정은, 인버터부(12)의 공진동기에 의하여 변압기(T)의 2차측코일(L4)에 제6도의 S5과 같은 신호가 발생하게 되는데, 동기검출부(15)는 이 신호에 동기하여 제 6도의 S6와 같은 제로크로스(Zero Cross)의 동기신호(51)를 발생하고, 이 동기신호(51)는 동기제어부(25)를 통과 하여 플립플롭(24)에 인가되어 S6의 하강에지에서 플립플롭(24)을 세트시키면, 구동부(14)가 동작하여 제6도의 S7과 같은 신호를 발생시켜서 인버터부(12)의 스위칭소자(Q1)를 온시킨다.
이 때 동기검출부(15)에서 S6신호가 동기제어부(25)로 입력되면, 동기제어부의 카운터(25a)가 동기신호 펄스의 상승에지사이의 간격(T1) 또는 하강에지와 다음 신호의 하강에지 사이의 간격(T2)을 검출하여 그 값(52)을 비교기(25b)로 출력하고, 비교기(25b)는 에지간격을 나타내는 카운터의 값(52)과 기준값(53)을 비교하여 상승에지의 간격(T1) 또는 하강에지와 하강에지 간격(T2)이 기준값 보다 크면 비교기(25b)의 출력(54)을 하이로 하여, 동기검출부의 신호 S6(51)이 앤드게이트(25b)를 거쳐서 플립프롭(24)으로 보어 진다.
이어서 전류검출부(16)는 변압기의 2차코일 L3에 흐르는 전류의 크기를 검출하여 그 검출신호를 비교기(18)에 보내고, 비교기(18)는 이 검출신호와 출력설정부(17)에서 설정된 신호와를 비교하여 출력신호를 레지스터(21) 값을 증감시키는 레지스터증감부(19)에 보내고, 레지스터증감부(19)는 동기신호발생부(20)에서의 동기신호와 비교기(18)의 출력신호에 따라 레지스터(21)에 세팅되어 있는 레지스터값을 증감시킨다.
그리고 카운터(22)는 레지스터(21)에 세팅된 카운터값을 받아서 클럭발생부(23)로 부터 인가되는 클럭신호에 따라 카운트 다운하여 영이 되면 출력신호를 발생하여 플립플롭(24)을 리세트시키고, 플립플롭이 리세트 되면 구동부는 제6 도의 S7과 같이 출력을 로우로 만들어서 스위칭소자(Q1)를 오프시킨다.
다음에는 제6 도의 A로 표시된 구역에 도시된 신호 형태를 가지는 이상 발생시의 동작을 설명한다.
이 경우는 고주파 입력이 입력되는 경우인데, 동기검출부(15)는 S5' 신호에 동기되어 S6'와 같은 신호를 발생하고, S6'와 같은 신호가 동기제어부(25)로 입력된다. 그러면 동기제어부의 카운터(25a)가 동기신호 펄스의 상스에지 사이의 간격(T1)또는 하강에지와 다음 신호의 하강에지 사이의 간격(T2)을 검출하여 그 값(52)을 비교기(25b)로 출력하고, 비교기(25b)는 에지간격을 나타내는 카운터의 값(52)과 기준갑(53)을 비교하여 상승에지의 간격(T1) 또는 하강에지와 하강에지 간격(T2)이 기준값 작으므로 비교기(25b)의 출력(54)을 로우로 하고, 따라서 앤드게이트(25d)는 비교기(25b)의 출력(54)이 로우이므로 출력(55)가 항상로우로 되어 동기검출부(15)의 출력(51)이 플립플롭(24)으로 전송되지 못하게 한다.
비교기의 출력이 로우가 되어 있는 동안에는 앤드게이트의 한 입력이 로우이므로 앤드게이트의 출력은 항상 로우가 되어 플립플롭을 리세트시켜서 결국 스위칭소자(Q1)를 오프되게만 한다. 그래서 스위칭소자(Q1)에 흐르는 전류를 차단되고 스위칭소자(Q1)가 보호된다.
종래 기술에서는 동기검출부(15)에 고주파 잡음이 인가되면, 스위칭소자(Q1)도 고주파 잡음에 동기되어 온/오프 동작을 하게 되고, 이때 스위칭소자(Q1)에 과도한 전류가 흘러 스위칭소자(Q1)가 파괴되게 되는데, 본 발명에서는 이와는 달리 고주파 잡음의 에지간격을 검출하여 상기 에지간격이 기준값 이하일때는 스위칭소자(Q1)를 오프시키므로 스위칭소자(Q1)의 파괴를 방지할수 있으며, 이로 인하여 고주파 가열장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 교류전원을 정류시키는 정류부(11)와, 구동부(14)의 구동신호에따라 온/오프 되어 상기 정류부(11)의 출력신호에 대응하는 고주파 전압을 발생시키는 인버터부(12)와, 상기 인버터부(12)의 출력신호를 인가 받아 고주파신호를 발진시키는 고주파발생부(13)와, 상기 인버터부(12)의 출력신호로 부터 동기신호를 검출하는 동기검출부(15)와, 상기 동기검출부(15)의 출력신호에 따라 세트/리세트 되어 상기 구동부(14)를 제어하는 플립프롭(24)을 포함하여 구성되는 고주파 가열장치에 있어서, 상기 동기검출부(15)와 플립플롭(24)사이에 동기제어부(25)를 접속하고, 상기 동기제어부(25)는 동기검출부(15)의 출력신호의 주기를 검출하여 기준값과 비교하여 기준값보다 작으면 상기 플립플롭(24)을 리세트 시켜 상기 구동부(14)가 상기 인버터부(12)를 동작시키지 못하도록 하는 것이 특징인 고주파가열장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 동기제어부(25)는, 동기검출부(15)의 출력신호에 연결된 카운터(25a)와, 기준값을 설정하는 데이타설정부(25c)와, 상기 비교기의 출력과 상기 데이타설정부(25c)의 출력을 두개의 입력으로 받는 비교기(25b)와, 상기 비교기의 출력과 동기검출부(15)의 출력을 두개의 입력으로 받는 앤드게이트(25b)로 이루어지는 것이 특징인 고주파 가열장치.
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