KR0144265B1 - 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자레인지와 인덕션 히팅 쿠커의 복합조리기에서 스위칭 소자의 ZVS을 위한 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로에 관한 것이다.

종래의 경우 복합조리기의 부하가 상이함에 따라 동기신호검출부의 신호에 의해 상용전원의 AC위상별로 스위칭 주파수가 달라 인덕션 히팅 쿠커모드시 큰 결합소음이 발생하던 점을 감안하여 본 발명은 스위칭소자의 출력전압을 검출하여 검출전압이 제로일 경우 펄스를 발생하는 동기신호 검출부, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기 신호 검출부의 입력을 차단하는 동기신호 제어부, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 발진 주파수가 일정하도록 하는 오프타이머, 상기 동기신호 검출부의 출력과 상기 오프 타이머의 캐리출력을 오아링하는 오아 게이트, 제어부에서 설정한 값만큼을 카운팅한 후 캐리를 발생하는 온 타이머, 상기 온 타이머의 캐리출력에 의해 리셋되고 상기 오아 게이트의 출력에 의해 셋트되어 구동부를 구동하는 RS플립플롭 구비하여 복합 조리기시 인덕션 히팅 쿠커 모드시 자체 오프 타이머에 의해 고정 스위칭 주파수로 동작하고 전자레인지 모드시 외부 피이드백 신호를 이용하여 변동 스위칭 주파수로 동작시켜 모드별 부하차이 때문에 발생하는 결합소음을 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로

제1도는 일반적인 복합조리기의 구성 회로도.

제2도 (a-e)는 제1도 각부의 전압 파형도.

제3도는 본 발명의 제1실시예도.

제4도 (a)-(f)는 제3도 각부의 파형도.

제5도 (a)-(f)는 본 발명에 따른 가열용기의 크기, 출력 레벨별로 나타낸 스위칭 소자의 전압, 전류 파형도.

제6도는 본 발명의 제2실시예도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상용전원 2 : 브릿지 다이오드

3 : 가열용기 4 : 마그네트론

5,10 : 동기신호 검출부 6 : 단안정 멀티 바이브레이터

7 : 비교부 8 : 구동부

11,20 : 동기신호제어부 12,21 : 오프 타이머

13 : 제어부 14 : 온 타이머

15 : 발진부

본 발명은 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자레인지와 인덕션 히팅 쿠커의 복합조리기에서 스위칭 소자의 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching : 이하, ZVS라 칭함)을 위한 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로에 관한 것이다.

제1도는 일반적인 복합조리기의 구성 회로도를 도시한 것으로, 상용전원(1)을 브릿지 다이오드(2)를 통해 정류시키고 쵸크 코일(L1)과 평활용 콘덴서(C1)로 평활시켜 릴레이(RL1)의 절환에 의해 인덕션 히팅 쿠커 모드시 가열코일(L2)로, 전자레인지 모드시 고압 트랜스(T1)에 연결되어 공진 콘덴서(C2)와 병렬 연결되어 스위칭 소자인 트랜지스터(TR1)의 스위칭에 따라 인덕션 히팅 쿠커 모드시 가열코일(L2)에 고주파 전류를 흘려줌에 따라 가열용기(3)를 유도가열하고, 전자레인지 모드시 고압 트랜스(T1)의 2차측의 배압 콘덴서(C3) 및 배압 다이오드(D2)에 의해 반파 배전압된 전원(약 4KV)의 마그네트론(4)에 인가되어 마그네트론(4)에서 전자파(2,450MHz)를 발진시켜 도시하지 않은 캐비티 내의 음식물을 가열시키게 된다.

그리고 상기 트랜지스터(TR1)의 스위칭은 슈미트 트리거 기능을 갖는 동기신호 검출부(5), 상기 동기신호 검출부(5)의 출력에 따라 발진을 하던가 상기 동기신호 검출부(5)의 출력이 없으면 고유의 발진을 하는 단안정 멀티 바이브레이터(6), 비교부(7), 구동부(8)에 의해 제어되며, 이의 과정을 이하 상세히 설명한다.

우선, 저항(R1),(R2)에 의해 분배된 상기 트랜지스터(TR1)의 콜렉터-에미터 양단간 전압(제2도(e))은 콘덴서(C4)에 의해 DC가 차단된 후 상기 동기신호 검출부(5)에 입력되어 상기 단안정 멀티 바이브레이터(6)를 발진시키기 위한 일정 구형파를 출력한다.

즉, 상기 동기신호 검출부(5)는 상기 트랜지스터(TR1)의 에미터-컬렉터간 전압을 검출하여 이 검출전압을 비교기(COMP1)로 비교하여 제2도(b)의 구형파 비교출력을 발생한다.

따라서 상기 단안정 멀티 바이브레이터(6)는 상기 동기신호 검출부(5)의 출력을 콘덴서(C5)를 통해 입력받아 상기 동기신호 검출부(5)의 출력에 따라 발진하여 제2도(c)의 톱니파를 발생한다.

상기 단안정 멀티 바이브레이터(6)의 톱니파 출력 전압은 가변저항(VR1)에 의해 설정되는 전압(제2도(c)의 ㄱ) 과 비교기(COMP3)에서 비교되어 제2도(d)의 구형파를 출력하게 된다.

따라서 이 구형파에 따라 구동부(8)가 트랜지스터(TR1)를 스위칭시켜 인덕션 히팅쿠커동작이나 전자레인지 동작을 행하도록 하였다.

그러나 상기 같은 종래의 복합조리기는 인덕션 히팅 쿠커와 전자레인지모드에서의 부하가 상이하여 동기신호 검출부의 신호에 의해 상용전원의 AC위상별로 스위칭 주파수가 달라 인덕션 히팅 쿠커모드시 AC전구간에서 주파수가 천이되어 기구적인 결합에 의한 공진주파수가 일치하는 대역이 존재하여 결합소음이 심하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자레인지 모드시 스위칭소자의 피이드백 전원을 이용하여 스위칭하고 인덕션 히팅 쿠거 모드시 스위칭 소자의 피이드백 전원을 차단하고 고정스위칭 주파수로 발진시켜 결합소음의 발생을 방지하는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 상용전원을 정류 및 평활하는 정류 및 평활수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 가열코일이나 승압트랜스에 공급하기 위한 릴레이수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 교번 스위칭하는 스위칭수단과, 상기 릴레이수단의 절환에 따라 가열코일이나 승압 트랜스의 1차측과 병렬연결되어 인덕션 히팅 쿠커모드나 전자레인지 모드를 구현하는 공진수단과, 상기 스위칭수단을 구동하는 구동수단과, 상기 스위칭수단의 출력전압을 검출하여 이 검출전압이 제로일 경우 펄스를 출력하는 동기신호 검출수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기신호 검출수단의 입력을 차단하는 동기신호 제어 수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 발진 주파수가 일정하도록 하는 오프 타이머수단과, 상기 동기신호 검출수단의 출력과 상기 오프 타이머수단의 캐리출력을 논리 합하는 오아 게이트수단과, 제어수단에서 설정한 값만큼 카운팅한 후 캐리를 발생하는 온 타이머수단과, 상기 온 타이머수단의 캐리출력에 의해 리셋되고 상기 오아 게이트수단의 출력에 의해 셋트되어 상기 구동수단을 구동하는 RS플립플롭수단으로 구성되는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로에 있다.

본 발명의 다른 특징은 상용전원을 정류 및 평활하는 정류 및 평활수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 가열코일이나 승압트랜스에 공급하기 위한 릴레이수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 교번 스위칭하는 스위칭수단과, 상기 릴레이수단의 절환에 따라 가열코일이나 승압트랜스의 1차측과 병렬연결되어 인덕션 히팅 쿠커모드나 전자레인지 모드를 구현하는 공진수단과, 상기 스위칭수단을 구동하는 구동수단과, 상기 스위칭수단의 출력전압을 검출하여 이 검출전압이 제로일 경우 펄스를 발생하는 동기신호 검출수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기신호 검출부의 입력을 차단하는 동기신호 제어수단과, 상기 동기신호 검출수단의 출력에 따라 발진하는 단안정 멀티 바이브레이터수단과, 상기 단안정 멀티 바이브레이터수단의 출력에 따라 상기 구동수단을 구동하는 비교수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 단안정 멀티 바이브레이터가 고정 주파수 발진을 하도록 하는 오프 타이머수단을 구비하여 구성되는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로에 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성도를 도시한 것으로, 제1도의 종래의 구성에서 동기신호 검출부(5), 단안정 멀티 바이브레이터(6), 비교부(7) 대신에 트랜지스터(TR1)의 양단전압이 저항(R1),(R2)에 의해 분압된 후, 콘덴서(C4)를 통한 전압을 검출하여 검출전압이 제로일 경우 펄스를 발생하는 동기신호 검출부(10), 릴레이(RL1)와 연동하여 동작하며 전자레인지 모드시 상기 동기신호 검출부(10)의 입력을 차단하는 동기신호 제어부(11), 상기 동기신호 검출부(10)의 동기신호 검출이 없을 경우 설정된 고정 발진주파수를 출력하는 오프 타이머(12), 상기 동기신호 검출부(10)의 출력과 상기 오프 타이머(12)의 캐리출력을 논리 합하는 오아 게이트(OR1), 제어부(13)에서 설정한 값만큼을 카운팅한 후 캐리를 발생하는 온 타이머(14), 상기 온 타이머(14)에 발진클럭을 제공하는 발진부(15), 상기 온 타이머(14)의 캐리출력에 의해 리셋되고 상기 오아 게이트(OR1)의 출력에 의해 셋트되며 출력으로 구동부(8)를 구동하는 RS플립플롭(FF1)이 이 구성되며, 종래와 동일부분에 대해서는 동일부호를 사용한다.

상기 동기신호 제어부(11)는 릴레이(RL1)가 전자레인지 모드로 스위칭되었을 경우 턴 오프되는 스위칭용 트랜지스터(TR11), 상기 트랜지스터(TR11)의 베이스단에 저항(R11)(R12)을 통하여 베이스단이 접속되고 릴레이 코일(L11)에 콜렉터단이 접속되어 상기 트랜지스터(TR11)와 연동되어 스위칭되는 스위칭용 트랜지스터(TR12)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에서 전자레인지 모드시 동기신호 검출부(10)가 동기신호 검출할 경우 제4도(c)와 같이 스위칭 소자의 스위칭 전압의 제로점을 찾게 되며, 이때 트랜지스터(TR11),(TR12)는 턴 오프상태가 된다.

즉, 스위칭 소자의 전압이 제로일 때 동기신호 검출부(10)에서 펄스를 발생시켜 오아 게이트(OR1)의 출력이 하이가 됨에 따라 RS플립플롭(FF1)이 셋트되어 RS플립플롭(FF1)의 출력이 하이가 되게 된다.

이와 동시에 상기 오아 게이트(OR1)의 출력이 온 타이머(14)도 인에이블시켜 온 타이머(14)는 카운팅을 시작한다.

이때, 상기 온 타이머(14)느 제어부(13)에서 설정한 값만큼 카운팅을 한 후 캐리를 발생시켜 RS플립플롭(FF1)을 리셋시켜 RS플롭플롭(FF1)의 출력이 로우가 되게 한다.

그리고 다시 상기 RS플립플롭(FF1)이 셋트되어 그 출력이 하이가 되기 위해서는 트랜지스터(TR1)의 양단전압이 제로되는 점을 동기신호 검출부(10)가 찾아서 펄스를 발생시켜야 한다.

따라서 공진파형의 모양에 따라 제어부(13)에서 정해준 턴 온시간은 일정하더라도 턴 오프시간이 달라져서 스위칭 주파수를 달리함으로써 제로 전압 스위칭을 실현하여 트랜지스터(TR1)의 손실을 없애며, 이는 종래와 동일하게 제4도(a)와 같은 동작 파형을 갖으며, 이는 트랜지스터(TR1)의 동작시 AC(60Hz기준시) 파형 각부에 대한 동작 주파수(f1-f20)을 나타낸 것으로 외부의 동기에 의하고 내부의 RC시정수값에 의한 스위칭 주파수 천이를 보인 것이며, f1≠f2≠f3......≠f20이다.

그리고 제4도(b)는 콘덴서(C4) 양단전압의 위상별 트랜지스터(TR1)의 스위칭 주파수를 나타낸 것으로, 한 구간(120Hz)에서는 스위칭 주파수가 고정되며 다음 주기와의 차이가 발진 클럭주파수에 의존하여 약간 변화할 수 있도록 되며, 제4도(d)는 트랜지스터(TR1)에 흐르는 전류파형이며, 제4도(e)는 다이오드(D1)에 흐르는 전류파형이다.

한편, 인덕션 히팅 쿠커 모드시에는 AC각 구간의 스위칭 주파수가 달라짐에 따라 결합소음이 심하게 나는 것을 방지하기 위하여 제어부(13)에서 정해준 턴 온시간이외에도 동기신호 검출부(10)의 입력을 트랜지스터(TR11)를 사용하여 차단하며, 오프 타이머(12)를 이용하여 턴 오프시간을 고정하도록 하여 트랜지스터(TR1)가 정확히 온/오프하도록 하여 발진 주파수가 일정하도록 한다.

턴 오프시간의 결정은 가열코일(L2)과 가열용기(3)의 결합계수(k), 가열용기(3)의 사이즈, 가열코일(L2)의 권수, 가열출력에 따라 약간씩 달라지는데 결합계수(k)를 약간 낮추면 모든 경우에 대해 스위칭 소자의 스위칭 손실(Loss)가 없는 제로 전압 스위칭이 가능하다.

그리고 제5도는 실제 실험에 의한 가열용기의 사이즈, 출력레벨별로 스위칭 소자의 전압, 전류파형을 나타낸 것으로, (a)는 가열용기가 크고 출력 파워도 클때로 턴 오프시간을 20μsec로 고정할때의 파형으로써 스위칭 소자의 전압이 제로일때 전류가 천천히 흐름을 보인 것이다.

그리고 제5도(b)는 가열용기는 크나 출력 파워가 작을 때이며, (c)는 가열용기는 중간크기이고 출력이 클때이며,(d)는 가열용기는 중간크기이고 출력이 작을 때이고,(e)는 가열용기와 출력이 모두 작을 때이며,(f)는 가열용기는 작고 출력은 큰 경우의 파형으로써, 각 경우에서 스위칭 소자의 스위칭 온시각에는 스위칭 소자 양단 전압이 제로임을 알 수 있다.

제6도는 본 발명에 따른 제2실시예도를 도시한 것으로, 제1도의 종래의 구성에 동기신호 검출부(5)의 출력이 없을 경우 단안정 멀티 바이브레이터(6)가 고정 주파수 발진을 하도록 하는 오프 타이머(21)와, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기신호 검출부(5)의 입력을 차단하는 동기신호 제어부(20)를 더 구비하여 구성되며, 상기 동기신호 제어부(20)는 상기 릴레이(RL1)와 연동되어 동작되는 스위칭용 트랜지스터(TR21)로 구성되며, 상기 오프 타이머(21)는 비교부(7)의 출력을 버퍼링하는 버퍼(22), 상기 버퍼(22)의 출력을 반전하는 인버터(23), 상기 인버터(23)의 출력이 저항(R21) 및 콘덴서(C21)에 의해 설정되는 비반전 입력단(+)의 전압과 가변저항(VR11)에 의해 설정되는 반전 입력단(-)의 전압을 비교하는 비교기(COMP11)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에서 전자레인지 모드시 릴레이(RL1)에 연동되어 동작하는 트랜지스터(TR2)가 턴 오프됨에 따라 동기신호 검출부(5)가 동작하게 되며, 오프 타이머(21)의 출력과 함께 상기 동기신호 검출부(5)의 출력신호가 단안정 멀티 바이브레이터(6), 비교부(7), 구동부(8)를 통하여 스위칭소자인 트랜지스터(TR1)를 구동하여 전자레인지 모드가 수행된다.

그리고 인덕션 히팅 쿠커 모드시 릴레이(RL1)에 의해 상기 트랜지스터(TR2)가 턴 온 됨에 따라 동기신호 검출부(5)의 출력이 없게 되며, 이때는 오프 타이머(21)의 출력에 의해 단안정 멀티 바이브레이터(6)가 고정 발진하도록 한다.

이는 디지탈 게이트에 의한 기준 클럭을 이용하는 것보다는 약간의 편차는 있으나 스위칭 주파수를 동일하게 유지할 수 있다. 즉, 턴 온시간은 출력레벨별로 가변시키고 턴 오프시간은 고정함으로써 각 출력레벨별로 고정주파수 방식을 취함으로써 인덕션 히팅 쿠커 모드시 결합소음을 줄일 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 복합조리기시 인덕션 히팅 쿠커 모드시에는 자체 오프 타이머에 의해 고정 스위칭 주파수로 동작하고 전자레인지 모드시에는 외부 피이드백 신호를 이용하여 변동 스위칭 주파수로 동작시켜 모드별 부하차이 때문에 발생하는 결합소음을 줄일 수 있게 되며, 또한 인덕션 히팅 쿠커 단독제품의 결합소음도 줄일 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 상용전원을 정류 및 평활하는 정류 및 평활 수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 가열코일이나 승압트랜스에 공급하기 위한 릴레이수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 교번 스위칭하는 스위칭 수단과, 상기 릴레이수단의 절환에 따라 가열코일이나 승압트랜스의 1차측과 병렬연결되어 인덕션 히팅 쿠커모드나 전자레인지 모드를 구현하는 공진수단과, 상기 스위칭수단을 구동하는 구동수단과, 상기 스위칭수단의 출력전압을 검출하여 검출전압이 제로일 경우 펄스를 발생하는 동기신호 검출수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기신호 검출수단의 입력을 차단하는 동기신호 제어수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 발진 주파수가 일정하도록 하는 오프 타이머수단과, 상기 동기신호 검출수단의 출력과 상기 오프 타이머수단의 캐리출력을 논리 합하는 오아 게이트수단과, 제어수단에서 설정한 값만큼을 카운팅한 후 캐리를 발생하는 온 타이머수단과, 상기 온 타이머수단의 캐리출력에 의해 리셋되고 상기 오아 게이트수단의 출력에 의해 셋트되어 상기 구동수단을 구동하는 RS플립플롭수단으로 구성됨을 특징으로 하는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 동기신호 제어수단은 상기 릴레이수단이 전자레인지 모드로 전환될 경우 턴 오프되는 스위칭용 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 베이스단에 저항을 통하여 베이스단이 접속되고 릴레이 코일에 콜렉터단이 접속되어 상기 트랜지스터의 턴오프시 턴오프되는 스위칭용 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로.
3. 상용전원을 정류 및 평활하는 정류 및 평활수단과, 상기 정류 및 평활 수단에 의해 평활된 전원을 가열코일이나 승압트랜스에 공급하기 위한 릴레이수단과, 상기 정류 및 평활수단에 의해 평활된 전원을 교번 스위칭하는 스위칭수단과, 상기 릴레이수단의 절환에 따라 가열코일이나 승압트랜스의 1차측과 병렬연결되어 인덕션 히팅 쿠커모드나 전자레인지 모드를 구현하는 공진수단과, 상기 스위칭수단을 구동하는 구동수단과, 상기 스위칭수단의 출력전압을 검출하여 검출전압이 제로일 경우 펄스를 발생하는 동기신호 검출수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 동기신호 검출부의 입력을 차단하는 동기신호 제어수단과, 상기 동기신호 검출수단의 출력에 따라 발진하는 단안정 멀티 바이브레이터수단과, 상기 단안정 멀티 바이브레이터수단의 출력에 따라 상기 구동수단을 구동하는 비교수단과, 인덕션 히팅 쿠커 모드시 상기 단안정 멀티 바이브레이터수단 고정 주파수 발진을 하도록 하는 오프 타이머수단으로 구성됨을 특징으로 하는 복합조리기의 스위칭 주파수 제어회로.