KR0156109B1

KR0156109B1 - 고주파 가열장치

Info

Publication number: KR0156109B1
Application number: KR1019900022428A
Authority: KR
Inventors: 한경해
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR920012821A

Abstract

본 발명의 저가로 구성할 수 있을뿐만 아니라 110V계와 220V계 상용전원에 겸용될 수 있는 인버터형 고주파 가열장치를 제공키 위한 것으로 이들 위해 전원공급부와, 상기 전원공급부의 출력측에 접속되고 복수개의 승압트렌스와 스위칭소자와 플라이휠 다이오드와 공진용 콘덴서로 이루어진 인버터와, 상기 복수개의 승압트렌스 2차측에 각각 접속되고 마그네트론 구동전력을 만드는 복수개의 배전압부, 복수개의 승압트렌스 2차측과 배전압부에 각각 접속되어 구동 전력을 공급받는 복수개의 마그네트론, 각 승압트렌스의 2차측과 스위칭소자들 사이에 접속되고 출력 전류를 검출하여 스위칭소자들의 도통시간을 조절하는 피드백제어부를 포함한다.

또한 본발명은 상기 구성에 전원공급부와 인버터 사이에 접속되는 복수개의 스위치를 포함하고 입력되는 상용교류전압에 따라 인버터 회로를 다르게 구성시키는 스위칭수단을 추가하여 포함한다.

Description

고주파 가열장치

제1도와 제2도는 종래의 구성도.

제3도, 제4도, 제5도는 본 발명의 구성도.

제6도는 본발명의 전압 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 필터부 2 : 정류부

3 : 평활부 4 : 인버터

5-5a : 배전압부 6-6a : 마그네트론

7 : 피드백제어부 7a₁-7a₂: 출력 피드백회로

7b : 제어회로 7c₁-7c₂: 스위칭소자 구동부

8 : 스위칭수단 CT₁-CT₂: 전류검출기

C₁-C₇: 콘덴서 D₁-D₅: 다이오드

Q₁-Q₂: 트랜지스터 T₁-T₂: 승압트랜스

SW₁-SW₃: 스위치 a-b : 상용전원 입력단자

본발명은 고주파 가열장치에 관한 것으로, 특히 상업용에 적당하도록 저가로 구성할 수 있는 인버터형 고주파 가열장치에 관한 것이다.

종래의 기술을 첨부된 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 철공진 트랜스를 이용한 고주파 가열장치로서, 상용교류전원 입력단자(c)(d)와, 철공진트랜스(T₃)와, 마그네트론(20)과, 상기 입력단자(d)와 철공진트랜스(T₃)의 1차측 사이에 접속된 스위치(또는 릴레이)(SW₁₀)와, 철공진트랜스(T₃)의 2차측과 마그네트론(20)사이에 접속되고 배전압콘덴서(C₁₀) 및 배전압다이오드(D₁₀)로 이루어진 배전압부(11)로 구성된 것이다.

제2도는 제1도와 동일한 2개의 회로가 상용료규 전원입력단자(c)(d)에 병렬 접속된 것이다.

제1도의 동작은 먼저 상용교류전원 즉 110V계 또는 220V계가 입력되면 철공진 트랜스(T₃)의 2차측에는 마그네트론(20)의 필라멘트 전원용으로서 AC 3.5V와, AC 1900V의 또다른 전압이 발생한다.

이 AC 1900V는 배전압부(11)의 배압용 콘덴서(C₁₀)와 배압용 다이오드(D₁₀)에 의해 반파 배전압되어 AC 반주기동안은 DC 3.75KV, 다른 반주기동안은 OV로 출력된 후 마그네트론(20)의 애노우드(A)와 캐소우드(K)사이에 인가된다.

이때 마그네트론(20)은 발진하여 마이크로파를 발생시키고 이 마이크로파에 의해 음식물이 가열된다.

제2도의 동작원리는 제1도의 경우와 동일하며, 단지 2개의 마그네트론(20)(20a)이 발진하게 된다.

그러나 상기 종래기술들을 동작상으로는 전혀 문제가 없으나 고가로 구성되기 때문에 상업용에 적당하도록 실용화시키는데 어려움이 많았다.

즉, 제1도의 경우는 매우큰 철심트랜스(T₃), (약 6-8kg)와 대용량의 배전압 콘덴서(C₁₀), 큰전류스펙(spec)의 고압다이오드(D₁₀) 및 고가의 상업용 마그네트론(일반 마그네트론 가격의 5-10배)(20)이 사용된다.

제2도의 경우는 상기 제1도의 단점때문에 일반적인 두개의 마그네트론 (20)(20a)을 사용하고 일반적인 두개의 철심트랜스(T₃)(T₄)(각3.5kg), 두개의 일반 배전압콘덴서(C₁₀)(C₁₁), 일반고압 다이오드(D₁₀)(D₁₁)를 사용하였으나, 이경우 역시 실용화시키기에는 가격이 비쌀뿐만아니라 너무 무거웠다.

본발명은 상기 단점을 제거키위한 것으로 철공진형 트랜스를 사용하는것 대신 가볍고 출력조절이 쉬우며 다양한 기능을 갖춘 인버터 고주파 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본발명은 입력된 상용교류 전원을 여과.정류.평활하는 전원공급부와, 상기 전원공급부의 출력측에 접속되고 복수개의 승압트랜스와 상기 승압트랜스의 1차측 코일에 연결된 복수개의 스위칭소자와 플라이 휠 다이오드 및 공진용 콘덴서로 이루어진 인버터와, 상기 복수개의 승압트랜스 2차측에 각각 접속되고 마그네트론 구동전력을 만드는 복수개의 배전압부, 복수개의 승압트랜스 2차측과 배전압부에 각각 접속되어 필라멘트 가열 전력 및 구동전력을 공급받는 복수개의 마그네트론, 각 승압트랜스의 2차측과 인버터의 스위칭소자를 사이에 접속되고 출력전류를 검출하여 스위칭 소자들의 도통시간을 조절하는 피드백 제어부를 포함한다.

또한 본발명은 입력된 상용교류 전원을 여과.정류.평활하는 전원공급부와, 상기 전원공급부의 출력측에 접속되고 복수개의 승압 트랜스와 이 승압트랜스의 1차측 코일에 연결된 복수개의 스위칭소자와 플라이 휠 다이오드 및 공진용 콘덴서로 이루어진 인버터와, 전원공급부와 인버터 사이에 접속되는 복수개의 스위치 또는 릴레이를 포함하고 입력되는 상용교류전원에 따라 인버터 회로를 다르게 구성시키는 스위칭수단과, 각 승압트랜스 2차측에 접속되고 마그네트론 구동전력을 만드는 복수개의 배전압부, 각 승압트랜스 2차측과 상기 배전압부 출력측에 접속되어 필라멘트 가열전력 및 구동전력을 공급받는 복수개의 마그네트론과, 각 승압트랜스 2차측과 인버터의 스위칭소자들 사이에 접속되고 출력전류에 따라 상기 스위칭소자들의 도통시간을 조절하는 피드백 제어부를 포함한다.

이를 첨부된 일실시예인 제3도 및 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제3도는 일반적인 인버터형 고주파 가열장치로서 상용교류전원 입력단자(a)(b)와, 콘덴서(C₁)와 코일(L₁)로 이루어진 필터부(1), 여과된 교류전원을 정류하는 정류부(2), 콘덴서(C₂)와 코일(L₂)로 이루어지고 정류부(2)의 출력신호를 평활화하는 평활부(3), 승압트랜스(T₁)와 110V용 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 플라이휠 다이오드(D₁) 및 공진용 콘덴서(C₃)로 이루어지고 입력된 상용 전원에 따라 승압트랜스의 2차측에 일정한 전압을 출력하는 인버터(4), 상기 승압트랜스(T₁)의 2차측에 접속되고 2차측 전압을 입력하여 마그네트론 구동전력을 만들어내며 배전압콘덴서(C₄)와 배전압 다이오드(D₂)로 이루어진 배전압부(5), 상기 승압트랜스(T₁)의 2차측 코일(L₅)과 배전압부(5)의 출력측에 접속되어 필라멘트 가열전력 및 구동전력을 공급받는 마그네트론(6)과, 상기 승압트렌스(T₁)의 2차측과 인버터(4)의 스위칭 트랜지스터(Q₁)사이에 접속되고 2차측의 출력전류를 검출하는 전류검출기(CT₁)와 검출된 출력전류를 피드 백(feed back)하는 출력 피드백 회로(7a)와, 출력 피드백 회로(7a)의 출력신호에 따라 스위칭 트랜지스터(Q₁)의 도통시간을 제어하는 제어신호를 펄스신호로서 출력하는 제어회로(7b)와, 제어회로(7b)의 출력신호를 입력하여 스위칭 트랜지스터(Q₁)를 구동하는 스위칭 트랜지스터 구동부(7c)로 이루어진 피드백 제어부(7)로 구성한 것이다.

제4도는 상용교류전압 220V계 사용시에 적합한 회로로서 제3도의 구성과 거의 동일하고 인버터와 승압트랜스 및 승압트랜스의 2차측 회로만을 다르게 구성한 것이다.

즉, 인버터(4)는 두개의 승압트랜스(T₁)(T₂)와 각각 두개씩의 110V용 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂), 플라이휠 다이오드(D₃)(D₄), 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)로 이루어지되 승압트랜스(T₁)(T₂)의 각 1차측코일(L₃)(L₄)끼리는 직렬접속하고 이것의 종단에는 직렬접속된 두개의 공진용콘덴서(C₅)(C₆)를 직렬접속하며, 각 공진용콘덴서(C₅)(C₆)의 양단에는 110V용 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)와 플라이휠 다이오드(D₃)(D₄)를 병렬접속하여 구성한다.

그리고 각 승압트랜스(T₁)(T₂)의 2차측코일(L₆)(L₈)에는 각각 배압용콘덴서(C₄)와 배압용 다이오드(D₂), 배압용콘덴서(C₇)와 배압용 다이오드(D₅)로 이루어진 두개의 배전압부(5)(5a)를 접속하고 이 배전압부(5)(5a)의 각출력측에는 두개의 마그네트론(6)(6a)을 각각 접속하여 구성한다.

또한 각 승압트랜스(T₁)(T₂)의 2차측코일(L₆)(L₈)과 인버터(4)의 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)사이에 접속되는 피드백 제어부(7)역시 두개의 전류검출기(CT₁)(CT₂)와 출력 피드백회로(7a₁)(7a₂), 제어회로(7b) 및 두개의 스위칭 트랜지스터 구동부(7c₁)(7c₂)로 구성한다.

제5도(a)는 상용교류전원 110V계 220V계에 겸용할 수 있도록 한 것으로 제4도와 거의 동일한 구성이고, 단지 인버터(4)와 평활부(3)사이에 3개의 스위치(SW₁-SW₃)(또는 릴레이)를 갖는 스위칭 수단(8)을 구비하여 단자(a)(b)를 통해 입력되는 상용교류전원에 따라 마그네트론(6)(6a)을 안정되게 구동시키게큼 인버터(4)의 회로를 다르게 구성하도록 한 것이다.

여기서 상용교류전압 220V계 입력시 인버터(4)회로는 제5도 (b)와같이 상기 스위칭수단(8)에 의해 승압트랜스(T₁)의 1차측코일(L₃)과 공진용 콘덴서(C₅), 승압트랜스(T₂)의 1차측코일(L₄)과 공진용 콘덴서(C₆)가 차례로 직렬접속되고 각 공진용콘덴서(C₅)(C₆)의 양단에는 각각 병렬 접속된 110V용 스위칭 트랜지스터(Q₁)와 틀라이휠 다이오드(D₃), 11OV용 스위칭 트랜지스터(Q₂)와 플라이휠 다이오드(D4)가 다시 병렬 접속되는 형태로 구성된다.

또한 상용교류전압 110V계 입력시의 인버터(4)회로는 제5도 (c)와같이 상기 스위칭수단(8)에 의해 병렬 접속된 승압트랜스(T₁)(T₂)의 1차측 코일(L₃)(L₄)과 순차적으로 병렬 접속된 스취칭 트랜지스터(Q₁)와 플라이휠 다이오드(D₃), 공진용 콘덴서(C₅), 스위칭 트랜지스터(Q₂) 플라이 휠 다이오드(D₄) 및 공진용 콘덴서(C₆)가 서로 직렬 접속되는 형태로 구성된다.

이하에서 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

제4도의 경우는 먼저 단자(a)(b)를 통해 상용교류전압 220V계가 입력되면 이 전압은 필터부(1)를 통해 여과되고 정류부(2)를 통해 직류 성분만이 정류되며 평활부(3)를 통해 평활된 후 인버터(4)의 양단에 인가된다.

이어 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 온될때 전류는 제6도(a)(c)와같이 승압트랜스(T₁)(T₂)의 1차측코일(L₃)(L₄)과 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)를 차례로 거쳐 평활용 콘덴서(C₂)의 마이너스측으로 흐른다.

그러나 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 오프될때 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)에는 흐르는 전류가 없어서 각 승압트랜스(T₁)(T₂)의 1차측 코일(L₃)(L₄)에는 전류가 계속 흐르려는 경향이 있으므로 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)를 충전시키게 된다. 이때 승압트랜스(T₁)(T₂)의 각 1차측코일(L₃)(L₄)과 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)에 의해 공진 주파수(f)가 발생하며 이 공진 주파수(f)는 아래의 식(1)으로 나타낼 수 있다.

여기서, L'=L'₃+L'₄이고, L'₃와 L'₄는 코일(L₃)와 코일(L₄)의 인덕턴스값이다.

또한 C'=C'₅//C'₆이고, C'₅와 C'₆는 콘덴서(C₅)와 콘덴서(C₆)의 커패시턴스 값이다.

이어 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)가 충전된 일정시간()후엔 다시 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)로부터 승압트랜스(T₁)(T₂)의 1차측코일(L₃)(L₄)로 다시 전류가 흐르면서 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)의 전압은 제6도 (b)(d)와같이낮아지게 된다.

제6도는 (b)(d)와 같은 전압파형은 승압트랜스(T₁)(T₂)의 1차측코일(L₃)(L₄)과 2차측 코일(L₆)(L₈)에도 그대로 나타나고, 배전압부(5)(5a)에서 배압된후 마그네트론(6)(6a)를 각각 발진시키게 된다.

발진된 마그네트론(6)(6a)은 마이크로파를 발생시키고 이 마이크로파는 음식물을 가열하게 된다.

제5도 (a)의 경우는 먼저 상용전압 110V계가 입력하면 스위칭수단(8)의 스위치(SW₁-SW₃)가 작동하여 인버터(4)의 회로구성이 제5도(c)와 같이된다.

이때 스위칭트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 온되면 전류는 승압트렌스(T₁)(T₂)의 병렬연결된 1차측코일(L₃)(L₄)을 통해 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)에 제6도(a)(c)와 같이 양분되어 흐른다.

그리고 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 오프되면 병렬연결된 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)에 동시에 전압이 충전되고 충전된후 다시 방전하게 된다.

상기 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)의 양단전압 즉 스위칭트랜지스터(Q₁)(Q₂)의 양단전압은 제6도 (b)(d)와 같이 나타난다.

제6도 (b)(d)와같은 전압 파형은 승압트렌스(T₁)(T₂)의 1차측코일(L₃)(L₄)에도 동시에 나타나며 2차측코일(L₅-L₈)에도 그대로 나타난다.

2차측코일(L₆)(L₈)에 나타난 전압파형은 배전압부(5)(5a)의 배전압콘덴서(C₄)(C₇)와 배전압 다이오드(D₂)(D₅)에 의해 각각 배압된 후 마그네트론(6)(6a)을 발진시키게 된다.

입력되는 상용전압이 220V계일 경우에는 스위칭수단(8)의 스위치(SW₁-SW₃)가 작동을 안하게되고 제5도 (a)(b)와같이 인버터(4)의 회로는 최초상태 그대로 있게된다.

이때 스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 온되면 전류를 승압트랜스(T₁)의 1차측코일(L₃)과 스위칭트랜지스터(Q₁), 승압트랜스(T₂)의 1차측코일(L₄) 및 스위칭 트랜지스터(Q₂)를 차례로 거쳐 제6도 (a)(c)와같이 흐른다.

스위칭 트랜지스터(Q₁)(Q₂)가 동시에 오프되면 공진용 콘덴서(C₅)(C₆)에는 전압이 충전되고 이 전압파형은 제6도 (b)(d)에 나타낸 바와같다.

또한, 입력되는 상용전압이 110V계일 경우와 220V계일 경우의 주파수(f')(f'')는 각각 아래의 식(2)(3)으로 나타낼 수 있다.

여기서, L'=L'₃//L'₄이고, C'=C'₅+C'₆으로, L'₃와 L'₄는 승압트렌스(T₁)(T₂)의 1차측코일(L₃)(L₄)의 각 인딕턴스값이고, C'₅와 C'₆는 공진용 콘덴서 C₅와 C₆의 커패시턴스값이다.

여기서, L'=L'₃+L'₄이고, C'=C'₅//C'₆이다.

이상과같이 본 발명에 의하면 다음과같은 효과가 있다.

첫째, 종래의 철공진형 트랜스를 사용한 상업용 고주파 가열장치보다 가볍고 출력조절이 용이하며, 저가로 구성할 수 있다.

둘째, 고가의 220V계용 스위칭 소자를 사용하지않고 범용인 저가의 110V계용 스위칭 소자를 사용하였기 때문에 최저가로 설계가 가능하다.

셋째, 상용교류전원이 2개인 지역에서 (한국 110V/220V, 일본 100V/200V, 미국 120V/220V) 공동사용할 수 있으므로 효률적이다.

Claims

입력되는 상용교류전원을 여과.정류.평활하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에 접속되고 복수개의 승압트랜스와 플라이휠 다이오드와 스위칭소자 및 공진용 콘덴서를 포함하며 복수개의 승압트랜스 1차측 코일끼리는 직렬접속되고 이것의 종단에는 직렬 접속된 복수개의 공진용 콘덴서가 직렬접속되며 각 공진용 콘덴서의 양단에는 병렬접속된 스위칭소자와 플라이휠 다이오드가 병렬접속되는 형태로 구성된 인버터, 상기 인버터내 복수개의 승압트랜스 2차측에 각각 접속되어 고동전력을 공급받으므로써 고주파 가열신호를 출력하는 복수개의 마그네트론, 상기 복수개의 승압트랜스 2차측과 스위칭소자 사이에 접속되고 승압 트랜스 출력을 검출하여 검출값에 따라 상기 복수개의 스위칭소자들의 도통시간을 적절하게 되도록 조절하는 피드백 제어부로 구성함을 특징으로하는 고주파 가열장치.
입력되는 상용교류전원을 여과.정류.평활하는 전원공급부와, 상기 전원공급부에 접속되고 복수개의 승압트랜스와 스위칭소자의 플라이휠 다이오드 및 공진용 콘덴서를 포함하며 전원공급부의 촐력을 입력하여 이를 고전압으로 변환 출력하는 인버터와, 상기 전원공급부와 인버터사이에 접속되고 복수개의 스위칭 또는 릴레이를 포함하며 입력되는 상용교류전원에 따라 구동시 동일한 주파수가 발생되도록 상기 인버터회로를 구성시키는 스위칭수단, 상기 인버터내 복수개의 승압트랜스 2차측 각각 접속되어 구동 전력을 공급받으므로써 고주파 가열신호를 출력하는 복수개의 마그네트론, 상기 인버터내 복수개의 승압트랜스 2차측과 복수개의 스위칭소자 사이에 접속되고 승압트랜스의 출력을 검출하여 검출값에 따라 상기 스위칭소자들의 도통시간을 적절하게 되도록 조절하는 피드백 제어부로 구성함을 특징으로 하는 고주파 가열장치.
제2항에 있어서, 상기 인버터는 상용교류전압 220V계 입력시에는 상기 스위칭수단에 의해 각 승압트랜스의 1차측 코일과 공진용 콘덴서가 교대로 직렬접속되고 각 공진용콘덴서의 양단에는 병렬 접속된 스위칭소자와 플라이휠 다이오드가 다시 병렬접속되는 형태로 구성되고, 상용교류전압 110V계 입력시에는 상기 스위칭수단에 의해 각 승압 트랜스의 1차측 코일끼리는 병렬접속되고 이것의 종단에는 병렬접속 된 스위칭소자와 플라이휠 다이오드와 공진용 콘덴서의 다수개가 직렬 접속되는 형태로 구성됨을 특징으로 하는 고주파 가열장치.