KR0184137B1 - 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치 - Google Patents

듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 듀얼 풀 브릿지(Dual Full Bridge)형 전자 유도 가열장치에 관한 것으로서, 종래의 유도 가열 조정장치는 잊버한 워킹 코일 사이에 동작주파수의 차이에 의한 산섭음이 발생하게 되어 사용자가 불쾌감을 느끼게 되고, 또한 각각의 인버터만큼 정류수단과 입력단의 정류수단으로 부터의 전압을 평활 및 필터링하게 되는 L,C필터를 구성하여야 만 하므로서, 전체 회로가 복잡하게 되며, 기기구성에의 경제성이 결여되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 하나의 인버터 회로를 구성하여 다수의 가열판을 가열할 수 있도록 하고, 또한 가열수단으로 전원을 공급하는 스위칭 수단을 시분할 제어하여 다수의 가열판이 독립적으로교번 가열되도록 하므로서 가열시 발생되는 간섭음을 방지할 수 있도록 한 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치 이다.

Description

듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치
제1도는 종래의 전자 유도 가열장치를 보인 회로도.
제2도는 본 발명의 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치를 보인 회로도.
제3도는 본 발명의 듀얼 풀 브릿지형 잔자 유도 가열장치에서 제1가열부가 동작할때 스위칭 수단의 제어 타이밍과 그에 따라 제1가열부에 유기되는 전류의 변화량을 보닝 파형도.
제4도는 본 발명의 듀얼 풀 브릿지형 잔자 유도 가열장치에서 제2가열부가 동작할때 스위칭 수단의 제어 타이밍과 그에 따라 제2가열부에 유기되는 전류의 변화량을 보인 파형도.
제5도는 본 발명 듀얼 풀 블릿지형 전자 유도 가열장치의 다른 실시예를 보인 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어수단 2, 3 : 가열부
Lr1, Lr2 : 워킹코일 Cr1, Cr2 : 공진용 콘덴서
Q11∼Q16 : 트랜지스터
본 발명은 듀얼 풀 브릿지(Dual Full Bridge)형 전자 유도 가열장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 인버터 회로를 구성하여 다수의 가열판을 가열할 수 있도록 하고, 또한 가열 수단으로 전원을 공급하는 스위칭 수단을 시분할 제어하여 다수의 가열판이 독립적으로 교번 가열되도록 하므로서 가열시 발생되는 간섭음을 발지할 수 있도록 한 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치에 관한 것이다.
종래 다출력 제어를 위한 전자 유도 가열조리 장치에 있어서는 여러개의 우킹 코일을 가열하기 위해서는 입력되는 한 전원에 여러개의 인버터회로를 병렬로 구성하게 되는 바, 제1도를 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
제1도에 도시된 바와같이, 종래의 전자 유도 가열장치의 구성 회로 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(1)를 구성하며, 상기 전원 공급부(1)를 통해 입력되는 전원을 정류하는 정류부(2)와, 정류된 전원을 평활하는 초크 코일(L1) 및 콘덴서(C1)와, 평활된 전원을 입력받아 스위칭하여 가열판을 가열하기 위한 인버터(3)의 구성요소를 포함하는 회로가 상기 구성된 전원 공급부(1)에 다수개(N)가 접속되는 구성을 특징으로 하며, 상기 인버터(3)는 스위칭 제어수단인 SMPS(Switched Mode Power Supp ly)부로 부터 공급되는 스위칭 전원을 베이스로 입력받아 스위칭 하게되는 트랜지스터(Q1,Q2)와, 트랜지스터(Q1,Q2)의 보호용으로 트랜지스터(Q1,Q2) 각각에 역병렬로 구성되는 다이오드(D1,D2)와, 공진 콘덴서(C2)와, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 스위칭 동작에 의해 전달되는 전원을 입력 받아 콘덴서(C2)와 공진하여 가열판을 가열시키는 워킹코일(Lr1)의 구성요소를 포함하여 구성된다.
이와같은 구성으로 이루어진 전자 유도 가열장치에 있어서는 입력되는 하나의 전원을 각각 정류하여 각각의 구성되는 인버터 회록를 통하여 가열판을 가열시키게 되는바, 여러개의 워킹 코일(Lr1,Lr2,·…,3-n)를 구성시키므로서, 가능하도록 한 것이다.
그러면, 상기와 같이 여러개의 가열판을 가열시키도록 하는 종래 전자유도 가열 조리장치에 있어서, 워킹 코일의 가열동작을 설명하면 다음과 같다.
전원 공급부(1)로 부터 공급되는 전원은 정류부(2)를 거쳐 DC전원으로 정류되어지게 되고, 상기 정류부(2)에서 정류된 정원은 초크 코일(L1), 콘덴서(C1)를 거치면서 평활되어져 인버터(3)로 인가된다.
인버터(3)에서 상기에서와 같은 전원을 입력받아 트랜지스터(Q1,Q2)으니 스위칭에 의해 워킹코일(Lr1)을 가열시키게 되어 가열판의 조리대상물을 가열시키게 되는바, 트랜지스터(Q1,Q2)는 SMPS부(도면에 미도시되었음)로 부터 별도의 스위칭전압을 입력받아 스위칭을 수행하게 된다.
상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 스위칭 동작에 의한 워킹코일(Lr1)의 가열동작을 살펴보면, 먼저 SMPS부에서는 트랜지터(Q2)의 베이스로 초기 스위칭 전압을 인가하게 된다.
상기 트랜지스터(Q2)는 베이스로 인가되는 스위칭 전압에 의해 온 ㅅ위칭 되며, 상기 트랜지스터(Q2)가 온 스위칭 되므로서, 정류부(2)를 통해 인가되는 전원은 트랜지스터(Q1)가 오프된 상태이므로, 워킹 코일(Lr1)을 통해 트랜지스터(Q2)로서 루프(Loop)를 형성하게되며, 상기와 같이 형성된 루프에 의해 워킹 코일(Lr1)은 공진을 하게 된다.
이때, SMPS부에서 트랜지스터(Q1)의 베이스로 스위칭 전압을 인가하여 트랜지스터(Q1)를 온 시키고, 트랜지스터(Q2)를 오프시키면, 트랜지스터(Q1)가 온 ㅅ위칭되면서 워킹 코일(Lr1)에 전류가 흐르게 된다.
상기와 같은 스위칭을 반복하여 워킹 코일(Lr1)을 가열시키게 되면, 상기 트랜지스터(Q1,Q2)의 온 스위칭 시간 즉, 튜티(Duty)비의 변화에 따라 워킹 코일(Lr1)에 걸리는 전류를 제어하게 되다.
이에 구성된 인버터(3,3-1·…,3-n)는 상기와 같은 과정을 수행하여 가열판을 가열시키게 되며, 이들 각각의 출력전력 제어는 상기에서 언급한 바와같이 주파수제어를 통하여 듀티비를 변화시켜 이루어지게 된다.
그러나, 상기 설명과 같이 동작하는 종래의 유도 가열 조리장치은 인접한 워킹 코일 사이에 동작주파수의 차이에 의한 간섭음이 발생하게 되어 사용자가 불쾌감을 느끼게 되고, 또한 각각의 구성된 인버터만큼 정류수단과 입력단의 정류수단으로 부터의 저압을 평활 및 필터링하게 되는 L,C필터를 구성하여야 만 하므로서, 전체 회로가 복잡하게 되며, 기기구성에의 경제성이 결여되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 하나의 인버터 회로를 구성하여 다수의 가열판을 가열할 수 있도록 하고, 또한 가열수단으로 전원을 공급하는 스위칭 수단을 시분할 제어하여 다수의 가열판이 독립적으로 교번 가열되도록 하므로서 가열시 발생되는 간섭음을 방지할 수 있또록 한 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치를 제공함을 목적으로 한다.
도면 제2도는 상기 목적달성을 위한 본 발명의 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치를 도시한 것으로서, 입력전원의 역률을 높이기 위한 입력필터 콘덴서(Cf)와, 입력되는 전원에 따라 발열하여 하나 이상의 가열판을 선택적으로 가열하는 가열수단과, 별도의 제어신호에 의해 스위칭 동작하여 상기 가열수단이 선택적ㅇ로 가열되도록 하는 스위칭 수단과, 상기 스위칭 수단의 온/오프 동작을 제어하기위한 제어신호를 출력하는 제어수단(11)으로 구성되어 하나 이상의 가열판을 가열할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가열수단은 상기 스위칭 수단의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 공진하여 각기 대응되는 가열판을 가열하며, 워킹코일(Lr1)(Lr2) 및 콘덴서(Cr1)(Cr2)가 직렬로 접속된 형태인 제1, 제2가열부(12)(13)로 구성되며, 상기 스위칭 수단은 상기 제어수단(11)의 제어에 따라 온/오프 스위칭 동작하여 상기 제1, 제2가열부(12)(13)가 독립적으로 가열동작을 수행할 수 있도록 전원을 공급하는 트랜지스터(Q11∼Q16)로 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 트랜지스터(Q11∼Q16)는 제1가열부(12)가 동자할때에는 트랜지스터(Q11∼Q14)가 스위칭 동작하고, 제2가열부(13)가 동작할 때에는 트랜지스터(Q11,Q12,Q15,Q16)가 스위칭 동작하는 것을 특징으로 한다.
이와같이 구성된 본 발명의 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치의 동작을 도면 제2도 내지 제4도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1가열부(12)가 가열될때의 동작을 설명하면, 제1가열부(12)의 워킹코일(Lr1)이 가열될때 제어수단(11)의 제어신호에 따라 스위칭 동작하는 스위칭 수단의 각 트랜지스터(Q11∼Q16)의 온/오프 타이밍 제3도와 같다.
즉, 제어수단(11)은 제어신호(P1,P4)를 출력하여 트랜지스터(Q11,Q14)를 온동작시키므로서, 입력필터 콘덴서(Cf), 트랜지스터(Q11), 워킹코일(Lr1), 공진용 콘덴서(Cr1), 트랜지스터(Q14)로 연결되어지는 하나의 루프가 형성되도록 한다.
상기 루프가 형성되면, 입력필터 콘덴서(Cf)를 통한 전원이 트랜지스터(Q11)를 통해 제1가열부(12)를 구성하는 워킹코일(Lr1)과 공진용 콘덴서(Cr1)로 공급되어져 워킹코일(Lr1)과 공진용 콘덴서(Cr1)의 공진에 의해 워킹코일(Lr1)에 입력되는 전류가 제3도(사)의 t1구간과 같이 사인파를 형성하게되고, 상기 전류에 의해 워킹코일(Lr1)이 발열하게 된다.
상기 설명과 같이 트랜지스터(Q11,Q14)의 온동작에 의해 제1가열부(12)에 양의 전류가 공급된 후 일정시간이 지나면, 제어수단(11)은 상기 트랜지스턴(Q11,Q14)를 오프시킨 후 제어신호(P2,P3)를 출력하여 트랜지스터(Q12,Q13)를 온동작시키므로서, 입력필터 콘덴서(Cf), 트랜지스터(Q13), 공진용 콘덴서(Cr1), 워킹코일(Lr1), 트랜지스터(Q12)로 이루어지는 루프가 형성되도록 한다.
상기와 같은 루프가 형성되면, 워킹코일(Lr1)에는 상기 트랜지스터(Q11,Q14)가 온동작하였을 때와는 다른 극성의 전압이 인가되므로 제3도(사)의 t2구간곽 ㅏㅌ이 음의 전류가 발생되고, 이 전류에 의해 워킹코일(Lr1)이 발열하게 되는 것이다.
상기 설명과 같이 트랜지스터(Q11∼Q14)의 교번 스위칭 동작 즉, 제3도에 도시된 t1, t2구간에서의 스위칭 동작을 하나의 주기(T)로 하고, 이 한 주기(T)에 해당하는 스위칭 동작을 반복해서 실행하게 되면, 제1가열부(12)를 구성하는 워킹코일(Lr1)이 발열하게 되는 것이다.
한편, 상기 설명과 같이 제1가열부(12)가 동작할때, 제어수단(11)은 제2가열부(13)가 동작하지 않도록 하기위해 트랜지스터(Q15,Q16)를 스위칭 제어한다.
즉, 제3도의 (마)(바)에 도시된 바와같이 트랜지스터(Q15)는 트랜지스터(Q11)가 온/오프될때 동시동작하도록 하고, 트랜지스터(Q16)는 트랜지스터(Q12)가 온/오프 될때 동시동작하도록 제어한다.
상기 설명과 같이 트랜지스터(Q15,Q16)의 스위칭 동작이 제어되면, 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q15)가 동시에 온동작하여 트랜지스터(Q11,Q15), 워킹코일(Lr2), 공진용 콘덴서(Cr2)가 하나의 폐루프를 형성하게되고, 또한 트랜지스터(Q12)와 트랜지스터(Q16)가 동시에 온동작하여 트랜지스터(Q12,Q16), 워킹코일(Lr2), 공진용 콘덴서(Cr2)가 하나의 폐루프를 형성하게되므로서, 제2가열부(13)를 구성하는 워킹코일(Lr2)에는 아무런 전압강하가 발생되지 않으므로 제2가열부(13)는 동작하지 않게되는 것이다.
한편, 제4도는 제2가열부(13)가 가열될때 각 트랜지스터(Q11∼Q16)의 스위칭 동작 타이밍과 그에 따른 워킹코일(Lr2)의 전류 변화량을 도시한 것으로서, 제2가열부(13)가 동작할 때에 제어수단(11)은 먼저 트랜지스터(Q15)와 트랜지스터(Q12)를 온동작시키고, 이후 일정시간이 경과되면 상기 트랜지스터(Q15,Q12)를 오프시키고 트랜지스터(Q11,Q16)를 온동작시킨다.
상기 설명과 같이 각 트랜지스터(Q11,Q12,Q15,Q16)가 제어수단911)의 제어신호에 따라 스위칭 동작하면, 초기 트랜지스터(Q15,Q12)가 온동작할때 워킹코일(Lr2)에는 제4도 (사)의 t1구간과 같이 양의 전류가 공급되고, 이후 트랜지스터(Q11,Q16)가 온동작할때 워킹코일(Lr2)에는 제4도 (사)의 t2 구간과 같이 음의 전류가 공급되므로서, 제2가열부(13)를 구성하는 워킹코일(Lr2)이 가열되는 것이다.
한편, 상기 설명과 같이 제2가열부(13)가 가열될때 제1가열부(1)가 동작하지 않도록 하기위해서 제어수단(11)은 제4도의 (다)(라)에 도시된 바와같이 트랜지스터(Q14)의 온/오프 타이밍을 트랜지스터(Q12)의 온/오프동작과 동일하게 제어하고, 또한 트랜지스터(Q13)의 온/오프 타이밍을 트랜지스터(Q11)의 온/오프 동작과 동일하게 제어하여 제3가열부(2)가 동작할때 제1가열부(12)가 동작되지 않도록 한다.
상기 동작에서 제1가열부(12)가 동작할때 제2가열부(13)가 동작하지 않도록 제어하고, 제2가열부(13)가 동잘할때 제1가열부(12)가 동작하지 않도록 하는 이유는 두개의 가열부(12)(13)가 동시에 동작할때 각 가열부(12)(13)를 구성하는 워킹코일(Lr1)(Lr2)과 공진용 콘덴서(Cr1,Cr2)의 동작 주파수 차잉의해 발생되는 가청 소음이 발생되지 않도록 하기 위함이다.
도면 제5도는 본 발명 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치의 제1실시예를 도시한 것으로서, 스우칭 수단을 구성하는 각각의 트랜지스터(Q11∼Q16)에 병렬로 보조 공진 콘덴서(C1∼C6)를 접속한 것이다.
상기와 같이 각 트랜지스터(Q11∼Q16)에 병렬로 보조 공진 콘덴서(C1∼C6)를 접속하게 되면, 모든 트랜지스터(Q11∼Q16)가 일시적으로 오프되는 데드타임(Dead Time)을 갖게되고, 이 기간도안 워킹코일(Lr1,Lr2)및 공진용 콘덴서(Cr1,Cr2), 그리고 상기 보조 공진 콘덴서(C1∼C6)에 의해 공진이 이루어져 워킹코일(Lr1,Lr2)에 남아있던 잔여전류가 모두 소비되어 '0'값이 된 상태에서 다음 스위칭 동작을 수행하게 되므로 각 트랜지스터(Q11∼Q16)의 턴 오프 손실을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 상기 설명된 본 발명의 구성에서 워킹코일과 공진용 콘덴서로 구성된 가열부와 두개의 트랜지스터로 구성된 스위칭 수단을 제5도에 점선으로 도시된 바와같이 입력필터 콘덴서(Cf)에 대해 병렬로 접속하게 되면, 하나의 제어회로를 구성하여 3개의 가열판을 가열할 수 있게되고, 또한 더 많은 가열부와 스위칭 수단을 접속하게 되면 4개, 5개 더 나아거서는 N개의 가열판을 가열할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 하나의 인버터 회로를 구성하여 다수의 가열판을 가열할 수 있도록 하고, 또한 가열수단으로 전원을 공급하는 스위칭 수단을 시분할 제어하여 다수의 가열판이 독립적으로 교번 가열되도록 하므로서 가열시 발생되는 간섭음을 방지할 수 있도록 한 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치 이다.

Claims (8)

  1. 입력전원의 역률을 높이기 위한 입력필터 콘덴서(Cf)와, 입력되는 전원에 따라 발열하여 하나 이상의 가열판을 서택적으로 가열하는 가열수단과, 별도의 제어신호에 의해 스위칭 동작하여 상기 가열수단이 선택적으로 가열되도록 하는 스위칭 수단과, 상기 스위칭 수단의 온/오프 동작을 제어하기위한 제어신호를 출력하는 제어수단(11)으로 구성되어 하나 이상의 가열판을 가열할 수 있도록 한 것을 특징으로하는 튜얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열수단은 상기 스위칭 수단의 스우칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 공진하여 각기 대응되는 가열판을 가열하며, 워킹코일(Lr1)(Lr2) 및 콘덴서(Cr1)(Cr2)가 직렬로 접속된 형태인 제1, 제2가열부(12)(13)로 구성된 것을 특징으로하는 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  3. 1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 상기 제어수단(11)의 제어에 따라 온/스위칭 동작하여 상기 제1, 제2가열부(12)(13)가 독립적으로 가열동작을 수행할 수 있 도록 전원을 공급하는 트랜지스터(Q11∼Q16)로 구성되는 것을 특징으로하는 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q11,Q12,Q13,Q14)는 제어수단(11)의 제어에따라 제1가열부(12)가 동작할때에 트랜지스터(Q11,Q14)와 트랜지스터(Q12,Q13)가 교번 스위칭 동작하는 것을 특징으로하는 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q11,Q12,Q15,Q16)는 제어수단(11)의 제어에 따라 제2가열부(13)가 동작할 때에 트랜지스터(Q11,Q16)와 트랜지스터(Q15,Q12)가 교번 스위칭 동작하는 것을 특징으로하는 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  6. 제3항 또는 제4상에 있어서, 제1가열부(12)가 동작할때 트랜지스터(Q15)는 트랜지스터(Q11)의 온/오프 타이밍과 동시제어되고, 트랜지스터(Q16)는 트랜지스터(Q12)의 온/오프 타이밍과 동시제어되어 제2가열부(13)가 동작하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서, 제2가열부(2)가 동작할때 트랜지스터(Q13)는 트랜지스터(Q11)의 온/오프 타이밍과 동시제어되고, 트랜지스터(Q14)는 트랜지스터(Q12)의 온/오프 타임ㅇ과 동시 제어되어 제1가열부(12)가 동작하지 않도록 하는 것을 특징으로하는 듀얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
  8. 제3항에 있어서, 스위칭 수단을 구성하는 트랜지스터(Q11∼Q16)에 보저 공진 콘덴서(C1∼C6)를 병렬로 각각 접속하면, 모든 트랜지스터(Q11∼Q16)가 오프되는 데드 타임이 생겨 트랜지스터의 턴 오프손실을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로하는 튜얼 풀 브릿지형 전자 유도 가열장치.
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