KR100186481B1 - 유도 가열 조리기의 출력 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 조리기의 출력 제어장치에 관한 것으로, 종래에는 출력검출시 인버터에서 일어나는 급격한 변화를 인버터 외부인 입력전류를 검출함에 따라 반응이 늦어 그 급격한 변화에 즉각 대응할 수 없고, 인버터 제어시 제어부의 펄스폭 변조신호를 정류해야 하는데 이때 저항과 콘덴서에 의한 시정수만큼 신호지연이 발생함에 따라 급격한 변동을 검출하여도 이에 대해 적정하게 출력을 제어하는 데는 문제가 생기고, 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 인버터에 흐르는 전류를 직접 인버터의 부하이동 등에 의한 급격한 변동을 즉각 검출할 수 있도록 하고, 인버터 전류피크 검출 및 디지탈/아날로그 변환부를 래더 회로로 채용하여 출력검출 및 제어속도를 향상시킴으로써, 급격한 상황에 신속하게 제어할 수 있도록 하고, 래더 회로의 포트 수 증대로 정출력의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

유도 가열 조리기의 출력 제어장치

제1도는 종래 유도 가열 조리기의 출력 제어장치 회로구성도.

제2도는 본 발명 유도 가열 조리기의 출력 제어장치 회로구성도.

제3도는 제2도에서, 디지탈/아날로그 변환부의 상세회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정류부 20 : 인버터

30 : 전압 비교기 40 : 전류피크 검지부

50 : 제어부 60 : 디지탈/아날로그 변환부

70 : 전압제어 발진기 80 : 인버터 구동부

90 : 조리용기 L2,L3 : 워킹코일

본 발명은 자성 용기와 비자성 용기 모두를 가열할 수 있는 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 특히 인버터내의 출력전류를 검지함으로써 부하이동에 대처함은 물론 이상동작에 신속하게 대응할 수 있도록 하여 소자파손 방지 및 정출력 제어성능을 향상시킬 수 있도록 한 유도 가열 조리기의 출력 제어장치에 관한 것이다.

종래 유도 가열 조리기의 출력 제어장치 회로구성은, 제1도에 도시된 바와같이, 입력되는 교류(AC)전원에 대하여 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)로 부터 제공되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭소자를 도통및 차단시켜 얻어지는 공진 전압을 출력하는 인버터(2)와, 상기 인버터(2)로 부터 제공되는 공진전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 두개로 분리시킨 워킹코일(L2,L3)과, 상기 워킹코일(L2,L3) 사이의 공통 접속점과 공진콘덴서(C3,C4) 사이의 공통 접속점 사이에 연결하여 저성용기냐 비자성용기냐에 따라 하나의 워킹코일(L2) 또는 분리된 워킹코일(L2,L3)를 모두를 선택하도록 하는 릴레이 스위치(SW1)와, 상기 교류전원에서 부하쪽으로 흐르는 전류를 전류검출기(CT)를 이용하여 입력받고 그 전류에 비례하는 전압으로 변환하는 전압 검지부(3)와, 상기 워킹코일(L2,L3)을 통해 공진콘덴서(C3,C4)로 공급되는 전압을 검지하는 공진전압 검지부(5)와, 상기 전압 검지부(3)를 통해 검지한 입력전압에 대한 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하는 제어부(4)와, 상기 제어부(4)에서 전달받은 펄스폭 변조신호(PWM)를 정류하여 얻어진 일정값을 출력하는 제어전압 설정부(6)와, 상기 설정부(6)에서 출력된 값에 따른 주파수를 출력하는 전압제어 발진기(7)와, 상기 발진기(7)의 주파수에 따른 스위칭 제어신호를 상기 인버터(2)로 출력하는 인버터 구동부(8)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

교류전원(AC)이 입력되면 이를 정류부(1)에서 입력받아 정류한 직류전압을 인버터(2)로 제공한다.

이때, 유도 가열 조리기를 사용하고자 하는 사용자가 조리하고자 하는 음식물을 조리용기(9) 안에 넣은 후 원하는 기능 키이를 선택하게 되면, 이를 제어부(4)에서 인식하고 가열을 위한 펄스폭 변조신호(PWM)를 제어전압 설정부(6)로 출력한다.

이에 상기 제어전압 설정부(6)는 출력되는 펄스폭 변조신호(PWM)를 정류하고 이 정류된 신호를 전압제어 발진기(7)로 출력하면, 그 신호에 의해 주파수로 바뀌어 인버터 구동부(8)로 제공된다.

따라서, 상기 인버터 구동부(8)는 상기 주파수에 대응하는 스위칭 제어신호를 인버터(2)로 출력한다.

상기에서 음식물을 담은 조리용기(9)가 자성용기일 경우에는 릴레이 스위치(SW1)가 온되어 하나의 워킹코일(L2)만 동작가능한 상태가 되고, 상기 인버터 구동부(8)에서 인버터(2)의 스위칭소자(S1)(S2)중 하나만 동작시키기 위한 스위칭 제어신호를 발생시킨다.

가령, 스위칭소자(S1)가 도통되면 다른 하나의 스위칭소자(S2)는 차단되고 정류부(1)로 부터 정류된 직류전압을 공급받는다.

그러면, 인버터(2)의 스위칭소자로 전류가 흐르게 되고, 워킹코일(L2)과 공진 콘덴서(C4)는 인버터(2)로 부터 제공되는 직류전압에 의해 연속적으로 공진상태가 되어진다.

따라서, 상기 워킹코일(L2)에는 큰 공진전류가 흐르게 된다.

상기 공진전류에 의해 워킹코일(L2)에는 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과에 의해 조리용기(9)에 와전류가 유도되어 가열되고, 상기 조리용기(9)가 가열됨에 따라 그 안에 들어있는 음식물이 가열된다.

상기 조리용기(9)가 자성 용기이므로 스위칭소자의 도통및 차단동작에 의해 25KHz의 주파수가 워킹코일(L2)가 공진 콘덴서(C3)(C4)에 의해 발생하게 된다.

그리고, 조리용기(9)가 비자성 용기일 경우에는 릴레이 스위치(SW1)가 오프되어 워킹코일(L2,L3) 모두가 동작가능한 상태가 되고, 인버터 구동부(8)에서는 70KHz 이상의 높은 주파수를 발생하기 위하여 스위칭소자(S1)(S2)를 도통 및 차단하기 위한 스위칭 제어신호를 발생시킨다.

스위칭소자(S1)(S2)중 어느하나가 도통되어 정류부(1)로 부터 직류전압이 제공되면 워킹코일(L2,L3)과 공진 콘덴서(C2)(C3)(C4)가 연속적으로 공진상태가 되어진다.

따라서, 상기 워킹코일(L2,L3)에는 큰 공진전류가 흐르게 된다.

이때 워킹코일(L2,L3)과 공진 콘덴서(C2)(C3)(C4)에 의해 높은 주파수가 발생하게 된다.

상기 공진전류에 의해 워킹코일(L2)(L3)에는 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과로 인해 조리용기에 와전류가 유도되어 조리용기가 가열되어짐에 따라 그 용기내의 음식물이 가열되어 원하는 요리가 진행된다.

상기에서와 같은 동작이 이루어질 때 전압 검지부(3)는 교류전원단자로 부터 부하로 흐르는 전류를 전류검출기(CT)를 이용하여 검출하고 그 검출된 전류에 비례하는 값으로 변환시킨 전압과 공진전압 검지부(5)는 공진 콘덴서(C4)에 공급되는 공진전압을 검지하여 제어부(4)로 출력한다.

그러면, 상기 제어부(4)는 입력전압으로 현재의 전력량을 검출하고, 목표의 전력을 얻기 위하여 적정한 펄스폭 변조신호(PWM)를 제어전압 설정부(6)로 출력하여 정류하도록 하고, 그 정류신호에 따라 전압제어 발진기(7)에서 주파수로 바구고 그 해당주파수에 대응하는 스위칭 제어신호로 인버터 구동부(8)가 변환하여 인버터(2)로 출력한다.

이상에서와 같은 동작을 반복하여 요리를 행하게 된다.

그런, 상기에서와 같은 종래의 기술에 있어서, 출력검출시 인버터에서 일어나는 급격한 변화를 인버터 외부인 입력전류를 검출함에 따라 반응이 늦어 그 급격한 변화에 즉각 대응할 수 없고, 인버터 제어시 제어부의 펄스폭 변조신호를 정류해야 하는데 이때 저항과 콘덴서에 의한 시정수만큼 신호지연이 발생한다.

이 경우 시정수를 짧게하면 리플전압이 발생하여 정출력에 문제가 생기고, 시정수를 길게하면 정출력은 안정되지만 출력 제어시간이 지연되는 문제점이 있다.

따라서, 급격한 변동을 검출하여도 이에 대해 적정하게 출력을 제어하는 데는 문제가 생기고, 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 인버터의 전류측정으로 부하이동등에 의한 급격한 변동을 즉각 검출할 수 있고, 급격한 상황에 신속하게 제어가 가능하며, 제품의 소자파손 방지에 의한 안정성 향상 및 신뢰성 향상을 도모하는 유도 가열 조리기의 출력 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치 구성은, 제2도에 도시한 바와같이, 입력되는 교류전원에 대하여 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단으로부터 제공되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭소자를 도통및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 출력하는 인버터와; 상기 인버터로 부터 제공되는 공진전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 두개로 분리된 워킹코일과; 상기 분리된 워킹코일 사이의 공통 접속점과 공진 콘덴서 사이에 연결하여 자성용기냐 비자성용기냐에 따라 하나의 워킹코일 또는 분리된 워킹코일을 모두를 선택하도록 하는 릴레이 스위치와; 상기 인버터의 스위칭소자에 흐르는 전류를 전류검출기를 이용하여 직접검출하고 이를 전압으로 변환한 후 입력되는 기준전압과 비교하여 기준값 이상시엔 시스템을 오프하도록 하는 전압 비교기와; 상기 인버터의 스위칭소자에 흐르는 전류를 검출하고 이 검출한 전류의 피크치를 검지하여 출력하는 전류피크 검지수단과; 상기 전류피크 검지수단의 전류 피크값에 대응하는 디지탈값을 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단으로 부터 출력되는 디지탈값을 아날로그의 신호로 변환하여 출력하는 디지탈/아날로그 변환수단과; 상기 디지탈/아날로그 변환수단의 아날로그 신호에 대응하는 주파수를 발생하는 전압제어 발진기와; 상기 전압제어 발진기의 출력 주파수에 대응하도록 하는 스위칭 제어신호를 상기 인버터로 출력하도록 하는 인버터 구동수단으로 구성한다.

이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

입력되는 교류전원(AC)에 대하여 브리지 다이오드(BD)를 이용하여 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류부(10); 상기 정류부(10)로 부터 제공되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭소자(S1)(S2)를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 출력하는 인버터(20)와; 상기 인버터(20)로 부터 제공되는 공진전압에 의해 조리용기(90)에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 두개로 분리된 워킹코일(L2,L3)과; 상기 분리된 워킹코일(L2,L3) 사이의 공통 접속점과 공진 콘덴서(C3,C4) 사이에 연결하여 자성용기냐 비자성용기냐에 따라 하나의 워킹코일 또는 분리된 워킹코일을 모두를 선택하도록 하는 릴레이 스위치(SW1)와; 상기 인버터(20)의 스위칭소자에 흐르는 전류를 전류검출기를 이용하여 직접검출하고 이를 전압으로 변환한 후 입력되는 기준전압(REF)과 비교하여 기준값 이상시엔 시스템을 오프하도록 하는 전압 비교기(30)와; 상기 인버터(20)의 스위칭 소자에 흐르는 전류를 검출하고 이 검출한 전류의 피크치를 검지하여 출력하는 전류피크 검지부(40)와; 상기 전류피크 검지부(40)의 전류 피크값에 대응하는 디지탈값을 출력하는 제어부(50)와; 상기 제어부(50)로 부터 출력되는 디지탈값을 아날로그의 신호로 변환하여 출력하는 디지탈/아날로그 변환부(60)와; 상기 디지탈/아날로그 변환부(60)의 아날로그 신호에 대응하는 주파수를 발생하는 전압제어 발진기(70)와; 상기 전압제어 발진기(70)의 출력 주파수에 대응하도록 하는 스위칭 제어신호를 상기 인버터(20)로 출력하도록 하는 인버터 구동부(80)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

교류전원(AC)이 입력되면 이를 정류부(10)에서 입력받아 정류하고 이 정류하는 만들어지는 직류전압을 인버터(20)로 제공한다.

이때, 유도 가열 조리기를 사용하고자 하는 사용자가 조리하고자 하는 음식물을 조리용기(90) 안에 넣은 후 원하는 기능 키이를 선택하게 되면 인버터 구동부(80)에서 스위칭 제어신호를 인버터(20)로 제공한다.

여기서, 음식물을 담을 조리용기(90)가 자성용기일 경우에는 25KHz 정도의 주파수로 가열할 수 있으므로 릴레이 스위치(SW1)가 온되어 하나의 워킹코일(L2)만 동작가능한 상태로 되므로, 상기 인버터 구동부(80)에서 인버터(2)의 스위칭소자(S1)(S2)중 하나만 동작시키기 위한 스위칭 제어신호를 발생시킨다.

그러면, 인버터(20)의 스위칭소자로 전류가 흐르게 되고, 워킹코일(L2)과 공진 콘덴서(C3)(C4)는 인버터(20)로 부터 제공되는 직류전압에 의해 연속적으로 공진상태가 되어진다.

따라서, 상기 워킹코일(L2)에는 큰 공진전류가 흐르게 된다.

상기 공진전류에 의해 워킹코일(L2)에는 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과에 의해 조리용기(90)에 와전류가 유도되어 가열되고, 상기 조리용기(90)가 가열됨에 따라 그 안에 들어있는 음식물이 가열된다.

상기 조리용기(90)가 자성 용기이므로 스위칭소자의 도통및 차단동작에 의해 25KHz의 주파수가 공진 콘덴서(C4)에 의해 발생하게 된다.

그리고, 조리용기(90)가 비자성 용기일 경우에는 릴레이 스위치(SW1)가 오프되어 워킹코일(L2,L3) 모두가 동작가능한 상태가 되고, 인버터 구동부(80)에서는 70KHz 이상의 높은 주파수를 발생하기 위하여 스위칭소자(S1)(S2)를 도통 및 차단하기 위한 스위칭 제어신호를 발생시킨다.

스위칭소자(S1)(S2)중 어느하나가 도통되어 정류부(10)로 부터 직류전압이 제공되면 워킹코일(L2,L3)과 공진 콘덴서(C4)가 연속적으로 공진상태가 되어진다.

따라서, 상기 워킹코일(L2,L3)에는 큰 공진전류가 흐르게 된다.

이때 공진 콘덴서(C4)에 의해 높은 주파수가 발생하게 된다.

상기 공진전류에 의해 워킹코일(L2)(L3)에는 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과로 인해 조리용기에 와전류가 유도되어 조리용기가 가열되어짐에 따라 그 용기내의 음식물이 가열되어 원하는 요리가 진행된다.

이때 인버터(20)의 부하이동등에 의한 급격한 변동을 즉각 검출하기 위하여 인버터(20)의 스위칭소자에 흐르는 전류를 전류검출기(CT)를 이용하여 검출한 후 이를 전압 비교기(30)와 전류피크 검지부(40)에서 각각 입력받는다.

먼저, 전압 비교기(3)는 전류검출기(CT)를 통해 검출된 전류를 입력받아 그에 비례하는 전압으로 변환하고, 전류피크 검지부(40)는 그 전류의 피크치를 검출하여 제어부(50)로 출력한다.

그러면, 상기 전압 비교기(30)는 전류에 대응하는 값으로 변환시킨 전압과 입력되는 기준전압(REF)을 비교하여, 그 변환 전압이 기준전압(REF)보다 일정값 이상으로 크면 시스템 이상으로 판단하여 시스템을 오프(OFF)시킨다.

상기 전류피크 검지부(40)로 부터 전류피크를 입력받은 제어부(50)는 120Hz 주기로 피크를 읽어들인 다음 그에 대응하는 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하는데, 상기에서 120Hz 주기로 피크를 읽어들이는 이유는 인버터에서 흐르는 전류가 120Hz의 엔벨로프를 갖는 전류파형이기 때문이다.

제어부(50)로 부터 디지탈값을 입력받은 디지탈/아날로그 변환부(60)는, 제3도에서와 같이, 저항을 이용한 래더 회로(Ladder circuit)를 이용하여 아날로그의 신호를 변환시켜 전압제어 발진기(70)로 제공한다.

전압제어 발진기(70)는 디지탈/아날로그 변환부(60)로 부터 입력되는 아날로그 신호에 대응하는 주파수로 변환하여 인버터 구동부(80)로 전달하고, 상기 인버터 구동부(80)는 주파수에 따른 스위칭 제어신호를 인버터(20)로 출력한다.

이상에서와 같은 동작으로 조리용기(90)내의 음식물을 가열한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 인버터에 흐르는 전류를 직접 검출하여 인버터의 부하이동 등에 의한 급격한 변동을 즉각 검출할 수 있도록 하고, 인버터 전류피크 검출 및 디지탈/아날로그 변환부를 래더 회로로 채용하여 출력검출 및 제어속도를 향상시킴으로써, 급격한 상황에 신속하게 제어할 수 있도록 하고, 래더 회로의 포트 수 증대로 정출력의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제품의 소자파손 방지에 의한 안정성 향상 및 신뢰성을 향상시키도록 한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력되는 교류전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 정류수단의 직류 전압을 공급받고 인버터 구동수단의 제어에 따라 스위칭동작을 행하는 인버터가 워킹코일에 공진전압을 제공하여 유도가열조리를 행하도록 하는 유도 가열 조리기에 있어서, 상기 인버터의 스위칭소자에 흐르는 전류를 전류검출기를 이용하여 직접검출하고 이를 전압으로 변환한 후 입력되는 기준전압과 비교하여 기준값 이상시엔 시스템을 오프하도록 하는 전압 비교기와; 상기 인버터의 스위칭소자에 흐르는 전류를 검출하고 이 검출한 전류의 피크치를 검지하여 출력하는 전류피크 검지수단과; 상기 전류피크 검지수단의 전류 피크값에 대응하는 디지탈값을 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단으로 부터 출력되는 디지탈값을 아날로그의 신호로 변환하여 출력하는 디지탈/아날로그 변환수단과; 상기 디지탈/아날로그 변환수단의 아날로그 신호에 대응하는 주파수를 인버터 구동수단으로 발생하는 전압제어 발진기를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 출력 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 디지탈/아날로그 변환수단을 래더회로(Ladder circuit)를 이용함을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 출력 제어장치.