KR100204886B1 - 고주파 유도가열 조리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 유도가열 조리장치에 관한 것으로서, 상용직류전압이 가장 낮은때인 제로크로싱 초기에 조리용기 감지동작을 수행하여, 조리용기가 존재하지 않거나 부적합한 조리용기를 사용하였다고 판단되면 즉시 인버터동작을 정지시킴으로써 IGBT를 보호하고, 위상비교기와 단안정발진기의 조합에 의해 인버터발진펄스가 생성되도록 함으로써 간소화된 회로를 구성할 수 있도록 하기 위하여, 대상물을 가열하는 유도가열코일과, 유도가열코일과 공진커패시터가 서로 병렬로 접속된 LC공진회로와, LC공진회로에 전기에너지를 스위칭하기 위한 IGBT를 구비하는 고주파 유도가열 조리장치에 있어서; 조리용기의 유무와 그 적합성 여부 판단을 위한 조리용기 감지부; 및 인버터펄스신호를 발생시키기 위한 단안정발진기를 구비하였다.

Description

고주파 유도가열 조리장치

제1도는 종래의 고주파 유도가열 조리장치의 개략적 블록도.

제2도는 제1도에 도시된 각부파형도.

제3도는 본 발명에 의한 고주파 유도가열 조리장치의 상세회로도.

제4도는 제3도에 도시된 각부에 대한 전원주파수를 기준으로 한 파형도.

제5도는 제3도에 도시된 각부에 대한 인버터주파수를 기준으로 한 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전류검출 트랜스포머 8 : 유도가열 코일

17 : 마이크로프로세서 26 : 조리용기

31 : 상측IGBT 구동부 32 : 하측IGBT 구동부

47 : 위상비교기 46 : 단안정발진기

49 : 스위칭트랜지스터 73 : 공진커패시터

80, 82 : 윈도우/마스크 트랜지스터

본 발명은 고주파 유도가열 조리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용교류전압을 사용하는 고주파 유도가열 조리장치에 있어서, 조리용기 즉, 조리용기의 유무와 그 적합성여부를 판별하는 조리용기 감지회로를 보다 간소화하고, 조리용기 감지회로의 동작주기를 단축하여 인버터 전력소자를 보호하도록 한 고주파 유도가열 조리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고주파 유도가열 조리장치는 유도가열코일에 인가되는 상용직류전압을 스위칭하고, 상용직류전압이 턴-오프될 때 발생하는 역기전력이 유도가열코일에 강력한 자계를 형성하여 유도가열코일상에 안착된 자성체 조리용기표면에 와전류(eddy current)를 흐르게 함으로써, 와류손(eddy current loss)에 의한 열을 발생하도록 한 장치이다. 이러한 종래의 고주파 유도가열 조리장치가 제1도에 도시되어 있다.

제1도를 보면, 가정용 상용교류전압을 인가받아 기기자체의 구동전류를 검출하는 전류검출 트랜스포머(1)와, 상용교류전압을 상용직류전압으로 변환하는 브리지다이오드(2)와 평활커패시터(3) 및 쵸크코일(4)과, 노이즈필터링 커패시터(5)와, 전압강하용 전원트랜스포머(6)와, 정류 및 정전압 발생부(7)로 구성되어 있다. 단, 전술한 바와 같은 회로구성은 이미 공지된 기술이므로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 대상물을 가열시키는 유도가열코일(8)을 중심으로 상측 IGBT(insulated gate bipolar transistor)(9) 및 상측 프리휠링다이오드(10)와, 하측IGBT(11) 및 하측 프리휠링다이오드(12)와, 상측 브리지커패시터(13) 및 상측 브리지저항(14)과, 하측 브리지커패시터(15) 및 하측 브리지저항(16)이 풀브리지(full bridge)형태로 구성되어 있다.

여기서, 초기에 마이크로프로세서(17)가 전압/주파수 변환부(18)에 브레이크를 해제하기 위한 초기구동명령을 인가하면, 전압/주파수 변환기(18)는 가산기(19)로부터 직류전압을 공급받아 그 전압크기에 비례한 주파수로 변환하여 출력한다. 즉, 가산기(19)로부터 공급받은 전압이 높으면 높은 주파수로 변환하고, 가산기(19)로부터 공급받은 전압이 낮으면 낮은 주파수로 변환하여 타이밍 분배부(20)에 출력한다.

이와 같이, 전압/주파수 변환부(18)의 입력전압 크기에 따라 발진주파수를 변화하도록 한 이유는, 유도가열코일(8)의 특성상 주파수를 높이면 소비전류가 감소하고, 반대로 주파수를 낮추면 소비전류가 증가하는 원리를 통해 유도가열코일(8)에 흐르는 전류를 일정하게 유지하도록 하기 위함이다. 결국, 유도가열코일(8)의 전류가 증가하면 이와 비례하여 전류검출 트랜스포머(1)와 인버터 트랜스포머(21)의 검출전압도 상승하고, 상승된 검출전압이 가산기(19)를 통해 다시 전압/주파수 변환부(18)로 궤환되어 주파수를 높이도록 함으로써, 항상 일정한 전류가 평형을 이루도록 동작되는 것이다.

여기에서, 정류다이오드(22,23)는 전류검출 트랜스포머(1) 및 인버터 트랜스포머(21)에서 검출된 교류전압파형을 정류하고, 평활커패시터(24,25)는 정류된 전압의 리플성분을 제거하여 직류전압파형으로 변환한다. 또한, 가산기(19)는 전류검출 트랜스포머(1)와 인버터 트랜스포머(21)로부터 공급받은 2개의 전압신호를 합산하여 전압/주파수 변환부(18)로 출력하며, 이중 전류검출 트랜스포머(1)로부터 공급되는 전압신호는 별도로 마이크로프로세서(17)에 의해 검출되어 기기의 소비전류제어와 조리용기(26)의 감지를 위한 판단자료로 이용된다.

한편, 타이밍 분배부(20)는 전압/주파수 변환부(18)로부터 인가된 하나의 연속된 발진신호를 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)의 동작에 필요한 2개의 독립된 교번펄스열로 변환하여 각각 상측 펄스구동부(27)와 하측 펄스구동부(28)로 인가하며, 이 신호는 펄스구동부(27)와 하측 펄스구동부(28)에서 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)를 구동시키는데 필요한 충분한 전력으로 증폭되어 각각의 상측 펄스트랜스포머(29)와 하측 펄스트랜스포머(30)를 통하여 상측IGBT 구동부(31)와 하측IGBT 구동부(32)에 인가된다. 여기서, 상측 펄스트랜스포머(29)와 하측 펄스트랜스포머(30)는 전/후단간의 신호전달기능 이외에도 전원 2차측(정류 및 정전압 발생부(7)에서 공급되는 구동전압(Vcc)으로 동작되는 약 전압부)과 전원 1차측(상용교류전압 및 상용직류전압을 사용하는 강전압부)을 서로 분리(절연)하는 중요한 역할도 겸하고 있다.

상측IGBT 구동부(31)와 하측IGBT 구동부(32)는 별도의 전원공급이 필요없이 전단에서 공급되는 펄스신호를 바탕으로 각각의 IGBT(9,11)가 동작하기에 적합한 조건의 파형형태로 정리한 후, 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)로 각각 출력한다.

여기에서, 상측 프리휠링다이오드(10)와 하측 프리휠링다이오드(12)는 유도가열코일(8)에서 발생한 역기전압의 통로로 작용하고, 상측 브리지캐패시터(13)와 하측 브리지캐패시터(15)는 유도가열코일(8)과 더불어 공진작용을 수행하며, 상측 브리지저항(14)과 하측 브리지저항(16)은 휴지기간에 각각의 상측 브리지캐피시터(13)와 하측 브리지캐패시터(15)의 잔류전하를 방전토록 하여 다음 초기동작시의 충격을 방지하는 작용을 한다.

일단, 고주파 유도가열 조리장치의 작동이 시작되면, 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)의 중점 Y3에는 제2도에 도시된 바와 같이, 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)의 스위칭동작에 의해 상용직류전압(로직 '하이')으로부터 공통전위(로직 '로우')까지 약 300볼트에 이르는 연속된 펄스전압파형이 나타나며, 이 펄스전압은 인버터 트랜스포머(21)의 1차측을 통해 브리지캐패시터(13,15)의 중점에 접속된 유도가열코일(8)에 인가되어 유도전류를 흐르게 한다. 유도가열코일(8)에 유도전류가 흐르면 인버터 트랜스포머(21)의 2차측에는 제2도에 도시된 Y4와 같이, 조리용기(26)의 유무에 관계없이 일정량의 펄스전압이 검출되어 조리용기(26)가 없을때도 Y5에는 거의 로직 '하이'에 해당하는 직류신호가 검출된다. 이러한 현상은 제2도에 도시된 Y2와 같이, 조리용기(26)가 없을때에는 완전한 로직 '로우'를 나타내고, 조리용기(26)가 있을때에는 완전한 로직 '하이'를 나타내는 전류검출 트랜스포머(1)의 감지신호에 비해 상이한 결과를 나타낸다. 따라서, 실질적인 조리용기(26)의 감지작업은 전류검출 트랜스포머(1)로부터 발생한 Y2신호에 의해 이루어지며, 인버터 트랜스포머(21)에서 얻어진 Y5신호는 단순히 가산기(19)로 공급되어 전압/주파수 변환부(18)의 기본주파수를 발생시키기 위한 용도로 이용된다.

전술한 바와 같이 전압/주파수 변환부(18)는 입력전압이 낮은 경우 이에 비례한 낮은 주파수로 발진하여 후단에 출력함으로써 유도가열코일(8)에 흐르는 전류가 증가하도록 제어하는데, 조리용기(26)가 없는 상태에서, 동작 초기에 인버터 트랜스포머(21)에 의한 Y5신호가 없다고 가정하면, 가산기(19)의 출력 Y6은 로직 '로우'상태의 Y2신호가 출력되어 전압/주파수 변환부(18)의 발진주파수를 최저값으로 낮추는 결과가 되어 각각의 IGBT(9,11)를 파손시키게 된다. 따라서, 조리용기(26)가 없을때에도 전압/주파수 변환부(18)의 입력에는 일정수준의 전압을 유지시켜 주어야 전압/주파수 변환부(18)의 기본주파수가 유지되어, 과도한 인버터전류의 유입으로부터 각각의 IGBT(9,11)를 보호할 수가 있는데, 이를 위해 사용된 것이 바로 인버터 트랜스포머(21)이다.

전류검출 트랜스포머(1)로부터 발생한 Y2신호를 이용해 조리용기(26)의 유/무를 식별하는 검색과정은 다음과 같다. 즉, 고주파 유도가 열 조리장치의 메인스위치 온(ON)시키면, 인버터회로가 동작되고, 이에 따라, 마이크로프로세서(17)는 Y2신호를 검출하여, 검출된 Y2값이 초기 설정된 기준값보다 큰 값인가를 체크한 후, 소정시간이 경과하면 전압/주파수 변환부(18)에 브레이크신호를 출력하여 인버터회로를 정지시키도록 하였다.

그러나 비록 인버터 트랜스포머(21)를 사용함으로써 각 IGBT(9,11)의 즉각적인 파손을 방지할 수는 있으나, 근본적인 예방책이 되지 못하고 있다. 즉, 조리용기(26)의 유무를 감지하여 조리용기(26)가 없다고 판단되면, 전압/주파수 변환부(18)에 브레이크신호를 출력하여 인버터회로를 정지시키기 위한 과정을 수행하는데 일정시간이 소요되므로, 이로 인하여 각 IGBT(9,11)에 소정시간동안 과전압이 인가됨에 따라 각 IGBT(9,11)가 손상되는 결과가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, IGBT(9,11)를 보호하기 위하여 전압/주파수 변환부(18)에서 출력되는 주파수를 일정수준으로 유지시키기 위한 별도의 인버터 트랜스포머(21)를 사용함으로써 회로의 구성이 매우 복잡해지고, 이에 따라 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소정의 주파수를 유지시키기 위한 별도의 인버터 트랜스포머를 사용하지 않고도 각각의 IGBT를 보호할 수 있도록 한 고주파 유도가열 조리장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상용류전원이 그라운드레벨인 지점에서 매우 짧은 시간내에 조리용기의 유무 및 적합성을 파악함으로써, IGBT를 보호할 수 있도록 한 고주파 유도가열 조리장치를 제공함에 있다.

전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 대상물을 가열하는 유도가열코일과, 유도가열코일과 공진커패시터가 서로 병렬로 접속된 LC공진회로와, LC공진회로에 전기에너지를 스위칭하기 위한 IGBT를 구비하는 고주파 유도가열 조리장치에 있어서; 조리용기의 유무와 그 적합성 여부 판단을 위한 조리용기 감지부; 및 인터버펄스신호를 발생시키기 위한 단안정발진기를 구비하는 고주파 유도가열 조리장치에 있다.

전술한 본 발명의 특징에 있어서, 전술한 조리용기 감지부는, 쵸크코일과 유도가열코일과 공진캐패시터가 서로 접속된 지점으로부터 고역통과커패시터를 통해 공급된 공진전압성분을 신호원으로 이용하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 공진전압성분은, 윈도우/마스크 트랜지스터를 이용한 윈도우/마스크처리를 통하여 조리용기의 유무에 따라 그 크기가 변화하는 삼각파형으로 변환되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 단안정발진기는, 마이크로프로세서로부터 초기 트리거신호를 입력받아 발진을 시작하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 단안정발진기는, 위상비교기로부터 위상차신호를 입력받아 발진을 지속하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 고주파 유도가열 조리장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도에는 본 발명에 의한 고주파 유도가열 조리장치의 상세회로도가 도시되어 있다. 제3도에 있어서, 평활커패시터(3)와, 전류검출 트랜스포머(1)와, 브리지다이오드(2)와, 쵸크코일(4)과, 노이즈필터링 커패시터(5), 및 전원전압(Vcc,5V)을 발생시키기 위한 분압저항(33), 정류다이오드(34), 정전압을 유지시키기 위한 제너다이오드(35), 평활커패시터(36), 정전압 레귤레이터(37), 및 바이패스 커패시터(38)는 종래의 기술구성에서 이미 전술하였거나 혹은 이미 공지된 기술이므로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제3도에 있어서, 제1도와 동일한 참조부호는 같은 부품을 표시한다.

제3도에 있어서, 정류다이오드(39,40)에서 양파정류된 맥류신호는 분압저항(41,42)에 의해 반도체소자의 적정 입력레벨전압값(5V,12V)으로 변환된 후, 마이크로프로세서(17)에 인가되어 마이크로프로세서(17)의 내부처리에 필요한 기본 타이밍신호로 이용되며, 하나의 기본 타이밍신호는 제4도에 도시된 Y1과 같이 60Hz의 2배에 해당하는 약 8.3㎳이다. 여기에서, 다이오드(43)는 과전압 바이패스 용도로 사용된다.

또한, 전류검출 트랜스포머(1)에서 검출된 전압신호는 정류다이오드(44)와 평활커패시터(45)를 통하여 직류로 변환되고, 변환된 직류전압은 마이크로프로세서(17)에 인가되어 기기의 소비전류를 제어하기 위한 자료로 활용된다. 여기서, 마이크로프로세서(17)는 아날로그/디지탈 변환기능을 구비하고 있어, 정류다이오드(44) 및 평활커패시터(45)로부터 인가된 아날로그전압데이타는 디지털전압데이타로 변환되어 마이크로프로세서(17)에 공급된다.

우선, 제3도에 도시된 회로를 개략적으로 살펴보면, 최초에 마이크로프로세서(17)가 단안정발진기(46)를 트리거시키면, 단안정발진기(46)에서 하나의 펄스신호가 출력되며, 이것이 IGBT(9,11)를 도통시켜 유도가열코일(8)에 유도전류를 흐르게 한다. 이때, 유도가열코일(8)의 역기전압과 상용직류전압과의 위상차신호가 위상비교기(47)로부터 검출되어 다시 단안정발진기(46)의 트리거신호로 인가됨으로써 지속적인 인버터발진이 유지된다. 또한, 유도가열코일(8)과 쵸크코일(4)이 접속된 Y7지점으로부터는 조리용기(26)의 감지에 필요한 신호를 추출하여 조리용기(26)의 유무와 재질을 감지하기 위한 자료로 이용된다.

보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시된 회로도에서, 우선 최초에 전원을 투입하면 마이크로프로세서(17)는 베이스저항(48)에 로직 '하이'상태의 브레이크신호(Y2)를 출력하여 스위칭트랜지스터(49)를 도통시킴으로써, 단안정발진기(46)의 출력 및 각 IGBT구동부(31,32)의 입력을 로직 '로우'상태로 전환시켜 인버터동작을 정지시킨다. 또한, 단안정발진기(46)의 반전단(-)에는 분압저항(50,51)에 의해 일정한 값의 기준전압이 공급되는데, 이 값은 또다른 분압저항(52,53)에 의해 단안정발진기(46)의 비반전 단(+)에 인가되는 기준전압보다 높게 설정되어 있어, 평상시 단안정발진기(62)는 로직 '로우'상태의 논리신호가 출력되도록 구성되어 있다.

그러나, 단안정발진기(62)의 비반전단(+)에 반전단(-)의 기준전압보다 높은 레벨의 트리거펄스를 인가하면, 단안정발진기(46)는 즉시 로직 '하이'상태의 논리신호를 출력하며, 이 출력신호가 정궤환커패시터(54)에 충전되어 저항(55)을 통해 다시 비반전단(+)에 인가됨으로써, 정궤환커패시터(54)가 방전저항(56)을 통해 방전되는 소정시간동안 로직 '하이'상태의 출력신호를 유지하였다가 로직 '로우'상태의 논리신호를 출력한다. 이와 같이, 단안정발진기(46)는 반드시 외부로부터 트리거신호를 공급받아야만 발진을 시작하며, 발진이 시작되었더라도 트리거신호 공급이 계속 이어지지 않으면 발진이 곧 정지된다. 또한, 인버터전류(소비전류)와 직접적인 비례관계에 있는 발진 신호의 펄스폭은 트리거신호의 크기와 무관하며 자체구성부품의 정수, 특히 정궤환커패시터(54)의 용량값에 의해 크게 좌우된다. 여기에서, 단안정발진기(46)의 구동에 필요한 트리거신호는 2곳으로부터 공급되고 있는데, 하나는 단안정발진기(46)의 초기발진동작을 구동시키기 위하여 마이크로프로세서(17)에서 공급하는 Y3신호이고, 다른 하나는 발진상태를 계속 유지시키기 위해 위상비교기(47)에서 공급하는 Y6신호이다.

인버터동작을 위해 마이크로프로세서(17)는 우선 브레이크신호(Y2)를 로직 '로우'상태로 출력하여 단안정발진기(46) 출력신호 및 IGBT구동부(31,32) 입력단을 도통시킨 다음, 하나의 초기구동 펄스신호(Y3)를 출력하여 트리거커패시터(57)를 통해 단안정발진기(46)의 비반전단(+)에 인가한다. 이로써, 단안정발진기(46)는 앞서 언급한 바와 같이 하나의 펄스신호(Y4)를 출력하며, 이 펄스신호는 IGBT구동부(31,32)의 입력단에 각각 인가되어 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)가 동시에 소정시간동안 턴-온시킨다. 이후, 소정시간이 경과하면 상측IGBT(9)와 하측IGBT(11)는 모두 턴-오프된다. 여기에서, 전원저항(58)은 단안정발진기(46)의 풀업(pull-up)용으로 사용되고, 다이오드(59)는 상측IGBT 구동부(31)의 전원전압 공급용으로 사용되며, 커패시터(60)는 상측IGBT 구동부(31)의 전원전압 충전용으로 사용되고, 저항(61)과 다이오드(62)는 상측IGBT 구동부(31)의 입력전압완충과 입력포트 보호용으로 동작된다. 또한, 저항(63,64)은 트리거커패시터(57,65)의 방전통로로 사용되고, 커패시터(66)와 다이오드(67)는 단안정발진기(46)의 비반전단(+)의 기준전압안정 및 공급용도로 사용되며, 저항(56)은 정궤환커패시터(54)의 방전통로로 작용하며, 다이오드(68,69)는 2가지 트리거신호(Y3,Y6)를 논리합하여 단안정발진기(46)에 공급하는 역할을 담당한다. 또한, 저항(70)과 트랜지스터(71) 및 저항(72)은 인버터의 초기동작을 부드럽게 시작시키기 위한 용도로 사용된다.

IGBT(9,11)가 도통되면, 병렬LC공진회로(8,73)에 상용직류전류가 흘러, 그에 상응한 전기에너지가 병렬LC공진회로(8,73)에 축적된다. 다음순간 IGBT(9,11)가 턴-오프되면 병렬LC공진회로(8,73)에 축적되었던 전기에너지가 일시에 방출되면서 제5도에 도시한 파형(Y5)과 같이 높은 레벨의 전압이 방전된다. 이때의 전압파형은 포물선형태로 나타난다. 이와같이, 병렬LC공진회로(8,73)의 출력파형이 포물선 형태를 이루는 이유는, 초기 상승곡선은 유도가열코일(8)의 역기전압이 공진커패시터(73)에 충전되기 때문이고, 이후 하강곡선은 공진커패시터(73)에 충전되었던 전하가 유도가열코일(8)을 통해 방전되기 때문이며, 이러한 충/방전 타이밍폭은 유도가열코일(8)의 인덕턴스 및 공진커패시터(73)의 용량, 그리고 조리용기(26)와 유도가열코일(8)간의 자기결합계수에 의해 좌우되는데, 특히 조리용기(26)의 재질 및 그 크기에 따라 매우 큰 격차를 보인다. 여기에서, 커패시터(13,15)는 각각의 IGBT(9,11)의 콜렉터단자에 걸리는 과도전압을 흡수하고, 다이오드(10,12)는 병렬LC공진회로(8,73)의 부극성공진전류를 통과시키기 위한 용도로 사용된다.

위상비교기(47)는 조리용기(26)에 따라 다르게 나타나는 공진커패시터(73)의 충/방전 타이밍폭을 제4도에 도시한 상용직류전원(Y7)과 제5도에 도시한 공진전압(Y5)과의 위상차를 이용해 검출하며, 이렇게 검출된 위상차신호(Y6)는 트리거커패시터(65)를 통해 다시 단안정발진기(46)에 궤환된다. 궤환된 트리거신호를 인가받은 단안정발진기(46)는 전술한 바와 같이, 또 하나의 펄스를 출력하여 IGBT(9,11)를 소정시간동안 도통시키고, 이로 인하여 발생한 공진전압이 비교기(47)를 통해 재차 트리거신호로 변환되어 단안정발진기(46)로 궤환되는 과정이 반복됨으로써, 인버터동작이 계속 유지된다.

여기에서 분압저항(74,75)은 위상비교기(47)의 비반전단(+)에 입력되는 기준전압 발생용으로 사용되고, 또다른 분압저항(76,77)과 다이오드(78)는 공진전압강하와 클램핑용도로 사용되며, 전원저항(79)은 위상비교기(47)의 풀업(full-up)을 위해 사용된다.

쵸크코일(4)과 유도가열코일(8)과 공진커패시터(73)가 서로 접속된 지점(Y7)의 파형은, 당초 인버터동작이 정지되어 있는 동안 노이즈필터링 커패시터(5)에 의해 일반적인 직류형태를 취하지만, 인버터가 작동하게 되면 제4도에 도시한 파형(Y7)과 같이 공진전압성분이 포함된 맥류파형을 나타낸다. 본 발명은 상기 맥류파형에 포함된 공진전압성분으로부터 조리용기(26) 감지신호를 추출하는 것이 주된 목표이며, 그 과정은 하기와 같다.

마이크로프로세서(17)는 조리용기(26)의 유무감지를 매번 제로크로싱(그라운드레벨의 전위)이 발생하는 초기에 짧은 기간동안 시행하기 위해, 윈도우 트랜지스터(80)에 제4도에 도시한 파형(Y8)과 같은 윈도우신호를 출력하여, 윈도우 트랜지스터(80)의 콜렉터를 제로크로싱 초기에만 잠깐씩 오픈(open)시킨다. 그리고, 위상비교기(47)에서 공급된 위상차신호(Y6)는 저항(81)을 통해 마스크(mask) 트랜지스터(82)에 인가된다. 고역통과커패시터(83)는 제4도에 도시한 맥류파형(Y7)중에서 120Hz의 맥류전압성분은 차단하고, 20kHz부근의 공진전압성분만 추출하여 저항(84)을 통해 윈도우/마스크 트랜지스터(80,82)에 공급하며, 그 신호는 마스크 트랜지스터(82)의 마스킹(masking)작용에 의해 제5도에 도시한 파형(Y9)과 같이 초기 삼각파형부분만 남겨지고 나머지 부분은 삭제된다. 이렇게 하여 만들어진 삼각파형신호는 제5도에 도시된 바와 같이, 조리용기가 존재하는 경우 전압이 상승하고, 조리용기가 존재하지 않는 경우 전압이 하강하여, 그 전압을 버퍼 트랜지스터(85)를 통해 적분하면 바로 Y10과 같은 조리용기(26) 감지신호가 만들어진다.

여기서, 삼각파형신호를 적분하는 이유는, 삼각파형신호의 주기가 매우 짧고, 생김새가 삼각형이기 때문에 마이크로프로세서(17)가 읽어들이기에 매우 부적합하기 때문이다. 이렇게 하여 만들어진 조리용기(26) 감지신호(Y10)는 마이크로프로세서(17)에 의해 독출 및 분석되어, 조리용기(26)의 유무와 그 적합성 여부가 판단되며, 그 결과 부적합한 조리용기(26)로 인식되면 즉시 브레이크신호(Y2)를 출력하여 인버터를 정지시킨다. 여기에서, 저항(86) 및 트랜지스터(85), 저항(87), 커패시터(88)는 삼각파형의 조리용기(26) 감지신호를 적분하기 위한 용도로 사용된다.

결국, 전술한 바와 같이 본 발명에 의한 고주파 유도가열 조리장치에 따르면, 상용직류전압이 가장 낮은때인 제로크로싱 초기에 조리용기 감지동작을 수행하여, 조리용기가 존재하지 않거나 부적합한 조리용기를 사용하였다고 판단되면 즉시 인버터동작을 정지시킴으로써 IGBT를 보호할 수 있는 이점이 있다.

또한, 위상비교기와 단안정발진기의 조합에 의해 인버터발진펄스가 생성되도록 함으로써, 회로구성을 간소화시킨 이점이 있다.

Claims (5)

1. 대상물을 가열하는 유도가열코일과, 유도가열코일과 공진커패시터가 서로 병렬로 접속된 LC공진회로와, LC공진회로에 전기에너지를 스위칭하기 위한 IGBT를 구비하는 고주파 유도가열 조리장치에 있어서; 조리용기의 유무와 그 적합성 여부 판단을 위한 조리용기 감지부; 및 인버터펄스신호를 발생시키기 위한 단안정발진기를 구비하는 고주파 유도가열 조리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조리용기 감지부는, 쵸크코일과 유도가열코일과 공진커패시터가 서로 접속된 지점으로부터 고역통과커패시터를 통해 공급된 공진전압성분을 신호원으로 이용하도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 조리장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 공진전압성분은, 윈도우/마스크 트랜지스터를 이용한 윈도우/마스크처리를 통하여 조리용기의 유무에 따라 그 크기가 변화하는 삼각파형으로 변환되도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 조리장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 단안정발진기는,마이크로프로세서로부터 초기 트리거신호를 입력받아 발진을 시작하도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 조리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 단안정발진기는, 위상비교기로부터 위상차신호를 입력받아 발진을 지속하도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 조리장치.