KR100206832B1 - 전자조리기의 스위칭소자 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자조리기의 스위칭소자 보호회로에 관한 것으로, 종래에는 AC라인의 전류 검출기(C/T) 값을 제어부에서 판단한 후 스위칭소자를 구동 제어부와 리셋부를 통해 제어하므로 용기의 순간적인 이동이나 정위치를 이탈할 경우에 대응하지 못하고, 스위칭소자의 손상을 초래할 수 있는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 교류전원(AC)에 의해 스위치소자(30)와 공진부(40)로 흐르는 전류를 검출하고 그 검출된 전류에 대응하는 전압으로 변환시켜 출력하는 전류 검지부(50)와; 상기 전류 검지부(50)의 출력전압과 기준전압(Vref)을 비교하는 비교부(60)와; 상기 비교부(60)의 출력과 제어부(80)의 제어출력에 따라 동작하여 정상상태로 동작하지 않을 경우 상기 구동 제어부(90)를 리셋시켜 스위칭동작을 정지시키는 리셋부(70)로 구성하여 비정상적으로 동작할 경우, 순간적인 용기의 이동이나 정위치를 이탈할 경우 스위칭소자의 동작을 정지시켜 스위칭소자를 보호한다.

Description

전자조리기의 스위칭소자 보호회로

본 발명은 전자조리기의 스위칭소자 보호회로에 관한 것으로, 특히 순간적인 용기 이동이나 정위치를 이탈할 경우 제어수단을 거치지 않고 곧바로 스위칭소자를 보호하도록 한 전자조리기의 스위칭소자 보호회로에 관한 것이다.

종래 전자로기의 스위칭소자 보호회로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류전원에 대하여 필터링하여 노이즈를 제거하기 위한 필터부(1)와; 상기 필터부(1)를 통한 전원에 대하여 정류 및 평활하여 직류전압을 부하측으로 공급하는 정류 및 평활부(2)와; 일정한 파형신호를 발생시키는 파형 발생부(4)와; 상기 파형 발생부(4)에서 파형신호 발생시 스위칭소자(S1)(S2)를 교번 동작시켜 용기를 가열하기 위한 구동 제어부(6)와; 입력측으로 부터 부하로 공급되는 전류의 양을 검출하는 전류 검지부(3)와; 상기 전류 검지부(3)를 통해 검지된 전류의 양에 따라 스위칭소자를 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(6)와; 상기 제어부(6)의 제어 출력에 따라 스위칭 구동신호를 상기 구동 제어부(5)로 출력하는 리셋부(7)와; 상기 스위칭소자(S1)(S2)의 교번 동작에 의해 정류 및 평활부(2)의 직류전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 조리용기를 가열하는 워킹코일(L1)과 공진콘덴서(C1)(C2)로 이루어진다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

입력되는 교류전원에 대하여 필터부(1)에서 필터링하여 전원 인가시 삽입되는 노이즈를 제거하여 정류 및 평활부(2)로 출력한다.

그러면 상기 정류 및 평활부(2)는 교류 전원을 정류 및 평활시켜 직류전압을 만들고, 이 만들어진 직류전압을 스위칭소자(S1)(S2)와 공진콘덴서(C1)(C2)로 인가한다.

이에 따라 공진을 시작하여 워킹코일(L)에는 전류가 상승하기 시작한다.

이때 파형 발생부(4)에서 파형신호가 발생되면 구동 제어부(5)에서 스위칭소자(S1)(S2)를 교번 동작으로 온/오프시킨다.

상기 스위칭소자(S1)(S2)의 보호를 위해, 교류전원이 입력되는 라인측에 전류검출기(C/T)를 설치하여 AC라인에 흐르는 양을 측정한다.

상기 전류검출기(C/T)에서 전류를 검출하여 전류 검지부(3)로 제공하게 되면, 상기 전류 검지부(3)는 입력되는 전류의 양을 감지하고 이 감지한 값을 제어부(6)로 출력한다.

이에 상기 제어부(0는 전류값에 따라 용기가 탑재되었는지의 여부를 판단하고 그에따른 스위칭소자의 동작을 제어하기 위한 신호를 리셋부(7)로 출력한다.

상기 리셋부(7)는 구동 제어부(5)로 스위칭 구동신호를 출력하여 스위칭소자의 온/오프동작을 제어한다.

상기 스위칭소자(S1)(S2)가 교번 동작하고, 정류 및 평활부(2)에 의해 제공되는 전압에 의해 용기에 전류가 흐르게 되고, 이 흐르는 전류에 의해서 발생한 와전류에 의해서 용기가 가열된다.

상기 워킹코일(L1) 위에 용기가 탑재되는 L1값이 고정되고, 이 L1과 공진콘덴서(C1)(C2)의 값에 따라 공진주파수가 형성되고, 도 2에서와 같이 원하는 파워출력구간(P1과 P2사이)에 따라 스위칭 주파수를 제어하여 파워를 제어하며, 입력 라인의 전류검출기(C/T)에 의하여 전류를 측정한 후 제어부(6)에서 이를 판별하여 스위칭소자의 손상을 방지하도록 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의기술에서 AC라인의 전류검출기(C/T) 값을 제어부에서 판단한 후 스위칭소자를 구동 제어부와 리셋부를 통해 제어하므로 용기의 순간적인 이동이나 정위치를 이탈할 경우에 대응하지 못하고, 스위칭소자의 손상을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비정상동작시 바로 스위칭소자의 동작을 정지시켜 스위칭소자를 보호하도록 한 전자조리기의 스위칭소자 보호회로를 제공함에 있다.

제1도는 종래 전자조리기의 스위칭소자 보호회로도.

제2도는 제1도에서, 주파수(f)-파워(P)상관 관계 특성도.

제3도는 본 발명 전자조리기의 스위칭소자 보호회로도.

제4도는 제3도에서, 주파수(f)-파워(P)상관 관계 특성도.

제5도는 제3도의 상세회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 필터부 20 : 정류 및 평활부

30 : 스위칭소자 40 : 공진부

50 : 전류 검지부 60 : 비교부

70 : 리셋부 80 : 제어부

90 : 구동 제어부 100 : 구동주파수 발생부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자조리기의 스위칭소자 보호회로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 교류전원 인가시 포함되는 노이즈를 제거하기 위한 필터부(10)와; 상기 필터부(10)를 통해 노이즈가 제거된 교류전원을 정류 및 평활시켜 만들어진 직류전압을 부하측으로 제공하는 정류 및 평활부(20)와; 상기 입력측으로 부터 부하로 흐르는 전류의 양을 검출하고 그 검출된 전류에 대응하는 전압으로 변환시켜 출력하는 전류 검지부(50)와; 상기 전류 검지부(50)의 출력전압과 기준전압을 비교하는 비교부(60)와; 상기 비교부(60)를 통한 비교 차와 제어부(80)의 제어출력에 따라 동작하여 부하가 정상동작을 하는지의 여부를 체크하는 리셋부(70)와; 상기 리셋부(70)의 체크 결과에 따라 스위칭소자를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 구동 제어부(90)와; 자성용기 및 비자성용기에 해당하는 주파수를 발생하는 구동주파수 발생부(100)와; 상기 정류 및 평활부(20)로 부터 공급되는 전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 그 조리용기내의 음식물을 가열하기 위한 워킹코일(L1)(L2)과; 상기 워킹코일(L1)(L2)에 연결되어 용기에 따른 주파수를 변화시키는 공진콘덴서(C1)와; 정전원단자와 부전원단자 사이에 직렬 연결되어 입력되는 직류전압에 의해 워킹코일(L1)(L2)과 연속적으로 공진상태가 되어지는 공진콘덴서(C2)(C3)로 구성한다.

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

자계 및 비자계금속을 모두 가열할 수 있는 겸용인 경우, 비자계 금속을 가열하기 위해서는 가열코일의 턴 수를 높여 스위칭 주파수를 크게 해야한다.

따라서 자계 및 비자계 금속으로 이루어진 용기를 모두 가열하려면 각 용기에 따라서 주파수 발생부(100)의 주파수를 각각 달리하여 구동 제어부(90)에 입력시켜 자성 용기일 경우에는 도 4에서 f1-f2구간에서 동작하도록 하고, 비자성용기일 경우에는 f3-f4구간에서 동작하도록 한다.

먼저 자성 용기일 경우에는 릴레이(Ry)를 온시켜 워킹코일(L1)과 공진콘덴서(C2,C3)가 공진탱크를 형성해서 하프 브릿지로 동작하도록 하고, 비자성용기일 경우에는 릴레이(Ry)를 오프시켜 워킹코일(L1,L2)와 공진콘덴서(C1-C3)가 공진탱크를 형성하여 또다른 하프 브릿지로 동작하돌고 한다.

이에 대하여 먼저 비자성 용기 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 비자성용기를 가열할 경우에 대하여 살펴보면, 교류전원 입력시 포함되는 노이즈를 필터부(10)에서 입력받아 제거하여 정류 및 평활부(20)로 제공하면, 상기 정류 및 평활부(20)에서 정류 및 평활시켜 만들어진 직류전압을 스위칭부(30)의 스위칭소자(S1,S2)와 공진부(40)의 공진콘덴서(C2,C3)로 각각 공급한다.

이때 구동주파수 발생부(100)는 도 4에서 f3-f4 구간에 해당하는 주파수를 구동 제어부(90)로 출력하고, 릴레이(Ry)는 오프된다.

따라서, 구동 제어부(90)에 의해 제2스위칭소자(S2)는 오프되고 제1스위칭소자(S1)는 온되므로 공진 탱크(L1,L2와 C1-C3)에는 필터부(10)와 정류 및 평활부(20)를 통해 필터링 및 평활된 직류전압이 인가되고 이에따라 공진을 시작하여 워킹코일(L1,L2)에는 전류가 상승한다.

공진 반주기가 지나기 전에 제1스위칭소자(S1)를오프시키면 제2스위칭소자(S2)의 역병렬 다이오드(D2)가 도통되어 공진탱크(L1,L2,C1-C3)에는 영전압이 가해진다.

그러면 공진 콘덴서에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 이때 제2스위칭소자(S2)를 영전압의 조건에서 온시킨다.

계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진에 의해서 공진전류가 증가한다.

공진 반주기가 지나기 전에 제2스위칭소자(S2)를 오프시키면 제1스위칭소자(S1)의 역병렬 다이오드(D1)가 도통되어 공진탱크(L1,L2,C1-C3)에는 소정의 전압이 가해진다. 그러면 계속 공진이 일어나고 이때 제1스위칭소자(S1)를 영전압의 조건에서 온시킨다. 계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지면 한주기의 동작이 끝아고 같은 동작이 반복된다.

이렇게 유기된 전류에 의해서 부하에 발생한 와전류에 의해서 용기가 가열된다.

상기에서와 같은 과정으로 용기가 가열될 때 전류검출기(C/T)가 AC라인에서 부하로 흐르는 전류를 검출하여 전류 검지부(50)로 제공하면, 상기 전류 검지부(50)는 입력된 전류값을 그에 대응하는 전압으로 변환시켜 비교부(60)로 출력한다.

그러면 상기 비교부(60)는 전류 검지부(50)의 출력전압과 저항(R3-R6)에 의해 설정된 기준전압(Vref)을 비교하고 이 비교하여 얻은 차를 리셋부(70)로 출력한다.

상기 비교부(60)의 출력전압은 트랜지스터(Q4)의 베이스로 공급되어 온 또는 오프시키고, 제어부(80)의 출력을 트랜지스터(Q1)의 베어스에 공급되어 온 또는 오프시켜 트랜지스터(Q2)(Q3)의 온/오프동작을 제어하여 구동 제어부(90)로 출력한다.

즉, 초기동작시 제어부(80)는 하이신호를 출력하므로 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 전원전압(VDD)이 접지측으로 바이패스되므로 저항(R10)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에는 로우신호가 인가되어 턴오프된다.

그러면 저항(R11)과 다이오드(D11)를 통해 하이상태의 전압이 트랜지스터(Q3)의 베이스에 공급되어 턴온시키므로 구동제어부(90)에는 로우신호가 인가된다.

그러면 구동 제어부(90)는 구동주파수 발생부(100)에서 발생되는 구동주파수에 따라 스위칭소자를 구동한다.

이와 같은 동작을 정상동작이다.

이때 만약 파워가 설정되어진 값을 초가 즉, 비교부(60)의 비교기(COMP)의 기준전압(Vref) 보다 클 경우 상기 비교부(60)의 출력은 하이신호가 출력되어 트랜지스터(Q4)를 턴온시킨다.

따라서 저항(R11)과 다이오드(D11)를 통한 전원전압(VDD)은 트랜지스터(Q3)를 통해 접지측으로 바이패스 되므로 트랜지스터(Q3)의 베이스에는 로우신호가 인가되므로 턴오프 상태가 되므로 구동 제어부(90)로 하이신호가 공급된다.

그러면 상기 구동 제어부(90)는 리셋되어 스위칭소자의 스위칭동작을 정지하여 스위칭소자를 보호하도록 한다.

그리고 자성용기일 경우에는 릴레이(Ry)를 온시키고 동작은 상기의 동작과 동일하며 단지 차이점은 공진탱크가 L1,C2,C3로 이루어진다는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 용기의 순간적인 이동이나 정위치를 이탈할 경우 곧바로 스위칭소자를 보호할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 교류전원을 정류 및 평활시킨 직류전압을 스위칭소자와 공진부로 공급할 때 구동주파수 발생수단에서 발생하는 구동주파수를 받아 스위칭소자를 스위칭시켜 자성 및 비자성 용기를 가열하도록 하는 구동제어수단으로 이루어진 전자조리기에 있어서, 교류전원에 의해 스위칭소자와 공진부로 흐르는 전류를 검출하고 그 검출된 전류에 대응하는 전압으로 변환시켜 출력하는 전류 검지수단과; 상기 전류 검지수단의 출력전압과 기준전압을 비교하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력과 제어수단의 제어출력에 따라 동작하여 정상상태로 동작하지 않을 경우 상기 구동 제어수단을 리셋시켜 스위칭동작을 정지시키는 리셋수단으로 구성함을 특징으로 하는 전자조리기의 스위칭소자 보호회로.
2. 제1항에 있어서, 비교수단은 전류 검지수단의 출력을 비반전단자로 입력받고 저항에 의해 전원전압을 분압하여 만들어진 기준전압을 반전단자로 입력받아 비교하는 비교기로 이루어짐을 특징으로 하는 전자조리기의 스위칭소자 보호회로.
3. 제1항에 있어서, 리셋수단은 제어수단의 출력단은 저항(R7)을 통해 베이스로 입력받는 트랜지스터(Q1)의 에미터는 접지측과 연결되고 그의 콜렉터는 저항(R10)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스와 연결되고, 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 다이오드(D11)를 통해 트랜지스터(Q3)의 베이스에 연결됨과 아울러 트랜지스터(Q4)의 콜렉터와 연결되고, 상기 트랜지스터(Q1-Q3)의 콜렉터는 저항(R9,R11,R12)를 각각 통해 전원전압단(VDD)과 연결되고, 상기 트랜지스터(Q4)의 베이스는 비교수단의 출력단과 연결되어 구성됨을 특징으로 하는 전자조리기의 스위칭소자 보호회로.