KR100206842B1

KR100206842B1 - 유도가열 조리기의 인버터 안정화회로

Info

Publication number: KR100206842B1
Application number: KR1019960077535A
Authority: KR
Inventors: 정윤철
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1999-07-01
Also published as: KR19980058223A

Abstract

본 유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로에 관한 것으로, 종래의 기술은 가열코일에 교류전류를 인가하면 이 전류에 의해 발생된 자속이 용기에 가해지게 되는데, 자성인 용기는 튜자율이 300이상으로 거의 다흡수되어 가열효율이 높으나(80%이상), 비자성 용기는 투자율이 1이므로 가열효율이 낮다. 따라서 비자성 용기를 가열하기 위해서는 가열코일에 인가하는 교류전류를 크게 해야 하고, 이때, 비자성 용기의 임피던스 특성이 작기 때문에 인버터에 흐르는 전류는 더욱 커지게 되어 스위치 오프시에 발생하는 전류손실이 커지는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 입력되는 교류전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단의 출력을 필터링하는 필터링수단과; 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 가열코일에 공진전압을 제공하는 인버터와; 상기 인버터의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전기 유도효과로 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일과; 상기 인버터에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 제1스위칭구동수단과; 공진시 10A의 전류를 발생하여 상기 가열코일에 인가하는 보조공진수단과; 용기검지과정에서 상기 보조공진수단을 온시키고, 소비전력이 원하는 수치가 되면 오프시키기 위한 스위칭제어신호를 인가하는 제2스위칭구동수단으로 구성한 유도가열 조리기의 인버터 안정화회로를 창안한 것으로, 이와 같이 인버터내 보조커패시터의 용량을 크게 함으로써 스위치 오프시의 손실을 최소화할 수 있고, 일정 데드타임에서 보조커패시터가 충분히 충방전할 수 있도록 보조공진회로부를 추가함으로써 스위치의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로

제1도는 종래 유도가열 조리기의 회로구성도.

제2도는 본 발명의 일 실시예시도.

제3도는 스위치 오프시의 전압, 전류 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 정류부 200 : 로우패스필터

300 : 인버터 400 : 제1스위칭구동부

500 : 보조공진회로부 600 : 제2스위칭구동부

본 발명은 유도가열 조리기에 관한 것으로, 특히 인버터내 보조커패시터의 용량을 크게 하고, 그 보조커패시터가 일정 데드타임에서 충분한 충방전이 이루어질 수 있도록 보조공진회로를 추가 설치함으로써 스위치의 오프손실 및 파손을 방지하는데 적당하도록 한 유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로에 관한 것이다.

종래 유도가열 조리기의 회로 구성은 제1도에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류전원(Ei)을 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)의 출력에 대하여 필터링하여 필요없는 부분을 제거하는 로우패스필터(20)와; 입력되는 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 가열코일(Lr)에 공진전압을 제공하는 인버터(30)와; 상기 인버터(30)의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전기 유도효과로 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일(Lr)과; 상기 인버터(30)에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 스위칭구동부(40)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 개략적인 동작을 살펴본다. 교류전원(Ei)이 입력되면 이를 정류부(10)에서 입력받아 다이오드를 이용하여 정류하고, 이 정류하여 얻어진 직류전압을 로우패스필터(20)로 제공한다.

이에 로우패스필터(20)는 정류부(10)로부터 제공되는 직류전압에 대하여 인덕턴스(L1)와 콘덴서(C1)를 통해 로우패스필터링을 행하여 교류전원을 통하여 입력되는 노이즈를 제거한 전압을 인버터(30)로 출력한다.

그러면 상기 인버터(30)는 스위칭구동부(40)로부터 제공되는 스위칭제어신호에 의해 제1스위치(SW1) 또는 제2스위치(SW2)를 교변동작시키면, 상기 로우패스필터(20)로부터 제공되는 직류전압에 의해 가열코일(Lr) 및 공진콘덴서(Cr)간에 공진을 일으키고, 이 공진전류는 스위치(SW1,SW2)에 교번하여 흐른다.

상기 가열코일(Lr)에 의해 발생된 자속이 용기에 가해지면서 용기바닥에는 와전류가 발생하고 이 와전류에 의한 주울열이 발생하여 용기를 가열하게 된다.

이때, 상기 인버터(30)내 스위치(SW1,SW2)의 스위칭모드로는 제1스위치(SW1)가 온되는 전원공급(powering)모드와, 제2스위치(SW2)가 온되는 디제너레이션(degeneration)모드와, 모든 스위치가 오프되는 프리휠링(free wheeling)모드로 구분된다.

그리고 각 스위치(SW1,SW2)는 스위칭 오프손실을 제거하기 위해 보조커패시터인 C1 및 C2를 병렬로 연결한다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래의 기술은 가열코일에 교류전류를 인가하면 이 전류에 의해 발생된 자속이 용기에 가해지게 되는데, 자성인 용기는 튜자율이 300이상으로 거의 다 흡수되어 가열효율이 높으나(80%이상), 비자성 용기는 튜자율이 1이므로 가열효율이 낮다. 따라서 비자성 용기를 가열하기 위해서는 가열코일에 인가하는 교류전류를 크게 해야 하고, 이때, 비자성 용기의 임피던스 특성이 작기 때문에 인버터에 흐르는 전류는 더욱 커지게 되어 스위치 오프시에 발생하는 전류손실이 커지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 인버터내 보조커패시터의 용량을 크게 하고, 그 보조커패시터가 일정 데드타임에서 충분한 충방전이 이루어질 수 있도록 보조공진회로를 추가 설치함으로써 스위치 오프시 발생하는 전류손실을 줄일 수 있고, 스위치의 파손을 방지할 수 있는 유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로는 입력되는 교류전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단의 출력을 필터링하는 필터링수단과; 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 가열코일에 공진전압을 제공하는 인버터와; 상기 인버터의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전기 유도효과로 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일과; 상기 인버터에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 제1스위칭구동수단과; 공진시 10A의 전류를 발생하여 상기 가열코일에 인가하는 보조공진수단과; 용기검지과정에서 상기 보조공진수단을 온시키고, 소비전력이 원하는 수치가 되면 오프시키기 위한 스위칭제어신호를 인가하는 제2스위칭구동수단으로 구성한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일 실시예를 들어 설명한다.

제2도는 본 발명의 일 실시예도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력되는 교류전원(Ei)을 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류부(100)와; 상기 정류부(100)의 출력에 대하여 필터링하여 필요없는 부분을 제거하는 로우패스필터(200)와; 입력되는 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 가열코일(Lr)에 공진전압을 제공하는 인버터(300)와; 상기 인버터(300)의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전기 유도효과로 가열되어질 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일(Lr)과; 상기 인버터(300)에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 제1스위칭구동부(400)와; 공진시 10A 이상의 전류를 발생하여 상기 가열코일(Lr)에 인가하는 보조공진회로부(500)와; 용기검지과정에서 상기 보조공진회로부(500)를 온시키고, 소비전력이 원하는 수치가 되면 오프시키기 위한 스위칭제어신호를 인가하는 제2스위칭구동부(600)로 구성한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 일 실시예의 동작을 설명한다.

먼저, 가열코일(Lr)에 교류전류를 흘려주기 위해서는 스위치(SW1,SW2)를 교번하여 공진주파수(f_o)보다 크게 스위칭하여야 한다.

이때 공진주파수(f_o)는이다.

통상적으로 보조커패시터 C1과 C2는 CrC1 또는 CrC2로 설계한다. 왜냐하면 C1, C2가 커서 충방전이 다 이루어지지 않은 상태에서 스위치(SW1,SW2)를 온하게 되면 쇼트전류가 발생하여 스위치(SW1,SW2)가 파손된다.

따라서 데드타임(t_dt)을 보조커패시터 C1, C2가 충방전이 충분히 이루어질 수 있는 시간으로 확보해야 한다. 이때, 데드타임이란 상기 모든 스위치(SW1,SW2)가 오프되는 프리휠링모드인 시점을 말한다.

본 발명에서는 데드타임을 t_dt≥2.6μsec로 설정하고, 그에 따라 2.5μsec내에서 충방전하는 커패시터(C1, C2)를 선정하여 사용함으로써 제3도에 도시한 바와 같이 스위칭 오프시 인버터(300) 손실을 감소시킨다.

이와 같이 하면 부하용기의 가열효율을 3% 이상 향상시킬 수 있다.

한편, 목표소비전력 1200W이면 공진전류는 약 50A 정도가 되는데, 예를 들어 공진전류가 10A 이하 즉, 소비전력이 100W 이하인 점에서 스위칭을 하게 되면 C1, C2의 충방전속도가 데드타임의 기간보다 길어지게 되어 스위치소자가 파손될 위험이 있다.

따라서 이를 방지하기 위해 용기검지과정에서 제2스위칭구동부(600)에서 부조공진회로부(500)의 스위치(SA)를 온시켜, 10A 이상의 공진전류가 가열코일(Lr)에 흐르도록 한 다음 이후, 소비전력이 원하는 수치에 도달하면 스위치(SA)를 오프한다.

이와 같이 하면 소비전력이 100W 이하인 점에서 스위칭을 하더라도 C1, C2가 충분히 충방전하게 되어 스위치의 파손을 방지할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 인버터내 보조커패시터의 용량을 크게 함으로써 스위치 오프시의 손실을 최소화할 수 있고, 일정 데드타임에서 보조커패시터가 충분히 충방전할 수 있도록 보조공진회로부를 추가함으로써 스위치의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력되는 교류전원을 정류하여 직류전압을 출력하는 정류수단과; 상기 정류수단의 출력을 필터링하는 필터링수단과; 스위칭제어신호에 따라 스위칭하여 가열코일에 공진전압을 제공하는 인버터와; 상기 인버터의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전기 유도효과로 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일과; 상기 인버터에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭제어신호를 발생하는 제1스위칭구동수단과; 공진시 10A의 전류를 발생하여 상기 가열코일에 인가하는 보조공진수단과; 용기검지과정에서 상기 보조공진수단을 온시키고, 소비전력이 원하는 수치가 되면 오프시키기 위한 스위칭제어신호를 인가하는 제2스위칭구동수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 인버터 안정화회로.
제1항에 있어서, 제1스위칭수단에 의해 모든 스위치가 오프되는 시점인 데드타임을 2.6μsec 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 인버터 안정화 회로.
제1항에 있어서, 인버터내의 보조커패시터의 시정수는 2.5μsec 이하인 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 인버터 안정화 회로.