KR100239360B1 - Circuit for switching of indnction heating cooker - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비자성용기를 가열할 수 있도록 한 전자조리기의 스위칭 회로에 관한 것으로, 종래에는 IGBT 소자로는 비자성 용기를 가열하기 위한 80KHz로 구동시킬 수 없어서, 고전압, 고전류의 정격을 갖는 고가의 모스 전계효과 트랜지스터(MOS FET)를 사용해야 하는 문제가 있어서 실제 제품에 적용할 경우 상대적으로 제품의 비용이 높아지는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 외부발진기인 타이머에서 출력되는 펄스를 이용하여 데드타임을 만들어 스위칭소자를 교번동작시켜 일정한 파워를 얻도록 한 전자조리기에 있어서, 데드타임을 만드는 데드타임 조정부의 데드타임을 이용하여 스위칭소자를 스위칭하기 위한 펄스를 만들어 출력하는 스위칭 발진부(103)와, 용기(113)에 공급되는 전류를 검출하여 용기의 재질을 검지하는 용기재질 검지부(104)와; 용기 재질에 따라 모드제어신호를 출력하는 제어부(105)와; 상기 스위칭 발진부(103)의 출력펄스를 전송하기 위한 아날로그 스위치부(107)와; 상기 아날로그 스위치부(107)의 스위치동작을 제어하기 위한 가열모드 결정부(106)와; 상기 스위칭 발진부(103)의 출력펄스를 그대로 또는 2배주기로 만들어 자성용기 뿐만 아니라 비자성용기도 가열할 수 있도록 한 더블주기 스위칭부(108)를 포함하여 구성하여, 범용의 IGBT 소자로 비자성용기도 가열하도록 하여 제품에 적용할 경우 가격을 낮추도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching circuit of an electronic cooker capable of heating a nonmagnetic container. In the related art, an IGBT element can not be driven at 80 KHz for heating a nonmagnetic container. Since there is a problem that a field effect transistor (MOS FET) must be used, there is a problem in that the cost of the product is relatively increased when applied to the actual product. Therefore, the present invention, in the electronic cooker to obtain a constant power by alternately operating the switching device by making the dead time using the pulse output from the timer, which is an external oscillator, switching using the dead time of the dead time adjustment unit to make a dead time A switching oscillation unit 103 for generating and outputting pulses for switching devices, and a container material detection unit 104 for detecting a current supplied to the container 113 and detecting a material of the container; A controller 105 for outputting a mode control signal according to the container material; An analog switch unit 107 for transmitting the output pulse of the switching oscillator 103; A heating mode determination unit 106 for controlling a switch operation of the analog switch unit 107; It is configured to include a double cycle switching unit 108 for outputting the output pulse of the switching oscillator 103 as it is or double cycle to heat not only a magnetic container but also a nonmagnetic container, and heats the nonmagnetic container with a general-purpose IGBT element. When applied to the product to lower the price.
Description
본 발명은 비자성 용기를 가열하고자 하는 전자조리기의 스위칭 회로에 관한 것으로, 특히 범용의 IGBT소자를 사용하면서도 스위칭주파수 보다 2배 주기인 LC 부하공진을 실현시킴으로서 비자성 용기를 가열할 수 있도록 한 전자조리기의 스위칭 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래 전자조리기의 스위칭 회로는, 도 1에 도시된 바와같이, 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 외부 발진기인 타이머(10)와; 상기 타이머(10)에서 발생되는 펄스를 이용하여 스위칭소자 교번 동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하기 위한 데드타임 조절부(20)와; 상기 데드타임 조절부(20)에서 제공되는 펄스를 이용하여 스위칭소자를 발진시키기 위하여 ZVC(Zero Voltage Switching)을 수행하도록 하는 스위칭 발진부(30)와; 입력되는 상용전원(AC)을 다이오드를 이용하여 직류 전압으로 정류시키는 정류부(50)와; 상기 정류부(50)를 통해 정류된 직류전압을 입력받아 역률개선을 위해 필터링 및 평활하는 LC필터(60)와; 상기 LC필터(60)를 통해 제공된 직류전압에, 직렬로 역병렬 다이오드를 갖는 두 개의 스위치로 이루어지고 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 워킹코일에 공진전압을 제공하는 스위칭부(70)와; 상기 스위칭부(70)의 스위칭소자로 스위칭 제어신호를 공급하는 스위칭 구동부(40)와; 상기 스위칭부(70)의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전자기 유도효과로 가열되어질 가열판에 와전류를 유도시켜 용기(80)를 가열하도록 하는 워킹코일(L1)로 구성된다. 미설명부호 C1은 공진콘덴서이다.The switching circuit of the conventional electronic cooker includes a
이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 도 1 및 도 2에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.The prior art configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
외부발진기로 이용되고 있는 타이머(10)에서 도 2의 (a)에서와 같은 소정의 폭을 갖는 펄스(a점 파형)를 발생시키면, 데드타임 조절부(20)의 콘덴서(C5)와 저항(R1)에 의해 미분되어 도 2의 (b)에서와 같은 펄스(b점파형)로 변한 후 연산증폭기(OP1)의 비반전단자(+)로 입력된다.When the
이때 상기 연산증폭기(OP1)의 반전단자(-)로 저항(R2)과 가변저항(VR1)에 의해 조정되는 기준전압을 입력받는다.At this time, the reference voltage adjusted by the resistor R2 and the variable resistor VR1 is input to the inverting terminal (−) of the operational amplifier OP1.
이렇게 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 입력받은 연산증폭기(OP1)는 두 값을 비교하여 오차를 구하고, 그 구한 오차를 다시 다음단의 연산증폭기(OP2)의 비반전단자(+)로 출력한다.The operation amplifier OP1 inputted as the non-inverting terminal (+) and the inverting terminal (-) compares the two values to find an error, and the obtained error is again converted to the non-inverting terminal of the operational amplifier OP2 of the next stage (+). )
상기 연산증폭기(OP2)는 저항(R3-R5)에 의해 조정된 기준전압을 그의 반전단자(-)로 입력받아 두 값을 비교하여 얻은 값을 스위칭 발진부(30)로 출력한다.The operational amplifier OP2 receives the reference voltage adjusted by the resistors R3-R5 through its inverting terminal (−) and outputs a value obtained by comparing the two values to the
이와같이 미분하고 연산동작을 행하여 출력시키는 이유는, 스위칭부(70)의 스위칭 소자(S1)(S2)가 동시에 온 또는 오프되지 않고, 제로(ZERO)인 상태에서 각각 스위칭될 수 있도록 데드타임을 설정하여 주는 것이다.The reason for differentiating and performing arithmetic operation as described above is to set the dead time so that the switching elements S1 and S2 of the switching unit 70 can be switched in the zero state without being simultaneously turned on or off. To give.
상기 데드타임 조절부(20)에서 출력된 펄스는 스위칭 발진부(30)의 노아게이트(NR1)(NR2)를 거쳐 제 2 도의 (c)에서와 같은 펄스(c점파형)를 만들어 출력한다.The pulse output from the dead
상기 c점파형은 디플립플롭(D/FF)의 클럭펄스 입력(Cp)과 또다른 노아게이트(NR3)(NR4)의 일측입력에 연결되어, 상기 입력펄스(Cp)가 상승일 때 디플립플롭(D/FF)의 데이터 입력단(D)으로 입력되는 펄스는 출력단(Q)으로 출력함에 있어, 상기 데이터 입력단(D)은 반전출력단의 출력으로 입력한다.The c point waveform is connected to the clock pulse input Cp of the flip-flop D / FF and to one input of another NOR gate NR3 and NR4 so that when the input pulse Cp is rising, When the pulse inputted to the data input terminal D of the flop D / FF is output to the output terminal Q, the data input terminal D is an inverted output terminal. Enter the output of.
따라서 상기 디플립플롭(D/FF)의 반전출력단을 통해 도 2의 (e)에서와 같은 펄스(e점파형)를 출력하게 되면, 그의 비반전출력단(Q)을 통해서는 도 2의 (d)에서와 같은 펄스(d점파형)를 출력한다.Therefore, the inverted output terminal of the flip-flop (D / FF) When outputting the pulse (e point waveform) as shown in (e) of Figure 2 through, through the non-inverting output stage (Q) outputs the pulse (d point waveform) as shown in Figure 2 (d). .
스위칭 구동부(40)에 입력되는 파형은 c점과 d점을 노아게이트(NR3)에서 입력으로 한 도 2의 (f)에서와 같은 펄스(f점파형)와, c점과 e점을 노아게이트(NR4)에서 입력으로 한 도 2의 (g)에서와 같은 펄스(g점파형)를 각각 입력으로 한다.The waveform input to the
상기 f점과 g점에서 출력되는 파형을 비교해보면, 스위칭소자(S1,S2)가 동시에 온 또는 오프되는 것을 방지하기 위한 ZVS(ZERO VOLTAGE SWITCHING) 구간이 존재함을 알 수 있다.Comparing the waveforms output from the f point and the g point, it can be seen that there is a ZVS (ZERO VOLTAGE SWITCHING) section to prevent the switching elements S1 and S2 from being turned on or off at the same time.
상기 스위칭 구동부(40)가 출력하는 제어신호가 스위칭 발진부(30)의 f점 파형일 때, 하이"high"를 출력하면 스위칭부(70)의 스위칭소자(S1)가 동작하고, 스위칭발진부(30)의 g점 파형일 때, 하이"high"를 출력하면 상기 스위칭부(70)의 스위칭소자(S2)가 동작한다.When the control signal output from the
상기에서와 같이 스위칭소자(S1,S2)가 교번동작하면 워킹코일(L1)과 공진콘덴서(C1)에 의해 LC공진을 일으켜 워킹코일(L1)의 윗면에 놓여진 용기(80)에 와전류를 인가시켜 유도가열시킨다.As described above, when the switching elements S1 and S2 alternately operate, LC resonance is generated by the working coil L1 and the resonant capacitor C1 to apply an eddy current to the
이때 정류부(50)는 상용전원(ac)를 정류하여 직류 전압을 출력하고, 이 직류 전압은 LC필터(60)의 코일(L2)과 콘덴서(C4)를 통해 필터링 및 평활한 전압을 스위칭부(70)로 제공한다.At this time, the rectifier 50 rectifies the commercial power (ac) and outputs a DC voltage, the DC voltage is filtered and smoothed through the coil (L2) and the capacitor (C4) of the
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서, 알루미늄과 같은 비자성 용기는 재질자체의 낮은 저항값 및 투자율로 인하여 유도가열을 위해서는 높은 주파수에서 스위칭을 행하여야 하는데, 현재까지의 IGBT 소자로는 비자성 용기를 가열하기 위한 80KHz로 구동시킬 수 없어서, 고전압, 고전류의 정격을 갖는 고가의 모스 전계효과 트랜지스터(MOS FET)를 사용해야 하는 문제가 있어서 실제 제품에 적용할 경우 상대적으로 제품의 비용이 높아지는 문제점이 있다.However, in the prior art as described above, a nonmagnetic container such as aluminum has to be switched at a high frequency for induction heating due to the low resistance value and permeability of the material itself. Since it cannot be driven at 80KHz for heating, there is a problem that an expensive MOS field effect transistor (MOS FET) having a high voltage and high current rating must be used. Therefore, when applied to an actual product, the cost of the product is relatively high. .
따라서, 상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 범용의 IGBT 소자를 사용하면서도 스위칭 주파수보다 2배 주기인 LC 부하공진을 구현시켜 자성용기 뿐만아니라 비자성용기를 가열할 수 있도록 한 전자조리기의 스위칭 회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above problems is to implement an LC load resonance, which is twice the period of the switching frequency while using a general-purpose IGBT device, an electronic cooker capable of heating not only a magnetic container but also a nonmagnetic container. To provide a switching circuit of.
본 발명의 다른 목적은 IGBT 소자를 이용하여 비자성용기를 가열하여 제품 적용시 가격을 낮추어 비용을 절감하도록 한 전자조리기의 스위칭 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a switching circuit of an electronic cooker to reduce the cost by heating the non-magnetic container using the IGBT device to reduce the price when applying the product.
도 1은 종래 전자조리기의 스위칭 회로도.1 is a switching circuit diagram of a conventional electronic cooker.
도 2는 도 1에서, 각 부의 신호 타이밍도.2 is a signal timing diagram of each part in FIG. 1;
도 3은 본 발명 전자조리기의 스위칭 회로도.3 is a switching circuit diagram of the present invention.
도 4는 도 3에서, 각 부의 신호 타이밍도.4 is a signal timing diagram of each part in FIG. 3;
도 5는 도 3에서, 스위칭소자의 게이트 구동전압 및 스위칭전류 파형도로서,FIG. 5 is a waveform diagram of a gate driving voltage and a switching current of a switching device in FIG. 3.
도 5의 (a)는 더블(Double) 주기를 사용할 때의 파형도이고,5A is a waveform diagram when using a double cycle,
도 5의 (b)는 일반주기로 사용할 때의 파형도이다.Fig. 5B is a waveform diagram when used at a general period.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
101 : 타이머 102 : 데드타임 조절부101: timer 102: dead time control unit
103 : 스위칭 발진부 104 : 용기재질 검지부103: switching oscillation unit 104: container material detection unit
105 : 제어부 106 : 가열모드 결정부105: control unit 106: heating mode determination unit
107 : 아날로그 스위치부 108 : 더블주기 스위칭부107: analog switch unit 108: double cycle switching unit
109 : 스위칭 구동부 110 : 정류부109: switching driver 110: rectifier
111 : 평활부 112 : 스위칭부111: smoothing part 112: switching part
113 : 용기 RY : 릴레이113: container RY: relay
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용기 재질에 따라 모드제어신호를 출력하는 제어부와; 스위칭소자를 제어하기 위한 스위칭 발진부의 출력펄스를 전송하기 위한 아날로그 스위치부와; 상기 아날로그 스위치부의 스위치를 제어하기 위한 신호를 출력하는 가열모드 결정부와; 상기 스위칭 발진부의 출력펄스를 그대로 또는 2배 주기로 만들어 스위칭 구동부로 출력하여 주파수를 조정하는 더블주기 스위칭부를 구비하여, 범용의 IGBT 소자로 자성용기 뿐만아니라 비자성용기도 가열할 수 있도록 하여 제품에 적용할 경우 비용을 낮출 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the control unit for outputting a mode control signal according to the container material; An analog switch unit for transmitting an output pulse of the switching oscillation unit for controlling the switching element; A heating mode determination unit which outputs a signal for controlling a switch of the analog switch unit; The output pulse of the switching oscillation unit is provided as it is or double cycle to output to the switching drive to provide a double cycle switching unit for adjusting the frequency, it is possible to apply not only to the magnetic container but also the non-magnetic container with a general-purpose IGBT element to be applied to the product In this case, it is characterized in that the cost can be lowered.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 전자조리기의 스위칭 회로에 대한 일실시예로서, 이에 도시한 바와 같이, 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 외부 발진기인 타이머(101)와; 상기 타이머(101)에서 발생되는 펄스를 이용하여 스위칭소자 교번 동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하기 위한 데드타임 조절부(102)와; 상기 데드타임 조절부(102)에서 제공되는 펄스를 이용하여 스위칭소자를 스위칭하기 위한 주파수를 갖도록 펄스폭을 조절하는 스위칭 발진부(103)와; 용기(113)에 공급되는 전류를 검출하여 용기의 재질을 검지하는 용기재질 검지부(104)와; 상기에서 검지한 용기 재질에 따른 모드제어신호를 출력하는 제어부(105)와; 상기 스위칭 발진부(103)의 출력펄스를 전송하기 위한 아날로그 스위치부(107)와; 상기 아날로그 스위치부(107)의 스위치동작을 제어하기 위한 가열모드 결정부(106)와; 상기 스위칭 발진부(103)의 출력펄스를 그대로 또는 2배 주기로 만들어 스위칭 구동부(109)로 출력하기 위한 더블주기 스위칭부(108)를 포함한다.3 is an embodiment of a switching circuit of the electronic cooker of the present invention, and as shown therein, a
상기 가열모드 결정부(106)는, 제어부(105)에서 출력되는 두 개의 출력신호를 저항(R9,R10)(R12,R13)을 통해 각각 입력받아 도통 또는 차단되어 스위치 동작을 제어하도록 하는 트랜지스터(Q1)(Q2)로 구성한다.The heating
상기 더블주기 스위칭부(108)는, 입력되는 펄스를 2분주하기 위한 디플립플롭(D/FF1)과, 상기 디플립플롭(D/FF1)의 출력펄스와 스위칭 발진부(103)의 출력펄스를 각각 입력받아 듀티비를 결정하는 듀티비 조정부(81)로 구성한다.The double-
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
타이머(101)에서 도 4의 a)에서와 같이 소정의 폭을 갖는 펄스(a점파형)를 데드타임 조절부(102)로 출력하면, 상기 데드타임 조절부(102)의 콘덴서(C4)와 저항(R1)에 의해 미분되어 도 4의 b)에서와 같은 펄스(b점파형)로 된다.When the
상기 b점파형의 펄스는 다시 제1연산증폭기(OP1)의 비반전단자(+)로 입력되고, 상기 제1연산증폭기(OP1)의 반전단자(-)로 저항(R2~R4)에 의해 조정되는 기준전압을 입력받는다.The b-dot waveform pulse is again input to the non-inverting terminal (+) of the first operational amplifier OP1 and adjusted by the resistors R2 to R4 with the inverting terminal (-) of the first operational amplifier OP1. Input the reference voltage.
이렇게 비반전단자(+)와 반전단자(-)로 소정의 값을 입력받은 제1연산증폭기(OP1)는 두 값을 비교하여 오차를 구하고, 그 구한 오차를 다시 제2연산증폭기(OP2)의 비반전단자(+)로 출력한다.In this way, the first operational amplifier OP1 that receives a predetermined value through the non-inverting terminal (+) and the inverting terminal (-) compares the two values and obtains an error, and the obtained error is again converted into the second operational amplifier (OP2). Output to non-inverting terminal (+).
그러면 상기 제2연산증폭기(OP2)는 저항(R5-R7)에 의해 조정되는 기준전압을 반전단자(-)로 입력받은 후, 그의 두 단자(+)(-)로 각각 입력되는 두 값을 비교하여 펄스를 스위칭 발진부(103)로 출력한다.Then, the second operational amplifier OP2 receives the reference voltage adjusted by the resistors R5-R7 through the inverting terminal (-), and then compares two values respectively input to the two terminals (+) (-). The pulse is output to the switching
상기에서와 같이 데드타임 조절부(102)에서 입력되는 펄스에 대하여 미분동작과 연산동작을 행하여 출력하는 이유는, 스위칭 소자(S1)(S2)가 동시에 온 또는 오프되지 않고, 제로(ZERO)인 상태에서 각각 스위칭될 수 있도록 데드타임을 설정하여 주기 위한 것이다.The reason for performing the derivative operation and the operation operation on the pulse input from the dead
상기 데드타임 조절부(102)에서 출력된 펄스는 스위칭 발진부(103)의 노아게이트(NR1)(NR2)를 거쳐 도 4의 c)에서와 같은 펄스(c점파형)를 만들어 출력한다.The pulse output from the
상기 c점파형은 디플립플롭(D/FF)의 클럭펄스 입력단(Cp)과 노아게이트(NR3)(NR4)의 일측입력으로 각각 입력된다.The c point waveform is input to one side of the clock pulse input terminal Cp of the flip-flop D / FF and the NOR gates NR3 and NR4, respectively.
상기 디플립플롭(D/FF)의 클럭펄스 입력단(Cp)으로 입력되는 펄스가 상승할 때, 그의 데이터 입력단(D)으로 입력되는 펄스를 출력단(Q)으로 출력하는데, 여기서 데이터 입력단(D)은 반전출력단과 연결되어 그의 출력을 입력으로 한다.When the pulse input to the clock pulse input terminal Cp of the flip-flop D / FF rises, the pulse input to the data input terminal D is outputted to the output terminal Q, where the data input terminal D Silver inverted output Is connected to and its output is input.
즉 상기 디플립플롭(D/FF)의 클럭펄스 입력단(Cp)으로 입력되는 펄스가 상승할 때, 출력단(Q)를 거쳐 출력되는 신호는 도 4의 d)에서와 같은 펄스(d점파형)가 되고, 데이터 입력단(D)으로는 반전출력단의 펄스가 입력되는데, 상기 반전출력단의 출력펄스는 출력단(Q)의 펄스와 반대위상을 갖는 도 4의 e)에서와 같은 펄스(e점파형)와 같다.That is, when the pulse inputted to the clock pulse input terminal Cp of the flip-flop D / FF rises, the signal output through the output terminal Q is the same pulse as the d) of FIG. 4 (d dot waveform). To the data input terminal (D) Pulse is inputted to the inverting output stage. The output pulse of is equal to the pulse (e-dot waveform) as in FIG.
상기 노아게이트(NR3)는 상기 노아게이트(NR2)의 출력펄스(c점파형)와 디플립플롭(D/FF)의 출력펄스(d점파형)를 각각 입력받아 노아링하여 도 4의 f)에서와 같은 펄스를 만들어 출력하고, 상기 노아게이트(NR4)는 상기 노아게이트(NR2)의 출력펄스(c점파형)과 디플립플롭(D/FF)의 출력펄스(e점파형)을 각각 입력받아 노아링하여 도 4의 g)에서와 같은 펄스를 만들어 출력한다.The noble gate NR3 receives the output pulse of the noble gate NR2 (dotted c waveform) and the output pulse of the flip-flop D / FF (d dot waveform), respectively, and performs the nealing. A pulse is generated and output as in
이때 용기(113)를 가열판인 워킹코일(L1,L2) 위에 올려놓은 상태에서 AC입력에 흐르는 전류량을 전류검출기(C/T)에 검출하여 용기재질 검지부(104)로 제공하면, 상기 용기재질 검지부(104)의 정류부(41)와, 콘덴서(C5,C6) 및 적분부(42)를 거쳐 검출되는 펄스(A점)를 출력하는데, 상기 A점전압은 용기의 종류에 따라 실험으로 산출되어진 값으로 룩-업 테이블(LOOK-UP TABLE)화하고, 그 테이블화되어 있는 값을 출력한다.In this case, when the
즉, 용기(113)가 430계열 및 범랑과 같은 자성용기일 경우 약 2.0V~2.5V미만, 알루미늄 및 304계열로 된 비자성용기일 경우 약 1.0V미만, 순수 304계열로 된 비자성용기일 경우 2.5V 이상으로 테이블화 되어 있다.That is, when the
상기 용기재질 검지부(104)에서 비자성용기로 판단하여 그에 해당하는 1.0V전압값을 출력하면, 그 전압값을 제어부(105)에서 입력받아 비자성모드로 판정한다.When the container
그런다음, 상기 제어부(105)는 그의 A단자로는 하이신호를 출력하고 B단자로는 로우신호를 출력한다.Then, the
그러면 가열모드 결정부(106)의 트랜지스터(Q1)는 턴온상태가 되고, 트랜지스터(Q2)는 턴오프상태가 된다.Then, the transistor Q1 of the heating
상기 트랜지스터(Q1)가 턴온상태이므로, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터측은 로우상태가 되어 제1, 제2아날로그 스위치(Sa,Sb)는 차단상태가 되고, 트랜지스터(Q2)가 턴오프 상태이므로, 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터측은 하이상태가 되어 제3,제4아날로그 스위치(Sc,Sd)가 도통상태가 된다.Since the transistor Q1 is turned on, the collector side of the transistor Q1 is turned low, and the first and second analog switches Sa and Sb are turned off, and the transistor Q2 is turned off. The collector side of the transistor Q2 is in a high state, and the third and fourth analog switches Sc and Sd are in a conductive state.
따라서 스위칭 발진부(103)의 제3, 제4노아게이트(NR3)(NR4)로 부터 출력되는 펄스(f점파형, g점파형)가 더블주기 스위칭부(108)로 입력된다.Accordingly, the pulses (f-point waveform and g-dot waveform) output from the third and fourth NOR gates NR3 and NR4 of the switching
상기 제3노아게이트(NR3)의 출력펄스는 오아게이트(OR1)의 일측으로 입력됨과 아울러 디플립플롭(D/FF1)의 클럭펄스 입력단(Cp)으로 입력된다.The output pulse of the third NOR gate NR3 is input to one side of the OR gate OR1 and is also input to the clock pulse input terminal Cp of the dip-flop D / FF1.
상기 디플립플롭(D/FF1)의 클럭펄스 입력단(Cp)으로 입력되는 펄스가 상승할 때 그의 데이터 입력단(D)으로 입력되는 펄스를 출력한다. 여기서 상기 데이터 입력단(D)은 반전출력단과 연결되어, 상기 반전출력단의 출력펄스를 입력펄스로 한다.When the pulse input to the clock pulse input terminal Cp of the flip-flop D / FF1 rises, the pulse input to the data input terminal D is outputted. Herein, the data input terminal D is an inverted output terminal. Connected to the output pulse of the inverted output stage as an input pulse.
따라서 상기 디플립플롭(D/FF1)의 출력단(Q)과 반전출력단의 출력펄스는 도 4의 h), i)에서와 같다.Therefore, the output terminal Q and the inverted output terminal of the deflip-flop D / FF1 The output pulse of is as in h), i) of FIG.
그러면 상기 오아게이트(OR1)는 스위칭 발진부(103)의 제3노아게이트(NR3)의 f점 펄스와 더블주기 스위칭부(108)의 디플립플롭(D/FF1)의 출력단(Q)의 h점 펄스를 각각 입력받아 오아링하여 도 4의 j)에서와 같은 펄스(j점 파형)를 만들고, 앤드게이트(AD1)는 스위칭 발진부(103)의 제4노아게이트(NR4)의 g점 펄스와 더블주기 스위칭부(108)의 디플립플롭(D/FF1)의 반전출력단의 i)점 펄스를 각각 입력받아 앤드링하여 도 4의 k)에서와 같은 펄스(k점 파형)를 만들어 스위칭 구동부(109)로 출력한다.Then, the OR gate OR1 is the f-point pulse of the third NOR gate NR3 of the switching
즉 디플립플롭(D/FF1)이 2분주하여 출력하면, 오아게이트(OR1)와 앤드게이트(AD1)가 논리 조합하여 스위칭소자(S1,S2)의 듀티비를 결정하여 출력한다.In other words, when the flip-flop D / FF1 is divided into two outputs, the orifice OR1 and the AND gate AD1 are logically combined to determine and output the duty ratios of the switching elements S1 and S2.
결국, 더블주기 스위칭부(108)는 가열판위에 비자성용기가 올려져 있을 때 스위칭 발진부(103)에서 제공하는 펄스의 2배주기를 만들고, 스위칭소자(S1,S2)를 각각 75%, 25%의 비율로 교번동작할 수 있도록 한 듀티비를 조정하여 스위칭 구동부(109)로 출력한다.As a result, the double
이에 따라 상기 스위칭 구동부(109)는 아날로그 스위치부(107)의 제3,제4스위치(Sc,Sd)가 온될 때 스위칭부(112)의 스위칭소자(S1,S2)를 교번동작으로 스위칭시킨다.Accordingly, the switching
이때 가열판위에 놓여지는 용기가 비자성용기일 경우 릴레이 스위치(RY)는 턴오프되어 워킹코일(L1,L2) 모두가 동작가능한 상태가 되고, 스위칭 구동부(109)에서는 80KHz 이상의 높은 주파수를 발생하기 위하여 스위칭소자(S1,S2)를 75%, 25%의 비율로 교번동작시킨다.At this time, if the container placed on the heating plate is a non-magnetic container, the relay switch RY is turned off, and both the working coils L1 and L2 are operable, and the switching
상기 스위칭소자(S1,S2)중 어느하나가 도통되어 정류부(100)와 평활부(111)로 부터 직류전아이 제공되면, 상기 워킹코일(L1,L2)과 공진커패시터(C2,C3)가 연속적으로 공진상태가 되어진다.When any one of the switching elements (S1, S2) is turned on to provide a direct current eye from the rectifying unit 100 and the smoothing
따라서, 상기 워킹코일(L1,L2)에는 큰 공진전류가 흐르게 된다.Therefore, a large resonance current flows through the working coils L1 and L2.
이때 공진 커패시터(C1)에 의해 높은 주파수가 발생하게 된다.At this time, a high frequency is generated by the resonant capacitor C1.
상기 공진전류에 의해 워킹코일(L1,L2)에는 자장이 발생하고, 그 자장에 의해 전자기 유도효과로 인해 조리용기(113)에 와전류가 유도되어 조리용기가 가열되어짐에 따라 그 용기내의 음식물이 가열되어 원하는 요리가 진행된다.Magnetic fields are generated in the working coils L1 and L2 by the resonance current, and eddy currents are induced in the
이때 스위칭소자(S1)의 스위칭 전류파형과 스위칭소자(S2)의 게이트 구동파형은 도 5의 a)에 도시한 바와 같다.At this time, the switching current waveform of the switching element S1 and the gate driving waveform of the switching element S2 are as shown in FIG.
그리고, 용기재질 검지부(104)에서 자성용기 또는 순수 304계열로 이루어진 비자성용기로 검지하여 제어부(105)로 출력하면, 상기 제어부(105)는 자성용기 또는 순수 304계열로 이루어진 비자성용기일 경우 동일한 자성모드로 판별하고, A단자로는 로우신호, B단자로는 하이신호를 출력한다.When the container
상기 순수 304계열로 이루어진 비자성용기일 경우, 자성모드로 가열하는 이유는 순수 304계열로 이루어진 용기의 재질이 자성용기에 가깝게 되어 자성모드로 가열하면 더 높은 효율을 기대할 수 있기 때문이다.In the case of the non-magnetic container made of pure 304 series, the reason for heating in the magnetic mode is that the material of the pure 304 series container is close to the magnetic container, and thus, higher efficiency can be expected when heated in the magnetic mode.
상기 제어부(105)에서 A단자로 로우신호를 출력하면, 가열모드 결정부(106)의 트랜지스터(Q1)는 턴오프상태가 되고, 트랜지스터(Q2)는 턴온상태가 된다.When the
상기 트랜지스터(Q1)가 턴오프 상태이므로, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터측은 하이상태가 되어 아날로그 스위치부(107)의 제1, 제2아날로그 스위치(Sa,Sb)는 도통상태가 되고, 트랜지스터(Q2)가 턴온 상태이므로, 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터측은 로우상태가 되어 제3,제4아날로그 스위치(Sc,Sd)가 차단상태가 된다.Since the transistor Q1 is turned off, the collector side of the transistor Q1 is in a high state, and the first and second analog switches Sa and Sb of the
따라서 스위칭 발진부(103)의 제3, 제4노아게이트(NR3)(NR4)로 부터 출력되는 펄스(f점파형, g점파형)가 더블주기 스위칭부(108)를 거치지 않고 바로 스위칭 구동부(109)로 입력된다.Accordingly, the pulse driver (f-point waveform, g-dot waveform) output from the third and fourth NOR gates NR3 and NR4 of the switching
이에 따라 상기 스위칭 구동부(109)는 스위칭부(112)의 스위칭소자(S1,S2)를 25KHz의 주파수가 발생하도록 교번동작시킨다.Accordingly, the switching
이때 릴레이 스위치(RY)는 온되어 워킹코일(L1) 하나만 동작가능한 상태가 된다.At this time, the relay switch RY is turned on so that only one working coil L1 can be operated.
가령, 스위칭소자(S1)가 도통되면 스위칭소자(S2)는 차단되고 정류부(110)와 평활부(111)로 부터는 정류 및 평활된 직류전압이 상기 스위칭부(112)로 공급된다.For example, when the switching element S1 is turned on, the switching element S2 is cut off, and the rectified and smoothed DC voltage is supplied from the rectifying
이에 따라 워킹코일(L1)과 공진캐패시터(C2,C3)가 연속적으로 공진상태가 되어진다.As a result, the working coil L1 and the resonant capacitors C2 and C3 are continuously in a resonance state.
따라서, 상기 워킹코일(L1)에는 공진전류가 흐르게 된다.Therefore, a resonance current flows through the working coil L1.
상기 공진전류에 의해 워킹코일(L1)에는 자장이 발생하고, 그 자장에 의해 전자기 유도효과로 인해 조리용기(113)에 와전류가 유도되어 조리용기가 가열되어짐에 따라 그 용기내의 음식물이 가열되어 원하는 요리가 진행된다.The magnetic field is generated in the working coil (L1) by the resonance current, the eddy current is induced in the
이때 스위칭소자(S1)의 스위칭 전류파형과 스위칭소자(S2)의 게이트 구동파형은 도 5의 b)에 도시한 바와 같다.At this time, the switching current waveform of the switching element S1 and the gate driving waveform of the switching element S2 are as shown in b) of FIG. 5.
이상에서와 같이 IGBT 소자로 이루어진 스위칭소자의 구동주파수 듀티를 각각 달리하여 구동시켜 자성용기 뿐만 아니라 비자성용기로 가열할 수 있도록 한다.As described above, the driving frequency duty of the switching element composed of the IGBT element is driven differently so as to be heated not only the magnetic container but also the nonmagnetic container.
상술한 바와 같이, 본 발명은 범용의 IGBT 스위칭소자를 사용하면서도 스위칭 주파수 보다 2배 주기인 LC부하공진을 실현시켜 자성용기 뿐만 아니라 비자성용기도 가열할 수 있도록 하여 제품에 적용할 경우 비용을 낮추도록 한 효과가 있다.As described above, the present invention realizes LC load resonance, which is twice the switching frequency while using a general-purpose IGBT switching device, so that not only magnetic containers but also non-magnetic containers can be heated to lower costs when applied to products. There is one effect.
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