KR100246426B1 - Switching drive circuit of induction heating cooker for magnetic and non-magnetic loads - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성 및 비자성 유도가열조리기의 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 종래에는 공진콘덴서의 가격이 비싸서 비경제적이고, 또한 콘덴서에 수천볼트의 과도한 전압이 걸려 주변회로 동작에 노이즈가 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 소정폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스신호를 입력받아 스위칭소자의 교번동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하는 데드타임조절부와; 상기 데드타임조절부의 신호를 입력받아 그에 따라 구동파형을 발진하는 발진부와; 상기 발진부의 신호를 입력받아 이를 제어신호에 의해 선택하는 신호선택부와; 상기 신호선택부에 의해 선택된 구동신호를 공급하는 스위칭구동부로 구성하여 자성부하 또는 비자성부하에 따라서 사용되는 고압의 부하선택콘덴서를 범용의 필터콘덴서로 사용하여 대출력을 얻을 수 있도록 창안된 자성 및 비자성 유도가열조리기를 구현할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a switching drive circuit of a magnetic and nonmagnetic induction cooker, which is conventionally expensive due to the high cost of a resonant capacitor, and also has a problem in that excessive voltage of thousands of volts is applied to a capacitor, which may cause noise in the operation of a peripheral circuit. there was. Accordingly, the present invention provides a timer for generating a pulse having a predetermined width; A dead time adjusting unit which receives the pulse signal of the timer and prevents simultaneous switching on and off of the switching element; An oscillator for receiving a signal of the dead time controller and oscillating a driving waveform accordingly; A signal selector which receives a signal of the oscillator and selects it by a control signal; It is composed of a switching driver for supplying the drive signal selected by the signal selector, and the magnetic and non-magnetic devices are designed to obtain a large output by using a high-pressure load selection capacitor used according to a magnetic load or a nonmagnetic load as a general-purpose filter capacitor. There is an effect that can implement a sex induction heating cooker.
Description
본 발명은 자성 및 비자성 겸용 유도가열조리기의 스위치 구동회로에 관한 것으로, 특히 고압의 부하선택 콘덴서를 범용의 필터 콘덴서로 사용하여 대출력을 얻을 수 있도록 한 자성 및 비자성 겸용 유도가열조리기의 스위치 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a switch driving circuit of a combined magnetic and nonmagnetic induction cooker, and in particular, a switch of a magnetic and nonmagnetic combined induction cooker to obtain a large output by using a high-pressure load selection capacitor as a general-purpose filter capacitor. It relates to a driving circuit.
도1은 종래 자성 및 비자성 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 교류 입력전원을 정류하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)의 신호를 입력받아 이를 필터링하여 역률을 개선하는 필터부(11)와; 회로의 소정동작을 스위칭하는 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)와; 상기 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)의 스위칭동작에 의해 소정의 공진 동작을 수행하는 공진탱크부(12)로 구성된다.Figure 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional magnetic and nonmagnetic induction heating cooker, as shown in the
상기 공진탱크부(12)는 제1,제2 콘덴서(Cr21),(Cr22)를 직렬로 접속하고, 그 접속점에 워킹코일(Lr)과 제3 콘덴서(Cr1)를 순차적으로 직렬 접속하며, 상기 워킹코일(Lr)의 중간탭과 상기 제1,제2 콘덴서(Cr21),(Cr22)의 접속점의 사이에 릴레이(Ry)를 접속하여 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.The
먼저, 비자성부하시의 경우에 제2 스위칭소자(S2)가 오프되고 제1 스위칭소자(S1)가 온되면 교류전원(AC)이 정류부(10)에서 정류되고 필터부(11)에서 필터링된 전압이 공진탱크부(12)에 인가되어 공진을 시작하여 워킹코일(Lr)의 전류가 상승한다.First, in the case of non-magnetic load, when the second switching device S2 is turned off and the first switching device S1 is turned on, the AC power AC is rectified by the
여기서, 상기 공진탱크부(12)의 릴레이(Ry)는 온되어 제1 코일(Lr1)과 제1,제2 콘덴서(Cr21),(Cr22)로 공진탱크를 형성하여 하프브릿지로 동작한다.Here, the relay Ry of the
이때, 상기 공진탱크부(12)의 공진반주기가 지나기전에 상기 제1 스위칭소자(S1)가 오프되면 상기 제1 스위칭소자(S1)의 콘덴서(Ca1)와 상기 제2 스위칭소자(S2)의 콘덴서(Ca2)가 상기 공진탱크부(12)와 보조공진을 하여 상기 제2 스위칭소자(S2)의 콘덴서(Ca2)에 충전된 전압은 영까지 떨어지고 그 사이 제1 스위칭소자(S1)의 콘덴서(Ca1)에 인가된 전압은 영에서 입력전압 레벨까지 상승한다.At this time, when the first switching device S1 is turned off before the resonant half cycle of the
이후, 제2 스위칭소자(S2)와 역병렬 접속된 다이오드(D)가 도통되어 공진탱크부(12)에는 영전압이 인가된다.Thereafter, the diode D connected in anti-parallel to the second switching element S2 is conducted, and a zero voltage is applied to the
그러면, 공진탱크부(12)의 공진콘덴서(Cr1)에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고, 이때 상기 제2 스위칭소자(S2)를 영전압의 조건에서 온시킨다.Then, resonance continues by the voltage charged in the resonant capacitor Cr1 of the
그리고, 상기 계속된 공진에 의해 공진전류가 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진하는데 이로인해 공진전류가 증가한다.The resonant current drops to zero due to the continuous resonance and this time resonates in the opposite direction, thereby increasing the resonant current.
여기서, 공진반주기가 지나기 전에 제2 스위칭소자(S2)를 오프시키면 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)의 콘덴서(Ca1),(Ca2)가 상기 공진탱크부(12)와 보조공진을 하여 상기 제1 스위칭소자(S1)의 콘덴서(Ca1)에 인가되는 전압은 입력전압 레벨에서 영으로 떨어지고 상기 제2 스위칭소자(S2)의 콘덴서(Ca2)에 인가되는 전압은 영에서 입력전압 레벨까지 상승한다.Here, when the second switching element S2 is turned off before the resonant half period passes, the capacitors Ca1 and Ca2 of the first and second switching elements S1 and S2 are assisted with the
이후, 상기 제1 스위칭소자(S1)와 병렬접속된 다이오드(D)가 도통되어 상기 공진탱크부(12)에는 입력전압이 인가된다.Thereafter, a diode D connected in parallel with the first switching element S1 is conducted, and an input voltage is applied to the
이에따라, 상기 공진탱크부(12)는 계속 공진이 일어나고 이때, 제1 스위칭소자(S1)를 영전압의 조건에서 온시키면 계속된 공진에 의해 공진전류가 영으로 떨어지면 한주기의 동작이 끝나고 상기와 같은 동작이 계속하여 반복된다.Accordingly, the
즉, 상기와 같은 방법으로 유기된 전류에 의해서 부하에 발생한 와전류에 의해서 부하가 가열된다.That is, the load is heated by the eddy current generated in the load by the current induced in the above manner.
또한, 자성부하시 동작도 상기와 동일하며, 단지 공진탱크부가 릴레이(Ry)가 오프되어 워킹코일(Lr1)과 제1,제2 콘덴서(Cr21),(Cr22)에 의해서 하프 브릿지로 동작하도록 이루어지는 것이 다르다.In addition, the magnetic load operation is the same as the above, except that the resonant tank part is made to operate as a half bridge by the working coil Lr1 and the first and second capacitors Cr21 and Cr22 when the relay Ry is turned off. Is different.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 공진콘덴서의 가격이 비싸서 비경제적이고, 또한 콘덴서에 수천볼트의 과도한 전압이 걸려 주변회로 동작에 노이즈가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.However, the conventional apparatus operating as described above has a problem in that the resonant capacitor is expensive and inexpensive, and excessive voltage of several thousand volts is applied to the capacitor, thereby causing noise in peripheral circuit operation.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 고압의 부하선택 콘덴서를 범용의 필터 콘덴서로 사용하여 대출력을 얻을 수 있도록 한 자성 및 비자성 유도가열조리기의 스위치 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised in view of the above problems provides a switch driving circuit of a magnetic and nonmagnetic induction heating cooker which can obtain a large output by using a high-pressure load selection capacitor as a general-purpose filter capacitor. There is this.
도 1은 종래 자성 및 비자성 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional magnetic and nonmagnetic induction heating cooker.
도 2는 본 발명 자성 및 비자성 유도가열조리기의 스위칭 구동회로의 구성을 보인 회로도.Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the switching drive circuit of the present invention magnetic and nonmagnetic induction cooker.
도 3은 본 발명이 적용되는 자성 및 비자성 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the magnetic and non-magnetic induction cooker to which the present invention is applied.
도 4는 도 3에 있어서의 모드 구분도.FIG. 4 is a mode division diagram in FIG. 3. FIG.
도 5은 도 2에 있어서, 각 부분의 파형도.Fig. 5 is a waveform diagram of each part in Fig. 2.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
20:타이머 21:데드타임조절부20: timer 21: dead time control unit
22:발진출력부 23:제어부22: oscillation output section 23: control section
24:신호선택부 25:스위칭선택부24: Signal selector 25: Switching selector
상기와 같은 목적은 소정폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스신호를 입력받아 스위칭소자의 교번동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하는 데드타임조절부와; 상기 데드타임조절부의 신호를 입력받아 그에 따라 구동파형을 발진하는 발진부와; 상기 발진부의 신호를 입력받아 이를 제어신호에 의해 선택하는 신호선택부와; 상기 신호선택부에 의해 선택된 구동신호를 공급하는 스위칭구동부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.The above object is a timer for generating a pulse having a predetermined width; A dead time adjusting unit which receives the pulse signal of the timer and prevents simultaneous switching on and off of the switching element; An oscillator for receiving a signal of the dead time controller and oscillating a driving waveform accordingly; A signal selector which receives a signal of the oscillator and selects it by a control signal; This is achieved by configuring a switching driver for supplying a drive signal selected by the signal selector, which will be described with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명 자성 및 비자성 유도가열조리기 스위치구동회로의 일실시예의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 소정폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머(20)와; 상기 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 스위칭소자의 교번동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하는 데드타임조절부(21)와; 상기 데드타임조절부(21)의 신호를 입력받아 그에 따라 구동파형을 발진하는 발진출력부(22)와; 상기 발진출력부(22)의 신호를 입력받아 이를 제어부(23)의 제어신호에 의해 선택하는 신호선택부(24)와; 상기 신호선택부(24)에 의해 선택된 구동신호를 공급하는 스위칭구동부(25)로 구성한다.Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the magnetic and nonmagnetic induction heating cooker switch driving circuit of the present invention, and a
상기 발진출력부(22)는 데드타임조절부(21)의 신호를 입력받아 이를 토글하는 티플립플롭(T-ff)과; 상기 티플립플롭(T-ff)의 정출력단(Q)으로부터 신호를 입력받아 이를 데드타임조절부(21)의 신호와 노아 연산하는 제1 노아게이트(NOR1)와; 상기 티플립플롭(T-ff)의 부출력단(
상기 신호선택부(24)는 상기 발진출력부(22)의 제1 노아게이트(NOR1)로부터 신호를 입력받아 이를 인버터(IN1)에서 반전된 제어신호에 의해 전송하는 제1 전송게이트(G1)와; 상기 발진출력부(22)의 제2 노아게이트(NOR2)로부터 신호를 입력받아 이를 인버터(IN2)에서 반전된 제어신호에 의해 전송하는 제2 전송게이트(G2)로 구성한다.The signal selector 24 receives a signal from the first NOR gate NOR1 of the
도3은 본 발명이 적용되는 자성 및 비자성 유도가열조리기의 일실시예의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 교류 입력전원(AC)을 정류하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)의 신호를 입력받아 이를 필터링하여 역률을 개선하는 필터부(30)와; 스위칭신호를 각기 입력받아 그에 따라 스위칭동작하는 제1~제4스위칭소자(S1~S4)와; 상기 제1~제4스위칭소자(S1~S4)의 스위칭동작에 의해 공진하는 공진탱크부(31)로 구성하고, 상기 필터부(30)는 코일(Lf)에 직렬 접속된 콘덴서(Cf1),(Cf2)를 병렬로 접속하여 구성하며, 상기 공진탱크부(31)는 제1 코일(Lr1)에 직렬 접속된 제2 코일(Lr2)과 콘덴서(Cr1)를 접속하고 그 접속점에 릴레이(Ry)를 접속하여 구성한다.Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of a magnetic and nonmagnetic induction heating cooker to which the present invention is applied, as shown in the
이와같이 구성한 본 발명의 일실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 본 발명이 적용되는 자성 및 비자성 유도가열조리기의 동작은 종래와 동일하며, 다만 도4의 유도가열조리기의 모드 구분도와 같이 자성부하시 릴레이(Ry)는 온되고 제3,제4 스위칭소자(S3),(S4)는 오프되어 제1 코일(Lr1) 및 콘덴서(Cr1)로 공진탱크를 형성하도록 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)가 교번으로 구동되고, 또한 비자성부하시는 릴레이(Ry)는 오프되고 제1,제2 코일(Lr1),(Lr2) 및 콘덴서(Cr1)로 공진탱크를 형성하도록 제1,제4 스위칭소자(S1),(S4)와 제2,제3 스위칭소자(S2),(S3)를 각기 한쌍으로하여 각각 교번 동작하는 것이 다르다.First, the operation of the magnetic and nonmagnetic induction cooker to which the present invention is applied is the same as in the related art, except that the magnetic load relay Ry is turned on and the third and fourth switching are turned on as shown in the mode classification diagram of the induction cooker of FIG. The first and second switching elements S1 and S2 are alternately driven so that the elements S3 and S4 are turned off to form a resonant tank with the first coil Lr1 and the capacitor Cr1. The relay Ry is turned off and the first and fourth switching elements S1, S4, and the second and the second coils Lr1, Lr2 and the capacitor Cr1 form a resonant tank. The alternating operation of the third switching elements S2 and S3 in pairs is different.
상기와 같은 제1~제4 스위칭소자(S4)의 동작을 제어하기 위한 본 발명 자성 및 비자성 유도가열조리기의 스위칭구동회로의 동작을 도5의 타이밍도를 참조하여 설명한다.The operation of the switching driving circuit of the magnetic and nonmagnetic induction heating cooker of the present invention for controlling the operation of the first to fourth switching elements S4 as described above will be described with reference to the timing diagram of FIG.
먼저, 타이머(20)는 도5의 (a)와 같은 소정 펄스폭을 갖는 펄스를 발생시키면 데드타임조절부(21)는 스위칭소자(S1~S4)의 교번동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하도록 데드타임을 설정하여 도5의 (b)와 같은 신호를 출력한다.First, when the
이때, 발진출력부(22)의 티플립플롭(T-ff)은 상기 데드타임조절부(21)의 도5의 (b)와 같은 신호를 티입력단자(T)에 인가받아 이를 토글하여 출력한다.At this time, the tip flip-flop (T-ff) of the
여기서, 상기 티플립플롭(T-ff)은 상기 티입력단자(T)에 입력되는 펄스가 상승에지일때 정출력단자(Q)는 도5의 (c)와 같은 신호를 출력하고, 또한 상기 티플립플롭(T-ff)의 부출력단자(
이에따라, 발진출력부(22)의 제1 노아게이트(NOR1)는 상기 데드타임조절부(21)의 도5의 (b)와 같은 신호를 입력받아 이를 상기 티플립플롭(T-ff)의 정출력단자(Q)로부터 출력된 도5의 (c)와 같은 신호와 노아연산하여 도5의 (f)와 같은 신호를 출력하고, 마찬가지로 상기 발진출력부(22)이 제2 노아게이트(NOR2)는 상기 데드타임조절부(21)의 도5의 (b)와 같은 신호를 입력받아 이를 상기 티플립플롭(T-ff)의 부출력단자(
여기서, 만약 가열되어질 용기가 자성모드이면 제어부(23)는 이를 판정하여 신호선택부(24)의 제1,제2 전송게이트(G1),(G2)가 오프되도록하여 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)만으로 교번동작하도록 제어한다.Herein, if the container to be heated is in the magnetic mode, the
이에따라, 공진탱크부(31)의 릴레이(Ry)는 온되고 상기 공진탱크부(31)의 콘덴서(Cr1)와 제1 코일(Lr1)에 의해 공진탱크를 형성하여 구동한다.Accordingly, the relay Ry of the resonant tank part 31 is turned on, and the resonant tank is formed and driven by the capacitor Cr1 and the first coil Lr1 of the resonant tank part 31.
만약, 가열되어질 용기가 비자성모드이면 제어부(23)에서 이를 판정하여 신호선택부(24)의 제1,제2 전송게이트(G1),(G2)를 온시키도록 제어하여 제1,제4 스위칭소자(S1),(S4)와 제2,제3 스위칭소자(S2),(S3)가 한쌍으로 묶여 각각 교번 동작되어지도록 제어한다.If the container to be heated is in the non-magnetic mode, the
이에따라, 공진탱크부(31)의 릴레이(Ry)는 오프되어 제1,제2 코일(Lr1),(Lr2)과 콘덴서(Cr1)가 공진탱크를 형성하여 구동한다.Accordingly, the relay Ry of the resonant tank unit 31 is turned off, and the first and second coils Lr1 and Lr2 and the capacitor Cr1 form and drive the resonant tank.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 자성부하 또는 비자성부하에 따라서 사용되는 고압의 부하선택콘덴서를 범용의 필터콘덴서로 사용하여 대출력을 얻을 수 있도록 창안된 자성 및 비자성 유도가열조리기를 구현할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can implement a magnetic and nonmagnetic induction heating cooker designed to obtain a large output by using a high-pressure load selection capacitor used according to a magnetic load or a nonmagnetic load as a general-purpose filter capacitor. It works.
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