KR100259817B1 - 유도가열조리기의스위칭구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열조리기의 스위칭구동회로에 관한 것으로, 종래에는 인접한 워킹코일 사이의 동작주파수의 차이에 의한 간섭음이 발생하게 되어 워킹코일의 정확한 출력제어가 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스를 입력받아 이를 소정시점에서 토글하여 입력펄스의 2 싸이클에 대하여 1 싸이클을 출력하는 티플립플롭부와; 상기 티플립플롭부의 출력신호와 상기 타이머의 펄스를 입력받아 이를 소정처리하여 스위칭주기를 선택하는 스위칭주기선택부와; 상기 스위칭주기선택부로부터 스위칭주기를 입력받아 그에 따른 스위칭 제어신호를 공급하는 스위칭구동부로 구성하여 복수개의 부하에 대하여 동작시 발생하는 간섭음을 제거할 수 있고 또한 하나의 인버터로 여러개의 부하를 구동할 수 있는 다부하를 갖는 대출력의 공진형 유도가열조리기의 적절한 동작을 스위칭제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열조리기의 스위칭구동회로{SWITCHING DRIVE CIRCUIT OF INDUCTION HEATING COOKER}

본 발명은 유도가열조리기의 스위칭구동회로에 관한 것으로, 특히 하나의 인버터로 두 개이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 각 버너사이의 간섭음을 제거하고 하나의 제어회로로 두 개이상의 부하를 제어할 수 있도록 한 유도가열조리기의 스위칭구동회로에 관한 것이다.

도1은 종래 전자유도가열조리기의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 회로에 교류전원(AC)을 공급하는 전원공급부(1)와; 상기 전원공급부(1)로부터 교류전원(AC)을 입력받아 이를 정류하는 정류부(2),(3)와; 상기 정류부(2),(3)의 정류된 전원을 입력받아 이를 평활하는 평활부(4),(5)와; 상기 평활부(4),(5)로부터 평활된 전원을 입력받아 이를 스위칭하여 용기를 가열하기 위한 인버터부(6),(7)로 구성된다.

상기 인버터부(6)는 스위칭신호를 게이트에 인가받아 이를 스위칭하는 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)와; 상기 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)를 보호하는 다이오드(D1),(D2) 및 콘덴서(C2)와; 용기를 가열하기 위한 워킹코일(Lr1)로 구성되고, 인버터부(7)도 상기 인버터부(6)와 동일하게 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원공급부(1)로부터 공급되는 교류전원(AC)은 정류부(2)를 거켜 직류전원으로 정류되고. 평활부(4)는 상기 정류부(2)의 정류된 직류전원을 초크코일(L1) 및 콘덴서(C1)를 통해 평활하여 이 평활된 전원을 인버터부(6)에 인가한다.

여기서, 스위칭소자(S1),(S2)의 스위칭동작에 의한 제1 워킹코일(Lr1)의 가열동작을 살펴보면 먼저, 스위칭구동부(미도시)는 제2 스위칭소자(S2)의 게이트에 초기 고전위인 스위칭전압을 인가한다.

이에따라, 상기 제2 스위칭소자(S2)는 턴온되며 정류부(2)를 통해 인가되는 정류전원은 제1 스위칭소자(S1)가 오프상태이므로 제1 워킹코일(Lr1)을 통해 루프를 형성하게 되며, 이와같이 형성된 루프에 의해 제1 워킹코일(Lr1)은 공진을 하게된다.

이때, 스위칭구동부(미도시)에서 제1 스위칭소자(S1)의 게이트로 스위칭전압을 인가하면 이 제1 스위칭소자(S1)는 턴온되고, 그리고 제2 스위칭소자(S2)를 오프시키면 제1 스위칭소자(S1)는 온되면서 제1 워킹코일(Lr1)에 축적된 전류에 의해 역방향으로 스위칭소자(S1)를 통한 루프가 형성되어 상기 제1 워킹코일(Lr1)에 전류가 흐르게 된다.

상기와 같은 스위칭동작을 반복하여 제1 워킹코일(Lr1)을 가열하게 되며, 상기 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)의 턴온시간, 즉 듀티비의 변화에 따라 제1 워킹코일(Lr1)에 흐르는 전류를 제어한다.

즉, 상기 인버터부(6),(7)는 상기와 같은 과정을 되풀이하여 용기에 와전류를 인가함으로써 이 용기를 가열하며, 이들 각각의 출력 전력제어는 주파수제어를 통하여 듀티비를 변화시켜 이루어진다.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래장치는 인접한 워킹코일 사이의 동작주파수의 차이에 의한 간섭음이 발생하게 되어 워킹코일의 정확한 출력제어가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 하나의 인버터로 두 개이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 각 버너사이의 간섭음을 제거하고 하나의 제어회로로 두 개이상의 부하를 제어할 수 있는 유도가열조리기의 스위칭구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도.

도 2는 본 발명 유도가열조리기 스위치구동회로의 구성을 보인 회로도.

도 3은 본 발명이 적용되는 유도가열조리기의 인버터의 구성을 보인 회로도.

도 4는 도 3에 있어서의 스위칭 파형도.

도 5는 도 2에 있어서의 각 부분의 타이밍도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

20:타이머 21:티플립플롭부

22:스위칭주기선택부 23:스위칭구동부

상기와 같은 목적은 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스를 입력받아 이를 소정시점에서 토글하여 입력펄스의 2 싸이클에 대하여 1 싸이클을 출력하는 티플립플롭과; 상기 티플립플롭의 출력신호와 상기 타이머의 펄스를 입력받아 이를 소정처리하여 스위칭주기를 선택하는 스위칭주기선택부와; 상기 스위칭주기선택부로부터 스위칭주기를 입력받아 그에 따른 스위칭 제어신호를 공급하는 스위칭구동부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도2는 본 발명 유도가열조리기 스위칭구동회로의 일실시예의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머(20)와; 상기 타이머(20)의 펄스를 입력받아 이를 소정시점에서 토글하여 입력펄스의 2 싸이클에 대하여 1 싸이클을 출력하는 티플립플롭부(21)와; 상기 티플립플롭부(21)의 출력신호와 상기 타이머(20)의 펄스를 입력받아 이를 소정처리하여 스위칭주기를 선택하는 스위칭주기선택부(22)와; 상기 스위칭주기선택부(22)로부터 스위칭주기를 입력받아 그에 따른 스위칭 제어신호를 공급하는 스위칭구동부(23)로 구성한다.

상기 티플립플롭부(21)는 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될 때 토글하여 그 신호를 정출력단자(Q)로 출력하는 제1 티플립플롭(TF1)과; 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될때 토글하여 그 신호를 정출력단자(Q)로 출력하고, 또한 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호가 고전위에서 저전위로 천이될때 토글하여 그 신호를 부출력단자()로 출력하는 제2 티플립플롭(TF2)으로 구성한다.

상기 스위칭주기선택부(22)는 제1 티플립플롭(TF1)의 정출력단자(Q)에서 출력되는 펄스신호를 입력받아 이를 타이머(20)의 펄스신호와 오아 연산하는 오아게이트(OR)와; 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 정출력단자(Q)에서 출력되는 펄스신호를 입력받아 이를 소정시간 지연하는 지연부(30)와; 상기 제1티플립플롭(TF1)의 펄스신호와 상기 오아게이트(OR)의 연산신호를 입력받아 이를 앤드연산하는 제1 앤드게이트(AN1)와; 상기 지연부(30)의 지연신호와 제2 티플립플롭(TF2)의 부출력단자(

)로부터 펄스신호를 입력받아 이를 앤드연산하는 제2 앤드게이트(AN2)와; 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호와 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호를 입력받아 이를 앤드연산하는 제3 앤드게이트(AN3)로 구성한다.

상기 지연부(30)는 펄스신호를 입력받아 이를 반전하는 제1 인버터(IN1)와; 상기 제1 인버터(IN1)의 반전신호를 입력받아 이를 소정 시정수에 의해 지연하는 저항(R) 및 콘덴서(C)와; 상기 저항(R) 및 콘덴서(C)에 의해 지연된 펄스신호를 입력받아 이를 반전하는 제2 인버터(IN2)로 구성한다.

도3은 본 발명이 적용되는 유도가열조리기의 인버터회로의 구성도로서, 이에 도시된 바와같이 인가되는 직류전원을 필터링하여 입력역률을 향상시키는 필터콘덴서(Cf)와; 스위칭구동회로에 의해 스위칭되어 인가되는 직류전원의 출력을 제어하는 제1 스위칭소자(S11)와; 상기 제1 스위칭소자(S11)에 역병렬 접속되어 이 제1 스위칭소자(S11)를 보호하는 다이오드(D11)와; 스위칭구동회로에 의해 스위칭 동작하는 제2 스위칭소자(S12)와; 상기 제2 스위칭소자(S12)에 역병렬 접속되어 이 제2 스위칭소자(S12)를 보호하는 제2 다이오드(D12)와; 상기 제2 스위칭소자(S12)와 직렬로 접속되어 상기 제1 스위칭소자(S11) 및 제2 스위칭소자(S12)가 온될 때 제1 가열판을 가열하는 제1 워킹코일(Lr11)과; 스위칭회로에 의해 스위칭 동작하며 다이오드(D13)가 병렬 접속된 제3 스위칭소자(S13)와; 상기 제1 스위칭소자(S11) 및 제3 스위칭소자(S13)가 온될 때 제2 가열판을 가열하는 제2 워킹코일(Lr12)과; 상기 제1스위칭소자(S12)와 제1 워킹코일(Lr11)의 접속점과 상기 제3 스위칭소자(S3)와 제2 워킹코일(Lr12)의 접속점 사이에 다이오드(Dr)가 병렬로 접속된 공진용콘덴서(Cr)와; 상기 제3 스위칭소자(S13)와 제2 워킹코일(Lr12)에 병렬로 접속되는 보조 공진용콘덴서(Ca)와; 상기 보조 공진용콘덴서(Ca)와 병렬로 접속된 다이오드(Da)로 구성되며, 이와같이 구성된 유도가열조리기의 인터터회로의 동작을 도4의 스위칭 파형도를 참조하여 설명한다.

먼저, 초기상태 t0에 제3 스위칭소자(S13)는 오프상태이고 제1,제2 스위칭소자(S11),(S12)는 영전압 및 영전류 상태에 온시킨다.

이때, 보조 공진 콘덴서(Ca)의 전압은 입력 직류전압과 같고 다른 공진소자들의 초기값은 모두 영이다.

여기서, 제1 워킹코일(Lr11)만 동작시킬 경우만 설명하면, t0에서 제1,제2 스위칭소자(S11),(S12)를 동시에 온시키면 제1 워킹코일(Lr11)에 흐르는 전류가 선형적으로 증가한다.

상기 제1 워킹코일(Lr11)에 흐르는 전류가 도4와같이 어느 설정치에 이르면 제1 스위칭소자(S11)를 영전압조건에서 오프시킨다.

이때, 제1 워킹코일(Lr11)과 보조 공진콘덴서(Ca)가 아주 짧은 동안 공진을 해서 제2 스위칭소자(S12) 양단의 전압은 영까지 떨어진다.

이후, 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류는 제1 스위칭소자(S11),제1 워킹코일(Lr11),보조 공진콘덴서(Ca)를 순차적으로 순환한다.

이때, t2에서 제2 스위칭소자(S12)를 오프시키면 상기 제1 워킹코일(Lr11) 및 공진콘덴서(Cr)가 공진하고, 만약 제1 워킹코일(Lr11)의 전류가 반대방향으로 계속 공진을 해서 영이되면 제3 스위칭소자(S13)를 온시키며, 상기 공진콘덴서(Cr)의 전압이 영이 되면 제1 워킹코일(Lr11),공진콘덴서(Cr),제3 스위칭소자(S13)의 경로로 순차적으로 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류가 다시 순환을 한다.

제3 스위칭소자(S13)를 오프시키면 상기 제1 워킹코일(Lr11)과 보조 공진콘덴서(Ca)가 아주 짧은 시간동안 공진을 해서 전압이 다시 입력 직류전압과 같아진다.

그리고, 나머지 전류는 다이오드(D11)를 통해서 입력쪽으로 흘러 선형적으로 감소한다.

이때, 제1,제2 스위칭소자(S11),(S12)의 전압이 영이므로 영전압 조건으로 다시 동시에 온시키고, 이에따라 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류가 영으로 떨어지면 한 주기가 끝난다.

이와같이 동작하는 개선된 유도 가열조리기 인버터회로에 적용되는 본 발명 스위칭 구동회로의 동작을 도5의 파형도를 참조하여 설명한다.

먼저, 타이머(20)는 도5의 (a)와 같이 일정한 폭을 갖는 펄스신호를 발생하고, 티플립플롭부(21)의 제1 티플립플롭(TF1)은 상기 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될때 토글하여 도5의 (b)와 같은 신호를 출력하며, 상기 티플립플롭부(21)의 제2 티플립플롭(TF2)은 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될 때 토글하여 정출력단자(Q)로 도5의 (f)와 같은 펄스신호르 출력하고, 또한 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호가 고전위에서 저전위로 천이될 때 토글하여 부출력단자(

)로 도5의 (g)와 같은 펄스신호를 출력한다.

즉, 상기 티플립플롭부(21)는 입력파형의 상승에지 동작일때를 기준으로 입력펄스의 2 싸이클에 대하여 출력단에서 1 싸이클을 출력한다.

이후, 스위칭주기선택부(22)의 오아게이트(OR)는 상기 타이머(20)의 펄스신호와 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 이를 오아 연산하여 도5의 (h)와 같은 신호를 출력하고, 지연부(30)는 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 이를 인버터(IN1), 저항(R) 및 콘덴서(C)를 통해 도5의(d)와 같이 소정시간 지연하여, 인버터(IN2)를 통해 도5의 (e)와 같은 펄스신호를 출력한다.

결국, 스위칭주기선택부(22)의 제1 앤드게이트(AN1)는 상기 오아게이트(OR)의 연산신호와 제2 티플립플롭(TF2)의 정출력단자(Q)로부터 출력되는 펄스신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (j)와 같은 신호를 출력하고, 제2 앤드게이트(AN2)는 상기 지연부(30)의 지연신호와 제2 티플립플롭(TF2)의 부출력단자(

)로부터 출력되는 펄스신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (k)와 같은 신호를 출력하며, 또한 제3 앤드게이트(AN3)는 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호와 제2 티플립플롭(TF2)의 정출력단자(Q)로부터 출력되는 펄스신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (i)와 같은 신호를 출력한다.

이에따라, 스위칭구동부(23)는 상기 스위칭주기선택부(22)의 제1 앤드게이트(AN1)로부터 출력되는 신호를 제2 스위칭소자(S12)의 스위칭제어신호로 출력하고, 제2 앤드게이트(AN2)로부터 출력되는 신호를 제3 스위칭소자(S13)의 스위칭제어신호로 출력하며, 제3 앤드게이트(AN3)로부터 출력되는 신호를 제1 스위칭소자(S11)의 스위칭제어신호로 출력하여 상기 도4의 파형도에 적합하게 인버터의 소프트 스위칭동작을 구현할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 복수개의 부하에 대하여 동작시 발생하는 간섭음을 제거할 수 있고, 또한 하나의 인버터로 여러개의 부하를 구동할 수 있는 다부하를 갖는 대출력의 공진형 유도가열조리기의 적절한 동작을 스위칭제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스를 입력받아 2분주 및 4분주하여 출력하는 티플립플롭부와; 상기 티플립플롭부의 2분주된 펄스신호와 상기 타이머의 펄스신호를 오아 연산하는 오아게이트, 상기 티플립플롭부의 2분주된 펄스신호를 입력받아 이를 소정시간 지연하는 지연부, 상기 티플립플롭부의 4분주된 펄스신호와 상기 오아게이트의 출력신호를 앤드연산하는 제1 앤드게이트, 상기 지연부의 출력신호와 상기 티플립플롭부의 4분주된 반전 펄스신호를 앤드연산하는 제2 앤드게이트 및 상기 티플립플롭부의 2분주된 펄스신호와 4분주된 펄스신호를 앤드연산하는 제3 앤드게이트로 구성되어, 상기 제1, 제2, 제3 앤드게이트의 출력신호를 스위칭주기신호로 출력하는 스위칭주기선택부와; 상기 스위칭주기선택부로부터 스위칭주기신호를 입력받아 인버터 회로부의 스위칭소자의 스위칭 제어신호로 출력하는 스위칭구동부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 스위칭 구동회로.
2. 제1 항에 있어서, 지연부는 티플립플롭부의 2분주된 펄스신호를 입력받아 이를 반전하는 제1 인버터와; 상기 제1 인버터의 반전신호를 입력받아 이를 소정 시정수에 의해 지연하는 저항 및 콘덴서와; 상기 저항 및 콘덴서에 의해 지연된 펄스신호를 입력받아 이를 반전하는 제2 인버터로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 스위칭 구동회로.

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