KR100306985B1 - 고주파인버터및그것을응용한유도가열조리기 - Google Patents

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KR100306985B1
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히데키 오모리
히데가즈 야마시타
타이조 오가타
다케시 기타이즈미
캄리 목하타
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

일정주파수동작 및 영볼트 스위칭동작을 가능하게 하는 간단한 회로구성의 고주파 인버터 및 그 고주파 인버터를 응용한 유도가열조리기가 개재되어 있다. 고주파 인버터는 직류전원으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로와, 인버터회로를 제어하는 제어회로 등으로 되어있다. 인버터회로는 직류전원의 일단에 일단을 접속하는 가열코일과, 가열코일의 타단과 직류전원의 타단과의 사이에 직렬로 접속되는 제1스위칭소자와, 가열코일과 공진회로를 형성하도록 접속하는 제1공전커패시터 등으로 구성되는 단일칩 인버터와, 가열코일과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자와 제2공진커패시터의 직렬회로 등으로 되어 있다.

Description

고주파 인버터 및 그것을 응용한 유도가열조리기
종래의 고주파 인버터(inverter)에서는, 가열되는 부하(냄비)의 종류, 혹은 입력전력의 변화에 따라서 동작주파수가 변동하였다. 이와 같은 고주파 인버터를 여러 개의 가열 버너를 가진 멀티-버너 유도가열 조리기에 응용하였을 경우, 버너사이의 주파수차에 따라 냄비간섭잡음(paninterference noise)이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하는 고주파 인버터에 대해서는, 도 71에 나타낸 미국특허 USP 5,571,438호에 개재되어있다. 이 도면에서, 고주파 인버터는, 직류전원 (101), 직류전원(101)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(102) 및 인버터회로(102)를 제어하는 제어회로(103)로 이루어져 있다. 또, 인버터회로 (102)는 역전류저지형(reverse current blocking type)의 제1스위칭소자 (104), 역전류도통형(reverse current conducting type)의 제2스위칭소자(105), 가열용코일 (106), 제1공진커패시터(resonance capacitor)(107), 제2공진커패시터 (108) 및 다이오우드(diode)(109)로 구성되어 있다. 제어회로(103)는, 제1스위칭소자(104)와 제2스위칭소자(105) 등을 일정주파수(f0)로 번갈아 도통시키는 구동부 (110)를 포함하고 있다.
이와 같이 구성된 고주파 인버터 각부의 동작파형을 도 72에 도시하였다. 도 72에 도시한 바와 같이, 구동회로(110)는, 일정주기(t0)에 있어서, 제1스위칭소자를 시간 ton1동안, 제2스위칭소자를 시간 ton2동안, 각기 번갈아 온(on)함에 따라 인버터회로(102)를 구동한다. 도 72로부터 명백한 바와 같이 이 고주파 인버터에서는, 영볼트(zero voltage) 스위칭 동작이 실현되어 있다. 도 73에 이 고주파 인버터의 입력전력 제어특성을 나타내었다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 고주파 인버터에 입력되는 전력은 제1스위칭소자의 도통시간(ton1)에 의하여 제어된다. 즉, 고주파 인버터에서는, 일정동작주파수(constant operating frequency)(f0)하에서 일정주기(t0)에 대한 제1스위칭소자(104)의 도통시간(ton1/t0)을 변화시킴으로써 입력전력(pin)의 제어를 한다.
이와 같이 종래의 고주파 인버터는, 일정동작주파수로 입력전력제어를 할 수 있으므로, 멀티버너 유도가열조리기에 응용하였을 경우에, 버너사이의 주파수차에 기인하는 냄비간섭잡음 문제를 해결할 수 있다. 또, 2개의 스위칭소자에서 영볼트 스위칭동작을 실현할 수 있으므로 스위칭동작를 할 때의 전력손실과 발생잡음을 감소시킬 수 있다.
이후, 멀티-버너 유도가열조리기는 그 뛰어난 편리함 때문에 더욱 보급될 것으로 생각되며, 그에 따라, 유도가열조리기에 응용되는 고주파 인버터도, 더욱 더 개량될 것으로 기대되며, 또한 소형화, 저비용화를 실현하는 고주파 인버터가 요구된다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 간단한 회로구성으로 실현되는 일정주파수로 동작하는 고주파 인버터 및 그것을 응용한 유도가열조리기를 제공하였다.
본 발명은, 멀티-버너(multi-burner) 유도가열 조리기 등에 유효한 일정주파수로 동작하는 고주파 인버터 및 그것을 응용한 유도가열 조리기에 관한 것이다.
도 1은 실시예 1의 고주파 인버터의 회로구성도.
도 2는 실시예 1의 고주파 인버터의 각부의 동작파형도.
도 3은 실시예 1의 고주파 인버터의 도통비와 입력전력의 특성도.
도 4는 실시예 1의 고주파 인버터의 변형예의 회로구성도.
도 5는 실시예 1의 고주파 인버터의 다른변형예의 회로구성도.
도 6은 실시예 1의 고주파 인버터의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 7은 실시예 1의 고주파 인버터의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 8은 실시예 2의 고주파 인버터의 회로구성도.
도 9는 실시예 2의 고주파 인버터의 각부의 동작파형도.
도 10은 실시예 2의 고주파 인버터의 변형예의 회로구성도.
도 11은 실시예 2의 고주파 인버터의 다른 변형예의 회로구성도.
도 12는 실시예 2의 고주파 인버터의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 13은 실시예 2의 고주파 인버터의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 14는 실시예 3의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 15는 실시예 3의 유도가열조리기의 인버터회로의 각부 동작파형도.
도 16은 실시예 4의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 17은 실시예 4의 유도가열조리기의 입력전력과 voult1의 특성도.
도 18은 실시예 4의 유도가열조리기의 입력설정부에 있어서의 설정값과 입력전력의 관계를 나타낸 도면.
도 19는 실시예 4의 유도가열조리기의 입력설정부에 있어서의 설정값과 vout2의 관계를 나타낸 도면.
도 20은 실시예 5의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 21은 실시예 5의 유도가열조리기의 제1스위칭소자의 도통시간과 입력전력의 특성도.
도 22는 실시예 5의 유도가열조리기의 제1스위칭소자의 도통시간과 입력전력의 다른 특성도.
도 23은 실시예 6의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 24는 실시예 6의 유도가열조리기의 입력전력과, 제1스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 25는 실시예 7의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 26은 실시예 7의 유도가열조리기의 입력전력과 제1스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 27은 실시예 8의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 28은 실시예 8의 유도가열조리기의 입력전력과 제2스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 29는 실시예 9의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 30은 실시예 9의 유도가열조리기의 제2스위칭소자의 양단전압과 제1스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 31은 실시예 10의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 32는 실시예 10의 유도가열조리기의 입력전력과 양스위칭소자의 양단전압의 전압차의 특성도.
도 33은 실시예 11의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 34는 실시예 11의 유도가열조리기의 입력전력과 가열코일전류의 특성도.
도 35는 실시예 11의 유도가열조리기의 입력전력과 가열코일전류의 다른 특성도.
도 36은 실시예 12의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 37은 실시예 12의 유도가열조리기의 입력전력과 제1스위칭소자전류의 특성도.
도 38은 실시예 12의 유도가열조리기의 입력전력과 제1스위칭소자전류의 다른 특성도.
도 39는 실시예 13의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 40은 실시예 13의 유도가열조리기의 입력전력과 제2스위칭소자전류의 특성도.
도 41은 실시예 13의 유도가열조리기의 입력전력과 제2스위칭소자전류의 다른특성도.
도 42는 실시예 14의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 43은 실시예 14의 유도가열조리기의 제1스위칭소자의 도통시간과 제2스위칭소자전류의 특성도.
도 44는 인버어터회로의 변형예의 회로구성도.
도 45는 인버어터회로의 다른 변형예의 회로구성도.
도 46은 인버어터회로의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 47은 인버어터회로의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 48은 인버어터회로의 또다른 변형예의 회로구성도.
도 49는 실시예 15의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 50은 실시예 15의 유도가열조리기의 입력전력과 제1스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 51은 실시예 16의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 52는 실시예 16의 유도가열조리기의 입력전력과 제2스위칭소자의 양단전압의 특성도.
도 53은 실시예 17의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 54는 실시예 18의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 55는 실시예 18의 비교기의 입력전력과 출력전압을 나타낸 도면.
도 56은 실시예 19의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 57은 실시예 19의 유도가열조리기의 동작설명을 위한 타이밍도표.
도 58은 실시예 20 및 실시예 21의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 59는 실시예 20의 유도가열조리기의 동작설명을 위한 타이밍도표.
도 60은 실시예 21의 유도가열조리기에 있어서, 입력전력이 작을 경우 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 61은 실시예 20의 유도가열조리기에 있어서, 입력전력이 작을 경우의 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 62는 실시예 22의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 63은 실시예 22의 유도가열조리기에 있어서, 정격소비전력으로 동작하는 경우의 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 64는 실시예 22의 도전가열조리기에 있어서, 계전기(relay)를 온(on)하였을 경우의 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 65는 실시예 22의 유도가열조리기에 있어서, 계전기를 오프(off) 하였을 경우의 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 66은 실시예 23의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 67은 실시예 24의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 68은 실시예 25의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 69는 실시예 26의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 70은 실시예 27의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 71은 종래의 유도가열조리기의 회로구성도.
도 72는 종래의 유도가열조리기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도표.
도 73은 종래의 유도가열조리기의 도통비와 입력전력과의 특성도.
본 발명의 고주파 인버터는, 직류전원에 그 일단을 접속한 코일, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속되는 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속되는 제1공진커패시터, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬접속되며, 상기 코일과 공진회로를 형성하는 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 상기 제1스위칭소자와 상기 제2스위칭소자를 도통을 제어하는 제어회로 등으로 이루어지며, 상기 제어 회로는, 상기 각 스위칭소자를 일정주파수로 번갈아 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하도록 각 스위칭소자의 도통비 (conduction ratio)를 변경한다.
또, 고주파 인버터에 있어서, 상기 제1공진커패시터는, 상기 제2스위칭소자와 상기 제2공진커패시터의 접속점에 그 일단이 접속되어도 좋다. 또, 제1공진커패시터의 용량은 제2공진커패시터의 용량보다도 매우 작은 값이라도 좋다. 또, 제1스위칭소자는 역도통 다이오우드 내장(built-in reverse conducting diode) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transister)로 구성되어도 좋다. 또, 제1스위칭소자는 역도통 저지형(reverse conduction blocking type)이라도 좋다.
이상과 같이 구성된 고주파 인버터에서는, 제2스위칭소자와 제2공진커패시터와의 직렬회로의 작용에 따라, 영볼트 스위칭동작이 가능하게 되므로, 스위칭동작을 할 때의 스위칭소자에서의 전력손실 및 발열을 저감할 수 있고, 또 일정주파수동작을 할 수 있으므로, 멀티-버터 유도가열조리기에 응용하였을 경우에 버너 사이의 간섭잡음의 발생을 방지할 수 있다. 또, 종래의 것 보다 간단하게 회로구성을 실현할 수 있으며, 또한 전력효율이 증가하므로 정격의 작은 소자로 구성할 수 있으므로, 소형화, 저비용화를 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 유도가열조리기는, 상기 고주파 인버터를 응용한 것으로서, 고주파 인버터에 입력되는 전류를 검출하여, 이 입력전류에 따라서 스위칭소자의 도통비를 제어함에 따라 입력전력의 되먹임 제어(feed back control)를 한다.
본 발명에 관한 다른 유도가열조리기는, 고주파 인버터에 입력하는 전류를 검출하여, 이 입력전류값과, 입력된 설정값에 따라서 고주파 인버터의 입력전력의 되먹임 제어를 한다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1 및 제2스위칭소자의 도통시간에 따라서 설정된 입력전류의 소정범위 내에서 스위칭소자의 도통비를 제어한다. 스위칭소자의 도통시간과 인버터의 입력전류의 특성은, 유도가열되는 부하의 종류에 의존한다. 이 때문에, 상기 유도가열조리기는, 인버터의 손실이 커지는 부하의 경우라도 인버터가 파괴하지 않는 입력범위 내에서의 제어를 할 수 있고, 인버터의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1스위칭소자의 양단전압 또는 제2스위칭소자의 양단전압을 검출하고, 이 검출한 전압에 기초하여 스위칭소자의 도통비를 제어함에 따라, 유다가열되는 부하가 특정한 것일 경우, 간단하고 낮은 비용의 방법으로 입력을 제어할 수 있고 또, 스위칭소자의 전압이 내압(耐壓)을 초과하지 않도록 제한 할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 제1 및 제2스위칭소자의 양단전압을 검출하고, 이 검출한 전압에 따라서, 상기 제2스위칭소자의 전압에 따라서 설정된 제1스위칭소자의 양단전압의 범위 내에서 양 스위칭소자의 도통비를 제어한다. 스위칭소자의 도통시간과 인버터의 입력전류의 특성은, 유도가열되는 부하의 종류에 의존하기 때문에, 상기 유도가열조리기는, 인버터의 손실이 커지는 부하의 경우에도 인버터가 파괴되지 않는 입력범위 내에서의 제어를 할 수 있어, 인버터의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1 및 제2스위칭소자의 양단전압을 각기 검출하고, 제1스위칭소자의 양단전압과 제2스위칭소자의 양단전압과의 전압차가 소정값이하가 되도록 양스위칭소자의 도통비를 제어한다. 스위칭소자의 도통시간과 인버터의 입력전류의 특성은, 유도가열되는 부하의 종류에 의존하므로, 상기 유도가열조리기는, 인버터의 손실이 커지는 부하조건의 경우에도, 인버터가 파괴하지 않는 입력범위내에서의 제어를 할 수 있어서, 인버터의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 코일의 전류, 제1스위칭소자의 전류 또는 제2스위칭소자의 전류를 검출하고, 이 검출전류에 따라서 스위칭소자의 도통비를 제어한다. 이에 따라, 유도가열되는 부하가 특정한 것일 경우, 코일의 전류, 제1스위칭소자의 전류 또는 제2스위칭소자의 전류에 의하여 입력전력의 되먹임 제어를 할 수 있고, 또 코일의 전류, 제1스위칭소자의 전류 또는 제2스위칭소자의 전류가 소정치를 초과하지 않도록 제한 할 수 있으므로, 인버터는 구성하는 소자, 특히 스위칭소자에 있어서의 전력손실을 소정치 이하로 할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1 및 제2스위칭소자의 도통시간에 따라서 설정된 제2스위칭소자의 전류의 범위내에서 그 도통비를 제어한다. 스위칭소자의 도통시간과 제2스위칭소자의 전류와의 특성은 유도가열되는 부하의 종류에 의존하므로, 상기 유도가열조리기는, 인버터의 손실이 커지는 부하조건의 경우에도, 인버어터가 파괴되지 않는 범위내에서의 제어를 할 수 있어, 인버터의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 부적정한 부하(inappropiate load)를 검출하여, 부적정한 부하를 검출하였을 경우에, 양 스위칭소자의 구동을 정지시킨다. 이에 따라, 나이프, 포오크, 스푼 등의 부적정한 부하는 가열되지 않아서 안전성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 고주파 인버터의 동작상태를 검출하고, 동작상태에 따라 부적정한 부하를 검출한다. 이에 따라, 부적정한 부하의 검출을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 고주파 인버터에의 입력전류와, 제1스위칭소자 또는 제2스위칭소자의 전압 등을 검출하고, 고주파 인버터의 입력전류값과 제1 또는 제2스위칭소자 전압값에 의하여 부적정한 부하를 검출한다. 고주파인버터의 입력전류와 스위칭소자의 전압의 특성은 부하의 종류에 의존하므로, 상기 유도가열조리기에 의하여 부적정한 부하의 검출을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 고주파 인버터를 기동시키기 위한 기동신호(statr signal) 및 고주파 인버터를 정지시키기 위한 정지신호를 출력하며, 고주파 인버터는 기동신호 입력후, 소정시간을 지연시켜서 스위칭소자를 기동한다. 이에 따라, 유도가열조리기의 기동이 개시된 후, 상태가 안정하고 나서 인버터가 작동하기 시작하기때문에 신뢰성을 향상할 수 있다.
또, 인버터에 전력을 공급하는 직류전원은, 상용전원, 상용전원을 정류하는 정류하는 정류기 및 정류기의 출력에 접속되는 평활 커패시터(smoothing capacitor)로 구성되어도 좋다. 이 때, 본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 상용전원의 전원상태를 감시하며, 상용전원의 이상 상태를 검출되었을 경우, 스위칭소자의 구동을 정지한다. 이에 따라, 인버터에 전력을 공급하는 직류전원이 정상적이 아닐 때에 동작을 정지할 수 있고, 인버터의 파괴를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 고주파 인버터의 기동할 때에, 소정의 최소입력 전력으로부터 서서히 입력전력을 증가시키기 위한 신호를 출력하여, 이 신호에 따라서 스위칭소자의 도통비를 제어한다. 이에 따라, 인버터를 전압, 전류의 부담이 작은 동작상태에서 부담이 큰 동작상태로 서서히 증가시킬 수 있어, 안전한 동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 고주파 인버터의 입력전력의 설정값을 입력되어, 이 입력설정값에 따라서 설정되는 전압까지 서서히 그 값이 변화하는 기준전압과 소정의 3각파 전압 등을 비교하여, 비교결과에 따라 생성되는 출력전압에 기초하여 스위칭소자의 도통비를 제어한다. 이에 따라, 인버어터를 전압전류의 부담이 작은 동작상태로부터 서서히 증대할 수 있어, 안전한 동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1 및 제2스위칭소자의 도통기간의 전환할 때에, 양 스위칭소자가 양방 모두 비도통으로 되는 기간인 불감시간(dead time)을 설정한다. 이에 따라, 양 스위칭소자가 동시에 도통함을 방지할 수 있어, 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 상기 유도가열조리기는, 고주파 인버터의 동작상태에 따라서 양 스위칭소자의 불감시간을 설정하여도 좋고, 각 스우칭소자에 대하여 적합한 타이밍에서의 스위칭동작을 할 수 있어, 가장 적합한 인버터동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 불감시간을 소정시간으로 설정한다. 이에 따라, 불감시간의 설정을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는 제1스위칭소자의 도통시간의 종료시점에서부터 제2스위칭소자의 도통기간의 개시시점까지 불감시간과, 상기 제2스위칭소자의 도통기간의 종료시점에서부터 상기 제1스위칭소자의 도통기간의 개시점까지 의 불감시간을 서로 다르게 한다. 이에 따라, 용이한 방법으로 각 스위칭소자에 대하여 각각의 적합한 타이밍에서의 스위칭동작을 할 수 있고, 가장 적합한 인버터동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 코일에 의하여 가열되는 부하에 따라서 제1공진커패시터의 용량을 바꾼다. 이에 따라, 유도가열되는 부하에 적합한 인버터동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 코일에 의하여 가열되는 부하에 따라서 코일의 인덕턴스(inductance)를 바꾼다. 이에 따라, 유도가열되는 부하에 적합한 인버터동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 코일에 의하여 가열되는 부하에 따라서, 코일과 부하와의 간극의 길이를 바꾼다. 이에 따라, 유도가열되는 부하에 적합한 인버터동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 유도가열조리기는, 유도가열되는 부하를 검출하여도 좋고, 이에 따라, 부하에 적응한 인버터동작을 실현할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 관한 고주파 인버터 및 그것을 응용한 유도가열조리기의 실시예를 설명한다.
도 1은 실시예1에 있어서의 고주파 인버터를 사용한 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 제어하는 제어회로(3) 등으로 되어있다. 인버터회로(2)는 직류전원(1)의 양극측(positive side)에 일단을 접속하는 가열용 코일인 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극측(negative side)과의 사이에 접속되는 제1스위칭소자 역도통 다이오우드 내장 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)(5)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6) 등으로 구성되는 단일칩 인버터(100)와, 제2스위칭소자인 역도통 다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 이루어져 있다. IGBT(7)과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로는, 가열코일(4)과 병렬로 접속되어 있다. 이 직렬회로는, 제1스위칭소자를 고전압으로 클램핑(clamping)함에 따라, 일정주파수동작을 실현시키기 위한 보조스위치로서 동작한다. 제어회로(3)는 IGBT 5과 IGBT 7을 구동하는 구동회로(9)를 포함하고 있다. 구동회로(9)는, 일정동작주파수(f0)하에서 IGBT 5과 IGBT 7을 번갈아 도통시킨다. 더구나, 제1공진커패시터(6)의 용량은 제2공진커패시터(8)의 용량보다도 매우 작은 값으로 설정되어 있다. 다음에, 이와 같이 구성된 고주파 인버터의 동작을 설명한다.
도 2에는, 인버터회로(2)의 각부의 동작파형을 나타나 있다. 도 2에 있어서, IGBT 5의 게이트-이미터(gate-emitter)간 전압(vgel)이 고레벨(high level)일 때 IGBT 5를 온(on)하고, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)이 고레벨일 때 IGBT 7을 온(on)한다. 또, 도 2에 있어서, vcel은 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압, Vce2는 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압, ic1는 IGBT 5 콜렉터전류, ic2는 IGBT 7의 콜렉터전류를 각기 나타내고 있다. 구동회로(9)는, IGBT 5를 온(on)시키는 시간 ton1을 변화시킴에 따라 입력전력의 제어를 한다. 즉, 구동회로(9)는 인버터회로(2)의 일정동작주기(t0)에 대한 제1스위칭소자(5)의 도통(온)시간(ton1)의 비(比)가 되는 도통비 D1(=ton/t0)을 변화시킴으로써 입력전력을 제어한다. 도 3은 인버터회로(2)의 도통비와 입력전력의 특성도이며, 이 도면에 나타낸 바와 같이 도통비(D1)를 증가시킴에 따라 입력전력(pin)도 증가시킬 수가 있다.
본 고주파 인버터의 1주기의 동작은 도 2에 도시한 바와 같이 6개의 방식으로 나누어서 생각할 수 있다. 다음에 정상상태에서의 각 방식(mode)에 관해 설명한다.
(방식 1) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)를 온(on)하고, 제2스위칭소자(7)는 오프(off)한다. 이 때, 전류경로는, 직류전원(1)가열코일(4)제1스위칭소자 (5)직류전원(1)으로 된다. 도통시간(ton1)종료 후, 제1스위칭소자(5)는 오프되어, 방식 2로 이행한다.
(방식 2) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 함께 오프된다. 이 때, 가열코일(4)과 제1공진커패시터(6)등이 공진회로를 구성한다. 이 때, 제1공진커패시터(6)의 양단전압(vc1)은 상승하여, 제1공진커패시터(6)의 양단전압(vc1)이, 제2공진커패시터(8)의 양단전압(vc2)보다 커지면, 제2스위칭소자(7)의 역도통 다이오우드가 온하여, 방식 3a으로 이행한다.
(방식 3a) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프하며, 제2스위칭소자(7)이 온된다. 전류경로는, 가열코일(4)제2공진커패시터(8)제2스위칭소자(7)의 역도통다이오우드가열코일(4) 및 가열코일(4)→제1공진커패시터(6)가열코일(4)로 된다. 본 방식에 있어서, 제2스위칭소자(7)의 역도통 다이오우드에 전류가 흐르는 동안에 제2스위칭소자를 온함에 따라, 제2스위칭소자(7)는 양단전압이 영볼트로 온 될 수 있다. 가열코일(4)과 제1 및 제2공진커패시터(6, 8)등에 의한 공진전류가 반전하면, 방식3b로 이행한다.
(방식 3b) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프되고, 제2스위칭소자(7)가 온한다. 전류경로는 가열코일(4)제2스위칭소자(7)제2공진커패시터(8)가열코일(4) 및 가열코일(4)제1공진커패시터(6)가열코일(4)로 된다. 도통시간(ton2) 종료후 제2스위칭소자(7)의 오프와 함께 방식 4로 이행한다.
(방식 4) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 함께 오프한다. 전류경로는, 가열코일(4)제1공진커패시터(6)가열코일(4)로 된다. 이 때, 가열코일 (4)과 제1공진커패시터(6) 등이 공진회로를 형성한다. vc1＜-E(E는 직류전원(1)의 전압)으로 되면, 제1스위칭소자(5)의 역도통 다이오우드가 온되어, 방식 5로 이행한다.
(방식 5) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 온하고, 제2스위칭소자(7)는 오프한다. 이 때, 전류경로는, 직류전원(1)제1스위칭소자(5)의 역도통다이오우드가열코일(4)직류전원(1)으로 된다. 제1스위칭소자(5)에 흐르는 전류(ic1)가 반전하면, 방식 1로 이행한다.
이상과 같이, 본 실시예의 고주파 인버터는, 전압공진 단일-트랜지스터 인버터 회로(voltage resonance one-transisor inverter circuit)에, 도통전류, 인가전압이 비교적 작은 보조스위치로서 작용하는 제2스위칭소자와 제2공진커패시터와의 직렬회로를 접속한 구성으로 실현할 수 있으므로, 간단한 구성으로 실현할 수 있다. 또, 본 실시예의 고주파 인버터는, 영볼트 스위칭동작을 실현할 수 있으므로, 스위칭동작시의 2개의 스위칭소자에서의 전력손실, 발열 및 잡음을 저감할 수 있다. 또한, 본 고주파 인버터는, 일정동작주파수로 인버터회로를 구동하므로, 멀티-버너 유도가열조리기에 사용하였을 경우에, 각 버너의 동작주파수를 동일하게 할 수 있으므로, 버어너 사이의 간섭잡음의 문제를 해결할 수 있다.
또, 일반적으로 이와 같은 고주파 인버터에 사용되는 인덕터소자(여기서는, 가열코일(4))의 인덕턴스값은, 회로 내의 각 소자에서의 전력손실이라는 관점에서 볼때 큰 값이 바람직하지만, 소정의 입력전력을 확보하기 위하여, 그 상한이 제한되어 있다. 상기와 같이 구성된 실시예의 고주파 인버터에서는, 종래의 것과 비교하여, 가열코일(4)의 인덕턴스값의 상한값을 20∼30% 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 종래의 것과 비교하여, 동일 입력전력을 얻기위하여 회로 내에 흐르는 전류의 크기를 작게 할 수 있다. 이 때문에 인버터회로(2)에 있어서, 정격값의 작은 소자를 사용할 수 있으며, 또, 발열을 저감할 수 있기 때문에 히트싱크(heat sink) 등도 소형의 것을 사용할 수 있으므로, 인버터회로 전체의 소형화 및 그에 따른 저비용화를 실현할 수 있었다.
더구나, 인버터회로(2)에 있어서, 도 4에 도시한 바와 같이 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 위치관계를 도 1의 경우와는 반대가 되도록 교체한 구성으로 하여도 좋으며, 전술한 인버터회로 같은 효과를 얻을 수 있다.
또, 인버터회로(2)에 있어서, 제1공진커패시터(6)의 접속을, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1공진커패시터(6)가 제1스위칭소자인 IGBT 5와 병렬로 접속되도록 변경하여도 좋다. 또, 인버터회로(2)에 있어서, 제1공진커패시터(6)를 2개의 커패시터(6a, 6b)로 분할하고, 도 6에 도시한 바와 같이, 각각의 커패시터(6a, 6b)를 IGBT 7 및 5와 병렬로 접속하여도 좋다.
또한, 인버터회로(2)에 있어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1스위칭소자를 역전류 저지형의 소자로 구성하여도 좋다.
[실시예 2]
도 8에는, 실시예 2에 있어서의 고주파 인버터를 사용한 유도가열조리기의 회로구성도를 도시하고 있다. 도 2에서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 제어하는 제어회로(3) 등으로 되어있다. 인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극측에 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의, 음극측에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로와, IGBT 7과 제2공진커패시터(8)의 접속점과, IGBT 5의 직류전원1의 저전위측의 일단과의 사이에 접속되는 제1공진커패시터(6)등으로 구성되어 있다.
IGBT 7과 제2공진커패시터(8)의 직렬회로는 제1스위칭소자(5)의 양단전압을 고전위로 클램핑함에 따라, 일정주파수제어를 실현하기 위한 보조스위치로서 작용한다. 제어회로(3)는, IGBT 5와 IGBT 7을 구동하는 구동회로(9)를 포함한다. 구동회로(9)는, 일정동작주파수(f0)하에서 IGBT 5와 IGBT 7를 번갈아 도통하고, 인버터회로(2)의 일정동작주기(t0)(=1/f0)에 대한 IGBT 5의 도통시간(ton1)의 비(比)가 되는 도통비(D1=ton1/t0)를 변화시킴으로서 입력전력제어를 한다.
도 9에 인버터회로(2)의 각부의 동작파형을 나타나있다. 도 9에 있어서, vge1는 IGBT 5의 게이트-이미터간 전압, vge2는 IGBT 7의 게이트-이미터간 전압, vce1는 IGBT 5의 컬렉터-이미터간 전압, vce2는 IGBT 7의 컬렉터 이미터간 전압, ic1는 IGBT 5의 컬렉터전류, ic2는 IGBT 7의 컬렉터전류를 각기 나타내고 있다.
본 고주파 인버터의 일주기의 동작은 다음에 나타내는 6개의 방식으로 나누어서 생각할 수 있다. 다음에 정상상태에서의 각각의 방식에 대하여 설명한다.
(방식 1) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 온되고, 제2스위칭소자(7)는 오프된다. 이 때, 전류경로는, 직류전원(1)가열코일(4)제1스위칭소자(5)직류전원(1)으로 된다. 도통시간(ton1) 종료 후, 제1스위칭소자(5)는 오프되어, 방식 2로 이행한다.
(방식 2) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 함께 오프된다. 이 때, 가열코일(4)과 제2공진커패시터(8)와 제1공진커패시터(6) 등이 공진회로를 구성하고, 공진전류가 흐른다. 즉, 전류경로는, 가열코일(4)제2공진커패시터(8)제1공진커패시터(6)직류전원(1)가열코일(4)로 된다. 제1공진커패시터(6)의 양단전압(vc1)이 상승하고, 제1공진커패시터(6)의 양단전압(vc1)이 직류전원(1)의 전압(E)보다 커지게 되면, 제2스위칭소자(7)의 역도통다이오우드가 온되어, 방식 3a로 이행한다.
(방식 3a) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프되고, 제2스위칭소자(7)가 온한다. 전류경로는, 가열코일(4)제2공진커패시터(8)공진커패시터(6)직류전원(1)가열코일(4) 및 가열코일(4)제2공진커패시터(8)제2스위칭소자(7)의 역도통다이오두드가열코일(4)로 된다. 이 방식에서는, 방식 2의 공진에 추가로 가열코일(4)과 제2공진커패시터(8)와의 공진을 더해진다. 본 방식에 있어서, 제2스위칭소자(7)의 역도통다이오우드에 전류가 흐르는 동안에 제2스위칭소자를 온함에 따라, 제2스위칭소자(7)는 영볼트에서 양단전압이 온될 수 있다. 공진전류가 반전하여, 방식 3b로 이행한다.
(방식 3b) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프하고, 제2스위칭소자(7)가 온한다. 전류경로는, 가열코일 직류전원(1)제1공진커패시터(6)제2공진커패시터 (8)가열코일(4) 및 가열코일(4)제2스위칭소자(7)제2공진커패시터(8)가열코일(4)로 된다. 즉, 가열코일(4)과 제1 및 제2공진커패시터(6, 8)와의 공진에 의하여 공진전류가 흐른다. 도통시간(ton2) 종료 후, 제2스위칭소자(7)가 오프되어 방식 4로 이행한다.
(방식 4) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 함께 오프된다. 전류경로는, 가열코일(4)직류전원(1)제1공진커패시터(6)제2공진커패시터(8)가열코일(4)로 된다. 제1공진커패시터(6)의 전압 vc1이 (vc1＜0)로 되면, 제1스위칭소자(5)의 역도통다이오우드가 온하여, 방식 5로 이행한다.
(방식 5) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 온하고, 제2스위칭소자(7)는 오프된다. 이 때, 전류경로는, 가열코일(4)직류전원(1)스위칭소자(5)의 역도통다이오우드가열코일(4)로 된다. 제1스위칭소자에 흐르는 전류(ic1)가 반전하면, 방식 1로 이행한다.
이상과 같이, 본 실시예의 고주파 인버터에 있어서도, 실시예 1의 것과 마찬가지로 동작한다. 이 때문에, 본 실시예의 고주파 인버터에서도, 실시예 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 인버터회로(2)에 있어서는, 제1공진커패시터(6)를 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 접속점과, 직류전원(1)의 음극과의 사이에 접속하고 있으나, 도 10에 나타낸 바와 같이, IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 접속점과, 직류전원(1)의 양극과의 사이에 접속한 구성으로 하여도 좋다. 또, 인버터회로(2)에 있어서, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1공진커패시터(6)를 2개의 커패시터(6a, 6b)로 분할하여, 커패시터(6a)를 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 접속점과, 직류전원(1)의 음극과의 사이에 접속하여, 커패시터(6b)를 IGBT 7과 제2공진커패시터 (8)와의 접속점과, 직류전원(1)의 양극과의 사이에 접속하여도 좋다.
또, 도 10에 도시한 인버터회로(2)에 있어서, 제2공진커패시터(8)를 도 12에 도시한 바와 같이, IGBT 7의 콜렉터단자와 직류전원(1)과 가열코일(4)과의 접속점과의 사이에 삽입한 구성으로 하여서도 좋다.
또한, 인버터 회로(2)에서, 도13에 도시한 바와 같이, 제1스위칭소자(5)를 역전류 저지형의 소자로 구성하여도 좋다.
[실시예 3]
도 14에는 실시예 3에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 14에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)와, 인버터회로(2)에 입력하는 전류를 검출하는 변류기(current transformer)(10)와, 변류기 (10)로부터의 출력에 기초한 전압을 출력하는 iin검지회로(11)등을 포함한다. 여기서, 변류기(current transformer)(10)와 iin검지회로(11)와는, 인버터회로(2)로의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단을 구성한다.
인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극에 변류기(10)의 1차측을 개재하여 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극과의 사이에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5과, IGBT 5과 병렬로 접속되어, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는, 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장의 IGBT 7과 제2커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다.
또, 변류기(10)의 2차측은 iin검지회로(11)에 접속되어 있고, iin검지회로 (11)의 출력은 구동회로(9) IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각각 접속되어 있다. 다음으로, 이와 같이 구성된 유도가열조리기의 동작을 설명한다. 도 15에는 유도가열조리기에 있어서의 인버터회로(2)의 각부의 동작파형을 나타내고 있다. 도 15에 있어서, vge1은 IGBT 5의 게이트-이미터간 전압, vge2는 IGBT 7의 게이트-이미터간 전압, vce1은 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 vce2는 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압, ic1은 IGBT 5의 콜렉터전류, ic2는 IGBT 7의 콜렉터전류, ic1은 제1공진커패시터(6)의 전류, vc2는 제2공진커패시터(8)의 전압, iL은 가열코일 (4)의 전류를 각각 나타내고 있다. 또, t0는 인버터회로(2)의 동작주기, ton1은 IGBT 5의 도통시간, ton2은 IGBT 7의 도통시간, td1 및 td2는 IGBT 5과 IGBT 7이 모두 비도통의 시간인 "불감시간(dead time)"을 나타내고 있다. 인버터회로(2)의 동작주기(t0)는, 항상 일정하게 제어된다.
이 인버터회로(2)의 1주기의 동작은 다음에 나타낸 6가지 방식으로 나누어서 생각할 수 있다. 다음에 정상상태에서 각각의 방식에 대하여 설명한다.
(방식 1) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 온하고, 제2스위칭소자(7)는 오프된다. 이 때, 전류경로는, 직류전원(1)가열코일(4)제1스위칭소자(5)직류전원(1)으로 된다. 도통시간(ton1)이 종료한 다음, 제1스위칭소자(5)는 오프되어, 방식 2로 이행한다.
(방식 2) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 동시에 오프된다. 전류경로는, 가열코일(4)제1공진커패시터(6)직류전원(1)가열코일(4)로 된다. 이 때 가열코일(4)과 제1공진커패시터(6) 등이 공진회로를 구성한다. 제1스위칭소자(5)의 양단전압(vce1)이 상승하여, 제1스위칭소자(5)의 양단전압(vce1)이 직류전원(1)의 전압에서 제2공진커패시터(8)의 양단전압(vcs)을 뺀 값보다 커지면, 제2스위칭소자(7)의 역도통다이오우드가 온하여, 방식 3a로 이행한다.
(방식 3a) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프되고, 제2스위칭소자(7)가 온된다. 전류경로는, 가열코일(4)제2스위칭소자(7)의 역도통다이오우드제2공진커패시터(8)가열코일(4) 및 가열코일(4)제1공진커패시터(6)직류전원(1)가열코일(4)로 된다. 가열코일(4)과 제1 및 제2공진커패시터(6, 8)와의 공진에 의한 공진전류가 반전하면 방식 3b로 이행한다.
(방식 3b) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 오프하고, 제2스위칭소자(7)가 온된다. 전류경로는, 가열코일(4)제2공진커패시터(8)제2스위칭소자(7)가열코일(4) 및 가열코일(4)직류전원(1)제1공진커패시터(6)가열코일(4)로 된다. 본 방식에 있어서, 가열코일(4)과 제1 및 제2공진커패시터(6, 8)와의 공진에 의하여 공진전류가 흐른다. 도통시간(ton2) 종료 후에 제2스위칭소자(7)를 오프함에 따라 방식 4로 이행한다.
(방식 4) 이 방식에서는 제1 및 제2스위칭소자(5, 7)가 동시에 오프된다. 전류경로는, 가열코일(4)직류전원(1)제1공진커패시터(6)가열코일(4)로 된다. 이 때, 가열코일(4)과 제1공진커패시터(6)의 공진에 의하여 전류가 흘러서, 제1스위칭소자(5)의 양단전압(vce1)은 하강한다. 제1스위칭소자(5)의 양단전압 vce1이 (vce1＜0)로 되면, 제1스위칭소자(5)의 역도통다이오우드가 온되어, 방식 5로 이행한다.
(방식 5) 이 방식에서는 제1스위칭소자(5)가 온되고, 제2스위칭소자(7)는 오프된다. 이 때, 전류경로는, 가열코일(4)직류전원(1)제1스위칭소자(5)의 역도통다이오우드가열코일(4)이 된다. 제1스위칭소자에 흐르는 전류(ic1)가 반전하면, 방식 1로 이행한다.
이와 같이 인버터회로(2)가 동작함에 따라 유도가열조리기가 동작하면, 변류기(10)는 인버터회로(2)의 입력전류(iin)를 검지하며, iin검지회로(11)는, 변류기 (10)로부터의 출력에 기초하여 입력전류(iin)의 크기에 따른 검지결과를 출력한다. 구동회로(9)는, iin검지회로(11)로부터 출력된 검지결과에 따라서 입력전류(iin) 입력전류 iin을 검지하고, 그 값에 따라서 도통비 D1(=ton1/t0)을 설정하여, IGBT 5와 IGBT 7를 구동한다.
직류전원(1)의 전압을 E이라하면, 입력전력(pin)은 다음의 식으로 구할 수 있다.
여기서, iin(ave)는 입력전류(iin)의 평균값을 뜻한다. 따라서, 인버터회로 (2)의 입력전류(iin)를 검지하므로써, 입력전력(pin)을 검출할 수 있다. 구동회로 (9)는 입력전류(iin)에 기초하여 입력전력(pin)을 검출하여, 이 입력전력(pin)의 검출값과, 입력전력의 제어목표값 등을 비교하여, 그 차에 따라서 입력전력이 제어목표값에 가까워지도록 도통비(D1)를 제어한다. 즉, 입력전력의 검출값(pin)이 제어목표값 보다도 클 때는, 도통비(D1)가 작아지는 방향으로 제어하고, 입력전력(Pin)의 검출값이 제어목표값보다도 작을 때는 도통비(D1)를 커지는 방향으로 제어한다. 이와 같이, 구동회로(9)는, 일정동작주파수 f0(=1/t0)하에서 IGBT 5와 IGBT 7를 번갈아 도통하므로, 인버터회로(2)의 일정주파수동작을 실현할 수 있다. 여기서, 제어목표값은, 예컨대 사용자에 의하여 입력된 설정값이나, 가열조리기 내부에서 설정된 일정한 값등을 사용한다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 입력전류(iin)를 검출하고, 이 검출된 입력전류 (iin)에 따라서, 입력전력(pin)을 제어목표값에 가까워지도록 도통비(D1)를 제어함에 따라, 인버터회로(2)의 입력전력의 되먹임 제어를 할 수 있어, 입력전력(pin)을 정확히 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예 또는 이후의 실시예에 있어서, 실시예 1 또는 실시예 2에서 나타낸 다른 회로를 인버터회로(2)로서 사용하여도 좋다.
[실시예4]
도 16에 실시예 4에서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 16에 나타낸 회로에서는, 상용전원(12)으로부터 공급되는 교류전압이 다이오드브리지 (diode bridge)(13)에서 정류되어, 다이오우드브리지(13)로부터의 출력이 평활커패시터(14)로 평활하게 되어, 직류전압을 얻을 수 있다. 즉, 평활커패시터(14)는 인버터회로(2)에 직류전압을 공급하는 직류전원으로서 작용한다.
본 실시예의 인버터회로(2)는, 실시예 3에 도시한 인버터회로와 동일한 구성으로 되어 있다. 상용전원(12)과 다이오드브리지(13)의 음극과의 사이에는 변류기 (10)의 1차측이 접속되어 있고, 변류기(10)의 2차측은 iin검지회로(11)의 입력에 접속되어 있다. iin검지회로(11)의 출력과 입력설정부(17)의 출력은 비교회로(18)의 입력에 접속되어 있고, 비교회로(18)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는 IGBT 5와 IGBT 7의 각 게이트에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시예의 유도가열조리기에 대하여, 도 17∼도 19를 사용하여 그 동작을 설명한다.
입력설정부(17)에서 임의의 입력전력(pin)이 설정되면 유도가열조리기는 동작을 개시하여 입력설정부(17)는 입력전력(pin)의 설정값에 대응하는 일정한 전압 (vout2)을 출력한다. 변류기(10)는 상용전원(12)으로부터 유도가열조리기에 입력되는 입력전류(iin)를 검출하여, iin검지회로(11)에 의하여 입력전류(iin)의 크기에 상응한 전압을 vout1로서 출력한다. 전술한 바와 같이, 입력전류로부터 입력전력을 검출할 수 있으므로, 출력전압(vout1)은 입력전력에 대응하는 값으로 된다. 도 17은, iin검지회로(16)에서의, 입력전력(pin)과 출력전압(vout1)과의 관계를 나타내고 있다. 본 그래프에 도시한 바와 같이, 출력전압(vout1)에 의하여 입력전력(pin)의 크기가 특정된다. 또, 도 18에는, 입력설정부(17)에서의 입력전력의 설정값과, 각각의 설정값에 대한 입력설정부(17)의 출력전압(vout2)과의 관계를 나타내고 있다. 또한 여기서는, 설정값의 설정단계 수를 5단계로 하고 있으나, 설정단계 수를 보다 많이 또는 보다 적은 수로 설정하여도 좋다. 또, 도 19에는 입력설정부 (17)에서의 입력전력의 설정값과, 그 설정값에 대한 출력전압(vout2)과의 관계를 나타내고 있다.
도 18 및 도 19에 도시한 관계로부터, 입력설정부(17)에 있어서의 입력전력의 설정치와 출력전압(vout2)과의 관계를 알 수 있다. 비교회로(18)는, iin검지회로 (11)의 출력전압(vout1)과 입력설정부(17)의 출력전압(vout2)등을 비교하여, 이들 출력전압의 차에 상응한 전압을 구동회로(9)에 출력한다. 구동회로(9)는 비교회로 (18)의 출력에 의하여 검지되는, 입력설정부(17)에서 설정된 설정값과 검출된 입력전류값과의 차이의 크기에 따라서, 그 차이가 작아지도록 도통비(D1)를 제어하고, 그 도통비(D1)로 IGBT 5와 IGBT 7를 구동한다. 구체적으로는, 구동회로 (9)는, 입력전류에 기초한 입력전력의 검출치가, 입력전력의 설정값보다도 클 때에는 도통비 (D1)를 작아지도록 제어하여, 입력전류에 기초한 입력전력의 검출값이 입력전력의 설정값보다 작을 때에도 도통비(D1)를 커지도록 제어한다.
이와 같이, 입력전류(iin)를 검출하여, 입력설정값과 비교함에 따라, 입력전력의 되먹임 제어를 할 수 있어, 제품사양에 맞춘 임의의 크기의 입력전력으로 정확히 제어할 수 있다.
[실시예 5]
도 20에 실시예 5에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 20에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 입력전류를 검출하는 변류기(10) 및 iin검지회로(11)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)와, 인버터회로(2)의 제1스위칭소자의 도통시간을 검출하는 ton1검지회로(19)등을 구비한다. 직류전원(1), 인버터회로(2), 변류기(10) 및 iin검지회로(11)는 실시예3의 것과 같다.
변류기(10)는 직류전원(1)의 음극과, 인버터회로(2)의 저압측(low voltage side) 입력단과의 사이에 접속되어 있다. 또, iin검지회로(11)의 출력은 구동회로 (9)에 접속되어 있다. IGBT 5의 도통시간(ton1)을 검출하는 도통시간 검출수단인 ton1검지회로(19)는 구동회로(9)에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시예의 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다.
구동회로(9)는 실시예 3의 경우와 마찬가지로, 변류기(10)와 iin검지회로 (11)에서 구성되는 입력전류 검출수단의 출력에 따라서 도통비(D1)를 설정하고, 그 도통비(D1)로 IGBT 5와 IGBT 7을 각기 구동한다. 즉, 입력전류(iin)에 의한 입력전력 (pin)의 되먹임 제어를 한다.
ton1검지회로(19)는, IGBT 5의 도통시간(ton1)을 검출하고, 도통시간(ton1)의 길에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)가 전술한 바와 같은 입력전류(iin)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 하는 경우, 구동회로는, ton1검지회로(19)에 의하여 검출되는 IGBT 5의 도통시간(ton1)에 기초하여, 입력전류(iin) 즉 입력전력 (pin)이 IGBT 5의 도통시간(ton1)에 상응하여 결정된 상한치를 초과하지 않도록, 도통비(D1)를 제어한다.
도 21에 부하가 자성냄비(magnetic pan) 및 비자성냄비(nonmagentic pan)일 때의 IGBT 5의 도통시간(ton1)과 입력전력(pin)의 특성도를 나타내었다. 도면 굵은 선(a)은 입력전력(pin)의 상한값을 뜻하며, 이 도면에 도시한 바와 같이 입력전력 (pin)의 상한치값은 도통시간(ton1)에 의하여 변화한다. 즉, 도통시간(ton1)이 17㎲보다 작은 경우에, 상한값은 1600W으로 설정되어 있다. 이러한 경우, 유도가열되는 부하가 비자성냄비일 경우 입력전력(pin)은 1600W 이하의 범위에서 제어되어 자성냄비일 때, 입력전력(pin)은 2000W 이하의 범위에서 제어하게 된다.
인버어터회로(2)를 구성하는 각 소자에서의 전력손실은, 같은 입력전력(pin)으로 비교하면, 비자성냄비의 편이 자성냄비에 배하여 커진다. 따라서, 도 21에 도시한 바와 같이 도통시간(ton1)에 상응한 입력전력(pin)의 상한치를 설정함에 따라, 자성냄비의 입력전력(pin)의 최대치는 2000W로, 비자성냄비의 입력전력(pin)의 최대치는 1600W로 각기 제한되므로, 부하가 자성냄비, 비자성냄비임에 관계없이, 인버어터회로(2)의 각 소자에서의 손실을 지나치게 크게함이 없이 가열동작을 할 수 있다.
그 위에, IGBT 5의 도통시간(ton1)의 값마다 결정되는 입력전력(pin)의 상한치는, 도 22에 도시한 바와 같이 설정하여도, 그 밖의 값으로 설정하여도 좋다. 예컨대, 도 22에 도시한 바와 같이 입력전력의 상한치를, 도통시간(ton1)에 대하여 원활하게 변화하도록 설정하였을 경우, 부하의 도통시간(ton1)-입력전력(pin) 특성이 비자성냄비와 자성냄비의 중간의 특성으로 되는 부하(A)에 대하여, 인버어터회로(2)의 부품의 손실과 입력전력(pin)의 상한치의 양편을 고려한 가장적합한 동작점에서의 가열을 할 수 있다.
[실시예 6]
도 23에 실시예 6에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 23에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)의 제1스위칭소자의 양단전압을 검출하는 vcc1검지회로(21)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9) 등을 구비하고 있다. 도 23에 있어서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3과 같다. 제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터에는, vce1검지회로(21)가 접속되있고, vcc1검지회로(21)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는, IGBT 5과 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. 유도가열조리기가 동작하면, vce1검지회로(21)는, 제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)을 검출하여, 이 전압(vce1)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는 vce1검지회로(21)의 출력전압의 크기에 따라서 도통비(D1) 그 위에, IGBT 5와 IGBT 7의 각각의 도통시간 ton1과 ton2을 설정하고, 이 도통시간에 IGBT5과 IGBT7을 구동한다.
유도가열조리기의 입력전력(pin)과 IGBT5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)의 특성은 도 24에 나타낸 특성과 같이 된다. 이 특성으로부터, vce1검지회로(21)는 동작시의 제1스위칭소자의 양단전압 즉 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)을 검출하므로서 간접적으로 입력(pin)을 검출할 수 있다. 구동회로(9)는, vce1검지회로 (21)에서 검출된 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통비를 변화시키므로서, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)에 의한 입력전력 (pin)의 되먹임 제어를 할 수 있어, 실시예 3과 마찬가지로 입력전력의 제어목표값에 대하여 입력전력(pin)을 정확히 제어할 수 있다.
[실시예 7]
도 25에 실시예7에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 25에 있어서, 유도가열조리기는 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와 인버터회로(2)의 제1스위칭소자(5)의 양단전압을 검출하는 vce1검지회로(21)와, 인버터회로(2)에 입력하는 입력전류를 검출하는 변류기(10) 및 iin검지회로(11)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1), 인버터회로(2), 변류기(10), iin검지회로(11)는 실시예 3의 것과 같으며, vce1검지회로(21)는 실시예 6의 것과 같다. vce1검지회로(21)의 출력과 iin검지회로(11)의 출력은, 모두 구동회로(9)에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. 변류기 (10)와 iin검지회로(11)에서 구성된 입력전류 검출수단은, 인버터회로(2)의 입력전류(iin)를 검출하였고, iin검지회로(11)는, 입력전류(iin)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 또, vce1검지회로(21)는, 제1스위칭소자의 양단전압 즉 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)을 검출하여, IGBT 5의 콜렉터이미터간 전압(vce1)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, iin검지회로(11)의 출력전압과 vce1검지회로(21)의 출력전압의 양쪽의 값에 따라서 IGBT 5과 IGBT 7을 구동한다. 즉, vce1검지회로(21)에 의하여 검출되는 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)이 소정전압 (여기서는, 700V이라 가정) 미만인 경우, 구동회로(9)는, iin검지회로(11)의 출력에 따라서 인버터회로(2)를 제어한다. 즉, 입력전류(iin)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 한다. 한편, vce1검지회로(21)에 의하여 검출되는 전압(vce1)이 700V인 경우, 구동회로(9)는 vce1검지회로(21)의 출력에 따라서 인버터회로(2)를 제어한다. 다시 말해, 구동회로(9)는, vce1검지회로(23)에서 검출된 전압(vce1)이 700V로 되면, 전압(vce1)이 700V를 초과하지 않도록 도통비(D1)를 제한한다. 즉, 전압 (vce1)이 700V로 되면, 전압(vce1)이 700V를 초과하지 않도록 도통비(D1)를 작아지도록 제어한다.
도 26은, 각 부하에 대한 입력전력(pin)과 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 (vce1)의 특성을 나타내었다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 부하의 종류에 관계없이, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1) 즉, 제1스위칭소자의 양단전압은 700V를 초과하는 일은 없으므로 인버터회로(2)는 안전한 동작상태를 확보할 수 있다.
[실시예 8]
도 27에 실시예 8에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 27에서, 유도가열조리기는 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)의 제2스위칭소자(7)의 양단전압을 검출하는 vce2검지회로(24)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3과 같다. IGBT 7의 콜렉터에는, vce2검지회로(24)의 입력이 접속되어 있고, 구동회로(9)는, IGBT 5와 IGBT 7의 게이트에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. 유도가열조리기가 동작하면, vce2검지회로(24)는, 제2스위칭소자인 IGBT 7의 콜렉터 전위에 기초하여, IGBT7의 콜렉터-이미터간 전압(vce2)을 검출하여, 전압(vce2)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, vce2검지회로(24)의 출력전압의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통시간(ton1, ton2)을 설정하여, 그 도통시간 (ton1과 ton2)에 IGBT 5와 IGBT 7을 각기 구동한다.
도 28에 본 유도가열조리기의 입력전력(pin)과 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압(vce2)의 특성을 나타내고 있다. 구동회로(9)는, vce2검지회로(24)에 의하여 검출되는 전압(vc2)의 크기로부터 입력(pin)을 간접적으로 검지할 수 있어, 제2스위칭소자(7)의 양단전압(vce2)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 할 수 있어, 실시예 3과 마찬가지로 유도가열조리기의 입력전력(pin)의 제어를 정확히 할 수 있다.
[실시예 9]
도 29에 실시예 9에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 29에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)의 제1스위칭소자(5)의 양단전압을 검출하는 vce1검지회로(21)와, 인버터회로(2)의, 제2스위칭소자(7)의 양단전압을 검출하는 vce2검지회로(24)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함한다. 여기서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 1의 것과 같으며, vce1검지회로 (21)는 실시예 6의 것과 같고, vce2검지회로(24)는 실시예 8의 것과 같다.
제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터에는, vce1검지회로(21)의 입력이 접속되어 있으며, 제2스위칭소자인 IGBT 7의 콜렉터에는, vce2검지회로(24)의 입력이 접속되있고, vce1검지회로(21)의 출력과 vce2검지회로(24)의 출력은 동시에 구동회로(9)에 접속되어 있으며, 구동회로(9)는, IGBT 5와 IGBT 7의 게이트에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. vce1검지회로(21)는, IGBT 5의 콜렉터-이미터간의 전압(vce1)을 검출하여, 전압(vce1)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 또, vce2검지회로(24)는, IGBT 7의 콜렉터-이미터 사이의 전압(vce2)을 검출하여, 전압(vce2)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, vce1검지회로(21)의 출력과 vce2검지회로(24)의 출력을 입력받고, 이 2개의 출력에 기초하여 IGBT 5와 IGBT 7의 각각의 도통시간(ton1과 ton2)을 설정하고, 도통시간(ton1과 ton2)에 IGBT 5와 IGBT 7를 각각 구동한다.
도 30에, 각 부하에 대한, 제2스위칭소자의 양단전압(vce2)-제1스위칭소자의 양단전압(vce1)의 특성을 나타내었다. 이 도면에 있어서 굵은선(a)은 제1스위칭소자(5)의 양단전압의 상한값을 나타낸다. 구동회로(9)는 전압 vce1과 전압 vce2를 감시하여, 전압 vce1의 값이 도 30에 나타낸 상한값을 초과하였을 경우에는, 도통비(D1)를 작아지도록 제어한다.
도 30에 나타낸 바와 같이, 자성냄비와 비자성냄비 t0.5에 대해서는, 본 제어에 의한 제한은 없으나, 비자성냄비 t1, 비자성냄비 t1.5 및 알루미늄냄비에 대해서는, 도 30의 굵은 선(a)의 값으로 제한하게 된다. 여기서 「t」는 냄비의 두께를 나타낸 것이며, t가 클수록 냄비의 두께가 크다는 것을 뜻한다.
또, 도 30에 나타낸 바와 같이 전압(vce1)의 상한값을 설정함에 따라, 구동회로(9)는, 인버터회로(2) 부품의 손실이 비교적 작은 자성냄비나 냄비 밑의 두께가 0.5mm인 비자성냄비 t0.5에 대하여는, 입력전력(pin)을 제한함이 없이 동작시킬 수 있다. 또, 회로내의 각 소자에서의 전력손실은 입력전력에 상응하여 증가하므로, 인버터회로(2)의 각 소자에서의 전력손실이 비교적 커지는, 알루미늄냄비나, 비자성냄비 t1.5 및 비자성냄비 t1에 대하여는, 전압(vce2)에 상응하여 설정되는 전압(vce1)의 상한값에 의하여 입력전력(pin)의 상한이 제한되므로, 각 소자에서의 손실을 억제할 수 있다.
[실시예 10]
도 31은, 실시예 10에서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타낸다. 도 31에서, 유도가열조리기는 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와 인버터회로(2)의 제1스위칭소자(5)의 양단전압을 검출하는 vce1검지회로(21)와, 인버터회로(2)의 제2스위칭소자(7)의 양단전압을 검출하는 vce2검지회로(24)와, 제1스위칭소자(5)의 양단전압과 제2스위칭소자(7)의 양단전압과의 차를 출력하는 감산회로(27)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 도 31에 있어서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3의 것과 같고, vce1검지회로(21)와 vce2검지회로(24)는 실시예 9의 것과 같다. vce2검지회로(24)의 입력은, IGBT 7의 콜렉터단자에 접속된다. 또, vce1검지회로(21)의 입력은, IGBT 5의 콜렉터단자에 접속되어 있고, vce1검지회로(21)의 출력과 vce2검지회로 (24)의 출력은 동시에 감산회로(27)에 접속되어 있으며, 감산회로(27)의 출력은 구동회로(9)에 접속된다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. vce1검지회로(21)는, IGBT 5의 콜렉터-이미터간의 전압(vce1)을 검출하여, 전압(vce1)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 또, vce2검지회로(24)는 IGBT 7의 콜렉터-이미터간의 전압(vce2)을 검출하여, 전압(vce2)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 감산회로(27)는, vce1검지회로(21)의 출력과 vce2검지회로(24)의 출력 차의 크기에 상응한 값을 출력하고, 구동회로(9)는, 감산회로(27)의 출력에 기초하여 IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 각각 제어한다. 도 32에, 각 부하에 있어서의 입력전력(pin의)-스위칭소자 전압차(vce1-vce2)의 특성도를 나타내었다. 이 도면에 있어서, 굵은선(a)은, 제1스위칭소자의 양단전압(vce1)과, 제2스위칭소자의 양단전압(vce2)의 전압차 (vce1-vce2)에 대한 상한값을 나타내고 있다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 동일 입력전력(pin)의에 대한 전압차(vce1-vce2)는 자성냄비보다 비자성냄비의 쪽이 크고, 비자성냄비에서도 냄비 밑이 두꺼운 편이 커진다. 한편, 인버터회로(2)에 있어서의 부품의 손실도 자성냄비보다 비자성냄비 쪽이 크고, 비자성냄비에서도 냄비 밑이 두꺼운 쪽이 커진다. 본 실시예의 유도가열조리기에서는, 전압차(vce1-vce2)를 상한값(110V)으로 제한함에 따라, 비자성냄비 t1.2와 비자성냄비 t1.5에 대하여는, 입력전력(pin)을 억제할 수 있으며, 그 결과, 인버터회로(2)의 각 소자에서의 전력손실을 억제할 수 있다.
[실시예 11]
도 33은 실시예 11의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 33에서 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 가열코일에 흐르는 전류를 검출하는 변류기(29)와, iL검지회로(30)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 도 33에서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3의 것과 같다. 변류기(29)는, 가열코일(4)과 직렬로 접속되어 있고, 변류기(29)의 2차측은, iL검지회로(30)에 접속되어 있고, iL검지회로(30)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는, IGBT 5와 IGBT 7의 게이트에 각각 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. 변류기(29)와, iL검지회로(30)는 가열코일전류 검출수단을 구성한다. 변류기(29)는 가열코일(4)의 전류를 검지하고, iL검지회로(30)는 변류기(29)에 의하여 검지된 가열코일(4)의 전류의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, iL검지회로 (30)의 출력전압의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통시간 ton1 및 ton2를 설정하여, 그 도통시간에 IGBT 5와 IGBT 7을 각기 구동한다.
도 34에 표준냄비에 있어서의 입력전력(pin)에 대한 가열코일(4)의 전류(iL) 특성을 나타내었다. 구동회로(9)는 변류기(29)와 iL검지회로(30)에서 검출된 가열코일(4)의 전류(iL)의 크기에 따라 간접적으로 입력전력(pin)을 검지할 수 있고, 가열코일(4)의 전류(iL)의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통비를 변화시키므로서, 전류(iL)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 할 수 있어, 실시예 3과 마찬가지로 유도가열조리기의 입력전력(pin)의 제어를 정확하게 할 수 있다.
구동회로(9)는 가열코일(4)의 전류(iL)에 기초하여 입력전력(pin)을 검출하고, 이 pin의 검출값과 입력전력의 제어목표값 등을 비교하여, 그 차에 따라서 입력전력이 제어목표값에 가까워지도록 도통비(D1)를 제어한다. 즉, 입력전력의 검출값 (pin)이 제어목표값보다도 클 때에는 도통비(D1)를 작아지는 방향으로 제어하고, 입력전력의 검출치(pin)가 제어목표값보다도 작을 때는, 도통비(D1)를 커지는 방향으로 제어한다.
도 35는, 부하가 자성냄비 또는 비자성냄비일때의 입력전력(pin)에 대한 가열코일(4)의 전류(iL) 특성을 나타내있다. 도면에 도시한 바와 같이, 구동회로(9)는 전류(iL)의 상한값를 설정한다. 즉, 구동회로(9)는, 입력전력(pin)의 되먹임 제어에서, iL검지회로(30)의 출력으로부터 전류(iL)의 크기를 검지하여, 전류(iL)가 도 35의 굵은 선(a)으로 나타내는 상한을 초과하지 않도록 도통비(D1)를 제어한다. 따서, 본 실시예의 유도가열조리기에 있어서는, 도 35에 도시한 바와 같이, 전류(iL)의 상한값이 70A에서 제한되므로, 비자성냄비의 입력전력(pin)을 1600W로 억제할 수 있어, 인버터회로(2)의 손실을 억제할 수 있다.
[실시예 12]
도 36에 실시예 12에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다.
도 36에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 제1스위칭소자(5)에 흐르는 전류를 검출하는 변류기(32) 및 ic1검지회로(33)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는, 실시예 3의 것과 같다. 변류기 (32)는 IGBT 5와 직렬로 접속되어 있고, 변류기(32)의 2차측은 ic1검지회로(33)의 입력으로 접속되어 있고, ic1검지회로(33)의 출력은 구동회로(99)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는, IGBT 5과 IGBT 7의 게이트에 각기 접속되어 있다. 변류기(32)와 ic1검지회로(33)는, 제1스위칭소자의 전류검출수단을 구성한다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 유도가열조리기는 제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터전류에 따라서 입력전력(pin)을 검출함으로써, 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 한다. 다음에, 그 동작을 설명한다.
변류기(32)는 IGBT 5의 콜렉터전류(ic1)를 검출하고, ic1검지회로(33)는 변류기(32)의 검출결과에 따라서, 전류(ic1)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는 ic1검지회로(33)의 출력전압의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통시간(ton1과 ton2)을 설정하고, 그 도통시간에 IGBT 5와 IGBT 7을 각기 구동하여, 인버터회로(2)를 동작시킨다.
표준부하에서의 입력전력(pin)과 IGBT 5의 콜렉터전류(ic1)의 특성을 도 37에 나타내었다. 도 37에 나타낸 관계에 의하여, 구동회로(9)는, 변류기(32)와 ic1검지회로(33)에서 검출된 전류(ic1)의 크기로부터 간접적으로 입력전력(pin)을 검지할 수 있게 되어, 제1스위칭소자의 전류(ic1)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 할 수 있어, 유도가열조리기의 입력전력(pin)의 제어를 확실하게 할 수 있다.
또, 구동회로(9)는 ic1검지회로(33)의 출력으로부터 전류(ic1)의 크기를 검지할 수 있으므로, 예컨대 도 38에 도시한 pin-ic1특성도에서 굵은 선(a)으로 도시한 바와 같이 전류(ic1)의 상한을 70A로 설정할 수 있다. 이와 같이 하였을 경우, 비자성냄비의 입력전력(pin)을 1600W로 억제할 수 있어, 인버터회로(2)의 손실을 억제할 수 있다. 통상, IGBT 5의 콜렉터전류(ic1)는 가열코일(4)의 전류(iL)보다 작기 때문에, 본 실시예에서는, 실시예 11과 같이 가열코일(4)의 전류(iL)를 검출하는 경우에 비하여, 정격의 작은 변류기를 사용할 수 있다.
[실시예 13]
도 39는 실시예 13에서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타낸다. 도 39에 서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 제2스위칭소자(7)에 흐르는 전류를 검출하는 변류기(35) 및 ic2검지회로(36)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3의 것과 같다. 변류기(35)는 IGBT 7과 직렬로 접속되어 있고, 변류기(35)의 2차측은 ic2검지회로(36)의 입력에 접속되어, ic2검지회로(36)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는 IGBT 5와 IGBT 7의 게이트에 각기 접속되어 있다. 변류기(35)와 ic2검지회로(36)는 제2스위칭소자 전류검출수단을 구성한다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 유도가열조리기는 제2스위칭소자인 IGBT 7의 콜렉터전류에 따라서 입력전력(pin)을 검출함에 의해, 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 한다. 다음에, 그 동작을 설명한다.
변류기(35)는 IGBT 7의 콜렉터전류(ic2)를 검출하고, ic2검지회로(36)는, 변류기의 출력에 따라서 IGBT 7의 콜렉터전류(ic2)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, ic2검지회로(36)의 출력전압의 크기에 따라서 IGBT 5와 IGBT 7의 도통시간(ton1과 ton2)을 설정하여, 그 도통시간에 IGBT 5와 IGBT 7을 각기 구동하고, 인버터회로(2)를 동작시킨다.
표준냄비에 있어서의 입력전력(pin)과 IGBT 7의 전류(ic2)의 특성을 도 40에 나타내었다. 이 도면에 나타낸 관계로부터, 구동회로(9)는, 변류기(35)와 ic2검지회로(36)에서 검출된 전류(ic2)의 크기로부터 간접적으로 입력전력(pin)을 검출할 수 있게되어, 전류(ic2)에 의한 입력전력(pin)의 되먹임 제어를 할 수 있어, 실시예 3과 마찬가지로 유도가열조리기의 입력전력(pin)의 제어를 정확히 할 수 있다.
또, 구동회로(9)는, ic2검지회로(36)의 출력으로부터 제2스위칭소자의 전류 (ic2)의 크기를 검지할 수 있으므로 예컨대, 도 41에 나타낸 pin-ic2 특성도에 있어서의 굵은선(a)으로 나타낸 바와 같이, 전류(ic2)의 상한을 40A로 설정할 수 있다. 이와 같이 하였을 경우, 비자성냄비의 입력전력(pin)을 1600W로 억제할 수 있고, 인버터회로(2)의 손실을 억제할 수 있다. 전술한 실시예 12와 마찬가지로, 본 실시예의 경우에도, 정격의 작은 변류기를 사용할 수 있다.
[실시예 14]
도 42는 실시예 14에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 42에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 제2스위칭소자(7)에 흐르는 전류를 검출하는 변류기 (35) 및 ic2검지회로(36)와, 제1스위칭소자(5)의 도통시간을 검출하는 ton1검지회로(19)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1)과 인버터회로(2)는 실시예 3의 것과 같으며, ton1검지회로(19)는, 실시예 5의 것과 같고, 변류기(35)와 ic2검지회로(36)에서 구성되는 제2스위칭소자 전류검출수단은, 실시예 13과 같다. ic2검지회로(36)의 출력과 ton1검지회로(19)의 출력은 모두 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는 IGBT 5와 IGBT 7의 게이트에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다. 변류기 (36)는 IGBT 7의 콜렉터전류(ic2)를 검출하며, ic2검지회로(36)는, 변류기(35)의 검출값에 따라서 IGBT 7의 콜렉터전류(ic2)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. ton1검지회로(19)는, IGBT 5의 도통시간(ton1)을 검출하며, 도통시간(ton1)의 길이에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, ic2검지회로(36)의 출력전압의 크기에 기초하여 결정된 IGBT 5와 IGBT 7의 도통비로 인버터회로(2)를 동작시키나, 이 때, ic2검지회로(36)에서 검출되는 전류(ic2)의 크기가, ton1검지회로(19)에서 검출되는 ton1에 따라서 결정된 상한값을 초과하지 않도록 도통비(D1)를 제어한다.
즉, 실시예13과 마찬가지로, 구동회로(9)는, 전류(ic2)의 상한값을 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 이 전류(ic2)의 상한치를, ton1검지회로 (19)의 출력에 기초하여 도통시간(ton1)에 상응하여 변화시킨다. 예컨대, 도 43에 나타낸 ton1-ic2특성도에 있어서, 굵은 선(a)으로 나타내는 전류(ic2)의 상한값은, 도통시간 ton1에 따라서 2단계로 설정되어 있다. 이러한 경우, 다층냄비의 입력전력(pin)에 대하여, 실시예 13(도 41)의 경우, 1800W로 제한되어 있었던 것이, 본 실시예에 의하면 전류(ic2)의 상한값이 45A로 되기 때문에 입력전력(pin)은 2000W까지 입력가능하게 된다.
더군다나, 이상의 실시예 3∼실시예 12에 있어서의 인버터회로(2)의 구성에 대하여, 제1공진커패시터(6)의 접속은, 도 44에 나타낸 바와 같이 가열코일(4)과 병렬접속하여도 좋고, 마찬가지로 실시할 수 있다. 또, 도 45에 나타낸 바와 같이, 공진커패시터를 가열코일(4)과 IGBT 5의 양쪽으로 병렬로 접속하여도 좋다. 또, 직류전원(1)과 가열코일(4)이 IGBT 5의 접속은 도 46에 나타낸 바와 같이 직류전원(1)의 플러스측에 IGBT 5를 접속하고, 직류전원(1)의 음극(-) 쪽에 가열코일(4)을 접속하는 구성이라도 좋다. 또, IGBT 7과 제2공진커패시터(8)의 직렬회로의 접속은, 도 47에 도시한 바와 같이 IGBT 5와 병렬로 접속하여도 좋다. 또, 제1스위칭소자를 도 48에 도시한 바와 같이 역전류 저지형의 소자로 구성하여도 좋다. 또한, 실시예 2에 있어서 나타낸 인버터회로와 같이 구성하여도 좋다.
[실시예 15]
도 49는 실시예 15에서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나태내고 있다. 도 49에서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 제1스위칭소자(5)의 양단전압을 검출하는 vce1검지회로(21)와, 입력전류를 검출하는 변류기(35) 및 iin검지회로(11)와, 부적정한 부하를 검출하는 부적정 냄비(inappropriate) 검지회로(112)와 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로 (9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1), 인버터회로(2), vce1검지회로(21), iin검지회로(11)는 전술한 것과 같다.
인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속한 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극에 접속된 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장의 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5과 병렬접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장의 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로등으로 구성되어 있다.
직류전원(1)의 양극과 인버터회로(2)를 접속하는 라인에는 전류감지기(10)가 접속되어 있고, 전류감지기(10)의 출력은 iin검지회로(11)에 접속되어 있다. 전류감지기(10)와 iin검지회로(11)는, 인버터회로(2)의 입력전류 검출수단을 구성하고 있다. 또, IGBT 5의 콜렉터단자에는 제1스위칭소자 전압검출수단인 vce1검지회로(21)가 접속되어 있다. 전류감지기(10)와 iin검지회로(11)와 vce1검지회로(21)는 인버터회로(2)의 동작상태 검출수단을 구성하고 있다. iin검지회로(11)와 vce1검지회로 (21)의 출력은 다같이 부적정한 부하검출수단인 부적정 냄비 검지회로(112)의 입력으로 접속되어 있고, 부적정 냄비 검지회로(112)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다.
유도가열조리기가 동작하면 전류감지기(10)는, 인버터회로(2)의 입력전류 (iin)를 검출하여 iin검지회로(11)는 전류감지기(10)로부터의 출력에 기초하여 입력전류(iin)의 크기에 상응한 전압을 출력한다. vce1검지회로(21)는, IGBT 5의 콜렉터 -이미터간 전압(vce1)을 검출하고, 전압(vce1) 의 크기에 상응한 전압을 출력한다. 부적정 냄비 검지회로(112)는 인버터회로(2)의 입력전류(iin)와, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)등에 기초하여, 부하의 적정/부적정을 검출한다. 구동회로(9)는 부적정 냄비 검지회로(112)로부터의 검출값에 기초하여, 부하가 적정일 경우에는, IGBT 5와 IGBT 7을 일정주파수로 번갈아 구동하여 인버터회로(2)를 동작시킨다. 한편, 부하가 부적정일 경우에는, 구동회로(9)는 IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 정지하여 인버터회로(2)의 동작을 정지시킨다.
도 50은, 유도가열되는 부하가 표준냄비, 포트 및 나이프인 경우의 인버터회로(2)의 입력전류(iin)와 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)의 특성을 나타내고 있다. 도면속의 굵은 선(a)은 부하의 적정/부적정의 경계선을 나타내고, 부적정 냄비 검지회로(112)는, 입력전류(iin)와 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)등에 의하여 정하여지는 점이 도 50의 경계선보다 밑의 영역에 있을 경우에는, 검출결과로서「적정」을 출력하고, 입력전류(iin)와 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1) 등에 의하여 정하여지는 점이 도 50의 경계선보다 위의 영역에 있을 경우에는, 검출결과로서 「부적정」을 출력한다. 여기서, 표준냄비, 포트 및 나이프는, 이러한 차례로 그 밑면적은 작아진다. 도 50에 나타낸 바와 같이, 부하의 밑면적이 작을수록 동일입력전류(iin)의 값에 대한 전압(vce1)의 값은 커지고 있다. 따라서, 부하가 표준냄비와 포트인 경우에는 가열되지만, 나이프인 경우에는 가열하지 않게 된다.
이와 같이 본 유도가열조리기에 있어서는, 부적정 냄비검지회로(112)가, 각 부하에 있어서의 인버터회로(2)의 입력전류(iin)와, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 (vce1)과의 특성차이에 따라, 부하의 적정/부적정의 검출을 하여, 부하가 적정일때에, 구동회로(9)는, 일정동작주파수(f0)하에서 IGBT 5와 IGBT 7를 번갈아 도통시키며 또, 그 도통비(D1)를 변화시키므로, 인버터회로(2)를 일정주파수로 동작시킨 상태에서, 입력전력(pin)의 가변제어가 가능하게 된다. 한편, 부하가 부적정일때는 구동회로(9)는 IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 정지하고, 인버터회로(2)의 동작을 정지하여 가열동작을 정지시키므로 작은 주물부하와 같은 부적정 부하에 대한 가열을 방지할 수 있다.
[실시예 16]
도 51은 실시예 16에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 51에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 제2스위칭소자(7)의 양단전압을 검출하는 vce2검지회로(24)와, 입력전류를 검출하는 전류감지기(10) 및 iin검지회로(11)와, 부적정부하를 검출하는 부적정 냄비검지회로(112)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로 (9)등을 포함하고 있다. 여기서, 직류전원(1), 인버터회로(2), iin검지회로(11) 및 vce2검지회로(24)는 전술한 것과 같다.
인버터회로(2)는 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극 등에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오드 내장의 IGBT 5와 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다. 전류전원(1)의 양극과 인버터회로(2)를 접속하는 선로에는 전류감지기(10)가 접속되있고, 전류감지기(10)의 출력은 iin검지회로(11)에 접속된다. 전류감지기(10)와 iin검지회로(11)는, 인버터회로(2)의 입력전류 검출수단을 구성하고 있다.
또, IGBT 7의 콜렉터단자에는 제2스위칭소자 전압검출수단인 vce2검지회로 (24)가 접속되어 있다. 전류감지기(10)와 iin검지회로(11)와 vce2검지회로(24)는 인버터회로(2)의 동작상태 검출수단을 구성하고 있다. iin검지회로(11)와 vce2검지회로(24)의 출력은 동시에 부적정 부하검출수단인 부적정 냄비 검지회로(112)의 입력에 접속되있고, 구동회로(9)는 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다.
전술한 실시예 15에 있어서는, 입력전류(iin)와, 제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)등에 의하여 부하의 적정/부적정의 검출을 하였으나, 본 실시예에서는, 입력전류(iin)와, 제2스위칭소자인 IGBT 7의 콜렉터-이미터전압 (vce2)등에 의하여 부하의 적정/부적정의 검출을 한다. 따라서, 기본적인 동작은 실시예 15에서 나타낸 것과 같다.
도 52는, 유도가열되는 부하가 표준냄비, 포트 및 나이프의 경우에서의 인버터회로(2)의 입력전류(iin)와 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압(vce2)의 특성을 나타내었다. 도면속에서 굵은 선(a)은 부하의 적정/부적정의 경계선을 나타낸다. 유도가열조리기의 본 실시예의 부적정 냄비검지회로(112)는, 입력전류(iin)와 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압(vce2)등에 의하여 정하여지는 점이 도 52의 경계선 보다 아래영역에 있을 경우에는, 검출결과로서「적정」을 출력하고, 입력전류(iin)와 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압(vce2) 등에 의하여 정하여지는 점이 도 52의 경계선보다 위 영역에 있을 경우에는, 검출결과로서「부적정」을 출력한다. 구동회로(9)는, 부적정 냄비 검지회로(112)로부터의 검출결과에 따라서, 부하의 적정이 검출되었을때는 인버터회로(2)를 동작시켜, 부하의 부적정이 검출되었을 때는 인버터회로(2)를 정지시킨다.
이와 같이 부적정 냄비 검지회로(112)에 의하여, 나이프 등의 부적정 부하를 검출할 수 있으므로 작은 주물부하 등과 부적정부하의 가열을 방지할 수 있다.
[실시예 17]
도 53에 실시예 17에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 53에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와. 전원전압을 검출하는 v+검지회로(119)와 기동 또는 정지를 위한 신호를 출력하는 기동/정지(start/stop)회로(120)와, 기동을 위한 신호를 지연시키는 기동지연회로(121)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9) 등을 구비하고 있다. 도 53에서, 12는 상용전원(商用電源)이고, 13은 사용전원(12)에 접속되는 정류기인 다이오우드브리지이며, 다이오우드브리지(13)의 양극측 출력에는 초크코일(choke coil)(117)의 일단이 접속되어 있고, 초크코일(117)의 타단에는 평활커패시터(14)의 일단이 접속되었고, 평활커패시터(14)의 타단은 다이오우드브리지(13)의 음극측 출력에 접속되어 있으며, 평활커패시터(14)는 인버터회로(2)에 공급되는 전류전원의 역할을 하고 있다. 또, 초크코일(17)은 필터의 역할을 한다.
인버터회로(2)는, 평활커패시터(14)의 양극측에 일단을 접속시키는 가열코일 (4)과, 가열코일(4)의 타단과 평활커패시터(14)의 음극측에 접속하는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(5)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속하는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속하는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다.
다이오우드브리지(13)의 양극측 출력에는 상용전원 감시수단인 v+검지회로 (119)가 접속되어 있고, v+검지회로(119)의 출력은 기동 및 정지수단인 기동/정지회로(120)에 접속되어 있고, 기동/정지회로(120)의 출력은 기동지연수단인 기동지연회로(121)에 접속되어 있고, 구동회로(9)의 출력은 IGBT 5와 IGBT 7의 각각의 게이트단자에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다.
본 실시예의 v+검지회로(119)는, 상용전원(12)의 전압을 입력받아, 그 전압이 소정값보다 낮을 때는「정상」으로하여 검출결과를 출력하고, 전압이 소정값 이상일때는「이상」으로 하여 검출결과를 출력한다.
먼저, 상용전원(12)이 정상인 상태에서 유도가열조리기가 동작을 개시하는 경우에 대하여 설명한다. 이러한 경우, v+검지회로(119)는 상용전원(12)의 전압에 기초하여「정상상태」의 검출결과를 출력한다. 기동정지회로(120)는, v+검지회로 (119)로부터 상용전원(12)의 정상상태의 검출결과를 입력되면, 인버터회로(2)의 동작을 개시시키기 위하여 기동신호를 출력한다. 기동지연회로(121)는, 기동/정지회로(120)로부터의 기동신호를 입력하면, 소정시간(여기서는, 2초로 함) 경과 후에 기동신호를 출력한다. 구동회로(9)는, 기동지연회로(121)로부터의 기동신호를 받아서, IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 개시하여 인버터회로(2)의 동작을 개시시킨다.
예컨대, 상용전원(12)이 이상 상태로 되었을 경우의 동작에 대하여 설명한다.
예컨대, 상용전원(12)에 낙뢰서지 전압(thunderbolt surge voltage)이 인가되었을 경우, 다이오우드브리지(13)의 양극측 출력 전압은 낙뢰서지의 에너지에 의하여 정상시의 값보다 상승하여 소정값보다 커진다. v+검지회로(119)는, 상용전원 (12)이 이상하게 상승하여 커졌음을 검출하여,「이상상태」를 나타내는 검출결과를 출력한다. 기동/정지회로(120)는, v+검지회로(119)로부터 상용전원(12)의 이상상태의 검출결과를 입력되면, 인버터회로(2)의 동작을 정지시키는 정지신호를 출력한다. 기동/정지회로(120)로부터의 정지신호가 입력하면, 순간적으로 정지신호를 출력한다. 구동회로(9)는, 기동지연회로(121)는, 기동/정지회로(120)로부터의 정지신호를 입력되면, 순간적으로 정지신호를 출력한다. 구동회로(9)는, 기동지연회로 (121)로부터의 정지신호가 입력되면 IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 정지하여 인버터회로(2)의 동작을 정지시킨다.
그 다음에, 낙뢰서지 에너지가 소멸하여, 상용전원(12)의 전압이 정상 상태로 복귀하면, v+검지회로(119)는, 상용전원(12)이 정상으로 되었음을 검출하여 그것을 출력한다. 기동지연회로(121)는 기동/정지회로(120)로부터의 기동신호를 입력되면, 2초가 경과한 후에 기동신호를 출력하고, 구동회로(9)는, 기동지연회로(121)로부터의 기동신호를 입력한 다음, IGBT 5와 IGBT 7의 구동을 재개하여 인버터회로 (2)의 동작을 재개시킨다.
이와 같이, v+검지회로(119)는, 상용전원(12)의 상태를 감시할 수 있고, 기동/정지회로(120)는, v+검지회로(119)의 검출결과에 따라서 인버터회로(2)의 기동/정지를 제어할 수 있으므로, 상용전원(12)이 낙뢰서지와 같은 것에 의하여 이상상태로 되었을 경우, 인버터회로(2)의 동작을 정지하여, 인버터회로(2)의 파괴를 방지할 수 있다.
또, 기동지연회로(121)는, 기동/정지회로(120)에서 기동신호가 입력되었을 경우에는, 소정시간(여기서는 2초) 경과 후에 기동신호를 구동회로(9)에 전달하고, 기동/정지회로(120)에서 정지신호가 입력되었을 경우에는, 순간적으로 정지신호를 구동회로(9)에 전달하므로, v+검지회로(119)가 상용전원(12)의 이상을 검출하였을 경우에 인버터회로(2)의 동작이 즉 각 정지된다. 그 다음에, v+검지회로 (119)가 상용전원(12)의 정상상태로의 복귀를 검출하였을 경우에는, 인버터회로(2)의 동작은 소정시간 경과 후, 재개하게 된다. 사용전원(12)이 낙뢰서지 인가 후에, 과도적으로 정상상태와 이상상태를 반복할 경우에도, 소정의 기동지연시간에 의하여 상용전원(12)이 완전히 안정할때까지 대기할 수 있으며, 기동, 정지, 재기동을 불문하고 인버터회로(2)의 파괴를 방지할 수 있다.
[실시예 18]
도 54에 실시예 18에서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 54에서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 느슨하게 기동시키기 위한 소프트 기동회로 (soft start circuit)(150)와, 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9)등을 포함하고 있다.
인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)에 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로로 구성되어 있다.
소프트 기동회로(150)는, 인버터회로(2)의 입력전력(pin)을 설정하는 입력설정수단인 입력설정회로(123)와, 입력설정회로(123)의 출력에 입력이 접속된 기준전압 설정회로(124)와, 발진회로(125)와, 기준전압 설정회로(124)의 출력을 양극입력으로, 발진회로(125)의 출력을 음극입력으로 접속하여 비교기(126) 등으로 되어 있다. 비교기(126)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)의 출력은 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다. 입력설정회로(123)에 의하여 입력전력(pin)에 설정되면, 입력설정회로(123)는 입력전력의 설정값에 상응한 출력을 한다. 발진회로(125)는 일정주파수의 3각파를 발생한다. 기준전압 설정회로(124)는 초기값인 최소직류전압에서부터 서서히 그 전압레벨을 상승시켜, 최종적으로 입력전력(pin)에 상응한 레벨의 직류전압을 출력한다. 비교기(126)는 발진회로(125)의 출력인 3각파전압과 기준전압 설정회로(124)의 출력인 직류전압 등을 비교하여, 직류전압이 3각파전압보다 큰 기간은 고레벨(higt level)신호를 출력하고, 직류전압이 3각파전압보다 작은 기간은 저레벨(low level)신호를 출력한다. 기준전압 설정회로(124)는 그 직류출력의 레벨을, 도 55에 도시한 바와 같이 최소 직류전압(Vs1)으로부터 서서히 상승시켜, 입력전력(pin)에 상응한 직류전압 (Vs2)으로 될 때까지 변화시키므로, 비교기(126)에서 출력되는 고레벨신호의 펄스폭은 서서히 넓어지고, 저레벨신호의 펄스폭은 서서히 좁아진다. 구동회로(9)는 비교기(126)의 출력의 펄스폭에 따라서, 일정동작주기(t0)에 대한 IGBT 5의 도통시간(ton1)의 비(比)인 도통비(D1)를 최소값으로부터 서서히 증가시켜, 최종적으로 입력설정회로(123)에서 설정된 입력전력(pin)을 얻을 수 있는 도통비(D1)로 제어함에 따라, IGBT 5와 IGBT 7을 구동한다.
이와 같이, 구동회로(9)는, 기준전압 설정회로(124)와 발진회로(125)와 비교기(126)등으로 구성되는 소프트 기동회로(150)의 출력에 기초하여, 일정동작주파수 (f0)(=1/t0)하에서 도통비 D1(=ton1/t0)을 최소값으로부터 서서히 증가시켜, 이 도통비(D1)를 IGBT 5와 IGBT 7을 구동한다. 이 때문에, 입력전력(pin)은 최소값으로부터 서서히 증가하여, 소정시간 경과 후에, 설정값에 상응한 값으로 되므로, 기동시에 최초로부터 입력설정회로(123)에 의하여 설정된 값으로 되는 경우와 비교하여, 인버터회로(2)의 기동시의 동작을 안전하게 할 수 있다. 예컨대, 부하에 알루미늄냄비를 사용하였을 경우 기동 직후로부터, 입력설정회로(123)에 의하여 설정된 최종적인 입력전력에 대응하는 도통비로 동작을 개시하면, 인버터회로(2)에는 과대전류가 흘러 인버터회로(2)가 파괴된다. 그래서 본 유도가열조리기에서는, 별도 알루미늄냄비 검출회로를 마련하여, 입력전력을 최소값보다 서서히 증가시켜 기동시킴에 따라, 인버터회로(2)가 파괴되기 전에 알루미늄냄비의 검출할 수 있어서, 알루미늄냄비를 검출한 시점에서 동작을 정지시킴에 따라 인버터회로(2)의 보호가 가능하다.
[실시예 19]
도 56에 실시예19에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 56에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 불감시간(dead time)을 설정하는 불감시간 설정회로 (130)와, 직류전원(1)의 전압을 검출하는 v+검지회로(128)와, 인버터회로내의 제1스위칭소자(5)의 전압을 검출하는 vce1검지회로(129)와 인버터회로(2)를 제어하는 구동회로(9) 등으로 구성되어 있다.
인버터(2)는, 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속되는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다. 직류전원(1)의 양극에는 v+검지회로(128)가 접속되있고, IGBT 5의 콜렉터에는 vce1검지회로(129)가 접속되어 있고, 이것들은 인버터회로(2)의 동작상태 검출수단을 구성하고 있다. v+검지회로(128)의 출력과 vce1검지회로(129)의 출력은 동시에 불감시간 설정수단인 불감시간 설정회로(130)에 접속되어 있고, 불감시간 설정회로 (130)의 출력은 구동회로(9)에 접속되어 있고, 구동회로(9)는 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여, 그 동작을 설명한다.
v+검지회로(128)는 직류전원(1)의 전압을 검출하며, vce1검지회로(129)는 제1스위칭소자인 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)을 검출한다. 이 때, 불감시간 설정회로(130)는, v+검지회로(128)의 출력과 vce1검지회로(129)의 출력 등을 입력하여, 이러한 2가지 입력에 기초하여 불감시간을 설정한다. 구체적으로는, 도 57에 도시한 바와 같이, IGBT 7의 게이트이미터간 전압(vge2)이 0V로 되어 IGBT 7이 오프하면, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)은 하강한다. 그 다음, 시간(t1) 경과 후에 전압(vce1)의 값이 직류전원(1)의 전압 V+와 같은 값으로 되면, 불감시간 설정회로(130)는 그 시점으로부터 소정시간(t2) 경과 후에 IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)을 고레벨로하여, IGBT 5를 온한다. 그 다음, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)이 0V로 되어, IGBT 5가 오프되면, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)은 상승한다. 시간(t3) 경과 후에 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 (vce1)의 값이 직류전원(1)의 전압 V+와 같이 같은 값으로되면, 불감시간 설정회로 (130)는, 그 시점으로부터 소정시간(t4) 경과 후에, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)을 고레벨로 하여 IGBT 7을 온한다. 이와 같이 불감시간 설정회로(130)는, IGBT 7을 오프하고 나서 IGBT 5가 온되기까지의 불감시간(td1=t1+t2) 및 IGBT 5가 오프하고 나서 IGBT 7이 온되기까지의 불감시간(td1=t3+t4)을 설정한다. 이상과 같이 불감시간 설정회로(130)는, 인버터회로(2)의 동작상태를 직류전원(1)의 전압과 제1스위칭소자의 양단전압 등에 의하여 검출하고, 인버터회로의 동작상태에 따라서 불감시간을 설정한다. 이 때문에, IGBT 5와 IGBT 7이 동시에 도통하는 일이 없이, 인버터회로(2)의 파괴를 방지할 수 있다.
또, 불감시간(td1)은, 부하에 상응하여 변동하는 인버터회로(2)의 동작상태에 따라서 설정되므로, 그 값은 부하에 대응한 적당한 값으로 설정되어, IGBT 5와 IGBT 7의 안정한 스위칭동작을 얻을 수 있다.
[실시예 20]
도 58에 실시예 20에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 58에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와 불감시간을 설정하는 불감시간 설정회로(132)등으로 구성되어 있다. 인버터회로(2)의 구성에 대하여는, 실시예 19의 것과 같으므로 여기서의 설명은 생략한다.
불감시간 설정회로(132)의 출력은 구동회로(9)에 접속되었고, 구동회로(9)는, 인버터회로(2)내의 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속된다.
다음에, 본 실시예의 유도가열조리기의 동작에 대하여, 도 59를 사용하여 그 동작을 설명한다.
도 59에 있어서, IGBT 7의 게이트이미터간 전압(vge2)이 0V로 되어 IGBT 7이 오프되면 불감시간 설정회로(132)는, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)이 0V로 되고 나서 소정시간 td2동안 IGBT 5와 IGBT 7이 동시에 오프되게 하는 오프신호를 구동회로(9)에 출력한다. 구동회로(9)는 이 오프신호를 받아서, 시간 td2동안, IGBT 5와 IGBT 7를 동시에 오프한다. 시간 td2 경과 후, 불감시간 설정회로(132)는 오프신호의 출력을 정지하고, 이에 따라 구동회로(9)는, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)을 0V에서 고레벨로 IGBT 5을 온 하고, 소정의 도통시간 경과후, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)을 고레벨에서 0V로 IGBT 5를 오프로 한다. IGBT 5가 오프한다. IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)이 0V으로 되면, 불감시간 설정회로(132)는, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)이 0V로 되고나서 소정시간 td2동안, IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프되게 하는 오프신호를 구동회로(9)에 출력하고, 구동회로(9)는 이 오프신호를 받아서, 시간 td2동안, IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프한다. 시간 td2 경과 후, 불감시간 설정회로는 오프신호의 출력을 정지하고, 이에 따라, 구동회로(9)는 IGBT 7의 게이트이미터간 전압(vge2)을 0V에서 고레벨로하여 IGBT 7을 온한다. 그 다음, 소정의 도통시간 경과 후, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)을 고레벨에서 0V으로하여, IGBT 7을 오프한다. 이러한 동작을 반복한다.
이와 같이 불감시간 설정회로(132)는, 인버터회로(2)의 동작상태 검출수단을 사용하는 일이 없이, IGBT 7이 오프하고 나서 IGBT 5가 온하기까지의 불감시간을 시간 td2로 설정하고, IGBT 5가 오프하고 나서 IGBT 7이 동시에 도통하는 일이 없어서, 염가의 회로를 사용하여 인버터회로(2)의 파괴를 방지할 수 있다.
[실시예 21]
다음으로 실시예 21에서의 유도가열조리기를 설명한다. 본 실시예의 유도가열조리기는 도 58에 도시한 실시예 20의 것과 같은 구성으로 되어 있고, 불감시간 설정회로의 동작이 실시예 20과는 다르다.
다음에 유도가열조리기의 동작에 대하여, 도 60, 도 61을 사용하여 설명한다.
도 60은, 입력전력(pin)이 작을 경우에서의 IGBT 5와 IGBT 7의 각부 동작파형이다 도 60에 도시한 바와 같이 IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)이 0V으로되어, IGBT 7오프하면, 불감시간 설정회로(132)는, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)이 0V로 되고나서 소정시간 td3동안, IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프하는 신호를 구동회로(9)에 출력하고, 구동회로(9)는, 이 신호를 받아서 IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프한다. 시간 td3이 경과하면, 불감시간 설정회로(132)는, 양 스위칭소자(5, 7)를 오프하는 신호의 출력하는 것을 정지한다. 구동회로(9)는, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)을 0V에서 고레벨로하여 IGBT 5를 온하여, 소정의 도통시간후에, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)을 고레벨에서 0V으로하여 IGBT 5를 오프한다.
여기서, 시간 td3은 다음과 같이 설정되어 있다. 즉, 도 60에 도시한 바와 같이, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)이 0V로 되어, IGBT 7이 오프한 다음에는, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)은 서서히 감소하여 작아진다. 입력전력 (pin)이 작을 경우, 도면에 도시한 바와 같이, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 (vce1)은, 0V까지는 감소하지 않고, 감소도중에 있어서 극소치를 갖도록 역으로 증가한다. 시간 td3은, IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전압(vge2)이 0V으로 된 시점에서, IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압(vce1)의 값이 극소값으로 되는 시점까지의 시간으로 설정되어 있다. 그 다음, IGBT 5의 게이트이미터간 전압(vge1)이 0V로되어 IGBT 5가 오프되면, 불감시간 설정회로(134)는, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)이 0V로 되고나서 시간 td2 동안, IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프하는 신호를 구동회로(9)에 출력한다. 구동회로(9)는, 이 신호를 받아서 IGBT 5와 IGBT 7을 동시에 오프한다. 시간 td2이 경과하면, 구동회로(9)는, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압 (vge2)을 0V에서 고레벨로 하여 IGBT 7을 온한다. 그 다음, 소정의 도통시간 경과후에, IGBT 7의 게이트-이미터간 전압(vge2)을 고레벨에서 0V로하여 IGBT-7을 오프한다. 계속하여, 상기 동작을 반복한다. 여기서, 시간 td2은, IGBT 5의 게이트-이미터간 전압(vge1)이 0V된 시점에서 IGBT 7의 콜렉터-이미터간 전류(ic2)가 마이너스전류[IGBT 7 내장 프리-휠 다이오우드(free-wheel diode) 전류]로 되는 기간이 대략 중간시점까지의 기간으로 설정되어 있다. 이와 같이, 불감시간 설정회로(132)는, 인버터회로(2)의 동작상태 검출수단을 이용하는 일이 없고, IGBT 7이 오프되고나서 IGBT 5가 온되기까지의 불감시간을 시간 td3으로 설정하고, IGBT 5가 오프하고 나서 IGBT 7이 온되기까지의 불감시간을 시간 td2로 설정하여, 시간 td2 및 td3을 각각 다른 가장 적합한 값으로 한다. 따라서, 염가의 회로를 사용하여, IGBT 5와 IGBT 7의 동시도통에 의한 인버터회로(2)의 파괴를 방지할 수 있음과 동시에, IGBT 5와 IGBT 7의 최적 스위칭동작을 실현할 수 있다.
도 61은 실시예 20에 나타낸 유도가열조리기에 있어서의 입력전력(pin)이 작을 경우의 IGBT 5 및 IGBT 7의 각부의 전압파형을 나타내고 있다. 입력전력(pin)이 작을 경우에는, IGBT 5가 온되기 직전에는 전압(vce1)이 0V로 되지 않고 잔존하기 때문에 이 잔존전압을 단락(short-circuited)하는 동작방식으로 된다. 본 실시예에서는, 이 때의 단락전압을 최소값으로 할 수 있으므로, 도 61에 나타내는 경우에 비하여, IGBT 5에서의 전력손실과 잡음의 발생을 작게 할 수 있다.
또한, 상기한 실시예 15∼실시예 21에서의 인버터회로(2)의 구성에 대하여 제1공진커패시터(6)의 접속은 도 44에 도시한 바와 같이 가열코일(4)과 병렬로 접속하여도 좋고, 동일하게 실시할 수 있다. 또, 도 45에 도시한 바와 같이, 공진커패시터를 가열코일(4)과 IGBT 5의 양쪽으로 병렬 접속하여도 좋다. 또, 직류전원 (1)과 가열코일(4)과 IGBT 5의 접속은, 도 46에 도시한 바와 같이 직류전원(1)의 양극측에 IGBT 5를 접속하고, 직류전원(1)의 음극측에 가열코일(4)을 접속하는 구성이라도 좋다. 또, IGBT 7과 제2공진커패시터(8)의 직렬회로의 접속은, 도 47에 도시한 바와 같이 IGBT 5와 병렬로 접속하여도 좋다. 또, 제1스위칭소자를 도 48에 도시한 바와 같이 역전류저지형의 소자로 구성하여도 좋다. 또한 실시예 2에서, 나타낸 인버터회로와 같이 구성하여도 좋다.
[실시예 22]
도 62에 실시예 22에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내었다. 도 62에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와 인버터회로(2)내의 제1스위칭소자의 도통하기 직전의 전압을 검출하는 von1검지회로(211)등을 포함하고 있다.
인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일의 타단과 직류전원(1)의 음극과에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로와, 제1공진커패시터 (6)와 병렬로 접속되는 제3공진커패시터(209)와 계전기(RL)(210)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다. 제3공진커패시터(209)와 계전기(210)와는, 제1공진커패시터 (6)의 용량을 바꾸는 제1공진커패시터 전환수단을 구성하고 있다.
IGBT 5의 콜렉터에는 인버터회로의 동작상태 검출수단인 von1검지회로(211)의 입력이 접속되어, von1검지회로(211)의 출력은 계전기(210)와 구동회로(9)에 접속된다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다. 정격소비전력으로 유도가열조리기의 동작이 개시하면 구동회로(9)는, 일정주파수의 아래서 정격소비전력에 대응하는 도통비로 IGBT 5와 IGBT 7을 번갈아 도통하여 인버터회로 (2)를 동작시키고, von1검지회로(211)는, IGBT 5가 온되기 직전의 IGBT 5의 콜렉터-이미터간 전압 von1(이후,「잔존전압」이라 함.)를 검출한다. 이때의 인버터회로(2)의 각부의 파형은 도 63에 도시한 바와 같이 된다. 이 경우, 잔존전압 (von1)은 0V로 되어, von1검지회로(211)는 von1을 검출하지 않는다. von1검지회로 (211)는 잔존전압(von1)을 검출하지 않을때는 계전기(210)를 계속 온한다.
이 상태에서 입력전력이 작아지면, 인버터회로(2)의 동작파형은 도 64에 도시한 바와 같이 된다. 즉, IGBT 5의 온되기 직전의 콜렉터-이미터간 전압에 있어서 잔존전압(von1)은 0V까지 저하하지 않는다. 이 때문에, von1검지회로(211)는, 잔존전압(von1)을 검출한다. 또한, 이 잔존전압(von1)은, 표면에 냄비를 도포한 자성냄비(이후, 구리피복 냄비(copper-clad pan) 이라 함) 등 특정한 종류의 것일때도 발생한다. von1검지회로(211)가 잔존전압(von1)을 검출하면, von1검지회로 (211)는, 먼저, 구동회로(9)에 인버터회로를 정지시키기 위한 제어신호를 출력하고, 구동회로(9)는 이 제어신호를 받아서 인버터회로(2)의 동작을 정지시킨다. 인버터회로(2)가 정지하면, von1검지회로(211)는 계전기(210)를 오프하기 위한 제어신호를 출력하여, 계전기(20)를 오프한다. 이에 따라, 제3공진커패시터(209)는 인버터회로(2)로부터 분리된다. 그 결과, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하는 공진커패시터(이후,「기능적 제1공진커패시터」이라고 함)는 제1공진커패시터(6)와 제3공진커패시터(9)가 병렬로 접속된 것에서, 제1공진커패시터(6)만이 바뀐다. 이러한 경우, 기능적 제1공진커패시터의 용량은 작아지므로, 인버터회로(2)의 각부의 파형은, 도 65에 도시한 바와 같이 되어, 입력전력이 작아도 잔존전압(von1)의 발생은 없어진다.
이와 같이, 입력전력이 작아졌을 경우나 부하가 특정한 종류의 경우에 발생하는 잔존전압(von1)을 von1 검지회로(211)가 검출하면, 기능적 제1공진커패시터는, 제1공진커패시터(6)와 제3공진커패시터(9)가 병렬로 접속된 것에서 제1공진커패시터(6)만이 바뀌어서 그 용량을 작게 한다. 이에 따라, 인버터회로(2)는 잔존전압(von1)이 발생하지 않는 상태에서 동작할 수 있고, IGBT 5에서의 전력손실과 잡음을 저감할 수 있다.
[실시예 23]
도 66은 실시예 23에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 66에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와 인버터회로(2)내의 스위칭소자의 도통시간을 검출하는 von1검지회로(211)를 포함하고 있다.
인버터회로(2)는, 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속하는 가열코일(4)과 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬로 접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로와, 제2공진커패시터 (8)와 병렬로 접속되는 제4공진커패시터(212)와 계전기(213)와의 직렬회로로 구성되어 있다.
제4공진커패시터(212)와 계전기(213)는, 제2공진커패시터(8)의 용량을 바꾸는 제2공진커패시터 전환수단을 구성하고 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다. 기본적인 동작은 상기 실시예 22와 같다.
인버터회로(2)의 동작에 있어서, 제2스위칭소자(7)와 직렬회로를 이루는 공진커패시터(이후,「기능적 제2공진커패시터」라 함)의 용량이 커지면, 잔존전압 (von1)의 발생을 검출하여, 잔존전압의 발생을 검출하였을 경우에 계전기(213)를 온시키도록, 제어신호를 계전기(213)에 출력하고, 잔존전압의 발생을 검출하지 않을 경우에는 계전기(213)를 오프시키도록 계전기(213)에 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 잔존전압이 발생하였을 때는, 제4공진커패시터(212)는 인버터회로(2)에 접속되기 때문에 기능적 제2공진커패시터의 용량은 증가하여, 잔존전압이 발생하지 않을 때에는, 제4공진커패시터(212)가 인버터회로에서 분할되기 때문에, 기능적 제2공진커패시터의 용량은 감소한다.
이와 같이, von1검지회로(211)가, 입력전력이 작아졌을 경우나 또는 부하가 구리피복 냄비 등의 특정한 종류의 경우 등에 발생하는 잔존전압을 검출하면, 기능적 제2공진커패시터를, 제2공진커패시터(8)만으로부터 제2공진커패시터(8)와 제4공진커패시터(212)와의 병렬로 접속된 것으로 바꾸어서, 그 용량을 크게 한다. 이 때문에, 인버터회로(2)는, 잔존전압(von1)이 발생하지 않는 상태에서 동작할 수 있고, IGBT 5에 있어서의 전력손실과 잡음을 저감할 수 있다.
[실시예 24]
도 67은 실시예 24에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 67에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와 인버터회로(2)내의 스위칭소자의 도통직전의 전압을 검출하는 von1검지회로(211)등을 포함하고 있다.
인버터회로(2)는, 가열코일 전환수단을 구성하는 코일(214)과 계전기(215)를 개재하여 직류전원(1)의 양극에 일단을 접속하는 가열코일(4)과, 가열코일(4)의 타단과 직류전원(1)의 음극에 접속되는 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5와, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되는 제1공진커패시터(6)와, 가열코일(4)과 병렬접속되는 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)와의 직렬회로 등으로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다. 기본적인 동작은, 상시 실시예 22와 같다.
인버터회로(2)의 동작에 있어서, 공진코일의 인덕턴스(inductance)가 커지면, 잔존전압(von1)은 작아진다. 따라서, 본 실시예의 경우, von1검지회로는, 잔존전압(von1)의 발생을 검출하여, 잔존전압(von1)의 발생을 검출하지 않는 경우에는 계전기(215)가 스위치(S1)를 오프하도록 제어신호를 계전기(213)에 출력하여 잔존전압(von1)의 발생을 검출하였을 경우에는 스위치(S2)를 오프하도록 계전기(213)에 제어신호를 출력한다. 이에따라, 잔존전압(von1)이 발생하였을 때에, 코일(214)은, 인버터회로(2)에 접속되기 때문에, 공진코일의 인덕턴스값은 커지게 된다.
이와 같이, 입력전력이 작아졌을 경우나, 부하가 구리피복 냄비 등의 특정한 종류의 등에서 발생하는 잔존전압(von1)을 von1검지회로(211)가 검출하면, 공진코일을 가열코일(4)만으로 가열코일(4)과 코일(214)의 직렬로 접속된 것으로 바꾸어서, 그 인덕턴스를 크게 한다. 이에 따라, 인버터회로(2)는, 잔존전압(von1)이 발생하지 않는 상태에서 동작할 수 있으며, IGBT 5에 있어서의 손실과 잡음을 저감할 수 있다.
[실시예 25]
도 68은 실시예 25에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 68에 있어서, (216)은 유도가열조리기본체이고, (217)은 유도가열조리기 (216)의 상판(top plate)이며, 상판(217) 위에는 부하인 냄비(218)가 놓여 있다. 유도가열조리기(216)의 내부에는, 가열코일(204)이 가열코일베이스(219)위에 고정되어 있고, 가열코일베이스(219)는 갭전환(gap changing) 수단인 갭조정장치(gap adjusting untt)(220)에 부착되어 있다. 갭조정장치(220)는 전동기에 의하여 구동된다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다. 기본적인 동작은, 상기 실시예 22와 같다.
인버터회로(도시하지 않음)의 동작에서, 가열코일(204)과 냄비(218)와의 간극인 갭(gap)(d)이 커지면, 잔존전압(von1)은 작아진다. 본 실시예의 경우, 잔존전압(von1)이 발생하였을 경우에 갭조정장치(220)는 가열코일(204)과 냄비(218)와의 간극인 갭(d)을 크게 한다.
이와 같이, 유도가열조리기(216)의 내부에 설치된 von1검지회로(도시하지 않음)가 입력전력이 작아졌을 경우 또는, 부하가 구피피복 냄비와 같은 특정한 종류의 경우 등에 발생하는 잔존전압(von1)을 검출하여, 갭조정장치(220)에 의하여 갭(d)이 커지기 때문에, 인버터회로는, 잔존전압(von1)이 발생하지 않는 상태에서 동작할 수 있으며, 스위칭소자(도시하지 않음)에서의 손실과 잡음을 저감할 수 있다.
[실시예 26]
도 69는 실시예 26에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 69에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와, 입력전력의 설정값을 입력하기 위한 입력설정부(221)등을 포함하고 있다. 인버터회로(2)는, 상기 실시예 22와 같다. 입력설정부(221)는, 계전기(210)와 구동회로(9)에 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그 동작을 설명한다.
입력설정부(221)에서 설정된 입력전력이 미리 설정되어 있는 소정값보다 클 경우, 입력설정부(221)는, 계전기(210)를 온한다. 이에 따라, 커패시터(209)가 인버터회로와 접속되어, 기능적 제1공진커패시터의 용량값이 커진다. 동시에, 입력설정부(221)는 구동회로(9)에 대하여 입력설정값에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는, 입력설정부(221)의 출력전압에 따라서, 일정주파수의 아래서 설정된 입력전력에 대응하는 도통비로 IGBT 5와 IGBT 7을 번갈아 도통함에 따라 인버터회로(2)를 동작시킨다.
입력설정부(221)에서 설정되는 입력전력이 미리 설정되어 있는 소정값보다 작을 경우, 입력설정부(221)는, 계전기(210)를 오프한다. 이에 따라, 커패시터 (209)가 인버터회로에서 분리되어, 기능적 제1공진커패시터의 용량값은, 입력전력이 소정값보다 클 경우에 비하여 작아진다. 동시에, 구동회로(9)에 대하여 입력설정값에 상응한 전압을 출력한다. 구동회로(9)는 입력설정부(221)의 출력전압에 기초하여, 일정주파수의 아래서 설정된 입력전력에 대응하는 도통비로 IGBT 5와 IGBT 7를 번갈아 도통함으로써 인버터회로(2)를 동작시킨다.
실시예 22에서 설명한 바와 같이, 입력전력이 작을 경우, 잔존전압(von1)은 커진다. 또, 가열코일(4)과 공진회로를 형성하는 기능적 제1공진커패시터의 용량을 작게함으로써, 이 때 발생하는 잔존전압(von1)의 크기를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 있어서는, 입력설정회로(221)에서 설정되는 입력전력이 작을 경우, 기능적 제1공진커패시터의 용량을 작게함에 따라, 잔존전압(von1)이 발생을 억제할 수 있으며, 또는 잔존전압(von1)이 발생하여도 그 크기를 억제할 수 있으므로, IGBT 5에 있어서의 손실과 잡음을 저감할 수 있다.
[실시예 27]
도 70은 실시예 27에 있어서의 유도가열조리기의 회로구성도를 나타내고 있다. 도 70에 있어서, 유도가열조리기는, 직류전원(1)으로부터의 직류를 고주파전류로 변환하는 인버터회로(2)와, 인버터회로(2)를 구동하는 구동회로(9)와 부하를 검출하는 부하검출회로(226) 등을 포함하고 있다.
인버터회로(2)는, 바깥쪽으로 2단자와 안쪽으로 1단자인 합계 3단자의 가열코일(223)을 구비하여, 가열코일(223)의 바깥쪽의 2단자는 각기 계전기 224와 계전기 225를 통해 직류전원(1)의 양극에 접속된다. 가열코일(223) 안쪽의 일단은 제1스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 5의 콜렉터단자에 접속되었고, IGBT 5의 이미터단자는 직류전원(1)의 음극에 접속되어 있다. 제1공진커패시터(6)는 가열코일(223)과 공진회로를 형성하도록 IGBT 5와 병렬로 접속되어 있고, 제2스위칭소자인 역도통다이오우드 내장 IGBT 7과 제2공진커패시터(8)의 직렬회로는, 가열코일 (223)과 병렬로 접속되어 있다.
부하검출회로(226)는, 자기스위치를 가지고 있으며, 구동회로(9)의 입력에 접속되어 있다. 구동회로(9)의 출력은 IGBT 5의 게이트단자와 IGBT 7의 게이트단자에 각기 접속되어 있다.
이상과 같이 구성된 유도가열조리기에 대하여 그동작을 설명한다.
자기스위치로 구성된 부하검출회로(226)는, 부하의 자성/비자성을 판별한다.인버터회로(2)는 자성부하인 경우, 계전기 224는 온되고 계전기 225는 오프된 상태에서 동작하며, 비자성부하인 경우, 계전기(224)는 오프되고, 계전기(225)는 온된 상태에서 동작한다.
부하가 장착된 상태에서의 가열코일(223)의 인덕턴스는, 부하가 자성부하의 경우보다 비자성의 경우가 작아진다.
본 실시예의 인버터회로(2)에 있어서는, 자성부하의 경우, 계전기 224는 온되고, 계전기 225는 오프되어 있으므로, 인버터회로(2)에 접속되는 가열코일(223)일부의 인덕턴스는 작아진다. 또, 비자성부하인 경우, 계전기(224)는 오프되고, 계전기(225)는 온되므로 인버터회로(2)에 접속되는 가열코일(223) 일부의 인덕턴스는 커진다. 즉, 부하가 자성부하, 비자성부하의 어느 경우에서도, 부하가 장착되어 있는 상태에서의 가열코일(223)의 인덕턴스는 대략 같은 값으로 제어되기 때문에, 부하가 자성부하의 경우에 입력전력이 충분히 얻을 수 없는 문제나, 부하가 비자성부하인 경우에 인버터회로(2)의 동작전압 및 전류가 과대하게 되는 등의 문제를 해결할 수 있다.
상기한 실시예에서, 기능적 제1공진커패시터의 용량, 기능적 제2공진커패시터의 용량, 가열코일의 인덕턴스, 갭의 길이 등으로 된 인버터 정수(定數)의 전환은, 상기한 실시예와 같이 2단계 전환일 필요는 없고, 3단계 전환, 혹은 그 이상이라도 좋다.
또, 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 설명하여 왔으나, 그 밖의 많은 변형례나 수정 또는 이용에 대한 것은 당업자에게 명백한 것이므로, 본 발명은 여기서의 공개설명에 의하여 제한되는 것은 아니고, 첨부한 특허청구의 범위에서만 제한된다.

Claims (33)

  1. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위하여 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간의 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  2. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해, 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율의도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 고주파 인버터에 입력되는 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 입력전류 검출수단의 출력에 상응하여 상기 제1 및 제2스위칭소자의 상기 도통비를 제어함을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입력전류의 크기를 설정하는 입력설정수단을 더 포함하며, 상기 제어수단은 상기 입력설정수단의 출력에 상응하여 상기 제1 및 제2스위칭소자의 상기 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 입력전류가 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통시간에 상응하여 설정된 소정범위 내에 있도록, 상기 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  5. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 제1스위칭소자의 양단전압을 검출하는 제1스위칭소자 전압검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 제1스위칭소자 전압검출수단의 출력에 기초하여, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  6. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자와의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 제2스위칭소자의 양단전압을 검출하는 제2스위칭소자 전압검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 제2스위칭소자 전압검출수단의 출력에 기초하여, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1스위칭소자의 양단전압을 검출하는 제1스위칭소자전압검출수단을 더 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 제1스위칭소자의 양단전압이 상기 제2스위칭소자의 양단전압에 상응하여 설정된 소정범위내에 있도록, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1스위칭소자의 양단전압을 검출하는 제1스위칭소자전압검출수단과, 상기 제1스위칭소자의 양단전압과 상기 제2스위칭소자의 양단전압의 전압차를 검출하는 감산수단을 더 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 감산수단의 출력이 소정값 이하가 되도록 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  9. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 코일에 흐르는 전류를 검출하는 코일 전류검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 코일 전류검출수단의 출력에 기초하여 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어함을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  10. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는 제2공진커패시터와, 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 제1스위칭소자의 전류를 검출하는 제1스위칭소자 전류검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 제1스위칭소자 전류검출수단의 출력에 기초하여 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  11. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는 제2공진커패시터와, 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 제2스위칭소자의 전류를 검출하는 제2스위칭소자 전류검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 제2스위칭소자 전류검출수단의 출력에 기초하여 양 스위칭소자의 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통시간에 상응하여 설정된, 상기 제2스위칭소자에 흐르는 전류의 소정범위내에서, 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  13. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 부적정부하를 검출하는 부적정부하 검출수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 부적정부하 검출수단이 부적정부하를 검출하였을 경우에, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 고주파 인버터의 동작상태를 검출하는 동작상태 검출수단을 더 포함하며, 상기 부적정부하 검출수단은, 상기 동작상태 검출수단으로부터의 출력에 기초하여 부적정부하를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 동작상태 검출수단은, 상기 고주파 인버터로의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단과, 상기 제1스위칭소자의 전압을 검출하는 제1스위칭소자 전압검출수단을 포함하며, 상기 부적정부하 검출수단은, 상기 입력전류 검출수단에 의해 검출되는 입력전류값과, 상기 제1스위칭소자 전압검출수단으로 검출되는 전압값에 기초하여, 부적정부하를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 동작상태 검출수단은, 고주파 인버터로의 입력전류를 검출하는 입력전류 검출수단과 제2스위칭소자의 전압을 검출하는 제2스위칭소자 전압검출수단을 포함하며, 상기 부적정부하 검출수단은, 상기 입력전류 검출수단에 의해 검출되는 입력전류값과, 상기 제2스위칭소자 전압검출수단으로 검출되는 전압값에 기초하여, 부적정부하를 검출하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  17. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 고주파 인버터를 기동시키기 위한 기동신호 및 상기 고주파 인버터를 정지시키기 위한 정지신호를 출력하는 기동/정지수단등을 포함하며, 상기 제어수단은 상기 기동/정지수단으로부터 상기 기동신호가 입력된 다음, 소정시간 지연시켜서 상기 제1 및 제2스위칭소자를 기동시키는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  18. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위하여 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터를 포함하며, 상기 직류전원은, 상용전원 상기 상용전원으로부터의 출력을 정류하는 정류기, 및 상기 정류기의 출력에 접속되는 평활커패시터로 구성되고, 상기 상용전원의 전원상태를 감시하는 상용전원 감시수단을 가지며, 상기 제어수단은, 상기 상용전원 감시수단이 상기 상용전원의 이상 상태를 검출하였을 경우, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  19. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위하여 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 고주파 인버터가 기동할 때에, 소정의 최소 입력전력으로부터 서서히 입력전력을 증가시키기 위한 신호를 출력하는 소프트기동수단을 포함하며,상기 제어수단은, 상기 소프트기동수단의 출력에 기초하여, 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 소프트기동수단은, 상기 고주파 인버터의 입력전력을 설정하는 입력설정수단과, 이 입력설정수단의 출력에 기초하여 설정된 기준전압까지 서서히 출력전압을 변화시키는 기준전압 설정수단과, 3각파를 발생하는 발진수단과, 상기 기준전압 설정수단의 출력과 상기 발진수단의 출력 등을 비교하는 비교수단을 포함하며, 상기 제어수단은, 상기 비교수단의 출력에 기초하여 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통비를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  21. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 포함하며, 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통기간을 전환 할때에, 상기 제1 및 제2스위칭소자가 양쪽 모두 비도통으로 되는 기간인 불감시간을 설정한 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  22. 제21항에 있어서, 상기 고주파 인버터의 동작상태에 기초하여 상기 불감시간을 설정하는 불감시간 설정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  23. 제21항에 있어서, 상기 불감시간을 일정시간으로 설정한 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1스위칭소자의 도통기간의 종료시점에서 제2스위칭소자의 도통기간의 개시시점까지 동안의 불감시간과, 상기 제2스위칭소자의 도통기간의 종료시점에서 상기 제1스위칭소자의 도통기간의 개시시점까지의 불감시간과는 서로 다른 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  25. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 코일에 의하여 가열되는 부하에 대응하여 상기 제1공진커패시터의 용량을 변화시키는 제1공진커패시터 전환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  26. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 코일에 의하여 가열되는 부하에 대응하여 상기 제2공진커패시터의 용량을 변화시키는 제2공진커패시터 전환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  27. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 코일에 의하여 가열되는 부하에 대응하여 상기 코일의 인덕턴스를 변화시키는 코일 전환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  28. 직류전원에 일단을 접속한 코일과, 상기 직류전원에 대하여 상기 코일과 직렬로 접속된 제1스위칭소자와, 상기 코일과 공진회로를 형성하도록 접속된 제1공진커패시터와, 상기 코일 또는 제1스위칭소자와 병렬로 접속되는, 제2공진커패시터와 제2스위칭소자와의 직렬회로와, 일정주파수로 번갈아서 상기 제1 및 제2스위칭소자의 도통을 제어함과 동시에, 입력전력을 제어하기 위해 1주기의 길이에 대한 상기 제1스위칭소자의 도통시간 비율인 도통비를 변화시키는 제어수단을 가지는 고주파 인버터와, 상기 코일에 의하여 가열되는 부하에 따라서 상기 코일과 부하와의 간극의 길이를 변화시키는 갭 전환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  29. 제25항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 유도가열되는 부하를 검출하는 부하검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기.
  30. 제1항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1공진커패시터는, 상기 제2스위칭소자와 상기 제2공진커패시터와의 접속점에 그 일단이 접속된 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  31. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1공진커패시터의 용량은, 상기 제2공진커패시터의 용량보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  32. 제1항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제2스위칭소자는, 역도통다이오우드 내장 IGBT로 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  33. 제1항 내지 제28항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1스위칭소자는, 역도통저지형인 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
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