KR100324529B1 - 입력전압감지회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력전압감지회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력전압의 변동에 따라서 히터에 인가되는 과부하를 억제하기 위한 입력전압감지회로에 관한 것이다. 본 발명은 입력되는 교류전압을 감압하는 감압 트랜스와; 상기 트랜스의 출력을 인가받아 기준전압 이상에서 신호를 출력하는 스위칭수단과; 상기 스위칭수단의 출력 파형의 주기를 이용하여 입력된 교류전압의 크기를 판단하고, 히터의 출력 듀티비를 결정하는 제어수단과; 상기 제어수단의 출력 듀티비에 의해서 구동되는 히터를 포함하여 구성된다.

Description

입력전압감지회로{Input voltage detecting circuit}

본 발명은 입력전압감지회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력전압의 변동에 따라서 히터에 인가되는 과부하를 억제하기 위한 입력전압감지회로에 관한 것이다.

대부분의 전자기기는 외부에서 입력되는 교류전원을 정류시켜서 시스템에 필요한 동작전원을 만들어서 사용한다. 그래서 전자기기 내에는 외부에서 입력되는 교류전원을 정류시키기 위한 구성 및 정류된 전원을 시스템에 필요한 크기의 직류전원으로 변환시키는 구성 등이 갖추어지게 된다.

유도가열조리기는 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 코일(10)에서 발생하는 자력선(25)이 솥(20)을 통과할 때 와전류(15)가 흘러 솥 자체가 가열되는 방식에 의해서 취반 기능을 수행하고 있다. 상기 유도가열조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 상기 워킹코일(10)에 전류가 인가되면 자성체인 솥(20)은 유도(induction) 가열에 의하여 열이 가해지면서, 솥(20) 내부에서는 취반이 이루어지게 된다.

따라서 상기 유도가열조리기의 경우에는 자력선(25)을 발생시키기 위하여 일정크기의 고주파전압을 워킹코일(10)에 인가해야 하고, 이때 인가되는 고주파전압에 의해서 상기 워킹코일(10)은 약 1300W의 강한 화력을 갖게 된다.

또한, 유도가열조리기는 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 워킹코일(10) 외에 '보온'동작시에 가열원으로 이용되는 히터(30,40)를 구비하고 있다. 상기 히터는 솥(20)의 측면에 장착되는 사이드 히터(30)와, 솥(20)의 상부에 장착되는 탑 히터(40)로 구성된다.

즉, 취반이 행해지는 과정에서는 매우 높은 출력을 요구하므로, 상기 히터(30,40)와 워킹코일(10)이 함께 구동되어지고, '보온'공정이 행해지는 과정에서는 대부분 상기 히터(30,40)에 의한 출력으로 솥(20)의 온도를 유지시키는 것이다.

이러한 구성에 의한 출력으로 취반이 행해지는 유도가열조리기에서 상기 히터(30,40)는 외부로부터 밥솥 내부로 입력되는 교류전원에 직접 연결되어 일정크기의 출력을 발생시키고 있다.

도 3은 종래 유도가열조리기에서 히터의 제어 구성도를 도시하고 있다.

종래 유도가열조리기는 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 전원부(50)의 공급전원을 히터(70)에서 직접 입력하고, 상기 히터(70)는 제어부(60)의 제어에 의해서 구동이 이루어지도록 하고 있다.

따라서 외부로부터 전원이 입력되고, 유도가열조리기의 보온 또는 취반동작 수행명령이 입력되면, 상기 제어부(60)는 일정한 듀티비로 상기 히터(70)의 동작을 제어한다.

통상, 상기 히터(70)는 정격전원이 입력되었을때를 기준으로 해서 제품에서 필요로 하는 용량의 출력이 발생될 수 있도록 규격이 정해진다. 따라서 상기 제어부(60)의 제어에 의해서 구동이 시작되면, 외부 교류전압을 구동원으로 하여 정해진 용량의 출력을 발생시킨다.

이때, 히터(70)는, 입력전압의 크기와 무관하게 상기 제어부(60)로부터 일정한 듀티비에 의해서 제어를 받게되고, 따라서 히터(70)의 출력은 입력전압의 변동에 따라서 변화가 발생될 수 밖에 없다.

만일, 상기 제어부(70)로부터 일정한 듀티비로 제어되는 히터(70)에 정격전압이 인가되었을 경우 50W의 출력을 발생한다고 하면, 저전압이 인가될 경우에는 동일 듀티비 제어에 의해서 정격전압보다 낮은 출력이 발생될 수 밖에 없다. 또한, 고전압이 인가될 경우에는 동일 듀티비 제어에 의해서 정격전압보다 높은 출력이 발생될 수 밖에 없다. 즉, 상기 히터(70)의 출력에 변동이 발생될 수 밖에 없는 것이다.

따라서 종래의 유도가열조리기의 히터 제어는, 입력전압에 따라서 히터의 출력에 변동이 발생되었고, 이것으로 인하여 보온온도가 너무 낮게 되거나 또는 너무 높게 되는 문제가 발생되었다. 이렇게 보온온도가 설정되어 있는 목표온도에서 벗어나게 되면, 보온 중의 밥의 질이 떨어질 수 밖에 없고, 결과적으로 제품에 대한 신뢰도를 떨어뜨렸다.

따라서 본 발명의 목적은, 입력전압의 크기를 감지하여 히터 출력이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있는 유도가열조리기의 입력전압감지회로를 제공함에 있다.

도 1은 유도가열조리기의 가열 원리도,

도 2는 유도가열조리기의 단면도,

도 3은 종래 유도가열조리기의 히터 제어 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 입력전압감지회로도,

도 5는 본 발명을 이용했을때, 입력전압에 따라 나타나는 출력 파형도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유도가열조리기의 입력전압감지회로는, 입력되는 교류전압을 감압하는 감압 트랜스와; 상기 트랜스의 출력을 인가받아 기준전압 이상에서 신호를 출력하는 스위칭수단과; 상기 스위칭수단의 출력 파형의 주기를 이용하여 입력된 교류전압의 크기를 판단하고, 히터의 출력 듀티비를 결정하는 제어수단과; 상기 제어수단의 출력 듀티비에 의해서 구동되는 히터를 포함하여 구성된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유도가열조리기의 입력전압감지회로에 대해서 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 입력전압감지회로의 구성도이다.

본 발명의 유도가열조리기의 입력전압감지회로는, 조리기 내부로 입력된 교류전압(100)을 변압하는 트랜스(110)와, 상기 트랜스(110)의 출력전압(A)을 정류하는 정류회로(120)와, 상기 정류회로(120)의 출력전압에 의해서 구동되는 마이크로컴퓨터(130)를 포함한다.

또한, 본 발명의 입력전압감지회로는, 상기 트랜스(110)에서 변압된 전압을 분압하는 저항(R1,R2)과, 상기 저항을 통해 인가되는 전압의 충방전을 수행하는 콘덴서(C1)와, 그리고 상기 저항과 콘덴서(C)에 의해 결정된 전압에 의해서 온/오프 동작하는 트랜지스터(Q1)를 포함한다. 그리고 상기 마이크로컴퓨터(130)는, 상기 트랜지스터(Q1)의 온동작에 따른 하이신호를 입력하고, 상기 하이신호가 유지되는 시간에 따라서 입력전압의 크기를 감지한다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 입력전압감지회로의 동작에 대해서 설명한다.

외부로부터 제품 내부로 입력되는 교류전원(100)은, 감압 트랜스(110)에 의해서 소정크기로 감압(A)된다. 상기 트랜스(110)에 의해서 감압된 전압(A)은, 정류회로(120)에서 정류된 후, 마이크로컴퓨터(130)의 구동전원으로 인가된다.

한편, 상기 트랜스(110)에서 감압된 전압(A)은, 저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)를 통해서 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가된다.

상기 트랜지스터(Q1)는 통상, 동작전압보다 큰 전압이 인가되면, 턴-온되는스위칭소자이다. 따라서 상기 저항과 콘덴서를 통해서 인가되는 전압(A)이 상기 트랜지스터(Q1)의 동작 전압보다 이상 크기에서 상기 트랜지스터(Q1)를 도통시킨다. 따라서 상기 트랜지스터(Q1)를 도통시키는 동작전압이 본 발명에서는 기준전압(V)으로 작용하고 있다.

만약, 상기 저항(R1,R2)과 콘덴서(C1)를 통해서 인가되는 전압(A)에 의해서 상기 트랜지스터(Q1)가 도통되면, 상기 저항(R3)을 통해서 공급되는 전압이 그라운드 전위로 흐르게 되면서, 상기 마이크로컴퓨터(130)의 입력단자(P1)로 로우신호가 인가된다.

상기 마이크로컴퓨터(130)는, 상기 입력단자(P1)로 로우신호가 인가되는 시간(t)을 계수한다. 이때 계수된 시간(t)은, 저전압일수록 낮은 시간으로 나타나고, 고전압일수록 높은 시간으로 나타난다. 물론, 상기 시간(t)에 따른 입력전압의 크기를 추정하기 위해서, 미리 입력전압의 크기에 따른 시간(t)을 설정하는 작업이 필요하다.

이렇게 계수된 시간(t)이 어느 범위(고전압 또는 저전압 또는 정격전압)에 포함되는 지를 마이크로컴퓨터(130)는 판단하고, 판단된 입력전압의 크기에 따라서 히터의 동작을 위한 듀티비를 제어한다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 트랜지스터(Q1)가 일정한 기준전압(V) 이상에서 턴-온 되면서, 상기 마이크로컴퓨터(130)의 입력단자(P1)는 로우신호가 인가되도록 하고 있다. 그리고 상기 트랜지스터(Q1)에 인가되는 전압이 기준전압(V) 이하에서는, 상기 트랜지스터(Q1)가 오프 상태를 유지하면서, 상기마이크로컴퓨터(130)의 입력단자(P1)에 하이신호가 인가되도록 설계되었다.

이때, 입력전압의 전체 주기(T)는 일정하지만, 상기 마이크로컴퓨터(130)의 입력단자(P1)에 하이신호 또는 로우신호가 인가되는 시간은 도 5에 도시되고 있는 바와 같이, 입력전압의 크기에 따라서 다르게 나타난다.

따라서 상기 마이크로컴퓨터(130)는 상기 입력단자(P1)에 하이신호 또는 로우신호가 입력되는 시간에 따라서 조리기 내부의 교류전압 크기를 추정한다. 그리고 추정된 전압 크기에 따라서 히터의 출력 듀티비를 제어하는 신호를 출력한다.

만일, 조리기 내부 입력전압이 저전압일때, 히터의 출력 듀티비를 정격전압시보다 크게 제어하여, 히터의 총 출력은 정격시의 크기와 동일하게 제어한다. 그리고 조리기 내부 입력전압이 히터의 파손을 유발할 정도로 매우 높은 고전압일때는, 히터의 파손을 방지하기 위해서 히터의 동작을 정지시킨다. 또한, 조리기 내부 입력전압이 히터의 동작에 관계없는 크기의 고전압인 경우에는, 상기 히터의 출력 듀티비를 정격전압시보다 작게 제어하여, 히터의 총 출력은 정격시의 크기와 동일하게 제어한다.

또한, 조리기 내부 입력전압이, 매우 낮은 저전압임으로 인해서, 워킹코일의 스위칭소자인 IGBT에 손상을 입힐 우려가 있을때, 시스템이 동작을 하지 않도록 차단시킨다.

즉, 본 발명은 외부 교류전원에 의해서 직접 구동되는 히터가 필요 이상의 출력을 내어 보온온도를 너무 높이거나 또는 히터가 낮은 출력을 내어 보온온도를 너무 낮추는 등의 문제를 해결하기 위한 것이다. 따라서 외부에서 입력되는 교류전원 크기를 감지하고, 입력된 교류전원의 크기에 따라서 히터의 출력 듀티를 조절하도록 한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서, 상기 일정한 기준전압 이상에서 동작하는 스위칭소자를 트랜지스터(Q1)를 이용하고 있지만, 꼭 트랜지스터로 한정할 필요는 없고, 기준전압 이상에서 동작이 가능한 전기소자라면 사용 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 입력전압감지회로는, 입력전원의 크기에 따라서 히터의 출력 듀티를 조절하므로서, 항상 히터가 정격 출력을 발생하도록 한다. 따라서 히터의 이상 출력으로 인한 보온온도의 상승, 하강을 방지하여, 소비자가 항상 맛있는 밥을 먹을 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 고전압 인가시 히터의 이상 과열로 인한 히터의 손상을 방지하므로서, 제품에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력되는 교류전압을 감압하는 감압 트랜스와;

   상기 트랜스의 출력을 인가받아 기준전압 이상에서 신호를 출력하는 스위칭수단과;

   상기 스위칭수단의 출력 파형의 주기를 이용하여 입력된 교류전압의 크기를 판단하고, 히터의 출력 듀티비를 결정하는 제어수단과;

   상기 제어수단의 출력 듀티비에 의해서 구동되는 히터를 포함하여 구성되는 유도가열조리기의 입력전압감지회로.