KR100505249B1 - 인버터 전자레인지 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 출력을 제어하는 마이컴의 오동작으로 인해 정상출력범위를 초과하는 표준펄스가 생성된 경우 인버터 회로의 동작을 차단함으로써 소자의 파손을 방지하고 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 인버터 전자레인지 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상용 교류전원으로부터 공급된 입력전원을 이용하여 다수개의 스위칭 소자를 스위칭 구동함으로써 고출력의 마그네트론 구동전원을 생성하는 스위칭부와, 사용자의 조리명령에 대응하여 상기 마그네트론이 구동되도록, 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 표준펄스를 생성 및 출력하는 마이컴과, 상기 표준펄스 및 상기 입력전원의 전류레벨에 따라 스위칭 동작을 위한 구동신호를 생성하여 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부와, 상기 마이컴에서 출력되는 표준펄스가 상기 마그네트론의 정상 활성화 출력범위를 초과하는지 여부를 판단하여, 초과하는 경우 상기 스위칭부의 동작이 중지되도록 상기 인버터 제어부로 제어신호를 전달하는 인버터 차단부를 포함하여 구성되어, 상기 인버터 회로의 스위치 소자 및 마그네트론의 파손을 방지할 수 있으므로 제품의 내구성 및 신뢰성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

Description

인버터 전자레인지 및 그 제어방법{Inverter microwave oven and controlling method for the same}

본 발명은 인버터 전자레인지 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 마그네트론의 출력을 제어하는 마이컴의 오동작으로 인해 정상출력범위를 초과하는 표준펄스가 생성된 경우 인버터 회로의 동작을 차단함으로써 소자의 파손을 방지하고 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 인버터 전자레인지 및 그 제어방법에 관한 것이다.

도 1 은 통상의 전자레인지(M)의 외관을 도시한 도면이고, 도 2 는 종래 발명의 인버터 전자레인지의 구성도를 도시한 도면으로서, 이를 참조로 하여 종래 발명의 인버터 전자레인지의 구조 및 구동원리를 살펴보면 다음과 같다.

전자레인지(M)는 유전가열 방식을 이용한 조리기로서 고주파를 이용하는 기기중 하나이다. 상기 유전가열 방식이란, 음식물을 식품을 오븐에 넣고 마이크로파를 방사함에 따라 상기 음식물에 포함된 수분의 물분자를 진동시켜 가열하는 방식으로서, 음식물의 표면에서부터 가열되는 보통의 가열 조리기구와는 달리 음식물의 내부가 먼저 가열된다. 이를 위해 통상의 전자레인지는 TV전파보다 1/10정도 파장이 짧은 마이크로파를 이용한다.

상기 마이크로파를 생성하는 가열원은 마그네트론(magnetron, 50)이라는 특수한 2극 진공관으로 되어 있으며, 이는 출력안테나를 통해 상기 마이크로파를 음식물에 집중하여 가열시킨다. 또한 상기 마이크로파가 공진하는 내부 공간을 캐비티(6)라 하며, 상기 캐비티에는 음식물이 골고루 가열되도록 회전하는 턴테이블을 포함한다.

이외에도, 상기 전자레인지(M)는 사용자가 조리 명령을 입력할 수 있도록 외관에 형성된 조리명령 입력부(1)와, 상기 조리명령 입력부에서 입력된 조리명령에 따라 남은 시간 또는 진행 시간을 표시하는 디스플레이부(2)와, 상기 캐비티(6)의 전면을 개폐하는 도어(3)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 마그네트론(50)을 동작시키기 위하여 일반 가정으로 공급되는 220V-60Hz의 상용 교류전압부(10)가 인버터 회로장치(7)를 통해 약 3500V이상의 고출력 직류전압으로 변환되어 상기 마그네트론(50)으로 공급된다.

여기서, 도 3을 참조로 하여 종래 발명의 인버터 전자레인지의 상세 구성을 살펴보면, 상기 상용 교류전압부(10)를 통해 입력된 교류전원은 브릿지 다이오드로 구성되는 직류전압부(20)를 거쳐 스위칭부(30)로 입력된다.

상기 스위칭부(30)는 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부(60)가 출력한 스위칭 주파수에 따라 복수개의 스위치를 온/오프함으로서 상기 마그네트론(50)을 구동하기 위한 구동전원을 생성하고, 이를 상기 마그네트론 구동부(40)로 인가한다. 상기 마그네트론 구동부(40)는 상기 스위칭부(30)에서 인가한 교류전압을 상기 마그네트론(50)의 구동에 적합한 고출력의 직류전압으로 변환하여 이를 상기 마그네트론(50)으로 출력함에 따라 상기 마그네트론(50)을 활성화한다.

이렇게 상기 스위칭부(30)의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부(60)는 상기 인버터 전자레인지의 제반 사항을 관할하는 마이컴(90)에 의해 제어되는데, 상기 마이컴(90)은 사용자가 입력한 조리 명령(가열시간, 음식물 종류 등) 또는 상기 조리 명령의 수행을 위해 내장된 조리 프로그램에 의해 설정된 표준 펄스를 생성한다. 이를 위해 상기 마이컴(90)은 상기 조리 명령에 따라 구동 펄스폭을 변조(PWM)하여 이를 상기 인터버 제어부(60)로 출력한다.

상기 표준 펄스는 상기 조리 명령에 따라 요구되는 적절 가열정도를 반영한 것으로서, 상기 표준 펄스에 따라 상기 스위칭부(30)가 구동되어 결국 상기 마그네트론(50)의 출력값이 제어된다.

또한, 상기 마그네트론(50)은 가열원으로서의 정상 동작을 위해 견딜 수 있는 출력값의 범위를 가진다. 즉, 최저출력값 및 최고출력값의 제한이 있으며, 상기 출력값의 범위를 초과하는 출력값을 가지도록 상기 마그네트론(50)이 과 구동되는 경우 상기 마그네트론(50)의 수명이 현저히 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 마이컴(90)의 동작 이상으로 인해 펄스폭 제어가 정상적으로 수행되지 않아 비정상적인 표준 펄스가 생성되는 경우, 이에 따라 스위칭 동작하는 스위칭부(30)가 생성한 구동전원을 인가받아 구동되는 마그네트론(50)의 수명이 단축될 수 있으므로 구동 효율이 떨어지고, 동작의 신뢰성이 감소된다는 문제점이 있다. 마찬가지로 스위칭부(30)를 이루는 복수개의 스위치 소자가 비정상적인 펄스를 따라 스위칭 동작되는 경우, 내부 소자의 파손 위험이 크므로 내구성이 저하된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 마그네트론을 구동하는 인버터 회로의 스위칭 동작을 제어하는 표준펄스가 상기 마그네트론의 정상 출력범위를 초과하는 경우 강제적으로 상기 인버터부의 동작을 중지시킴에 따라 상기 마그네트론 및 상기 인버터부의 소자 파손을 방지할 수 있는 인버터 전자레인지 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 인버터 전자레인지는 상용 교류전원으로부터 공급된 입력전원을 이용하여 다수개의 스위칭 소자를 스위칭 구동함으로써 고출력의 마그네트론 구동전원을 생성하는 스위칭부와, 사용자의 조리명령에 대응하여 상기 마그네트론이 구동되도록, 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 표준펄스를 생성 및 출력하는 마이컴과, 상기 표준펄스 및 상기 입력전원의 전류레벨에 따라 스위칭 동작을 위한 구동신호를 생성하여 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부와, 상기 마이컴에서 출력되는 표준펄스가 상기 마그네트론의 정상 활성화 출력범위를 초과하는지 여부를 판단하여, 초과하는 경우 상기 스위칭부의 동작이 중지되도록 상기 인버터 제어부로 제어신호를 전달하는 인버터 차단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 인버터 전자레인지의 제어방법은 사용자가 입력한 조리명령에 대응하여 인버터 회로의 스위칭 동작을 제어하는 표준펄스를 출력하는 제 1단계와, 상기 표준펄스에 따라 상기 인버터 회로가 동작하여 마그네트론을 구동시키는 제 2단계와, 출력된 상기 표준펄스값이 상기 마그네트론의 정상활성화 출력범위를 초과하는지 여부를 판별하여, 초과하는 경우 상기 인버터 회로의 스위칭 동작을 중지시키기 위한 제어신호를 생성하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 4 는 본 발명의 인버터 전자레인지의 구성도이며, 도 5 는 본 발명의 인터버 전자레인지의 제어방법이 도시된 순서도로서, 먼저 도 4를 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

전원공급부(100)는 가정 내로 공급되는 220V-60Hz의 교류전원을 입력받는 상용 교류전압부(110)와, 상기 상용 교류전압부의 교류전원을 정류 및 평활하여 후술하는 인버터 회로부(300)의 입력전원을 공급하는 직류전압부(120)를 포함하여 구성된다.

통상의 가정용 교류전원을 공급하는 발전소로부터 상기 상용 교류전압부(110)로 인가되는 교류전원은 지역 또는 시간대에 따라 그 전압/전류레벨이 변동하는데, 상기 변동에 의한 소자 파손을 방지하기 위하여 본 발명의 인버터 전자레인지는 전류검출부(800)를 더 포함하여 구성된다.

상기 전류검출부(800)는 인버터 회로부(300)의 입력전원을 생성하는 직류전압부(120)로 입력되는 전류레벨을 감지하여 과전류 또는 저전류가 흐르는 경우를 검출한다. 특히, 과전류가 흐르는 입력전원을 이용하여 상기 인버터 회로부(300)의 스위칭 동작이 진행되면, 스위치 소자가 견딜 수 있는 한계전류를 초과함에 따라 스위치 소자가 파손될 수 있으므로 상기 전류검출부(800)는 검출된 전류레벨을 후술하는 인버터 제어부(600)로 출력한다.

상기 인버터 회로부(300)는 상기 전원공급부(100)에서 인가된 입력전원을 이용하여 다수개의 스위치 소자가 수십 kHz의 주파수로 스위칭 동작하여 고출력의 교류전원을 생성하는 스위칭부(330)와, 상기 스위칭부(330)에서 출력된 고출력 교류전원을 고출력의 직류전원으로 변환하여 상기 마그네트론(500)을 구동하는 마그네트론 구동부(340)를 포함하여 구성된다.

사용자는 음식물을 전자레인지에 넣은 후 조리명령을 입력하는데, 상기 조리명령은 음식물의 양, 종류 , 가열 시간 등에 따라 상이하며, 이에 따라 요구되는 마그네트론(500)의 가열정도도 상이하다. 따라서 마이컴(900)은 상기 조리명령에 대응하여 상기 마그네트론(500)이 적절하게 활성화되도록 상기 인터버 회로부(300)의 스위칭 동작을 제어한다. 이를 위해 상기 마이컴(900)은 상기 인버터 회로부(300)의 스위칭을 제어하는 펄스폭을 가변(PWM)하여 스위칭 동작을 제어하는 표준 펄스를 출력한다.

또한 상기 인버터 전자레인지는 상기 마이컴(900)에서 출력되는 표준 펄스를 아날로그 신호로 변환한 후 변환된 아날로그 신호를 후술하는 인버터 제어부(600) 및 인버터 차단부(700)로 출력하는 D/A변환부(910)를 더 포함하여 구성된다.

인버터 제어부(600)는 상기 전류검출부(800)가 검출한 전류레벨 및 상기 마이컴(900)이 출력한 표준 펄스에 따라 구동신호를 생성하여 상기 인버터 회로부(300)의 스위칭 동작을 제어한다. 이러한 인버터 제어부(600)는 상기 전류검출부(800) 및 상기 D/A변환부(910)에서 변환된 아날로그 신호를 입력받아 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부(610)와, 상기 구동신호 생성부(610)에서 생성된 구동신호에 따라 인버터를 구동하는 인버터 구동부(620)를 포함하여 구성된다. 물론 사용자가 입력한 오프 명령에 따라 상기 마이컴(900)의 오프 신호에 의해 상기 인버터 회로부(300)의 동작을 차단시킬 수 있다.

인버터 차단부(700)는 외부 노이즈 등에 의한 상기 마이컴(900)이 동작 이상으로 인해 비정상적인 표준 펄스가 발생되는 경우, 이에 따라 스위칭 동작하는 인버터 회로부(300) 및 상기 인버터 회로부(300)에 의해 구동되는 마그네트론(500)을 보호하기 위하여 상기 마이컴(900)으로부터 출력되는 표준 펄스값을 입력받아 상기 표준 펄스값이 상기 마그네트론(500)이 정상 활성화되는 출력범위를 초과하는지를 비교하여 표준 펄스의 오류를 판단한다. 이렇게 표준 펄스의 오류가 검출되면 상기 인버터 차단부(700)는 비정상적인 마이컴(900)을 대신하여 상기 인버터 제어부(600)로 동작 차단신호를 출력함에 따라 상기 인버터 회로부(300) 및 상기 마그네트론(500)을 보호하는 것이다.

이를 위해 상기 인버터 차단부(700)는 상기 D/A변환부(910)에서 출력된 표준 펄스값이 마그네트론의 정상적으로 활성화되는 출력범위의 최고 출력값을 초과하는 경우에, 상기 인버터 제어부(600)의 구동신호 생성을 정지시키는 동작 차단신호를 출력하는 최고출력 검출부(710)와, 상기 표준펄스값이 최저출력값 미만인 경우에, 상기 인버터 제어부(600)의 구동신호 생성을 정지시키는 동작 차단신호를 출력하는 최저출력 검출부(720)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 인버터 전자레인지의 제어방법을 도 5를 참조로 하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 사용자에 의해 조리명령이 입력된다. 조리명령은 음식물의 양, 종류, 가열 시간, 온/오프 등을 포함한다.(S1)

상기 조리명령이 입력됨에 따라 마이컴은 상기 조리명령에 대응하여 인버터 회로의 스위칭 동작을 제어하는 표준 펄스를 출력한다. 상기 표준 펄스에 따라 상기 인버터 회로가 스위칭 동작되고, 이에 따라 음식물을 가열하는 마그네트론이 활성화된다.(S2)

상기 마그네트론의 활성화를 위한 구동전원을 생성하는 인버터 회로로 인가되는 입력전원의 전류레벨을 검출하여, 상기 인버터 회로가 공급전원의 변동분에 대응할 수 있도록 하는데, 특히 이는 과전류 또는 저전류 상태를 감지하기 위함이다.(S3)

상기 마이컴에서 출력된 표준 펄스 및 검출된 전류레벨에 따라 상기 인버터 회로의 스위칭 소자가 구동된다. 상기 스위칭 소자는 수십 kHz의 스위칭 주파수를 가지며 동작되므로 고출력의 구동전원을 생성할 수 있다.(S4)

상기 고출력의 구동전원을 이용하여 마그네트론이 구동됨에 따라 음식물이 가열 조리된다.(S5)

외부 노이즈 등으로 인한 마이컴의 동작 이상으로 인해 비정상적인 표준 펄스를 생성하는 경우, 상기 비정상적인 표준 펄스에 의해 인버터 회로 및 마그네트론이 구동되지 않도록 상기 표준 펄스값이 상기 마그네트론이 견딜 수 있는 최고 출력값을 초과하는지를 비교한다.(S6)

마찬가지로 상기 표준 펄스값이 상기 마그네트론이 견딜 수 있는 최저 출력값 미만인지를 비교한다.(S7)

비교 결과, 상기 표준 펄스값이 상기 최고 출력값을 초과하거나, 상기 최저 출력값 미만인 경우에는 상기 인버터 회로의 동작을 차단하는 동작 차단신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우는 인버터 회로의 스위칭 소자를 정상적으로 구동한다.(S8)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 인버터 전자레인지 및 그 제어방법은 동작이상으로 인해 비정상적인 표준펄스를 출력하는 마이컴에 의해 인버터 회로가 구동되지 않도록 함으로써 상기 인버터 회로의 스위치 소자 및 마그네트론의 파손을 방지할 수 있으므로 제품의 내구성 및 신뢰성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

도 1 은 일반적인 전자레인지의 외관이 도시된 사시도,

도 2 는 종래 발명의 인버터 전자레인지의 개략 구성도,

도 3 은 종래 발명의 인터터 전자레인지의 상세 구성도,

도 4 는 본 발명의 인버터 전자레인지의 구성도,

도 5 는 본 발명의 인터버 전자레인지의 제어방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 전원공급부 300: 인버터 회로부

330: 스위칭부 340: 마그네트론 구동부

500: 마그네트론 600: 인버터 제어부

700: 인버터 차단부 800: 전류검출부

900: 마이컴 910: D/A변환부

Claims (9)

1. 상용 교류전원으로부터 공급된 입력전원을 이용하여 다수개의 스위칭 소자를 스위칭 구동함으로써 고출력의 마그네트론 구동전원을 생성하는 스위칭부와;

   사용자의 조리명령에 대응하여 상기 마그네트론이 구동되도록, 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 표준펄스를 생성 및 출력하는 마이컴과;

   상기 표준펄스 및 상기 입력전원의 전류레벨에 따라 스위칭 동작을 위한 구동신호를 생성하여 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 인버터 제어부와;

   상기 마이컴에서 출력되는 표준펄스가 상기 마그네트론의 정상 활성화 출력범위를 초과하는지 여부를 판단하여, 초과하는 경우 상기 스위칭부의 동작이 중지되도록 상기 인버터 제어부로 제어신호를 전달하는 인버터 차단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인버터 차단부는 상기 마이컴에서 출력된 표준펄스값이 상기 마그네트론의 최고 출력값을 초과하는 경우, 상기 인버터 제어부의 구동신호 생성동작을 중지시키기 위한 동작중지신호를 출력하는 최고출력 검출부와;

   상기 마이컴에서 출력된 표준펄스값이 상기 마그네트론 최저출력값의 미만인 경우, 상기 인버터 제어부의 구동신호 생성동작을 중지시키는 동작중지신호를 출력하는 최저출력 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 인버터 제어부는 상기 인버터 차단부로부터 상기 동작중지신호가 인가되는지 여부 및 상기 마이컴으로부터 출력되는 표준펄스값에 따라 상기 인버터부를 구동하는 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와;

   상기 구동신호 생성부로부터 전달되는 구동신호에 따라 상기 스위칭부의 동작을 구동시키는 인버터 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 인버터 전자레인지는 과도한 입력전원이 상기 마그네트론으로 인가되는 것을 방지하기 위하여 상기 입력전원의 전류레벨을 감지하여 상기 인버터 제어부로 전달하는 전류검출부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 사용자가 입력한 조리명령에 대응하여 인버터 회로의 스위칭 동작을 제어하는 표준펄스를 출력하는 제 1단계와;

   상기 표준펄스에 따라 상기 인버터 회로가 동작하여 마그네트론을 구동시키는 제 2단계와;

   출력된 상기 표준펄스값이 상기 마그네트론의 정상활성화 출력범위를 초과하는지 여부를 판별하여, 초과하는 경우 상기 인버터 회로의 스위칭 동작을 중지시키기 위한 제어신호를 생성하는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지의 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제 3단계는 출력된 상기 표준펄스값이 상기 마그네트론의 최고출력값을 초과하는지 여부를 판별하는 제 1과정과;

   상기 표준펄스값이 상기 마그네트론의 최저출력값에 미만되는지 여부를 판별하는 제 2과정과;

   상기 제 1과정 및 제 2과정의 판별결과, 상기 표준펄스값이 상기 최저출력값 미만 또는 최고출력값 초과인 경우 상기 인버터 회로의 동작을 중지시키는 동작중지신호를 생성 및 출력하는 제 3과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지의 제어방법.