KR100510697B1 - 전자레인지의 인버터 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트론의 초기 발진 시간을 안정적으로 단축시키기 위한 전자레인지의 인버터 회로에 관한 것으로, 전원 공급부, 마그네트론 및 마그네트론의 온/오프를 제어하는 스위칭 소자를 구비한 전자레인지에 있어서, 사용자 설정 전압에 상응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하는 마이컴, 상기 전원 공급부에서 출력되는 현재 전압 레벨이 기 설정된 기준전압보다 크면 하이 신호를 출력하는 제 1 비교기, 상기 제 1 비교기에서 하이 신호를 출력하면 소정 레벨의 전압을 출력하는 적분기, 상기 현재 전압 레벨이 상기 마이컴에서 출력된 PWM 신호의 레벨보다 작으면 상기 적분기에서 출력된 전압을 소모하는 초기 발진 제어부, 상기 초기 발진 제어부의 전압 소모에 따라 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 제어하여 그에 상응하는 마그네트론의 구동신호를 출력하는 PWM 제어부, 상기 PWM 제어부에서 출력된 구동신호에 따라 상기 마그네트론을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되므로 마그네트론의 초기 발진 시간을 단축시킴으로써 인버터 출력 변동 및 소음을 방지하고 인버터를 신속하게 안정화시킬 수 있다.

Description

전자레인지의 인버터 회로{Inverter Circuit of The Microwave Oven}

본 발명은 전자레인지에 관한 것으로, 특히 마그네트론의 초기 발진 시간을 안정적으로 단축시키기 위한 전자레인지의 인버터 회로에 관한 것이다.

최근, 가정에서 요리를 수행하는 기기로, 가스레인지, 가스오븐레인지, 전자레인지, 전기 오븐 등이 많이 이용되고 있다.

여기서, 전자레인지는 내장된 마그네트론(MGT)에서 발진되는 마이크로웨이브(Microwave)를 주가열원으로 하여 조리실(Cavity) 내부의 요리 대상물을 가열함으로서 요리를 수행하는 기기이다.

통상, 이러한 전자레인지는 마그네트론의 구동을 제어하기 위해 인버터 방식을 이용하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 전자레인지의 인버터 회로는 먼저, 전원 공급부(1)의 양단에 정류 회로부(2)가 연결되어 입력되는 AC 전원을 정류하여 출력한다.

그리고, 상기 정류 회로부(2)의 양 출력단에 고전압 변환부(High Voltage Transformer; HVT)(도시부호 생략)의 일차측 코일과 스위칭 소자(IGBT)(4)가 직렬로 연결되고, 상기 고전압 변환부의 이차측 코일에 마그네트론(3)이 연결된다.

이때, 상기 전원 공급부(1)의 일단에 입력전류 감지부(5)가 연결되어 전원 공급부(1)에서 출력되는 전류를 전압 레벨로 변환하여 마이컴(6)으로 출력한다.

그리고, 상기 마이컴(6)은 상기 입력전류 감지부(5)에서 출력된 전압 레벨을 감지하여 감지된 전압 레벨과 사용자의 설정 전압에 따라 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)의 온/오프 동작을 제어한다.

다시 설명하면, 상기 마이컴(6)은 사용자의 설정 전압에 근거하여 상기 감지된 전압 레벨에 따라 상기 제 1 포토 커플러(PC1)만을 온 시키거나, 제 1 및 제 2 포토 커플러(PC1, PC2)를 온 시키거나, 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)를 모두 온 시킨다.

이때, 상기 마이컴(6)과 인버터 회로의 전위 레벨이 맞지 않기 때문에 상기 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)를 이용하여 전원을 분리하게 된다.

상기 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)의 동작에 따라 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 저항(R1, R2, R3, R4)의 분압을 통해 출력되는 전압은 기준레벨 출력부(7)로 입력되고, 상기 기준레벨 출력부(7)는 그에 해당하는 소정 DC 레벨의 기준 전압을 출력한다.

한편, 트리거 회로부(8)는 상기 고전압 변환부의 1차측 코일 양단에 연결되어 코일의 상단이 하단보다 전압이 높을 때 트리거(Trigger) 신호를 출력하고, 상기 삼각파 출력부(9)는 상기 트리거 회로부(8)에서 출력되는 트리거 신호에 따라 삼각파를 발생한다.

그리고, 상기 비교기(10)는 비반전 단자(+)를 통해 상기 기준레벨 출력부(7)에서 출력되는 기준 전압을 입력받고, 반전 단자(-)를 통해 상기 삼각파 출력부(9)에서 발생된 삼각파를 입력받아 상기 비반전(+)의 입력이 상기 반전(-)단자의 입력보다 크면, 즉, 상기 기준 전압이 상기 삼각파보다 크면 하이(High) 신호를 출력한다.

여기서, 상기 비교기(10)에서 출력되는 신호는 상기 마그네트론(3)의 동작을 온/오프하는 스위칭 소자(IGBT)(4)의 구동 신호이다.

이때, 상기 비교기(4)에서 출력되는 스위칭 소자(4)의 구동 신호 폭(Width)은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)가 모두 온 된 경우 가장 크다.

이어서, 상기 비교기(10)에서 출력된 구동신호에 따라 상기 구동부(11)를 거쳐 상기 스위칭 소자(4)를 구동하게 된다.

상술한 동작을 통해 마그네트론(3)을 구동하기 위한 인버터 회로가 동작되며, 상기 마이컴(6)으로 현재 전류의 레벨(상기 입력전류 감지부(5)의 출력)이 피드백(Feedback)된다.

상기 마이컴(6)은 사용자의 설정 전압과 상기 입력전류 감지부(5)를 통해 입력되는 전압이 서로 일치하지 않으면 상기 제 1, 제 2 및 제 3 포토 커플러(PC1, PC2, PC3)의 온/오프 동작을 적절히 제어하여 인버터 회로의 출력 전압을 조절한다.

그러나, 상술한 종래 기술에 따른 전자레인지의 인버터 회로는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 입력전류 감지부(CT)의 출력을 마이컴에서 피드백 받아 인버터 회로의 출력을 제어함으로서 마이컴의 프로그램 처리 속도가 지연되어 마그네트론의 초기 발진시간이 지연되는 문제점이 있었다. 즉, 마그네트론의 초기 발진시간이 지연되는 등의 지연 요소로 인해 인버터 출력 변동 및 소음 등이 발생하였다.

둘째, 초기 발진시 입력전류 감지부의 출력에 따라 전압 레벨을 조정하여 과도한 전압을 발생하기 때문에 인버터 내부의 회로가 파손되는 원인이 되었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 마그네트론의 초기 발진시간을 단축하고, 인버터 회로의 동작 상태를 모니터링할 수 있도록 한 전자레인지의 인버터 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로는 전원 공급부, 마그네트론 및 마그네트론의 온/오프를 제어하는 스위칭 소자를 구비한 전자레인지에 있어서, 사용자 설정 전압에 상응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하는 마이컴, 상기 전원 공급부에서 출력되는 현재 전압 레벨이 기 설정된 기준전압보다 크면 하이 신호를 출력하는 제 1 비교기, 상기 제 1 비교기에서 하이 신호를 출력하면 소정 레벨의 전압을 출력하는 적분기, 상기 현재 전압 레벨이 상기 마이컴에서 출력된 PWM 신호의 레벨보다 작으면 상기 적분기에서 출력된 전압을 소모하는 초기 발진 제어부, 상기 초기 발진 제어부의 전압 소모에 따라 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 제어하여 그에 상응하는 마그네트론의 구동신호를 출력하는 PWM 제어부, 상기 PWM 제어부에서 출력된 구동신호에 따라 상기 마그네트론을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로는 도 2에 도시한 바와 같이, 전원 공급부(1)와, 마그네트론(3)과, 상기 마그네트론(3)의 온/오프를 제어하는 스위칭 소자(4)와, 사용자 설정 전압에 상응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하는 마이컴(20)과, 상기 마이컴(20)의 PWM 신호 출력 단자에 연결되어 상기 PWM 신호가 하이 신호이면 온 되는 제 1 포토 커플러(PC11)와, 상기 제 1 포토 커플러(PC11)에서 출력된 PWM 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부(21)와, 상기 전원 공급부(1)에서 출력되는 전류를 입력받아 전압 레벨로 변환하여 출력하는 입력 전류 감지부(10)와, 상기 입력 전류 감지부(10)에서 출력되는 전압 레벨이 기 설정된 기준전압보다 크면 하이 신호를 출력하는 제 1 비교기(30)와, 상기 제 1 비교기(30)에서 하이 신호를 출력하면 소정 레벨의 전압을 출력하는 적분기(40)와, 상기 입력 전류 감지부(10)의 출력 전압과 상기 D/A 변환부(21)의 출력 전압을 비교하여 인버터 회로의 상태를 감지하는 인버터 상태 감지부(80)와, 상기 인버터 상태 감지부(80)의 비교 결과 상기 입력전류 감지부(10)에서 출력된 전압 레벨이 상기 D/A 변환부(21)에서 출력된 전압 레벨보다 작으면 상기 적분기(40)에서 출력된 전압을 소모하는 초기 발진 제어부(90)와, 상기 초기 발진 제어부(90)의 전압 소모에 따라 스위칭 소자(4)의 주파수 출력을 제어하여 그에 상응하는 마그네트론(3)의 구동신호를 출력하는 PWM 제어부(50)와, 상기 PWM 제어부(50)에서 출력된 구동신호에 따라 상기 마그네트론(3)을 구동하는 구동부(70)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 인버터 상태 감지부(80)는 상기 입력 전류 감지부(10)의 출력 전압을 비반전 단자(+)로 입력받고 상기 D/A 변환부(21)의 출력전압을 반전 단자(-)로 입력받아, 상기 입력 전류 감지부(10)의 출력전압이 D/A 변환부(21)의 출력전압보다 크면 하이 신호를 출력하고 낮으면 로우 신호를 출력하는 제 2 비교기(81)와, 상기 제 2 비교기(81)에서 하이 신호가 출력되면 온 되어 상기 마이컴(20)으로 하이 신호를 출력하는 제 2 포토 커플러(PC12)로 구성된다.

그리고, 상기 초기 발진 제어부(90)는 상기 적분기(40)의 출력 단자에 일단이 연결되는 저항(R90)과, 상기 저항(R90)의 타단에 애노드가 연결되고 상기 제 2 비교기의 출력단자에 캐소드가 연결되어 상기 제 2 비교기(81)에서 로우 신호가 출력되면 도통되는 다이오드(D90)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전원 공급부(1)의 양단에 정류 회로부(2)가 연결되어 입력되는 AC 전원을 정류하여 출력한다.

그리고, 상기 정류 회로부(2)의 양 출력단에 고전압 변환부(High Voltage Transformer; HVT)의 일차측 코일과 스위칭 소자(IGBT)(4)가 직렬로 연결되고, 상기 고전압 변환부의 이차측 코일에 마그네트론(3)이 연결된다.

이때, 상기 전원 공급부(1)의 일단에 입력전류 감지부(10)가 연결되어 입력되는 전류를 전압 레벨로 변환하여 출력하게 되는데, 상기 입력전류 감지부(10)의 출력전압이 제 1 비교기(30)의 반전 단자(-)와 제 2 비교기(81)의 비반전 단자(+)에 입력된다.

상기 제 1 비교기(30)는 기 설정된 기준 전압(Vref)보다 상기 입력전류 감지부(10)의 출력 전압이 낮으면 하이(High) 신호를 출력하고, 높으면 로우(Low) 신호를 출력하게 된다.

그리고, 상기 제 1 비교기(30)에서 하이 신호가 출력되면 상기 적분기(40)는 DC 출력 레벨을 증가하여 출력하고, 로우 신호가 출력되면 DC 출력 레벨을 감소하여 상기 PWM 제어부(50)로 출력한다.

또한, 트리거 회로부(60)는 상기 고전압 변환부(HVT)의 1차측 코일 양단에 연결되어 코일의 상단이 하단보다 전압이 높을 때 트리거(Trigger) 신호를 발생하여 상기 PWM 제어부(50)로 출력한다.

이때, 상기 PWM 제어부(50)는 상기 트리거 신호가 입력될 때 내부적으로 삼각파를 발생하고, 상기 적분기(40)로부터 입력된 DC 레벨이 상기 발생된 삼각파에 대해서 큰 레벨을 갖는 영역에서 하이 신호를 출력한다.

여기서, 상기 PWM 제어부(50)의 출력신호에서 하이 신호의 폭은 상기 스위칭 소자(4)가 온 되는 시간(Ton)으로 상기 마그네트론(3)의 구동신호이며, 상기 PWM 제어부(50)에서 출력되는 구동신호에 따라 스위칭 소자(4)가 동작하여 마그네트론(3)을 발진시킨다.

한편, 상기 마이컴(20)은 사용자의 설정 전압에 상응하는 해당 PWM 신호(펄스폭 제어신호)를 출력하는데, 상기 PWM 신호가 하이(High)이면 상기 마이컴(20)의 PWM 출력 단자에 연결된 제 1 포토 커플러(PC11)가 온 된다. 여기서, 마이컴(20)과 인버터 회로의 서로 다른 전위 레벨 때문에 포토 커플러를 이용한다.

상기 제 1 포토 커플러(PC11)가 온 되면 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q21, Q22)가 차례로 온 되며, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터(Q21, Q22)가 온 되는 동안 제 1 캐패시터(C21)에 차징(Charging)된 전압이 상기 인버터 상태 감지부(80)의 제 2 비교기(81)의 반전 단자(-)에 입력된다.

여기서, 상기 인버터 상태 감지부(80)의 제 2 비교기(81)는 상기 입력전류 감지부(10)의 출력전압이 비반전 단자(+)로 입력되고 상기 D/A 변환부(21)에서 출력된 전압이 반전 단자(-)로 입력되어, 상기 입력전류 감지부(10)의 출력전압이 D/A 변환부(21)의 출력 전압보다 크면 하이 신호를 출력하고 작으면 로우 신호를 출력한다.

본 발명은, 상기 제 2 비교기(81)를 통해 상기 마그네트론(3)의 초기 발진 시점을 감지하게 되는데, 상기 입력전류 감지부(10)의 출력전압이 D/A 변환부(21)의 출력 전압보다 작으면(즉, 초기 발진시) 제 2 비교기(81)에서 로우 신호를 출력하게 된다.

이때, 제 2 비교기(81)가 로우 신호를 출력하면 상기 초기 발진 제어부(90)의 다이오드(D90)가 도통되어 상기 적분기(40)의 출력 전압이 소모되는 루프가 형성되고, 상기 PWM 제어부(50)에서 스위칭 소자(4)의 스위칭 주파수를 제어하는 트랜지스터(Q51)(pnp 타입 트랜지스터)가 턴 온 된다. 이때, 전류가 소모되어 상기 마그네트론(3)의 구동신호 즉, 상기 스위칭 소자(4)를 스위칭하기 위한 주파수가 높아지게 되고, 아울러 높은 스위칭 주파수로 인해 마그네트론(3)에 높은 전압이 유기된다.

한편, 상기 입력전류 감지부(10)의 출력전압이 D/A 변환부(21)의 출력전압보다 크면 상기 제 2 비교기(81)에서 하이 신호가 출력된다.

상기 제 2 비교기(81)에서 하이 신호가 출력되면, 상기 PWM 제어부(50)의 트랜지스터(Q51)가 턴 오프 되어 기존 동작 주파수로 작동되고 상기 제 2 포토 커플러(PC12)가 온 된다. 이때, 상기 마이컴(20)은 상기 제 2 포토 커플러(PC12)를 통해 하이 신호가 입력되면 인버터가 정상 동작 상태임을 인식한다.

따라서, 본 발명은 마그네트론(3)의 초기 발진시 스위칭 소자(4)의 스위칭 주파수를 상승시켜 마그네트론(3)으로 높은 전압을 유기함으로써 마그네트론(3)의 발진시간을 단축시킨다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 마그네트론의 초기 발진 시간을 단축시킴으로써 인버터 출력 변동 및 소음을 방지할 수 있다.

둘째, 초기 발진시 스위칭 주파수를 제어하여 마그네트론의 유기 전압을 단계적으로 상승시킴으로서 인버터를 신속하게 안정화시켜 시스템 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자레인지의 인버터 회로 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 전자레인지의 인버터 회로 구성을 나타낸 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 전원 공급부 2: 정류 회로부

3: 마그네트론 4: 스위칭 소자

10: 입력전류 감지부 20: 마이컴

21: D/A 변환부 30: 제 1 비교기

40: 적분기 50: PWM 제어부

60: 트리거 회로 70: 구동부

80: 인버터 상태 감지부 81: 제 2 비교기

90: 초기발진 제어부

Claims (4)

1. 전원 공급부, 마그네트론 및 마그네트론의 온/오프를 제어하는 스위칭 소자를 구비한 전자레인지에 있어서,

   사용자 설정 전압에 상응하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하는 마이컴,

   상기 전원 공급부에서 출력되는 현재 전압 레벨이 기 설정된 기준전압보다 크면 하이 신호를 출력하는 제 1 비교기,

   상기 제 1 비교기에서 하이 신호를 출력하면 소정 레벨의 전압을 출력하는 적분기,

   상기 현재 전압 레벨이 상기 마이컴에서 출력된 PWM 신호의 레벨보다 작으면 상기 적분기에서 출력된 전압을 소모하는 초기 발진 제어부,

   상기 초기 발진 제어부의 전압 소모에 따라 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 제어하여 그에 상응하는 마그네트론의 구동신호를 출력하는 PWM 제어부,

   상기 PWM 제어부에서 출력된 구동신호에 따라 상기 마그네트론을 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자레인지의 인버터 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원 공급부에서 출력되는 전류를 입력받아 전압 레벨로 변환하여 출력하는 입력 전류 감지부와,

   상기 마이컴의 PWM 신호 출력 단자에 연결되어 상기 PWM 신호가 하이 신호이면 온 되는 제 1 포토 커플러(PC11)와,

   상기 제 1 포토 커플러(PC11)에서 출력된 PWM 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부와,

   상기 입력 전류 감지부의 출력 전압과 상기 D/A 변환부의 출력 전압을 비교하여 인버터 회로의 상태를 감지하는 인버터 상태 감지부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자레인지의 인버터 회로.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 인버터 상태 감지부는

   상기 입력 전류 감지부의 출력 전압을 비반전 단자(+)로 입력받고 상기 D/A 변환부의 출력전압을 반전 단자(-)로 입력받아, 상기 입력 전류 감지부의 출력전압이 D/A 변환부의 출력전압보다 크면 하이 신호를 출력하고 낮으면 로우 신호를 출력하는 제 2 비교기와,

   상기 제 2 비교기에서 하이 신호가 출력되면 온 되어 상기 마이컴으로 하이 신호를 출력하는 제 2 포토 커플러(PC12)로 구성됨을 특징으로 하는 전자레인지의 인버터 회로.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 초기 발진 제어부는

   상기 적분기의 출력 단자에 일단이 연결되는 저항(R90)과,

   상기 저항(R90)의 타단에 애노드가 연결되고 상기 제 2 비교기의 출력단자에 캐소드가 연결되어 상기 제 2 비교기에서 로우 신호가 출력되면 도통되는 다이오드(D90)로 구성됨을 특징으로 하는 전자레인지의 인버터 회로.