KR100692244B1 - Ｃｔ 전압의 가변 출력 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나의 CT 출력 검출부를 이용하여 두 개의 가열 코일이 동시에 동작하여도 입력 전류의 변동에 따른 CT 검출 전압이 일정하게 유지할 수 있도록 하는 CT 검출 전압의 가변 출력 제어 장치에 관한 것이다. 이를 위해 입력되는 상용 전원을 정류하여 IH 제어부의 제어에 따라 독립된 두 개의 가열 코일에 공진 전압을 제공하는 유도가열 조리기에 있어서, 상기 상용 전원을 통해 입력되는 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하고, 상기 검출된 입력 전류의 변동을 전압으로 변환하여 출력하는 CT 출력 검출부; 상기 CT 출력 검출부로부터 출력되는 상기 출력 전압이 하나의 가열 코일이 동작하거나 또는 두 개의 가열 코일이 동시에 동작하여도 일정하게 유지될 수 있도록 상기 CT 출력 검출부의 저항값을 가변하는 가변 CT 출력 제어부; 및 상기 가변 CT 출력 제어부로 상기 CT 출력 검출부의 저항값 가변용 제어 신호를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함한다. 따라서, 독립된 두 개의 가열 코일을 이용하는 유도 가열 장치에서 하나의 CT 출력 검출부를 사용하여 CT 출력 전압을 일정하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
유도가열, 인버터, CT 전압

Description

ＣＴ 전압의 가변 출력 제어 장치{Apparatus for controlling variable output of current trans voltage}
도 1 은 일반적인 유도가열 조리장치의 구성을 나타낸 전기 회로도.
도 2 는 본 발명에 따른 CT 전압의 가변 출력 제어 장치의 구성을 나타낸 전기회로도.
도 3 은 본 발명에 따른 CT 전압의 가변 출력 제어부 구성을 나타낸 전기회로도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100: 상용 전원 110: 정류부
120: CT 출력 검출부 130: 전압 검출부
140: 출력 보상부 210: IH 제어부
310: 제 1 IGBT 구동부 320: 제 2 IGBT 구동부
400: 제 1 IGBT 소자 410: 제 2 IGBT 소자
510: 제 1 가열 코일부 520: 제 2 가열 코일부
600: 마이크로 프로세서 700: 가변 CT 출력 제어부
710: 발광부 720: 수광부
본 발명은 독립된 두 개의 가열 코일을 갖는 유도가열 조리장치의 CT 전압 가변 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 CT 출력 검출부를 이용하여 두 개의 가열 코일이 동시에 동작하여도 입력 전류의 변동에 따른 CT 검출 전압이 일정하게 유지할 수 있도록 하는 CT 검출 전압의 가변 출력 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 IH(Induction Heating) 즉 유도 가열 장치는 가열 코일에 인가되는 상용 직류 전압을 스위칭하고, 상기 상용 직류 전압이 턴-오프되었을 경우 발생하는 역기전력이 상기 가열 코일에 강력한 자계를 형성함으로써, 상기 가열 코일 상에 안착 된 자성체 용기를 가열시켜 음식물 등을 조리하는 장치이다.
이러한 유도 가열 방식을 이용한 장치는 대표적으로 1석식 공진형과 2석식의 하프-브리지 방식을 사용하고, 1석식 공진형의 유도 가열 장치는 발진 출력부가 하나로 구성되고, 2석식인 하프-브리지 방식은 발진 출력부가 상측과 하측으로 구성되어 상측 출력부와 하측 출력부가 교대로 출력된다.
또한, 최근에는 2석식 하프-브리지형 유도가열 장치에 사용되는 하프-브리지 전용소자(IC)를 활용하여 1석식 공진형 유도가열 장치에 적용한 방식이 제안되고 있다.
이렇게 유도 가열 장치에서 전용소자를 사용하는 이유는 공진형 유도가열 장 치의 발진부 구성에서 가장 중요한 요소로서 발진 위상이 가열 코일과 공진 커패시터의 병렬 조합에 의해 결정되는 공진시정수에 따라 자동적으로 이루어져야 하고, 비록 가열 코일의 L값과 공진 커패시터의 C값이 일정하다고 하더라도, 부하(조리용기)의 상태(재질, 높낮이, 밑면적, 온도 등)에 따라 공진 Q값과 공진시정수가 수시로 변하기 때문이다.
한편, 이러한 유도 가열 장치의 출력을 제어하는 방법은 유도 가열 장치의 공진회로 양단으로부터 위상차 신호를 검출하는 위상 검출수단을 이용하여 출력을 제어하는 방법으로써, 공진 시정수와 발진수단의 발진 타이밍을 동기화하여 상기 위상 검출수단에서 검출한 상기 위상차 신호를 이용하여 발진수단이 지속적으로 발진 되도록 트리거(TRIGGER) 신호를 공급한다.
또한, 유도 가열 장치의 출력을 제어하는 다른 방법은 듀티 사이클(Duty Cycle)을 이용한 제어가 이용되고 있고, 이러한 듀티 사이클을 이용한 제어는 정격 최대 출력의 파워를 온(ON) 시간과 오프(OFF) 시간의 비를 사용하여 제어하는 방법으로 파워를 스위칭 온 시키는 시간을 짧게 주고 오프 시간을 길게 주면 저출력이 되고, 반대로 온 시간을 길게 주고 오프 시간을 짧게 주면 고출력이 되도록 하는 것이다.
도 1은 일반적인 유도가열 조리장치의 구성을 나타낸 전기 회로도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상용 전원(100)으로부터 인가된 교류(AC 220V) 전원을 정류부(110)에서 직류 전원으로 변환하고, 가열 코일의 구동에 따른 입력 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하는 CT 출력 검출부(120)와, 입력 전원의 전압 변동 값 을 검출하는 전압 검출부(130)와, CT 출력 검출부(120) 및 전압 검출부(130)로부터 검출된 변동 값에 따라 출력 보상용 제어신호를 출력하는 출력 보상부(140)와, IH 제어부(200)의 발진 신호를 출력하는 마이크로 프로세서(150)와, 마이크로 프로세서(150)로부터 출력된 발진 신호에 따라 조리용기(도시하지 않음)가 일정 출력으로 가열되도록 하는 가열 코일부(500)를 온/오프 스위칭하는 IGBT 구동부(300)의 동작 신호를 출력하는 IH 제어부(200)를 포함한다. 미설명 부호 400은 IGBT 소자이다.
CT 출력 검출부(120)는 입력 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하므로서, 인가되는 전류의 크기를 검출할 수 있게 된다. 즉 CT는 상용 전원(100)의 1차측 전류를 일정 크기로 변류하여 출력하게 된다.
이러한 CT 출력 검출부(120)는 하나의 가열 코일부(500)를 갖는 구성에서는 입력 전류의 변동을 CT를 이용하여 출력 전압의 변동으로 변환하여 IH 제어부에 피드백시킴으로써 IGBT 소자(400)의 턴 온(Turn on) 시간을 조정하여 일정한 출력을 유지할 수 있도록 한다.
최근에는 독립된 두 개의 가열 코일을 설치하여 하나의 가열 코일에서 제공할 수 없었던 고출력을 제공할 수 있도록 구성된 IH 회로가 제안되고 있으나, 이러한 독립된 가열 코일을 제어하기 위해서는 각각 독립된 두 개의 CT 출력 검출부가 필요한 문제점이 있다.
또한, 이러한 CT 출력 검출부는 전력 소자들로 구성되어 부품 수의 증가 및 제조 원가의 증가를 발생하는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 독립된 두 개의 가열 코일이 구성된 유도가열 조리기에서 하나의 CT 출력 검출부를 이용하여 각각 다른 출력을 발생하는 두 개의 가열 코일이 동시에 동작할 경우 입력 전류의 변동에 따른 CT 검출 전압이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 CT 검출 전압의 가변 출력 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력되는 상용 전원을 정류하여 IH 제어부의 제어에 따라 독립된 두 개의 가열 코일에 공진 전압을 제공하는 유도가열 조리기에 있어서, 상기 상용 전원을 통해 입력되는 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하고, 상기 검출된 입력 전류의 변동을 전압으로 변환하여 출력하는 CT 출력 검출부; 상기 CT 출력 검출부로부터 출력되는 상기 출력 전압이 하나의 가열 코일이 동작하거나 또는 두 개의 가열 코일이 동시에 동작하여도 일정하게 유지될 수 있도록 상기 CT 출력 검출부의 저항값을 가변하는 가변 CT 출력 제어부; 및 상기 가변 CT 출력 제어부로 상기 CT 출력 검출부의 저항값 가변용 제어 신호를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 가변 CT 출력 제어부는 상기 CT 출력 검출부로부터 출력되는 전압이 가변되도록 상기 CT 출력 검출부의 전압 출력단과 병렬로 연결한 저항; 및 상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 상기 저항값 가변용 제어 신호에 따라 상기 저 항이 싱크 되도록 온/오프 제어하는 가변 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변 제어부는 상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 상기 저항값 제어 신호에 따라 빛을 발광하는 발광소자; 및 상기 발광소자로부터 조사되는 빛에 따라 턴 온 또는 턴 오프하는 수광소자인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수광소자는 포토 트랜지스터 및 CDS 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 종래 기술과 동일한 구성에 대하여 동일한 도면부호를 사용하고, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 CT 전압의 가변 출력 제어 장치의 구성을 나타낸 전기 회로도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 CT 전압의 가변 출력 제어 장치를 구비한 유도가열 조리기는 상용 전원(100)으로부터 인가된 교류(AC 220V) 전원을 정류부(110)에서 직류 전원으로 변환하고, 가열 코일의 구동에 따른 입력 전류 값의 변동을 검출하고, 상기 검출된 입력 전류의 변동을 전압으로 변환하여 출력하는 CT 출력 검출부(120)와, 입력 전원의 전압 변동 값을 검출하는 전압 검출부(130)와, CT 출력 검출부(120) 및 전압 검출부(130)로부터 검출된 변동 값에 따라 출력 보상용 제어신호를 출력하는 출력 보상부(140)와, 조리용기(도시하지 않음)가 일정 출력으로 가열 되도록 하는 제 1 가열 코일부(510)를 온/오프 스위칭하는 제 1 IGBT 구동부(310)와, 제 2 가열 코일부(520)를 온/오프 스위칭하는 제 2 IGBT 구동부(320)의 동작 신호를 출력하는 IH 제어부(210)와 IH 제어부(210)의 발진 신호를 출력하는 마이크로 프로세서(600)와, 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)의 동시 구동에 따라 입력 전류가 변동하여도 CT 출력 검출부(120)의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 하는 가변 CT 출력 제어부(700)를 포함한다. 미설명 부호 400 및 410은 IGBT 소자이다.
CT 출력 검출부(120)는 상용 전원(100)을 통해 입력되는 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하고, 상기 검출된 입력 전류의 변동을 출력 전압(이하, CT 출력 전압이라고 한다)의 변동으로 변환하여 출력한다.
제 1 IGBT 구동부(310)는 IH 제어부(210)로부터 출력되는 구동신호에 따라 제 1 가열 코일부(510)가 동작되도록 IGBT 소자(400)를 턴 온 또는 턴 오프되도록 한다.
제 2 IGBT 구동부(320)는 IH 제어부(210)로부터 출력되는 구동신호에 따라 제 2 가열 코일부(520)가 동작되도록IGBT 소자(410)를 턴 온 또는 턴 오프되도록 한다.
제 1 가열 코일부(510)는 일정 출력으로 조리용기(도시하지 않음)가 가열되도록 하는 가열 코일과 공진 캐패시터로 구성된다.
제 2 가열 코일부(520)는 제 1 가열 코일부(510)의 출력과 동일하거나 작은 출력으로 상기 조리용기를 가열하고, 가열 코일과 공진 캐패시터로 구성된다.
마이크로 프로세서(600)는 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)가 동작할 수 있도록 IH 제어부(210)로 발진 신호를 출력하고, 제 1 가열 코일부(510) 또는 제 2 가열 코일부(520) 중 어느 하나의 가열 코일부가 동작하거나, 또는 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)가 동시에 동작을 하는 경우에도 정격출력에 의한 일정한 CT 검출 전압이 발생되도록 저항값 가변용 제어 신호(M1)를 가변 CT 출력 제어부(700)로 출력한다.
즉 마이크로 프로세서(600)는 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)의 동작용 발진 신호를 각각 출력하고, 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)가 동시에 동작하는 경우 급격한 출력의 변동으로 입력 전류가 증가하여도 CT 검출 전압이 일정하게 유지될 수 있도록 제어하는 저항값 가변용 신호(M1)를 출력한다.
가변 CT 출력 제어부(700)는 CT 출력 검출부(120)로부터 출력되는 상기 CT 출력 전압이 제 1 가열 코일부(510) 및 제 2 가열 코일부(520) 중 어느 하나의 가열 코일부가 동작하거나 또는 제 1 가열 코일부(510) 및 제 2 가열 코일부(520)가 동시에 동작하여도 일정하게 유지될 수 있도록 CT 출력 검출부(120)의 저항값을 가변한다.
도 3은 본 발명에 따른 CT 전압의 가변 출력 제어부 구성을 나타낸 전기 회로도로서, 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
가변 CT 출력 제어부(700)는 CT 출력 검출부(120)의 CT 출력 전압이 출력되는 출력단에 병렬로 연결되어 설치되고, CT 출력 검출부(120)로부터 출력되는 CT 출력 전압이 가변되도록 하는 저항(R1)과 마이크로 프로세서(600)로부터 출력된 상 기 저항값 가변용 제어 신호(M1)에 따라 저항(R1)이 싱크(Sink) 되도록 하는 발광부(710)와, 수광부(720)로 구성된 가변 제어부를 포함한다.
저항(R1)은 상기한 CT 출력 검출부(120)의 출력단과 병렬 연결되어 제 1 가열 코일부(510) 및 제 2 가열 코일부(520) 중 어느 하나의 가열 코일부만 동작하는 경우 발생하는 CT 출력 전압이 제 1 가열 코일부(510) 및 제 2 가열 코일부(520)가 동시에 동작하여 입력되는 전류의 증가로 인한 CT 출력 전압 증가가 저항(R1)에 의하여 차단되어 일정하게 유지되도록 한다.
발광부(710)는 마이크로 프로세서(600)로부터 출력되는 상기 저항값 가변용 제어 신호(M1)에 따라 온(ON) 되어 빛이 발광되도록 한다. 상기한 발광부(710)는 LED 및 적외선 발광 센서 등 빛을 발광할 수 있는 구성은 모두 사용하는 것이 가능하고, 본 실시예에서는 LED를 사용하였다.
수광부(720)는 발광부(710)와 다른 접지를 사용하고, 발광부(710)로부터 조사되는 빛에 따라 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off) 함으로써, 저항(R1)이 싱크(Sink) 되어 CT 출력 검출부(120)의 출력단으로부터 출력되는 CT 출력 전압이 저항(R1)을 통해 CT 출력 검출부(120)의 저항(R2)과 분압되어 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
또한, 수광부(720)는 포토 트랜지스터, CDS 센서 또는 적외선 수광 센서 등을 사용하는 것이 가능하고, 본 실시예에서는 포토 트랜지스터를 사용하였다.
다음은 본 발명에 따른 CT 전압 가변 제어 장치의 동작을 설명한다.
마이크로 프로세서(600)로부터 제 1 IGBT 구동부(310)를 통해 제 1 가열 코일부(510)만 동작하기 위한 발진 신호를 IH 제어부(210)로 출력하면, IH 제어부(210)는 제 1 IGBT 구동부(510) 제어신호를 출력하여 IGBT 소자(400)의 스위칭을 통해 제 1 가열부(510)가 동작한다.
이때, CT 출력 검출부(120)는 제 1 가열 코일부(510)의 동작에 따른 입력 전류를 검출하여 저항 (R2)에 걸리는 CT 출력 전압을 출력 보상부(140)를 통해 IH 제어부(210)로 피드백시킴으로써 제 1 가열 코일부(510)가 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.
이후 마이크로 프로세서(600)가 제 2 가열 코일부(520)의 구동을 위한 발진 신호를 출력하여 제 1 가열 코일부(510)와 제 2 가열 코일부(520)가 동시에 동작하는 경우 상용 전원을 통해 입력되는 전류가 증가함에 따라 CT 출력 검출부(120)에서 출력되는 CT 출력 전압도 변화량만큼 증가하게 된다.
따라서 제 1 가열 코일부(510)만 동작할 경우의 CT 출력 전압과 제 1 가열 코일부(510)와 제 2 가열 코일부(520)가 동시에 동작할 경우의 CT 출력 전압이 같아지도록 마이크로 프로세서(600)는 CT 출력 검출부(120)의 출력단에 병렬로 연결된 가변 CT 출력 제어부(700)의 저항(R1)을 통해 증가하는 CT 출력 전압이 분압되도록 저항값 가변용 제어 신호(M1)를 출력한다.
마이크로 프로세서(600)로부터 출력된 저항값 가변용 제어신호(M1)는 가변 CT 출력 제어부(700)의 발광부(710)가 온 되도록 하고, 발광부(710)로부터 빛을 수광한 수광부(720)는 도통하게 되어 가변 CT 출력 제어부(700)의 저항(R1)과, CT 출 력 검출부(120)의 저항(R2)을 통해 CT 출력 전압이 분압되어 제 1 및 제 2 가열 코일부(510 및 520)의 동시 동작에 따른 입력 전류가 증가하여도 CT 출력 전압이 일정하게 유지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 독립된 두 개의 가열 코일을 이용하는 유도 가열 장치에서 하나의 CT 출력 검출부를 사용하여 CT 출력 전압을 일정하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한, 하나의 CT 출력 검출부를 이용함으로써 제조원가 및 부품을 감소시켜 제조효율을 월등히 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 입력되는 상용 전원을 정류하여 IH 제어부의 제어에 따라 독립된 두 개의 가열 코일에 공진 전압을 제공하는 유도가열 조리기에 있어서,
    상기 상용 전원을 통해 입력되는 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하고, 상기 검출된 입력 전류의 변동을 전압으로 변환하여 출력하는 CT 출력 검출부;
    상기 CT 출력 검출부로부터 출력되는 상기 출력 전압이 하나의 가열 코일이 동작하거나 또는 두 개의 가열 코일이 동시에 동작하여도 일정하게 유지될 수 있도록 상기 CT 출력 검출부의 저항값을 가변하는 가변 CT 출력 제어부; 및
    상기 가변 CT 출력 제어부로 상기 CT 출력 검출부의 저항값 가변용 제어 신호를 출력하는 마이크로 프로세서를 포함하는 CT 전압의 가변 출력 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가변 CT 출력 제어부는 상기 CT 출력 검출부로부터 출력되는 전압이 가변되도록 상기 CT 출력 검출부의 전압 출력단과 병렬로 연결한 저항; 및
    상기 마이크로 프로세서로부터 출력된 상기 저항값 가변용 제어 신호에 따라 상기 저항이 싱크 되도록 온/오프 제어하는 가변 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT 전압의 가변 출력 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가변 제어부는 상기 마이크로 프로세서로부터 출력 된 상기 저항값 제어 신호에 따라 빛을 발광하는 발광소자; 및
    상기 발광소자로부터 조사되는 빛에 따라 턴 온 또는 턴 오프하는 수광소자인 것을 특징으로 하는 CT 전압의 가변 출력 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 수광소자는 포토 트랜지스터 및 CDS 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CT 전압의 가변 출력 제어 장치.
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