KR100836682B1 - 유도가열 조리기의 출력 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미리 설정된 출력 전압을 조리용기에 따라 가변시킬 수 있도록 IH 출력단의 저항값을 조절하는 유도가열 조리기의 출력 제어 장치에 관한 것이다. 이를 위해 조리용기를 가열하는 가열 코일이 스위칭 온/오프되도록 제어하는 인버터 회로부의 보상 전압을 출력하는 출력 제어부; 상기 출력 제어부의 출력단과 접속하여 상기 인버터 회로부의 보상 전압이 가변되도록 저항값을 가변하는 가변 출력 제어부; 상기 인버터 회로부로 발진 신호를 출력하고, 상기 출력 제어부의 온/오프 신호를 출력하며, 상기 가변 출력 제어부로 저항값 가변 신호를 출력하는 마이크로 프로세서; 및 상기 마이크로 프로세서가 상기 저항값 가변 신호를 출력하도록 설정 신호를 입력하는 입력수단을 포함한다. 따라서 IH 출력단의 저항값을 조절하여 미리 설정된 출력 전압을 조리용기에 따라 가변되도록 함으로써 정확한 출력 제어가 가능한 장점이 있다.

유도가열, 인버터, 출력 가변

Description

유도가열 조리기의 출력 제어 장치{Apparatus for controlling power of induction heating cooker}

도 1 은 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치를 이용한 유도가열 조리기의 구성을 개략적으로 나타낸 전기 회로도.

도 2 는 도 1에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치의 제 1 실시예를 나타낸 전기 회로도.

도 3 은 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치의 제 2 실시예를 나타낸 전기 회로도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100: 상용 전원 110: 정류부

120: CT 전압 검출부 140: 마이크로 프로세서

150: 제 1 인버터 회로부 160: 제 2 인버터 회로부

170: IGBT 소자 180: IGBT 소자

190: 제 1 가열 코일부 191: 제 2 가열 코일부

200: 출력 제어부 300: 가변 출력 제어부

310: 키 패드 Q1, Q2, Q3, Q4: 트랜지스터

본 발명은 유도가열 조리기의 출력 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미리 설정된 출력 전압을 조리용기에 따라 가변시킬 수 있도록 IH 출력단의 저항값을 조절하는 유도가열 조리기의 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.

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.

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.

일반적인 유도가열 조리장치는 상용 전원으로부터 인가된 교류(AC 220V) 전원을 정류하여 직류 전원으로 변환하고, 가열 코일의 구동에 따른 입력 전류의 변동을 CT(변류기)로부터 검출하여 검출된 변동 값에 따라 출력 보상용 제어신호를 인버터 회로부로 제공하며, 제어수단으로부터 발진된 신호와 상기 출력 보상용 제어신호를 이용한 스위칭 동작을 통해 가열 코일이 조리용기를 가열하도록 한다.

그러나 종래의 이러한 유도가열 조리장치는 스위칭 소자의 제한으로 일정 출력 이상 증가시키는 것이 어려운 문제점이 있다.

최근에는 독립된 두 개의 가열 코일을 설치하여 하나의 가열 코일에서 제공할 수 없었던 고출력을 제공할 수 있도록 구성된 IH 회로가 제안되고 있다. 즉 두 개의 가열 코일 중 하나의 가열 코일은 고출력을 제공하고 다른 하나의 가열 코일은 저출력을 제공할 수 있도록 구성하여 종래의 유도가열 조리장치의 출력보다 월등히 향상된 고출력을 제공할 수 있도록 하였다.

이러한 복수의 가열 코일을 이용한 유도 가열 조리장치는 각각의 출력이 미리 설정된 출력 전압으로 고정되어 있다.

그러나, 고정된 출력 전압은 조리 용기의 제조상태에 따라 가변되는 문제점 이 있다. 즉 조리 용기의 제조과정에서 예를 들면, 허용된 설계 규격의 오차범위 내에서 제조된 조리 용기는 설계 규격과 제조 상태는 정상이지만 생산 과정에서 발생한 조리 용기의 오차로 인하여 미리 설정된 출력 값이 제공되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 미리 설정된 출력 전압이 제공되지 못하는 경우 취사과정이나, 보온과정에서 정확한 발열량이 제공되지 못하여 조리물이 타거나 또는 익지 않는 문제점이 발생하고, 정확한 보온 온도가 제공되지 못하여 밥맛이 변하는 문제점이 있다.

또한, 미리 설정된 출력 전압을 변경하기 위해서는 제품을 분해한 다음 전압 가변을 위한 별도의 회로를 추가해야만 하는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 허용된 오차범위 내에서 제조된 조리 용기에 따라 미리 설정된 출력 값을 가변시킬 수 있도록 IH 출력단의 저항값을 조절하는 유도가열 조리기의 출력 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치는 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치로서, 조리용기를 가열하는 가열 코일이 스위칭 온/오프되도록 제어하는 인버터 회로부의 보상 전압을 출력하는 출력 제어부; 상기 출력 제어부의 출력단과 접속하여 상기 인버터 회로부의 보상 전압이 가변되도록 저항값을 가변하는 가변 출력 제어부; 상기 인버터 회로부로 발진 신호 를 출력하고, 상기 출력 제어부의 온/오프 신호를 출력하며, 상기 가변 출력 제어부로 저항값 가변 신호를 출력하는 마이크로 프로세서; 및 상기 마이크로 프로세서가 상기 저항값 가변 신호를 출력하도록 설정 신호를 입력하는 입력수단을 포함한다.

또한, 상기 가변 출력 제어부는 상기 출력 제어부의 출력단과 병렬 연결된 저항; 및 상기 저항의 일측과 컬렉터가 연결되고, 상기 마이크로 프로세서와 베이스가 연결되며, 에미터가 접지 전원에 연결된 트랜지스터를 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 상기 저항값 가변 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 상기 출력 제어부로부터 출력되는 상기 보상 전압이 상기 저항에 의해 가변되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치로서, 조리용기를 가열하는 가열 코일이 스위칭 온/오프되도록 제어하는 인버터 회로부의 보상 전압을 출력하는 출력 제어부; 및 상기 출력 제어부의 출력단과 접속하여 상기 인버터 회로부의 보상 전압이 가변되도록 저항값을 가변하는 가변 저항을 포함한다.

또한, 상기 가변 저항은 상기 가변 저항의 오동작을 방지하기 위해 상기 가변 저항과 병렬로 연결한 보조 저항(R7)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치를 이용한 유도가열 조리기의 구성을 개략적으로 나타낸 전기 회로도이고, 도 2는 도 1에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치의 제 1 실시예를 나타낸 전기 회로도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유도가열 조리기의 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 검출하여 상기 입력 전류의 변동을 전압으로 변환하여 출력 보상용 제어신호(S1)를 출력하는 CT 전압 검출부(120)와, 조리 용기(도시하지 않음)를 일정 출력으로 가열하는 제 1 가열 코일부(190)가 스위칭 온/오프 되도록 제어 신호를 출력하는 제 1 인버터 회로부(150)와, 상기 조리 용기를 일정 출력으로 가열하는 제 2 가열 코일부(191)가 스위칭 온/오프 되도록 신호를 출력하는 제 2 인버터 회로부(160)가 구동되도록 발진 신호(S2 및 S3)를 출력하고, 제 2 인버터 회로부(160)만 동작하는 경우 별도의 보상 출력 신호가 출력되도록 제어 신호(S4)를 출력하며, 저항값을 가변하기 위한 가변 제어 신호를 출력하는 마이크로 프로세서(140)와, 출력 보상부(130)로부터 출력되는 전압을 싱크(Sink)하고, 제 2 인버터 회로부(160)의 보상용 출력 전압(S5)을 제 2 인버터 회로부(160)로 출력하는 출력 제어부(200)와, 출력 제어부(200)와 접속하여 출력 제어부(200)로부터 출력되는 보상 전압이 가변되도록 저항값을 가변하는 가변 출력 제어부(300)와, 가변 출력 제어부(300)가 상기 저항값 가변 신호를 출력하도록 설정 신호를 입력하는 입력수단(310)을 포함한다. 미설명 부호 170 및 180은 IGBT 소자이다.

출력 제어부(200)는 제 1 트랜지스터(Q1)와, 제 2 트랜지스터(Q2)와, 보상을 위한 출력 전압을 결정하는 저항(R3 및 R4)을 포함한다.

제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스는 마이크로 프로세서(140)와 접속되고, 제 1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 CT 전압 검출부(120)의 출력단에 접속되며, 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터는 접지 전원(GND)에 접속되어 마이크로 프로세서(140)로부터 출력된 온/오프 동작 제어 신호(S4)에 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 CT 전압 검출부(120)로부터 출력되는 전압신호(S1)가 에미터를 통해 싱크되도록 한다.

제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스는 제 1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 접속되고, 제 2 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에는 보상용 외부 전원(12V)이 연결되며, 제 2 트랜지스터(Q2)의 에미터는 미리 설정된 조리 용기에 따라 출력 전압이 고정되도록 미리 설정된 분압 저항 R3과, 저항 R4가 직렬 연결되어 접지 전원(GND)에 연결되어 제 1 트랜지스터(Q1)의 동작에 따라 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴 온 또는 턴 오프된다.

여기서 저항 R3 및 저항 R4의 값에 따라 제 2 인버터 회로부(160)로 인가되는 보상용 출력 전압이 결정된다.

가변 출력 제어부(300)는 상기 저항 R3 및 R4에 의해 미리 결정된 보상용 출력 전압이 조리 용기의 제조 과정에서 발생하는 조리 용기 자체의 오차에 따른 출력 전압을 가변하기 위한 제 1 보상용 저항 R5과, 제 3 트랜지스터(Q3)를 포함한다.

상기 제 1 보상용 저항 R5는 출력 제어부의 출력단에 설치된 저항 R4와 병렬 로 연결된다.

제 3 트랜지스터(Q3)의 컬렉터는 상기 제 1 보상용 저항 R5의 일측과 연결되고, 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스는 마이크로 프로세서(140)와 연결되며, 제 3 트랜지스터(Q3)의 에미터는 접지 전원(GND)과 접속되어 마이크로 프로세서(140)로부터 출력되는 저항값 가변 신호(S6) 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 출력 제어부(200)로부터 출력되는 보상 전압이 저항 R4와, 상기 제 1 보상용 저항 R5에 의해 가변되도록 한다.

또한, 가변 출력 제어부(300)는 정밀한 제어를 위해 제 2 보상용 저항 R6과, 제 4 트랜지스터(Q4)를 더 포함한다. 즉 상기 제 2 보상용 저항 R6과, 저항 R4를 병렬로 연결하고, 제 4 트랜지스터(Q4)의 컬렉터는 상기 제 2 보상용 저항 R6의 일측과 연결되고, 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스는 마이크로 프로세서(140)와 연결되며, 제 4 트랜지스터(Q4)의 에미터는 접지 전원(GND)과 접속되어 마이크로 프로세서(140)로부터 출력되는 저항값 가변 신호(S7) 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 출력 제어부(200)로부터 출력되는 보상 전압이 저항 R4와, 상기 제 2 보상용 저항 R6에 의해 가변되도록 한다.

키 패드(310)는 사용자로부터 보상 전압의 가변 요청을 검출하는 구성으로 키 패드(310)에서 검출된 입력 값은 마이크로 프로세서(140)로 제공된다.

다음은 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

마이크로 프로세서(140)는 키 패드(310)를 통해 보상 전압의 출력 가변이 요청되는지 검출하여 출력 가변이 요청된 경우 출력 전압이 가변되도록 저항값 가변 신호(S6 및 S7)를 가변 출력 제어부(300)로 출력한다.

즉 제 1 보상용 저항 R5가 저항 R4와 병렬 연결되도록 마이크로 프로세서(140)가 저항값 가변 신호(S6)를 하이(High) 레벨 전압으로 출력하면, 제 3 트랜지스터(Q3)는 턴 온 되어 저항 R4와 제 1 보상용 저항 R5가 병렬 연결되어 출력단의 전압(V)이 변경된다.

또한, 제 2 보상용 저항 R6이 저항 R4와 병렬 연결되도록 마이크로 프로세서(140)가 저항값 가변 신호(S7)를 하이(High) 레벨 전압으로 출력하면, 제 4 트랜지스터(Q4)가 턴 온 되어 저항 R4와 제 2 보상용 저항 R6이 병렬 연결되어 출력단의 전압(V)이 변경된다.

이후 별도의 변경 설정이 입력되지 않으면 변경된 출력 전압(V)은 유지된다.

(제 2 실시예)

도 3 은 본 발명에 따른 유도가열 조리기의 출력 제어 장치의 제 2 실시예를 나타낸 전기 회로도이다.

우선 제 1 실시예와 동일한 구성에 대한 반복적인 설명은 생략하고, 제 2 실시예의 특징적인 구성에 대하여 설명한다.

제 2 실시예는 제 1 실시예와는 구별되도록 가변 출력 제어부(300')가 가변 저항(VR)으로 구성된다. 즉 가변 저항(VR)을 조절하여 출력 전압(V)이 변경될 수 있도록 한다.

또한, 가변 저항(VR)은 가변 저항의 불량으로 인한 오동작을 방지하기 위해 가변 저항(VR)과 병렬로 보조 저항(R7)을 연결하여 출력 전압의 오동작을 방지한다.

따라서 가변 저항(VR)을 조절하여 정확한 출력 전압(V)이 제공될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 IH 출력단의 저항값을 조절하여 미리 설정된 출력 전압을 조리용기에 따라 가변되도록 함으로써 정확한 출력 제어가 가능한 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. 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치로서,

   조리용기를 가열하는 가열 코일이 스위칭 온/오프되도록 제어하는 인버터 회로부의 보상 전압을 출력하는 출력 제어부;

   상기 출력 제어부의 출력단과 병렬 연결된 저항;

   상기 인버터 회로부로 발진 신호를 출력하고, 상기 출력 제어부의 온/오프 신호를 출력하며, 상기 출력 제어부로부터 출력되는 상기 보상 전압이 가변되도록 저항값 가변 신호를 출력하는 마이크로 프로세서;

   상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 상기 저항값 가변 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 상기 출력 제어부로부터 출력되는 상기 보상 전압이 상기 저항에 의해 가변되도록 상기 저항의 일측과 컬렉터가 연결되고, 상기 마이크로 프로세서와 베이스가 연결되며, 에미터가 접지 전원에 연결된 트랜지스터; 및

   상기 마이크로 프로세서가 상기 저항값 가변 신호를 출력하도록 설정 신호를 입력하는 입력수단을 포함하는 유도 가열 조리기의 출력 제어 장치.
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