KR100904237B1 - 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기 공진 전압의 레벨을 낮춤으로써, 충분한 스위칭 오프 시간의 확보가 가능하고, 공진 전압이 영 전압으로 내려오기 전에 재발진되는 문제점을 차단할 수 있는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치에 관한 것이다. 이를 위해 조리용기에 담긴 조리물의 부하 변동에 따라 상기 유도 가열 회로에서 출력되는 공진 전압을 검출하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교 결과에 따라 상기 유도 가열 회로의 스위칭 오프 신호를 출력하는 트리거 회로부; 및 상기 트리거 회로부의 입력단과 연결되어 상기 공진 전압의 발생을 위한 발진 신호를 출력하는 발진부로부터의 발진 신호에 따라 하이레벨 신호 또는 로우레벨 신호를 출력하고, 상기 하이레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 차폐되어 상기 공진 전압이 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되도록 하고, 상기 로우레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 도통되어 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되는 상기 공진 전압이 영 전압이 되도록 하는 싱크 제어부를 포함하여, 상기 트리거 회로부의 기준 전압이 최소 전압으로 설정되도록 한 것을 특징으로 한다. 따라서 트리거 회로부의 기준 전압을 낮춤으로써, 부하의 변동시에 충분한 스위칭 오프 시간을 제공할 수 있는 장점이 있다.
Figure R1020070112555
유도 가열 회로, 스위칭 온, 스위칭 오프, 오프 타임, 가변

Description

유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING OFF TIME OF INVERTER HEATING CIRCUIT}
본 발명은 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초기 공진 전압의 레벨을 낮춤으로써, 충분한 스위칭 오프 시간의 확보가 가능하고, 공진 전압이 영 전압으로 내려오기 전에 재발진되는 문제점을 차단할 수 있는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유도 가열 장치는 워킹 코일에 인가되는 상용 직류 전압을 스위칭하고, 상기 상용 직류 전압이 턴-오프되었을 경우 발생하는 역기전력이 상기 워킹 코일에 강력한 자계를 형성함으로써, 상기 워킹 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 구성 되어 상측 출력부와 하측 출력부가 교대로 출력된다.
이러한 유도 가열 장치에서 전용소자를 사용하는 이유는 공진형 유도가열 장치의 발진부 구성에서 가장 중요한 요소로서 발진 위상이 워킹 코일과 공진 커패시터의 병렬 조합에 의해 결정되는 공진 시정수에 따라 자동적으로 이루어져야 하고, 비록 워킹 코일의 L값과 공진 커패시터의 C값이 일정하다고 하더라도, 부하(조리용기)의 상태(재질, 높낮이, 밑면적, 온도 등)에 따라 공진 Q값과 공진 시정수가 수시로 변하기 때문이다.
최근에는 입력 전압의 변동에 따라 일정한 출력을 제공하기 위하여 유도 가열 장치의 스위칭 온 시간은 가변 되도록 하고, 스위칭 오프 시간은 공진 주파수의 공진 시간과 동일하게 고정시켜 발진 출력이 일정하게 유지되도록 도 1과 같은 유도 가열 장치가 제안되었다.
도 1에 따른 유도 가열 장치는 가정용 상용 전원(10)을 인가받아 전원의 입력 전압 크기 또는 전류의 크기에 따라 전압을 보상하는 전압 보상부(20)와, 전류를 보상하는 전류 보상부(30)로부터 발생된 신호를 비교하여 입력 전원에 따른 가변 제어 신호를 출력하는 전압 전류 비교부(40)와, 유도 가열 장치의 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(50)와, 가열 코일(90)이 동작되도록 발진 신호를 출력하는 발진부(60)와, 발진부(60)의 발진 신호 출력을 제어하는 온 타임 제어부(70) 및 오프 타임 제어부(71)와, 조리용기의 부하변동에 따른 스위칭 오프 시간이 가변되도록 하는 트리거 회로부(72)와, 자계를 발생시키기 위한 IGBT 구동부(80)와 전력 소자(81)와 가열 코일(90)과 공진 커패시터(91)를 포함한다.
발진부(60)가 발진 신호를 출력하도록 마이크로 프로세서(50)에서 출력된 제어 신호와 함께 전압 전류 비교부(40)에서 출력되는 보상 신호를 포함하여 발진부(60)가 스위칭 온 되는 경우 상기 보상 신호의 크기에 따라 온 타임 제어부(70)는 스위칭 온 시간을 가변시키고 진폭이 변화될 수 있도록 한다. 즉 보상 신호가 큰 경우 상기 스위칭 온 시간을 길게 하여 진폭이 커지도록 하고, 공진주기는 발진부(60)의 R, C 시정수에 의해 일정하게 유지된다.
또한, 오프 타임 제어부(71)는 발진부(60)로부터 출력되는 상기 발진 신호에 따라 발진부(60)로 인가되는 제어 신호가 소정 시간 동안 일정한 레벨의 신호 예를 들면, 로우 레벨의 신호로 고정되도록 하여 발진부(60)의 발진 신호 출력을 제어한다.
도 2에 도시된 바와 같이 트리거 회로부(72)는 비교기(73)를 포함하여 구성되고, + 입력단에 저항(R1' 및 R2')을 통해 분압된 기준 전압이 연결되고, - 입력단에 공진 전압(Vce)이 연결되어 공진 전압(Vce)이 기준 전압 이상인지 여부에 따라 출력단을 통해 제어 신호를 출력한다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 최소 스위칭 오프 시간을 초과하여 공진 전압(Vce)이 기준 전압(Vin')과 만나는 지점(S1' 및 S2')까지 스위칭 오프 시간(T1' 및 T2')이 가변되어 스위칭 시에 높은 공진 전압이 걸려있는 상태에서 큰 단락 전류가 인가되는 문제점을 방지할 수 있도록 하였다.
또한, 트리거 회로부(72)의 출력은 초기 상태에서 오픈(open) 상태를 유지해야 하므로 저항(R1' 및 R2')을 통해 분압되는 기준 전압(Vin')은 공진 전압(Vce)보 다 항상 일정 전압(예를 들면, 1.5V) 이상 높게 유지되어야 한다.
이는 실제 발진동작을 수행하지 않고 단순히 전원만 인가된 초기 상태에서도 공진 전압(Vce)이 대략 3.5V를 유지하고 있으므로, 기준 전압(Vin')은 대략 5V 이상을 유지해야만 한다.
그러나, 이러한 높은 기준 전압(Vin')은 영 전압(Zero Volt)과의 차이(Vd')로 인해 실질적인 ZVS(Zero Voltage Switching)가 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
또한, 높은 기준 전압(Vin')으로 인해 가변된 부하에 대응하여 충분한 스위칭 오프 시간(T2')의 확보가 어려운 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 트리거 회로부로 인가되는 공진 전압을 영 전압이 되도록함으로써, 트리거 회로부의 기준 전압이 최소 전압이 되도록 설정하는 것이 가능하여 부하의 변동시 충분한 스위칭 오프 시간을 제공할 수 있는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치는 조리용기에 담긴 조리물을 가열하기 위해 고출력의 전압을 생성하여 출력하는 유도 가열 회로에 있어서, 상기 조리용기에 담긴 조리물의 부하 변동에 따라 상기 유도 가열 회로에서 출력되는 공진 전압을 검출하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교 결과에 따라 상기 유도 가열 회로의 스위칭 오프 신호를 출력하는 트리거 회로부; 및 상기 트리거 회로부의 입력단과 연결되어 상기 공진 전압의 발생을 위한 발진 신호를 출력하는 발진부로부터의 발진 신호에 따라 하이레벨 신호 또는 로우레벨 신호를 출력하고, 상기 하이레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 차폐되어 상기 공진 전압이 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되도록 하고, 상기 로우레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 도통되어 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되는 상기 공진 전압이 영 전압이 되도록 하는 싱크 제어부를 포함하여, 상기 트리거 회로부의 기준 전압이 최소 전압으로 설정되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 트리거 회로부의 기준 전압은 바람직하게 1 볼트(V) 내지 3.5 볼트(V) 중 어느 하나이다.
또한, 상기 발진 신호는 상기 조리용기를 가열하기 위한 가열 코일부가 스위칭 온/오프 되도록 구동 신호를 출력하는 IGBT 구동부로 제어 신호를 출력하는 발진부로부터 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 싱크 제어부는 미리 설정된 기준 전압과, 상기 발진부로부터 출력되는 발진 신호와의 비교 결과에 따라 상기 트리거 회로부로 인가되는 공진 전압을 영 전압이 되도록 신호를 출력하는 비교기를 포함하고,
상기 비교기는 - 입력단에 상기 기준 전압이 입력되도록 하고, + 입력단에 상기 발진부로부터 출력되는 발진 신호와, 상기 비교기의 출력단으로부터 피드백되는 신호가 입력되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공진 전압이 상기 트리거 회로부로 일정 시간 지연되어 인가되도록 상기 비교기의 출력단과 상기 트리거 회로부의 공진 전압 입력단 사이에 설치된 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비교기의 출력단은 발진 동작을 수행하지 않고 전원만 인가된 초기 상태에서 출력단으로부터 피드백되는 신호에 의해 상기 + 입력단이 상기 - 입력단 보다 먼저 셋팅되는 것을 방지하는 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 트리거 회로부의 기준 전압을 5 볼트에서 1.5 볼트로 낮춤으로써, 부하의 변동시에 충분한 스위칭 오프 시간을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 트리거 회로부의 기준 전압을 5 볼트에서 1.5 볼트로 낮춤 으로써 ZVS에 근접할 수 있어 전력소자의 파손을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치를 구체적으로 나타낸 전기 회로도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치는 가정용 상용 전원(100)을 인가받아 구동 전류를 검출하는 전류검출 트랜스포머와 상용 전원(100)을 상용 직류 전압으로 변환하는 브리지 다이오드와 평활 커패시터 및 쵸크 코일과 노이즈 필터링 커패시터와, 전원의 입력 전압 크기 또는 전류의 크기에 따라 전압을 보상하기 위한 전압 제어 신호를 발생하는 전압 보상부(200)와, 전류를 보상하기 위한 전류 제어 신호를 발생하는 전류 보상부(300)와 전압 보상부(200) 및 전류 보상부(300)로부터 발생된 신호를 비교하여 입력 전원에 따른 가변 제어 신호를 출력하는 전압 전류 비교부(400)와, 유도 가열 장치의 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(500)와, 가열 코일(800)이 동작되도록 발진 신호를 출력하는 발진 제어부(600)와, 발진 제어부(600)의 발진 신호에 따라 전력 소자(710)를 턴 온/턴 오프하는 IGBT 구동부(700)와 가열 코일(800)과 공진 커패시터(810)를 포함한다.
전압 전류 비교부(400)는 가열 코일(800)의 스위칭 온 시간이 가변되도록 상용 전원(100)의 전압변동 값 및 출력변동 값 중 적어도 어느 하나로부터 검출된 변동 값에 따라 보상신호를 출력한다.
마이크로 프로세서(500)는 가열 코일(800)이 동작하도록 발진 신호를 출력한다.
발진 제어부(600)는 마이크로 프로세서(500)로부터 출력된 발진 신호에 따라 가열 코일(800)이 스위칭 온 되도록 IGBT 구동부(700)로 제어 신호를 출력하는 발진부(610)와, 스위칭 오프 시간이 고정되도록 하는 오프 타임 제어부(620)와, 스위칭 온 시간이 가변되도록 하는 온 타임 제어부(630)와, 조리용기에 담긴 조리물의 부하 변동에 따라 상기 유도 가열 회로에서 출력되는 공진 전압을 검출하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교 결과에 따라 상기 유도 가열 회로의 스위칭 오프 신호를 출력하는 트리거 회로부(640)와, 발진부(610)로부터 출력되는 발진 신호에 따라 트리거 회로부(640)로 입력되는 상기 공진 전압을 영 전압이 되도록하거나 트리거 회로부(640)와 오픈(Open) 상태가 되도록 하는 싱크 제어부(650)를 포함한다.
발진부(610)는 오프 타임 제어부(620)와, 온 타임 제어부(630)와, 트리거 회로부(640)로부터 출력되는 신호가 입력되도록 + 입력단에 접속되고, 온 타임 제어부(630)의 스위칭 온 시간 즉 가열 코일(800)이 스위칭 온 되는 시간을 결정하기 위한 저항(R1)과 캐패시터(C1)가 - 입력단에 접속되며, 출력단이 IGBT 구동부(700)와 출력 신호가 피드백되어 오프 타임 제어부(620)에 입력되도록 접속되어 상기 + 입력단으로 입력된 신호에 따라 IGBT 구동부(700)의 동작 제어 신호를 출력하는 비교기(611)와, 비교기(611)의 + 입력단과 - 입력단 사이에 설치되어 상기 + 입력단과 - 입력단 사이의 전압차가 유지되도록 하는 다이오드(D1)를 포함한다.
오프 타임 제어부(620)는 + 입력단에 가열 코일(800)의 스위칭 오프 시간을 결정하는 저항(R3)과 캐패시터(C2)가 연결되고, 저항(R4 및 R5)에 의해 분압된 기준 전압이 - 입력단에 접속되어 상기 + 입력단과 연결된 저항(R3) 및 캐패시터(C2)의 시정수에 따라 온 타임 제어부(630)의 오프 신호를 출력단을 통해 발진부(610)로 출력하는 제 1 비교기(621)와, 발진부(610)의 출력이 피드백되어 + 입력단과 연결되고, - 입력단에 기준 전압이 접속되며, 출력단이 제 1 비교기(621)의 + 입력단 및 - 입력단에 연결된 제 2 비교기(622)를 포함한다.
또한, 제 2 비교기(622)의 - 입력단으로 입력된 발진부(210)의 출력신호에 따라 오프 타임 제어부(620)가 온/오프 되도록 하고, 제 2 비교기(622)의 출력단에 일측이 연결되며, 타측이 제 1 비교기(621)의 + 입력단에 연결되어 제 2 비교기(622)의 출력 신호가 하이 레벨 상태에서 로우 레벨 상태로 전환된 경우 제 1 비교기(621)의 + 입력단이 - 입력단보다 높은 전압을 유지하도록 하는 저항(R20)을 포함한다.
온 타임 제어부(630)는 온 타임부 비교기(631)를 이용하여 구성되는데 전압 전류 비교부(400)로부터 제공되는 출력 보상 신호와, 마이크로 프로세서(500)로부터 출력되는 발진 신호 중 적어도 어느 하나의 신호를 입력받아 발진부(610)의 스위칭 온 시간을 결정하는 기준 전압을 제공하여 발진부(610)가 전압 변동 및 출력 변동에 따라 스위칭 온을 유지하는 시간이 가변되도록 한다.
트리거 회로부(640)는 트리거부 비교기(641)를 포함하여 구성되고, + 입력단에 기준 전압(Vin)이 연결되고, - 입력단에 공진 전압(Vce)이 연결되어 공진 전압(Vce)이 기준 전압(Vin)을 초과하는지 여부에 따라 출력단을 통해 제어 신호를 출력한다.
즉 공진 전압(Vce)이 기준 전압(Vin)을 초과할 경우 로우 레벨의 신호를 출력하고, 공진 전압(Vce)이 기준 전압(Vin) 이하로 내려갈 경우 하이 레벨의 신호를 출력한다.
또한, 트리거부 비교기(641)의 출력은 초기 상태나 발진 정지 상태에서 오픈(open) 상태 즉 하이 레벨의 신호 출력을 유지해야 하므로 저항(R10 및 R11)을 통해 분압되는 기준 전압(Vin)은 공진 전압(Vce)보다 항상 일정 전압 이상 높게 유지되도록 한다.
이때 저항(R10 및 R11)을 통해 설정되는 기준 전압(Vin)은 약 1.0 볼트(V) 내지 3.5 볼트(V) 사이의 전압 중에서 어느 하나의 전압이 설정되고, 바람직하게 1.5 볼트(V)의 기준 전압(Vin)이 설정된다.
상기 기준 전압(Vin)이 낮게 설정될수록 가열부하의 변동에 따른 스위칭 오프 시간의 가변 폭이 확대될 수 있고, 영 전압(Zero Voltage)에 근접함으로써 낮은 스위칭 전압이 걸려있는 상태에서 ZVS(Zero Voltage Switchng)에 근접할 수 있게 된다.
싱크 제어부(650)는 트리거 회로부(640)에 인가되는 공진 전압이 0 볼트(V)가 되도록 함으로써, 트리거 회로부(640)의 기준 전압이 최소 전압이 될 수 있도록 하고, 동시에 스위칭 오프 시간의 확장 폭이 증가될 수 있도록 한다.
싱크 제어부(650)는 저항(R13 및 R14)을 통해 미리 설정된 기준 전압과, 발진부(610)로부터 출력되는 발진 신호와의 비교 결과에 따라 트리거 회로부(640)로 인가되는 공진 전압을 영 전압이 되도록하는 싱크부 비교기(651)와, 싱크부 비교기(651)의 출력 신호에 따라 싱크부 비교기(651)의 출력단과, 트리거 회로부의 트리거부 비교기(641)의 - 입력단 사이를 차폐하는 다이오드(D6)와, 발진부(610)로부터 출력된 발진 신호가 싱크부 비교기(651)에 래치되도록 트리거 회로부(640)의 출력 신호에 따라 싱크부 비교기(651)의 입력단과, 트리거부 비교기(641)의 출력단 사이를 차폐하는 다이오드(D7)를 포함한다.
싱크부 비교기(651)는 - 입력단에 저항(R13 및 R14)을 통해 분압된 기준 전압이 입력되고, + 입력단에 발진부(610)로부터 출력되는 발진 신호와, 싱크부 비교기(651)의 출력단으로부터 피드백되는 신호가 입력되고, 출력단은 트리거 회로부(640)의 공진 전압 입력단 즉 트리거부 비교기(641)의 - 입력단과 접속된다.
또한, 싱크 제어부(650)는 싱크부 비교기(651)의 출력단에 발진 동작을 수행하지 않고 전원만 인가된 초기 상태에서 출력단으로부터 피드백되는 신호에 의해 + 입력단이 먼저 세팅되는 것을 방지하는 저항(R12)이 설치된다.
즉 싱크부 비교기(651)의 출력단에 설치된 저항(R12)의 크기가 싱크부 비교기(651)의 기준 전압 설정을 위한 분압 저항(R13)의 크기보다 크게 함으로써 전원 인가시 저항 크기에 의한 시간 지연으로 인해 - 입력단이 먼저 세팅되도록 하여 싱크부 비교기(651)의 출력이 로우 레벨(영 전압)을 유지하게 한다.
또한, 싱크 제어부(650)는 공진 전압(Vce)이 트리거 회로부(640)로 일정 시간 지연되어 인가되도록 싱크부 비교기(651)의 출력단과 트리거 회로부(640)의 비교기(641) - 입력단 사이에 시간 지연용 캐패시터(C5)가 설치된다.
상기 시간 지연용 캐패시터(C5)는 트리거 회로부(640)의 비교기(641)에 설정된 기준 전압(Vin) 이하로 상기 공진 전압이 떨어질 수 있도록 시간을 지연시킴으로써, ZVS(Zero Voltage Switchng)에 근접할 수 있도록 한다.
한편, 싱크 제어부(650)로 인가되는 상기 발진 신호는 마이크로프로세서(500)로부터 출력되는 발진신호가 아니라 조리용기를 가열하기 위해 IGBT 구동부로 제어 신호를 출력하는 발진부의 실제 출력 신호이다.
IGBT 구동부(700)는 스위칭 신호에 따라 조리용기(미도시)를 일정 출력으로 가열하는 가열 코일부(800)가 온/오프 스위칭 되도록 제어신호를 출력한다.
다음은 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 동작을 상세하게 설명한다.
(초기 상태 동작)
도 6에 도시된 바와 같이, 유도 가열 회로에 전원이 인가되면, 상기 인가된 전원은 실선의 화살표와 점선의 화살표를 따라 동시에 싱크 제어부(650)의 비교기(651)로 인가된다.
이때, 싱크 제어부(650)의 비교기(651) + 입력단과 연결된 저항(R12)의 크기 가 - 입력단과 연결된 저항(R13)의 크기보다 크게 설정되어 저항의 크기 차이에 따른 시간 지연으로 싱크부 비교기(651)의 - 입력단이 먼저 세팅된다.
따라서 싱크 제어부(650)의 비교기(651)는 로우 레벨 신호를 출력하게 되고, 전원만 인가된 초기 상태에서 실제 발진이 일어나기 전까지는 트리거 회로부(640)로 입력되는 공진 전압(Vce)이 0 볼트(V)가 되도록 유지한다.
한편, 트리거 회로부(640)의 비교기(641)는 - 입력단으로 로우 레벨 신호 즉 0 볼트의 공진 전압이 인가되고, + 입력단으로는 미리 설정된 기준 전압(약 1.5 V)이 인가되어 출력단을 통해 하이 레벨의 신호를 출력하게 되므로 싱크부 비교기(651)의 입력단과 트리거부 비교기(641)의 출력단 사이는 다이오드(D7)에 의해 차폐되어 싱크부 비교기(651)와 트리거부 비교기(641)는 오픈 상태를 유지하게 된다.
(발진 동작)
도 7에 도시한 바와 같이, 발진이 시작되어 발진부(610)로부터 실제 발진 신호 즉 스위칭 온 신호가 출력되면, 상기 발진 신호는 IGBT 구동부(700, 도 4 참조)로 인가됨과 동시에 실선의 화살표와 같이 싱크 제어부(650)의 비교기(651) + 입력단으로 공급되어 래치(Latch)된다.
싱크 제어부(650)의 비교기(651)는 래치됨과 동시에 하이 레벨 신호를 출력하여 트리거부 비교기(641)와 싱크부 비교기(651) 사이가 다이오드(D6)에 의해 차폐(오픈 상태)되어 발진부(610)가 스위칭 온 신호를 출력하는 동안 싱크 제어부(650)는 공진 전압(Vce)과 무관하게 된다.
또한, 발진부(610)로부터 출력된 발진 신호에 따라 유도 가열 회로에서 발생된 공진 전압(Vce)은 트리거 회로부(640)로 입력되고, 트리거 회로부(640)의 비교기(641)는 공진 전압(Vce)이 기준 전압(Vin)을 초과하는 동안 로우 레벨 신호를 출력하여 스위칭 오프 시간이 최대 시간을 유지하도록 한다.
(발진 정지 동작)
유도 가열 회로의 발진 동작을 정지하는 경우 도 8에 도시한 바와 같이, 로우 레벨의 동작 정지 신호(Vs)가 입력되면 점선과 같이 싱크 제어부(650)의 비교기(651)에 래치된 신호가 영 전압이 되어 싱크부 비교기(651)는 다시 로우 레벨 신호를 출력하고, 싱크 제어부(650)는 공진 전압(Vce)을 영 전압이 되도록 한다.
이때 트리거 회로부(640)의 출력은 하이 레벨 신호를 출력하여 싱크 제어부(650)와 트리거 회로부(640)는 오픈 상태가 된다.
따라서 도 9에 도시한 바와 같이, 초기 상태에서 공진 전압을 0 볼트(V)로 유지하지 않은 경우 발진 동작을 수행하지 않은 상태에서도 3.5 볼트(V) 정도의 공진 전압이 발생하여 트리거 회로부(640)의 기준 전압(Vin)은 5 볼트(V) 이상의 전압을 유지해야하지만, 개선된 오프 타임 제어 장치는 공진 전압을 0 볼트(V)가 되도록함으로써, 트리거 회로부(640)의 기준 전압(Vin)이 1.5 볼트 정도로 낮아져 최소 스위칭 오프 시간(T1)과 가열부하의 변동에 따라 추가적으로 필요한 스위칭 오프 시간(T2)의 가변 폭을 T3 시간만큼 더 확장할 수 있게 된다.
즉 5 볼트(V)의 기준 전압을 1.5 볼트(V)로 낮춤으로써 Vd 만큼의 차전압이 발생하고, 이에 따라 공진 전압이 영 전압에 근접한 상태에서 재발진이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 1.5 볼트(V)의 기준 전압과 영 전압의 차전압(Vd1)은 재발진시 시간 지연을 위해 설치된 캐패시터(C5, 도 5참조)에 의해 영 전압에 더욱 근접하게 되어 실질적인 ZVS(Zero Voltage Switching)이 이루어질 수 있게 한다.
따라서 초기 상태 또는 발진 대기 상태의 공진 전압 레벨을 낮춤으로써 스위칭 오프 시간의 가변 폭을 최대 시간까지 확장할 수 있게 된다.
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.
도 1 은 종래의 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 는 종래의 유도 가열 회로의 오프 타임 가변 회로 구성을 나타낸 전기 회로도.
도 3 은 종래의 유도 가열 회로의 오프 타임 가변 회로의 공진 파형을 나타낸 파형도.
도 4 는 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치를 구체적으로 나타낸 전기 회로도.
도 6 은 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 초기 상태 동작 설명을 나타낸 전기 회로도.
도 7 은 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 발진 동작 설명을 나타낸 전기 회로도.
도 8 은 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 발진 정지 동작 설명을 나타낸 전기 회로도.
도 9 은 본 발명에 따른 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치의 공진 파형을 나타낸 파형도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호)
100: 상용 전원 200: 전압 보상부
300: 전류 보상부 400: 전압 전류 비교부
500: 마이크로 프로세서 600: 발진 제어부
610: 발진부 611: 발진부 비교기
620: 오프 타임 제어부 621: 제 1 비교기
622: 제 2 비교기 630: 온 타임 제어부
631: 온 타임부 비교기 640: 트리거 회로부
641: 트리거부 비교기 650: 싱크 제어부
651: 싱크부 비교기 700: IGBT 구동부
710: 전력 소자 800: 가열 코일부
810: 공진 캐패시터

Claims (6)

  1. 조리용기에 담긴 조리물을 가열하기 위해 고출력의 전압을 생성하여 출력하는 유도 가열 회로에 있어서,
    상기 조리용기에 담긴 조리물의 부하 변동에 따라 상기 유도 가열 회로에서 출력되는 공진 전압을 검출하여 미리 설정된 기준 전압과의 비교 결과에 따라 상기 유도 가열 회로의 스위칭 오프 신호를 출력하는 트리거 회로부; 및
    상기 트리거 회로부의 입력단과 연결되어 상기 공진 전압의 발생을 위한 발진 신호를 출력하는 발진부로부터의 발진 신호에 따라 하이레벨 신호 또는 로우레벨 신호를 출력하고, 상기 하이레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 차폐되어 상기 공진 전압이 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되도록 하고, 상기 로우레벨 신호가 출력되면 상기 트리거 회로부의 입력단과 도통되어 상기 트리거 회로부의 입력단으로 입력되는 상기 공진 전압이 영 전압이 되도록 하는 싱크 제어부를 포함하여,
    상기 트리거 회로부의 기준 전압이 최소 전압으로 설정되도록 한 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진 신호는 상기 조리용기를 가열하기 위한 가열 코일부가 스위칭 온/오프 되도록 구동 신호를 출력하는 IGBT 구동부로 제어 신호를 출력하는 발진부로부터 인가되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 싱크 제어부는 미리 설정된 기준 전압과, 상기 발진부로부터 출력되는 발진 신호와의 비교 결과에 따라 상기 트리거 회로부로 인가되는 공진 전압을 영 전압이 되도록 신호를 출력하는 비교기를 포함하고,
    상기 비교기의 - 입력단에는 기준 전압이 입력되도록 하고, + 입력단에는 발진부로부터 출력되는 발진 신호와, 상기 비교기의 출력단으로부터 피드백되는 신호가 입력되도록 하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공진 전압이 상기 트리거 회로부로 일정 시간 지연되어 인가되도록 상기 비교기의 출력단과 상기 트리거 회로부의 공진 전압 입력단 사이에 설치된 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 비교기의 출력단은 발진 동작을 수행하지 않고 전원만 인가된 초기 상태에서 출력단으로부터 피드백되는 신호에 의해 상기 비교기의 + 입력단이 상기 - 입력단 보다 먼저 세팅되는 것을 방지하도록 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트리거 회로부의 기준 전압은 1 볼트(V) 내지 3.5 볼트(V) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유도 가열 회로의 오프 타임 제어 장치.
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