KR100961812B1 - Inverter switching control circuit of induction heater - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도 가열 조리기(Induction heater)의 인버터스위칭소자를 제어하는 인버터스위칭제어회로에 관한 것으로, 특히 1석형 전압공진형 인버터를 갖는 유도 가열 조리기의 스위칭제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter switching control circuit for controlling an inverter switching element of an induction heater, and more particularly to a switching control circuit of an induction heating cooker having a single-stage voltage resonant inverter.
기존 1석형 전자유도가열 방식에 있어서 스위칭소자를 제어하는데 기존 방식은 공진전압과 입력전압을 감지하여 인버터스위칭소자를 온 오프하는 방식이므로 공진전압과 입력전압의 노이즈 발생으로 인해 공진 중 스위칭발진회로가 동작해 스위칭 온 신호가 발생되어 스위칭소자가 파손되거나 스위칭 동작이 멈추게 되는 문제점을 안고 있다.In the conventional single seat type electromagnetic induction heating method, the switching element is controlled. The existing method detects the resonance voltage and the input voltage and turns the inverter switching element on and off. In operation, a switching on signal is generated, which causes a problem that the switching device is damaged or the switching operation is stopped.
본 발명에서는 이런 문제를 갖고 있는 기존 1석형 전압공진형인버터스위칭제어회로의 문제점을 해결하고자 인버터스위칭제어발진회로를 자려식과 타려식을 병합하여 사용함으로서 기존 발진회로에 비해 안정적으로 인버터스위칭을 제어를 할 수 있도록 한 1석형 전압공진형 전자유도가열 스위칭제어회로를 제공하는 것이다.In the present invention, in order to solve the problems of the conventional single-stage voltage resonant inverter switching control circuit having such a problem, the inverter switching control oscillation circuit is used in combination with the self-expression and the steering equation, so that the inverter switching is controlled more stably than the conventional oscillation circuit. It is to provide a single type voltage resonance type electromagnetic induction heating switching control circuit.
유도 가열 조리기, 1석형 전압 공진형 인버터, 인버터 스위칭 제어회로, Induction heater, 고주파 유도 가열조리기 Induction Heating Cooker, Single Stone Voltage Resonant Inverter, Inverter Switching Control Circuit, Induction heater, High Frequency Induction Heating Cooker
Description
본 발명은 유도 가열 조리기(Induction heater)의 인버터스위칭소자를 제어하는 인버터스위칭제어회로에 관한 것으로, 특히 1석형 전압공진형인버터를 갖는 유도 가열 조리기의 스위칭제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter switching control circuit for controlling an inverter switching element of an induction heater, and more particularly, to a switching control circuit of an induction heating cooker having a single-stage voltage resonant inverter.
유도 가열 조리기는 코일에 인가되는 상용 직류 전압을 스위칭(ON/OFF)하고 상기 상용 전압이 턴 오프(turn off)되었을 경우 발생하는 역 기전력이 워킹 코일(working coil)에 강력한 자계를 형성함으로서, 워킹 코일에 올려진 자성체 용기가 가열되어 음식을 조리하는 조리 장치이다.Induction heating cooker by switching the commercial DC voltage applied to the coil (ON / OFF) and the back electromotive force generated when the commercial voltage is turned off (working) by forming a strong magnetic field in the working coil, A magnetic container placed on a coil is heated to cook food.
이러한 유도 가열 조리기에 있어서 대표적인 인버터스위칭제어회로는 1석형 전압공진형과 2석형 하프브리지방식을 사용하고 있으며, 상기 1석형 전압공진형은 발진 출력부가 하나로 구성된 것을 말하며, 2석형 하프 브리지 방식은 발진 출력부가 상,하 2개가 구성되어, 상측출력부와 하측출력부를 교대로 출력하는 인버터스위칭제어회로를 사용하는 것을 볼 수 있다.Representative inverter switching control circuit in such an induction heating cooker uses a 1-stage voltage resonant type and a 2-seat type half bridge method, and the 1-stage voltage resonant type means that the oscillation output unit is composed of one. It can be seen that the output part is composed of two upper and lower parts, and an inverter switching control circuit which alternately outputs the upper output part and the lower output part.
본 발명은 기존 1석형 전압공진형인버터 스위칭제어회로에 있어서 공진시 노이즈가 발생하거나, AC 입력 전압에 노이즈가 발생할 시 트리거 회로가 공진구간에 서 동작하여 스위칭 소자가 온(ON) 되는 형상이 발생되어 스위칭 소자가 파손되는 문제점을 해결하고자 개발된 것이다.According to the present invention, when a resonance occurs in a conventional single-station voltage resonant inverter switching control circuit, or when noise occurs in an AC input voltage, a trigger circuit operates in a resonance section so that a switching element is turned on. It was developed to solve the problem that the switching element is broken.
유도 가열 조리기 또는 유도 가열 장치에 있어서 인버터스위칭제어회로는 가장 핵심적인 중요 구성으로 발진 위상이 워크코일과 공진 캐퍼시터에 의해 결정되는 공진 시정수에 따라 자동적으로 작동되어야 한다. 그러나 유도 가열 조리기에 있어 워크코일의 L값과 공진 캐퍼시터의 C값이 일정하다고 하더라도 부하 즉 조리용기의 상태에 따라 공진값과 공진시정수가 수시로 변하기 때문에 항상 일정한 동작의 수행이 어려운 문제점을 갖게 된다.In an induction heating cooker or induction heating device, the inverter switching control circuit is the most important configuration and should be operated automatically according to the resonance time constant whose oscillation phase is determined by the work coil and the resonance capacitor. However, even if the L value of the work coil and the C value of the resonance capacitor in the induction heating cooker are constant, the resonance value and the resonance time constant change frequently according to the load, that is, the state of the cooking vessel.
한편 유도 가열 조리기의 출력을 제어하는 방법으로는 유도 가열 장치의 공진회로 양단에 위상차 신호를 검출하는 위상검출수단을 이용하여 스위칭동작을 제어하는 방법을 사용하여 공진 시정수와 발진 수단의 발진 타이밍을 동기화하여 상기 위상 검출 수단에서 검출한 위상차 신호를 이용하여 발진 수단이 지속적으로 발진하는 트리거(TRIGGER) 신호를 공급한다.On the other hand, as a method of controlling the output of the induction heating cooker, the resonance time constant and the oscillation timing of the oscillation means are controlled using a method of controlling the switching operation by using a phase detecting means for detecting a phase difference signal across the resonant circuit of the induction heating apparatus. By using the phase difference signal detected by the phase detection means in synchronization, a trigger signal that the oscillation means continuously oscillates is supplied.
그러나 위상차 신호를 이용한 발진은 초기에 한번 외부 즉 스타트 신호 발생수단으로부터 트리거 신호를 받아야만 발진을 하며, 매 발진 주기마다 상기 트리거 신호를 공급받지 못하는 경우 공진 시정수와 발진 수단의 발진 타이밍이 동기화되지 못하여 발진이 중단되는 문제점을 갖게 된다.However, the oscillation using the phase difference signal starts oscillation only when the trigger signal is received from the external, that is, the start signal generation means at the initial stage, and the oscillation timing of the oscillation means and the resonance time constant are not synchronized when the trigger signal is not supplied every oscillation period Oscillation is stopped.
또한 트리거 신호를 공급하는 과정에서 노이즈 등으로 인한 고전압이 발생되는 경우 게이트 파형의 변형으로 스위칭 소자가 파손되는 문제점을 갖게 된다.In addition, when a high voltage is generated due to noise in the process of supplying a trigger signal, the switching element is damaged due to deformation of the gate waveform.
종래 유도 가열 조리기의 1석형 전압공진형인버터스위칭제어회로는 AC입력전 압과 공진전압을 이용하여 스위칭 온시점을 감지하여, 스위칭소자를 ON, OFF 제어하는 방식이나, 이러한 방식은 공진시에 노이즈나 AC 입력전압에 노이즈가 발생하면 트리거회로가 공진 구간에서 동작하여 스위칭소자가 ON(온) 되는 현상이 발생되어 스위칭소자가 파손되는 현상이 발생하게 되는바, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 개발된 것이다.The first-stage voltage resonant inverter switching control circuit of the conventional induction heating cooker senses the switching on time by using the AC input voltage and the resonant voltage, and controls the switching element ON and OFF. When noise occurs in the AC input voltage, the trigger circuit operates in the resonance period, and the switching device is turned on, thereby causing the switching device to be broken. The present invention is intended to solve such a problem. It was developed.
유도 가열 조리기에 관한 기술문헌 중 특히 인버터 스위칭제어회로에 관한 종래 특허 및 실용신안 문헌은 다음과 같은 것을 볼 수 있다.Among the technical literatures related to induction heating cookers, the conventional patents and utility model documents relating to inverter switching control circuits can be seen as follows.
특허등록 제10-279873호Patent Registration No. 10-279873
발명의 명칭: 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 구동 회로Name of invention: Switching element drive circuit of induction heating cooker
특허등록 제10-261143호Patent Registration No. 10-261143
발명의 명칭: 유도 가열 조리기의 스위칭 클릭 발생회로Title of the Invention: Switching Click Generation Circuit of Induction Heating Cooker
상기 2건의 특허는 본 발명의 발명자에 의해 창안된 것이다.The two patents are invented by the inventor of the present invention.
또한Also
특허등록 제10-529900호Patent Registration No. 10-529900
발명의 명칭: 유도 가열 전기 밥솥의 인버터 제어 회로Name of Invention: Inverter Control Circuit of Induction Heating Electric Rice Cooker
특허등록 제10-292382호Patent Registration No. 10-292382
발명의 명칭: 펄스 폭 변조 및 그를 이용한 인버터 구동장치Name of invention: pulse width modulation and inverter drive using the same
특허등록 제10-546911호Patent Registration No. 10-546911
발명의명칭: 유도 가열 장치Name of Invention: Induction Heating Device
특허등록 제10-714558호Patent Registration No. 10-714558
발명의 명칭: 고주파 유도 가열조리기Name of invention: high frequency induction cooker
특허등록 제10-628084호Patent Registration No. 10-628084
발명의 명칭: 유도 가열조리기의 인버터 제어회로Name of Invention: Inverter Control Circuit of Induction Heating Cooker
특허등록 제10-518167호Patent Registration No. 10-518167
발명의 명칭: 자려 발진 하프-브릿지 드라이버 직접 회로를 이용한 유도 가열조리기Name of Invention: Induction Heating Cooker Using Self-Generated Half-Bridge Driver Integrated Circuit
종래 유도 가열 조리기의 인버터 스위칭 제어 회로 중 1석형 전자유도 가열 방식을 채택한 인버터스위치제어회로는 고가의 스위칭소자(IGBT: Insulate Gate Bipolar Transistor)를 1개만 사용함으로 인해 2개의 스위칭소자(IGBT)를 사용하는 2석형 하프브리지 타입에 비해 회로가 간단하며, 스위칭소자를 하나만 사용함으로, 경제적인 회로를 제공하게 되나 기존 1석형 전자 유도 가열 방식에 있어서는 스위칭소자를 제어하는데, 공진전압을 감지하여 인버터스위칭소자를 ON, OFF 하는 방식이며, 이와 같은 방식은 스위칭소자가 동작시 공진전압에 노이즈나 AC입력 전압에 노이즈 발생시 스위칭소자가 공진구간에서 스위칭 ON 신호가 발생되어 스위칭소자가 파손되는 문제점을 갖게 된다.Among the inverter switching control circuits of the conventional induction heating cooker, the inverter switch control circuit adopting the first type electromagnetic induction heating method uses two switching elements (IGBT) by using only one Insulate Gate Bipolar Transistor (IGBT). The circuit is simpler than the two-seat half-bridge type, and the switching circuit is used to provide an economical circuit. However, in the conventional single-seat electromagnetic induction heating method, the switching element is controlled. In this method, the switching device generates a switching ON signal in the resonance section when the noise is generated at the resonance voltage or the AC input voltage when the switching device is operated.
따라서 본 발명은 종래 1석형 전자 유도 가열 방식을 채택한 전자 유도 가열 조리기의 인버터스위칭제어회로의 문제점을 해결하도록 하는 것으로, 인버터스위칭 제어회로의 구성에 자려식(自勵式)공진타임제어회로인 스위칭오프타임제어회로와 타려식(他勵式)공진제어전압검출회로인 공진트리거회로를 병합한 특별한 회로를 결합하여, 안정적인 스위칭 발진이 출력되도록 하며, 상기 자력식(공진 타임제어회로인 스위칭오프타임회로)회로 및 타려식(공진제로전압검출회로인 트리거회로)회로는 서로의 단점을 보완하고 장점을 기능을 인버터스위칭제어회로에 제공하여 인버터발진회로를 안정적으로 동작시켜 인버터스위칭소자를, 안정적으로 제어할 수 있도록 한 1석형 전압공진형전자유도가열스위칭제어 회로를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is to solve the problem of the inverter switching control circuit of the electromagnetic induction heating cooker adopting the conventional first-seat type electromagnetic induction heating method, switching the self-resonant resonance time control circuit in the configuration of the inverter switching control circuit By combining a special circuit incorporating an off-time control circuit and a resonance trigger circuit which is a type resonance resonance control voltage detection circuit, a stable switching oscillation is outputted. Circuits) and other circuits (trigger circuits, which are resonance zero voltage detection circuits), complement the disadvantages of each other and provide the advantages to the inverter switching control circuit so that the inverter oscillation circuit is operated stably to operate the inverter switching element. It is to provide a single-stage voltage resonant electromagnetic induction heating switching control circuit.
본 발명은 가열코일(working coil)(15)과 공진 콘덴서(16)와, 상기 가열코일(15)과 공진콘덴서(16)를 스위칭하는 스위칭소자(IGBT)(Q1) 및 상기 스위칭소자(IGBT)(Q1)를 제어하는 스위칭소자(IGBT) 드라이브회로로 구성하는 1개의 스위칭소자(Q1)를 사용하는 1석형 전압공진형인버터에 있어서,The present invention is a heating coil (working coil) 15 and the
가열코일(15)과 공진콘덴서(16)의 양단의 입력전압(Iv)과 공진전압(Rv)을 감지하여 입력전압(Iv)과 공진전압(Rv)의 위상차이를 검출하여 스위칭소자(Q1)의 오프시간과 온시간의 시점을 설정하여 공진제로(0)전압을 만들어 주는 타려식 공진트리거회로(11)와, 입력전압(Iv)과 공진전압(Rv)에 노이즈나 이상동작으로, 공진전압(Rv)이 입력전압(Iv)보다 높은 시점에서는 스위칭소자(Q1)가 동작되지 않도록 하는 공진타임제어수단을 제공하는 자려식 스위칭오프타임고정회로(12)와The switching element Q 1 detects the phase difference between the input voltage Iv and the resonance voltage Rv by detecting the input voltage Iv and the resonance voltage Rv at both ends of the
상기 공진제로전압을 검출하는 타려식 공진트리거회로(11) 및 자려식 스위칭 오프타임고정회로(12)는 인버터발진회로(6)와 연계되어, 공진시 이상 전압이나 노이즈가 발생할시 인버터발진회로(6)룰 제어하여 스위칭소자(Q1)를 보호하는 유도 가열 조리기의 인버터스위칭제어회로를 제공하는 것이다.The triggered
상기에 있어서, 스위칭오프타임고정회로(12)의 동작이 인버터발진회로(6) 출력과, 공진트리거회로(11)에 의해 인버터스위칭 온/오프 타임이(스위칭 동작 주파수)제어되는 구성을 갖는 것이다.In the above, the operation of the switching off
상기에 있어서, 인버터발진회로(6)의 스위칭 온(ON) 신호시 공진트리거회 로(11)의 공진전압(Rv)을 싱크(sink)시켜 공진전압(Rv)을 제로(0)화하여 공진트리거회로(11)가 동작하지 못하도록 하여 스위칭소자(Q1)의 온(ON) 타임을 안정화시키는 온타임(ON Time) 안정화회로(13)를 갖도록 한 것이다.In the above, when the ON signal of the
도1은 기존 1석형 전압 공진형 전자 유도 가열 조리기의 회로 블럭도로, 종래의 전자 유도 가열 조리기는 전원(AC1, AC2)을 정류하는 정류회로(1)와, 입력전원보상회로(2)와 출력보상회로(3)와, 입력전류감지회로(4)와, 부하감지회로(5)와, 인버터발진회로(6) 과전류보호회로(7) 스위칭소자(IGBT)드라이브회로(8) 인버터 온/오프제어회로(9) 마이크로프로세서(MCU)(21)와 과전압보호회로(10) 및 스위칭소자(Q1) 및 가열코일(working coil)(15)과, 공진콘덴서(16)로 구성되어 진다.1 is a circuit block diagram of a conventional single-stage voltage resonant type electromagnetic induction heating cooker. In the conventional electromagnetic induction heating cooker, a
이와 같은 구성은 공지된 고주파 유도가열 조리기 또는 고주파 유도 가열장치의 기본구성이므로, 상기 회로에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Since such a configuration is a basic configuration of a known high frequency induction heating cooker or a high frequency induction heating apparatus, a detailed description of the circuit is omitted.
본 발명은 상기 공지의 고주파 유도 가열 조리기 회로에 있어서 특히 가열코일(15)이 동작되도록 발진신호를 출력하는 인버터 발진 회로(6)와 상기 인버터 발진회로(6)의 발진 신호 출력을 제어하는 자려식 스위칭 오프 타임 고정회로(12)를 가지며, 상기 자려식 스위칭 오프 타임 고정회로(12)는, 공진제어전압을 검출하는 타려식 공진 트리거 회로(11)와 연계하여 작동되도록 한 것이다.According to the present invention, in the above-mentioned high frequency induction heating cooker circuit, an
이와 같은 본 발명의 공진 트리거 회로(11)와 인버터 발진 회로(6)와 스위칭 오프타입 고정회로(12)의 유기적인 동작 관계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The organic operation relationship between the
도3에서 보는 바와 같이 스위칭 오프 타임 고정회로(12)는 초기 인버터 스위 칭 발진회로(6)에서 발진제어 전압이 비교기 IC54의 단자에 입력되면 비교기 IC54에서 아나로그 입력을 디지털 신호로 변환시키고 이 신호가 비교기 IC55의 +에 입력된다.As shown in Fig. 3, the switching off time
비교기 IC55의 +로 입력된 신호는 비교기 IC55의 - 단자에 접속된 저항 R103과 R104에 의해 분압된 전압까지 콘덴서 C473에 충전하기 시작한다.The signal input to + of comparator IC55 begins to charge capacitor C473 up to the voltage divided by resistors R103 and R104 connected to the-terminal of comparator IC55.
이때 비교기 IC55의 출력은 초기 +에 입력된 전압레벨이 -에 충전되는 전압레벨보다 클 때까지 비교기 IC55에서 출력은 나가고 이 출력시간만큼 스위칭소자(Q1)가 온 된다.At this time, the output of the comparator IC55 is output from the comparator IC55 until the voltage level input at the initial + is greater than the voltage level charged at-, and the switching element Q1 is turned on for this output time.
스위칭소자(Q1)가 오프되면 가열코일(15)과 공진콘덴서(16)에 의해서 공진전압이 발생되는데 상기 공진콘덴서(16)의 공진전압(Rv)이 입력전압(Iv)의 레벨보다 작은 곳에서 다시 스위칭소자(Q1)가 온 되어야 하는데 이를 제어하는 것이 바로 타려식 공진트리거회로(11)이다.When the switching element Q1 is turned off, a resonance voltage is generated by the
본 발명에 있어 공진제로전압을 검출하는 공진트리거회로(11)는 비교기 IC53A의 기준신호가 입력되고 -단자에 공진전압이 저항 R1, R592, R591, R590을 거쳐 입력된다.In the present invention, the
비교기 IC53A에서 이득신호를 비교해서 공진트리거 회로(11)가 동작하면 스위칭 발진회로동작을 하지 못하도록 발진제어전압과 비교기 IC55의 -단자에 충진된 신호를 방전시킨다.When the
그후 공진 트리거회로(11)가 오프되면 다시 인버터 발진회로(6)가 동작하여 스위칭소자 (Q1)이 동작하도록 신호를 비교기 IC55에서 출력한다.(타려식 발진)After that, when the
위와 같은 방식으로 계속 반복하면서 스위칭소자(Q1)를 동작시켜 가열코일(15)과 공진콘덴서(16)에 의해 부하(가열냄비)를 가열시키는 것이다.The switching element Q1 is operated continuously in the same manner as described above to heat the load (heating pot) by the
상기와 같은 동작에 있어서, 공진전압(Rv)과 비교기 IC53 + 단자에 입력되는 신호가 입력전압(Iv)에 노이즈가 실려 들어오면 공진전압(Rv) 발생구간에서 공진트리거회로(11)가 동작하여 인버터발진회로(6)를 동작시키게 된다.In the operation as described above, when noise is introduced into the input voltage Iv from the signal input to the resonant voltage Rv and the comparator IC53 + terminal, the
이때 공진 전압이 높은 지점에서 스위칭소자(Q1)가 동작하면 스위칭 소자 (Q1)는 파손하게 된다.At this time, if the switching element Q 1 operates at a point where the resonance voltage is high, the switching element Q 1 is damaged.
이러한 단점을 보완하기 위하여 스위칭소자(Q1)이 동작하고 난 후 공진시간 동안 무조건 인버터발전회로(6)가 동작하지 못하도록 공진타임을 제어하는 자려식발진회로인 스위칭오프타입고정회로(12)를 추가하여 인버터발진회로(6)를 제어하도록 하는 것이다.In order to make up for this drawback, the switching-off
이와 같은 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to such a configuration in more detail as follows.
인버터발진회로(6)는 비교기 IC54의 +단자에 저항R109와 콘덴서C210이접속되고, 발진제어전압이 입력되고, 비교기 IC54의 출력부에 R104와, 비교기 IC55의 +단자에 접속되고 비교기 IC55의 -단자에 저항 R103, R105 콘덴서 C473이접속되고, 비교기 IC55의 -단자와 +단자 사이에 다이오드 D1이 순방향으로 접속되고, 비교기 IC55의 출력부에 저항R102와 R101이 접속되는 회로를 구성되어, The
초기 인버터발진회로(6)가 동작하여 비교기 IC55의 출력이 발생되며 이 출력에 의해서 스위칭오프타임고정회로(12)의 비교기 IC56과 비교기 IC57가 스위칭오프 타임고정회로(12)를 초기화 시킨다.The initial
다시 말해 비교기 IC55의 출력신호에 의해 비교기 IC56이 동작하여 비교기 IC57의 +단자에 충전된 전압이 다이오드 D1을 거쳐 -단자 저항 R305와 R306에 의해 분압된 신호와 같이 비교기 IC56으로 방전된다.In other words, the comparator IC56 is operated by the output signal of the comparator IC55, and the voltage charged to the + terminal of the comparator IC57 is discharged to the comparator IC56 like the signal divided by the -terminal resistors R305 and R306 via the diode D1.
그리고 비교기 IC55의 출력이 오프되면 도2의 스위칭 소자(Q1)도 오프되어 가열코일(15)과 공진콘덴서(16)에서 공진전압이 발생하게 되며, 상기 공진시간 동안 도3의 스위칭오프타임고정회로(12)가 동작하여 비교기 IC57의 -단자에는 일정전압이 저항R305와 저항R306에 의해 분압된 신호가 입력되고 +단자에는 전압이 콘덴서 C575에서 충전되기 시작한다. 상기 콘덴서C575에 충전되는 신호가 비교기 IC57의 -단자에 입력된 신호보다 커질 때까지 인버터발진회로(6)를 동작하지 못하도록 제어하는 것이다.When the output of the comparator IC55 is turned off, the switching element Q1 of FIG. 2 is also turned off to generate a resonance voltage at the
상기 타려식공진트리거회로(11)는 공진전압(Rv)이 0(zero)볼트로 되는 것을 감지하는 작동을 수행하는 것으로,The triggered
비교기 IC53A의 +단자에 다이오드 D704가 역방향으로 접속되고, 저항 R710이접속되고, 비교기 IC53A의 -단자에 전압을 다운시키는 저항R1, R592, R591, R590 및 콘덴서 C691, 다이오드 D518이 접속되고, 비교기 IC53A의 출력단자는 인버터 발진회로(6)의 +단자와 오프타임고정회로(12)의 출력단자에 접속되는 회로 구성을 갖는다. The diode D704 is connected in the reverse direction to the + terminal of the comparator IC53A, the resistor R710 is connected, and the resistors R1, R592, R591, R590 and capacitor C691, the diode D518 are connected to the negative terminal of the comparator IC53A, and the comparator IC53A is connected. The output terminal of has a circuit configuration connected to the + terminal of the
이와 같은 타려식 공진트리거회로(11)는 스위칭이 OFF상태에서 공진전압이 제로전압으로 떨어질 때까지 스위칭소자(Q1)이 온되는 것을 방지하게 된다.(이와 같은 동작을 하는 공진트리거회로(11)는 공진제로(0)전압감지회로라고 지칭할 수도 있다.)In this type of
이와 같은 타려식 공진트리거회로(11)와 스위칭 오프타임을 제어하는 자려식 스위칭오프타임고정회로(12)가 동시에 인버터발진회로(6)를 제어함으로서 입력전압(Iv)에 이상이 발생하거나 공진시에나 입력전압의 노이즈 발생시 노이즈 발생에 의해 인버터스위칭발진제어회로(6)가 공진시간동안 오동작 못하도록하여 스위칭소자(Q1)가 파손되는 현상을 방지하게 되는 것이다.This type of
스위칭오프타임고정회로(12)는 비교기 IC57 -단자에 저항R305, R306이 연결되어, 저항R305 및 R306의 분배전압이 입력되며,In the switching-off
비교기 IC57 +단자에 저항R304와 콘덴서 C575가 접속되고, 상기 비교기 IC57의 +단자에서 -단자의 순방향으로 다이오드 D1이 접속되고, 비교기 IC56 출력이 비교기 IC57 -단자와 접속되고, 비교기 IC56 +단자에 저항R3이, R302가 접속되고,A resistor R304 and a capacitor C575 are connected to the comparator IC57 + terminal, a diode D1 is connected in the forward direction of the negative terminal of the + terminal of the comparator IC57, a comparator IC56 output is connected to the comparator IC57-terminal, and a resistor is connected to the comparator IC56 + terminal. R3 is connected to R302,
비교기 IC56 -단자에 인버터 스위칭 온/오프 출력신호가 다이오드D2를 거쳐 비교기 IC56 -단자와 접속되는 회로 구성을 갖는다. The comparator IC56 terminal has a circuit configuration in which an inverter switching on / off output signal is connected to the comparator IC56 terminal via a diode D2.
비교기 IC57 - 단자에 저항R305, R306이 연결되어, 저항R305 및 R306의 분배전압이 입력되며, 비교기 IC57 +단자에 저항R304와 콘덴서 C575가 접속되고, 상기 비교기 IC57의 +단자에서 -단자의 순방향으로 다이오드 D1이 접속되고, TR(Q7)의 컬렉터(C)에 비교기 IC 57의 -단자가 접속되고, 상기 TR(Q7)의 베이스(B) 단자에 저항 R1이 접속되고 인버터발진회로(6)의 출력이 입력되는 회로 구성을 갖는다. Resistor R305 and R306 are connected to the comparator IC57 terminal, the divider voltage of resistors R305 and R306 are input, resistor R304 and capacitor C575 are connected to the comparator IC57 + terminal, and the + terminal of the comparator IC57 is connected in the forward direction of the-terminal. The diode D1 is connected, the negative terminal of the comparator IC 57 is connected to the collector C of TR (Q7), the resistor R1 is connected to the base (B) terminal of the TR (Q7), and the
상기와 같은 스위칭오프타임고정회로(12)는 인버터발진회로(6)를 감지하여 인버터발진회로(6)를 작동시킴으로 인버터스위칭발진감시회로라 지칭할 수 있다.The switching off
온타임(on time)안정화회로(13)는 비교기IC11의 +단자에 저항 R2와 R3가 접속되고, -단자에 인버터발진회로(6)의 출력이 접속되고 비교기IC11의 출력부는 공진트리거회로(11)의 비교기IC53A의 -단자에 접속되는 회로 구성을 갖는다.The on
상기 온타임(on time)안정화회로(13)는 인버터스위칭소자의 온타임시 공진 트리거회로(11)의 공진 전압을 작동하지 못하도록 하여 인버터발진회로(6)의 출력을 안정화시키는 역할을 수행하게된다.The on
즉, 초기 인버터발진회로(6)의 신호가 비교기IC11의 -단자에 입력되면 +단자보다 전압이 높아져서 공진트리거회로(11)의 공진전압 감지부의 신호를 싱크(sink)시켜 인버터발진회로(6)의 출력 즉 스위칭 온(on)타임을 안정화 시켜준다.That is, when the signal of the initial
기존 1석형 전압 공진형 인버터의 스위칭 제어 회로는 오직 AC 입력전압과 공진 전압에 의해서 발진 제어 회로를 구성하다 보니 AC 입력 전압이 사용환경(다른 가전제품이나 고 소비전력 제품)에 따라 노이즈 발생인해 스위칭 발진회로가 이상 동작으로 인버터 스위칭 소자가 파손되거나 스위칭동작이 정지되는 현상이 발생하게 된다.The switching control circuit of the existing single-stage voltage resonant inverter consists of the oscillation control circuit only by the AC input voltage and the resonant voltage. Therefore, the AC input voltage is switched due to noise generation depending on the usage environment (other home appliances or high power consumption products). An abnormal operation of the oscillation circuit may cause the inverter switching element to be damaged or the switching operation may be stopped.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하는 것으로 스위칭 온 이후에 공진 타 임을 구한 다음 높은 공진 전압 발생시간동안 입력 전압에 노이즈가 발생되더라도 정상적으로 인버터 발진 제어 회로를 제어할 수 있도록 스위칭오프타임제어회로와 공진 트리거 회로를 병합시킨 자려식 및 타려식 발진 회로를 동시에 사용하여 안정적인 인버터 스위칭 동작을 제어하는 효과를 갖는 것이다.The present invention solves the above problems and obtains the resonance time after switching on, and then resonates with the switching off time control circuit so that the inverter oscillation control circuit can be normally controlled even if noise is generated in the input voltage during the high resonance voltage generation time. It has the effect of controlling the stable inverter switching operation by using the self-feeding type and the punching type oscillating circuit incorporating the trigger circuit.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 전자 유도 가열 조리기의 인버터 발진회로의 문제점을 기존 회로의 파형과 본 발명의 파형을 비교한 파형도를 통해 살펴보면 다음과 같다.Prior to describing the details for the implementation of the present invention, the problems of the inverter oscillation circuit of the electromagnetic induction heating cooker will be described through the waveform diagram comparing the waveform of the present invention with the waveform of the present invention.
도5는 1석형 공진 전압형 인버터 유도 가열 스위치 동작의 파형을 도시한 것으로, 파형1은 인버터스위칭소자(Q1)의 ON파형이고, 파형2는 부하가 있을시 스위칭 소자(Q1) 오프된 후 공진 콘덴서에서 발생 되는 공진전압(Rv) 파형이다.FIG. 5 shows waveforms of a single-stone resonant voltage type inverter induction heating switch operation, where
상기 파형1 및 파형2에서 보는 바와 같이 부하가 있을 때 스위칭 소자(Q1)를 동작시키기 위한 인버터 발진 회로는 어느 정도 정상적으로 동작되는 것을 볼 수 있다.As shown in the
그 이유는 부하R과 가열코일L, 그리고 공진 콘덴서의 용량값이 고정되어 있어 공진 타임을 계산하여 스위칭 오프시간을 이론적으로 계산하여 인버터 발전회로를 동작(ON/OFF)시키는 것이 기존의 1석형 인버터 스위칭 발진 회로를 제어하는 방식이다.The reason is that the capacity of load R, heating coil L and resonant capacitor is fixed, so that the inverter generation circuit can be operated (ON / OFF) by calculating the resonance time by calculating the resonance time and the conventional inverter. The switching oscillation circuit is controlled.
상기의 기존의 인버터 발진 회로를 제어하기 위한 수단으로는 스위칭 오프 타임 고정회로를 사용하는 경우를 볼 수 있는데 상기 스위칭 오프타임 고정회로는 파형3에서 보는 바와 같이, 부하가 없거나 또는 부하용기가 가열되면 온도가 상승하여 부하의 R값과 가열코일의 저항값 및 공진 콘덴서의 용량값이 변하며, 또한 인버터 스위칭 동작을 하고 있을 때 부하R인 용기를 들어내면 파형3에서 보는 바와 같이 공진 타임이 늘어나게 된다.As a means for controlling the existing inverter oscillation circuit, a switching off time fixed circuit can be used. The switching off time fixed circuit is shown in
이때 오프타임 고정회로는 R과 C의 정수값으로 스위칭 동작 타임이 고정됨으로 인해, 파형 3에서 보는 바와 같이 공진 타임이 늘어났음에도 불구하고 파형3의 D점에서 스위칭 소자가 동작하도록 스위칭소자의 ON(온) 신호가 강제적으로 나가게 된다.At this time, since the switching operation time is fixed to an integer value of R and C, the off-time fixed circuit turns ON the switching element so that the switching element operates at the point D of the
이러한 인버터 스위칭 동작 파형은 파형1의 (나)에서 보여주고 있다.This inverter switching operation waveform is shown in (B) of
따라서 종래 1석형 전압 공진형 인버터를 사용하는 유도 가열 조리기에 있어서 스위칭 소자를 동작시키면 가열 코일에 부하가 있을 시에는 어느 정도 인버터 스위칭 동작을 할 수 있으나 이는 스위칭 소자의 동작을 완벽하게 수행하는 인버터 발진 회로를 제공하는 것은 아니다.Therefore, when the switching element is operated in the induction heating cooker using the conventional single-stage voltage resonant inverter, the inverter switching operation can be performed to some extent when the heating coil is loaded, but this is the inverter oscillation that performs the operation of the switching element perfectly. It does not provide a circuit.
왜냐하면, 파형3에서 보는 바와 같이 부하(용기)가 없거나 온도 상승으로 인해 가열 코일의 L값과 공진 콘덴서의 용량값이 변해 공진 타임이 부하(용기)가 있을 때보다 공진 시간이 길어지며, 이때 기존 사용하던 인버터 발진 회로 내의 오프타임 고정 회로로 인버터(스위칭)발진 제어를 하게 되면 파형 3의 D점에서 파형 1에서 보는 바와 같이 스위칭 온(ON) 신호가 (n-)시점에서 나가게 된다. 이때 파형 3 D점에서 보는 바와 같이 공진 시간이 길어져 입력전압(Iv)보다 공진 전압(Rv)이 높은 지점에서 스위칭 소자가 온(ON) 된다.Because, as shown in
이때 스위칭 소자가 작동하면 쇼트 전류가 많이 흘러 스위칭 소자는 파손하게 된다.At this time, when the switching element is operated, a short current flows and the switching element is damaged.
이와 같은 종래의 인버터 발진 회로가 갖는 문제점을 해결하고자 본 발명은 타려식 인버터스위칭발진회로인 공진트리거회로 방식을 병합하여, 인버터(스위칭)발진회로를 제어토록 한 것이다.In order to solve the problems of the conventional inverter oscillation circuit, the present invention incorporates a resonant trigger circuit method, which is a target inverter switching oscillation circuit, to control an inverter (switching) oscillation circuit.
본 발명은 1석형 전압 공진형 인버터의 스위칭 동작을 기존 방식의 제어 방식과 비교할 때,When the switching operation of the single-stage voltage resonant inverter is compared with the conventional control method,
부하의 변동 즉 용기의 유무에 관계없으며, 온도 상승으로 인한 가열 코일의 변화 또한 공진 콘덴서 용량 값이 어느 정도 변화하더라도, 인버터 스위칭 소자의 파손없이 스위칭 동작을 안정적으로 동작하도록 스위칭 오프 타임 제어 회로를 추가하며, 또한 공진 전압이 입력전원 보다 낮아지는 지점에서 (인버터) 스위칭 소자가 온(ON) 되도록 하는 인버터스위칭발진회로를 제어하도록 한 것이다.Adds a switching off-time control circuit to operate the switching operation stably without damaging the inverter switching element even if the change in the heating coil and the change in the heating coil due to the temperature increase and the resonance capacitor capacity change to some extent, regardless of the load variation or container presence. The inverter switching oscillator circuit is controlled so that the (inverter) switching element is turned on at the point where the resonance voltage is lower than the input power.
이와 같은 본 발명은The present invention as such
인버터스위칭회로(6)에 스위칭오프타임고정회로(12)와 공진트리거회로(11)를 병합하여 인버터스위칭소자(Q1)의 스위칭 동작을 제어토록 하는 것으로,Integrating the switching off
부하가 있을 경우 스위칭 소자(Q1)가 오프(OFF) 된 후 공진 현상이 발생시킬 때, 이때 1차적으로 스위칭오프타임고정회로(12)를 동작시켜When there is a load, when a resonance phenomenon occurs after the switching element Q 1 is turned off, the switching off
공진전압이 높을 경우 또는 입력 전압이 높은 시점에서 공진이 발생하는 시 간 동안 강제적으로 인버터발진회로(6)를 동작하지 못하도록 제어하고, 2차적으로 부하의 유,무 또는 공진인버터를 구성하고 있는 동안 스위칭소자(Q1)의 온도 상승으로 인해 그 고유의 소자 값이 물리적인 현상으로 변해 공진 타임이 늘어나거나 줄어드는 경우When the resonance voltage is high or when the input voltage is high, the
공진트리거회로(11)에 입력되는 입력전압(Iv)이 공진전압(Rv)보다 커지는 시점에서, 인버터 발진 회로(6)를 동작시켜, 스위칭 소자의 스위칭 손실을 줄여주는 인버터 스위칭 발진 회로 동작을 공진 전압이 제로(0)전압 근처에서 동작하도록 공진 전압 감지부에 콘덴서(C691)를 사용함으로써 공진전압(Rv)이 제로(0)전압될 때까지 온 되는 시간을 지연시켜 스위칭 소자의 파손되는 현상이나 손실을 줄여주게 되며 이로써 스위칭 소자(Q1)의 수명을 연장시켜 줄 수 있게 되는 것이다.When the input voltage Iv input to the
본 발명은 파형3과 파형1에서 보는 바와 같이 스위칭 오프 타임 고정회로와 공진 트리거 회로를 병합하여 사용함으로서 기존 오프 타임 고정회로 만으로는 완벽한 인버터 스위칭 동작을 제어할 수 없었던 문제를 본 발명의 인버터(스위칭) 발진 제어 회로를 적용함으로서 부하의 변동이나 온도 상승으로 인한 소자의 값이 변해도 공진 타임 길어지든 줄든 (인버터) 스위칭 동작이 제로 전압에서 스위칭 할 수 있도록 한 1석형전압인버터스위칭동작을 제어하도록 한 인버터 스위칭 발진 제어회로를 제공하는 것이다. The present invention uses the switching off time fixed circuit and the resonant trigger circuit as shown in
도1 종래 유도가열 조리기의 블럭도1 is a block diagram of a conventional induction heating cooker
도2 본 발명에 의한 유도 가열 조리기의 블럭도2 is a block diagram of an induction heating cooker according to the present invention
도3 본 발명의 구체적인 회로도3 is a specific circuit diagram of the present invention.
도4 본 발명의 타실시예의 회로도4 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
도5 기존 회로의 문제점과 이를 해결하는 본 발명의 작동의 파형으로 나타낸 파형도Figure 5 is a waveform diagram showing the problem of the existing circuit and the waveform of the operation of the present invention to solve it
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 정류회로 2 입력전압보상회로1
3 출력보상회로 4 입력전류감지회로3 Output compensation circuit 4 Input current sensing circuit
5 부하감지회로 6 인버터발진회로5
7 과전압 보호회로 8 IGBT드라이브회로 7
9 인버터ON/OFF제어회로 10 트리거회로9 Inverter ON /
11 공진트리거회로 Q1 스위칭소자11 Resonant Trigger Circuit Q1 Switching Element
12 스위칭오프타임고정회로 12-1 스위칭오프타임고정회로의 타실시 예12 Switching off-time fixing circuit 12-1 Other embodiment of switching-off-time fixing circuit
13 온타임안정화회로 15 가열코일(work coil)13 On-
16 공진콘덴서 16 resonant capacitor
21 마이크로 프로세서(MCU)21 microprocessor (MCU)
Rv 공진전압Rv resonant voltage
Iv 입력전압Iv input voltage
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