KR101074485B1 - Switching element protecting apparatus for induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 소자로의 구동 전압의 공급 시간 및 구동전압의 크기에 반응하는 감지값을 이용하여, 스위칭 소자의 온 시간을 단축시키는 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for protecting a switching element of an induction heating cooker. In particular, an induction heating cooker which shortens the on time of a switching element by using a sensing value in response to a supply time of a driving voltage to a switching element and a magnitude of the driving voltage. It relates to a switching device protection device of.
본 발명인 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치는 공진부와, 상용교류전원을 인가 받아, 공진부에 구동전압을 인가하는 전원부와, 온신호 및 오프 신호에 따라 공진부로의 전류의 공급 및 차단을 수행하는 스위칭 소자부와, 공진부로 전류가 공급될 경우, 구동전압에 의한 전류의 공급 시간 또는 구동전압의 크기에 대응하는 전압값을 인가하는 전압 감지부와, 마이컴으로부터의 제어신호에 대응하여, 스위칭 소자부로 온 신호 및 오프 신호를 인가하고, 마이컴의 제어신호가 온 신호이고 전압 감지부로부터의 전압값이 기준 크기 이상인 경우, 오프 신호를 스위칭 소자부에 인가하는 구동부와, 공진부에 의한 유도 가열을 제어하기 위해, 제어 신호를 생성하여 구동부로 인가하는 마이컴으로 이루어진다. The switching element protection device of the induction heating cooker of the present invention is supplied with a resonator, a commercial AC power supply, a power supply unit applying a driving voltage to the resonator unit, and supplying and blocking current to the resonator unit according to on and off signals. A switching element unit, a voltage sensing unit for applying a voltage value corresponding to the supply time of the current or the magnitude of the driving voltage when the current is supplied to the resonant unit, and switching in response to a control signal from the microcomputer A driving unit for applying an off signal to the switching element unit and induction heating by the resonant unit when the on signal and the off signal are applied to the element unit, and the control signal of the microcomputer is the on signal and the voltage value from the voltage sensing unit is equal to or greater than the reference magnitude. In order to control the control signal, a microcomputer generates a control signal and applies it to a driver.
Description
본 발명은 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 소자로의 구동 전압의 공급 시간 및 구동전압의 크기에 반응하는 감지값을 이용하여, 스위칭 소자의 온 시간을 단축시키는 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for protecting a switching element of an induction heating cooker. In particular, an induction heating cooker which shortens the on time of a switching element by using a sensing value in response to a supply time of a driving voltage to a switching element and a magnitude of the driving voltage. It relates to a switching device protection device of.
유도가열조리기는 워킹코일에서 발생하는 자력선이 솥을 통과할 때 와전류가 흘러 솥 자체가 가열되는 방식에 의해서 조리 기능을 수행하고 있다. 유도가열조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 워킹코일에 전류가 인가되면 자성체인 오븐은 유도(induction) 가열에 의하여 열이 가해지면서, 오븐 내부에서는 가열 및 조리가 이루어지게 된다.Induction heating cooker performs a cooking function by the way in which the eddy current flows when the magnetic wire generated from the working coil passes through the pot. Looking at the basic heating principle of the induction cooker, when a current is applied to the working coil, the oven is a magnetic material is heated by induction heating (heating), the inside of the oven is heated and cooked.
따라서, 유도가열조리기의 경우에는 자력선을 발생시키기 위하여 일정크기의 고주파전압을 워킹코일에 인가해야 한다. 이때 인가되는 고주파전압에 의해서 워킹코일은 약 1300W의 강한 화력을 갖게 된다. 워킹코일로 고주파 전압을 Therefore, in the case of an induction heating cooker, a high frequency voltage of a predetermined magnitude must be applied to the working coil in order to generate magnetic lines. At this time, the working coil has a strong thermal power of about 1300W by the applied high frequency voltage. The working coil
인가하기 하도록 하는 것이 스위칭 소자이다. It is the switching element to be applied.
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a switching device protection device of the induction heating cooker according to the prior art.
유도가열 조리기는 상용교류전원(AC전원)(1)을 직류전압으로 정류 및 평활하는 전원부(2)와, 전원부(2)로부터 직류전압(또는 구동전압)을 공급받는 공진부(캐패시터(C) 및 워킹 코일(L))와, 공진부로의 직류전압의 공급 및 차단을 수행하는 스위칭 소자(IGBT)와, 스위칭 소자(IGBT)의 C-G 단 사이에 연결되어, 스위칭 소자(IGBT)를 보호하는 보호부(제너다이오드(ZD1)와 다이오드(D)의 직렬 연결 회로)와, 마이컴(5)으로부터의 제어 신호를 수신하여, 제어 신호에 대응하는 온신호 및 오프 신호를 스위칭 소자(IGBT)에 인가하여, 스위칭 소자(IGBT)로의 구동전압의 공급 및 차단을 수행하는 구동부(3)와, AC전원(1)과 공진 전압을 인가 받아, AC전원(1)의 크기와 공진 전압의 크기 간의 비교를 통한 비교 신호를 마이컴(5)에 인가하는 재트리거부(4)와, 유도 가열 조리기의 전체 공정을 제어하며, 구동부(3)로 제어 신호를 인가하여, 유도 가열을 제어하며, 재트리거부(4)로부터의 비교 신호에 따라 제어 신호(온 및 오프)를 조절하는 마이컴(5)으로 이루어진다. The induction heating cooker rectifies and smoothes a commercial AC power source (AC power source) 1 to a DC voltage, and a resonator unit (capacitor C) that receives a DC voltage (or driving voltage) from the
도 1의 마이컴(5)은 스위칭 소자(IGBT)의 공진전압과 AC 전원(1)의 레벨을 비교한, 비교 신호를 재트리거부(4)로부터 수신하여, 만약 공진전압이 높으면, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 감소시켜 감소된 온 신호에 해당하는 제어 신호를 구동부(3)로 인가한다. 만약 공진 전압이 낮으면, 마이컴(5)은 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 증가시켜 증가된 온 신호에 해당하는 제어 신호를 The microcomputer 5 of FIG. 1 receives a comparison signal from the retrigger unit 4 comparing the resonant voltage of the switching element IGBT with the level of the AC power source 1, and if the resonant voltage is high, the switching element ( The on time of the IGBT is reduced to apply a control signal corresponding to the reduced on signal to the
구동부(3)로 인가한다. It applies to the
스위칭 소자(IGBT)를 제어하는 마이컴(5)에서, 오동작으로 인한 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간이 길어지면, 스위칭 소자(IGBT)가 파손되는 문제가 있다. 즉, 온 시간을 조정해 주지만, 순간적으로 공진전압이 높아지는 것은 방지 못하고, 공진 전압이 높아진 이후에, 서서히 공진전압을 낮출 수 있을 뿐이다. In the microcomputer 5 that controls the switching element IGBT, when the on time of the switching element IGBT due to a malfunction is long, there is a problem that the switching element IGBT is broken. That is, although the on time is adjusted, the resonance voltage is not prevented from increasing instantaneously, and the resonance voltage can only be gradually lowered after the resonance voltage is increased.
또한, 전원왜곡이 들어오거나 전원전압이 평상시보다 올라갈 경우 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 감소시켜야 스위칭 소자(IGBT)의 과전류, 과공진 전압을 방지할 수 있으나, 종래 회로는 FEEDBACK되어 돌아오는 시간의 지연으로 인해 전원전압이 오르는 시점에서 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 제어할 수 없어 과전류 및 과공진 전압이 발생하고 이 때 역시 스위칭 소자(IGBT)의 파손으로 이어질 수 있다.In addition, if the power supply distortion or the power supply voltage is higher than usual, the on-time of the switching element IGBT should be reduced to prevent the overcurrent and over-resonance voltage of the switching element IGBT. Due to the delay, the on-time of the switching element IGBT cannot be controlled at the time when the power supply voltage rises, resulting in overcurrent and overresonant voltage, which can also lead to breakage of the switching element IGBT.
또한, 전원왜곡이나 순간정전이 발생하면 공진전압이 스위칭 소자(IGBT)의 내전압 보다 높이 올라가 스위칭 소자의 파손우려가 있어 보호부를 사용하였으나 보호부 내의 제너 다이오드(ZD1)의 오차로 인해, 공진전압이 스위칭 소자(IGBT)의 내전압 이상 높아질 우려가 있다. In addition, when power distortion or momentary power failure occurs, the resonance voltage rises higher than the withstand voltage of the switching element IGBT, which may damage the switching element. However, the protection unit is used, but the resonance voltage is increased due to the error of the zener diode ZD1 in the protection unit. There exists a possibility that it may become higher than the withstand voltage of switching element IGBT.
본 발명은 AC 전압(전원전압)에 연동하여 가변하는 구동전압에 대해서도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 직접적으로 조정하여, 공진전압이 스위칭 소자(IGBT)의 내전압 이하로 유지되도록 하는 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention directly adjusts the on time of the switching element IGBT even for a driving voltage that is variable in conjunction with an AC voltage (power supply voltage), so that the resonance voltage is maintained below the withstand voltage of the switching element IGBT. An object of the present invention is to provide a switching device protection device for a cooker.
또한, 본 발명은 마이컴의 제어 없이도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 구동부에서 독립적으로 조절할 수 있는 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a switching element protection device of an induction heating cooker that can independently control the on time of the switching element (IGBT) in the drive unit without controlling the microcomputer.
또한, 본 발명은 구동전압(또는 AC전원)의 크기의 변동에도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 신속하고 정확하게 제어할 수 있는 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a switching element protection device for an induction heating cooker capable of controlling the on time of the switching element (IGBT) quickly and accurately even when the magnitude of the driving voltage (or AC power source) changes.
본 발명인 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치는 공진부와, 상용교류전원을 인가 받아, 공진부에 구동전압을 인가하는 전원부와, 온신호 및 오프 신호에 따라 공진부로의 전류의 공급 및 차단을 수행하는 스위칭 소자부와, 공진부로 전류가 공급될 경우, 구동전압에 의한 전류의 공급 시간 또는 구동전압의 크기에 대응하는 전압값을 인가하는 전압 감지부와, 마이컴으로부터의 제어신호에 대응하여, 스위칭 소자부로 온 신호 및 오프 신호를 인가하고, 마이컴의 The switching element protection device of the induction heating cooker of the present invention is supplied with a resonator, a commercial AC power supply, a power supply unit applying a driving voltage to the resonator unit, and supplying and blocking current to the resonator unit according to on and off signals. A switching element unit, a voltage sensing unit for applying a voltage value corresponding to the supply time of the current or the magnitude of the driving voltage when the current is supplied to the resonant unit, and switching in response to a control signal from the microcomputer Apply the on signal and the off signal to the device
제어신호가 온 신호이고 전압 감지부로부터의 전압값이 기준 크기 이상인 경우, 오프 신호를 스위칭 소자부에 인가하는 구동부와, 공진부에 의한 유도 가열을 제어하기 위해, 제어 신호를 생성하여 구동부로 인가하는 마이컴으로 이루어진다. If the control signal is an on signal and the voltage value from the voltage sensing unit is greater than or equal to the reference magnitude, the driving unit applies an off signal to the switching element unit, and generates and applies the control signal to the driving unit to control induction heating by the resonator unit. It is made with a microcomputer.
또한, 구동부는 마이컴의 제어신호가 오프신호인 경우, 전압 감지부로부터의 전압값에 대하여 독립적으로, 오프신호를 스위칭 소자부에 인가하고, 마이컴의 제어신호가 온신호이고 전압 감지부로부터의 전압값이 기준 크기 미만인 경우, 온신호를 스위칭 소자부에 인가하는 것이 바람직하다.In addition, when the control signal of the microcomputer is an off signal, the driver applies the off signal to the switching element independently of the voltage value from the voltage sensing unit, and the control signal of the microcomputer is the on signal and the voltage from the voltage sensing unit. When the value is less than the reference magnitude, it is preferable to apply the on signal to the switching element portion.
또한, 전압 감지부는 구동전압이 제1크기 이상인 경우, 구동전압의 크기에 따른 전류를 인가하는 제1전류 인가부와, 제1전류 인가부로부터의 전류와, 구동부로부터의 일정 전류를 인가 받아 충전되는 캐패시터부를 구비하고, 구동부는 캐패시터부에 충전된 전압값을 인가받는 것이 바람직하다.In addition, when the driving voltage is greater than or equal to the first size, the voltage sensing unit is charged by receiving a first current applying unit for applying a current according to the magnitude of the driving voltage, a current from the first current applying unit, and a constant current from the driving unit. Preferably, a capacitor unit is provided, and the driving unit receives a voltage value charged in the capacitor unit.
또한, 구동부는 마이컴의 제어신호가 온신호인 경우, 일정 전류를 캐패시터부에 인가하는 것이 바람직하다.In addition, when the control signal of the microcomputer is the ON signal, the driving unit preferably applies a constant current to the capacitor unit.
또한, 제1전류 인가부는 캐패시터부에 직렬로 연결되는 제1저항을 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the first current applying unit preferably includes a first resistor connected in series to the capacitor unit.
또한, 전압 감지부는 제1전류 인가부에 병렬로 연결되며, 제2저항을 구비하고, 구동전압이 제1크기보다 큰 제2크기 이상인 경우, 구동전압의 크기에 따른 전류를 인가하는 제2전류 인가부를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the voltage sensing unit is connected in parallel to the first current applying unit, the second current having a second resistor, and applying a current according to the magnitude of the driving voltage when the driving voltage is greater than or equal to the second size greater than the first size It is preferable to provide an application part.
또한, 구동부는 마이컴으로부터 제어 신호를 인가받는 입력부와, 마이컴으로부터의 제어 신호에 따라 동작하며 전압 감지부로부터의 전압값과 기준In addition, the driving unit is operated according to the input unit receiving a control signal from the microcomputer and the control signal from the microcomputer, and the voltage value and the reference value from the voltage sensing unit.
크기를 비교하는 비교부와, 입력부로부터의 제어 신호와 비교부로부터의 비교 결과에 따라, 또는 입력부로부터의 제어 신호에 따라 온신호 및 오프신호를 스위칭 소자부로 인가하는 출력부를 구비하는 것이 바람직하다. Preferably, a comparison section for comparing magnitudes and an output section for applying an on signal and an off signal to the switching element section in accordance with a control signal from the input section and a comparison result from the comparison section or in accordance with a control signal from the input section.
본 발명은 AC 전압(전원전압)에 연동하여 가변하는 구동전압에 대해서도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 직접적으로 조정하여, 공진전압이 스위칭 소자(IGBT)의 내전압 이하로 유지되도록 하는 효과가 있다.According to the present invention, the on-time of the switching element IGBT is directly adjusted even for the driving voltage which is variable in conjunction with the AC voltage (power supply voltage), so that the resonance voltage is kept below the withstand voltage of the switching element IGBT. have.
또한, 본 발명은 마이컴의 제어 없이도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 구동부에서 독립적으로 조절하여, 마이컴의 오동작에도 신속하고 정확하게 유도 가열 조리기의 스위칭 소자(IGBT)를 보호할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect that it is possible to protect the switching element (IGBT) of the induction heating cooker quickly and accurately, even in the malfunction of the microcomputer by controlling the on time of the switching element (IGBT) independently from the driver without controlling the microcomputer. .
또한, 본 발명은 구동전압(또는 AC전원)의 크기의 변동에도, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간을 신속하고 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of being able to control the ON time of the switching element IGBT quickly and accurately even in the variation of the magnitude of the driving voltage (or AC power supply).
이하에서, 본 발명은 실시예와, 도면들을 통하여 상세하게 기재된다. In the following, the invention is described in detail by way of examples and drawings.
도 2는 본 발명에 따른 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a switching device protection device of the induction heating cooker according to the present invention.
도 2의 스위칭 소자 보호 장치는 상용교류전원(AC전원)(11)을 직류전압으로 정류 및 평활하는 전원부(12)와, 전원부(12)로부터 구동전압(또는 직류전압)을 공급받는 공진부(캐패시터(C) 및 워킹 코일(L))와, 공진부로 직류전압에 의한 전류의 공급 및 차단을 수행하는 스위칭 소자부와, 공진부로 전류가 흐를 경우, 즉 공진부로 전류가 공급될 경우, 구동전압에 의한 전류의 공급 시간 또는 구동 전압의 크기에 대응하는 전압값을 인가하는 전압 감지부와, 마이컴(15)으로부터의 제어신호에 대응하여, 스위칭 소자(IGBT)로 온신호 및 오프 신호를 인가하고, 전압 감지부로부터의 전압값을 인가 받아, 인가된 전압값을 고려하여 스위칭 소자(IGBT)의 온 신호를 변환시키는 구동부(13)와, AC전원(11)과 공진 전압을 인가 받아, AC전원(11)의 크기와 공진 전압의 크기 간의 비교를 통한 비교 신호를 마이컴(15)에 인가하는 재트리거부(14)와, 공진부에 의한 유도 가열을 제어하여, 유도 가열 조리기의 전체 공정을 제어하며, 제어 신호를 생성하여 구동부(13)로 인가하는 마이컴(15)으로 이루어진다. 유도 가열 조리기는 구동부(13), 재트리거부(14) 및 마이컴(15) 등의 구성요소들에 필요한 전원을 공급하는 추가적인 전원부를 구비하거나, 전원부(12)가 필요한 전원을 공급할 수 있다.The switching element protection device of FIG. 2 includes a
AC 전원(11), 전원부(12), 공진부는 일반적인 유도 가열 조리기에 구비되어, 상세한 설명은 생략된다. The
스위칭 소자부는 구동부(13)로부터의 온신호 및 오프 신호에 따라 공진부로의 전류 공급 및 차단을 수행하는 스위칭 소자(IGBT)와, 스위칭 소자(IGBT)의 C-G 단 사이에 연결되어, 스위칭 소자(IGBT)를 보호하는 기본 보호부(제너다이오드(ZD1)과 다이오드(D)의 직렬 연결 회로)를 포함한다. 다만, The switching element unit is connected between the switching element IGBT and the CG terminal of the switching element IGBT to perform the current supply and interruption to the resonator in accordance with the on signal and the off signal from the
스위칭 소자부는 기본 보호부를 포함하지 않을 수도 있다. The switching element portion may not include a basic protection portion.
전압 감지부는 전원부(12)로부터 공진부로의 구동 전압에 대응하는 전류의 공급 시간 및/또는 구동 전압의 크기에 대응하는 전압값을 구동부(13)에 인가한다. 이러한 작용을 위해, 전압 감지부는 구동부(13)의 S단자로부터 일정한 크기의 전류를 인가받고, 제1전류 인가부(24) 또는 제2전류 인가부(26)로부터의 전류를 인가받는 캐패시터부(22)와, 공진부에 인가되는 구동전압의 크기가 제1크기 이상인 경우, 전류가 도통되도록 하는 제1전류 인가부(24)와, 공진부에 인가되는 구동전압의 크기가 제2크기 이상인 경우, 전류가 도통되도록 하는 제2전류 인가부(26)을 구비한다. The voltage sensing unit applies a voltage value corresponding to the supply time of the current corresponding to the driving voltage from the
캐패시터부(22)는 일단이 구동부(13)의 S단자와, 제1 및 제2전류 인가부(24), (26)에 연결되고 타단이 접지된 캐패시터(C1)와, 캐패시터(C1)에 병렬로 연결된 제너 다이오드(ZD2)로 이루어진다. 이에 캐패시터부(22)는 공진부에 대한 온 제어 시에, 구동부(13)와, 제1전류 인가부(24) 또는 제2전류 인가부(26)로부터 전류를 인가 받아 충전된다. The
제1전류 인가부(24)는 제너 다이오드(ZD3)와, 제너 다이오드(ZD3)에 직렬로 연결된 저항(R1)으로 이루어진다. 제1전류 인가부(24)는 제너 다이오드(ZD3)의 항복전압 이상의 크기(즉, 제1크기)를 지닌 구동전압이 공진부에 인가되는 경우, 전류가 흐르게 된다. 제1전류 인가부(24)만을 통하여 전류가 인가되는 경우, 제1전류 인가부(24)로부터의 전류와, 구동부(13)로부터의 정전류가 캐패시터부(22)에 인가되어 캐패시터(C1)가 충전된다. The first current applying
제2전류 인가부(26)는 직렬로 연결된 2개의 제너 다이오드(ZD4) 및 (ZD5)와, 제너 다이오드(ZD4) 및 (ZD5)에 직렬로 연결된 저항(R2)으로 이루어진다. 제2전류 인가부(26)는 2개의 제너 다이오드(ZD4) 및 (ZD5)의 항복전압 이상의 크기(즉, 제2크기)를 지닌 구동전압이 공진부에 인가되는 경우, 전류가 흐르게 된다. 즉, 제2전류 인가부(26)에서의 제2크기는 제1전류 인가부(24)의 제1크기에 비하여 상대적으로 큰 값이 된다. The second current applying
구동전압이 제1크기 미만인 경우에는 제1전류 인가부(24) 및 제2전류 인가부(26)를 통하여 어떠한 전류도 인가되지 않는다. When the driving voltage is less than the first size, no current is applied through the first current applying
구동전압이 제1크기 이상이고 제2크기 미만인 경우(예를 들면, 저전압)에는 상술된 바와 같이, 제1전류 인가부(24)만을 통하여 전류가 인가되고, 구동전압이 제2크기 이상인 경우(예를 들면, 고전압), 제1 및 제2전류 인가부(24) 및 (26)를 통하여 전류가 인가된다. 저전압의 경우, 캐패시터(C1)의 충전 시의 시정수는 캐패시터(C1)과 저항값(R1+제너 다이오드(ZD3)의 내부저항)의 영향을 받는다. 반면에 고전압의 경우, 캐패시터(C1)의 충전 시의 시정수는 캐패시터(C1)과 저항값{(R1+제너 다이오드(ZD3)의 내부저항)과(R2+제너 다이오드(ZD4, ZD5)의 내부저항) 간의 병렬 연결 저항}의 영향을 받는다. 이에 따라, 저전압에서의 저항값이 고전압에서의 저항값보다 크게 되므로, 고전압에서 캐패시터(C1)의 충전이 보다 신속하게 이루어지게 되며, 이러한 신속한 충전은 구동부(13)가 보다 신속하게 구동전압이 차단되도록 할 수 있다. When the driving voltage is greater than or equal to the first magnitude and less than the second magnitude (for example, low voltage), as described above, current is applied only through the first current applying
제2전류 인가부(26)는 선택적으로 구비될 수 있으나, 고전압 시에 보다 The second current applying
신속한 캐패시터부(22)의 충전이 이루어지도록 하는 유리한 효과가 있다. 또한, 캐패시터부(22)에 충전되는 전압의 크기 또는 전압값은 구동전압이 공급되는 시간(즉, 전류가 도통하여 전류가 공급되는 시간)에 대응하며, 아울러 구동전압의 크기에 대응하여, 증가됨을 알 수 있다. 전압 감지부는 구동전압에 의한 전류가 공진부에 흐를 경우에, 상술된 동작을 수행하게 된다. There is an advantageous effect that the charging of the
구동부(13)는 마이컴(15)으로부터 입력단자(I)를 통하여 제어 신호를 인가받는 입력부(13a)와, 전압 감지부로부터의 전압값과 기준 크기를 비교하는 비교부(13b)와, 입력부(13a)로부터의 제어 신호 및/또는 비교부(13b)로부터의 비교 결과에 따라, 온신호 및 오프신호를 스위칭 소자부로 인가하는 출력부(13c)로 이루어진다. The driving
자세하게는, 입력부(13a)가 마이컴(15)으로부터 오프 신호를 인가받은 경우, 출력부(13c)로 오프 신호를 인가한다. 이때, 입력부(13a)는 적절한 신호를 비교부(13b)에 인가하거나 아무런 신호를 인가하지 않음으로써, 비교부(13b)가 정전류를 전압 감지부에 인가하지 않도록 한다. 즉, 오프 제어 동안에는, 구동 전압이 공진부에 인가되지 않으므로, 전압 감지부가 구동할 필요가 없다. 이에 따라, 구동부(13)는 오프 신호인 제어 신호를 마이컴(15)으로부터 수신하는 경우, 전압 감지부로부터의 전압값을 감지할 필요없이, 즉 전압 감지부로부터의 전압값에 대하여 독립적으로 오프 신호를 스위칭 소자에 인가한다. In detail, when the
입력부(13a)가 마이컴(15)으로부터 온 신호를 받은 경우, 출력부(13c)로 온 신호를 인가하며, 적절한 신호를 비교부(13b)에 인가하거나 아무런 신호를 When the
인가하지 않음으로써, 비교부(13b)가 정전류를 전압 감지부에 인가하고, 비교부(13b)가 캐패시터부(22)에 충전된 전압값을 감지하도록 한다. 비교부(13b)는 전압값의 기준 크기를 저장하고 있으며, 감지된 전압값의 크기와 기준 크기를 비교한다. 예를 들면, 기준 크기는 6V 등과 같이 설정될 수 있다. 이 기준 크기는 구동전압으로 인하여 스위칭 소자(IGBT)가 파괴되거나 파괴될 가능성이 높은 때의, 또는 안전성이 보장될 수 있을 때에, 감지될 수 있는 전압값에 해당될 수 있다. By not applying, the
비교부(13b)는 감지된 전압값의 크기와 기준 크기를 비교하여, 감지된 전압값의 크기가 기준 크기 미만인 경우, 그에 대응하는 비교 결과 또는 비교 신호를 출력부(13b)에 인가한다. 이에, 출력부(13c)는 입력부(13a)로부터의 온신호가 스위칭 소자부에 인가될 수 있도록 한다. The
반면, 비교부(13b)는 감지된 전압값의 크기와 기준 크기를 비교하여, 감지된 전압값의 크기가 기준 크기 이상인 경우, 그에 대응하는 비교 결과 또는 비교 신호를 출력부(13c)에 인가한다. 이에, 출력부(13c)는 입력부(13a)로부터의 온신호를 수신하였으나, 스위칭 소자부로는 오프 신호를 인가하여, 구동전압에 의한 전류가 공진부에 공급되는 것을 차단한다. On the other hand, the
이에, 출력부(13c)는 입력부(13a)로부터 오프 신호를 수신한 경우에는 입력부(13a)로부터의 신호에 따라서 제어 신호를 출력단자(O)를 통하여 스위칭 소자부에 인가하고, 입력부(13a)로부터 온 신호를 수신한 경우에는 입력부(13a)로부터의 제어 신호와 비교부(13b)로부터의 비교 결과를 모두 고려하여, 제어 신호를 스위칭 소자부에 인가한다. 이러한 과정을 통하여, 구동부(13)는 Accordingly, when the
마이컴(15)으로부터 온 신호를 수신하더라도, 스위칭 소자부로는 오프 신호를 인가하여, 스위칭 소자부의 실제 온 시간을 직접적으로 제어할 수 있다. Even when the on-signal is received from the
재트리거부(14)와, 마이컴(15)은 일반적인 유도 가열 조리기의 스위칭 보호 장치에서 적용되는 구성요소들이 사용될 수 있다. 이에 따라, 추가적인 설명은 생략된다. The
도 3은 유도 가열 조리기의 대기시의 스위칭 소자(IGBT) 보호 장치의 동작 그래프들이다. (a)는 마이컴(15)의 출력 신호이고, (b)는 구동부(13)의 출력 신호이고, (c)는 캐패시터(C1)에 충전되어 비교부(13b)에서 감지되는 전압 그래프이고, (d)는 스위칭 소자(IGBT)의 공진 전압(Vce) 그래프이다.3 are operational graphs of a switching element (IGBT) protection device at stand-by of an induction heating cooker. (a) is an output signal of the
도 3에서, AC 전원(11)이 220V이고, 유도 가열 조리기가 대기 상태에 있는 상태에서, 마이컴(15)이 오동작하여, 구동부(13)로 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 지속적으로 인가하는 경우에서의 스위칭 소자 보호 장치의 동작이 도시된다. In FIG. 3, when the
시간(0~t1)에서, 마이컴(15)은 대기 상태에 따라 오프 제어 신호(전압 레벨은 HIGH)를 구동부(13)에 인가한다. 이에 따라 구동부(13)는 오프 신호(전압 레벨은 LOW)를 스위칭 소자부에 인가하고, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)는 오프가 되어, 공진부에 전류가 공급되지 않는다. 따라서, 스위칭 소자(IGBT)의 공진 전압(Vce)은 일정한 값을 유지하게 되며, 비교부(13b)가 정전류를 캐패시터부(22)에 인가하지 않고, 제1 및 제2전류 인가부(24, 26)를 통하여 전류가 인가되지 않아 캐패시터(C1)에는 충전이 되지 않는다. At time 0-t1, the
시간(t1~t2) 구간을 설명한다. 시간(t1)에서, 마이컴(15)이 오동작하여, 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 구동부(13)에 인가한다. 이에 따라 구동부(13)는 온 신호(전압 레벨은 HIGH)를 스위칭 소자부에 인가하고, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)는 온 되어, 공진부에 전류가 공급된다. 이후에, 공진부에 전류가 흐르게 되므로, 전압 감지부로 S단자를 통하여 정전류를 인가한다. 따라서, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)가 온 상태가 되어 공진부에 전류가 흐르게 되고, 구동 전압의 크기에 따라 제1전류 인가부(24)를 통하여, 또는 제1전류 인가부(24) 및 제2전류 인가부(26)를 통하여 전류가 캐패시터부(22)에 인가된다. 스위칭 소자(IGBT)의 온 상태로 도 3의 (d)와 같이, 공진 전압(Vce)이 변화되며, 캐패시터부(22)에는 충전이 이루어지며, 구동부(13)의 비교부(13b)는 시간에 따라 증가하는 전압값을 감지할 수 있다. The time period t1 to t2 will be described. At time t1, the
시간(t2 이후) 구간에서, 구동부(13)의 비교부(13b)는 기준 전압과, 감지된 전압값을 비교하여, 감지된 전압값이 기준 전압 이상인 경우, 출력부(13c)로 비교 결과를 전송하고, 이에 따라 출력부(13c)는 마이컴(15)에서 지속적으로 온 제어 신호(LOW)를 전송하더라도, 스위칭 소자부로 오프 신호(LOW)를 인가하여, 스위칭 소자(IGBT)가 시간(t2)에서, 오프되도록 한다. 이에 따라, 공진 전압(Vce)도 어느 정도의 시간이 지난 이후에, 급격하게 감쇠된다. 이에 따라, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간(TURN ON 시간)을 제한하여 과전류 및 과공진 전압으로부터 스위칭 소자(IGBT)를 보호할 수 있다.In the period (t2 or later), the
도 4는 저전압시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 도 4는, AC전원(11)이 저전압(예를 들면, 180V)일 때, 그에 따른 구동전압도 낮게 된 때, 4 are operational graphs of a switching device protection device at low voltage. 4 shows that when the
마이컴(15)이 오동작하여, 구동부(13)로 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 지속적으로 인가하는 경우에서의 스위칭 소자 보호 장치의 동작이 도시된다. The operation of the switching element protection device in the case where the
도 4의 시간(0~t1)은 도 3의 대응하는 시간 구간과 동일하나, (d)의 공진전압(Vce)이 다소 낮아진 것만이 차이점이다. The
시간(t1~t2) 구간을 설명한다. 시간(t1)에서, 마이컴(15)이 오동작하여, 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 구동부(13)에 인가한다. 이에 따라 구동부(13)는 온 신호(전압 레벨은 HIGH)를 스위칭 소자부에 인가하고, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)는 온 되어, 공진부에 전류가 공급된다. 이후에, 공진부에 전류가 흐르게 되므로, 전압 감지부로 S단자를 통하여 정전류를 인가한다. 따라서, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)가 온 상태가 되어 공진부에 전류가 흐르게 되고, 구동 전압의 크기에 따라 저전압이기에(즉, 구동전압이 제1크기이상이고 제2크기 미만인 경우), 제1전류 인가부(24)만을 통하여, 전류가 캐패시터부(22)에 인가된다. 스위칭 소자(IGBT)의 온 상태로 도 4의 (d)와 같이, 공진 전압(Vce)이 변화되며, 캐패시터부(22)에는 충전이 이루어지며, 구동부(13)의 비교부(13b)는 시간에 따라 증가하는 전압값을 감지할 수 있다. The time period t1 to t2 will be described. At time t1, the
시간(t2 이후) 구간의 시간(t2)에서, 도 3의 대응하는 구간과 동일하게 동작하여, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간(TURN ON 시간)을 제한하여 과전류 및 과공진 전압으로부터 스위칭 소자(IGBT)를 보호할 수 있다.In the time t2 of the time t2 and later sections, the same operation as in the corresponding section of FIG. 3 is performed, thereby limiting the ON time (TURN ON time) of the switching element IGBT so that the switching elements (from the overcurrent and the over resonance voltage) IGBT) can be protected.
도 5는 고전압시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 5 are operation graphs of the switching element protection device at high voltage.
도 5는, AC전원(11)이 고전압(예를 들면, 250V)일 때, 그에 따른 구동전압도 Fig. 5 is a driving voltage diagram when the
높게 된 때, 마이컴(15)이 오동작하여, 구동부(13)로 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 지속적으로 인가하는 경우에서의 스위칭 소자 보호 장치의 동작이 도시된다. 도 5의 시간(0~t1)은 도 3의 대응하는 시간 구간과 동일하나, (d)의 공진전압(Vce)이 다소 높거나 같은 것만이 차이점이다. The operation of the switching element protection device in the case where the
시간(t1~t2) 구간을 설명한다. 시간(t1)에서, 마이컴(15)이 오동작하여, 온 제어 신호(전압 레벨은 LOW)를 구동부(13)에 인가한다. 이에 따라 구동부(13)는 온 신호(전압 레벨은 HIGH)를 스위칭 소자부에 인가하고, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)는 온 되어, 공진부에 전류가 공급된다. 이후에, 공진부에 전류가 흐르게 되므로, 전압 감지부로 S단자를 통하여 정전류를 인가한다. 따라서, 스위칭 소자부의 스위칭 소자(IGBT)가 온 상태가 되어 공진부에 전류가 흐르게 되고, 구동 전압의 크기가 고전압이기에(즉, 구동전압이 제2크기 이상인 경우), 제1전류 인가부(24) 및 제2전류 인가부(26)를 통하여, 전류가 캐패시터부(22)에 인가된다. The time period t1 to t2 will be described. At time t1, the
이에 따라, 캐패시터부(22)에 충전되는 정도가 도 4의 저전압 시보다 급격하게 이루어지게 되며, 따라서 AC전원(11)의 크기 또는 구동전압의 크기에 대응하여, 또는 비례하여, 보다 신속하고 정확하게 반응할 수 있게 된다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(IGBT)의 온 구간이 도 4의 온 구간에 비하여 현저하게 작게 된다. As a result, the charge of the
스위칭 소자(IGBT)의 온 상태로 도 5의 (d)와 같이, 공진 전압(Vce)이 변화되며, 캐패시터부(22)에는 충전이 이루어지며, 구동부(13)의 비교부(13b)는 시간에 따라 증가하는 전압값을 감지할 수 있다. In the on state of the switching element IGBT, as shown in FIG. 5D, the resonant voltage Vce is changed, the
시간(t2 이후) 구간의 시간(t2)에서, 도 3의 대응하는 구간과 동일하게 동작하여, 스위칭 소자(IGBT)의 온 시간(TURN ON 시간)을 제한하여 과전류 및 과공진 전압으로부터 스위칭 소자(IGBT)를 보호할 수 있다.In the time t2 of the time t2 and later sections, the same operation as in the corresponding section of FIG. 3 is performed, thereby limiting the ON time (TURN ON time) of the switching element IGBT so that the switching elements (from the overcurrent and the over resonance voltage) IGBT) can be protected.
도 6은 전원 왜곡시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 유도 가열 조리기의 조리 과정 등의 수행으로, 유도 가열이 수행 중일 때, 구동전압에 왜곡이 생겼을 경우, 스위칭 소자 보호 장치의 동작이 설명된다. 6 are operational graphs of a switching device protection device during power supply distortion. By performing a cooking process or the like of the induction heating cooker, the operation of the switching element protection device will be described when distortion occurs in the driving voltage while the induction heating is being performed.
시간(0~t1) 구간에서는 마이컴(15)으로부터의 온 제어 신호 및 오프 제어 신호에 대응하여, 구동부(13)의 온 신호 및 오프 신호가 스위칭 소자부에 인가되고 있다. 즉, 이 구간에서는, 도 6의 (c)에서 알 수 있는 바와 같이, 캐패시터부(22)에 충전되는 전압값이 기준 전압 미만으로 유지되는 것을 의미한다. In the time period (0 to t1), the on signal and the off signal of the driving
시간(t1~t2) 구간을 살펴본다. 시간(t1)부근에서 왜곡이 있는 구동전압이 인가된다. 여기서, 왜곡이 있는 구동전압은 예를 들면, 도 7에 도시된 파형과 같이 왜곡이 생긴 경우이다. 이러한 왜곡에 의해, 마이컴(15)이 온 제어 신호를 인가하여 구동부(13)가 스위칭 소자(IGBT)를 온 상태로 변환시킬 때, 캐패시터부(22)의 충전 속도(또는 충전 정도)가 이전보다 현저하게 빠르게 진행되는 것이 (c)에서 확인된다. 이에 따라, 시간(t2)에서, 캐패시터부(22)에 충전되는 전압값이 기준 전압 이상으로 됨에 따라, 구동부(13)는 마이컴(15)으로부터 온 제어 신호를 수신함에도 불구하고, 스위칭 소자(IGBT)에 오프 신호를 인가한다. Look at the time (t1 ~ t2) interval. A distorted driving voltage is applied near the time t1. Here, the driving voltage with distortion is a case where distortion occurs, for example, as shown in the waveform shown in FIG. Due to this distortion, when the
시간(t2~t3) 구간만큼 스위칭 소자(IGBT)의 온 구간이 감축되며, 이로 The on period of the switching element IGBT is reduced by the time period t2 to t3.
인하여 과전류 및 과공진 전압으로부터 스위칭 소자(IGBT)를 보호하게 된다. This protects the switching element (IGBT) from overcurrent and overresonant voltage.
시간(t3~t4) 구간은, 마이컴(15)이 구동부(13)로 오프 제어 신호를 인가하는 구간이므로, 구동부(13)는 캐패시터부(22)의 충전된 전압값에 무관하게, 오프 신호를 스위칭 소자부에 인가한다. Since the period t3 to t4 is a period in which the
시간(t4~t5) 구간에서, 시간(t4)에서도 왜곡이 있는 구동전압이 인가되며, 그 왜곡 정도가 심하여서(즉, 구동전압이 더 높아지므로), 캐패시터부(22)의 충전 속도가 시간(t1~t2)보다 빠른 것이 확인된다. 이러한 캐패시터부(22)의 빠른 충전에 의해, 구동부(13)는 보다 신속하게 스위칭 소자(IGBT)로 오프 신호를 인가하게 된다. In the period of time t4 to t5, a distorted driving voltage is applied even at time t4, and since the distortion degree is severe (that is, the driving voltage is higher), the charging speed of the
이후의 시간 구간에서 확인할 수 있는 바와 같이, 더 큰 왜곡 전압 또는 전원이 인가될 때, 더 신속하게 캐패시터부(22)가 충전됨으로써, 구동부(13)가 왜곡 정도에 대응하여, 또는 비례하여 신속한 오프 제어가 가능하다. 이러한 신속한 제어는 공진부에 인가되는 구동전압으로 인한 전류 공급 시간을 이용하기 때문에 가능할 뿐만 아니라, 제1전류 인가부(24) 이외에도 제2전류 인가부(26)가 구비되어, 구동전압의 크기(AC전원(11)의 크기)에 대응하여 또는 비례하여, 캐패시터부(22)의 충전시의 시정수를 가변할 수 있는 구성으로 인하여 가능하다.As can be seen in later time intervals, when a larger distortion voltage or power is applied, the
이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 Hereinafter, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples and drawings, and the scope of the present invention is defined in the contents of the claims below.
의해서만 제한될 것이다.Will be limited only by
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a switching device protection device of the induction heating cooker according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 유도 가열 조리기의 스위칭 소자 보호 장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a switching device protection device of the induction heating cooker according to the present invention.
도 3은 유도 가열 조리기의 대기시의 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 3 are operation graphs of the switching element protection device in the standby of the induction heating cooker.
도 4는 저전압시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다.4 are operational graphs of a switching device protection device at low voltage.
도 5는 고전압시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 5 are operation graphs of the switching element protection device at high voltage.
도 6은 전원 왜곡시 스위칭 소자 보호 장치의 동작 그래프들이다. 6 are operational graphs of a switching device protection device during power supply distortion.
도 7은 왜곡이 있는 구동전압의 실시예이다.7 is an embodiment of a drive voltage with distortion.
Claims (7)
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KR1020090077049A KR101074485B1 (en) | 2009-08-20 | 2009-08-20 | Switching element protecting apparatus for induction heating cooker |
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KR1020090077049A KR101074485B1 (en) | 2009-08-20 | 2009-08-20 | Switching element protecting apparatus for induction heating cooker |
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KR20110019500A KR20110019500A (en) | 2011-02-28 |
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KR100206832B1 (en) * | 1996-12-26 | 1999-07-01 | 구자홍 | Switching element protection circuit for induction cooker |
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- 2009-08-20 KR KR1020090077049A patent/KR101074485B1/en active IP Right Grant
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KR100206832B1 (en) * | 1996-12-26 | 1999-07-01 | 구자홍 | Switching element protection circuit for induction cooker |
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