KR102028066B1 - 저전자파 유도가열 전기렌지 - Google Patents

저전자파 유도가열 전기렌지 Download PDF

Info

Publication number
KR102028066B1
KR102028066B1 KR1020190035083A KR20190035083A KR102028066B1 KR 102028066 B1 KR102028066 B1 KR 102028066B1 KR 1020190035083 A KR1020190035083 A KR 1020190035083A KR 20190035083 A KR20190035083 A KR 20190035083A KR 102028066 B1 KR102028066 B1 KR 102028066B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
comparator
output
reference signal
resonant circuit
Prior art date
Application number
KR1020190035083A
Other languages
English (en)
Inventor
안순철
Original Assignee
안순철
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안순철 filed Critical 안순철
Priority to KR1020190035083A priority Critical patent/KR102028066B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102028066B1 publication Critical patent/KR102028066B1/ko
Priority to PCT/KR2019/014237 priority patent/WO2020197022A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/04—Sources of current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 공진회로(10)를 구비하는 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 전기렌지는 상기 공진 회로(10)의 동작 주파수를 제어함으로써 상기 전기렌지의 출력을 제어하는 주파수 제어 방식을 채용하되,
상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 비교한 결과를 출력하는 제 1 비교부(20); 및 상기 제 1 비교부(20)로 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 출력하되 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 가변하며, 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 제어하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저전자파 유도가열 전기렌지{ELECTRIC RANGE OF INDUCTION HEATING TYPE RADIATING LOW ELCTROMAGNETIC WAVE}
본 발명은 전자파의 발산이 작은 유도가열 전기렌지에 관한 것이다.
가스렌지에 비하여 전기렌지의 장점이 부각되면서, 최근 가정용으로 전기렌지의 사용비율이 높아지는 추세이나, 전기렌지에서 전자파 발생 문제은 또다른 해결과제가 되었다.
전기렌지에서 전자파의 발생량을 줄이기 위해서 공진회로의 동작 주파수를 높이는 것이 좋은 방안으로 생각되나, 동작 주파수를 높이는 것은 스위칭소자로서 기존 IGBT의 사용을 어렵게 한다.
대안으로 FET를 스위칭 소자로 사용할 수 있는데, FET를 사용하는 경우에도 본 발명자에 의하면 몇가지 해결과제가 중요한 문제로 대두되었다.
먼저, 종래 PWM 방식을 이용한 출력 조절보다는 주파수 제어 방식을 이용한 출력 조절이 더 적당할 것으로 생각되었다. 그런데, 주파수 제어 방식에 적용될 수 있는 기존 출력 파워레벨의 감지 방식은 감지 속도가 느려서 오버슈트 등의 문제가 있는 등 그 제어가 어려운 문제가 있는 것으로 파악되었다.
또한, 전기 렌지위에 용기가 올려져 있는 지를 감지할 필요가 있는 데 주파수 제어 방식을 적용할 때 용기 유무의 인식 정확도가 떨어지고 인식 속도도 떨어지는 문제가 있는 것으로 파악되었다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
본 발명은 출력 파워레벨의 감지 속도를 대폭 향상시킬 수 있는 저전자파 유도가열 전기렌지를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 용기 유무의 인식 정확도 또는 인식 속도를 대폭 향상시킬 수 있는 저전자파 유도가열 전기렌지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 공진회로(10)를 구비하는 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 전기렌지는 상기 공진 회로(10)의 동작 주파수를 제어함으로써 상기 전기렌지의 출력을 제어하는 주파수 제어 방식을 채용하되,
상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 비교한 결과를 출력하는 제 1 비교부(20); 및 상기 제 1 비교부(20)로 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 출력하되 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 가변하며, 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 제어하는 제어부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 용기 유무를 판단하기 위하여 상기 동작 주파수 별로 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨이 서로 다르게 설정되어 있을 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 제어부(30)는, 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나면 용기가 있는 것으로 판단하고 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나지 않으면 용기가 없는 것으로 판단할 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 전기렌지의 출력을 제어하기 위한 상기 동작 주파수가 상기 공진 회로(10)의 공진 주파수에 가까울수록 상기 용기 유무의 판단을 위한 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 크게 설정되며, 상기 전기렌지의 출력을 제어하기 위한 상기 동작 주파수가 상기 공진 회로(10)의 공진 주파수로부터 멀수록 상기 용기 유무의 판단을 위한 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 작게 설정될 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차적으로 가변하면서 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 상기 공진회로(10)의 실제 파워레벨을 결정하며, 상기 공진회로(10)의 실제 파워레벨이 예상 파워레벨에 도달하였는지를 판단할 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 제어부(30)는 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차적으로 가변하면서 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 상기 공진회로(10)의 실제 파워레벨을 결정하며, 결정된 실제 파워레벨과 예상 파워레벨의 차이에 따라 상기 공진 회로(10)의 동작 주파수가 변경되도록 제어함으로써 실시간 피드백 루프를 형성할 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호를 출력하는 CT;를 더 포함하며, 상기 제 1 비교부(20)는, 상기 CT가 출력하는 센싱 신호를 정류하여 출력하는 정류기(22); 상기 제 1 비교기준 신호와 상기 정류기(22)로부터의 신호 사이의 상대적 크기에 따른 결과를 이진펄스신호 형태로 출력하는 비교기(21);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 비교한 결과를 출력하는 제 2 비교부(60);를 더 포함하며, 상기 제어부(30)는 상기 제 2 비교부(60)로 전압 레벨이 고정된 상기 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 출력하며, 상기 제 2 비교부(60)로부터의 출력 신호에 의해 상기 인덕터(L)의 연결 여부를 판단할 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 공진회로(10)는, 상용 전력을 정류한 직류 전압원에 일단이 연결되는 제 1 커패시터(C1); 상기 제 1 커패시터(C1)의 타단에 그 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결되는 제 2 커패시터(C2); 상기 제 1 커패시터(C1) 및 상기 제 2 커패시터(C2)가 접속되는 노드에 그 일단이 연결되는 상기 인덕터(L);를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 유도가열방식의 전기렌지에 있어서, 상기 제 1 커패시터(C1)의 일단과 상기 인덕터(L)의 타단에 드레인 및 소스가 각각 연결되는 제 1 FET(Q1); 상기 인덕터(L)의 타단과 상기 제 2 커패시터(C2)의 타단에 드레인 및 소스가 각각 연결되는 제 2 FET(Q2); 상기 제어부(30)로부터의 제어에 따라 상기 제 1 FET(Q1) 및 상기 제 2 FET(Q2)의 게이트로 ON/OFF 신호를 출력하는 게이트 드라이버(40);를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래와 같은 평활회로가 없어도 노이즈 면역성(Noise Immunity)을 달성할 수 있으며, 나아가 종래의 방식에 비하여 출력 파워레벨의 조정을 위한 피드백 루프의 지연 시간과 용기유무의 판단을 위한 지연시간이 저감되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 피드백 루프에서의 지연 시간이 저감됨으로써 종래 오버슈트의 문제를 저감하며 보다 빠르고 정확하게 사용자에 의해 설정된 출력 파워레벨로 도달할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지에서 주요 전기적 회로를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 변형 실시예에 따른 유도가열방식 전기렌지에서 주요 전기적 회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지의 동작에서 출력 파워의 설정 및 감지를 설명하기 위한 신호 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지의 동작에서 용기 인식을 설명하기 위한 신호 타이밍도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지에서 주요 전기적 회로를 도시한 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지는 공진 회로(10)의 동작 주파수를 제어함으로써 전기렌지의 출력을 제어하는 주파수 제어 방식을 채용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지는 공진회로(10), 제 1 비교부(20), 제어부(30), 게이트 드라이버(40) 및 스위칭부(50) 등을 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예는 Half Bridge 드라이브 방식으로서, 공진회로(10)는 두개의 커패시터와 단일의 인덕터를 포함한다. 제 1 커패시터(C1)는 교류 상용 전력(예를 들면 220V 교류)을 정류한 직류 전압원(DC PWR)에 그 일단이 연결되며, 제 2 커패시터(C2)는 제 1 커패시터(C1)의 타단에 그 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결된다.
인덕터(L)는 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)가 접속되는 노드에 그 일단이 연결되고 타단은 스위칭부(50)에 연결되는 데, 구체적으로 보면 스위칭부(50)에서 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)가 서로 연결되는 노드에 연결된다. 전기 렌지에서 인덕터(L)는 용기가 올려지는 곳에 대향하여 통상 전기 렌지의 상판 직하방에 구성된다.
스위칭부(50)는 인덕터(L)의 타탄에 대하여 전기적으로 직류 전압원(DC PWR) 또는 접지로의 연결 채널을 순차 형성하기 위한 것으로서, 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)와, 이들의 게이트와 게이트 드라이버(40) 사이에 연결되는 저항(R1, R2)을 포함하여 구성된다.
제 1 FET(Q1)는 제 1 커패시터(C1)의 일단, 즉 직류 전압원(DC PWR)과 인덕터(L)의 타단에 드레인 및 소스가 각각 연결되며, 제 2 FET(Q2)는 인덕터(L)의 타단과 제 2 커패시터(C2)의 타단, 즉 접지에 드레인 및 소스가 각각 연결된다.
기타 제 3 커패시터(C3) 및 제 4 커패시터(C4)는 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)의 스위칭 노이즈를 저감하기 위한 것이며, 제 5 커패시터(C5)는 직류 전압원(DC PWR)의 리플을 제거하기 위한 것이다.
게이트 드라이버(40)는 제어부(30)로부터의 제어에 따라 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)의 게이트로 타이밍 신호를 발생시킨다. 특히, 전기렌지의 출력 파워레벨을 조절하기 위하여 공진회로(10)의 동작 주파수를 정밀하게 제어하는 데, 이를 위하여 게이트 드라이버(40)는 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)의 턴온 시점 및 턴오프 시점과 ON/OFF 주파수를 정밀하게 제어하는 신호를 각각 출력한다.
드라이버(40)는 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)의 게이트를 구동하기위해 전압 레벨을 쉬프트하는 데, 제어부로부터 입력되는 로직 신호는 예를 들면 3.3~5V 레벨이며, 출력 신호는 9~15V 레벨이다. 따라서 게이트 드라이버(40)는 2가지 전원이 공급될 수 있다(예를 들면, Vcc: 3.3~5V, Vdd : 9~15V).
CT는 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호를 출력하여 제 1 비교부(20)로 제공한다. 구체적으로 보면 CT는 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2) 사이의 연결점과 인덕터(L) 사이에서 삽입되고 이 경로상에 흐르는 전류를 센싱한 센싱신호를 출력하며, 예를 들면 1000:1의 전류비를 가질 수 있다.
제 1 비교부(20)는 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제어부(30)로부터의 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 비교한 결과를 출력한다. 제 1 비교부(20)는 CT가 출력하는 센싱 신호를 전파정류 또는 반파정류하여 출력하는 정류기(22)와, 제 1 비교기준 신호와 정류기(22)로부터의 신호 사이의 상대적 크기에 따른 결과를 이진펄스신호 형태로 출력하는 비교기(21)를 포함하여 구성된다.
인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호는 그라운드를 기준으로 음의 전압 및 양의 전압을 모두 가진 신호이며 이를 정류기(22)를 통하여 정류함으로써 한쪽의 전압(양의 전압)만을 가진 신호로 바꾼다.
예를 들어 비교기(21)는 OP AMP로써 구현될 수 있다. 정류기(22)로부터의 신호는 OP AMP의 + 입력으로 인가되고 제어부(30)로부터의 제 1 비교기준 신호(V_REF1)는 OP AMP의 - 입력으로 인가되며, OP AMP의 출력은 제어부(30)로 입력된다.
공진회로(10)는 예를 들어 매우 높은 최고 전압에까지 이를 수 있으나, 제 1 비교부(20)와 제어부(30) 등은 5V와 같이 낮은 직류 전원전압에서 동작될 수 있다.
제 1 비교부(20)는 센싱 신호의 크기와 제어부로부터의 제 1 비교기준 신호의 크기를 비교하여 정해진 어느 한쪽이 더 큰 경우에는 직류 전원전압의 레벨(예를 들면 5V)을 출력하며, 그렇지 않는 경우 그라운드 레벨을 출력한다.
제어부(30)는 제 1 비교부(20)로 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 출력하고 게이트 드라이버(40)를 제어하는 신호를 출력하며, 전기렌지를 구성하는 비도시된 기타 구성요소를 제어하고 I/O 장치를 이용해 사용자로부터의 입출력을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 터치패드 및 스위치 등을 이용해 사용자로부터 출력 파워레벨을 정하는 명령을 수신할 수 있다. 예를 들어 사용자로부터의 출력 파워레벨 명령은 1단계 내지 9단계의 레벨 등 복수의 단계를 가지는 명령일 수 있다.
제어부(30)는 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 출력하되 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 고정시키지 않고 상황에 따라 가변하며, 제어부(30)는 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러 등으로 구현될 수 있으며, 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨 가변을 위해 내·외부에 DAC(Digital Analog Converter)를 포함할 수도 있다.
제어부(30)는 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 제어에 이용하는 데, 특히 게이트 드라이버(40)의 제어, 따라서 제 1 FET(Q1) 및 제 2 FET(Q2)의 제어에 이용한다. 제어부(30)는 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 공진회로(10)의 동작과 동작 주파수의 제어에 이용한다.
제어부(30)는 전자 렌지의 상판위에 용기가 올려져 있는지를 판단하게 되는 데, 용기 유무를 판단하기 위하여 동작 주파수 별로 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨이 서로 다르게 되도록 설정한다. 예를 들어, 출력 파워레벨이 총 9 단계로 설계되어 있다면, 동작 주파수를 9 가지로 하고 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨도 9 단계로 한다.
그리고 제어부(30)는 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나면 용기가 있는 것으로 판단하고 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나지 않으면 용기가 없는 것으로 판단한다. 펄스열이 나타나는지 여부를 판단함에 있어서, 정해진 시간에 정해진 갯수 이상의 펄스가 있으면 펄스열이 나타난 것으로 할 수 있다.
용기 유무를 판단하기 위한 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 구체적으로 다음과 같이 설정될 수 있다.
전기렌지의 출력을 제어하기 위한 동작 주파수가 공진 회로(10)의 공진 주파수에 가까울수록 용기 유무의 판단을 위한 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 크게 설정되며, 전기렌지의 출력을 제어하기 위한 동작 주파수가 공진 회로(10)의 공진 주파수로부터 멀수록 용기 유무의 판단을 위한 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 작게 설정된다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지는 설정되어 예상되는 예상 파워레벨과 실제 파워레벨을 비교하여 공진회로에 대하여 피드백한다.
제어부(30)는 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차적으로 가변하면서 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 공진회로(10)의 실제 파워레벨을 결정하며, 공진회로(10)의 실제 파워레벨이 예상 파워레벨에 도달하였는지를 판단한다.
이때 제어부(30)는 제 1 비교부(20)에 인가되는 제 1 비교기준 신호(V_REF1)가 복수의 전압 레벨에 있을 때의 각각마다, 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나는지를 보고, 공진회로(10)(즉 전기렌지)의 출력 파워레벨을 감지할 수 있다. 이때 제어부(30)는 이진 탐색 알고리즘을 채용하여 탐색과정에서 탐색용 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차 결정할 수 있다.
제어부(30)는 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차적으로 가변하면서 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 공진회로(10)의 실제 파워레벨을 결정하며, 결정된 실제 파워레벨과 예상 파워레벨의 차이에 따라 공진 회로(10)의 동작 주파수가 변경되도록 제어함으로써 실시간 피드백 루프를 형성한다. 피드백 루프는 제어부(30) - 게이트 드라이브(40) - FET(Q1,Q2) - 공진회로(10) - 제 1 비교부(20) - 제어부(30)의 경로를 따른 폐루프를 구성한다.
종래 출력 파워레벨의 감지 방식에서는 노이즈 면역성(Noise Immunity)을 위하여 피드백 루프에 평활회로가 개재됨으로써 전하 축적을 위한 시간이 더 부가하게 되고 이는 피드백 루프에 적분요소를 부가하게 되는 결과를 초래한다. 이에 따라 지연시간이 더 필요하며 자칫 오버슈트를 불러오거나 오버슈트를 피하기 위한 피드백 제어를 어렵게 하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래와 같은 평활회로가 없어도 노이즈 면역성(Noise Immunity)을 달성할 수 있으며, 나아가 종래의 방식에 비하여 출력 파워레벨의 조정을 위한 피드백 루프의 지연 시간과 용기유무의 판단을 위한 지연시간이 저감되는 장점이 있다.
그리고 피드백 루프에서의 지연 시간이 저감됨으로써 종래 오버슈트의 문제를 저감하며 보다 빠르고 정확하게 사용자에 의해 설정된 출력 파워레벨로 도달할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 변형 실시예에 따른 유도가열방식 전기렌지에서 주요 전기적 회로를 도시한 회로도이다.
변형 실시예에서는 제 2 비교부(60)가 추가 구성되는 점이 서로 다르며, 기타의 구성은 도 1로써 설명된 실시예의 구성과 유사하다.
제 2 비교부(60)는 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 비교한 결과를 출력하며, 제어부(30)는 제 2 비교부(60)로 전압 레벨이 고정된 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 출력하고, 제 2 비교부(60)로부터의 출력 신호에 의해 인덕터(L)의 연결 여부를 판단한다.
제 2 비교부(60)는 제 1 비교부(20)의 정류기(22)를 공유하여 정류기(22)로부터의 출력을 이용하거나 별도 구성할 수도 있으며, 또는 정류기(22)없이 바로 CT로부터의 센싱신호를 이용할 수도 있다.
제 2 비교부(60)의 비교기(61)는 고정된 전압 레벨을 가지는 제 2 비교기준 신호와 센싱 신호(센싱 신호를 정류한 신호도 이에 포함된다) 사이의 상대적 크기에 따른 결과를 이진펄스신호 형태로 출력한다. 제어부(30)가 출력하는 제 2 비교기준 신호(V_REF2)는 매우 낮은 최소한의 전압 레벨로서, 제어부(30)는 제 2 비교부(60)의 출력 신호, 즉 비교기(61)의 출력 신호에서 펄스열이 나타나는지에 따라 인덕터(L)의 연결 여부를 판단한다.
예를 들어 비교기(61)는 OP AMP로써 구현될 수 있다. 정류기(22)로부터의 신호는 OP AMP의 + 입력으로 인가되고 제어부(30)로부터의 제 2 비교기준 신호(V_REF2)는 OP AMP의 - 입력으로 인가되며, OP AMP의 출력은 제어부(30)로 입력된다.
제 2 비교부(60)는 센싱 신호의 크기와 제어부로부터의 제 2 비교기준 신호의 크기를 비교하여 정해진 어느 한쪽이 더 큰 경우에는 직류 전원전압의 레벨(예를 들면 5V)을 출력하며, 그렇지 않는 경우 그라운드 레벨을 출력한다.
이하 본 발명에 따른 유도가열방식의 전기렌지의 동작에 대하여 설명하되 이미 설명된 내용에 대해서는 간략히 설명되거나 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지의 동작에서 출력 파워의 설정 및 감지를 설명하기 위한 신호 타이밍도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열방식의 전기렌지의 동작에서 용기 인식을 설명하기 위한 신호 타이밍도이다.
사용자는 I/O 장치(미도시)를 이용하여 전기렌지의 출력 파워레벨을 설정할 수 있으며, 제어부(30)는 이를 입력받는다. 예를 들어 사용자에 의해 출력 파워레벨이 최고 단계인 9 단계로 설정된 경우, 9 단계에 대응하는 동작주파수로 공진회로가 동작하도록 제어하게 되는 데, 바로 9 단계에 대응하는 동작 주파수로 하기 보다는 아래 단계에 대응하는 동작 주파수로부터 시작하여 순차 변경하여 9 단계의 동작주파수에 이르도록 할 수 있다.
동일한 9 단계의 동작주파수로 설정하더라도 공진의 특성상 비제어시 출력이 불안정할 수 있는 점과, 용기의 재질, 용기의 크기, 인덕터와 용기의 상대적 위치 등에 따라 공진회로에 걸리는 출력 파워레벨은 서로 상이할 수 있다. 특히 동일한 9 단계의 동작주파수로 설정했는데도 출력 파워레벨이 과도해져서 전자렌지의 구성 부품에 고장이나 피로를 증가시킬 수 있다.
따라서 단계를 높여가면서 최고 단계의 동작주파수에 이르도록 하고 동일한 최고 단계라 하더라도 상황에 따라 최종 설정되는 주파수에 미세 편차를 두며, 아래 단계의 동작주파수 설정에 따른 출력 파워레벨을 참조하여 목표로 하는 단계의 동작주파수 설정에 참조한다.
예를 들어 7 단계 - 8 단계 - 9 단계의 동작주파수를 순차 변경하되, 7 단계 및 8 단계의 동작 주파수 설정에 따른 실제 출력 파워레벨을 감지하여 9 단계의 동작 주파수의 미세 설정에 이용한다.
예를 들어 9 단계로 가는 과정 도중, 8 단계의 출력 파워에 대응하는 동작 주파수를 설정하고 그에 따른 실제 출력 파워레벨을 감지하는 경우를 상정해본다.
제어부(30)는 게이트 드라이버(40)가 동작 주파수(f8)에 해당하는 스위칭 신호를 출력할 수 있도록 저전압, 예를 들면 5V 레벨의 펄스 신호를 출력하며, 이러한 펄스 신호는 [1/동작 주파수(f8)]의 주기 또는 이러한 주기에 가드 밴드를 가진 신호나 그 유사한 신호일 수 있다.
그리고 게이트 드라이버(40)는 제어부(30)로부터의 펄스 신호에 기반하여 신호를 전류 및 전압 증폭하여 FET(Q1,Q2)에 걸리는 고전압에 대응할 수 있도록 한다.
그리고 FET(Q1,Q2)의 스위칭에 의해 공진회로의 출력 파워레벨을 높이는 과정이라면 동작 주파수가 공진 주파수에 더욱 가까이 다가 가게 되며, 공진회로에서 오실레이션되는 전류 및 전압의 크기가 증대된다. 정확한 실제 출력 파워레벨을 감지하기 위하여 CT, 제 1 비교부(20) 및 제어부(30)를 이용한다.
CT를 이용하여 센싱된 센싱 신호는 정류기(22)를 이용하여 반파정류 또는 전파정류된 센싱 신호가 되며(도 3의 V_S 신호 참조), 이러한 센싱 신호가 설정된 출력 파워레벨(예: 8 단계)에 도달하였는지 또는 어느 정도레벨인지를 판단하기 위하여 제어부(30)로부터 제 1 비교부(20), 구체적으로 비교기(21)에 인가되는 신호(V_REF1)의 전압은 처음 V1(가능한 최대 전압크기의 1/2)부터 시작할 수 있다.
비교기(21)에서 센싱신호(V_S)와 전압(v=V1)이 비교되어 도 3(b)에 도시된 것과 같은 펄스열이 나타나면, 그 다음으로 비교기(21)에 인가되는 신호(V_REF1)는 최대 전압크기의 1/4만큼 증가한 V2가 인가될 수 있다. 이 경우에도 비교기(21)의 출력에는 펄스열이 나타날 것이므로 다시 1/8만큼 증가한 V3가 인가될 수 있으며 이때에도 비교기(21)의 출력에는 펄스열이 도 3(c)에 도시된 것과 같은 펄스열이 나타나므로 다시 V4가 인가될 수 있으며 이때 펄스열이 나타나지 않으면 다시 1/16만큼 감소한 전압 등이 인가되는 순서로 해서 순차 감지할 수 있다.
출력 파워레벨은 최소 해상도의 증가분까지 더하여 인가된 후 결정될 수 있으며, 마지막 인가된 전압레벨 또는 그 전후의 전압레벨로 결정될 수 있다.
이와 같은 방식으로 설정된 출력 파워레벨에 따라 실제의 출력 파워레벨이 감지될 수 있으며, 예를 들면 8 단계의 실제 출력파워레벨이 설정된 출력파워레벨보다 높은 경우, 9 단계의 출력파워레벨에 대응하는 동작주파수를 설정할 때 이를 참작하여 동작주파수가 공진주파수로부터 더 멀리 있도록 피드백을 가한다.
상기한 과정에서 출력 파워레벨이 어느 정도 예상되므로 앞단계는 생략될 수도 있다.
이와 같은 출력 파워레벨의 감지를 위하여 레벨변경-감지의 반복적인 과정이 필요함에도, 본 발명에 따르면 이와 같은 과정은 매우 빠른 시간에 완료될 수 있으며, 설정후 감지까지 걸리는 지연 시간이 최소화될 수 있다.
한편, 출력 파워레벨이 정해지기 이전 또는 이후에도 용기가 전기렌지위에 올려져 있는지를 감지할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 용기 유무를 판단하기 위하여 동작 주파수 별로 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨이 서로 다르게 설정되며, 제어부(30)는 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나면 용기가 있는 것으로 판단하고 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나지 않으면 용기가 없는 것으로 판단한다. 이때 제 1 비교기준 신호(V_REF1)는 출력 파워레벨의 감지를 위해 사용되는 전압과는 상이할 수 있으며, 출력 파워레벨의 감지와 용기 유무의 감지는 시간을 달리해서 진행된다.
예를 들면, 출력 파워레벨이 1단계 ~ 9단계로 되어 있으면 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 9 가지로 미리 정해져 있을 수 있다(도 4(a)에서 v=V1 ~ V9). 예를 들어 출력 파워레벨이 제 n 단계로 설정된 경우, v=Vn (도 3에서 설명되는 V1 ~ V4와는 다른 전압일 수 있다)의 전압을 가지는 제 1 비교기준 신호(V_REF1)가 비교기(21)로 인가되고 이와 센싱 신호(V_S)가 비교되어 비교기(21)로부터의 출력 신호(V_OUT1)가 정해질 수 있다.
출력 신호(V_OUT1)에서 펄스열이 나타나면(도 4(a) 참조) 용기가 있는 것으로 판단하며, 출력 신호(V_OUT1)에서 펄스열이 나타나지 않으면(도 4(b) 참조) 용기가 없는 것으로 판단한다.
10 : 공진회로 20 : 제 비교부
21 : 비교기 22 : 정류기
30 : 제어부 40 : 게이트 드라이버
50 : 스위칭부 60 : 제 2 비교부
61 : 비교기

Claims (10)

  1. 공진회로(10)를 구비하는 유도가열방식의 전기렌지에 있어서,
    상기 전기렌지는 상기 공진 회로(10)의 동작 주파수를 제어함으로써 상기 전기렌지의 출력을 제어하는 주파수 제어 방식을 채용하되,
    상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 비교한 결과를 출력하는 제 1 비교부(20); 및
    상기 제 1 비교부(20)로 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)를 출력하되 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 가변하며, 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 제어하는 제어부(30);를 포함하며,
    용기 유무를 판단하기 위하여 상기 동작 주파수 별로 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨이 서로 다르게 설정되어 있으며,
    상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나면 용기가 있는 것으로 판단하고 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호에서 펄스열이 나타나지 않으면 용기가 없는 것으로 판단하되, 펄스열이 나타나는지 여부를 판단함에 있어서 정해진 시간에 정해진 갯수 이상의 펄스가 있으면 펄스열이 나타난 것으로 하며,
    상기 제어부(30)는 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨을 순차적으로 가변하면서 상기 제 1 비교부(20)로부터의 출력 신호를 입력받아 상기 공진회로(10)의 실제 파워레벨을 결정하며, 상기 공진회로(10)의 실제 파워레벨이 예상 파워레벨에 도달하였는지를 판단하고, 결정된 실제 파워레벨과 예상 파워레벨의 차이에 따라 상기 공진 회로(10)의 동작 주파수가 변경되도록 제어함으로써 실시간 피드백 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    유도가열방식의 전기렌지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기렌지의 출력을 제어하기 위한 상기 동작 주파수가 상기 공진 회로(10)의 공진 주파수에 가까울수록 상기 용기 유무의 판단을 위한 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 크게 설정되며,
    상기 전기렌지의 출력을 제어하기 위한 상기 동작 주파수가 상기 공진 회로(10)의 공진 주파수로부터 멀수록 상기 용기 유무의 판단을 위한 상기 제 1 비교기준 신호(V_REF1)의 전압 레벨은 작게 설정되는,
    유도가열방식의 전기렌지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호를 출력하는 CT;를 더 포함하며,
    상기 제 1 비교부(20)는,
    상기 CT가 출력하는 센싱 신호를 정류하여 출력하는 정류기(22);
    상기 제 1 비교기준 신호와 상기 정류기(22)로부터의 신호 사이의 상대적 크기에 따른 결과를 이진펄스신호 형태로 출력하는 비교기(21);를 포함하여 구성되는,
    유도가열방식의 전기렌지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 공진회로(10)의 인덕터(L)에 흐르는 전류를 센싱한 센싱 신호와 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 비교한 결과를 출력하는 제 2 비교부(60);를 더 포함하며,
    상기 제어부(30)는 상기 제 2 비교부(60)로 전압 레벨이 고정된 상기 제 2 비교기준 신호(V_REF2)를 출력하며, 상기 제 2 비교부(60)로부터의 출력 신호에 의해 상기 인덕터(L)의 연결 여부를 판단하는,
    유도가열방식의 전기렌지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공진회로(10)는,
    상용 전력을 정류한 직류 전압원에 일단이 연결되는 제 1 커패시터(C1);
    상기 제 1 커패시터(C1)의 타단에 그 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결되는 제 2 커패시터(C2);
    상기 제 1 커패시터(C1) 및 상기 제 2 커패시터(C2)가 접속되는 노드에 그 일단이 연결되는 상기 인덕터(L);를 포함하여 구성되는,
    유도가열방식의 전기렌지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 커패시터(C1)의 일단과 상기 인덕터(L)의 타단에 드레인 및 소스가 각각 연결되는 제 1 FET(Q1);
    상기 인덕터(L)의 타단과 상기 제 2 커패시터(C2)의 타단에 드레인 및 소스가 각각 연결되는 제 2 FET(Q2);
    상기 제어부(30)로부터의 제어에 따라 상기 제 1 FET(Q1) 및 상기 제 2 FET(Q2)의 게이트로 ON/OFF 신호를 출력하는 게이트 드라이버(40);를 포함하여 구성되는,
    유도가열방식의 전기렌지.
KR1020190035083A 2019-03-27 2019-03-27 저전자파 유도가열 전기렌지 KR102028066B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190035083A KR102028066B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 저전자파 유도가열 전기렌지
PCT/KR2019/014237 WO2020197022A1 (ko) 2019-03-27 2019-10-28 저전자파 유도가열 전기렌지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190035083A KR102028066B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 저전자파 유도가열 전기렌지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102028066B1 true KR102028066B1 (ko) 2019-10-02

Family

ID=68423021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190035083A KR102028066B1 (ko) 2019-03-27 2019-03-27 저전자파 유도가열 전기렌지

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102028066B1 (ko)
WO (1) WO2020197022A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020197022A1 (ko) * 2019-03-27 2020-10-01 안순철 저전자파 유도가열 전기렌지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06176862A (ja) * 1992-12-08 1994-06-24 Hitachi Home Tec Ltd 誘導加熱調理器
KR19990058258A (ko) * 1997-12-30 1999-07-15 구자홍 여러개의 부하를 갖는 듀얼하프 브릿지의 전자유도가열 조리장치
KR20030027222A (ko) * 2001-09-18 2003-04-07 권용재 유도가열조리기의 조리용기 감지장치
JP2010182561A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Panasonic Corp 誘導加熱調理器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101946872B1 (ko) * 2018-07-11 2019-02-11 주식회사 네오스타이엘씨 휴대형 인덕션 가열기의 용기 인식 방법 및 장치
KR102028066B1 (ko) * 2019-03-27 2019-10-02 안순철 저전자파 유도가열 전기렌지

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06176862A (ja) * 1992-12-08 1994-06-24 Hitachi Home Tec Ltd 誘導加熱調理器
KR19990058258A (ko) * 1997-12-30 1999-07-15 구자홍 여러개의 부하를 갖는 듀얼하프 브릿지의 전자유도가열 조리장치
KR20030027222A (ko) * 2001-09-18 2003-04-07 권용재 유도가열조리기의 조리용기 감지장치
JP2010182561A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Panasonic Corp 誘導加熱調理器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020197022A1 (ko) * 2019-03-27 2020-10-01 안순철 저전자파 유도가열 전기렌지

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020197022A1 (ko) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11736030B2 (en) Switching circuit, synchronous rectification control circuit and control method thereof
US9419513B2 (en) Power factor corrector timing control with efficient power factor and THD
US8217323B2 (en) High-frequency heating device
US8183839B2 (en) Switching power source system
US10263510B2 (en) DC/DC resonant converters and power factor correction using resonant converters, and corresponding control methods
US10958178B2 (en) Control circuit, control method and flyback converter of primary-side feedback control thereof
KR101828585B1 (ko) 스위치 제어 장치 및 이를 포함하는 컨버터
CN112134443B (zh) 一种基于临界导通模式的软开关实现及自适应控制方法
KR20090011715A (ko) 컨버터 및 그 구동 방법
US10601252B2 (en) Resonant wireless power transmitter circuit and control method thereof
JP4308183B2 (ja) スイッチング電源制御用半導体装置およびスイッチング電源装置
US20180302000A1 (en) System and method for controlling power converter with adaptive turn-on delay
KR102028066B1 (ko) 저전자파 유도가열 전기렌지
JP2004228073A (ja) インバータ電子レンジおよびその制御方法
US11705815B1 (en) Holdup time extension for LLC circuit
KR100591314B1 (ko) 인버터 전자레인지 및 그 제어방법
US20210068210A1 (en) Induction cooker and operation method thereof
KR102201065B1 (ko) 공진 주파수 추종을 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법
TWI841013B (zh) 用於控制諧振轉換器的控制器
TWI539729B (zh) 交流－直流轉換器及其功因校正電路
KR102581706B1 (ko) 공진형 컨버터의 보호 회로 및 그의 동작 방법
US20230007740A1 (en) Method and system to control a qr-inverter in a induction cooking appliance
TW202320469A (zh) 用於控制諧振轉換器的控制器
KR102261567B1 (ko) 스위칭 회로를 포함하는 가열 장치
KR20240019735A (ko) 적응적으로 영전류를 검출하는 스위칭 레귤레이터 및그 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
R401 Registration of restoration