KR102097430B1 - 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기 - Google Patents

유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기 Download PDF

Info

Publication number
KR102097430B1
KR102097430B1 KR1020180134121A KR20180134121A KR102097430B1 KR 102097430 B1 KR102097430 B1 KR 102097430B1 KR 1020180134121 A KR1020180134121 A KR 1020180134121A KR 20180134121 A KR20180134121 A KR 20180134121A KR 102097430 B1 KR102097430 B1 KR 102097430B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
voltage
phase
frequency
switching frequency
Prior art date
Application number
KR1020180134121A
Other languages
English (en)
Inventor
백영진
박동민
박귀근
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180134121A priority Critical patent/KR102097430B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102097430B1 publication Critical patent/KR102097430B1/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
    • H05B6/04—Sources of current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D1/00—Apparatus or devices for dispensing beverages on draught
    • B67D1/08—Details
    • B67D1/0895—Heating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 입력 전압을 정류하는 정류부와, 공진 전압에 의해 공진하며, 상기 공진 전압에 의해 발생되는 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 피가열체에 와전류를 유도시키는 공진부와, 상기 정류부에 의해 정류된 정류 전압을, 스위칭 동작에 의해 상기 공진 전압으로 변환시켜, 상기 공진부에 공급하는 인버터부와, 상기 정류 전압의 위상을 검출하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부에서 검출된 상기 정류 전압의 위상을 기초로, 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 전자파 장해(Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈의 피크(peak) 성분을 감쇄시킬 수 있다.

Description

유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기{INDUCTION HEATING APPARATUS AND WATER PURIFIER INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 유도 가열 장치 및 이를 포함하는 정수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전자파 장해(Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈를 저감할 수 있는 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기에 관한 것이다.
일반적으로 정수기는 공급되는 물에서 불순물을 물리적, 화학적 방법으로 걸러 제거한 후 공급하는 장치이다.
직수형 정수기에서 빠른 온수 공급을 위해, 유도 가열 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 선행 문헌(한국 공개특허공보 제10-2005-0103723호(공개일자 2005.11.01.)]에는 유도 가열 방식으로 정수를 가열하는 정수기용 온수공급장치에 대해 기술하고 있다.
이러한 유도 가열 방식은 워킹 코일(working coil)에 전류를 공급하여 전자기 유도 현상을 일으켜 피가열체를 가열한다. 구체적으로, 워킹 코일에 교류 전류, 특히 고주파의 교류 전류가 흐르면, 워킹 코일에 자기장이 발생하고, 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 인하여, 피가열체에 와전류(Eddy current)가 유도된다. 이 와전류에 의해 피가열체 저항 성분에서 주울(Joul) 열이 발생하여 피가열체가 가열되게 된다.
한편, 유도 가열 장치는, 워킹 코일과 공진 커패시터에 공진을 발생시키기 위해 스위칭 소자가 필요하여, 스위칭 소자의 동작에 의해, 전자파 장해(Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 전자파 장해(EMI) 노이즈를 저감하기 위한 기술이 요구된다 할 것이다.
본 발명의 목적은, 입력 전압에 따라 인버터의 스위칭 주파수를 가변하여, 전자파 장해(Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈의 피크(peak) 성분을 감쇄시킬 수 있는 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 입력 전압을 정류하는 정류부와, 공진 전압에 의해 공진하며, 상기 공진 전압에 의해 발생되는 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 피가열체에 와전류를 유도시키는 공진부와, 상기 정류부에 의해 정류된 정류 전압을, 스위칭 동작에 의해 상기 공진 전압으로 변환시켜, 상기 공진부에 공급하는 인버터부와, 상기 정류 전압의 위상을 검출하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부에서 검출된 상기 정류 전압의 위상을 기초로, 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변하는 제어부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기는, 입력 전압을 정류하는 정류부와, 공진 전압에 의해 공진하며, 상기 공진 전압에 의해 발생되는 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 피가열체에 와전류를 유도시키는 공진부와, 상기 정류부에 의해 정류된 정류 전압을, 스위칭 동작에 의해 상기 공진 전압으로 변환시켜, 상기 공진부에 공급하는 인버터부와, 상기 정류 전압의 위상을 검출하는 위상 검출부와, 상기 위상 검출부에서 검출된 상기 정류 전압의 위상을 기초로, 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변하는 제어부를 포함한다.
유도 가열 장치에 있어서, 입력 전압이 증가함에 따라, 인덕터가 포화될 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 입력 전압에 따라 인버터의 스위칭 주파수를 가변하여, (Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈의 피크(peak) 성분을 효율적으로 감쇄할 수 있다.
또한, 유도 가열 장치는, 입력 전압 또는 정류 전압의 위상을 기초로, 입력 전압의 크기를 연산하므로, 별도의 전압 감지부를 필요로 하지 않으며, 입력 전압 또는 정류 전압의 크기를 직접 연산할 필요 없이, 입력 전압 또는 정류 전압의 위상을 기초로, 인버터의 스위칭 주파수를 제어하게 되어, 제어 신속성을 보장한다.
또한, 유도 가열 장치는, 기준 스위칭 주파수에서 제1 보정 주파수만큼 증가시켜, 또는 제2 보정 주파수만큼 감소시켜 인버터를 제어하되, 제1 보정 주파수와 제2 보정 주파수의 크기를 서로 동일하게 설정하므로, 제어 주기에서 출력은 보장하면서도, EMI를 저감시키는 효과가 있다.
또한, 유도 가열 장치는, 온도 감지부를 더 포함할 수 있고, 공진부의 온도를 기초로, 기준 스위칭 주파수에 오프셋 주파수를 부가하여, 제품 스펙(예를 들어, 5분, 85도)을 만족시킬 수 있다.
또한, 유도 가열 장치는, 워킹 코일의 설계를 수정, 변경 하지 않고도, 전자파 장해(EMI) 노이즈를 효율적으로 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정수기는, 입력 전압에 따라 인버터의 스위칭 주파수를 가변하여, (Electro Magnetic Interference: EMI) 노이즈의 피크(peak) 성분을 효율적으로 감쇄할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 외관을 도시한 도이다.
도 2는, 도 1의 정수기의 내부 블록도이다.
도 3는, 도 2의 유도 가열 장치의 내부 회도로를 나타내는 도면이다.
도 4a는, 고조파(harmonic) 성분을 포함하는 EMI 노이즈를 예시하는 도면이다.
도 4b는, 인덕터의 포화에 따른, 공진점의 변화에 있어서, 종래 스위칭 주파수 제어 방법과 본 발명의 스위칭 주파수 제어 방법을 대조하여 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은, 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은, 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은, 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는, 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 정수기의 외관을 도시한 도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기(100)는, 케이스(110), 취수부(120), 트레이(130) 및 입력부(140)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 정수기(100)의 외관을 형성한다. 원수를 여과하기 위한 부품들은 대부분 케이스(110)의 내부에 설치된다. 또한, 유도 가열 장치(260), 냉수 공급을 위한 부품 등도 케이스(110)의 내부에 배치될 수 있다. 케이스(110)는 상기 부품들을 보호하도록 상기 부품들을 감싼다. 케이스(110)는 단일 부품으로 형성될 수도 있으나, 여러 부품들의 결합에 의해 형성될 수 있다.
트레이(130)는 취수부(120)를 상하 방향으로 마주하도록 배치된다. 트레이(130)는 취수부(120)를 통해 제공되는 정수 등을 담기 위한 용기 등을 지지한다. 또한 트레이(130)는 취수부(120)에서 떨어지는 잔수를 수용하도록 형성될 수 있다.
트레이(130)는 취수부(120)에서 떨어지는 잔수를 받아내야 하므로, 트레이(130)도 취수부(120)와 함께 회전하도록 구현될 수 있다. 또한, 입력부(140)도 취수부(120) 및 트레이(130)와 같은 방향으로 회전하도록 구현될 수 있다.
입력부(140)는 사용자의 제어 명령을 인가받을 수 있도록 버튼, 터치 스크린 등의 입력 수단을 구비할 수 있다. 입력 수단으로는 터치 입력, 물리적인 가압 등을 모두 포함하거나 선택적으로 포함할 수 있다.
사용 편의성을 위해 취수부(120)의 적어도 일부는 정수기(100)로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 도 1의 (a)와 (b)와 같이, 취수부(120)는 사용자의 조작에 따라 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 또는, 도 1의 (a)와 (b)와 달리, 취수부(120)는 상하로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
경우에 따라서, 취수부(120)는 복수개 구비되어, 각각 냉수, 온수를 공급하도록 구성될 수도 있다.
한편, 취수부(120)는 배수관과 연결되어 사용자에게 온수, 냉수 및 정수 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
입력부(140)를 통한 사용자 입력에 대응하여, 취수부(120)에는 유도 가열 장치(260)에서 가열된 온수가 공급될 수 있다.
도 2는, 도 1의 정수기의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 정수기(100)는, 입력부(140), 메모리(210), 센서부(220), 출력부(230), 급수 밸브(240), 온수 출수 밸브(250), 가열부(260), 온수 탱크(265), 냉수 출수 밸브(270)를 포함할 수 있다.
입력부(140)는, 사용자 제어 명령을 입력 받을 수 있다. 입력부(140)는, 사용자 제어 명령을 제어부(280)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 입력부(140)는, 온수 출수 명령을 입력 받아 제어부(280)에 전송할 수 있다. 제어부(280)는, 사용자의 온수 출수 명령에 대응하여, 가열부(260), 급수 밸브(240) 등을 제어하여 온수를 급수할 수 있다.
출력부(230)는, 사용자에게 정수기(100)의 상태 정보를 시청각적으로 제공할 수 있도록 출력 수단을 구비할 수 있다. 예를 들어, 출력부(230)에는, 디스플레이, 스피커 등의 출력 수단이 구비될 수 있다. 경우에 따라서, 디스플레이는 터치 스크린으로 구성되어 입출력 수단으로 사용될 수도 있다.
제어부(280)는, 급수 밸브(240), 온수 출수 밸브(250), 가열부(260), 냉수 출수 밸브(270)를 제어할 수 있다.
제어부(280)는, 사용자의 냉수 출수 명령에 대응하여, 가열부(260)의 구동을 정지시키고, 냉각 장치(미도시)를 구동시킬 수 있다. 또한, 제어부(280)는 냉수 출수 밸브(270) 및 급수 밸브(240)를 개방시킬 수 있다.
사용자가 입력부(140)를 입력하여 냉수 출수 명령을 입력하는 경우, 냉수조(미도시)의 내부 물은 냉수 출수 유로(미도시)를 통해 외부로 출수되고, 저수조(미도시)의 물은 냉수조에서 물이 출수된 만큼 냉수조로 이동되며, 원수 급수 유로(미도시)의 물은 필터를 통과하면서 정수된 후 저수조 입수 유로(미도시)를 통하여 저수조로 채워질 수 있다.
제어부(280)는, 사용자의 온수 출수 명령에 대응하여, 가열부(260)를 구동시킬 수 있으며, 온수 출수 밸브(250) 및 급수 밸브(240)를 개방시킬 수 있다.
제어부(280)는, 온수 출수 모드 시, 냉각 장치를 구동 또는 정지시킬 수 있으며, 냉수 출수 밸브(270)를 닫을 수 있다.
센서부(220)는, 온수, 냉수 또는 정수가 유동하는 유로에 배치되어, 온수, 냉수 또는 정수의 유량, 온도 등을 감지할 수 있다. 또한, 센서부(220)는, 저수조에 배치되어, 저수보의 유량, 온도 등을 감지할 수 있다. 센서부(220)는 물의 온도, 유량 정보 등을 제어부(280)에 전송할 수 있다.
한편, 제어부(280)는, 사용자 제어 명령에 기초하여, 온수 탱크(265)를 가열하는 가열부(260)의 출력을 제어하여, 출수되는 온수의 온도를 제어할 수 있다.
이때, 온수 탱크(265)는, 정수기(100) 내부에 설치된 필터를 통과한 정수가 저장되어, 온수로 가열된 후, 출수되는 유량 탱크일 수 있다. 또한, 가열부(260)는, 온수 탱크(265)에 저장된 온수가 가열되도록 하는 가열 장치(도 3의 260)일 수 있다.
한편, 본 발명의 정수기(100)는, 공진 유도 방식에 의해, 피가열체인 온수 탱크(265)를 가열시키므로, 도 2의 가열부(260)는, 유도 가열 장치(260)일 수 있다. 이하에서는, 가열부(260)가 유도 가열 장치(260)인 것을 전제로 설명한다.
유도 가열 장치(260)는, 고주파 교류 전원이 인가되는 경우, 자기장에 의해 발생하는 유도 전류를 통해 줄열을 발생시켜, 접촉된 금속체를 가열하는 인덕션 히터(Induction Heater: IH)일 수 있다.
이때, 유도 가열 장치(260)에 접촉된 금속체는, 온수 탱크(265)일 수 있다.
즉, 정수기(100)에서 온수 탱크(265)는 가열부(260)와 접촉되고, 가열부(260)가, 인가되는 교류 전력에 따라 온수 탱크(265)에 열을 발생시킴에 따라, 온수 탱크(265)가 가열될 수 있다. 이에 따라 정수된 물이 유도 가열 장치(260)를 통과하는 짧은 시간 동안 고온으로 가열되어 출수 될 수 있다.
한편, 가열부(260)가 유도 가열 장치(260)인 경우, 도 2의 메모리(210) 및 제어부(280)는, 유도 가열 장치(260) 내에 포함되는 구성일 수 있다.
메모리(210)는, 정수기(100)의 제어를 위한 전반적인 데이터가 저장될 수 있다. 특히, 메모리(210)는, 후술하는 기준 스위칭 주파수, 오프셋 주파수, 제1 보정 주파수, 제2 보정 주파수, 제1 스위칭 주파수, 제2 스위칭 주파수의 크기를 저장할 수 있다.
또한, 메모리(210)는, 후술하는 기준 온도를 저장할 수 있다.
도 3는, 도 2의 유도 가열 장치의 내부 회도로를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(260)는, 정류부(370), 공진부(310), 인버터부(330), 필터부(350), 온도 감지부(320), 위상 검출부(390), 제어부(280), 메모리(210), 출력 전류 검출부(A)를 포함할 수 있다.
정류부(370)는, 상용 교류 전원을 정류할 수 있다. 상용 교류 전원은 입력 전압(Vi)일 수 있다.
정류부(370)는, 입력 전압(Vi)을 전파 정류할 수 있다. 이를 위해, 정류부(370)는, 4개의 다이오드 소자가 브릿지 형태로 연결된 브릿지 회로를 포함할 수 있다.
정류부(370)는, 입력 전압(Vi)을 전파 정류하여, 정류 전압(Vrec)을 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 정류부(370)와 공진부(310) 사이에 커패시터 소자(미도시)가 더 포함될 수도 있다. 정류부(370)는, 정류 전압(Vrec)을 출력하여, 커패시터 소자(미도시)에 저장할 수 있다.
공진부(310)는, 공진 전압(Vds)에 의해 공진하며, 공진 전압(Vds)에 의해 발생되는 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 피가열체에 와전류(eddy current)를 유도시킬 수 있다.
구체적으로, 공진부(310)는, 공진 전압을 이용하여 피가열체에 가열을 유도하는 워킹 코일(Lw)과 워킹 코일(Lw)에 병렬 접속되어, 워킹 코일(Lw)과 공진 회로를 형성하는 공진 커패시터(Cp)를 포함할 수 있다.
또한, 공진부(310)는, 워킹 코일(Lw)과 공진 커패시터(Cp)에 병렬 접속되는 코일 저항(Rw)을 더 포함할 수 있다.
이때, 코일 저항(Rw)은, 공진부(310) 자체의 저항 성분과, 워킹 코일(Lw)의 저항 성분과, 워킹 코일(Lw)에서 발생하는 역기전력에 의한 저항 성분 등을 반영한 저항 값일 수 있다.
워킹 코일(Lw)에, 공진 전압(Vds)에 의한 교류 전류, 특히 고주파의 교류 전류가 인가되는 경우, 워킹 코일(Lw)과 공진 커패시터(Cw)에 의한 LC 공진 회로, 또는, 워킹 코일(Lw)과, 공진 커패시터(Cw)와, 코일 저항(Rw)에 의한 RLC 공진 회로가 형성될 수 있다.
이러한 공진에 의해, 워킹 코일(Lw)에 자기장이 발생하며, 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 인하여, 피가열체에 와전류가 유도될 수 있다.
또한, 와전류에 의해 피가열체의 저항 성분에 주울(Joul) 열이 발생하여 피가열체가 가열될 수 있다.
즉, 공진부(310)는, 공진 전압(Vds)을 이용하여 피가열체를 가열할 수 있다. 한편, 본 발명의 유도 가열 장치(260)가 정수기(100)에 배치되는 경우, 피가열체는, 온수 탱크(255)일 수 있다.
인버터부(330)는, 스위칭 동작에 의해 입력 전압(Vi)을 공진 전압(Vds)으로 변환시켜, 공진부(310)에 공급할 수 있다.
인버터부(330)는, 단일의 스위칭 소자(S1)와, 스위칭 소자(S1)에 접속되는 역병렬 다이오드 소자(D1)를 구비할 수 있다.
스위칭 소자(S1)는, 일단이 워킹 코일(Lw) 및 공진 커패시터(Cw)에 접속되고, 타단이, 출력 전류 검출부(A)에 접속될 수 있다.
스위칭 소자(S1)는, 스위칭 동작에 의해 공진 전압(Vds)을 발생시킬 수 있다. 공진 전압(Vds)은, 스위칭 소자(S1)의 턴 오프 구간동안 발생할 수 있다.
스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작에 의해 공진 전압(Vds)이 공진부(310)에 인가될 수 있다(Vo=Vds). 또한 공진 전압(Vds)에 의한 교류 전원(ilp, icp)이 공진부(310)에 공급될 수 있다. 이때, 워킹 코일(Lw)에 공급되는 코일 전류(ilp)는, 고주파 유도 전류일 수 있다.
스위칭 소자(S1)는 고주파 반도체 소자일 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자(S1)는, 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor: BJT), 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT)일 수 있다. 스위칭 소자(S1)가 IGBT인 경우, 대전력의 고속 스위칭이 가능할 수 있다.
한편, 제어부(280)는, 인버터부(330)의 제어를 위해, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 방식에 따른 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자(S1)가 IGBT인 경우, 제어부(280)는, 펄스 폭 변조(PWM) 방식에 따른 게이트 구동 신호를 출력할 수 있다.
구체적으로, 제어부(280)는, 인버터부(330)의 스위칭 주파수를 제어하기 위한 반송파를 생성하는 반송파 생성부(281)와, 반송파를 기초로, 펄스 폭 변조(PWM) 방식에 따른 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부(283)를 구비할 수 있다.
반송파 생성부(281)는, 반송파 주파수(carrier frequency)를 생성할 수 있다. 한편, 반송파의 한 주기 동안 스위칭이 두 번 발생할 수 있고, 따라서, 스위칭 주파수는 반송파 주파수와 동일할 수 있다.
스위칭 제어 신호 출력부(283)는, 반송파 주파수에 기초하여, 인버터부(330) 내의 스위칭 소자(S1)를 구동하기 구동 펄스의 듀티를 가변할 수 있다. 가변된 구동 펄스는 스위칭 제어 신호(Sic)로써 인버터부(330)에 입력될 수 있다.
인버터부(330) 내의 스위칭 소자(S1)는, 스위칭 제어 신호(Sic)를 기초로, 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작에 의해, LC 공진 회로 또는 RLC 공진 회로가, 시정수에 의한 에너지 충, 방전을 반복하여, 공진부(310)가 피가열체를 유도 가열할 수 있게 된다.
출력 전류 검출부(A)는, 인버터부(330)의 출력단에 접속되어, 인버터부(330)의 스위칭 동작에 의한 출력 전류를 검출할 수 있다.
출력 전류 검출부(A)는, 션트 저항(Rs)을 구비할 수 있다. 션트 저항(Rs)은, 스위칭 소자(S1)와 접지단 사이에 접속될 수 있다.
제어부(280)는, 사용자 제어 명령 및 출력 전류 검출부(A)에서 검출된 출력 전류(id)를 기초로, 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(280)는, 사용자 제어 명령 및 출력 전류(id)를 기초로, 유도 가열 장치(260)의 목표 출력에 대응하여, 스위칭 제어 신호(Sic)의 듀티를 가변 생성할 수 있다.
위상 검출부(390)는, 입력 전압(Vi) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 위상을 검출할 수 있다.
위상 검출부(390)는, 위상 고정 루프(Phase Locked Loop: PLL)를 포함할 수 있다.
위상 고정 루프(PLL)가 입력 전압(Vi)의 위상(∠Vin) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 위상(∠Vrec)을 고정하므로, 제어부(280)는, 0도를 기준위상으로 하여, 입력 전압(Vin) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 크기가 최대인 위상과, 입력 전압(Vin) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 크기가 최소인 위상을 연산할 수 있게 된다.
위상 검출부(390)는, 입력 전압(Vi)의 위상(∠Vin) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 위상(∠Vrec)을 제어부(280)에 전송할 수 있다.
제어부(280)는, 입력 전압(Vi)의 위상(∠Vin) 및/또는 정류 전압(Vrec)의 위상(∠Vrec)을 기초로, 인버터부(330)의 스위칭 주파수를 가변할 수 있다.
구체적으로, 제어부(280)는, 기준 스위칭 주파수를 중심으로, 보정 주파수만큼 증가/감소된 스위칭 주파수로, 인버터부(330) 내의 스위칭 소자(S1)를 동작시킬 수 있다.
한편, 기준 스위칭 주파수는, 유도 가열 장치(260)의 출력을 기초로, 설정될 수 있다. 제어부(280)는, 유도 가열 장치(260)의 출력이 커질수록, 기준 스위칭 주파수의 크기가 작아지도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 기준 스위칭 주파수는, 공진부(310)의 온도가 65도인 경우 62Khz, 75도인 경우 52Khz, 85도인 경우 42Khz로 설정될 수 있다.
온도 감지부(320)는, 공진부(310)의 온도(Tres)를 감지할 수 있다.
예를 들어, 온도 감지부(320)는, 공진부(310) 내의 워킹 코일(Lw)의 온도(Tres)를 감지할 수 있다.
다른 예로, 워킹 코일(Lw)은 평면 페라이트 코어 상면에 평면과 평행하게 권회되는 형상으로 배치될 수 있고, 온도 감지부(320)는, 페라이트 코어의 온도(Tres)를 감지할 수도 있다.
온도 감지부(320)는, 공진부(310)의 온도(Tres)가 증가함에 따라 저항이 상승하는 정특성(Positive Temperature Coefficient: PTC) 서미스터 또는 온도(Tres)가 증가함에 따라, 저항이 감소하는 부특성(Negative Temperature Coefficient: NTC) 서미스터일 수 있다.
온도 감지부(320)는, 공진부(310)의 온도 정보를 제어부(280)에 전송할 수 있다.
제어부(280)는, 공진부(310)의 온도(Tres)를 기초로, 기준 스위칭 주파수에 오프셋 주파수 부가 여부를 연산할 수 있다.
구체적으로, 제어부(280)는, 공진부(310)의 온도가 기설정된 기준 온도 이하인 경우, 기준 스위칭 주파수에 음의 오프셋 주파수를 부가하고, 공진부(310)의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우, 기준 스위칭 주파수에 양의 오프셋 주파수를 부가할 수 있다.
메모리(210)는, 유도 가열 장치(260)의 제어를 위한 전반적인 데이터가 저장될 수 있다. 메모리(210)는, 기준 스위칭 주파수, 오프셋 주파수, 제1 보정 주파수, 제2 보정 주파수, 제1 스위칭 주파수, 제2 스위칭 주파수의 크기를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(210)는, 후술하는 기준 온도를 저장할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(260)는, 제어부(280) 전단에 필터부(350)를 더 포함할 수 있다.
필터부(350)는, 출력 전류 검출부(A)와 제어부(280) 사이에 접속되어, 전자파 장해(EMI) 노이즈의 직류 성분을 필터링할 수 있다.
필터부(350)는, 고주파 필터(High Pass Filter: HPF)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터부(350)는, 일단이 인버터부(330)에 접속되고, 타단이 제어부(280)에 접속되는 커패시터 소자(C1)와, 커패시터 소자(C1)에 병렬 접속되는, 저항 소자(R1)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(260)는, 입력 전압(Vin)과 공진 전압(Vds)을 검출하는 전압 검출부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 제어부(280)는, 전압 검출부(미도시)의 검출 정보 및 출력 전류(id)를 기초로, 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수도 있다.
도 4a는, 고조파(harmonic) 성분을 포함하는 EMI 노이즈를 예시하는 도면이고, 도 4b는, 인덕터의 포화에 따른, 공진점의 변화에 있어서, 종래 스위칭 주파수 제어 방법과 본 발명의 스위칭 주파수 제어 방법을 대조하여 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 공진부(310)의 코일 전류(ilp) 및 커패시터 전압은, 고조파 성분을 포함하므로, 유도 가열 장치(260)의 EMI 노이즈는, 도 4a와 같이 나타날 수 있다.
보다 상세하게는, 코일 전류(ilp) 및 커패시터 전압은, 일정 주기를 가지는 정현파(sinusoids) 곡선을 가지므로, 구조적 공진이 반파장 단위로 이뤄질 수 있다. 따라서, EMI 노이즈에 있어서, 리플(ripple)이 소정 주파수를 기준으로 배수 성분들에 기생적으로 나타날 수 있다
도 4a에서, EMI 노이즈의 피크(peak) 성분이 42kHz에서 107dB, 84kHz에서 92dB, 126kHz에서 88dB 나타나는 것을 알 수 있다.
한편, 도 4a의 리플 성분은, 20dB 감쇠(attenuation)한 값으로써, 실제 크기는 각각 127dB, 112dB, 108dB일 수 있다.
한편, 이러한 리플(ripple) 성분은, 입력 전압(Vi) 또는 정류 전압(Vrec)의 크기에 따른 워킹 코일(Lw)의 인덕턴스 변화에 의한 것임을 발견하였다.
구체적으로, 입력 전압(Vin) 또는 정류 전압(Vrec)의 한 주기에서도, 순시 전압이 증가함에 따라, 워킹 코일(Lw)이 포화될 수 있다.
워킹 코일(Lw)이 포화되는 경우, 인덕턴스가 감소될 수 있고, 이에 따라, 공진부(310)의 임피던스가 변할 수 있다. 또한, 워킹 코일(Lw)의 인덕턴스가 감소됨에 따라, 공진 주파수가 도 4b와 같이, fo1에서 fo2로 변경될 수 있다.
이러한, 원치 않은 주파수에서의 공진은, EMI의 리플 성분을 증폭시킬 수 있다. 즉, 공진 주파수가 가변됨에도 제어부(280)가 410과 같이 동일한 스위칭 주파수로 인버터부(330)를 제어하는 경우, EMI의 피크(peak)값이 더 커질 수 있다.
또한, 이러한 EMI의 리플 성분은, 유도 가열 장치(260)의 오작동, 고장 등의 원인이 될 수 있다.
본 발명은, 입력 전압(Vi) 및/또는 정류 전압(Vrec)에 따라 스위칭 주파수를 430과 같이 가변시켜, 리플 성분의 피크(peak) 값을 저감시킬 수 있는 방안을 제시한다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치의 동작 방법을 도시한 순서도이고, 도 6 내지 도 9는 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 정류부(370)는, 입력 전압(Vin)을 정류할 수 있다(S510).
구체적으로, 정류부(370)는, 입력 전압(Vin)을 전파 정류할 수 있다. 예를 들어, 정류부(370)에 의해 정류된 정류 전압(Vrec)은, 도 6의 610과 같이 출력될 수 있다.
도 6에서와 같이, 정류 전압(Vrec)은, 입력 전압(Vin) 주기의 반주기를 가지며, 반복되는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 입력 전압(Vin)의 주기가 360도(2π)인 경우, 정류 전압(Vrec)은, 180도(π) 주기로 반복될 수 있다.
또한, 도 6에서, 정류 전압(Vrec)은, a1, a2, a3, a4, a5 등에서 최소 값을 가지고, b1, b2, b3, b4 등에서 최대 값을 가지는 것을 알 수 있다.
다음, 위상 검출부(390)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 검출할 수 있다(S530).
구체적으로, 위상 검출부(390)는, 위상 고정 루프(PLL)를 구비할 수 있다. 위상 고정 루프(PLL)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 고정시킬 수 있다.
위상 검출부(390)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 제어부(280)에 전송할 수 있다.
다음, 제어부(280)는, 위상 검출부(390)에서 검출된 정류 전압(Vrec)의 위상을 기초로, 인버터부(330)의 스위칭 주파수를 가변시킬 수 있다(S550).
구체적으로, 제어부(280)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 기초로, 정류 전압(Vrec)의 순시 값(instantaneous value)을 연산할 수 있다. 이때, 정류 전압(Vrec)의 순시 값을 순시 정류 전압이라고 명명할 수 있다.
한편, 위상 검출부(390) 내의 위상 고정 루프(PLL)가 정류 전압(Vrec)의 위상을 고정하므로, 제어부(280)는, 0도를 기준위상으로 하여, 위상에 따른, 순시 정류 전압의 크기를 예측할 수 있다.
예를 들어, 정류 전압(Vrec)이 도 6과 같이, 소정 주기를 가지고 반복되어 출력되므로, 제어부(280)는, 정류 전압(Vrec)이 기준위상 0도에서, 최소 값을 가지고, 점차 증가하다가 소정 주기의 반 주기에서 최대 값을 가진다고 예측할 수 있다.
제어부(280)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 기초로, 순시 정류 전압의 크기가 최대인 제1 위상과 순시 정류 전압의 크기가 최소인 제2 위상을 연산할 수 있다.
예를 들어, 정류 전압(Vrec)이 180도를 주기로 반복되어 출력되는 경우, 제어부(280)는, 순시 정류 전압(Vrec)이 0도에서 최소 값을 가지고, 90도에서 최대 값을 가진다고 연산할 수 있다.
한편, 제1 위상 및 제2 위상은, 복수 개일 수 있다. 도 6에서, 순시 정류 전압의 크기가 최대인 제1 위상은, b1, b2, b3, b4 등이고, 순시 정류 전압의 크기가 최소인 제2 위상은, a1, a2, a3, a4, a5 등일 수 있다.
예를 들어, b1, b2, b3, b4는 각각, 90도, 270도, 450도, 630도일 수 있고, a1, a2, a3, a4, a5는, 각각, 0도, 180도, 360도, 540도, 720도일 수 있다.
제어부(280)는, 정류 전압(Vrec)의 위상을 기초로, 기준 스위칭 주파수를 중심으로, 보정 주파수만큼 증가/감소된 스위칭 주파수로, 인버터부(330) 내의 스위칭 소자(S1)를 동작시킬 수 있다.
제어부(280) 순시 정류 전압의 크기가 최대인 제1 위상에서, 기준 스위칭 주파수 보다 제1 보정 주파수만큼 큰 제1 스위칭 주파수로 인버터부(330)를 제어하고, 순시 정류 전압의 크기가 최소인 제2 위상에서, 기준 스위칭 주파수 보다 제2 보정 주파수만큼 작은 제2 스위칭 주파수로 인버터를 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 제어부(280) 내의 반송파 생성부(281)는, 제1 위상에서, 제1 스위칭 주파수에 대응하는, 제1 반송파 주파수를 생성하고, 제어부(280) 내의 스위칭 제어 신호 출력부(283)는, 제1 반송파 주파수에 기초하여, 구동 펄스를 제1 듀티로 가변할 수 있다. 가변된 구동 펄스는, 제1 스위칭 제어 신호로써 인버터부(330)에 입력될 수 있다.
또한, 제어부(280) 내의 반송파 생성부(281)는, 제2 위상에서, 제2 스위칭 주파수에 대응하는 제2 반송파 주파수를 생성하고, 제어부(280) 내의 스위칭 제어 신호 출력부(283)는, 제2 반송파 주파수에 기초하여, 구동 펄스를 제2 듀티로 가변할 수 있다. 가변된 구동 펄스는, 제2 스위칭 제어 신호로써, 인버터부(330)에 입력될 수 있다.
도 6에서, 제어부(280)는, 순시 정류 전압의 크기가 최소인 a1 위상에서, 기준 스위칭 주파수(fref) 보다 제1 보정 주파수(fcal2)만큼 작은 제2 스위칭 주파수(f2)로 인버터부(330)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(280)는, 제2 스위칭 주파수(f2)로 인버터부(330)를 제어한 상태에서, 순시 정류 전압의 크기가 최대인 b1 위상에서, 기준 스위칭 주파수(fref) 보다 제1 보정 주파수(fcal1)만큼 큰 제1 스위칭 주파수(f1)로 인버터부(330)를 제어할 수 있다.
동일한 이치로, 제어부(280)는, 스위칭 주파수를, a2 위상에서 제2 스위칭 주파수(f2)로 가변하고, b2 위상에서, 제1 스위칭 주파수(f1)로 가변할 수 있다. 이에 따라, 리플 성분의 피크(peak) 값이 저감될 수 있다.
한편, 제어부(280)는, 제1 보정 주파수(fcal1)의 크기와 제2 보정 주파수(fcal2)의 크기를 서로 동일하게 설정할 수 있다.
스위칭 주파수가, 제어 주기 동안 기준 스위칭 주파수(fref)를 중심으로 동일한 크기의 보정 주파수로 상/하로 가변되므로, 유도 가열 장치(260)의 출력은, 종래 유도 가열 장치가 제어 주기 동안 기준 스위칭 주파수로 제어하는 경우와 동일할 수 있다. 즉, 종래 유도 가열 장치와 비교할 때, 출력면에서 손실은 없다.
한편, 기준 스위칭 주파수(fref)가 변동되더라도 제1 보정 주파수(fcal1)의 크기와 제2 보정 주파수(fcal2)의 크기는 고정될 수 있다.
예를 들어, 기준 스위칭 주파수(fref)가 42kHz일때의 보정 주파수의 크기와, 기준 스위칭 주파수(fref)가 52kHz일 때의 보정 주파수의 크기는, 모두 3kHz일 수 있다.
이에 따라, 기준 스위칭 주파수(fref)가 변동되더라도, 유도 가열 장치(260)의 출력값에 오류가 발생되지 않는다.
한편, 제어부(280)가, 스위칭 주파수를, 기준 스위칭 주파수(fref)를 중심으로 보정 주파수만큼 증가/감소시키더라도, 내부적, 외부적 요인으로 인하여, 유도 가열 장치(260)의 출력이 불안정할 수 있다.
한편, 유도 가열 장치(260)의 출력은, 기준 스위칭 주파수(fref)에 따라 결정될 수 있다.
따라서, 제어부(280)는, 유도 가열 장치(260)의 출력을 기초로, 기준 스위칭 주파수에 오프셋 주파수 부가 여부를 연산할 수 있다.
특히, 유도 가열 장치(260)의 출력은, 공진부(310)의 온도와 관련되므로, 제어부(280)는, 공진부(310)의 온도를 기초로, 기준 스위칭 주파수(fref)에 오프셋 주파수를 부가할 수 있다.
제어부(280)는, 공진부(310)의 온도가 기설정된 기준 온도 이하인 경우, 기준 스위칭 주파수(fref)에 음의 오프셋 주파수를 부가하고, 공진부(310)의 온도가 기준 온도를 초과하는 경우, 기준 스위칭 주파수에 양의 오프셋 주파수를 부가할 수 있다.
이때, 기준 온도는, 기준 스위칭 주파수에 따라 결정되는 제품 스펙(spec)으로써, 기설정된 값일 수 있다.
예를 들어, 기준 온도는, 기준 스위칭 주파수가 42kHz일 때 85도, 기준 스위칭 주파수가 52kHz일 때 75도, 기준 스위칭 주파수가 62kHz일 때 65도일 수 있다.
도 7에서, 제어부(280)는, 정류 전압을 기초로, 인버터부(330)를 제1 스위칭 주파수(f1) 및 제2 스위칭 주파수(f2)로 제어할 수 있다.
한편, t1 시점에서, 공진부(310)의 온도가, 기준 스위칭 주파수(fref)에 대응하는 기준 온도를 만족시키지 않을 수 있다. 예를 들어, 기준 스위칭 주파수(fref)가 42kHz인 경우, t1 시점에서 공진부(310)의 온도가 기준 온도인 85도 이하일 수 있다.
제어부(280)는, t1 시점에서, 기준 스위칭 주파수(fref)에 음의 오프셋 주파수(-foff)를 부가할 수 있다. 이에 따라, 기준 스위칭 주파수가 fref에서 f'ref로 감소될 수 있다.
제어부(280)는, 변경된 기준 스위칭 주파수(f'ref)에서, 제1 보정 주파수(fcal1)만큼 큰, f'1과, 변경된 기준 스위칭 주파수(f'ref)에서, 제2 보정 주파수(fcal2)만큼 작은, f'2로 인버터부(330)를 제어할 수 있다.
마찬가지로, 도 8에서, 제어부(280)는, 정류 전압을 기초로, 인버터부(330)를 제1 스위칭 주파수(f1) 및 제2 스위칭 주파수(f2)로 제어할 수 있다.
한편, t2 시점에서, 공진부(310)의 온도가, 기준 스위칭 주파수(fref)에 대응하는 기준 온도를 초과할 수 있다. 예를 들어, 기준 스위칭 주파수(fref)가 42kHz인 경우, t2 시점에서 공진부(310)의 온도가 기준 온도인 85도를 초과할 수 있다.
제어부(280)는, t2 시점에서, 기준 스위칭 주파수(fref)에 양의 오프셋 주파수(+foff)를 부가할 수 있다. 이에 따라, 기준 스위칭 주파수가 fref에서 f'ref로 증가될 수 있다.
제어부(280)는, 변경된 기준 스위칭 주파수(f'ref)에서, 제1 보정 주파수(fcal1)만큼 큰, f'1과, 변경된 기준 스위칭 주파수(f'ref)에서, 제2 보정 주파수(fcal2)만큼 작은, f'2로 인버터부(330)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 유도 가열 장치는, 내, 외부적 요인에도 불구하고, 오프셋 주파수(foff)를 부가함으로써, 기준 스위칭 주파수에 대응하는 기준 온도를 출력할 수 있게 된다.
한편, 도 9는, 종래 스위칭 주파수 제어 방법에 따른 EMI 노이즈와, 본 발명의 스위칭 주파수 제어 방법에 따른 EMI 노이즈를 비교하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 9a는, 종래 스위칭 주파수 제어 방법에 따른 EMI 노이즈를 도시하는 도면이고, 도 9b는, 본 발명의 스위칭 주파수 제어 방법에 따른 EMI 노이즈를 도시하는 도면이다.
상술한 바와 같이, 정류 전압의 순시 전압이 가변됨에 따라, 워킹 코일(Lw)에 인가되는 코일 전류(ilp)가 가변될 수 있고, 가변되는 코일 전류(ilp)는, 워킹 코일(Lw)의 포화 현상을 야기할 수 있다. 또한, 워킹 코일(Lw)의 포화 현상은, 공진점의 변동시킨다.
이러한, 워킹 코일(Lw)의 인덕턴스 변화 및 공진점의 변화에도 불구하고, 고정된 스위칭 주파수로 인버터부(330)를 제어하는 경우, EMI 노이즈가 도 9a와 같이 검출될 수 있다.
도 9a에서, EMI 노이즈는, 협대역의 높은 피크(peak) 성분이 검출됨을 알 수 있다. 구체적으로, 도 9a에서, EMI 노이즈의 리플 성분은 42kHz에서, 127dB, 84kHz에서, 112dB, 126kHz에서, 108dB임을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예와 같이, 순시 정류 전압에 따라 스위칭 주파수를 가변하는 경우, EMI 노이즈가 도 9b와 같이 검출될 수 있다.
도 9b에서, EMI 노이즈의 리플 성분은, 42kHz에서, 123dB, 84kHz에서, 104dB, 42kHz에서, 101dB임을 알 수 있다.
본 발명의 실시예와 같이, 스위칭 주파수를, 순시 정류 전압에 따라 가변시키는 경우, 종래 유도 가열 장치에 비해, 대역폭은 증가시키면서도, 42kHz, 84kHz, 126kHz에서 각각4dB, 8dB, 7dB 만큼 감소되는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 유도 가열 장치(260)의 오작동, 고장 등을 방지할 수 있게 된다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100: 정수기
210: 메모리
260: 유도 가열 장치
265: 온수 탱크
280: 제어부
310: 공진부
320: 온도 감지부
330: 인버터부
370: 컨버터부
390: 위상 검출부

Claims (11)

  1. 입력 전압을 정류하여, 정류 전압을 출력하는 정류부;
    공진 전압에 의해 공진하며, 상기 공진 전압에 의해 발생되는 자기장에 의한 전자기 유도 효과로 피가열체에 와전류를 유도시키는 공진부;
    상기 공진부의 온도를 감지하는 온도 감지부;
    적어도 하나의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 정류부에 의해 정류된 상기 정류 전압을, 상기 적어도 하나의 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 상기 공진 전압으로 변환시켜, 상기 공진부에 공급하는 인버터부;
    상기 정류 전압의 위상을 검출하는 위상 검출부; 및
    상기 위상 검출부에서 검출된 상기 정류 전압의 위상을 기초로, 기준 스위칭 주파수를 기준으로 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 가변하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 공진부의 온도가 기설정된 기준 온도 이하인 경우, 상기 감지된 공진부의 온도에 대응하는 음의 오프셋 주파수만큼 상기 기준 스위칭 주파수를 변경하고,
    상기 공진부의 온도가 상기 기준 온도를 초과하는 경우, 상기 감지된 공진부의 온도에 대응하는 양의 오프셋 주파수만큼 상기 기준 스위칭 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정류 전압의 위상을 기초로, 순시 정류 전압의 크기가 최대인 제1 위상과, 상기 순시 정류 전압의 크기가 최소인 제2 위상을 연산하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 위상에서, 상기 기준 스위칭 주파수 보다 제1 보정 주파수만큼 큰 제1 스위칭 주파수로 상기 인버터부를 제어하고, 상기 제2 위상에서, 상기 기준 스위칭 주파수 보다 제2 보정 주파수만큼 작은 제2 스위칭 주파수로 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 보정 주파수의 크기와 상기 제2 보정 주파수의 크기를 서로 동일하게 설정하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 인버터부의 상기 스위칭 주파수를 제어하기 위한 반송파를 생성하는 반송파 생성부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 반송파를 기초로, 펄스 폭 변조 방식에 따른 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어 신호 출력부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정류부는,
    상기 입력 전압을 전파 정류하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공진부는,
    상기 공진 전압을 이용하여 상기 피가열체에 가열을 유도하는 워킹 코일과, 상기 워킹 코일에 병렬 접속되어, 상기 워킹 코일과 공진 회로를 형성하는 공진 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  11. 제1항 내지 제4항, 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 유도 가열 장치를 구비하는 정수기.
KR1020180134121A 2018-11-05 2018-11-05 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기 KR102097430B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180134121A KR102097430B1 (ko) 2018-11-05 2018-11-05 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180134121A KR102097430B1 (ko) 2018-11-05 2018-11-05 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102097430B1 true KR102097430B1 (ko) 2020-04-09

Family

ID=70275895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180134121A KR102097430B1 (ko) 2018-11-05 2018-11-05 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102097430B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112736327A (zh) * 2021-01-11 2021-04-30 河北工业大学 一种基于lc谐振的低温电池组件加热装置
KR20220037880A (ko) * 2020-09-18 2022-03-25 주식회사 세미닉스 전자파 장애를 저감시키는 유도가열 장치의 제어방식

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003036961A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
JP2003115369A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
KR20160125926A (ko) * 2016-05-24 2016-11-01 엘지전자 주식회사 유도 가열 장치에 의해 가열되는 가열유로를 구비한 정수기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003036961A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
JP2003115369A (ja) * 2001-10-05 2003-04-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
KR20160125926A (ko) * 2016-05-24 2016-11-01 엘지전자 주식회사 유도 가열 장치에 의해 가열되는 가열유로를 구비한 정수기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220037880A (ko) * 2020-09-18 2022-03-25 주식회사 세미닉스 전자파 장애를 저감시키는 유도가열 장치의 제어방식
KR102453613B1 (ko) * 2020-09-18 2022-10-11 주식회사 세미닉스 유도가열 장치의 전력제어 구동방식
CN112736327A (zh) * 2021-01-11 2021-04-30 河北工业大学 一种基于lc谐振的低温电池组件加热装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3953783A (en) Low cast chopper inverter power supply and gating circuit therefor
EP1667491B1 (en) Inverter circuit for an induction heating apparatus, cooking appliance having such circuit, and operating method
JP2012532580A (ja) 調理器具用デジタル制御電源コンバータ
US9844099B2 (en) Induction heating apparatus
JP3828386B2 (ja) 電子レンジ及びその制御方法
JP5872235B2 (ja) 電磁誘導加熱装置
KR102097430B1 (ko) 유도 가열 장치 및 이를 구비하는 정수기
US20180063891A1 (en) Induction heating device
JP5521597B2 (ja) 炊飯器
JP6340550B2 (ja) 誘導加熱装置
JP2003115369A (ja) 誘導加熱調理器
US20240114601A1 (en) Induction heating type cooktop and operating method thereof
JP3907550B2 (ja) 誘導加熱調理器
JP2011086477A (ja) 誘導加熱調理器
US20230141390A1 (en) Induction heating device and control method thereof
US20210176832A1 (en) Cooking apparatus
JP4887681B2 (ja) 誘導加熱装置
KR102373839B1 (ko) 조리 장치 및 그 제어방법
JP2005149915A (ja) 誘導加熱調理器
JP5877302B2 (ja) 誘導加熱装置
KR102112566B1 (ko) 유도 가열 장치 및 이를 포함하는 정수기
JP6832810B2 (ja) 電力変換装置
KR102430537B1 (ko) 전자 유도 가열 조리기 및 그의 동작 방법
JP3833159B2 (ja) 誘導加熱装置
JP2006324121A (ja) 誘導加熱装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant