KR102101898B1 - 제어 알고리즘 및 회로 구조가 개선된 유도 가열 장치 - Google Patents

제어 알고리즘 및 회로 구조가 개선된 유도 가열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어 알고리즘 및 회로 구조가 개선된 유도 가열 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 제1 워킹 코일과, 스위칭 동작을 수행하여 제1 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제1 인버터부와, 제1 인버터부의 동작을 제어하는 제1 제어부가 설치된 제1 기판 및 제2 워킹 코일과, 스위칭 동작을 수행하여 제2 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제2 인버터부와, 제2 인버터부의 동작을 제어하는 제2 제어부가 설치된 제2 기판을 포함하되, 제1 및 제2 워킹 코일의 동시 동작은 제1 제어부에 의해 동일 위상 또는 180도 반대 위상으로 제어된다.

Description

제어 알고리즘 및 회로 구조가 개선된 유도 가열 장치{INDUCTION HEATING DEVICE HAVING IMPROVED CONTROL ALGORITHM AND CIRCUIT STRUCTURE}
본 발명은 제어 알고리즘 및 회로 구조가 개선된 유도 가열 장치에 관한 것이다.
가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 가스를 이용하지 않고 전기를 이용하여 피가열 물체(대상체라고도 함), 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.
전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 전기 저항 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열 물체에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체(예를 들어, 조리 용기)에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
이러한 유도 가열 장치는 복수개의 대상체 각각(예를 들어, 조리 용기)을 가열하기 위해 대응하는 영역에 각각 워킹 코일을 구비하고 있는 것이 일반적이다.
여기에서, 복수개의 워킹 코일을 동시 동작시키고자 하는 경우, 해당 워킹 코일들을 플렉스 존(flex zone; 2개 이상의 워킹 코일이 나란히 배치되어 동시동작이 가능한 형태) 또는 듀얼 존(dual zone; 동심원 형태로 2개 이상의 워킹 코일이 배치되어 동시동작이 가능한 형태) 형태로 배치할 수 있다.
나아가, 최근에는 복수개의 워킹 코일이 유도 가열 장치 전체 영역(즉, 쿡탑(cooktop) 전체 영역)에 고르게 배치된 존프리(ZONE FREE) 방식의 유도 가열 장치가 널리 보급되고 있다. 이러한 존프리 방식의 유도 가열 장치의 경우, 복수개의 워킹 코일이 존재하는 영역 내에서는 대상체의 크기 및 위치에 상관 없이 대상체를 유도 가열할 수 있다.
여기에서, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수개의 워킹 코일이 구비된 종래의 유도 가열 장치가 도시되어 있는바, 이를 참조하여, 종래의 유도 가열 장치를 살펴보도록 한다.
도 1 내지 도 3은 종래의 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 유도 가열 장치(10)에서는, 복수개의 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 제공되는 전류의 방향이 동일하고, 워킹 코일로 입출력되는 전류의 방향을 반전 또는 전환시킬 수 있는 회로 구성이 없다.
이러한 회로 구조로 인해, 플렉스 모드(즉, 복수개의 워킹 코일(WC1, WC2) 동시 동작 모드) 구동 또는 고출력 구현시, 각 워킹 코일(WC1, WC2)을 동일 위상, 동일 주파수로 제어해야 하는바, 각 워킹 코일(WC1, WC2)의 가장자리부에 가열 영역이 집중되어 대상체의 가열 부위 역시 각 워킹 코일(WC1, WC2)의 가장자리부로 한정된다는 문제가 있다.
또한 종래의 유도 가열 장치(10)에서는, 대상체 검출 작업이 각 워킹 코일(WC1, WC2) 마다 개별적으로 수행된다. 이에 따라, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이에 대상체가 위치하는 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 중 적어도 하나에서 대상체가 제대로 검출되지 않을 수 있다. 이 경우, 유도 가열 장치(10)를 플렉스 모드로 설정한다 하더라도, 플렉스 모드로 구동되지 않는다는 문제가 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 유도 가열 장치(11)는, 릴레이(R1~R7)를 통해 하나의 인버터부(예를 들어, 제1 인버터부(IV1) 또는 제2 인버터부(IV2))에서 복수개의 워킹 코일(WC1~WC5)을 동기화하여 제어할 수 있다. 따라서 플렉스 모드 구동시, 릴레이(R1~R7)를 통해 복수개의 워킹 코일(WC1~WC5)이 하나의 인버터부(IV1 또는 IV2)로 연결되어 구동될 수 있다.
그러나, 도 2의 유도 가열 장치(11)에서도, 복수개의 워킹 코일(WC1~WC5) 각각에 제공되는 전류의 방향이 동일하고, 워킹 코일로 입출력되는 전류의 방향을 반전 또는 전환시킬 수 있는 회로 구성이 없다.
이러한 회로 구조로 인해, 플렉스 모드(즉, 복수개의 워킹 코일(WC1~WC5) 중 적어도 2개가 동시 동작) 구동시, 각 워킹 코일(WC1~WC5)을 동일 위상, 동일 주파수로만 제어 가능하다는 한계가 있다. 또한 고출력 구현시, 별도의 브릿지 다이오드(bridge diode)가 필요하다는 문제도 있다.
그리고 종래의 유도 가열 장치(11)에서는, 대상체 검출 작업이 각 워킹 코일(WC1~WC5) 마다 개별적으로 수행된다. 이에 따라, 예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이에 대상체가 위치하는 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 중 적어도 하나에서 대상체가 제대로 검출되지 않을 수 있다. 이 경우, 유도 가열 장치(11)를 플렉스 모드로 설정한다 하더라도, 플렉스 모드로 구동되지 않는다는 문제가 있다.
마지막으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 유도 가열 장치(12)의 경우에도 도 1의 유도 가열 장치(10)와 동일한 문제가 있다.
즉, 복수개의 워킹 코일(WC1~WC4) 각각에 제공되는 전류의 방향이 동일하고, 워킹 코일로 입출력되는 전류의 방향을 반전 또는 전환시킬 수 있는 회로 구성이 없다. 또한 대상체 검출 작업이 각 워킹 코일(WC1~WC4) 마다 개별적으로 수행된다.
이러한 회로 구조 및 대상체 검출 방법으로 인해, 플렉스 모드 구동시 대상 워킹 코일을 동일 위상, 동일 주파수로만 제어 가능하고, 워킹 코일 사이에 대상체가 위치하는 경우 플렉스 모드가 제대로 구현되지 않는다는 문제가 있다. 또한 고출력을 구현하고자 하는 경우, 별도의 브릿지 다이오드(bridge diode) 또는 별도의 동기화 방식이 필요하다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 플렉스 모드 구동시(즉, 복수개의 워킹 코일 동시 동작시)의 대상체 검출 알고리즘이 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 제어 신호 전달 방식 개선을 통해 가열 영역 제어 및 고출력 구현 성능이 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 복수개의 워킹 코일 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 및 복수개의 워킹 코일에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과를 토대로 플렉스 모드 구동 여부를 결정하는 메인 제어부를 포함함으로써, 플렉스 모드 구동시의 대상체 검출 알고리즘을 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 제2 인버터부로 위상이 반전 또는 비반전된 제어 신호를 제공할 수 있는 제1 제어부를 포함하거나 제1 제어부에서 생성된 제어 신호의 위상을 반전 또는 비반전시켜 제2 인버터부로 제공하는 제1 절연형 회로를 포함함으로써 가열 영역 제어 및 고출력 구현 성능을 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 유도 가열 장치에서는 플렉스 모드 구동시의 대상체 검출 알고리즘이 개선될 수 있고, 이를 통해, 사용자는 워킹 코일 사이에 배치된 대상체의 위치가 플렉스 모드가 구현되는데 적합한 위치인지 용이하게 알 수 있다. 따라서, 사용자는 유도 가열 장치의 플렉스 모드 구동을 위해 대상체를 정위치에 배치해야 한다는 부담을 덜 수 있는바, 사용 편의성이 개선될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 제어 신호 전달 방식 개선을 통해 가열 영역 제어 및 고출력 구현 성능을 개선할 수 있는바, 대상체 가열 시간 저감 및 가열 세기 조정 정확도 개선이 가능하다. 또한 대상체 가열 시간 저감 및 가열 세기 조정 정확도 개선을 통해 사용자의 조리 시간 단축이 가능한바, 사용자 만족도 개선도 가능하다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1 내지 도 3은 종래의 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
도 5는 도 4의 제1 제어부의 동일 위상 제어 신호 전달에 따른 워킹 코일의 가열 영역을 설명하는 개략도이다.
도 6은 도 4의 제1 제어부의 180도 반대 위상 제어 신호 전달에 따른 워킹 코일의 가열 영역을 설명하는 회로도이다.
도 7은 도 4의 유도 가열 장치의 대상체 검출 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 제1 전원부(100), 제1 정류부(150), 제1 직류 링크 커패시터(200), 제1 인버터부(IV1), 제1 변류기(CT1), 제1 워킹 코일(WC1), 제1 공진 커패시터부(C1, C1'), 제1 제어부(310)가 설치된 제1 기판(미도시) 및 제2 전원부(1100), 제2 정류부(1150), 제2 직류 링크 커패시터(1200), 제2 인버터부(IV2), 제2 변류기(CT2), 제2 워킹 코일(WC2), 제2 공진 커패시터부(C2, C2'), 제2 제어부(320)가 설치된 제2 기판(미도시)을 포함할 수 있다.
참고로, 도면에 도시되어 있지 않지만, 제1 및 제2 기판은 예를 들어, 인쇄 회로 기판 형태로 구현될 수 있고, 유도 가열 장치(1)는 메인 제어부(300) 및 입력 인터페이스(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 제어부(310)는 제1 기판 내 각종 구성요소(예를 들어, 제1 인버터부(IV) 등)의 동작을 제어할 수 있고, 제2 제어부(320)는 제2 기판 내 각종 구성요소(예를 들어, 제2 인버터부(IV2) 등)의 동작을 제어할 수 있다.
또한 입력 인터페이스는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 장치의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 물리적인 버튼이나 터치 패널 등으로 다양하게 구현될 수 있고, 사용자로부터 입력을 제공받아 메인 제어부(300)로 해당 입력을 제공할 수 있다. 그리고 메인 제어부(300)는 입력 인터페이스로부터 제공받은 입력을 제1 및 제2 제어부(310, 320) 중 적어도 하나로 제공할 수 있다.
이에 따라, 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제1 인버터부(IV1)의 동작을 제어하고, 제2 제어부(320)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제2 인버터부(IV2)의 동작을 제어할 수 있다. 참고로, 제1 제어부(310)는 특정 상황에서(예를 들어, 플렉스 모드 구동시) 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어할 수 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 입력 인터페이스에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 하고, 제1 및 제2 제어부(310, 320)와 메인 제어부(300)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
또한, 도 4에 도시된 유도 가열 장치의 일부 구성요소의 개수(예를 들어, 인버터부, 워킹 코일, 릴레이, 변류기 등)는 변경될 수 있으나, 설명의 편의를 위해, 도 4에 도시된 구성요소들의 개수를 예시로 들어 유도 가열 장치(1)에 대해 설명하도록 한다. 또한 제1 기판에 설치된 구성요소와 제2 기판에 설치된 구성요소는 동일한바, 제1 기판에 설치된 구성요소를 예로 들어 설명하기로 한다.
먼저, 제1 전원부(100)는 교류 전력을 출력할 수 있다.
구체적으로, 제1 전원부(100)는 교류 전력을 출력하여 제1 정류부(150)에 제공할 수 있고, 예를 들어, 상용 전원일 수 있다.
제1 정류부(150)는 제1 전원부(100)로부터 공급받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 인버터부(IV1)에 공급할 수 있다.
구체적으로, 제1 정류부(150)는 제1 전원부(100)로부터 공급받은 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 변환할 수 있다.
또한 제1 정류부(150)에 의해 정류된 직류 전력은 제1 정류부(150)에 병렬 연결된 제1 직류 링크 커패시터(200)(즉, 평활 커패시터)로 제공될 수 있고, 제1 직류 링크 커패시터(200)는 해당 직류 전력의 리플(Ripple)을 저감할 수 있다.
참고로, 제1 직류 링크 커패시터(200)는 제1 정류부(150)와 제1 인버터부(IV1)에 병렬 연결될 수 있다. 또한 제1 직류 링크 커패시터(200)의 일단에는 직류 전력에 의한 전압(즉, 직류 전압)이 인가되고, 제1 직류 링크 커패시터(200)의 타단은 접지(ground)에 해당할 수 있다.
또한, 도면에 도시되어 있지 않지만, 제1 정류부(150)에 의해 정류된 직류 전력은 제1 직류 링크 커패시터(200)가 아닌 필터부(미도시)로 제공될 수 있고, 필터부는 해당 직류 전력에 남아 있는 교류 성분을 제거할 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)에서는 제1 정류부(150)에 의해 정류된 직류 전력이 제1 직류 링크 커패시터(200)로 제공되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
제1 인버터부(IV1)는 스위칭 동작을 수행하여 제1 워킹 코일(WC1)에 공진 전류를 인가할 수 있다.
구체적으로, 제1 인버터부(IV1)는 전술한 제1 제어부(310)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 즉, 제1 인버터부(IV1)는 제1 제어부(310)로부터 제공받은 스위칭 신호(즉, 제어 신호를 의미하며 게이트 신호라고도 불림)를 토대로 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
참고로, 제1 인버터부(IV1)에는 2개의 스위칭 소자(SV1, SV1')가 포함될 수 있고, 2개의 스위칭 소자(SV1, SV1')는 제1 제어부(310)로부터 제공받은 스위칭 신호에 의하여 교대로 턴온(turn-on) 및 턴오프(turn-off)될 수 있다.
또한 이러한 2개의 스위칭 소자(SV1, SV1')의 스위칭 동작에 의해 고주파의 교류 전류(즉, 공진 전류)가 생성될 수 있고, 생성된 고주파의 교류 전류는 제1 워킹 코일(WC1)로 인가될 수 있다.
제1 워킹 코일(WC1)은 제1 인버터부(IV1)로부터 공진 전류를 인가받을 수 있고, 제1 공진 커패시터부(C1, C1')에 연결될 수 있다.
또한 제1 인버터부(IV1)에서 제1 워킹 코일(WC1)로 인가되는 고주파의 교류 전류에 의해 제1 워킹 코일(WC1)과 대상체(예를 들어, 조리 용기와 같은 피가열 물체를 의미) 사이에 와전류가 발생되어 대상체가 가열될 수 있다.
제1 변류기(CT1)는 제1 인버터부(IV1)에서 출력된 공진 전류의 크기를 변환하여 제1 워킹 코일(WC1)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 제1 변류기(CT1)는 제1 인버터부(IV1)에 연결된 1차단과 제1 워킹 코일(WC1)에 연결된 2차단으로 구성될 수 있고, 1차단과 2차단의 변압 비율을 토대로 제1 워킹 코일(WC1)로 전달하는 공진 전류의 크기를 변환할 수 있다.
예를 들어, 1차단과 2차단의 권선비가 1:320인 경우, 1차단에 흐르는 공진 전류(예를 들어, 80A)의 크기를 1/320으로 변환(즉, 0.25A로 변환)할 수 있다.
참고로, 제1 변류기(CT1)는 제1 워킹 코일(WC1)에 흐르는 공진 전류의 크기를 제1 제어부(310)에서 측정 가능한 크기로 낮추기 위해 사용될 수도 있다.
제1 공진 커패시터부(C1, C1')는 제1 워킹 코일(WC1)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 공진 커패시터부(C1, C1')는 서로 직렬 연결된 제1 공진 커패시터(C1)와 제1' 공진 커패시터(C1')를 포함할 수 있고, 제1 워킹 코일(WC1)과 함께 제1 공진 회로부를 구성할 수 있다.
또한 제1 공진 커패시터부(C1, C1')의 경우, 제1 인버터부(IV1)의 스위칭 동작에 의해 전압이 인가되면, 공진을 시작하게 된다. 또한 제1 공진 커패시터부(C1, C1')가 공진하게 되면, 제1 공진 커패시터부(C1, C1')와 연결된 제1 워킹 코일(WC1)에 흐르는 전류가 상승하게 된다.
이와 같은 과정을 거쳐, 제1 공진 커패시터부(C1, C1')에 연결된 제1 워킹 코일(WC1) 상부에 배치된 대상체로 와전류가 유도되는 것이다.
참고로, 제2 기판에도 전술한 제1 기판에 설치된 구성요소와 동일한 구성요소들(예를 들어, 제2 전원부(1100), 제2 정류부(1150), 제2 직류 링크 커패시터(1200), 제2 인버터부(IV2; 2개의 스위칭 소자 포함(SV2, SV2')), 제2 변류기(CT2), 제2 워킹 코일(WC2), 제2 공진 커패시터부(C2, C2'), 제2 제어부(320))이 설치될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 메인 제어부(300)는 입력 인터페이스를 통해 사용자로부터 입력을 제공받고, 제공받은 입력을 제1 및 제2 제어부(310, 320) 중 적어도 하나로 제공할 수 있다. 또한 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제1 인버터부(IV1)의 동작 또는 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 제어하고, 제2 제어부(320)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제2 인버터부(IV2)의 동작을 제어할 수 있다.
그리고 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 제어부(310, 320)와 통신 가능한바, 상호 간에 정보(예를 들어, 워킹 코일 검출과 관련된 정보, 제어 관련 명령 또는 데이터 등)를 교환할 수 있다.
나아가, 메인 제어부(300)는 입력 인터페이스로부터 제공받은 사용자의 입력과 제1 및 제2 제어부(310, 320)로부터 제공받은 정보를 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로, 메인 제어부(300)는 입력 인터페이스로부터 제공받은 사용자의 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작을 가리키는 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 및 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과를 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작 여부를 결정할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작이 결정된 경우, 메인 제어부(300)는 동시 동작과 관련된 제어 명령을 제1 및 제2 제어부(310, 320)로 제공하고, 제1 및 제2 제어부(310, 320)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 제어 명령을 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작을 가능하게 한다.
여기에서, 동시 동작과 관련된 제어 명령이 제1 및 제2 제어부(310, 320)로 제공되는 경우, 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하고, 제2 제어부(320)는 제2 인버터부(IV2)에 대한 제어를 중단하게 된다.
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작은 제1 제어부(310)에 의해 동일 위상 또는 180도 반대 위상으로 제어될 수 있다.
즉, 제1 제어부(310)는 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)에 각각 동일한 위상의 제어 신호를 제공하거나 180도 반대 위상의 제어 신호를 제공함으로써 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작을 제어할 수 있다.
참고로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 동시 동작하는 경우 개별 동작하는 경우보다 고출력이 구현될 수 있다. 또한, 메인 제어부(300)는 개별 대상체 검출 작업 및 종합 대상체 검출 작업과 관련된 정보를 제1 및 제2 제어부(310, 320)로부터 제공받을 수 있다.
전술한 대상체 검출 작업 및 동시 동작 여부 결정 방법과 관련된 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
한편, 입력 인터페이스로부터 제공받은 사용자의 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 개별 동작을 가리키는 경우에는, 제1 및 제2 제어부(310, 320)가 메인 제어부(300)로부터 제공받은 사용자의 입력을 토대로 각각 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 제어부(310)는 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과를 토대로 제1 워킹 코일(WC1)의 개별 동작 여부를 제어하고, 제2 제어부(320)는 제2 워킹 코일(WC2)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과를 토대로 제2 워킹 코일(WC2)의 개별 동작 여부를 제어할 수 있다.
즉, 제1 제어부(310)는 제1 워킹 코일(WC1)의 상부에서 대상체가 감지되는 경우, 제1 워킹 코일(WC1)을 구동시키고, 제1 워킹 코일(WC1)의 상부에서 대상체가 감지되지 않는 경우, 제1 워킹 코일(WC1)을 구동시키지 않는다.
동일한 원리로, 제2 제어부(320)는 제2 워킹 코일(WC2)의 상부에서 대상체가 감지되는 경우, 제2 워킹 코일(WC2)을 구동시키고, 제2 워킹 코일(WC2)의 상부에서 대상체가 감지되지 않는 경우, 제2 워킹 코일(WC2)을 구동시키지 않는다.
이와 같이, 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제1 인버터부(IV1)의 동작 또는 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 제어하고, 제2 제어부(320)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력을 토대로 제2 인버터부(IV2)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 사용자의 입력을 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역에 대한 가열 여부를 제어할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용도 후술하도록 한다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 토대로 무선 전력 전송 기능도 가질 수 있다.
즉, 최근에는 무선으로 전력을 공급하는 기술이 개발되어 많은 전자 장치에 적용되고 있다. 무선 전력 전송 기술이 적용된 전자 장치는 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 충전 패드에 올려 놓는 것 만으로도 배터리가 충전된다. 이러한 무선 전력 전송이 적용된 전자 장치는 유선 코드나 충전기가 필요하지 않으므로 휴대성이 향상되며 크기와 무게가 종래에 비해 감소한다는 장점이 있다.
이러한 무선 전력 전송 기술은 크게 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진을 이용하는 공진 방식, 그리고 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사 방식 등이 있다. 이 중 전자기 유도 방식은 무선 전력을 송신하는 장치에 구비되는 1차 코일(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2))과 무선 전력을 수신하는 장치에 구비되는 2차 코일 간의 전자기 유도를 이용하여 전력을 전송하는 기술이다.
물론 유도 가열 장치(1)의 유도 가열 방식은 전자기 유도에 의하여 피가열 물체를 가열한다는 점에서 전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 기술과 원리가 실질적으로 동일하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)의 경우에도, 유도 가열 기능 뿐만 아니라 무선 전력 전송 기능이 탑재될 수 있다. 나아가, 전술한 메인 제어부(300)에 의해 유도 가열 모드 또는 무선 전력 전송 모드가 제어될 수도 있는바, 필요에 따라 선택적으로 유도 가열 기능 또는 무선 전력 전송 기능의 사용이 가능하다.
이와 같이, 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 가질 수 있는바, 이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 제1 제어부(310)의 제어 신호 전달 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 도 4의 제1 제어부의 동일 위상 제어 신호 전달에 따른 워킹 코일의 가열 영역을 설명하는 개략도이다. 도 6은 도 4의 제1 제어부의 180도 반대 위상 제어 신호 전달에 따른 워킹 코일의 가열 영역을 설명하는 회로도이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 사용자의 입력을 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역에 대한 가열 여부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 사용자가 입력 인터페이스에 제공한 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역을 가열 불리 영역으로 가리키는 경우, 제1 제어부(310)는 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)에 각각 동일한 위상의 제어 신호를 제공할 수 있다.
또한 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)로 각각 동일 주파수 및 동일 위상의 제어 신호를 제공하면, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 동일 위상, 동일 주파수로 구동될 수 있다. 이에 따라, 각 워킹 코일(WC1, WC2)의 가장자리에 대응되는 영역에 가열 영역이 집중되어 대상체의 가열 부위 역시 각 워킹 코일(WC1, WC2)의 가장자리에 대응되는 영역으로 집중될 수 있다.
즉, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 동일한 주파수 및 위상으로 구동되는 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역이 가열 불리 영역으로 설정되고, 가열 불리 영역을 제외한 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 나머지 가장자리에 대응되는 영역이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 의해 가열될 수 있다.
여기에서, 도 5를 참조하면, 각 워킹 코일(WC1, WC2)의 가장자리에 대응되는 영역에 가열 영역이 집중되고, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역(RG)은 가열 불리 영역(즉, 제대로 가열되지 않는 영역)이 된 것을 알 수 있다.
반면에, 도 4 및 도 6을 참조하면, 사용자가 입력 인터페이스에 제공한 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역을 가열 집중 영역으로 가리키는 경우, 제1 제어부(310)는 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)에 각각 180도 반대 위상의 제어 신호를 제공할 수 있다.
또한 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)로 각각 동일 주파수 및 180도 반대 위상의 제어 신호를 제공하면, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 180도 반대 위상 및 동일 주파수로 구동될 수 있다. 이에 따라, 제1 워킹 코일(WC1)이 제2 워킹 코일(WC2)과 동일한 주파수 및 180도 반대 위상으로 구동될 수 있는바, 각 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역에 가열 영역이 집중되어 대상체의 가열 부위 역시 각 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역으로 집중될 수 있다.
즉, 제1 워킹 코일(WC1)이 제2 워킹 코일(WC2)과 동일한 주파수 및 180도 반대 위상으로 구동되는 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역이 가열 집중 영역으로 설정되고, 가열 집중 영역이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 의해 가열될 수 있다.
여기에서, 도 6을 참조하면, 각 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역(RG)이 가열 집중 영역이 되면서, 해당 영역(RG)에 가열 영역이 집중된 것을 알 수 있다.
참고로, 사용자가 입력 인터페이스에 제공한 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역을 가열 불리 영역 또는 가열 집중 영역으로 가리키는 경우, 제2 제어부(320)는 제2 인버터부(IV2)에 대한 제어를 중단한다. 즉, 사용자가 입력 인터페이스에 제공한 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작(즉, 플렉스 모드 구동)을 가리키는 경우, 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)를 모두 제어하고, 제2 제어부(320)는 어떠한 인버터부도 제어하지 않는다.
이와 같이, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는바, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 간 부품 편차 등으로 인해 의도치 않은 위상 차이가 발생하는 현상을 최소화할 수 있다. 나아가, 의도치 않은 위상 차이를 최소화함으로써 소비 전력 편차도 최소화할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)만이 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제1 제어부(310)가 아닌 제2 제어부(320)만이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어할 수도 있다. 그뿐만 아니라, 제1 제어부(310) 또는 제2 제어부(320)가 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어할 수도 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 제1 및 제2 제어부(310, 320)의 전원 공급부(미도시)가 서로 다른 경우, 제1 기판에는 제1 절연형 회로(미도시; 예를 들어, 포토 트랜지스터(photo transistor))가 더 설치될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 동시 동작시, 제1 제어부(310)는 제1 인버터부(IV1)를 직접 제어하고, 제2 인버터부(IV2)를 제1 절연형 회로를 통해 제어할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)이 동시 동작시, 제1 제어부(310)는 제1 인버터부(IV1)에는 제어 신호를 직접 제공하고, 제2 인버터부(IV2)에는 제1 절연형 회로의 2차측 신호를 제공할 수 있다.
즉, 제1 제어부(310)가 제1 절연형 회로에 제어 신호를 제공하면, 제1 절연형 회로는 제1 제어부(310)로부터 제공받은 제어 신호에 대한 2차측 신호를 제2 인버터부(IV2)로 제공할 수 있다.
물론, 제2 제어부(320)가 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는 경우, 제2 기판에는 제2 절연형 회로(미도시)가 더 설치될 수 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 및 제2 제어부(310, 320)의 전원 공급부가 동일한 경우(즉, 절연형 회로가 필요 없는 경우)를 예로 들어 설명하기로 한다.
이와 같이, 유도 가열 장치(1)는 제어 신호 전달 방식 개선을 통해 가열 영역 제어 및 고출력 구현 성능을 개선할 수 있다.
이하에서는, 도 7을 참조하여, 유도 가열 장치(1)의 대상체 검출 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 7은 도 4의 유도 가열 장치의 대상체 검출 방법을 설명하는 순서도이다.
참고로, 도 7에는 유도 가열 장치(1)가 플렉스 모드로 구동될 때의 대상체 검출 알고리즘이 설명되어 있다.
즉, 유도 가열 장치(1) 내 워킹 코일(예를 들어, 도 4의 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2))이 개별 구동되는 경우, 워킹 코일(예를 들어, 도 4의 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업만이 제1 및 제2 제어부(310, 320)에 의해 수행될 수 있다.
다만, 플렉스 모드시에는 도 7에 도시된 바와 같이, 이와 다른 대상체 검출 알고리즘이 수행될 수 있다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 먼저, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업을 수행한다(S100).
구체적으로, 메인 제어부(300)가 입력 인터페이스를 통해 제공받은 사용자의 입력이 플렉스 모드 구동(즉, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작)을 가리키는 경우, 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 제어부(310, 320)와 함께 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업을 수행할 수 있다.
참고로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업은 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합 및 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 흐르는 공진 전류 크기의 총합 중 적어도 하나를 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 상부에 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업일 수 있다.
부연 설명을 하자면, 워킹 코일 위에 대상체가 위치하는 경우, 대상체의 저항으로 인해 전체 저항이 증가할 수 있고, 이로 인해 워킹 코일을 흐르는 공진 전류의 감쇄 정도가 커질 수 있다.
제1 제어부(310)는 이러한 원리를 토대로 제1 워킹 코일(WC1)에 흐르는 공진 전류를 검출하고, 해당 검출 값을 토대로 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력 및 공진 전류의 크기 중 적어도 하나를 연산할 수 있다. 또한 제1 제어부(310)는 연산 결과(즉, 종합 대상체 검출 작업과 관련된 정보)를 메인 제어부(300)로 제공할 수 있다.
물론 제2 제어부(320)도 동일한 원리를 토대로 제2 워킹 코일(WC2)에 흐르는 공진 전류를 검출하고, 해당 검출 값을 토대로 제2 워킹 코일(WC2)의 소비 전력 및 공진 전류의 크기 중 적어도 하나를 연산할 수 있다. 또한 제2 제어부(320)는 연산 결과(즉, 종합 대상체 검출 작업과 관련된 정보)를 메인 제어부(300)로 제공할 수 있다.
메인 제어부(300)는 제1 및 제2 제어부(310, 320)로부터 각각 제공받은 연산 결과(즉, 종합 대상체 검출 작업과 관련된 정보)를 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합 및 공진 전류의 크기의 총합 중 적어도 하나를 연산할 수 있다. 또한 메인 제어부(300)는 연산 결과를 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 위에 대상체가 있는지 여부를 검출할 수 있다.
제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과 대상체가 검출되지 않은 경우(S110), 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작은 보류된다(S300).
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과 대상체가 검출되지 않은 경우(S110), 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)을 동시 동작시키지 않기로 결정할 수 있다. 이 경우, 메인 제어부(300)는 추후 입력 인터페이스를 통해 사용자의 입력(즉, 동시 동작에 관한 입력)이 다시 제공되면, 해당 입력을 토대로 전술한 검출 작업을 다시 수행할 수 있다.
반면에, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과 대상체가 검출된 경우(S110), 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업을 수행한다(S150).
구체적으로, 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 개별 대상체 검출 작업은 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력 및 제1 워킹 코일(WC1)에 흐르는 공진 전류 크기 중 적어도 하나를 토대로 제1 워킹 코일(WC1)의 상부에 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업일 수 있다.
여기에서, 제1 제어부(310)는 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 개별 대상체 검출 작업을 수행할 수 있고, 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과(즉, 개별 대상체 검출 작업과 관련된 정보)를 메인 제어부(300)로 제공할 수 있다.
또한 제2 워킹 코일(WC2)에 대한 개별 대상체 검출 작업은 제2 워킹 코일(WC2)의 소비 전력 및 제2 워킹 코일(WC2)에 흐르는 공진 전류 크기 중 적어도 하나를 토대로 제2 워킹 코일(WC2)의 상부에 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업일 수 있다.
여기에서, 제2 제어부(320)는 제2 워킹 코일(WC2)에 대한 개별 대상체 검출 작업을 수행할 수 있고, 제2 워킹 코일(WC2)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과(즉, 개별 대상체 검출 작업과 관련된 정보)를 메인 제어부(300)로 제공할 수 있다.
제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 둘다 검출 실패한 경우(S160), 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작은 보류된다(S300).
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 둘다에서 대상체가 검출되지 않은 경우(S160), 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)을 동시 동작시키지 않기로 결정할 수 있다. 이 경우, 메인 제어부(300)는 추후 입력 인터페이스를 통해 사용자의 입력(즉, 동시 동작에 관한 입력)이 다시 제공되면, 해당 입력을 토대로 전술한 검출 작업을 다시 수행할 수 있다.
반면에, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 둘다 검출 성공한 경우(S160), 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작이 시작된다(S350).
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 둘다에서 대상체가 검출된 경우(S160), 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)을 동시 동작시키기로 결정할 수 있다.
이 경우, 메인 제어부(300)는 동시 동작과 관련된 제어 명령을 제1 및 제2 제어부(310, 320)로 제공하고, 제1 제어부(310)는 메인 제어부(300)로부터 제공받은 제어 명령을 토대로 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작(동일 위상 또는 180도 반대 위상으로 동시 동작)을 가능하게 한다.
한편, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과 둘 중 하나에서만 검출 성공한 경우(S160), 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 각각의 개별 대상체 검출 결과를 토대로 제1 비교 결과를 도출한다(S200).
구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 중 어느 하나의 워킹 코일에서만 대상체가 검출된 경우, 메인 제어부(300)는 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과(예를 들어, 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력)와 제2 워킹 코일(WC2)에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과(예를 들어, 제2 워킹 코일(WC2)의 소비 전력)를 비교하여 제1 비교 결과(예를 들어, 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력이 제2 워킹 코일(WC2)의 소비 전력보다 큼)를 도출할 수 있다.
제1 비교 결과가 도출되면(S200), 제1 비교 결과 및 종합 대상체 검출 결과를 토대로 제2 비교 결과를 도출한다(S250).
구체적으로, 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)에 대한 종합 대상체 검출 작업 결과(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합)와 제1 비교 결과(예를 들어, 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력이 제2 워킹 코일(WC2)의 소비 전력보다 큼)를 토대로 제2 비교 결과(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합과 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력 비교; 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합 - 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력)를 도출할 수 있다.
제2 비교 결과가 도출되면(S250), 제2 비교 결과가 기준을 만족하는지 여부를 판단한다(S260).
구체적으로, 메인 제어부(300)는 제2 비교 결과(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합 - 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력)와 기준(즉, 대상체 검출 기준; 대상체가 워킹 코일 상에 존재할 때 해당 워킹 코일의 최소 또는 평균 소비 전력값을 의미할 수 있으며, 기준은 미리 설정될 수 있음)을 비교할 수 있다.
이 때, 제2 비교 결과(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 소비 전력 총합 - 제1 워킹 코일(WC1)의 소비 전력)가 기준(예를 들어, 대상체가 워킹 코일 상에 존재할 때 해당 워킹 코일의 최소 또는 평균 소비 전력값)보다 크거나 같은 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작이 시작된다(S350).
즉, 제2 비교 결과가 기준보다 크거나 같은 경우, 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)을 동시 동작시키기로 결정할 수 있다. 이 경우, 대상체는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 둘다에 의해 가열될 수 있다.
반면에, 제2 비교 결과가 기준보다 작은 경우, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작은 보류된다(S300).
즉, 제2 비교 결과가 기준보다 작은 경우, 메인 제어부(300)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)을 동시 동작시키지 않기로 결정할 수 있다. 이 경우, 메인 제어부(300)는 추후 입력 인터페이스를 통해 사용자의 입력(즉, 동시 동작에 관한 입력)이 다시 제공되면, 해당 입력을 토대로 전술한 검출 작업을 다시 수행할 수 있다.
전술한 방법 및 과정을 통해, 유도 가열 장치(1)는 플렉스 모드 구동시 대상체 검출 작업을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)에서는 플렉스 모드 구동시의 대상체 검출 알고리즘이 개선될 수 있고, 이를 통해, 사용자는 워킹 코일 사이에 배치된 대상체의 위치가 플렉스 모드가 구현되는데 적합한 위치인지 용이하게 알 수 있다. 따라서, 사용자는 유도 가열 장치(1)의 플렉스 모드 구동을 위해 대상체를 정위치에 배치해야 한다는 부담을 덜 수 있는바, 사용 편의성이 개선될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 제어 신호 전달 방식 개선을 통해 가열 영역 제어 및 고출력 구현 성능을 개선할 수 있는바, 대상체 가열 시간 저감 및 가열 세기 조정 정확도 개선이 가능하다. 또한 대상체 가열 시간 저감 및 가열 세기 조정 정확도 개선을 통해 사용자의 조리 시간 단축이 가능한바, 사용자 만족도 개선도 가능하다.
이하에서는, 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치(2)에 대해 설명하도록 한다.
참고로, 도 8의 유도 가열 장치(2)는 도 4의 유도 가열 장치(1)와 제1 절연형 회로(330)의 존재 및 기능을 제외하고는 구성 및 효과 등이 동일한바, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치(2)는 도 4의 유도 가열 장치(1)와 달리, 제1 제어부(310)에서 생성된 제어 신호를 반전 또는 비반전시킬 수 있는 제1 절연형 회로(330)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 절연형 회로(330)는 제1 기판(미도시)에 설치될 수 있다. 또한 제1 절연형 회로(330)는 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)로부터 제어 신호를 제공받을 수 있고, 상기 제공받은 제어 신호의 위상을 반전 또는 비반전시켜 제2 인버터부(IV2)로 제공할 수 있다.
즉, 도 4의 유도 가열 장치(1)에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작과 관련된 제어 명령이 제1 제어부(310)로 제공되는 경우, 제1 제어부(310)가 직접 동일 위상 또는 180도 반대 위상의 제어 신호를 생성하여 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)를 모두 제어한다.
그러나, 도 8의 유도 가열 장치(2)에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작과 관련된 제어 명령이 제1 제어부(310)로 제공되는 경우, 제1 제어부(310)는 동일한 위상의 제어 신호만을 생성할 수 있다.
다만, 제1 제어부(310)에서 생성된 제어 신호는 제1 인버터부(IV1)로 직접 제공되는 동시에 제1 절연형 회로(330)를 통해 위상이 반전 또는 비반전되어 제2 인버터부(IV2)로 제공될 수 있다.
즉, 제1 제어부(310)에서 생성된 제어 신호는 제1 인버터부(IV1)로는 직접 제공되고, 제2 인버터부(IV2)로는 제1 절연형 회로(330)를 거쳐 위상이 반전 또는 비반전된 상태로 제공될 수 있다.
이에 따라, 제1 제어부(310)가 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역을 가열 불리 영역으로 가리키는 경우, 제1 제어부(310)에서 생성된 제어 신호는 제1 인버터부(IV1)로 직접 제공되는 동시에 제1 절연형 회로(330)를 통해 위상이 비반전되어 제2 인버터부(IV2)로 제공될 수 있다.
또한 제1 제어부(310)가 메인 제어부(300)로부터 제공받은 입력이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2) 사이 영역을 가열 집중 영역으로 가리키는 경우, 제1 제어부(310)에서 생성된 제어 신호는 제1 인버터부(IV1)로 직접 제공되는 동시에 제1 절연형 회로(330)를 통해 위상이 반전되어 제2 인버터부(IV2)로 제공될 수 있다.
참고로, 본 발명의 다른 실시예에서의 제1 절연형 회로(330)는 본 발명의 일 실시예에서의 제1 절연형 회로(미도시)와 다를 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서의 제1 절연형 회로(미도시)는 제1 및 제2 제어부(310, 320)의 전원 공급부가 서로 다른 경우에만 존재하고, 신호의 위상 반전과는 무관하다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에서의 제1 절연형 회로(330)는 전원 공급부의 동일 여부와 상관 없이 존재하고, 제1 절연형 회로(330)의 내부에는 신호를 반전(즉, 하이 신호(예를 들어, 1)를 로우 신호(예를 들어, 0)로 반전시키거나 로우 신호를 하이 신호로 반전) 또는 비반전(즉, 하이 신호를 그대로 하이 신호로 출력하거나 로우 신호를 그대로 로우 신호로 출력)시킬 수 있는 회로가 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)만이 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제1 제어부(310)가 아닌 제2 제어부(320)만이 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어할 수도 있고, 이 경우, 제2 절연형 회로(미도시)가 제2 기판에 설치될 수 있다.
그뿐만 아니라, 제1 제어부(310) 또는 제2 제어부(320)가 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어할 수도 있고, 이 경우, 제1 절연형 회로(330)는 제1 기판에 설치되고, 제2 절연형 회로는 제2 기판에 설치될 수 있다.
다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)의 동시 동작시 제1 제어부(310)가 제1 및 제2 인버터부(IV1, IV2)의 동작을 모두 제어하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 제1 전원부 150: 제1 정류부
200: 제1 직류 링크 커패시터 300: 메인 제어부
310: 제1 제어부 320: 제2 제어부
330: 제1 절연형 회로 1100: 제2 전원부
1150: 제2 정류부 1200: 제2 직류 링크 커패시터
IV1: 제1 인버터부 IV2: 제2 인버터부
CT1: 제1 변류기 CT2: 제2 변류기
WC1: 제1 워킹 코일 WC2: 제2 워킹 코일

Claims (20)

  1. 제1 워킹 코일과, 상기 제1 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제1 인버터부와, 상기 제1 인버터부의 동작을 제어하는 제1 제어부가 설치된 제1 기판;
    제2 워킹 코일과, 상기 제2 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제2 인버터부와, 상기 제2 인버터부의 동작을 제어하는 제2 제어부가 설치된 제2 기판;
    입력 인터페이스를 통해 사용자로부터 입력을 제공받고, 상기 제1 및 제2 제어부 중 적어도 하나로 상기 제공받은 입력을 제공하는 메인 제어부;를 포함하되,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 동시 동작을 가리키는 경우, 상기 메인 제어부는 상기 제1 및 제2 워킹 코일에 대한 종합 대상체 검출 작업 및 개별 대상체 검출 작업을 통해 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 동시 동작 여부를 결정하고,
    상기 동시 동작이 결정된 경우, 상기 메인 제어부는 상기 동시 동작의 제어 명령을 상기 제1 및 제2 제어부로 제공하고, 상기 제1 제어부는 상기 제1 및 제2 인버터부를 모두 제어하고, 상기 제2 제어부는 제2 인버터부의 제어를 중단하고,
    상기 동시 동작 시, 상기 제1 및 제2 인버터부 각각은 동일한 위상의 제어 신호를 제공받거나 180도 반대 위상의 제어 신호를 제공받되,
    상기 종합 대상체 검출 작업은 상기 제1 및 제2 워킹 코일 위에 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업으로서, 상기 제1 및 제2 제어부에서 제공받은 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 공진 전류 관련값의 총합에 기초하여 수행되고,
    상기 개별 대상체 검출 작업은 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각에 상기 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업으로서, 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각의 공진 전류 관련값에 기초하여 수행되며,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일 위에 대상체가 검출되는 상황에서, 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각의 위에 상기 대상체가 검출되는 경우, 또는 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 하나의 워킹 코일에만 상기 대상체가 검출되고 상기 총합과 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 어느 하나의 워킹 코일의 공진 전류 관련값의 차이가 기준값 이상인 경우, 상기 동시 동작이 결정되는,
    유도 가열 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 개별 동작을 가리키는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 워킹 코일에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과를 토대로 상기 제1 워킹 코일의 개별 동작 여부를 제어하고,
    상기 제2 제어부는 상기 제2 워킹 코일에 대한 개별 대상체 검출 작업 결과를 토대로 상기 제2 워킹 코일의 개별 동작 여부를 제어하는
    유도 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어부는 상기 메인 제어부로부터 제공받은 상기 입력을 토대로 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역에 대한 가열 여부를 제어하는
    유도 가열 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역을 가열 불리 영역으로 가리키는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 및 제2 인버터부에 각각 상기 동일한 위상의 제어 신호를 제공하는
    유도 가열 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역을 가열 집중 영역으로 가리키는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 및 제2 인버터부에 각각 상기 180도 반대 위상의 제어 신호를 제공하는
    유도 가열 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일이 동일한 주파수 및 위상으로 구동되는 경우,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역이 가열 불리 영역으로 설정되고, 상기 가열 불리 영역을 제외한 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 나머지 가장자리에 대응되는 영역이 상기 제1 및 제2 워킹 코일에 의해 가열되는
    유도 가열 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 워킹 코일이 상기 제2 워킹 코일과 동일한 주파수 및 180도 반대 위상으로 구동되는 경우,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역이 가열 집중 영역으로 설정되고, 상기 가열 집중 영역이 상기 제1 및 제2 워킹 코일에 의해 가열되는
    유도 가열 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 제어부의 전원 공급부가 서로 다른 경우,
    상기 제1 기판에는 제1 절연형 회로가 더 설치되는
    유도 가열 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일이 동시 동작하는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 인버터부를 직접 제어하고, 상기 제2 인버터부를 상기 제1 절연형 회로를 통해 제어하는
    유도 가열 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판에는, 상기 제1 워킹 코일에 연결된 제1 공진 커패시터와, 상기 제1 인버터부에서 출력된 상기 공진 전류의 크기를 변환하여 상기 제1 워킹 코일로 전달하는 제1 변류기가 더 설치되고,
    상기 제2 기판에는, 상기 제2 워킹 코일에 연결된 제2 공진 커패시터와, 상기 제2 인버터부에서 출력된 상기 공진 전류의 크기를 변환하여 상기 제2 워킹 코일로 전달하는 제2 변류기가 더 설치되는
    유도 가열 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1 워킹 코일과, 상기 제1 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제1 인버터부와, 상기 제1 인버터부의 동작을 제어하는 제1 제어부가 설치된 제1 기판;
    제2 워킹 코일과, 상기 제2 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 제2 인버터부와, 상기 제2 인버터부의 동작을 제어하는 제2 제어부가 설치된 제2 기판;
    입력 인터페이스를 통해 사용자로부터 입력을 제공받고, 상기 제1 및 제2 제어부 중 적어도 하나로 상기 제공받은 입력을 제공하는 메인 제어부;를 포함하되,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 동시 동작을 가리키는 경우, 상기 메인 제어부는 상기 제1 및 제2 워킹 코일에 대한 종합 대상체 검출 작업 및 개별 대상체 검출 작업을 통해 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 동시 동작 여부를 결정하고,
    상기 동시 동작이 결정된 경우, 상기 메인 제어부는 상기 동시 동작의 제어 명령을 상기 제1 및 제2 제어부로 제공하고, 상기 제1 제어부는 상기 제1 및 제2 인버터부를 모두 제어하고, 상기 제2 제어부는 제2 인버터부의 제어를 중단하고,
    상기 동시 동작 시, 상기 제1 제어부는 상기 제1 인버터부로 제어 신호를 직접 제공하는 동시에 상기 제1 기판에 설치된 제1 절연형 회로를 통해 상기 제어 신호의 위상을 반전 또는 비반전시켜 상기 제2 인버터부로 제공하되,
    상기 종합 대상체 검출 작업은 상기 제1 및 제2 워킹 코일 위에 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업으로서, 상기 제1 및 제2 제어부에서 제공받은 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 공진 전류 관련값의 총합에 기초하여 수행되고,
    상기 개별 대상체 검출 작업은 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각에 상기 대상체가 존재하는지 여부를 검출하는 작업으로서, 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각의 공진 전류 관련값에 기초하여 수행되며,
    상기 제1 및 제2 워킹 코일 위에 대상체가 검출되는 상황에서, 상기 제1 및 제2 워킹 코일 각각의 위에 상기 대상체가 검출되는 경우, 또는 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 하나의 워킹 코일에만 상기 대상체가 검출되고 상기 총합과 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 어느 하나의 워킹 코일의 공진 전류 관련값의 차이가 기준값 이상인 경우, 상기 동시 동작이 결정되는,
    유도 가열 장치.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 제어부는 상기 메인 제어부로부터 제공받은 상기 입력을 토대로 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역에 대한 가열 여부를 제어하는
    유도 가열 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역을 가열 불리 영역으로 가리키는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 인버터부로 상기 제어 신호를 직접 제공하는 동시에 상기 제1 절연형 회로를 통해 상기 제어 신호의 위상을 비반전시켜 상기 제2 인버터부로 제공하는
    유도 가열 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 입력이 상기 제1 및 제2 워킹 코일 사이 영역을 가열 집중 영역으로 가리키는 경우,
    상기 제1 제어부는 상기 제1 인버터부로 상기 제어 신호를 직접 제공하는 동시에 상기 제1 절연형 회로를 통해 상기 제어 신호의 위상을 반전시켜 상기 제2 인버터부로 제공하는
    유도 가열 장치.

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