KR102368372B1 - 유도 가열 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

유도 가열 장치는 선택 가능한 복수 개의 공진 주파수를 갖는 코일 구동부, 및 코일 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 코일 구동부는 제어부의 제어 신호에 따라 코일을 구동한다.

Description

유도 가열 장치 및 그 제어 방법{INDUCTION HEATING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
코일을 포함하는 유도 가열 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다
일반적으로 유도 가열 장치는 유도 가열의 원리를 이용하여 식품을 가열 조리하는 조리기기이다. 유도 가열 장치는 조리 용기가 올려 놓이는 조리대와, 전류가 인가되면 자기장을 발생시키는 코일을 구비한다.
코일에 전류가 인가되어 자기장이 발생되면 조리 용기에 2 차 전류가 유도되고, 조리 용기 자체의 저항 성분에 의해 줄열이 발생하게 된다.
따라서, 고주파 전류에 의해 조리 용기가 가열되고 조리 용기에 담긴 식품이 조리된다.
이와 같은 유도 가열 장치에서는 조리 용기 자체가 발열원으로 작용하기 때문에, 조리 용기의 재질은 금속성인 철이나 스테인리스 스틸, 니켈 등이 사용될 수 있다. 단, 알루미늄이나 도자기, 유리 등은 전기 저항이 작아 발열이 쉽게 일어나지 않기 때문에 유도 가열 장치에서 사용하기 위한 조리 용기로는 적합하지 않다.
개시된 실시예는 다수 개의 공진 주파수를 갖는 회로 구성을 포함하는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 선택 가능한 복수 개의 공진 주파수를 갖는 코일 구동부, 및 코일 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 코일 구동부는 제어부의 제어 신호에 따라 코일을 구동한다.
코일 구동부는 두 개 이상의 공진 주파수를 갖는 유도 가열 장치.
코일 구동부는, 직렬 연결된 복수의 코일, 직렬 연결된 복수의 다른 코일, 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자, 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자, 복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터, 및 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 다른 커패시터를 포함할 수 있다.
제어부는 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.
복수의 코일은 2개의 코일로 마련되고, 복수의 다른 코일은 2개의 코일로 마련될 수 있다.
복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터는 두 개 이상의 커패시터로 마련되고, 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 다른 커패시터는 두 개 이상의 커패시터로 마련될 수 있다.
코일 구동부는, 코일 구동부의 입력 단자 및 직렬 연결된 복수의 코일과 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 접촉점 사이에 마련된 전류센서를 더 포함할 수 있다.
코일 구동부는, 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 전류 센서, 및 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 전류 센서를 더 포함할 수 있다.
제어부는 적어도 어느 한 전류센서로부터 검출한 전류값과 기준 전류값을 비교하여 적어도 어느 한 전류센서에 대응하는 코일에 조리 용기가 올려져 있는지 판단할 수 있다.
코일 구동부는, 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 스위칭 소자, 및 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 스위칭 소자를 더 포함하되, 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자와 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자는 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부는 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.
코일 구동부는, 복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터는 두 쌍의 커패시터로 마련되고, 두 쌍의 커패시터 사이에는 스위칭 소자가 마련되고, 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 커패시터는 다른 두 쌍의 커패시터로 마련되고, 다른 두 쌍의 커패시터 사이에는 스위칭 소자가 마련될 수 있다.
제어부는 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 두 쌍의 커패시터 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.
코일 구동부는, 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 서지 억제부, 및 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 2 서지 억제부를 더 포함할 수 있다.
제 1 서지 억제부 및 제 2 서지 억제부는 각각 직렬 연결된 저항 및 커패시터를 포함할 수 있다.
코일 구동부는, 제 1 코일 및 제 2 코일, 제어부의 제어 신호에 따라 코일 구동부의 입력 단자를 제 1 코일의 일단 또는 제 2 코일의 일단과 연결시키는 제 1 스위칭 소자, 및 제어부의 제어 신호에 따라 제 1 코일의 타단을 코일 구동부의 출력 단자 또는 제 2 코일의 일단과 연결시키는 제 2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
코일 구동부는, 코일 구동부의 입력 단자와 제 1 코일의 일단 사이에 마련된 제 1 서지 억제부, 제 1 코일의 타단과 코일 구동부의 출력 단자 사이에 마련된 제 2 서지 억제부, 코일 구동부의 입력 단자와 제 2 코일의 일단 사이에 마련된 제 3 서지 억제부, 및 제 1 코일의 타단과 제 2 코일의 일단 사이에 마련된 제 4 서지 억제부를 더 포함할 수 있다.
코일 구동부는 복수 개 마련될 수 있다.
복수 개의 코일 구동부는 서로 병렬 연결될 수 있다.
직렬 연결된 복수의 코일은 하나의 버너를 형성하고, 직렬 연결된 복수의 다른 코일은 다른 하나의 버너를 형성할 수 있다.
다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어방법은 제어부가 제어 신호를 생성하는 단계, 및 선택 가능한 복수 개의 공진 주파수를 갖는 코일 구동부가 제어 신호에 따라 코일을 구동하는 단계를 포함한다.
개시된 실시예에 따른 유도 가열 장치는 사용자가 다양한 공진 주파수를 선택할 수 있도록 함으로써, 사용자의 편의성을 제공한다.
또한, 개시된 실시예에 따른 유도 가열 장치 및 그 제어방법은 선택된 회로의 공진 주파수에 따라 코일에 흐르는 고주파 전류의 범위를 다르게 할 수 있으므로, 사용자가 코일 발열량을 다양한 방법으로 조절할 수 있게 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 코일의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 가열 원리를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 제어 블록도를 나타낸 도면이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 제 4 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 제 5 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 제 6 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 5의 제 1 실시예에 따른 코일 구동부가 복수 개 연결된 회로 구성도이다.
도 12는 복수의 코일 구동부가 설치된 조리판에 대한 외관도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법의 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 유도 가열 장치의 구성의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 실시 예에 따른 유도 가열 장치는 본체(1)를 구비한다. 본체(1)의 상부에는 조리 용기(52)를 올려놓을 수 있도록 마련된 조리판(2)이 설치된다. 조리판(2)은 세라믹 재질일 수 있다. 본체(1)의 내부에는 조리판(2) 하부에 설치되어 조리판(2)에 열원을 제공하기 위한 복수의 코일(54)이 마련된다. 이 코일(54)들은 조리판(2)의 전체 면적에 걸쳐 그 하부에 동일한 간격으로 배치된다.
일 실시 예에서는 8개의 코일(54)이 4X2 행렬 형태로 배치된 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같은 실시 예와는 달리 코일(54)들이 조리판(2)의 전체 면적에 걸쳐 그 하부에 균일하지 않은 간격으로 배치될 수도 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 달리 유도 가열 장치는 8개 미만 또는 8개 초과의 유도 가열 코일을 포함할 수 있는 바, 개수가 8개에 한정되지는 아니한다.
또한, 조리판(2)의 하부에는 코일(54)들을 구동하기 위한 제어 장치(3)가 마련된다.
본체(1)의 상부에는 코일(54)들을 구동시키기 위해 제어 장치(3)에 해당 명령을 입력하기 위한 복수의 조작 버튼으로 구성된 입력부(80) 및 유도 가열 장치의 작동과 관련된 정보를 표시하는 표시부(90)를 포함하는 컨트롤 패널(4)이 마련된다.
도 2는 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 코일의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 조리판(2)의 아래쪽에는 코일(54)이 나선형으로 설치되고, 코일(54)에는 코일 구동부(206)가 전기적으로 연결된다. 코일 구동부(206)는 코일(54)에 고주파 전류를 인가한다.
조리판(2)의 위쪽에는 조리물이 담긴 조리 용기(52)가 놓일 수 있다. 유도 가열 장치가 동작하는 동안 코일(54)에 고주파 전류가 공급되면, 코일(54)에는 참조 부호 202로 나타낸 것과 같은 방향으로 자력선이 형성되고, 이 자력선에 의해 조리판(2)의 위의 조리 용기(52)의 바닥에 참조 부호 204로 나타낸 것과 같은 와류 형태의 유도 전류가 형성된다.
도 3은 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 가열 원리를 나타낸 도면이다. 유도 가열 장치는 전자 유도 법칙에 의해 발생한 와전류와 전기 저항을 이용하여 조리 용기(52) 내부의 식품을 가열한다.
앞서 도 2에서, 코일(54)에 고주파 전류를 흘려주면 코일(54) 주변에 자력선이 형성되고, 이 자력선이 조리 용기(52)의 바닥에 와류 형태의 유도 전류를 발생시키는 것을 설명한 바 있다. 고주파 전류의 주파수는 20kHz 내지 35kHz 일 수 있다. 코일(54)의 주변에 형성되는 자력선이 미치는 범위 내에 금속 재질의 조리 용기(52)를 두면 코일(54) 주변의 자력선이 조리 용기(52)의 바닥을 통과하여 전자 유도 법칙에 따라 와류 형태의 유도 전류를 발생시킨다. 이러한 와류 형태의 유도 전류와 조리 용기(52)의 전기 저항의 상호 작용에 의해 조리 용기(52)에서 열이 발생하여 조리 용기(52) 내부의 조리물의 가열될 수 있다. 이와 같은 유도 가열 장치에서는 조리 용기(52) 자체가 발열원으로 작용하기 때문에, 조리 용기(52)의 재질은 금속성인 철이나 스테인리스 스틸, 니켈 등이 사용될 수 있다. 단, 알루미늄이나 도자기, 유리 등은 전기 저항이 작아 발열이 쉽게 일어나지 않기 때문에 유도 가열 장치에서 사용하기 위한 조리 용기(52)로는 적합하지 않다.
도 4는 도 1에 나타낸 유도 가열 장치의 제어 블록도를 나타낸 도면이다. 도 4에서, 코일 구동부(402)는 도 2 및 도 3에 나타내었던 코일(54)을 포함한다.
교류 전원(404)은 예를 들면 325V 50Hz의 상용 교류 전력을 공급하는 전원일 수 있다. 교류 전원(404)으로부터 공급되는 전력은 필터부(406)를 거치면서 노이즈가 제거된 후 정류부(408)에 전달된다.
정류부(408)는 전달된 교류 전력을 직류 전력으로 변환한 다음 후단의 코일 구동부(402)로 직류 전력을 전달한다. 코일 구동부(402)에 전달되는 전력은 코일 구동부(402) 내부에서의 스위칭 작용에 의해 고주파 전력으로 변환되어 코일(54)에 인가된다.
코일 구동부(402)는 유입되는 직류 전력을 고주파 전력으로 변환하여 코일(54)에 공급하고, 코일에 흐를 전류를 분배하여 가열 코일이 소비할 전력을 조절할 수 있다. 코일 구동부(402)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
감지부(410)는 유도 가열 장치의 동작을 감지하여 제어부(412)에 전달한다. 구체적으로, 감지부(412)는 교류 전원(404)에서 정류부(408)로 공급되는 입력 전류와 코일(54)에 흐르는 전류를 감지하는 전류 센서(502)를 포함할 수 있다. 전류 센서(502)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
제어부(412)는 유도 가열 장치의 동작을 제어한다.
또한, 제어부(412)는 감지부(410)에서 감지된 각각의 코일(54)의 전류, 입력부(80)에 입력된 사용자 명령 및 저장부(414)의 미리 설정된 전원 데이터 등에 기초하여 유도 가열 장치의 세부 구성의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(412)는 입력부(80)에 입력된 출력 레벨에 대응되는 제어 신호를 코일 구동부(402)에 전달하여 코일 구동부(402)가 생성하는 고주파 전류의 크기 및 주파수를 조절할 수 있다.
또한, 제어부(412)는 코일 구동부(402)가 코일(54)에 공급하는 전력의 공급을 선택적으로 차단하여 사용자가 동작을 요구하는 코일(54)에 전력을 공급하고, 동작을 요구하지 않는 코일(54)에 전력의 공급을 차단할 수 있다.
제어부(412)는 코일 구동부(402)로의 전력 공급에 관여함으로써 코일 구동부(402) 내부의 스위칭 소자(Q1, Q2; 도 5 참조)에서 스위칭 작용이 이루어질 수 있도록 스위치 구동 신호(P1, P2; 제 1 스위치 구동 신호)를 생성하여 코일 구동부(402)에 제공한다. 코일 구동부(402)의 스위칭 소자(Q1, Q2)에서는 제 1 스위치 구동 신호(P1, P2)에 의해 스위칭 작용이 이루어진다.
또한, 제어부(412)는 코일 구동부(402) 내부의 공진 주파수 선택을 위한 다른 스위칭 소자(Sw1, Sw2; 도 5 참조)에서 스위칭 작용이 이루어질 수 있도록 다른 스위치 구동 신호(제 2 스위치 구동 신호)를 생성하여 코일 구동부(402)에 제공할 수도 있다. 코일 구동부(402)의 스위칭 소자(Sw1, Sw2)에서는 제 2 스위치 구동 신호에 의해 스위칭 작용이 이루어진다.
또한, 제어부(412)는 감지부(410)에서 감지한 코일(54)에 흐르는 전류에 기초하여 코일(54)에 조리 용기(52)가 올려져 있는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 어느 한 코일(54)에 흐르는 전류가 기준값보다 낮게 감지된 경우 제어부(412)는 해당 코일(54)에 조리 용기(54)가 올려져 있다고 판단할 수 있다.
제어부(412)는 중앙 처리 장치로 기능하고, 중앙 처리 장치의 종류는 마이크로 프로세서일 수 있다. 여기서, 마이크로 프로세서는 적어도 하나의 실리콘 칩에 산술 논리 연산기, 레지스터, 프로그램 카운터, 명령 디코더나 제어 회로 등이 마련되어 있는 처리 장치이다. 또한, 마이크로 프로세서는 이미지 또는 비디오의 그래픽 처리를 위한 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit, GPU, 150)를 포함할 수 있다. 마이크로 프로세서는 코어(core)와 GPU를 포함하는 SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다. 마이크로 프로세서는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(412)는 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 별개의 회로 기판에 GPU, RAM 또는 ROM을 포함하는 그래픽 프로세서(graphic processing board)를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(412)는 유도 가열 장치에 포함된 각종 구성과 제어부(412) 사이에서의 데이터 출입을 매개하는 입출력 프로세서, 프로그램 및 데이터를 기억하는 메모리를 포함할 수 있다.
저장부(414)는 유도 가열 장치의 제어에 필요한 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다.
저장부(414)는 롬(ROM), 고속 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리 또는 다른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 저장부(414)는 반도체 메모리 장치로서 SD(Secure Digital) 메모리 카드, SDHC(Secure Digital High Capacity) 메모리 카드, mini SD메모리 카드, mini SDHC 메모리 카드, TF(Trans Flach) 메모리 카드, miCRo SD 메모리 카드, miCRo SDHC 메모리 카드, 메모리 스틱, CF(Compact Flach), MMC(Multi-Media Card), MMC miCRo, XD(eXtreme Digital) 카드 등이 이용될 수 있다.
또한, 저장부(414)는 네트워크를 통하여 액세스되는 네트워크 부착형(attached) 저장 장치를 포함할 수도 있다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 필터부(406)는 변압기와 커패시터로 구성되어 교류 전원(404)으로부터 공급되는 전력에 혼입되는 노이즈를 제거한다.
정류부(408)는 복수의 다이오드가 브리지 정류 회로를 구성한다. 필터부(406)를 통과한 교류 전력은 정류부(408)의 복수의 다이오드의 정류 작용에 의해 직류로 변환된다.
코일 구동부(402)는 기본적으로 복수의 스위칭 소자(Q1, Q2)와 복수의 커패시터(CR1, CR2 또는 CR3, CR4)로 이루어지는 하프-브리지 회로(Half-Bridge Circuit)를 기반으로 한다.
스위칭 소자(Q1, Q2)는 스위치 구동부(412)에서 생성되는 제 1 스위치 구동신호(P1, P2)에 의해 턴 온/턴 오프 된다. 스위칭 소자(Q1, Q2)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)일 수 있다.
코일 구동부(502)에서, 입력 전압(Vi)이 동일한 용량의 커패시터(CR1, CR2 또는 CR3, CR4)에 의해 균등하게 분압되어 양단에 커패시터(CR1, CR2 또는 CR3, CR4) 각각의 양단에 Vi/2의 전압이 걸린다.
스위칭 소자(Q1, Q2)에는 유도성 부하에 연속적으로 전류를 흘리기 위해 피드백 다이오드가 마련된다. 코일 구동부(402)에서 복수의 스위칭 소자(Q1, Q2)는 서로 교번하여 턴온/턴오프 됨으로써 코일(54)에 소정 주파수의 교류 전류가 공급되도록 한다.
스위칭 소자(Q1, Q2)의 접속점과 복수의 코일(54-1 내지 54-4) 사이의 전류 경로에는 전류 센서(502)가 설치된다. 전류센서(502)는 스위칭 소자(Sw1, Sw2)의 동작에 따라 선택된 두 코일(54-1, 54-2 또는 54-3, 54-4)에 흐르는 전류 즉 코일 전류(IL)의 크기를 검출한다. 전류센서(502)에 의해 검출된 코일 전류(IL)의 정보(예를 들면 코일 전류(IL)의 크기에 대한 정보)는 제어부(412)에 제공된다.
이 경우, 제어부(412)는 복수의 스위칭 소자 중 어느 한 스위칭 소자(Sw1 또는 Sw2)를 턴온시키고 전류센서(502)를 작동시켜 코일(54-1, 54-2 또는 54-3, 54-4)에 흐르는 전류가 기준값보다 낮게 감지된 경우 해당 코일(54-1, 54-2 또는 54-3, 54-4)에 조리 용기(54)가 올려져 있다고 판단할 수 있다
또한, 선택된 두 코일(54-1, 54-2 또는 54-3, 54-4)에 인가되는 전압의 정보(예를 들면, 직렬 연결되는 두 개의 커패시터(CR1, CR2) 양단 사이의 입력 전압(Vi)에 대한 정보)도 제어부(412)에 제공될 수 있다.
이와 같은 코일 구동부(402)에서, 코일(54)에 인가되는 고주파 전류의 주파수는 하나의 값으로 고정되거나, 또는 제어부(412)의 제어 신호에 따라 특정 값을 가질 수 있다. 고주파 전류의 주파수는 코일(54) 주변의 자기장의 세기를 결정하고, 이 자기장의 세기에 비례하여 조리 용기(52)에서의 유도 전류가 형성되기 때문에, 결국 코일(54)에 인가되는 고주파 전류의 주파수에 비례하여 조리 용기(52)에서의 발열량이 결정된다.
한편, 고주파 전류의 주파수가 회로의 공진 주파수와 동일한 경우, 공진 현상이 일어나 유도 전류의 크기가 최대가 되므로 회로의 효율이 향상된다. 이러한 공진 주파수에 대한 선택권이 다양할수록 다양한 고주파 전류의 주파수를 이용하여 회로의 효율을 향상시킬 수 있다.
코일 구동부(402)는 공진 주파수에 대한 선택을 다양하게 하는 회로 구성을 가질 수 있고, 이를 위하여 제 1 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2) 사이에 어느 한 스위칭 소자(Sw1; 제 1 스위칭 소자)가 설치되고, 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4) 사이에 다른 스위칭 소자(Sw2; 제 2 스위칭 소자)가 설치되어 상호 병렬 연결될 수 있다. 제 1 스위칭 소자(Sw1)를 포함하는 직렬 회로는 두 캐패시터(CR1, CR2)의 접속점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)를 포함하는 직렬 회로는 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 접속점과 연결된다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f1 = 1 / [2π × √(L1*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되면 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 다른 두 커패시터(CR3, CR4)의 캐패시턴스(C2)에 의해 공진 주파수(f2 = 1 / [2π × √(L2*C2)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)과 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3)와 두 커패시터(CR1, CR2)와 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 합성 캐패시턴스(C3)에 의해 공진 주파수(f3 = 1 / [2π × √(L3*C3)])가 형성된다.
따라서, 제 1 실시예에 따른 코일 구동부(402)는 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Sw1, Sw2)의 동작에 따라 세 개의 공진 주파수(f1, f2, f3)를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)와 제 2 스위칭 소자(Sw2)는 제어부(412)의 스위치 구동 신호에 따라 턴온 또는 턴오프된다.
한편, 도 5에서는 전류센서(502)가 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접속점과 복수의 코일(54-1 내지 54-4) 사이의 전류 경로에 설치된 것으로 도시되었으나, 전류센서(502)의 위치는 이에 한정되지 아니한다. 또한, 도 5에서는 인버터 회로(402)의 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)이 두 캐패시터(CR1, CR2)에 연결되고, 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)이 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)에 연결된 것으로 도시되었으나, 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)는 생략 가능하고, 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4) 또한 제 2 스위칭 소자(Sw2)에 의해 두 캐패시터(CR1, CR2)에 연결될 수 있다.
도 6은 이러한 다른 실시예(제 2 실시예)에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
제 2 실시예에 따르면 복수의 전류 센서 중 제 1 전류센서(502-1)는 제 1 스위칭 소자(Sw1)의 턴온 동작에 따라 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)에 흐르는 코일 전류(IL1)의 크기를 검출하고, 제 2 전류센서(502-2)는 제 2 스위칭 소자(Sw2)의 턴온 동작에 따라 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)에 흐르는 코일 전류(IL2)의 크기를 검출한다.
제 1 및 제 2 전류센서(502-1, 502-2)에 의해 검출된 코일 전류(IL1, IL2)의 정보(예를 들면 코일 전류(IL1, IL2)의 크기에 대한 정보)는 제어부(412)에 제공된다.
이 경우, 제어부(412)는 제 1 스위칭 소자(Sw1)를 턴온시키고 제 1 전류센서(502-1)를 작동시켜 코일(54-1, 54-2)에 흐르는 전류가 기준값보다 낮게 감지된 경우 해당 코일(54-1, 54-2)에 조리 용기(54)가 올려져 있다고 판단할 수 있고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)를 턴온시키고 제 2 전류센서(502-2)를 작동시켜 코일(54-3, 54-4)에 흐르는 전류가 기준값보다 낮게 감지된 경우 해당 코일(54-3, 54-4)에 조리 용기(54)가 올려져 있다고 판단할 수 있다.
제 2 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2) 사이에 어느 한 스위칭 소자(Sw1; 제 1 스위칭 소자)가 설치되고, 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4) 사이에 다른 스위칭 소자(Sw2; 제 2 스위칭 소자)가 설치되어 상호 병렬 연결될 수 있다.
제 2 실시예에 따르면 제 1 스위칭 소자(Sw1)를 포함하는 직렬 회로는 두 캐패시터(CR1, CR2)의 접속점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)를 포함하는 직렬 회로 또한 두 캐패시터(CR1, CR2)의 접속점과 연결된다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f1' = 1 / [2π × √(L1*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되면 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f2' = 1 / [2π × √(L2*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)과 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f3' = 1 / [2π × √(L3*C1)])가 형성된다.
따라서, 제 2 실시예에 따른 코일 구동부(402)는 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Sw1, Sw2)의 동작에 따라 세 개의 공진 주파수(f1', f2', f3')를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)와 제 2 스위칭 소자(Sw2)는 제어부(412)의 스위치 구동 신호에 따라 턴온 또는 턴오프된다.
한편, 코일 구동부(402)는 공진 주파수에 대한 선택을 다양하게 하는 다른 회로 구성을 가질 수 있고, 이를 위한 제 3 실시예에 따른 코일 구동부(402)의 회로 구성을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2) 사이에 어느 한 스위칭 소자(Sw1; 제 1 스위칭 소자)가 설치되고, 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4) 사이에 다른 스위칭 소자(Sw2; 제 2 스위칭 소자)가 설치되어 상호 병렬 연결될 수 있다. 제 1 스위칭 소자(Sw1)를 포함하는 직렬 회로는 두 캐패시터(CR1, CR2)의 접속점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)를 포함하는 직렬 회로는 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 접속점과 연결된다.
제 3 실시예에 따르면 제 1 스위칭 소자(Sw1)와 연결된 두 코일(54-1, 54-2)을 제 1 코일(54-1) 및 제 2 코일(54-2)이라 칭하는 경우, 제 2 코일(54-2)은 또 다른 스위칭 소자(Sw3; 제 3 스위칭 소자)와 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)와 연결된 두 코일(54-3, 54-4)을 제 3 코일(54-3) 및 제 4 코일(54-4)이라 칭하는 경우, 제 4 코일(54-4)은 또 다른 스위칭 소자(Sw4; 제 4 스위칭 소자)와 연결된다. 이 경우, 제 2 코일(54-2)과 제 3 스위칭 소자(Sw3)의 접속점 및 제 4 코일(54-4)과 제 4 스위칭 소자(Sw4)의 접속점은 연결된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴오프되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f4 = 1 / [2π × √(L1*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-1)의 인덕턴스(L1)와 다른 두 커패시터(CR3, CR4)의 캐패시턴스(C2)에 의해 공진 주파수(f5 = 1 / [2π × √(L1*C2)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴오프되면 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f6 = 1 / [2π × √(L2*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 다른 두 커패시터(CR3, CR4)의 캐패시턴스(C2)에 의해 공진 주파수(f7 = 1 / [2π × √(L2*C2)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴오프되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)과 다른 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3)와 두 커패시터(CR1, CR2)의 캐패시턴스(C1)에 의해 공진 주파수(f8 = 1 / [2π× √(L3*C1)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)과 다른 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3)와 다른 두 커패시터(CR3, CR4)의 캐패시턴스(C2)에 의해 공진 주파수(f9 = 1 / [2π × √(L3*C2)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와 두 커패시터(CR1, CR2)와 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 합성 캐패시턴스(C3)에 의해 공진 주파수(f10 = 1 / [2π × √(L1*C3)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 두 커패시터(CR1, CR2)와 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 합성 캐패시턴스(C3)에 의해 공진 주파수(f11 = 1 / [2π × √(L2*C3)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되고, 제 4 스위칭 소자(Sw4)가 턴온되면 직렬 연결된 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)과 다른 직렬 연결된 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3)와 두 커패시터(CR1, CR2)와 다른 두 캐패시터(CR3, CR4)의 합성 캐패시턴스(C3)에 의해 공진 주파수(f12 = 1 / [2π × √(L3*C3)])가 형성된다.
따라서, 제 3 실시예에 따른 코일 구동부(402)는 제 1 내지 제 4 스위칭 소자(Sw1 내지 Sw4)의 동작에 따라 아홉 개의 공진 주파수(f4 내지 f12)를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1) 내지 제 4 스위칭 소자(Sw4) 각각은 제어부(412)의 스위치 구동 신호에 따라 턴온 또는 턴오프된다.
코일 구동부(402)는 공진 주파수에 대한 선택을 다양하게 하는 또 다른 회로 구성을 가질 수 있고, 이를 위한 제 4 실시예에 따른 코일 구동부(402)의 회로 구성을 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 제 4 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 제 4 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2) 사이에 어느 한 스위칭 소자(Sw1; 제 1 스위칭 소자)가 설치되고, 다른 직렬 연결된 두 코일(54-3, 54-4) 사이에 다른 스위칭 소자(Sw2; 제 2 스위칭 소자)가 설치되어 상호 병렬 연결된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)를 포함하는 직렬 회로는 네 개의 캐패시터(CR1 내지 CR4)의 접속점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)를 포함하는 직렬 회로는 다른 네 개의 캐패시터(CR5 내지 CR8)의 접속점과 연결된다.
또한, 제 4 실시예에 따르면, 네 개의 캐패시터(CR1 내지 CR4)의 접속점과 다른 네 개의 캐패시터(CR5 내지 CR8)의 접속점 사이에는 별도의 스위칭 소자(Sw3; 제 3 스위칭 소자)가 더 설치될 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와 네 개의 커패시터(CR1 내지 CR4)의 캐패시턴스(C4)에 의해 공진 주파수(f13 = 1 / [2π × √(L1*C4)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되면 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 다른 네 개의 커패시터(CR5 내지 CR8)의 캐패시턴스(C5)에 의해 공진 주파수(f14 = 1 / [2π × √(L2*C5)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴오프되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)과 네 개의 커패시터(CR1 내지 CR4)의 접촉점 간의 연결에 의한 공진 회로 및 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)과 다른 네 개의 커패시터(CR5 내지 CR8)의 접촉점 간의 연결에 의한 공진 회로로 인한 공진 주파수(f15)가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴오프되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)의 인덕턴스(L1)와, 네 개의 커패시터(CR1 내지 CR4) 및 다른 네 개의 커패시터(CR5 내지 CR8)의 합성 캐패시턴스(C6)에 의해 공진 주파수(f16 = 1 / [2π × √(L1*C6)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴오프되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되면 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)의 인덕턴스(L2)와 네 개의 커패시터(CR1 내지 CR4) 및 다른 네 개의 커패시터(CR5 내지 CR8)의 합성 캐패시턴스(C6)에 의해 공진 주파수(f17 = 1 / [2π × √(L2*C6)])가 형성된다.
제 1 스위칭 소자(Sw1)가 턴온되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 턴온되고, 제 3 스위칭 소자(Sw3)가 턴온되면 직렬 연결된 두 코일(54-1, 54-2)과 직렬 연결된 다른 두 코일(54-3, 54-4)의 합성 인덕턴스(L3) 및 네 개의 커패시터(CR1 내지 CR4) 및 다른 네 개의 커패시터(CR5 내지 CR8)의 합성 커패시턴스(C6)로 인한 공진 주파수(f18 = 1 / [2π × √(L3*C6)])가 형성된다.
따라서, 제 4 실시예에 따른 코일 구동부(402)는 제 1 내지 제 3 스위칭 소자(Sw1 내지 Sw3)의 동작에 따라 여섯 개의 공진 주파수(f13 내지 f18)를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1) 내지 제 3 스위칭 소자(Sw3) 각각은 제어부(412)의 스위치 구동 신호에 따라 턴온 또는 턴오프된다.
한편, 코일 구동부(402)는 회로의 전력 효율을 향상시키기 위한 또 다른 회로 구성을 가질 수 있고, 이를 위한 제 5 실시예에 따른 코일 구동부(402)의 회로 구성을 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 제 5 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 제 5 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 제 1 실시예에 따른 제 1 스위칭 소자(Sw1)에 제 1 서지 억제부(SN1)가 병렬 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)에 제 2 서지 억제부(SN2)가 병렬 연결된다.
제 1 서지 억제부(SN1)와 제 2 서지 억제부(SN2)는 각각 직렬 연결된 저항 및 커패시터를 포함하고, 각각 제 1 또는 제 2 스위칭 소자(Sw1, Sw2)의 턴오프시 발생할 수 있는 서지(Surge) 또는 스파크를 제거하며, 제 1 서지 억제부(SN1)는 제 1 스위칭 소자(Sw1)의 상태가 턴오프인 경우 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)로 흘러 들어가는 전류를 제한하고, 제 2 서지 억제부(SN2)는 제 2 스위칭 소자(Sw2)의 상태가 턴오프인 경우 제 3 및 제 4 코일(54-3, 54-4)로 흘러 들어가는 전류를 제한하는 역할을 수행 한다.
한편, 서지 억제부(SN1, SN2)를 포함하는 회로의 구성은 도 9에 도시된 바에 한정되지 아니한다. 이하, 서지 억제부(SN1, SN2)를 포함하는 다른 회로의 구성을 나타내기 위해 제 6 실시예에 따른 코일 구동부(402)의 회로 구성을 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 제 6 실시예에 따른 유도 가열 장치의 세부적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 제 6 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 제 1 코일(54-1)의 양단에 각각 직렬 연결된 제 1 서지 억제부(SN1)와 제 2 서지 억제부(SN2), 및 제 2 코일(54-2)의 양단에 각각 직렬 연결된 제 3 서지 억제부(SN3)와 제 4 서지 억제부(SN4)가 설치된다.
여기서, 제 1 서지 억제부(SN1)의 일단은 두 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접촉점에 연결되고, 타단은 제 1 코일(54-1)에 연결된다.
또한, 제 2 서지 억제부(SN2)의 일단은 제 1 코일(54-1)에 연결되고, 타단은 제 2 코일(54-2)에 연결된다.
또한, 제 3 서지 억제부(SN3)의 일단은 두 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접촉점에 연결되고, 타단은 제 2 코일(54-2)과 연결된다.
또한, 제 4 서지 억제부(SN4)의 일단은 제 1 코일(54-1)에 연결되고, 타단은 제 2 코일(54-2)과 연결된다.
또한, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접촉점에는 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 설치되고, 제 1 스위칭 소자(Sw1)는 제어부(412)의 제어 신호에 따라 제 1 서지 억제부(SN1)와 제 1 코일(54-1)의 접촉점(a) 또는 제 3 서지 억제부(SN3)와 제 2 코일(54-2)의 접촉점(b)과 연결된다.
또한, 제 1 코일(54-1)과 제 2 서지 억제부(SN2)의 접촉점에는 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 설치되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)는 제어부(412)의 제어 신호에 따라 제 2 서지 억제부(SN2)와 전류센서(502)의 접촉점(a) 또는 제 4 서지 억제부(SN4)와 제 2 코일(54-2)의 접촉점(b)과 연결된다.
여기서, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 a접촉점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 a 접촉점과 연결되는 경우, 제 1 코일(54-1)에 고주파 전류가 흐르고, 제 1 코일(54-1)이 가동된다.
또한, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 a접촉점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 b 접촉점과 연결되는 경우, 제 1 코일(54-1) 및 제 2 코일(54-2)에 고주파 전류가 흐르고, 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)이 가동된다.
또한, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 b접촉점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 a접촉점과 연결되는 경우, 제 2 코일(54-2)에 고주파 전류가 흐르고, 제 2 코일(54-2)이 가동된다.
또한, 제 1 스위칭 소자(Sw1)가 b접촉점과 연결되고, 제 2 스위칭 소자(Sw2)가 b접촉점과 연결되는 경우, 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)에 고주파 전류가 흐르지 않으므로 제 1 및 제 2 코일(54-1, 54-2)이 가동되지 않는다.
이와 같이 제 6 실시예에 따른 코일 구동부(402)에는 코일(54-1, 54-2)과 서지 억제부(SN1 내지 SN4), 및 스위칭 소자(Sw1, Sw2)가 직렬로 설치됨으로써 가동될 코일이 자유롭게 선택될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들은 한 쌍의 스위칭 소자(Q1, Q2)에 의해 구동되는 코일 구동부(402)에 대하여 설명되었으나, 코일 구동부(402)는 복수 개 마련될 수 있고, 각 코일 구동부(402)는 다른 스위칭 소자에 의해 구동될 수도 있다. 이하, 도 11과 도 12를 참조하여 복수의 스위칭 소자에 의해 구동되는 복수의 코일 구동부(402)에 대하여 설명한다.
도 11은 도 5의 제 1 실시예에 따른 코일 구동부가 복수 개 연결된 회로 구성도이고, 도 12는 복수의 코일 구동부가 설치된 조리판에 대한 외관도이다.
도 11을 참조하면, 복수의 코일 구동부(402)는 상호 병렬 연결될 수 있고, 하나의 교류 전원(904), 필터부(406), 및 정류부(408)을 상호 공유할 수 있다.
이하, 병렬 연결된 두 개의 코일 구동부(402)를 제 1 코일 구동부(402-1) 및 제 2 코일 구동부(402-2)라 하나, 정류부(408)에는 그 이상의 코일 구동부(402)가 더 연결될 수 있다.
도 12를 참조하면, 유도 가열 장치에는 8개의 가열 코일이 마련되고, 8 개의 가열 코일 중 한 쌍의 가열 코일이 동일한 위치에 마련되어 하나의 버너(D1 내지 D4)를 형성할 수 있다. 각 버너(D1 내지 D4)는 설정에 따라 고출력 버너 또는 저출력 버너로서 동작할 수 있다.
8개의 코일(54-1 내지 54-8)은 구동 전력을 생성하여 공급하는 코일 구동부(402)를 각각 갖는다. 일 예로, 도 11에 도시된 실시예에 따르면 제 1 버너(D1)의 두 코일(54-1, 54-2)과 제 2 버너(D2)의 두 코일(54-3, 54-4)은 제 1 코일 구동부(402-1)를 갖고, 제 3 버너(D3)의 두 코일(54-5, 54-6)과 제 4 버너(D4)의 두 코일(54-7, 54-8)은 제 2 코일 구동부(402-1)를 갖는다.
이하, 도 13을 참조하여 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어방법에 대하여 설명한다. 도 13은 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 순서도이다.
우선, 컨트롤 패널에 마련된 입력부로부터 유도 가열 장치는 사용자의 명령을 입력 받는다(S1110).
여기서, 사용자의 명령은 어느 한 버너 또는 어느 한 코일을 선택하는 명령일 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 장치는 입력부로부터 제 1 코일과 제 2 코일을 포함하는 제 1 버너를 선택하는 명령을 입력 받을 수 있다.
이어서, 유도 가열 장치의 제어부는 사용자의 선택 명령에 대응하는 하나 이상의 코일을 선택한다(S1120). 예를 들어, 전술한 제 1 실시예에 따른 코일 구동부가 마련되어 사용자가 제 1 코일과 제 2 코일을 포함하는 제 1 버너를 선택하는 명령을 입력한 경우, 제어부는 제 1 코일과 제 2 코일의 스위칭 소자를 턴온하기 위해 코일 구동부의 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 제 1 코일 및 제 2 코일을 구동하기 위한 스위칭 소자에 전송하여 스위칭 소자를 턴온 시킨다.
그 결과, 제 1 코일과 제 2 코일, 및 제 1 코일과 제 2 코일에 연결된 두 커패시터로 인한 LC공진회로가 형성되고, 형성된 LC공진회로의 공진 주파수에 따라 유도 전류의 크기가 최대가 되는 고주파 전류의 주파수가 결정되며, 사용 가능한 고주파 전류의 주파수의 범위 또한 결정된다. 고주파 주파수에 따라 조리 용기의 발열량이 결정되므로, 결국 제 1 코일과 제 2 코일, 및 제 1 코일과 제 2 코일에 연결된 두 커패시터의 LC공진회로로 인해 조리 용기의 발열의 범위가 달라질 수 있다.
만약, 사용자가 제 3 코일과 제 4 코일을 포함하는 제 2 버너를 선택하는 명령을 입력한 경우, 제어부는 제 3 코일과 제 4 코일의 스위칭 소자를 턴온하기 위해 코일 구동부의 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 제 3 코일 및 제 4 코일을 구동하기 위한 스위칭 소자에 전송하여 스위칭 소자를 턴온 시킬 수 있다. 그 결과, 제 3 코일과 제 4 코일, 및 제 3 코일과 제 4 코일에 연결된 두 커패시터로 인한 다른 LC공진회로가 형성되고, 형성된 다른 LC공진회로의 공진 주파수에 따라 유도 전류의 크기가 최대가 되는 고주파 전류의 주파수가 다르게 결정될 수 있다. 결국 제 3 코일과 제 4 코일, 및 제 3 코일과 제 4 코일에 연결된 두 커패시터의LC공진회로로 인해 조리 용기의 발열의 범위가 제 1 코일 및 제 2 코일에 대한 것과 달라질 수 있다.
이어서, 유도 가열 장치의 감지부는 선택된 하나 이상의 코일에 조리 용기가 존재하는지 여부를 감지한다(S1130).
예를 들어, 제어부는 1 코일과 제 2 코일을 포함하는 제 1 버너가 선택된 경우, 제 1 코일과 제 2 코일에 연결된 스위칭 소자를 턴온시킨 상태에서 감지부로부터 조리 용기가 없을 때 제 1 코일과 제 2 코일에 흐르는 전류를 검출하고 이를 기준 전류값으로 저장부에 미리 저장시킬 수 있다.
그리고 제어부는 제 1 코일과 제 2 코일에 흐르는 전류를 검출하여 미리 저장된 기준 전류값과 비교하고, 검출된 전류가 기준 전류값보다 낮은 경우 선택된 코일인 제 1 코일과 제 2 코일에 조리 용기가 올려진 상태인 것으로 판단한다(S1130 의 "예"). 선택된 코일에 조리 용기가 올려진 상태인 것으로 판단되면, 제어부는 선택된 코일에 고주파 전류를 공급하도록 코일 구동부를 작동시킨다(S1140).
그러나, 검출된 전류가 기준 전류값과 같거나 높은 경우 선택된 코일인 제 1 코일과 제 2 코일에 조리 용기가 올려지지 않은 상태인 것으로 판단한다(S1130 의 "예"). 이 경우, 컨트롤 패널의 표시부는 조리 용기가 감지되지 아니함을 사용자에게 표시할 수 있다(S1150).
전술한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
1: 본체
2: 조리판
3: 제어 장치
4: 컨트롤 패널
54: 조리 용기
54: 코일
80: 입력부
90: 표시부

Claims (21)

  1. 선택 가능한 복수 개의 공진 주파수를 갖는 코일 구동부; 및
    상기 코일 구동부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 코일 구동부는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 코일을 구동하고,
    상기 코일 구동부는,
    직렬 연결된 복수의 코일;
    직렬 연결된 복수의 다른 코일;
    상기 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자;
    상기 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자;
    상기 복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터; 및
    상기 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 다른 커패시터를 포함하는 유도 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는 두 개 이상의 공진 주파수를 갖는 유도 가열 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키는 유도 가열 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코일은 2개의 코일로 마련되고,
    상기 복수의 다른 코일은 2개의 코일로 마련된 유도 가열 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터는 두 개 이상의 커패시터로 마련되고,
    상기 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 다른 커패시터는 두 개 이상의 커패시터로 마련된 유도 가열 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는,
    상기 코일 구동부의 입력 단자 및 상기 직렬 연결된 복수의 코일과 상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 접촉점 사이에 마련된 전류센서를 더 포함하는 유도 가열 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는,
    상기 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 전류 센서; 및
    상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 전류 센서를 더 포함하는 유도 가열 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 적어도 어느 한 전류센서로부터 검출한 전류값과 기준 전류값을 비교하여 상기 적어도 어느 한 전류센서에 대응하는 코일에 조리 용기가 올려져 있는지 판단하는 유도 가열 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는,
    상기 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 스위칭 소자; 및
    상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 스위칭 소자를 더 포함하되,
    상기 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자와 상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자는 전기적으로 연결된 유도 가열 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 직렬 연결된 복수의 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일의 출력 단자 및 상기 복수의 다른 캐패시터 접촉점 사이에 연결된 다른 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키는 유도 가열 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는,
    상기 복수의 코일과 연결된 복수의 커패시터는 두 쌍의 커패시터로 마련되고, 두 쌍의 커패시터 사이에는 스위칭 소자가 마련되고,
    상기 복수의 다른 코일과 연결된 복수의 커패시터는 다른 두 쌍의 커패시터로 마련되고, 상기 다른 두 쌍의 커패시터 사이에는 상기 스위칭 소자가 마련되는 유도 가열 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 상기 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키고, 상기 두 쌍의 커패시터 사이에 마련된 스위칭 소자를 턴온 또는 턴오프시키는 유도 가열 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는,
    상기 복수의 코일 사이에 마련된 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 1 서지 억제부; 및
    상기 복수의 다른 코일 사이에 마련된 스위칭 소자와 병렬 연결된 제 2 서지 억제부를 더 포함하는 유도 가열 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 서지 억제부 및 제 2 서지 억제부는 각각 직렬 연결된 저항 및 커패시터를 포함하는 유도 가열 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 구동부는 복수 개 마련되는 유도 가열 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수 개의 코일 구동부는 서로 병렬 연결된 유도 가열 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 연결된 복수의 코일은 하나의 버너를 형성하고,
    상기 직렬 연결된 복수의 다른 코일은 다른 하나의 버너를 형성하는 유도 가열 장치.
  21. 삭제
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