KR102570626B1 - 전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네트론의 모딩 현상을 감지할 수 있는 전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전자레인지의 전원 공급 모듈은 마그네트론 구동부에 포함되는 고전압 변압기를 기준으로 1차 측에 배치되는 구성 요소들을 이용하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전원 공급 모듈의 제어부는 1차 측에 배치되는 전압 센서 및 전류 센서를 통해서 1차 측에서 측정되는 전압 값 및 전류 값, 그리고 1차 측에 배치되는 스위칭 신호 생성부로부터 출력되는 스위칭 신호 중 적어도 하나에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다.

Description

전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지{Power Supply Module And Microwave Range Including The Same}
본 발명은 마그네트론의 모딩 현상을 감지할 수 있는 전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지에 관한 것이다.
전자레인지는 음식물을 수납하여 밀폐한 후, 고주파를 발생시키는 마그네트론에 전원을 인가하여 발생된 마이크로파를 음식물에 조사하여 음식물을 구성하고 있는 분자들을 진동시킴으로써 마찰열로 음식물의 조리가 가능하도록 하는 조리기구이다.
전자레인지는 순간 기동, 정지 및 출력조정에 의한 온도 제어가 용이하고, 음식물 각 부위의 동시 발열로 인하여 다양한 크기 및 형상을 가지는 음식물의 균일한 조리가 가능하며, 조리 시간의 절약, 조작의 편의성 등의 다양한 이점으로 인하여 널리 보급되고 있다.
그런데 전자레인지가 동작하는 과정에서 부하로부터의 반사파 또는 마그네트론의 수명 도래 등에 의하여 마그네트론이 발진 모드를 유지하지 못하는 현상이 나타난다. 이와 같이 마그네트론이 이상 발진하는 현상을 모딩(Moding)이라 한다. 마그네트론의 모딩 현상이 지속될 경우, 마그네트론에 의한 마이크로파의 출력이 불안정해지며 마그네트론의 수명이 더욱 짧아지는 문제가 있다.
이에 따라서 전자레인지의 동작 과정에서 마그네트론이 모딩을 일으키는지 여부를 확인하고 이를 방지하기 위한 다양한 방법이 제안된다. 예컨대 미국특허등록공보 제5,571,439호에는 아래와 같이 모딩 현상을 방지할 수 있는 전자레인지의 전원 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전자레인지의 전원 장치의 회로 구성을 나타낸다.
도면을 참조하면, 종래 기술에 따른 전원 장치는 외부 전원으로부터 입력되는 1차 측의 교류 3상 전력(3φ)을 2차 측의 교류 전력으로 변환하는 변압기(90)를 포함한다. 변압기(90)에 의해서 변환되어 2차 측에서 출력되는 교류 전력은 브릿지 정류기(66, 68, 70)에 의해서 직류 전력으로 변환되어 마그네트론(8)에 공급된다.
브릿지 정류기(66, 68, 70)에 의해서 공급되는 직류 전력에 의해서 마그네트론(8)이 동작하게 되면, 마이크로프로세서(46)는 피크 검출부(74, 76, 78)를 통해서 검출되는 전압(Vmag, Vfil) 또는 전류(Ifil)에 기초하여 마그네트론(8)의 모딩 여부를 판별하고, 버퍼/광 아이솔레이터(42, 48)를 통해서 사이리스터(22, 38)를 제어하기 위한 신호를 제공함으로써 마그네트론의 모딩 현상을 방지한다.
그런데 종래 기술에 따르면, 전원 장치의 2차 측에 마그네트론(8)의 모딩 판별을 위한 피크 검출부(74, 76, 78), 아날로그/디지털 컨버터(44), 마이크로프로세서(46), 버퍼/광 아이솔레이터(42, 48)와 같은 별도의 구성 요소가 추가되어야 한다. 이처럼 마그네트론(8)의 동작에 필수적인 구성요소 외에 마그네트론(8)의 모딩 판별을 위한 별도의 구성 요소를 추가함으로써, 전자레인지 내부 회로 구성이 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
또한 종래 기술에 따르면 마그네트론(8)의 모딩 판별을 위해 2차 측에 배치되는 피크 검출부(74, 76, 78)를 통해서 전압 또는 전류를 검출하고, 판별 결과를 1차 측에 존재하는 마이크로프로세서(46)에 전달한다. 이처럼 2차 측에서 측정되는 신호를 1차 측으로 전달하기 위해서는 마그네트론(8)에 공급되는 전압과 마이크로프로세서(46)의 기준 전위를 일치시켜야 하며, 버퍼/광 아이솔레이터(42, 48)와 같이 1차 측과 2차 측의 격리(isolation) 상태를 유지하기 위한 추가적인 구성이 필요하다는 단점이 있다.
본 발명은 마그네트론의 판별을 위한 별도의 구성 요소를 추가하지 않고도 마그네트론의 모딩 여부를 판별함으로써 종래에 비해 간단한 회로 구성을 가질 수 있고 제조 비용을 낮출 수 있는 전자레인지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정을 변압기의 1차 측에서 수행함으로써 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정에서 1차 측과 2차 측의 기준 전위를 일치시키거나 1차 측과 2차 측의 격리 상태를 유지할 필요가 없는 전자레인지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 전자레인지의 전원 공급 모듈은 마그네트론 구동부에 포함되는 고전압 변압기를 기준으로 1차 측에 배치되는 구성 요소들을 이용하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 전원 공급 모듈의 제어부는 1차 측에 배치되는 전압 센서 및 전류 센서를 통해서 1차 측에서 측정되는 전압 값 및 전류 값, 그리고 1차 측에 배치되는 스위칭 신호 생성부로부터 출력되는 스위칭 신호 중 적어도 하나에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 미리 정해진 검출 주기 동안 특정되는 1차 측의 동작 전압의 파형 또는 동작 전류의 파형을 미리 정해진 기준 파형과 비교하거나, 동작 전압 또는 동작 전류가 미리 정해진 최고 기준값을 초과하는지 여부를 확인하거나, 동작 전압의 파형 또는 동작 전류의 파형의 기울기 패턴을 미리 정해진 기준 패턴과 비교함으로써 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 스위칭 신호 생성부로부터 출력되는 스위칭 신호의 파형 또는 듀티 비에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별한다.
본 발명에 따른 제어부는 이러한 판별 방법 중 적어도 하나를 사용하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 제어부는 이러한 판별 방법에 의하여 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별되는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 때 최종적으로 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다.
이러한 방법에 따라서 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별되면, 제어부는 미리 정해진 모딩 회피용 스위칭 신호에 대응되는 전류 지령치를 스위칭 신호 생성부에 제공함으로서 마그네트론이 모딩 회피 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별되면 제어부는 스위칭 신호 생성부의 동작을 중단시킴으로써 마그네트론의 동작을 중단시킬 수 있다.
여기서 제어부, 전압 센서, 전류 센서, 스위칭 신호 생성부는 각각 마그네트론의 구동을 위하여 배치되는 필수적인 구성 요소들이다. 이처럼 본 발명에 따른 전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지는 마그네트론의 구동을 위하여 배치되는 필수적인 구성 요소만을 이용하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하므로 종래 기술에 비해 회로 구성이 간단하고 제조 비용이 낮은 장점을 갖는다.
또한 본 발명에 따른 따른 전원 공급 모듈 및 이를 포함하는 전자레인지는 1차 측에서 측정된 값들을 이용하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하고, 판별 결과를 바탕으로 1차 측에서 마그네트론의 동작을 제어하므로 종래 기술과 같이 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정에서 1차 측과 2차 측의 기준 전위를 일치시키거나 1차 측과 2차 측의 격리 상태를 유지할 필요가 없다.
본 발명에 따른 전자레인지는 마그네트론의 판별을 위한 별도의 구성 요소를 추가하지 않고도 마그네트론의 모딩 여부를 판별함으로써 종래에 비해 간단한 회로 구성을 가질 수 있고 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 전자레인지는 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정을 변압기의 1차 측에서 수행함으로써 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정에서 1차 측과 2차 측의 기준 전위를 일치시키거나 1차 측과 2차 측의 격리 상태를 유지할 필요가 없는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전자레인지의 전원 장치의 회로 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지에 포함되는 전원 공급 모듈의 회로 구성을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 모듈의 제어부가 동작 전압 또는 동작 전류의 파형에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 모듈의 제어부가 스위칭 신호 생성부에 의해서 출력되는 스위칭 신호에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지의 부분 사시도이다. 또한 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지(100)는 본체(102)를 포함한다. 본체(102)의 전면부에는 조리창(104)이 부착된 도어(106)가 개폐 가능하게 결합되고, 본체(102)의 전면 일측부에는 조작패널(108)이 결합된다.
본체(102)와 결합되는 도어(106)는 조리실(134)를 개폐한다. 도면에서는 도시하지 않았지만 도어(106) 내부에는 마이크로웨이브의 차폐를 위한 도어 쵸크(미도시)가 배치될 수 있다.
조작패널(108)은 조리기기의 운전을 조작하는 조작부(107)와, 조리기기의 동작 등을 표시하는 표시부(105)를 포함한다. 사용자는 조작부(107)를 이용하여 조리실(134) 내의 음식물을 조리하고자 하는 시간, 즉 조리 시간을 설정할 수 있다. 또한 사용자는 조작부(107)를 이용하여 조리 시간 동안 전자레인지(100)가 유지해야 하는 출력 전력을 설정할 수 있다. 사용자는 자신이 설정하고자 하는 전자레인지(100)의 조리 시간 및 출력 전력을 표시부(105)를 통해서 확인할 수 있다. 또한 표시부(105)에는 전자레인지(100)가 작동하는 동안 남은 조리 시간이 표시될 수 있다.
본체(102)의 내부에는 가열 대상(140), 예를 들어 음식물이 수용되어 마이크로웨이브에 의해 조리가 이루어질 수 있도록 소정 크기의 수용공간을 가지는 조리실(134)이 구비된다.
또한 조리실(134)의 외측면에는 마이크로웨이브를 발생시키기 위한 마이크로웨이브 생성부(110)가 설치된다. 마이크로웨이브 생성부(110)의 출력부측에는 마이크로웨이브 생성부(110)에서 발생되는 마이크로웨이브를 조리실(134)의 내측으로 안내하기 위한 마이크로웨이브 전송부(112)가 배치된다.
마이크로웨이브 생성부(110)는 마그네트론을 구비할 수 있다. 마그네트론은 고주파의 마이크로웨이브를 생성하여 출력할 수 있다.
마이크로웨이브 전송부(112)는 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성되어 출력된 마이크로웨이브를 조리실(134)로 전송한다. 본 발명의 일 실시예에서, 마이크로웨이브 전송부(112)는 도파관(waveguide) 또는 동축 선로를 구비할 수 있다. 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 송출하기 위해, 마이크로웨이브 전송부(112)와 마이크로웨이브 생성부(110) 사이에는 도면과 같이 피더(142)가 연결될 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 전송부(112)는 도면과 같이 조리실(134) 내로 개구부(145)를 통해 개구된 형태로 구현이 가능하나, 이에 한정되지 않고, 단부에 안테나(antenna)가 결합되는 것도 가능하다.
개구부(145)는 슬롯 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 마이크로웨이브는 개구부(145) 또는 안테나를 통해 조리실(134)로 방출된다.
한편, 도면에서는 하나의 개구부(145)가 조리실(134) 상측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나 개구부(145)가 조리실(134)의 하측 또는 측부에 배치되는 것도 가능하며, 복수의 개구부가 배치되는 것도 가능하다. 개구부(145) 대신에 안테나를 통해 결합되는 경우도 마찬가지이다.
다시 도면을 참조하면, 마이크로웨이브 생성부(110)의 하측에는 마이크로웨이브 생성부(110)에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈(200)이 구비된다.
전원 공급 모듈(200)은 조리기기(100)에 입력되는 전원을 고압으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급할 수 있다. 이를 위해, 전원 공급 모듈(200)은 하나 이상의 스위칭 소자에 의한 스위칭 동작에 의하여 생성되는 고출력 전압을 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 인버터부 및 고전압 변압기를 구비할 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 생성부(110)의 주변에는 마이크로웨이브 생성부(110)를 냉각하기 위한 냉각팬(미도시)이 설치될 수 있다.
또한 도면에는 도시되지 않았지만, 조리실(134) 내의 공진 모드 변환을 위한 공진 모드 변환부(미도시)가 배치될 수 있다. 공진 모드 변환부(미도시)의 예로는 스터러(stirrer), 회전 테이블, 슬라이딩 테이블 등을 들 수 있다. 이 중 회전 테이블과 슬라이딩 테이블은 조리실(134)의 하부에 배치될 수 있으며, 스터러는 조리실의 하부, 측면, 상부 등 다양한 위치에 배치될 수 있다.
전술한 마이크로웨이브를 이용한 전자레인지(100)는 사용자가 도어(106)를 열고 가열 대상(140)을 조리실(134) 내에 넣은 후 도어(106)를 닫은 상태에서 조작패널(108), 특히 조작부(107)를 조작하여 원하는 조리 시간 및 출력 전력을 선택하고 조리 선택 버튼(미도시)과 시작 버튼(미도시)을 누르면 동작하게 된다.
이 때 전자레인지(100) 내의 전원 공급 모듈(200)은 입력된 교류 전원을 고압의 직류 전원으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하고, 마이크로웨이브 생성부(110)는 사용자가 원하는 출력에 해당하는 마이크로웨이브를 생성하여 출력한다. 또한 마이크로웨이브 전송부(112)는 생성된 마이크로웨이브를 전송하여 조리실(134)로 방출한다. 이에 따라 조리실(134) 내부에 있는 가열 대상(140), 예를 들어 음식물이 가열된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자레인지에 포함되는 전원 공급 모듈의 회로 구성을 나타낸다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 모듈은 정류부(404), 평활화부(406), 인버터부(408), 마그네트론 구동부(410), 제어부(416), 스위칭 신호 생성부(418)를 포함한다.
정류부(404)는 외부 전원(402)으로부터 공급되는 교류 전원을 정류하여 출력한다. 정류부(404)는 정류 동작을 위한 하나 이상의 다이오드(D1, D2, D3, D4)를 포함한다. 실시예에 따라서는 스위칭 소자를 구비하는 컨버터 회로가 정류부(404) 대신에 사용될 수도 있다. 본 발명에서는 정류부(404)에 의해 정류되어 출력되는 전압을 동작 전압(Vp)으로 지칭한다.
평활화부(406)는 정류부(404)와 연결되어 정류부(404)로부터 출력되는 동작 전압을 평활화한다. 평활화부(406)는 평활화 동작을 수행하는 직류 링크 커패시터(C1)를 포함한다. 본 발명에서는 평활화부(406)에 의해서 평활화되어 출력되는 직류 전류를 동작 전류(Ip)로 지칭한다.
인버터부(408)는 스위칭 소자(ST)에 의한 스위칭 동작을 통해서 평활화부(406)로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환한다. 인버터부(408)는 스위칭 동작을 수행하기 위한 하나 이상의 스위칭 소자(ST)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자(ST)에는 커패시터(C2)가 연결된다.
스위칭 소자(ST)는 스위칭 신호 생성부(418)에 의해서 생성되는 스위칭 신호(SS)에 의해서 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 이와 같은 스위칭 소자(ST)의 턴 온 및 턴 오프 동작을 스위칭 동작이라 한다. 스위칭 소자(ST)의 동작 주파수 및 스위칭 신호(SS)의 듀티 비(Duty Ratio)는 제어부(416)에 의해서 스위칭 신호 생성부(418)로 공급되는 전류 지령치(Ic)에 의해서 결정된다.
마그네트론 구동부(410)는 인버터부(408)로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 마그네트론(414)에 전달한다. 마그네트론 구동부(410)에 포함된 고전압 변압기(412)는 인버터부(408)로부터 출력되는 교류 전압을 미리 정해진 주파수를 갖는 고주파 전압으로 변환할 수 있다.
마그네트론(414)은 자기장을 이용한 진공관으로서, 마그네트론 구동부(410)에 의해서 전달되는 고주파 전압을 이용하여 극초단파, 즉 마이크로웨이브를 출력한다. 마그네트론(414)은 양극, 음극, 그리드를 갖는 2극 진공관으로 구성될 수 있다.
스위칭 신호 생성부(418)는 인버터부(408)에 포함되는 스위칭 소자(ST)의 스위칭 동작을 위한 스위칭 신호(SS)를 출력한다. 스위칭 신호 생성부(418)는 제어부(416)로부터 제공되는 전류 지령치(Ic)에 따라서 스위칭 신호(SS)를 생성한다.
제어부(416)는 사용자가 설정한 출력 전력에 대응되는 전류 지령치(Ic)를 생성하여 스위칭 신호 생성부(418)에 제공한다. 스위칭 신호 생성부(418)는 스위칭 신호 생성부(418)는 제어부(416)로부터 제공되는 전류 지령치(Ic)에 따라서 스위칭 신호(SS)를 생성한다. 스위칭 신호 생성부(418)에 의해서 인가되는 스위칭 신호(SS)에 의한 스위칭 소자(ST)의 스위칭 동작에 의해서 마그네트론 구동부(410)에 교류 전압이 공급되고, 마그네트론 구동부(410)에 의해서 변환된 고주파 전압에 의해서 마그네트론(414)은 사용자가 설정한 출력 전력에 대응되는 마이크로웨이브를 출력한다.
한편, 제어부(416)는 전압 센서(420)에 의해서 측정되는 동작 전압(Vp) 또는 전류 센서(Ic)에 의해서 측정되는 동작 전류(Ip) 중 적어도 하나에 기초하여 전류 지령치(Ic)를 조절할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 동작 전압(Vp)은 정류부(404)에 의해서 정류된 전압의 크기를 나타내며 서로 직렬로 연결된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 연결점에서 측정된다. 또한 동작 전류(Ip)는 평활화부(406)에 의해서 평활화된 전류의 크기를 나타내며 제3 저항(R3)의 양단에서 측정된다.
제어부(416)는 사용자의 조작에 따라서 전자레인지가 동작 중일 때, 전압 센서(420)에 의해서 측정되는 동작 전압(Vp) 또는 전류 센서(Ic)에 의해서 측정되는 동작 전류(Ip)를 미리 정해진 기준값과 비교함으로써 전자레인지가 정상적으로 동작 중인지 여부를 확인하고, 필요한 경우 전류 지령치(Ic)를 조절하여 스위칭 신호 생성부(418)에 의해서 출력되는 스위칭 신호(SS)의 동작 주파수나 듀티 비를 조절할 수 있다.
특히 본 발명의 일 실시예에서, 제어부(416)는 동작 전압(Vp), 동작 전류(Ic), 스위칭 신호(SS) 중 적어도 하나에 기초하여 마그네트론(414)이 모딩 상태인지 여부를 판별한다. 동작 전압(Vp), 동작 전류(Ic), 스위칭 신호(SS) 중 적어도 하나에 기초하여 제어부(416)가 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별하는 구체적인 과정은 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
이처럼 본 발명에 따른 전자레인지의 전원 공급 모듈은 전압 센서(420), 전류 센서(422), 스위칭 신호 생성부(418)와 같이 종래 전자레인지의 정상적인 동작을 위해서 필요한 필수적인 구성 요소들을 이용하여 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별할 수 있으므로 종래에 비해 간단한 회로 구성을 가질 수 있고 제조 비용을 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(416)는 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별될 경우, 스위칭 신호 생성부(418)가 미리 정해진 모딩 회피용 스위칭 신호를 출력하도록 하는 전류 지령치(Ic)를 스위칭 신호 생성부(418)에 제공한다. 여기서 모딩 회피용 스위칭 신호는 마그네트론(414)이 일시적으로 또는 영구적으로 모딩 상태를 벗어날 수 있는 고주파 전압에 대응되는 교류 전력이 스위칭 소자(ST)에 의해서 제공되도록 하기 위한 스위칭 신호를 의미한다. 이와 같은 모딩 회피용 스위칭 신호는 실험적으로 결정될 수 있으며, 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이와 같이 마그네트론(414)의 모딩이 감지되면 제어부(416)는 마그네트론(414)이 모딩 회피 동작을 수행하도록 제어하는 동시에 표시부(105)를 통해 이상 상태를 알리는 메시지를 표시하거나 알람을 발생시킴으로써 전자레인지의 이상 동작을 최소화하고 마그네트론(414)의 수리 또는 교체를 유도할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(416)는 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별되면 전류 지령치(Ic)의 제공을 중단함으로써 스위칭 신호 생성부(418)의 동작을 중단시킨다. 이에 따라서 마그네트론(414)에는 고주파 전압이 인가되지 않으므로 마그네트론(414)의 동작이 중단된다. 마그네트론(414)의 모딩 상태가 지속되면 출력이 불안정해지고 마그네트론(414)의 수명 단축이 가속화되므로, 마그네트론(414)의 모딩이 감지되면 마그네트론(414)의 동작을 바로 중단시킬 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 전자레인지의 전원 공급 모듈은 고전압 변압기(412)를 기준으로 1차 측에 구비된 구성 요소들을 이용하여 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별하고, 판별 결과에 따라서 1차 측에서 마그네트론(414)의 후속 동작을 제어하므로 종래와 같이 마그네트론의 모딩 판별 및 판별 후 제어 과정에서 1차 측과 2차 측의 기준 전위를 일치시키거나 1차 측과 2차 측의 격리 상태를 유지할 필요가 없는 장점이 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 제어부(416)가 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별하는 방법에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 모듈의 제어부가 동작 전압 또는 동작 전류의 파형에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6에서 (a)는 마그네트론(414)이 정상적으로 동작할 때, 다시 말해서 마그네트론(414)이 모딩 상태가 아닐 때 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형을 나타낸다. 본 발명에서는 (a)와 같은 파형을 기준 파형으로 지칭한다. 도 5 및 도 6에는 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형이 정현파 형태로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시로서 실시예에 따라서 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형의 형태는 달라질 수 있다.
또한 도 5 및 도 6에서 (b), (c), (d)는 각각 마그네트론(414)이 모딩 상태일 때 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형을 나타낸다. 도 5 및 도 6에 도시된 마그네트론(414)이 모딩 상태일 때 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형((b), (c), (d))는 단지 예시일 뿐이며, 마그네트론(414)이 모딩 상태일 때 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 파형은 실시예에 따라서 다양하게 나타날 수 있다.
먼저 도 5를 참조하면, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 확인된 동작 전압(Vp)의 파형 또는 동작 전류(Ic)의 파형이 기준 파형((a))과 일치하지 않으면 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다. 즉, 제어부(416)는 마그네트론(414)의 동작 중에 측정되는 동작 전압(Vp)의 파형 또는 동작 전류(Ic)의 파형이 도 5의 (b), (c), (d)와 같이 기준 파형((a))과 일치하지 않는 것으로 확인되면 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별한다. 여기서 검출 주기(RP)는 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)를 측정하는 단위 시간을 의미하며, 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 확인된 동작 전압(Vp)의 파형 또는 동작 전류(Ic)의 파형이 기준 파형((a))과 일치하지 않는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수(예컨대, 3회)와 일치할 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다. 이처럼 기준 횟수에 기초하여 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별함으로써 모딩이 아닌 다른 원인으로 인하여 동작 전압(Vp)의 파형 또는 동작 전류(Ic)의 파형이 일시적으로 기준 파형((a))과 일치하지 않을 때 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 잘못 판별되는 상황을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)가 미리 정해진 최고 기준값(RM)을 초과할 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다. 예컨대 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)가 최고 기준값(RM)을 초과하면 제어부(416)는 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)가 미리 정해진 최고 기준값(RM)을 초과하는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다. 이는 모딩이 아닌 다른 원인으로 인하여 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)가 일시적으로 최고 기준값(RM)을 초과할 때 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 잘못 판별되는 상황을 방지하기 위함이다.
또한 본 발명의 다른 실시예에서, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 동작 전압(Vp)의 기울기 변화 패턴 또는 동작 전류(Ic)의 기울기 변화 패턴이 미리 정해진 기준 패턴과 일치하지 않을 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다.
본 발명에서는 미리 정해진 각각의 측정 시점에서의 기울기 값의 변화 또는 기울기 값의 부호 변화를 기울기 변화 패턴으로 정의한다. 예를 들어 도 6을 참조하면, 마그네트론(414)이 모딩 상태가 아닐 때((a)) 미리 정해진 측정 시점(t1) 내지 측정 시점(t5)에서 각각 측정된 기울기는 다음과 같다.
t1: +2.5 / t2: +2.0 / t3: 0 / t4: -2.0 / t5: -2.5
제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 동작 전압(Vp)의 기울기 변화 패턴 또는 동작 전류(Ic)의 기울기 변화 패턴을 위와 같은 기준 패턴과 비교하여 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별한다. 예를 들어 도 6에서 마그네트론(414)이 모딩 상태일 때((b), (c), (d)) 측정 시점(t1) 내지 측정 시점(t5)에서 각각 측정된 기울기는 다음과 같이 나타난다.
(b) - t1: +3.0 / t2: +1.8 / t3: +3.5 / t4: -4.0 / t5: -3.0
(c) - t1: +2.0 / t2: -2.0 / t3: +4.9 / t4: -2.5 / t5: -3.7
(d) - t1: +2.5 / t2: -1.3 / t3: 0 / t4: -2.0 / t5: 0
이처럼 (b), (c), (d)의 파형을 통해 측정 시점(t1) 내지 측정 시점(t5)에서 측정된 기울기 변화 패턴이 기준 패턴과 상이하므로, 제어부(416)는 (b), (c), (d)와 같은 파형을 갖는 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)가 나타날 경우 각각 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부(416)는 미리 정해진 검출 주기(RP) 동안 동작 전압(Vp)의 기울기 변화 패턴 또는 동작 전류(Ic)의 기울기 변화 패턴이 미리 정해진 기준 패턴과 일치하지 않는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다. 이는 모딩이 아닌 다른 원인으로 인하여 동작 전압(Vp)의 기울기 변화 패턴 또는 동작 전류(Ic)의 기울기 변화 패턴이 미리 정해진 기준 패턴과 일치하지 않을 때 때 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 잘못 판별되는 상황을 방지하기 위함이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어부(416)는 마그네트론(414)이 모딩 상태일 때 나타나는 동작 전압(Vp) 또는 동작 전류(Ic)의 변화에 기초하여 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별할 수 있다.
또한 제어부(416)는 실시예에 따라서 앞서 설명된 방법들, 즉 파형 비교, 최고 기준값과의 비교, 기울기 변화 패턴 비교 중 적어도 하나를 기초로 마그네트론(414)의 모딩 상태를 판별할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 모듈의 제어부가 스위칭 신호 생성부에 의해서 출력되는 스위칭 신호에 기초하여 마그네트론의 모딩 여부를 판별하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서 (a)는 마그네트론(414)이 정상적으로 동작할 때, 즉 모딩 상태가 아닐 때 스위칭 신호 생성부(418)에 의해서 생성되어 스위칭 소자(ST)로 공급되는 스위칭 신호(SS)의 파형을 나타낸다. (a)와 같은 스위칭 신호(SS)는 제어부(416)에 의해서 생성되어 스위칭 신호 생성부(418)로 제공되는 전류 지령치(Ic)와 대응되는 것이다.
그러나 마그네트론(414)이 모딩 상태로 전환되면 도 7의 (b)와 같이 스위칭 신호(SS)의 동작 주파수가 전류 지령치(Ic)에 의해서 정의된 동작 주파수와 일치하지 않는 구간(P1)이 나타날 수 있다. 또한 마그네트론(414)이 모딩 상태로 전환되면 도 7의 (c)와 같이 스위칭 신호(SS)의 듀티 비가 전류 지령치(Ic)에 의해서 정의된 듀티 비와 일치하지 않는 구간(P2)이 나타날 수 있다.
이에 따라 제어부(416)는 마그네트론(414)이 동작 중일 때 스위칭 신호 생성부(418)에 의해서 생성되어 스위칭 소자(ST)로 공급되는 스위칭 신호(SS)의 동작 주파수에 따른 파형이나 듀티 비가 제어부(416)에 의해서 제공되는 전류 지령치(Ic)와 대응되는지 여부, 즉 기준 신호(예컨대, (a))의 파형이나 듀티 비와 일치하지 않으면 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다.
또한 제어부(416)는 도 5 내지 도 7을 통해 설명된 동작 전압(Vp), 동작 전류(Ip), 스위칭 신호(SS) 중 적어도 하나에 기초하여 마그네트론(414)의 모딩 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어 제어부(416)는 동작 전압(Vp)의 파형이 기준 파형과 일치하지 않으면서 스위칭 신호(SS)의 듀티 비가 제어부(416)에 의해서 제공되는 전류 지령치(Ic)와 대응되지 않을 경우 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별할 수 있다.
이상과 같은 과정을 통해서 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별될 경우, 제어부(416)는 스위칭 신호 생성부(418)가 미리 정해진 모딩 회피용 스위칭 신호를 출력하도록 하는 전류 지령치(Ic)를 스위칭 신호 생성부(418)에 제공한다. 또 다른 실시예에서, 마그네트론(414)이 모딩 상태인 것으로 판별되면 제어부(416)는 전류 지령치(Ic)의 제공을 중단함으로써 스위칭 신호 생성부(418)의 동작을 중단시킨다. 이에 따라서 마그네트론(414)에는 고주파 전압이 인가되지 않으므로 마그네트론(414)의 동작이 중단된다.
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.

Claims (11)

  1. 외부 전원으로부터 입력되는 교류 전원을 정류하여 동작 전압을 출력하는 정류부;
    상기 동작 전압을 평활화하여 직류 전류를 생성하는 평활화부;
    스위칭 동작을 통해서 상기 평활화부로부터 출력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터부;
    상기 인버터부로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 마그네트론에 전달하는 마그네트론 구동부;
    상기 스위칭 동작을 위한 스위칭 신호를 상기 인버터부에 공급하는 스위칭 신호 생성부; 및
    상기 스위칭 신호 생성부에 상기 스위칭 신호의 생성을 위한 전류 지령치를 제공하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 정류부에 의해 출력되는 동작 전압, 상기 평활화부에 의해 출력되는 동작 전류, 상기 스위칭 신호 생성부에 의해 출력되는 상기 스위칭 신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 마그네트론이 모딩 상태인지 여부를 판별하고,
    상기 제어부는
    상기 스위칭 신호의 파형 또는 듀티 비가 상기 스위칭 신호 생성부에 제공되는 전류 지령치와 대응되지 않을 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안의 상기 동작 전압의 파형 또는 상기 동작 전류의 파형이 미리 정해진 기준 파형과 일치하지 않으면 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안의 상기 동작 전압의 파형 또는 상기 동작 전류의 파형이 미리 정해진 기준 파형과 일치하지 않는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안 상기 동작 전압 또는 상기 동작 전류가 미리 정해진 최고 기준값을 초과할 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안 상기 동작 전압 또는 상기 동작 전류가 미리 정해진 최고 기준값을 초과하는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안 상기 동작 전압의 기울기 변화 패턴 또는 상기 동작 전류의 기울기 변화 패턴이 미리 정해진 기준 패턴과 일치하지 않을 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 정해진 검출 주기 동안 상기 동작 전압의 기울기 변화 패턴 또는 상기 동작 전류의 기울기 변화 패턴이 미리 정해진 기준 패턴과 일치하지 않는 횟수가 미리 정해진 기준 횟수와 일치할 경우 상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별되면 상기 스위칭 신호 생성부가 미리 정해진 모딩 회피용 스위칭 신호를 출력하도록 하는 전류 지령치를 상기 스위칭 신호 생성부에 제공하는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 마그네트론이 모딩 상태인 것으로 판별되면 상기 스위칭 신호 생성부의 동작을 중단시키는
    전자레인지의 전원 공급 모듈.
  11. 내부에는 조리실이 형성되고 상기 조리실을 차폐하거나 개방하기 위한 도어가 결합되는 본체;
    마그네트론을 이용하여 마이크로웨이브를 생성하는 마이크로웨이브 생성부;
    상기 마이크로웨이브를 상기 조리실로 전송하는 마이크로웨이브 전송부; 및
    상기 마이크로웨이브 생성부에 전원을 공급하는 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전원 공급 모듈을
    포함하는 전자레인지.
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