KR20010028450A - 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로 - Google Patents

교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로 Download PDF

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Abstract

교류/직류 전자렌지는 교류/직류전압 변환부를 포함한다. 상기 교류/직류 변환부는 직류전압을 입력하여 교류전압을 출력한다. 고압트랜스포머는 일차측 코일 및 이차측 코일을 가지며, 상기 일차측 코일을 통하여 상기 교류전압을 입력하고, 이차측 코일에 교류의 고전압을 유기시킨다. 또한, 캐퍼시터는 상기 이차측 코일과 병렬로 연결되어 인덕턴스/캐퍼시턴스(LC) 공진회로를 형성시킨다. 상기 고압트랜스포머의 이차측 코일에 저용량의 캐퍼시터를 병렬로 연결함으로서 고압트랜스포머의 일차측에 역서지 전압이 유기되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.

Description

교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로 {Magnetron driving circuit for an AC/DC microwave oven}
본 발명은 교류/직류 전자렌지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역서지 전압의 발생을 방지할 수 있는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로, 전자렌지는 마이크로파를 이용하여 음식물을 조리하는 장치로서, 고압트랜스(high voltage transformer) 및 마그네트론(magnetron)이 구비된다. 고압트랜스는 일반전압을 고전압으로 승압시키고, 마그네트론은 이 고전압으로 구동되어 소정주파수의 마이크로파를 발진시킨다. 이 마이크로파는 조리물의 분자를 진동시키며, 이때 발생하는 마찰열에 의하여 조리물이 조리된다.
이러한 전자렌지에는 교류전원(AC)으로만 구동되는 AC 전자렌지로서 일반적인 전자렌지와, 교류전원(AC) 및 직류전원(DC)으로 구동되는 AC/DC 전자렌지가 있다. AC/DC 전자렌지에는 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환시키는 인버터가 사용된다.
도 1은 종래의 AC/DC 겸용 전자렌지의 마그네트론을 구동시키기 위한 회로이다. 도 1에 도시된 바와 같이, AC/DC 전자렌지는 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환시키기 위한 회전형 인버터(100)를 포함한다. 상기 회전형 인버터(100)는 커뮤테이터(130)와, 커뮤테이터(130)의 외주면의 사방에 접촉되는 각각의 브러시(121 내지 124)를 갖는다. 참조부호 RY1 및 RY2는 제 1 및 제 2릴레이를 나타낸다.
알려진 바와 같이, 도 1의 교류/직류 겸용 전자렌지에 있어서, 직류전원(DC)으로 전자렌지가 작동되는 동안에, 제 1 및 제 2 릴레이(RY1)(RY2)는 온 상태이고, 회전형 인버터(100)의 컴뮤테이터(130)는 회전되어 도 2에 도시된 바와 같은 교류전원를 발생시킨다. 이러한 교류전원은 고압트랜스포머(HVT)의 일차측 코일에서 이차측 코일로 전달되어 고전압으로 마그네트론(MGT)을 구동시키게 된다. 도 1의 마그네트론(MGT) 구동회로에서는 회전형 인버터(100)로부터의 교류전원이 고압트랜스포머(HVT)에 인가되면 고압트랜스포머(HVT)의 이차측 코일에 연결된 고압캐퍼시터(HVC)가 순간적으로 단락되어 일차측 코일에 역서지(surge)전압이 발생한다. 이러한 역서지(surge)전압에 의한 인러시전류는 회전형 인버터(100)의 브러시와 커뮤테이터 사이에 스파크를 발생시킨다. 도 3는 도 1의 마그네트론 구동회로에서 발생되는 역서지 전압을 보여주기 위한 도면이다. 참조부호 RS는 역서지(surge)전압을 나타낸다. 역서지전압(RS)는 정상적인 교류전압에 비하여 상대적으로 큰 전압임을 알 수 있다.
또한, 고압캐퍼시터(HVC)가 정상적으로 충전된 후에도 매 반주기마다 이차측 코일의 전기 에너지가 일차측 코일로 역으로 유기된다. 이렇게 역으로 유기되는 전기 에너지는 회전형 인버터의 브러시와 커뮤테이터 사이에 스파크를 발생시킨다.
도 7은 종래의 직류전용 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면이다. 도 7에서, 참조부호 DSW는 전자렌지의 도어 스위치를 나타내며, VFC는 전압/주파수 변환기, FET1 및 FET2는 각각 전계 효과 트랜지스터를, R1 내지 R6는 저항을, DC는 밧데리와 같은 직류전원을 나타낸다. 또한, 참조부호 HVT, HVC, 그리고 HVD는 각각 고압 트랜스포머, 고압 캐퍼시터, 고압 다이오드를 나타내고, 참조부호 MGT는 마그네트론을 나타낸다. 상기 전계효과 트랜지스터(FET1)(FET2)는 푸쉬풀회로를 형성한다.
상기와 같은 구성을 갖는 직류 전용 전자렌지의 작동을 설명하면 다음과 같다. 즉, 전자렌지의 도어가 닫히거나 열릴 때 상기 전자렌지의 도어 스위치(DSW)는 온되거나 오프된다. 상기 전자렌지의 도어 스위치(DSW)가 온되면, 상기 전압/주파수 변환기(VFC)에 동작전원이 공급된다. 이때, 상기 전압/주파수 변환기(VFC)는 전압에 따라 일정한 주파수를 발생시킨다. 발생된 주파수는 각각 저항(R1)(R2)를 거쳐 전계효과트랜지스터(FET1)(FET2)에 공급된다. 이에 따라, 상기 전계효과트랜지스터(FET1)(FET2)는 교대로 온/오프를 반복한다. 이때, 직류전압(DC), 예를 들어 차량의 밧데리의 전압, 이 상기 고압트랜스포머(HVT)의 일차측 코일에 인가되는 방향은 화살표(I)(II)의 방향과 같다. 이러한 직류전압(DC)의 일차측 코일에로의 인가는 상기 고압캐퍼시터(HVC)를 순간적으로 단락시켜 고압트랜스포머(HVT)의 이차측에 높은 전기에너지를 유기시킨다. 즉, 도 7의 종래의 직류전용 전자렌지의 마그네트론 구동회로에서도 도 3과 같은 역서지 전압이 나타난다. 이러한 역서지전압은 다시 고압트랜스포머(HVT)의 일차측에 전달되어 상기 전계효과트랜지스터(FET1)(FET2)를 파괴시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로에 있어서는 역서지에 의하여 브러시와 커뮤테이터 사이에 스파크가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 역서지전압을 방지할 수 있는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 종래의 교류/직류 겸용 전자렌지의 마그네트론을 구동시키기 위한 회로도.
도 2는 도 1의 회전형 인버터로부터 발생되는 교류전압의 파형도.
도 3는 도 1의 마그네트론 구동회로에서 발생되는 역서지 전압을 보여주기 위한 도면.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면.
도 5는 도 4의 마그네트론 구동회로의 회전형 인버터에 의해 발생되는 교류전원을 보인 파형도.
도 6은 도 4의 마그네트론 구동회로에서 발생되는 역서지 전압을 보여주기 위한 도면.
도 7은 종래의 직류전용 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 직류 전용 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 회전형 인버터 121 내지 124 : 브러시
130 : 커뮤테이터 DSW : 전자렌지의 도어 스위치
FET1, FET2 : 제 1, 제 2 전계효과트랜지스터
HVC : 고압 캐퍼시터 HVD : 고압 다이오드
HVT : 고압트랜스포머 MGT : 마그네트론
R1 내지 R6 : 저항 RY1, RY2 : 제 1, 제 2릴레이
VFC : 전압/주파수 변환기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로는, 직류전압을 입력하여 교류전압을 출력하는 직류/교류전압 변환부; 일차측 코일 및 이차측 코일을 가지며, 상기 일차측 코일을 통하여 상기 교류전압을 입력하여 이차측 코일에 교류의 고전압을 유기하기 위한 고압 트랜스포머; 그리고 인덕턴스/캐퍼시턴스(LC) 공진회로가 형성되도록 상기 이차측 코일과 병렬로 연결되는 캐퍼시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 직류/교류전압 변환부는 회전형 인버터이며, 상기 직류/교류전압 변환부는 입력된 전압에 대응하여 일정한 주파수의 전압펄스를 발생시키기 위한 전압/주파수 변환부; 그리고 상기 전압펄스에 대응하여 서로 교대로 온/오프 작동되어 방향을 바꿔 상기 고압 트랜스포머의 일차측 코일에 직류전압을 인가하기 위한 푸쉬풀회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 푸쉬풀회로의 온/오프 작동은 전계효과트랜지스터에 의하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 적용하여 설명한다.
도 4은 본 발명의 제 1실시예에 따른 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면이다. 도 4에서, 참조부호 100 및 130은 각각 회전형 인버터 및 커뮤테이터를 나타낸다. 참조부호 121 내지 124는 브러시를 나타낸다. 참조부호 RY1, RY2, HVC, HVD, HVT, 그리고 MGT는 상기와 같이 제 1릴레이, 제 2릴레이, 고압캐퍼시터, 고압다이오드, 고압트랜스포머, 그리고 마그네트론을 각각 나타낸다. 또한, 참조부호 C는 캐퍼시터를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐퍼시터(C)는 고압트랜스포머(HVT)의 2차측 코일에 대하여 병렬로 연결되어 LC 공진회로를 구성한다. 또한, 상기 캐퍼시터(C)의 용량은 상기 고압캐퍼시터(HVC)의 용량의 1/3 정도이다. 도 5는 도 4의 마그네트론 구동회로의 회전형 인버터에 의해 발생되는 교류전원을 보인 파형도이다.
도 3의 마그네트론 구동회로를 설명하면 다음과 같다. 즉, 제 1 및 제 2릴레이가 온되고, 회전형 인버터(100)의 커뮤테이터(130)가 회전하여 도 5와 같은 교류전원이 발생된다. 이러한 교류전원은 고압트랜스포머(HVT)의 일차측 코일을 통하여 이차측 코일에 전달된다. 이차측 코일에서는 상기 마그네트론(MGT)을 구동하기에 충분한 고전압이 유기된다. 이때, 상기 고압캐퍼시터(HVC)에 비하여 상대적으로 용량이 적은 캐퍼시터(C)가 순간적으로 단락상태로 되어 순간적으로 발생된 전기 에너지를 LC 공진회로에 저장하게 된다. 이러한 전기 에너지의 LC 공진회로에의 저장은 이차측 코일의 전기 에너지를 일차측 코일로 전달되는 것을 감소시킨다. 도 6은 도 4의 마그네트론 구동회로에서 발생되는 역서지 전압을 보여주기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 고압트랜스포머(HVT)의 이차측 코일에서 일차측으로 유기되는 전기 에너지가 상당히 감소된 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 직류 전용 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 보인 도면이다. 도 7 및 도 8에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 참조부호 C는 캐퍼시터를 나타낸다. 상기 캐퍼시터(C)는 상기 고압트랜스포머(HVT)의 이차측 코일과 병렬로 연결되어 LC 공지회로를 형성한다. 도 8의 일차측의 작동은 도 7에서 설명한 바와 같으므로 상세한 설명이 생략된다. 간략하게 설명하면, 상기 전자렌지의 도어가 닫힐 때, 상기 전자렌지의 도어 스위치(DSW)가 온되어 상기 전압/주파수 변환기(VFC)에 동작 전원이 인가된다. 상기 동작전원이 인가됨에 따라, 상기 전압/주파수 변환기(VFC)는 일정한 전압 펄스를 발생시킨다. 발생된 펄스 전압은 상기 전계효과트랜지스터(FET1)(FET2)에 교대로 인가된다. 이에 따라, 상기 화살표 방향(I)(II)으로 전압이 교대로 상기 고압트랜스포머(HVT)의 일차측 코일에 인가된다. 이때, 상기 고압트랜스포머(HVT)의 이차측의 캐퍼시터(C)가 순간적으로 단락되어 순간적으로 발생된 전기 에너지를 LC 공진회로에 저장하게 된다. 이러한 전기 에너지의 LC 공진회로에의 저장은 고압 트랜스포머(HVT)의 이차측의 전기 에너지를 일차측으로 전달되는 것을 감소시킨다. 따라서, 도 8의 직류 전용 전자렌지의 마그네드론 구동회로에서도,도 6에 도시된 바와 같이, 고압트랜스포머(HVT)의 이차측 코일에서 일차측으로 유기되는 전기 에너지가 상당히 감소된 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로에 있어서, 고압트랜스포머의 이차측 코일에 저용량의 캐퍼시터를 병렬로 연결함으로서 고압트랜스포머의 일차측에 역서지 전압이 유기되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.
이상에서는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로를 실시하기 위한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 직류전압을 입력하여 교류전압을 출력하는 직류/교류전압 변환부;
    일차측 코일 및 이차측 코일을 가지며, 상기 일차측 코일을 통하여 상기 교류전압을 입력하여 이차측 코일에 교류의 고전압을 유기하기 위한 고압 트랜스포머; 그리고
    인덕턴스/캐퍼시턴스(LC) 공진회로가 형성되도록 상기 이차측 코일과 병렬로 연결되는 캐퍼시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 직류/교류전압 변환부는 회전형 인버터인 것을 특징으로 하는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 직류/교류전압 변환부는
    입력된 전압에 대응하여 일정한 주파수의 전압펄스를 발생시키기 위한 전압/주파수 변환부; 그리고
    상기 전압펄스에 대응하여 서로 교대로 온/오프 작동되어 방향을 바꿔 상기 고압 트랜스포머의 일차측 코일에 직류전압을 인가하기 위한 푸쉬풀회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 푸쉬풀회로의 온/오프 작동은 전계효과트랜지스터에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류/직류 전자렌지의 마그네트론 구동회로.
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