KR20010057183A - 인버터 전자레인지의 초기안정화회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터 전자레인지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트론의 초기 동작시 안정된 동작을 유지할 수 있도록 제어하는 초기안정화회로에 관한 것이다. 본 발명의 초기안정화회로는, 마그네트론의 비발진영역에서와 발진영역에서 인가되는 전압에 차별화가 이루어지도록 제어한다. 따라서 마그네트론의 비발진영역에서, 고전압으로 인한 마그네트론 및 고압 다이오드의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

인버터 전자레인지의 초기안정화회로{Initial stabilizing circuit in inverter microwave oven}
본 발명은 인버터 전자레인지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트론의초기 동작시 안정된 동작을 유지할 수 있도록 제어하는 초기안정화회로에 관한 것이다.
최근 전기밥솥, 공기조화기, 냉장고 등 대부분의 가전제품이 인버터 구동방식을 적용하므로서, 높은 에너지 사용 효율과 성능 향상 등을 꾀하고 있다. 이것은 전기밥솥, 공기조화기, 냉장고와 같은 생활의 편의 제품이 점차적으로 확대, 사용되면서 소비자들이 높은 에너지 사용 효율과, 성능 향상 및 사용에 편리한 가전제품을 요구하기 때문이다.
이러한 인버터 제어는 전자레인지에도 적용된다. 전자레인지는 전류의 공급에 의하여 마이크로웨이브를 발생시키고, 이러한 마이크로웨이브를 가열대상물에 조사하는 것에 의하여 가열대상물을 가열하는 장치이다. 따라서 상기 마이크로웨이브의 발생을 위하여 인버터 구동방식에 의한 전자레인지의 제어가 이루어지고 있는 것이다.
다음은 도 1을 참조하여 종래 인버터 전자레인지에 대해서 설명한다.
종래 인버터 전자레인지는, 입력되는 교류전원(10)을 정류하는 정류회로(15)와, 상기 정류회로(15)에서 정류된 전류는 인덕터(20)를 통해서 트랜스(25)의 일차측으로 인가되도록 한다. 상기 트랜스(25)의 이차측에는 마이크로웨이브를 발생하는 마그네트론(40)이 장착되고 있다. 즉, 상기 마그네트론(40)은 상기 트랜스(25)의 2차측에 유기된 전압에 의해서 구동되어, 마이크로웨이브를 발생한다.
상기 트랜스(25)의 일차측 전압은 파워 스위칭부(30)에 의해서 제어된다. 상기 파워 스위칭부(30)는, 마이크로컴퓨터(35)의 출력제어신호에 기초해서 인버터구동부(55)에서 발생한 PWM제어신호에 의해서 온/오프가 제어되어, 상기 트랜스(25)의 일차측 공급전압을 제어한다.
그리고 상기 마그네트론(40)에 흐르는 전류는 전류 트랜스(45)에 의해서 검출되고, 상기 검출된 전류는 정류회로(50)를 통해서 변환된 후 출력된다. 상기 전류 트랜스(45)에서 검출된 상기 마그네트론(40)에 흐르는 전류량신호는 마이크로컴퓨터(35)로 인가된다.
한편, 상기 마그네트론(40)은, 내부의 히터가 가열되어 열전자가 방출될 때까지는 마그네트론의 양극에 전류는 흐르지 않고, 상기 트랜스(25)로부터 고전압만 인가되는 상태가 된다. 이때의 상태를 비발진영역이라 하며, 상기 마그네트론(40)의 히터가 정상적으로 열전자를 방출하여, 고주파를 발생하기까지 소정시간(약 2초)의 시간이 소요된다.
즉, 히터에 의한 마그네트론(40)의 정상 발진이 이루어진 후에야 비로소 상기 마그네트론(40)의 양극에 전류가 흐르게 된다. 이때의 전류를 양극전류라 하며, 상기 양극전류의 곱과 양극전압의 곱이 마그네트론(40)에 인가되는 전력(P)이 된다. 상기 전력(P)에 마그네트론(40)의 효율이 곱해지면, 그 크기에 따라서 고주파가 발생되는 것이다.
따라서 상기 마그네트론(40)에 흐르는 전류는 상기 고주파의 출력에 대응되며, 상기 전류를 많이 흐르게 동작시키면 출력이 높아지고, 적게 흐르도록 동작시키면 고주파 출력이 낮아지게 된다.
즉, 상기 전류 트랜스(45)에서 검출된 전류량은 마이크로컴퓨터(35)에 인가되어져, 상기 마그네트론(40)에 흐르는 전류량을 제어하여, 발생되는 고주파 출력을 제어하는데 이용되는 것이다.
이와 같은 과정으로 동작되는 인버터 전자레인지의 마그네트론(40)은, 앞서 언급하고 있는 바와 같이 내부의 히터가 가열되어 열전자가 방출될 때까지 소정시간(약 2초)동안 정상발진을 하지 않는다. 따라서 이 시간동안 상기 마그네트론(40)의 양극에 전류는 흐르지 않고 고전압만 인가되고 있는 상태가 된다. 이와 같이, 상기 마그네트론(40)이 정상동작하기까지의 시간을 비발진영역이라고 한다.
그런데 종래의 인버터 전자레인지는, 마그네트론(40)을 구동시키고자 할때, 상기 비발진영역에서도 정상동작시와 동일한 온/오프 시간으로 상기 파워스위칭부(30)를 제어하였다. 따라서 종래의 인버터 전자레인지는, 상기 비발진영역동안에 정상동작영역보다 수 KV 이상 높은 과전압이 상기 마그네트론에 인가되는 상태가 되었다.
그러므로 종래의 인버터 전자레인지에서는 비발진영역동안에 상기 마그네트론(40)에 인가되는 과전압이 상기 마그네트론(40)과 상기 마그네트론(40)에 연결되고 있는 고압 다이오드에 손상을 입히게 되는 문제점이 발생되었다.
따라서 본 발명의 목적은 인버터 전자레인지의 초기 동작시에, 안정된 상태로 마그네트론의 발진을 제어할 수 있는 초기안정화회로를 제공함에 있다.
도 1은 인버터 전자레인지의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 초기안정화회로,
도 3은 본 발명에 따른 마그네트론의 동작과정에 따른 출력 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 교류전원 15,50 : 정류회로
20 : 인덕터 25 : 트랜스
30 : 파워스위칭부 35 : 마이크로컴퓨터
40 : 마그네트론 45 : 전류트랜스
100 : 신호전달부 110 : 구동회로
120 : 출력제어부 130 : 포토커플러
140,150 : 연산증폭기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는, 고주파 출력을 발생하는 마그네트론과; PWM 제어신호를 입력하여, 상기 마그네트론의 구동을 위한 출력제어신호를 발생하는 구동수단과; 설정되어 있는 시간동안, 상기 구동수단의 출력전압을 낮추는 출력제어수단을 포함하여 구성된다.
본 발명의 출력제어수단은, 입력되는 PWM제어신호가 설정된 기준신호보다 높게 되기까지 하이신호를 출력하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력에 의해서 상기 구동수단의 출력전압을 그라운드 전위로 흐르도록 제어하는 스위칭수단을 포함하여 구성된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 초기안정화회로에 대해서 설명한다.
본 발명의 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는 도 2에 도시되고 있다. 그리고 본 발명의 설명 중, 인버터 구동부(55)를 제외한 인버터 전자레인지의 다른 구성요소는, 도 1의 구성요소를 이용해서 설명한다.
본 발명의 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는, 마이크로컴퓨터(35)와 구동회로(110) 사이에서 전원분리되고, 상기 마이크로컴퓨터(35)의 출력신호인 PWM제어신호를 상기 구동회로(110) 측으로 전달하기 위한 신호전달부(100)를 포함한다.
상기 신호전달부(100)는, 마이크로컴퓨터(35)로부터 인가되는 PWM제어신호에 의해서 동작되는 포토커플러(130)에 의해서 구성된다. 상기 포토 커플러(130)는 상기 마이크로컴퓨터(35)와 구동회로(110) 사이에 전원분리를 수행한다. 즉, 상기마이크로컴퓨터(35)의 PWM제어신호를 광신호로 출력하고, 상기 광신호를 수광하여 전기적신호로 변환해서 상기 구동회로(110) 측으로 전달한다.
또한, 본 발명의 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는, 상기 신호전달부(100)의 전달신호를 받아서 파워스위칭부(30)의 출력제어전압을 발생하는 구동회로(110)를 포함한다.
상기 구동회로(110)는, 상기 마이크로컴퓨터(35)로부터 인가되는 PWM제어신호를 포토커플러(130)를 통해서 전달받는다. 상기 전달받은 PWM제어신호는 저항(R2,R3)과 콘덴서(C1)를 통해서 적분된 후, 연산증폭기(140)에 입력된다. 상기 연산증폭기(140)는, 출력을 피이드백하여 출력제어전압을 발생한다.
그리고 본 발명의 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는, 마그네트론(40)의 초기 구동시에 상기 구동회로(110)의 출력을 뮤트시키고, 상기 마그네트론(40)이 정상적으로 동작하면 상기 구동회로(110)가 정상적으로 출력제어전압을 출력할 수 있도록 제어하는 출력제어부(120)를 포함한다.
상기 출력제어부(120)는, 상기 포토커플러(130)의 출력을 반전단자로 입력하고 기준신호(V1)를 비반전단자로 입력하며, 출력을 저항(R6)을 통해서 피이드백하는 연산증폭기(150)와, 상기 연산증폭기(150)의 출력에 의해서 턴-온 되는 트랜지스터(Q)를 포함한다. 상기 트랜지스터(Q)는 베이스단자를 상기 연산증폭기(150)의 출력단에 연결하고, 에미터단자를 그라운드에 연결하며, 콜렉터단자를 상기 구동회로(110) 측의 연산증폭기(140)의 출력단에 연결하고 있다.
따라서 상기 트랜지스터(Q)가 턴-온 되었을때, 상기 구동회로(110) 측의 연산증폭기(140)의 대부분의 출력은 그라운드 전위로 흐르게 되므로서, 마그네트론(40)의 구동을 위한 파워스위칭부(30)에 인가되는 출력제어전압은 미약하게 된다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 초기안정화회로의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
사용자가 요리물을 전자레인지에 넣고, 조리시작키를 선택하면, 마이크로컴퓨터(35)에서 선택된 요리메뉴를 판단하고, 그에 따른 알고리즘에 따라서 가열을 시작한다.
이러한 제어동작에 따라서 마이크로컴퓨터(35)로부터 출력되는 PWM 제어신호는 포토커플러(130)를 통해서 구동회로(110)에 인가된다. 상기 구동회로(110)에 입력된 신호는 저항(R2,R3)과 콘덴서(C1)로 이루어진 적분회로를 통해서 연산증폭기(140)에 입력된다.
또한, 상기 마이크로컴퓨터(35)로부터 인가되는 PWM제어신호는 포토커플러(130)를 통해서 연산증폭기(150)의 반전단자에 인가된다.
한편, 마그네트론(40)의 가열초기에, 상기 연산증폭기(150)의 반전단자에 인가되는 전압은 상기 연산증폭기(150)의 기준신호(V1)보다 낮은 상태가 된다. 따라서 상기 연산증폭기(150)는 상기 반전단자의 입력신호가 기준신호(V1)보다 높아지기까지 계속해서 하이신호를 출력한다.
상기 연산증폭기(150)의 하이상태의 출력신호는 저항(R4,R5)에 의해서 분압된 후, 트랜지스터(Q)의 베이스단자에 인가된다. 이때, 상기 트랜지스터(Q)의 베이스단자에 인가되는 전압은, 트랜지스터의 동작전압보다 크기 때문에 상기 트랜지스터(Q)를 턴-온시킨다.
상기 트랜지스터(Q)가 턴-온되면, 상기 연산증폭기(140)에서 출력되는 대부분의 출력전압은 최종 출력단으로 인가되지 못하고, 상기 트랜지스터(Q)를 통해서 그라운드 전위로 흐르게 된다.
이때 파워스위칭부(30)에 인가되는 출력제어전압은 매우 낮은 상태가 되고, 이 출력제어전압에 의해서 동작되는 파워스위칭부(30)는, 정상동작시보다 낮은 듀티비로 온/오프 동작되어 상기 마그네트론(40) 측으로 정상동작시보다 낮은 전압을 인가한다.
즉, 상기 마그네트론(40)의 초기 구동시에, 상기 마그네트론 내의 히터가 충분히 가열되어 열전자가 안정적으로 방출될 때까지 상기 파워스위칭부(30)를 낮은 전압으로 제어한다. 이때 마그네트론(40)에 인가되는 전압은 낮은 상태가 된다.
다음, 상기 연산증폭기(150)의 반전단자에 인가되는 PWM제어신호가 기준신호(V1)보다 높아졌을때, 상기 연산증폭기(150)는 로우신호를 출력한다. 상기 연산증폭기(150)가 로우신호를 출력하면, 트랜지스터(Q)가 턴-오프 상태로 전환된다.
상기 트랜지스터(Q)가 턴-오프되면, 상기 연산증폭기(140)에서 출력되는 제어전압은 그대로 출력단으로 전송된다. 따라서 상기 포토커플러(130)를 통해서 상기 마이크로컴퓨터(35)에서 인가되는 PWM제어신호는, 상기 연산증폭기(140)에서 보상된 후 출력되어 파워스위칭부(30)의 온/오프를 제어하게 된다.
따라서 상기 파워스위칭부(30)는, 정상적인 동작시에 인가되는 출력제어전압에 의해서 듀티비가 제어되어, 상기 마그네트론(40)으로 고전압을 인가한다.
즉, 본 발명은, 초기동작시에 마그네트론(40)에 과전압 인가를 방지하고, 상기 마그네트론 내의 히터가 충분히 가열되어 열전자가 안정적으로 방출될때까지 상기 마그네트론이 낮은 출력으로 유지할 수 있도록 제어한다. 이후, 일정시간동안 출력을 점차적으로 상승시켜서 상기 마그네트론(40)의 안정된 동작을 유지시킨다.
따라서 본 발명은 상기 마그네트론이 정상동작을 수행하는 비발진영역동안에 해당하는 시간에 비례하는 전압으로 상기 연산증폭기(150)의 기준신호(V1)를 설정한다. 따라서 상기 연산증폭기(150)는 상기 기준신호(V1)과 입력전압을 비교하는 구성이다. 따라서 상기 연산증폭기(150)에 입력되는 신호가 기준신호보다 커졌을때는, 상기 마그네트론이 정상적으로 동작을 수행하는 시점이므로, 이후 정상적인 파워스위칭부의 동작이 행해지도록 제어하는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 초기안정화회로는, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 마그네트론의 비발진영역에서와 발진영역에서 상기 마그네트론에 인가되는 전압에 차별화를 두었다. 따라서 구동초기에 마그네트론에 인가되는 과전압을 억제하여, 과전압에 따른 마그네트론 및 고압 다이오드의 손상을 미연에 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 고주파 출력을 발생하는 마그네트론과;
    PWM 제어신호를 입력하여, 상기 마그네트론의 구동을 위한 출력제어신호를 발생하는 구동수단과;
    설정되어 있는 시간동안, 상기 구동수단의 출력전압을 낮추는 출력제어수단을 포함하여 구성되는 인버터 전자레인지의 초기안정화회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력제어수단은,
    입력되는 PWM제어신호가 설정된 기준신호보다 높게 되기까지 하이신호를 출력하는 비교수단과;
    상기 비교수단의 출력에 의해서 상기 구동수단의 출력전압을 그라운드 전위로 흐르도록 제어하는 스위칭수단을 포함하여 구성되는 인버터 전자레인지의 초기안정화회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103017217A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 敦泰科技有限公司 一种微波炉控制方法、控制设备和微波炉

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