KR200437999Y1 - Protecting apparatus for induction heating cooker - Google Patents

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KR200437999Y1 KR2020060029634U KR20060029634U KR200437999Y1 KR 200437999 Y1 KR200437999 Y1 KR 200437999Y1 KR 2020060029634 U KR2020060029634 U KR 2020060029634U KR 20060029634 U KR20060029634 U KR 20060029634U KR 200437999 Y1 KR200437999 Y1 KR 200437999Y1
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induction heating
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곽동후
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쿠쿠전자주식회사
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Abstract

본 고안은 유도가열 조리기기의 보호 장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 소자의 전압을 소정의 크기의 전압 이하로 유지하는 유도가열 조리기기의 보호 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a protection device for an induction heating cooker, and more particularly, to a protection device for an induction heating cooker for maintaining a voltage of a switching element below a voltage of a predetermined magnitude.

본 고안인 유도가열 조리기기의 보호장치는 공진부와, 상용교류전압을 정류하여 직류전압을 공급하는 정류부와, 입력되는 구동펄스에 따라 상기 직류전압을 스위칭하여 상기 공진부에 공진전압을 인가하는 스위칭부와, 상기 공진전압을 일정한 크기의 제한전압 이하로 유지하는 공진전압 제한부를 구비한다. The protection device of the induction heating cooker according to the present invention includes a resonator unit, a rectifier unit rectifying commercial AC voltage to supply a DC voltage, and applying the resonance voltage to the resonator unit by switching the DC voltage according to an input driving pulse. And a switching unit and a resonance voltage limiting unit for maintaining the resonance voltage below a predetermined limit voltage.

Description

유도가열 조리기기의 보호 장치{PROTECTING APPARATUS FOR INDUCTION HEATING COOKER} PROTECTING APPARATUS FOR INDUCTION HEATING COOKER}

도 1은 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 보호 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a protection device of an induction heating cooking apparatus according to the prior art.

도 2는 본 고안에 따른 유도가열 조리기기의 보호장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a protective device of an induction heating cooking apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2의 스위칭소자의 전압 변화 그래프이다 3 is a graph showing a voltage change of the switching device of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11: 전원부 12: 정류부11: power supply part 12: rectification part

13: 과공진전압 검출부 14: IGBT 구동부 및 발진부13: Over resonance voltage detector 14: IGBT driver and oscillator

20: 공진부 30: 스위칭 소자20: resonator 30: switching element

40: MICOM부 50: 공진전압 제한부40: MICOM section 50: resonance voltage limiting section

본 고안은 유도가열 조리기기의 보호 장치에 관한 것으로서, 특히 스위칭 소자의 전압을 소정의 크기의 전압 이하로 유지하는 유도가열 조리기기의 보호 장치 에 관한 것이다. The present invention relates to a protection device for an induction heating cooker, and more particularly, to a protection device for an induction heating cooker for maintaining a voltage of a switching element below a voltage of a predetermined magnitude.

일반적인 유도가열 조리기기는 본체와, 상기 본체 내측에 안착되어 조리물이 담기는 조리용기와, 상기 조리용기에 담긴 조리물이 조리되도록 상기 조리용기의 하부 또는 본체의 내측에 장착되는 취사히터로 구성되어 있다. A general induction heating cooking apparatus includes a main body, a cooking container seated inside the main body to contain food, and a cooking heater mounted on the lower part of the cooking container or inside the main body so that the food contained in the cooking container is cooked. It is.

이러한 조리기기는 내부에 담긴 조리물을 담아 상기 조리물을 일정 수준 이상의 온도로 가열하여 조리하는 가전제품으로서, 본 명세서에서는 상기 조리용기가 안착되는 본체 부분에 일정 간격으로 코일이 형성되어 상기 코일에 전류가 흐르게 됨에 따라 발생되는 자기장으로 인해, 자성체로 구성된 조리용기에 와전류가 발생되도록 하여 조리용기를 가열하는 방식의 유도가열 조리기기에 대해 설명한다. Such a cooking appliance is a home appliance that contains a food contained therein and heats the food to a temperature of a predetermined level or more. In the present specification, coils are formed at a predetermined interval on a main body portion on which the cooking vessel is seated, and the coil is formed on the coil. Due to the magnetic field generated as the current flows, an induction heating cooking apparatus of a method of heating the cooking vessel by generating an eddy current in the cooking vessel composed of the magnetic material will be described.

도 1은 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 보호 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유도가열 조리기기의 보호장치는 상용교류전원을 인가받아 공급하는 전원부(11)와, 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 정류부(12)와, 스위칭소자(30)에 의한 직류전압의 스위칭 동작에 의해 생성된 공진전압을 공급받아 가열을 수행하는 공진부(20)와, 스위칭소자(30)에 의한 공진전압이 과공진전압인지를 검출하는 과공진전압 검출부(13)와, 스위칭소자(30)의 스위칭 동작(온/오프)을 제어하는 구동펄스를 생성하여 인가하는 IGBT 구동부 및 발진부(14)와, IGBT 구동부 및 발진부(14)로부터의 구동펄스에 따라 온/오프하여 직류전압의 스위칭 동작을 수행하는 스위칭소자(30)와, IGBT 구동부 및 발진부(14)로 유도가열명령을 전송하여, 유도가열이 이루어지도록 하는 MICOM부(40)로 이루어진다. 1 is a block diagram of a protection device of an induction heating cooking apparatus according to the prior art. As shown in FIG. 1, the protection device of the induction heating cooking apparatus includes a power supply unit 11 for receiving and supplying a commercial AC power supply, a rectifier 12 rectifying and smoothing the commercial AC power with a DC voltage, and a switching element ( A resonator 20 for heating by receiving the resonant voltage generated by the switching operation of the DC voltage by 30) and an overresonant voltage detector for detecting whether the resonant voltage of the switching element 30 is an overresonant voltage (13), the IGBT driver and the oscillator 14 for generating and applying a driving pulse for controlling the switching operation (on / off) of the switching element 30, and the driving pulses from the IGBT driver and the oscillator 14 The switching element 30 is turned on and off to perform a DC voltage switching operation, and the MICOM unit 40 is configured to transmit an induction heating command to the IGBT driver and the oscillator 14 to induce heating.

전원부(11)는 상용교류전원인 외부로부터 인가받아 정류부(12)에 인가한다. 또한, 정류부(12)는 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 소자로서, 다이오드 브리지 형태의 정류회로, 캐패시터 등의 평활회로로 이루어질 수 있다. The power supply unit 11 is applied from the outside as a commercial AC power supply to the rectifier 12. In addition, the rectifier 12 is a device for rectifying and smoothing a commercial AC power supply with a DC voltage, and may be made of a diode bridge type rectification circuit, a smoothing circuit such as a capacitor, and the like.

또한, 과공진전압 검출부(13)는 스위칭 소자(30)의 공진전압이, 즉 스위칭 소자(30)의 컬렉터단자의 전압이 스위칭 소자(30)의 허용내전압(예를 들면, 1,200V) 이상이 되면, IGBT 구동부 및 발진부(14)로 과공진전압이 인가됨을, 즉 현재의 공진전압이 과공진전압임을 알린다. 이 과공진전압 검출부(13)는 통상 OP AMP 형태의 회로로 이루어진다. The over-resonant voltage detector 13 has a resonance voltage of the switching element 30, that is, a voltage of the collector terminal of the switching element 30 is greater than or equal to the allowable withstand voltage (eg, 1,200 V) of the switching element 30. If the over resonance voltage is applied to the IGBT driver and the oscillator 14, that is, the current resonance voltage is the over resonance voltage. The over-resonance voltage detector 13 is usually made of a circuit of the OP AMP type.

또한, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 MICOM부(40)로부터의 유도가열명령에 따라 기저장된 형태(즉, 기저장된 듀티비를 지닌 파형)의 구동펄스를 스위칭소자(30)에 인가한다. 또한, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 과공진전압 검출부(13)로부터의 결과에 따라 구동펄스의 듀티비를 유지하거나 가변하고, 이에 따른 구동펄스를 스위칭소자(30)에 인가한다. In addition, the IGBT driver and the oscillator 14 apply a driving pulse of a pre-stored form (that is, a waveform having a pre-stored duty ratio) according to the induction heating command from the MICOM unit 40 to the switching element 30. In addition, the IGBT driver and the oscillator 14 maintain or vary the duty ratio of the drive pulses according to the result from the over-resonant voltage detector 13, and apply the drive pulses to the switching element 30.

스위칭 소자(30)는 게이트단자를 통하여 인가되는 신호(예를 들면, 구동펄스 등)에 의해 온/오프되는 IGBT 소자가 사용되며, 게이트단자와 이미터단자 사이에 저항(R1)이 연결되며, 저항(R1)과 이미터단자는 접지(GND)에 연결된다. The switching element 30 is an IGBT element that is turned on / off by a signal (for example, a driving pulse, etc.) applied through the gate terminal, and a resistor R1 is connected between the gate terminal and the emitter terminal. Resistor R1 and emitter terminal are connected to ground GND.

종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 보호 방법에 대하여 설명한다. The protection method of the induction heating cooking apparatus according to the prior art will be described.

먼저, MICOM부(40)로부터의 유도가열명령에 따라 IGBT 구동부 및 발진부(14)는 구동펄스를 스위칭소자(30)의 게이트단자에 공급하게 되고, 스위칭 소자(30)는 구동펄스의 HIGH 신호 구간 동안 온 상태가 되어, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 전류가 도통하게 된다. 이 HIGH 신호 구간 동안에, 공진 부(20)의 코일(21)을 통하여 전류가 흐르게 되므로, 코일(21)에 전자기에너지가 축적되고, 이 축적된 전자기에너지의 일부가 조리기구(미도시)를 유도가열하는데 사용된다. First, according to the induction heating command from the MICOM unit 40, the IGBT driver and the oscillator 14 supply the driving pulse to the gate terminal of the switching element 30, and the switching element 30 provides the HIGH signal section of the driving pulse. In the on state, current is conducted between the collector terminal and the emitter terminal of the switching element 30. During this HIGH signal period, current flows through the coil 21 of the resonator unit 20, so that electromagnetic energy is accumulated in the coil 21, and a part of the accumulated electromagnetic energy induces a cooking utensil (not shown). Used to heat

다음으로, 구동펄스의 LOW 신호 구간 동안에, 스위칭 소자(30)가 오프되어, 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 전류가 흐르지 않는다. 반면에, 코일(21)에 축적된 전자기 에너지가 캐패시터(C)를 충전하게 되어, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 상승시키게 된다. 이어서, 코일(21)에 축적된 전자기 에너지가 소진되면, 코일(21)에서 캐패시터(C)로의 전류 흐름이 종료되며, 이 시점에서 캐패시터(C)에 충전된 전압(예를 들면, 최대 1,100V)이 최대가 된다. 특히, 이 충전 전압은 정류부(12)로부터의 직류전압의 크기와, 구동펄스의 HIGH 신호 구간의 폭 등에 비례하여 증가하게 된다. 이 시점에서, 캐패시터(C)에 충전된 전기 에너지가 방전하면서, 역방향으로 코일(21)을 걸쳐 전류가 흐르게 되어, 코일(21)에 전자기 에너지가 축적되고, 이 축적된 전자기 에너지의 일부가 조리기구를 유도가열하게 된다. 이러한 캐패시터(C)의 방전은 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 낮추게 된다. 이러한 코일(21)과 캐패시터(C)의 공진이 이루어지다가, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압이 0V로 떨어지면, IGBT 구동부 및 발진부(14)가 다시 구동펄스를 스위칭소자(30)로 인가하여, 유도가열이 지속적으로 이루어지도록 한다. Next, during the LOW signal period of the drive pulse, the switching element 30 is turned off so that no current flows between the collector terminal and the emitter terminal. On the other hand, the electromagnetic energy accumulated in the coil 21 charges the capacitor C, thereby raising the voltage of the collector terminal of the switching element 30. Subsequently, when the electromagnetic energy accumulated in the coil 21 is exhausted, the current flow from the coil 21 to the capacitor C ends, and at this point, the voltage charged in the capacitor C (for example, at most 1,100 V). ) Is the maximum. In particular, the charging voltage increases in proportion to the magnitude of the DC voltage from the rectifier 12 and the width of the HIGH signal section of the driving pulse. At this point, the electric energy charged in the capacitor C is discharged, and a current flows through the coil 21 in the reverse direction, whereby electromagnetic energy is accumulated in the coil 21, and a part of the accumulated electromagnetic energy is cooked. Induction heating of the instrument. The discharge of the capacitor C lowers the voltage at the collector terminal of the switching element 30. When the resonance of the coil 21 and the capacitor C occurs, and the voltage of the collector terminal of the switching element 30 drops to 0 V, the IGBT driver and the oscillator 14 apply the driving pulse to the switching element 30 again. Thus, induction heating is made continuously.

이러한 과정에서, 과공진전압 검출부(13)는 스위칭 소자(30)의 공진전압을, 즉 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 검출하되, 공진 과정 중에 노이즈로 인하여 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 IGBT 허용 내전압(예를 들면, 1,200V) 이상 이 되는 경우, 스위칭 소자(30)의 게이트단자로의 신호를 차단하기 위해, IGBT 구동부 및 발진부(14)로 신호를 인가하여도, 이러한 공진 중에는 이미 스위칭 소자(30)가 오프 상태에서 이러한 과공진전압이 나타나므로, 과공진전압이 발생된 때 스위칭 소자(30)를 즉시 보호하기 어렵다. In this process, the over-resonance voltage detector 13 detects the resonance voltage of the switching element 30, that is, the voltage of the collector terminal of the switching element 30, but the resonance of the switching element 30 due to noise during the resonance process. When the voltage becomes higher than the IGBT allowable withstand voltage (for example, 1,200 V), even if a signal is applied to the IGBT driver and the oscillator 14 to block the signal to the gate terminal of the switching element 30, such resonance Since the overresonant voltage appears already in the off state of the switching element 30, it is difficult to immediately protect the switching element 30 when the overresonant voltage is generated.

또한, 과공진전압이 발생된 때, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 스위칭 소자(30)가 오프 상태를 소정의 시간 동안 유지되도록 하여, 스위칭 소자(30)의 공진전압이 낮아지도록 하기도 하나, 이러한 경우, 공진부(20)에 의한 추가적인 공진이 이루어지지 않아, 전체적인 취사 또는 조리 시간이 증가되는 문제점이 있다. In addition, when the over-resonant voltage is generated, the IGBT driver and the oscillator 14 allow the switching element 30 to remain in the off state for a predetermined time, so that the resonance voltage of the switching element 30 is lowered. In this case, the additional resonance is not made by the resonator 20, and thus the overall cooking or cooking time is increased.

또한, 종래 기술에 따른 보호 장치에서, 스위칭 소자(30)를 과공진전압의 발생된 때, 온시키기 위해서는, 과공진전압 검출부(13)로부터의 신호에 따라, IGBT 구동부 및 발진부(14)가 IGBT 허용내전압보다 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 낮아지도록 하기 위해 전압 검출 및 비교 회로를 구비하여야 하고, 이에 따른 구동펄스를 생성하여 오프 상태인 스위칭 소자(30)에 인가하여야 한다. 이러한 과정은 다수의 회로(과공진전압 검출부(13), IGBT 구동부 및 발진부(14), 전압 검출 및 비교 회로 등)의 동작 수행이 요구되므로, 반응시간이 늦고, 회로 시정수의 변동으로 인하여 신속하고 정확한 보호 동작의 수행이 어렵다. In addition, in the protection device according to the prior art, in order to turn on the switching element 30 when the overresonant voltage is generated, the IGBT driver and the oscillator 14 are configured in accordance with a signal from the overresonant voltage detector 13. In order to make the resonance voltage of the switching element 30 lower than the allowable withstand voltage, a voltage detection and comparison circuit must be provided, and a driving pulse must be generated and applied to the switching element 30 in an off state. This process is required to perform the operation of a plurality of circuits (over resonance voltage detector 13, IGBT driver and oscillator 14, voltage detection and comparison circuit, etc.), so the reaction time is slow, due to the fluctuation of the circuit time constant And accurate protection is difficult to perform.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 고안은 스위칭 소자의 공진전압이 소정의 크기 이하로 유지되도록 하는 유도가열 조리기기의 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve this problem, an object of the present invention is to provide a protective device of an induction heating cooker to maintain the resonance voltage of the switching element below a predetermined size.

또한, 본 고안은 공진의 중지없이, 스위칭 소자를 보호하는 유도가열 조리기기의 보호 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a protection device of an induction heating cooker to protect the switching element, without stopping the resonance.

또한, 본 고안은 과공진 발생시에 스위칭 소자를 신속하게 온시킴으로써 스위칭 소자의 공진전압을 신속하고 정확하게 감소시키는 유도가열 조리기기의 보호 장치 를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a protection device for an induction heating cooker which quickly and accurately reduces the resonance voltage of the switching element by quickly turning on the switching element when over resonance occurs.

본 고안인 유도가열 조리기기의 보호장치는 공진부와, 상용교류전압을 정류하여 직류전압을 공급하는 정류부와, 입력되는 구동펄스에 따라 상기 직류전압을 스위칭하여 상기 공진부에 공진전압을 인가하는 스위칭부와, 상기 공진전압을 일정한 크기의 제한전압 이하로 유지하는 공진전압 제한부를 구비한다. The protection device of the induction heating cooker according to the present invention includes a resonator unit, a rectifier unit rectifying commercial AC voltage to supply a DC voltage, and applying the resonance voltage to the resonator unit by switching the DC voltage according to an input driving pulse. And a switching unit and a resonance voltage limiting unit for maintaining the resonance voltage below a predetermined limit voltage.

이때, 상기 보호장치는 상기 스위칭부의 공진전압을 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 검출 결과에 따라 상기 스위칭부에 의한 스위칭 동작의 듀티비를 가변하여 상기 공진전압의 크기를 조절하는 스위칭 제어부를 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다. In this case, the protection device further includes a detection unit for detecting the resonance voltage of the switching unit, and a switching control unit for adjusting the magnitude of the resonance voltage by varying the duty ratio of the switching operation by the switching unit according to the detection result of the detection unit. It is desirable to.

또한, 상기 제한전압은 상기 스위칭부의 허용내전압 이하인 것이 바람직하다. In addition, the limit voltage is preferably equal to or less than the allowable withstand voltage of the switching unit.

또한, 상기 공진전압 제한부는 상기 공진전압이 상기 제한전압 이상인 경우, 상기 스위칭부를 온 상태로 동작시켜 상기 공진전압을 방전시킴으로써 상기 공진전 압을 상기 제한전압 이하로 유지시키는 것이 바람직하다. The resonance voltage limiting unit may maintain the resonance voltage below the limiting voltage by operating the switching unit in an on state to discharge the resonance voltage when the resonance voltage is greater than or equal to the limiting voltage.

또한, 상기 공진전압 제한부는 상기 스위칭부의 컬렉터 단자와 게이트 단자 사이에 연결되는 제너 다이오드부와, 상기 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 연결되는 저항부로 이루어진 것이 바람직하다. In addition, the resonance voltage limiting unit is preferably made of a zener diode unit connected between the collector terminal and the gate terminal of the switching unit, and a resistor unit connected between the gate terminal and the emitter terminal.

또한, 상기 제너 다이오드부는 일반 다이오드를 추가적으로 구비하는 것이 바람직하다. In addition, the zener diode unit preferably further comprises a general diode.

이하에서, 본 고안은 본 고안의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 고안의 범위가 제한되지는 않으며, 본 고안의 범위는 후술한 실용신안등록청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.Hereinafter, the present invention has been described in detail based on the embodiments of the present invention and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the following embodiments and drawings, the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the utility model registration claims described below.

도 2는 본 고안에 따른 유도가열 조리기기의 보호장치의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유도가열 조리기기의 보호장치는 상용교류전원을 인가받아 공급하는 전원부(11)와, 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 정류부(12)와, 스위칭소자(30)에 의한 직류전압의 스위칭 동작에 의한 공진전압을 공급받아 가열을 수행하는 공진부(20)와, 스위칭소자(30)에 의한 공진전압을 검출하는 과공진전압 검출부(13)와, 스위칭소자(30)의 스위칭 동작(온/오프)을 제어하는 구동펄스를 생성하여 인가하는 IGBT 구동부 및 발진부(14)와, IGBT 구동부 및 발진부(14)로부터의 구동펄스에 따라 온/오프하여 직류전압의 스위칭 동작을 수행하는 스위칭소 자(30)와, IGBT 구동부 및 발진부(14)로 유도가열명령을 전송하여, 유도가열이 이루어지도록 하는 MICOM부(40)와, 스위칭 소자(30)의 공진전압을 일정한 크기의 전압 이하로 유지하는 공진전압 제한부(50)로 이루어진다. 2 is a block diagram of a protective device of an induction heating cooking apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 2, the protection device of the induction heating cooking apparatus includes a power supply unit 11 for receiving and supplying a commercial AC power supply, a rectifier 12 rectifying and smoothing the commercial AC power with a DC voltage, and a switching element ( A resonator 20 for heating by receiving the resonant voltage by the switching operation of the direct current voltage by 30), an overresonant voltage detector 13 for detecting the resonant voltage by the switching element 30, and a switching element The IGBT driver and the oscillator 14 generate and apply a driving pulse for controlling the switching operation (on / off) of the 30, and on / off in accordance with the drive pulses from the IGBT driver and the oscillator 14 to control the DC voltage. Resonant voltages of the switching element 30 to perform the switching operation, the induction heating command to the IGBT driver and the oscillation unit 14, the MICOM unit 40 for induction heating is performed, and the switching element 30 Pre-resonance to keep below a certain amount of voltage Pressure limiting section 50 is made.

여기서, 전원부(11)는 상용교류전원인 외부로부터 인가받아 정류부(12)에 인가한다. 또한, 정류부(12)는 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 소자로서, 다이오드 브리지 형태의 정류회로, 캐패시터 등의 평활회로로 이루어질 수 있다. 물론, 이 정류부(12)를 통한 직류전압은 공진부(20)뿐만 아니라, 직류전압이 요구되는 다른 구성소자들에게 공급되며, 이러한 공급은 본 고안이 속하는 기술분야에 익숙한 사람들에게는 용이한 기술에 불과하다. Here, the power supply unit 11 is applied from the outside as a commercial AC power supply to the rectifier 12. In addition, the rectifier 12 is a device for rectifying and smoothing a commercial AC power supply with a DC voltage, and may be made of a diode bridge type rectification circuit, a smoothing circuit such as a capacitor, and the like. Of course, the DC voltage through this rectifier 12 is supplied not only to the resonator 20, but also to other component elements requiring a DC voltage, and this supply is easy to those skilled in the art to which the present invention belongs. It is only.

또한, 과공진전압 검출부(13)는 스위칭 소자(30)의 공진전압이, 즉 스위칭 소자(30)의 컬렉터단자의 전압을 감지하여, 스위칭 소자(30)의 허용내전압(예를 들면, 1,200V) 또는 공진전압 제한부(50)의 제한전압(예를 들면, 1,150V) 이상이 되면, IGBT 구동부 및 발진부(14)로 과공진전압이 인가됨을, 즉 현재의 공진전압이 과공진전압임을 알린다. 이 과공진전압 검출부(13)는 통상 OP AMP 형태의 회로로 이루어진다. In addition, the over-resonant voltage detector 13 detects the resonance voltage of the switching element 30, that is, the voltage of the collector terminal of the switching element 30, and thus permits the withstand voltage (eg, 1,200 V) of the switching element 30. ) Or when the limit voltage (for example, 1,150 V) of the resonance voltage limiting unit 50 is higher, the over resonance voltage is applied to the IGBT driver and the oscillating unit 14, that is, the present resonance voltage is the over resonance voltage. . The over-resonance voltage detector 13 is usually made of a circuit of the OP AMP type.

또한, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 MICOM부(40)로부터의 유도가열명령에 따라 기저장된 형태(즉, 기저장된 듀티비를 지닌 파형)의 구동펄스를 스위칭소자(30)에 인가한다. 또한, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 과공진전압 검출부(13)로부터의 결과에 따라 다음에 인가되는 구동펄스의 듀티비(즉, HIGH 신호 구간과, LOW 신호 구간의 비)를 유지하거나 가변하고, 이에 따른 구동펄스를 스위칭소자(30)에 인가 한다. In addition, the IGBT driver and the oscillator 14 apply a driving pulse of a pre-stored form (that is, a waveform having a pre-stored duty ratio) according to the induction heating command from the MICOM unit 40 to the switching element 30. In addition, the IGBT driver and the oscillator 14 maintain or vary the duty ratio (i.e., the ratio of the HIGH signal period to the LOW signal period) of the next driving pulse to be applied according to the result from the over-resonant voltage detector 13. Then, the driving pulse is applied to the switching element 30.

스위칭 소자(30)는 게이트단자를 통하여 인가되는 신호(예를 들면, 구동펄스 등)에 의해 온/오프되는 IGBT 소자가 사용된다. The switching element 30 uses an IGBT element that is turned on / off by a signal (for example, a driving pulse) applied through the gate terminal.

MICOM부(40)는 취사 또는 조리 명령을 사용자로부터 입력받아 이에 따른 유도가열명령을 생성하여 IGBT 구동부 및 발진부(14)에 인가한다. The MICOM unit 40 receives the cooking or cooking command from the user, generates an induction heating command accordingly, and applies it to the IGBT driver and the oscillator 14.

다음으로, 공진전압 제한부(50)는 스위칭 소자(30)의 공진전압을, 즉 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 소정의 크기를 지닌 전압(즉, 제한전압) 이하로 유지되도록 한다. 자세하게는, 이 공진전압 제한부(50)는 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자와 게이트단자 사이에 연결된 제1 내지 제6 제너다이오드(ZD1 내지 ZD6)와, 일반 다이오드(D1)와, 스위칭 소자(30)의 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 연결된 저항(R2)의 직렬 연결로 이루어진다. 이러한 공진전압 제한부(50)의 단순한 구성과, 스위칭 소자(30)와의 직접 연결 및 제어를 통하여 반응시간이 빨라지고, 회로 시정수의 변동으로 인한 문제가 전혀 없게 된다. Next, the resonant voltage limiter 50 maintains the resonant voltage of the switching element 30, that is, the voltage of the collector terminal of the switching element 30 below a voltage having a predetermined magnitude (that is, the limit voltage). . In detail, the resonance voltage limiting unit 50 includes first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6, a general diode D1, and a switching element connected between the collector terminal and the gate terminal of the switching element 30. 30 is made in series connection of a resistor R2 connected between the gate terminal and the emitter terminal. The simple configuration of the resonance voltage limiting unit 50, and the direct connection and control with the switching element 30, the reaction time is faster, there is no problem due to the variation of the circuit time constant.

먼저, 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)는 직렬로 연결되어, 이 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)의 총 제너 전압(예를 들면, 200V 제너 다이오드인 경우, 200V×6=1,200V) 이상으로 스위칭 소자(30)의 공진전압이 상승되면, 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)를 통하여 전류가 도통한다. 여기서, 총 제너 전압은 스위칭 소자(30)의 허용내전압이하가 되도록 하여, 스위칭 소자(30)의 공진전압이 총 제너 전압 이하로 유지되며, 결과적으로 스위칭 소자(30)의 허용내전압 이하로 유지되어, 스위칭 소자(30)가 파괴되는 것이 방지된다. First, the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6 are connected in series, so that the total zener voltages of the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6 (for example, 200 V zener diodes are 200 V ×). When the resonance voltage of the switching element 30 rises above 6 = 1,200V, current flows through the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6. Here, the total zener voltage is set to be less than or equal to the allowable withstand voltage of the switching element 30, so that the resonance voltage of the switching element 30 is kept to be less than or equal to the total zener voltage, and as a result, is maintained below or equal to the allowable withstand voltage of the switching element 30 In this way, the switching element 30 is prevented from being destroyed.

일반 다이오드(D1)는 IGBT 구동부 및 발진부(14)로부터의 구동펄스가 스위칭 소자(30)의 게이트 단자로 인가될 때, 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)를 통하여 흐르게 되어, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자에 흐르게 되는 것을 방지하도록 그 연결 방향이 결정된다. 상술된 제1 내지 제6 제어 다이오드(ZD1 내지 ZD6)의 총 제너 전압을 산정할 때, 일반 다이오드(D1)의 전압은 무시하여도 될 정도의 크기를 지닌다. The general diode D1 flows through the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6 when a driving pulse from the IGBT driver and the oscillator 14 is applied to the gate terminal of the switching element 30, thereby switching the switching element. The connection direction is determined to prevent flow to the collector terminal of (30). When calculating the total zener voltages of the first to sixth control diodes ZD1 to ZD6 described above, the voltage of the general diode D1 is negligible.

저항(R2)은 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)를 통하여 전류가 흐르지 않을 경우에는, 종래의 저항(R1)과 동일하게 동작하나, 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)를 통하여 흐르는 전류에 따라 스위칭 소자(30)의 게이트 단자가 온 될 수 있는 전압이 발생되도록 한다. 이때, 저항(R2)의 크기는 제1 내지 제6 제너 다이오드(ZD1 내지 ZD6)에 흐르는 전류와, 스위칭 소자(30)를 온시키는 전압의 관계로부터 산정될 수 있다. The resistor R2 operates in the same manner as the conventional resistor R1 when no current flows through the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6, but the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6. According to the current flowing through the gate terminal of the switching element 30 to generate a voltage to be turned on. In this case, the size of the resistor R2 may be calculated from the relationship between the current flowing through the first to sixth zener diodes ZD1 to ZD6 and the voltage for turning on the switching element 30.

본 고안에 따른 유도가열 조리기기의 보호 장치의 동작에 대하여 설명한다. The operation of the protective device of the induction heating cooking apparatus according to the present invention will be described.

먼저, MICOM부(40)로부터의 유도가열명령에 따라 IGBT 구동부 및 발진부(14)는 구동펄스을 스위칭소자(30)의 게이트단자에 공급하게 되고, 스위칭 소자(30)는 구동펄스의 HIGH 신호 구간 동안 온 상태가 되어, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 전류가 도통하게 된다. 이 HIGH 신호 구간 동안에, 공진부(20)의 코일(21)을 통하여 전류가 흐르게 되므로, 코일(21)에 전자기에너지가 축적되고, 이 축적된 전자기에너지의 일부가 조리기구(미도시)를 유도가열하는데 사용된다. 이때, 스위칭 소자(30)의 공진전압은 노이즈가 없는 정상적인 상태에서는 공진전압 제한부(50)의 제한전압 이하로 유지되므로, 공진전압 제한부(50)를 통하여 전류가 흐르지 않으며,일반 다이오드(D1)에 의해 구동펄스가 일반 다이오드(D1)의 역방향으로 유입되어, 구동펄스가 공진전압 제한부(50)를 통하여 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자로 흐르지 않는다. First, in response to the induction heating command from the MICOM unit 40, the IGBT driver and the oscillator 14 supply the driving pulse to the gate terminal of the switching element 30, and the switching element 30 is provided during the HIGH signal period of the driving pulse. In the on state, current is conducted between the collector terminal and the emitter terminal of the switching element 30. During this HIGH signal period, current flows through the coil 21 of the resonator 20, so that electromagnetic energy is accumulated in the coil 21, and a part of the accumulated electromagnetic energy induces a cooking utensil (not shown). Used to heat At this time, since the resonant voltage of the switching element 30 is maintained below the limit voltage of the resonant voltage limiting unit 50 in the normal state without noise, no current flows through the resonant voltage limiting unit 50, and the general diode D1 is used. ), The driving pulse flows in the reverse direction of the general diode D1, and the driving pulse does not flow through the resonance voltage limiting part 50 to the collector terminal of the switching element 30.

다음으로, 구동펄스의 LOW 신호 구간 동안에, 스위칭 소자(30)가 오프되어, 컬렉터 단자와 이미터 단자 사이에 전류가 흐르지 않는다. 반면에, 코일(21)에 축적된 전자기 에너지가 캐패시터(C)를 충전하게 되어, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 상승시키게 된다. 이어서, 코일(21)에 축적된 전자기 에너지가 소진되면, 코일(21)에서 캐패시터(C)로의 전류 흐름이 종료되며, 이 시점에서 캐패시터(C)에 충전된 전압(예를 들면, 최대 1,100V)이 최대가 된다. 특히, 이 충전 전압은 정류부(12)로부터의 직류전압의 크기와, 구동펄스의 HIGH 신호 구간의 폭 등에 비례하여 증가하게 된다. 이 시점에서, 캐패시터(C)에 충전된 전기 에너지가 방전하면서, 역방향으로 코일(21)을 걸쳐 전류가 흐르게 되어, 코일(21)에 전자기 에너지가 축적되고, 일부는 조리기구를 유도가열하게 된다. 이러한 캐패시터(C)의 방전은 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압을 낮추게 된다. 이러한 코일(21)과 캐패시터(C)의 공진이 이루어지다가, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압이 0V로 떨어지면, IGBT 구동부 및 발진부(14)가 다시 구동펄스를 스위칭소자(30)로 인가하여, 유도가열이 지속적으로 이루어지도록 한다. Next, during the LOW signal period of the drive pulse, the switching element 30 is turned off so that no current flows between the collector terminal and the emitter terminal. On the other hand, the electromagnetic energy accumulated in the coil 21 charges the capacitor C, thereby raising the voltage of the collector terminal of the switching element 30. Subsequently, when the electromagnetic energy accumulated in the coil 21 is exhausted, the current flow from the coil 21 to the capacitor C ends, and at this point, the voltage charged in the capacitor C (for example, at most 1,100 V). ) Is the maximum. In particular, the charging voltage increases in proportion to the magnitude of the DC voltage from the rectifier 12 and the width of the HIGH signal section of the driving pulse. At this point, while the electric energy charged in the capacitor C is discharged, a current flows through the coil 21 in the reverse direction, whereby electromagnetic energy is accumulated in the coil 21, and part of the cooking appliance is induction heated. . The discharge of the capacitor C lowers the voltage at the collector terminal of the switching element 30. When the resonance of the coil 21 and the capacitor C occurs, and the voltage of the collector terminal of the switching element 30 drops to 0 V, the IGBT driver and the oscillator 14 apply the driving pulse to the switching element 30 again. Thus, induction heating is made continuously.

이러한 과정에서, 공진 과정 중에 노이즈로 인하여 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 공진전압 제한부(50)의 제한전압(예를 들면, 1,200V) 이상이 되는 경우(즉, 과공진 상태), 공진전압 제한부(50)를 통하여 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 이 전류는 저항(R2)를 통하여 흐르게 되어, 저항(R2) 양단에 전압이 야기되고, 이 전압이 스위칭 소자(30)의 게이트 단자에 걸리게 되어, 스위칭 소자(30)가 온 상태로 된다. 스위칭 소자(30)가 온 상태가 됨에 따라, 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자와 이미터 단자 간에 전류가 도통하게 되어, 캐패시터(C)에 충전된 전기에너지가 스위칭 소자(30)를 통하여 접지(GND)로 방전되어서, 스위칭 소자(30)의 공진전압이, 즉 스위칭 소자(30)의 컬렉터단자의 전압이 신속하게 떨어지기 시작한다. 즉, 스위칭 소자(30)가 보호된다. 다만, 이러한 스위칭 소자(30)의 컬렉터 단자의 전압이 떨어지더라도, 공진부(20)에 의한 공진을 지속적으로 수행되어, 조리기기에 대한 유도가열은 지속적으로 수행된다. In this process, when the resonance voltage of the switching element 30 becomes higher than the limit voltage (for example, 1,200V) of the resonance voltage limiter 50 (that is, over resonance state) due to noise during the resonance process, resonance Current flows through the voltage limiter 50. Accordingly, this current flows through the resistor R2, causing a voltage across the resistor R2, and this voltage is applied to the gate terminal of the switching element 30, so that the switching element 30 is turned on. do. As the switching element 30 is turned on, current is conducted between the collector terminal and the emitter terminal of the switching element 30, so that electrical energy charged in the capacitor C is grounded through the switching element 30. Discharged to GND), the resonance voltage of the switching element 30, that is, the voltage of the collector terminal of the switching element 30 starts to drop quickly. In other words, the switching element 30 is protected. However, even when the voltage of the collector terminal of the switching element 30 drops, the resonance by the resonator 20 is continuously performed, and induction heating for the cooking appliance is continuously performed.

이러한 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 떨어질 때, 스위칭 소자(30)의 공진전압이 공진전압 제한부(50)의 제한전압 이하로 떨어지게 되면, 공진전압 제한부(50)를 통하여 전류가 흐르지 않게 되고, 이에 따라 저항(R2) 양단에 전압이 걸리지 않게 되어, 스위칭 소자(30)가 다시 오프 상태로 된다. 이후로는 과공진 상태에서 정상 공진 상태로 진입하게 되며, 공진부(20)에 의한 공진이 수행된다. When the resonant voltage of the switching element 30 drops, when the resonant voltage of the switching element 30 falls below the limit voltage of the resonant voltage limiter 50, no current flows through the resonant voltage limiter 50. As a result, no voltage is applied across the resistor R2, and the switching element 30 is turned off again. After that, the over resonance state enters the normal resonance state, and resonance is performed by the resonance unit 20.

추가적으로, 과공진전압이 발생된 이후에, 즉 공진전압 제한부(50)에 의한 즉각적인 스위칭 소자(30)의 보호 동작이 수행된 때 이후에, IGBT 구동부 및 발진부(14)는 과공진전압 검출부(13)로부터의 신호에 따라 다음 주기부터 스위칭 소자(30)의 ON 상태가 짧아 지도록, 스위칭 소자(30)로의 구동펄스의 듀티비를 가변할 수 있다. 즉, 어떠한 원인에 의하여서 과공진 상태가 야기되었으므로, 정상 공 진 상태에서의 최대 공진 전압의 크기를 낮아지도록 하여, 이러한 과공진 상태를 미연에 예방하기 위한 것이다. 이 IGBT 구동부 및 발진부(14)는 이전의 구동펄스보다 HIGH 신호 구간이 더 짧은 구동펄스를 생성하여, 스위칭 소자(30)에 인가한다. 이때, 구동펄스의 주기는 주어진 출력에서 일정하게 유지되며, HIGH 신호 구간이 짧아지므로, 결국 듀티비가 가변되는 것이다. In addition, after the overresonant voltage is generated, that is, after the protection operation of the switching element 30 by the resonance voltage limiting unit 50 is performed, the IGBT driver and the oscillator 14 may be subjected to the overresonant voltage detector ( The duty ratio of the driving pulse to the switching element 30 can be varied so that the ON state of the switching element 30 is shortened from the next period according to the signal from 13). That is, since the over resonance condition is caused by some cause, the magnitude of the maximum resonance voltage in the normal resonance state is lowered to prevent such an over resonance state in advance. The IGBT driver and the oscillator 14 generate a driving pulse having a shorter HIGH signal period than the previous driving pulse and apply it to the switching element 30. At this time, the period of the driving pulse is kept constant at a given output, the HIGH signal period is shortened, so that the duty ratio is eventually changed.

도 3은 도 2의 스위칭소자의 전압 변화 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공진전압 제한부(50)의 총 제너 전압인 제한전압(Vl)은 스위칭 소자(30)의 허용내전압(Va)보다 낮도록 설정된 상태이다. 예를 들면, 허용내전압(Va)가 1,200V인 경우, 공진전압 제한부(50)의 제한전압(Vl)은 1,150V로 설계된다. 3 is a graph showing a voltage change of the switching device of FIG. 2. As shown in FIG. 3, the limit voltage V1 which is the total zener voltage of the resonance voltage limiter 50 is set to be lower than the allowable withstand voltage Va of the switching element 30. For example, when the allowable withstand voltage Va is 1,200V, the limiting voltage Vl of the resonance voltage limiting section 50 is designed to be 1,150V.

IGBT 구동부 및 발진부(14)의 구동펄스에 따라 스위칭소자(30)가 직류전압에 대한 스위칭 동작을 구동하여, 공진이 이루어지며, 제1주기에서 점(A)에서의 전압은 제한전압(Vl)보다 낮으므로, 스위칭 소자(30)에 대한 보호 과정이 요구되지 않고, 공진전압 제한부(50)를 통하여 전류가 도통되지 않는다. According to the driving pulses of the IGBT driver and the oscillator 14, the switching element 30 drives a switching operation with respect to the DC voltage, and resonance occurs. In the first period, the voltage at the point A is the limit voltage Vl. As a result, a protection process for the switching element 30 is not required, and no current is conducted through the resonance voltage limiter 50.

제2주기에서 점(B)에서의 전압은 제한전압(V1)과 같거나 높게 되어, 스위칭 소자(30)에 대한 보호 과정이 요구되며, 이에 공진전압 제한부(50)를 통하여 전류가 흐르게 되어, 오프 상태인 스위칭 소자(30)가 온 상태로 되어, 점(B)에서 점(C)까지 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 급격하게 낮아지게 된다. 즉, 스위칭 소자(30)의 공진전압이 허용내전압(Va)에 도달하는 것이 방지된다. 이때, 스위칭 소자(30)의 공진전압이 제한전압(Vl)보다 낮아지게 되므로, 공진전압 제한부(50)를 통한 전류 흐름이 중단되므로 스위칭 소자(30)가 오프 상태로 된다. 이에, 스위칭 소자(30)의 보호 이후에 또는 보호와 함께, 점(C)에서 (D)까지 다시 스위칭 소자(30)의 공진 전압이 증가되어, 공진부(20)에 의한 유도가열이 지속적으로 이루어진다. In the second period, the voltage at the point B is equal to or higher than the limit voltage V1, and a protection process for the switching element 30 is required, and current flows through the resonant voltage limiter 50. The switching element 30 in the off state is turned on, and the resonance voltage of the switching element 30 rapidly decreases from the point B to the point C. In other words, the resonance voltage of the switching element 30 is prevented from reaching the allowable withstand voltage Va. At this time, since the resonant voltage of the switching element 30 is lower than the limit voltage Vl, the current flow through the resonant voltage limiting unit 50 is stopped, so that the switching element 30 is turned off. Accordingly, after or with the protection of the switching element 30, the resonance voltage of the switching element 30 is increased again from the point C to the point D so that the induction heating by the resonator 20 continues. Is done.

제3주기에서도 제2주기와 동일하게, 점(E)에서 공진전압 제한부(50)가 동작하게 되어, 스위칭 소자(30)를 보호하면서, 공진부(20)에 의한 유도가열이 지속적으로 이루어지게 된다. In the third period, as in the second period, the resonant voltage limiting unit 50 operates at the point E, so that the induction heating by the resonant unit 20 is continuously performed while protecting the switching element 30. You lose.

이러한 구성의 본 고안은 간단한 회로 구성으로 스위칭 소자의 공진전압이 소정의 크기 이하로 유지되도록 하여, 스위칭 소자를 보호하는 효과가 있다. The present invention of such a configuration has the effect of protecting the switching element by maintaining the resonance voltage of the switching element below a predetermined size with a simple circuit configuration.

또한, 본 고안은 공진의 중지없이, 지속적으로 유도가열이 이루어지도록스위칭 하면서, 과공진전압으로부터 스위칭 소자를 보호하는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of protecting the switching element from the over-resonant voltage while switching so that the induction heating is continuously performed without stopping the resonance.

또한, 본 고안은 과공진 발생시에 스위칭 소자를 신속하게 온시킴으로써 스위칭 소자의 공진전압을 신속하고 정확하게 감소시키는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect of rapidly and accurately reducing the resonance voltage of the switching element by quickly turning on the switching element when over resonance occurs.

Claims (6)

공진부와; A resonator; 상용교류전압을 정류하여 직류전압을 공급하는 정류부와; A rectifier for rectifying the commercial AC voltage and supplying a DC voltage; 입력되는 구동펄스에 따라 상기 직류전압을 스위칭하여 상기 공진부에 공진전압을 인가하는 스위칭부와; A switching unit for switching the DC voltage according to an input driving pulse to apply a resonance voltage to the resonance unit; 상기 공진전압을 일정한 크기의 제한전압 이하로 유지하는 공진전압 제한부를 구비하되, Resonance voltage limiting unit for maintaining the resonance voltage below the limit voltage of a predetermined magnitude, 상기 공진전압 제한부는 상기 공진전압이 상기 제한전압 이상인 경우, 상기 스위칭부를 온 상태로 동작시켜 상기 공진전압을 방전시킴으로써 상기 공진전압을 상기 제한전압 이하로 유지시키는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기의 보호 장치.The resonant voltage limiting unit protects the induction heating cooking apparatus, wherein the resonance voltage is maintained below the limit voltage by operating the switching unit in an on state and discharging the resonant voltage when the resonant voltage is higher than the limit voltage. Device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공진전압 제한부는 상기 스위칭부의 컬렉터 단자와 게이트 단자 사이에 연결되는 제너 다이오드부와, 상기 게이트 단자와 이미터 단자 사이에 연결되는 저항부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기의 보호 장치. The resonant voltage limiting unit is a protection device of the induction heating cooking apparatus comprising a zener diode unit connected between the collector terminal and the gate terminal of the switching unit, and a resistor unit connected between the gate terminal and the emitter terminal. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 제너 다이오드부는 일반 다이오드를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기의 보호 장치.The zener diode unit is a protection device for an induction heating cooker, characterized in that further comprising a general diode.
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