KR20200053118A - 용기 감지 정확도 개선을 위한 단일 펄스 예비 테스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 장치에 구비된 컨트롤러에서 수행되는 단일 펄스 예비 테스트 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 단일 펄스 예비 테스트 방법은 테스트 대상 워킹 코일을 선택하는 단계, 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 제1 출력 펄스를 생성하는 단계, 생성된 제1 출력 펄스의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 생성된 제1 출력 펄스의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교하는 단계 및 비교 결과를 토대로 제어부에서 생성되는 펄스 신호의 온-상태 지속 시간을 조절하는 단계를 포함한다.

Description

용기 감지 정확도 개선을 위한 단일 펄스 예비 테스트 방법{SINGLE PULSE PRE-TEST METHOD FOR IMPROVING VESSEL DETECTION ACCURACY}

본 발명은 용기 감지 정확도 개선을 위한 단일 펄스 예비 테스트 방법에 관한 것이다.

가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 가스를 이용하지 않고 전기를 이용하여 피가열체(대상체라고도 함), 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.

전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 전기 저항 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열 물체에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.

이러한 유도 가열 장치는 워킹 코일 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 감지하기 위한 용기 감지 기능을 구비한다.

여기에서, 도 1을 참조하면, 용기 감지 기능이 구비된 종래의 유도 가열 장치가 도시되어 있는바, 이를 참조하여, 종래의 유도 가열 장치를 살펴보도록 한다.

도 1은 종래의 유도 가열 장치를 설명하는 개략도로, 대한민국 공개특허공보(제10-2015-0074065호)에 도시된 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 유도 가열 장치는 전원부(61), 스위칭부(62), 워킹코일(63), 영점검출부(64), 제어부(65), 및 전류변환부(66)를 포함한다.

구체적으로, 전원부(61)는 스위칭부(62)에 직류전류를 제공하고, 스위칭부(62)는 스위칭 동작을 통해 공진전류를 워킹코일(63)에 제공한다. 영점검출부(64)는 상용전원의 영점을 검출하여 영점신호를 제어부(65)에 전달하고, 전류변환부(66)는 워킹코일(63)에 흐르는 공진전류를 측정하여 전압변동파형을 제어부(65)에 전달한다. 제어부(65)는 영점검출부(64)와 전류변환부(66)로부터 각각 제공받은 영점신호 및 전압변동파형을 토대로 스위칭부(62)의 동작을 제어한다.

이때, 제어부(65)는 제공받은 영점신호 및 전압변동파형을 토대로 전압값을 계산한다. 이어서, 계산된 전압값이 소정의 변동범위를 벗어나는 경우, 제어부(65)는 워킹코일(63) 상에 용기(70)가 없는 것으로 판단한다.

다만, 종래의 유도 가열 장치는 입력전압(즉, 상용전원)의 영점 시점(즉, 영전압 시점)에만 용기(70)가 워킹코일(63) 상에 존재하는지 여부를 판단하는바, 용기 감지 정확도가 다소 떨어진다는 문제점이 있었고, 소비전력이 높다는 문제점도 있었다.

또한 전원부(61)에서 출력되는 입력전압이 변화되는 경우, 종래의 유도 가열 장치에서 정확한 용기 감지가 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다. 예를 들어, 인접한 워킹코일이 동작하는 경우, 인접한 워킹코일로 입력전압이 분산되는바, 감지 대상 워킹코일로 인가되는 입력전압이 낮아진다는 문제가 있고, 이로 인해, 용기에 대한 용기 감지 정확도도 낮아진다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 용기 감지 작업의 정확도를 개선할 수 있는 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 종래 대비 낮은 소비전력으로 동작하고, 빠른 응답 특성을 갖는 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 제공하는 것이다.

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 발명의 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법은 출력 펄스의 카운트 또는 온-듀티 시간을 토대로 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 조절하는 단계를 포함하는바, 용기 감지 작업의 정확도를 개선할 수 있다.

또한 본 발명의 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법은 제로 크로싱 시점을 기준으로 특정 구간에서만 수행되는바, 소비전력 저감 및 응답 특성 개선이 가능하다.

본 발명에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 통해 용기 감지 작업의 정확도를 개선할 수 있는바, 용기 감지 작업의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 통해 소비전력 저감 및 응답 특성 개선이 가능한바, 전력량 낭비 방지 및 사용자 만족도 개선이 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래의 유도 가열 장치를 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 셧다운 비교부와 카운트 비교부를 설명하는 개략도이다.
도 4는 도 2의 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 설명하는 그래프이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 설명하는 도면들이다.
도 7은 도 2의 유도 가열 장치에서 피가열체 존재 여부 판단 시 이용되는 파형을 설명하는 그래프이다.
도 8은 도 2의 유도 가열부에 인가되는 입력전압의 제로 크로싱 시점을 설명하는 그래프이다.
도 9 내지 도 11은 도 2의 유도 가열부에 인가된 입력 전압의 변동 여부에 따라 달라지는 용기 감지 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 설명하는 순서도들이다.

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.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 개략도이다. 도 3은 도 2의 셧다운 비교부와 카운트 비교부를 설명하는 개략도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(100)는 워킹 코일(WC)을 구동시키는 유도 가열 회로(110), 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류를 측정하는 센서(120) 및 센서(120)에서 측정된 전류를 토대로 유도 가열 회로(110)를 제어하는 컨트롤러(180)를 포함한다.

먼저, 유도 가열 회로(110)는 전원부(111), 정류부(112), 직류 링크 커패시터(113) 및 유도 가열부(115)를 포함할 수 있다.

전원부(111)는 교류 전력을 출력할 수 있다.

구체적으로, 전원부(111)는 교류 전력을 출력하여 정류부(112)에 제공할 수 있고, 예를 들어, 상용 전원일 수 있다.

정류부(112)는 전원부(111)로부터 공급받은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 인버터부(117)에 공급할 수 있다.

구체적으로, 정류부(112)는 전원부(111)로부터 공급받은 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 변환할 수 있다. 또한 정류부(112)는 변환된 직류 전력을 직류 링크 커패시터(113)에 제공할 수 있다.

참고로, 정류부(112)는 하나 이상의 다이오드로 구성된 브릿지 회로를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

직류 링크 커패시터(113)는 정류부(112)로부터 직류 전력을 제공받고, 제공받은 직류 전력의 리플(Ripple)을 저감할 수 있다. 또한 직류 링크 커패시터(113)는 예를 들어, 평활 커패시터를 포함할 수 있다.

또한 직류 링크 커패시터(113)의 경우, 정류부(112)로부터 직류 전력을 제공받는바, 직류 링크 커패시터(113)의 양단에는 직류 전압(Vdc; 이하에서는, 입력전압이라고 칭한다)이 인가될 수 있다.

이와 같이, 정류부(112)에 의해 정류되고 직류 링크 커패시터(113)에 의해 리플이 감소된 직류 전력(또는 직류 전압)은 인버터부(117)에 공급될 수 있다.

유도 가열부(115)는 워킹 코일(WC)을 구동시킬 수 있다.

구체적으로, 유도 가열부(115)는 인버터부(117)와 공진 커패시터부(즉, C1, C2)를 포함할 수 있다.

먼저, 인버터부(117)는 2개의 스위칭 소자(S1, S2)를 포함하고, 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)는 스위치 구동부(150)로부터 제공받은 스위칭 신호에 의해 교대로 턴온(turn-on) 또는 턴오프(turn-off)되어 직류 전력을 고주파의 교류 전류(즉, 공진 전류)로 변환할 수 있다. 이에 따라, 변환된 고주파의 교류 전류는 워킹 코일(WC)에 제공될 수 있다.

참고로, 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)는 예를 들어, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

공진 커패시터부는 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)에 각각 병렬 연결된 제1 및 제2 공진 커패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 공진 커패시터부(C1, C2)의 경우, 인버터부(117)의 스위칭 동작에 의해 전압이 인가되면, 공진을 시작하게 된다. 또한 공진 커패시터부(C1, C2)가 공진하게 되면, 공진 커패시터부(C1, C2)와 연결된 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류가 상승하게 된다.

이와 같은 과정을 거쳐, 공진 커패시터부(C1, C2)에 연결된 워킹 코일(WC) 상측에 배치된 피가열체(예를 들어, 조리용기)로 와전류가 유도되는 것이다.

참고로, 워킹 코일(WC)은 예를 들어, 단일 코일로 구성된 싱글 코일 구조, 내부 코일과 외부 코일로 분리된 듀얼 코일 구조, 복수개의 코일로 구성된 멀티 코일 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 센서(120)는 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류의 전류값(Ir)을 측정할 수 있다.

구체적으로, 센서(120)는 워킹 코일(WC)과 직렬 연결될 수 있고, 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류의 전류값(Ir)을 측정할 수 있다.

참고로, 센서(120)는 예를 들어, 전류의 전류값을 직접 측정하는 전류 측정 센서를 포함할 수도 있고, 변류기(Current Transformer)를 포함할 수도 있다.

센서(120)가 전류 측정 센서를 포함하는 경우, 센서(120)는 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류의 전류값(Ir)을 직접 측정하여 측정된 전류값(Ir)을 후술할 공진 전류 변환부(131)로 제공할 수 있다. 물론, 센서(120)가 변류기를 포함하는 경우, 센서(120)는 변류기를 통해 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류의 크기를 변환하여 크기가 변환된 전류를 공진 전류 변환부(131)로 제공할 수도 있다.

다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 센서(120)가 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류의 전류값(Ir)을 직접 측정하는 전류 측정 센서를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

참고로, 센서(120)는 상황에 따라 독립적인 구성요소가 아닌 유도 가열 회로(110) 또는 컨트롤러(180)에 포함된 구성요소일 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 센서(120)가 독립적인 구성요소인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

컨트롤러(180)는 용기 감지부(130), 제어부(140), 스위치 구동부(150)를 포함할 수 있다.

먼저, 용기 감지부(130)는 센서(120)에서 측정된 전류의 전류값을 토대로 스위치 구동부(150)에 제공하는 제2 펄스 신호(PWM2; 특히, 도 4의 PWM2-HIN)의 상태를 결정할 수 있다.

또한 용기 감지부(130)는 공진 전류 변환부(131), 래치 회로부(133), 셧다운 비교부(135), 카운트 비교부(137) 및 셧다운 회로부(139)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 공진 전류 변환부(131)는 센서(120)에서 측정된 전류의 전류값(Ir)을 전압값(Vr)으로 변환할 수 있다. 또한 공진 전류 변환부(131)는 변환된 전압값(Vr)을 셧다운 비교부(135), 카운트 비교부(137) 및 제어부(140)에 각각 전달할 수 있다.

즉, 공진 전류 변환부(131)는 센서(120)로부터 제공받은 전류의 전류값(Ir)을 전압값(Vr)으로 변환하고, 변환된 전압값(Vr)을 셧다운 비교부(135), 카운트 비교부(137) 및 제어부(140)에 각각 전달할 수 있다.

여기에서, 공진 전류 변환부(131)가 셧다운 비교부(135)로 제공하는 전압값과 카운트 비교부(137)로 제공하는 전압값은 서로 다른바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

참고로, 본 발명의 실시예에서 공진 전류 변환부(131)는 필수적인 구성요소가 아닌바, 생략될 수 있고, 이 경우, 센서(120)에서 측정된 전류의 전류값(Ir)은 셧다운 비교부(135), 카운트 비교부(137) 및 제어부(140)에 전달될 수 있다.

다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 유도 가열 장치(100)에 공진 전류 변환부(131)가 포함되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)보다 큰지 여부를 비교한다.

구체적으로, 셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)과 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)을 비교할 수 있다

즉, 셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)보다 큰 경우, 출력 신호(OS)를 활성화시킨다. 반면에, 셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)보다 작은 경우, 출력 신호(OS)를 비활성화시킨다.

여기에서, 출력 신호(OS)를 활성화시킨다는 의미는 출력 신호(OS)를 하이 레벨(예를 들어, '1')로 출력한다는 의미를 포함할 수 있고, 출력 신호(OS)를 비활성화시킨다는 의미는 출력 신호(OS)를 로우 레벨(예를 들어, '0')로 출력한다는 의미를 포함할 수 있다.

이러한 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)는 셧다운 회로부(139)로 제공될 수 있다.

또한 출력 신호(OS)의 활성화 여부에 따라 셧다운 회로부(139)에서 출력되는 제2 펄스 신호(PWM2; 특히, 도 4의 PWM2-HIN)의 상태가 결정되는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

래치 회로부(133)는 셧다운 비교부(135)에서 출력되는 출력 신호(OS)의 활성화 상태를 미리 정해진 시간 동안 유지시킬 수 있다.

구체적으로, 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)가 활성화된 경우, 래치 회로부(133)는 셧다운 비교부(135)에서 출력된 출력 신호(OS)의 활성화 상태를 미리 정해진 시간 동안 유지시킬 수 있다.

카운트 비교부(137)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)보다 큰지 여부를 비교하고, 비교 결과를 토대로 출력 펄스(OP)를 출력할 수 있다.

구체적으로, 카운트 비교부(137)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)보다 큰 경우, 온-상태(On-state)의 출력 펄스(OP)를 출력한다.

반면에, 카운트 비교부(137)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)보다 작은 경우, 오프-상태(Off-state)의 출력 펄스(OP)를 출력한다.

여기에서, 온-상태(On-state)의 출력 펄스(OP)는 '1'의 논리값을 가지고, 오프-상태(Off-state)의 출력 펄스(OP)는 '0'의 논리값을 가질 수 있다.

이에 따라, 카운트 비교부(137)에서 출력되는 출력 펄스(OP)는 온-상태(On-state)와 오프-상태(Off-state)가 반복되어 나타나는 구형파 형태가 될 수 있다.

참고로, 카운트 비교부(137)에서 출력되는 출력 펄스(OP)는 제어부(140)로 제공될 수 있다.

이에 따라, 제어부(140)는 카운트 비교부(137)로부터 제공받은 출력 펄스(OP)의 카운트(Count) 또는 온-듀티 시간(On-duty time)을 토대로 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

셧다운 회로부(139)는 용기 감지 작업을 위한 제2 펄스 신호(PWM2)를 스위치 구동부(150)에 제공할 수 있다.

구체적으로, 셧다운 회로부(139)는 스위치 구동부(150)로 제2 펄스 신호(PWM2)를 제공할 수 있고, 스위치 구동부(150)는 제2 펄스 신호(PWM2)를 토대로 인버터부(117)에 포함된 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 상보적으로 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.

여기에서, 제2 펄스 신호(PWM2)는 제1 스위칭 소자(S1)의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 신호(도 4의 PWM2-HIN)와 제2 스위칭 소자(S2)의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 신호(도 4의 PWM2-LIN)로 구성될 수 있다.

참고로, 셧다운 회로부(139)의 제2 펄스 신호(PWM2; 특히, 도 4의 PWM2-HIN)의 상태는 셧다운 비교부(135)로부터 제공받은 출력 신호(OS)의 활성화 여부에 따라 결정될 수 있다.

구체적으로, 출력 신호(OS)가 활성화된 경우, 셧다운 회로부(139)는 스위치 구동부(150)로 오프-상태의 제2 펄스 신호(즉, 로우 레벨('0'의 논리값)의 PWM2-HIN)를 제공할 수 있다.

즉, 셧다운 회로부(139)가 스위치 구동부(150)로 오프-상태의 제2 펄스 신호(즉, 도 4의 PWM2-HIN)를 제공함으로써 제1 스위칭 소자(S1)를 턴오프시킬 수 있다.

반면에, 출력 신호(OS)가 비활성화된 경우, 셧다운 회로부(139)는 스위치 구동부(150)에 온-상태의 제2 펄스 신호(즉, 하이 레벨('1'의 논리값)의 PWM2-HIN)를 제공할 수 있다.

즉, 셧다운 회로부(139)가 스위치 구동부(150)로 온-상태의 제2 펄스 신호(즉, 도 4의 PWM2-HIN)를 제공함으로써 제1 스위칭 소자(S1)를 턴온시킬 수 있다.

제어부(140)는 셧다운 회로부(139)와 스위치 구동부(150)를 제어한다.

구체적으로, 제어부(140)는 제1 펄스 신호(PWM1)를 셧다운 회로부(139)에 제공함으로써 스위치 구동부(150)를 제어할 수 있다.

또한 제어부(140)는 카운트 비교부(137)로부터 출력 펄스(OP)를 제공받을 수 있다.

구체적으로, 제어부(140)는 카운트 비교부(137)로부터 제공받은 출력 펄스(OP)의 카운트 또는 온-듀티 시간을 토대로 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

그리고 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는 것으로 판단된 경우, 제어부(140)는 스위치 구동부(150)를 제어하여 해당 워킹 코일(WC)을 활성화(즉, 구동)시킨다.

여기에서, 카운트는 출력 펄스(OP)가 오프-상태에서 온-상태로 변하는 횟수를 의미하고, 온-듀티 시간은 워킹 코일(WC) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 포함하는 전류 흐름 구간에서 공진 전류의 자유 공진이 일어나는 시간(즉, 도 4의 D3) 동안 출력 펄스(OP)의 온-상태에 대한 누적 시간을 의미한다.

또한 제어부(140)는 디스플레이부(미도시) 또는 입력 인터페이스부(미도시)를 통해 피가열체의 감지 여부를 표시하거나 알림음을 통해 피가열체의 감지 여부를 사용자에게 알릴 수 있다.

참고로, 제어부(140)는 일정한 크기의 제1 펄스 신호(PWM1; 즉, 단일 펄스(도 4의 1-Pulse))를 출력하는 마이크로컨트롤러(Micro Controller)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 제어부(140)는 인버터부(117)에 인가되는 전압(예를 들어, 입력전압)에 관한 정보를 감지 또는 수신(예를 들어, 센서(120)로부터 수신)할 수 있고, 수신된 전압의 변동량 등을 토대로 단일 펄스의 길이(즉, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간)를 조절하는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

스위치 구동부(150)는 외부 전원(미도시)으로부터 공급받은 드라이버 구동 전압을 토대로 구동되고, 인버터부(117)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 인버터부(117)에 연결될 수 있다.

또한 스위치 구동부(150)는 셧다운 회로부(139)로부터 제공받은 제2 펄스 신호(PWM2)를 토대로 인버터부(117)를 제어할 수 있다. 즉, 스위치 구동부(150)는 제2 펄스 신호(PWM2)를 토대로 인버터부(117)에 포함된 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.

참고로, 스위치 구동부(150)는 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 각각 턴온 또는 턴오프하는 제1 및 제2 서브 스위치 구동부(미도시)를 포함하는바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 도 2의 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 설명하도록 한다.

도 4는 도 2의 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 설명하는 그래프이다. 도 5 및 도 6은 도 2의 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 설명하는 도면들이다.

참고로, 도 5 및 도 6에서는, 설명의 편의를 위해 전술한 컨트롤러(180)를 생략하였다.

도 2, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 제어부(140)는 제1 펄스 신호(PWM1)를 셧다운 회로부(139)에 제공한다. 이때, 제어부(140)는 단일 펄스(1-Pulse)를 셧다운 회로부(139)에 제공할 수 있다.

이어서, 셧다운 회로부(139)는 제어부(140)로부터 제공받은 단일 펄스(1-Pulse)를 토대로 제2 펄스 신호(PWM2)를 스위치 구동부(150)로 전달한다.

여기에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 스위치 구동부(150)는 셧다운 회로부(139)로부터 제2 펄스 신호(PWM2; 즉, PWM2-HIN)가 입력되는 동안, 제1 스위칭 소자(S1)를 턴온시키고, 제2 스위칭 소자(S2)를 턴오프시킨다.

이 과정에서 입력전압(Vdc)이 인가된 직류 링크 커패시터(113)와 워킹 코일(WC)은 전류 흐름 구간을 형성하고, 입력전압(Vdc)의 에너지는 워킹 코일(WC)로 전달된다. 이에 따라, 워킹 코일(WC)을 통과하는 전류가 상기 전류 흐름 구간을 따라 흐르게 된다.

센서(120)는 워킹 코일(WC)을 통과하는 전류의 전류값(Ir)을 측정하고, 측정된 전류값(Ir)을 공진 전류 변환부(131)로 전달한다. 공진 전류 변환부(131)는 측정된 전류값(Ir; 자유 공진 전의 전류값)을 전압값(Vr; 즉, 제1 전압값)으로 변환하고, 변환된 전압값(Vr)을 셧다운 비교부(135)에 제공한다.

셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 제공받은 전압값(Vr)과 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)을 비교한다.

이어서, 제공받은 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)보다 큰 경우, 셧다운 비교부(135)는 활성화된 출력 신호(OS)를 셧다운 회로부(139)로 제공한다. 셧다운 회로부(139)가 셧다운 비교부(135)로부터 활성화된 출력 신호(OS)를 제공받는 시점은 셧다운 동작 시점(SD)에 해당한다.

즉, D1 시간 동안 워킹 코일(WC)은 입력전압(Vdc)에 의해 에너지가 충전된다. 이어서, 워킹 코일(WC)에 에너지가 충분히 충전되어 일정 임계치(즉, 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref))를 넘어서는 경우, 워킹 코일(WC)이 더 이상 충전되지 않도록 셧다운 회로부(139)는 오프-상태의 제2 펄스 신호(PWM2; 즉, PWM2-HIN)를 스위치 구동부(150)에 제공한다.

이에 따라, 셧다운 회로부(139)는 워킹 코일(WC)에 일정한 크기의 에너지가 저장되도록 스위치 구동부(150)를 제어할 수 있는 것이다. 또한 이를 통해, 추후 워킹 코일(WC) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 포함하는 전류 흐름 구간에서 공진 전류의 자유 공진이 일어날 때 자유 공진이 일정하게 발생되는바, 용기 감지 기능의 정확성과 신뢰성이 개선될 수 있다.

추가적으로, 셧다운 동작 시점(SD) 이후에, 래치 회로부(133)는 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)의 활성화 상태를 미리 정해진 시간(D2; 즉, 래치 시간(Latch time)) 동안 유지시킨다. 이는, 셧다운 회로부(139)에 제1 펄스 신호(PWM1)가 입력되는 중에 활성화된 출력 신호(OS)가 비활성화되는 것을 방지하기 위함이다.

이를 통해, 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)가 한번 활성화되는 경우, 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)는 일정시간 동안 활성화된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 셧다운 회로부(139)는 출력 신호(OS)가 활성화되어 있는 동안 제1 스위칭 소자(S1)와 관련된 제2 펄스 신호(PWM2-HIN)를 오프-상태로 유지할 수 있다.

참고로, 출력 신호(OS)가 활성화되어 셧다운 회로부(139)에서 스위치 구동부(150)로 오프-상태의 제2 펄스 신호(PWM2; 즉, PWM2-HIN)가 제공되는 경우, 제1 스위칭 소자(S1)가 턴오프되는바, 워킹 코일(WC)에 더 이상의 전압(즉, 에너지)이 충전되지 않을 수 있다. 그러나, 설령 제1 스위칭 소자(S1)가 셧다운 동작 시점(SD)에 턴오프되더라도 워킹 코일(WC)에 제공되는 전압은 셧다운 동작 시점(SD) 이후에 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref) 이상으로 일부 증가한 후 다시 감소하게 된다. 이때, 워킹 코일(WC)에 제공되는 전압이 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref) 이하로 떨어지게 되면, 셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 미리 정해진 공진 기준값(Vr_ref)보다 작은 전압값(Vr)을 제공받는바, 출력 신호(OS)를 비활성화시킬 수 있다. 이 경우, 셧다운 회로부(139)가 온-상태의 제2 펄스 신호(PWM2; 즉, PWM2-HIN)를 스위치 구동부(150)로 제공하게 되면서 제1 스위칭 소자(S1)가 다시 턴온될 수 있고, 이로 인해, 이미 충전이 완료된 워킹 코일(WC)에 불필요한 에너지가 더 충전될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 래치 회로부(133)가 셧다운 동작 시점(SD) 이후에 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)의 활성화 상태를 미리 정해진 시간(D2; 즉, 래치 시간(Latch time)) 동안 유지시키는 것이다.

이어서, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 셧다운 회로부(139)는 셧다운 동작 시점(SD) 이후, 제1 스위칭 소자(S1)를 턴오프시키고, 제2 스위칭 소자(S2)를 턴온시킨다. 이를 통해, 워킹 코일(WC), 제2 커패시터(C2), 제2 스위칭 소자(S2)는 전류 흐름 구간을 형성한다.

전류 흐름 구간이 형성된 이후, 워킹 코일(WC)은 커패시터(C2)와 에너지를 주고받게 되고, 전류 흐름 구간에는 공진 전류가 자유 공진하며 흐르게 된다.

여기에서, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하지 않는 경우, 공진 전류의 진폭은 워킹 코일(WC)의 저항에 의해 감쇄될 수 있다.

반면에, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는 경우, 공진 전류의 진폭은 워킹 코일(WC)의 저항 및 피가열체의 저항에 의해 감쇄(즉, 피가열체가 존재하지 않는 경우보다 더 많이 감쇄)될 수 있다.

이어서, 센서(120)는 전류 흐름 구간에서 자유 공진하는 전류의 전류값(Ir)을 측정하고, 측정된 전류값(Ir)을 공진 전류 변환부(131)에 제공한다. 공진 전류 변환부(131)는 전류값(Ir; 즉, 자유 공진 후의 전류값)을 전압값(Vr; 즉, 제2 전압값)으로 변환하고, 변환된 전압값(Vr)을 카운트 비교부(137) 및 제어부(140)로 제공한다.

참고로, 워킹 코일(WC)의 저항값은 일정하므로, 전압은 전류와 실질적으로 동일한 파형을 갖는다.

이어서, 카운트 비교부(137)는 전압값(Vr)과 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)을 비교하고, 비교 결과를 토대로 출력 펄스(OP)를 생성한다. 또한 카운트 비교부(137)는 출력 펄스(OP)를 제어부(140)에 제공한다.

여기에서, 출력 펄스(OP)는 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)보다 큰 경우 온-상태를 갖고, 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(Vcnt_ref)보다 작은 경우 오프-상태를 갖는다.

제어부(140)는 카운트 비교부(137)로부터 제공받은 출력 펄스(OP)를 토대로 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단한다.

예를 들어, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트보다 작은 경우, 제어부(140)는 피가열체가 워킹 코일(WC) 상에 존재한다고 판단할 수 있다. 반면에, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트보다 큰 경우, 제어부(140)는 피가열체가 워킹 코일(WC) 상에 존재하지 않는다고 판단할 수 있다. 여기에서 카운트는 출력 펄스(OP)가 오프-상태에서 온-상태로 변화된 횟수를 의미할 수 있다.

다른 예로, 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간보다 작은 경우, 제어부(140)는 피가열체가 워킹 코일(WC) 상에 존재한다고 판단할 수 있다. 반면에, 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간보다 큰 경우, 제어부(140)는 피가열체가 워킹 코일(WC) 상에 존재하지 않는다고 판단할 수 있다. 여기에서, 온-듀티 시간은 셧다운 동작 시점(SD) 이후의 시간(즉, 도 4의 D3)동안 출력 펄스(OP)의 온-상태에 대한 누적 시간을 의미할 수 있다.

즉, 제어부(140)는 출력 펄스(OP)의 카운트 또는 온-듀티 시간을 이용하여 피가열체의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있다.

이어서, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재한다고 판단되는 경우, 제어부(140)는 해당 워킹 코일(WC)을 활성화시킨다. 또한, 제어부(140)는 디스플레이부(미도시) 또는 인터페이스부(미도시)를 통해 피가열체의 감지 여부를 표시하거나 알림음을 발생시켜 피가열체의 감지 여부를 사용자에게 알릴 수 있다.

도 7은 도 2의 유도 가열 장치에서 피가열체 존재 여부 판단 시 이용되는 파형을 설명하는 그래프이다.

참고로, 도 7에서, (a)는 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치된 경우에 나타나는 파형이고, (b)는 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치되지 않은 경우에 나타나는 파형이다. 다만, 도 7의 (a)와 (b)는 하나의 실험예에 불과하고, 본 발명의 실시예가 도 7의 실험예에 한정되는 것은 아니다.

여기에서, (a)는 워킹 코일(도 2의 WC)에 흐르는 제1 공진 전류(Ir1)와, 제1 공진 전류(Ir1)에 대한 제1 출력 펄스(OP1)를 나타낸다. 또한, (b)는 워킹 코일(도 2의 WC)에 흐르는 제2 공진 전류(Ir2)와, 제2 공진 전류(Ir2)에 대한 제2 출력 펄스(OP2)를 나타낸다.

참고로, 도 7에 도시된 제1 및 제2 출력 펄스(OP1, OP2)는 해당 도면의 설명에서만 사용하는 것으로 한다.

도 2 및 도 7을 참조하면, (a)에서 제1 출력 펄스(OP1)의 카운트는 2회이고, (b)에서 제2 출력 펄스(OP2)의 카운트는 11회이다. 즉, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치된 경우 카운트는 상대적으로 적게 나타나고, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치되지 않은 경우 카운트는 상대적으로 많게 나타난다.

따라서, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단하는 기준 카운트는 (a)의 카운트와 (b)의 카운트 사이의 값으로 결정될 수 있다. 나아가, 제어부(140)는 미리 정해진 기준 카운트를 이용하여 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

또한, (a)에서 제1 출력 펄스(OP1)의 온-듀티 시간은, (b)에서 제2 출력 펄스(OP2)의 온-듀티 시간보다 짧을 수 있다. 즉, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치된 경우 온-듀티 시간이 상대적으로 짧게 나타나고, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 배치되지 않은 경우 온-듀티 시간이 상대적으로 길게 나타난다.

따라서, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단하는 기준 시간은 (a)의 온-듀티 시간과 (b)의 온-듀티 시간 사이의 값으로 결정될 수 있다. 나아가, 제어부(140)는 미리 정해진 기준 시간을 이용하여 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

즉, 제어부(140)는 출력 펄스(OP)의 카운트 또는 온-듀티 시간 중 적어도 하나를 이용함으로써, 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부에 대한 판단의 정확도를 개선할 수 있다.

도 8은 도 2의 유도 가열부에 인가되는 입력전압의 제로 크로싱 시점을 설명하는 그래프이다.

도 8에는 정류된 입력전압(Vdc)과, 입력전압(Vdc)에 대한 영전압 검출 파형(CZ)이 도시된다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 입력전압(Vdc)은 정류부(112)의 정류 작업으로 인해 반파 정류 파형을 갖게 된다. 예를 들어, 입력전압(Vdc)은 약 150V를 중심으로 변동되는 반파 정류 파형을 가질 수 있다.

또한 이러한 입력전압(Vdc)이 미리 정해진 기준전압(Vc_ref)과 같아지는 시점을 제로 크로싱(Zero-crossing) 시점(즉, 영전압 시점)이라 한다.

제로 크로싱 시점을 기준으로, 입력전압(Vdc)은 미리 설정된 기준전압(Vc_ref)보다 작은 제1 구간(Dz)과, 미리 설정된 기준전압(Vc_ref)보다 큰 제2 구간(Du)으로 구분된다.

제1 구간(Dz)에서 입력전압(Vdc)의 변동량은 제2 구간(Du)에서 입력전압(Vdc)의 변동량보다 상대적으로 작다. 따라서, 제어부(140)는 제1 구간(Dz)에서 상대적으로 안정적으로 용기 감지 동작을 수행할 수 있다.

이에 따라, 제어부(140)는 입력전압(Vdc)이 미리 정해진 기준전압(Vc_ref)보다 작은 제1 구간(Dz)에서만 용기 감지 동작을 수행한다.

이를 위해, 제어부(140)는 입력전압(Vdc)의 제로 크로싱 시점을 감지하고, 제로 크로싱 시점을 토대로 기준전압(Vc_ref)보다 입력전압(Vdc)이 작은 구간에서 워킹 코일(WC) 상에 피가열체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.

참고로, 제어부(140)는 후술하는 단일 펄스 예비 테스트 작업 중 일부 단계(예를 들어, 도 12의 S200)를 제1 구간(Dz)에서만 수행할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

정리하자면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(100)는 제1 구간(Dz)에서만 용기 감지 동작을 수행할 수 있고, 이를 통해, 유도 가열 장치(100)의 용기 감지 정확도와 신뢰성이 개선될 수 있다.

도 9 내지 도 11은 도 2의 유도 가열부에 인가된 입력 전압의 변동 여부에 따라 달라지는 용기 감지 동작을 설명하는 도면들이다.

참고로, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치(200)의 개략도를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 유도 가열 장치(200)는 제1 유도 가열부(215)와 제2 유도 가열부(216)를 포함한다. 제1 유도 가열부(215)와 제2 유도 가열부(216)는 동일한 입력전압(Vdc)을 공유한다. 참고로, 제1 유도 가열부(215)와 제2 유도 가열부(216)는 인접하게 배치될 수 있다.

제1 유도 가열부(215)는 제1 컨트롤러(281)에 의해 제어되고, 제2 유도 가열부(216)는 제2 컨트롤러(282)에 의해 제어된다.

제1 유도 가열부(215)와 제2 유도 가열부(216)는 전술한 유도 가열부(도 2의 115)와 실질적으로 동일하게 구성된다. 또한, 제1 컨트롤러(281)와 제2 컨트롤러(282)는 전술한 컨트롤러(도 2의 180)와 실질적으로 동일하게 구성된다. 유도 가열부(115)와 컨트롤러(180)에 대한 설명은 앞에서 자세히 기술하였으므로 여기에서는 생략하도록 한다.

제2 유도 가열부(216)가 동작하는 경우, 제1 유도 가열부(215)에는 유기 전류가 발생할 수 있다.

도 10에서, 제2 전류(Ir2)는 제2 유도 가열부(216)가 동작하는 경우 제2 워킹 코일(WC2)에 흐르는 전류를 나타낸다. 제1 전류(Ir1)는 제2 유도 가열부(216)가 동작함에 따라 제1 워킹 코일(WC1)에 유기되는 전류를 나타낸다. 비교기 출력(OP1)은 제1 전류(Ir1)에 의해 카운트 비교부(미도시)에서 출력되는 출력 펄스를 나타낸다.

도 10의 그래프를 살펴보면, 제1 전류(Ir1)는 미리 설정된 전류 크기보다 작은 제1 구간(Dz)과, 미리 설정된 전류 크기보다 큰 제2 구간(Du)으로 구분된다. 이때, 제1 구간(Dz)과 제2 구간(Du)의 경계점이 제로 크로싱(Zero-crossing) 시점에 해당한다.

여기에서, 제1 구간(Dz)에서는 제2 유도 가열부(216)의 동작에 의해 유기되는 제1 전류(Ir1)의 크기가 작아, 비교기 출력(OP1)이 나오지 않는다는 것을 알 수 있다.

한편, 제1 컨트롤러(281)는 제1 구간(Dz)에서 용기 감지 동작을 수행한다. 즉, 제1 컨트롤러(281)에 포함된 제어부(미도시)는 제1 워킹 코일(WC1)에 유기되는 전류가 미리 정해진 기준전류보다 작은 구간(즉, 제1 구간(Dz))에서 용기 감지 동작을 수행할 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 용기 감지 방법은 다른 워킹 코일의 동작으로 인한 영향을 적게 받을 수 있다. 따라서, 본 발명은 용기 감지의 정확도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 11을 참조하면, (a)는 제2 유도 가열부(216)가 동작하지 않는 경우 제1 유도 가열부(215)에 나타나는 파형을 도시한 그래프이다. (b)는 제2 유도 가열부(216)가 동작 중인 경우 제1 유도 가열부(215)에 나타나는 파형을 도시한 그래프이다.

(a)의 경우, 제1 유도 가열부(215)에는 일정한 크기의 입력전압(Vdc)이 인가된다.

반면, (b)의 경우, 제1 유도 가열부(215)에는 불안정한 입력전압(Vdc)이 인가된다. 이는 제1 유도 가열부(215)와 제2 유도 가열부(216)가 입력전압(Vdc)을 공유하기에 발생하는 현상이다. 제2 유도 가열부(216)가 입력전압(Vdc)에서 제공되는 전력의 일부를 사용하기 때문에, 제1 유도 가열부(215)에 인가되는 입력전압(Vdc)은 작아지게 된다.

따라서, 제어부(미도시)는 (a)에서와 같이 일정한 크기의 입력전압(Vdc)이 인가되는 경우, 상대적으로 짧은 제1 길이를 갖는 단일 펄스(예를 들어, 도 4의 1-Pulse)를 셧다운 회로부(미도시)에 전달한다. 이는 제1 길이의 펄스가 워킹 코일(WC)을 충전시키기에 충분하기 때문이다.

반대로, 제어부는 (b)와 같이 불안정하고 상대적으로 작은 크기의 입력전압(Vdc)이 인가되는 경우, 제1 길이보다 긴 제2 길이를 갖는 펄스를 셧다운 회로부에 전달한다. 이는 제1 길이보다 긴 제2 길이의 펄스를 인가함으로써, 워킹 코일(WC)을 안정적으로 충전시키기 위함이다.

추가적으로, 제어부는 입력전압(Vdc)의 변동량과 미리 정해진 변동 기준값을 비교하고, 비교 결과를 토대로 셧다운 회로부에 제공하는 단일 펄스의 길이를 결정할 수 있다.

구체적으로, 제어부는 입력전압(Vdc)의 변동량이 미리 정해진 변동 기준값보다 큰 경우, 제2 길이를 갖는 단일 펄스를 출력할 수 있다. 여기에서 변동 기준값은 다른 유도 가열부가 동작하는지 여부를 판단하기 위한 값을 의미한다.

예를 들어, 제1 및 제2 유도 가열부(215, 216)가 입력전압(Vdc)을 공유하고 제2 유도 가열부(216)가 동작하는 경우, 제1 유도 가열부(215)에 인가되는 입력전압(Vdc)의 변동량은 커질 수 있다(도 11의 (b) 참조). 이 경우, 제어부는 상대적으로 긴 제2 길이의 펄스를 출력한다.

반면, 제어부는 입력전압(Vdc)의 변동량이 미리 정해진 변동 기준값보다 작은 경우, 제2 길이보다 짧은 제1 길이를 갖는 단일 펄스를 출력한다.

즉, 용기 감지부(미도시)는 전술한 방식을 통해 워킹 코일(WC)에 일정한 크기의 공진 전류를 발생시킬 수 있고, 이를 통해, 용기 감지 판단의 정확도가 개선될 수 있다.

참고로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치는 전술한 실제 용기 감지 작업을 수행하기 전에 단일 펄스 예비 테스트 작업을 수행할 수 있는바, 이하에서는, 도 12 및 도 13을 참조하여, 유도 가열 장치에 구비된 컨트롤러에서 수행되는 단일 펄스 예비 테스트 방법을 설명하도록 한다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 설명하는 순서도들이다.

참고로, 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2의 유도 가열 장치를 기준으로 설명하도록 하고, 센서(도 2의 120)가 컨트롤러(도 2의 180)에 포함되는 것을 전제로 설명하도록 한다.

도 2 및 도 12를 참조하면, 먼저, 테스트 대상 워킹 코일을 선택한다(S100).

구체적으로, 제어부(140)는 테스트 대상 워킹 코일을 선택할 수 있다. 여기에서, 테스트 대상 워킹 코일은 상측에 피가열체가 없는 워킹 코일(즉, 무부하 상태의 워킹 코일)일 수 있다.

참고로, 도 2에 도시된 바와 같이, 유도 가열 장치(100)에 1개의 워킹 코일(WC)만이 구비되어 있는 경우, 제어부(140)는 해당 워킹 코일(WC)을 테스트 대상 워킹 코일로 선택할 수 있다.

반면에, 도 9에 도시된 바와 같이, 유도 가열 장치(도 9의 200)에 복수개의 워킹 코일(도 9의 WC1, WC2)이 구비되어 있는 경우, 제어부(140)는 복수개의 워킹 코일 중 어느 하나의 워킹 코일을 테스트 대상 워킹 코일로 선택할 수 있다.

테스트 대상 워킹 코일이 선택되면(S100), 용기 감지 작업(즉, 용기 감지 작업 중 일부 단계)을 수행하여 출력 펄스(즉, 제1 출력 펄스)를 생성한다(S200).

여기에서, 도 13을 참조하면, S200의 세부 단계가 도시되어 있다.

구체적으로, 도 2 및 도 13을 참조하면, 테스트 대상 워킹 코일이 선택된 경우(S100), 셧다운 회로부(139)가 활성화된다(S210). 이어서, 셧다운 회로부(139)가 활성화된 경우, 제어부(140)는 테스트 대상 워킹 코일에 에너지를 충전시키기 위해 단일 펄스(도 4의 PWM1; 즉, 1-Pulse)를 출력한다(S220). 이때, 셧다운 회로부(139)는 제어부(140)로부터 제공받은 단일 펄스 및 전술한 출력 신호(OS)를 토대로 스위치 구동부(150)를 제어할 수 있다.

참고로, 제어부(140)는 S220에서 초기 설정된 온-상태 지속 시간을 가지는 단일 펄스를 출력한다. 여기에서, 초기 설정된 온-상태 지속 시간은 무부하 상태의 워킹 코일에 일정한 크기의 에너지(즉, 전술한 셧다운 동작 기준이 되는 양의 에너지)가 충전되는데 필요한 온-상태 지속 시간을 의미할 수 있다.

제어부(140)로부터 단일 펄스가 출력되면(S220), 스위치 구동부(150)는 인버터부(117)를 제어하고, 이를 통해, 테스트 대상 워킹 코일에 입력전압(Vdc)의 에너지가 충전된다.

이 때, 인버터부(117)에 포함된 제1 스위칭 소자(S1)는 턴온되고, 제2 스위칭 소자(S2)는 턴오프될 수 있다.

한편, 센서(120)는 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 전류의 전류값(Ir)을 측정한다. 그리고 공진 전류 변환부(131)는 센서(120)에서 측정된 전류값(Ir)을 전압값(Vr; 즉, 제1 전압값)으로 변환한다.

이어서, 셧다운 비교부(135)는 공진 전류 변환부(131)로부터 수신된 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(도 4의 Vr_ref)에 도달했는지 여부를 판단한다(S230).

수신된 전압값(Vr)이 미리 정해진 공진 기준값(도 4의 Vr_ref)에 도달하는 경우, 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)는 활성화된다.

출력 신호(OS)가 활성화되면, 셧다운 회로부(139)는 해당 출력 신호(OS)를 토대로 동작한다(S240).

구체적으로, 셧다운 회로부(139)는 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 전류가 자유 공진하도록 스위치 구동부(150)를 제어한다. 즉, 셧다운 회로부(139)는 스위치 구동부(150)를 통해 인버터부(117)를 제어함으로써 유도 가열부(115) 내에 전류 흐름 구간을 형성할 수 있다.

이 때, 인버터부(117)에 포함된 제1 스위칭 소자(S1)는 턴오프되고, 제2 스위칭 소자(S2)는 턴온될 수 있다. 또한 셧다운 비교부(135)의 출력 신호(OS)는 래치 회로부(133)에 의해 미리 정해진 시간동안 활성화된 상태로 유지될 수 있다.

이어서, 센서(120)는 전류 흐름 구간에서 자유 공진하는 전류의 전류값(Ir)을 측정하여 공진 전류 변환부(131)에 전달한다. 그리고 공진 전류 변환부(131)는 전류값(Ir)을 전압값(Vr; 즉, 제2 전압값)으로 변환하고, 변환된 전압값(Vr)을 카운트 비교부(137)와 제어부(140)에 전달한다.

카운트 비교부(137)는 출력 펄스(OP; 즉, 제1 출력 펄스)를 생성한다(S250).

구체적으로, 카운트 비교부(137)는 전압값(Vr)과 미리 정해진 카운트 기준값(도 4의 Vcnt_ref)의 비교 결과를 기초로 출력 펄스(OP)를 생성하고, 생성된 출력 펄스(OP)를 제어부(140)에 전달한다.

여기에서, 출력 펄스(OP)는 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(도 4의 Vcnt_ref)보다 큰 경우 온-상태를 갖고, 전압값(Vr)이 미리 정해진 카운트 기준값(도 4의 Vcnt_ref)보다 작은 경우 오프-상태를 갖는다.

참고로, 용기 감지 작업을 수행하여 출력 펄스를 생성하는 단계(S200)에서 용기 감지 작업은 N번(N은 자연수) 수행되고, 출력 펄스는 M개(M은 상기 N과 동일) 생성될 수도 있다. 즉, 용기 감지 작업이 복수번 수행되는 경우, 출력 펄스도 이와 대응되게 복수개 생성될 수 있다.

또한 S200은 전술한 제1 구간(도 8의 Dz)에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다시 도 2 및 도 12를 참조하면, S200 이후 생성된 출력 펄스의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 출력 펄스의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교한다(S300).

구체적으로, 제어부(140)는 카운트 비교부(137)로부터 수신된 출력 펄스(OP)의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교할 수 있다.

이어서, 비교 작업이 완료되면(S300), 비교 결과를 토대로 제어부(140)에서 생성되는 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 조절한다(S320, S340, S360).

구체적으로, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위의 상한값보다 크거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위의 상한값보다 큰 경우, 제어부(140)는 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 감소시킨다(S340).

즉, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위의 상한값보다 크거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위의 상한값보다 큰 경우, 테스트 대상 워킹 코일에 충전된 에너지의 양이 전술한 셧다운 동작 기준이 되는 에너지의 양보다 많다는 것을 의미한다. 이에 따라, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 감소시킴으로써 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.

반면에, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위의 하한값보다 작거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위의 하한값보다 작은 경우, 제어부(140)는 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 증가시킨다(S360).

즉, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위의 하한값보다 작거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위의 하한값보다 작은 경우, 테스트 대상 워킹 코일에 충전된 에너지의 양이 전술한 셧다운 동작 기준이 되는 에너지의 양보다 적다는 것을 의미한다. 이에 따라, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 증가시킴으로써 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양을 증가시킬 수 있다.

물론, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위 내에 포함되거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위 내에 포함되는 경우, 제어부(140)는 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 유지한다(S320).

즉, 출력 펄스(OP)의 카운트가 미리 정해진 기준 카운트 범위 내에 포함되거나 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간이 미리 정해진 기준 시간 범위 내에 포함되는 경우, 테스트 대상 워킹 코일에 충전된 에너지의 양이 전술한 셧다운 동작 기준이 되는 에너지의 양을 충족시켰다는 것을 의미한다. 이에 따라, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 유지함으로써 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양을 유지할 수 있다.

정리하자면, 용기 감지 작업시 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양은 단일 펄스의 온-상태 지속 시간에 따라 변동된다. 이에 따라, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 증가하는 경우, 용기 감지 작업시 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양이 증가하고, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 감소하는 경우, 용기 감지 작업시 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양이 감소하는 것이다.

참고로, 용기 감지 작업이 N번(N은 자연수) 수행되어, 출력 펄스가 M개(M은 상기 N과 동일) 생성된 경우, 출력 펄스(OP)의 카운트는 상기 M개의 출력 펄스의 카운트의 평균값을 포함하고, 출력 펄스(OP)의 온-듀티 시간은 상기 M개의 출력 펄스의 온-듀티 시간의 평균값을 포함할 수 있다.

이와 같이, 실제 용기 감지 작업 전에 단일 펄스 예비 테스트 작업이 수행될 수 있다.

다만, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 변경된 경우(S340 또는 S360), 전술한 과정들이 다시 반복될 수 있다.

즉, 변경된 온-상태 지속 시간을 가지는 단일 펄스를 토대로 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 출력 펄스(즉, 제2 출력 펄스)를 생성하는 단계(즉, S200에 대응되는 단계), 제어부(140)에서 출력 펄스의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 출력 펄스의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교하는 단계(즉, S300에 대응되는 단계) 및 비교 결과를 토대로 단일 펄스의 변경된 온-상태 지속 시간을 다시 조절하는 단계(즉, S320, S340, S360 중 어느 하나에 대응되는 단계)가 진행될 수 있다.

물론, 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 유지되는 경우(S320), 해당 온-상태 지속 시간이 실제 용기 감지 작업을 위한 최종 온-상태 지속 시간으로 결정된다.

참고로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치는 도 11에 도시된 바와 같이, 실제 용기 감지 작업 중에도 단일 펄스의 온-상태 지속 시간(즉, 길이)을 변경할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 통해 소비전력 저감 및 응답 특성 개선이 가능한바, 전력량 낭비 방지 및 사용자 만족도 개선이 가능하다.

또한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 유도 가열 장치의 단일 펄스 예비 테스트 방법을 통해 용기 감지 작업의 정확도를 개선할 수 있는바, 용기 감지 작업의 신뢰성을 높일 수 있다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 유도 가열 회로 120: 센서
130: 용기 감지부 131: 공진 전류 변환부
133: 래치 회로부 135: 셧다운 비교부
137: 카운트 비교부 139: 셧다운 회로부
140: 제어부 150: 스위치 구동부
180: 컨트롤러

Claims (14)

1. 유도 가열 장치에 구비된 컨트롤러에서 수행되는 단일 펄스 예비 테스트 방법에 있어서,
   테스트 대상 워킹 코일을 선택하는 단계;
   상기 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 제1 출력 펄스를 생성하는 단계;
   상기 생성된 제1 출력 펄스의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 상기 생성된 제1 출력 펄스의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과를 토대로 제어부에서 생성되는 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 조절하는 단계를 포함하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 카운트는 상기 제1 출력 펄스가 오프-상태에서 온-상태로 전환되는 횟수를 포함하고,
   상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 조절하는 단계에서,
   상기 카운트가 상기 미리 정해진 기준 카운트 범위의 상한값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 감소시키고,
   상기 카운트가 상기 미리 정해진 기준 카운트 범위의 하한값보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 증가시키고,
   상기 카운트가 상기 미리 정해진 기준 카운트 범위 내에 포함되는 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 유지하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 온-듀티 시간은 상기 제1 출력 펄스의 온-상태의 누적 시간을 포함하고,
   상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 조절하는 단계에서,
   상기 온-듀티 시간이 상기 미리 정해진 기준 시간 범위의 상한값보다 큰 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 감소시키고,
   상기 온-듀티 시간이 상기 미리 정해진 기준 시간 범위의 하한값보다 작은 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 증가시키고,
   상기 온-듀티 시간이 상기 미리 정해진 기준 시간 범위 내에 포함되는 경우, 상기 제어부는 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간을 유지하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 온-상태 지속 시간이 변경된 경우, 상기 변경된 온-상태 지속 시간을 가지는 단일 펄스를 토대로 상기 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 제2 출력 펄스를 생성하는 단계;
   상기 제어부에서 상기 생성된 제2 출력 펄스의 카운트를 상기 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 상기 생성된 제2 출력 펄스의 온-듀티 시간을 상기 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과를 토대로 상기 단일 펄스의 상기 변경된 온-상태 지속 시간을 다시 조절하는 단계를 더 포함하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 제1 출력 펄스를 생성하는 단계에서,
   상기 용기 감지 작업은 N번(N은 자연수) 수행되고,
   상기 제1 출력 펄스는 M개(M은 상기 N과 동일) 생성되는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 생성된 제1 출력 펄스의 카운트를 미리 정해진 기준 카운트 범위와 비교하거나 상기 생성된 제1 출력 펄스의 온-듀티 시간을 미리 정해진 기준 시간 범위와 비교하는 단계에서,
   상기 제1 출력 펄스의 카운트는 상기 M개의 제1 출력 펄스의 카운트의 평균값을 포함하고,
   상기 제1 출력 펄스의 온-듀티 시간은 상기 M개의 제1 출력 펄스의 온-듀티 시간의 평균값을 포함하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 용기 감지 작업시 상기 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양은 상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간에 따라 변동되는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 증가하는 경우, 상기 용기 감지 작업시 상기 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양이 증가하고,
   상기 단일 펄스의 온-상태 지속 시간이 감소하는 경우, 상기 용기 감지 작업시 상기 테스트 대상 워킹 코일에 충전되는 에너지의 양이 감소하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 테스트 대상 워킹 코일에 대해 용기 감지 작업을 수행하여 제1 출력 펄스를 생성하는 단계는,
   스위치 구동부에서 인버터부를 제어하여, 상기 테스트 대상 워킹 코일에 에너지를 충전하는 단계와,
   센서에서 상기 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 전류를 측정하는 단계와,
   공진 전류 변환부에서 상기 센서에서 측정된 상기 전류의 전류값을 제1 전압값으로 변환하는 단계와,
   셧다운 비교부에서 상기 제1 전압값과 미리 정해진 공진 기준값을 비교하는 단계와,
   상기 제1 전압값이 상기 미리 정해진 공진 기준값보다 큰 경우, 셧다운 회로부에서 상기 스위치 구동부를 제어하여 상기 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 상기 전류를 자유 공진시키는 단계와,
   상기 센서에서 상기 자유 공진하는 전류를 측정하는 단계와,
   상기 공진 전류 변환부에서 상기 센서에서 측정된 상기 자유 공진하는 전류의 전류값을 제2 전압값으로 변환하는 단계와,
   카운트 비교부에서 상기 제2 전압값과 미리 정해진 카운트 기준값을 비교하여, 상기 제1 출력 펄스를 생성하는 단계를 포함하는
   단일 펄스 예비 테스트 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 인버터부는, 상기 스위치 구동부로부터 제공받은 스위칭 신호에 의해 상보적으로 턴온 또는 턴오프되는 제1 및 제2 스위칭 소자를 포함하는
    단일 펄스 예비 테스트 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 테스트 대상 워킹 코일에 에너지를 충전하는 단계에서,
    상기 제1 스위칭 소자는 턴온되고, 상기 제2 스위칭 소자는 턴오프되는
    단일 펄스 예비 테스트 방법.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 상기 전류를 자유 공진시키는 단계에서,
    상기 제1 스위칭 소자는 턴오프되고, 상기 제2 스위칭 소자는 턴온되는
    단일 펄스 예비 테스트 방법.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 테스트 대상 워킹 코일에 흐르는 상기 전류를 자유 공진시키는 단계에서,
    상기 셧다운 비교부의 출력 신호는 미리 정해진 시간동안 활성화된 상태로 유지되는
    단일 펄스 예비 테스트 방법.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 카운트 비교부에서 생성되는 상기 제1 출력 펄스는,
    상기 제2 전압값이 상기 미리 정해진 카운트 기준값보다 큰 경우 온-상태를 가지고,
    상기 제2 전압값이 상기 미리 정해진 카운트 기준값보다 작은 경우 오프-상태를 가지는
    단일 펄스 예비 테스트 방법.
    
    

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