KR20210006809A - Induction heating device having improved temperature sensing mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 온도 감지 메커니즘이 개선된 유도 가열 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an induction heating device with an improved temperature sensing mechanism.
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, 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.Various types of cooking utensils are used to heat food at home or in a restaurant. Conventionally, gas ranges using gas as fuel have been widely used and widely used, but recently, devices for heating an object to be heated, such as a pan, by using electricity without using gas have been popularized.
전기를 이용하여 피가열체를 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 피가열체에 전달함으로써 피가열체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열체(예를 들어, 조리 용기)에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열체 자체가 가열되도록 하는 방식이다. Methods of heating an object to be heated using electricity are largely divided into resistance heating methods and induction heating methods. The electrical resistance method is a method of heating an object to be heated by transferring heat generated when current is passed through a metal resistance wire or a non-metallic heating element such as silicon carbide to the object to be heated through radiation or conduction. In addition, the induction heating method generates an eddy current in an object to be heated (for example, a cooking vessel) made of metal by using a magnetic field generated around the coil when high-frequency power of a predetermined size is applied to the coil. This is a method that allows the heating element itself to be heated.
이 중 유도 가열 방식이 적용된 유도 가열 장치는 복수개의 피가열체 각각(예를 들어, 조리 용기)을 가열하기 위해 대응하는 영역에 각각 워킹 코일을 구비하고 있는 것이 일반적이다.Among them, an induction heating apparatus to which an induction heating method is applied generally includes a working coil in a corresponding region for heating each of a plurality of objects to be heated (eg, a cooking vessel).
여기에서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 유도 가열 장치들이 도시되어 있는바, 이를 참조하여 종래의 유도 가열 장치들의 온도 감지 방법을 살펴보도록 한다.Here, referring to FIGS. 1 and 2, conventional induction heating devices are shown, and a temperature sensing method of conventional induction heating devices will be described with reference to these.
도 1 및 도 2는 종래의 유도 가열 장치에 구비된 온도 센서를 설명하는 도면들이다.1 and 2 are views illustrating a temperature sensor provided in a conventional induction heating apparatus.
참고로, 도 1은 대한민국 특허등록공보 제10-0661226호에 도시된 도면이고, 도 2는 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0011186호에 도시된 도면이며, 도 1 및 도 2에서 각각 사용된 도면 부호는 도 1 및 도 2에만 각각 한정하여 적용하도록 한다.For reference, FIG. 1 is a view shown in Korean Patent Publication No. 10-0661226, and FIG. 2 is a view shown in Korean Patent Publication No. 10-2012-0011186, respectively, used in FIGS. 1 and 2 Reference numerals are limited to each of FIGS. 1 and 2 and applied.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래의 유도 가열 장치의 경우, 전열히팅부(100)와 유도가열 히팅부(110)가 구비된 히터 유닛 및 히터 유닛에 설치된 온도 센서(120)를 포함한다. First, referring to FIG. 1, in the case of a conventional induction heating device, a heater unit including an
여기에서, 온도 센서(120)는 유도가열 히팅부(110)에 구비된 유도가열코일(111)의 중심부에 배치되어 히터 유닛의 온도를 감지한다. Here, the
이어서, 도 2를 참조하면, 종래의 유도 가열 장치의 경우, 복수개의 워킹 코일(20) 및 워킹 코일(20) 또는 피가열체의 온도를 감지하는 복수개의 온도 센서(30)를 포함한다.Next, referring to FIG. 2, in the case of a conventional induction heating apparatus, a plurality of working
여기에서, 복수개의 온도 센서(30)는 복수개의 워킹 코일(20) 사이에 구비되어, 주변 워킹 코일(20)의 온도를 감지한다. Here, the plurality of
이와 같이, 종래의 유도 가열 장치에서, 온도 센서는 코일 주변에 설치되되, 상판부(즉, 피가열체가 상면에 배치될 수 있도록 평판 형상으로 이루어진 조리대를 의미하며, 일반적으로 유리 재질로 이루어짐)에 근접하여 배치된다. As described above, in the conventional induction heating apparatus, the temperature sensor is installed around the coil, but is close to the upper plate (that is, it means a countertop made of a flat plate so that the object to be heated can be disposed on the upper surface, and is generally made of glass). To be placed.
다만, 상판부와 온도 센서 간 거리 공차로 인해 온도 센서의 온도 감지 정확도가 저하된다는 문제가 있고, 온도 센서를 설치하기 위해 와이어 하니스(wire harness)가 필요한바, 제조 비용이 증가하고, 제조 작업성(즉, 제조 작업의 용이성)이 저하된다는 문제도 있다. However, there is a problem that the temperature detection accuracy of the temperature sensor is deteriorated due to the distance tolerance between the upper plate and the temperature sensor, and since a wire harness is required to install the temperature sensor, manufacturing cost increases and manufacturing workability ( That is, there is also a problem that the easiness of the manufacturing operation) decreases.
본 발명의 목적은 온도 감지 정확도가 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an induction heating apparatus with improved temperature sensing accuracy.
또한 본 발명의 목적은 제조 작업성이 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다. It is also an object of the present invention to provide an induction heating device with improved manufacturing workability.
본 발명의 목적은 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.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 정류 모듈에서 정류된 직류 전력이 워킹 코일을 거쳐 션트 저항(Shunt resistor)으로 인가되게 하는 직렬 연결 전류 경로를 구현함으로써 온도 센서 없이도 워킹 코일의 온도를 판단할 수 있고, 이를 통해, 온도 감지 정확도를 개선할 수 있다.The induction heating apparatus according to the present invention can determine the temperature of the working coil without a temperature sensor by implementing a series-connected current path through which the DC power rectified in the rectifying module is applied to the shunt resistor through the working coil, Through this, temperature sensing accuracy can be improved.
구체적으로, 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 전원부에서 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 모듈, 정류 모듈로부터 정류된 직류 전력을 제공받는 워킹 코일, 일단이 워킹 코일에 연결된 스위치부, 스위치부의 타단에 연결된 션트 저항 및 미리 설정된 주기마다 스위치부를 턴온시켜 정류 모듈에서 정류된 직류 전력이 워킹 코일을 거쳐 션트 저항으로 인가되게 하고, 션트 저항에 인가되는 직류 전력의 전압을 감지하며, 감지 결과를 토대로 워킹 코일의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지를 판단하는 제어부를 포함함으로써 온도 감지 정확도를 개선할 수 있다. Specifically, the induction heating device according to the present invention includes a rectifying module for rectifying AC power output from a power supply unit to DC power, a working coil receiving rectified DC power from the rectifying module, a switch unit having one end connected to the working coil, and a switch unit. The shunt resistor connected to the other end and the switch unit are turned on at each preset period so that the DC power rectified in the rectifier module is applied to the shunt resistor through the working coil, and the voltage of the DC power applied to the shunt resistor is sensed, based on the detection result. It is possible to improve the accuracy of temperature detection by including a control unit that determines whether the temperature of the working coil is within a safe temperature range.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 워킹 코일의 저항값을 토대로 워킹 코일의 온도를 도출함으로써 온도 센서 없이도 워킹 코일의 온도를 판단할 수 있고, 이를 통해, 제조 작업성을 개선할 수 있다. In addition, the induction heating apparatus according to the present invention can determine the temperature of the working coil without a temperature sensor by deriving the temperature of the working coil based on the resistance value of the working coil, thereby improving manufacturing workability.
구체적으로, 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 션트 저항에 분배되는 전압의 크기를 감지하고, 감지 결과를 토대로 워킹 코일에 분배되는 전압의 크기 및 워킹 코일의 저항값을 계산하며, 계산 결과를 토대로 워킹 코일의 온도를 도출하는 제어부를 포함함으로써 제조 작업성을 개선할 수 있다. Specifically, the induction heating device according to the present invention detects the magnitude of the voltage distributed to the shunt resistor, calculates the magnitude of the voltage distributed to the working coil and the resistance value of the working coil based on the detection result, and works based on the calculation result. By including a control unit for deriving the temperature of the coil, manufacturing workability can be improved.
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 온도 센서 없이 워킹 코일의 온도를 감지할 수 있는바, 상판부와 온도 센서 간 거리 공차로 인해 온도 감지 정확도가 저하되는 문제를 방지할 수 있고, 온도 감지 정확도를 개선함으로써 워킹 코일의 출력 제어 정확도 개선 및 제품 과열 방지가 가능하다. The induction heating device according to the present invention can detect the temperature of the working coil without a temperature sensor, and thus, it is possible to prevent the problem of deteriorating temperature detection accuracy due to the distance tolerance between the upper plate and the temperature sensor, and by improving the temperature detection accuracy. It is possible to improve the accuracy of output control of the working coil and prevent product overheating.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 온도 센서 없이 워킹 코일의 온도를 감지할 수 있는바, 온도 센서를 설치하기 위해 필요한 와이어 하니스를 구비할 필요가 없고, 이에 따라, 제조 비용 및 제조 시간을 저감할 수 있다. In addition, since the induction heating device according to the present invention can detect the temperature of the working coil without a temperature sensor, it is not necessary to have a wire harness necessary to install the temperature sensor, and accordingly, manufacturing cost and manufacturing time can be reduced. I can.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the present invention.
도 1 및 도 2는 종래의 유도 가열 장치에 구비된 온도 센서를 설명하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다.
도 4는 도 3의 직렬 연결 전류 경로를 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 스위칭 주파수 대역에서 피가열체 유무에 따른 워킹 코일의 저항값 차이를 설명하는 그래프들이다.
도 7은 도 3의 유도 가열 장치의 출력 제어 방법의 일 예를 설명하는 순서도이다.
도 8은 도 3의 유도 가열 장치의 출력 제어 방법의 다른 예를 설명하는 순서도이다.1 and 2 are views illustrating a temperature sensor provided in a conventional induction heating apparatus.
3 is a circuit diagram illustrating an induction heating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a series connection current path of FIG. 3.
5 and 6 are graphs illustrating a difference in resistance value of a working coil according to the presence or absence of an object to be heated in a switching frequency band.
7 is a flowchart illustrating an example of an output control method of the induction heating device of FIG. 3.
8 is a flowchart illustrating another example of an output control method of the induction heating device of FIG. 3.
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.The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar elements.
이하에서 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.Hereinafter, when a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are "connected" between each component. It is to be understood that intervening" or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, an induction heating device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 회로도이다. 도 4는 도 3의 직렬 연결 전류 경로를 설명하는 도면이다. 도 5 및 도 6은 스위칭 주파수 대역에서 피가열체 유무에 따른 워킹 코일의 저항값 차이를 설명하는 그래프들이다. 3 is a circuit diagram illustrating an induction heating device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a series connection current path of FIG. 3. 5 and 6 are graphs illustrating a difference in resistance value of a working coil according to the presence or absence of an object to be heated in a switching frequency band.
참고로, 도 5는 피가열체가 워킹 코일의 상측에 존재하지 않을 때의 주파수에 따른 워킹 코일의 저항값 변화 그래프이고, 도 6은 피가열체가 워킹 코일의 상측에 존재할 때의 주파수에 따른 워킹 코일의 저항값 변화 그래프이다.For reference, FIG. 5 is a graph of the resistance value change of the working coil according to the frequency when the object to be heated is not present on the upper side of the working coil, and FIG. 6 is a working coil according to the frequency when the object to be heated is present on the upper side of the working coil. It is a graph of the resistance value change of.
먼저, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전원부(100), 정류 모듈(RM), 워킹 코일(WC), 스위치부(SWP), 션트 저항(SR), 공진 커패시터부(CRP), 스너버 커패시터부(CSP), 인버터부(IV), 제어부(400), 게이트 드라이버(450)를 포함할 수 있다. First, referring to FIGS. 3 to 6, the
전원부(100)는 교류 전류를 출력할 수 있다.The
구체적으로, 전원부(100)는 교류 전력을 출력하여 정류 모듈(RM)에 제공할 수 있고, 예를 들어, 상용 전원일 수 있다.Specifically, the
정류 모듈(RM)은 전원부(100)에서 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다.The rectification module RM may rectify the AC power output from the
구체적으로, 정류 모듈(RM)은 정류부(150), 직류 링크 커패시터(200), SMPS(250; Switched mode power supply), 전압 레귤레이터(300), 다이오드(350)를 포함할 수 있다.Specifically, the rectification module RM may include a
정류부(150)는 전원부(100)에서 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다.The rectifying
즉, 정류부(150)는 전원부(100)와 병렬 연결되고, 전원부(100)로부터 공급받은 교류 전력을 정류하여 직류 전력으로 변환하며, 변환된 직류 전력을 직류 링크 커패시터(200)로 제공할 수 있다.That is, the
직류 링크 커패시터(200)는 정류부(150)에서 정류된 직류 전력의 리플(Ripple)을 저감할 수 있다.The
즉, 직류 링크 커패시터(200)는 정류부(150)와 병렬 연결되고, 정류부(150)로부터 제공받은 직류 전력의 리플을 저감하며, 리플이 저감된 직류 전력을 SMPS(250) 및 인버터부(IV)로 제공할 수 있다.That is, the
또한 직류 링크 커패시터(200)는 예를 들어, 평활 커패시터를 포함할 수 있다. In addition, the
이와 같이, 정류부(150) 및 직류 링크 커패시터(200)에 의해 정류된 직류 전력은 SMPS(250) 및 인버터부(IV)에 공급될 수 있다.In this way, the DC power rectified by the rectifying
SMPS(250)는 직류 링크 커패시터(200)에서 리플이 저감된 직류 전력을 정류할 수 있다.The
즉, SMPS(250)는 직류 링크 커패시터(200)와 병렬 연결되고, 직류 링크 커패시터(200)로부터 제공받은 직류 전력을 정류하며, 정류된 직류 전력을 전압 레귤레이터(300)로 제공할 수 있다.That is, the
전압 레귤레이터(300)는 SMPS(250)에서 정류된 직류 전력의 전압의 크기를 일정한 크기(예를 들어, 5V)로 제한할 수 있다.The
즉, 전압 레귤레이터(300)는 SMPS(250)와 병렬 연결되고, SMPS(250)로부터 제공받은 직류 전력의 전압의 크기를 일정한 크기로 제한하며, 일정한 크기로 제한된 전압을 다이오드(350)로 제공할 수 있다.That is, the
다이오드(350)는 전압 레귤레이터(300)에서 일정한 크기로 제한된 전압을 워킹 코일(WC)로 제공할 수 있다.The
즉, 다이오드(350)의 일단은 전압 레귤레이터(300)에 연결되고, 다이오드(350)의 타단은 공진 커패시터부(CRP)와 워킹 코일(WC) 사이에 연결될 수 있다. 그리고 다이오드(350)는 전압 레귤레이터(300)로부터 제공받은 일정한 크기의 전압을 워킹 코일(WC)로 제공할 수 있다.That is, one end of the
인버터부(IV)는 직류 링크 커패시터(200)로부터 리플이 저감된 직류 전력을 제공받고, 제공받은 직류 전력을 스위칭 동작을 통해 공진 전류로 변환하여 워킹 코일(WC)에 제공할 수 있다.The inverter unit IV may receive DC power with a reduced ripple from the
구체적으로, 인버터부(IV)는 예를 들어, 하프 브릿지(Half-Bridge) 형태로 이루어질 수 있고, 직류 링크 커패시터(200)와 병렬 연결되며, 후술하는 제어부(400) 및 게이트 드라이버(450)에 의해 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 즉, 게이트 드라이버(450)는 제어부(400)로부터 제공받은 제어 신호를 토대로 스위칭 신호를 생성하고, 인버터부(IV)는 게이트 드라이버(450)로부터 제공받은 스위칭 신호를 토대로 스위칭 동작을 수행할 수 있다.Specifically, the inverter unit IV may be formed, for example, in the form of a half-bridge, is connected in parallel with the
참고로, 인버터부(IV)에는 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)가 포함될 수 있고, 2개의 스위칭 소자(S1, S2)는 게이트 드라이버(450)로부터 제공받은 스위칭 신호에 의하여 교대로 턴온(turn-on) 및 턴오프(turn-off)될 수 있다. For reference, the inverter unit IV may include first and second switching elements S1 and S2 for performing a switching operation, and the two switching elements S1 and S2 are provided from the
또한 이러한 2개의 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작에 의해 고주파의 교류 전류(즉, 공진 전류)가 생성될 수 있고, 생성된 고주파의 교류 전류는 워킹 코일(WC)로 인가될 수 있다. In addition, a high-frequency AC current (ie, a resonance current) may be generated by the switching operation of the two switching elements S1 and S2, and the generated high-frequency AC current may be applied to the working coil WC.
그리고 인버터부(IV)에는 스너버 커패시터부(CSP)가 연결될 수 있다.In addition, a snubber capacitor unit CSP may be connected to the inverter unit IV.
구체적으로, 제1 스위칭 소자(S1)는 제1 스너버 커패시터(CS1)와 연결되며, 제2 스위칭 소자(S2)는 제2 스너버 커패시터(CS2)와 연결될 수 있다. Specifically, the first switching element S1 may be connected to the first snubber capacitor CS1, and the second switching element S2 may be connected to the second snubber capacitor CS2.
워킹 코일(WC)은 정류 모듈(RM)로부터 정류된 직류 전력을 제공받고, 인버터부(IV)로부터 공진 전류를 인가받을 수 있다.The working coil WC may receive rectified DC power from the rectification module RM, and may receive a resonance current from the inverter unit IV.
구체적으로, 워킹 코일(WC)의 일단은 공진 커패시터부(CRP)에 연결되고, 워킹 코일(WC)의 타단은 스너버 커패시터부(CSP)에 연결될 수 있다. Specifically, one end of the working coil WC may be connected to the resonance capacitor unit CRP, and the other end of the working coil WC may be connected to the snubber capacitor unit CSP.
또한 인버터부(IV)에서 워킹 코일(WC)로 인가되는 고주파의 교류 전류에 의해 워킹 코일(WC)과 피가열체(예를 들어, 조리 용기) 사이에 와전류가 발생되어 피가열체가 유도 가열될 수 있다.In addition, an eddy current is generated between the working coil (WC) and the object to be heated (for example, a cooking vessel) by a high-frequency alternating current applied from the inverter unit (IV) to the working coil (WC). I can.
참고로, 워킹 코일(WC)은 후술하는 스위치부(SWP)가 턴온될 때만 정류 모듈(RM)로부터 정류된 직류 전력을 제공받을 수 있다. For reference, the working coil WC may receive rectified DC power from the rectifying module RM only when the switch unit SWP to be described later is turned on.
공진 커패시터부(CRP)는 워킹 코일(WC)의 일단과 직류 링크 커패시터(200) 사이에 연결되고, 제1 및 제2 공진 커패시터(CR1, CR2)를 포함할 수 있다.The resonance capacitor unit CRP is connected between one end of the working coil WC and the
구체적으로, 공진 커패시터부(CRP)는 워킹 코일(WC)과 함께 공진 회로부를 구성할 수 있다. 또한 공진 커패시터부(CRP)의 경우, 인버터부(IV)의 스위칭 동작에 의해 전압이 인가되면, 공진을 시작하게 된다. 또한 공진 커패시터부(CRP)가 공진하게 되면, 공진 커패시터부(CRP)와 연결된 워킹 코일(WC)에 흐르는 전류가 상승하게 된다.Specifically, the resonance capacitor unit CRP may constitute a resonance circuit unit together with the working coil WC. In addition, in the case of the resonance capacitor unit CRP, when a voltage is applied by the switching operation of the inverter unit IV, resonance starts. In addition, when the resonance capacitor unit CRP resonates, the current flowing through the working coil WC connected to the resonance capacitor unit CRP increases.
이와 같은 과정을 거쳐, 해당 공진 커패시터부(CRP)에 연결된 워킹 코일(WC)의 상측에 배치된 피가열체에 와전류가 유도되는 것이다.Through this process, the eddy current is induced in the object to be heated disposed above the working coil WC connected to the resonant capacitor unit CRP.
스너버 커패시터부(CSP)는 워킹 코일(WC)의 타단과 인버터부(IV) 사이에 연결되고, 제1 및 제2 스너버 커패시터(CS1, CS2)를 포함할 수 있다.The snubber capacitor unit CSP is connected between the other end of the working coil WC and the inverter unit IV, and may include first and second snubber capacitors CS1 and CS2.
구체적으로, 스너버 커패시터부(CSP)는 제1 스위칭 소자(S1)에 연결되는 제1 스너버 커패시터(CS1) 및 제2 스위칭 소자(S2)에 연결되는 제2 스너버 커패시터(CS2)를 포함할 수 있다.Specifically, the snubber capacitor unit CSP includes a first snubber capacitor CS1 connected to the first switching element S1 and a second snubber capacitor CS2 connected to the second switching element S2. can do.
참고로, 제1 및 제2 스너버 커패시터(CS1, CS2)는 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 턴오프(turn-off)시 발생하는 전력 손실(즉, 하드 스위칭(hard switching)으로 인한 전력 손실)을 저감하기 위해 구비되며, 경우에 따라 전자파 노이즈 제거용으로도 사용 가능하다.For reference, the first and second snubber capacitors CS1 and CS2 have power loss (that is, hard switching) that occurs when the first and second switching elements S1 and S2 are turned off. ), and can be used to remove electromagnetic wave noise in some cases.
게이트 드라이버(450)는 외부 전원(미도시)으로부터 공급받은 드라이버 구동 전압을 토대로 구동되고, 인버터부(IV)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 인버터부(IV)에 연결될 수 있다. The
또한 게이트 드라이버(450)는 제어부(400)로부터 제공받은 제어 신호를 토대로 인버터부(IV)를 제어할 수 있다. 즉, 게이트 드라이버(450)는 제어 신호를 토대로 인버터부(IV)에 포함된 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다. In addition, the
참고로, 게이트 드라이버(450)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. For reference, the
스위치부(SWP)의 경우, 일단은 워킹 코일(WC)에 연결되고, 타단은 션트 저항(SR)에 연결될 수 있다.In the case of the switch unit SWP, one end may be connected to the working coil WC, and the other end may be connected to the shunt resistor SR.
즉, 스위치부(SWP)의 일단은 워킹 코일(WC)과 스너버 커패시터부(CSP) 사이에 연결되고, 스위치부(SWP)의 타단은 션트 저항(SR)에 연결될 수 있다.That is, one end of the switch unit SWP may be connected between the working coil WC and the snubber capacitor unit CSP, and the other end of the switch unit SWP may be connected to the shunt resistor SR.
또한 스위치부(SWP)의 턴온 및 턴오프는 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.In addition, turn-on and turn-off of the switch unit SWP may be controlled by the
즉, 스위치부(SWP)가 제어부(400)에 의해 턴온되는 경우, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력이 워킹 코일(WC) 및 스위치부(SWP)를 거쳐 션트 저항(SR)으로 인가될 수 있다. 반면에, 스위치부(SWP)가 제어부(400)에 의해 턴오프되는 경우, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력이 션트 저항(SR)으로 미인가될 수 있다.That is, when the switch unit SWP is turned on by the
그리고 스위치부(SWP)는 미리 설정된 주기마다 제어부(400)에 의해 턴온될 수 있다. In addition, the switch unit SWP may be turned on by the
참고로, 미리 설정된 주기와 관련된 정보는 제어부(400)에 저장되어 있는바, 제어부(400)는 유도 가열 장치(1)가 턴온되는 순간부터 미리 설정된 주기마다 스위치부(SWP)를 턴온시킬 수 있다. For reference, since information related to a preset period is stored in the
션트 저항(SR)은 스위치부(SWP)의 타단에 연결될 수 있다.The shunt resistor SR may be connected to the other end of the switch unit SWP.
즉, 션트 저항(SR)은 스위치부(SWP)의 타단에 연결되는바, 스위치부(SWP)가 턴온되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 워킹 코일(WC) 및 션트 저항(SR)을 포함하는 직렬 연결 전류 경로가 형성될 수 있다. 이에 따라, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압은 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR) 각각의 저항값을 토대로 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR)에 분배될 수 있다.That is, the shunt resistor SR is connected to the other end of the switch unit SWP, and when the switch unit SWP is turned on, as shown in FIG. 4, the working coil WC and the shunt resistor SR are A series connected current path comprising can be formed. Accordingly, the voltage of the DC power rectified by the rectification module RM may be distributed to the working coil WC and the shunt resistor SR based on resistance values of the working coil WC and the shunt resistor SR.
참고로, 션트 저항(SR)은 워킹 코일(WC)의 저항값을 측정하기 위해 존재하는 저항인바, 워킹 코일(WC)의 저항값 측정에 방해가 되지 않을 정도로 상당히 작은 저항값(예를 들어, 0.68Ω; 0~2Ω 사이의 저항값)을 가질 수 있다.For reference, since the shunt resistance (SR) is a resistance that exists to measure the resistance value of the working coil (WC), a resistance value that is considerably small enough to not interfere with the measurement of the resistance value of the working coil (WC) (for example, 0.68Ω; a resistance value between 0 and 2Ω).
제어부(400)는 미리 설정된 주기마다 스위치부(SWP)를 턴온시켜 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력이 워킹 코일(WC)을 거쳐 션트 저항(SR)으로 인가되게 하고, 션트 저항(SR)에 인가되는 직류 전력의 전압을 감지하며, 감지 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.The
여기에서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인버터부(IV)의 스위칭 동작 주파수 대역(즉, 수십 kHz 대역(예를 들어, 30kHz))에서는, 설령 동일한 주파수 대역이라고 하더라도 워킹 코일(WC)의 상측에 피가열체가 존재하는지 유무에 따라 워킹 코일(WC)의 저항값이 크게 차이가 난다는 것을 알 수 있다. Here, as shown in Figs. 5 and 6, in the switching operation frequency band of the inverter unit IV (i.e., several tens of kHz band (for example, 30 kHz)), even in the same frequency band, the working coil WC It can be seen that the resistance value of the working coil WC greatly differs depending on whether there is an object to be heated on the upper side of ).
그러나, 전술한 직렬 연결 전류 경로가 형성된 상황에서 워킹 코일(WC)의 저항값을 판단할 경우, 워킹 코일(WC)의 저항값은 피가열체의 유무에 따라 변동되지 않는 대신에, 워킹 코일(WC)의 온도 상승에 따라 변동될 수 있다.However, when determining the resistance value of the working coil WC in the situation where the above-described series-connected current path is formed, the resistance value of the working coil WC does not change depending on the presence or absence of the heating object, but instead of the working coil ( WC) may fluctuate with increasing temperature.
예를 들어, 워킹 코일(WC)의 크기가 7인치(inch)이고, 워킹 코일(WC)의 온도가 각각 25℃, 50℃, 100℃일 때, 워킹 코일(WC)의 저항값은 각각 34.84mΩ, 37.99mΩ, 43.53mΩ일 수 있다.For example, when the size of the working coil (WC) is 7 inches (inch), and the temperature of the working coil (WC) is 25°C, 50°C, and 100°C, respectively, the resistance value of the working coil (WC) is 34.84, respectively. It may be mΩ, 37.99mΩ, 43.53mΩ.
또한 워킹 코일(WC)의 크기가 10인치(inch)이고, 워킹 코일(WC)의 온도가 각각 25℃, 50℃, 100℃일 때, 워킹 코일(WC)의 저항값은 각각 31.89mΩ, 34.78mΩ, 38.73mΩ일 수 있다.In addition, when the size of the working coil (WC) is 10 inches (inch) and the temperature of the working coil (WC) is 25°C, 50°C, and 100°C, respectively, the resistance values of the working coil (WC) are 31.89mΩ and 34.78, respectively. It may be mΩ, 38.73mΩ.
이러한 이유로, 본 발명의 실시예에서, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 저항값(또는 션트 저항(SR)에 인가되는 직류 전력의 전압의 크기)을 토대로 워킹 코일(WC)의 온도를 유추하는 작업을 수행한다. For this reason, in the embodiment of the present invention, the
참고로, 제어부(400)는 미리 설정된 주기가 도래한 시점을 제외한 나머지 시간 동안은 스위치부(SWP)를 턴오프 상태로 제어할 수 있다. For reference, the
즉, 미리 설정된 주기가 도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)를 턴온시키고, 미리 설정된 주기가 도래한 후 다시 새로운 주기가 시작되는 경우, 제어부(400)는 턴온된 스위치부(SWP)를 턴오프시키며, 새로운 주기가 시작된 후 미리 설정된 주기가 미도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)의 턴오프 상태를 유지할 수 있다.That is, when a preset cycle has arrived, the
또한 제어부(400)는 생성된 제어 신호를 게이트 드라이버(450)에 제공할 수 있다. In addition, the
이에 따라, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하게 되고, 이러한 제어 과정을 통해 워킹 코일(WC)의 출력이 제어되는 것이다.Accordingly, the
보다 구체적으로, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압의 크기를 미리 설정된 전압의 크기와 비교하고, 비교 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(400)는 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 게이트 드라이버(450)에 제공할 수 있다. More specifically, the
여기에서, 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기보다 큰 경우(동일한 경우도 포함), 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.Here, when the magnitude of the voltage of the sensed DC power is greater than the magnitude of the preset voltage (including the same case), the
물론, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압의 크기에 따라 워킹 코일(WC)의 출력을 유지시킬지 또는 증가시킬지 여부를 결정할 수 있다. 나아가, 워킹 코일(WC)의 출력을 증가시키기로 결정된 경우, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압의 크기에 따라 워킹 코일(WC)의 출력의 증가폭을 결정할 수 있다. Of course, the
반면에, 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기보다 작은 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.On the other hand, when the magnitude of the voltage of the sensed DC power is smaller than the magnitude of the preset voltage, the
물론, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압의 크기에 따라 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시킬지 또는 구동 자체를 중단시킬지 여부를 결정할 수 있다. 나아가, 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키기로 결정된 경우, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압의 크기에 따라 워킹 코일(WC)의 출력의 감소폭을 결정할 수 있다. Of course, the
참고로, 미리 설정된 전압의 크기는 워킹 코일(WC)의 온도가 과열 상태에 도달하지 않기 위해 션트 저항(SR)에 분배(즉, 인가)되어야 하는 최소 전압값(즉, 워킹 코일(WC)의 과열에 따른 보호 메커니즘(예를 들어, 워킹 코일(WC)의 출력 저감 또는 워킹 코일(WC)의 구동 중단)이 실행되지 않기 위해 션트 저항(SR)에 분배되어야 하는 최소 전압값)으로 설정될 수 있다. For reference, the size of the preset voltage is the minimum voltage value (i.e., the working coil WC) that must be distributed (i.e., applied) to the shunt resistor (SR) so that the temperature of the working coil (WC) does not reach an overheating state. It can be set to a minimum voltage value that must be distributed across the shunt resistor (SR) in order for the protection mechanism against overheating (e.g., reducing the power of the working coil (WC) or stopping the operation of the working coil (WC)) to be executed. have.
이에 따라, 워킹 코일(WC)의 안전 온도 범위 역시 전술한 과열 상태에 도달하지 않기 위한 온도 범위(예를 들어, 0℃ ~ 과열 도달 온도보다 일정 레벨 낮은 온도값; 과열 도달 온도 직전의 온도값이 상한값으로 설정되면, 과열 상태에 도달하게 될 위험성이 커지는바, 안전 온도 범위의 상한값을 과열 도달 온도보다 일정 레벨 낮은 온도값으로 설정)를 의미할 수 있다. Accordingly, the safe temperature range of the working coil WC is also a temperature range for not reaching the above-described overheating state (for example, a temperature value lower than the temperature attaining overheating from 0°C to a certain level; If the upper limit is set, the risk of reaching an overheating state increases, and thus the upper limit of the safe temperature range is set to a temperature value lower than the overheating temperature by a certain level).
한편, 제어부(400)는 전술한 제어 신호 생성 방법과 다른 방법으로 제어 신호를 생성할 수도 있다.Meanwhile, the
즉, 제어부(400)는 션트 저항(SR)에 분배되는 전압의 크기를 감지하고, 감지 결과를 토대로 워킹 코일(WC)에 분배되는 전압의 크기 및 워킹 코일(WC)의 저항값을 계산할 수 있다.That is, the
구체적으로, 스위치부(SWP)가 턴온되는 경우, 워킹 코일(WC) 및 션트 저항(SR)을 포함하는 직렬 연결 전류 경로가 형성되고, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압이 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR) 각각의 저항값을 토대로 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR)에 분배된다. 이에 따라, 제어부(400)는 션트 저항(SR)의 전압의 크기를 토대로 직렬 연결 전류 경로에 흐르는 전류값 및 워킹 코일(WC)의 전압의 크기를 도출할 수 있고, 직렬 연결 전류 경로에 흐르는 전류값 및 워킹 코일(WC)의 전압의 크기를 토대로 워킹 코일(WC)의 저항값을 계산할 수 있다. Specifically, when the switch unit (SWP) is turned on, a series-connected current path including a working coil (WC) and a shunt resistor (SR) is formed, and the voltage of the DC power rectified in the rectifying module RM is applied to the working coil. Based on the resistance values of (WC) and shunt resistance (SR), they are distributed to the working coil (WC) and shunt resistance (SR). Accordingly, the
또한 제어부(400)는 계산 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도를 도출하고, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도를 미리 설정된 온도와 비교하며, 비교 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(400)는 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 게이트 드라이버(450)에 제공할 수 있다. In addition, the
여기에서, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우(동일한 경우도 포함), 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. Here, when the derived temperature of the working coil WC is lower than the preset temperature (including the same case), the
물론, 제어부(400)는 감지된 워킹 코일(WC)의 온도값에 따라 워킹 코일(WC)의 출력을 유지시킬지 또는 증가시킬지 여부를 결정할 수 있다. 나아가, 워킹 코일(WC)의 출력을 증가시키기로 결정된 경우, 제어부(400)는 감지된 워킹 코일(WC)의 온도값에 따라 워킹 코일(WC)의 출력의 증가폭을 결정할 수 있다. Of course, the
반면에, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도가 미리 설정된 온도보다 높은 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. On the other hand, when the temperature of the derived working coil WC is higher than a preset temperature, the
물론, 제어부(400)는 감지된 워킹 코일(WC)의 온도값에 따라 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시킬지 또는 구동 자체를 중단시킬지 여부를 결정할 수 있다. 나아가, 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키기로 결정된 경우, 제어부(400)는 감지된 워킹 코일(WC)의 온도값에 따라 워킹 코일(WC)의 출력의 감소폭을 결정할 수 있다. Of course, the
참고로, 미리 설정된 온도는 과열 도달 온도보다 일정 레벨 낮은 온도값(즉, 워킹 코일(WC)의 과열에 따른 보호 메커니즘(예를 들어, 워킹 코일(WC)의 출력 저감 또는 워킹 코일(WC)의 구동 중단)이 실행되지 않기 위한 온도 상한값)으로 설정될 수 있다. For reference, the preset temperature is a temperature value lower than the overheating temperature by a certain level (that is, a protection mechanism according to overheating of the working coil (WC) (for example, reducing the power of the working coil (WC) or reducing the power of the working coil (WC))). Stopped operation) can be set to an upper temperature limit for not being executed.
이에 따라, 워킹 코일(WC)의 안전 온도 범위 역시 미리 설정된 온도를 기준으로 설정(예를 들어, 0℃ ~ 미리 설정된 온도; 과열 도달 온도 직전의 온도값이 상한값으로 설정되면, 과열 상태에 도달하게 될 위험성이 커지는바, 안전 온도 범위의 상한값(즉, 미리 설정된 온도)을 과열 도달 온도보다 일정 레벨 낮은 온도값으로 설정)될 수 있다. Accordingly, the safe temperature range of the working coil (WC) is also set based on a preset temperature (for example, 0°C to a preset temperature; when the temperature value immediately before the overheating temperature is set as the upper limit, the overheating state is reached. As the risk increases, the upper limit of the safe temperature range (ie, a preset temperature) may be set to a temperature value lower than the overheating temperature by a certain level.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 가지는바, 이하에서는, 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)의 출력 제어 방법을 설명하도록 한다.As described above, the
도 7은 도 3의 유도 가열 장치의 출력 제어 방법의 일 예를 설명하는 순서도이다. 7 is a flowchart illustrating an example of an output control method of the induction heating device of FIG. 3.
참고로, 도 7은 전술한 제어부(400)의 제어 신호 생성 방법의 일 예(즉, 션트 저항(SR)에서 감지된 직류 전력의 전압의 크기를 토대로한 제어 신호 생성 방법)와 관련된 출력 제어 방법이 도시되어 있다.For reference, FIG. 7 is an output control method related to an example of a method for generating a control signal of the
도 3 및 도 7을 참조하면, 먼저, 미리 설정된 주기가 도래했는지 여부를 판단한다(S100).3 and 7, first, it is determined whether or not a preset period has arrived (S100).
구체적으로, 미리 설정된 주기가 도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)를 턴온시키고(S150), 미리 설정된 주기가 도래한 후 다시 새로운 주기가 시작되는 경우, 제어부(400)는 턴온된 스위치부(SWP)를 턴오프시키며, 새로운 주기가 시작된 후 미리 설정된 주기가 미도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)의 턴오프 상태를 유지할 수 있다(S170). Specifically, when a preset cycle has arrived, the
스위치부(SWP)가 턴온되면(S150), 션트 저항(SR)의 전압을 감지한다(S200).When the switch unit SWP is turned on (S150), the voltage of the shunt resistor SR is sensed (S200).
구체적으로, 스위치부(SWP)가 제어부(400)에 의해 턴온되는 경우, 워킹 코일(WC) 및 션트 저항(SR)을 포함하는 직렬 연결 전류 경로가 형성되고, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압은 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR) 각각의 저항값을 토대로 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR)에 분배될 수 있다.Specifically, when the switch unit (SWP) is turned on by the
이어서, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압이 션트 저항(SR)에 분배되면, 제어부(400)는 션트 저항(SR)에 분배된 직류 전력의 전압을 감지한다. Subsequently, when the voltage of the DC power rectified by the rectification module RM is distributed to the shunt resistor SR, the
션트 저항(SR)의 전압을 감지한 후(S200), 션트 저항(SR)의 전압을 미리 설정된 전압과 비교한다(S250).After sensing the voltage of the shunt resistor SR (S200), the voltage of the shunt resistor SR is compared with a preset voltage (S250).
구체적으로, 제어부(400)는 감지된 직류 전력의 전압(즉, 션트 저항(SR)의 전압)의 크기를 미리 설정된 전압의 크기와 비교하고, 비교 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(400)는 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. Specifically, the
보다 구체적으로, 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기보다 큰 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.More specifically, when the magnitude of the voltage of the sensed DC power is greater than the magnitude of the preset voltage, the
반면에, 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 미리 설정된 전압의 크기보다 작은 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.On the other hand, when the magnitude of the voltage of the sensed DC power is smaller than the magnitude of the preset voltage, the
제어부(400)는 이와 같이 생성된 제어 신호를 게이트 드라이버(450)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하게 되고, 이러한 제어 과정을 통해 워킹 코일(WC)의 출력이 제어되는 것이다.The
보다 구체적으로, 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호가 게이트 드라이버(450)로 제공되면, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하는바, 워킹 코일(WC)의 출력이 유지 또는 증가된다(S300). More specifically, when a control signal for maintaining or increasing the output of the working coil WC is provided to the
반면에, 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호가 게이트 드라이버(450)로 제공되면, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하는바, 워킹 코일(WC)의 출력이 감소되거나 워킹 코일(WC)의 구동이 중단된다(S330).On the other hand, when a control signal for reducing the output of the working coil WC or stopping the driving of the working coil WC is provided to the
전술한 과정을 토대로 유도 가열 장치의 출력 제어 방법의 일 예가 수행될 수 있는바, 이하에서는, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)의 출력 제어 방법을 설명하도록 한다.An example of a method for controlling the output of the induction heating device may be performed based on the above-described process. Hereinafter, referring to FIG. 8, a method for controlling the output of the
도 8은 도 3의 유도 가열 장치의 출력 제어 방법의 다른 예를 설명하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating another example of an output control method of the induction heating device of FIG. 3.
참고로, 도 8은 전술한 제어부(400)의 제어 신호 생성 방법의 다른 예(즉, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도를 토대로한 제어 신호 생성 방법)와 관련된 출력 제어 방법이 도시되어 있다.For reference, FIG. 8 illustrates an output control method related to another example of the control signal generation method of the
도 3 및 도 8을 참조하면, 먼저, 미리 설정된 주기가 도래했는지 여부를 판단한다(S100).3 and 8, first, it is determined whether or not a preset period has arrived (S100).
구체적으로, 미리 설정된 주기가 도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)를 턴온시키고(S150), 미리 설정된 주기가 도래한 후 다시 새로운 주기가 시작되는 경우, 제어부(400)는 턴온된 스위치부(SWP)를 턴오프시키며, 새로운 주기가 시작된 후 미리 설정된 주기가 미도래한 경우, 제어부(400)는 스위치부(SWP)의 턴오프 상태를 유지할 수 있다(S170). Specifically, when a preset cycle has arrived, the
스위치부(SWP)가 턴온되면(S150), 션트 저항(SR)의 전압을 감지한다(S200).When the switch unit SWP is turned on (S150), the voltage of the shunt resistor SR is sensed (S200).
구체적으로, 스위치부(SWP)가 제어부(400)에 의해 턴온되는 경우, 워킹 코일(WC) 및 션트 저항(SR)을 포함하는 직렬 연결 전류 경로가 형성되고, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압은 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR) 각각의 저항값을 토대로 워킹 코일(WC)과 션트 저항(SR)에 분배될 수 있다.Specifically, when the switch unit (SWP) is turned on by the
이어서, 정류 모듈(RM)에서 정류된 직류 전력의 전압이 션트 저항(SR)에 분배되면, 제어부(400)는 션트 저항(SR)에 분배된 직류 전력의 전압의 크기를 감지할 수 있다.Subsequently, when the voltage of the DC power rectified by the rectification module RM is distributed to the shunt resistor SR, the
션트 저항(SR)에 분배된 전압의 크기가 감지되면(S200), 워킹 코일(WC)의 전압의 크기 및 저항값을 계산한다(S260).When the magnitude of the voltage distributed to the shunt resistor SR is sensed (S200), the magnitude of the voltage and the resistance value of the working coil WC are calculated (S260).
구체적으로, 제어부(400)는 감지 결과를 토대로 워킹 코일(WC)에 분배되는 전압의 크기 및 워킹 코일(WC)의 저항값을 계산할 수 있다.Specifically, the
즉, 제어부(400)는 션트 저항(SR)의 전압의 크기를 토대로 직렬 연결 전류 경로에 흐르는 전류값 및 워킹 코일(WC)의 전압의 크기를 도출할 수 있고, 직렬 연결 전류 경로에 흐르는 전류값 및 워킹 코일(WC)의 전압의 크기를 토대로 워킹 코일(WC)의 저항값을 계산할 수 있다. That is, the
워킹 코일(WC)의 전압의 크기 및 저항값이 계산되면(S260), 워킹 코일(WC)의 온도를 도출한다(S270).When the voltage magnitude and resistance value of the working coil WC is calculated (S260), the temperature of the working coil WC is derived (S270).
구체적으로, 제어부(400)는 계산 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도를 도출할 수 있다.Specifically, the
즉, 전술한 바와 같이, 직렬 연결 전류 경로가 형성된 상황에서 워킹 코일(WC)의 저항값을 판단할 경우, 워킹 코일(WC)의 저항값은 피가열체의 유무에 따라 변동되지 않는 대신에, 워킹 코일(WC)의 온도 상승에 따라 변동되는바, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 저항값을 토대로 워킹 코일(WC)의 온도를 도출할 수 있다.That is, as described above, when determining the resistance value of the working coil WC in a situation in which a series-connected current path is formed, the resistance value of the working coil WC does not change depending on the presence or absence of an object to be heated. As the temperature of the working coil WC changes, the
워킹 코일(WC)의 온도가 도출되면(S270), 도출된 워킹 코일(WC)의 온도를 미리 설정된 온도와 비교한다(S280).When the temperature of the working coil WC is derived (S270), the temperature of the derived working coil WC is compared with a preset temperature (S280).
구체적으로, 제어부(400)는 도출된 워킹 코일(WC)의 온도를 미리 설정된 온도와 비교하고, 비교 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(400)는 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. Specifically, the
보다 구체적으로, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.More specifically, when the temperature of the derived working coil WC is lower than a preset temperature, the
반면에, 도출된 워킹 코일(WC)의 온도가 미리 설정된 온도보다 높은 경우, 제어부(400)는 워킹 코일(WC)의 온도가 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 판단 결과를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.On the other hand, when the temperature of the derived working coil WC is higher than a preset temperature, the
제어부(400)는 이와 같이 생성된 제어 신호를 게이트 드라이버(450)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하게 되고, 이러한 제어 과정을 통해 워킹 코일(WC)의 출력이 제어되는 것이다.The
보다 구체적으로, 워킹 코일(WC)의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 제어 신호가 게이트 드라이버(450)로 제공되면, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하는바, 워킹 코일(WC)의 출력이 유지 또는 증가된다(S300). More specifically, when a control signal for maintaining or increasing the output of the working coil WC is provided to the
반면에, 워킹 코일(WC)의 출력을 감소시키거나 워킹 코일(WC)의 구동을 중단시키기 위한 제어 신호가 게이트 드라이버(450)로 제공되면, 게이트 드라이버(450)는 제공받은 제어 신호를 토대로 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어하는바, 워킹 코일(WC)의 출력이 감소되거나 워킹 코일(WC)의 구동이 중단된다(S330).On the other hand, when a control signal for reducing the output of the working coil WC or stopping the driving of the working coil WC is provided to the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)에서는, 워킹 코일(WC)의 출력이 직간접적으로 워킹 코일(WC)의 온도를 토대로 제어되는바, 종래 보다 효율적인 출력 제어가 가능하다.As described above, in the
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 온도 센서 없이 워킹 코일의 온도를 감지할 수 있는바, 상판부와 온도 센서 간 거리 공차로 인해 온도 감지 정확도가 저하되는 문제를 방지할 수 있고, 온도 감지 정확도를 개선함으로써 워킹 코일의 출력 제어 정확도 개선 및 제품 과열 방지가 가능하다. As described above, the
또한 본 발명의 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 온도 센서 없이 워킹 코일의 온도를 감지할 수 있는바, 온도 센서를 설치하기 위해 필요한 와이어 하니스를 구비할 필요가 없고, 이에 따라, 제조 비용 및 제조 시간을 저감할 수 있다. In addition, since the
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above with reference to the drawings illustrated for the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various by a person skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can be made. In addition, even if not explicitly described and described the effects of the configuration of the present invention while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects of the configuration should also be recognized.
100: 전원부
150: 정류부
200: 직류 링크 커패시터
250: SMPS
300: 전압 레귤레이터
350: 다이오드
400: 제어부
450: 게이트 드라이버
RM: 정류 모듈
SWP: 스위치부
SR: 션트 저항
WC: 워킹 코일
IV 인버터부100: power supply unit 150: rectification unit
200: DC link capacitor 250: SMPS
300: voltage regulator 350: diode
400: control unit 450: gate driver
RM: Rectification module SWP: Switch unit
SR: shunt resistance WC: working coil
IV inverter part
Claims (14)
상기 전원부에서 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 모듈;
상기 정류 모듈로부터 상기 정류된 직류 전력을 제공받는 워킹 코일;
일단이 상기 워킹 코일에 연결된 스위치부;
상기 스위치부의 타단에 연결된 션트 저항; 및
미리 설정된 주기마다 상기 스위치부를 턴온시켜 상기 정류 모듈에서 정류된 직류 전력이 상기 워킹 코일을 거쳐 상기 션트 저항으로 인가되게 하고, 상기 션트 저항에 인가되는 직류 전력의 전압을 감지하며, 상기 감지 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 온도가 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는
유도 가열 장치.
A power supply for outputting AC power;
A rectifying module for rectifying the AC power output from the power supply into DC power;
A working coil receiving the rectified DC power from the rectifying module;
A switch unit having one end connected to the working coil;
A shunt resistor connected to the other end of the switch unit; And
The switch unit is turned on at every preset period so that the DC power rectified by the rectifying module is applied to the shunt resistor via the working coil, and detects the voltage of the DC power applied to the shunt resistor, based on the detection result. Comprising a control unit for determining whether the temperature of the working coil is within a safe temperature range, and generating a control signal for controlling the output of the working coil based on the determination result
Induction heating device.
상기 정류 모듈은,
상기 전원부에서 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부와,
상기 정류부에서 정류된 직류 전력의 리플을 저감하는 직류 링크 커패시터와,
상기 직류 링크 커패시터에서 리플이 저감된 직류 전력을 정류하는 SMPS(Switched mode power supply)와,
상기 SMPS에서 정류된 직류 전력의 전압의 크기를 일정한 크기로 제한하는 전압 레귤레이터와,
상기 전압 레귤레이터에서 상기 일정한 크기로 제한된 전압을 상기 워킹 코일로 제공하는 다이오드를 포함하는
유도 가열 장치.
The method of claim 1,
The rectification module,
A rectifier for rectifying the AC power output from the power supply to DC power,
A DC link capacitor for reducing ripple of DC power rectified by the rectifying unit,
A switched mode power supply (SMPS) for rectifying DC power with reduced ripple in the DC link capacitor,
A voltage regulator limiting the voltage level of the DC power rectified in the SMPS to a certain level,
Including a diode for providing the voltage limited to the predetermined size in the voltage regulator to the working coil
Induction heating device.
상기 직류 링크 커패시터로부터 상기 리플이 저감된 직류 전력을 제공받고, 상기 제공받은 직류 전력을 스위칭 동작을 통해 공진 전류로 변환하여 상기 워킹 코일에 제공하는 제1 및 제2 스위칭 소자가 구비된 인버터부;
상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 상기 스위칭 동작을 제어하는 게이트 드라이버;
상기 워킹 코일의 일단과 상기 직류 링크 커패시터 사이에 연결된 공진 커패시터부; 및
상기 워킹 코일의 타단과 상기 인버터부 사이에 연결된 스너버 커패시터부를 더 포함하는
유도 가열 장치.
The method of claim 2,
An inverter unit provided with first and second switching elements for receiving DC power with reduced ripple from the DC link capacitor, converting the received DC power into a resonance current through a switching operation, and providing it to the working coil;
A gate driver controlling the switching operation of the first and second switching elements;
A resonance capacitor part connected between one end of the working coil and the DC link capacitor; And
Further comprising a snubber capacitor unit connected between the other end of the working coil and the inverter unit
Induction heating device.
상기 제어부는 상기 생성된 제어 신호를 상기 게이트 드라이버에 제공하고,
상기 게이트 드라이버는 상기 제공받은 제어 신호를 토대로 상기 제1 및 제2 스위칭 소자의 상기 스위칭 동작을 제어하는
유도 가열 장치.
The method of claim 3,
The control unit provides the generated control signal to the gate driver,
The gate driver controls the switching operation of the first and second switching elements based on the received control signal.
Induction heating device.
상기 정류부는 상기 전원부와 병렬 연결되고,
상기 직류 링크 커패시터는 상기 정류부와 병렬 연결되며,
상기 SMPS는 상기 직류 링크 커패시터와 병렬 연결되고,
상기 전압 레귤레이터는 상기 SMPS와 병렬 연결되며,
상기 다이오드의 일단은 상기 전압 레귤레이터에 연결되고, 상기 다이오드의 타단은 상기 공진 커패시터부와 상기 워킹 코일 사이에 연결되고,
상기 인버터부는 상기 직류 링크 커패시터와 병렬 연결되는
유도 가열 장치.
The method of claim 3,
The rectifying unit is connected in parallel with the power supply unit,
The DC link capacitor is connected in parallel with the rectifier,
The SMPS is connected in parallel with the DC link capacitor,
The voltage regulator is connected in parallel with the SMPS,
One end of the diode is connected to the voltage regulator, and the other end of the diode is connected between the resonance capacitor part and the working coil,
The inverter unit is connected in parallel with the DC link capacitor
Induction heating device.
상기 스위치부가 상기 제어부에 의해 턴온되는 경우, 상기 정류 모듈에서 정류된 직류 전력이 상기 워킹 코일 및 상기 스위치부를 거쳐 상기 션트 저항으로 인가되고,
상기 스위치부가 상기 제어부에 의해 턴오프되는 경우, 상기 정류 모듈에서 정류된 직류 전력이 상기 션트 저항으로 미인가되는
유도 가열 장치.
The method of claim 1,
When the switch unit is turned on by the control unit, direct current power rectified in the rectifying module is applied to the shunt resistor through the working coil and the switch unit,
When the switch unit is turned off by the control unit, the DC power rectified in the rectifying module is not applied to the shunt resistor.
Induction heating device.
상기 미리 설정된 주기가 도래한 경우, 상기 제어부는 상기 스위치부를 턴온시키고,
상기 미리 설정된 주기가 도래한 후 다시 새로운 주기가 시작되는 경우, 상기 제어부는 상기 턴온된 스위치부를 턴오프시키고,
상기 새로운 주기가 시작된 후 상기 미리 설정된 주기가 미도래한 경우, 상기 제어부는 상기 스위치부의 턴오프 상태를 유지하는
유도 가열 장치.
The method of claim 1,
When the preset period has arrived, the control unit turns on the switch unit,
When a new cycle starts again after the preset cycle arrives, the control unit turns off the turned-on switch unit,
When the preset period does not arrive after the new period starts, the control unit maintains the turn-off state of the switch unit.
Induction heating device.
상기 제어부는,
상기 감지된 직류 전력의 전압의 크기를 미리 설정된 전압의 크기와 비교하고,
상기 비교 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하며,
상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
Compare the sensed voltage of DC power with a preset voltage,
Based on the comparison result, it is determined whether the temperature of the working coil is within the safe temperature range,
Generating the control signal for controlling the output of the working coil based on the determination result
Induction heating device.
상기 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 상기 미리 설정된 전압의 크기보다 큰 경우,
상기 제어부는 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 8,
When the voltage of the sensed DC power is larger than the preset voltage,
The control unit determines that the temperature of the working coil is within the safe temperature range, and generates the control signal for maintaining or increasing the output of the working coil based on the determination result.
Induction heating device.
상기 감지된 직류 전력의 전압의 크기가 상기 미리 설정된 전압의 크기보다 작은 경우,
상기 제어부는 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 감소시키거나 상기 워킹 코일의 구동을 중단시키기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 8,
When the voltage of the sensed DC power is smaller than the preset voltage,
The control unit determines that the temperature of the working coil does not exist within the safe temperature range, and generates the control signal for reducing the output of the working coil or stopping driving of the working coil based on the determination result.
Induction heating device.
상기 스위치부가 턴온되는 경우,
상기 워킹 코일 및 상기 션트 저항을 포함하는 직렬 연결 전류 경로가 형성되고,
상기 정류 모듈에서 정류된 직류 전력의 전압은 상기 워킹 코일과 상기 션트 저항 각각의 저항값을 토대로 상기 워킹 코일과 상기 션트 저항에 분배되는
유도 가열 장치.
The method of claim 1,
When the switch unit is turned on,
A series connection current path including the working coil and the shunt resistor is formed,
The voltage of the DC power rectified in the rectifying module is distributed to the working coil and the shunt resistor based on resistance values of each of the working coil and the shunt resistor.
Induction heating device.
상기 제어부는,
상기 션트 저항에 분배되는 전압의 크기를 감지하고,
상기 감지 결과를 토대로 상기 워킹 코일에 분배되는 전압의 크기 및 상기 워킹 코일의 저항값을 계산하며,
상기 계산 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 온도를 도출하고,
상기 도출된 워킹 코일의 온도를 미리 설정된 온도와 비교하며,
상기 비교 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하고,
상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 11,
The control unit,
Detects the magnitude of the voltage distributed to the shunt resistor,
Based on the detection result, the magnitude of the voltage distributed to the working coil and the resistance value of the working coil are calculated,
Derive the temperature of the working coil based on the calculation result,
Compare the temperature of the derived working coil with a preset temperature,
It is determined whether the temperature of the working coil is within the safe temperature range based on the comparison result,
Generating the control signal for controlling the output of the working coil based on the determination result
Induction heating device.
상기 도출된 워킹 코일의 온도가 상기 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
상기 제어부는 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 존재한다고 판단하고, 상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 유지 또는 증가시키기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 12,
When the temperature of the derived working coil is lower than the preset temperature,
The control unit determines that the temperature of the working coil exists within the safe temperature range, and generates the control signal for maintaining or increasing the output of the working coil based on the determination result.
Induction heating device.
상기 도출된 워킹 코일의 온도가 상기 미리 설정된 온도보다 높은 경우,
상기 제어부는 상기 워킹 코일의 온도가 상기 안전 온도 범위 내에 비존재한다고 판단하고, 상기 판단 결과를 토대로 상기 워킹 코일의 출력을 감소시키거나 상기 워킹 코일의 구동을 중단시키기 위한 상기 제어 신호를 생성하는
유도 가열 장치.
The method of claim 12,
When the temperature of the derived working coil is higher than the preset temperature,
The control unit determines that the temperature of the working coil does not exist within the safe temperature range, and generates the control signal for reducing the output of the working coil or stopping driving of the working coil based on the determination result.
Induction heating device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190082893A KR20210006809A (en) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Induction heating device having improved temperature sensing mechanism |
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KR1020190082893A KR20210006809A (en) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Induction heating device having improved temperature sensing mechanism |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right |