KR20220105601A - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 대한 파워 레벨이 입력되면 용기를 가열하기 위한 주파수, 즉 가열 주파수가 결정되기 전에 발생할 수 있는 초기 구동 소음을 억제하기 위한 소음 억제 동작이 수행된다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어기는 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 인버터 회로의 구동 주파수를 각각 조절함으로써 소음 억제 동작을 수행한다. 본 명세서의 실시예에 따르면, 가열 영역에 대한 파워 레벨이 설정되어 용기가 가열되기 시작할 때 워킹 코일에 흐르는 발생하는 초기 구동 소음이 감소되는 효과가 있다.
Description
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
유도 가열 장치는 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시킴으로써 용기를 가열하는 장치이다. 유도 가열 장치가 구동되면 교류 전류가 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생한다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치에 의해서 용기가 가열될 때 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 파형을 나타낸다.
도 1에서 시점(P1)은 유도 가열 장치의 가열 영역에 대한 파워 레벨이 설정되고 가열 시작 명령이 입력되어 가열 영역과 대응되는 워킹 코일에 전류가 공급되기 시작하는 시점이다.
사용자가 가열 영역에 용기를 올려 놓은 상태에서 파워 레벨을 설정하고 가열 시작 명령을 입력하면, 시점(P1)에서 워킹 코일과 전기적으로 연결되는 인버터 회로에 스위칭 신호가 공급되면서 인버터 회로가 교류 전류를 생성한다. 이에 따라서 인버터 회로에 의해서 생성되는 교류 전류는 워킹 코일로 공급된다.
시점(P1)에서 워킹 코일에 교류 전류가 공급되기 시작한 이후 시점(P2)까지 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 피크 값은 각각 IA1 및 IA2로 유지된다. 따라서 구간(P1~P2)에서 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 변화량, 즉 피크 투 피크(peak to peak) 값은 IA1-IA2로 유지된다.
시점(P1)에서 워킹 코일에 교류 전류가 공급되기 시작한 이후 유도 가열 장치의 제어기는 워킹 코일의 출력 전력값이 사용자가 설정한 파워 레벨과 대응되는 요구 전력값과 일치하도록 인버터 회로를 제어한다. 도 1에서 시점(P3)은 워킹 코일이 요구 전력값과 동일한 값의 전력을 출력하는 시점이다.
그런데 워킹 코일의 출력 전력값이 조절되는 과정에서 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 범위가 일시적으로 증가하는 현상이 발생한다. 예컨대 도 1의 구간(P2~P3)에서 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 피크 값은 IA1보다 큰 값인 IA3으로 증가되고, IA2보다 작은 값인 IA4로 감소된다. 이에 따라서 구간(P2~P3)에서 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 변화량은 IA3-IA4가 된다. 이는 구간(P1~P2)에서 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 변화량인 IA1-IA2보다 큰 값이다.
이후 시점(P3)에서 워킹 코일의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치하면 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 피크 값은 각각 IA5 및 IA6으로 유지된다.
워킹 코일에 공급되는 전류의 크기가 증가할수록 워킹 코일에서 발생하는 소음이 증가한다. 그런데 종래 기술에 따르면, 유도 가열 장치의 가열 동작이 시작되는 초기 과정에서 워킹 코일의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치되기 전의 구간(예컨대, 구간(P2~P3))에서 워킹 코일에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값이 순간적으로 지나치케 커지는 현상이 발생한다.
전술한 바와 같은 워킹 코일에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값의 순간적인 증가로 인해서 가열 시작 명령이 입력되어 용기의 가열이 시작될 때 워킹 코일에 지나치게 큰 소음이 발생하게 된다. 이러한 초기 구동 소음으로 인해서 사용자가 유도 가열 장치를 사용할 때마다 불편감을 느끼게 되며, 경우에 따라서는 유도 가열 장치에 고장이 발생한 것으로 오인될 수도 있다.
본 명세서의 목적은 가열 영역에 대한 파워 레벨이 설정되어 용기가 가열되기 시작할 때 발생하는 초기 구동 소음이 감소되는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 기술되는 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 청구범위에 기재된 구성요소들 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 대한 파워 레벨이 입력되면 용기를 가열하기 위한 주파수, 즉 가열 주파수가 결정되기 전에 발생할 수 있는 초기 구동 소음을 억제하기 위한 소음 억제 동작이 수행된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어기는 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 인버터 회로의 구동 주파수를 각각 조절함으로써 소음 억제 동작을 수행한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자 중 제1 그룹(예컨대, 하이 사이드(high side))에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클에서 제2 기준 듀티 사이클까지 점진적으로 증가시킨다. 본 명세서의 다른 실시예에서, 제어기는 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기는 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수에서 제2 기준 주파수까지 점진적으로 감소시킨다.
이러한 제어에 의하면 워킹 코일의 출력 전력값이 요구 전력값과 동일해질 때까지 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 크기가 점진적으로 증가하므로, 종래와 같이 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 크기가 일시적으로 증가하는 현상이 방지된다. 이에 따라서 종래 워킹 코일에서 발생하는 초기 구동 소음이 억제될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 워킹 코일, 다수의 스위칭 소자를 포함하며 상기 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로, 상기 인버터 회로에 포함된 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 결정하고, 상기 구동 주파수에 기초한 제어 신호를 상기 구동 회로에 공급하여 상기 워킹 코일을 구동시키는 제어기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받고, 상기 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 조절하여 소음 억제 동작을 수행하고, 상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하고, 상기 가열 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하여 워킹 코일을 구동시킨다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작은 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 상기 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작이 수행되는 동안 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제3 기준 듀티 사이클로 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제3 기준 듀티 사이클은 상기 제2 기준 듀티 사이클과 동일하게 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작은 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 감소시키면서 상기 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교하고, 상기 출력 전력값이 상기 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 상기 가열 주파수로 결정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받는 단계, 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 인버터 회로의 구동 주파수를 조절하여 소음 억제 동작을 수행하는 단계, 상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하는 단계 및 상기 가열 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하여 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작을 수행하는 단계는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 상기 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작이 수행되는 동안 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제3 기준 듀티 사이클로 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제3 기준 듀티 사이클은 상기 제2 기준 듀티 사이클과 동일하게 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 소음 억제 동작을 수행하는 단계는 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하는 단계는 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 감소시키면서 상기 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교하는 단계 및 상기 출력 전력값이 상기 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 상기 가열 주파수로 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따르면, 가열 영역에 대한 파워 레벨이 설정되어 용기가 가열되기 시작할 때 워킹 코일에 흐르는 발생하는 초기 구동 소음이 감소되는 효과가 있다. 이에 따라서 사용자가 유도 가열 장치를 사용하는 과정에서 소음으로 인한 불편을 느끼지 않게 되어 사용자의 만족도가 높아진다. 또한 초기 구동 소음으로 인하여 사용자가 유도 가열 장치에 고장이 발생한 것으로 오인할 가능성이 없어지는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치에 의해서 용기가 가열될 때 워킹 코일에 공급되는 교류 전류의 파형을 나타낸다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 인버터 회로의 구동 주파수와 워킹 코일의 출력 전력값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 높은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 낮은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 인버터 회로의 구동 주파수와 워킹 코일의 출력 전력값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 높은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 낮은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 실시예들을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.
커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있으나 상판부(106)의 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
상판부(106)에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)와 각각 대응되는 가열 영역(12, 14)이 형성된다. 사용자가 가열 영역(12, 14)의 위치를 명확하게 인식할 수 있게 하기 위하여, 가열 영역(12, 14)에 대응되는 선이나 도형이 상판부(106) 상에 인쇄 또는 표시될 수 있다.
케이스(102)는 상부가 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 각 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조를 갖는 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.
또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지 등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118)에 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.
사용자는 인터페이스부(114)를 통해서 각각의 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 설정할 수 있다. 파워 레벨은 조작 영역(118) 상에 숫자(예컨대, 1, 2, 3, ..., 9)로 표시될 수 있다. 각각의 가열 영역(12, 14)에 대한 파워 레벨이 설정되면 각각의 가열 영역(12, 14)과 대응되는 워킹 코일의 요구 전력값 및 가열 주파수가 결정된다. 제어기는 결정된 가열 주파수에 기초하여 각각의 워킹 코일의 실제 출력 전력값이 사용자에 의하여 설정된 요구 전력값과 일치하도록 각각의 워킹 코일을 구동시킨다.
또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.
참고로 도 2의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 배치된 두 개의 워킹 코일 어셈블리, 즉 제1 워킹 코일 어셈블리(122) 및 제2 워킹 코일 어셈블리(124)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 케이스(102) 내부에 세 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.
워킹 코일 어셈블리(122, 124)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일 및 용기에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트를 포함한다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일 어셈블리(122)는 제1 가열 영역(12)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제1 워킹 코일(132) 및 제1 단열 시트(130)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나, 제2 워킹 코일(124)은 제2 워킹 코일 및 제2 단열 시트를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트가 배치되지 않을 수도 있다.
또한 각각의 워킹 코일의 중심부에는 온도 센서가 배치된다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일(134)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치된다. 온도 센서는 각각의 가열 영역에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시예에서 온도 센서는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하며, 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압은 제어기에 전달된다. 제어기는 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 용기의 온도가 미리 정해진 기준값 이상이면 워킹 코일의 실제 전력값을 낮추거나 워킹 코일의 구동을 중단시키는 과열 보호 동작을 수행한다.
또한 도 2에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제어기를 포함한 다수의 회로 또는 소자가 실장되는 기판이 배치될 수 있다. 제어기는 인터페이스부(114)를 통해서 입력되는 사용자의 가열 시작 명령에 따라서 각각의 워킹 코일을 구동시켜 가열 동작을 수행할 수 있다. 사용자가 인터페이스부(114)를 통해서 가열 종료 명령을 입력하면 제어기는 워킹 코일의 구동을 중단시켜 가열 동작을 종료시킨다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 정류 회로(202), 평활화 회로(L1, C1), 인버터 회로(204), 워킹 코일(132), 제어기(2), 구동 회로(22)를 포함한다.
정류 회로(202)는 다수의 다이오드 소자(D1, D2, D3, D4)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 정류 회로(202)는 브릿지 다이오드 회로일 수 있으며, 실시예에 따라 다른 회로일 수 있다. 정류 회로(202)는 전원 장치(20)로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 출력한다.
평활화 회로(L1, C1)는 정류 회로(32)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 출력한다. 평활화 회로(L1, C1)는 제1 인덕터(L1) 및 직류 링크 캐패시터(C1)를 포함한다.
인버터 회로(204)는 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 인버터 회로(204)는 4개의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)를 포함하는 풀 브릿지 회로로 구성된다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서, 인버터 회로(204)는 2개의 스위칭 소자(예컨대, 도 3에서 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2))를 포함하는 하프 브릿지 회로로 구성될 수도 있다.
제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4)는 각각 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)에 의해서 턴 온 및 턴 오프된다. 각각의 스위칭 소자((SW1, SW2, SW3, SW4)는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 하이 레벨일 때 턴 온되고, 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 로우 레벨일 때 턴 오프된다.
도 3에는 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)가 IGBT 소자인 실시예가 도시되어 있으나, 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)는 실시예에 따라서 다른 타입의 스위칭 소자(예컨대, BJT 또는 FET 등)일 수도 있다.
각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 임의의 스위칭 소자들은 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 예를 들어 임의의 동작 모드에서, 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴 온(턴 오프) 되는 동안 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴 오프(턴 온)될 수 있다. 본 명세서에는 서로 상보적으로 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 소자들이 '서로 상보적인' 스위칭 소자들로 지칭된다.
또한 각각의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 임의의 스위칭 소자들은 서로 동일하게 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 예를 들어 임의의 동작 모드에서, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제3 스위칭 소자(SW3)와 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 본 명세서에는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 소자들이 '서로 동일한 그룹에 속하는' 스위칭 소자들로 지칭된다.
이하에서 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)는 제1 그룹, 즉 하이 사이드(high side)에 속하는 스위칭 소자로 지칭되고, 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 제2 그룹, 즉 로우 사이드(low side)에 속하는 스위칭 소자로 지칭된다.
만약 본 명세서의 다른 실시예에서 인버터 회로(204)가 하프 브릿지 회로, 즉 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2) 만을 포함하는 회로로 구성될 경우, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자이고, 제2 스위칭 소자(SW2)는 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자이다.
인버터 회로(204)에 포함된 스위칭 소자들(SW1, SW2, SW3, SW4)의 턴 온 및 턴 오프 동작, 즉 스위칭 동작에 의해서, 인버터 회로(204)에 입력되는 직류 링크 전압이 교류 전류로 변환된다. 인버터 회로(204)에 의해서 변환되는 교류 전류는 워킹 코일(132)로 공급된다. 워킹 코일(132)에 공진 현상이 발생하면서 용기에 와전류가 흘러 용기가 가열된다.
본 명세서에서 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)는 각각 미리 정해진 듀티 사이클(duty cycle)를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다.
인버터 회로(204)로부터 출력되는 교류 전류가 워킹 코일(132)에 공급되면 워킹 코일(132)이 구동된다. 워킹 코일(132)이 구동되면 워킹 코일(132)의 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다. 워킹 코일(132)이 구동될 때 워킹 코일의 구동에 의하여 실제로 발생하는 전력의 크기, 즉 워킹 코일의 실제 출력 전력값에 따라서 용기에 공급되는 열 에너지의 크기가 달라진다.
사용자가 유도 가열 장치(10)의 인터페이스부를 조작하여 유도 가열 장치(10)를 전원 온(Power On) 상태로 변경하면, 입력 전원(20)으로부터 유도 가열 장치에 전력이 공급되면서 유도 가열 장치는 구동 대기 상태가 된다. 이어서 사용자는 유도 가열 장치의 워킹 코일 상부에 용기를 올려 놓고 용기에 대한 파워 레벨을 설정함으로써 워킹 코일에 대한 가열 시작 명령을 내린다. 사용자가 가열 시작 명령을 내리면, 사용자가 설정한 파워 레벨에 따라서 워킹 코일(132)에 요구되는 전력값, 즉 요구 전력값이 결정된다.
사용자에 의한 가열 시작 명령을 수신한 제어기(2)는 워킹 코일(132)의 요구 전력값에 대응되는 주파수, 즉 가열 주파수를 결정하고, 결정된 가열 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22)에 공급한다. 이에 따라서 구동 회로(22)로부터 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 출력되고, 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 각각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되면서 워킹 코일(132)이 구동된다. 워킹 코일(132)이 구동되면 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 사용자가 가열 영역에 대하여 설정한 파워 레벨에 대응되는 주파수인 가열 주파수를 결정한다. 예컨대 사용자가 가열 영역에 대한 파워 레벨을 설정하면 제어기(2)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 설정된 상태에서 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 사용자가 설정한 파워 레벨과 대응되는 요구 전력값과 일치할 때까지 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 점진적으로 낮출 수 있다. 제어기(2)는 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치할 때의 주파수를 가열 주파수로 결정할 수 있다.
제어기(2)는 결정된 가열 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22)에 공급한다. 구동 회로(22)는 제어기(2)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 제어기(2)에 의해서 결정된 가열 주파수에 대응되는 듀티 비를 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 출력한다. 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 입력에 의해서 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)가 상보적으로 턴 온 및 턴 오프되면서 워킹 코일(132)에 교류 전류가 공급된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 가열 주파수가 결정되기 전에 제어기(2)는 초기 구동 소음을 억제하기 위한 소음 억제 동작을 수행한다. 이하에서는 유도 가열 장치(10)의 제어기(2)가 소음 억제 동작을 수행하는 과정 및 인버터 회로(204)의 가열 주파수를 결정하는 실시예가 상세히 기술된다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 인버터 회로의 구동 주파수와 워킹 코일의 출력 전력값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4에서 FR은 인버터 회로(204)의 공진 주파수를 의미한다. 본 명세서의 일 실시예에서 인버터 회로(204)의 구동 주파수는 공진 주파수(FR)보다 큰 값으로 결정된다. 또한 도 4에서 PR은 가열 영역에 대하여 설정된 파워 레벨과 대응되는 요구 전력값을 의미하고, FH는 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 요구 전력값(PR)과 일치할 때 인버터 회로(204)의 구동 주파수, 다시 말해서 가열 주파수를 의미한다.
전술한 바와 같이 가열 주파수(FH)가 결정되기 전에, 제어기(2)는 소음 억제 동작을 수행한다. 소음 억제 동작을 수행하기 위해서, 제어기(2)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 구동 주파수(F1)로 설정한다. 예컨대 제1 구동 주파수(F1)는 120kHz로 설정될 수 있으나, 실시예에 따라서 다르게 설정될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제1 구동 주파수(F1)로 설정되면 워킹 코일(132)의 출력 전력값(P1)은 요구 전력값(PR)에 비해 매우 낮으므로 용기가 거의 가열되지 않는다. 이는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제1 구동 주파수(F1)로 설정될 때 인버터 회로(204)로부터 출력되는 전류의 피크 투 피크 값이 매우 작다는 것을 의미한다. 따라서 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제1 구동 주파수(F1)로 설정되면 워킹 코일(132)의 구동에 의한 소음이 최소화될 수 있다.
인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제1 구동 주파수(F1)로 설정된 상태에서 제어기(2)는 인버터 회로(204)에 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 공급한다. 이후 제어기(2)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)가 될 때까지 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 1kHz)만큼 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 점진적으로 감소시킨다. 예컨대 제2 구동 주파수(F2)는 60kHz로 설정될 수 있으나, 실시예에 따라서 다르게 설정될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)로 설정되면 워킹 코일(132)의 출력 전력값(P2)은 요구 전력값(PR)에 비해 매우 낮으므로 용기가 거의 가열되지 않는다. 이는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)로 설정될 때 인버터 회로(204)로부터 출력되는 전류의 피크 투 피크 값이 매우 작다는 것을 의미한다. 따라서 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)까지 감소되더라도 워킹 코일(132)의 구동 소음은 여전히 최소화될 수 있다.
이상과 같이 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 제1 구동 주파수(F1)에서 제2 구동 주파수(F2)까지 감소시킴으로써 워킹 코일(132)의 초기 구동 소음을 억제하기 위한 소음 억제 동작이 수행된다.
인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)까지 감소되면, 제어기(2)는 용기의 가열을 위해서 사용자가 입력한 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정한다.
예컨대 제어기(2)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 제2 구동 주파수(F2)로 설정된 상태에서 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 요구 전력값(PR)과 비교하면서 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 1kHz)만큼 점진적으로 감소시킨다. 제어기(2)는 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 요구 전력값(PR)과 일치할 때의 구동 주파수를 가열 주파수(FH)로 결정한다.
가열 주파수(FH)가 결정되면 제어기(2)는 가열 주파수(FH)와 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22)에 공급한다. 이에 따라서 구동 회로(22)는 가열 주파수(FH)와 대응되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)를 인버터 회로(204)에 공급하고, 인버터 회로(204)로부터 공급되는 전류에 의해서 워킹 코일(132)은 요구 전력값(PR)과 동일한 전력을 출력하여 용기를 가열한다.
한편, 제어기(2)가 수행하는 소음 억제 동작은 전술한 인버터 회로(204)의 구동 주파수 제어뿐만 아니라 후술하는 스위칭 신호의 듀티 사이클 제어를 포함한다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다. 또한 도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다. 또한 도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 5 내지 도 7에는 구동 회로(22)가 출력하는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 파형이 도시된다. 또한 도 5 내지 도 7에는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 인버터 회로(204)의 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 공급될 때 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 파형이 도시된다.
전술한 바와 같이 가열 주파수(FH)가 결정되기 전에, 제어기(2)는 소음 억제 동작을 수행한다. 소음 억제 동작을 수행하기 위해서, 제어기(2)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 인버터 회로(204)에 포함되는 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4) 중 일부 소자, 예컨대 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클을 조절할 수 있다. 이하에서는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 조절되는 실시예가 기술되나, 다른 실시예에서는 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW2, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S2, S4)의 듀티 사이클이 조절될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스위칭 신호의 듀티 사이클은 스위칭 신호의 온 시간(T1) 및 오프 시간(T2)의 합산 시간, 다시 말해서 스위칭 신호의 1주기 시간에 대한 온 시간(T1)의 비율(T1/T12)로 정의된다.
소음 억제 동작이 시작되면, 제어기(2)는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.05)로 설정한다. (도 5 참조) 이후 제어기(2)는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)이 될 때까지 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 0.01)만큼 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클을 증가시킨다. 제1 기준 듀티 사이클은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있는 값이다.
도 6에는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 0.25로 증가되었을 때 스위칭 신호들의 파형이 도시되고, 도 7에는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)이 되었을 때 스위칭 신호들의 파형이 도시된다. 제2 기준 듀티 사이클은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있는 값이다.
도 5 내지 도 7에서 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW2 및 SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S2, S4)의 듀티 사이클은 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)로 고정된다. 실시예에 따라서 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW2 및 SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S2, S4)의 듀티 사이클은 다른 값으로 설정될 수도 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 제1 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.05)에서 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)까지 점진적으로 증가함에 따라서 워킹 코일(132)에 공급되는 교류 전류의 범위(피크 투 피크 값)도 점진적으로 증가한다. 예컨대 도 5 내지 도 7에서 워킹 코일(132)에 공급되는 교류 전류의 피크 투 피크 값은 각각 (IA1-IA2), (IA3-IA4), (IA5-IA6)으로 점진적으로 증가한다.
전술한 바와 같이 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1 및 SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클이 조절됨으로써, 종래와 같이 워킹 코일(132)의 초기 구동 과정에서 워킹 코일(132)에 순간적으로 높은 피크 투 피크 값을 갖는 교류 전류가 공급되지 않으며 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값이 점진적으로 증가한다. 따라서 워킹 코일(132)의 초기 구동 과정에서 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값이 순간적으로 지나치게 커지는 현상이 발생하지 않으므로 초기 구동 소음이 발생하지 않는다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.05로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다. 또한 도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.25로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다. 또한 도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 0.5로 설정되었을 때 각 스위칭 신호의 파형 및 워킹 코일에 공급되는 전류의 파형을 나타낸다.
도 8 내지 도 10에는 구동 회로(22)가 출력하는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 파형이 도시된다. 또한 도 8 내지 도 10에는 각각의 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 인버터 회로(204)의 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 공급될 때 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 파형이 도시된다.
본 명세서의 다른 실시예에서, 소음 억제 동작을 수행하기 위해서 제어기(2)는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클을 조절할 수 있다.
소음 억제 동작이 시작되면, 제어기(2)는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.05)로 설정한다. (도 8 참조) 이후 제어기(2)는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)이 될 때까지 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 0.01)만큼 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클을 증가시킨다.
도 9에는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클이 0.25로 증가되었을 때 스위칭 신호들의 파형이 도시되고, 도 10에는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)이 되었을 때 스위칭 신호들의 파형이 도시된다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클이 제1 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.05)에서 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)까지 점진적으로 증가함에 따라서 워킹 코일(132)에 공급되는 교류 전류의 범위(피크 투 피크 값)도 점진적으로 증가한다. 예컨대 도 8 내지 도 10에서 워킹 코일(132)에 공급되는 교류 전류의 피크 투 피크 값은 각각 (IA7-IA8), (IA9-IA10), (IA11-IA12)으로 점진적으로 증가한다.
전술한 바와 같이 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클이 조절됨으로써, 종래와 같이 워킹 코일(132)의 초기 구동 과정에서 워킹 코일(132)에 순간적으로 높은 피크 투 피크 값을 갖는 교류 전류가 공급되지 않으며 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값이 점진적으로 증가한다. 따라서 워킹 코일(132)의 초기 구동 과정에서 워킹 코일(132)에 공급되는 전류의 피크 투 피크 값이 순간적으로 지나치게 커지는 현상이 발생하지 않으므로 초기 구동 소음이 발생하지 않는다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 제어기(2)는 유도 가열 장치(10)의 상판부에 형성된 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받는다(1102). 가열 영역에 대한 파워 레벨이 입력되면 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 요구 전력값이 결정된다.
이어서 제어기(2)는 인버터 회로(204)에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 조절하여 소음 억제 동작을 수행한다(1104).
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)에 의해서 수행되는 소음 억제 동작은 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 제1 기준 듀티 사이클 및 제1 기준 주파수에 기초하여 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 소음 억제 동작이 수행되는 동안 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제3 기준 듀티 사이클로 설정된다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제3 기준 듀티 사이클은 제2 기준 듀티 사이클과 동일하게 설정된다.
또한 본 명세서의 다른 실시예에서, 제어기(2)에 의해서 수행되는 소음 억제 동작은 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계, 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계, 제1 기준 듀티 사이클 및 제1 기준 주파수에 기초하여 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계, 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계 및 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함한다.
소음 억제 동작의 수행이 완료되면, 제어기(2)는 앞서 입력된 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정한다(1106).
본 명세서의 일 실시예에서, 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하는 단계(1106)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 감소시키면서 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교하는 단계 및 출력 전력값이 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 가열 주파수로 결정하는 단계를 포함한다.
가열 주파수가 결정되면, 제어기(2)는 결정된 가열 주파수에 기초하여 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하여 워킹 코일(132)을 구동시킨다(1108).
도 12는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
가열 영역에 놓인 용기를 가열하기 위해서 사용자는 유도 가열 장치(10)의 조작 영역(118)을 통해서 가열하고자 하는 용기가 놓인 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력한다. 이에 따라서 제어기(2)는 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받는다(1202). 가열 영역에 대한 파워 레벨이 입력되면 제어기(2)는 입력된 파워 레벨과 대응되는 출력 전력값을 산출하고, 산출된 출력 전력값을 가열 영역과 대응되는 워킹 코일(132)의 요구 전력값으로 결정한다.
파워 레벨이 입력된 후 워킹 코일(132)에 의한 용기 가열이 수행되기 전에 발생하는 초기 구동 소음을 억제하기 위해서, 제어기(2)는 단계(1204) 내지 단계(1214)를 포함하는 소음 억제 동작을 수행한다.
소음 억제 동작이 시작되면, 제어기(2)는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 제1 기준 듀티 사이클로 설정한다(1204). 예컨대 제어기(2)는 도 3에 도시된 회로에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자(SW1, SW3)에 입력되는 스위칭 신호(S1, S3)의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.05)로 설정한다.
또한 제어기(2)는 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정한다(1206). 예컨대 제어기(2)는 도 3에 도시된 회로에서 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수(예컨대, 120kHz)로 설정한다.
제어기(2)는 단계(1204)에서 설정된 제1 기준 듀티 사이클 및 단계(1206)에서 설정된 제1 기준 주파수에 기초하여 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급한다(1208). 이에 따라서 인버터 회로로부터 생성되는 교류 전류가 워킹 코일에 공급된다.
다음으로, 제어기(2)는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클(예컨대, 0.5)과 동일한지 판단한다(1210).
단계(1210)에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클과 동일하지 않으면, 제어기(2)는 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 0.01)만큼 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 증가시킨다(1212). 단계(1210) 및 단계(1212)가 반복됨에 따라서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 제1 기준 듀티 사이클에서 제2 기준 듀티 사이클까지 점진적으로 증가된다.
한편, 도 12에는 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제1 기준 듀티 사이클에서 제2 기준 듀티 사이클까지 점진적으로 증가되는 실시예가 도시되어 있다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서는 인버터 회로(204)에 포함되는 모든 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제1 기준 듀티 사이클에서 제2 기준 듀티 사이클까지 점진적으로 증가될 수도 있다.
단계(1210)에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클과 동일하면, 제어기(2)는 인버터 회로의 구동 주파수가 미리 정해진 제2 기준 주파수(예컨대, 60kHz)와 동일한지 판단한다(1214).
단계(1214)에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클과 동일하지 않으면, 제어기(2)는 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 1kHz)만큼 인버터 회로의 구동 주파수를 감소시킨다(1216). 단계(1214) 및 단계(1216)이 반복됨에 따라서 인버터 회로의 구동 주파수는 제1 기준 주파수에서 제2 기준 주파수까지 점진적으로 감소한다.
단계(1214)에서 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 제2 기준 듀티 사이클과 동일하면 소음 억제 동작이 완료된다.
소음 억제 동작이 완료되면 제어기(2)는 단계(1202)에서 입력된 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정한다(1218). 예컨대 제어기(2)는 제2 기준 주파수(예컨대, 60kHz)로부터 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 미리 정해진 단위 크기(예컨대, 1kHz)만큼 감소시키면서 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교한다. 제어기(2)는 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 용기 가열을 위한 주파수, 즉 가열 주파수로 결정한다.
가열 주파수가 결정되면, 제어기(2)는 가열 주파수에 기초하여 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급한다(1220). 단계(1220)에서 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 듀티 사이클은 서로 동일하게 설정될 수 있다. 이에 따라서 인버터 회로로부터 출력되는 교류 전류가 워킹 코일(132)에 공급되면서 워킹 코일(132)이 요구 전력값과 동일한 전력을 출력하여 용기가 가열된다.
도 12에 도시된 실시예에서 소음 억제 동작이 수행될 때, 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클이 조절된 이후 인버터 회로의 구동 주파수가 조절된다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서는 인버터 회로의 구동 주파수가 조절된 이후 스위칭 신호의 듀티 사이클이 조절될 수도 있다. 또 다른 실시예서는 스위칭 신호의 듀티 사이클과 인버터 회로의 구동 주파수가 동시에 조절될 수도 있다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 높은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13에서 데이터(1301)는 인버터 회로의 구동 주파수를 나타내고, 데이터(1302)는 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 나타낸다.
본 명세서의 일 실시예에서, 워킹 코일은 높은 파워 레벨(예컨대, 1~9의 파워 레벨 중 4 이상의 파워 레벨)로 구동될 수 있다. 사용자가 워킹 코일의 파워 레벨을 높은 파워 레벨로 설정하면, 워킹 코일은 가열이 종료될 때까지 연속적으로 구동된다.
도 13에서 제1 구간(A1)은 사용자에 의해서 입력되는 가열 시작 명령에 따라서 워킹 코일의 구동이 시작되는 구간이다. 제1 구간(A1)에서 인버터 회로의 구동 주파수는 미리 정해진 제1 기준 주파수(FR1)(예컨대, 120kHz)로 설정된다. 또한 제1 구간(A1)에서 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클(DR1)(예컨대, 10%)에서 제2 기준 듀티 사이클(DR2)(예컨대, 50%)까지 증가한다. 즉, 제1 구간(A1)에서는 소음 억제 동작이 실시되어 워킹 코일의 초기 구동 시 발생하는 소음이 억제된다.
소음 억제 동작이 완료된 후, 제2 구간(A2)에서는 인버터 회로의 구동 주파수가 제1 기준 주파수(FR1)에서 미리 정해진 제2 기준 주파수(FR2)(예컨대, 80kHz)까지 감소한다.
제3 구간(A3)에서 제어기(2)는 사용자가 입력한 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수(FH)를 결정한다. 또한 제3 구간(A3)에서 제어기(2)는 워킹 코일의 공진 전류값에 기초하여 워킹 코일 상부에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 확인하기 위한 용기 검출 동작을 수행할 수 있다.
제4 구간(A4)에서 인버터 회로의 구동 주파수는 제2 기준 주파수(FR2)에서 가열 주파수(FH)(예컨대, 40kHz)까지 감소한다. 이에 따라서 워킹 코일의 출력 전력값이 점차 증가한다.
제5 구간(A5)에서 인버터 회로는 가열 주파수(FH)로 구동된다. 이에 따라서 사용자가 설정한 파워 레벨과 대응되도록 용기 가열된다.
한편, 제2 구간(A2) 내지 제5 구간(A5)에서 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 제2 기준 듀티 사이클(DR2)로 유지된다.
도 13에 도시된 실시예에 따르면 제1 구간(A1)에서 수행되는 소음 억제 동작에 의해서 워킹 코일의 초기 구동 시 발생하는 소음이 종래에 비해 감소한다. 또한 인버터 회로의 구동 주파수가 제1 기준 주파수(FR1) 및 제2 기준 주파수(FR2)를 거쳐서 가열 주파수(FH)로 점진적으로 조절되므로, 구동 주파수의 급격한 변화로 인한 소음이 발생하지 않는다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에서 워킹 코일이 낮은 파워 레벨로 구동될 때 인버터 회로의 구동 주파수 및 스위칭 신호의 듀티 사이클의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14에서 데이터(1401, 1403)는 인버터 회로의 구동 주파수를 나타내고, 데이터(1402, 1404)는 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 나타낸다.
본 명세서의 일 실시예에서, 워킹 코일은 낮은 파워 레벨(예컨대, 1~9의 파워 레벨 중 3 이하의 파워 레벨)로 구동될 수 있다. 사용자가 워킹 코일의 파워 레벨을 낮은 파워 레벨로 설정하면, 워킹 코일은 가열이 종료될 때까지 불연속적으로, 다시 말해서 온/오프 방식으로 구동된다.
예컨대 도 14에 도시된 바와 같이, 워킹 코일이 낮은 파워 레벨로 구동되면 워킹 코일이 구동되는 구간인 온 구간(ON1, ON2) 및 워킹 코일이 구동되지 않는 구간인 오프 구간(OFF1, OFF2)이 교번적으로 나타나도록 워킹 코일의 구동이 제어된다. 제어기(2)는 온 구간(ON1, ON2)에서 각각 적산되는 워킹 코일의 출력 전력값의 평균값이 요구 전력값과 대응되도록 워킹 코일의 구동을 제어할 수 있다.
참고로 높은 파워 레벨 및 낮은 파워 레벨을 구분하기 위한 기준값은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있음이 주지되어야 한다.
도 14에서 제1 온 구간(ON1)은 제1 구간(A1) 내지 제4 구간(A4)을 포함한다.
제1 구간(A1)은 사용자에 의해서 입력되는 가열 시작 명령에 따라서 워킹 코일의 구동이 시작되는 구간이다. 제1 구간(A1)에서 인버터 회로의 구동 주파수는 미리 정해진 제1 기준 주파수(FR1)(예컨대, 120kHz)로 설정된다. 또한 제1 구간(A1)에서 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클(DR1)(예컨대, 10%)에서 제2 기준 듀티 사이클(DR2)(예컨대, 50%)까지 증가한다. 즉, 제1 구간(A1)에서는 소음 억제 동작이 실시되어 워킹 코일의 초기 구동 시 발생하는 소음이 억제된다.
소음 억제 동작이 완료된 후, 제2 구간(A2)에서는 인버터 회로의 구동 주파수가 제1 기준 주파수(FR1)에서 미리 정해진 제2 기준 주파수(FR2)까지 감소한다.
제3 구간(A3)에서 제어기(2)는 사용자가 입력한 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수(FH)를 결정한다. 도 14의 실시예에서, 가열 주파수(FH)(예컨대, 50kHz)는 제2 기준 주파수(FR2)와 동일하게 설정된다. 또한 제3 구간(A3)에서 제어기(2)는 워킹 코일의 공진 전류값에 기초하여 워킹 코일 상부에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 확인하기 위한 용기 검출 동작을 수행할 수 있다.
제4 구간(A4)에서 인버터 회로의 구동 주파수는 가열 주파수(FH), 즉 제2 기준 주파수(FR2)로 유지된다.
한편, 제2 구간(A2) 내지 제4 구간(A4)에서 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 제2 기준 듀티 사이클(DR2)로 유지된다.
제4 구간(A4)이 종료되면, 제1 오프 구간(OFF1) 동안 워킹 코일의 구동이 중단된다.
제1 오프 구간(OFF1)이 종료되면 제2 온 구간(ON2)이 시작된다. 제2 온 구간(ON2)은 제1 구간(A1) 내지 제4 구간(A4)을 포함한다. 제2 온 구간(ON2)에 포함되는 제1 구간(A1) 내지 제4 구간(A4)에서 워킹 코일의 구동 과정은 제1 온 구간(ON1)에 포함되는 제1 구간(A1) 내지 제4 구간(A4)에서 워킹 코일의 구동 과정과 동일하다.
제2 온 구간(ON2)이 종료되면, 제2 오프 구간(OFF2) 동안 워킹 코일의 구동이 중단된다.
도시되지는 않았으나 제2 오프 구간(OFF2) 이후에도 워킹 코일은 온 구간 및 오프 구간이 교번적으로 나타나도록 구동된다.
도 14에 도시된 실시예에 따르면 각각의 온 구간(ON1, ON2)이 시작될 때마다 제1 구간(A1)에서 소음 억제 동작이 수행된다. 따라서 온 구간이 시작될 때마다 워킹 코일의 초기 구동으로 인하여 발생하는 소음이 종래에 비해 감소한다. 또한 인버터 회로의 구동 주파수가 제1 기준 주파수(FR1)에서 가열 주파수(FH)로 점진적으로 조절되므로, 구동 주파수의 급격한 변화로 인한 소음이 발생하지 않는다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 한다.
Claims (12)
- 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 워킹 코일;
다수의 스위칭 소자를 포함하며 상기 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로;
상기 인버터 회로에 포함된 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로; 및
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 결정하고, 상기 구동 주파수에 기초한 제어 신호를 상기 구동 회로에 공급하여 상기 워킹 코일을 구동시키는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는
가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받고, 상기 인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 상기 인버터 회로의 구동 주파수를 조절하여 소음 억제 동작을 수행하고, 상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하고, 상기 가열 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하여 워킹 코일을 구동시키는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 소음 억제 동작은
제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계;
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계;
상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계;
상기 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계; 및
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 소음 억제 동작이 수행되는 동안 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제3 기준 듀티 사이클로 설정되는
유도 가열 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제3 기준 듀티 사이클은 상기 제2 기준 듀티 사이클과 동일하게 설정되는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 소음 억제 동작은
인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계;
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계;
상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계;
인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계; 및
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 감소시키면서 상기 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교하고, 상기 출력 전력값이 상기 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 상기 가열 주파수로 결정하는
유도 가열 장치.
- 가열 영역에 대한 파워 레벨을 입력받는 단계;
인버터 회로에 포함되는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클 및 인버터 회로의 구동 주파수를 조절하여 소음 억제 동작을 수행하는 단계;
상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 가열 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하여 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 소음 억제 동작을 수행하는 단계는
제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계;
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계;
상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계;
상기 제1 그룹에 속하는 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계; 및
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 소음 억제 동작이 수행되는 동안 제2 그룹에 속하는 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클은 미리 정해진 제3 기준 듀티 사이클로 설정되는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제3 기준 듀티 사이클은 상기 제2 기준 듀티 사이클과 동일하게 설정되는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 소음 억제 동작을 수행하는 단계는
인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 입력되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제1 기준 듀티 사이클로 설정하는 단계;
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 기준 주파수로 설정하는 단계;
상기 제1 기준 듀티 사이클 및 상기 제1 기준 주파수에 기초하여 상기 인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 단계;
인버터 회로에 포함되는 각 스위칭 소자에 공급되는 스위칭 신호의 듀티 사이클을 미리 정해진 제2 기준 듀티 사이클까지 증가시키는 단계; 및
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 미리 정해진 제2 기준 주파수까지 감소시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 파워 레벨과 대응되는 가열 주파수를 결정하는 단계는
상기 인버터 회로의 구동 주파수를 감소시키면서 상기 워킹 코일의 출력 전력값을 요구 전력값과 비교하는 단계; 및
상기 출력 전력값이 상기 요구 전력값과 일치할 때의 구동 주파수를 상기 가열 주파수로 결정하는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US17/579,761 US20220232673A1 (en) | 2021-01-20 | 2022-01-20 | Induction heating apparatus and method for controlling the same |
| EP22152397.0A EP4033858B1 (en) | 2021-01-20 | 2022-01-20 | Induction heating apparatus and method for controlling the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20210008193 | 2021-01-20 | ||
| KR1020210008193 | 2021-01-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220105601A true KR20220105601A (ko) | 2022-07-27 |
Family
ID=82701162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220006854A KR20220105601A (ko) | 2021-01-20 | 2022-01-17 | 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220105601A (ko) |
-
2022
- 2022-01-17 KR KR1020220006854A patent/KR20220105601A/ko active Search and Examination
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