KR20240000941A - 조리기기 - Google Patents

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KR20240000941A
KR20240000941A KR1020220077762A KR20220077762A KR20240000941A KR 20240000941 A KR20240000941 A KR 20240000941A KR 1020220077762 A KR1020220077762 A KR 1020220077762A KR 20220077762 A KR20220077762 A KR 20220077762A KR 20240000941 A KR20240000941 A KR 20240000941A
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snubber
cap
switch
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inverter unit
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KR1020220077762A
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정경훈
김의성
유옥선
이재우
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기는, 낮은 파워로 피가열 물체 가열 시 인버터부의 듀티 조절 또는 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 조절하여 스위칭 손실 및 소음을 최소화한 조리기기를 제공하고자 한다.

Description

조리기기{COOKING APPLIANCES}
본 개시는 조리기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워를 조절할 수 있는 조리기기에 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 피가열 물체, 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 물체(예를 들어, 조리 용기)에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
최근에는 조리기기에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다. 그리고, 이와 같은 조리기기는 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워에 기초하여 인버터부의 출력을 조절할 수 있다.
한편, 이와 같은 조리기기에 포함된 인버터부는 동작 주파수가 공진 주파수인 경우 최대 출력을 갖을 수 있다. 그런데, 조리기기의 인버터부에 포함된 스위칭 소자가 온 오프 됨에 따라 스위칭 손실이 발생할 수 있다. 이러한 스위칭 손실을 저감하기 위한 방안으로, ZVS(Zero Voltage Switching 또는 ZVS Turn on) 동작 방식을 적용할 수 있다. 이와 같은 스위칭 손실 저감 방안을 구현하기 위하여, 조리기기가 스너버 캡(Snubber Capacitor)을 포함하고, 공진 주파수 보다 높은 주파수 대역에서 동작하도록 설계될 수 있다. 이 때, 동작 주파수가 높을수록 피가열 물체를 가열하기 위한 파워는 낮을 수 있으므로, 피가열 물체를 낮은 파워에서 가열하고자 하는 경우 동작 주파수를 높게 조절할 수 있다.
한편, 낮은 파워를 내기 위하여 동작 주파수를 계속해서 높이는 경우, 스너버 캡에 흐르는 전류의 크기가 작아짐에 따라 스너버 캡의 방전 시간이 증가할 수 있다. 이에 따라 스너버 캡이 방전되기 전에 인버터부에 포함된 스위칭 소자가 오프 되는 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우 ZVS 동작에 실패하여 스위칭 손실이 증가할 수 있다.
스위칭 손실이 증가함에 따라 스위칭 소자의 온도가 높아질 수 있고, 높아진 온도를 낮추기 위한 냉각팬의 회전 속도 증가로 인한 소음이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해, 동작 주파수의 증가 없이도 낮은 파워를 낼 수 있도록 인버터부를 시분할 제어하는 방안을 도입할 수 있다. 즉, 인버터부의 동작 시간을 조절하여 파워를 조절할 수 있다. 그런데, 시분할 제어는 인버터부 자체를 온 또는 오프 하는 것이므로 이를 반복함에 따른 소음이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
본 개시는 인버터부를 연속적으로 구동하며 피가열 물체를 낮은 파워로 가열할 수 있는 조리기기를 제공하고자 한다.
본 개시 스위칭 손실 또는 소음을 최소화하면서 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있는 조리기기를 제공하고자 한다.
본 개시는 피가열 물체를 가열하는 파워의 범위를 늘려 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있는 조리기기를 제공하고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 인버터부의 듀티를 조절하여 출력을 조절할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 동작 주파수를 고정하면서 인버터부의 듀티를 조절하여 출력을 조절할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 조절할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 인버터부의 시분할 제어로 인한 소음 발생을 최소화할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기는 스너버 캡의 방전 시간 증가에 따른 스위칭 손실이 증가하는 문제를 최소화할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기는 피가열 물체를 가열하기 위해 필요 이상의 파워를 내지 않을 수 있어 전력 효율 상의 이점이 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식이 적용된 조리기기가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식이 적용된 조리기기의 회로도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기의 동작 주파수 대역을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기의 제어 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스너버 캡 모듈, 인버터부, 워킹 코일부 및 공진 커패시터가 도시된 회로도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기를 제어하는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기 및 그의 동작 방법을 설명한다. 이하, 조리기기는 유도 가열 방식의 쿡탑일 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식이 적용된 조리기기가 도시된 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 조리기기(1)는 케이스(25), 커버 플레이트(20), 워킹 코일부(WC)를 포함할 수 있다.
케이스(25)는 조리기기(1)의 외관을 형성할 수 있다. 케이스(25)는 조리기기(1)의 내부에 구비된 구성들을 외부로부터 보호할 수 있다.
케이스(25)의 내부에는 워킹 코일부(WC), 워킹 코일부(WC)를 구동시키는 인버터부(140, 도 2 참고), 워킹 코일부(WC)의 워킹 코일과 공진하는 공진 커패시터(160, 도 2 참고), 스위치부(S, 도4 참고) 등이 구비될 수 있다. 즉, 케이스(25)에는 워킹 코일부(WC)의 구동과 관련된 다른 구성, 즉 각종 장치가 구비될 수 있다.
커버 플레이트(20)는 케이스(25)의 상단에 결합되어, 케이스(25)와 함께 조리기기(1)의 외관을 형성할 수 있다.
커버 플레이트(20)에는 조리 용기와 같은 피가열 물체(미도시)가 놓이는 상판부(15)가 형성될 수 있다. 상판부(15)에는 피가열 물체(미도시)가 놓일 수 있다.
상판부(15)는 예를 들어, 유리 소재(예를 들어, 세라믹 글래스(ceramics glass))로 구성될 수 있다.
또한, 상판부(15)에는 사용자로부터 입력을 제공받아 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(미도시)가 구비될 수 있다. 물론, 입력 인터페이스는 상판부(15)가 아닌 다른 위치에 구비될 수도 있다.
워킹 코일부(WC)는 피가열 물체(미도시)를 통과하는 자기장을 발생시킬 수 있다. 워킹 코일부(WC)는 피가열 물체(미도시) 또는 중간 가열체(미도시)를 통과하는 자기장을 발생시킬 수 있다.
조리기기(1)은 단열재(미도시), 차폐판(미도시), 지지부재(미도시), 냉각팬(미도시) 중 적어도 일부 또는 전부를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식이 적용된 조리기기의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 조리기기(1) 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터부(140), 워킹 코일부(WC) 및 공진 커패시터(160) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 외부 전원을 입력받을 수 있다. 전원부(110)가 외부로부터 입력받는 전원은 AC(Alternation Current) 전원일 수 있다.
전원부(110)은 정류부(120)로 교류 전압을 공급할 수 있다.
정류부(120, Rectifier)는 교류를 직류로 변환하기 위한 전기적 장치이다. 정류부(120)는 전원부(110)을 통해 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 정류부(120)는 변환된 전압을 DC 양단(121)으로 공급할 수 있다.
정류부(120)의 출력단은 DC 양단(121)으로 연결될 수 있다. 정류부(120)를 통해 출력되는 DC 양단(121)을 DC 링크라고 할 수 있다. DC 양단(121)에서 측정되는 전압을 DC 링크 전압이라고 한다.
DC 링크 커패시터(130)는 전원부(110)과 인버터부(140) 사이의 버퍼 역할을 수행한다. 구체적으로, DC 링크 커패시터(130)는 정류부(120)를 통해 변환된 DC 링크 전압을 유지시켜 인버터부(140)까지 공급하기 위한 용도로 사용된다.
인버터부(140)는 워킹 코일부(WC)에 고주파의 전류가 흐르도록 워킹 코일부(WC)에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터부(140)는 워킹 코일부(WC)에 전류를 인가할 수 있다. 인버터부(140)는 스위치부(S, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 스위치부(S, 도 3 참조)는 적어도 하나의 스위칭 소자 또는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치부(S, 도 3 참조)는 반도체 스위치를 포함할 수 있고, 반도체 스위치는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 WBG(Wide Band Gab) 소자일 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않음이 타당하다. 한편, WBG 소자는 SiC(Silicon Carbide) 또는 GaN(Gallium Nitride) 등일 수 있다. 인버터부(140)는 반도체 스위치를 구동시킴으로써 워킹 코일부(WC)에 고주파의 전류가 흐르게 하고, 이에 따라 워킹 코일부(WC)에 고주파 자계가 형성된다.
워킹 코일부(WC)는 피가열 물체(미도시)를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 워킹 코일을 포함할 수 있다. 워킹 코일부(WC)는 스위칭 소자의 구동 여부에 따라 전류가 흐르거나 전류가 흐르지 않을 수 있다. 워킹 코일부(WC)에 전류가 흐르면 자기장이 발생한다. 워킹 코일부(WC)은 전류가 흐름에 따라 자기장을 발생시켜 조리기기를 가열시킬 수 있다.
워킹 코일부(WC)의 일측은 인버터부(140)의 스위칭 소자의 접속점에 연결되어 있고, 다른 일측은 공진 커패시터(160)에 연결된다.
스위칭 소자의 구동은 구동부(미도시)에 의해서 이루어지며, 구동부에서 출력되는 스위칭 시간에 제어되어 스위칭 소자가 서로 교호로 동작하면서 워킹 코일부(WC)로 고주파의 전압을 인가한다. 그리고, 구동부(미도시)로터 인가되는 스위칭 소자의 온/오프 시간은 점차 보상되는 형태로 제어되기 때문에 워킹 코일부(WC)에 공급되는 전압은 저전압에서 고전압으로 변한다.또한 스위칭 소자의 구동은 후술하는 컨트롤러(170)에 의해서 이루어질 수도 있다.
공진 커패시터(160)는 워킹 코일부(WC)의 워킹 코일과 공진할 수 있다.
공진 커패시터(160)는 완충기 역할을 하기 위한 구성요소일 수 있다. 공진 커패시터(160)는 스위칭 소자의 턴오프 동안 포화 전압 상승 비율을 조절하여, 턴오프 시간 동안 에너지 손실에 영향을 준다.
도 2에 도시된 바와 같은 회로도로 구성되는 조리기기(1)의 경우, 공진 주파수(resonance frequency)는 워킹 코일부(WC)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 의해 결정된다. 그리고, 결정된 공진 주파수를 중심으로 공진 곡선이 형성되며, 공진 곡선은 주파수 대역에 따른 조리기기(1)의 파워를 나타낼 수 있다. 한편, 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기(1)는 공진 주파수 보다 높은 주파수 대역에서 동작하도록 설계될 수 있는 바, 이하 도 3에서 공진 주파수와 동작 주파수에 관하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기의 동작 주파수 대역을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 가로 축은 조리기기(1)의 동작 주파수(Frequency)에 대응하며, 세로 축은 조리기기(1)의 파워(Power)에 대응한다. 조리기기(1)는 공진 주파수(f)에서 가장 높은 파워를 낼 수 있다. 그런데, 인버터부(140)에 포함된 스위치가 온 오프 됨에 따라 스위칭 손실이 발생할 수 있다. 이러한 스위칭 손실을 저감하기 위한 방안으로, ZVS(Zero Voltage Switching 또는 ZVS Turn on) 방식 적용 및 스너버 캡(Snubber Cap)을 포함할 수 있다. 이와 같은 스위칭 손실 저감 방안을 구현하기 위하여, 조리기기(1)의 동작 주파수 대역(B)은 공진 주파수(f) 보다 높게 설계될 수 있다.
보다 상세하게, 목표 파워가 기준 파워(Reference Power) 보다 높은 경우에는 제1 주파수 대역(b1) 내의 동작 주파수를 갖을 수 있으며, 기준 파워(Reference Power) 보다 낮은 경우에는 제2 주파수 대역(b2) 내의 동작 주파수를 갖을 수 있다. 제1 주파수 대역(b1)은 제2 주파수 대역(b2) 보다 낮은 주파수 대역일 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 조리기기(1)의 목표 파워에 따라 동작 주파수를 조절할 수 있다.
그런데, 낮은 파워를 내기 위하여 동작 주파수를 계속해서 높이는 경우, 스너버 캡에 충전된 전압의 시간에 따른 변화량은 스너버 캡에 흐르는 전류에 비례하고, 스너버 캡의 용량, 즉 커패시터 값에 반비례한다. 따라서, 스너버 캡에 흐르는 전류가 작아짐에 따라 스너버 캡의 방전 시간이 증가할 수 있다. 이에 따라 스너버 캡이 방전되기 전에 인버터부(140)에 포함된 스위칭 소자가 오프 되는 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우 스위칭 손실을 저감하는 ZVS 과정에 실패하여 스위칭 손실이 증가할 수 있다.
스위칭 손실이 증가함에 따라 스위치의 온도가 높아질 수 있고, 스위치의 온도를 낮추기 위한 냉각팬의 회전 속도 증가로 인한 소음이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해, 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 동작 주파수의 증가 없이도 낮은 파워를 낼 수 있도록 인버터부(140)를 시분할 제어 방안을 고려할 수 있다. 이는 인버터부의 동작 시간을 조절하여 조리기기의 파워를 조절하는 방안일 수 있다. 예를 들면, 목표 파워가 500W인 경우, 인버터부(140)는 30초 동안 조리기기(1)가 1kW의 파워를 갖도록 동작한 뒤, 30초 동안 동작하지 않음으로써 평균적으로 500W의 파워를 갖도록 할 수 있다. 그런데 이러한 시분할 제어는 인버터부(140) 자체의 전원을 온 또는 오프 하는 것이므로, 온 오프를 반복함에 따른 소음이 발생할 수 있다.
이에, 본 개시의 일 실시예에 따른 조리기기(1)는 목표 파워에 따라 인버터부(140)의 듀티를 조절하여, 목표 파워가 기준 파워 보다 낮은 경우에도 인버터부의 온 오프로 인한 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 조리기기(1)는 목표 파워에 따라 인버터부(140)의 듀티를 조절함과 동시의 동작 주파수를 고정하여, 목표 파워가 기준 파워 보다 낮은 경우에도 스너버 캡의 방전 속도가 증가함에 따른 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 개시의 일 실시예에 따른 조리기기(1)는 목표 파워에 따라 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 조절하여 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기의 제어 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 조리기기(1)는 인버터부(140)를 포함할 수 있으며, 스너버 캡 모듈(SCM) 및 컨트롤러(170)를 더 포함할 수 있다.
인버터부(140)는 스위치부(S)를 포함할 수 있다. 그리고, 스너버 캡 모듈(SCM)은 후술하는 적어도 하나의 스너버 캡을 포함할 수 있다. 또한, 스너버 캡 모듈(SCM)은 후술하는 적어도 하나의 스너버 스위치(SC)를 포함할 수 있다. 즉, 컨트롤러(170)는 인버터부(140)에 포함된 스위치부(S) 또는 스너버 캡 모듈(SCM)에 포함된 적어도 하나의 스너버 스위치(SC)를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조리기기(1)는 컨트롤러(170)가 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워를 획득하고, 목표 파워와 기 설정된 기준 파워를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 인버터부(140)의 출력을 조절할 수 있다. 그리고, 컨트롤러(170)는 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에, 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 인버터부(140)의 출력을 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(170)는 목표 파워가 기준 파워 보다 큰 경우에는 조리기기(1)의 동작 주파수를 조절하여 출력을 조절할 수 있다.
그리고, 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 컨트롤러(170)가 목표 파워에 따라 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 조절하여 스위칭 손실을 최소화할 수 있으며, 등가 용량이 작아질수록 더 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있게 할 수 있다. 따라서, 필요 이상의 파워를 내지 않을 수 있으므로, 전력 효율 상의 이점이 있다.
이하 도 5를 참조하여, 인버터부(140) 또는 스너버 캡 모듈(SCM)에 관하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 스너버 캡 모듈, 인버터부, 워킹 코일부 및 공진 커패시터가 도시된 회로도이다.
조리기기(1)는 스너버 캡 모듈(SCM)을 더 포함할 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 스너버 캡 모듈(SCM)은 인버터부(140)의 앞단에 연결될 수 있다.
워킹 코일부(WC) 및 공진 커패시터(160)에 관하여는 도 1에서 설명한 바와 같다. 다만, 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 공진 커패시터(160)가 워킹 코일부(WC)와 제2 스위칭 소자(S2) 사이에만 연결될 수 있으나, 이는 예시에 불과하여, 이에 제한되지 않음이 타당하다. 즉, 공진 커패시터는 인버터부(140) 또는 조리기기(1)의 다른 구성의 설계에 따른 전류 및 전압을 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 달리, 워킹 코일부(WC)와 제1 스위칭 소자(S1) 사이에 하나의 공진 커패시터가 더 연결될 수도 있다.
인버터부(140)는 스위치부(S)를 포함할 수 있다. 스위치부(S)는 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 포함할 수 있다. 즉, 인버터부(140)는 두 개의 스위칭 소자로 구성된 하프 브릿지 회로일 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과하며, 이에 제한되지 않음이 타당하다. 따라서, 도시된 바와 달리 인버터부(140)는 제3 스위칭 소자(미도시) 및 제4 스위칭 소자(미도시)를 더 포함하는 풀 브릿지 회로일 수 있다. 한편, 인버터부(140)에 포함된 스위칭 소자는 반도체 스위칭 소자일 수 있다. 스위칭 소자와 관련하여 도 1과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 컨트롤러(170)가 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에, 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 인버터부(140)의 출력을 조절할 수 있다.
예를 들면, 인버터부(140)가 1 주기 동안 동작하는 경우, 컨트롤러(170)는 0.4 주기 동안 제1 스위칭 소자(S1)가 온 되고, 제2 스위칭 소자(S2)는 오프 되도록 제어할 수 있다. 그리고, 다음 0.6 주기 동안은 제2 스위칭 소자(S1)가 오프 되고, 제1 스위칭 소자(S2)는 온 되도록 제어할 수 있다. 즉, 인버터부(140)의 듀티를 0.4로 조절할 수 있다. 이 경우, 인버터부(140)는 동작 주파수가 동일하고 듀티가 0.5인 경우보다 더 낮은 출력을 갖을 수 있다. 이러한 본 개시의 실시 예에 따르면, 인버터부(140) 자체의 온 오프를 반복하는 시분할 제어 방식에 비하여 소음 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 인버터부(140)의 듀티 제어를 통해 동작 주파수를 높이지 않아도 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있으므로, 스너버 캡의 방전 시간을 증가시키지 않을 수 있고, 이에 따른 스위칭 손실이 증가하는 문제를 최소화할 수 있다.
스너버 캡 모듈(SCM)은 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 조절하기 위한 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(170)는 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워가 기준 파워 보다 큰 경우에, 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 증가시킬 수 있다. 또는, 컨트롤러(170)는 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에, 스너버 캡 모듈(SCM) 의 등가 용량을 감소시킬 수 있다. 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량은 스너버 캡 모듈(SCM)에 포함된 복수의 스너버 캡들의 등가 용량일 수 있다. 또한, 등가 용량은 등가 커패시터 값일 수 있다.
스너버 캡 모듈(SCM)은 제1 내지 제4 스너버 캡(C1, C2, C3, C4)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 스너버 캡 모듈(SCM)은 제1 스위칭 소자(S1)와 병렬로 연결된 제1 스너버 캡(C1), 제2 스위칭 소자(S2)와 병렬로 연결된 제2 스너버 캡(C2). 제1 스너버 캡(C1)과 제2 스너버 스위치(SC2) 사이에 연결된 제3 스너버 캡(C3), 제2 스너버 캡(C2)과 제2 스너버 스위치(SC2) 사이에 연결된 제4 스너버 캡(C4)을 포함할 수 있다.
제1 스너버 스위치(SC1)는 일단이 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2) 사이에 연결되고, 타단이 제1 스너버 캡(C1) 과 제2 스너버 캡(C2) 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 제2 스너버 스위치(SC2)는 일단이 제1 스너버 캡(C1)과 제2 스너버 캡(C2)사이에 연결되고, 타단이 제3 스너버 캡(C3)과 제4 스너버 캡(C4) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)는 목표 파워와 기준 파워의 비교 결과에 기초하여 온 또는 오프 될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)가 목표 파워와 기준 파워의 비교 결과에 기초하여 온 또는 오프될 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(170)는 제1 스너버 스위치(SC1)와 제2 스너버 스위치(SC2) 중 어느 하나를 온시키고, 나머지 하나를 오프시켜 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 감소시킬 수 있다. 또는, 컨트롤러(170)는 제1 스너버 스위치(SC1)와 제2 스너버 스위치(SC2)를 모두 온시켜 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 증가시킬 수 있다.
그리고, 컨트롤러(170)는 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)를 모두 오프시켜 스너버 캡 모듈(SCM)을 제거할 수 있다. 즉, 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량이 0이 되도록 할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 목표 파워가 기준 파워 보다 큰 경우에는 조리기기(1)가 제1 주파수 대역(b1)에서 동작할 수 있다. 이 경우에는 ZVS 과정이 실패할 가능성이 적으므로, 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)를 모두 온 시켜 스너버 캡 모듈(SCM)의 용량을 증가시키고, ZVS 과정의 적용으로 스위칭 손실을 저감할 수 있다.
본 개시 다른 실시 예에 따르면, 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에는 조리기기(1)가 제2 주파수 대역(b2)에서 동작할 수 있다. 이 경우에는 스너버 캡에 흐르는 전류의 크기가 감소하여 스너버 캡의 방전 시간이 증가하므로, ZVS 과정이 실패할 수 있다. 따라서, 제1 스너버 스위치(SC1) 또는 제2 스너버 스위치(SC2) 중 어느 하나가 온 되고 다른 하나는 오프 시킴으로써 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 스너버 캡의 방전 시간을 다시 단축하여 ZVS 과정이 성공할 수 있으므로, 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에도 스위칭 손실을 저감할 수 있는 이점이 있다.
한편, 조리기기(1)의 동작 주파수가 제2 주파수 대역(b2) 보다 높은 경우에는, 동작 주파수가 제2 주파수 대역(b2)에 포함되는 경우 보다 더 낮은 파워를 갖을 수 있다. 그런데, 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 감소시키는 것 만으로는 동작 주파수를 제2 주파수 대역(b2) 보다 높게 조절하는 데 한계가 있다. 이 경우, 제1 스너버 스위치(SC1) 및 제2 스너버 스위치(SC2)를 모두 오프 시켜 스너버 캡 모듈(SCM)이 제거된 것과 같이 동작하게 할 수 있다. 이에 따라, 스너버 캡 모듈(SCM)의 방전 시간과 무관하게 되므로, 조리기기(1)는 제2 주파수 대역(b2) 보다 동작 주파수를 갖을 수 있고, 제2 주파수 대역(b2)에서 동작할 때 보다 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기를 제어하는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 컨트롤러(170)는 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워를 획득할 수 있다(S11). 목표 파워는 피가열 물체의 종류 또는 크기 등에 따라 상이할 수 있다. 목표 파워는 사용자가 입력 인터페이스(미도시)를 통하여 설정한 파워일 수도 있으나, 피가열 물체의 종류 및 크기에 따라 기 설정된 목표 파워일 수도 있다.
컨트롤러(170)는 획득한 목표 파워와 기 설정된 기준 파워를 비교할 수 있다(S13).
컨트롤러(170)는 목표 파워가 기준 파워 보다 작은 경우에, 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 인버터부의 출력을 조절할 수 있다(S15). 또는, 동작 주파수를 고정하며 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 인버터부(140)의 출력을 조절할 수 있다(S15).
컨트롤러(170)는 목표 파워가 기준 파워 보다 큰 경우에, 동작 주파수를 조절하여 인버터부(140)의 출력을 조절할 수 있다. 조리기기(1)는 기준 파워가 큰 경우에는 제1 주파수 대역(b1)에서 동작할 수 있으므로, 제2 주파수 대역(b2)에서 동작하는 경우와 달리 동작 주파수를 조절하여 파워를 조절하더라도 ZVS 과정에 성공할 수 있다. 따라서, 동작 주파수를 조절하여 인버터부(140)의 출력을 조절하더라도 스위칭 손실의 문제를 최소화할 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(170)는 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 조절할 수 있다(S19). 등가 용량은 등가 커패시턴스 값일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 출력을 조절할 수 있으므로, 인버터부(140)를 연속적으로 구동하여 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있고, 시분할 제어로 인한 소음 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 동작 주파수를 고정하면서 인버터부(140)의 듀티를 조절하여 출력을 조절할 수 있으므로, 스너버 캡의 방전 시간 증가에 따른 스위칭 손실이 증가하는 문제를 최소화할 수 있다.
그리고, 본 개시의 일 실시 예에 따른 조리기기(1)는 스너버 캡 모듈(SCM)의 등가 용량을 조절을 통해 등가 용량 조절 전 보다 더 낮은 파워로 피가열 물체를 가열할 수 있으므로, 필요 이상의 파워를 내지 않을 수 있는 전력 효율 상의 이점이 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 개시에 개시된 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 피가열 물체가 놓이는 상판부;
    상기 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일;
    상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 구동되며, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 및
    상기 피가열 물체를 가열하기 위한 목표 파워를 획득하고, 상기 목표 파워와 기 설정된 기준 파워를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 인버터부의 출력을 조절하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 목표 파워가 상기 기준 파워 보다 작은 경우에, 상기 인버터부의 듀티를 조절하여 상기 출력을 조절하는
    조리기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 목표 파워가 상기 기준 파워 보다 작은 경우에는 상기 조리기기의 동작 주파수를 고정시키는
    조리기기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 목표 파워가 상기 기준 파워 보다 큰 경우에는 상기 조리기기의 동작 주파수를 조절하여 상기 출력을 조절하는
    조리기기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 스너버 캡을 포함하는 스너버 캡 모듈을 포함하는
    조리기기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스너버 캡 모듈은 상기 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 조절하기 위한 제1 스너버 스위치 및 제2 스너버 스위치를 더 포함하는
    조리기기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1 스너버 스위치와 상기 제2 스너버 스위치 중 어느 하나를 온시키고, 나머지 하나를 오프시켜 상기 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 감소시키고,
    상기 제1 스너버 스위치와 상기 제2 스너버 스위치를 모두 온시켜 상기 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 증가시키는
    조리기기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 목표 파워가 상기 기준 파워 보다 작은 경우에, 상기 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 감소시키는
    조리기기.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 목표 파워가 상기 기준 파워 보다 큰 경우에, 상기 스너버 캡 모듈의 등가 용량을 증가시키는
    조리기기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1 스너버 스위치 및 상기 제2 스너버 스위치를 모두 오프시켜 상기 스너버 캡 모듈을 제거하는
    조리기기의 제어 방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 인버터부는 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 스너버 캡 모듈은
    상기 제1 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제1 스너버 캡,
    상기 제2 스위칭 소자와 병렬로 연결된 제2 스너버 캡,
    상기 제1 스너버 캡과 상기 워킹 코일부 사이에 연결된 제3 스너버 캡,
    상기 제2 스너버 캡과 상기 워킹 코일부 사이에 연결된 제4 스너버 캡을 포함하고,
    상기 제1 스너버 스위치는
    일단이 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이에 연결되고, 타단이 상기 제1 스너버 캡과 제2 스너버 캡 사이에 연결되고,
    상기 제2 스너버 스위치는
    일단이 상기 제1 스너버 캡과 제2 스너버 캡 사이에 연결되고, 타단이 제3 스너버 캡과 제4 스너버 캡 사이에 연결되고,
    상기 제1 스너버 스위치 및 제2 스너버 스위치는
    상기 목표 파워와 기준 파워의 비교 결과에 기초하여 온 또는 오프 되는
    조리기기.
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