KR20240024728A - 유도가열장치 및 유도가열장치의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
개선된 회로 구성을 갖는 유도가열장치는, 가열코일; 교류 입력 전원을 정류하는 정류 회로; 상기 정류 회로와 연결된 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로; 상기 PFC 회로와 연결된 직류 링크 커패시터; 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결되고, 상기 가열코일에게 구동 전류를 인가하는 인버터 회로;를 포함하고, 상기 PFC 회로는, 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되는 제1 인덕터; 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되고, 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결된 제2 인덕터; 상기 제1 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제1 다이오드; 상기 제2 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제2 다이오드; 상기 제1 인덕터 및 그라운드 노드와 연결된 제1 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터 및 상기 그라운드 노드와 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함할 수 있다.
Description
개시된 발명은 개선된 회로 구성을 갖는 유도가열장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유도가열장치는 유도 가열의 원리를 이용하여 식품을 가열 조리하는 조리 장치이다. 유도가열장치는 조리 용기가 올려 놓이는 쿠킹 플레이트와, 전류가 인가되면 자기장을 발생시키는 가열코일을 구비한다.
가열코일에 전류가 인가되어 자기장이 발생되면 조리용기에 2차 전류가 유도되고, 조리 용기 자체의 저항 성분에 의해 줄 열(joule heat)이 발생하게 된다. 따라서, 고주파 전류에 의해 조리 용기가 가열되고 조리 용기에 담긴 식품이 조리된다.
이러한 유도가열장치는, 조리 용기 자체를 발열원으로 이용하므로, 화석 연료를 연소시켜 그 연소열을 통해 조리 용기를 가열하는 가스 레인지 또는 등유 풍로 등에 비하여 열 전달율이 높으며, 유해 가스의 발생이 없으며, 화재 발생의 위험이 없다는 장점이 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 개선된 성능을 갖는 유도가열장치를 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 유도가열장치는, 가열코일; 교류 입력 전원을 정류하는 정류 회로; 상기 정류 회로와 연결된 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로; 상기 PFC 회로와 연결된 직류 링크 커패시터; 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결되고, 상기 가열코일에게 구동 전류를 인가하는 인버터 회로;를 포함하고, 상기 PFC 회로는, 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되는 제1 인덕터; 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되고, 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결된 제2 인덕터; 상기 제1 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제1 다이오드; 상기 제2 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제2 다이오드; 상기 제1 인덕터 및 그라운드 노드와 연결된 제1 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터 및 상기 그라운드 노드와 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함할 수 있다.
상기 유도가열장치는, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 스위칭 주파수가 30kHz 이상이 되도록 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 가열코일의 동작 설정에 기초하여 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 결정하고, 상기 결정된 스위칭 주파수에 따라 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자를 상보적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 직류 링크 커패시터는, 서로 연결된 복수 개의 커패시터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는, 상단 스위칭 소자, 하단 스위칭 소자, 상단 공진 커패시터 및 하단 공진 커패시터를 포함하고, 상기 가열코일은, 상기 상단 공진 커패시터와 상기 하단 공진 커패시터의 공통 노드와 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 공통 노드 사이에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 다이오드의 양극은, 상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자의 공통 노드일 수 있다.
또한, 상기 제2 다이오드의 양극은, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 다이오드와 상기 제2 스위칭 소자의 공통 노드일 수 있다.
또한, 상기 직류 링크 커패시터는, 상기 제1 다이오드의 음극 및 상기 그라운드 노드와 연결될 수 있다.
또한, 상기 직류 링크 커패시터는, 상기 제2 다이오드의 음극 및 상기 그라운드 노드와 연결될 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는, 상기 제1 다이오드의 음극 또는 상기 제2 다이오드의 음극 및 제1 노드와 연결되는 상단 스위칭 소자; 및 상기 제1 노드 및 상기 그라운드 노드와 연결되는 하단 스위칭 소자;를 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 유도가열장치의 제어방법은, 교류 입력 전원을 정류하는 정류 회로; 상기 정류 회로와 연결된 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로; 상기 PFC 회로와 연결된 직류 링크 커패시터; 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결되고, 가열코일에게 구동 전류를 인가하는 인버터 회로;를 포함하는 유도가열장치의 제어방법에 있어서, 상기 PFC 회로는, 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되는 제1 인덕터; 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되고, 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결된 제2 인덕터; 상기 제1 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제1 다이오드; 상기 제2 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제2 다이오드; 상기 제1 인덕터 및 그라운드 노드와 연결된 제1 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터 및 상기 그라운드 노드와 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함하고, 상기 유도가열장치의 제어방법은, 상기 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시키는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시키는 것은, 스위칭 주파수가 30kHz 이상이 되도록 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인버터 회로는 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자를 포함하고, 상기 유도가열장치의 제어방법은, 상기 가열코일의 동작 설정에 기초하여 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 결정하고; 상기 결정된 스위칭 주파수에 따라 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자를 상보적으로 동작시키는 것;을 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 유도가열장치의 동작 중에 발생하는 소음을 억제할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 크기가 작은 조리용기 또는 투자율이 낮은 재질로 만들어진 조리용기에 대한 가열 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 외관도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 내부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치가 조리 용기를 가열하는 원리를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 일 예를 도시한다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 양의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 9 및 도 10는 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 음의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어방법의 일 예를 도시한 순서도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 내부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치가 조리 용기를 가열하는 원리를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 일 예를 도시한다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 양의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 9 및 도 10는 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 음의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어방법의 일 예를 도시한 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다.
예를 들어, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 표현하고자 하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합의 추가적인 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 외관을 도시하고, 도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 가열 원리를 나타내기 위한 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 외관을 도시하고, 도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 가열 원리를 나타내기 위한 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도가열장치(1)를 위에서 내려다 본 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에 따른 유도가열장치(1)는 본체(101)의 상부에 마련되는 플레이트(110), 플레이트(110) 상에 형성된 쿠킹 존(111, 112, 113) 및 입출력 장치로서 기능하는 사용자 인터페이스(120, 130)를 포함할 수 있다. 일 예로, 플레이트(110)는 세라믹으로 구현될 수 있다.
쿠킹 존(111, 112, 113)은 조리 용기가 놓여지는 위치를 나타내며, 조리 용기의 적절한 배치를 가이드하기 위해 도번 111로 표시한 바와 같이 원형의 형상으로 나타내거나 도번 112, 113으로 표시한 바와 같이 직선의 경계선으로 나타낼 수 있다.
다만, 전술한 형상들은 쿠킹 존(111, 112, 113)을 나타내기 위한 형상의 예시에 불과하고, 원형이나 직선이 아니더라도 사용자에게 쿠킹 존의 위치를 가이드할 수만 있으면 유도가열장치(1)의 실시예에 적용될 수 있다.
또한, 당해 예시에서는 플레이트(110) 상에 쿠킹 존이 3개 형성된 경우를 도시하였으나, 유도가열장치(1)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 쿠킹 존이 1개만 형성되는 것도 가능하고, 4개 이상의 쿠킹 존이 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
플레이트(110)의 일 영역에는 디스플레이(120)와 입력장치(130)가 마련될 수 있다. 디스플레이(120)는 LCD나 LED와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있고, 입력장치(130)는 터치 패드, 버튼, 죠그 셔틀 등의 다양한 입력 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 디스플레이(120)와 입력장치(130)가 터치 스크린을 구현하는 것도 가능하다.
당해 예시에서는 플레이트(110) 상의 쿠킹 존(111, 112, 113)과 이격된 위치에 디스플레이(120)와 입력장치(130)가 마련된 경우를 예로 들었다. 다만, 도 1의 배치는 유도가열장치(1)에 적용 가능한 예시에 불과하며, 유도가열장치(1)의 전면과 같이 플레이트(110)가 아닌 다른 위치에 디스플레이(120)나 입력장치(130)가 마련되는 것도 가능하다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 플레이트(110)의 하부에는 플레이트(110) 상에 놓여진 용기(10)를 가열하기 위해 사용되는 가열코일(434)이 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 설명의 편의를 위해 하나의 가열코일(434)만을 도시하였으나, 가열코일(434)은 쿠킹 존의 개수에 대응하여 마련될 수 있다.
도 1의 예시와 같이 쿠킹 존(111, 112, 113)이 3개인 경우에는 가열코일(434)도 3개 마련될 수 있고, 각각의 가열코일(434)은 각각의 쿠킹 존(111, 112, 113) 하부에 배치될 수 있다.
가열코일(434)은 후술하는 코일구동회로(4, 도 5 참조)에 연결될 수 있고, 코일구동회로(5)로부터 고주파 전류가 인가될 수 있다. 일 예로, 고주파 전류의 주파수는 20kHz 내지 35kHz 일 수 있다.
가열코일(434)에 고주파 전류가 공급되면, 가열코일(434)에는 자력선(ML)이 형성될 수 있다. 자력선(ML)이 미치는 범위 내에 저항을 갖는 용기(10)가 위치하면, 가열코일(434) 주변의 자력선(ML)이 용기(10)의 바닥을 통과하여 전자 유도 법칙에 따라 와류 형태의 유도 전류, 즉 와전류(EC)를 발생시킨다.
이러한 와전류(EC)와 용기(10)가 갖는 전기 저항의 상호 작용에 의해 용기(10)에서 열이 발생할 수 있고, 발생된 열에 의해 용기(10) 내부의 조리물이 가열될 수 있다.
이와 같은 유도가열장치(1)에서는 용기(10) 자체가 발열원으로 작용하기 때문에, 용기(10)의 재질로는 일정 수준 이상의 저항을 갖는 금속성인 철이나 스테인리스 스틸, 니켈 등이 사용될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어 블록도이다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 유도가열장치(1)는 전술한 가열코일(434)에 구동 전류를 공급하기 위한 코일구동회로(4)를 포함할 수 있다.
코일구동회로(4)는 가열코일(434)에 용기(10)의 가열을 위한 전력을 공급하는 전원부(400) 및 전원부(400)로부터 공급되는 전력을 교류 전류로 변환하여 가열코일(434)에 제공하는 회로 구성을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에서, 코일구동회로(4)는 전원부(400)로부터 공급되는 전력에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터부(410)와, 전원부(400)로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부(420)와, 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로부(440)(이하 'PFC 회로부')와, 인버터부(430)를 포함할 수 있다.
전원부(400)는 코일구동회로(4)에 교류 전압을 제공할 수 있다.
이를 위해, 전원부(400)는 외부 전원 및/또는 외부 전원을 차단하거나 허용하기 위한 스위치를 포함할 수 있다.
필터부(410)는 변압기와 커패시터로 구성된 필터 회로를 포함할 수 있으며, 전원부(400)으로부터 공급되는 전력에 혼입되는 노이즈를 제거할 수 있다.
정류부(420)는 정류 회로를 포함할 수 있으며, 전원부(400)로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다. 즉, 정류부(420)는 교류 입력 전원을 정류할 수 있다.
이를 위해, 정류부(420)는 복수의 다이오드로 구성되는 브릿지 정류 회로를 포함할 수 있다. 일 예로, 브릿지 정류 회로는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다. 다이오드는 2개씩 직렬 연결된 다이오드 쌍을 형성하고, 2개의 다이오드 쌍은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 브릿지 다이오드는 시간에 따라 극성이 변화하는 교류 전압을 극성이 일정한 전압으로 변환하고, 시간에 따라 방향이 변화하는 교류 전류를 방향이 일정한 전류로 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 정류부(420)는 직류 링크 커패시터를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 정류부(420)의 출력 단자는 직류 링크 커패시터와 연결되지 않고, PFC 회로부(440)와 연결될 수 있다.
PFC 회로부는 인터리브트 부스트 PFC 회로 구성을 포함할 수 있다.
PFC 회로부는 정류부(420)의 출력 단자에 의해 공급되는 출력 전력의 역률을 개선하여 1에 근접시키는 역할을 할 수 있다.
이를 위해, PFC 회로부는 서로 병렬로 연결된 적어도 두 개의 인덕터와, 적어도 두 개의 인덕터와 연결된 적어도 두 개의 다이오드와, 적어도 두 개의 인덕터와 연결된 적어도 두 개의 스위칭 소자(443a, 443b)를 포함할 수 있다.
적어도 두 개의 인덕터는 제1 인덕터(441a; 도 6 참조)와 제2 인덕터(441b; 도 6 참조)를 포함할 수 있으며, 적어도 두 개의 스위칭 소자(443a, 443b)는 제1 인덕터(441a)와 연결된 제1 스위칭 소자(443a) 및 제2 인덕터(441b)와 연결된 제2 스위칭 소자(443b)를 포함할 수 있다.
제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)는 서로 상보적으로 작동함으로써, 정류부(420)에 의해 정류된 전압의 역률을 개선할 수 있다. 두 개의 스위칭 소자를 상보적으로 동작시키는 것은, 두 개의 스위칭 소자를 교번하여 온/오프 시키는 것을 의미할 수 있다. 즉, 두 개의 스위칭 소자를 상보적으로 동작시키는 것은, 두 개의 스위칭 소자를 180도의 위상 차로 동작시키는 것을 포함할 수 있다.
제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)는 스위치 구동신호에 의해 온/오프 될 수 있다. 이 때, 스위치 구동 신호는 제어부(150)에 의해 제공될 수 있고, 제어부(150)는 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)를 서로 교번하여 온/오프시킴으로써 정류부(420)에 의해 정류된 전압을 평활할 수 있다.
제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)는 고속으로 온/오프되기 위해, 응답속도가 빠른 3단자 반도체 소자 스위치로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)는 양극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT) 또는 사이리스터(thyristor)일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, PFC 회로부(440)는 직류 링크 커패시터(444)와 연결될 수 있으며, PFC 회로부(440)와 직류 링크 커패시터(444)에 의해 평활된 전압이 인버터부(430)로 제공될 수 있다.
인버터부(430)는 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 포함할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)는 서로 상보적으로 작동함으로써 가열코일(434)에 교류 전류가 흐르게 할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)는 스위치 구동신호에 의해 온/오프 될 수 있다. 이 때, 스위치 구동 신호는 제어부(150)에 의해 제공될 수 있고, 제어부(150)는 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 서로 교번하여 온/오프시킴으로써 가열코일(434)에 고주파 교류 전류를 공급할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)는 고속으로 온/오프되기 위해, 응답속도가 빠른 3단자 반도체 소자 스위치로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)는 양극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor, IGBT) 또는 사이리스터(thyristor)일 수 있다.
또한, 코일구동회로(4)는 가열코일(434)에 공급되는 전류를 감지하는 전류센서(432; 도 6 참조)를 포함할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 접속점과 가열코일(434) 사이의 전류 경로에는 전류센서(432)가 설치될 수 있다. 전류센서(432)는 가열코일(434)에 흐르는 전류의 크기 또는 가열코일(434)에 공급되는 구동 전류의 크기를 검출할 수 있다.
전류센서(432)는 가열코일(434)에 공급되는 구동 전류의 크기를 비례 감소시키는 변륜기(Current Transformer)와 비례 감소된 전류의 크기를 검출하는 전류계(Ampere Meter)를 포함할 수 있다.
전류센서(432)에 의해 검출된 전류의 크기에 관한 정보는 제어부(150)에 제공될 수 있다. 제어부(150)는 검출된 전류의 크기에 관한 정보에 기초하여, 가열코일(434)에 인가되는 고주파 전류의 크기를 조절할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 검출된 전류의 크기에 관한 정보에 기초하여, 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 검출된 전류의 크기가 기준값보다 낮은 경우에 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 제어부(150)는 검출된 전류의 크기가 기준값 이상인 경우에는 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
제어부(150)는 가열코일(434)에 고주파 전류를 인가하는 중 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하지 않는 것으로 판단한 경우에는, 가열코일(434)에 인가되는 고주파 전류를 차단함으로써 유도가열장치(1)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제어부(150)는 가열코일(434)에 고주파 전류를 인가하는 동작을 수행하기 전, 즉 가열 모드에 진입하기 전에도 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하는지 여부를 판단할 수 있고, 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치하지 않는 경우에는 가열코일(434)에 고주파 전류를 인가하지 않을 수 있다. 즉, 가열코일(434) 상에 용기(10)가 위치한 경우에만 가열코일(434)에 고주파 전류를 인가할 수 있다.
일 실시예에 따른 유도가열장치(1)는 유도가열장치(1)의 동작을 제어하는 제어부(150)를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리(152) 및 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(151)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(151)는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다. 마이크로 프로세서는 적어도 하나의 실리콘 칩에 산술 논리 연산기, 레지스터, 프로그램 카운터, 명령 디코더나 제어 회로 등이 마련되어 있는 처리 장치이다.
마이크로 프로세서는 이미지 또는 비디오의 그래픽 처리를 위한 그래픽 프로세서(Graphic Processing Unit, GPU)를 포함할 수 있다. 마이크로 프로세서는 코어(core)와 GPU를 포함하는 SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다. 마이크로 프로세서는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 프로세서(151)는 유도가열장치(1)에 포함된 각종 구성 요소와 제어부(150) 사이에서의 데이터 출입을 매개하는 입출력 프로세서를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 메모리(152)는 롬(ROM), 고속 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리 또는 다른 종류의 비휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 메모리(152)는 반도체 메모리 장치로서 SD(Secure Digital) 메모리 카드, SDHC(Secure Digital High Capacity) 메모리 카드, mini SD메모리 카드, mini SDHC 메모리 카드, TF(Trans Flach) 메모리 카드, micro SD 메모리 카드, micro SDHC 메모리 카드, 메모리 스틱, CF(Compact Flach), MMC(Multi-Media Card), MMC micro, XD(eXtreme Digital) 카드 중 하나를 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 메모리(152)는 네트워크를 통하여 액세스되는 네트워크 부착형(attached) 저장 장치를 포함할 수도 있다.
제어부(150)는 입력장치(130)를 통해 수신된 사용자 입력에 기초하여 유도가열장치(1)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 입력장치(130)는 전원 온/오프, 쿠킹 존(111, 112, 113)의 선택, 선택된 쿠킹 존의 가열 세기의 선택, 타이머 설정 등에 관한 사용자 입력을 수신할 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 입력장치(130)가 수신한 쿠킹 존의 선택에 따라 고주파 전력을 공급할 가열코일(434)을 선택할 수 있고, 입력장치(130)가 수신한 가열 세기의 선택에 따라 가열코일(434)이 생성하는 자기장의 세기를 조절할 수 있다. 다만, 유도가열장치(1)가 1개의 쿠킹 존만을 포함하는 경우에는 쿠킹 존의 선택 없이 바로 가열 세기를 선택할 수 있음은 물론이다.
입력장치(130)가 사용자로부터 가열 세기에 대한 선택을 수신하면, 제어부(150)는 선택된 가열 세기에 기초하여 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 스위칭 주파수를 결정할 수 있다. 제어부(150)는 결정된 온/오프 주파수에 따라 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 교번하여 온/오프시킴으로써, 선택된 가열 세기에 대응하는 주파수의 고주파 전류를 가열코일(434)에 인가할 수 있다.
입력장치(130)가 사용자로부터 가열 시작에 대한 선택을 수신하면, 제어부(150)는 전원부(400)의 전력이 코일구동회로(4)에 공급되도록 전원부(400)를 제어할 수 있다.
디스플레이(120)는 유도가열장치(1)의 현재 상태에 관한 정보를 표시할 수도 있고, 쿠킹 존의 선택이나 가열 세기의 선택을 가이드하기 위한 정보를 표시할 수도 있으며, 타이머 설정을 가이드하기 위한 정보를 표시할 수도 있다. 또한, 용기(10)의 유무를 나타내는 알림을 표시할 수도 있다.
본 개시에 따르면, 정류부(420)와 인버터부(430) 사이에 PFC 회로부(440)가 연결됨으로써, 유도가열장치(1)의 동작 중에 발생하는 소음을 억제할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 코일구동회로의 일 예를 도시한다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 코일구동회로(4)는 전원부(400)와, 필터 회로(410)와, 정류 회로(420)와 PFC 회로(440)와, 직류 링크 커패시터(444)와 인버터 회로(430)를 포함할 수 있다.
필터 회로(410), 정류 회로(420), PFC 회로(440) 및 인버터 회로(430)는 각각 도 5의 필터부(410), 정류부(420), PFC 회로부(440) 및 인버터부(430)와 대응되는 회로 구성을 의미한다.
전원부(400)는 교류 전원으로, 정격전압에 대응되는 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 정격전압은 100V 내지 240V에 해당할 수 있으나, 정격전압의 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
필터 회로(410)는 입력단과 출력단 사이에 마련된 인덕터와 캐패시터로 구성될 수 있으며, 인덕터는 고주파 잡음의 통과를 차단하고, 캐패시터는 고주파 잡음을 전원부(400)로 바이패스시킬 수 있다.
또한, 필터 회로(410)는, 실시예에 따라, 공통 모드 필터, 노말 모드 필터, X-CAP(across the line capacitor), Y-CAP(line bypass capacitor) 및 배리스터(varistor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
필터 회로(410)에 의하여 고주파 잡음이 차단된 교류 전력은 정류 회로(420)에 공급될 수 있다.
정류 회로(420)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 시간에 따라 크기와 극성(양의 전압 또는 음의 전압)이 변화하는 교류 전압을 크기와 극성이 일정한 직류 전압으로 변환하고, 시간에 따라 크기와 방향(양의 전류 또는 음의 전류)이 변화하는 교류 전류를 크기가 일정한 직류 전류로 변환할 수 있다.
이를 위해, 정류 회로(420)는 브리지 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(420)는, 4개의 다이오드(421, 422, 423, 424)를 포함할 수 있다. 다이오드는 2개씩 직렬 연결된 다이오드 쌍(421 / 422 및 423 / 424)을 형성하고, 2개의 다이오드 쌍은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 브리지 다이오드는 시간에 따라 극성이 변화하는 교류 전압을 극성이 일정한 양의 전압으로 변환하고, 시간에 따라 방향이 변화하는 교류 전류를 방향이 일정한 양의 전류로 변환할 수 있다.
정류 회로(420)는 전원부(400)의 제1 단자(T1)에 연결된 다이오드 쌍(421, 422)과, 전원부(400)의 제2 단자(T2)에 연결된 다이오드 쌍(423, 424)을 포함할 수 있다.
정류 회로(420)는 출력 노드(425)와 그라운드 노드(GND)를 포함할 수 있다.
출력 노드(425)는 상측 다이오드들(421, 423)의 음극에 대응하는 노드를 의미할 수 있다.
그라운드 노드(GND)는 하측 다이오드들(422, 424)의 양극에 대응하는 노드를 의미할 수 있다.
출력 노드(425)와 그라운드 노드(GND) 사이에는 PFC 회로(440)가 연결될 수 있다.
이에 따라, 정류 회로(420)를 통하여 정류된 전원은 PFC 회로(440)로 인가될 수 있다.
일 실시예에서, PFC 회로(440)는 복수 개의 인덕터(441a, 441b)와, 복수 개의 다이오드(442a, 442b)와, 복수 개의 스위칭 소자(443a, 443b)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, PFC 회로(440)는 정류 회로(420)의 출력 노드(425)와 연결되는 제1 인덕터(441a)와, 정류 회로(420)의 출력 노드(425)와 연결되고, 제1 인덕터(441a)와 병렬로 연결된 제2 인덕터(441b)와, 제1 인덕터(441a) 및 직류 링크 커패시터(444)와 연결된 제1 다이오드(442a)와, 제2 인덕터(441b) 및 직류 링크 커패시터(444)와 연결된 제2 다이오드(442b)와, 제1 인덕터(441a) 및 그라운드 노드(GND)와 연결된 제1 스위칭 소자(443a)와, 제2 인덕터(441b) 및 그라운드 노드(GND)와 연결된 제2 스위칭 소자(443b)를 포함할 수 있다.
제1 스위칭 소자(443a)는 제어 신호가 인가되는 제어 단자(예: 게이트 단), 제1 인덕터(441a)와 연결되는 제1 단자(예: 소스 단) 및 그라운드 노드(GND)와 연결되는 제2 단자(예: 드레인 단)을 포함할 수 있다.
제2 스위칭 소자(443b)는 제어 신호가 인가되는 제어 단자(예: 게이트 단), 제2 인덕터(441b)와 연결되는 제1 단자(예: 소스 단) 및 그라운드 노드(GND)와 연결되는 제2 단자(예: 드레인 단)을 포함할 수 있다.
제1 인덕터(441a)의 일 단은 정류 회로(420)의 출력 노드(425)와 연결될 수 있으며, 타 단은 제1 다이오드(442a)의 양극 및 제1 스위칭 소자(443a)의 제1 단과 연결될 수 있다.
제2 인덕터(441b)의 일 단은 정류 회로(420)의 출력 노드(425)와 연결될 수 있으며, 타 단은 제2 다이오드(442b)의 양극 및 제2 스위칭 소자(443b)의 소스 단과 연결될 수 있다.
제1 인덕터(441a)의 인덕턴스와 제2 인덕터(441b)의 인덕턴스 값은 직류 링크 커패시터(444)의 커패시턴스 값에 기초하여 미리 설정될 수 있다.
제1 다이오드(442a)의 양극은 제1 인덕터(441a) 및 제1 스위칭 소자(443a)와 연결될 수 있다.
제1 다이오드(442a)의 음극은 직류 링크 커패시터(444)와 연결될 수 있다.
제2 다이오드(442b)의 양극은 제2 인덕터(441b) 및 제2 스위칭 소자(443b)와 연결될 수 있다.
제2 다이오드(442b)의 음극은 직류 링크 커패시터(444)와 연결될 수 있다.
직류 링크 커패시터(444)의 일 단은 제1 다이오드(442a) 및 제2 다이오드(442b)와 연결될 수 있으며, 타 단은 그라운드 노드(GND)와 연결될 수 있다.
직류 링크 커패시터(444)는 PFC 회로(440) 및 인버터 회로(430)의 사이에 마련될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 직류 링크 커패시터(444)는 서로 연결된 복수 개의 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 직류 링크 커패시터(444)는 서로 병렬로 연결된 복수 개의 커패시터를 포함할 수 있다.
본 개시에 따르면, 코일구동회로(4)가 복수 개의 인덕터(441a, 441b), 복수 개의 다이오드(442a, 442b) 및 복수 개의 스위칭 소자(443a, 443b)로 구성된 PFC 회로(440)를 포함함으로써, 가열코일(434) 동작 시의 소음이 개선될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면 직류 링크 커패시터(444)가 PFC 회로(440) 및 인버터 회로(430)의 사이에 마련됨으로써, 가열코일(434) 동작 시의 소음이 개선될 수 있다.
인버터 회로(430)는 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 포함할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)는 제어 신호가 인가되는 제어 단자(예: 게이트 단)와, 직류 링크 커패시터(444)의 일 단에 연결되는 제1 단자(예: 소스 단)와, 하단 스위칭 소자(431b)와 연결되는 제2 단자(예: 드레인 단)를 포함할 수 있다.
하단 스위칭 소자(431b)는 제어 신호가 인가되는 제어 단자(예: 게이트 단)와, 상단 스위칭 소자(431a)의 제2 단자에 연결되는 제1 단자(예: 소스 단)와, 그라운드 노드(GND)와 연결되는 제2 단자(예: 드레인 단)를 포함할 수 있다.
상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 공통 노드에는 가열코일(434)이 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 공통 노드에는 가열코일(434)에 인가되는 전류를 측정하기 위한 전류센서(432)가 마련될 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 인버터 회로(430)는 상단 공진 커패시터(436a)와, 하단 공진 커패시터(436b)를 더 포함할 수 있다.
상단 공진 커패시터(436a)의 일 단은 제1 스위칭 소자(443a)의 제1 단자와 연결될 수 있으며, 타 단은 하단 공진 커패시터(436b)와 연결될 수 있다.
하단 공진 커패시터(436b)의 일 단은 상단 공진 커패시터(436a)와 연결될 수 있으며, 타 단은 그라운드 노드(GND)와 연결될 수 있다.
상단 공진 커패시터(436a)와 하단 공진 커패시터(436b)의 공통 노드는 가열코일(434)과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 가열코일(434)은 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)의 공통 노드 및 상단 공진 커패시터(436a)와 하단 공진 커패시터(436b)의 공통 노드 사이에 연결될 수 있다.
제어부는 PFC 회로(440)의 제1 스위칭 소자(443a) 및 제2 스위칭 소자(443b)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부는 인버터 회로(430)의 상단 스위칭 소자(431a) 및 하단 스위칭 소자(431b)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
본 개시에 따르면, PFC 회로(440)에 의해 역률이 개선된 전력이 인버터 회로(430)를 통해 가열코일(434)에 인가됨으로써, 가열코일(434)의 구동에 따른 소음이 개선될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면 부스트 커패시터들 사이에 가열코일(434)이 연결됨으로써, 가열코일(434)로 인가되는 출력 전력이 개선될 수 있다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 양의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 7를 참조하면, 입력 전압이 양의 값을 가질 때 코일구동회로(4)에서의 전류의 흐름을 확인할 수 있다.
입력 전압이 양의 값을 갖는 것은, 전원부(400)의 제1 단자(T1)에 양의 전압이 인가되는 것을 의미할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전원부(400)의 제1 단자(T1)는 다이오드 쌍(421, 422)과 연결될 수 있다.
반대로, 입력 전압이 음의 값을 갖는 것은, 전원부(400)의 제2 단자(T2)에 양의 전압이 인가되는 것을 의미할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전원부(400)의 제2 단자(T2)는 다이오드 쌍(423, 424)과 연결될 수 있다.
입력 전압이 양의 값을 가질 때에는 다이오드(421)를 통해 출력 노드(425)로 입력 전류가 인가될 수 있다.
도 7과 같이, 제1 스위칭 소자(443a)가 온(on)되어 있고, 제2 스위칭 소자(443b)가 오프되어 있다면, 입력 전류는 제1 인덕터(441a)와 제1 스위칭 소자(443a)를 거쳐 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다. 또한, 입력 전류는 제1 인덕터(441a), 제1 다이오드(442a) 및 직류 링크 커패시터(444)를 통해 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다.
도 8과 같이, 제2 스위칭 소자(443b)가 온되어 있고, 제1 스위칭 소자(443a)가 오프되어 있다면, 입력 전류는 제2 인덕터(441b)와 제2 스위칭 소자(443b)를 거쳐 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다. 또한, 입력 전류는 제1 인덕터(441a), 제1 다이오드(442a) 및 직류 링크 커패시터(444)를 통해 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 코일구동회로에 있어서, 입력 전압이 음의 값을 가질 때의 전류의 흐름의 일 예를 도시한다.
입력 전압이 음의 값을 가질 때에는 다이오드(423)를 통해 출력 노드(425)로 입력 전류가 인가될 수 있다.
도 9와 같이, 제1 스위칭 소자(443a)가 온되어 있고, 제2 스위칭 소자(443b)가 오프되어 있다면, 입력 전류는 제1 인덕터(441a)와 제1 스위칭 소자(443a)를 거쳐 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다. 또한, 입력 전류는 제1 인덕터(441a), 제1 다이오드(442a) 및 직류 링크 커패시터(444)를 통해 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다.
도 10과 같이, 제2 스위칭 소자(443b)가 온되어 있고, 제1 스위칭 소자(443a)가 오프되어 있다면, 입력 전류는 제2 인덕터(441b)와 제2 스위칭 소자(443b)를 거쳐 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다. 또한, 입력 전류는 제1 인덕터(441a), 제1 다이오드(442a) 및 직류 링크 커패시터(444)를 통해 그라운드 노드(GND)로 흐를 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제어부(150)는 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)를 상보적으로 동작시킬 수 있다.
본 개시에 따르면, 직류 링크 커패시터(444)에 의해 평활된 전력이 인버터 회로(430)로 제공되어, 가열코일(434) 동작 시 발생하는 소음을 저감시킬 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 유도가열장치의 제어방법의 일 예를 도시한 순서도이다.
사용자는 입력장치(130)를 통해 유도가열장치(1)의 전원을 온시키기 위한 명령을 입력할 수 있다.
예를 들어, 입력장치(130)는 전원 버튼을 포함할 수 있으며, 사용자는 전원 버튼을 선택함으로써 유도가열장치(1)의 전원을 온시키기 위한 명령을 입력할 수 있다.
제어부(150)는 입력장치(130)를 통해 유도가열장치(1)의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다(1000).
제어부(150)는 유도가열장치(1)의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 PFC 회로(440)를 제어할 수 있다(1100).
예를 들어, 제어부(150)는 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)를 서로 상보적으로 동작시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)의 동작 주파수는 미리 설정될 수 있으며, 30kHz 이상으로 설정될 수 있다.
즉, 제어부(150)는 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 스위칭 주파수가 30kHz 이상이 되도록 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)가 상보적으로 동작하는 중에, 인버터 회로(430)의 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)는 동작하지 않을 수 있다.
제어부(150)는 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 미리 설정된 시간 동안 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)를 서로 상보적으로 동작시킴과 동시에, 인버터 회로(430)를 동작시키지 않을 수 있다.
본 개시에 따르면, 유도가열장치의 전원이 최초로 온된 경우 정류부(420)를 통해 정류된 교류 전압이 제1 스위칭 소자(443a)와 제2 스위칭 소자(443b)의 스위칭 동작을 통해 직류 링크 커패시터(444)에서 평활될 수 있다.
제어부(150)는 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 가열코일(434)의 동작 설정을 식별할 수 있다. 제어부(150)는 가열코일(434)의 동작 설정에 기초하여 인버터 회로(430)를 제어할 수 있다(1200). 가열코일(434)의 동작 설정은 가열코일(434)에 대응하는 쿠킹 존에 대한 가열 세기 설정을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(150)는 가열코일(434)의 동작 설정에 기초하여 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 스위칭 주파수를 결정하고, 결정된 스위칭 주파수에 따라 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 상보적으로 동작시킬 수 있다.
예를 들어, 사용자는 입력장치(130)를 통해 가열코일(434)에 대응하는 쿠킹 존의 가열 세기를 선택할 수 있다.
입력장치(130)가 사용자로부터 가열 세기에 대한 선택을 수신하면, 제어부(150)는 선택된 가열 세기에 기초하여 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 스위칭 주파수를 결정할 수 있다.
제어부(150)는 입력장치(130)를 통해 선택된 가열 세기에 대응하는 스위칭 주파수에 기초하여 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)를 교번하여 온/오프시킴으로써, 선택된 가열 세기에 대응하는 주파수의 고주파 전류를 가열코일(434)에 인가할 수 있다.
일 예로, 상단 스위칭 소자(431a)와 하단 스위칭 소자(431b)의 스위칭 주파수는 가열코일(434)의 동작 설정에 따라 20kHz 내지 35kHz로 결정될 수 있다.
본 개시에서, 이와 같이, PFC 회로(440)의 제1 스위칭 소자(443a) 및 제2 스위칭 소자(443b)는 미리 설정된 스위칭 주파수에 기초하여 동작되고, 인버터 회로(430)의 상단 스위칭 소자(431a) 및 하단 스위칭 소자(431b)는 가열코일(434)의 동작 설정에 기초하여 동작될 수 있다.
또한, PFC 회로(440)의 제1 스위칭 소자(443a) 및 제2 스위칭 소자(443b)의 스위칭 주파수는 가열코일(434)의 동작 설정과 무관하게 미리 설정된 최적의 스위칭 주파수로 동작될 수 있다. 이 때, 최적의 스위칭 주파수는 정류 회로(420)를 통해 정류된 교류 전압을 평활하기에 적절한 주파수로 설정될 수 있다.
또한, PFC 회로(440)의 제1 스위칭 소자(443a) 및 제2 스위칭 소자(443b)의 스위칭 주파수는 가열코일(434)의 동작 설정에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시에 따르면, 적어도 두 개의 인덕터와 두 개의 스위칭 소자를 포함하는 PFC 회로(440)가 정류 회로(420)와 인버터 회로(430) 사이에 마련됨으로써, 평활된 전압을 가열코일(434)에 제공할 수 있다.
이에 따라, 본 개시에 따르면 가열코일(434) 동작 시 발생하는 자계 소음이 저감될 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 유도가열장치
4: 코일구동회로
120: 디스플레이 130: 입력장치
150: 제어부 400: 전원부
410: 필터부 420: 정류부
430: 인버터부 431a: 상단 스위칭 소자
431b: 하단 스위칭 소자 434: 가열코일
436a: 상단 공진 커패시터 436b: 하단 공진 커패시터
440: PFC 회로 441a: 제1 인덕터
441b: 제2 인덕터 442a: 제1 다이오드
442b: 제2 다이오드 443a: 제1 스위칭 소자
443b: 제2 스위칭 소자 444: 직류 링크 커패시터
120: 디스플레이 130: 입력장치
150: 제어부 400: 전원부
410: 필터부 420: 정류부
430: 인버터부 431a: 상단 스위칭 소자
431b: 하단 스위칭 소자 434: 가열코일
436a: 상단 공진 커패시터 436b: 하단 공진 커패시터
440: PFC 회로 441a: 제1 인덕터
441b: 제2 인덕터 442a: 제1 다이오드
442b: 제2 다이오드 443a: 제1 스위칭 소자
443b: 제2 스위칭 소자 444: 직류 링크 커패시터
Claims (15)
- 가열코일;
교류 입력 전원을 정류하는 정류 회로;
상기 정류 회로와 연결된 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로;
상기 PFC 회로와 연결된 직류 링크 커패시터; 및
상기 직류 링크 커패시터와 연결되고, 상기 가열코일에게 구동 전류를 인가하는 인버터 회로;를 포함하고,
상기 PFC 회로는,
상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되는 제1 인덕터;
상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되고, 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결된 제2 인덕터;
상기 제1 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제1 다이오드;
상기 제2 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제2 다이오드;
상기 제1 인덕터 및 그라운드 노드와 연결된 제1 스위칭 소자; 및
상기 제2 인덕터 및 상기 그라운드 노드와 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함하는 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 유도가열장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시키는 유도가열장치. - 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
스위칭 주파수가 30kHz 이상이 되도록 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 유도가열장치. - 제4항에 있어서,
상기 인버터 회로는 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 가열코일의 동작 설정에 기초하여 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 결정하고, 상기 결정된 스위칭 주파수에 따라 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자를 상보적으로 동작시키는 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 직류 링크 커패시터는,
서로 연결된 복수 개의 커패시터를 포함하는 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 인버터 회로는,
상단 스위칭 소자, 하단 스위칭 소자, 상단 공진 커패시터 및 하단 공진 커패시터를 포함하고,
상기 가열코일은, 상기 상단 공진 커패시터와 상기 하단 공진 커패시터의 공통 노드와 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 공통 노드 사이에 연결된 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 다이오드의 양극은, 상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자의 공통 노드인 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 다이오드의 양극은, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 다이오드와 상기 제2 스위칭 소자의 공통 노드인 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 직류 링크 커패시터는,
상기 제1 다이오드의 음극 및 상기 그라운드 노드와 연결되는 유도가열장치. - 제1항에 있어서,
상기 직류 링크 커패시터는,
상기 제2 다이오드의 음극 및 상기 그라운드 노드와 연결되는 유도가열장치. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 인버터 회로는,
상기 제1 다이오드의 음극 또는 상기 제2 다이오드의 음극 및 제1 노드와 연결되는 상단 스위칭 소자; 및
상기 제1 노드 및 상기 그라운드 노드와 연결되는 하단 스위칭 소자;를 포함하는 유도가열장치. - 교류 입력 전원을 정류하는 정류 회로; 상기 정류 회로와 연결된 역률 개선(PFC; Power Factor Correction) 회로; 상기 PFC 회로와 연결된 직류 링크 커패시터; 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결되고, 가열코일에게 구동 전류를 인가하는 인버터 회로;를 포함하는 유도가열장치의 제어방법에 있어서,
상기 PFC 회로는, 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되는 제1 인덕터; 상기 정류 회로의 출력 노드와 연결되고, 상기 제1 인덕터와 병렬로 연결된 제2 인덕터; 상기 제1 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제1 다이오드; 상기 제2 인덕터 및 상기 직류 링크 커패시터와 연결된 제2 다이오드; 상기 제1 인덕터 및 그라운드 노드와 연결된 제1 스위칭 소자; 및 상기 제2 인덕터 및 상기 그라운드 노드와 연결된 제2 스위칭 소자;를 포함하고,
상기 유도가열장치의 제어방법은,
상기 유도가열장치의 전원을 온시키기 위한 사용자 입력을 수신한 것에 응답하여 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시키는 것;을 포함하는 유도가열장치의 제어방법. - 제13항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 서로 상보적으로 동작시키는 것은,
스위칭 주파수가 30kHz 이상이 되도록 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 것;을 포함하는 유도가열장치의 제어방법. - 제14항에 있어서,
상기 인버터 회로는 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자를 포함하고,
상기 유도가열장치의 제어방법은,
상기 가열코일의 동작 설정에 기초하여 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 결정하고;
상기 결정된 스위칭 주파수에 따라 상기 상단 스위칭 소자와 상기 하단 스위칭 소자를 상보적으로 동작시키는 것;을 더 포함하는 유도가열장치의 제어방법.
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| KR1020230002456A KR20240024728A (ko) | 2022-08-17 | 2023-01-06 | 유도가열장치 및 유도가열장치의 제어방법 |
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2023
- 2023-01-06 KR KR1020230002456A patent/KR20240024728A/ko unknown
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