KR940003231B1

KR940003231B1 - 전자레인지용 인버터 회로

Info

Publication number: KR940003231B1
Application number: KR1019910013025A
Authority: KR
Inventors: 이창우
Original assignee: 삼성전기 주식회사; 황선두
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1994-04-16
Also published as: KR930003787A

Abstract

내용 없음.

Description

전자레인지용 인버터 회로

제1도는 종래의 회로도.

제2도는 제1도의 파워트랜지스터 발열에 따른 고압트랜스의 출력파형도.

제3도는 본 발명의 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 고압트랜스의 출력파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 입력정류부 20 : 스위칭부

30 : 출력정류부 40 : 오차검출부

50 : 스위칭 제어부 60 : 마그네트론

70 : 발열검출부 80 : 가산출력부

C₁-C₄: 콘덴서 D₁-D₅: 다이오드

OP₁,OP₂: 연산증폭기 Q₁-Q₂: 트랜지스터

R₁-R₆: 저항 S₂: 온도센서

T₁: 파워트랜스 T₂: 전류트랜스

본 발명은 마이크로파를 이용하여 음식물을 조리하는 전자레인지에 관한 것으로, 특히 이 전자레인지의 마이크로파 발생용 마그네트론에 입력파워를 공급하기 위한 전자레인지용 인버터 회로에 관한 것이다. 마그네트론에 의한 마이크로파 발진을 위해서는 수 ㎾의 입력 가속전압이 필요하다. 이러한 입력전압을 수십 ㎑로 스위칭하는 인버터로 부터 얻고 있다.

상기 인버터에 대한 일반적인 회로구성은 제1도에서 도시하고 있는 바와같이, 상전압을 정류하는 입력정류부(10)와, 상기 입력정류부(10)의 출력에 파워트랜스(T₁)에 스위칭 공급하는 스위칭부(20)와, 상기 파워트랜스(T₁)의 고압출력을 정류하여 마그네트론(60)의 캐소드와 애노드에 공급하는 출력정류부(30)와, 상기 출력정류부(30)의 전류변동을 검출하는 오차검출부(40)와, 상기 오차검출부(40)의 출력에 따라 스위칭부(20)에 제어신호를 써모스태트(S₁)를 거쳐 공급하는 스위칭제어부를 포함한다.

상기 입력정류부(10)는 브릿지 다이오드(D₁)와 평활콘덴서(C₁)로 구성되어 있다. 상기 스위칭부(20)는 파워트랜스(T₁)의 입력코일(L₁) 양단에 연결된 충방전 콘덴서(C₂)와 프리휘일 다이오드(D₂)와 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)로 구성되어 있다.

상기 출력정류부(30)는 파워트랜스(T₁)의 출력코일(L₃)에 유도된 고전압을 정류하기 위한 다이오드(D_3,D₄) 및 콘덴서(C₃)를 포함한다. 상기 오차검출부(40)는 출력정류부(30)의 출력전류를 검출하는 전류트랜스(T₂), 상기 전류트랜스(T₂)의 출력신호를 정류하는 다이오드(D₅) 및 콘덴서(C₄) 및 상기 정류된 신호 전압과 기준전압(Vref)를 비교출력하는 연산증폭기(OP₁)를 포함한다.

상기 콘트롤부(50)는 예를들면 펄스폭 변조기(PWM)를 사용할 수 있으며, 오차검출부(40)에 의해 피이드백 되는 신호에 따라 스위칭부(20)의 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 스위칭 타임을 결정하게 된다. 따라서, 파워트랜스(T₁)의 입력코일(L₁)에 스위칭부(20)의 파워트랜지스터(Q₁)에 의한 입력정류부(10)의 DC전압이 스위칭 공급되면 상기 파워트랜스(T₁)의 출력코일(L₂,L₃)에 전압이 유기된다. 상기 출력코일(L₂)에 유기된 전압은 그대로 마그네트론(60)의 히터에 공급되고 상기 출력코일(L₃)에 나타난 고전압은 출력정류부(30)를 거쳐 마그네트론(60)의 캐소드와 애노드측에 가속전압으로 공급되어 마이크로파가 발생된다.

이때, 마그네트론(60)에 공급되는 인버터 출력파워 변동은 오차검출부(40)의 전류트랜스(T₂)에 의해 전류로 검출된다. 상기 전류트랜스(T₂)로 검출된 전류변화는 다이오드(D₅)와 콘덴서(C₄)로 정류되어 연산증폭기(OP₁)의 넌인버팅 입력단자(+)로 입력된다. 이 넌인버팅 입력단자(+) 전압은 기준전압(Vref)와 비교되어 그 출력이 스위칭제어부(50)에 입력되게 되는데, 상기 연산증폭기(OP₁)의 비교출력이 변화함에 따라 스위칭제어부(50)에 펄스폭이 변하게 된다. 이러한 스위칭제어부(50)의 펄스출력은 써모스태트(S₁)를 거쳐 스위칭부(20)의 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 드라이브 신호롤 제공된다. 이때 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)는 고속 스위칭하게 되므로 자체에서 많은 열이 발생되므로 이를 방치할 경우 인버터 파손을 가져오게 되기 때문에, 상기 스위칭 트랜지스터(Q₁)의 발열을 감시하기 위해 그 주변에 써모스태트(S₁)를 설치하게 된다.

상기 써모스태트(S1)는 임계온도(Tc₁) 이상이면 오프되고 임계온도 미만에서는 온 상태로 유지되는 전기스위치 역할을 하게 되므로, 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 온도가 높은 경우(임계온도(Tc₁) 이상의 경우)에는 제2도에서 도시하고 있는 것처럼 인버터의 출력, 즉 파워트랜스(T₁)의 출력이 나타나지 않고, 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 온도가 떨어지면 인버터의 출력이 나타나게 된다. 결국, 마그네트론(60)에 공급되는 가속전압이 단속적으로 변하게 되므로 음식물 조리시간이 길어질 뿐만 아니라 마그네트론의 수명에 악영향을 미치게 된다.

본 발명은 상기한 바와같은 기존의 마그네트론용 인버터에서 나타나게 되는 문제점을 해결한다.

본 발명의 핵심기술은 인버터의 스위칭 파워트랜지스터의 발열을 전압으로 변환 출력하는 발열검출부와, 상기 발열검출부의 출력과 오차검출부의 출력을 가산하여 PWM 스위칭제어부에 제어신호를 제공하는 가산출력부를 기존의 인버터 회로에 부가하여 인버터의 출력을 안정화시키는데 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명한다.

본 발명은 제3도에서 도시하고 있는 바와같이, 상전압을 정류하는 입력정류부(10)와, 상기 입력정류부(10)의 DC 출력을 PWM 스위칭제어부(50)에 따라 파워트랜스(T₁)의 입력측에 스위칭공급하는 스위칭부(20)와, 상기 파워트랜스(T₁)의 출력측에 나타난 전압을 그대로 및 정류하여 마그네트론(60)의 히터 및 캐소드-애노드에 공급하는 출력정류부(30)와, 상기 마그네트론(60)에 공급되는 파워의 전류변동을 검출하는 오차검출부(40)와, 상기 스위칭부(20)의 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 발열을 감시하는 발열검출부(70)와, 상기 발열검출부(70)와 오차검출부(40)의 출력을 가산하여 상기 PWM 스위칭제어부(50)에 제공하는 가산출력부(80)로 구성된다.

상기 입, 출력 정류부(10,30)와, 스위칭부(20) 및 오차검출부(40)의 회로구성은 제1도에서 도시한 종래의 인버터 회로 구성과 동일하여, 각 구성요소에 대한 참조부호도 동일하게 기재하고 있다. 상기 발열검출부(70)는 온도센서(S₂), 트랜지스터(Q₂) 및 저항(R₁,R₂)을 포함한다. 상기 온도센서(S₂)는 예를들면 써어미스터, 특히 제3도에서는 PTC 타입이 사용될 수 있다. 이 온도센서(S₂)는 스위칭부(20)의 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)에 접촉 또는 근접 설치한다. 이 온도센서(S₂)와 저항(R₁)에 의해 분압된 Vcc 전압은 상기 트랜지스터(Q₂)의 베이스로 인가되게 연결하고 상기 트랜지스터(Q₂₎의 에미터 저항(R₂)에서 이 발열검출부(70)의 검출신호가 출력되게 연결한다. 상기 가산출력부(80)는 연산증폭기(OP₂)와 저항(R₃-R₆)으로 구성한다. 이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 인버터 회로에 상전압이 투입되면 이는 입력정류부(10)의 브릿지 다이오드(D₁)와 콘덴서(C₁)로 정류 및 평활되어 출력된다. 이 입력정류부(10)의 출력은 스위칭부(20)에 의해 파워트랜스(T₁)의 입력코일(L₁)에 제공되며, 상기 스위칭부(20)는 PWM 스위칭제어부(50)의 통제를 받게 된다. 여기에서 콘덴서(C₂)는 파워트랜스(T₁)의 입력코일(L₁)에 공진되어 스위칭전류를 충방전하게 되며, 다이오드(D₂)는 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)에 대한 프리휘일 다이오드이다.

이에 따라 파워트랜스(T₁)의 출력코일(L₂)에 나타난 전압은 그대로 마그네트론(60)에 히터전원으로 공급되고, 또한 출력코일(L₃)에 나타나고 전압은 출력정류부(30)의 다이오드(D₃,D₄)와 콘덴서(C₃)로 정류되어 상기 마그네트론(60)의 캐소드와 애노드에 공급되므로, 이 마그네트론(60)에서 음식물을 조리할 수 있는 마이크로파가 발생된다. 이때 마그네트론(60)에 공급되는 파워의 변동은 오차검출부(40)의 전류트랜스(T₂)로 검출되고 다이오드(D₅)와 콘덴서(C₄)로 정류되어 연산증폭기(OP₁)의 넌인버팅 입력단자(+)에 입력된다. 이러한 넌인버팅 입력단자(+)의 전압은 인버팅 입력단자(-)로 제공되는 기준전압(Vref)에 비교되는데, 이 기준전압(Vref)보다 검출전압이 크면 상기 연산증폭기(OP₁)는 하이레벨 신호를 출력한다.

한편 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)에 설치되는 온도센서(S₂)는 상기 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 발열정도에 따라 그 저항값이 변하므로, 이 온도센서(S₂)가 PTC 써어미스터인 경우 온도상승에 따라 저항값이 증가한다. 따라서 이 써어미스터 양단간에 나타나는 저항(R₁)을 통한 Vcc 전압이 증가하여 트랜지스터(Q₂)의 베이스 바이어스 전압 이상이 되면 트랜지스터(Q₂)가 턴온된다. 이때를 온도센서(S₂)의 임계온도라고 하며, 이 임계온도(Tc₁)는 저항(R₁)을 조정하여 임의로 선택할 수 있다.

반대로, 상기 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 열이 온도센서(S₂)에 의한 임계온도(Tc₁) 미만이면 트랜지스터(Q₂)는 오프상태로 유지된다. 가령, 후자의 경우 가산출력부(80)의 연산증폭기(OP₂)의 넌인버팅 입력단자(+)에는 오차검출부(40)의 출력에 의존하여 PWM 스위칭제어부(50) 펄스폭 출력이 결정된다. 그러므로 오차검출부(40)에 의해 과도한 인버터 출력이 검출되면 PWM 스위칭제어부(50)의 출력펄스폭이 변하여 스위칭부(20)의 스위칭 주파스를 낮추게 되므로 기존의 인버터 장치에서와 같이 인버터 출력이 적정화 된다. 한편 전자의 경우, 부연하면 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 열이 임계온도(Tc₁) 이상인 경우, 발열검출부(70)는 이를 써미스터와 같은 온도센서(S₂)로 검출하여 가산출력부(80)로 전달한다.

따라서 가산출력부(80)의 연산증폭기(OP₂)의 넌인버팅 입력단자(+)에는 저항(R3)을 통한 발열검출부(70)의 출력과 저항(R₄)을 통한 오차검출부(40)의 출력을 받아 이를 가산하여 스위칭제어부(50)로 출력하게 된다.

상기 스위칭제어부(50)는 피이드백 전압에 따라 출력이 낮아지게 되므로, 마그네트론(60)에 가해지는 전력이 갑자기 증가되었을 때 뿐만 아니라 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)가 일정온도 이상 가열되는 경우에도 상기 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)를 제어하는 PWM 스위칭제어부(50)가 동작하여 인버터 회로 보호는 물론 인버터 출력을 안정화시킬 수 있게 된다. 특히 발열검출부(70)와 오차검출부(40)의 출력을 가산하여 PWM 스위칭제어부(50)의 펄스출력을 제한할 수 있게 되므로, 제4도에서 도시하고 있는 바와같이 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)가 임계온도(Tc₁)에 이르더라도 전자레인지의 마그네트론에 파워를 공급하는 그 출력레벨만 다소 낮아질뿐 마그네트론으로의 전력공급의 중단현상이 일어나지 않게 된다. 따라서 음식물의 조리시간을 단축시킬 수 있고 마그네트론의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Claims

입, 출력 정류부(10,30), 스위칭부(20), 오차검출부(40), 스위칭제어부(50) 및 파워트랜스(T₁)로 구성된 전자레인지용 인버터 회로에 있어서, 상기 스위칭부(20)의 스위칭 파워트랜지스터(Q₁)의 외부온도를 온도센서(S₂)로 검출하여 전압으로 변환출력하는 발열검출부(70)와, 상기 발열검출부(70)의 출력 및 상기 오차검출부(40)의 출력을 가산하여 상기 스위칭부(20) 제어용 PWM 스위칭제어부(50)로 제공하는 가산출력부(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자레인지용 인버터 회로.
제1항에 있어서, 상기 온도센서(S₂)로 써어미스터인 것을 특징으로 하는 전자레인지용 인버터 회로.