KR950000121B1

KR950000121B1 - 전자조리기

Info

Publication number: KR950000121B1
Application number: KR1019900009955A
Authority: KR
Inventors: 데루야 다나까; 유다까 마쓰모도
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌; 도시바 오디오 비데오 엔지니어링 가부시끼가이샤; 오시마 고따로우
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1995-01-09
Also published as: JPH0334287A; KR910001322A; JP2862569B2; DE69016109D1; DE69016109T2; EP0405611B1; US5248866A; EP0405611A1

Abstract

내용 없음.

Description

전자조리기

제 1 도는 전자조리기의 종래예를 나타낸 회로 블럭도.

제 2 도는 제 1 도 각부의 신호 파형도.

제 3 도는 전자조리기의 다른 종래예를 나타낸 회로 블럭도.

제 4 도는 제 3 도 각부의 신호 파형도.

제 5 도는 인버터 회로의 입력전력에 대한 반발력을 나타낸 특성도.

제 6 도는 본 발명에 관한 전자조리기의 한 실시예를 나타낸 회로 블럭도.

제 7 도는 본 발명에 관한 전자조리기의 다른 실시예를 나타낸 회로 블럭도.

제 8 도는 제 7 도에 나타낸 실시예의 각부 신호 파형도.

제 9 도는 본 발명에 관한 전자조리기의 그외 실시예를 나타낸 회로 블럭도.

제 10 도는 제 9 도에 나타낸 실시예의 작용을 나타낸 설명도.

제 11 도는 피가열물의 재질의 상이에 따른 공진주파수의 값을 나타낸 도면.

제 12 도는 발진주파수에 대한 입력전력을 나타낸 특성도.

제 13 도는 공진회로가 유도성인 경우의 설명도.

제 14 도는 공진회로가 용량성인 경우의 설명도.

제 15, 제 16 도 및 제 17 도는 제 1 도에 나타낸 실시예의 각부 신호 파형도.

제 18 도는 본 발명에 관한 실시예보다 구체적인 회로구성을 나타낸 회로도.

제 19 도 및 제 20 도는 제 18 도에 나타낸 구체예의 각부 신호 파형도.

제 21 도는 본 발명에 관한 전자조리기의 또다른 실시예를 나타낸 회로 블럭도.

제 22 도 및 제 23 도는 제 21 도에 나타낸 실시예의 각부 신호 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 인버터회로 19 : 가열코일

25 : 저역통과필터 29 : VCO(voltage controlled oscillator)

33 : 검지회로 41 : 설정치회로

105 : 브릿지회로 106 : 가열코일

107a, 107b : 사이리스터 119 : 가열코일

본 발명은 인버터 회로를 구동시켜서 피가열물을 유도가열하는 전자조리기에 관한 것으로서, 특히 입력전력의 대전력화를 도모하며 전원부에서의 노이즈 발생 및 효율의 저하를 방지해서 입력전력을 광범위하게 또한 연속적으로 변화시킬 수 있는 전자조리기에 관한 것이다.

현재 전자조리기는 불꽃이 발생하지 않기 때문에 안전성이 높고 또한 열효율이 높은 등의 이점을 가지고 있기 때문에 여러 가지의 전자조리기가 개발되고 있다. 제 1 도는 준 E급형의 인버터 회로(104)를 이용한 종래의 전자조리기이다. 입력설정회로(118)에 의해 입력 설정된 값에 따라서 PWM발진기(116)가 발진되어서 펄스신호를 출력한다. 구동회로(114)는 입력된 펄스신호를 토대로 해서 트랜지스터(112)의 온시간(T_ON)을 설정한다.

트랜지스터(112)가 구동회로(114)에서의 펄스신호에 따라서 스위칭 동작함으로써 가열코일(106)과 공진용콘덴서(108)가 직렬공진상태로 설정된다. 이것에 의해 가열코일(106)에서 발생하는 자속에 의한 전자유도 작용에 의해 도시하지 않은 남비등의 피가열물에 와(渦) 전류를 발생시켜서 가열하도록 되어있다. 따라서 준 E급 형의 인버터 회로(104)를 이용한 경우에는 한 개의 스위칭 소자에 의해 고주파 전력을 발생시킬 수 있는 잇점이 있다.

그런데 제 2a 도에 나타낸 것처럼 입력전력의 값을 크게 설정함에 따라서 공진전압(V_CE)의 값도 커지게 된다. 그것에 의해 스위칭 소자인 트랜지스터(112)의 내압(耐壓)이 문제가 된다. 또 제 2b 도에 나타낸 것처럼 입력전력값을 작게하기 위하여 스위칭 소자인 트랜지스터(112)의 온 시간(T_ON)을 짧게 설정할 필요가 있으며 이 경우 공진전압(V_CE)이 0V로 내려가지 않는 시점에서 트랜지스터(112)가 ON 되기 때문에 과대한 단락전류(Is)가 트랜지스터(112)를 흘러 버린다. 그것에 의해 트랜지스터(112)가 파괴될 우려가 있다. 예를들면 전압 200V 상태에서의 최대입력 전력이 2KW의 상태에서는 최대 입력 전력일때의 공진전압(V_CE)은 1100V에 달한다. 또 스위칭 소자의 온시간(T_ON)을 짧게 해서 입력전력을 1KW로 설정하면 80A의 단락전류가 흐른다. 또 최대 입력전력이 3KW의 장치에서는 최대 입력 전력일때의 공진전압(V_CE)이 1800V에 도달하기 때문에 입력전력을 2KW이하로 설정할 필요가 있지만 그렇게 하기 위해서는 단락전류(Is)가 큰 값이 되기 때문에 인버터 회로의 발진을 온, 오프 제어할 필요가 있다.

이와 같이 온, 오프 제어를 행하면 그 온, 오프에 대응해서 피가열물의 온도가 변동하고 조리성능이 현저하게 저하하는 결점이 있다. 또 조리시간의 단축을 도모하기 위하여 더욱더 최대 입력전력을 높여서 예를들면 3.5KW로 설정하면 공진전압(v_CE)은 2000V이상에 도달해 버린다. 이와같이 고전압에 견딜 수 있는 내압을 가지며 또한 스위칭 속도가 빠른 스위칭 소자는 개발되어 있지 않으며, 대전력의 전자조리기에서는 준 E급형의 인버터 회로를 사용할 수 없었다.

따라서 브릿지형의 인버터 회로를 이용해서 대전력화를 도모한 것이 제안되고 있다. 이러한 종류의 장치에서는 전원전압 이상의 전압이 스위칭 소자에 인가되지 않기 때문에 쉽게 대전력화를 도모할 수 있으며 또 비자성의 알루미늄제 남비와 스테인레스제의 남비도 가열할 수 있는 잇점이 있다. 이와같은 브릿지형의 인버터 회로를 이용하는 장치에서는 입력전력을 제어하는 방법으로서 인버터 회로의 발진을 온, 오프 제어하는 방법이 알려져 있다. 또 다른 방법으로서 제 3 도에 나타낸 것처럼 제어회로(133)에서의 제어신호를 토대로 해서 사이리스터(107a)(107b)를 제어해서 소위 위상제어를 행하므로써 입력전력을 연속적으로 제어하는 방법이 알려져있다. 제 3 도에 나타낸 허브 브릿지형의 인버터 회로(125)는 인버터 구동회로(113)에서의 신호를 토대로해서 트랜지스터(115)(117)가 교대로 온, 오프 동작되어서 가열코일(119)에 고주파 전류를 발생시킬 수 있도록 하고 있다. 그러나 브릿지형의 인버터 회로의 발진을 온, 오프 제어해서 입력전력을 제어하는 종래 장치는 알루미늄제의 남비를 톱플레이트 위에 올려놓고 가열할때에 그 온, 오프에 따라서 소위 반발력을 발생시키는 문제점을 가지고 있다.

구체적으로 설명하면 제 5 도에 나타낸 것과같이 알루미늄제 남비를 입력전력 2000W로써 가열하면 920g의 반발력이 발생한다. 이때 알루미늄제의 남비전체의 무게가 예를들면 1Kg정도인 경우에는 남비가 톱플레이트 위를 이동해서 위험하다. 이렇기 때문에 브릿지형의 인버터 회로의 발진을 온, 오프 제어해서 입력전력 2000W에서 저하시키면 인버터 회로가 온할때마다 단속적으로 920g의 반발력이 발생하여 남비가 조금씩 이동한다. 또 이때 진동에 의한 소음이 발생한다. 따라서 전술한 것처럼 제 3 도에 나타낸 예에서는 입력전력을 연속적으로 제어할 수 있도록 하고 있지만 제 4 도에 나타낸 것처럼 교류전원(101)에서의 입력전류(i_IN)가 단속적으로 흐르기 때문에 전원부에 노이즈가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 대책으로서 대용량의 리액터(103)를 교류전원(101)과 브릿지 회로(105)의 사이에 삽입하고 있다. 이 때문에 리액터와 사이리스터에 의한 손실에 의해 효율이 저하해 버리는 결점이 있었다. 또 사이리스터를 이용하는 경우는 방열판이 필요하며 장치전체가 대형화되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기의 과제를 감안한 것으로서 그 목적은 입력전력의 대전력화를 도모하여 전원부에서의 노이즈 발생 및 효율의 저하를 방지해서 입력전력을 광범위하게 또한 연속적으로 변화시킬 수 있는 전자조리기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제 1의 특징은 전자조리기에 있어서 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하여 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의신호와, 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과 전술한 위상비교장치의 신호를 토대로 해서 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진 주파수를 제어하는 주파수 제어수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 2의 특징은 전자조리기에 있어서 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하여 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과 전술한 위상 비교수단의 신호를 토대로 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진주파수를 제어하는 주파수 제어수단과 전술한 피가열물을 가열하는 가열력에 관해서 입력설정을 행하는 입력설정 수단과 전술한 입력설정된 값에 따라서 설정된 위상차의 값을 변경하는 제 1의 위상차 변경수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 3의 특징은 전자조리기에 있어서, 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하여 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과 전술한 제 1 신호와 제 2 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과, 전술한 위상 비교장치의 신호를 토대로 해서 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진 주파수를 제어하는 주파수 제어장치와 전술한 피가열물의 재질에 관한 정보를 검출하는 재질 정보 검출수단과 검출된 재질에 관한 정보에 따라서 설정된 위상차의 값을 변경하는 제 2의 위상차 변경수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 4의 특징은 전자조리기에 있어서, 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하며 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와, 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와, 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과 전술한 위상 비교수단의 신호를 토대로 해서 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진 주파수를 제어하는 주파수 제어수단과 전술한 가열코일과 공진용 콘덴서로 구성된 공진회로가 유도성이 되도록 설정되는 위상차의 값을 제어하는 위상차 제어수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 5의 특징은 전자조리기에 있어서 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하며 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열 하는 인버터 회로와 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과, 전술한 위상 비교장치의 신호를 토대로 해서 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진주파수를 제어하는 주파수 제어수단과, 전술한 주파수 제어장치에 의해 제어되는 주파수가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제한하는 주파수 제어수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 6의 특징은 전자조리기에 있어서 가열코일과 공진용 콘덴서가 공진하며 고주파 전력을 발생시켜서 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와, 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교장치와, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 설정하는 위상차 설정수단과 전술한 위상 비교수단의 신호를 토대로 해서 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진주파수를 제어하는 주파수 제어수단과, 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류가 소정의 값을 상회하지 않도록 제한하는 주파수 제어수단을 구비한 것이다.

본 발명의 제 7의 특징은 전자조리기에 있어서, 가열코일과, 공진용 콘덴서가 공진하고 고주파 전력을 발생하여 피가열물을 유도가열하는 인버터 회로와, 전술한 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와, 전술한 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상을 비교하는 위상 비교수단과, 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호 위상차를 설정하는 설정수단과 전술한 위상 비교수단에서의 신호를 기초로 해서 전술한 설정된 위상차가 되도록 전술한 인버터 회로의 발진주파수를 제어하는 주파수 제어수단을 구비하고, 전술한 주파수 제어수단의 기동개시에 있어서는 전술한 인버터 회로의 발진 주파수를 높은 값에서 순차적으로 저하시키는 것이다.

전술한 본 발명의 제 1 특징에 의하면 전자조리기는 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와, 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2 신호와의 위상차를 설정하기 위해 위상차 설정수단을 가지고 있고, 제 1 신호와 제 2 신호와의 위상을 비교해서 전술한 설정된 위상차로 되도록 인버터 회로의 발진 주파수를 제어한다. 이에따라 입력전력을 광범위하게 연속적으로 변화시킬 수 있고 전원부에서의 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 특성에 의하면 제 1의 특성에 부가해서 입력설정을 행하는 입력설정 수단을 가지고 입력설정된 값에 따라서 위상차 설정수단에 의해 설정된 위상차의 값을 변경한다. 이에따라 피가열물의 재질과 형상이 다를 경우에 있어서도 동일하게 설정함으로서 동일 입력전력이 되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 제 3 특징에 의하면 제 1의 특징에 부가해서 피가열물의 재질에 관한정보를 검출하는 재질 정보 검출장치를 가지고 검출된 재질에 관한 정보에 따라서 위상차의 값을 변경한다. 이에따라 피가열물의 재질에 관계없이 입력전력을 밀접하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제 4의 특징에 의하면 제 1의 특징에 부가해서 가열코일과 공진용 콘덴서로 되는 공진회로가 유도성으로 되도록 제 1의 신호와 제 2의 신호 위상차를 제한한다. 이에따라 인버터의 발진주파수가 공진회로의 공진주파수 보다 큰 값을 설정하여 스위칭 소자에서의 과대한 단락전류의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 5의 특징에 의하면 제 1의 특징에 부가해서 주파수 제어장치에 의해서 제어되는 주파수가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제한한다. 이에따라 주파수 제어장치의 발진동작이 불안정한 상태로 있어도 확실히 인버터 회로를 구동시킬 수 있다.

본 발명 제 6의 특징에 의하면 제 1의 특징에 부가해서 공진용 콘덴서를 흐르는 전류가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제한한다. 이에따라 가열할 때 임피던스가 낮은 피가열물을 가열할 경우에 있어서도 과대한 전류에 의한 스위칭 소자의 소손(燒損)을 방지하고 확실히 인버터 회로를 구동해서 가열할 수 있다.

본 발명에 제 7의 특징에 의하면 제 1의 특징에 부가해서 주파수 제어수단의 기동개시시에 있어서 인버터 회로의 발진주파수를 높은 값에서 순차적으로 저하시킨다. 이에따라 전원 투입시 등의 회로동작이 불안전한 상태로 있어서도 인버터 회로를 확실히 구동시킬 수 있다.

이것과 그밖의 목적, 특징 그리고 본 발명에 따른 이점은 이에따른 도면을 참조한 부분의 설명으로부터 더욱 명백해진다. 이하 본 발명에 관한 전자조리기의 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선 제 7 도를 참조해서 본 발명에 따른 전자조리기의 기본 실시예의 내부 회로구성을 설명한다. 교류전원(1)은 직류전원회로(3)와 접속되어있다. 이 직류전원회로(3)는 직류전원을 정류하기 위해 브릿지회로(5)와, 정류된 맥류를 평활화 하기 위해 콘덴서(7)로 구성되어있다. 허브 브릿지형 인버터회로(9)는 2개의 트랜지스터(11), (13)와 각 트랜지스터(11), (13)의 콜렉터 에미터 사이에 접속된 다이오드(15), (17)와, 가열코일(19)과, 이 가열코일(19)에 직렬로 접속시킨 공진용 콘덴서(21)로 구성되어있다. 위상비교회로(23)는 제 1의 신호로서 인버터 전압(V_IN)을 입력하는 동시에 콘덴서(21)를 흐르는 인버터 전류(I_IN)와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호로서 콘덴서(21)의 양단전압(V_C1)을 입력해 두고 쌍방의 신호 위상을 비교한 결과, 즉 쌍방의 신호위상차에 관한 신호를 저역통과필터(25)로 출력한다. 위상차 설정회로(27)는 전술한 제 1의 신호와 제 2의 신호 위상차를 설정한다. VCO(29)는 전술한 위상차 설정회로(27)에 의해서 설정된 위상차로 되도록 인버터 회로(9)의 발진주파수를 제어하기위한 주파수 제어수단이고 저역통과필터(25)에서의 신호전압에 따라서 발진주파수를 변화시킨다. 구동회로(31)는 VCO(29)에서의 신호를 기초로해서 트랜지스터(11)(13)를 서로 온, 오프 동작시킨다.

다음으로 제 8 도를 참조해서 제 7 도에 나타낸 실시예의 작용을 설명한다. 구동회로(31)에서의 신호를 기초로해서 트랜지스터(11)(13)가 서로 온, 오프 동작하면 가열코일(19)과 콘덴서(21)가 직렬공진상태로 설정된다. 이에따라 가열코일(19)이 고주파 전력을 발생하여 도시되지 않는 남비등의 피가열물을 가열한다. 이때 인버터 회로(9)의 발진주파수를 가열코일(19)과 공진용 콘덴서(21)로 되는 직렬공진회로의 공진주파수와 동등한 값

으로 설정하면 직렬공진회로는 저항부하만으로 되어, 부하 임피던스(Z)는 다음(1)식에 의해 나타낸다.

Z = RL + RC (1)

단, RL : 부하저항, RC : 가열코일(19)의 저항

제 1 도식에서도 밝힌 바와같이 부하 임피던스(Z)는 저항성분만으로 되어 이때의 부하전류는 최대의 값으로 된다. 제 8a 도, 제 8b 도에 나타낸 기간(Ta)동안 직렬공진회로로 유효전력이 공급되고 이때의 전력량은 최대값으로 된다.

다음으로 입출력의 제어에 대해서 설명한다. 입력출력의 제어를 행할경우는 외부등에 의해 지시신호(S_IN)에 따라서 위상차 설정회로(27)에 의해 제 1의 신호(V_IN)와 제 2의 신호(V_C1)의 위상차를 90°이상으로 설정하면서 행한다. 즉 위상차를 90°이상으로 설정하면 도전부하 상태로 되어 제 8c 도 및 제 8d 도에 나타낸 바와같이 인버터 전류(V_IN)가 인버터 전압 (V_IN)에 대해서 지연위상으로 된다. 이때의 부하임피던스(Z)는 다음의 제 (2) 식에 의해 나타난다.

(2)

또 제 3d 도에 나타낸 바와같이 기간 (T₂)의 단기간만 직렬공진회로로 전력이 공급된다. 이와같이 위상차를 90°이상으로 설정하면 부하임피던스(Z)가 크게 되고 인버터 회로(9)로 흐르는 전류가 감소하기 때문에 입력전력을 연속적으로 낮게 제어할 수 있다.

다음으로 제 9 도를 참조해서 본 발명에 관한 전자조리기의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예는 남비 재질 검지회로(33)에 의해 피가열물의 재질에 관한 정보를 검출하는 동시에 이 검출한 재질정보에 따라 위상차 설정회로(27)에 의해 설정된 위상차의 값을 변경하므로써 피가열물의 재질에 관계없이 입력전력을 일정하게 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설명하면 인버터 전압 위상검지회로(20)는 제 10a 도에 나타낸 것처럼 인버터 전압 (V_IN)을 검출하여 위상 비교회로(23)로 출력한다. 또한 콘덴서 전압 위상 검지회로(22)는 제 10c 도에 나타낸 것처럼 공진용 콘덴서(21)의 양단전압(V_C1)을 검출하여 위상 비교회로(23)로 출력한다. 인버터 전류(I_IN)는 제 10b 도에 나타낸 것처럼 인버터 전압(V_IN)과 동기하고 있으며 전압(V_C1)의 위상은 인버터 전류(I_IN)의 위상에 대하여 90°만큼 지연되고 있다. 익스클루시브(exclusive) OR회로 등으로 구성되는 위상비교회로(23)가 인버터 전압(T_R) 및 전압(V_C1)을 입력하면 제 10b 도에 나타낸 신호(V_P1)를 저역통과필터(25)로 출력한다. 저역통과필터(25)는 위상차 설정회로(27)로부터의 신호와 상기 신호(V_P1)를 입력하면 제 10d 도에 점선으로 나타낸 신호(V_P2)를 VCO(29)로 출력한다. 저역통과필터(25)에서 출력되는 신호(V_P2)는 신호(V_P1)의 듀티비에 따라 변화한다. 즉 직렬공진 회로가 유도성인 경우에는 인버터 전류(T_R)가 인버터 전압(V_IN)에 대하여 지연위상이 되고 그만큼 신호(V_P2)가 낮아진다. VCO(29)는 제 10e 도에 나타낸 것처럼 그 입력전압, 즉 신호(V_P2)값에 따라 발진주파수가 변하도록 되어있다. 구동회로(31)는 VCO(29)로부터의 신호에 따라 인버터회로(9)를 구동한다. 이상과 같이 인버터 전압 위상 검지회로(20), 콘덴서 전압 위상 검지회로(22), 위상 비교회로(23), 저역통과 필터(25), VCO(29) 및 구동회로(31)에서 소위 페이즈 록크 루우프(이하, PLL이라 칭한다)를 형성하고 있으며, 피가열물의 재질에 의해 공진주파수가 다른 경우에도 재질정보에 따라 전술한 PLL제어가 되어져서 항상 소정상태로 설정된다.

여기에서 피가공물의 재질에 따라 공진주파수

가 다른 경우의 예를 제 11 도에 나타낸다. 제 11a 도는 가열코일(19)이 21.5턴(T)이며, 또한 콘덴서(21)가 1μF로 설정된 경우를 나타내며 제 11b 도는 가열코일(19)이 30턴이며 또한 콘덴서(21)가 0.55μF로 설정된 경우를 나타내고 있다. 또한 피가열물의 재질에 따라 입력임피던스가 다르므로 가령 비자성의 스테인레스 남비를 공진상태로 가열하면 즉 인버터 전압(V_C1)과 전압(T_R)의 위상차를 90°로 설정하여 가열하면 제 12 도 곡선 a에 나타낸 입력전력이 너무 커져서 인버터회로(9)에 장해를 발생시킬 우려가 있다. 또한 제 12 도 곡선 b는 철남비를 가열한 경우의 인버터회로의 발진주파수에 대한 입력전력의 변화를 나타낸다. 따라서 제 9 도에 나타낸 실시예에서는 피가열물의 재질에 따라 입력전력을 제어한다. 인버터회로(9)의 콘덴서(21)를 흐르는 전류의 유로(流路)에 전류트랜스(C_T1)가 설치되어 있으며 전류트랜스(C_T1)가 인버터전류(I_IN)와 상관된 검출신호를 출력하면 남비재질 검지회로(33)가 이 검출신호에 따른 신호전압을 발생한다. 이 신호전압은 피가공물의 재질에 따라 즉 피가공물의 임피던스에 따라 변화한다.

비교회로(35)는 저항(R11)과 (R12)로 설정된 기준치와, 남비재질 검지회로(33)에서의 신호전압을 비교하고, 예를들면 피가열물의 재질이 철 또는 자성을 가진 스테인레스인 것을 판별했을 때 출력신호를 위상차 설정회로(27)로 출력한다. 비교회로(37)는 저항(R13)과 (R14)로 설정된 기준치와, 남비재질 검지회로(33)로 부터의 신호전압을 비교하고 예를들어 피가열물의 재질이 비자성의 스테인레스인 것을 판별했을 때 출력신호를 위상차 설정회로(27)로 송출한다. 또한 비교회로(39)는 저항(R15)와 (R16)으로 설정된 기준치와 남비재질 검지회로(33)로부터의 신호전압을 비교하여 예를들면 톱플레이트상에 피가열물이 놓여지지 않은 무부하 상태인 것을 판별했을 때 출력신호를 위상차 설정회로(27)로 송출한다. 이에따라 위상차 설정회로(27)에서는 전술의 검지된 재질에 따라 위상차의 값이 변경되므로, 피가열물의 재질에 관계없이 입력전력을 일정하게 제어할 수 있다. 예를들어 가열시의 임피던스가 낮은 비자성인 스테인레스제의 남비가 톱플레이트상에 놓여진 경우에는 위상차의 값을 더 큰 값으로 변경하여 직렬 공진회로의 공진주파수(f_O)보다 높은 주파수로 임피던스 회로(9)를 발진시킴으로서 입력전력을 제어한다. 또한 본 실시예에서는 외부등으로부터의 지시신호(S_IN)에 따라 위상차 설정회로(27)에 의해 제 1의 신호(V_IN)와 제 2의 신호(V_C1)의 위상차를 90°이상으로 설정하므로서 입력전력의 제어를 할 수 있다.

다음의 제 6 도를 참조하여 본 발명에 관한 전자조리기외의 실시예를 설명한다. 본 실시예는 입력전류 설정치회로(41)와 입력전류 검지회로(43)와 이들 쌍방의 출력신호를 비교하는 비교회로(45)와, 직렬공진회로가 유도성이 되도록 위상차의 값을 제어하는 위상차 설정제어회로(47)와 발진주파수가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제어하는 발진 주파수 제어회로(49)와, 콘덴서(21)를 흐르는 전류가 소정값을 상회하지 않도록 제어하는 전류 제어회로(51)와, 기동개시시에서 인버터 회로(9)의 발진주파수를 높은 값에서 순차 저하시키기 위한 초기 설정회로(53)를 설정한 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설정하면 입력전류 검지회로(43)는 전류 트랜스(C_T2)로부터의 출력신호에 의거하여 교류전원(1)으로부터의 입력전류를 검출한다. 비교회로(45)는 입력전류 설정치회로(41)에 따라 설정된 설정치와 입력전류 검지회로(43)에 의해 검출된 값을 비교하여 비교결과에 관한 신호를 위상차 설정회로(27)로 출력한다. 위상차 설정회로(27)는 비교회로(45)로부터의 신호에 따라서 위상차의 값을 변경하므로서 피가열물의 재질과 형상이 다른 경우에도 입력전력을 설정된 값으로 제어한다. 그런데 인버터회로(9)의 발진주파수가 저하되어 직렬공진회로가 용량성인 상태가 도면 제 14 도에 나타낸 것처럼 다이오드(15) 또는 (17)의 역회복 시간에 즉 기간(T₂₂)에서 (T₂₃)으로 이행할 때 또는 기간(T₂₄)에서 T₂₁(T₂₅)로 이행할 때 다이오드(15) 또는 (17)내에 남은 캐리어가 소모될때까지 트랜지스터(11) 또는 (13)이 ON되어 과대한 단락전류가 흐를 경우가 있다. 따라서 본 발명은 위상차 설정제어회로(47)를 설치하여 위상차가 90°이하가 되지 않도록 즉 직렬공진회로가 유도성이 되도록 위상차의 값을 제어한다.

이에따라 인이버터회로(9)의 발진주파수가 직렬공진회로의 공진주파수(f_O)보다 큰 값으로 설정되고 제 13 도에 나타낸 것같은 트랜지스터(11)의 베이스로 신호(Q₁)가 입력되면 기간(T₁₁)에서는 경로(LP11)를 통하여 인버터 전류(I_IN)가 흐른다. 다음의 시간(T₁₂)에서는 경로(LP12)를 통하여 인버터 전류(I_IN)가 흐른다. 또한 전류제어회로(51)는 전류트랜스(C_T1)로 부터의 검출신호에 의거하여 인버터전류(I_IN)를 검출하는 인버터 전류검지회로(61)와 인버터 전류(I_IN)의 제한치를 설정하기 위한 인버터 전류 제한치 설정회로(63)와 이들 쌍방의 회로에서의 출력신호를 비교하는 비교회로(65)로 구성되어있다. 위상차 설정회로(27)에서는 이 전류제한회로(65)로부터의 출력 신호에 따라 위상차가 변경되므로 인버터 전류(I_IN)가 트랜지스터(11)(13)의 정격 전류 이하로 제어된다. 이에따라 스테인레스제 남비등의 임피던스가 작은 피가열물을 가열하는 경우에도 과대한 전류가 흐르지 않으므로 트랜지스터(11)(13)를 소손하는 일없이 확실히 인버터 회로를 동작시켜서 가열할 수 있다.

또한 통상의 동작시에는 제 15 도에 나타낸 것처럼 인버터전압(V_IN)에 대하여 인버터 전류(I_IN)가 동기하고 있는데 VCO(29)의 발진개시시 또는 전원투입시에도 VCO(29)의 발진동작이 불안정한 경우가 있으며 이때의 발진주파수가 제 16 도에 나타낸 것처럼 직렬 공진회로의 공진주파수(f_O)의 1/3이 되면 전술한 PLL제어가 록크되어 버려서 인버터 회로가 정상으로 동작하지 않는 경우가 있다. 그래서 본 실시예에서는 발진주파수 제어회로(49)를 설치하여 VCO(29)의 발진주파수가 소정된 값을 밑돌지 않도록 제어한다.

이 제한되는 주파수의 값은 아래와 같이 설정된다. 즉 피가열물의 재질에 따라 인버터회로(9)의 발진주파수가 변환되는데 발진주파수가 가장 낮게되는 경우를 고려하여 이때의 발진주파수 값보다도 낮은 값으로 설정된다. 이에따라 VCO(29)의 발진주파수가 불안정한 상태에서도 확실히 인버터회로를 구동시킬 수 있다. 또한 전원 투입시에는 회로동작이 불안정하므로 인버터회로(9)의 발진주파수를 가능한 높게 설정하여 인버터회로(9)로의 과대한 전류가 흐르는 것을 방지할 필요가 있다. 따라서 본 실시예에서는 초기 설정회로(53)를 설치하여 전원투입시 또는 VCO(29)의 가동개시시에는 제 17 도에 나타낸 것처럼 저역통과필터(25)로 입력하는 신호전압(V_L)을 높은 값에서 서서히 저하시킨다. 이에따라 인버터회로(9)의 발진 주파수가 공진주파수(f_O)보다도 높은값에서 서서히 저하되므로 전원투입시등의 회로동작이 불안정한 상태에서도 인버터회로(9)를 확실히 구동시킬 수 있다.

이어서 제 18 도를 참조하여 전술한 본 발명에 관한 실시예의 보다 구체적인 회로구성을 설명한다. VCO(29)는 입력전압에 따라 발진주파수가 변화되는 것으로서, 가령 입력전압이 1V일 때 40KHz의 구형펄스를 출력한다. 또한 입력전압이 5V일때 170KHz의 구형펄스를 출력한다. 데드타임 생성회로(30)는 VCO(29)로 부터의 구형펄스를 분주한다. 또한 데드타임 생성회로(30)는 두 개의 트랜지스터(11)(13)가 동시에 온 되지 않도록 한쪽의 트랜지스터로의 구동전류의 공급을 오프한 뒤에 이 트랜지스터가 완전히 오프할때까지 다른쪽의 트랜지스터로의 구동 전류의 공급을 정지하기 위한 소위 데드타임을 생성한다. 트랜지스터(11)를 구동하기 위한 상부 아암 구동회로(31A)와 트랜지스터(13)를 구동하기 위한 하부아암 구동회로(31B)로 구동회로(31)를 형성하고 있다. 여기서 상부 아암구동회로(31A), 하부아암구동회로(31B)로 입력되는 드라이브 신호는 트랜지스터(11)(13)의 동작 전위 레벨과 다르므로 각각 펄스 트랜스 TRA, TRB를 통해서 트랜지스터(11)(13)로 주어진다.

인버터회로(9)에서는 공진용 콘덴서(21)에 대해 콘덴서(71)가 직렬로 접속되어 이 콘덴서(21)과 (71)의 분압전압을 콘덴서(21)로 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호로서 콘덴서 전압 위상검지회로(22)로 출력한다. 콘덴서 전압 위상 검지회로(22)는 연산증폭기(73) 및 포토커플러(75)등으로 구성되어 전술한 제 2의 신호를 입력하면 구형 펄스를 생성하여 포토 커플러(75)에 의해 전위레벨의 정하(matching)을 도모하고 있다. 익스클루시브 OR회로를 이용한 위상 비교회로(23)는 인버터회로(9)의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호(Ca)를 데드 타임 생성회로(30)에서 입력함과 동시에 제 2의 신호(Cb)를 콘덴서 전압 위상 검지회로(22)에서 입력하고 있다. 인버터회로(19)의 발진 주파수가 직렬 공진회로의 공진 주파수와 대등한 경우에는 제 19 도에 나타낸 것처럼 듀티비 50%의 출력신호(V_P1)가 위상 비교회로(23)에서 출력된다. 또 인버터회로(9)의 발진주파수가 공진주파수 보다 높은 경우에는 제 20 도에 나타낸 것처럼 위상 비교회로(23)에서 출력되는 출력신호(V_P1) 듀티비가 50%이상으로 된다.

저역통과필터(25)는 연산증폭기(77)를 가지고 출력신호(V_P1)를 평활화해서VCO(29)로 출력한다. 위상차 설정부(27A)는 입력전류 설정값 회로(41), 비교회로(45) 및 초기설정회로(53)를 가지고 있다. 입력전류 설정값회로(41)는 저항(81)과 가변저항(83)으로 구성되어 가변저항(83)을 조정함으로서 인버터 회로에서의 출력을 변화시킬 수 있다. 이 가변저항(83)에 의해 설정값에 관한 신호는 비교회로(45)의 비반전 입력단자로 주어진다. 또 비교회로(45)의 반전 입력단자에는 입력전류 검지회로(43)에서의 신호가 주어져 쌍방의 신호를 비교함으로서 인버터 회로에서의 출력이 원하는 값으로 설정된다. 또 초기설정회로(53)는 직렬로 접속된 저항(85)(87)과 저항(85)에 병렬로 접속된 콘덴서(89)로 구성되어있다. 저항(85)과 (87)에서 분압된 전압이 위상제어를 행하기 위해서의 제어전압으로서 이용되나 예를들면 전원 투입시에는 콘덴서(89)를 끼움으로서 제어전압이 높은 상태에서 서서히 저하하므로 인버터 발진주파수가 높은 주파수에서 서서히 저하해서 이른바 소프트 스타트를 행하도록 되어있다.

위상차 설정제한회로(47)는 연산증폭기(91)저항 (93)(95)등으로 구성되어 저항(93)과 (95)의 분압전압을 위상차 하한값(V_LL)으로서 설정하고 있다. 이것에 의해 직렬공진회로가 용량성으로 되지 않도록 위상차의 하한값이 제한된다. 발진 주파수 제한회로(49)는 연산증폭기(97)등으로 구성되어 VCO(29)의 입력전압을 감시해서 VCO(29)의 발진주파수가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제한한다. 전류 제한회로(51)는 인버터 전류를 검지하는 인버터 전류 검지회로(61)와 인버터 전류의 제한값 VUL을 설정하기 위해서의 인버터 전류제한값 설정회로(63)와, 이들 쌍방의 값을 비교하는 비교회로(65)로 구성되어 인버터 전류가 소정의 값을 상회하지 않도록 제한한다.

다음에 제 21 도를 참조해서 본 발명에 따른 전자조리기의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예는 콘덴서 전류 위상 검지회로(22A)와 전류트랜스(C_T3)를 설치하여 이 전류 트랜스(C_T3)에서의 검출신호에 입각해서 공진용의 콘덴서(21)를 흐르는 전류를 제 2의 신호로서 검출하도록 한 것을 특징으로 한다. 콘덴서(21)를 흐르는 전류의 위상을 콘덴서(21)의 양단의 전압의 위상보다 90°앞선다. 따라서 콘덴서 전류 위상 검지회로(22A)에서 출력되는 신호(Cd)의 위상은 제 18 도에 나타낸 콘덴서 전압 위상 검지회로(22)에서 출력되는 신호(Cb)의 위상보다 90°만큼 앞서있다. 인버터 회로(9)의 발진 주파수가 직렬 공진회로의 공진주파수와 대등한 경우에는 제 22 도에 나타낸 것처럼 듀티비 50%이하의 출력신호(V_P1)가 위상비교회로(23)에서 출력된다. 또 인버터 회로(9)의 발진 주파수가 직렬공진회로의 공진주파수보다 높은 경우에는 제 23 도에 나타낸 것처럼 출력신호(V_P1)의 듀티비가 제 22 도에 비해 크게된다.

또 본 실시예는 입력전력 설정값 회로(41A)에 의해 소망의 입력 전력을 설정함과 동시에 입력전력 검지회로(43A)에 의해 실제의 입력전력을 검출하도록 하고 있다. 또 제 6 도에 나타낸 회로부와 동일의 회로부에 대해서는 동일부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다. 이상과 같이 입력전력 설정값 회로(41A)와 입력전력 검지회로(43A)를 설치해서 원하는 입력전력을 용이하고 확실하게 설정할 수 있다.

다시 말하면 본 발명의 제 1의 특징에 따르면 인버터 회로의 출력전압과 위상적으로 상관하는 제 1의 신호와 공진용 콘덴서를 흐르는 전류와 위상적으로 상관하는 제 2의 신호와의 위상차를 설정된 위상차로 되도록 인버터 회로의 발진주파수를 제어하도록 구성한 것으로 입력전력을 광범위하게 연속적으로 변화시킬 수 있고, 전원부에서의 노이즈의 발생 및 효율의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2의 특징에 따르면 입력 설정장치에 의해 입력설정된 값에 따라 위상차 설정장치에 의해 설정된 위상차의 값을 변경하도록 구성한 것으로 피가열물의 재질이나 형상이 다른 경우에 있어서도 동일의 위상차의 설정에 의해 동일의 입력전력으로 되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 제 3의 특징에 따르면 재질 정보 검출장치에 의해 검출된 재질에 관한 정보에 따라 위상차의 값을 변경하도록 구성한 것으로 피가열물의 재질에 관계없이 입력전력을 일정하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제 4의 특징에 따르면 가열코일과 공진용 콘덴서로 되는 공진회로가 유도성으로 되도록 제 1의 신호와 제 2의 신호의 위상차를 제어하도록 구성했으므로 인버터의 발진 주파수가 공진회로의 공진 주파수 보다 큰 값으로 설정되어 스위칭 소자에서의 과대한 단락전류의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 5의 특징에 따르면 주파수 제어장치에 의해 제어되는 주파수가 소정의 값을 밑돌지 않도록 제한하도록 구성했으므로 주파수 제어장치의 발진 동작이 불안정한 상태에 있어서는 확실하게 인버터 회로를 구동시킬 수 있다.

본 발명의 제 6 특징에 따르면 공진용 콘덴서를 흐르는 전류가 소정의 값을 상회하지 않게 제어하도록 구성한 것으로 임피던스의 낮은 재질의 피가열물을 가열하는 경우에 있어서도 과대한 전류에 의한 스위칭 소자의 화재에 의한 손상을 방지하고 확실하게 인버터 회로를 구동해서 전술한 피가열물을 가열할 수 있다.

본 발명의 제 7의 특징에 따르면 주파수 제어장치의 기동개시시에 있어서 인버터 회로의 발진주파수를 높은 값에서 점차 저하시키도록 구성했으므로 전원 투입시 등의 회로동작이 불안정한 상태에 있어서도 인버터 회로를 확실히 구동시킬 수 있다. 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형실시 가능하다.

Claims

가열코일과 공진 커패시터를 포함하는 공진회로와 함께 주어지고, 상기 공진 커패시터가 가열되는 물체를 유도적으로 가열하는 고주파 전력을 생성하도록 가열코일과 공진하는 인버터 회로와, 인버터 전압의 위상을 검지하고 이러한 위상을 제 1 신호로서 나타내는 신호를 제공하기 위해 인버터 회로와 전기적으로 접속된 인버터 전압 위상검지 수단과, 커패시터 전압의 위상을 검지하고 이러한 위상을 제 2 신호로서 나타내는 신호를 제공하기 위해 인버터 회로와 전기적으로 접속된 커패시터 전압 위상검지 수단과, 상기 제 1 신호와 상기 제 2 신호를 받고, 제 1 신호와 제 2 신호 사이의 위상차를 나타내는 제 3 신호를 제공하도록 상기 제 1 신호의 위상을 제 2 신호의 위상과 비교하기 위해, 인버터 전압위상 검지수단과 커패시터 전압위상 검지수단 양쪽에 전기적으로접속된 위상차 비교수단과, 상기 제 1 신호와 제 2 신호의 위상차를 설정하기 위한 위상차 설정수단과, 상기 제 3 신호를 받기 위해 위상차 비교수단에 전기적으로 접속되고, 또한 위상차 설정수단을 통해 외부 인버터 제어수단을 받아 들이기 위해 상기 위상차 설정수단에 전기적으로 접속되어 제 4 신호를 생성하는 저역통과필터 수단과, 상기 제 4 신호를 받아들이고 제 4 신호에 기초하여 제 5 신호를 생성하기 위해 상기 저역통과 필터수단에 전기적으로 접속된 전압제어 발진기와, 상기 제 5 신호를 받아들이기 위해 전압제어 발진기에 전기적으로 접속된 구동수단으로 구성되고, 상기 전압제어 발진기가 또한 인버터회로에 전기적으로 접속되어 상기 제 5 신호가 상기 구동수단을 통하여 전압제어 발진기로부터 인버터회로에 공급되도록 하고 그에 의해 인버터 회로의 발진주파수가 제어된 발진기 수단에 의해 제어되고 상기 제 1 신호와 제 2 신호 사이의 위상차가 요구되는 값으로 유지되게 하는 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 고주파전력의 크기를 결정하기위해 요구되는 입력전류값을 설정하도록 상기 위상차 설정수단에 전기적으로 접속된 입력전류 설정수단과, 상기 요구되는 입력전류값에 기초하여 위상차 설정수단에 의해 설정된 위상차 값을 변경하기 위하여 상기 위상차 설정수단과 입력전류 설정수단에 전기적으로 접속된 제 1 위상차 변경수단으로 또한 구성되는 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 가열되는 물체의 재료를 검지하기 위해 상기 위상차 설정수단과 인버터회로 사이에서 전기적으로 접속된 재료정보 검지수단과 상기 재료에 기초하여 상기 위상차 설정수단에 의해 설정된 위상차 값을 변경하기 위해 상기 위상차 설정수단과 재료정보검지 수단에 전기적으로 접속된 제 2 위상차 변경 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 상기 위상차 설정수단에 의해 설정된 위상차 값을 제한하기 위해 상기 위상차 설정수단에 전기적으로 접속된 위상차 제한수단으로 구성되고, 여기서 공진회로가 유도성 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 주파수가 사전결정된 값보다 낮지 않도록 전압제어 발진기에 의해 결정된 주파수의 크기를 제한하기위해 전압제어 발진기에 전기적으로 접속된 주파수 제한수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 공진 커패시터를 흐르는 전류가 사전결정된 값을 넘지 않도록 전류의 크기를 제한하기 위한 위상차 설정수단과 인버터회로 사이에 전기적으로 접속된 전류제한 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자조리기.
제 1 항에 있어서, 상기 위상차 설정수단이 초기설정회로와 함께 주어지고, 이 회로가 전압제어 발진기의 작동초기에 인버터회로의 발진주파수를 순차적으로 줄이는 것을 특징으로 하는 전자조리기.