KR950006604B1 - 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로 - Google Patents

전자레인지의 스위칭 전원제어 회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전자레인지의 스위칭 전원제어 회로
제1도는 일반적인 전자레인지의 전원 스위칭 회로도.
제2a 내지 m는 제1도 각부의 파형도.
제3도는 본 발명 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로도.
제4a도 내지 c는 양극전류 검출과정을 보인 파형도.
제5a도 내지 e는 콜렉터전압 및 양극전류의 검출파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 인버터 101, 201 : 정류기
200 : 가열동작부 300 : 스위치 구동부
301 : 동기검출부 302 : 플립플롭
303 : 스위치 게이트 구동부 400 : 클럭발생부
401 : 기준클럭 발생기 402 : 제1분주기
403 : 제2분주기 500 : 온타임 카운트부
501 : 제1카운터 502 : 제2카운터
503 : 제3카운터 600 : 파워레벨 조절부
601 : 콜렉터전압 검출부 602 : 양극전류 검출부
603 : 파워레벨 조절기 700 : 펄스폭 조절부
701 : 50/60HZ 선택부 702 : 데이타 프리세트부
703 : 다운카운터.
본 발명은 전자레인지의 인버터 회로에서 회로정수에 “불균일”현상이 발생되는 것을 방지하는 기술에 관한 것으로, 특히 입력전압이 순시치에 대하여 스위치의 펄스폭을 조절하여 스위치의 내압을 낮추고, 마그네트론의 양극전류를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 전자레인지의 스위칭 전원 제어 회로에 관한 것이다.
제1도는 일반적인 전자레인지의 전원 스위칭 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력교류전원(1)을 전파정류한후, 스위칭 트랜지스터의 온, 오프동작으로 직렬공진회로를 동작시켜 고압 트랜스(2)의 1차 코일에 고주파 전류가 흐르게 하는 인버터(10)와, 상기 고압 트랜스(2)의 1차 코일과 반파배전압 정류회로를 게재시켜 마그네트론(6)을 구동시키는 가열동작부(70)와, 시스템을 총괄 제어하는 마이크로 컴퓨터(30)와, 상기 마이크로 컴퓨터(30)의 제어를 받아 상기 인버터(10)의 구동을 제어용 신호를 출력하는 인버터 제어부(40)과, 상기 인버터 제어부(40)의 출력신호(E)에 따라 상기 인버터(10)의 스위칭 트랜지스터(15)의 온, 오프를 제어하는 스위칭 구동부(50)와, 상기 상기 트랜스(2)의 2차코일(2a)을 통해 상기 인버터(10)의 상태 예컨대, 특정된 타이밍을 검출하여 그 검출신호를 상기 인버터 제어부(40)에 출력하는 타이밍부(60)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 기스템의 작용을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
전원이 투입되면 발진자(42)가 고유 진동수로 발진되어 발진부(41)에서 클럭신호가 생성되고, 이와 동시에 콘덴서(40)가 충전되기기 시작하여 그 충전 전압이 제2j도의 (차)에서와 같이 점차 상승되는데, 이의 레벨이 한계전압(점선으로 도시)에 도달될때까지 즉, 시간 t2까지는 낸드게이트(38)의 출력(E)은 논리치"1"을 유지하게 되고, 이에의해 스위칭 트랜지스터(15)는 오프상태를 유지한다.
한편, 전원이 투입되는 초기상태에서는 마이크로 컴퓨터(20)의 출력이 불균일하기 때문에 시프트 레지스터(31)의 출력(A) 및 노아게이트(33)의 출력(B)이 모두 불균일하다.
다만, 멀티바이브레이터(34)의 출력이 논리치"0"이기때문에 낸드게이트의 ()의 출력(F)이 논리치"1"이 되는데, 이 논리치"1"은 카운터(32)에 대한 동작 개시신호로 작용한다. 상기 카운터(32)는 단자(APE)의 입력 즉, 낸드게이트(35)의 출력(F)이 논리치"1"인 경우, 최대 카운트수(255)에서 단자(CD/ZD)로 1클럭 시간의 논리치"0"을 공급하게 된다.
상기 단자(CD/ZD)의 출력(G)이 처음 논리치"0"이 될때까지의 시간을 t1으로 하면 그 t1이 되기까지는 낸드게이트(37)의 출력(H)이 불균일하지만 시간 t1에서 출력(G)의 논리치가 “1”이되면 그 출력(H)은 논리치“0”을 유지한다. t1<t2이라면 t2가 된 직후에 출력(E)의 논리치는 “0”이 되지 않는다.
한편, 마이크로 컴푸터(20)는 최기화 될때까지 그 출력 데이타가 불균일하다. 이에따라 노아게이트(33)의 출력(A), (B)도 불균일하게 되지만 이러한 불균일 시간이 t2보다 먼저 종료되면 상기 스위칭 트랜지스터(15)가 온되지 않는다. 요컨대 낸드게이트(38)는 초기화 동작중에 상기 스위칭 트랜지스터(15)가 온되어 파괴된는 것을 방지하는 보호회로로서 작용한다.
상기 시간"t2"에 있어서, 마이크로 컴퓨터(20)가 설정 가열출력 데이타를 시프트 레지스터(31)에 출력하면, 그 시프트 레지스터(31)는 8비트의 출력(A)을 내보내어 그 출력(A)이 카운터(32)에 세트됨과 아울러, 노아게이트(33)에 공급되어 이 노아게이트(33)의 출력(B)이 논리치"1"에서"0"으로 변환된다.
상기 노아게이트(33)의 출력(B)의 논리치가"0"으로 되면 이로부터 소정시간동안 멀티바이브레이터(34)에서 논리치"1"이 출력되고, 이는 낸드게이트(35)의 일측 입력으로 공급되는데, 이때, 그 낸드게이트(35)의 타측 입력단자에 논리치"1"이 공급되므로 그 낸드게이트(35)의 출력(F)의 논리치는"0"이 된다.
그리고, 이때, 상기 카운터(32)의 출력(G)이 논리치"1"이기 때문에 낸드게이트(37)의 출력(H)은 논리치"1"이되고, 이때는 t2시간 이후이기 때문에 낸드게이트(38)의 일측 입력단자에 공급되는 신호(I)의 논리치도"1"되어 있어 낸드게이트(38)의 출력(E)의 논리치는"0"이 된다. 다만, 그때 그 낸드게이트(38)의 출력(E)의 논리치"0"에 의하여 상기 낸드게이트(35)의 출력(F)의 논리치가 “1”이 되어 곧 시간 t2에 이써서 논리치"1"이 된다. 요컨대 상기 낸드게이트(38)의 출력(E)의 논리치는 한 순간에만 “0”이 된다.
한편, 상기 카운터(32)는 출력(F)의 논리치가"0"이 되었을때부터 발진부(41)에서 출력되는 클럭신호에 따라 세트치를 카운트하여 그 카운트값이"0"이 될때 한 클럭시간동안 출력(G)을 논리치"0"으로 한다.
상기 카운터(32)의 출력(G)이 논리치"0"이 되는 것에 의하여 낸드게이트(38)의 출력(E)의 논리치가"1"이 되는데, 시간 t4에서 t5까지 출력(E)의 논리치은"0"이 되어 스위칭 구동부(50)의 출력부(Eb)의 논리치가"1"이 되므로 이에 의해 상기 스위칭 트랜지스터(15)가 온되며, 이때 그 트랜지스터(15)의 콜렉터 전류는 대략적으로 삼각파이다.
이후, 시간 t5에서 스위칭 트랜지스터(15)가 오프되는 순간 1차코일(2a)에 흐르던 전류에 의하여 콘덴서(14)가 충전되고, 이에 의하여 그 트랜지스터(15)의 콜렉터 전압(Vcc)이 상승된다.
상기 1차코일(2a)에 흐르는 전류가"0" 이 되면, 콘덴서(14)에 충전되었던 전압이 방전되면서 전압(Vcc)이 하강되기 시작하는데, 그 전압(Vcc)이 거의 “0”이 되는 타이밍이 2차코일(2a)을 통해 타이밍부(60)에서 검출되어 이때, 출력(C)의 논리치가"1"로 된다. 이에따라 상기 멀티바이브레이터(34)의 출력(D)이 일정시간 동안 논리치"1"로 된다.
이렇게 해서 t3에서 t6까지의 동작이 반복되면서 마그네트론(6)이 발진되어 조리가 진행된다.
그러나 이와 같은 종래의 시스템에 있어서는 설정된 출력에 대하여 아이지비티(IGBT)의 온 타임이 거의 일정하게 제어되므로 스위칭 트랜지스터의 콜렉터 전압 및 양극전류의 파형군이 입력 교류전압이 레벨에 따라 높은 부분에서는 높게, 낮은 부분에서는 낮게 제어된다. 이로인하여 출력을 높이고자 하는 경우, 스위치의 내압이 높게 설정되므로 그 놓은 내압을 견뎌내기 위해 고가의 스위치를 사용해야되는 어려움이 따르고, 더욱이 과도전압이 인가될때 스위치 양단의 전압이 스펙을 초과하게 되므로 이에 의해 스위치가 파손되는 문제점이 있다. 그리고, 이러한 스위칭 트랜지스터의 콜렉터 전압 파형군은 마스네트론의 주요 관리 포인트인 양극전류의 관리를 어렵게 하여 결과적으로 마그네트론의 조기 소손을 야기시키는게 되는 문제점으로 대두되었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 입력전압의 순시치에 따라 아이지비티의 온타임을 제어하여 100/120HZ동안 스위칭 트랜지스터의 콜렉터 전압 및 ibm이 일정 레벨로 유지되게 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력교류전원을 전파정류한후, 스위칭 트랜지스터의 온,오프동작으로 직렬공진회로를 동작시켜 고압 트랜스(T)에 고주파 전류가 흐르게 하는 인버터(100)와, 상기 고압 트랜스(T)를 통해 고주파 전류를 공급받고, 반파배전압 정류과정을 통해 마그네트론(MGT)을 구동시키는 가열동작부(200)와, 상기 인버터(100)에서 스위치(IGBT)인 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압의 공진구간(오프시간)중 하강에지를 검출하는 동기 검출부(301), 상기 동기검출부(301)의 제어를 받아 제3카운터(503)의 계수시간동안 스위칭 트랜지스터(Q1)를 온시키기 위한 제어신호를 출력하는 플립플롭(302), 그 플립플롭(302)의 출력신호의 제어를 받아 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온, 오프를 제어하는 스위치 게이트 구동부(33)로 구성된 스위치 게이트 구동부(300)와, 기준클럭 신호(fosc)를 생성하는 기준클럭 발생기(401), 그 기준클럭신호(fosc)를 1차분주하여 N1분주된 클럭신호(CLK1)를 출력하는 제1분주기(402), 제1분주기(402)의 출력신호(CLK1)를 다시 분주하여 N2분주된 클럭신호(CLK2)를 생성하는 제2분주기(403)로 구성된 클럭발생부(400)와, 파워 레벨에 해당하는 계수값을 갖는 제1카운터(501), 100/120HZ의 주기내에서 계수값을 증감하는 제2카운터(502), 상기 제2카운터(501)의 값을 “0”까지 감소시키며, 상기 플립플롭(302)을 통해 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온타임을 지시하는 제3카운터(503)로 구성된 온타임 카운트부(500)와, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압 (Vcc)의 레벨을 검출하는 콜렉터 전압 검출부(601), 마그네트론(MGT)의 애노드 전류를 검출하는 양극전류 검출부(602), 그 콜렉터 전압 검출부(601), 양극전류 검출부(602)의 출력을 공급받아 상기 제1카운터(501)에 상승/하강신호(D/U)를 출력함으로써 파워 레벨을 조절하는 파워레벨 조절기(603)로 구성된 파워레벨 조절부(600)와, 입력전원에 따라 50HZ 또는 60HZ를 선택하는 50/60HZ 선택부(701), 그 50/60HZ 선택부(701)의 출력신호에 따라 각각의 계수 초기값을 결정하는 데이타 프리세트부(702), 그 데이타 프리세트부(702)의 데이타를 계수하는 다운 카운터(703), 그 다운카운터(703)의 출력 계수에 따라 입력전원의 피크치까지는 하강신호(D)를 출력하고, 피크치부터 110/120HZ 한주기가 종료될때까지 상승신호(U)를 출력하는 노아게이트(NOR1)로 구성되어 100/120HZ 구간내에서 스위치의 온타임을 증감을 조절하기 위한 신호를 출력하는 펄스폭 조절부(700)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제4도 및 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
전원이 공급되면 50/60HZ 선택부(701)에서 출력되는 신호에 의하여 데이타 프로세트부(702)에서 해당 값이 프리세트되고, 기준클럭 발생기(401)에서 출력되는 기준 클럭신호(fosc)가 제1분주기(402)에서 N1 분주되어 온타임 카운트부(500)의 제1, 3카운터(501), (503)의 클럭신호(CLK1)로 공급됨과 아울러, 제2분주기(403)에 공급되어 N2분주된 다음, 제2카운터(502)의 클럭신호(CLK2)로 공급된다.
이에따라 상기 온타임 카운트부(500)에서 제1카운터(501)는 기 설정된 파워레벨(VR)에 해당되는 스위칭 트래지스터(Q1)의 온타임 카운트값을 유지하고 있다가 마그네트론(MGT)이 구동될때 고전압 트랜스(T)의 2차코일(Ld) 및 정류기(201)를 통해 양극전류 검출부(602)에서 검출된 양극전류(ibm) 및 콜렉터전압 검출부(601)에서 검출된 콜렉터 전압을 그 파워레벨(VR)과 비교하여 그에따라 상승신호(U), 하강신호(D)를 출력하게 되고, 이에 의해 제1카운터(501)가 소정의 계수값을 상승 또는 하강 카운트하게 된다.
제2카운터(52)는 입력전원 50/60HZ에 대하여 100/120HZ 구간내에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온 타임을 가변하기 위한 카운터로서 로드단자(LD)를 통해 제1카운터(501)로 부터 데이타를 로드한후, 상기 펄스폭 조절부(700)의 상승/하강신호(U/D)와 제2분주기(403)에서 입력되는 클럭신호(CLK2)에 의해 계수값을 상승 카운트하거나 하강 카운트하게 되는데 100/120HZ 전원의 1주기중 시작점부터 피크점까지는 계수값을 하강 카운트하고, 피크점부터 종점까지는 계수값을 상승카운트한다.
제3카운터(53)는 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 각 주기별 온타임을 제어함에 있어서, 1주기에 1회씩 상기 제2카운터(502)로부터 데이타를 로드하게 되는데, 이 로드되는 시점은 동기검출부(301)의 출력신호에 의하여 플립플롭(302)으로 부터 출력신호(Q)가 입력되는 시점이며, 이때, 스위치 게이트 구동부(303)로 부터 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 고전위(논리치"1")가 공급되어 그 트랜지스터(Q1)가 온 된다.
이때부터 상기 제3카운터(503)는 노아게이크(NOR1)로 부터 입력되는 하강신호(D)에 의해 다운 카운트를 시각하여 소정시간후, 계수값"0"을 출력하게 되고, 이에 의해 상기 플립플롭(302)이 리세트되며, 이때 그 플립플롭(302)의 출력신호에 의하여 스위치 게이트 구동부(303)로 부터 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 저전위가 공급되어 그 트랜지스터(Q1)가 오프되므로 1차코일(La)과 콘덴서(C2)에 의하여 공진전압(VCE)이 발생된다.
이 공진전압(VCE)은 저항(R1), (R2)에 의하여 분압되어 동기검출부(301)에 공급되는데, 이 분압된 공진 전압(VCE)이 제4b도에서와 같이 상승 및 하강되면서 기 설정된 상한 레벨(Over)을 통과하게 된다.
이때, 동기검출부(301)는 하강에지를 검출하여 상기 플립플롭(302)에 세트신호(S)를 출력하게 되며, 이에 의해 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되고, 제3카운터(503)가 인에이블된다.
한편, 펄스폭 조절부(700)에서, 데이타 프리세트부(702)에 50/60HZ에 따른 데이타가 설정되어 있고, 입력전원의 50/60HZ에 따라 50/60HZ 선택부(701)에서 출력되는 신호에 의하여 그 데이타 프로세트부(702)에서 해당 데이타가 선택되어지며, 다운카운터(703)는 100/120HZ 클럭신호(CLK3)에 의해 상기 데이타 프리세트부(702)의 데이타를 로드한후, 상기 제2분주기(403)에서 출력되는 클럭신호(CLK2)에 따라 다운카운트를 시작한다.
그리고, 상승/하강 검출용 노아게이트(NOR1)는 상기 다운카운트(703)에서 출력되는 비트값을 조합하여 전원 100/120HZ까지는 하강신호(D)를 제2카운트(502)에 출력하고, 피크치로부터 1주기가 종료되는 시점까지는 상승신호(U)을 제2카운터(502)에 출력한다.
상기 데이타 프로세스부(702)에 프리세트되는 데이타는 100/120HZ(10/8.7ms) 동안을 카운트할 수 있도록가 되도록 설정된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 입력전압의 순시치에 따라 스위칭 트랜지스터의 온 타임을 제어함으로써 100/120HZ 구간동안 스위칭 트랜지스터의 출력이 일정 레벨로 유지되어 스펙이 낮은 소자를 사용할 수 있는 잇점이 있고, 마그네트론의 양극전류 관리를 용이하게 함으로써 마그네트론의 수명이 연장되어 신뢰성 및 제품의 코스트를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 입력교류전원을 전파정류한후, 스위칭 트랜지스터의 온,오프동작으로 직렬공진회로를 동작시켜 고압트랜스(T)에 고주파 전류가 흐르게 하는 인버터(100)와, 상기 고압 트랜스(T)를 통해 고주파 전류를 공급받고, 반파배전압 정류과정을 통해 마그네트론(MGT)을 구동시키는 가열동작부(200)와, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터전압의 공진구간중 하강에지를 검출하여 그 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온, 오프를 제어하기위한 신호를 출력하는 스위칭 구동부(300)와, 기준클럭신호를 N1,N2분주하여 시스템 각부에 전달하는 클럭 발생부(400)와, 입력전원의 50/60HZ 및 파워 레벨에 따라 온타임을 카운트하여 사이 스위치 구동부(300)에 해당 제어신호를 출력하는 온타임 카운트부(500)와, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압(Vcc), 마그네트론(MGT)의 애노드 전류를 검출하여 상기 온타임 카운트부(500)에 상승/하강신호(U/D)를 출력하는 파워레벨 조절부(600)와, 100/120HZ 구간내에서 스위치의 온타임을 증감을 조절하기 위한 신호를 상기 온타임 카운트부(500)에 출력하는 펄스폭 조절부(700)로 구성한 것을 특징으로 하는 전자 레인지의 스위칭 전원제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 스위칭 게이트 구동부(300)는 상기 인버터(100)에서 스위치인(IGBT) 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압의 공진구간중 하강에지를 검출하는 동기검출부(301)와, 상기 동기검출부(301)의 제어를 받아 제3카운터(503)의 계수시간동안 스위칭 트랜지스터(Q1)을 온시키기 위한 제어신호를 출력하는 플립플롭(302)과, 그 플립플롭(302)의 출력신호의 제어를 받아 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온,오프를 제어하는 스위치 게이트 구동부(303)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로.
  3. 제1항에 있어서, 클럭발생부(400)는 기준클럭신호(fosc)를 생성하는 기준클럭 발생기(401)와, 그 기준클럭신호(fosc)를 1차분주하여 N1분주된 클럭신호(CLK1)를 출력하는 제1분주기(402)와, 상기 제1분주기(402)의 출력신호(CLK1)를 다시 분주하여 N2분주된 클럭신호(CLK2)를 생성하는 제2분주기(403)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로.
  4. 제1항에 있어서, 카운트부(500)는 파워 레벨에 해당하는 계수값을 갖는 제1카운터(501)와, 100/120HZ의 주기내에서 계수값을 증감하는 제2카운터(502)와, 상기 제2카운터(501)의 값을 "0"까지 감소시키며, 상기 플립플롭(302)을 통해 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온타임을 지시하는 제3카운터(503)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로.
  5. 제1항에 있어서, 파워레벨 조절부(600)는 스위칭 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압(Vcc)의 레벨을 검출하는 콜렉터 전압 검출부(601)와, 마그네트론(MGT)의 애노드 전류를 검출하는 양극전류 검출부(602)와, 그 콜렉터 전압 검출부(601), 양극전류 검출부(602)의 출력을 공급받아 상기 제1카운터(501)에 상승/하강신호(U/D)를 출력하는 파워레벨 조절기(603)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로.
  6. 제1항에 있어서, 펄스폭 조절부(700)는 입력전원에 따라 50HZ 또는 60HZ를 선택하는 50/60HZ 선택부(701)와, 그 50/60HZ 선택부(701)의 출력신호에 따라 각각의 계수 초기값을 결정하는 데이타 프리세트부(702)와, 그 데이타 프리세트부(702)의 데이타를 계수하는 다운 카운터(703)와, 그 다운카운터(703)의 출력 계수에 따라 입력전원의 피크치까지는 하강신호(D)를 출력하고, 피크치부터 100/120HZ 한주기가 종료될때까지는 상승신호(U)를 출력하는 노아게이트(NOR1)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 스위칭 전원제어 회로.
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