KR980013525A

KR980013525A - Method for driving a switching element of an induction heating cooker

Info

Publication number: KR980013525A
Application number: KR1019960028947A
Authority: KR
Inventors: 정윤철; 정용채
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1998-04-30
Also published as: KR100206793B1

Abstract

본 발명은 유도 가열 조리기의 스위칭소자 구동방법에 관한 것으로, 종래에는 스위칭소자를 70KHz로 구동시 여러가지 어려움이 있고, 스위칭소자인 MOS FET는 가격이 비싸고 현재 시스템에 적합한 고전압, 고전류 정격을 갖는 소자가 없는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 인버터의 스위칭소자는 약 35KHz로 구동함으로써 고주파 스위칭도 기존의 스위칭소자로 가능하도록 한다.The present invention relates to a method of driving a switching element of an induction heating cooker. In the past, there have been various difficulties in driving a switching element at 70 KHz, and a MOS FET as a switching element has a high voltage and a high current rating There is no problem. Therefore, in the present invention, the switching device of the inverter is driven at about 35 KHz, so that the high-frequency switching can be realized as a conventional switching device.

Description

Method for driving a switching element of an induction heating cooker

제1도는 종래 유도 가열 조리기의 회로 구성도.FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional induction heating cooker. FIG.

제2도는 제1도에서, 스위칭소자 구동 파형도.Figure 2 is a switching element drive waveform diagram in Figure 1;

제3도는 제1도에서, 스위칭소자의 공전전류 파형도.Fig. 3 is an idle current waveform of the switching element in Fig. 1; Fig.

제4도는 본 발명에 의한 스위칭소자 구동 파형도.FIG. 4 is a driving waveform diagram of a switching element according to the present invention. FIG.

제5도는 본 발명에 의한 스위칭소자 공진전류 파형도.FIG. 5 is a resonant current waveform of a switching element according to the present invention. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10 : 정류부 20 : 로우패스필터10: rectification part 20: low-pass filter

30 : 인버터 40 : 스위칭소자 구동부30: inverter 40: switching element driver

50 : 워킹코일 60 : 조리용기50: Working coil 60: Cooking container

S1,S2 : 스위칭소자 C : 공진콘댄서S1, S2: Switching element C: Resonant cone dancer

본 발명은 알루미늄을 가열하기 위한 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 특히 인버터 스위칭소자로는 약 35KHz로 스위칭시키고 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)에 의한 부하공진은 약 70HKz로 공진하도록하여 알루미늄과 같은 비자성 용기를 가열할 수 있도록 한 유도 가열 조리기의 스위칭소자 구동방법에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to an induction heating cooker for heating aluminum. In particular, the inverter switching device is switched to about 35 KHz and the load resonance by the working coil (L) and the resonant capacitor (C) resonates at about 70 HKz, To a method of driving a switching device of an induction heating cooker capable of heating the same non-magnetic container.

종래 유도 가열 조리기의 가열장치 회로구성은, 제1도에 도시된 바와같이, 입력되는 교류전원(AC)을 정류하고 이 정류한 직류전압을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)의 출력에 대하여 필터링하여 필요없는 부분을 제거하는 로우패스필터(20)와, 입력되는 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 워킹코일에 공진전압을 제공하는 인버터(30)와, 상기 인버터(30)의 공진전압에 의해 발생하는 자자에 의한 전기 유도효과로 가열되어질 조리용기(60)에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 워킹코일(50)와, 상기 인버터(30)에 소정의 주파수를 발생하기 위한 스위칭 제어신호를 발생하는 스위칭소자 구동부(40)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the heating circuit of the conventional induction heating cooker has a rectifying section 10 for rectifying an input AC power and outputting the rectified DC voltage, A low pass filter (20) for filtering an output to remove unnecessary portions, an inverter (30) for switching in accordance with an input switching control signal to provide a resonance voltage to the working coil, A working coil 50 for inducing an eddy current to be heated in the cooking vessel 60 to be heated by an electric induction effect caused by a magnetic flux generated by the magnetic flux generated by the magnetic flux generated by the magnet 30, And a switching element driving unit 40 which generates a driving voltage.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional technique configured as described above will be described.

알류미늄과 같은 비자성 용기를 가열하기 위한 유도 가열 조리기에 있어서, 알루미늄 부하의 특성을 보면 표피효과(Skin depth Fffect)는In an induction heating cooker for heating a non-magnetic container such as aluminum, the characteristics of the aluminum load show a skin depth effect, The

저항 Rs은The resistor Rs

(2)가 된다. 그리고 부하에 파워(P)특성을 보면 (2). And if you look at the power (P) characteristic of the load

여기서, μ_r: 비투자율 e : 저항율 f : 주파수Where: _r : specific permeability e: resistivity f: frequency

N : 턴 수 i : 코일의 전류 P : 파워N: Number of turns i: Coil current P: Power

알루미늄 부하를 가열하기 위한 파워 특성은 식(3)과 같은 식이 성립된다. 즉, 알루미늄 부하를 가열시키기 위해서는 제1도에서와 같은 인버터에 적용해서 유도 가열시키는데, 알루미늄 부하의 비투자율이 워낙 작기 때문에 인버터에 적용시킬 때 주파수를 상승시켜야 알루미눔 용기가 가열된다.The power characteristic for heating the aluminum load is established by the equation (3). That is, in order to heat the aluminum load, the induction heating is applied to the inverter as shown in FIG. 1, and since the specific permeability of the aluminum load is very small, the frequency is raised when the inverter is applied to the inverter.

즉, 알루미늄이나 스텐레스 304계열로 된 비자성체 용기를 가열하기 위하여 먼저 220V의 교류전원이 입력되면 이를 정류부(10)에서 입력받아 다이오드를 이용하여 정류하고, 이 정류하여 얻어진 직류전압을 로우패스필터(20)로 제공한다.That is, in order to heat a non-magnetic material container made of aluminum or stainless steel, when 220 V AC power is inputted, the AC power is inputted from the rectifying part 10 and rectified by using a diode, and the DC voltage obtained by rectification is inputted to a low- 20).

이에 로우패스필터(20)는 정류부(10)로부터 제공되는 직류전압에 대하여 인덕턴스(L1)과 콘덴서(C1)를 통해 로우패스필터링을 행하여 교류전원을 통하여 입력되는 노이즈를 제거한 전압을 인버터(30)로 출력한다.The low pass filter 20 performs low pass filtering on the DC voltage supplied from the rectifying unit 10 through the inductance L1 and the capacitor C1 and supplies the voltage obtained by removing the noise inputted through the AC power supply to the inverter 30, .

그러면, 상기 인버터(30)는 스위칭 구동부(40)로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 의해 스위칭소자(S1) 또는 (S2)를 제2도의 (가)(나)에서와 같이 교번동작으로 동작시키면 상기 로우패스필터(20)로부터 제공되는 직류전압에 의해 워킹코일(L) 및 공진 콘덴서(C)간에 공진을 일으키고, 이 공진전류는 스위칭소자(S1)과 (S2)에 교번하여 흐르는데 이때 상기 스위칭소자(S1)의 공진전류 파형과 스위칭소자(S2)의 공전전류 파형은 제3도에 도시한 바와같이 나타난다.Then, when the inverter 30 operates the switching element S1 or S2 according to the switching control signal provided from the switching driver 40 in the alternate operation as in (B) of FIG. 2, Resonance occurs between the working coil L and the resonance capacitor C due to the DC voltage supplied from the pass filter 20. The resonance current alternately flows through the switching elements S1 and S2, S1 and the idle current waveform of the switching element S2 appear as shown in FIG.

그러면, 스위치소자의 주파수는 약 70KHz정도가 된다.Then, the frequency of the switch element becomes about 70 KHz.

따라서, 알루미늄과 같은 스텐레스 304계열로 된 조리용기(60)가 가열되어 지고, 그 조링용기(60)내의 음식물이 가열된다.Therefore, the cooking vessel 60 made of stainless steel series such as aluminum is heated, and the food in the vessel 60 is heated.

그러나, 상기에서와 같은 기술에 있어서, 스위칭소자를 70HKz로 구동시 여러가지 어려움이 있고, 스위칭소자인 MOS FET는 가격이 비싸고 현재 시스템에 적합한 고전압, 고전류 정격을 갖는 소자가 없는 문제점이 있다.However, in the above technique, there are various difficulties in driving the switching element with 70HKz, and the MOS FET, which is a switching element, is expensive and there is no device having high voltage and high current rating suitable for the current system.

따라서, 상기에서와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 스위칭소자 구동부에서는 주파수 35HKz를 구현하면서 실제로는 인버터에 적용된 LC공진을 70HKz로 구동할 수 있도록 한 유도 가열 조리기의 스위칭소자 구동방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention to solve the above problem is to provide a method of driving a switching element of an induction heating cooker, which realizes a frequency of 35HKz in a switching device driving unit and actually drives LC resonance applied to an inverter at 70HKz. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 유도 가열 조리기의 스위칭소자 구동방법은, 35HKz의 25%의 온(ON)듀티를 갖는 스위칭 제어신호를 스위치(S1)에 인가하여 가열수단이 발열하도록 하는 제1과정과;상기 제1과정에서 스위치(S1)를 오프시켜 일정한 데드 타임(Dead time)을 갖도록 하는 제2과정과; 상기 제2과정에서 데드타임이 경과하면 나머지 75%의 온(on) 듀티를 갖는 스위칭 제어신호를 스위칭소자(s2)에 인가하여 가열수단이 발열하도록 하는 제3과정을 반복하여 구동하도록 한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for driving a switching device in an induction heating cooker, comprising: a first step of applying a switching control signal having an ON duty of 25% A second step of turning off the switch S1 in the first step so as to have a constant dead time; When the dead time elapses in the second process, the switching control signal having the remaining on duty of 75% is applied to the switching device s2 so that the heating means generates heat, and the third process is repeatedly performed.

상기의 각 과정을 수행하기 위한 본 발명의 회로구성은 제1도에 도시한 구성과 동일하다.The circuit configuration of the present invention for performing each of the above processes is the same as that shown in FIG.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation and effect of the present invention will be described in detail as follows.

먼저 220v의 교류전원이 입력되면 이를 정류부(10)에서 입력받아 다이오드를 이용하여 정류하고, 이 정류하여 얻어진 직류전압을 로우패스필터(20)로 제공한다.First, when a 220 V AC power source is input, the rectified voltage is rectified by a rectifier 10 using a diode, and the rectified DC voltage is supplied to the low-pass filter 20.

이에 로우패스필터(20)는 정류부(10)로부터 제공되는 직류전압에 대하여 인덕턴스(L1)와 콘덴서(C1)를 통해 로우패스필터링을 행하여 교류전원을 통하여 입력되는 노이즈를 제거한 전압을 인버터(30)로 출력한다.The low pass filter 20 performs low pass filtering on the DC voltage supplied from the rectifying unit 10 through the inductance L1 and the capacitor C1 to remove the noise from the AC power supply, .

그러면, 상기 인버터(30)는 스위칭 구동부(40)로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 의해 스위칭소자(S1) 또는 (S2)를 스위칭시키는데, 본 발명에서는 제2도에 도시한 35KHz의 25%의 온(ON) 듀티(duty)를 갖는 스위칭신호 즉, 제4도의 (가)에서와 같은 스위칭 제어신호를 스위칭소자(S1)에 인가한다.The inverter 30 switches the switching element S1 or S2 according to a switching control signal provided from the switching driver 40. In the present invention, ON) duty, that is, a switching control signal as in (A) of FIG. 4, to the switching element S1.

이렇게하여 워킹코일(L) 및 공진 콘덴서(C)간에 공진을 일으키고, 이 공진전류는 스위칭소자(S1)에 흐르는데, 이때 흐르는 스위칭소자(S1)의 공진전류파형은 제5도의 (가)에 도시한 바와같다.In this way, resonance occurs between the working coil L and the resonant capacitor C and the resonant current flows to the switching element S1. The resonant current waveform of the switching element S1 flowing at this time is shown in Fig. As shown above.

그런다음, 상기 스위칭소자(S1)에 25%의 온(ON)의 듀티를 가하여 온한 뒤 오프시켜 일정한 테드 타임(Dead time : T_D)을 갖도록 한다.Then, the switching element S1 is applied with a duty of 25% ON, and then turned OFF to have a constant dead time T _D.

데드 타임(T_D)이 경과하면 35KHz의 100%의 온(ON) 듀티 중 나머지 75%의 온(ON) 듀티를 스위칭소자(S2)에 인가하여 워킹코일(L)과 공진 콘덴서(C)간에 공진을 일으키고, 이때 공진전류는 스위칭소자(S2)에 흐르는데 상기 스위칭소자(S2)의 공진전류 파형은 제5도의 (나)에 도시한 바와같다.When the dead time T _D elapses, the ON duty of the remaining 75% of the ON duty of 100% at 35 KHz is applied to the switching device S 2 so as to be between the working coil L and the resonance capacitor C Resonance occurs. At this time, the resonance current flows in the switching element S2, and the resonance current waveform of the switching element S2 is as shown in Fig. 5 (b).

상기에서와 같이 스위칭소자(S1)에는 35KHz의 25%의 온(ON) 듀티를 가하고 나머지 75%의 온(ON) 듀티를 스위칭소자(S2)에 인가하여 됨으로써 약 2싸이클의 공진을 일으킴으로써 워킹코일(L)과 공진 콘덴서(C)에 의한 공진은 약 70KHz로 구동된다.As described above, the ON duty of 25% of 35 KHz is applied to the switching element S1 and the ON duty of the remaining 75% is applied to the switching element S2, thereby causing resonance of about two cycles, Resonance by the coil L and the resonant capacitor C is driven at about 70 KHz.

따라서, 알루미늄과 같은 비자성 용기(60)를 가열하고, 상기 비자성 용기(60)가 가열됨에 따라 그 안의 음식물이 가열된다.Accordingly, the nonmagnetic container 60 such as aluminum is heated, and the food therein is heated as the nonmagnetic container 60 is heated.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 인버터의 스위칭소자는 약 35KHz로 스위칭하면서 LC부하공진은 약 70KHz로 구동함으로써 고주파 스위칭도 기존의 스위칭소자로 가능하도록 한 효과가 있다.As described above in detail, according to the present invention, the switching element of the inverter is switched to about 35 KHz while the LC load resonance is driven to about 70 KHz, so that the high frequency switching can be realized as a conventional switching element.

Claims

A first step of applying a switching control signal having an on duty of 20 to 30% at the time of heating the magnetic vessel to the switch S1 so that the heating means generates heat; A second step of turning off the switch S1 by 80 to 70% in the first step so as to have a constant dead time; When the dead time elapses after the first process, the switching control signal having the duty of the remaining 80% to 70% is applied to the switching device S2, and the remaining 20% to 30% of the switching control signal is turned off, Wherein the switching device (S1) and the switching device (S2) are alternately driven by driving a signal for driving the switching device (S1) and the switching device (S2).

The method of claim 1, wherein the frequency of the magnetic vessel is 35 KHz.

※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.