WO2025211564A1 - 두 개의 스위치로 복수의 가열코일을 구동하는 유도가열장치 - Google Patents

두 개의 스위치로 복수의 가열코일을 구동하는 유도가열장치

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WO2025211564A1
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switch
resonant capacitor
heating device
induction heating
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최용호
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H05B2213/03—Heating plates made out of a matrix of heating elements that can define heating areas adapted to cookware randomly placed on the heating plate

Definitions

  • One embodiment of the present disclosure relates to an induction cooking device having inner and outer heating coils, wherein the inner and outer heating coils are driven by a single inverter having two switches.
  • An induction range is a cooking heating appliance that uses the principle of induction heating, and is commonly called induction, induction cooking equipment, or induction heating equipment. Compared to gas ranges, induction ranges do not consume oxygen and do not emit waste gases, which can reduce indoor air pollution and indoor temperature increases. In addition, induction ranges use an indirect method of inducing heat to the heated object itself, so they are highly energy efficient and stable. In addition, since heat is generated from the heated object itself and the contact surface is not heated, there is a low risk of burns, and the demand for induction ranges has been continuously increasing recently.
  • An induction range may include one or more burners.
  • the burners may heat a cooking vessel placed on the burner by means of an inner heating coil and an outer heating coil.
  • the induction heating device may include a first resonant capacitor connected to a first side of the first switch and connected to a first end of the second heating coil.
  • An induction heating device may include a second resonant capacitor connected to a second side of a first switch and a first side of a second switch and connected to a second end of a second heating coil and a first end of the first heating coil.
  • An induction heating device may include a processor that controls the first switch and the second switch to be alternately turned on and off so that a magnetic field is induced in the first heating coil and the second heating coil, wherein the second side of the second switch is connected to the second end of the first heating coil.
  • FIG. 1 is a drawing for explaining an induction heating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates an induction heating device including a rectangular cooking area according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a drawing showing a circular furnace including an inner heating coil and an outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing a cooking vessel placed on a burner driven by a plurality of heating coils according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4b is a cross-sectional view showing a cooking vessel placed on a burner driven by a plurality of heating coils according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an inverter circuit diagram of an induction heating device for operating a plurality of heating coils according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a circuit diagram for driving multiple heating coils with two switches according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a graph showing current and gate waveforms when operating an induction heating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9a is a circuit diagram showing a current flow in one section according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9c is a circuit diagram showing current flow in three sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9d is a circuit diagram showing current flow in four sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9e is a circuit diagram showing current flow in five sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9f is a circuit diagram showing current flow in six sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a drawing showing a case where the size of a cooking vessel placed on a burner changes according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11a is a waveform diagram of a current flowing in a heating coil according to a change in inductance of the outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11b is a waveform diagram of a current flowing in a heating coil according to a change in inductance of the outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a graph showing the voltage gain by frequency according to the change in inductance of a heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 13 is an equivalent circuit of an inverter and a resonant circuit according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14a is a circuit diagram for driving a plurality of heating coils with switches added to the outer heating coil path according to one embodiment of the present disclosure.
  • Figure 15 is a block diagram of an induction heating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • the expression “at least one of a, b or c” may refer to “a”, “b”, “c”, “a and b”, “a and c”, “b and c”, “all of a, b and c”, or variations thereof.
  • An induction heating device may have a burner, and when heating a cooking vessel using multiple heating coils contained within the burner, an inverter is required to drive the multiple heating coils.
  • an inverter When driving multiple heating coils, using a single inverter with two switches can reduce costs and component losses compared to an inverter with four switches.
  • the current flowing to the outer heating coils must be automatically controlled even when the cooking vessel does not cover the outer heating coils.
  • an induction heating device (2000) may include a plurality of burners (201, 202, 203). Since the plurality of burners (201, 202, 203) in FIG. 1 have a circular shape, they may be referred to as a first burner (201), a second burner (202), and a third burner (203), respectively, and the first burner (201) may also be simply referred to as a burner (201).
  • the induction heating device (2000) may be expressed as an induction cooking device, an induction heating device, or simply a heating device. Not all of the components illustrated in FIG. 1 are essential components.
  • the induction heating device (2000) may be implemented with more components than the illustrated components, or may be implemented with fewer components.
  • the cooking vessel (101) may be a device for heating the contents inside the cooking vessel (101).
  • the contents inside the cooking vessel (101) may be liquids such as water, tea, coffee, soup, juice, wine, oil, etc., or solids such as butter, meat, vegetables, bread, rice, etc., but are not limited thereto.
  • the cooking vessel (101) can wirelessly receive power from the induction heating device (2000) through electromagnetic induction. Therefore, the cooking vessel (101) according to one embodiment of the present disclosure may not include a power cord connected to a power outlet.
  • the type of cooking vessel (101) that wirelessly receives power from the induction heating device (2000) may vary.
  • the cooking vessel (101) may be a general induction heating (IH) vessel (hereinafter, IH vessel) containing a magnetic material.
  • IH vessel general induction heating
  • the cooking vessel (101) may have a magnetic field induced in the vessel (IH metal) itself.
  • the cooking vessel (101) may be a general IH vessel such as a pot, a frying pan, or a steamer.
  • the cooking vessel (101) may include a cooker device.
  • the cooker device may be a device into which a general IH vessel may be inserted or removed.
  • the cooker device may be a device capable of automatically cooking contents according to a recipe.
  • the cooker device may be referred to as a pot, a rice cooker, or a steamer depending on its intended use.
  • the cooker device may be referred to as a rice cooker.
  • the cooker device may be defined as a smart pot (or smart pot).
  • the long-range communication unit may be used to communicate with a server device.
  • the telecommunications unit may include the Internet, a computer network (e.g., a LAN or WAN), and a mobile communication unit.
  • the mobile communication unit may include, but is not limited to, a 3G module, a 4G module, a 5G module, an LTE module, an NB-IoT module, an LTE-M module, and the like.
  • the cooking vessel (101) can transmit information to a server device (not shown) via the induction heating device (2000).
  • the cooking vessel (101) can transmit information obtained from the cooking vessel (101) (e.g., temperature information of the contents, etc.) to the induction heating device (2000) via short-range wireless communication (e.g., Bluetooth, BLE, etc.).
  • the induction heating device (2000) can transmit the information obtained from the cooking vessel (101) to the server device by connecting to the server device using a WLAN (Wi-Fi) communication unit or a long-distance communication unit (e.g., the Internet).
  • WLAN Wi-Fi
  • the server device can provide the information obtained from the cooking vessel (101) received from the induction heating device (2000) to a user via a mobile terminal (not shown) connected to the server device.
  • the induction heating device (2000) may directly transmit information obtained from the cooking vessel (101) to the user's mobile terminal through D2D (device to device) communication (e.g., WFD (Wi-Fi Direct) communication or BLE communication).
  • D2D device to device
  • WFD Wi-Fi Direct
  • the cooking vessel (101) may directly transmit information of the cooking vessel (101) (e.g., temperature information of the contents, etc.) to a server device via a communication interface (e.g., WLAN (Wi-Fi) communication unit).
  • a communication interface e.g., WLAN (Wi-Fi) communication unit.
  • the cooking vessel (101) may directly transmit information obtained from the cooking vessel (101) (e.g., temperature information of the contents, etc.) to a user's mobile terminal via short-range wireless communication (e.g., Bluetooth, BLE, etc.) or D2D (device to device) communication (e.g., WFD (Wi-Fi Direct) communication).
  • short-range wireless communication e.g., Bluetooth, BLE, etc.
  • D2D (device to device) communication e.g., WFD (Wi-Fi Direct) communication.
  • An induction heating device (2000) may be a device that wirelessly transmits power to a heated object (e.g., a cooking vessel (101)) positioned on a top plate of the induction heating device (2000) using electromagnetic induction.
  • the induction heating device (2000) may include a heating coil (working coil) that generates a magnetic field for inductively heating the cooking vessel (101).
  • the heating coil may also be referred to as a working coil.
  • the induction heating device (2000) may include a plurality of heating coils.
  • the induction heating device (2000) may include a plurality of heating coils corresponding to each of the plurality of cooking zones.
  • the induction heating device (2000) may include a high-power cooking zone in which a first heating coil is provided on the inside and a second heating coil is provided on the outside.
  • the high-power cooking zone may include two or more heating coils.
  • the top plate of the induction heating device (2000) may be made of reinforced glass, such as ceramic glass, to prevent it from being easily damaged.
  • a guide mark may be provided on the top plate of the induction heating device (2000) to guide the cooking zone where the cooking vessel (101) should be positioned.
  • An induction heating device (2000) can detect that a cooking vessel (101) including a magnetic material is placed on the top plate.
  • the induction heating device (2000) can detect that the cooking vessel (101) is positioned on the top plate of the induction heating device (2000) based on a change in the current value (inductance) of a heating coil due to the approach of the cooking vessel (101). In this way, the induction heating device (2000) can detect whether the size of the cooking vessel (101) is such that it covers only the inner heating coil or also the outer heating coil.
  • the induction heating device (2000) may include a communication interface for communicating with an external device.
  • the induction heating device (2000) may communicate with a cooking vessel (101) or a server device through the communication interface.
  • the communication interface may include a short-range communication unit (e.g., an NFC communication unit, a Bluetooth communication unit, a BLE communication unit, etc.), a mobile communication unit, etc.
  • the induction heating device (2000) can detect a cooking vessel (101) positioned on the top plate through a communication interface.
  • the induction heating device (2000) can detect the cooking vessel (101) by receiving a packet transmitted from the cooking vessel (101) positioned on the top plate using short-range wireless communication (e.g., BLE mesh network, Bluetooth).
  • short-range wireless communication e.g., BLE mesh network, Bluetooth
  • the induction heating device (2000) can display information related to the cooking vessel (101) through a user interface. For example, when the cooking vessel (101) is detected, the induction heating device (2000) can display identification information of the cooking vessel (101) and location information of the cooking vessel (101) on a display (2411) included in the user interface.
  • the induction heating device (2000) can provide the user with identification information of the cooking vessel (101) (e.g., a pot) and location information of the cooking vessel (101) (e.g., located on the right burner) on a display (2411) as an output interface.
  • identification information of the cooking vessel (101) e.g., a pot
  • location information of the cooking vessel (101) e.g., located on the right burner
  • FIG. 2 illustrates an induction heating device including a rectangular cooking area according to one embodiment of the present disclosure.
  • an induction heating device (2000) may include a circular first burner (201) operated by a heating coil wound in a circular shape and a square second burner (204) operated by a plurality of heating coils having a square or near-square shape.
  • the square of the second burner (204) may be rectangular, and the plurality of heating coils on the bottom of the square second burner (204) may include a plurality of rectangular or elongated oval heating coils.
  • FIG. 3 is a drawing showing a circular furnace including an inner heating coil and an outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • the burner (201) of the induction heating device (2000) may be a high-power cooking area in which a first heating coil (2121) is provided as an inner heating coil and a second heating coil (2122) is provided as an outer heating coil. If the burner (201) is provided with a separate first heating coil (2121) on the inner side and a second heating coil (2122) on the outer side, the induction heating device (2000) can adjust the heating coil that operates according to the size of the cooking vessel (101). For example, if the cooking vessel (101) placed on the burner (201) is a cooking vessel (101) with a small diameter that does not cover the area where the second heating coil (2122) is placed, the induction heating device (2000) can operate only the first heating coil (2121) on the inside without operating the second heating coil (2122) on the outside.
  • the induction heating device (2000) can operate not only the first heating coil (2121) on the inside but also the second heating coil (2122) on the outside to increase the heating output.
  • the cooking vessel (101) is large, if both the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) operate, almost the entire area of the bottom of the cooking vessel (101) can be evenly heated and the cooking speed can be increased.
  • an induction heating device (2000) includes a method in which the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) are controlled without using a plurality of inverters and without blocking the output by a separate electronic switch or the like.
  • the crater (201) may include three or more heating coils (e.g., an inner heating coil, a middle heating coil, and an outer heating coil) to further subdivide the high-power stage.
  • three or more heating coils e.g., an inner heating coil, a middle heating coil, and an outer heating coil
  • the cooking vessel (101) may include a magnetic material (e.g., an IH metal) in which a magnetic field can be induced.
  • the cooking vessel (101) may be inductively heated by an induction heating device (2000) and may be a container of various shapes including a magnetic material.
  • Induction heating (IH) is a method of heating an IH metal using an electromagnetic induction phenomenon. For example, when an alternating current is supplied to a heating coil (2120) of an induction heating device (2000), a magnetic field that varies over time is induced in the heating coil (2120). The magnetic field generated by the heating coil (2120) passes through the bottom of the cooking vessel (101).
  • an eddy current which is a current that rotates around the magnetic field, is generated in the IH metal.
  • This phenomenon of electric current being induced by a magnetic field that changes over time is called electromagnetic induction.
  • heat is generated at the bottom of the cooking vessel (101) due to eddy current and the resistance of the IH metal (e.g., iron). The contents of the cooking vessel (101) can be heated by the heat generated at this time.
  • FIG. 4b is a cross-sectional view showing a cooking vessel placed on a burner driven by a plurality of heating coils according to one embodiment of the present disclosure.
  • the cooking vessel (101) is sufficiently large in size to cover the second heating coil (2122) positioned outside the burner. Therefore, when the cooking vessel (101) is large in size, not only the first heating coil (2121) on the inside but also the second heating coil (2122) needs to be operated.
  • FIG. 5 is an inverter circuit diagram of an induction heating device for operating a plurality of heating coils according to one embodiment of the present disclosure.
  • the input power source (2211) is an AC power source, and the AC voltage of the AC power source is rectified by a rectifier circuit (2112) through an EMI (Electro Magnetic Interference) filter (2111).
  • the rectifier circuit (2112) is a device for converting the AC voltage into a DC voltage, and a diode may be used, but a thyristor or other type of switching device may also be used.
  • the full-wave rectified voltage can be established across the link capacitors (2117_1, 2117_2).
  • Fig. 5 two resonant circuits are illustrated assuming that there are two heating coils, a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122). If three heating coils are required for the crater, additional resonant circuits can be added.
  • the rectified voltage established across the link capacitor C1 (2117_1) resonates between the first heating coil (2121) and the resonant capacitor 1 (2114_1) and the resonant capacitor 2 (2114_2) by the switching operation of the two switch elements, the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2).
  • the resonance generates a magnetic field in the first heating coil (2121).
  • the magnetic field generated in the first heating coil (2121) generates an eddy current in the IH cooking container placed on the top of the first heating coil (2121), and the contents of the cooking container are heated by the eddy current.
  • CT1 (2115_1) is a current sensing unit for detecting the current flowing in the first heating coil (2121).
  • the first heating coil (2121) may be an inner heating coil having a circular shape.
  • a first inverter (2113a) including a first switch (2113_1) and a second switch (2113_2) and a second inverter (2113b) including a third switch (2113_3) and a fourth switch (2113_4) are required to drive a first heating coil (2121) inside the crater and a second heating coil (2122) outside the crater. Accordingly, a total of four switches - a first switch (2113_1), a second switch (2113_2), a third switch (2113_3), and a fourth switch (2113_4) - are required.
  • the link capacitor's capacitance is typically sufficient to avoid power factor problems, as a large capacitance can cause the rectified voltage to become DC voltage, leading to power factor correction issues.
  • the link capacitor's capacitance is sufficient to prevent the inverter's input voltage from dropping completely to zero. Therefore, link capacitors typically have capacitances of 2 to 3 uF.
  • Fig. 6 two resonance circuits are illustrated assuming that there are two heating coils, a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122), but if three heating coils are required for the crater, a resonance circuit can be added.
  • the rectified voltage applied to the link capacitor C1 (2117_1) is used for resonance between the second heating coil (2122) and the first resonance capacitor (2114a) by the switching operation of the two switch elements, the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2).
  • the resonance causes a magnetic field to be generated in the second heating coil (2122).
  • the magnetic field generated in the second heating coil (2122) generates an eddy current in the IH cooking vessel (101) placed on the top of the second heating coil (2122), thereby heating the contents of the cooking vessel.
  • the second heating coil (2122) may be an outer heating coil in a circular burner.
  • the rectified voltage applied to the link capacitor (2117_1) is used for resonance between the first heating coil (2121) and the second resonance capacitor (2114b) by the switching operation of the two switch elements, the third switch (2113_3) and the fourth switch (2113_4).
  • a magnetic field is generated in the first heating coil (2121) due to the resonance.
  • the magnetic field generated in the first heating coil (2121) generates an eddy current in the cooking container (101) placed on the top of the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, thereby heating the contents of the cooking container.
  • an inverter (2113c) including a first switch (2113_1), a second switch (2113_2), a third switch (2113_3), and a fourth switch (2113_4) is required to drive the first heating coil (2121) inside the crater and the second heating coil (2122) outside the crater. Accordingly, the inverter (2113c) of FIG. 6 also requires a total of four switches, similar to that of FIG. 5 - the first switch (2113_1), the second switch (2113_2), the third switch (2113_3), and the fourth switch (2113_4).
  • FIG. 7 is a circuit diagram for driving multiple heating coils with two switches according to one embodiment of the present disclosure.
  • a case is illustrated where there are two heating coils in one crater, a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122).
  • the rectified voltage established at both ends of the link capacitor (2117) induces a magnetic field in the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) by the switching operation of the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2).
  • a switch for blocking the operation of the second heating coil (2122) so that the second heating coil (2122) is not driven separately to drive only the first heating coil (2121) is not required.
  • the first heating coil (2121) resonates with the second resonance capacitor (2114b), and the second heating coil (2122) resonates with the first resonance capacitor (2114a).
  • a magnetic field is generated in the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) by resonance.
  • a single inverter including a first switch (2113_1) and a second switch (2113_2) can drive two coils, a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122), so that the cost of the switch element can be reduced compared to the inverter according to FIG. 5 or FIG. 6.
  • a separate switch for blocking the driving of the second heating coil (2122) is not required.
  • the inverter and resonant circuit includes an inverter (2113d) connected in parallel with a link capacitor (2117).
  • the inverter (2113d) includes a first switch (2113_1) and a second switch (2113_2) connected in series with each other.
  • the first resonant capacitor (2114a) is connected to a first side, which is a drain of the first switch (2113_1), and is connected to a first terminal of the second heating coil (2112).
  • the second side which is the source of the second switch (2113_2), is connected to the second terminal of the first heating coil (2122).
  • a processor (not shown) of an induction heating device (2000) can control a switching operation in which a first switch (2113_1) and a second switch (2113_2) are alternately turned on and off so that a magnetic field is induced in the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122).
  • the induction heating device (2000) may also include a separate driving processor for operating the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2).
  • an input current is supplied from a link capacitor (2117) to an inverter (2113d) during the entire cycle of the input voltage (2211), so that the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2) are alternately turned on and off during the entire cycle of the input voltage (2211), and a magnetic field can be induced in the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122).
  • the peak value of the input current during the first half cycle and the peak value of the input current during the second half cycle can be changed by adjusting the inductance of the first heating coil (2121) and the capacitance of the second resonant capacitor (2114b) and the inductance of the second heating coil (2122) and the capacitance of the first resonant capacitor (2114a).
  • FIG. 8 is a graph showing current and gate waveforms when operating an induction heating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • 810 is a graph showing the current and gate waveform for each operating section, and 820 shows the current and gate input corresponding to the 810 graph.
  • I_In represents the input current flowing from the link capacitor (2117) to the inverter (2113d). As can be seen in 810, I_In flows throughout the entire cycle. I_in_coil represents the current flowing in the first heating coil (2121), which is the inner heating coil of the crater, and the positive direction of the current is as shown in 820. If we check the waveform of I_in_coil in 810, we can see that the current that causes resonance with C_in, which is the second resonance capacitor (2114b), flows throughout the entire cycle. I_out_coil represents the current flowing in the second heating coil (2122), which is the outer heating coil of the crater, and the positive direction of the current is as shown in 820.
  • Gate_H is the gate waveform applied to the gate of the first switch (2113_1).
  • Gate_L is the gate waveform applied to the gate of the second switch (2113_2).
  • 810 it can be divided into 1 section (t 0 -t 1 ), 2 sections (t 1 -t 2 ), 3 sections (t 2 -t 3 ), 4 sections (t 3 -t 4 ), 5 sections (t 4 -t 5 ), and 6 sections (t 5 -t 6 ) depending on the gate waveform and input current.
  • FIG. 9a is a circuit diagram showing a current flow in one section according to one embodiment of the present disclosure.
  • Section 1 (t 0 -t 1 ) is a section in which the first switch (2113_1) is on, the second switch (2113_2) is off, and the input current (I_In) crosses zero and rises to a positive value. At this time, both I_in_coil and I_out_coil have positive values based on the direction indicated in the preceding Figure 8. Control of the first switch (2113_1) turning on and the second switch (2113_2) turning off can be performed by the processor of the induction heating device (2000).
  • FIG. 9b is a circuit diagram showing a two-section current flow according to one embodiment of the present disclosure.
  • the first switch (2113_1) is on, the second switch (2113_2) is off, and the current I_out_coil flowing in the second heating coil (2122) has a negative value, so the direction of the current changes, unlike the first section.
  • FIG. 9c is a circuit diagram showing current flow in three sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • both the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2) are controlled to be turned off by the processor.
  • the input current (I_In) crosses zero and falls to a negative value.
  • the energy stored in the second heating coil (2122) is discharged and used to charge the first resonant capacitor (2114a), C_out, in the reverse direction.
  • the energy stored in the first heating coil (2121) is used to charge the second resonant capacitor (2114b), C_in, through the anti-parallel diode of the second switch (2113_2).
  • FIG. 9d is a circuit diagram showing current flow in four sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • the processor controls the first switch (2113_1) to be turned off and the second switch (2113_2) to be turned on.
  • the input current (I_In) maintains a negative value
  • the current I_in_coil flowing in the first heating coil (2121) decreases from a positive value to zero.
  • the current flow in section 4 is almost the same as that in section 3, but since the second switch (2113_2) is on, unlike in section 3 where the current flowed to the anti-parallel diode of the second switch (2113_2), in section 4 it flows to the second switch (2113_2).
  • the conduction loss is relatively reduced compared to when the current flowed to the anti-parallel diode.
  • FIG. 9e is a circuit diagram showing current flow in five sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • the first switch (2113_1) is turned off, and the second switch (2113_2) is turned on.
  • the input current (I_In) changes from negative to zero, and the I_in_coil flowing through the first heating coil (2121) crosses zero and falls to negative.
  • the I_out_coil flowing through the second heating coil (2122) changes from negative to zero.
  • FIG. 9f is a circuit diagram showing current flow in six sections according to one embodiment of the present disclosure.
  • Section 6 is the section where the first switch (2113_1) remains off and the second switch (2113_2) remains on.
  • the input current (I_In) has a positive value after zero crossing, and I_in_coil flowing through the first heating coil (2121) maintains a negative value.
  • I_out_coil flowing through the second heating coil (2122) becomes positive after zero crossing.
  • the input current (I_In) charges the first resonant capacitor (2114a), C_out, and the energy charged in the second resonant capacitor (2114b), C_in, forms a current path through which it is discharged through the lower switch and I_in_coil. Accordingly, at this time, magnetic energy is charged in the first heating coil (2121).
  • the energy by the input power is transferred to the first heating coil (2121), which is the inner heating coil among the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122), during half of one cycle (half cycle), and is transferred to the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, during the remaining half cycle, and the first heating coil (2121) resonates with the second resonant capacitor (2114a) with the stored energy.
  • the size of the peak component of the input current (I_In) is reduced compared to when a general half-bridge inverter is used.
  • the size of the peak component of the input current (I_In) is reduced, it is advantageous for protecting the inverter components including the switching components, and noise can also be reduced.
  • the time constants (resonant capacitor capacitance and heating coil inductance) of the inner and outer heating coils can be set differently, thereby adjusting the relative ratio of the current flowing through the inner and outer heating coils. Refer to Fig. 10 for an explanation of this.
  • the dotted circle indicates the size of the cooking vessel (101) placed on the top plate of the induction heating device (2000).
  • the cooking vessel (101) is a vessel having magnetic properties, such as iron or stainless steel, and when an alternating magnetic field is applied to such a cooking vessel (101), the bottom surface of the cooking vessel (101) absorbs the magnetic field, and the absorbed magnetic field is converted into heat by the eddy current and the resistance within the cooking vessel (101). As the amount of the absorbed magnetic field increases, the inductance of the heating coil decreases. For example, in Fig. 1010, it can be seen that a cooking vessel (101) having a relatively small diameter is placed on the top plate of the induction heating device (2000).
  • a large current flows in the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, and a small current flows in the second heating coil (2122), which is the outer heating coil.
  • the inductance value of the second heating coil (2122) becomes smaller, so the current flowing in the second heating coil (2122) automatically becomes larger compared to the case of 1010.
  • the first heating coil (2121) is covered by the bottom surface of the cooking vessel (101), so the inductance reduced in the first heating coil (2121) is the same.
  • the inductance of the second heating coil (2122) is different when the cooking vessel (101) is small (1010) and large (1020).
  • the size of the cooking vessel (101) is large (1020)
  • the inductance of the second heating coil (2122) becomes relatively small.
  • two inverters were used and the inner heating coil and the outer heating coil were driven individually by each inverter.
  • An induction heating device including an inverter using such a driving method needs to detect the size of the cooking vessel (101) to determine whether to operate only the inner heating coil or also the outer heating coil. In addition, if the cooking vessel (101) is not aligned with the center of the circular burner and is placed only partially over the outer heating coil, there are cases where it becomes ambiguous as to whether the induction heating device should operate the outer heating coil. If the cooking vessel (101) completely covers the inner heating coil and only partially covers the outer heating coil and the outer heating coil does not operate, the outer perimeter of the cooking vessel (101) may not properly transmit heat, resulting in a problem where only the middle part of the cooking vessel (101) becomes locally hot.
  • the inductance of the outer heating coil changes depending on the size of the cooking vessel (101), and the current flowing to the outer heating coil automatically increases or decreases. Therefore, the induction heating device (2000) having the inverter and the resonant circuit according to one embodiment of the present disclosure does not require a separate sensor to determine the size of the cooking vessel (101). In addition, malfunctions that may occur due to the size of the cooking vessel (101) not being properly determined can also be prevented. If the size of the cooking vessel (101) is small and the outer heating coil is not covered, the current flowing in the outer heating coil becomes minimal, and if the size of the cooking vessel (101) is large and the outer heating coil is covered, the current flowing in the outer heating coil becomes maximum.
  • the inverter and resonance circuit of the induction heating device (2000) when a plurality of heating coils are driven, a single inverter including two switches is used, so that the number of switch elements is reduced by half, thereby ensuring slimness and cost competitiveness of the induction heating device (2000).
  • the outer heating coil in the case of driving two heating coils with a conventional single inverter including two switches, the outer heating coil must be turned on and off by a switch depending on whether the cooking container is small or large, so there was an inconvenience in that the induction heating device had to always sense the size of the cooking container.
  • the inner heating coil is always operated, and as the proportion of the cooking container covering the outer heating coil increases, the current flowing in the outer heating coil increases proportionally, so there is no concern about malfunction and the bottom of the cooking container can be evenly heated.
  • a method is used in which two switches are cross-driven by a single inverter, so that the peak component of the input current is reduced, and thus the peak component of the current flowing to the passive elements in the EMI filter and rectifier circuit in front of the inverter is reduced, thereby minimizing circuit loss, and thus the induction heating device (2000) can be operated with high efficiency.
  • FIG. 11a is a waveform diagram of a current flowing in a heating coil according to a change in inductance of the outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 11a is a waveform diagram of the current flowing in the heating coil when the inductance of the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, is fixed at 28 uH and the inductance of the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, is 65 uH.
  • the inductance of the second heating coil (2122) increases, and the ratio of the current flowing in the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, and the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, change.
  • the inductance of the second heating coil (2122), which is an outer heating coil, is relatively large at 65 uH, and therefore, the current flowing through the second heating coil (2122) is relatively small compared to the case of Fig. 11b (when the cooking vessel (101) is large).
  • FIG. 11b is a waveform diagram of a current flowing in a heating coil according to a change in inductance of the outer heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • Fig. 11b is a waveform diagram of the current flowing in the heating coil when the inductance of the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, becomes 45 uH while the inductance of the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, is fixed at 28 uH.
  • the inductance of the second heating coil (2122) becomes relatively small, and the current flowing in the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, becomes larger compared to Fig. 11a.
  • FIG. 12 is a graph showing the voltage gain by frequency according to the change in inductance of a heating coil according to one embodiment of the present disclosure.
  • An induction heating device (2000) includes a single inverter including two switching elements, and the single inverter can operate a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122).
  • the single inverter can operate a first heating coil (2121) and a second heating coil (2122).
  • both the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) are operated synchronously at the same switching frequency, a noise problem that may occur when driving a plurality of heating coils with a plurality of inverters does not occur.
  • Fig. 13 is an equivalent circuit of an inverter and a resonant circuit according to one embodiment of the present disclosure.
  • the link capacitor (2117) and the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2) can be replaced with two voltage sources in the equivalent circuit as shown in Fig. 13.
  • the components that affect the current path flowing in the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, are I_out_coil, C_out, which is the first resonant capacitor (2114a), and C_in, which is the second resonant capacitor (2114b). From the perspective of the upper voltage source (Vs/2), C_out, which is the first resonant capacitor (2114a), and C_in, which is the second resonant capacitor (2114b), appear to be connected in series.
  • the components that affect the current path flowing in the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, are I_in_coil and C_in, and the resonance point due to the current flowing in the path in which the inductance (L) and capacitance (C) are connected in series can be calculated by the mathematical formula (1) below.
  • the resonance frequency by the first heating coil (2121) is as follows:
  • fin is the resonance frequency of the first heating coil (2121), which is the inner heating coil
  • Lin is the inductance of the first heating coil (2121)
  • Cin is the capacitance of the second resonance capacitor (2114b).
  • one end of C_in which is a second resonant capacitor (2114b)
  • the resonant circuit of the inverter has a structure in which the first resonant capacitor (2114a) and the second resonant capacitor (2114b) are connected in series with each other.
  • the resonant circuit of the inverter is advantageous for high-frequency operation.
  • the input-output gain in the resonant circuit is 1.0. In other words, there is no amplification.
  • the switching frequency increases, the current induced in the cooking vessel by the magnetic field tends to flow toward the surface of the cooking vessel due to the skin effect.
  • the skin effect increases as the frequency increases. Since the current flows toward the surface of the cooking vessel due to the skin effect, the cross-sectional area through which the current flows decreases, resulting in a higher resistance value.
  • the inverter and (series) resonant circuit according to one embodiment of the present disclosure can solve this problem by transmitting power during the entire cycle of the input current.
  • the inverter and (series) resonant circuit according to one embodiment of the present disclosure can transmit power to the heating coil during half of the input current cycle as seen in the preceding FIGS. 9A to 9F, and can additionally transmit power during the remaining half cycle.
  • the induction heating device (2000) When the inductance of the first heating coil (2121), which is the inner heating coil, and the values of the second resonant capacitor (2114b) and the inductance of the second heating coil (2122), which is the outer heating coil, and the first resonant capacitor (2114a) are appropriately adjusted, when a small cooking vessel - a cooking vessel that does not cover the second heating coil (2122) - is placed on the top plate of the induction heating device (2000), the induction heating device (2000) according to one embodiment of the present disclosure has the advantage of being able to transmit an additional 30% more power.
  • FIG. 14a is a circuit diagram for driving a plurality of heating coils with switches added to the outer heating coil path according to one embodiment of the present disclosure.
  • An inverter including a resonant circuit according to FIG. 14a is almost identical to the inverter according to FIG. 7, but has a switch (2150) in front of the first resonant capacitor (2114a).
  • the processor can control the switch (2150) to be turned off, thereby blocking the operation of the second heating coil (2122).
  • the size of the cooking vessel (101) can be determined by a sensor that detects the size of the cooking vessel (101).
  • the switch (2150) may include an electronic switch.
  • the switch (2150) may also include a relay switch.
  • the processor of the induction heating device (2000) can control the switch (2150) to turn on so that the second heating coil (2122) can be operated.
  • FIG. 14b is a circuit diagram for driving a plurality of heating coils with switches added to the outer heating coil path according to one embodiment of the present disclosure.
  • the resonant circuit of Fig. 14b is almost identical to that of Fig. 14a, except that the switch (2150) is positioned at the rear end of the first resonant capacitor (2114a).
  • the switch (2150) according to one embodiment of the present disclosure can be positioned at any location so long as it can operate both the first heating coil (2121) and the second heating coil (2122) when turned on, and operate only the first heating coil (2121) when turned off, and is not limited to being positioned at a specific location.
  • Figure 15 is a block diagram of an induction heating device according to one embodiment of the present disclosure.
  • an induction heating device (2000) may include an induction heating unit (2100), a processor (2200), a communication interface (2300), a user interface (2400), and a memory (2500).
  • the induction heating unit (2100) may include, but is not limited to, a driving unit (2110) and a heating coil (2120).
  • the driving unit (2110) may receive power from an input power source (not shown) and supply current to the heating coil (2120) according to a driving control signal of the processor (2200).
  • the driving unit (2110) may include, but is not limited to, an EMI filter (2111), a rectifier circuit (2112), an inverter (2113), and a current detection unit (2115).
  • the driving unit (2110) may be broadly referred to as an inverter.
  • the inverter (2113) of FIG. 15 may only mean a set of switching elements that perform a switching operation to supply current to the heating coil (2120).
  • the inverter (2113) of FIG. 15 may be an inverter (2113d) according to FIG. 7 that includes only two switching elements.
  • the EMI filter (2111) blocks high-frequency noise included in the AC voltage supplied from the input power source and can pass AC voltage and AC current of a predetermined frequency (e.g., 50 Hz or 60 Hz).
  • a fuse and a relay for blocking overcurrent may be arranged between the EMI filter (2111) and the input power source.
  • the AC power from which high-frequency noise has been blocked by the EMI filter (2111) is supplied to the rectifier circuit (2112).
  • the inverter (2113) may include a switching circuit that supplies or cuts off a driving current to the heating coil (2120).
  • the inverter (2113) may also include a resonant capacitor that resonates with the heating coil (2120).
  • the switching circuit may include two switches for each burner. According to one embodiment of the present disclosure, when the burner includes a first heating coil (2121) as an inner heating coil and a second heating coil (2122) as an outer heating coil, both heating coils may be operated by the two switches.
  • the first switch (2113_1) and the second switch (2113_2) included in the inverter (2113) may be turned on or off according to a driving control signal of the processor (2200).
  • the induction heating device (2000) may include a separate driving processor in addition to the processor (2200) to generate a driving control signal.
  • the current detection unit (2115) is a current sensor that measures the current output from the inverter (2113) and flowing to the heating coil (2120), and may include CT1 (2115_1) and CT2 (2115_2).
  • the current detection unit (2115) may not necessarily be included in the induction heating device (2000).
  • the current sensor may transmit an electrical signal corresponding to the measured current value to the processor (2200).
  • the induction heating device (2000) may further include a voltage detection unit that senses the voltage of the heating coil (2120) in addition to the current detection unit (2115).
  • the heating coil (2120) can generate a magnetic field for heating the cooking vessel (101). For example, when a driving current is supplied to the heating coil (2120), a magnetic field can be induced around the heating coil (2120). When a current whose size and direction change over time, i.e., an alternating current, is supplied to the heating coil (2120), a magnetic field whose size and direction change over time can be induced around the heating coil (2120). The magnetic field around the heating coil (2120) can pass through the top plate made of tempered glass and reach the cooking vessel (101) placed on the top plate.
  • an eddy current that rotates around the magnetic field can be generated in the cooking vessel (101), and due to the eddy current, electric resistance heat can be generated in the cooking vessel (101).
  • Electrical resistance heat is heat generated in a resistor when current flows through the resistor, and is also called Joule heat.
  • the cooking vessel (101) is heated by the electrical resistance heat, and the contents inside the cooking vessel (101) can be heated.
  • the processor (2200) may include various processing circuits and/or multiple processors.
  • the term “processor” as used herein, including in the claims, may include various processing circuits, including at least one processor.
  • One or more of the processors in the at least one processor may be configured to perform, individually and/or collectively, the various functions described herein in a distributed fashion.
  • “processor,” “at least one processor,” “one or more processors” may be configured to perform multiple functions. However, these terms cover, without limitation, situations where one processor performs some of the functions and other processor(s) perform other parts of the functions, and situations where a single processor may perform all of the functions.
  • the at least one processor may include a combination of processors that perform various of the functions described in a distributed manner.
  • the induction heating device (2000) may be equipped with an artificial intelligence (AI) processor.
  • AI artificial intelligence
  • the AI processor may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or may be manufactured as part of an existing general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) or a graphics-only processor (e.g., GPU) and equipped in the induction heating device (2000).
  • general-purpose processor e.g., CPU or application processor
  • a graphics-only processor e.g., GPU
  • the communication interface (2300) may include one or more components that enable communication between the induction heating device (2000) and the cooking vessel (101), the induction heating device (2000) and a server device (not shown), or the induction heating device (2000) and a user terminal (not shown).
  • the communication interface (2300) may include a short-range wireless communication interface (2310) and a long-range wireless communication interface (2320).
  • the remote communication unit (2320) can include the Internet, a computer network (e.g., LAN or WAN), and a mobile communication unit.
  • the mobile communication unit transmits and receives a wireless signal with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network.
  • the wireless signal can include various types of data according to a voice call signal, a video call call signal, or a text/multimedia message transmission and reception.
  • the mobile communication unit can include, but is not limited to, a 3G module, a 4G module, an LTE module, a 5G module, a 6G module, an NB-IoT module, an LTE-M module, etc.
  • the user interface (2400) may include an output interface (2410) and an input interface (2420).
  • the output interface (2410) is for outputting an audio signal or a video signal and may include a display and an audio output unit, etc.
  • the output interface (2410) can display information regarding the cooking vessel (101).
  • the output interface (2410) can output a GUI (Graphical User Interface) corresponding to identification information or product type information of the cooking vessel (101). Additionally, the output interface (2410) can output information regarding the current location of the cooking vessel (101).
  • GUI Graphic User Interface
  • the input interface (2420) is for receiving input from a user.
  • the input interface (2420) may be at least one of a key pad, a dome switch, a touch pad (contact electrostatic capacitance type, pressure resistive film type, infrared detection type, surface ultrasonic conduction type, integral tension measurement type, piezo effect type, etc.), a jog wheel, and a jog switch, but is not limited thereto.
  • the input interface (2420) may include a voice recognition module.
  • the induction heating device (2000) may receive a voice signal, which is an analog signal, through a microphone, and convert the voice portion into computer-readable text using an Automatic Speech Recognition (ASR) model.
  • ASR Automatic Speech Recognition
  • NLU Natural Language Understanding
  • the ASR model or the NLU model may be an artificial intelligence model.
  • the artificial intelligence model may be processed by an artificial intelligence-dedicated processor designed with a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • the artificial intelligence model may be created through learning.
  • Linguistic understanding is the technology of recognizing, applying, and processing human language/characters, including natural language processing, machine translation, dialog systems, question answering, and speech recognition/synthesis.
  • the memory (2500) may store a program for processing and controlling the processor (2200), and may store input/output data (e.g., unique identification information of the cooking vessel (101), variable identification information of the cooking vessel (101), multiple power transmission patterns, cooking progress information of the cooking vessel (101), etc.).
  • the memory (2500) may also store an artificial intelligence model.
  • an induction heating device driving a plurality of heating coils with a single inverter may include a first heating coil for heating the inside of a circular burner.
  • the induction heating device may include a second heating coil for heating the outside of the circular burner.
  • the induction heating device may include a link capacitor for establishing a full-wave rectified voltage at both ends.
  • the induction heating device may include a first switch and a second switch connected in series and an inverter connected in parallel with the link capacitor.
  • an induction heating device driving a plurality of heating coils with a single inverter further includes a rectifier circuit for rectifying an input voltage, wherein a magnetic field is induced in the first heating coil and the second heating coil during the entire cycle of the input voltage.
  • an induction heating device driving a plurality of heating coils with a single inverter further includes a rectifier circuit for rectifying an input voltage, wherein an input current is supplied from a link capacitor to the inverter during a full cycle of the input voltage, and one cycle of the input current includes a first half cycle and a second half cycle, wherein energy by the input current is supplied to the first heating coil during the first half cycle, and energy by the input current is supplied to the second heating coil during the second half cycle.
  • an induction heating device driving a plurality of heating coils with a single inverter has a peak value of input current during a first half cycle and a peak value of input current during a second half cycle that are different from each other.
  • an induction heating device that drives a plurality of heating coils with a single inverter
  • the current flowing through the first heating coil and the second heating coil can be automatically adjusted according to the size of the cooking vessel.
  • an induction heating device that drives a plurality of heating coils with a single inverter
  • the current flowing in the second heating coil becomes maximum
  • the size of the cooking vessel does not cover the top plate area corresponding to the second heating coil
  • the processor controls to keep the first switch on and the second switch off, so that as current flows to the first heating coil, the second resonant capacitor is charged, and energy stored in the second heating coil is discharged to charge the first resonant capacitor.
  • the processor controls the first switch to turn off and the second switch to remain off, so that energy stored in the second heating coil is discharged to charge the first resonant capacitor through the anti-parallel diode of the second switch, and the input current becomes a negative value.
  • energy stored in the first heating coil is discharged to charge the second resonant capacitor through the anti-parallel diode of the second switch.
  • the processor controls the second switch to be turned on, and the first resonant capacitor is discharged and the second resonant capacitor is charged through the second switch.
  • the processor controls the second switch to remain on, while magnetic energy is charged in the first heating coil by the second capacitor.
  • An induction heating device in which a plurality of heating coils are driven by a single inverter according to one embodiment of the present disclosure, wherein the capacitance of the first resonant capacitor is greater than the capacitance of the second resonant capacitor.
  • an induction heating device driving a plurality of heating coils with a single inverter may further include an electronic switch disposed between a first side of a first switch and a first resonant capacitor or disposed between the first resonant capacitor and a first end of a second heating coil.
  • a method according to an embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of program commands that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program commands, data files, data structures, etc., alone or in combination.
  • the program commands recorded on the medium may be those specially designed and configured for the present disclosure or may be those known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and hardware devices specially configured to store and execute program commands, such as ROMs, RAMs, and flash memories.
  • Examples of program commands include not only machine language codes generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
  • a device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • non-transitory storage medium simply means a tangible device that does not contain signals (e.g., electromagnetic waves). This term does not distinguish between cases where data is permanently stored in the storage medium and cases where data is temporarily stored.
  • a “non-transitory storage medium” may include a buffer in which data is temporarily stored.

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  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치가 개시된다. 유도가열장치는 원형 화구의 내측 가열용 제 1 가열코일, 외측 가열용 제 2 가열코일, 서로 직렬로 연결되는 제 1 스위치와 제 2 스위치를 포함하는 인버터, 제 1 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 1 단에 연결된 제 1 공진 커패시터, 제 1 스위치의 제 2 측 및 제 2 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 2 단 및 제 1 가열코일의 제 1 단에 연결되는 제 2 공진 커패시터를 포함하고 제 2 스위치의 제 2 측은 제 1 가열코일의 제 2 단에 연결된다.

Description

두 개의 스위치로 복수의 가열코일을 구동하는 유도가열장치
본 개시의 일 실시예는 내측과 외측 가열코일을 가지는 인덕션 조리장치에서 내측과 외측 가열코일을 2개의 스위치를 가지는 단수 인버터로 구동하는 인덕션 조리장치에 관한 것이다.
인덕션레인지(induction range)는　유도가열　원리를 이용한 조리용 가열 기구로, 흔히　인덕션(induction), 인덕션 조리장치 또는 유도가열장치라고 불린다. 인덕션레인지는 가스레인지에 비해 산소 소모가 없고, 폐가스 배출이 없어 실내공기 오염 및 실내온도 상승을 줄일 수 있다. 또한, 인덕션레인지는, 피가열체 자체에 열을 유도시키는 간접적인 방식을 이용하며, 에너지 효율과 안정성이 높고, 피가열체 자체에서 열이 발생할 뿐 접촉면이 달궈지지 않아 화상 위험이 낮다는 장점이 있어서, 최근 인덕션레인지에 대한 수요가 계속 늘고 있다.
인덕션레인지는 하나 이상의 화구를 포함할 수 있다. 이때, 화구는 내측 가열코일과 외측 가열코일에 의해 화구에 놓인 조리용기가 가열될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 원형 화구에서 내측을 가열하기 위한 제 1 가열코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 원형 화구에서 외측을 가열하기 위한 제 2 가열코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 전파 정류된 전압을 양단에 확립하는 링크 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 직렬로 연결되는 제 1 스위치와 제 2 스위치를 포함하면서 링크 커패시터와 병렬로 연결된 인버터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 1 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 1 단에 연결된 제 1 공진 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 1 스위치의 제 2 측 및 제 2 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 2 단 및 제 1 가열코일의 제 1 단에 연결되는 제 2 공진 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 2 스위치의 제 2 측은 제 1 가열코일의 제 2 단에 연결되되, 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 자기장이 유도되도록 제 1 스위치와 제 2 스위치가 교대로 온-오프되도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 사각형 조리영역을 포함하는 유도가열장치를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 내측 가열코일과 외측 가열코일을 포함하는 원형 화구를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일로 구동되는 화구 상에 조리용기가 놓인 것을 보여주는 단면도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일로 구동되는 화구 상에 조리용기가 놓인 것을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 가열코일을 동작시키기 위한 유도가열장치의 인버터 회로도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 동작시키기 위한 유도가열장치의 인버터 회로도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 2개의 스위치로 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 동작시킬 때의 전류와 게이트 파형을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 1구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 2구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른 3구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른 4구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 9e는 본 개시의 일 실시예에 따른 5구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 9f는 본 개시의 일 실시예에 따른 6구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 화구 상에 놓이는 조리용기의 크기가 달라지는 경우를 보여주는 도면이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따라 외측 가열코일의 인덕턴스 변화에 따라 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따라 외측 가열코일의 인덕턴스 변화에 따라 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라 가열코일의 인덕턴스 변화에 따른 주파수별 전압이득을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터와 공진 회로의 등가 회로이다.
도 14a는 본 개시의 일 실시예에 따른 외측 가열코일 경로에 스위치가 부가된 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 14b는 본 개시의 일 실시예에 따른 외측 가열코일 경로에 스위치가 부가된 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 블록도이다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시의 일 실시예에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 개시의 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시에서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나" 표현은 " a", " b", " c", "a 및 b", "a 및 c", "b 및 c", "a, b 및 c 모두", 혹은 그 변형들을 지칭할 수 있다.
본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 개시에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, "...부", "모듈" 은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 일 실시예는 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시의 일 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 개시 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
유도가열장치는 화구를 가질 수 있고, 화구에 포함된 복수의 가열코일에 의해 조리용기를 가열할 경우 복수의 가열코일을 구동하기 위한 인버터가 필요하다. 복수의 가열코일을 구동할 때 2개의 스위치를 가지는 단수의 인버터를 사용할 경우 4개의 스위치를 사용하는 인버터에 비해 원가를 절감할 수 있고 소자 손실 등도 줄일 수 있다. 그런데 단수의 인버터로 복수의 가열코일을 동작시킬 때 조리용기가 외측 가열코일을 커버하지 않을 때에도 자동으로 외측 가열코일에 흐르는 전류가 조절될 필요가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 복수의 화구(201, 202, 203)를 포함할 수 있다. 도 1에서 복수의 화구(201, 202, 203)는 원형 형상이므로, 각각 제 1 화구(201), 제 2 화구(202), 제 3 화구(203)라 지칭할 수 있고, 제 1 화구(201)는 간단히 화구(201)라고도 할 수 있다. 이하에서, 유도가열장치(2000)는 인덕션 조리장치, 인덕션 가열장치 또는 단순히 가열장치로 표현될 수 있다. 도 1에서 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 유도가열장치(2000)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 유도가열장치(2000)가 구현될 수 있다.
조리용기(101)는 조리용기(101) 안의 내용물을 데우기 위한 장치일 수 있다. 조리용기(101) 안의 내용물은 물, 차, 커피, 국, 주스, 와인, 오일 등과 같은 액체 류일 수도 있고, 버터, 고기, 채소, 빵, 쌀 등과 같은 고체 류일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조리용기(101)는 전자기　유도를　통해 유도가열장치(2000)로부터 무선으로 전력을 공급받을 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 조리용기(101)는 콘센트(power outlet)에 연결되는 전원선을 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 유도가열장치(2000)로부터 무선으로 전력을 공급받는 조리용기(101)의 종류는 다양할 수 있다. 조리용기(101)는 자성체를 포함하는 일반적인 유도 가열(IH: Induction Heating) 용기(이하, IH 용기)일 수 있다. 조리용기(101)는 용기(IH 금속) 자체에 자기장이 유도될 수 있다.
조리용기(101)는 냄비, 프라이팬, 찜기와 같은 일반적인 IH 용기일 수도 있다. 조리용기(101)는 쿠커 장치를 포함할 수 있다. 쿠커 장치는 일반적인 IH 용기가 삽입되거나 탈착될 수 있는 장치일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 쿠커 장치는 레시피에 따라 내용물을 자동으로 조리할 수 있는 장치일 수 있다. 쿠커 장치는 용도에 따라서 냄비, 밥솥 또는 찜기로 명명될 수도 있다. 예를 들어, 쿠커 장치에 밥을 지을 수 있는 내솥이 삽입되는 경우 쿠커 장치는 밥솥으로 불릴 수 있다. 이하에서 쿠커 장치는 스마트 냄비(또는 스마트 팟)로 정의될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조리용기(101)가 통신 인터페이스를 포함하는 경우, 조리용기(101)는 유도가열장치(2000)와 통신을 수행할 수 있다. 통신 인터페이스는, 근거리 통신부, 원거리 통신부 등을 포함할 수 있다. 근거리 통신부(short-range wireless communication interface)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(NFC, Near Field Communication interface), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, Infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 원거리 통신부는 조리 기기가 IoT(사물 인터넷) 환경에서 원격으로 서버 장치(미도시)에 의해 제어되는 경우, 서버 장치와 통신하는데 사용될 수 있다. 원거리 통신부는 인터넷, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 이동 통신부를 포함할 수 있다. 이동 통신부는, 3G 모듈, 4G 모듈, 5G 모듈, LTE 모듈, NB-IoT 모듈, LTE-M 모듈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조리용기(101)는 유도가열장치(2000)를 통해서 서버 장치(도시되지 않음)에 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, 조리용기(101)는 조리용기(101)에서 획득한 정보(예컨대, 내용물의 온도 정보 등)를 근거리 무선 통신(예컨대, 블루투스, BLE 등)을 통해서 유도가열장치(2000)로 전송할 수 있다. 이때, 유도가열장치(2000)는 WLAN(와이파이) 통신부 또는 원거리 통신부(예컨대, 인터넷)를 이용하여 서버 장치에 접속함으로써, 조리용기(101)에서 획득한 정보를 서버 장치에 전송할 수 있다. 한편, 서버 장치는, 유도가열장치(2000)로부터 수신한 조리용기(101)에서 획득한 정보를 서버 장치에 연결된 모바일 단말(도시되지 않음)을 통해서 사용자에게 제공할 수 있다. 본 개시의 다른 실시예에 의하면, 유도가열장치(2000)는 D2D(device to device) 통신(예컨대, WFD(Wi-Fi Direct) 통신 또는 BLE 통신)을 통해서 사용자의 모바일 단말로 조리용기(101)에서 획득한 정보를 직접 전송할 수도 있다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 의하면, 조리용기(101)는 통신 인터페이스(예컨대, WLAN(와이파이) 통신부)를 통해서 서버 장치에 직접 조리용기(101)의 정보(예컨대, 내용물의 온도 정보 등)를 전송할 수도 있다. 또한, 조리용기(101)는, 조리용기(101)에서 획득한 정보(예컨대, 내용물의 온도 정보 등)를 근거리 무선 통신(예컨대, 블루투스, BLE 등) 또는 D2D(device to device) 통신(예컨대, WFD(Wi-Fi Direct) 통신)을 통해서 사용자의 모바일 단말로 직접 전송할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 전자기　유도를　이용하여 유도가열장치(2000)의 상판(top plate)에 위치하는 피가열체(예컨대, 조리용기(101))에 무선으로 전력을 송신하는 장치일 수 있다. 유도가열장치(2000)는 조리용기(101)를 유도 가열하기 위한 자기장을 발생하는 가열코일(working coil)을 포함할 수 있다. 본 개시 전반에 걸쳐 가열코일은 작동코일이라고 지칭될 수도 있다.
가열코일에 의해 자기장을 발생시킨다는 것은, 자기유도 방식으로 IH 금속(예컨대, 철 성분)에 유기되는 자기장을 이용하여 전력을 전달하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는, 가열코일에 전류를 흘려 자기장을 형성하도록 함으로써, 조리용기(101)에 와전류(eddy current)가 발생되도록 할 수 있다.
본 개시의 일 실시에 의하면, 유도가열장치(2000)는 복수의 가열코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)의 상판이 복수의 조리 영역(cooking zone)을 포함하는 경우, 유도가열장치(2000)는 복수의 조리 영역 각각에 대응하는 복수의 가열코일을 포함할 수 있다. 또한, 유도가열장치(2000)는 내측에 제 1 가열코일이 마련되고, 외측에 제 2 가열코일이 마련되는 고출력 조리 영역을 포함할 수도 있다. 고출력 조리 영역은 2개 이상의 가열코일을 포함할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)의 상판은 쉽게 파손되지 않도록 세라믹 글라스(ceramic glass) 등의 강화 유리로 구성될 수 있다. 또한, 유도가열장치(2000)의 상판에는 조리용기(101)가 위치해야 하는 조리 영역(cooking zone)을 안내하기 위한 안내 마크가 마련될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 자성체를 포함하는 조리용기(101)가 상판에 놓이는 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는, 조리용기(101)의 접근에 의한 가열코일의 전류 값(인덕턴스) 변화를 기초로, 조리용기(101)가 유도가열장치(2000)의 상판에 위치함을 감지할 수 있다. 이러한 방식에 의해 유도가열장치(2000)는 조리용기(101)의 크기가 내측 가열코일 만을 커버하는 크기인지, 외측 가열코일까지 커버하는 크기인지를 검출할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 유도가열장치(2000)는 외부의 장치와 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는 통신 인터페이스를 통해 조리용기(101) 또는 서버 장치와 통신을 수행할 수 있다. 통신 인터페이스는, 근거리 통신부(예컨대, NFC 통신부, 블루투스 통신부, BLE 통신부 등), 이동 통신부 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 유도가열장치(2000)는, 통신 인터페이스를 통해서 상판에 위치하는 조리용기(101)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는 근거리 무선 통신(예컨대, BLE 메쉬 네트워크, 블루투스)을 이용하여 상판에 위치하는 조리용기(101)에서 전송하는 패킷을 수신함으로써, 조리용기(101)를 감지할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 유도가열장치(2000)는, 사용자 인터페이스를 통해서 조리용기(101)와 관련된 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는, 조리용기(101)가 감지되는 경우, 조리용기(101)의 식별 정보, 조리용기(101)의 위치 정보를 사용자 인터페이스에 포함된 디스플레이(2411)에 표시할 수 있다.
도 1을 참조하면, 사용자가 조리용기(101)(예컨대, 냄비)를 유도가열장치(2000)의 상판에 올려놓는 경우, 유도가열장치(2000)는 출력 인터페이스로서 디스플레이(2411) 상에 조리용기(101)의 식별 정보(예컨대, 냄비) 및 조리용기(101)의 위치 정보(예컨대, 우측 화구에 위치)를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 사각형 조리영역을 포함하는 유도가열장치를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 원형으로 권취된 가열코일에 의해 동작하는 원형의 제 1 화구(201)와 사각형 혹은 사각형 형상에 가까운 복수의 가열코일에 의해 동작하는 사각형의 제 2 화구(204)를 포함할 수 있다. 제 2 화구(204)의 사각형은 직사각형일 수 있고, 사각형의 제 2 화구(204) 저면의 복수의 가열코일은 복수의 직사각형 또는 복수의 긴 타원형의 가열코일을 포함할 수 있다.
유도가열장치(2000)에서 사각형 제 2 화구(204)를 위해 사각형 형상에 가까운 복수의 가열코일을 사용하면 예를 들어 사각 냄비를 올려놓을 때 조리가 안되는 구역이 없어지는 장점이 있다. 또한, 유도가열장치(2000) 사용자가 조리용기를 사각형의 제 2 화구(204) 어디에 놓아도 유도 가열 장치(2000)가 조리용기를 인식하여 조리용기 가열에 필요한 대응되는 복수의 가열코일 중 적어도 일부를 동작시켜 조리용기의 내용물을 가열할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라 내측 가열코일과 외측 가열코일을 포함하는 원형 화구를 나타낸 도면이다.
유도가열장치(2000)의 화구(201)는 내측 가열코일로서 제 1 가열코일(2121)이 마련되고, 외측 가열코일로서 제 2 가열코일(2122)이 마련되는 고출력 조리 영역일 수 있다. 화구(201)가 내측의 제 1 가열코일(2121)과 외측의 제 2 가열코일(2122)을 별도로 구비하면, 유도가열장치(2000)는 조리용기(101)의 크기에 따라 작동하는 가열코일을 조정할 수 있다. 예를 들어 화구(201)에 올려진 조리용기(101)의 크기가 제 2 가열코일(2122)이 배치된 영역을 커버하지 못하는 작은 지름의 조리용기(101)인 경우 유도가열장치(2000)는 외측의 제 2 가열코일(2122)은 작동시키지 않고 내측의 제 1 가열코일(2121) 만을 작동시킬 수 있다. 반대로 화구(201)에 올려진 조리용기(101)의 크기가 외측의 제 2 가열코일(2122)이 배치된 영역까지 커버하는 큰 지름을 갖는 조리용기(101)인 경우 유도가열장치(2000)는 내측의 제 1 가열코일(2121) 뿐 아니라 외측의 제 2 가열코일(2122)도 작동시켜 가열 출력을 높일 수 있다. 조리용기(101)가 큰 경우 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 모두 작동하면 조리용기(101) 저면의 거의 전 영역이 골고루 데워질 수 있고 조리 속도가 빨라질 수 있다.
앞에서 본 바와 같이 제 1 가열코일(2121)이 작동할 때 제 2 가열코일(2122)은 작동하지 않는 경우가 발생하므로 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)을 작동시키는 인버터는 별개로 구비될 필요가 있다. 또는 하나의 인버터로 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)를 작동시키더라도 제 1 가열코일(2121)이 작동할 때 제 2 가열코일(2122)이 작동하지 않도록 전자 스위치 등에 의해 제 2 가열코일(2122)로의 출력을 차단하는 방식이 사용될 수도 있다. 본 개시에서는 복수의 인버터를 사용하지 않고 또한 별도의 전자 스위치 등에 의해 출력을 차단하지 않으면서도 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 제어되는 방식을 포함하는 유도가열장치(2000)가 개시된다.
일 실시예에 따라 화구(201)는 고출력 단계를 좀더 세분화하기 위해 3개 이상의 가열코일(예) 내측 가열코일, 중간 가열코일, 외측 가열코일)을 포함할 수도 있다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일로 구동되는 화구 상에 조리용기가 놓인 것을 보여주는 단면도이다.
조리용기(101)는 자기장이 유도될 수 있는 자성체(예컨대, IH 금속)를 포함할 수 있다. 조리용기(101)는, 유도가열장치(2000)에 의해 유도 가열될 수 있고, 자성체를 포함하는 다양한 형태의 용기일 수 있다. 유도 가열(IH)이란 전자기 유도 현상을 이용하여 IH 금속을 가열시키는 방법이다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)의 가열코일(2120)에 교류 전류가 공급되면, 가열코일(2120)에 시간적으로 변화하는 자기장이 유도된다. 가열코일(2120)에 의해 생성된 자기장은 조리용기(101)의 저면을 통과한다. 시간적으로 변화하는 자기장이 조리용기(101)의 저면에 포함된 IH 금속(예컨대, 철, 강철 니켈 또는 다양한 종류의 합금 등)을 통과하면, IH 금속에는 자기장을 중심으로 회전하는 전류인 와전류(eddy current)가 발생한다. 이와 같이 시간적으로 변화하는 자기장에 의하여 전류가 유도되는 현상을 전자기 유도 현상이라고 한다. 조리용기(101)의 경우, 와전류와 IH 금속(예컨대, 철)의 저항에 의해 조리용기(101)의 저면에서 열이 발생하게 된다. 이때 발생된 열로 조리용기(101)의 내용물이 가열될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 가열코일(2120)은 화구의 내측에 배치된 제 1 가열코일(2121)과 외측에 배치된 제 2 가열코일(2122)을 포함한다. 그런데, 현재 화구 상에 놓인 조리용기(101)의 크기가 외측의 제 2 가열코일(2122)을 커버하지 못한다. 이 경우 제 2 가열코일(2122)이 작동하여도 조리용기(101)의 저면을 통과하지 못한다. 따라서 조리용기(101)의 크기가 외측의 제 2 가열코일(2122)을 커버하지 못하는 경우는 제 1 가열코일(2121) 만 작동되는 것이 바람직하다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일로 구동되는 화구 상에 조리용기가 놓인 것을 보여주는 단면도이다.
도 4b에 따르면, 조리용기(101)의 크기가 충분히 커서 조리용기(101)는 화구 외측에 배치된 제 2 가열코일(2122)까지 커버하고 있다. 따라서, 조리용기(101)의 크기가 큰 경우에는 내측의 제 1 가열코일(2121) 뿐 아니라 제 2 가열코일(2122)도 작동될 필요가 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 가열코일을 동작시키기 위한 유도가열장치의 인버터 회로도이다.
도 5를 참조하면, 입력전원(2211)은 교류 전원으로서 교류 전원에 의한 교류 전압은 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터(2111)를 거쳐 정류회로(2112)에 의해 정류된다. 정류회로(2112)는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 소자로서 다이오드가 사용되기도 하지만 싸이리스터나 다른 종류의 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 교류 전원의 교류 전압이 정류회로(2112)를 거쳐 전파 정류되면 전파 정류된 전압은 링크 커패시터(2117_1, 2117_2) 양단에 확립될 수 있다.
도 5에서는 두 개의 가열코일인 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 있는 경우를 가정하여 두 개의 공진 회로를 도시하고 있다. 화구에 3개의 가열코일이 필요한 경우는 공진 회로를 추가할 수 있다.
링크 커패시터 C1(2117_1) 양단에 확립된 전파 정류된 전압은 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2) 두 스위치 소자의 스위칭 동작에 의해 제 1 가열코일(2121)과 공진 커패시터 1(2114_1) 및 공진 커패시터 2(2114_2) 간을 공진한다. 공진에 의해 제 1 가열코일(2121)에 자기장이 발생하게 된다. 제 1 가열코일(2121)에 발생한 자기장은 제 1 가열코일(2121) 상단에 놓인 IH용 조리용기에 와전류를 발생시키고 와전류에 의해 조리용기의 내용물이 데워진다. CT1(2115_1)은 제 1 가열코일(2121)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류 감지부이다. 일 실시예에서, 제 1 가열코일(2121)은 원형 형상의 내측 가열코일일 수 있다.
마찬가지로 하단의 링크 커패시터(2117_2)에 확립된 전파 정류된 전압은 제 3 스위치(2113_3)와 제 4 스위치(2113_4) 두 스위치 소자의 스위칭 동작에 의해 제 2 가열코일(2122)과 공진 커패시터 3(2114_3) 및 공진 커패시터 4(2114_4) 간을 공진한다. 공진에 의해 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 발생하게 된다. 제 2 가열코일(2122)에 발생한 자기장은 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)까지 커버하는 조리용기(101)에 와전류를 발생시켜 조리용기의 내용물을 데우게 된다. CT2(2115_2)는 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류 감지부이다.
도 5에 따르면 화구 내측의 제 1 가열코일(2121)과 화구 외측의 제 2 가열코일(2122)를 구동하기 위해 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)를 포함하는 제 1 인버터(2113a)와 제 3 스위치(2113_3)와 제 4 스위치(2113_4)를 포함하는 제 2 인버터(2113b)가 필요하다. 따라서, 총 4개의 스위치 - 제 1 스위치(2113_1), 제 2 스위치(2113_2), 제 3 스위치(2113_3), 및 제 4 스위치(2113_4) - 가 필요하다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 동작시키기 위한 유도가열장치의 인버터 회로도이다.
도 6을 참조하면, 입력전원(2211)은 교류 전원이다. 입력전원(2211)의 교류 전압은 EMI 필터(2111)를 거쳐 정류회로(2112)에 의해 정류된다. 정류회로(2112)는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 소자로서 다이오드가 사용되기도 하지만 싸이리스터나 다른 종류의 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 교류 전압이 정류회로(2112)를 거쳐 전파 정류되면 전파 정류된 전압은 링크 커패시터(2117_1, 2117_2) 양단에 걸린다. 전파 정류된 전압은 링크 커패시터(2117_1, 2117_2)에 의해 일부분 평활화될 수 있다.
링크 커패시터는 용량이 클 경우 정류된 전압이 직류 전압이 되어 역률 보정 문제가 발생할 수 있으므로 역률에 문제가 없을 정도의 용량값이 보통 사용된다. 인버터의 입력전압이 0이 되면 에너지가 없으므로 이는 인버터 스위칭 소자의 노이즈를 야기한다. 따라서 링크 커패시터는 인버터의 입력전압이 완전히 0으로 떨어지지 않을 정도의 용량값을 가진다. 따라서, 링크 커패시터는 보통 2uF ~ 3uF의 용량값을 가진다.
도 6에서는 두 개의 가열코일인 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 있는 경우를 가정하여 두 개의 공진 회로를 도시하고 있으나 화구에 3개의 가열코일이 필요한 경우는 공진 회로를 추가할 수 있다.
링크 커패시터 C1(2117_1)에 걸리는 전파 정류된 전압은 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2) 두 스위치 소자의 스위칭 동작에 의해 제 2 가열코일(2122)과 제 1 공진 커패시터(2114a) 간의 공진에 사용된다. 공진에 의해 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 발생하게 된다. 제 2 가열코일(2122)에 발생한 자기장은 제 2 가열코일(2122) 상단에 놓인 IH용 조리용기(101)에 와전류를 발생시켜 조리용기의 내용물을 데우게 된다. 일 실시예에서, 제 2 가열코일(2122)은 원형 화구에서 외측 가열코일일 수 있다.
마찬가지로 링크 커패시터(2117_1)에 걸린 전파 정류된 전압은 제 3 스위치(2113_3)와 제 4 스위치(2113_4) 두 스위치 소자의 스위칭 동작에 의해 제 1 가열코일(2121)과 제 2 공진 커패시터(2114b) 간의 공진에 사용된다. 공진에 의해 제 1 가열코일(2121)에 자기장이 발생하게 된다. 제 1 가열코일(2121)에 발생한 자기장은 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121) 상단에 놓인 조리용기(101)에 와전류를 발생시켜 조리용기의 내용물을 데우게 된다.
도 6에 따르면 화구 내측의 제 1 가열코일(2121)과 화구 외측의 제 2 가열코일(2122)을 구동하기 위해 제 1 스위치(2113_1), 제 2 스위치(2113_2), 제 3 스위치(2113_3) 및 제 4 스위치(2113_4)를 포함하는 인버터(2113c)가 필요하다. 따라서, 도 6의 인버터(2113c)도 도 5에서와 마찬가지로 총 4개의 스위치 - 제 1 스위치(2113_1), 제 2 스위치(2113_2), 제 3 스위치(2113_3), 및 제 4 스위치(2113_4)가 필요하다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 2개의 스위치로 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 7에 따르면, 입력전원(2211)과 EMI 필터(2111) 및 정류회로(2112)의 동작은 앞선 도 5 및 도 6과 동일하다. 입력전원(2211)의 교류 전압이 정류회로(2112)를 거쳐 전파 정류된다. 정류회로(2112) 후단에는 링크 커패시터(2117)가 위치할 수 있다. 링크 커패시터(2117) 양단에는 전파 정류된 전압이 걸린다.
도 7에서는 하나의 화구에 두 개의 가열코일인 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 있는 경우가 도시되고 있다.
링크 커패시터(2117) 양단에 확립된 전파 정류된 전압은 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2) 의 스위칭 동작에 의해 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 유도된다. 또한, 제 1 가열코일(2121) 만을 구동하기 위해 따로 제 2 가열코일(2122)이 구동되지 않도록 제 2 가열코일(2122)의 동작을 차단하는 스위치가 필요하지 않다. 제 1 가열코일(2121)은 제 2 공진 커패시터(2114b)와 공진하고, 제 2 가열코일(2122)은 제 1 공진 커패시터(2114a)와 공진한다. 공진에 의해 제 1 가열코일(2121) 및 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 발생하게 된다. 제 1 가열코일(2121)에 발생한 자기장은 제 1 가열코일(2121) 상단에 놓인 IH용 조리용기(101)에 와전류를 발생시켜 조리용기의 내용물을 데우게 된다. 일 실시예에서, 제 1 가열코일(2121)은 원형 화구의 내측 가열코일일 수 있다. 또한 제 2 가열코일(2122)에 발생한 자기장은 제 2 가열코일(2122)까지 커버하는 조리용기(101)의 외측 둘레에 와전류를 발생시켜 조리용기의 내용물을 데우게 된다. 일 실시예에서, 제 2 가열코일(2122)은 원형 화구에서 외측 가열코일일 수 있다. 제 2 가열코일(2122)은 제 1 가열코일(2121)이 작동할 때 함께 작동할 수 있다.
도 7에 따르면, 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)를 포함하는 단수의 인버터가 두 개의 코일인 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)을 구동할 수 있으므로 도 5나 도 6에 따른 인버터와 비교할 때 스위치 소자에 드는 비용이 절감될 수 있다. 또한, 도 7에 따른 인버터와 공진 회로에서는 제 2 가열코일(2122)의 구동을 차단하기 위한 별도의 스위치가 필요하지 않다.
도 7에 따른 인버터와 공진 회로를 살펴보면, 링크 커패시터(2117)와 병렬로 연결된 인버터(2113d)를 포함한다. 본 개시의 일 실시예에 따라 인버터(2113d)는 서로 직렬로 연결되는 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)를 포함한다. 일 실시예에 따라, 제 1 공진 커패시터(2114a)는 제 1 스위치(2113_1)의 드레인인 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일(2112)의 제 1 단에 연결된다.
일 실시예에 따라 제 2 공진 커패시터(2114b)는 제 1 스위치(2113_1)의 소스인 제 2 측 및 제 2 스위치(2113_2)의 드레인인 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일(2122)의 제 2 단 및 제 1 가열코일(2113_1)의 제 1 단에 연결된다.
일 실시예에 따라 제 2 스위치(2113_2)의 소스인 제 2 측은 제 1 가열코일(2122)의 제 2 단에 연결된다.
일 실시예에 따라 유도가열장치(2000)의 프로세서(도시되지 않음)는 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 유도되도록 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)가 교대로 온-오프되는 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 물론 이는 일 실시예이며, 유도가열장치(2000)는 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)를 동작시키기 위한 별도의 구동 프로세서를 포함할 수도 있다.
도 7과 같은 회로에서는 입력전압(2211)의 전주기 동안 링크 커패시터(2117)로부터 인버터(2113d)로 입력전류가 공급되어, 입력전압(2211)의 전주기 동안 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)가 교대로 온-오프되고, 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 유도될 수 있다.
일 실시예에 따라, 링크 커패시터(2117)로부터 인버터(2113d)로 공급되는 입력전류의 한주기는 제 1 반주기와 제 2 반주기로 구성된다. 일 실시예에 따라, 제 1 반주기 동안 제 1 가열코일(2121)에 입력전류에 의한 에너지가 공급되고 제 2 반주기 동안에는 제 2 가열코일(2122)에 입력전류에 의한 에너지가 공급될 수 있다. 공급된 에너지에 의해 각각의 가열코일에는 자기장이 유도된다. 일 실시예에 따라, 제 1 반주기 동안 입력전류의 피크값과 제 2 반주기 동안 입력전류의 피크값이 서로 다를 수 있다. 일 실시예에 따라 제 1 반주기 동안 입력전류의 피크값과 제 2 반주기 동안 입력전류의 피크값은 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스와 제 2 공진 커패시터(2114b)의 커패시턴스 그리고 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스와 제 1 공진 커패시터(2114a)의 커패시턴스 값을 조정함에 의해 달라질 수 있다.
도 7에 따른 유도가열장치(2000)의 동작을 구간 별로 설명하기 위해 도 8 내지 도 9f를 살펴보기로 한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치를 동작시킬 때의 전류와 게이트 파형을 나타내는 그래프이다.
810은 각 동작 구간별 전류와 게이트 파형을 나타내는 그래프이고 820는 810 그래프에 대응되는 전류와 게이트 입력을 나타낸다.
I_In은 링크 커패시터(2117)에서 인버터(2113d)로 흘러들어가는 입력전류를 나타낸다. 810에서 알 수 있듯이 I_In은 전주기에 걸쳐서 흐르고 있다. I_in_coil은 화구의 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)에 흐르는 전류를 나타내며 전류의 양의 방향은 820에서 보는 바와 같다. 810에서 I_in_coil의 파형을 확인해보면, 전주기에 걸쳐서 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in과 공진을 일으키는 전류가 흐르고 있음을 알 수 있다. I_out_coil은 화구의 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류를 나타내며 전류의 양의 방향은 820에서 보는 바와 같다. I_out_coil의 파형을 810에서 확인해보면, 전주기에 걸쳐서 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out과 공진을 일으키고 있음을 알 수 있다. Gate_H는 제 1 스위치(2113_1)의 게이트에 가해지는 게이트 파형이다. Gate_L은 제 2 스위치(2113_2)의 게이트에 가해지는 게이트 파형이다.
810을 살펴보면, 게이트 파형 및 입력전류에 따라 1구간(t0-t1), 2구간(t1-t2), 3구간(t2-t3), 4구간(t3-t4), 5구간(t4-t5), 6구간(t5-t6)으로 나눌 수 있다.
다음 도 9a 내지 도 9f를 통해 1구간부터 6구간까지 각 구간마다 인버터(2113d)와 공진 커패시터 및 가열코일 내 전류의 흐름과 유도가열장치(2000) 전체의 동작에 대해서 살펴보도록 한다.
도 9a는 본 개시의 일 실시예에 따른 1구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
1구간(t0-t1)은 제 1 스위치(2113_1)가 온, 제 2 스위치(2113_2)가 오프되어 있고 입력전류(I_In)는 제로크로싱하여 양의 값으로 상승하는 구간이다. 이 때 I_in_coil과 I_out_coil 모두 앞선 도 8에 표시된 방향을 기준으로 양의 값을 갖는다. 제 1 스위치(2113_1)가 온되고 제 2 스위치(2113_2)가 오프되는 제어는 유도가열장치(2000)의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
1구간에서는 제 2 가열코일(2122)에 저장된 에너지가 방전되면서 제 1 공진커패시터(2114a)가 충전된다. 그리고 제 1 스위치(2113_1)가 온되었으므로 입력전류(I_In)는 제 1 스위치(2113_1)를 거쳐 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in을 충전한다. 입력전류(I_In)는 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in을 거쳐서 제 1 가열코일(2121)로 흐르게 된다.
도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 2구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
2구간에서는 제 1 스위치(2113_1)가 온, 제 2 스위치(2113_2)가 오프되어 있고 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류 I_out_coil은 음의 값을 가지므로 1구간과 달리 전류의 방향이 바뀐다.
2구간에서 입력전류(I_In)는 지속적으로 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in을 충전시키고 기존 제 1 공진커패시터(2114a)에 저장된 에너지는 방전되면서 I_out_coil이 제 2 가열코일(2122)에 흐르게 된다. 또한, 제 1 공진 커패시터(2114a)가 방전하면서 제 1 스위치(2113_1)를 통해 제 2 공진 커패시터(2114b)가 충전된다.
도 9c는 본 개시의 일 실시예에 따른 3구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
3구간에서는 프로세서에 의해 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)가 모두 오프되도록 제어된다. 3구간에서 입력전류(I_In)는 제로크로싱하여 음의 값으로 하강한다. 제 2 가열코일(2122)에 저장된 에너지는 방전되어 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out을 역방향으로 충전하는데 사용된다.
제 1 가열코일(2121)에 저장된 에너지는 제 2 스위치(2113_2)의 역병렬 다이오드를 통해 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in을 충전하는데 사용된다.
도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른 4구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
4구간에서는 프로세서에 의해 제 1 스위치(2113_1)가 오프, 제 2 스위치(2113_2)가 온되도록 제어된다. 4구간에서 입력전류(I_In)는 음의 값을 유지하며 제 1 가열코일(2121)에 흐르는 전류 I_in_coil은 양의 값에서 하강하여 제로가 된다.
4구간의 전류 흐름은 3구간과 차이가 거의 없으나 제 2 스위치(2113_2)가 온되어 있으므로 3구간에서 전류가 제 2 스위치(2113_2)의 역병렬 다이오드로 흐르던 것과 달리 4구간에서는 제 2 스위치(2113_2)로 흐르게 된다. 전류가 제 2 스위치(2113_2)로 흐르게 되면 역병렬 다이오드로 흐르던 것에 반해 상대적으로 도통 손실이 줄어들게 된다.
4구간에서는 제 2 가열코일(2122)에 저장된 에너지가 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out을 역방향으로 충전하는데 사용된다.
도 9e는 본 개시의 일 실시예에 따른 5구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
5구간에서는 제 1 스위치(2113_1)가 오프, 제 2 스위치(2113_2)가 온을 유지하는 구간이다. 5구간에서 입력전류(I_In)는 음에서 제로가 되고, 제 1 가열코일(2121)을 흐르는 I_in_coil은 제로크로싱하여 음으로 하강하게 된다. 또한, 제 2 가열코일(2122)을 흐르는 I_out_coil은 음에서 제로가 된다.
5구간에서는 앞선 4구간에서 제 1 가열코일(2121)에 저장되어 있던 에너지가 모두 방전되고, 제 2 공진 커패시터(2114b)에 의해 제 1 가열코일(2121)에 자기 에너지가 역방향으로 충전된다.
도 9f는 본 개시의 일 실시예에 따른 6구간의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
6구간은 제 1 스위치(2113_1)가 오프, 제 2 스위치(2113_2)가 온을 유지하는 구간이다. 6구간에서 입력전류(I_In)는 제로크로싱 후 양의 값을 가지고, 제 1 가열코일(2121)을 흐르는 I_in_coil은 음의 값을 유지한다. 또한, 제 2 가열코일(2122)을 흐르는 I_out_coil은 제로크로싱 후 양의 값을 가지게 된다.
입력전류(I_In)는 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out을 충전시키며 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in에 충전된 에너지는 하단 스위치를 거쳐서 I_in_coil을 통해서 방전되는 전류 경로가 형성된다. 따라서, 이 때 제 1 가열코일(2121)에는 자기 에너지가 충전된다.
도 9a 내지 도 9f를 통해서 살펴본 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)의 인버터에 의한 공진 회로에 따르면 입력전류(I_In)가 한 주기 동안 끊김없이 계속해서 전류가 흐르고 있음을 알 수 있다. 일반 하프 브릿지 인버터의 경우 입력전원에 의한 에너지가 한 주기의 절반만 전달되므로 나머지 반주기 동안은 공진 커패시터에 저장된 에너지가 방전되는 구간이 되며 입력전류(I_In)의 피크 성분이 커지는 단점이 있다. 그러나 도 7 및 도 9a 내지 도 9f에 따른 인버터에 의한 공진 회로에 의하면 한 주기의 절반(반주기) 동안 입력전원에 의한 에너지는 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122) 중 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)에 전달되고 나머지 반주기 동안 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 전달되며 제 1 가열코일(2121)은 저장된 에너지로 제 2 공진 커패시터(2114a)와 공진하게 된다. 이런 방식에 의해 도 7 및 도 9a 내지 도 9f에 따른 인버터에 의한 공진 회로에 의하면 일반 하프 브릿지 인버터를 사용할 때에 비해 입력전류(I_In)의 피크 성분의 크기가 줄어든다. 입력전류(I_In)의 피크 성분의 크기가 줄어들면 스위치 소자를 비롯한 인버터의 소자 보호에 유리하고 노이즈도 줄어들 수 있다.
입력전류(I_In)의 피크 성분의 크기를 줄이기 위해서, 내측 가열코일과 외측 가열코일의 시정수(공진 커패시터 용량 및 가열코일의 인덕턴스)가 서로 달리 셋팅됨으로써 내측 가열코일과 외측 가열코일에 흐르는 전류의 상대적인 비율이 조정될 수 있다. 이를 설명하기 위하여 도 10을 참조하도록 한다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라 화구 상에 놓이는 조리용기의 크기가 달라지는 경우를 보여주는 도면이다.
도 10에서 점선으로 표시된 원은 유도가열장치(2000)의 상판에 놓이는 조리용기(101)의 크기를 나타낸다. 조리용기(101)는 철이나 스테인레스와 같이 자성체 성질을 가지는 용기이고 이러한 조리용기(101)에 교류 자기장이 인가되면 조리용기(101)의 바닥면은 자기장을 흡수하고 흡수된 자기장은 와전류와 조리용기(101) 내 저항에 의해 열로 변환된다. 흡수되는 자기장의 양이 많아질수록 가열코일의 인덕턴스는 작아진다. 예를 들어 1010에서는 상대적으로 작은 지름을 갖는 조리용기(101)가 유도가열장치(2000)의 상판에 놓인 것을 알 수 있다. 이 경우 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)의 인버터에 의한 공진 회로에 따르면 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)에 많은 전류가 흐르고 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 적은 전류가 흐르게 된다. 이와 달리 1020에서와 같이 만일 원형 화구의 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)을 커버하는 충분히 큰 조리용기가 유도가열장치(2000)의 상판에 놓인 경우, 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스 값이 작아지므로 1010의 경우에 비해 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류가 자동적으로 커진다.
도 10에서 조리용기(101)의 크기에 상관없이 제 1 가열코일(2121)은 모두 조리용기(101)의 바닥면에 의해 커버되므로 제 1 가열코일(2121)에서 감소되는 인덕턴스는 동일하다. 그러나 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스는 조리용기(101)가 작은 경우(1010)와 큰 경우(1020) 각각 달라진다. 조리용기(101)의 크기가 큰 경우(1020), 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스는 상대적으로 작아진다. 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터와 달리 종래에는 2개의 인버터가 사용되고 내측 가열코일과 외측 가열코일이 각각의 인버터에 의해 개별 구동되었다. 이러한 구동 방식을 사용하는 인버터를 포함하는 유도가열장치는 조리용기(101)의 크기를 검출하여 내측 가열코일만 작동시킬 것인지 아니면 외측 가열코일도 작동시킬 것인지 판단이 필요하다. 또한 조리용기(101)가 원형 화구 중심에 정렬되지 않고 외측 가열코일에 부분적으로만 걸쳐져서 놓인 경우 유도가열장치가 외측 가열코일을 작동시켜야 하는지 모호해지는 경우도 발생한다. 조리용기(101)가 내측 가열코일을 모두 커버하고 외측 가열코일의 일부만 커버하는 경우에 외측 가열코일이 작동하지 않으면 조리용기(101)의 외곽 둘레는 열이 제대로 전달되지 않아 조리용기(101)의 중간 부분만 국소적으로 뜨거워지는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터와 공진 회로에서는 조리용기(101)의 크기에 따라 외측 가열코일의 인덕턴스가 변하고 자동으로 외측 가열코일에 흐르는 전류가 증가하거나 감소하게 된다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터와 공진 회로를 가지는 유도가열장치(2000)는 조리용기(101)의 크기를 판단해야 하는 센서가 별도로 필요하지 않다. 또한, 조리용기(101)의 크기가 제대로 판단되지 못하여 발생할 수 있는 오동작도 방지될 수 있다. 조리용기(101)의 크기가 작아서 외측 가열코일이 커버되지 않는 경우 외측 가열코일에 흐르는 전류는 최소가 되고 조리용기(101)의 크기가 커서 외측 가열코일이 커버되는 경우 외측 가열코일에 흐르는 전류는 최대가 된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)의 인버터 및 공진 회로에 의하면, 복수의 가열코일이 구동될 때 두 개의 스위치를 포함하는 단수 인버터가 사용되어 스위치 소자의 수가 반으로 줄어 들므로 유도가열장치(2000)의 슬림화 및 원가 경쟁력이 확보될 수 있다. 또한 종래의 두 개의 스위치를 포함하는 단수 인버터로 두 개의 가열코일을 작동시키는 경우에 크기가 작은 조리용기 혹은 큰 조리용기에 따라 외측의 가열코일을 스위치로 온-오프 제어해야 하기 때문에 유도가열장치가 항상 조리용기의 크기를 센싱해야 하는 불편함이 존재했다. 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)의 인버터가 포함하는 공진 회로에 의하면, 내측 가열코일은 항상 동작하고 조리용기가 외측 가열코일을 커버하는 비율이 커짐에 따라 외측 가열코일에 흐르는 전류가 비례하여 증가하기 때문에 오동작 우려가 없고 조리용기의 바닥이 골고루 가열될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)에서는 단수의 인버터에 의해 두 개의 스위치가 교차 구동하는 방식이 사용되므로 입력전류의 피크 성분이 줄어들어 인버터 앞단의 EMI 필터 및 정류회로에서 수동 소자에 흐르는 전류의 피크 성분이 감소하여 회로 손실을 최소화할 수 있고 따라서 유도가열장치(2000)가 고효율로 동작될 수 있다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따라 외측 가열코일의 인덕턴스 변화에 따라 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다.
도 11a는 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스가 28uH로 고정인 상태에서 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 65uH인 경우 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다. 다시 말해서 조리용기(101)의 크기가 상대적으로 작으면 이로 인해 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 커지면서 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)과 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류의 비가 달라진다.
도 11a를 참조하면, 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 65uH로 상대적으로 크고 따라서, 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류가 도 11b의 경우(조리용기(101)가 큰 경우)에 비해 상대적으로 작음을 알 수 있다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따라 외측 가열코일의 인덕턴스 변화에 따라 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다.
도 11b는 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스가 28uH로 고정인 상태에서 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 45uH가 되는 경우 가열코일에 흐르는 전류의 파형도이다. 다시 말해서 조리용기(101)의 크기가 커짐으로 인해 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 상대적으로 작아지면서 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류가 도 11a에 비해 커진다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따라 가열코일의 인덕턴스 변화에 따른 주파수별 전압이득을 나타내는 그래프이다.
도 12를 살펴보면, 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스는 변화가 없으므로 제 1 가열코일(2121)의 전압 이득 곡선은 변동이 없지만, 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스는 조리용기(101)의 크기에 따라 변화가 있으므로 제 2 가열코일(2122)의 전압 이득 곡선은 동작 주파수에 따라 변동이 발생한다.
작은 조리용기가 사용되어 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 커져서 65uH인 경우 스위칭 주파수에서의 전압 이득은 작은 조리용기가 사용되어 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스가 작아져서 45uH인 경우 스위칭 주파수에서의 전압 이득에 비해 작은 것을 알 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 두 개의 스위치 소자를 포함하는 단수의 인버터를 포함하고 단수의 인버터는 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)을 작동시킬 수 있다. 또한 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122) 모두 동일한 스위칭 주파수로 동기화되어 작동되므로 복수의 인버터로 복수의 가열코일을 구동할 경우 발생할 수 있는 소음 문제도 발생하지 않는다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터와 공진 회로의 등가 회로이다.
링크 커패시터(2117)와 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)는 도 13에서 보는 바와 같이 등가 회로에서 두 개의 전압 소스로 대체될 수 있다.
외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류 경로에 영향을 주는 성분은 I_out_coil과 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out과 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in이다. 상부의 전압 소스(Vs/2) 입장에서는 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out과 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in이 직렬 연결될 것으로 보인다.
내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)에 흐르는 전류 경로에 영향을 주는 성분은 I_in_coil과 C_in 이며 인덕턴스(L)과 커패시턴스(C)가 직렬로 연결된 경로에 흐르는 전류에 의한 공진점은 아래 수학식(1)에 의해 계산될 수 있다.
... 수학식(1)
따라서, 제 1 가열코일(2121)에 의한 공진 주파수는 다음 수학식(2)와 같다.
... 수학식(2)
수학식(2)에서 fin은 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)의 공진 주파수이고, Lin은 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스, Cin은 제 2 공진 커패시터(2114b)의 커패시턴스이다.
그리고, 제 2 가열코일(2121)에 의한 공진 주파수는 다음 수학식(3)과 같다.
... 수학식(3)
수학식(3)에서 Lout은 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스, Cout은 제 1 공진 커패시터(2114a)의 커패시턴스, Cin은 제 2 공진 커패시터(2114b)의 커패시턴스이다. 도 13의 등가회로에서 상부의 전압 소스(Vs/2) 입장에서 보이는 커패시턴스는 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out과 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in이 직렬 연결된 것이므로 최종 커패시턴스는 수학식(3)에서와 같이 (Cout x Cin)/(Cout + Cin)이 된다.
I_out_coil이 흐르는 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스 값을 매우 크게 만들기 어려울 경우 Cout(제 1 공진 커패시터(2114a)의 커패시턴스) >> Cin(제 2 공진 커패시터(2114b)의 커패시턴스)의 조건이 되도록 설계하면 제 1 공진 커패시터(2114a)인 C_out과 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in에 의해 직렬 연결된 커패시터의 커패시턴스는 Cin과 가까운 값이 되므로 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스 값을 제 1 가열코일(2121)보다 극단적으로 크게 설계해야 하는 부담이 줄어들 수 있다.
본 개시에서 제 2 공진 커패시터(2114b)인 C_in의 일단은 제 1 스위치(2113_1)의 소스와 하단 제 2 스위치(2113_2)의 드레인이 서로 만나는 지점에 연결되고 C_in의 타단은 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 서로 만나는 지점에 연결된다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터의 공진 회로는 제 1 공진 커패시터(2114a)와 제 2 공진 커패시터(2114b)가 서로 직렬로 연결되는 구조를 가지게 된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 인버터의 공진 회로는 고주파 구동에 유리하다. 앞선 도 12에서 보는 바와 같이 공진 회로에서 입출력 이득은 1.0이다. 다시 말해서, 증폭이 없다. 스위칭 주파수가 커짐에 따라 자기장에 의해 조리용기에 유기되는 전류는 표피효과(skin effect)에 의해 조리용기의 표면으로 흐르려는 경향이 있다. 표피효과는 주파수가 커질수록 더 커진다. 표피효과에 의해 전류는 조리용기의 표면으로 흐르기 때문에 전류가 흐르는 단면적이 줄어들어 저항값이 커진다. 고주파 유도가열장치의 경우 동작 주파수를 높이면 표피효과에 의해 조리용기의 저항값이 커지므로 적은 전류만 흘려도 조리용기에 동일한 전력이 전달될 수 있어 인버터가 포함하는 공진 회로의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다. P=I2*R의 공식에서 만약 저항(R) 값이 2배가 되면 동일한 전력(P)을 전달하려면 P=(1/√2)2*(2R)이므로 전류(I)를 약 30%(1/1.414 = 0.7) 줄일 수 있다. 그러나 본 개시의 일 실시예에 따른 직렬 공진 회로가 완전 공진 상태에서 동작할 경우 입력전압과 부하 사이는 옴의 법칙이 성립하고 I = V/R에서 V가 고정일 경우 저항값이 2배로 증가하면 전류 I는 반으로 줄어들어 충분한 전력이 가열코일 및 조리용기에 전달되지 않는 문제가 발생한다. 다시 말해서 유도가열장치(2000)가 저주파로 동작하는 방식 대비 전류를 약 30% 줄여 동일한 전력을 가열코일에 전달하고자 하나, 전류가 실제로는 반으로 줄어들기 때문에 가열코일로의 최대 전력 전달에 한계가 발생한다. 이를 극복하기 위하여 증폭이 가능한 컨버터를 사용할 경우 추가의 소자가 필요하고 비용이 증가하고 또한 추가의 소자에 흐르는 불필요한 전류 때문에 회로 손실도 유발되는 문제가 있다. 그러나 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터 및 (직렬) 공진 회로는 입력전류 전 주기 동안 전력을 전달하므로 이러한 문제를 해결할 수 있다. 다시 말해서 본 개시의 일 실시예에 따른 인버터 및 (직렬) 공진 회로는 앞선 도 9a 내지 도 9f에서 본 바와 같이 입력전류의 반주기 동안 가열코일에 전력을 전달하면서 나머지 반주기 동안에도 추가적으로 전력을 전달할 수 있다. 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)의 인덕턴스와 제 2 공진 커패시터(2114b) 및 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)의 인덕턴스와 제 1 공진 커패시터(2114a)의 값을 적절히 조절할 경우 크기가 작은 조리용기 - 제 2 가열코일(2122)을 커버하지 못하는 크기의 조리용기 - 가 유도가열장치(2000)의 상판에 놓일 경우 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는 추가적으로 30% 전력을 더 전달할 수 있는 장점이 있다.
도 14a는 본 개시의 일 실시예에 따른 외측 가열코일 경로에 스위치가 부가된 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 14a에 따른 공진 회로를 포함하는 인버터는 도 7에 따른 인버터와 거의 동일하지만 제 1 공진 커패시터(2114a) 앞단에 스위치(2150)가 있는 차이가 있다. 일 실시예에 따라 만일 조리용기(101)의 크기가 작아 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)을 통한 가열이 필요하지 않은 경우 프로세서는 스위치(2150)가 오프되도록 제어하여 제 2 가열코일(2122)의 작동을 차단할 수 있다. 조리용기(101)의 크기는 조리용기(101)의 크기를 감지하는 센서에 의해 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따라 스위치(2150)는 전자 스위치를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 또한 스위치(2150)는 릴레이 스위치를 포함할 수 있다.
반대로 조리용기(101)의 크기가 충분히 커서 조리용기(101)가 외측 가열코일까지 커버하는 경우, 유도가열장치(2000)의 프로세서는 스위치(2150)가 온되도록 제어하여 제 2 가열코일(2122)이 작동될 수 있도록 할 수 있다.
도 14b는 본 개시의 일 실시예에 따른 외측 가열코일 경로에 스위치가 부가된 복수의 가열코일을 구동하는 회로도이다.
도 14b의 공진 회로는 도 14a와 거의 동일하지만, 스위치(2150)이 제 1 공진 커패시터(2114a)의 뒷단에 위치하는 차이만 있다. 이와 같이 본 개시의 일 실시예에 따른 스위치(2150)는 온 되었을 경우 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)이 모두 작동되도록 하고, 오프되었을 경우 제 1 가열코일(2121)만 작동되도록 할 수 있는 곳이라면 어떤 위치에도 배치될 수 있고 특정 위치에 배치되어야 한다는 제한을 받지 않는다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치의 블록도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 유도가열장치(2000)는, 유도가열부(2100), 프로세서(2200), 통신 인터페이스(2300), 사용자 인터페이스(2400), 메모리(2500)를 포함할 수 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
유도 가열부(2100)는, 구동부(2110)와 가열코일(2120)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동부(2110)는 입력전원(도시되지 않음)으로부터 전력을 공급받고, 프로세서(2200)의 구동 제어 신호에 따라 가열코일(2120)에 전류를 공급할 수 있다. 구동부(2110)는 EMI 필터(2111), 정류회로(2112), 인버터(2113), 전류 감지부(2115)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 일 실시예에 따라 구동부(2110)는 넓은 의미로 인버터라고 불리울 수 있다. 구동부(2110)를 인버터라고 할 때 도 15의 인버터(2113)는 가열코일(2120)에 전류를 공급하도록 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자 세트(set)만을 의미할 수 있다. 도 15의 인버터(2113)는 두 개의 스위치 소자 만을 포함하는 도 7에 따른 인버터(2113d)일 수 있다.
EMI 필터(2111)는 입력전원으로부터 공급되는 교류 전압에 포함된 고주파 잡음을 차단하고, 미리 정해진 주파수(예를 들어, 50Hz 또는 60Hz)의 교류 전압과 교류 전류를 통과시킬 수 있다. EMI 필터(2111)와 입력전원 사이에는 과전류를 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)와 릴레이(Relay)가 배치될 수 있다. EMI 필터(2111)에 의하여 고주파 잡음이 차단된 교류 전력은 정류회로(2112)에 공급된다.
정류회로(2112)는 교류 전압을 전파 정류할 수 있다. 예를 들어, 정류회로(2112)는 시간에 따라 크기와 극성(양의 전압 또는 음의 전압)이 변화하는 교류 전압을 크기와 극성이 모두 양의 값을 가지는 전파 정류된 전압으로 변환할 수 있다. 정류회로(2112)는 정류를 위한 소자로 브리지 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류회로(2112)는 4개의 다이오드를 포함할 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. 정류회로(2112)에 의해 전파 정류된 전압은 링크 커패시터에 의해 에너지가 0으로 떨어지지 않도록 일정 전력을 유지시켜 에너지가 없는 구간에서 인버터의 스위칭 손실을 줄일 수 있다.
인버터(2113)는 가열코일(2120)로 구동 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 회로를 포함할 수 있다. 인버터(2113)는 넓은 의미에서 가열코일(2120)과 함께 공진을 일으키는 공진 커패시터도 포함할 수 있다. 스위칭 회로는 화구 별로 두 개의 스위치를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라 화구가 내측 가열코일인 제 1 가열코일(2121)과 외측 가열코일인 제 2 가열코일(2122)을 포함할 때, 두 개의 스위치에 의해 두 개의 가열코일 모두가 작동될 수 있다. 인버터(2113)가 포함하는 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)는 프로세서(2200)의 구동 제어 신호에 따라 턴온되거나 턴오프될 수 있다. 일 실시예에서, 유도가열장치(2000)는 구동 제어 신호를 생성하기 위해 프로세서(2200) 외에 별도의 구동 프로세서를 포함할 수도 있다.
인버터(2113)는 가열코일(2120)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터(2113)에 포함된 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)의 턴온/턴오프에 따라 제 1 가열코일(2121) 및 제 2 가열코일(2122)에 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변화할 수 있다. 이 경우, 제 1 가열코일(2121)과 제 2 가열코일(2122)에는 교류 전류가 공급될 수 있다.
전류 감지부(2115)는 인버터(2113)로부터 출력되어 가열코일(2120)에 흐르는 전류를 측정하는 전류 센서로서 CT1(2115_1), CT2(2115_2)를 포함할 수 있다. 전류 감지부(2115)는 유도가열장치(2000)가 반드시 포함하지는 않을 수 있다. 전류 센서는 측정된 전류값에 대응하는 전기적 신호를 프로세서(2200)로 전달할 수 있다. 도시되지는 않았으나 유도가열장치(2000)는 전류 감지부(2115)뿐 아니라 가열코일(2120)의 전압을 센싱하는 전압 감지부도 더 포함할 수 있다.
프로세서(2200)는 유도가열장치(2000)의 출력 세기(파워 레벨)에 기초하여 인버터(2113)에 포함된 스위칭 회로의 스위칭 주파수(턴온/턴오프 주파수)를 결정할 수 있다. 프로세서(2200)는, 결정된 스위칭 주파수에 따라 스위칭 회로를 턴온/턴오프하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(2200)는 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 8의 810에 개시된 바와 같인 제 1 스위치(2113_1)에는 Gate_H에 대응되는 게이트 신호를, 제 2 스위치(2113_2)에는 Gate_L에 대응되는 게이트 신호를 인가하도록 인버터(2113)를 제어할 수 있다. 유도가열장치(2000)는 이러한 프로세서(2200)의 동작 중 유도가열부(2100)의 동작을 제어하기 위해 프로세서(2200)와는 별도의 구동 프로세서를 포함할 수 있다.
가열코일(2120)은 조리용기(101)를 가열하기 위한 자기장을 생성할 수 있다. 예를 들어, 가열코일(2120)에 구동 전류가 공급되면, 가열코일(2120)의 주변에 자기장이 유도될 수 있다. 가열코일(2120)에 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 전류, 즉 교류 전류가 공급되면, 가열코일(2120)의 주변에 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 자기장이 유도될 수 있다. 가열코일(2120) 주변의 자기장은 강화 유리로 구성된 상판을 통과할 수 있으며, 상판에 놓인 조리용기(101)에 도달할 수 있다. 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 자기장으로 인하여 조리용기(101)에는 자기장을 중심으로 회전하는 와전류(eddy current)가 발생할 수 있으며, 와전류로 인해 조리용기(101)에는 전기 저항 열이 발생할 수 있다. 전기 저항 열은 저항체에 전류가 흐를 때 저항체에 발생하는 열로써, 줄 열(Joule Heat)이라고도 한다. 전기 저항 열에 의하여 조리용기(101)가 가열되며, 조리용기(101) 안의 내용물이 가열될 수 있다.
프로세서(2200)는, 유도가열장치(2000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(2200)는 유도가열장치(2000)의 전반적인 동작을 제어하는 하드웨어 장치이다. 프로세서(2200)는 전기적 회로가 집적된 집적 회로를 포함하는 하드웨어 소자(chip)이다.
프로세서(2200)는 다양한 프로세싱 회로 및/또는 복수의 프로세서를 포함할 수 있다.　 예를 들어 청구항을 포함하여 여기서 사용된 용어 “프로세서”는 적어도 하나의 프로세서를 포함하여 다양한 프로세싱 회로를 포함할 수 있다.　적어도 하나의 프로세서에서 하나 이상의 프로세서는 분산 형태로 개별적으로 및/또는 집합적으로, 여기서 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.　 여기서 사용된 것처럼, “프로세서”, “적어도 하나의 프로세서”, “하나 이상의 프로세서”는 여러가지 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다.　그러나 이러한 용어들은, 제한없이, 하나의 프로세서가 기능들의 일부를 수행하고 다른 프로세서(들)가 기능들의 다른 일부를 수행하는 상황, 그리고, 단일 프로세서가 모든 기능들을 수행할 수 있는 상황을 커버한다.　 또한, 적어도 하나의 프로세서는 분산된 방법으로 개시된 기능들의 다양한 기능들을 수행하는 프로세서들의 결합을 포함할 수 있다.　적어도 하나의 프로세서는 다양한 기능들을 달성하거나 수행하기 위해 프로그램 인스트럭션들을 실행할 수 있다. 프로세서(2200)는 메모리(2500)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 유도 가열부(2100), 통신 인터페이스(2300), 사용자 인터페이스(2400), 메모리(2500)를 제어할 수 있다. 유도가열장치(2000)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(2200)는 하나일 수도 있고 복수 개일 수도 있다. 유도가열장치(2000)는 메인 프로세서만 포함할 수도 있고, 메인 프로세서와 적어도 하나의 서브 프로세서를 포함할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 유도가열장치(2000)는, 인공 지능(AI) 프로세서를 탑재할 수 있다. 인공 지능(AI) 프로세서는, 인공 지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 유도가열장치(2000)에 탑재될 수도 있다.
프로세서(2200)는, 조리용기(101)의 고유 식별 정보가 메모리(2500)에 저장되어 있는 경우, 통신 인터페이스(2300)를 통해 조리용기(101)와의 근거리 무선 통신 채널(예컨대, BLE 통신 채널)을 수립할 수 있다.
통신 인터페이스(2300)는 유도가열장치(2000)와 조리용기(101), 유도가열장치(2000)와 서버 장치(도시되지 않음) 또는 유도가열장치(2000)와 사용자 단말(도시되지 않음) 간의 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(2300)는, 근거리 통신부(short-range wireless communication interface, 2310), 원거리 통신부(2320)를 포함할 수 있다. 근거리 통신부(2310)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication interface), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(Ultra Wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 원거리 통신부(2320)는 조리용기(101)가 IoT(사물 인터넷) 환경에서 원격으로 서버 장치(미도시)에 의해 제어되는 경우, 서버 장치와 통신하는데 사용될 수 있다. 원거리 통신부(2320)는 인터넷, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 이동 통신부를 포함할 수 있다. 이동 통신부는 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 이동 통신부는, 3G 모듈, 4G 모듈, LTE 모듈, 5G 모듈, 6G 모듈, NB-IoT 모듈, LTE-M 모듈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자 인터페이스(2400)는, 출력 인터페이스(2410)와 입력 인터페이스(2420)를 포함할 수 있다. 출력 인터페이스(2410)는, 오디오 신호 또는 비디오 신호의 출력을 위한 것으로, 디스플레이와 음향 출력부 등을 포함할 수 있다.
디스플레이와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이는 출력 인터페이스(2410) 이외에 입력 인터페이스(2420)로도 사용될 수 있다. 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 발광 다이오드(LED, light-emitting diode), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 유도가열장치(2000)의 구현 형태에 따라 유도가열장치(2000)는 디스플레이를 2개 이상 포함할 수도 있다.
음향 출력부는 통신 인터페이스(2300)로부터 수신되거나 메모리(2500)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 음향 출력부는 유도가열장치(2000)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력할 수 있다. 음향 출력부는 스피커(speaker), 부저(Buzzer) 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 출력 인터페이스(2410)는, 조리용기(101)에 관한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 출력 인터페이스(2410)는, 조리용기(101)의 식별 정보 또는 제품 유형 정보에 대응하는 GUI(Graphical User Interface)를 출력할 수 있다. 또한, 출력 인터페이스(2410)는 조리용기(101)의 현재 위치에 관한 정보를 출력할 수 있다.
입력 인터페이스(2420)는, 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 것이다. 입력 인터페이스(2420)는, 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠, 조그 스위치 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
입력 인터페이스(2420)는, 음성 인식 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도가열장치(2000)는 마이크로폰을 통해 아날로그 신호인 음성 신호를 수신하고, ASR(Automatic Speech Recognition) 모델을 이용하여 음성 부분을 컴퓨터로 판독 가능한 텍스트로 변환할 수 있다. 유도가열장치(2000)는 자연어 이해(Natural Language Understanding, NLU) 모델을 이용하여 변환된 텍스트를 해석하여, 사용자의 발화 의도를 획득할 수 있다. 여기서 ASR 모델 또는 NLU 모델은 인공지능 모델일 수 있다. 인공지능 모델은 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조로 설계된 인공지능 전용 프로세서에 의해 처리될 수 있다. 인공지능 모델은 학습을 통해 만들어 질 수 있다. 여기서, 학습을 통해 만들어진다는 것은, 기본 인공지능 모델이 학습 알고리즘에 의하여 다수의 학습 데이터들을 이용하여 학습됨으로써, 원하는 특성(또는, 목적)을 수행하도록 설정된 기 정의된 동작 규칙 또는 인공지능 모델이 만들어짐을 의미한다. 인공지능 모델은, 복수의 신경망 레이어들로 구성될 수 있다. 복수의 신경망 레이어들 각각은 복수의 가중치들(weight values)을 갖고 있으며, 이전(previous) 레이어의 연산 결과와 복수의 가중치들 간의 연산을 통해 신경망 연산을 수행한다.
언어적 이해는 인간의 언어/문자를 인식하고 응용/처리하는 기술로서, 자연어 처리(Natural Language Processing), 기계 번역(Machine Translation), 대화 시스템(Dialog System), 질의 응답(Question Answering), 음성 인식/합성(Speech Recognition/Synthesis) 등을 포함한다.
메모리(2500)는, 프로세서(2200)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예컨대, 조리용기(101)의 고유 식별 정보, 조리용기(101)의 가변 식별 정보, 복수의 전력 전송 패턴, 조리용기(101)의 조리 진행 상황 정보 등)을 저장할 수도 있다. 메모리(2500)는 인공지능 모델을 저장할 수도 있다.
메모리(2500)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 유도가열장치(2000)는 인터넷(Internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 원형 화구에서 내측을 가열하기 위한 제 1 가열코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 원형 화구에서 외측을 가열하기 위한 제 2 가열코일을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 전파 정류된 전압을 양단에 확립하는 링크 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 직렬로 연결되는 제 1 스위치와 제 2 스위치를 포함하면서 링크 커패시터와 병렬로 연결된 인버터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 1 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 1 단에 연결된 제 1 공진 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 1 스위치의 제 2 측 및 제 2 스위치의 제 1 측에 연결되고 제 2 가열코일의 제 2 단 및 제 1 가열코일의 제 1 단에 연결되는 제 2 공진 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 유도가열장치는 제 2 스위치의 제 2 측은 제 1 가열코일의 제 2 단에 연결되되, 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 자기장이 유도되도록 제 1 스위치와 제 2 스위치가 교대로 온-오프되도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치는 입력전압을 정류하는 정류회로를 더 포함하되, 입력전압의 전주기 동안 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 자기장이 유도된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치는 입력전압의 전주기 동안 링크 커패시터로부터 인버터로 입력전류가 전주기 동안 공급됨에 따라 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 자기장이 유도된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치는 입력전압을 정류하는 정류회로를 더 포함하되, 입력전압의 전주기 동안 링크 커패시터로부터 인버터로 입력전류가 전주기 동안 공급되고, 입력전류의 한주기는 제 1 반주기와 제 2 반주기를 포함하되, 제 1 반주기 동안 제 1 가열코일에 입력전류에 의한 에너지가 공급되고 제 2 반주기 동안에는 제 2 가열코일에 입력전류에 의한 에너지가 공급된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치는 제 1 반주기 동안 입력전류의 피크값과 제 2 반주기 동안 입력전류의 피크값이 서로 다르다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 제 1 반주기 동안 입력전류의 피크값과 제 2 반주기 동안 입력전류의 피크값은 제 1 가열코일의 인덕턴스와 제 2 공진 커패시터의 커패시턴스, 제 2 가열코일의 인덕턴스와 제 1 공진 커패시터의 커패시턴스 값을 조정함에 의해 달라질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 조리용기가 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 의해 가열되는 화구에 놓일 때, 조리용기의 크기에 따라 제 1 가열코일과 제 2 가열코일에 흐르는 전류가 자동으로 조정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 조리용기가 제 2 가열코일에 대응되는 화구 만을 커버할 때 제 2 가열코일에 흐르는 전류는 최대가 되고, 조리용기의 크기가 제 2 가열코일에 대응되는 탑 플레이트 영역을 커버하지 않을 때 제 1 가열코일에 흐르는 전류는 최대가 된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 입력전류가 제로크로싱 후 양의 값이 되는 제 1 구간에서 프로세서는 제 1 스위치의 온을 유지하고 제 2 스위치의 오프를 유지하도록 제어하되, 제 1 가열코일로 전류가 흐르면서 제 2 공진 커패시터가 충전되고 제 2 가열코일에 저장된 에너지는 방전되어 제 1 공진 커패시터가 충전된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 제 1 구간 후 입력전류가 양의 값을 유지하는 제 2 구간에서, 프로세서는 제 1 스위치의 온을 유지하고 제 2 스위치의 오프를 유지하도록 제어하되, 제 1 공진 커패시터는 방전되어 제 1 스위치를 통해 제 2 공진 커패시터를 충전한다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 입력전류가 제로크로싱 후 음의 값이 되는 제 3 구간에서 프로세서는 제 1 스위치가 오프되고 제 2 스위치가 오프를 유지하도록 제어하고, 제 2 가열코일에 저장된 에너지가 방전되어 제 2 스위치의 역병렬 다이오드를 통해 제 1 공진 커패시터를 충전하며 입력전류는 음의 값이 된다. 일 실시예에 따라 제 3 구간에서 제 1 가열코일에 저장된 에너지가 방전되어 제 2 스위치의 역병렬 다이오드를 통해 제 2 공진 커패시터를 충전한다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 입력전류가 음의 값을 유지하는 제 4 구간에서 프로세서는 제 2 스위치가 온 되도록 제어하고, 제 1 공진 커패시터는 방전되어 제 2 스위치를 통해 제 2 공진 커패시터를 충전한다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 입력전류가 음의 값에서 제로가 되는 제 5 구간에서 프로세서는 제 2 스위치가 온이 유지되도록 제어하되, 제 2 커패시터에 의해 제 1 가열코일에 자기 에너지가 충전된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 입력전류가 제로크로싱으로부터 양의 값이 되는 제 6 구간에서 프로세서는 제 2 스위치가 온이 유지되도록 제어하되, 입력전류에 의해 제 2 공진 커패시터가 충전되고 제 2 공진 커패시터는 제 2 스위치를 통해 방전된다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 제 1 공진 커패시터의 커패시턴스가 제 2 공진 커패시터의 커패시턴스보다 큰, 유도가열장치.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치는 제 1 스위치의 제 1 측과 제 1 공진 커패시터 사이에 배치되거나 제 1 공진 커패시터와 제 2 가열코일 제 1 단에 배치되는 전자 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 가열코일을 단수의 인버터로 구동하는 유도가열장치에서 프로세서는, 조리용기가 제 1 가열코일에 대응되는 화구 만을 커버할 때, 전자 스위치를 오프시킨다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.　 또한, 본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품 (computer program product)으로도 구현될 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 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 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 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 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 원형 화구에서 내측을 가열하기 위한 제 1 가열코일(2121);
    상기 원형 화구에서 외측을 가열하기 위한 제 2 가열코일(2122);
    전파 정류된 전압을 양단에 확립하는 링크 커패시터(2117);
    상기 링크 커패시터와 병렬로 연결된 인버터(2113)를 포함하되, 상기 인버터는 서로 직렬로 연결되는 제 1 스위치(2113_1)와 제 2 스위치(2113_2)를 포함하고,
    제 1 스위치(2113_1)의 제 1 측에 연결되고 상기 제 2 가열코일(2122)의 제 1 단에 연결된 제 1 공진 커패시터(2114a);
    상기 제 1 스위치(2113_1)의 제 2 측 및 상기 제 2 스위치(2113_2)의 제 1 측에 연결되고 상기 제 2 가열코일(2122)의 제 2 단 및 상기 제 1 가열코일(2121)의 제 1 단에 연결되는 제 2 공진 커패시터(2114b); 및
    상기 제 2 스위치(2113_2)의 제 2 측은 상기 제 1 가열코일(2121)의 제 2 단에 연결되되, 상기 제 1 가열코일(2121)과 상기 제 2 가열코일(2122)에 자기장이 유도되도록 상기 제 1 스위치(2113_1)와 상기 제 2 스위치(2113_2)가 교대로 온-오프되도록 제어하는 프로세서를 포함하는, 유도가열장치(2000).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도가열장치에 입력되는 입력전압의 전주기 동안 상기 링크 커패시터로부터 상기 인버터로 전주기 동안 입력전류가 공급됨에 따라 상기 제 1 가열코일과 상기 제 2 가열코일에 자기장이 유도되는, 유도가열장치.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류의 한주기는 제 1 반주기와 제 2 반주기를 포함하되, 상기 제 1 반주기 동안 상기 제 1 가열코일에 상기 입력전류에 의한 에너지가 공급되고 상기 제 2 반주기 동안에는 제 2 가열코일에 상기 입력전류에 의한 에너지가 공급되며,
    상기 제 1 반주기 동안 상기 입력전류의 피크값과 상기 제 2 반주기 동안 상기 입력전류의 피크값이 서로 다른, 유도가열장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 반주기 동안 상기 입력전류의 피크값과 상기 제 2 반주기 동안 상기 입력전류의 피크값은 상기 제 1 가열코일의 인덕턴스와 상기 제 2 공진 커패시터의 커패시턴스, 상기 제 2 가열코일의 인덕턴스와 상기 제 1 공진 커패시터의 커패시턴스 값을 조정함에 의해 달라지는, 유도가열장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조리용기가 상기 제 1 가열코일과 상기 제 2 가열코일에 의해 가열되는 화구에 놓일 때, 상기 조리용기의 크기에 따라 상기 제 1 가열코일과 상기 제 2 가열코일에 흐르는 전류가 자동으로 조정되고
    상기 조리용기가 상기 제 2 가열코일에 대응되는 화구 만을 커버할 때 상기 제 2 가열코일에 흐르는 전류는 최대가 되고, 상기 조리용기의 크기가 상기 제 2 가열코일에 대응되는 탑 플레이트 영역을 커버하지 않을 때 상기 제 1 가열코일에 흐르는 전류는 최대가 되는, 유도가열장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류가 제로크로싱 후 양의 값이 되는 제 1 구간에서 상기 프로세서는 상기 제 1 스위치의 온을 유지하고 상기 제 2 스위치의 오프를 유지하도록 제어하되,
    상기 제 1 가열코일로 전류가 흐르면서 상기 제 2 공진 커패시터가 충전되고 상기 제 2 가열코일에 저장된 에너지는 방전되어 상기 제 1 공진 커패시터가 충전되는, 유도가열장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 구간 후 상기 입력전류가 양의 값을 유지하는 제 2 구간에서, 상기 프로세서는 상기 제 1 스위치의 온을 유지하고 상기 제 2 스위치의 오프를 유지하도록 제어하되, 상기 제 1 공진 커패시터는 방전되어 상기 제 1 스위치를 통해 상기 제 2 공진 커패시터를 충전하는, 유도가열장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류는 상기 제 2 공진 커패시터를 충전하는, 유도가열장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류가 제로크로싱 후 음의 값이 되는 제 3 구간에서 상기 프로세서는 상기 제 1 스위치가 오프되고 상기 제 2 스위치가 오프를 유지하도록 제어하고,
    상기 제 2 가열코일에 저장된 에너지가 방전되어 상기 제 2 스위치의 역병렬 다이오드를 통해 상기 제 1 공진 커패시터를 충전하며 상기 입력전류는 음의 값이 되는, 유도가열장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가열코일에 저장된 에너지가 방전되어 상기 제 2 스위치의 역병렬 다이오드를 통해 상기 제 2 공진 커패시터를 충전하는, 유도가열장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류가 음의 값을 유지하는 제 4 구간에서 상기 프로세서는 상기 제 2 스위치가 온 되도록 제어하고,
    상기 제 1 공진 커패시터는 방전되어 상기 제 2 스위치를 통해 상기 제 2 공진 커패시터를 충전하는, 유도가열장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류가 음의 값에서 제로가 되는 제 5 구간에서 상기 프로세서는 상기 제 2 스위치가 온이 유지되도록 제어하되, 제 2 커패시터에 의해 제 1 가열코일에 자기 에너지가 충전되는, 유도가열장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력전류가 제로크로싱으로부터 양의 값이 되는 제 6 구간에서 상기 프로세서는 상기 제 2 스위치가 온이 유지되도록 제어하되,
    상기 입력전류에 의해 상기 제 2 공진 커패시터가 충전되고 상기 제 2 공진 커패시터는 상기 제 2 스위치를 통해 방전되는, 유도가열장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공진 커패시터의 커패시턴스가 상기 제 2 공진 커패시터의 커패시턴스보다 큰, 유도가열장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서가 상기 제 1 스위치(2113_1)와 상기 제 2 스위치(2113_2)가 교대로 온-오프되도록 제어함에 의해 상기 제 2 가열코일은 상기 제 1 공진 커패시터 및 상기 제 2 공진 커패시터와 공진하고, 상기 제 1 가열코일은 상기 제 2 공진 커패시터와 공진하는, 유도가열장치.
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