KR100712840B1 - 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터의 코일에 과다한 전류가 흐르는 것을 방지하여 상기 조리기기의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법에 관한 것으로서, 교류전원을 정류 및 필터링하여 조리기기의 입력전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 공급되는 입력전원에 따라 스위칭 동작을 수행하여 조리용기가 안착되는 코일로 전류를 인가하는 인버터부와, 상기 코일의 전류를 검출하여 검출된 전류에 따른 전압이 기준전압보다 큰 경우 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 코일의 전류를 감소시키는 코일전류 제어부를 포함하여 이루어져, 간단한 회로를 통해 코일에 흐르는 전류를 조절할 수 있으므로 그 제작이 용이하며, 제품의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

주파수 가변, 트랜지스터, 전류검출, 코일, 인버터, 유도가열

Description

유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법 {Induction heating cooker and its current controlling method}

도 1 은 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 도시된 블록도,

도 2 는 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 전류 제어방법이 도시된 순서도,

도 3 은 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 도시된 블록도,

도 4 는 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 상세하게 도시된 회로도,

도 5 는 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 전류 제어방법이 도시된 순서도,

도 6 은 본 발명에 따른 코일전류 제어회로의 각 부에 따른 신호파형 및 코일 전류의 파형이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 전원공급부 20: 인버터부

30: 인버터 구동부 40: 코일전류 제어부

42: 검출전압 비교부 43: 주파수 가변부

본 발명은 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법에 관한 것으로써, 특히 인버터의 코일에 과다한 전류가 흐르는 것을 방지하여 상기 조리기기의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 유도가열 조리기기는 조리물이 담기며 자성체로 구성된 조리용기가 안착되는 부분에 일정간격으로 코일이 형성되어, 상기 코일에 전류가 공급됨에 따라 발생하는 자기장에 의해 상기 조리용기에 유도전류가 발생하게 되어 상기 조리용기가 가열되는 방식을 유도가열 방식이라고 하며, 밥솥, Hob, 쿡탑 등이 상기 방식을 이용한 대표적인 조리기기이다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 도시된 블록도이다.

상기 유도가열 조리기기는 교류전원을 정류 및 필터링하여 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)와, 상기 전원공급부로부터 인가된 전원에 의해 스위칭 동작을 수행하여 상기 코일로 전류를 공급하여 상기 조리용기를 가열하는 인버터부(5)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 유도가열 조리기기는 상기 코일에 과도한 전류가 흘러 상기 인버 터부(5)를 구성하는 전력용 반도체 소자 및 기타 부품이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 상기 코일로부터 전류를 검출하는 전류검출부(6)와, 검출된 전류를 정류하는 검출전류 정류부(7)와, 정류된 검출전류에 따른 전압과 기준전압을 비교하여 그에 따른 비교신호를 생성하여 출력하는 전류제한 비교부(8)와, 상기 전류제한 비교부(8)로부터 전달된 상기 비교신호에 따라 상기 코일 전류가 설정값 이상인 경우에는 상기 인버터부(5)로 인가되는 전력의 크기를 설정전력보다 낮게 하여 상기 인버터부(5)로 인가하고, 이하인 경우에는 설정전력을 상기 인버터부(5)로 인가하도록 하는 마이컴(9)을 포함하여 구성된다.

도 2는 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기의 전류 제어방법이 도시된 순서도이다.

상기와 같이 구성되는 유도가열 조리기기는 우선, 전원이 상기 조리기기로 인가되면 상기 마이컴은 외부 입력에 따라 상기 인버터부로 인가되는 전력레벨을 설정한다.(S1)

설정된 전력레벨에 따라 상기 인버터부가 스위칭 동작을 수행하면 상기 코일로 전류가 흐르게 되며, 이에 따라 상기 조리용기가 가열된다.(S2)

이때, 상기 코일에 흐르는 전류를 검출하여 검출된 전류를 정류하고, 정류된 전류에 해당하는 전압의 크기를 자체 설정된 기준전압과 비교한다.(S3)

비교결과, 상기 검출전압의 크기가 상기 기준전압보다 작은 경우에는 상기 마이컴으로 로우(low)신호를 출력하여 상기 마이컴이 설정된 전력레벨에 따라 상기 인버터부가 동작되도록 한다.(S4)

또한, 상기 검출전압의 크기가 상기 기준전압보다 큰 경우에는 상기 마이컴으로 하이(high)신호를 출력하여 상기 마이컴이 상기 전력레벨을 설정레벨에 비해 감소시켜 상기 인버터부로 인가하도록 하고, 이에 따라 상기 코일에 흐르는 전류는 감소하게 된다.(S5)

그러나, 상기와 같이 구성 및 동작되는 종래 기술에 따른 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법은 피드백되는 검출전류 비교신호가 상기 마이컴으로 인가되기 위한 별도의 신호포트(port)가 요구되며, 상기 포트를 통해 인가되는 신호에 따라 상기 인버터부로 인가되는 전력레벨을 조절하기 위한 제어 프로그램이 별도로 요구되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 별도의 제어 프로그램을 통해 상기 코일로 흐르는 과도한 전류를 제어하는 경우, 상기 프로그램이 오동작하게 되면 상기 코일로 과도한 전류가 흐르게 되며 사용자는 이를 즉시 판단할 수 없으므로 사용자의 안정성 및 제품의 내구성이 크게 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 인버터부의 코일로 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하는 회로를 트랜지스터 및 저항 등의 소자를 통해 구현함으로써 별도의 제어프로그램이 구비되지 않더라도 과도한 전류를 방지할 수 있도록 하는 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유도가열 조리기기는, 교류전원을 정류 및 필터링하여 입력전원을 공급하는 전원공급부, 상기 입력전원에 따라 스위칭 동작을 수행하여 조리용기가 안착되는 코일로 전류를 인가하는 인버터부, 상기 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부, 상기 전류검출부에서 검출한 검출전류에 대응하는 전압이 기준전압보다 작은 경우 제1 레벨의 신호를 출력하고, 상기 검출전류에 대응하는 전압이 상기 기준전압보다 큰 경우 제2 레벨의 신호를 출력하는 검출전압 비교부, 및 상기 제1 레벨의 신호에 의해 오프(off) 되어 기설정된 스위칭 주파수에 따라 상기 인버터부가 동작되도록 하고, 상기 제2 레벨의 신호에 의해 온(on)되어 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 코일에 흐르는 전류를 감소시키도록 동작하는 스위칭 소자를 구비한 주파수 가변부를 포함한다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 도시된 블록도이다.

본 발명에 따른 유도가열 조리기기는 교류전원을 정류 및 필터링하여 조리기 기의 입력전원을 공급하는 전원공급부(10)와, 상기 전원공급부(10)로부터 공급되는 입력전원에 따라 스위칭 동작을 수행하여 조리용기가 안착되는 코일로 전류를 인가하는 인버터부(20)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 제어하는 구동 펄스를 생성하는 인버터 구동부(30)와, 상기 코일의 전류를 검출하여 검출된 전류에 따른 전압이 기준전압보다 큰 경우 상기 인버터 구동부(30)를 통해 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 코일의 전류를 감소시키는 코일전류 제어부(40)를 포함하여 구성된다.

상기 전원공급부(10)는 외부로부터 공급되는 교류전원을 정류 다이오드를 거쳐 정류하고, 정류된 전원을 필터링한 다음 상기 인버터부(20)로 전달한다.

상기 인버터부(20)는 상기 전원공급부(10)로부터 전달되는 맥류전원을 이용하여 내부의 스위치를 구동시킴으로써 상기 코일에 전류를 인가하여 조리용기를 가열하게 된다.

한편, 상기 코일전류 제어부(40)는 상기 코일에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 상기 인버터부(20)의 코일 전류를 검출하는 전류검출부(41)와, 검출된 전류에 따른 전압 및 상기 기준전압의 크기를 비교하여, 상기 검출전압이 큰 경우 하이(high) 신호를 출력하고 그렇지 않은 경우 로우(low)신호를 출력하는 검출전압 비교부(42)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 검출전압 비교부(42)로부터 하이(high)신호가 전달된 경우 상기 인버터부(20)의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 코일에 흐르는 전류를 감소시키고, 로우(low)신호가 전달된 경우 기설정된 스위칭 주파수에 따라 상기 인버터부(20)가 동작되도록 하는 주파수 가변부(43)를 포함하여 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 구성이 상세하게 도시된 회로도이다.

즉, 본 발명에 따른 유도가열 조리기기에 있어서, 상기 전류검출부(41)는 상기 코일로부터 검출된 전류를 다이오드를 통해 정류하고 정류된 코일전류의 전압신호는 두 개의 분압저항(R1, R2)을 통해 분압된다.

상기 검출전압 비교부(42)는 상기 코일전류 검출부(41)로부터 분압출력된 전압신호와 상기 조리기기 자체 설정된 기준전압이 인가되는 비교기를 포함하여 구성되어 상기 분압출력된 전압신호와 상기 기준전압의 크기에 따라, 상기 분압전압이 기준전압보다 큰 경우에는 하이 신호를 출력하며, 그렇지 않은 경우에는 로우 신호를 상기 검출전압 비교부(42) 내의 저항 및 커패시터에 의한 시정수 동안 출력하게 된다.

또한, 상기 주파수 가변부(43)는 상기 검출전압 비교부(42)로부터 출력되는 신호가 베이스로 인가되고, 상기 조리기기 자체에 설정된 설정주파수 신호가 콜렉터로 인가되는 트랜지스터(TR)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 주파수 가변부(43)는 상기 검출전압 비교부(42)로부터 로우(low)신호가 전달된 경우에는 상기 트랜지스터(TR)가 오프(off)되어 상기 설정주파수 신호가 그대로 상기 인버터부(20)에 인가되며, 하이(high)신호가 전달된 경우에는 상기 트랜지스터(TR)가 온(on)되어 상기 설정주파수 신호와 병렬연결이 되 고, 상기 설정주파수 신호보다 높은 주파수의 신호가 상기 인버터부(20)로 인가되므로 상기 코일에 흐르는 전류는 감소하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 도 5는 본 발명에 따른 유도가열 조리기기의 전류 제어방법이 도시된 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 코일전류 제어회로의 각 부에 따른 신호파형 및 코일 전류의 파형이 도시된 그래프이다.

우선, 외부로부터 유도가열 조리기기로 전원이 공급되면 자체설정된 스위칭 주파수에 따라 인버터부 내의 스위치가 동작한다.(S1, S2)

상기 인버터부 스위치의 구동에 따라 상기 인버터부에 내장된 코일로 전류가 흐르게 되어 조리용기를 가열하며, 상기 코일에 흐르는 전류를 검출한다.(S3)

검출된 전류는 정류 및 분압되어 상기 검출 전류에 따른 전압과 자체 설정된 기준전압(Vb)의 크기를 비교하고, 비교결과 상기 검출전압(Va)의 크기가 상기 기준전압(Vb)보다 큰 경우에는 하이 신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 로우 신호를 출력한다.(S4)

다음, 하이 신호가 출력된 경우에는 상기 인버터부(20)로 인가되는 주파수가 자체 설정되어 있는 설정주파수(Fr)에 비해 증가하여 인가되며, 그에 따라 상기 인버터부(20)의 코일에 흐르는 전류는 감소하게 된다.(S6, S7)

또한, 로우 신호가 출력된 경우에는 상기 설정주파수(Fr)가 상기 인버터부(20)로 인가되어 상기 인버터부의 스위치가 동작하게 된다.(S5)

이상과 같이 본 발명에 의한 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제한방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 간단한 H/W의 구현을 통해 코일에 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있도록 하는 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유도가열 조리기기 및 그의 전류 제한방법은 코일의 전류를 검출하여 검출된 전류에 따른 전압이 기준전압보다 큰 경우 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시키도록 구성되어, 간단한 회로를 통해 코일에 흐르는 전류를 조절할 수 있으므로 그 제작이 용이하며, 제품의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 교류전원을 정류 및 필터링하여 입력전원을 공급하는 전원공급부;

   상기 입력전원에 따라 스위칭 동작을 수행하여 조리용기가 안착되는 코일로 전류를 인가하는 인버터부;

   상기 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부;

   상기 전류검출부에서 검출한 검출전류에 대응하는 전압이 기준전압보다 작은 경우 제1 레벨의 신호를 출력하고, 상기 검출전류에 대응하는 전압이 상기 기준전압보다 큰 경우 제2 레벨의 신호를 출력하는 검출전압 비교부; 및

   상기 제1 레벨의 신호에 의해 오프(off) 되어 기설정된 스위칭 주파수에 따라 상기 인버터부가 동작되도록 하고, 상기 제2 레벨의 신호에 의해 온(on)되어 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 증가시켜 상기 코일에 흐르는 전류를 감소시키도록 동작하는 스위칭 소자를 구비한 주파수 가변부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 레벨의 신호는 로우(low)신호이고, 상기 제2 레벨의 신호는 하이(high) 신호인 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출전압 비교부는, 다수의 분압저항 및 증폭기를 포함하며, 상기 분압저항에 의해 생성되는 상기 기준전압이 상기 전류검출부의 검출전류에 따른 전압과 비교한 결과에 따라 상기 제1 레벨의 신호 및 상기 제2 레벨의 신호 중 어느 하나를 출력하는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기기.
5. 삭제

Images