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KR20010077076A - 유도가열조리기의 전류감지장치 - Google Patents

유도가열조리기의 전류감지장치 Download PDF

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KR20010077076A
KR20010077076A KR1020000004638A KR20000004638A KR20010077076A KR 20010077076 A KR20010077076 A KR 20010077076A KR 1020000004638 A KR1020000004638 A KR 1020000004638A KR 20000004638 A KR20000004638 A KR 20000004638A KR 20010077076 A KR20010077076 A KR 20010077076A
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권용재
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Abstract

본 발명은 유도가열조리기의 전류감지장치에 관한 것으로, 교류입력전원의 라인 노이즈성분을 제거하는 필터수단과, 상기 필터수단에서 라인 노이즈성분이 제거된 교류전원을 브리지정류기 및 평활콘덴서에 의해 직류로 정류시키는 정류수단과, 상기 정류수단에서 정류된 직류전압을 받아서 스위칭소자를 구동시키는 인버터수단과, 상기 스위칭소자의 구동에 따라 조리물을 유도가열시키는 유도코일로 구성된 유도가열조리기에 있어서, 상기 정류수단에 의해 정류된 직류전압을 받아서 상기 유도코일에 입력되는 전류변동량을 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 코일전류에 따라 상기 스위칭소자를 구동하기 위한 인버터 구동신호를 출력하는 제어수단을 추가로 구비하여, 정류된 파형의 전류량을 감지하여 부하유무 및 부하종류를 감지하므로 적절한 출력을 낼 수 있게 한다.

Description

유도가열조리기의 전류감지장치 {current sensing apparatus of induction cooker}
본 발명은 유도가열조리기에 관한 것으로, 특히 정류된 파형의 전류를 감지하여 유도코일에 안정된 전류를 공급하는 유도가열조리기의 전류감지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 유도가열조리기는 일본국 특허공개공보 소56-123686호가 있다.
동공보에 개재된 유도가열조리기는 도 1에 도시한 바와같이, 전원입력단(1)으로부터 입력되는 교류전원을 직류로 전파정류하는 정류부(3)와, 상기 정류부(3)로부터 출력되는 직류전원을 받아서 고주파신호를 발생하는 인버터부(5)와, 상기 인버터부(5)의 스위칭소자를 턴온/턴오프동작시키도록 구동신호를 출력하는 인버터제어부(7)와, 상기 인버터부(5)에 의해 구동되는 유도코일(8)에 입력되는 전류를 감지하도록 상기 유도코일(8)의 구동시에 변화하는 상기 전원입력단(1)의 입력전류를 감지하여 상기 인버터제어부(7)에 출력하는 입력전류센서(9)로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 유도가열조리기에 있어서, 사용자가 도시되지 않은 동작스위치를 온시키면, 전원입력단(1)으로부터 입력되는 교류전원이 정류부(3)의 브리지정류기(4)에 의해 직류전압으로 전파정류된다.
상기 브리지정류기(4)에 의해 전파정류된 직류전압에 포함된 리플성분은 평활콘덴서(C1)를 통해 필터링되어 그 필터링된 직류전압이 평활콘덴서(C1)에 충전된다.
그리고, 상기 전원입력단(1)으로부터 입력되는 교류전류를 입력전류센서(9)에서 감지하면, 인버터제어부(7)에서는 상기 입력전류센서(9)에 의해 감지된 입력전류에 따라 스위칭소자(TR1)를 구동하기 위한 동기제어신호를 출력한다.
따라서, 상기 인버터제어부(7)로부터 출력되는 동기제어신호가 인버터부(5)의 스위칭소자(TR1)의 베이스단자에 인가되어 스위칭소자(TR1)가 턴온되면서 평활콘덴서(C1)에 충전된 전압에 의해 전류가 유도코일(8)을 통해 스위칭소자(TR1)를 거치면서 공진콘덴서(C2)로 흐르게 되어 폐회로가 구성된다.
이에 따라, 상기 유도코일(8)에는 공진전류가 흐르면서 이 전류에 의해 유도코일(8)에 재치된 조리용기(8')의 표면에 와전류가 발생되어 조리용기(8')가 가열되기 시작하여 조리가 행해진다.
그런데, 이와같은 종래 유도가열조리기의 전류감지장치에 있어서는, 전원입력단(1)으로부터 입력되는 교류전류를 감지하여 스위칭소자(TR1)를 구동하기 때문에 감지된 입력전류를 정류하기 위한 별도의 정류회로를 구성해야 하고, 입력전류량을 제대로 감지하지 못할 경우 ZVS(Zero Voltage Switching)이 제대로 이루어지지 않아 스위칭소자(TR1)가 파손된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정류된 파형의 전류량을 감지하여 부하유무 및 부하종류를 감지하므로 적절한 출력을 낼 수 있게 하여 안정된 조리를 행하고, 과전류를 신속히 감지하여 스위칭소자를 보호하는 유도가열조리기의 전류감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유도가열조리기의 전류감지장치는, 교류입력전원의 라인 노이즈성분을 제거하는 필터수단과, 상기 필터수단에서 라인 노이즈성분이 제거된 교류전원을 브리지정류기 및 평활콘덴서에 의해 직류로 정류시키는 정류수단과, 상기 정류수단에서 정류된 직류전압을 받아서 스위칭소자를 구동시키는 인버터수단과, 상기 스위칭소자의 구동에 따라 조리물을 유도가열시키는 유도코일로 구성된 유도가열조리기에 있어서, 상기 정류수단에 의해 정류된 직류전압을 받아서 상기 유도코일에 입력되는 전류변동량을 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류감지수단에 의해 감지된 코일전류에 따라 상기 스위칭소자를 구동하기 위한 인버터 구동신호를 출력하는 제어수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래에 의한 유도가열조리기의 개략적인 회로구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 유도가열조리기의 전류감지장치의 구성블록도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유도가열조리기의 전류감지장치의 상세회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 필터수단 20: 정류수단
30 : 전류감지수단 40 : 제어수단
50 : 인버터수단 60 : 유도코일
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와같이, 필터수단(10)은 전원입력단(1)으로부터 입력되는 교류입력전원의 라인 노이즈성분을 제거하는 것으로, 이 필터수단(10)은 교류입력전원의 높은 과전압성분을 감쇄시키는 바리스터(VR)와, 교류입력전원의 고주파, 저주파영역 노이즈성분을 서로 상쇄시키는 코일(FT1,FT2)과, 상기 교류입력전원의 높은 임펄스성분을 접지라인으로 패스시켜 안정된 교류전원을 공급하는 콘덴서(C1~C3)로 구성되어 있다.
그리고, 정류수단(20)은 상기 필터수단(10)에 의해 라인 노이즈성분이 필터링된 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 것으로서, 이 정류수단(20)은 교류입력전원을 소정의 직류전압으로 전파정류하는 브리지정류기(25)와, 상기 브리지정류기(25)에 의해 전파정류된 직류전압에 포함된 리플성분을 필터링함과 동시에 그 전파정류된 직류전압을 충전하도록 상기 브리지정류기(25)의 출력단에 접속된 평활콘덴서(C4)와, 상기 브리지정류기(25)의 정류효율을 높여주도록 상기 평활콘덴서(C4)에 접속된 쵸크코일(L1)로 구성되어 있다.
또한, 전류감지수단(30)은 상기 정류수단(20)에 의해 정류된 직류전압을 받아서 유도코일(60)에 입력되는 전류변동량을 감지하도록 상기 브리지정류기(25)의 출력단에 일측이 접속되고 평활콘덴서(C4)에 타측이 접속된 전류센서(CT)이고, 제어수단(40)은 상기 전류감지수단(30)에 의해 감지된 코일전류를 입력받아 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)를 턴온 또는 턴오프시키기 위한 인버터 구동신호를 출력한다.
또, 인버터수단(50)은 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 인버터 구동신호에 따라 상기 정류수단(20)으로부터 출력되는 직류전압을 받아서 고주파신호를 발생하는 것으로, 이 인버터수단(50)은 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 인버터 구동신호를 저항(R1,R2)을 통해 입력받아 유도코일(60)에 공진전류를 발생하도록 교번으로 턴온 또는 턴오프동작하는 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)와, 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 턴온 또는 턴오프동작시에 상기 정류수단(20)의 평활콘덴서(C4)에 충전된 전압을 인가받아 충방전하면서 전압원을 형성하도록 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)에 병렬접속된 공진콘덴서(C5,C6)와, 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 턴오프동작시에 발생하는 역기전력을 바이패스하여 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)를 보호하는 보호용 다이오드(D1,D2)와, 상기 유도코일(60)에 흐르는 전류의 급격한 변화를 방지하여 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 쇼트를 방지하도록 다이오드(D3,D4) 및 컨덴서(C7,C8)로 이루어져 상기 유도코일(60)에 접속된 스너버회로부(55)로 구성되어 있다.
또, 상기 유도코일(60)은 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 턴온 또는 턴오프동작시에 발생되는 정현파 교류전류에 따라 조리용기(65)에 와전류를 발생하여 상기 조리용기(65)내의 조리물을 가열하도록 일측이 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 접속점에 접속되고 타측이 상기 공진콘덴서(C5,C6)의 접속점에 직렬접속되어 있다.
한편, 미설명 부호 70은 상기 유도가열조리기를 온 또는 오프시키는 동작스위치이다.
이하, 상기와 같이 구성된 유도가열조리기의 전류감지장치의 작용효과를 설명한다.
먼저, 전원입력단(1)으로부터 교류입력전원이 인가되면, 교류입력전원에 포함된 라인 노이즈성분은 필터수단(10)을 통해 필터링된다.
상기 필터수단(10)에 의해 라인 노이즈성분이 제거된 교류전원은 정류수단(20)의 브리지정류기(25)를 통해 직류전압으로 전파정류되고, 이 전파정류된 직류전압에 포함된 리플성분은 평활콘덴서(C4)를 통해 필터링되면서 이 필터링된 직류전압이 평활콘덴서(C4)에 충전됨과 동시에 전류감지수단(30)에 인가된다.
따라서, 상기 전류감지수단(30)에서는 브리지정류기(25)에 의해 전파정류된 직류전압을 받아서 유도코일(60)에 입력되는 전류의 변동량을 감지하여 제어수단(40)에 출력한다.
즉, 상기 전류감지수단(30)에서는 교류입력전원의 변동시에도 필터수단(10)을 통해 라인 노이즈성분이 제거되고, 정류수단(20)에 의해 정류 및 평활된 직류전원의 안정된 전류를 감지하게 되는 것이다.
이때, 사용자가 동작스위치(70)를 온시키면, 제어수단(40)에서는 스위치온신호의 입력시에 상기 전류감지수단(30)에 의해 감지된 코일전류에 따라 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)를 구동하기 위한 인버터 구동신호를 출력한다.
이에 따라, 상기 제어수단(40)으로부터 출력되는 인버터 구동신호가 저항(R1,R2)을 통해 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 베이스단자에 인가되어 상기 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)가 교번으로 턴온 또는 턴오프동작하게 된다.
상기 스위칭소자(IGBT1)가 턴온동작하면, 정류수단(20)의 평활콘덴서(C4)에 충전된 전압에 의해 전류가 스위칭소자(IGBT1)를 통해 유도코일(60)을 거쳐 공진콘덴서(C6)로 흐른다.
이때, 상기 유도코일(60)에 공급되는 공진전류는 유도코일(60)과 공진콘덴서(C6)에 의해 결정된 시정수만큼 증가했다가 감소하게 되는데, 상기 시정수에 의해 결정된 전류량이 제로가 되는 시점에서 스위칭소자(IGBT1)가 턴오프되면서 스위칭소자(IGBT2)가 턴온된다.
상기 스위칭소자(IGBT2)가 턴온동작하면, 정류수단(20)의 평활콘덴서(C4)에 충전된 전압에 의해 전류가 스위칭소자(IGBT2)를 통해 유도코일(60)을 거쳐 공진콘덴서(C5)로 흐른다.
이때에도, 상기 유도코일(60)에 공급되는 공진전류는 유도코일(60)과 공진콘덴서(C5)에 의해 결정된 시정수만큼 증가했다가 감소하게 되는데, 상기 시정수에 의해 결정된 전류량이 제로가 되는 시점에서 스위칭소자(IGBT2)가 턴오프되면서 스위칭소자(IGBT1)가 턴온된다.
상기와 같은 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 턴온/턴오프 교번동작에 의해 유도코일(60)에는 20~30KHz의 정현파 교류전류가 흐르고, 이 전류에 의해 유도코일(60)에 재치된 조리용기(65)의 표면에 와전류가 발생되면서 조리용기(65)가 가열되기 시작한다.
한편, 상기 유도코일(60)에는 스너버회로부(55)가 접속되어 유도코일(60)에흐르는 전류의 급격한 변화를 방지하여 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)의 쇼트를 방지하여 스위칭소자(IGBT1,IGBT2)와 유도코일(60)의 파손을 방지하게 된다.
상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 유도가열조리기의 전류감지장치에 의하면, 정류된 파형의 전류량을 감지하여 부하유무 및 부하종류를 감지하므로 적절한 출력을 낼 수 있게 하여 안정된 조리를 행한다는 효과가 있다.
또한, 종래에는 전류감지 및 스위칭소자 보호를 위한 전류센서가 두 개 필요하여 제어가 복잡하고 전류센서의 가격 또한 비쌌으나, 본 발명에서는 하나의 전류센서로 전류감지 및 스위칭소자 보호를 제어하므로 제품의 견고성 및 경제성이 향상된다는 효과가 있다.
또, 본 발명에서는 전류센서를 브리지정류기의 출력단에 위치시켜 과전류 발생의 경우 응답성이 뛰어나므로 스위칭소자 소손을 충분히 방지할 수 있어 안정성이 뛰어나다는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 교류입력전원의 라인 노이즈성분을 제거하는 필터수단과, 상기 필터수단에서 라인 노이즈성분이 제거된 교류전원을 브리지정류기 및 평활콘덴서에 의해 직류로 정류시키는 정류수단과, 상기 정류수단에서 정류된 직류전압을 받아서 스위칭소자를 구동시키는 인버터수단과, 상기 스위칭소자의 구동에 따라 조리물을 유도가열시키는 유도코일로 구성된 유도가열조리기에 있어서,
    상기 정류수단에 의해 정류된 직류전압을 받아서 상기 유도코일에 입력되는 전류변동량을 감지하는 전류감지수단과,
    상기 전류감지수단에 의해 감지된 코일전류에 따라 상기 스위칭소자를 구동하기 위한 인버터 구동신호를 출력하는 제어수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 전류감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류감지수단은 상기 브리지정류기의 출력단에 일측이 접속되고 평활콘덴서에 타측이 접속된 전류센서인 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 전류감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도코일에는 유도코일에 흐르는 전류의 급격한 변화를 방지하여 상기스위칭소자의 쇼트를 방지하는 스너버회로부가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 전류감지장치.
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