JPH11144855A - Induction heating apparatus - Google Patents
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- JPH11144855A JPH11144855A JP30243997A JP30243997A JPH11144855A JP H11144855 A JPH11144855 A JP H11144855A JP 30243997 A JP30243997 A JP 30243997A JP 30243997 A JP30243997 A JP 30243997A JP H11144855 A JPH11144855 A JP H11144855A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭及びレス
トランなどで使用される誘導加熱調理器などの誘導加熱
装置に関するもので、さらに詳しくはそのインバータ回
路構成と制御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction heating apparatus such as an induction heating cooker used in ordinary households and restaurants, and more particularly to an inverter circuit configuration and a control method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の誘導加熱装置のインバータ回路構
成と制御方法について、図７〜９に基づいて説明する。2. Description of the Related Art An inverter circuit configuration and a control method of a conventional induction heating apparatus will be described with reference to FIGS.
【０００３】図７は、誘導加熱装置のインバータの基本
回路である。１は直流電源で、具体的には商用交流電源
から整流器を介して得ている。２は加熱コイルで、図に
は特に記していないが、この上に被加熱物が載置され、
加熱コイル２からの高周波磁界により誘導加熱される。
３は加熱コイル２と並列接続された共振コンデンサ、４
はスイッチング素子で、この素子のオン・オフにより、
加熱コイルに高周波電流が供給される。スイッチング素
子４には駆動電力が、バイポーラトランジスタなどより
大幅に少なくてすむＩＧＢＴを用いており、その耐圧は
９００Ｖ、電流定格は６０Ａである。５はスイッチング
素子４と並列接続された逆導通ダイオード、６はスイッ
チング素子４のコレクタ−エミッタ間電圧などを検知
し、スイッチング素子４のオン・オフを制御する制御回
路である。FIG. 7 shows a basic circuit of an inverter of an induction heating device. Reference numeral 1 denotes a DC power supply, which is obtained from a commercial AC power supply via a rectifier. Reference numeral 2 denotes a heating coil, on which an object to be heated is placed.
Induction heating is performed by a high-frequency magnetic field from the heating coil 2.
3 is a resonance capacitor connected in parallel with the heating coil 2;
Is a switching element.
A high frequency current is supplied to the heating coil. The switching element 4 uses an IGBT that requires much less driving power than a bipolar transistor or the like, and has a withstand voltage of 900 V and a current rating of 60 A. Reference numeral 5 denotes a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element 4, and reference numeral 6 denotes a control circuit that detects a collector-emitter voltage of the switching element 4 and controls on / off of the switching element 4.
【０００４】図８は、図７のインバータの動作時の各部
波形を示した図である。（ア）は制御回路６から出力さ
れるスイッチング素子４のドライブ信号で、ＨＩＧＨの
時にスイッチング素子４がオンする。（イ）はスイッチ
ング素子４及び逆導通ダイオード５に流れる電流を示し
ている。（ウ）はスイッチング素子４のコレクターエミ
ッタ間に生じる電圧である。FIG. 8 is a diagram showing waveforms at various points during the operation of the inverter of FIG. (A) is a drive signal of the switching element 4 output from the control circuit 6, and the switching element 4 is turned on when HIGH. (A) shows the current flowing through the switching element 4 and the reverse conducting diode 5. (C) is a voltage generated between the collector and the emitter of the switching element 4.
【０００５】図９は、図８の動作波形中、スイッチング
素子４がオンからオフに遷移する期間（すなわちターン
オフ時）のコレクタ電流、コレクタ−エミッタ間電圧を
拡大した図である。図でテール電流とはＩＧＢＴ特有の
現象であり、素子のスイッチング速度が低速なものほ
ど、その発生期間が長い。またテール電流の温度特性は
正であり、スイッチング素子が高温になるほど発生期間
は長くなり、損失が大きくなる。FIG. 9 is an enlarged view of a collector current and a collector-emitter voltage during a transition period of the switching element 4 from on to off (ie, at the time of turn-off) in the operation waveform of FIG. In the figure, the tail current is a phenomenon peculiar to the IGBT. The lower the switching speed of the element, the longer the generation period. The temperature characteristic of the tail current is positive, and the higher the temperature of the switching element, the longer the generation period and the greater the loss.
【０００６】以上より、本インバータの動作によって発
生するスイッチング素子４の損失は、図８のドライブ信
号がＨＩＧＨの期間中に発生する導通損失と、図９に示
すターンオフ時の損失すなわちターンオフ損失の二つに
分類される。As described above, the loss of the switching element 4 caused by the operation of the present inverter can be divided into the conduction loss generated during the HIGH period of the drive signal shown in FIG. 8 and the loss at the time of turn-off, that is, the turn-off loss shown in FIG. Are classified into two types.
【０００７】導通損失は、スイッチング素子４のコレク
タ電流と、そのコレクタ電流と相関のあるオン電圧の積
で決定される。一般に導通損失の損失温度特性は、ほぼ
フラットか、スイッチング素子の性能によっては負であ
る。[0007] The conduction loss is determined by the product of the collector current of the switching element 4 and the on-voltage correlated with the collector current. In general, the loss temperature characteristic of the conduction loss is almost flat or negative depending on the performance of the switching element.
【０００８】本インバータにおいてスイッチング素子４
は２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ程度の周波数でオン・オフし
ており、その発生損失は素子性能にもよるが、概略３０
〜４０Ｗ程度である。また発生損失のうち、ターンオフ
損失の比率は、動作周波数にもよるが、概略３０〜５０
％程度である。発生損失が大きいため、スイッチング素
子４はヒートシンクに取り付けられ、冷却ファンによっ
て強制冷却されている。In the present inverter, the switching element 4
Is turned on and off at a frequency of about 20 kHz to 30 kHz, and the generated loss depends on the element performance.
It is about 40W. Further, the ratio of the turn-off loss to the generated loss depends on the operating frequency, but is approximately 30 to 50.
%. Since the generated loss is large, the switching element 4 is attached to a heat sink and is forcibly cooled by a cooling fan.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の誘導加熱装置には以下に記す課題があった。第１の
課題は、動作時に冷却ファンが駆動するため、その騒音
が大きく、使用者に不快感を与えるというものである。
この騒音は特に鍋物など調理器を使用者が囲んで使用す
る場合において問題となる。炊飯器に応用したものにお
いては、タイマー炊飯などで早朝あるいは深夜などに動
作させた場合、同様にこの騒音が使用者に不快感を与え
る。この課題は、一般の電熱ヒータタイプ、あるいはガ
スコンロなどの調理器においてはないことから、誘導加
熱装置特有の重大な課題である。また損失全体の温度特
性は、ターンオフ損失の温度特性が支配的であり、スイ
ッチング素子４の素子温度が上昇すると、損失も上昇す
るため、ファンによる強制空冷の設計は充分な検討が必
要であり、開発工数上の問題も抱えている。However, the above-mentioned conventional induction heating apparatus has the following problems. A first problem is that since the cooling fan is driven at the time of operation, the noise is loud and the user feels uncomfortable.
This noise is a problem particularly when the user surrounds and uses a cooking device such as a pan. In the case of application to a rice cooker, when the timer rice cooker or the like is operated in the early morning or late at night, the noise similarly gives a user discomfort. This problem is not a general electric heater type or a cooking device such as a gas stove, and is therefore a serious problem unique to an induction heating device. In addition, the temperature characteristic of the turn-off loss is dominant in the temperature characteristic of the entire loss, and when the element temperature of the switching element 4 increases, the loss also increases. Therefore, the design of the forced air cooling by the fan needs to be sufficiently studied. There is also a problem with development man-hours.
【００１０】第２の課題は、素子の制御が、なんらかの
異常原因（瞬時停電や雷サージなどの電源異常あるい
は、外来ノイズなど）で、所定タイミングから外れた場
合、スイッチング素子４の耐圧以上の電圧が発生する可
能性があるというものである。一般にスイッチング素子
４は、耐圧以上の電圧がかかると即時に破壊するため、
図には特に記載していないが、スイッチング素子４の両
端電圧や、入力電圧を検知して、異常時には即座に発振
を停止する保護回路が必要となっている。この保護回路
は、インバータ定数（加熱コイル２や共振コンデンサ３
などの電気的定数）と密接な関係があり（インバータ定
数によって通常動作時のコレクタ−エミッタ間電圧の波
形が異なるため）、種々の誘導加熱装置の開発毎に、回
路定数を見直す必要があり、開発工数上のネックのひと
つとなっている。The second problem is that if the control of the element deviates from a predetermined timing due to some abnormality (power supply abnormality such as instantaneous power failure or lightning surge or external noise), a voltage higher than the withstand voltage of the switching element 4 is obtained. Is likely to occur. Generally, the switching element 4 is immediately destroyed when a voltage higher than the withstand voltage is applied.
Although not particularly shown in the figure, a protection circuit that detects the voltage between both ends of the switching element 4 and the input voltage and immediately stops oscillation when an abnormality occurs is required. This protection circuit includes an inverter constant (heating coil 2 and resonance capacitor 3).
(Electrical constants such as electrical constants) (because the waveform of the collector-emitter voltage during normal operation differs depending on the inverter constant), it is necessary to review the circuit constants for each development of various induction heating devices. This is one of the bottlenecks in the development man-hour.
【００１１】本発明は上記従来の課題を解決し、冷却フ
ァン騒音を充分低減でき、かつ上記保護回路が不要にも
関わらず、スイッチング素子破壊を防止できる安全な誘
導加熱装置を簡単な構成で実現することを目的とするも
のである。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and realizes a safe induction heating device with a simple structure capable of sufficiently reducing the noise of the cooling fan and preventing the switching element from being destroyed even though the protection circuit is unnecessary. It is intended to do so.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の誘導加熱装置は、直流電源と、チョークコ
イルと、自己消弧型のスイッチング素子と、前記スイッ
チング素子に並列に接続された逆導通ダイオードと、加
熱コイルと共振コンデンサからなる共振回路と、逆導通
ダイオード電流検知手段と、前記スイッチング素子のオ
ンオフ信号を発生する発振回路を含む制御回路と、前記
スイッチング素子両端に並列に接続された放電抵抗とを
有し、前記チョークコイルのインダクタンスは略１ｍＨ
以下とし、前記直流電源と、前記チョークコイルは直列
に接続され、前記チョークコイルの他端と、前記直流電
源の他端は、前記スイッチング素子と前記共振回路とに
並列に接続され、前記スイッチング素子は、両端電圧が
所定値以上のとき、自己短絡する自己短絡手段を有し、
前記発振回路は逆導通ダイオードに電流が流れている期
間にオフ信号を発生等させるものである。In order to solve the above-mentioned problems, an induction heating apparatus according to the present invention comprises a DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, and a parallel connection to the switching element. A control circuit including a reverse conducting diode, a resonance circuit including a heating coil and a resonance capacitor, a reverse conducting diode current detecting means, and an oscillation circuit for generating an on / off signal of the switching element, and connected in parallel to both ends of the switching element. And the inductance of the choke coil is approximately 1 mH.
In the following, the DC power supply and the choke coil are connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element Has self-shortening means for self-shortening when the voltage at both ends is equal to or higher than a predetermined value,
The oscillating circuit is for generating an off signal during a period when a current is flowing through the reverse conducting diode.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、直流電源
と、チョークコイルと、自己消弧型のスイッチング素子
と、前記スイッチング素子に並列に接続された逆導通ダ
イオードと、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振
回路と、逆導通ダイオード電流検知手段と、前記スイッ
チング素子のオンオフ信号を発生する発振回路を含む制
御回路と、前記スイッチング素子両端に並列に接続され
た放電抵抗とを有し、前記チョークコイルのインダクタ
ンスは略１ｍＨ以下とし、前記直流電源と、前記チョー
クコイルは直列に接続され、前記チョークコイルの他端
と、前記直流電源の他端は、前記スイッチング素子と前
記共振回路とに並列に接続され、前記スイッチング素子
は、両端電圧が所定値以上のとき、自己短絡する自己短
絡手段を有し、前記発振回路は逆導通ダイオードに電流
が流れている期間にオフ信号を発生する誘導加熱装置と
するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 is characterized in that a DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element, a heating coil and a resonance coil. A resonance circuit including a capacitor, a reverse conducting diode current detection unit, a control circuit including an oscillation circuit that generates an on / off signal for the switching element, and a discharge resistor connected in parallel to both ends of the switching element; The inductance of the choke coil is about 1 mH or less, the DC power supply and the choke coil are connected in series, and the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel with the switching element and the resonance circuit. The switching element has self-shortening means for self-shortening when a voltage across the switching element is equal to or higher than a predetermined value. Oscillator circuit is for an induction heating device that generates an OFF signal during a period in which the current in the reverse conducting diode flows.
【００１４】本構成により、スイッチング素子に流れる
電流は共振波形となり、その電流がゼロすなわち、逆導
通ダイオードに流れている期間にターンオフするため、
スイッチング素子の損失として、ターンオフ損失は発生
せず、導通損失のみとなり、スイッチング素子の損失を
大幅に低減することができる。さらにターンオフ損失が
ないため、損失温度特性は、ほぼフラットあるいは負の
特性となり、熱的に極めて安定で冷却設計の容易なイン
バータ回路を得ることができる。また、上記所定値をス
イッチング素子の耐圧よりも低めに設定することによ
り、なんらかの異常原因で、素子の耐圧以上の電圧が発
生した場合においても、スイッチング素子自体が自己短
絡（自己クランプ）して破壊を免れるため、従来必要で
あった外部回路による保護（外部回路により異常を検知
し、スイッチング素子をオフさせる保護動作）を必要と
しない。さらに、スイッチング素子の両端に放電抵抗を
設けているため、発振停止時に残留するスイッチング素
子両端の高電圧を速やかに放電することが可能となり、
不要な高電圧部位を長時間発生することを防ぐことがで
きる。According to this configuration, the current flowing through the switching element has a resonance waveform, and the current is turned off when the current is zero, that is, while the current flows through the reverse conducting diode.
As a loss of the switching element, no turn-off loss occurs and only conduction loss occurs, so that the loss of the switching element can be greatly reduced. Furthermore, since there is no turn-off loss, the loss temperature characteristic becomes almost flat or negative, and an inverter circuit which is extremely stable thermally and can be easily designed for cooling can be obtained. In addition, by setting the above predetermined value lower than the withstand voltage of the switching element, even if a voltage exceeding the withstand voltage of the element is generated due to some abnormality, the switching element itself is short-circuited (self-clamped) and destroyed. Therefore, the protection by the external circuit (the protection operation of detecting the abnormality by the external circuit and turning off the switching element) which is conventionally required is not required. Furthermore, since the discharge resistor is provided at both ends of the switching element, it becomes possible to quickly discharge the high voltage remaining at both ends of the switching element when the oscillation stops.
It is possible to prevent unnecessary high voltage portions from being generated for a long time.
【００１５】請求項２記載の発明は、直流電源と、チョ
ークコイルと、自己消弧型のスイッチング素子と、前記
スイッチング素子に並列に接続された逆導通ダイオード
と、加熱コイルと共振コンデンサからなる共振回路と、
前記スイッチング素子のオンオフ信号を発生する発振回
路を含む制御回路と、前記スイッチング素子両端に並列
に接続された放電抵抗とを有し、前記チョークコイルの
インダクタンスは略１ｍＨ以下とし、前記直流電源と、
前記チョークコイルは直列に接続され、前記チョークコ
イルの他端と、前記直流電源の他端は、前記スイッチン
グ素子と前記共振回路とに並列に接続され、前記スイッ
チング素子は、両端電圧が所定値以上のとき、自己短絡
する自己短絡手段を有し、前記発振回路は所定時間でオ
ン信号を発生する誘導加熱装置とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a resonance device comprising a DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conducting diode connected in parallel to the switching element, a heating coil and a resonance capacitor. Circuit and
A control circuit including an oscillation circuit that generates an on / off signal for the switching element, and a discharge resistor connected in parallel to both ends of the switching element; the inductance of the choke coil is approximately 1 mH or less;
The choke coil is connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element has a voltage at both ends of a predetermined value or more. In this case, there is provided a self-shortening means for self-shortening, and the oscillation circuit is an induction heating device for generating an ON signal in a predetermined time.
【００１６】本構成により、請求項１記載の手段と比べ
て、ダイオード電流検知手段が不要となるため、回路部
品点数削減による低コスト化や、小型化が可能となる。
また何らかの異常原因によりダイオード電流が発生しな
いモードに陥った場合においても安全に発振を継続する
ことが可能となる。With this configuration, the diode current detecting means is not required as compared with the means described in the first aspect, so that the cost can be reduced and the size can be reduced by reducing the number of circuit components.
In addition, even when a mode occurs in which no diode current is generated due to some abnormal cause, oscillation can be safely continued.
【００１７】[0017]
【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す図
である。図１において１１は、直流電源で、具体的には
商用交流電源を整流器を介して得ている。１２は、直流
電源１１に直列に接続されたチョークコイルで、そのイ
ンダクタンスは本実施実施例の場合３００μＨとしてい
る。１３は、スイッチング素子で、逆導通ダイオード１
４と並列に接続されている。１５は加熱コイルで、図に
は特に記載していないが、コイル上に鍋などの被加熱物
が載置されている。１６は共振コンデンサで、加熱コイ
ル１５と直列接続され、この２つの部品で共振回路を形
成している。１７は発振回路１９を含む制御回路で、ス
イッチング素子１３の制御を行う。１８は、自己短絡手
段で、スイッチング素子１３の両端が所定値（具体的に
は通常動作時に発生する電圧よりも高く、スイッチング
素子１３の耐圧よりも低い値）以上となったときスイッ
チング素子１３を自己短絡させるものである。２１はス
イッチング素子１３両端に接続された放電抵抗である。
２２は逆導通ダイオード電流１４の電流を検知する検知
手段で、本実施例においては、カレントトランスを用い
ている。制御回路１７は、逆導通ダイオード電流検知手
段２２の出力により、ダイオード電流が発生すると、発
振回路のオフ信号を出すように制御する。また電力制御
は発振周波数によって行う。(Embodiment 1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a DC power supply, specifically, a commercial AC power supply is obtained via a rectifier. Reference numeral 12 denotes a choke coil connected in series to the DC power supply 11, the inductance of which is 300 μH in this embodiment. 13 is a switching element, a reverse conducting diode 1
4 in parallel. Reference numeral 15 denotes a heating coil, though not particularly shown in the figure, on which an object to be heated such as a pot is placed. A resonance capacitor 16 is connected in series with the heating coil 15, and a resonance circuit is formed by these two components. Reference numeral 17 denotes a control circuit including an oscillation circuit 19, which controls the switching element 13. Reference numeral 18 denotes a self-shortening means, which switches the switching element 13 when both ends of the switching element 13 have a predetermined value (specifically, a value higher than the voltage generated during normal operation and lower than the withstand voltage of the switching element 13). It causes a self-short circuit. Reference numeral 21 denotes a discharge resistor connected to both ends of the switching element 13.
Reference numeral 22 denotes a detecting means for detecting the current of the reverse conducting diode current 14. In this embodiment, a current transformer is used. The control circuit 17 controls to output an off signal of the oscillation circuit when a diode current is generated based on the output of the reverse conducting diode current detection means 22. Power control is performed by the oscillation frequency.
【００１８】図２は通常動作時におけるスイッチング素
子１３の駆動信号と電流（Ｉｃ）電圧（Ｖｃｅ）波形で
ある。図でスイッチング素子は駆動信号がＨＩＧＨの時
にオンし、ＬＯＷの時にオフする。図２（イ）に示すよ
うに電流波形は本インバータ回路構成にすることによ
り、共振波形となり、スイッチング素子１３に流れる電
流がゼロすなわち逆導通ダイオード１４に電流が流れて
いる間にオフするため、従来のターンオフ損失は発生せ
ず、大幅な低損失化が可能となる。FIG. 2 shows a drive signal of the switching element 13 and a current (Ic) voltage (Vce) waveform during normal operation. In the figure, the switching element is turned on when the drive signal is HIGH and turned off when the drive signal is LOW. As shown in FIG. 2A, the current waveform becomes a resonance waveform by adopting the present inverter circuit configuration, and the current flowing through the switching element 13 is zero, that is, the current is turned off while the current is flowing through the reverse conducting diode 14. The conventional turn-off loss does not occur, and the loss can be significantly reduced.
【００１９】図３は、何らかの異常原因でスイッチング
素子１３のオンオフタイミングが狂い、スイッチング素
子１３にサージ電圧が発生したときのスイッチング素子
１３の駆動信号と電流（Ｉｃ）電圧（Ｖｃｅ）波形であ
る。図に示すようにスイッチング素子１３に電流が流れ
ている状態で、オフとなった時、スイッチング素子１３
の両端電圧には極めて高いサージ電圧が発生するが、本
実施例の場合、所定値において、スイッチング素子１３
が自己短絡し、スイッチング素子１３の耐圧を越えるこ
とがない。FIG. 3 shows the drive signal of the switching element 13 and the current (Ic) voltage (Vce) waveform when the on / off timing of the switching element 13 is deviated due to some abnormality and a surge voltage is generated in the switching element 13. As shown in the figure, when the current is flowing through the switching element 13 and the switching element 13 is turned off,
A very high surge voltage is generated in the voltage between both ends of the switching element 13 in this embodiment.
Is short-circuited by itself and does not exceed the withstand voltage of the switching element 13.
【００２０】図４は、自己短絡時のスイッチング素子１
３の駆動信号と電流（Ｉｃ）電圧（Ｖｃｅ）と駆動端子
電圧（Ｖｇｅ）の拡大波形で、自己短絡手段１８により
スイッチング素子１３の両端電圧が所定値を越えると、
駆動端子電圧が上昇し、スイッチング素子１３のスレッ
シュ電圧を超えて、自己短絡させる。FIG. 4 shows the switching element 1 during a self-short circuit.
When the voltage across the switching element 13 exceeds a predetermined value due to the self-shortening means 18 in the enlarged waveform of the drive signal 3, the current (Ic) voltage (Vce) and the drive terminal voltage (Vge),
The drive terminal voltage rises and exceeds the threshold voltage of the switching element 13 to cause a self-short circuit.
【００２１】図５は、発振停止時におけるスイッチング
素子１３の駆動信号と電流（Ｉｃ）電圧（Ｖｃｅ）波形
である。スイッチング素子１３の発振停止後、両端電圧
は高電圧（ただし耐圧以下の電圧）となるが、放電抵抗
２１を設けているため、速やかに低下する。FIG. 5 shows the drive signal of the switching element 13 and the current (Ic) voltage (Vce) waveform when the oscillation is stopped. After the switching element 13 stops oscillating, the voltage at both ends becomes a high voltage (a voltage lower than the withstand voltage), but quickly drops because the discharge resistor 21 is provided.
【００２２】以上の説明で明らかなように、本第１の実
施例によれば簡単な構成でスイッチング素子１３の損失
を低減し、かつ異常時でもスイッチング素子１３の耐圧
破壊がなく、また発振停止時においても高電圧が残留す
ることがない安全な誘導加熱装置を得ることができる。As is apparent from the above description, according to the first embodiment, the loss of the switching element 13 is reduced with a simple configuration, and the breakdown voltage of the switching element 13 is not destroyed even in an abnormal condition. It is possible to obtain a safe induction heating device in which a high voltage does not remain even at the time.
【００２３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。図６は本発明の第２の実施例を示す
図である。図６において発振回路１９は、あらかじめ設
定された所定のオン時間でスイッチング素子１３を駆動
する。電力制御は、発振周波数で行う。その他の部分は
第１の実施例と同様である。図３においては何らかの異
常原因で、駆動信号のタイミングが狂い、本来オフすべ
きタイミングよりも、早くオフ信号が発生した場合につ
いての動作波形として説明したが、例えば急激な負荷変
動で、スイッチング素子１３に流れる電流がゼロまで到
達しない（すなわち逆導通ダイオード１４に電流が流れ
ない）異常状態においては、第１の実施例では、駆動信
号がＨＩＧＨに保持される可能性がある。この場合、ス
イッチング素子１３に電流が流れ続けて破壊にいたる。
しかしながら、本実施例の構成とすることにより、ダイ
オード電流の有無に関わらずスイッチング素子１３がオ
フするため、上記破壊を防止することが可能となるもの
である。(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, an oscillation circuit 19 drives the switching element 13 at a predetermined ON time set in advance. Power control is performed at the oscillation frequency. Other parts are the same as in the first embodiment. In FIG. 3, the operation waveform is described in the case where the timing of the drive signal is out of order due to some abnormal cause, and the off signal is generated earlier than the timing when the switching element 13 should be turned off. In the abnormal state in which the current flowing through the power supply does not reach zero (that is, the current does not flow through the reverse conducting diode 14), in the first embodiment, the drive signal may be held HIGH. In this case, the current continues to flow through the switching element 13, resulting in destruction.
However, with the configuration of the present embodiment, the switching element 13 is turned off regardless of the presence or absence of the diode current, so that the destruction can be prevented.
【００２４】また、スイッチング素子１３に電流が流れ
ている間にターンオフすると図３に示すようなサージ電
圧が発生するが、上記したように自己短絡により素子破
壊に至らない。Further, when the switching element 13 is turned off while the current is flowing, a surge voltage as shown in FIG. 3 is generated, but the element is not destroyed due to the self-short circuit as described above.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、スイッチング素子に流れる電流を共振波形とし、
ゼロ電流にて遮断することから、ターンオフ損失が発生
せず、極めて低損失かつ、熱的に安定した誘導加熱装置
を簡単な構成で得ることができる。また電源異常、発振
異常などで、スイッチング素子に耐圧を越えるような電
圧が発生した場合においても、スイッチング素子自体が
自己短絡して破壊を防ぐ構成としているため、従来のよ
うに電圧を検知して、発振を停止する様な開発工数の大
なる保護回路は不要となる。この種の電流共振インバー
タにおいては、一般的にチョークコイルのインダクタン
スを充分大きく（１ｍＨ以上）して、必ず充分なダイオ
ード電流が流れる様にする（サージ電圧の発生から極力
逃げる、あるいはサイリスタなどをスイッチング素子と
して使用しているため）が、本構成においては自己消弧
型のスイッチング素子を使用していることに加えて、上
記自己短絡保護を有しているため、チョークコイルのイ
ンダクタンスは小と出来、結果低コスト化や、チョーク
コイルの発熱をも抑えることが可能となるものである。
さらにこの種の電流共振インバータにおいては、上記サ
ージ電圧保護のため、ＣＲスナバなどを用いてサージ吸
収を行う例もあるが、本構成においては不要となること
はいうまでもなく、スナバ回路のコストや発熱も考慮す
る必要はない。スイッチング素子の両端に放電抵抗を設
けているため、発振停止時おける高電圧の残留を速やか
に除去することが可能となり、安全な誘導加熱装置を提
供することが可能となる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the current flowing through the switching element has a resonance waveform,
Since the cutoff is performed at zero current, a turn-off loss does not occur, and an extremely low-loss and thermally stable induction heating device can be obtained with a simple configuration. Also, even when a voltage exceeding the withstand voltage is generated in the switching element due to power supply abnormality, oscillation abnormality, etc., the switching element itself is short-circuited to prevent destruction. In addition, a protection circuit with a large number of development steps for stopping oscillation is not required. In this type of current resonance inverter, generally, the inductance of the choke coil is made sufficiently large (1 mH or more) so that sufficient diode current always flows (escapes from generation of surge voltage as much as possible, or switches thyristors, etc.). However, in this configuration, the self-extinguishing type switching element is used, and the self-short-circuit protection is provided, so that the inductance of the choke coil is small. As a result, the cost can be reduced and the heat generated by the choke coil can be suppressed.
Further, in this type of current resonance inverter, there is an example in which a surge absorption is performed using a CR snubber or the like to protect the surge voltage. However, in this configuration, it is needless to say that the snubber circuit cost is not required. And heat generation need not be considered. Since discharge resistors are provided at both ends of the switching element, it is possible to quickly remove the residual high voltage when oscillation stops, and to provide a safe induction heating device.
【００２６】また、請求項２記載の発明によれば、特
に、所定のオン時間でスイッチング素子を駆動するた
め、急峻な負荷変動などにおいても動作の安定な誘導加
熱装置を得ることができる。According to the second aspect of the present invention, in particular, since the switching element is driven for a predetermined ON time, an induction heating device that operates stably even when the load fluctuates sharply can be obtained.
【図１】本発明の第１の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同、通常動作時の動作波形図FIG. 2 is an operation waveform diagram in the same normal operation.
【図３】同、異常時の動作波形図FIG. 3 is an operation waveform diagram at the time of an abnormality.
【図４】同、異常時の保護動作波形を示す図FIG. 4 is a diagram showing a protection operation waveform at the time of abnormality.
【図５】同、発振停止時の動作波形図FIG. 5 is an operation waveform diagram when the oscillation is stopped.
【図６】本発明の第２の実施例である誘導加熱装置の回
路構成図FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an induction heating device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】従来の誘導加熱装置の回路構成図FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a conventional induction heating device.
【図８】同、動作波形図FIG. 8 is an operation waveform diagram of the same.
【図９】同、スイッチング素子のターンオフ時の動作波
形図FIG. 9 is an operation waveform diagram when the switching element is turned off.
１１ 直流電源 １２ チョークコイル １３ スイッチング素子 １４ 逆導通ダイオード １５ 加熱コイル １６ 共振コンデンサ １７ 制御回路 １８ 自己短絡手段 １９ 発振回路 ２０ 共振回路 ２１ 放電抵抗 ２２ 逆導通ダイオード電流検知手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 DC power supply 12 Choke coil 13 Switching element 14 Reverse conduction diode 15 Heating coil 16 Resonant capacitor 17 Control circuit 18 Self-short circuit 19 Oscillation circuit 20 Resonance circuit 21 Discharge resistance 22 Reverse conduction diode current detection means
Claims (2)
弧型のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に並
列に接続された逆導通ダイオードと、加熱コイルと共振
コンデンサからなる共振回路と、逆導通ダイオード電流
検知手段と、前記スイッチング素子のオンオフ信号を発
生する発振回路を含む制御回路と、前記スイッチング素
子両端に並列に接続された放電抵抗とを有し、前記チョ
ークコイルのインダクタンスは略１ｍＨ以下とし、前記
直流電源と、前記チョークコイルは直列に接続され、前
記チョークコイルの他端と、前記直流電源の他端は、前
記スイッチング素子と前記共振回路とに並列に接続さ
れ、前記スイッチング素子は、両端電圧が所定値以上の
とき、自己短絡する自己短絡手段を有し、前記発振回路
は逆導通ダイオードに電流が流れている期間にオフ信号
を発生する誘導加熱装置。1. A direct-current power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conduction diode connected in parallel to the switching element, a resonance circuit including a heating coil and a resonance capacitor, and a reverse conduction diode. A current detection means, a control circuit including an oscillation circuit for generating an on / off signal of the switching element, and a discharge resistor connected in parallel to both ends of the switching element, wherein an inductance of the choke coil is approximately 1 mH or less; The DC power supply and the choke coil are connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, and the switching element has two ends. When the voltage is equal to or higher than a predetermined value, a self-shortening means for self-shortening is provided, and the oscillation circuit includes An induction heating device that generates an off signal during the period when current is flowing.
弧型のスイッチング素子と、前記スイッチング素子に並
列に接続された逆導通ダイオードと、加熱コイルと共振
コンデンサからなる共振回路と、前記スイッチング素子
のオンオフ信号を発生する発振回路を含む制御回路と、
前記スイッチング素子両端に並列に接続された放電抵抗
とを有し、前記チョークコイルのインダクタンスは略１
ｍＨ以下とし、前記直流電源と、前記チョークコイルは
直列に接続され、前記チョークコイルの他端と、前記直
流電源の他端は、前記スイッチング素子と前記共振回路
とに並列に接続され、前記スイッチング素子は、両端電
圧が所定値以上のとき、自己短絡する自己短絡手段を有
し、前記発振回路は所定時間でオン信号を発生する誘導
加熱装置。2. A DC power supply, a choke coil, a self-extinguishing type switching element, a reverse conducting diode connected in parallel with the switching element, a resonance circuit including a heating coil and a resonance capacitor, and the switching element. A control circuit including an oscillation circuit that generates an on / off signal of
A discharge resistor connected in parallel to both ends of the switching element, and an inductance of the choke coil is approximately 1
mH or less, the DC power supply and the choke coil are connected in series, the other end of the choke coil and the other end of the DC power supply are connected in parallel to the switching element and the resonance circuit, An induction heating apparatus wherein the element has a self-shortening means for self-shortening when a voltage across the element is equal to or higher than a predetermined value, and the oscillation circuit generates an ON signal in a predetermined time.
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- 1997-11-05 JP JP30243997A patent/JP3890706B2/en not_active Expired - Fee Related
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