JPS5836473B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は誘導加熱装置に関するもので、特にその制御回
路に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、誘導加熱の応用である家庭用誘導加熱調理器には
、トランジスタインバータ装置が用いられていた。

超音波周波数で大電力変換を行なうトランジスタインバ
ータ回路は、ＬＣ共振回路を利用するが、その制御方法
はＬＣ共振回路によりかなり限定される欠点があった。

第１図の破線で囲った部分３に従来からのＬＣ共振を利
用したインバータ回路を示す。

このインバータ回路は共振インダクタが加熱コイルを兼
用し、加熱コイルの等価インピーダンスは負荷により犬
さく変化し、従来のトランジスタのコレクタ電圧の零点
あるいはフライホイルダイオードの電流を検知して前述
のトランジスタを駆動する方法はトランジスタパルス幅
の制御範囲が限定される欠点があった。

発明の目的 本発明は、大きな負荷変動に対してもトランジスタの制
御範囲を太きくし、出力可変範囲を広げるとともにトラ
ンジスタの損失も常に低くすることが可能な誘導加熱用
インバータ制御装置を実現するものである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するために直流電源と、直流電
力を高周波電力に変換するインバータ回路とその制御回
路よりなり、前記インバータ回路は、トランジスタち−
よび逆並列接続されたダイオード、前記トランジスタと
直列接続された加熱コイル、むよび共振用コンデンサと
を設け、前記制御回路は前記トランジスタのコレクタ電
圧トよび前記直流電源電圧を比較して、所定時間後にベ
ースドライブ電流を加える構成としたものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を図面に従い詳細な説明を行な
う。

第１図は、本発明のインバータ制御装置を含むトランジ
スタインバータ装置の一実施例であり、低周波交流電源
１より整流回路２を介して直流電力に変換し、直流電源
を構成する。

整流回路２の出力測にインバータ回路３を接続し、直流
電力を高周波電力に変換する。

インバータ回路３は、直？入力端子間に入力コンデンサ
３０を接続し、直流電源の■入力端子より加熱コイル３
１とトランジスタ３２を直列接続し、その直列接続体を
入力コンデンサ３０に並列関係に接続する。

トランジスタ３２と逆並列関係にダイオード３３むよび
共振用コンデンサ３４並列接続する。

トランジスタ３２の導通制御を制御回路４により行なう
。

制御回路４は、直流入力端子４０ａ ，４０ｂコレクタ
電圧検出端子４１釦よびベース出力端子４２ａ，４２ｂ
を有する。

第２図は、通常の負荷でのインバータ回路３の各部波形
を示す。

Ａはトランジスタ３２のコレクタ・エミツタ電圧ＶｃＥ
，Ｂはトランジスタ３２のコレクタ電流■ｃトよびダイ
オード３３電流Ｉｄ，Ｃはベースドライブ電流波形を示
す。

従来のトランジスタ制御方法は、コレクタ電圧ＶＯＥが
、時間ｔでほぼ零電圧になるとベースドライブ電流を加
える。

この時ダイオード３３が導通し、次にトランジスタ３２
を導通させるもので、ベース電流はトランジスタ３２が
導通する前に加えられているため、ターンオン損失が非
常に少ない。

従来はコレクタ電圧ＶＯＥが零電圧、又はダイオード３
３が導通した時ベース電流を加える方法であった。

しかし、出力を可変するためトランジスタ３２の導通パ
ルス幅を狭〈すると、ダイオード３３が不導通でかつコ
レクタ電圧ＶＯＥが零とならなくなる。

あるいは、負荷条件によっても零電圧とならない場合が
ある。

本発明は、トランジスタ３２のコレクタ電圧■ｃＥの零
電圧あるいはダイオード３３の電流の通電開始を検知す
るのではな〈、コレクタ電圧■ｃＥが設定電圧■ｓｔで
下がると、一定時間遅延してベースドライブ電流を加え
るものである。

第３図は、本発明によるトランジスタ制御法を示すタイ
ムチャートであり、トランジスタ導通パルス幅ｔｃを狭
くした場合を示す。

Ａ′はコレクタ・エミツタ電圧ＶＯＥで、Ｂ′はコレク
タ電流である。

ａはコレクタ電圧ＶＯＥと設定電圧■ｓとの比較出力信
号であり、ｂは■ｃＥが■ｓ以下となってから遅延時間
ｔａを発生させる遅延回路による遅延信号、Ｃは遅延時
間ｔａ後、可変パルス幅ｔｂを発生させるパルス幅制御
回路の出力波形である。

Ｃ′はベースドライブ電流波形である。

第３図に示す如く、コレクタ・？ツタ電圧ＶＯＥが設定
電圧■ｓ以下となってから、約１μｓｅｃ後ベースドラ
イブ電流を加えると、コレクタ電圧■ｃＥはほぼ零電圧
に近づいているので、コレクタ電流の突入電流は非常に
少ない。

寸た、通常状態、すなわちベース電流パルス幅ｔｂを広
くした時には、コレクタ電圧ＶＯＥは零電圧となってち
・り、ダイオード３３が導通してからベース電流が加わ
るので何ら問題は釦こらないＯ 第４図は、入力コンデンサ３０の容量が小さいため低周
波交流電源により、コレクタ電圧■ｃＥが変調される様
子を示し、設定電圧■ｓも直流電源電圧に応じて変化さ
せる様子を示す。

低周波交流の零電圧近辺においても常にコレクタ電圧■
ｃＥの零電圧近辺でベースドライブ電流が加わる特長が
ある。

第５図は、本発明による制御回路のブロックダイヤグラ
ムであり、電圧比較回路４３の出力信号ａを、遅延回路
４４に加え、遅延回路４４の出力信号ｂをパルス幅制御
回路４５に加えて約１μｓｅｃ後にパルス幅制御信号Ｃ
を発生させる。

パルス幅制御回路４５は、制御電圧■ｃによりパルス幅
制御される。

パルス幅制御信号Ｃは、ベースドライブ回路４６に加え
られ、トランジスタをオンオフする。

電圧比較回路４３は、コレクタ電圧ＶＯＥと、インバー
タ回路３の入力電圧Ｖｉに応じた信号を比較する。

第５図に示すブロックダイヤグラムの各部を構成するに
は、コンパレータと微分回路で構成できる。

ベースドライブ回路４６は、トランジスタとパルストラ
ンスで簡単に構成できる。

以上述べた如く、本発明はＬＣ共振を利用したトランジ
スタインバータ回路のコレクタ共振電圧が設定電圧に達
したことを検知するもので、従来の如きコレクタ零電圧
を検知するものではないので、あらゆる負荷条件でも安
定な発振が可能である。

特に出力制御を行なう場合には、トランジスタのパルス
幅を数μｓｅｃに狭くして、出力を小さくするが、この
ようなパルス幅制御による出力制御範囲を大きくするこ
とが可能である。

１た直流電圧が交流電源により変調された場合でも、比
較設定電圧を直流入力電圧に応じて変化させるもので、
直流電源電圧が大きく変化しても、安定に動作する特性
がある。

１た、ベースドライブ回路にパルストランスを使う必要
性がなく、ベースドライブ電流波形を改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインバータ制御装置を含む誘導加熱装
置の一実施例の回路図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは通常状態で
のインバータ回路各部波形図、第３図Ａ′ ，Ｂ′ ，
ａ，ｂ，ｃ，ｃ′は同トランジスタ導通制御を示すタイ
ムチャート、第４図は同トランジスタコレクタ電圧■ｃ
Ｅと比較設定電圧Ｖｓが電源電圧により変調される様子
を示すタイムチャート、第５図は同制御回路の一部のブ
ロックダイヤグラムである。 ３・・・・・・インバータ回路、４・・・・・・制御回
路、３１・・・・・・加熱コイル、３２・・・・・・ト
ランジスタ、３４・・・・・・共振用コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直流電源と、直流電力を高周波電力に変換するイン
   バータ回路とその制御回路よりなり、前記インバータ回
   路は、トランジスタむよび逆並列接続されたダイオード
   、前記トランジスタと直列接続された加熱コイル、耘よ
   び共振用コンデンサよりなり、前記制御回路は前記トラ
   ンジスタのコレクタ電圧および前記直流電源電圧を比較
   して、所定時間後にベースドライブ電流を加える誘導加
   熱装置。