KR100261518B1 - A apparatus for driving of Induction heating cooker and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for driving an induction heating cooker is provided to heat both magnetic and non-magnetic vessels by sequentially and stably operating switching elements even in high frequency as well as utilizing all the available area of working coils. CONSTITUTION: A rectifier(101) rectifies an input AC voltage into a pulse DC voltage. A smoothing part(102) smoothing the pulse DC voltage to generate a constant DC voltage. A heating part(103) selectively heats a plurality of heating plates. A switching part(104) is switched by an external control signal to supply the voltage from the smoothing part(102). An RF current detector(105) detects the amount of current flowing in working coils within the heating part(103). An input current detector(106) detects the current of a commercial power supply flowing in an input transformer(112). A controller(107) controls a plurality of load select relays of the heating part(103), and controls overall operations of the system. A dead time adjustor(108) prevents the simultaneous turn on/off in the alternating operation of switching elements of the switching part(104). A switching oscillating part(109) performs a zero voltage switching for oscillating the switching elements. A switching waveform operator(110) sequentially outputs frequencies oscillated from the switching oscillating part(109). A switching operating part(111) consists of first/second switching operating parts(111a,111b).

Description

유도가열 조리기의 구동장치와 그 구동방법{A apparatus for driving of Induction heating cooker and method thereof}A device for driving an induction heating cooker and a driving method thereof

본 발명은 유도가열 조리기의 구동장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 범용의 IGBT 스위칭소자를 사용하여 높은 주파수에서도 스위칭소자가 순차적으로 안전하게 동작함과 동시에 워킹코일의 이용 면적을 전부 이용하도록 하여 자성 및 비자성 용기를 가열하도록 한 유도가열 조리기의 구동장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving apparatus of the induction heating cooker and a driving method thereof. In particular, the switching device operates in a safe manner at a high frequency by using a general-purpose IGBT switching device, and at the same time uses the entire working area of the working coil. And a driving apparatus of the induction heating cooker for heating the nonmagnetic container and a driving method thereof.

종래 유도가열 조리기의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 입력되는 상용전원(AC)을 맥동 직류전압으로 정류하는 정류부(1)와, 정류부(1)를 통해 정류된 맥동 직류전압을 평활시켜 일정한 직류전압으로 만드는 평활부(2)와, 평활부(2)를 통해 평활된 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 직렬로 구성된 역병렬다이오드(D1)(D2)를 갖는 제 1, 제 2 인버터(S1)(S2)를 스위칭하여 공진전압을 발생시키는 스위칭부(3)와, 스위칭부(3)의 공진전압에 의해 발생하는 자장에 의한 전자기 유도효과로 가열되어질 용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)과 제 1 내지 제 3 공진캐패시터(C1∼C3)로 이루어진 가열부(4)와, 가열용기의 재질에 따라 공진탱크의 구성을 위하여 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)의 연결여부를 선택하는 부하선택 릴레이(Ry1)와, 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 외부발진기인 타이머(도면상에 미도시)에서 출력되는 펄스를 이용하여 스위칭소자의 교번동작시 동시에 온/오프되는 것을 방지하는 데드타임 조절부(5)와, 데드타임 조절부(5)에서 제공되는 펄스를 이용하여 스위칭소자를 발진시키기 위하여 제로 전압 스위칭을 수행하도록 하는 스위칭 발진부(6)와, 스위칭발진부(6)에서 발진되는 제로 전압 스위칭제어신호에 따라 스위칭부(3)의 제 1, 제 2 인버터(S1)(S2)를 각각 교번 동작되도록 구동하는 스위칭 구동부(7)와, 입력트랜스(8)에 의해 정류부(1)에 입력되는 전류량을 검출하는 입력전류 검출부(9)와, 고주파트랜스(10)에 의해 가열부(4)의 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)에 흐르는 전류량을 검출하는 고주파전류 검출부(11)와, 입력전류 검출부(9) 및 고주파전류 검출부(11)에서 각각 출력되는 신호에 따라 시스템을 전반적으로 제어하는 제어부(12)로 구성되어져 있다.As shown in FIG. 1, the conventional induction heating cooker is configured by rectifying the rectified part 1 for rectifying the input commercial power AC into a pulsating DC voltage, and smoothing the pulsating DC voltage rectified through the rectifying part 1. First and second inverters S1 having a smoothing unit 2 made of a DC voltage and an anti-parallel diode D1 and D2 configured in series according to a switching control signal with a DC voltage smoothed through the smoothing unit 2. (S2) and the switching unit 3 for generating a resonant voltage, and the eddy current is induced to heat the container to be heated by the electromagnetic induction effect by the magnetic field generated by the resonance voltage of the switching unit (3) 1, the heating part 4 consisting of the second working coil (L1) (L2) and the first to third resonant capacitors (C1 to C3), and the first and second for the configuration of the resonant tank according to the material of the heating vessel 2 Load selection relay Ry1 for selecting whether the working coil L1 and L2 are connected or not, Dead time adjusting unit 5 for preventing simultaneous switching on and off during the switching operation of the switching element by using a pulse output from a timer (not shown in the drawing), which is an external oscillator for generating a pulse having a width, and dead time A switching oscillator 6 for performing zero voltage switching to oscillate the switching element using a pulse provided from the adjusting unit 5, and a switching unit according to the zero voltage switching control signal oscillated by the switching oscillator 6; A switching driver 7 for driving the first and second inverters S1 and S2 of 3) to be alternately operated, and an input current detector for detecting the amount of current input to the rectifier 1 by the input transformer 8. (9), a high frequency current detector 11 for detecting the amount of current flowing through the first and second working coils L1 and L2 of the heating unit 4 by the high frequency transformer 10, and an input current detector 9 ) And high frequency current detection unit 11 It has been composed of a control unit 12 for overall control of the system in accordance with the signal.

이와 같이 구성된 종래 유도가열 조리기의 동작을 첨부한 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 1 to 3 attached to the operation of the conventional induction heating cooker configured as described above are as follows.

먼저, 가열용기가 자성용기일 경우 부하선택 릴레이(Ry1)는 오프상태를 유지하여 가열부(4)는 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2) 및 제 1 내지 제 3 공진캐패시터(C1∼C3)로 공진탱크를 구성하게 된다.First, when the heating vessel is a magnetic vessel, the load selection relay Ry1 is maintained in an off state, and the heating unit 4 includes the first and second working coils L1 and L2 and the first to third resonant capacitors C1. C3) constitutes a resonant tank.

이때, 스위칭 구동부(7)의 스위칭 제어신호에 의해 인버터(3)에서 제 2 스위칭소자(S2)가 오프됨과 동시에 제 1 인버터(S1)가 온되면 스위칭부(3)에는 입력전압(Vd)이 인가되고 공진을 시작한다. 이에 따라 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)의 전류가 상승하면서 공진캐패시터(C1)는 공진전류에 의해 충전된다.At this time, when the second switching device S2 is turned off from the inverter 3 by the switching control signal of the switching driver 7 and the first inverter S1 is turned on, the switching part 3 receives the input voltage Vd. Is applied and starts resonance. As a result, the current of the first and second working coils L1 and L2 increases, and the resonant capacitor C1 is charged by the resonant current.

이후, 공진의 반주기가 지나기 전에 스위칭부(3)의 제 1 인버터(S1)를 오프시키면, 스위칭부(3)의 제 1, 제 2 인버터(S1)(S2)의 보조 캐패시터(C4)(C5)는 가열부(4)와 보조 공진을 하게 된다. 이에 따라 제 2 스위칭소자(S2)의 보조 캐패시터(C5)의 전압은 입력전압(Vd)에서 제로(0)전압까지 떨어지게 되고 그 사이 제 1 인버터(S1)의 보조 캐패시터(C4)의 전압은 제로전압에서 입력전압(Vd)까지 상승하게 된다.Thereafter, when the first inverter S1 of the switching unit 3 is turned off before the half cycle of resonance passes, the auxiliary capacitors C4 and C5 of the first and second inverters S1 and S2 of the switching unit 3 are turned off. ) Is an auxiliary resonance with the heating unit (4). As a result, the voltage of the auxiliary capacitor C5 of the second switching element S2 drops from the input voltage Vd to the zero voltage, while the voltage of the auxiliary capacitor C4 of the first inverter S1 is zero. The voltage rises from the voltage to the input voltage Vd.

다음으로, 스위칭부(3)의 제 2 인버터(S2)의 역병렬 다이오드(D2)가 도통되어 가열부(4)에 제로전압이 가해지므로, 제 1 캐패시터(C1)에 충전전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 반대방향으로 공진에 의한 공진전류가 증가한다.Next, since the anti-parallel diode D2 of the second inverter S2 of the switching section 3 is conducted and zero voltage is applied to the heating section 4, the first capacitor C1 is continuously resonated by the charging voltage. This occurs and the resonance current due to resonance increases in the opposite direction.

이후, 공진의 반주기가 지나기 전에 스위칭(3)의 제 1 인버터(S1)의 역병렬 다이오드(D1)가 도통되어 스위칭부(3)에 입력전압(Vd)이 가해지므로, 공진이 계속 발생하게 된다. 이때 상기 스위칭부(3)의 제 1 인버터(S1)를 제로전압의 조건에서 턴온시킨다.Thereafter, since the antiparallel diode D1 of the first inverter S1 of the switching 3 is conducted before the half cycle of resonance passes, the input voltage Vd is applied to the switching unit 3, so that resonance continues to occur. . At this time, the first inverter S1 of the switching unit 3 is turned on under the condition of zero voltage.

이에 따라, 계속되는 공진에 의하여 공진전류가 제로전압으로 떨어지면 한 주기의 동작이 종료된다.Accordingly, one cycle of operation is terminated when the resonance current drops to zero voltage due to continuous resonance.

이후에 상기와 같은 동작으로 유기된 전류에 의해서 가열부(4)의 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)에 자장이 발생하여 자성재질 용기인 부하에 와전류를 발생시킴으로서 부하의 가열동작을 수행하게 된다.Subsequently, a magnetic field is generated in the first and second working coils L1 and L2 of the heating unit 4 by the current induced by the above operation, thereby generating an eddy current in the load, which is a magnetic material container, thereby heating the load. Will be performed.

상기에서 공진전류는 스위칭부(3)의 제 1, 제 2 인버터(S1)(S2)에 교번으로 흐르는데, 제 2 인버터(S2)의 게이트에 인가되는 펄스신호는 도 2의 a와 같이 나타나고, 제 1 인버터(S2)를 통해 흐르는 스위칭전류 파형은 도 2의 b와 같이 나타난다.In the above, the resonance current alternately flows to the first and second inverters S1 and S2 of the switching unit 3, and the pulse signal applied to the gate of the second inverter S2 is represented as shown in FIG. The switching current waveform flowing through the first inverter S2 is shown in b of FIG. 2.

한편, 알루미늄과 같은 비자성 용기는 용기 자체의 재질에 의한 낮은 저항값 및 투자율을 가지므로, 이러한 용기를 유도가열하기 위해서는 제 1 및 제 2 인버터(S1,S2)를 높은 주파수에서 스위칭하여야 한다.On the other hand, a nonmagnetic container such as aluminum has a low resistance value and permeability due to the material of the container itself, so that the induction heating of the container requires switching the first and second inverters S1 and S2 at a high frequency.

따라서, 부하선택 릴레이(Ry1)를 오프시킴에 의해 가열부(4)의 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2) 및 공진캐패시터(C1∼C3)로 공진을 이루도록 하여 상기의 자성부하시 동작과 동일한 과정으로 용기를 가열하게 된다.Therefore, by turning off the load selection relay Ry1, the first and second working coils L1 and L2 and the resonant capacitors C1 to C3 of the heating unit 4 are caused to resonate, thereby causing the magnetic load. The vessel is heated in the same process as the operation.

도 3은 유도가열 조리기의 동작 흐름도를 도시한 것으로서, 이에 도시된 바와 같이 조리기 위에 용기를 놓고 시작 버튼을 온(ON)하게 되면 제어부(12)에서 이를 판정한 후 용기를 검출하기 위한 주파수를 선택하여 부하선택 릴레이(Ry1)를 온시켜 유도가열을 행한다.(ST10,ST20,ST30)3 is a flowchart illustrating an operation of an induction heating cooker. As shown in FIG. 3, when a container is placed on the cooker and the start button is turned on, the control unit 12 determines the frequency for detecting the container. The load selection relay Ry1 is turned on to perform induction heating. (ST10, ST20, ST30)

이때, 입력전원에 흐르는 전류량을 검출하는 입력전류 검출부(9)통해 교류 입력 트랜스의 전압값을 읽고, 그 결과에 따라 용기의 재질을 판정하는 과정을 수행하게 된다.(ST40,ST50)At this time, the voltage value of the AC input transformer is read through the input current detection unit 9 which detects the amount of current flowing through the input power source, and the material of the container is determined according to the result. (ST40, ST50)

다음으로, 고주파 트랜스(10)에 의해 가열부(4)의 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)에 흐르는 전류량을 검출하는 고주파전류 검출부(11)를 통해 고주파 트랜스의 전압값을 읽고, 그 결과에 따라 소물부하를 판정하는 과정을 수행한다.(ST60, ST70)Next, the high voltage transformer 10 reads the voltage value of the high frequency transformer through the high frequency current detector 11 which detects the amount of current flowing through the first and second working coils L1 and L2 of the heating unit 4. Then, the small load is determined according to the result. (ST60, ST70)

이후, 워킹코일 위에 놓여진 용기의 상태에 따라 가열되어질 모드를 결정한 후 일정시간 동안 가열한 후 가열을 종료하는 과정(ST80,ST90)을 수행하게 된다.Subsequently, after determining the mode to be heated according to the state of the container placed on the working coil, heating is performed for a predetermined time and then the heating is terminated (ST80 and ST90).

그러나 이러한 종래의 유도가열 조리기에서는 고속의 스위칭소자를 사용하여 높은 주파수에서 스위칭을 행하므로 구동소자의 가격이 비싸고, 자성모드 가열시에는 워킹코일의 이용면적을 반만 사용하므로 비효율적이고 소물부하의 용기 판정시에도 용기 위치가 워킹 코일면적의 절반 이상을 벗어나면 오차가 켜져서 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.However, such a conventional induction heating cooker uses a high-speed switching element to switch at a high frequency, so that the driving element is expensive, and when the magnetic mode is heated, only half of the working coil is used. Even when the container position is more than half of the working coil area when the error is turned on there was a problem that the reliability of the product is lowered.

따라서, 본 발명은 범용의 IGBT 스위칭소자를 사용하여 높은 주파수에서도 스위칭소자가 순차적으로 안전하게 동작함과 동시에 워킹코일의 이용 면적을 전부 이용하도록 하여 자성 및 비자성 용기를 가열하도록 한 유도가열 조리기의 구동장치와 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention uses a general-purpose IGBT switching device to operate the induction heating cooker to heat the magnetic and non-magnetic containers by using the entire working area of the working coil while simultaneously operating the switching device safely even at a high frequency. Its purpose is to provide a device and a method of driving the same.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 공진회로를 이루어 공급되는 전원에 의해 발열하여 복수의 가열판을 선택적으로 가열하는 가열수단; 복수의 스위칭소자를 포함하며, 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 가열수단이 시분할로 가열되도록 전원을 공급하는 스위칭수단; 상기 가열수단내의 워킹코일 일측에 설치되어 상기 워킹코일에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출수단; 입력트랜스에 의해 흐르는 상용 전원의 전류를 검출하는 입력전류 검출수단; 상기 고주파전류 검출수단 및 입력전류 검출수단에서 각각 출력된 검출신호를 기 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 놓여진 용기를 판정함과 동시에 놓여진 용기에 따라 상기 가열수단의 복수의 부하선택 릴레이를 제어하고, 아울러 시스템을 전반적으로 제어하는 제어수단; 상기 제어수단의 제어신호에 따라 상기 복수의 스위칭소자의 교번 스위칭 동작시에 동시에 턴온 및 턴오프되지 않도록 소정의 폭을 갖는 펄스신호를 발생하는 데드타임 조절수단; 상기 데드타임 조절수단에서 제공되는 펄스신호에 응답하여 상기 스위칭소자를 발진시키기 위한 제로 전압 스위칭하는 발진신호를 발생하는 스위칭 발진수단; 상기 스위칭 발진수단의 발진신호를 지연 및 래치하여 순차적으로 출력하는 스위칭파형 구동수단; 및 상기 스위칭파형 구동수단으로 부터의 발진신호에 따라 상기 스위칭수단 내의 스위칭소자를 교번으로 순차 구동하는 적어도 하나 이상의 스위칭구동부로 이루어진 스위칭구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention for achieving the above object comprises a heating means for selectively heating a plurality of heating plates by the heat generated by the power supplied by the resonance circuit; A switching means including a plurality of switching elements, the switching means for supplying power so that the heating means is heated in time division by being switched according to a control signal input from the outside; High frequency current detection means installed on one side of the working coil in the heating means to detect an amount of current flowing through the working coil; Input current detecting means for detecting a current of a commercial power supply flowing through the input transformer; Comparing the detected signals output from the high frequency current detecting means and the input current detecting means with a preset look-up table to determine a container placed therein and controlling a plurality of load selection relays of the heating means in accordance with the container placed therein; In addition, the control means for controlling the overall system; Dead time adjusting means for generating a pulse signal having a predetermined width so as not to be turned on and off at the same time in an alternating switching operation of the plurality of switching elements in accordance with a control signal of the control means; Switching oscillating means for generating a zero voltage switching oscillation signal for oscillating the switching element in response to a pulse signal provided from the dead time adjusting means; Switching waveform driving means for delaying and latching an oscillation signal of the switching oscillation means and sequentially outputting the oscillation signal; And switching driving means including at least one switching driving part for sequentially driving the switching elements in the switching means in accordance with the oscillation signal from the switching waveform driving means.

도 1은 종래 유도가열 조리기의 구성도.1 is a block diagram of a conventional induction heating cooker.

도 2는 도 1에 적용되는 스위칭소자의 스위칭 파형도.2 is a switching waveform diagram of a switching device applied to FIG. 1.

도 3은 도 1을 설명하기 위한 동작 흐름도.3 is a flowchart illustrating an operation of FIG. 1.

도 4는 본 발명에 의한 유도가열 조리기의 구동장치의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a drive device for an induction heating cooker according to the present invention.

도 5는 도 4에 적용되는 스위칭소자의 스위칭 파형도.5 is a switching waveform diagram of a switching device applied to FIG. 4.

도 6은 도 4를 설명하기 위한 동작 흐름도.6 is an operation flowchart for explaining FIG. 4.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

101 : 정류부 102 : 평활부101: rectifying part 102: smoothing part

103 : 가열부 104 : 스위칭부103: heating unit 104: switching unit

105 : 고주파전류 검출부 106 : 입력전류 검출부105: high frequency current detector 106: input current detector

107 : 제어부 108 : 데드타임 조절부107: control unit 108: dead time control unit

109 : 스위칭 발진부 110 : 스위칭파형 구동부109: switching oscillation unit 110: switching waveform drive unit

111 : 스위칭 구동부111: switching driver

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 유도가열 조리기의 구성도를 나타낸 것으로서, 입력되는 상용전원(AC)을 맥동 직류전압으로 정류하는 정류부(101)와, 정류부(101)를 통해 정류된 맥동 직류전압을 평활시켜 일정한 직류전압으로 만드는 평활부(102)와, 공진회로를 이루어 공급되는 전원에 의해 발열하여 복수의 가열판을 선택적으로 가열하는 가열부(103)와, 복수의 스위칭소자를 포함하며, 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 가열부(103)가 시분할로 가열되도록 평활부(102)로부터의 전원을 공급하는 스위칭부(104)와, 가열부(103)내의 워킹코일 일측에 설치되어 상기 워킹코일에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출부(105)와, 입력트랜스(112)에 의해 흐르는 상용 전원의 전류를 검출하는 입력전류 검출부(106)와, 고주파전류 검출부(105) 및 입력전류 검출부(106)에서 각각 출력된 검출신호를 기 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 놓여진 용기를 판정함과 동시에 놓여진 용기에 따라 상기 가열부(103)의 복수의 부하선택 릴레이를 제어하고, 아울러 시스템을 전반적으로 제어하는 제어부(107)와, 제어부(107)의 제어신호에 따라 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생시켜 스위칭부(103)내의 스위칭소자의 교번 동작시에 동시에 턴온 및 턴오프되는 것을 방지하는 데드타임 조절부(108)와, 데드타임 조절부(108)에서 제공되는 펄스를 이용하여 상기 스위칭소자를 발진시키기 위하여 제로 전압 스위칭을 수행하는 스위칭 발진부(109)와, 스위칭 발진부(109)에서 발진되는 주파수를 순차적으로 안정되게 출력하는 스위칭파형 구동부(110)와, 스위칭파형 구동부(110)에서 순차적으로 출력되는 발진 주파수에 따라 스위칭부(103)내의 스위칭소자를 교번으로 순차 구동하는 제 1, 제 2 스위칭구동부(111a)(111b)로 이루어진 스위칭 구동부(111)로 구성되어져 있다.Figure 4 shows the configuration of the induction heating cooker according to the present invention, the rectifying unit 101 for rectifying the commercial power (AC) input to the pulsating DC voltage and the pulsating DC voltage rectified through the rectifying unit 101 smoothed And a smoothing unit 102 for generating a constant DC voltage, a heating unit 103 for generating heat by a power supplied through a resonant circuit, and selectively heating a plurality of heating plates, and a plurality of switching elements. The switching unit 104 is switched according to the control signal to be supplied to supply the power from the smoothing unit 102 so that the heating unit 103 is heated by time division, and the working coil in the heating unit 103 is installed on the side of the working coil. A high frequency current detector 105 for detecting the amount of current flowing through the input current, an input current detector 106 for detecting a current of the commercial power supply flowing through the input transformer 112, a high frequency current detector 105, and an input current The detection signals output from the detection unit 106 are compared with the preset look-up table to determine the vessels placed therein, and the plurality of load selection relays of the heating unit 103 are controlled in accordance with the vessels placed therein. Generates a pulse having a constant width in accordance with the control unit 107 and the control signal of the control unit 107 as a whole to prevent turning on and off at the same time during the alternating operation of the switching element in the switching unit 103 A switching oscillator 109 for performing zero voltage switching to oscillate the switching element by using the time adjusting unit 108, a pulse provided from the dead time adjusting unit 108, and the oscillating unit 109 The switching waveform driver 110 for stably outputting the frequency in sequence and the switching unit 103 according to the oscillation frequency sequentially output from the switching waveform driver 110. It consists of the switching drive part 111 which consists of the 1st and 2nd switching drive parts 111a and 111b which sequentially drive a switching element alternately.

상기 스위칭부(103)는 제 1, 제 2 댐핑 다이오드(D1)(D2) 및 제 1, 제 2 보조공진 캐패시터(Ca5∼Ca6)가 각각 역 병렬 연결된 스위칭소자인 제 1, 제 3 인버터(S1)(S3)가 직렬 연결되고, 상기 제 1, 제 3 인버터(S1)(S3)와 병렬 연결된 제 2, 제 4 인버터(S2)(S4)로 구성되어져 있다.The switching unit 103 is a first and third inverters S1 which are switching elements in which the first and second damping diodes D1 and D2 and the first and second auxiliary resonance capacitors Ca5 to Ca6 are respectively connected in reverse parallel. S3 is connected in series, and is comprised by the 2nd, 4th inverters S2 and S4 connected in parallel with the said 1st, 3rd inverters S1 and S3.

아울러, 상기 가열부(104)는 공진회로를 이루되 직렬 연결된 제 1, 제 2 워킹코일(La)(Lb)로 이루어진 워킹코일부(L) 및 제 1 내지 제 3 공진 캐패시터(C1∼C3)와, 워킹코일부(L)의 부하를 선택하는 제 1 내지 제 3 부하선택 릴레이(Ry1∼Ry3)로 구성되어져 있다.In addition, the heating unit 104 constitutes a resonant circuit, but the working coil part L including the first and second working coils La and Lb connected in series, and the first to third resonant capacitors C1 to C3. And first to third load selection relays Ry1 to Ry3 for selecting the load of the working coil portion L. As shown in FIG.

또한, 상기 스위칭파형 구동부(110)는 입력되는 신호를 지연시키는 지연회로부(110a)와, 입력되는 데이터를 타측에 입력되는 클럭펄스에 따라 지연시켜 출력하는 디형 플립플롭(110b)과, 상기 지연회로부(110a) 및 디형 플립플롭(110b)에서 출력되는 신호를 논리곱하여 출력하는 논리소자인 제 1 내지 제 4 앤드게이트(110c∼110f)로 구성되어져 있다.In addition, the switching waveform driver 110 may include a delay circuit unit 110a for delaying an input signal, a de-type flip-flop 110b for delaying the input data according to a clock pulse input to the other side, and the delay circuit unit. And first to fourth end gates 110c to 110f, which are logic elements for logically multiplying and outputting the signal output from the 110- and d-type flip-flops 110b.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.When described with reference to Figures 4 to 6 attached to the operation and effect of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 본 발명에 의한 유도가열 조리기 구성은 종래와 다름 점을 설명하면 기존의 스위칭 발진부(6)의 후단에는 디형 플립플롭(110b)과 앤드게이트(110c∼110f)로 구성된 스위칭파형 구동부(110)와, 저항(R1), 다이오드(D3), 캐패시터(C7)로 구성된 지연회로부(12)가 구성되며, 상기 스위칭파형 구동부(110)의 출력은 스위칭구동부(111)와 연결되어진 후 스위칭부(104)내의 제 1 내지 제 4 인버터(S1∼S4)의 게이트 단자에 입력되도록 한다.First, when the induction heating cooker configuration according to the present invention is different from the conventional one, the switching waveform driver 110 composed of the di-type flip-flop 110b and the end gates 110c to 110f at the rear end of the conventional switching oscillator 6 is described. And a delay circuit unit 12 including a resistor R1, a diode D3, and a capacitor C7, and the output of the switching waveform driver 110 is connected to the switching driver 111 and then the switching unit 104. To be input to the gate terminals of the first to fourth inverters S1 to S4.

먼저, 가열 용기의 재질에 따라 공진탱크를 형성하기 위해 가열부(103)의 제 1, 제 2 워킹코일(L1)(L2)과 제 1 내지 제 3 공진 캐패시터(C1∼C3)의 직,병렬 연결여부를 선택하는 제 1 내지 제 3 부하선택릴레이(Ry1∼Ry3)가 구성되며, 스위칭발진부(109)에서는 데드 타임을 갖는 교번 스위칭 동작에 따른 출력파형신호(SO1,SO2)를 출력한다.First, in order to form the resonant tank according to the material of the heating vessel, the first and second working coils L1 and L2 of the heating unit 103 and the first and third resonant capacitors C1 to C3 are parallel or parallel. First to third load selection relays Ry1 to Ry3 for selecting a connection are configured, and the switching oscillator 109 outputs output waveform signals SO1 and SO2 according to an alternating switching operation having a dead time.

상기 스위칭 발진부(109)의 출력파형신호(SO1)는 스위칭파형 구동부(110)의 디형 플립플롭(110b)의 클럭펄스단자(C)로 입력됨과 아울러 지연회로부(110a)에 의해 지연되어진 후 제 1 앤드게이트(110c) 및 제 3 앤드게이트(110e)에 각각 입력되고, 이에 반해서 출력파형신호(SO2)는 제 2 앤드게이트(110d) 및 제 4 앤드게이트(110e)에 각각 입력된다,The output waveform signal SO1 of the switching oscillator 109 is inputted to the clock pulse terminal C of the di-type flip-flop 110b of the switching waveform driver 110 and is delayed by the delay circuit unit 110a. Input signals are input to the AND gate 110c and the third AND gate 110e, respectively, while the output waveform signal SO2 is input to the second AND gate 110d and the fourth AND gate 110e, respectively.

이때, 상기 디형 플립플롭(110b)의 반전 출력(/Q)은 입력단(D)으로 피드백됨과 동시에 제 3 및 제 4 앤드게이트(110e,100f)에 입력되고, 비반전 출력(Q)은 제 1 및 제 2 논리소자(110c,110d)에 입력되는 데, 통상적으로 디형 플립플롭(110b)은 입력 파형의 상승 에지(edge)를 기준으로 그 반전 및 비반전 출력이 상태천이 된다.At this time, the inverted output (/ Q) of the de-type flip-flop (110b) is fed back to the input terminal (D) and input to the third and fourth end gates (110e, 100f), the non-inverted output (Q) is the first And the second logic elements 110c and 110d. In general, the de-flip flip-flop 110b has a state transition of its inverted and non-inverted output based on the rising edge of the input waveform.

따라서, 제 1 앤드게이트(110c)는 스위칭발진부(109)의 출력파형신호(SO2)와 디형 플립플롭(110b)의 비반전 출력(Q)이 모두 "하이"일 때 논리곱 연산에 의해 논리 "하이"의 신호를 출력하며, 제 2 논리소자(110d)는 스위칭발진부(109)의 출력파형신호(SO1)와 디형 플립플롭(110b)의 비반전 출력(Q)이 모두 "하이"일 때 논리곱 연산에 의해 논리 "하이"의 신호를 출력한다.Accordingly, the first AND gate 110c may perform a logic " by logic " operation when the output waveform signal SO2 of the switching oscillator 109 and the non-inverted output Q of the de-flip flip-flop 110b are both "high". High "signal, and the second logic element 110d generates a logic signal when both the output waveform signal SO1 of the switching oscillator 109 and the non-inverting output Q of the di-type flip-flop 110b are" high ". The logic "high" signal is output by the multiplication operation.

한편, 제 3 앤드게이트(110e)는 스위칭발진부(109)의 출력파형신호(SO2)와 디형 플립플롭(110b)의 반전 출력(/Q)이 모두 "하이"일 때 논리곱 연산에 의해 논리 "하이"의 신호를 출력하며, 제 4 앤드게이트(110f)는 스위칭발진부(109)의 출력파형신호(SO1)와 디형 플립플롭(110b)의 반전 출력(/Q)이 모두 "하이"일 때 논리곱 연산에 의해 논리 "하이"의 신호를 출력한다.On the other hand, the third AND gate 110e performs a logic " by " operation when the output waveform signal SO2 of the switching oscillator 109 and the inverted output / Q of the de-type flip-flop 110b are both "high". High ", and the fourth AND gate 110f is logic when the output waveform signal SO1 of the switching oscillator 109 and the inverted output / Q of the de-type flip-flop 110b are both " high ". The logic "high" signal is output by the multiplication operation.

본 발명에 따른 스위칭파형 구동부(110)는 스위칭 발진부(109)의 교번 출력파형신호(SO1,SO2)를 지연 및 래치하고, 그 지연 및 래치된 신호를 논리곱하여 출력함으로써, 스위칭부(103)의 제 1 내지 제 4 인버터(S1∼S4)가 순차적으로 구동되도록 한다.The switching waveform driver 110 according to the present invention delays and latches the alternating output waveform signals SO1 and SO2 of the switching oscillator 109, and outputs the result of the logical multiplication of the delayed and latched signals. The first to fourth inverters S1 to S4 are sequentially driven.

이에 따라, 본 발명에서는 범용의 IGBT 스위칭소자를 순차적으로 구동시키므로, 범용의 IGBT 스위칭소자로도 주파수가 약 50㎑이상인 고속 스위칭시에도 안정된 동작을 수행할 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, since the general-purpose IGBT switching device is sequentially driven, the general-purpose IGBT switching device can perform a stable operation even at a high speed switching of about 50 kHz or more.

도 5는 유도가열 조리기의 스위칭파형도로서 참조부호 a는 제 1 내지 제 4 인버터(S1~S4)의 게이트에 인가되는 전압 파형을 나타내며, 참조부호 b는 제 1 내지 제 4 인버터(S1~S4)에 전압이 인가될 때 결과되는 스위칭전류 파형을 나타낸다.FIG. 5 is a switching waveform diagram of an induction heating cooker, wherein reference numeral a denotes a voltage waveform applied to gates of the first to fourth inverters S1 to S4, and reference numeral b denotes a first to fourth inverters S1 to S4. ) Shows the resulting switching current waveform when voltage is applied to

본 발명에 의한 가열부(103)에서의 가열모드는 제어부(107)의 제어신호에 따라 각각 다르게 제어되는 제 1 내지 제 3 부하선택 릴레이(Ry1∼Ry3)의 개폐 동작에 의해 공진탱크를 형성함으로써 자성모드와 비자성모드로 구분된다. 상기 자성모드일 때는 제 1 및 제 2 워킹코일(La,Lb)이 병렬 연결되도록 제 1 내지 제 3 부하선택 릴레이(Ry1∼Ry3)를 제어하고, 상기 비자성모드일때는 제 1 및 제 2 워킹코일(La,Lb)이 직렬 연결되도록 제어한다.In the heating mode of the heating unit 103 according to the present invention, the resonance tank is formed by opening and closing operations of the first to third load selection relays Ry1 to Ry3 which are controlled differently according to the control signal of the control unit 107. It is divided into magnetic mode and nonmagnetic mode. In the magnetic mode, the first to third load selection relays Ry1 to Ry3 are controlled such that the first and second working coils La and Lb are connected in parallel, and the first and second working coils in the nonmagnetic mode. The coils La and Lb are controlled to be connected in series.

도 6은 본 발명에 의한 용기 판정 흐름도로서, 일반 용기 크기일 경우 입력전류 검출부(106)에 의해 측정된 교류입력 트랜스전압(A)과, 소형 용기일 경우 고주파전류 검출부(105)에 의해 측정된 고주파입력 트랜스전압(B)을 기준으로 작성되어진 용기 검출 신호흐름도로서, 대표적으로 크게 4 과정으로 구성되며, 이를 설명하면 다음과 같다.6 is a flow chart of a container determination according to the present invention, which is measured by the AC input transformer voltage A measured by the input current detector 106 in the case of a normal container and the high frequency current detector 105 in the case of a small container. This is a vessel detection signal flow chart prepared based on the high frequency input transformer voltage (B), and is typically composed of four processes.

먼저, 조리기 위에 용기가 놓이게 되면 용기 검출 주파수를 선택하여 복수의 부하선택 릴레이(RY1,RY2,RY3)의 온/오프를 제어하는 제 1 단계를 수행한다(ST100).First, when the container is placed on the cooker, a first step of controlling the on / off of the plurality of load selection relays RY1, RY2, and RY3 by selecting the container detection frequency is performed (ST100).

상기 제 1 단계(ST100)에서 상기 용기 검출 주파수를 선택한 후 부하선택 릴레이(RY1,RY2)는 온 되고, 반면에 부하선택 릴레이(RY3)는 오프 된다.After the vessel detection frequency is selected in the first step ST100, the load selection relays RY1 and RY2 are turned on, while the load selection relay RY3 is turned off.

상기 제 1 단계(ST100)가 완료되면, 입력 전류검출부(106)에 의해 교류입력트랜스전압(A)을 검출하고, 이어서 고주파전류 검출부(105)에 의해 고주파 입력트랜스전압(B)을 검출하고, 이렇게 검출된 두 전압 값을 비교하는 제 2 단계(ST200)를 수행한다.When the first step ST100 is completed, the AC input transformer voltage A is detected by the input current detector 106, and then the high frequency input transformer voltage B is detected by the high frequency current detector 105. A second step ST200 of comparing the two detected voltage values is performed.

상기 제 2 단계(ST200)의 비교 결과에 따라 제 1 및 제 2 워킹코일(La,Lb) 위에 놓여진 용기의 조건을 판정하는 제 3 단계(ST300)를 수행한다.According to the comparison result of the second step ST200, a third step ST300 of determining a condition of a container placed on the first and second working coils La and Lb is performed.

본 발명의 실시예에 따라 상기 제 3 단계(ST300)에서 교류입력트랜스 전압(A)이 1.2V이상이면서 고주파입력 트랜스전압(B)이 1.7~2.2V의 범위에 포함될 경우 순수용기로 판정하고, 교류입력 트랜스전압(A)이 0.7~1.0V의 범위에 포함되면서 고주파 입력트랜스 전압(B)이 1.5V이하일 경우 자성용기로 판정하고, 교류입력 트랜스전압(A)이 0.6V이하이면서 고주파입력 트랜스전압(B)이 2.3V이상일 경우 비자성 용기로 판정하고, 반면에 상기의 조건을 만족하지 않을 경우에는 에러처리를 한다.According to an embodiment of the present invention, if the AC input transformer voltage A is 1.2V or more and the high frequency input transformer voltage B is in the range of 1.7 to 2.2V in the third step ST300, it is determined as a pure container. When the AC input transformer voltage (A) is within the range of 0.7 to 1.0V and the high frequency input transformer voltage (B) is 1.5V or less, it is determined as a magnetic container.The AC input transformer voltage (A) is 0.6V or less and the high frequency input transformer is used. If the voltage B is 2.3V or more, it is determined as a nonmagnetic container. On the other hand, if the above conditions are not satisfied, an error process is performed.

상기 제 3 단계(ST300)의 판정결과에 따라 용기의 가열모드를 결정하여 유도가열을 하도록 복수의 부하선택 릴레이(RY1,RY2,RY3)의 온/오프를 제어하는 제 4 단계(ST400)를 수행한다.According to the determination result of the third step ST300, a fourth step ST400 of controlling on / off of the plurality of load selection relays RY1, RY2, and RY3 is performed to determine the heating mode of the container and perform induction heating. do.

상기 제 3 단계(ST300)의 판정결과 순수용기나 자성용기로 판정되면, 가열모드를 자성가열모드로 결정하고, 이에 따라 부하선택 릴레이(RY1,RY2,RY3)를 상기 1 단계에서 설정된 상태를 유지시키고, 반면에 비자성 용기로 판정되면, 가열모드를 비자성모드로 결정하고, 이에 따라 부하 선택 릴레이(RY1,RY2)는 오프시키고, 부하 선택 릴레이(RY3)는 온시킨다.When it is determined that the pure water or the magnetic container is determined as the third step (ST300), the heating mode is determined as the magnetic heating mode, and accordingly, the load selection relays RY1, RY2, and RY3 are maintained in the first step. On the other hand, if it is determined that it is a nonmagnetic container, the heating mode is determined to be a nonmagnetic mode, whereby the load selection relays RY1 and RY2 are turned off and the load selection relay RY3 is turned on.

따라서, 본 발명은 상기의 단계들을 순차적으로 수행하여 용기를 올려진 위치에 상관없이 안전하게 유도가열 한다.Therefore, the present invention performs induction heating safely regardless of the position of the container by performing the above steps sequentially.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 일반 범용의 IGBT 스위칭소자를 사용하여 높은 주파수에서 스위칭을 수행하도록 함으로써, 구동소자의 가격을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 또한 워킹코일의 이용면적을 전부 사용하여 용기를 판정하고 이에 따른 가열을 수행하도록 함으로써, 조리기 위에 놓여진 용기의 위치에 상관없이 안전하게 사용할 수 있는 다른 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of reducing the cost of the driving device by performing switching at a high frequency by using a general-purpose IGBT switching device, and also using the entire working area of the working coil. By determining and performing the heating accordingly, there is another effect that can be used safely regardless of the position of the vessel placed on the cooker.

Claims (4)

공진회로를 이루어 공급되는 전원에 의해 발열하여 복수의 가열판을 선택적으로 가열하는 가열수단;Heating means for selectively heating a plurality of heating plates by generating heat by a power supplied by a resonance circuit; 복수의 스위칭소자를 포함하며, 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 가열수단이 시분할로 가열되도록 전원을 공급하는 스위칭수단;A switching means including a plurality of switching elements, the switching means for supplying power so that the heating means is heated in time division by being switched according to a control signal input from the outside; 상기 가열수단내의 워킹코일 일측에 설치되어 상기 워킹코일에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출수단;High frequency current detection means installed on one side of the working coil in the heating means to detect an amount of current flowing through the working coil; 입력트랜스에 의해 흐르는 상용 전원의 전류를 검출하는 입력전류 검출수단;Input current detecting means for detecting a current of a commercial power supply flowing through the input transformer; 상기 고주파전류 검출수단 및 입력전류 검출수단에서 각각 출력된 검출신호를 기 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 놓여진 용기를 판정함과 동시에 놓여진 용기에 따라 상기 가열수단의 복수의 부하선택 릴레이를 제어하고, 아울러 시스템을 전반적으로 제어하는 제어수단;Comparing the detected signals output from the high frequency current detecting means and the input current detecting means with a preset look-up table to determine a container placed therein and controlling a plurality of load selection relays of the heating means in accordance with the container placed therein; In addition, the control means for controlling the overall system; 상기 제어수단의 제어신호에 따라 상기 복수의 스위칭소자의 교번 스위칭 동작시에 동시에 턴온 및 턴오프되지 않도록 소정의 폭을 갖는 펄스신호를 발생하는 데드타임 조절수단;Dead time adjusting means for generating a pulse signal having a predetermined width so as not to be turned on and off at the same time in an alternating switching operation of the plurality of switching elements in accordance with a control signal of the control means; 상기 데드타임 조절수단에서 제공되는 펄스신호에 응답하여 상기 스위칭소자를 발진시키기 위한 제로 전압 스위칭하는 발진신호를 발생하는 스위칭 발진수단;Switching oscillating means for generating a zero voltage switching oscillation signal for oscillating the switching element in response to a pulse signal provided from the dead time adjusting means; 상기 스위칭 발진수단의 발진신호를 지연 및 래치하여 순차적으로 출력하는 스위칭파형 구동수단;Switching waveform driving means for delaying and latching an oscillation signal of the switching oscillation means and sequentially outputting the oscillation signal; 상기 스위칭파형 구동수단으로부터의 발진신호에 따라 상기 스위칭수단 내의 스위칭소자를 교번으로 순차 구동하는 적어도 하나 이상의 스위칭구동부로 이루어진 스위칭구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 구동장치.And a switching driving means comprising at least one switching driving part for sequentially driving the switching elements in the switching means in accordance with the oscillation signal from the switching waveform driving means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열수단은 공진회로를 이루되 직렬 연결된 제 1, 제 2 워킹코일로 이루어진 워킹코일부 및 제 1 내지 제 3 공진 캐패시터와, 상기 워킹코일부의 부하를 선택하는 제 1 내지 제 3 부하선택릴레이로 구성되는 것을 특징으로 유도가열 조리기의 구동장치.The heating means comprises a resonant circuit and a first coil and a third load selector configured to select a load of the working coil part and the first to third resonant capacitors which are connected in series with the first and second working coils. Drive device for induction heating cooker, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위칭수단은 제 1, 제 2 댐핑 다이오드 및 제 1, 제 2 보조공진 캐패시터가 각각 역 병렬 연결된 제 1, 제 3 스위칭소자가 직렬 연결되고, 상기 제 1, 제 3 스위칭소자와 병렬 연결된 제 2, 제 4 스위칭소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 구동장치.The switching means may include a first and a third damping diode and a first and a third switching element in which the first and second auxiliary resonant capacitors are connected in reverse in parallel, respectively, and a second in parallel with the first and third switching elements. And a driving device of the induction heating cooker, comprising: a fourth switching element. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스위칭파형 구동수단은 입력되는 신호를 지연시키는 지연회로부와, 입력되는 데이터를 타측에 입력되는 클럭 펄스에 따라 지연시켜 출력하는 디형 플립플롭과, 상기 지연회로부 및 디형 플립플롭에서 출력되는 신호를 논리곱하여 출력하는 제 1 내지 제 4 논리소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 구동장치.The switching waveform driving means includes a delay circuit section for delaying an input signal, a di flip-flop for delaying the input data according to a clock pulse input to the other side, and a signal output from the delay circuit section and the di flip-flop. Driving apparatus for an induction heating cooker, characterized in that it is composed of first to fourth logic elements to multiply output.
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