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KR102009344B1 - 전자 유도 가열 조리기 및 이의 출력 레벨 제어 방법 - Google Patents

전자 유도 가열 조리기 및 이의 출력 레벨 제어 방법 Download PDF

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KR102009344B1
KR102009344B1 KR1020120139087A KR20120139087A KR102009344B1 KR 102009344 B1 KR102009344 B1 KR 102009344B1 KR 1020120139087 A KR1020120139087 A KR 1020120139087A KR 20120139087 A KR20120139087 A KR 20120139087A KR 102009344 B1 KR102009344 B1 KR 102009344B1
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Abstract

실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기는 입력 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부; 정 전원 단자와 부 전원 단자 사이에 직렬로 연결된 제 1 내지 3 스위치를 포함하며, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하여 교류 전압을 발생하는 인버터; 상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 1 조리용기를 가열시키는 제 1 가열부; 상기 제 1 가열부와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 2 조리 용기를 가열시키는 제 2 가열부; 및 외부로부터 입력되는 동작 조건에 따라 상기 인버터로 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부의 구동 상태를 제어하기 위한 스위칭 신호의 발생 및 상기 발생하는 스위칭 신호의 듀티를 조절하는 스위칭 제어부를 포함한다.

Description

전자 유도 가열 조리기 및 이의 출력 레벨 제어 방법{INDUCTION HEAT COOKING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING OF OUTPUT LEVEL THE SAME}
본 발명은 전자 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 특히 3개의 스위칭 소자로 구성된 인버터와 2개의 공진 회로로 이루어진 전자 유도 가열 조리기의 출력 레벨을 제어할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 이의 병렬 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유도 가열 조리기는 워킹 코일(Working Coil) 또는 가열코일에 고주파의 전류를 흐르게 하고, 이로 인하여 발생하는 강력한 자력선이 조리용기를 통과할 때 와류전류(Eddy Current)가 흘러 용기 자체가 가열되는 방식에 의해서 조리 기능을 수행하는 전기조리 장치이다.
이러한 유도 가열 조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 가열코일에 전류가 인가됨에 따라 자성체인 조리 용기가 유도(Induction) 가열에 의해 열을 생성하고, 이와 같이 생성된 열에 의하여 조리용기 자체가 가열되어 조리가 이루어지게 된다.
유도가열 전기조리기에 이용되는 인버터는 가열코일에 고주파의 전류가 흐르도록 가열코일에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터는 통상 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 스위칭 소자를 구동시킴으로써 고주파의 전류를 가열코일에 흐르도록 하여 가열코일에 고주파 자계가 형성하도록 한다.
이와 같은 유도 가열 조리기에 2개의 가열 코일이 구비되는 경우, 상기 2개의 가열 코일을 동시 동작시키기 위해서는, 두 개의 인버터가 필요로 한다. 또한, 상기 유도 가열 조리기에 2개의 가열 코일이 구비되지만, 인버터가 한 개로 구성되는 경우에는 별도의 스위치를 두어, 상기 2개의 가열 코일 중 어느 하나의 가열 코일만을 선택적으로 동작시킨다.
도 1 내지 2는 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기를 설명하는 도면이다.
도 1은 두 개의 인버터 및 두 개의 가열 코일을 포함하는 유도 가열 조리기를 나타낸 것이고, 도 2는 한 개의 인버터 및 두 개의 가열 코일을 포함하는 유도 가열 조리기에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 유도 가열 조리기는, 정류부(10), 제 1 인버터(20), 제 2 인버터(30), 제 1 가열 코일(40), 제 2 가열 코일(50), 제 1 공진 커패시터(60) 및 제 2 공진 커패시터(70)를 포함한다.
제 1 및 2 인버터(20, 30)는 입력되는 전원을 스위칭하는 스위칭소자와 직렬로 연결되고, 이 스위칭소자의 출력전압에 의해서 구동되는 제 1 및 2 가열코일(40, 50)이 직렬 연결된 스위칭소자의 접속점에 연결되어 있다. 그리고, 제 1 및 2 가열코일(40, 50)의 다른 일측은 공진 커패시터(60, 70)에 연결된다.
스위칭소자의 구동은 구동부에 의해서 이루어지며, 구동부에서 출력되는 스위칭시간에 제어되어 스위칭소자가 서로 교호로 동작하면서 가열코일로 고주파의 전압을 인가한다. 그리고, 구동부로터 인가되는 스위칭소자의 온/오프 시간은 점차 보상되는 형태로 제어되기 때문에 가열코일에 공급되는 전압은 저전압에서 고전압으로 변한다.
하지만, 이와 같은 유도 가열 조리기는, 두 개의 가열 코일을 동작시키기 위해서는 두 개의 인버터 회로가 포함되어야 하며, 이에 따라 제품 부피가 커질 뿐 아니라, 제품 가격이 상승하는 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 유도 가열 조리기는, 정류부(110), 인버터(120), 제 1 가열 코일(130), 제 2 가열 코일(140), 공진 커패시터(150) 및 스위치(160)를 포함한다.
도 2에 도시된 유도 가열 조리기는 한 개의 인버터(120)를 이용하여 두 개의 제1 및 2 가열 코일(130, 140) 중 어느 한 개의 가열 코일만을 선택적으로 구동시킨다.
상기 구동되는 가열 코일의 선택은 상기 스위치(160)의 동작에 의해 이루어진다.
하지만, 이와 같은 유도 가열 조리기는, 별도의 스위치(160)에 의해 상기 가열 코일의 선택이 이루어짐으로써, 상기 스위치(160)의 동작에 의한 소음이 발생하고, 상기 두 개의 가열 코일 중 어느 하나의 가열 코일만이 동작하거나, 상기 두 개의 가열 코일이 서로 교대로 동작하기 때문에, 출력이 저하되는 문제점이 있다.
실시 예는, 3개의 스위치를 가진 인버터를 이용하여 두 개의 공진 회로를 구동 할 때, 구동 동작 중에 발생하는 소음을 해결하면서 상기 두 개의 공진 회로를 동시에 구동시킬 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 이의 출력 레벨 제어 방법을 제공하도록 한다.
또한, 실시 예는, 상기 3개의 스위치를 가진 인버터를 이용하여 상기 두 개의 공진 회로에서 출력되는 파워의 세기를 조절할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 이의 출력 레벨 제어 방법을 제공하도록 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기는 입력 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부; 정 전원 단자와 부 전원 단자 사이에 직렬로 연결된 제 1 내지 3 스위치를 포함하며, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하여 교류 전압을 발생하는 인버터; 상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 1 조리용기를 가열시키는 제 1 가열부; 상기 제 1 가열부와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 2 조리 용기를 가열시키는 제 2 가열부; 및 외부로부터 입력되는 동작 조건에 따라 상기 인버터로 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부의 구동 상태를 제어하기 위한 스위칭 신호의 발생 및 상기 발생하는 스위칭 신호의 듀티를 조절하는 스위칭 제어부를 포함한다.
한편, 실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법은 제 1 및 2 가열부로 구성되는 공진 회로와, 서로 직렬로 연결된 제 1 내지 3 스위치로 구성되는 단일 인버터를 포함하는 전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법에 있어서, 제 1 동작 조건이 입력되는 단계; 상기 입력된 제 1 동작 조건에 대응하는 스위칭 신호를 결정하는 단계; 제 2 동작 조건이 입력되는 단계; 상기 입력된 제 2 동작 조건에 따라 상기 결정된 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 ON 구간에 상기 결정된 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
실시 예에 의하면, 3개의 스위칭 소자를 포함하는 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시킬 수 있음으로써, 유도 가열 조리기의 회로를 간소화하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제품 단가를 낮출 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 동시에 구동시킬 수 있음으로써, 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시키기 위해서 필요한 스위치를 제거함으로써, 상기 스위치의 동작 중에 발생하는 소음을 제거하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 통해 발생하는 세기를 조절함으로써, 사용 환경에 맞게 전자 유도 가열 조리기의 상태를 제어할 수 있다.
도 1 내지 2는 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기를 도시한 회로도이다.
도 4는 제 1 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제 1 실시 예에 따른 제 1 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 제 2 실시 예에 따른 제 1 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 7은 제 2 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제 1 실시 예에 따른 제 2 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 9는 제 2 실시 예에 따른 제 2 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 10은 제 3 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 제 3 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 12는 제 4 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 14는 제 1 및 2 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 16은 제 3 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 18은 제 4 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 실시 예에 따른 전지 유도 가열 조리기의 구동 방법을 단계별로 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 19의 제 1 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 도 19의 제 2 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 19의 제 3 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 도 19의 제 4 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기의 출력 레벨 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기를 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 전자 유도 가열 조리기(200)는 외부로부터 입력되는 상용전원(AC)을 수신하고, 이를 직류 전압으로 정류시키는 정류부(210), 정 전원단자와 부 전원단자 사이에 상호 직렬 연결되며, 제어신호에 따라 스위칭하여 공진 전압을 제공하는 인버터(220)(S1, S2, S3), 상기 인버터(220)의 출력단에 연결되는 제 1 가열 코일(230), 상기 인버터(220)의 출력단에 연결되며, 상기 제 1 가열 코일(Lr1)(230)과 병렬로 연결된 제 2 가열 코일(Lr2)(240)과, 상기 제 1 가열 코일(230)의 출력단에 연결되며, 상호 병렬로 연결되어 있는 복수의 커패시터를 포함하는 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)(250), 그리고 상기 제 2 가열 코일(240)의 출력단에 연결되며, 상호 병렬로 연결되어 있는 복수의 커패시터를 포함하는 제 2 공진 커패시터(Cr21, Cr22)(260), 기설정된 동작 모드에 따라 상기 인버터(220)에 포함된 각각의 스위치에 스위칭 신호를 공급하는 스위칭 제어부(270) 및 외부로부터 동작 모드 선택 신호를 수신하여 이를 상기 스위칭 제어부(270)에 전달하는 동작 모드 선택부(280)를 포함한다.
도 3에서 미설명된 커패시터는, 평활 커패시터이다.
이하, 상기 전자 유도 가열 조리기에 포함된 각각의 구성요소들의 연결 관계에 대해 설명하기로 한다.
정류부(210)는 제 1 정류기(D1), 제 2 정류기(D2), 제 3 정류기(D3) 및 제 4 정류기(D4)를 포함한다.
제 1 정류기(D1) 및 제 3 정류기(D3)는 서로 직렬로 연결되어 있으며, 상기 제 2 정류기(D2) 및 제 4 정류기(D4)도 서로 직렬로 연결되어 있다.
인버터(220)는 복수의 스위치, 예를 들어 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)를 포함한다.
제 1 스위치(S1)는 일단이 정 전원단자에 연결되고, 타단이 제 2 스위치(S2)의 일단과 연결된다.
제 2 스위치(S2)는 일단이 상기 제 1 스위치(S1)의 타단과 연결되고, 타단이 제 3 스위치(S3)의 일단과 연결된다.
제 3 스위치(S3)는 일단이 상기 제 2 스위치(S2)의 타단과 연결되고, 타단이 부 전원단자에 연결된다.
제 1 가열 코일(Lr1)은 일단이 상기 제 1 스위치(S1)의 타단과 상기 제 2 스위치(S2)의 일단의 접속점에 연결되고, 타단이 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)에 포함된 복수의 커패시터 사이에 연결된다.
제 2 가열 코일(Lr2)은 일단이 상기 제 2 스위치(S2)의 타단과 상기 제 3 스위치(S3)의 일단의 접속점에 연결되고, 타단이 상기 제 2 공진 커패시터(Cr21, Cr22) 사이에 연결된다.
상기 설명한 제 1 가열 코일(230)과 제 1 공진 커패시터(250)는 제 1 공진 회로를 구성하여 제 1 버너로 동작하게 되며, 상기 제 2 가열 코일(240)과 제 2 공진 커패시터(260)는 제 2 공진 회로를 구성하여 제 2 버너로 동작하게 된다.
한편, 상기 인버터(220)에 포함된 각각의 스위치(S1, S2, S3)에는 역병렬 다이오드가 연결되어 있으며, 또한 각 스위치의 스위칭 손실을 최소화하기 위한 역병렬 다이오드에 병렬로 접속되는 보조 공진 커패시터가 연결되어 있다.
스위칭 제어부(270)는 상기 인버터(220)에 포함된 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)의 게이트 단에 연결되며, 그에 따라 상기 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)의 스위칭 상태를 제어하기 위한 게이트 신호를 출력한다. 상기 게이트 신호는, 상기 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)의 스위칭 상태를 결정하는 스위칭 신호라고도 할 수 있다.
동작 모드 선택부(280)는 외부로부터 상기 전자 유도 가열 조리기(200)의 동작 모드를 선택받기 위한 신호를 입력받는다.
상기 동작 모드에는 제 1 동작 모드, 제 2 동작 모드, 제 3 동작 모드 및 제 4 동작 모드가 포함될 수 있다.
상기 제 1 동작 모드는, 상기 제 1 가열 코일(230) 및 제 2 가열 코일(240) 중 제 1 가열 코일(230)만을 구동시키기 위한 모드이다. 이 경우에, 제 1 가열 코일(230) 위에 놓인 조리 용기에만 와류 전류가 유도된다.
또한, 상기 제 2 동작 모드는, 상기 제 1 가열 코일(230) 및 제 2 가열 코일(240) 중 제 2 가열 코일(230)만을 구동시키기 위한 모드이다. 이 경우에, 제 2 가열 코일(240) 위에 놓인 조리 용기에만 와류 전류가 유도된다.
또한, 상기 제 3 동작 모드는, 상기 제 1 가열 코일(230) 및 제 2 가열 코일(240)을 동시에 구동시키기 위한 모드이다. 이 경우에, 제 1 가열 코일(230) 및 제 2 가열 코일(240) 위에 놓인 모든 조리 용기에 와류 전류가 유도된다.
또한, 상기 제 4 동작 모드는, 상기 제 1 가열 코일(230) 및 제 2 가열 코일(240)을 서로 교대로 동작시키기 위한 모드이다. 이 경우에, 제 1 시간 동안에는 제 1 가열 코일(230) 위에 놓인 조리 용기에만 와류 전류가 유도되고, 제 2 시간 동안에는 제 2 가열 코일(240)에 놓인 조리 용기에만 와류 전류가 유도된다.
이에 따라, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 동작 모드 선택부(280)를 통해 선택된 동작 모드에 따라 상기 인버터(220)에 포함된 각각의 스위치에 스위칭 신호를 제공한다.
즉, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 1 동작 모드가 선택되면, 제 1 스위칭 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하여, 상기 제 1 공진 회로만 선택적으로 동작하도록 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 동작 모드가 선택되면, 제 2 스위칭 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하여, 상기 제 2 공진 회로만 선택적으로 동작하도록 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 3 동작 모드가 선택되면, 제 3 스위칭 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하여, 상기 제 1 및 2 공진 회로가 모두 동작하도록 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 4 동작 모드가 선택되면, 상기 제 1 스위칭 신호 및 제 2 스위칭 신호에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하여, 상기 제 1 및 2 공진 회로가 서로 교대로 동작하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 선택된 동작 모드에 따라 출력되는 스위칭 신호 및 상기 스위칭 신호에 의한 전자 유도 가열 조리기의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 제 1 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 제 1 실시 예에 따른 제 1 스위칭 신호를 나타낸 도면이고, 도 6은 제 2 실시 예에 따른 제 1 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 6을 참조하면, 스위칭 제어부는, 제 1 동작 모드가 선택됨에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치에 제 1 스위칭 신호를 출력한다.
즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 제 3 스위치의 스위칭 상태가 항상 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 2 스위치는 개방 상태가 되도록 하며, 상기 제 1 스위치는 폐쇄상태가 되도록 한다.
상기와 같이, 제 1 스위치와 제 3 스위치가 폐쇄상태에 있고, 상기 제 2 스위치가 개방상태에 있는 경우, 상기 제 1 가열 코일(Lr1)과 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)에는 입력 전압(Vd)이 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제 1 가열 코일(Lr1)의 전류가 상승하게 된다.
한편, 상기 제 1 및 3 스위치를 폐쇄상태로 하고, 상기 제 2 스위치를 개방 상태로 하는 동작은, 공진 반주기 동안 수행된다.
이때, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 공진 반주기가 지나기 전에, 상기 제 1 스위치를 제로 전압의 조건에서 개방시킨다. 상기 스위칭 제어부(270)에 의해 상기 제 1 스위치의 개방이 이루어지면, 상기 제 1 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터, 제 2 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터, 제 1 가열 코일(Lr1) 및 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)가 보조 공진을 한다. 이때, 상기 보조 공진이 이루어지면, 상기 제 2 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터의 전압은 입력 전압(Vd)에서 제로까지 떨어지게 되고, 상기 제 1 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터의 전압은 제로에서 입력 전압(Vd)까지 상승하게 된다.
이후, 상기 제 2 스위치에 연결된 역병렬 다이오드가 도통되어, 상기 제 1 가열 코일(Lr1)에는 제로 전압이 가해지고, 이에 따라 계속된 공진에 의해 상기 제 1 가열 코일(Lr1)의 전류가 제로로 떨어지게 된다.
상기 제 1 가열 코일(Lr1)의 전류가 제로가 되었을 때, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 스위치의 스위칭 상태가 제로 전압/제로 전류의 조건으로 폐쇄상태가 되도록 한다. 상기와 같은, 스위칭 동작에 의해 상기 제 1 내지 3 스위치의 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.
상기와 같이, 제 2 스위치의 스위칭 상태가 폐쇄상태가 되면, 상기 제 1 가열 코일(Lr1)에는 입력 전압(Vd)이 역으로 가해지고, 그에 따라 상기 제 1 가열 코일(LR1)의 전류는 공진에 의해 상기 설명한 전류와 반대방향으로 상승하게 된다.
즉, 나머지 공진 반주기 동안에는 상기 제 2 스위치와 제 3 스위치가 폐쇄 상태에 있고, 상기 제 1 스위치가 개방 상태에 있게 된다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 공진 반주기가 지나기 전에 제 2 스위치(S2)를 제로전압의 조건에서 개방시키며, 이에 따라 상기 제 1 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터, 제 2 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터, 제 1 가열 코일(Lr1) 및 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)가 보조 공진을 수행한다. 이에 의해, 상기 제 1 스위치에 연결된 보조 공진 커패시터의 전압은 입력 전압(Vd)에서 제로까지 떨어지고, 그 사이 제 2 스위치에 연결된 보조 공진 커패시티의 전압은 제로에서 입력 전압(Vd)까지 상승한다.
이후, 상기 제 1 스위치에 연결된 역병렬 다이오드가 도통되어, 상기 제 1 가열 코일(Lr1)에는 제로전압이 가해지며, 계속된 공진에 의해서 상기 제 1 가열 코일(Lr1 )의 전류가 제로로 떨어진다.
이 전류가 제로가 되었을 때, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 1 스위치를 제로전압/제로전류의 조건으로 폐쇄상태로 변경하여, 스위칭 손실을 최소화한다.
이렇게 스위칭 상태를 바꾸면 한 주기의 동작이 종료하고 같은 동작이 반복된다
즉, 상기 제 1 스위칭 신호를 표로 나타내면 다음과 같다.
제 1 공진 반주기 제 2 공진 반주기
제 1 스위치 폐쇄 개방
제 2 스위치 개방 폐쇄
제 3 스위치 폐쇄 폐쇄
다시 말해서, 스위칭 제어부(270)는 제 3 스위치가 항상 폐쇄 상태가 되도록 하며, 그에 따라 반주기를 기준으로 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치가 교대로 폐쇄 상태 및 개방 상태가 되도록 한다.
상기와 같은 제 1 실시 예에 따른 제 1 스위칭 신호에 의해 상기 전자 유도 가열 조리기는 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 가열 코일(Lr1) 및 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)만이 동작하게 된다.
한편, 상기에서는 제 3 스위치가 항상 폐쇄 상태에 있다고 하였으나, 상기 제 3 스위치의 스위칭 상태도 변경될 수 있다.
즉, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 2 스위치의 스위칭 상태와 동일하게 상기 제 3 스위치의 스위칭 상태를 변경할 수 있다.
이를 표로 나타내면 다음과 같다.
제 1 공진 반주기 제 2 공진 반주기
제 1 스위치 폐쇄 개방
제 2 스위치 개방 폐쇄
제 3 스위치 개방 폐쇄
상기와 같이, 제 3 스위치의 스위칭 상태가 공진 반주기 동안 개방 상태가 되고, 나머지 공진 반주기 동안 폐쇄 상태가 된다 하더라도, 상기 설명한 바와 같이, 제 1 가열 코일(Lr1) 및 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)만이 동작하게 된다.
여기에서, 도면상에 도시된 a는 데드 타임을 의미하며, 이에 따라 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.
다음, 제 2 동작 모드에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 제 2 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 제 1 실시 예에 따른 제 2 스위칭 신호를 나타낸 도면이고, 도 9는 제 2 실시 예에 따른 제 2 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 9를 참조하면, 스위칭 제어부(270)는, 제 2 동작 모드가 선택됨에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치에 제 2 스위칭 신호를 출력한다.
즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 제 1 스위치의 스위칭 상태가 항상 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 2 스위치와 제 3 스위치가 교대로 개방 상태 및 폐쇄 상태가 되도록 한다.
다시 말해서, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 1 공진 반주기 동안에, 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치가 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 개방 상태가 되도록 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 공진 반주기 동안에, 상기 제 1 스위치와 제 3 스위치가 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 2 스위치가 개방 상태가 되도록 한다.
이를 표로 나타내면 다음과 같다.
제 1 공진 반주기 제 2 공진 반주기
제 1 스위치 폐쇄 폐쇄
제 2 스위치 폐쇄 개방
제 3 스위치 개방 폐쇄
한편, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 2 스위치와 제 3 스위치의 스위칭 상태를 상기와 같이 하면서, 상기 제 1 스위치의 스위칭 상태만 항상 개방되도록 할 수 있다.
이를 표로 나타내면 다음과 같다.
제 1 공진 반주기 제 2 공진 반주기
제 1 스위치 개방 개방
제 2 스위치 폐쇄 개방
제 3 스위치 개방 폐쇄
상기 스위칭 제어부(270)는 상기 표 3 및 4에 기재된 바와 같은 제 2 스위칭 신호를 토대로 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하며, 이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 가열 코일(Lr2) 및 제 2 공진 커패시터(Cr21, Cr22)만이 구동되도록 한다.
다음, 제 3 동작 모드에 대해 설명하기로 한다.
도 10은 제 3 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 제 3 스위칭 신호를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 11을 참조하면, 스위칭 제어부(270)는, 제 3 동작 모드가 선택됨에 따라 상기 제 1 내지 3 스위치에 제 3 스위칭 신호를 출력한다.
즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 제 2 스위치의 스위칭 상태가 항상 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 1 스위치와 제 3 스위치가 교대로 개방 상태 및 폐쇄 상태가 되도록 한다.
다시 말해서, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 1 공진 반주기 동안에, 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치가 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 개방 상태가 되도록 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 공진 반주기 동안에, 상기 제 2 스위치와 제 3 스위치가 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제 1 스위치가 개방 상태가 되도록 한다.
이를 표로 나타내면 다음과 같다.
제 1 공진 반주기 제 2 공진 반주기
제 1 스위치 폐쇄 개방
제 2 스위치 폐쇄 폐쇄
제 3 스위치 개방 폐쇄
상기 스위칭 제어부(270)는 상기 표 5에 기재된 바와 같은 제 3 스위칭 신호를 토대로 상기 제 1 내지 3 스위치를 제어하여, 상기 제1 가열 코일(Lr1) 및 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)뿐만 아니라, 상기 제 2 가열 코일(Lr2) 및 제 2 공진 커패시터(Cr21, Cr22)가 모두 구동되도록 한다.
다음, 제 4 동작 모드에 대해 설명하기로 한다.
도 12는 제 4 동작 모드에서의 전자 유도 가열 조리기의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 스위칭 제어부(270)는, 제 4 동작 모드가 선택됨에 따라 공진 한 주기 동안, 상기 표 1 또는 표 2에 기재된 제 1 스위칭 신호를 출력하고, 다음 공진 한 주기 동안, 상기 표 3 또는 표 4에 기재된 제 2 스위칭 신호를 출력한다.
이를, 표로 나타내면 다음과 같다.
공진 한 주기 공진 한 주기
제 1 공진
반주기		 제 2 공진
반주기		 제 1 공진
반주기		 제 2 공진
반주기
제 1 스위치 폐쇄 개방 폐쇄 폐쇄
제 2 스위치 개방 폐쇄 폐쇄 개방
제 3 스위치 폐쇄 폐쇄 개방 폐쇄
즉, 상기 도면에서와 같이, 공진 한 주기 동안에는 상기 설명한 바와 같은 제 1 스위칭 신호를 출력하여, 제 1 가열 코일(Lr1)과 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)가 구동되도록 하고, 다음 공진 한 주기 동안에는 상기 설명한 바와 같은 제 2 스위칭 신호를 출력하여, 상기 제 2 가열 코일(Lr2)과 제2 공진 커패시터(Cr21, Cr22)가 구동되도록 한다.
이에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 가열 코일(Lr1)과 제 1 공진 커패시터(Cr11, Cr12)로 이루어지는 제 1 공진 회로와, 상기 제 2 가열 코일(Lr2)과 제2 공진 커패시터(Cr21, Cr22)로 이루어지는 제 2 공진 회로가 교대로 구동하게 된다.
실시 예에 의하면, 3개의 스위칭 소자를 포함하는 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시킬 수 있음으로써, 유도 가열 조리기의 회로를 간소화하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제품 단가를 낮출 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 동시에 구동시킬 수 있음으로써, 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시키기 위해서 필요한 스위치를 제거함으로써, 상기 스위치의 동작 중에 발생하는 소음을 제거하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
이하에서는, 상기와 같은 동작 모드에서, 각각의 가열 코일을 통해 발생하는 출력 레벨의 제어 방법을 설명하기로 한다.
상기 표 1 및 2에 기재된 제 1 동작 모드에서의 스위칭 신호를 제 1 스위칭 신호라 하고, 상기 표 3 및 4에 기재된 제 2 동작 모드에서의 스위칭 신호를 제 2 스위칭 신호라 하고, 상기 표 5에 기재된 제 3 동작 모드에서의 스위칭 신호를 제 3 스위칭 신호라 하며, 상기 표 6에 기재된 제 4 동작 모드에서의 스위칭 신호를 제 4 스위칭 신호라 한다.
도 13 및 14는 제 1 및 2 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 14를 참조하면, 상기 1 동작 모드에서는 주기별로 상기 정의한 제 1 스위칭 신호가 계속적으로 출력된다. 이때, 상기 제 1 스위칭 신호가 계속적으로 출력되는 상황에서, 제 1 가열 코일(230) 및 제 1 공진 커패시터(250)로 구성된 제 1 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
이와 마찬가지로, 상기 제 2 동작 모드에서는 주기별로 상기 정의한 제 2 스위칭 신호가 계속적으로 출력되며, 이와 같은 상황에서 제 2 가열 코일(240) 및 제 2 공진 커패시터(260)를 포함하는 제 2 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스위칭 신호 또는 제 2 스위칭 신호가 계속적으로 출력되면, 다시 말해서, 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호의 OFF 구간은 존재하지 않고, ON 구간만이 존재하는 경우, 상기 제 1 또는 2 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 주기별로 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호의 OFF 구간 또는 ON 구간을 조절함으로써, 상기 제 1 또는 2 공진 회로의 출력 파워를 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 한 주기에서 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호의 OFF 구간을 a만큼 발생시키면, 상기 발생한 a만큼의 OFF 구간 동안에는 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호가 출력되지 않는다.
이때, 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호가 출력되지 않는 시점에서는, 상기 제 1 또는 2 공진 회로의 동작이 정지 상태에 있으므로, 그에 따른 파워가 발생하지 않는다.
이에 따라, 상기와 같이 OFF 구간이 존재하게 되면, 도 13의 최대 파워에서, 상기 존재하는 OFF 구간만큼의 파워가 발생하지 않는 원리로 인해, 상기 제 1 공진 회로 또는 제 2 공진 회로의 출력 파워는 감소하게 된다.
다시 말해서, 상기 제 1 동작 모드 또는 제 2 동작 모드에서는, 외부로부터 입력되는 버너의 출력 파워 조절 명령에 따라, 상기 제 1 또는 2 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 명령에 대응하는 파워로 상기 제 1 또는 2 공진 회로가 동작하도록 한다.
도 15 및 16은 제 3 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 16을 참조하면, 상기 3 동작 모드에서는 주기별로 상기 정의한 제 3 스위칭 신호가 계속적으로 출력된다. 이때, 상기 제 3 스위칭 신호가 계속적으로 출력되는 상황에서, 제 1 가열 코일(230) 및 제 1 공진 커패시터(250)로 구성된 제 1 공진 회로와, 상기 제 2 가열 코일(240) 및 제 2 공진 커패시터(260)로 구성된 제 2 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 스위칭 신호가 계속적으로 출력되면, 다시 말해서, 상기 제 3 스위칭 신호의 OFF 구간은 존재하지 않고, ON 구간만이 존재하는 경우, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
이때, 도 16에 도시된 바와 같이, 주기별로 상기 제 3 스위칭 신호의 OFF 구간 또는 ON 구간을 조절함으로써, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 출력 파워를 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 한 주기에서 상기 제 3 스위칭 신호의 OFF 구간을 d만큼 발생시키면, 상기 발생한 d만큼의 OFF 구간 동안에는 상기 제 3 스위칭 신호가 출력되지 않는다.
이때, 상기 제 3 스위칭 신호가 출력되지 않는 시점에서는, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 동작이 정지 상태에 있으므로, 그에 따른 파워가 발생하지 않는다.
이에 따라, 상기와 같이 OFF 구간이 존재하게 되면, 도 15의 최대 파워에서, 상기 존재하는 OFF 구간만큼의 파워가 발생하지 않는 원리로 인해, 상기 제 1 공진 회로 및 제 2 공진 회로의 출력 파워는 감소하게 된다.
다시 말해서, 상기 제 3 동작 모드에서는, 외부로부터 입력되는 버너의 출력 파워 조절 명령에 따라, 상기 제 3 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 명령에 대응하는 파워로 상기 제 1 및 2 공진 회로가 동작하도록 한다.
이때, 상기 제 3 동작 모드에서의 제 1 및 2 공진 회로는 서로 동일한 파워로 동작하게 된다.
도 17 및 18은 제 4 동작 모드에서의 출력 레벨 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 및 18을 참조하면, 상기 4 동작 모드에서는 주기별로 상기 정의한 제 4 스위칭 신호가 계속적으로 출력된다. 다시 말해서, 제 4 동작 모드에서는 상기 제 1 스위칭 신호와 제 2 스위칭 신호가 주기적으로 교대되어 출력된다.
이때, 상기 주기에 대응하는 구간 동안, 상기 제 1 스위칭 신호와 제 2 스위칭 신호를 계속적으로 출력한다면, 상기 제 1 공진 코일 및 제 2 공진 코일의 출력 파워는 최대가 된다.
즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 스위칭 신호 및 제 2 스위칭 신호가 교대로 OFF 구간 없이 계속적으로 출력되면, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 출력 파워는 최대가 된다.
이때, 도 18에 도시된 바와 같이, 주기별로 출력되는 상기 제 1 스위칭 신호의 OFF 구간을 조절하고, 또한 상기 제 2 스위칭 신호의 OFF 구간을 조절하여, 상기 제 1 및 공진 회로의 출력 파워를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제 1 주기에서는 상기 제 1 스위칭 신호가 출력된다.
이때, 상기 제 1 주기 내에서, b구간 동안에는 상기 제 1 스위칭 신호를 출력하지 않는 경우, 다시 말해서, 상기 제 1 스위칭 신호의 OFF 구간을 b만큼 설정함으로써, 상기 제 1 공진 회로의 출력 파워를 조절할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제 2 주기에 제 2 스위칭 신호가 출력된다면, 상기 제 2 주기 내에서, 상기 제 2 스위칭 신호의 OFF 구간을 c만큼 설정함으로써, 상기 제 2 공진 회로의 출력 파워를 조절할 수 있다.
이때, 상기 b와 c는 서로 다를 수 있다. 다시 말해서, 상기 제 1 스위칭 신호의 OFF 구간과, 제 2 스위칭 신호의 OFF 구간을 서로 다를 수 있다.
이로 인해, 상기 제 4 동작 모드에서는 상기 제 3 동작 모드에서와 달리, 상기 제 1 공진 회로의 출력 파워와 상기 제 2 공진 회로의 출력 파워를 서로 다르게 개별적으로 조절할 수 있다.
도 19는 실시 예에 따른 전지 유도 가열 조리기의 구동 방법을 단계별로 설명하기 위한 도면이고, 도 20은 도 19의 제 1 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 21은 도 19의 제 2 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 22는 도 19의 제 3 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 23은 도 19의 제 4 동작 모드를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 24는 실시 예에 따른 전자 유도 가열 조리기의 출력 레벨 제어 방법을 단계별로 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 동작 모드 선택부(280)는 외부로부터의 동작 모드 선택 신호를 수신한다(101단계). 동작 모드 선택부(280)는 상기 동작 모드 선택 신호가 수신되면, 상기 선택된 동작 모드에 대한 정보를 스위칭 제어부(270)로 전달한다.
스위칭 제어부(270)는 상기 전달되는 동작 모드가 제 1 동작 모드인지 여부를 판단한다(102단계). 즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 복수의 가열 코일 중 제 1 가열 코일(Lr1)만을 구동시키기 위한 제 1 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 판단결과(102단계), 상기 제 1 동작 모드가 선택되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 1 로직에 대응하는 스위칭 신호를 발생한다(103단계). 즉, 스위칭 제어부(270)는 제 1 스위칭 신호를 발생하여, 인버터(220)에 포함된 제 1 내지 3 스위치의 스위칭 상태를 제어한다.
상기 발생한 제 1 스위칭 신호에 의해 인버터(220)가 동작함으로써, 제 1 가열 코일(230) 및 제 1 공진 커패시터(250)를 포함하는 제 1 공진 회로만의 구동이 이루어진다(104단계).
한편, 상기 판단결과(102단계), 상기 제 1 동작 모드가 선택되지 않았다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다(105단계). 즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 복수의 가열 코일 중 제 2 가열 코일(Lr2)만을 구동시키기 위한 제 2 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 판단결과(105단계), 상기 제 2 동작 모드가 선택되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 2 로직에 대응하는 스위칭 신호(제 2 스위칭 신호)를 발생하여, 인버터(220)에 포함된 제 1 내지 3 스위치의 스위칭 상태를 제어한다.
상기 발생한 제 2 스위칭 신호에 의해 인버터(220)가 동작함으로써, 제 2 가열 코일(240) 및 제 2 공진 커패시터(260)를 포함하는 제 2 공진 회로만의 구동이 이루어진다(106단계).
한편, 상기 판단결과(105단계), 상기 제 2 동작 모드가 선택되지 않았다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 3 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다(107단계). 즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 복수의 가열 코일을 동시에 구동시키기 위한 제 3 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 판단결과(107단계), 상기 제 3 동작 모드가 선택되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 3 로직에 대응하는 스위칭 신호(제 3 스위칭 신호)를 발생하여, 인버터(220)에 포함된 제 1 내지 3 스위치의 스위칭 상태를 제어한다.
상기 발생한 제 3 스위칭 신호에 의해 인버터(220)가 동작함으로써, 제 1 가열 코일(230) 및 제 1 공진 커패시터(250)를 포함하는 제 1 공진 회로과, 제 2 가열 코일(240) 및 제 2 공진 커패시터(260)를 포함하는 제 2 공진 회로의 동시 구동이 이루어진다(108단계).
한편, 상기 판단결과(107단계), 상기 제 3 동작 모드가 선택되지 않았다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 4 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다(109단계). 즉, 스위칭 제어부(270)는 상기 복수의 가열 코일을 교대로 구동시키기 위한 제 4 동작 모드가 선택되었는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 판단결과(109단계), 상기 제 4 동작 모드가 선택되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 제 4 로직에 대응하는 스위칭 신호(제 4 스위칭 신호)를 발생하여, 인버터(220)에 포함된 제 1 내지 3 스위치의 스위칭 상태를 제어한다.
상기 발생한 제 4 스위칭 신호에 의해 인버터(220)가 동작함으로써, 제 1 주기에는 제 1 가열 코일(230) 및 제 1 공진 커패시터(250)를 포함하는 제 1 공진 회로가 구동되고, 제 2 주기에는 제 2 가열 코일(240) 및 제 2 공진 커패시터(260)를 포함하는 제 2 공진 회로의 구동이 이루어진다(110단계).
다음으로, 도 20을 참조하면, 먼저 스위칭 제어부(270)는 제 1 동작 모드가 선택됨에 따라, 제 1 스위치(S1)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 하고, 제 2 스위치(S2)가 개방 상태로 스위칭 되도록 하고, 제 3 스위치(S3)가 폐쇄 또는 개방상태로 스위칭 되도록 한다(201단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(202단계).
상기 판단결과(202단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 1 스위치(S1)가 개방 상태로 스위칭 되도록 하고, 상기 제 2 스위치(S2)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 하며, 상기 제 3 스위치(S3)가 폐쇄 또는 개방 상태로 스위칭 되도록 한다(203단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(204단계).
상기 판단결과(204단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다(205단계).
상기 판단결과(205단계), 상기 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었다면, 종료하고, 아니면 상기 단계(201단계)로 복귀한다.
다음으로, 도 21을 참조하면, 먼저 스위칭 제어부(270)는 제 2 동작 모드가 선택됨에 따라, 제 1 스위치(S1)가 폐쇄 또는 상태로 스위칭 되도록 하고, 제 2 스위치(S2)가 폐쇄 상태로 스위칭 되도록 하고, 제 3 스위치(S3)가 개방상태로 스위칭 되도록 한다(301단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(302단계).
상기 판단결과(302단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 1 스위치(S1)가 폐쇄 또는 개방 상태로 스위칭 되도록 하고, 상기 제 2 스위치(S2)가 개방 상태로 스위칭 되도록 하며, 상기 제 3 스위치(S3)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 한다(303단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(304단계).
상기 판단결과(304단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다(305단계).
상기 판단결과(305단계), 상기 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었다면, 종료하고, 아니면 상기 단계(301단계)로 복귀한다.
다음으로, 도 22를 참조하면, 먼저 스위칭 제어부(270)는 제 3 동작 모드가 선택됨에 따라, 제 1 스위치(S1)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 하고, 제 2 스위치(S2)가 폐쇄 상태로 스위칭 되도록 하고, 제 3 스위치(S3)가 개방상태로 스위칭 되도록 한다(401단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(402단계).
상기 판단결과(402단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 1 스위치(S1)가 개방 상태로 스위칭 되도록 하고, 상기 제 2 스위치(S2)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 하며, 상기 제 3 스위치(S3)가 폐쇄상태로 스위칭 되도록 한다(403단계).
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 반주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(404단계).
상기 판단결과(404단계), 반주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다(405단계).
상기 판단결과(405단계), 상기 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었다면, 종료하고, 아니면 상기 단계(401단계)로 복귀한다.
다음으로, 도 23을 참조하면, 먼저 스위칭 제어부(270)는 제 4 동작 모드가 선택됨에 따라, 제 1 주기 동안에 제 1 공진 회로 구동을 위한 스위칭 신호를 발생한다(501단계),
이후, 상기 스위칭 제어부(270)는 상기 제 1 주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(502단계).
상기 제 1 주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 다음 제1주기 동안에 제 2 공진 회로 구동을 위한 스위칭 신호를 발생한다(503단계).
이후, 스위칭 제어부(270)는 상기 제 2 공진 회로 구동을 위한 스위칭 신호가 발생된지 제 1 주기가 경과되었는지 여부를 판단한다(504단계).
상기 판단결과(504단계), 상기 제 1 주기가 경과되었다면, 상기 스위칭 제어부(270)는 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다(505단계).
상기 판단결과(505단계), 상기 공진 회로의 구동 중지 명령이 입력되었다면, 종료하고, 아니면 상기 단계(501단계)로 복귀한다.
다음으로, 도 24를 참조하면, 먼저 스위칭 제어부(270)는 외부로부터 입력되는 출력 파워 조절 명령을 입력받는다(601단계).
이때, 상기 출력 파워 조절 명령은, 상기 동작 모드에 따라 서로 다른 조건으로 입력될 수 있다. 예를 들어, 제 1 동작 모드에서의 출력 파워 조절 명령은 제 1 공진 회로에 대해서만 입력될 수 있고, 제 2 동작 모드에서의 출력 파워 조절 명령은 제 2 공진 회로에 대해서만 입력될 수 있다.
또한, 제 3 동작 모드에서의 출력 파워 조절 명령은 제 1 및 2 공진 회로에 대해 모두 입력될 수 있으나, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 출력 파워를 서로 다르게 입력할 수는 없다.
또한, 제 4 동작 모드에서의 출력 파워 조절 명령은 제 1 및 2 공진 회로에 대해 모두 입력될 수 있으며, 이때, 상기 제 1 및 2 공진 회로의 출력 파워를 서로 다르게 개별적으로 입력할 수 있다.
상기 스위칭 제어부(270)는 상기 수신된 출력 파워 조절 명령이 최대 파워에 대응하는지 여부를 판단한다(602단계).
상기 판단결과(602단계), 상기 출력 파워 조절 명령이 최대 파워에 대응하면, 상기 스위칭 제어부(270)는 해당 스위칭 신호를 OFF 구간 없이 계속적으로 발생한다(603단계).
그러나, 상기 판단결과(602단계), 상기 출력 파워 조절 명령이 최대 파워에 대응하지 않으면, 상기 스위칭 제어부(270)는 해당 스위칭 신호를 출력하지 않는 OFF 구간을 조절하여, 상기 수신된 명령에 대응하는 파워가 상기 제 1 및 2 공진 회로를 통해 발생하도록 한다(604단계).
실시 예에 의하면, 3개의 스위칭 소자를 포함하는 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시킬 수 있음으로써, 유도 가열 조리기의 회로를 간소화하여 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제품 단가를 낮출 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 동시에 구동시킬 수 있음으로써, 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 한 개의 인버터를 이용하여 복수의 가열 코일을 구동시키기 위해서 필요한 스위치를 제거함으로써, 상기 스위치의 동작 중에 발생하는 소음을 제거하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
200: 전자 유도 가열 조리기
210: 정류부
220: 인버터
230: 제 1 가열 코일
240: 제 2 가열 코일
250: 제 1 공진 커패시터
260: 제 2 공진 커패시터
270: 스위칭 제어부
280: 동작 모드 선택부

Claims (14)

  1. 입력 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부;
    정 전원 단자와 부 전원 단자 사이에 직렬로 연결된 제 1 내지 3 스위치를 포함하며, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하여 교류 전압을 발생하는 인버터;
    상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 1 조리용기를 가열시키는 제 1 가열부;
    상기 제 1 가열부와 병렬로 연결되어 있으며, 상기 인버터로부터 상기 교류 전압에 의해 구동되어 제 2 조리 용기를 가열시키는 제 2 가열부; 및
    외부로부터 입력되는 동작 조건에 따라 상기 인버터로 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부의 구동 상태를 제어하기 위한 스위칭 신호의 발생 및 상기 발생하는 스위칭 신호의 듀티를 조절하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭 신호는 상기 제 1 내지 제 3 스위치 중 적어도 하나의 스위칭 상태를 조절하는 신호이고,
    상기 동작 조건은 상기 제 1 가열부 및 제 2 가열부 중 적어도 하나의 출력 파워를 결정하는 출력 파워 조건을 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 출력 파워 조건에 기초하여 상기 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하고,
    상기 결정된 출력 파워가 낮을수록 상기 스위칭 신호의 OFF 구간을 증가시키는
    전자 유도 가열 조리기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동작 조건은,
    상기 제 1 및 2 가열부의 동작 상태를 결정하는 동작 모드 조건을 더 포함하는
    전자 유도 가열 조리기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 동작 모드 조건은,
    상기 제 1 가열부를 구동시키기 위한 제 1 동작 모드와,
    상기 제 2 가열부를 구동시키기 위한 제 2 동작 모드와,
    상기 제 1 및 2 가열부를 동시 구동시키기 위한 제 3 동작 모드와,
    상기 제 1 및 2 가열부를 교대로 구동시키기 위한 제 4 동작 모드를 포함하는
    전자 유도 가열 조리기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제 1 동작 모드가 선택되면, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 항상 폐쇄 또는 상기 제 2 스위치에 동기되어 개방-폐쇄 되도록 하기 위한 제 1 스위칭 신호를 출력하며,
    상기 출력 파워 조건에 따라 상기 제 1 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하는
    전자 유도 가열 조리기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제 2 동작 모드가 선택되면, 상기 제 2 스위치 및 제 3 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 항상 개방 또는 폐쇄되도록 하기 위한 제 2 스위칭 신호를 출력하며,
    상기 출력 파워 조건에 따라 상기 제 2 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하는
    전자 유도 가열 조리기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제 3 동작 모드가 선택됨에 따라 상기 제 1 스위치 및 제 3 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 2 스위치가 항상 폐쇄되도록 하기 위한 제 3 스위칭 신호를 출력하며,
    상기 출력 파워 조건에 따라 상기 제 1 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하는
    전자 유도 가열 조리기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제 4 동작 모드가 선택됨에 따라, 기설정된 주기별로 상기 제 1 스위칭 신호 및 제 2 스위칭 신호를 교대로 출력하며,
    상기 출력 파워 조건에 따라 상기 제 1 및 2 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하는
    전자 유도 가열 조리기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 및 2 스위칭 신호의 ON/OFF 구간은 서로 다르게 개별적으로 조절 가능한
    전자 유도 가열 조리기.
  9. 제 1 가열부 및 제 2 가열부로 구성되는 공진 회로와, 서로 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 스위치로 구성되는 단일 인버터를 포함하는 전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법에 있어서,
    제 1 동작 조건이 입력되는 단계;
    상기 입력된 제 1 동작 조건에 대응하는 스위칭 신호를 결정하는 단계;
    상기 제 1 가열부 및 상기 제 2 가열부 중 적어도 하나의 출력 파워를 결정하는 제 2 동작 조건이 입력되는 단계;
    상기 입력된 제 2 동작 조건에 따라 상기 결정된 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 ON 구간에 상기 결정된 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 스위칭 신호는 상기 제 1 내지 제 3 스위치 중 적어도 하나의 스위칭 상태를 조절하는 신호이고,
    상기 결정된 출력 파워가 낮을수록 상기 OFF 구간은 증가하는
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 동작 조건은,
    상기 제 1 가열부만을 구동시키기 위한 제 1 동작 모드와,
    상기 제 2 가열부만을 구동시키기 위한 제 2 동작 모드와,
    상기 제 1 및 2 가열부를 동시 구동시키기 위한 제 3 동작 모드와,
    상기 제 1 및 2 가열부를 교대로 구동시키기 위한 제 4 동작 모드를 포함하는
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 결정하는 단계는,
    상기 제 1 동작 조건이 제 1 동작 모드이면, 상기 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 항상 폐쇄 또는 상기 제 2 스위치에 동기되어 개방-폐쇄 되도록 하기 위한 제 1 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계는,
    상기 제 1 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 제 1 가열부를 통해 출력되는 파워를 결정하는 단계를 포함하는,
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 결정하는 단계는,
    상기 제 1 동작 조건이 제 2 동작 모드이면, 제 2 스위치 및 제 3 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 3 스위치가 항상 개방 또는 폐쇄되도록 하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계는,
    상기 제 2 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 제 2 가열부를 통해 출력되는 파워를 결정하는 단계를 포함하는,
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 결정하는 단계는,
    상기 제 1 동작 조건이 제 3 동작 모드이면, 상기 제 1 스위치 및 제 3 스위치가 교대로 개방-폐쇄되도록 하고, 상기 제 2 스위치가 항상 폐쇄되도록 하기 위한 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계는,
    상기 제 3 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 제 1 및 2 가열부를 통해 출력되는 파워를 결정하는 단계를 포함하는,
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 스위칭 신호를 결정하는 단계는,
    상기 동작 조건이 제 4 동작 모드이면, 기설정된 주기별로 상기 제 1 스위칭 신호 및 제 2 스위칭 신호를 교대로 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 결정하는 단계는,
    상기 교대로 출력되는 제 1 및 2 스위칭 신호의 ON 구간 및 OFF 구간을 조절하여, 상기 제 1 및 2 가열부를 통해 출력되는 파워를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 스위칭 신호의 ON/OFF 구간과, 상기 제 2 스위칭 신호의 ON/FF 구간은 서로 다르게 개별적으로 조절 가능한
    전자 유도 가열 조리기의 출력 파워 조절 방법.
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