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JPS6137749B2 - - Google Patents
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JPS6137749B2 - - Google Patents

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JPS6137749B2
JPS6137749B2 JP56060242A JP6024281A JPS6137749B2 JP S6137749 B2 JPS6137749 B2 JP S6137749B2 JP 56060242 A JP56060242 A JP 56060242A JP 6024281 A JP6024281 A JP 6024281A JP S6137749 B2 JPS6137749 B2 JP S6137749B2
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JP
Japan
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voltage
signal
circuit
output
load
Prior art date
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JP56060242A
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Minoru Fukazawa
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直流を整流して脈流等直流電圧に変
換し、これをインバータに加えて高周波交流を得
る誘導加熱調理器において、加熱負荷となる調理
鍋の適不適を判別する負荷検知手段を設け、この
検知手段が動作したとき、同時に電源電圧を急低
下させる電源可変手段を設け、インバータの中心
部分となるスイツチング素子の耐圧保護をはかる
ことを目的としたものである。
負荷検知機能をもつこの種従来装置では、負荷
検知と同時にインバータ発振を停止した際、イン
バータを発振させるスイツチング素子に異常な高
電圧が加わり、これを破壊するという事故が発生
していた。例えば、後述するインバータの場合、
電源電圧240Vのとき、チヨークコイル4、共振
コンデンサ12の共振により、GTOサイリスタ
6のアノード・カソード間に約800V以上1000V程
度の電圧が発生し、これは、かかる素子の定格電
圧以上である。
本発明は、かかる事情を考慮してなされたもの
であり、以下実施例につき詳述する。
第1図は、電源およびインバータ部分を示し、
1は直流電源、2はスイツチ、3は整流回路、4
はチヨークコイル、5は平滑コンデンサである。
この平滑コンデンサ5は高周波電流をバイパスす
るためのもので、その容量は小さい。したがつて
平滑コンデンサ5両端には、交流を全波整流して
得た脈流電圧が得られる。6は単方向半導体スイ
ツチング素子として使用されるゲートターンオフ
(GTO)サイリスタで、これに代えてトランジス
タを使用することもできる。7はGTOサイリス
タ6に逆並列接続されたダイオード、8は、
GTOサイリスタ6に並列に接続されたスナツパ
回路で、コンデンサ9および抵抗10の直列回路
よりなる。11は誘導加熱コイル、12は、共振
コンデンサで、誘導加熱コイル11に対し直列に
接続されている。13は、鉄、ステンレス等より
なる調理鍋、14は、GTOサイリスタ6のゲー
トに、オン・オフ信号を与えるゲート駆動回路で
ある。上記GTOサイリスタ6、ダイオード7、
誘導加熱コイル11および共振コンデンサ12に
てインバータ15が構成される。VCは、脈流電
源電圧VCを出力する脈流電源端子、VAは、ダイ
オード7のアノード・カソード間に加わる電圧V
Aを出力する出力端子、VSは、スナツパ回路8の
コンデンサ9、抵抗10接続段より電圧信号VS
を出力する出力端子である。
次に上記構成のインバータ15の制御および駆
動回路について説明する。第2図において、16
は制御回路、17は発振駆動回路を示し、制御回
路16の動作は第3図aに示す波形にて表わさ
れ、発振駆動回路17の動作は第3図bに示す波
形にて表わされる。ここで、第3図aの波形周波
数は、直流(50/60Hz)の2倍の周波数すなわち
100/120Hzであり、第3図bの波形周波数はイン
バータの発振周波数すなわち、約20数KHzから
約40KHzの高周波である。
制御回路16には、端子VC,VSからそれぞれ
電圧VC,VSがそれぞれ入力する。19は、信号
Sと、脈流電圧VCの分割電圧が入力する比較器
で、その出力は、フリツプフロツプFF1のリセツ
ト端子に入力する。なお、このフリツプフロツプ
FF1を含め本実施例に使用されるフリツプフロツ
プは2個のナンドゲートを組合せて構成され、
“H”レベルから“L”レベルへの反転信号によ
り動作する。商用交流電源を入力し、全波整流
し、適当な値に降圧された脈流電圧信号(電圧V
Cに相似)を出力する整流回路で、この脈流電圧
出力は、比較器21に入力される。一方この比較
器21の他方の入力端子には、基準レベルとなる
直流電圧VCCが加えられる。22は、比較器21
の出力を微分する微分回路、23は、この微分出
力を反転する反転回路であり、その出力はフリツ
プフロツプFF1のセツト端子に入力される。フリ
ツプフロツプFF1の出力は、微分回路24、反転
回路25を介して、次段のフリツプフロツプFF2
のリセツト端子に入力される。フリツプフロツプ
FF2のセツト端子には、発振開始信号Vstartが加
えられ、その出力は、発振駆動回路17に加えら
れて、発振の制御を行なう。フリツプフロツプ
FF2の出力は、また単安定マルチバイブレー26
へ入力してこれを動作させ、信号入力後、一定時
間出力を生じさせる。この出力は、オアゲート2
7を介して放電回路28へ入力され、これを駆動
する。オアゲート27には、発振開始信号出力
時、発生する放電信号Vdischarge1を入力し、単
安定マルチバイブレータ26からの出力を重畳さ
れて、放電信号Vdischarge2として、放電回路2
8へ入力される。放電回路28は、平滑コンデン
サ5に充電された電源電圧を、放電させる電源可
変手段としてはたらくものであり、その動作時、
インバータ15の電源供給は急減する。発振駆動
回路17は、インバータ15を高周波発振させる
回路で、ゲート駆動回路14へオン・オフ信号
Voutを与えるものである。29は、フリツプフ
ロツプFF2の出力を入力とするナンドゲート、
FF3は、ナンドゲート29の出力が、セツト端子
に入力されるフリツプフロツプで、このセツト端
子には、発振開始信号Vstartが、微分回路30お
よび反転回路31を介して加えられる。フリツプ
フロツプFF3の出力には、上記ゲート駆動信号
Voutおよびその反転信号が得られ、
は、時定数回路によりなるタイマー32を経て、
オン信号発生回路33へ与えられる。オン信号発
生回路33より発生せられたオン信号は、ナンド
ゲート29を介してフリツプフロツプFF3へ帰還
され、出力Voutにオン信号を得る。34はオフ
信号発生回路で、ダイオード7カソード側電圧V
Aを入力し、この電圧が正から負に変化したとき
信号を出力するもので、このオフ信号はフリツプ
フロツプFF3のリセツト端子に入力され、出力
Voutにオフ信号を得る。
次に動作を説明する。第3図a,bに示す波形
は、第2図各点における波形を表わす。波形VC
に期間T1で示す正常加熱動作すなわち適性負荷
加熱動作では、まず、スイツチ2の閉成により、
発振開始信号Vstartが“H”レベルに反転する。
これに伴なつて、放電信号Vdischarge1(“L”
レベルパルス)が出力し、起動時における電源供
給を低下させる。これは、急激に電源が供給され
る場合に発生する起動音を防止するはたらきをな
す。
交流入力は、整流回路20を経て、比較器21
に入力し、基準レベルVCCと比較される。比較器
21出力には、脈流電圧が基準レベル以下となる
脈流電圧谷部において“L”レベルとなるパルス
信号を得る。この信号は、微分、反転され、信
号となつてフリツプフロツプFF1のセツト端子
へ入力する。一方正常加熱時にあつては、スナツ
パ回路8の出力VSは、比較的小さい値となるか
ら、電圧VCCを分圧して得た基準信号を越えるこ
とはなく、比較器19の出力は“H”レベルに
保たれる。
スナツパ回路8につき付記するに、正常加熱時
には、負荷へのエネルギー吸収が大きいため、負
荷電流I1(第3図)の負の部分、すなわちダイ
オード7を通して流れる電流は小さく、したがつ
て放電終了時、正側へ現われる電流aもまた小さ
くなる。この電流aは、ダイオード7の充電々荷
の放電によるものである。一方無負荷、小物負荷
の加熱にあつては、負荷へのエネルギー吸収が小
さいから、ダイオード7を通つて流れる電圧は大
きく、したがつて放電終了時、正側に現われる電
流aの値もまた大きくなる。かくしてスナツパ回
路8の出力端子電圧VSは、適性負荷加熱時に
は、小さく、不適性加熱時には、大きくなり、か
かる信号VSの大小を判別することにより負荷検
知を行なうことができる。
制御回路16の動作説明に戻る。信号は、
“H”レベルに保持されるから、フリツプフロツ
プFF1の出力信号は、“H”レベルのまま変化
せず、この信号は、微分回路24反転回路25を
経て“H”レベル信号のままフリツプフロツプ
FF2のリセツト端子に入力する。したがつてフリ
ツプフロツプFF2は動作せず、出力は、“H”
レベルに固定される。この信号は、発振駆動回
路17へ、制御信号、具体的には、禁止若しくは
禁止解除信号Vinhibitとして加わる。今、この出
力は“H”レベルすなわち禁止解除状態にある。
発振開始信号Vstartは、微分されて、パルス信
号に変換され、さらに反転されて、“L”レベル
トリガパルスとして、フリツプフロツプFF3
加わり、出力Voutにオン信号を発生する。な
お、かかる起動時、放電回路28がはたらき、電
圧VCを急低下させることは、前述した通りであ
る。
発振駆動回路17の動作を説明する。起動信号
によりセツトされたフリツプフロツプFF3は、
Voutにオン信号を発し、ゲート駆動回路14を
介してGTOサイリスタ6をターンオンさせる。
これにより共振コンデンサ12に蓄積された電荷
が、誘導加熱コイル11、GTOサイリスタ6を
通つて流れる。これを負荷電流I1にて示す。な
お波形図では、上記電流方向を正としている。か
かる放電が終了すると、この放電により共振コン
デンサ12に逆方向に充電された電荷が放電する
こととなるが、このとき、ダイオード7のカソー
ド電圧VAは正から負へ反転する。この電圧VA
変化は、オフ信号発生回路34にて検知され、こ
れに同期して、信号が発せられ、フリツプフロ
ツプFF3は、リセツトされる。かくしてフリツプ
フロツプFF3は、出力Voutに、オフ信号を発生
し、GTOサイリスタ6をターンオフする。その
後、出力Voutの反転信号の“H”レベル転
換によりGTOサイリスタ6のオフ期間を決定す
るタイマー32が動作し、その出力電圧が一定
値に達すると、オン信号発生回路33がはたら
き、パルス信号を出力する。この信号は、ナ
ンドゲート29を通つてフリツプフロツプFF3
加わり、これをセツトし、Voutに、オン信号を
発生する。かくして、出力Voutは、約20数KHz
から約40KHz程度の高周波信号となり、インバ
ータ15は、かかる周波数にて発振されることと
なる。
次に時刻t1に負荷が、適性負荷から小物負荷へ
置きかえられたとする。かかる場合、比較器19
の出力に“L”レベル信号が現われ、フリツプ
フロツプFF1をリセツトする。したがつてその出
力は“L”レベルに変わり、次に入力するセツ
ト信号の到来まで、このレベルを保持する。
信号の立上りは、微分回路24にて検出さ
れ、反転回路25を経て、フリツプフロツプFF2
に加えられこれをリセツトする。これによりフリ
ツプフロツプFF2の出力は、“L”レベルに変
り、次段のナンドゲート29は閉鎖され、発振駆
動回路17の動作は禁止される。かくして、イン
バータ15の発振停止は、負荷検知の時期が、脈
流電圧ピーク時であつたとしても、実際の発振停
止は、脈流電圧谷部にてなされる。
かかる発振停止時、信号は、単安定マルチバ
イブレータ26、オアゲート27を介して放電回
路28を一定時間動作させ、電源電圧の放電を行
なう。
この放電について説明するに、GTOサイリス
タ6がオフ状態にあるとき、そのアノード・カソ
ード間電圧VGTO(VAに等しい)は次式で近似で
きる。
GTOE−{VO+RIO)}exp(−αt)cosω
t ここで、Eは印加電圧、Rはインバータ回路内
の抵抗分、Lは、チヨークコイル4、Cは共振コ
ンデンサ12、VOはGTOサイリスタがターンオ
フする直前の共振コンデンサ12の電圧、IO
は、GTOサイリスタがターンオフする直前のチ
ヨークコイル4電流、α=R/2L,ω=1/√
である。上式により、負荷検知が高印加電圧
時になされた場合、発振をそのまま継続させた後
の低印加電圧時にGTOサイリスタ6をターン・
オフさせなければ上記電圧VGTOは、印加電圧に
比例して上昇することがわかる。これに対処すべ
く、本発明では、発振停止時、平滑コンデンサ5
の充電々荷を放電させて、上式における電圧Eを
低下させているのである。かかる放電動作を、脈
流電圧谷部で行なえば、その降下電圧値は、より
一層低いものとなる。かくしてGTOサイリスタ
6を遮断させ続けたとき、現われるアノード・カ
ソード間電圧の上昇は抑制され、同電圧が加わる
GTOサイリスタ6の保護が図れる。
次に、起動と同時に不適性負荷検知がなされた
場合につき説明する。起動時刻t2に発振開始信号
Vstartが入力され、その直後に負荷検知がなされ
たとすると、まず信号Vstartにより起動信号が
フリツプフロツプFF3をセツトし、ゲートオン信
号Voutを出力し、GTOサイリスタ6はターン・
オフとなつて発振を開始する。しかしながら、そ
の直後に、比較器19出力は、“L”レベルパ
ルスを発し、フリツプフロツプFF1をリセツト、
続いてフリツプフロツプFF2をリセツトするから
出力は“L”レベルに反転し、ナンドゲート2
9を閉じる。それ故、オン信号は、このゲート
29にて遮断され、GTOサイリスタ6へのオン
信号送出は阻止される。かくして、インバータ1
5の発振は、起動直後に停止する。なおこの場合
も放電回路28が動作し、発振停止と同時に放電
がなされる。
従来形式の調理器にあつては、脈流電源電圧ピ
ーク時に負荷検知がなされ、同時にGTOサイリ
スタをターンオフした場合、チヨークコイル4共
振コンデンサ12の共振により、GTOサイリス
タ等のスイツチング素子に定格電圧を越える約
800V(電源電圧240Vの場合)の電圧がかかり、
これを破壊してしまう事故が発生していたが、本
発明にあつては、発振停止を脈流電源電圧谷部に
同期させ、かつこのとき平滑コンデンサに充電さ
れた電源電圧を放電させるものであるから、スイ
ツチング素子に加わる電圧は、約20Vないし約
200Vの範囲(電源電圧240Vの場合)内におさま
り、素子の上限耐圧より充分低い値とすることが
できる。なお本実施例では、インバータ発振停止
脈流電圧谷部で行ない、同時に電源電圧の放電も
行なつたが、これらの作用の一方のみ、すなわ
ち、電圧谷部に限らず、負荷検知と同時に放電を
行なうことによつても、スイツチング素子印加電
圧を低下させるという目的を達成することができ
る。この場合、スイツチング素子に加わる電圧は
放電回路を付加しない場合に比較して電圧を約2
割低下させることができる。本実施例において、
電力1300Wに設定し、脈流電圧ピーク時に、
GTOサイリスタを遮断した場合、その端子間電
圧は、約680Vとなることが確かめられた。比較
のために同様の回路で、放電回路を動作させなか
つた結果、上記電圧は、約910Vであつた。GTO
サイリスタに限らず、SCRの如き大電流を流す
ことのできるスイツチング素子を使用した場合で
あつても、前記より低い電圧の範囲で前述同様約
2割の電圧降下を達成することができ、かかる放
電作用によつて、スイツチング素子の耐圧保護と
いう目的が達成される。また本願発明において
は、スイツチング素子端子間のスナツパ電圧とイ
ンバータへの直流電源電圧とを比較して負荷の
適、不適を検知しているので、直流電源電圧が変
動して、スナツパ電圧が変化しても、これ等は互
いに比例関係で変し、同一負荷に対して、検知状
態が変わることがなく、安定した負荷検知が行え
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例のインバータ部分を示
す回路図、第2図は同例における制御部分および
駆動部分を示す回路図、第3図a,bは、同例信
号波形図である。 14…ゲート駆動回路、15…インバータ、1
6…制御回路、17…発振駆動回路、28…放電
回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流電源と、この直流電源に結ばれ、スイツ
    チング素子、誘導加熱コイル、共振コンデンサか
    ら成るインバータ回路と、上記インバータ回路の
    スイツチング素子端子間のスナツパ電圧を検知す
    るスナツパ回路と、このスナツパ回路出力と上記
    直流電圧とを比較して上記誘導加熱コイルに近接
    配置される調理鍋よりなる負荷の適、不適を判別
    する負荷検知手段と、上記負荷検知手段での不適
    性負荷検知に連動して動作し、電源電圧を急低下
    せしめる電源可変手段を備えたことを特徴とする
    誘導加熱調理器。
JP6024281A 1981-04-20 1981-04-20 Induction heating and cooking device Granted JPS57174884A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0234103U (ja) * 1988-08-31 1990-03-05

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