JPS6145895B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6145895B2 JPS6145895B2 JP54127185A JP12718579A JPS6145895B2 JP S6145895 B2 JPS6145895 B2 JP S6145895B2 JP 54127185 A JP54127185 A JP 54127185A JP 12718579 A JP12718579 A JP 12718579A JP S6145895 B2 JPS6145895 B2 JP S6145895B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- output
- switching element
- capacitor
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Thyristor Switches And Gates (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば誘導加熱装置の出力回路に適
用されるスイツチング回路に関する。
用されるスイツチング回路に関する。
かかる出力回路は、スイツチング半導体素子の
入出力電極間と並列にダンパーダイオードとコイ
ル及びコンデンサの直列接続とを設け、スイツチ
ング半導体素子のオン時に共振電流の前の半サイ
クルを流し、そのオフ区間内においてダンパーダ
イオードがオンして共振電流の後の半サイクルを
流す構成とされている。このような構成は、転流
方式と呼ばれる。
入出力電極間と並列にダンパーダイオードとコイ
ル及びコンデンサの直列接続とを設け、スイツチ
ング半導体素子のオン時に共振電流の前の半サイ
クルを流し、そのオフ区間内においてダンパーダ
イオードがオンして共振電流の後の半サイクルを
流す構成とされている。このような構成は、転流
方式と呼ばれる。
かかるスイツチング回路においてダンパーダイ
オードがオフすると、その蓄積電荷のためにスイ
ツチング半導体素子例えばGCS(Gate
Controlled Switch)のアノードにひげ状の大レ
ベルの電圧が発生する。このひげ状の電圧が異常
に高くなると、これが或る周期でもつて繰り返し
てGCSのアノード・カソード間に加わり、つい
にGCSの許容耐圧を越え、GCSが破壊されるお
それがあつた。
オードがオフすると、その蓄積電荷のためにスイ
ツチング半導体素子例えばGCS(Gate
Controlled Switch)のアノードにひげ状の大レ
ベルの電圧が発生する。このひげ状の電圧が異常
に高くなると、これが或る周期でもつて繰り返し
てGCSのアノード・カソード間に加わり、つい
にGCSの許容耐圧を越え、GCSが破壊されるお
それがあつた。
本発明は、かかるスイツチング半導体素子の破
壊するおそれを除去し、信頼性の高いスイツチン
グ回路の提供を目的とするものである。
壊するおそれを除去し、信頼性の高いスイツチン
グ回路の提供を目的とするものである。
以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。この例は、ワークコイルによつて高
周波磁束を発生させ、ワークコイルに近接してお
かれた調理器具(なべ、フライパン)をうず電流
損によつて加熱する誘導加熱装置に対して本発明
を適用したものである。
て説明する。この例は、ワークコイルによつて高
周波磁束を発生させ、ワークコイルに近接してお
かれた調理器具(なべ、フライパン)をうず電流
損によつて加熱する誘導加熱装置に対して本発明
を適用したものである。
第1図において、1はGCS示し、ダイオード
ブリツジ構成の整流回路2と平滑コンデンサ3と
で形成された電源電圧がチヨークコイル4を介し
てGCS1のアノード・カソード間に加えられ
る。5は、電源スイツチである。また、GCS1
のアノード・カソード間と並列にワークコイル6
及びコンデンサ7の直列回路とダンパーダイオー
ド8とが並列に挿入される。
ブリツジ構成の整流回路2と平滑コンデンサ3と
で形成された電源電圧がチヨークコイル4を介し
てGCS1のアノード・カソード間に加えられ
る。5は、電源スイツチである。また、GCS1
のアノード・カソード間と並列にワークコイル6
及びコンデンサ7の直列回路とダンパーダイオー
ド8とが並列に挿入される。
ワークコイル6は、うず巻形の平面パターンを
有しており、このワークコイル6上に近接して金
属製の調理器具が配されるようになされる。
有しており、このワークコイル6上に近接して金
属製の調理器具が配されるようになされる。
9で示すVCO(電圧制御形発振器)の発振出
力がドライブ回路10に供給され、ドライブ回路
10の出力がGCS1のゲートに供給される。
VCO9と関連して出力調整用ボリユーム11が
設けられ、出力調整用ボリユーム11を動かすこ
とにより、制御端子12に与えられる制御電圧を
変え、VCO9の発振周波数を変え、出力電力を
可変するようにしている。つまり、制御電圧のレ
ベルを下げてVCO9の発振周波数を高くする
と、出力電力が上昇し、逆に制御電圧のレベルを
上げて発振周波数を低くすると、出力電圧が低下
する。
力がドライブ回路10に供給され、ドライブ回路
10の出力がGCS1のゲートに供給される。
VCO9と関連して出力調整用ボリユーム11が
設けられ、出力調整用ボリユーム11を動かすこ
とにより、制御端子12に与えられる制御電圧を
変え、VCO9の発振周波数を変え、出力電力を
可変するようにしている。つまり、制御電圧のレ
ベルを下げてVCO9の発振周波数を高くする
と、出力電力が上昇し、逆に制御電圧のレベルを
上げて発振周波数を低くすると、出力電圧が低下
する。
また、GCS1のアノード・カソード間と並列
にコンデンサ13及び抵抗器14の直列回路が接
続され、両者の接続点が抵抗器15及び16を介
して接地される。この抵抗器15及び16の接続
点にダイオード17を介してホールド用コンデン
サ18が接続される。このコンデンサ18の一端
がエミツタホロワ形トランジスタ19を介してダ
イオード20のアノードに接続され、ダイオード
20のカソードがVCO9の制御端子12に接続
されている。
にコンデンサ13及び抵抗器14の直列回路が接
続され、両者の接続点が抵抗器15及び16を介
して接地される。この抵抗器15及び16の接続
点にダイオード17を介してホールド用コンデン
サ18が接続される。このコンデンサ18の一端
がエミツタホロワ形トランジスタ19を介してダ
イオード20のアノードに接続され、ダイオード
20のカソードがVCO9の制御端子12に接続
されている。
正常な状態では、出力調整用ボリユーム11で
発生する制御電圧が例えば(2〜3〔V〕)であ
り、トランジスタ19のエミツタ出力電圧が例え
ば1.5〔V〕であり、したがつてダイオード20
がオフしている。
発生する制御電圧が例えば(2〜3〔V〕)であ
り、トランジスタ19のエミツタ出力電圧が例え
ば1.5〔V〕であり、したがつてダイオード20
がオフしている。
GCS1を含む出力回路の動作を第2図及び第
3図を参照して説明する。ドライブ回路10で形
成された第3図Aに示す周期Tのゲート電圧VG
がGCS1のゲート・カソード間に加えられる。
この周期Tのうちで(t1〜t3)がGCS1のオン区
間であり、(t3〜t5)がそのオフ区間であり、この
オフ区間のうちで(t3〜t4)がダンパー区間であ
る。GCS1のオフ区間におけるゲート電圧VG
は、負の深いバイアスとなるもので、かかるゲー
ト電圧VGは、ドライブ回路10の共振回路によ
つて形成される。
3図を参照して説明する。ドライブ回路10で形
成された第3図Aに示す周期Tのゲート電圧VG
がGCS1のゲート・カソード間に加えられる。
この周期Tのうちで(t1〜t3)がGCS1のオン区
間であり、(t3〜t5)がそのオフ区間であり、この
オフ区間のうちで(t3〜t4)がダンパー区間であ
る。GCS1のオフ区間におけるゲート電圧VG
は、負の深いバイアスとなるもので、かかるゲー
ト電圧VGは、ドライブ回路10の共振回路によ
つて形成される。
オン区間の等価回路は、第2図Aに示すものと
なり、図示のように電流の方向を定めると、チヨ
ークコイル4を通じて電流IL(第3図B)が流
れ、一方、図示の方向にコンデンサ7が充電され
ているため、ワークコイル6と、コンデンサ7と
で定まる共振周波数の電流IW(第3図E)がワ
ークコイル6を流れる。第3図におけるt1〜t2の
区間が共振周期の前半の半周期である。したがつ
てオン状態のGCS1のアノード電流IAが第3図
Cに示すように流れ、アノード電圧VAは、第3
図Fに示すようにオン時の順方向電圧(約3
〔V〕)となる。
なり、図示のように電流の方向を定めると、チヨ
ークコイル4を通じて電流IL(第3図B)が流
れ、一方、図示の方向にコンデンサ7が充電され
ているため、ワークコイル6と、コンデンサ7と
で定まる共振周波数の電流IW(第3図E)がワ
ークコイル6を流れる。第3図におけるt1〜t2の
区間が共振周期の前半の半周期である。したがつ
てオン状態のGCS1のアノード電流IAが第3図
Cに示すように流れ、アノード電圧VAは、第3
図Fに示すようにオン時の順方向電圧(約3
〔V〕)となる。
ゲート電圧VGがt3において負極性に立下る
と、GCS1がオフし、ダンパー区間(t3〜t4)と
なる。このときの等価回路を第2図Bに示す。コ
ンデンサ7の充電電荷によつてダンパーダイオー
ド8がオンとなり、第3図Dに示すダンパー電流
IDがダイオード8を流れると共に、チヨークコ
イル4を介して電流IL(第3図B)も流れ、し
たがつてワークコイル6に第3図Eに示す電流I
Wが流れる。GCS1のアノード電圧VAは、ダイ
オード8の電圧降下分(約1.5〔V〕)だけ負とな
されている。
と、GCS1がオフし、ダンパー区間(t3〜t4)と
なる。このときの等価回路を第2図Bに示す。コ
ンデンサ7の充電電荷によつてダンパーダイオー
ド8がオンとなり、第3図Dに示すダンパー電流
IDがダイオード8を流れると共に、チヨークコ
イル4を介して電流IL(第3図B)も流れ、し
たがつてワークコイル6に第3図Eに示す電流I
Wが流れる。GCS1のアノード電圧VAは、ダイ
オード8の電圧降下分(約1.5〔V〕)だけ負とな
されている。
コンデンサ7が放電し、ダンパーダイオード8
がt4においてオフすると、GCS1もオフ状態であ
るため、ワークコイル6に蓄えられた電磁エネル
ギーによつて第3図Fに示すように大レベルのア
ノード電圧VAが発生する。このアノード電圧VA
の立上り時のひげ状の電圧は、ダンパーダイオー
ド8の蓄積電荷によつて生じる。このときの等価
回路は、第2図Cに示すものとなり、ワークコイ
ル6を通じて電流IWが流れ、コンデンサ7が図
示の極性に充電されることになる。t5において、
再び順方向のゲート電圧VGがGCS1に加えられ
ると、上述の動作を繰り返す。
がt4においてオフすると、GCS1もオフ状態であ
るため、ワークコイル6に蓄えられた電磁エネル
ギーによつて第3図Fに示すように大レベルのア
ノード電圧VAが発生する。このアノード電圧VA
の立上り時のひげ状の電圧は、ダンパーダイオー
ド8の蓄積電荷によつて生じる。このときの等価
回路は、第2図Cに示すものとなり、ワークコイ
ル6を通じて電流IWが流れ、コンデンサ7が図
示の極性に充電されることになる。t5において、
再び順方向のゲート電圧VGがGCS1に加えられ
ると、上述の動作を繰り返す。
今、制御端子12に加わる制御電圧のレベルを
下げてVCO9の発振周波数を高くすると、周期
Tが短かくなり、1周期のうちでGCS1及びダ
ンパーダイオード8が共にオフする区間が短かく
なり、第3図において1点鎖線で示すようにアノ
ード電圧VAのレベルがより高くなる。このた
め、アノード電流IA、ダンパー電流ID、ワーク
コイル6を流れる電流IWの各レベルが1点鎖線
で示すようにより大となる。また、単位時間当り
でGCS1がオンする個数も周期を短かくするこ
とによつて増加する。この両者の作用によつて出
力電力を増大させることができる。
下げてVCO9の発振周波数を高くすると、周期
Tが短かくなり、1周期のうちでGCS1及びダ
ンパーダイオード8が共にオフする区間が短かく
なり、第3図において1点鎖線で示すようにアノ
ード電圧VAのレベルがより高くなる。このた
め、アノード電流IA、ダンパー電流ID、ワーク
コイル6を流れる電流IWの各レベルが1点鎖線
で示すようにより大となる。また、単位時間当り
でGCS1がオンする個数も周期を短かくするこ
とによつて増加する。この両者の作用によつて出
力電力を増大させることができる。
第4図A及びBは、上述のアノード電圧VA及
びダンパー電流IDを拡大して示している。第4
図Bにおいて、T1がダンパーダイオード8の蓄
積電荷による影響が現れている区間を示してお
り、そのうちのT2の区間でひげ状の電圧が発生
する。つまり、ダンパーダイオード8の順方向導
通時に少数キヤリアが蓄積されているので、この
蓄積電荷が残つている間は、逆方向にもインピー
ダンスが低くなり、オフの時に急速に立ち上がつ
たアノード電圧が急速に立下り、ひげ状の電圧が
発生することになる。上述のワークコイル6に近
接しておかれている調理具を取り去る過渡時にお
ける負荷の急変時、電源電圧の異常な上昇等によ
つて第4図Bにおいて一点鎖線で示すようにダン
パー電流IDが大きくなると、同図Aに示すよう
にひげ状の電圧のピーク値がVaからVa′に増加
し、GCS1の耐圧を越え、GCS1が破壊されて
しまう。本発明によれば、このようなGCS1の
破壊を防止することができる。
びダンパー電流IDを拡大して示している。第4
図Bにおいて、T1がダンパーダイオード8の蓄
積電荷による影響が現れている区間を示してお
り、そのうちのT2の区間でひげ状の電圧が発生
する。つまり、ダンパーダイオード8の順方向導
通時に少数キヤリアが蓄積されているので、この
蓄積電荷が残つている間は、逆方向にもインピー
ダンスが低くなり、オフの時に急速に立ち上がつ
たアノード電圧が急速に立下り、ひげ状の電圧が
発生することになる。上述のワークコイル6に近
接しておかれている調理具を取り去る過渡時にお
ける負荷の急変時、電源電圧の異常な上昇等によ
つて第4図Bにおいて一点鎖線で示すようにダン
パー電流IDが大きくなると、同図Aに示すよう
にひげ状の電圧のピーク値がVaからVa′に増加
し、GCS1の耐圧を越え、GCS1が破壊されて
しまう。本発明によれば、このようなGCS1の
破壊を防止することができる。
本例における抵抗器14の両端には、第5図A
に示すアノード電圧VAが微分された第5図Bに
示す微分波形の検出電圧VRが現れる。コンデン
サ13をCとし、抵抗器14をRとすると、T2
の区間においてこの検出電圧VRは、 と近似され、(t=T2)では となる。T2は長さは、略々一定であるから、近
似的にアノード電圧VAのひげ状電圧のピーク値
Vaと抵抗器14の両端に発生する検出電圧VRと
が比例するものとなる。この検出電圧VRが抵抗
器15,16によつて分圧され、その正極性の部
分がダイオード17を介してコンデンサ18に充
電される。エミツタホロワ形トランジスタ19の
入力インピーダンスが高く、コンデンサ18の充
電電荷がホールドされる。
に示すアノード電圧VAが微分された第5図Bに
示す微分波形の検出電圧VRが現れる。コンデン
サ13をCとし、抵抗器14をRとすると、T2
の区間においてこの検出電圧VRは、 と近似され、(t=T2)では となる。T2は長さは、略々一定であるから、近
似的にアノード電圧VAのひげ状電圧のピーク値
Vaと抵抗器14の両端に発生する検出電圧VRと
が比例するものとなる。この検出電圧VRが抵抗
器15,16によつて分圧され、その正極性の部
分がダイオード17を介してコンデンサ18に充
電される。エミツタホロワ形トランジスタ19の
入力インピーダンスが高く、コンデンサ18の充
電電荷がホールドされる。
GCS1の定格を越えない状態では、トランジ
スタ19のエミツタに生じる電圧は、1.5〔V〕
程度で、一方、出力調整用ボリユーム11から発
生する制御電圧は、2〜3〔V〕程度であるの
で、ダイオード20がカツトオフしている。前述
のように、アノード電圧VAのひげ状の電圧のピ
ーク値がVa′のように大きくなると、トランジス
タ19のエミツタ出力は、例えば4〔V〕のよう
に出力調整用ボリユーム11で発生するレベルよ
りも大きくなり、ダイオード20がオンし、この
4〔V〕がVCO9の制御端子12に加わる。し
たがつてVCO9の発振周波数が下げられ、その
結果、ダンパー電流IDの値も下げられ、ひげ状
の電圧のピーク値がより小さいものにおさえられ
る。
スタ19のエミツタに生じる電圧は、1.5〔V〕
程度で、一方、出力調整用ボリユーム11から発
生する制御電圧は、2〜3〔V〕程度であるの
で、ダイオード20がカツトオフしている。前述
のように、アノード電圧VAのひげ状の電圧のピ
ーク値がVa′のように大きくなると、トランジス
タ19のエミツタ出力は、例えば4〔V〕のよう
に出力調整用ボリユーム11で発生するレベルよ
りも大きくなり、ダイオード20がオンし、この
4〔V〕がVCO9の制御端子12に加わる。し
たがつてVCO9の発振周波数が下げられ、その
結果、ダンパー電流IDの値も下げられ、ひげ状
の電圧のピーク値がより小さいものにおさえられ
る。
このように、本発明に依れば、調理具を取り去
つたりする負荷インダクタンスの急変時や電源電
圧の異常上昇時等において出力スイツチング素子
に対してその耐圧を越えるひげ状の高電圧が加わ
ることを防止することができる。したがつて出力
スイツチング素子の劣化、破壊を未然に防ぐこと
ができ、機器の信頼性を向上でき、使用し易い装
置を実現することができる。また、コンデンサ1
3及び抵抗器14の直列接続は、ひげ状電圧のピ
ーク値を検出すると共に、ひげ状電圧をおさえる
ダンピング回路としても働くので、保護を確実に
なしうる利点がある。
つたりする負荷インダクタンスの急変時や電源電
圧の異常上昇時等において出力スイツチング素子
に対してその耐圧を越えるひげ状の高電圧が加わ
ることを防止することができる。したがつて出力
スイツチング素子の劣化、破壊を未然に防ぐこと
ができ、機器の信頼性を向上でき、使用し易い装
置を実現することができる。また、コンデンサ1
3及び抵抗器14の直列接続は、ひげ状電圧のピ
ーク値を検出すると共に、ひげ状電圧をおさえる
ダンピング回路としても働くので、保護を確実に
なしうる利点がある。
なお、上述の本発明の一実施例では、スイツチ
ングの周期の長さを変化させて出力を可変するよ
うにしているが、これ以外の方式を採用する場合
に対しても本発明を適用することができる。例え
ば整流回路のダイオードブリツジの一部にSCR
を設け、その導通角を制御して電源電圧を変える
出力調整方式や、可飽和リアクタによつて出力回
路の共振周波数を変える出力調整方式等に対して
も本発明を適用することができる。また、GCS
以外にSCR、トライアツク等の半導体素子を使
用するようにしても良い。
ングの周期の長さを変化させて出力を可変するよ
うにしているが、これ以外の方式を採用する場合
に対しても本発明を適用することができる。例え
ば整流回路のダイオードブリツジの一部にSCR
を設け、その導通角を制御して電源電圧を変える
出力調整方式や、可飽和リアクタによつて出力回
路の共振周波数を変える出力調整方式等に対して
も本発明を適用することができる。また、GCS
以外にSCR、トライアツク等の半導体素子を使
用するようにしても良い。
第1図は本発明の一実施例の接続図、第2図は
その動作説明に用いる等価回路図、第3図、第4
図及び第5図はその動作説明に用いる各部波形図
である。 1はGCS、6はワークコイル、8はダンパー
ダイオード、9はVCO、10はドライブ回路、
13はコンデンサ、14は抵抗器である。
その動作説明に用いる等価回路図、第3図、第4
図及び第5図はその動作説明に用いる各部波形図
である。 1はGCS、6はワークコイル、8はダンパー
ダイオード、9はVCO、10はドライブ回路、
13はコンデンサ、14は抵抗器である。
Claims (1)
- 1 スイツチング素子の入力電極及び出力電極間
に対して並列に接続されたダンパーダイオード
と、上記入力電極及び出力電極間に対して並列に
接続されたコイル及びコンデンサの直列接続と、
上記スイツチング素子を動作させるドライブ信号
を発生するドライブ回路と、上記入力電極及び出
力電極間に接続されたコンデンサ及び抵抗の直列
回路と、上記スイツチング素子の両端の立上り電
圧のピークレベルを上記コンデンサ及び抵抗の接
続点から検出し、この検出出力をホールドする手
段と、上記スイツチング素子の制御電極に接続さ
れた上記スイツチング素子のスイツチング周波数
制御手段とを有し、上記ホールド手段の出力を上
記スイツチング周波数制御手段に供給し、上記立
上り電圧のピークレベルが上記スイツチング素子
の定格を越えないように上記スイツチング素子の
スイツチング周波数を制御するようにしたスイツ
チング回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12718579A JPS5651125A (en) | 1979-10-02 | 1979-10-02 | Switching circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12718579A JPS5651125A (en) | 1979-10-02 | 1979-10-02 | Switching circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5651125A JPS5651125A (en) | 1981-05-08 |
| JPS6145895B2 true JPS6145895B2 (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=14953776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12718579A Granted JPS5651125A (en) | 1979-10-02 | 1979-10-02 | Switching circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5651125A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711985B2 (ja) * | 1985-09-20 | 1995-02-08 | ソニー株式会社 | 高周波加熱装置 |
-
1979
- 1979-10-02 JP JP12718579A patent/JPS5651125A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5651125A (en) | 1981-05-08 |
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