KR20220115366A - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 제1 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제1 워킹 코일, 제2 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제2 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 구동을 위한 전류를 공급하며 다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터 회로, 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 워킹 코일의 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라서 상기 구동 회로에 상기 스위칭 신호의 출력을 위한 제어 신호를 공급하는 제어기를 포함한다.
Description
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
유도 가열 장치는 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시킴으로써 용기를 가열하는 장치이다. 유도 가열 장치가 구동되면 교류 전류가 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생한다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.
유도 가열 장치는 워킹 코일의 구동을 위한 전류를 공급하는 인버터 회로를 포함한다. 인버터 회로는 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되는 다수의 스위칭 소자를 포함한다. 인버터 회로는 2개의 스위칭 소자를 포함하는 하프 브릿지 인버터 회로 및 4개의 스위칭 소자를 포함하는 풀 브릿지 인버터 회로로 구분될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 풀 브리지 인버터 회로를 포함하는 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(7)는 2개의 워킹 코일(712, 714), 즉 제1 워킹 코일(712) 및 제2 워킹 코일(714)을 포함한다. 제1 워킹 코일(712) 및 제2 워킹 코일(714)은 각각 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역과 대응되도록 배치된다.
또한 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(7)는 정류 회로(702), 평활화 회로(704), 제1 인버터 회로(706), 제2 인버터 회로(708)를 포함한다.
정류 회로(702)는 다수의 다이오드 소자를 포함한다. 평활화 회로(704)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 직류 링크 커패시터(C1)를 포함한다.
제1 인버터 회로(706)는 4개의 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4)를 포함하는 풀 브릿지 인버터 회로이고, 제2 인버터 회로(708)는 4개의 스위칭 소자(SW5, SW6, SW7, SW8)를 포함하는 풀 브릿지 인버터 회로이다.
제어기(미도시)의 제어에 따라서 스위칭 신호(S1 내지 S8)가 공급되면, 제1 인버터 회로(706) 및 제2 인버터 회로(708)는 각각 정류 회로(702) 및 평활화 회로(704)를 통해서 전류를 입력받고 입력된 전류를 변환하여 제1 워킹 코일(712) 및 제2 워킹 코일(714)에 각각 변환된 전류를 공급한다.
도 1에 도시된 종래 기술에 따르면, 2개의 워킹 코일에 전류를 공급하는 2개의 인버터 회로가 각각 풀 브릿지 회로로 구성되면 총 8개의 스위칭 소자(SW1 내지 SW8)가 유도 가열 장치 내부에 배치되어야 한다. 그러나 유도 가열 장치에 포함되는 스위칭 소자의 수가 증가할수록 유도 가열 장치의 회로 설계 난이도 및 제조 비용이 상승하는 문제가 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 2개 이상의 워킹 코일을 포함하는 유도 가열 장치에서 2개 이상의 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 각 워킹 코일의 구동 주파수에 따라서 간섭 소음이 발생할 수 있다. 예를 들어 도 1에서 제1 워킹 코일(712) 및 제2 워킹 코일(714)이 동시에 구동될 때 제1 워킹 코일(712)의 구동 주파수와 제2 워킹 코일(714)의 구동 주파수의 차이값이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함되면 제1 워킹 코일(712) 및 제2 워킹 코일(714)의 구동으로 인한 간섭 소음이 발생한다. 이러한 간섭 소음은 사용자에게 불편감을 유발하므로, 워킹 코일의 구동 과정에서 발생하는 간섭 소음을 저감시킬 필요가 있다.
본 명세서의 목적은 종래에 비해 보다 적은 수의 스위칭 소자를 포함하면서 요구 전력 값에 따라서 하프 브릿지 모드 또는 풀 브릿지 모드로 가변적으로 구동될 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 명세서의 목적은 2개 이상의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음이 저감되는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 기술되는 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 청구범위에 기재된 구성요소들 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 제1 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제1 워킹 코일, 제2 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제2 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 구동을 위한 전류를 공급하며 다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터 회로, 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 워킹 코일의 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라서 상기 구동 회로에 상기 스위칭 신호의 출력을 위한 제어 신호를 공급하는 제어기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 인버터 회로는 상기 제1 워킹 코일과 연결되는 제1 암, 상기 제2 워킹 코일과 연결되는 제2 암 및 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일과 연결되는 공유 암을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하고, 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하고, 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하고, 상기 최종 구동 주파수에 기초하여 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 구동시킨다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 동일한 값으로 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피 값 이상이 되도록 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하고, 상기 공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 차이값이 미리 정해진 제3 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정하고, 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하는 단계, 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하는 단계, 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값을 산출하는 단계, 상기 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계 및 상기 최종 구동 주파수에 기초하여 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피 값 이상이 되도록 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계 및 공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는 상기 차이값이 미리 정해진 제3 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정하고, 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 실시예들에 따른 유도 가열 장치는 종래에 비해 보다 적은 수의 스위칭 소자를 포함하면서 요구 전력 값에 따라서 하프 브릿지 모드 또는 풀 브릿지 모드로 가변적으로 구동될 수 있다.
또한 본 명세서의 실시예들에 따르면, 2개 이상의 워킹 코일이 동시에 구동될 때 워킹 코일의 구동으로 인한 간섭 소음이 저감되는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 풀 브리지 인버터 회로를 포함하는 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 실시예들을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.
커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있으나 상판부(106)의 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
상판부(106)에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)와 각각 대응되는 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)이 형성된다. 사용자가 가열 영역(12, 14)의 위치를 명확하게 인식할 수 있게 하기 위하여, 가열 영역(12, 14)에 대응되는 선이나 도형이 상판부(106) 상에 인쇄 또는 표시될 수 있다.
케이스(102)는 상부가 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 각 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조를 갖는 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.
또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지 등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118)에 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.
사용자는 인터페이스부(114)를 통해서 각각의 가열 영역(12, 14)의 파워 레벨을 설정할 수 있다. 파워 레벨은 조작 영역(118) 상에 숫자(예컨대, 1, 2, 3, ..., 9)로 표시될 수 있다. 각각의 가열 영역(12, 14)에 대한 파워 레벨이 설정되면 각각의 가열 영역(12, 14)과 대응되는 워킹 코일의 요구 전력 값 및 가열 주파수가 결정된다. 제어기(미도시)는 결정된 가열 주파수에 기초하여 각각의 워킹 코일의 실제 출력 전력값이 사용자에 의하여 설정된 요구 전력 값과 일치하도록 각각의 워킹 코일을 구동시킨다.
또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제1 워킹 코일 어셈블리(122), 제2 워킹 코일 어셈블리(124), 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.
참고로 도 2의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 배치된 두 개의 워킹 코일 어셈블리, 즉 제1 워킹 코일 어셈블리(122) 및 제2 워킹 코일 어셈블리(124)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 케이스(102) 내부에 세 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.
워킹 코일 어셈블리(122, 124)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일 및 용기에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트를 포함한다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일 어셈블리(122)는 제1 가열 영역(12)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제1 워킹 코일(132) 및 제1 단열 시트(130)를 포함한다. 또한 제2 워킹 코일(124)은 제2 가열 영역(14)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제2 워킹 코일(142) 및 제1 단열 시트(140)를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트가 배치되지 않을 수도 있다.
또한 각각의 워킹 코일(132, 142)의 중심부에는 온도 센서가 배치된다. 예를 들어 도 2에서 제1 워킹 코일(134)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치되고, 제2 워킹 코일(142)의 중심부에는 제2 온도 센서(144)가 배치된다. 온도 센서는 각각의 가열 영역에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시예에서 온도 센서는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하며, 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압은 제어기(미도시)에 전달된다. 제어기(미도시)는 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 용기의 온도가 미리 정해진 기준값 이상이면 워킹 코일의 실제 전력값을 낮추거나 워킹 코일의 구동을 중단시키는 과열 보호 동작을 수행한다.
또한 도 2에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제어기(미도시)를 포함한 다수의 회로 또는 소자가 실장되는 회로 기판이 배치될 수 있다.
제어기(미도시)는 인터페이스부(114)를 통해서 입력되는 사용자의 가열 시작 명령에 따라서 각각의 워킹 코일(132, 142)을 구동시켜 가열 동작을 수행할 수 있다. 사용자가 인터페이스부(114)를 통해서 가열 종료 명령을 입력하면 제어기(미도시)는 워킹 코일(132, 142)의 구동을 중단시켜 가열 동작을 종료시킨다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 정류 회로(202), 평활화 회로(203), 인버터 회로(204), 제1 워킹 코일(132), 제2 워킹 코일(142), 제어기(2), 구동 회로(22)를 포함한다.
정류 회로(202)는 다수의 다이오드 소자(D1, D2, D3, D4)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 정류 회로(202)는 브릿지 다이오드 회로일 수 있으며, 실시예에 따라 다른 회로일 수 있다. 정류 회로(202)는 외부 전원 장치(20)로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 출력한다.
평활화 회로(203)는 정류 회로(202)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 출력한다. 평활화 회로(203)는 제1 인덕터(L1) 및 직류 링크 커패시터(C1)를 포함한다.
인버터 회로(204)는 평활화 회로(204)로부터 출력되는 전류를 변환하고, 변환된 전류를 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)에 각각 공급한다.
인버터 회로(204)는 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4), 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 서로 직렬로 연결된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 서로 직렬로 연결된다. 또한 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 서로 직렬로 연결된다.
또한 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 병렬로 연결된다. 또한 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 병렬로 연결된다.
또한 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)의 연결점과 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)의 연결점 사이에는 제1 워킹 코일(132)이 연결된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)의 연결점과 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)의 연결점 사이에는 제2 워킹 코일(142)이 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 인버터 회로(204)에서 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 제1 워킹 코일(132)에도 연결되고, 제2 워킹 코일(142)에도 연결된다. 다시 말해서 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)은 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)를 공유한다.
본 명세서에서, 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 제1 암(arm)으로 지칭되고, 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 제2 암(arm)으로 지칭된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 공유 암(arm)으로 지칭된다. 다시 말해서, 제1 암은 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함하고, 제2 암은 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)를 포함하고, 공유 암은 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3)는 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제5 스위칭 소자(SW5)는 제6 스위칭 소자(SW6)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다.
인버터 회로(204)에 포함된 스위칭 소자들(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)의 턴 온 및 턴 오프 동작, 즉 스위칭 동작에 의해서, 인버터 회로(204)에 입력되는 직류 링크 전압이 교류 전류로 변환된다. 인버터 회로(204)에 의해서 변환되는 교류 전류는 제1 워킹 코일(132) 및/또는 제2 워킹 코일(142)로 각각 공급된다. 교류 전류가 공급되면 제1 워킹 코일(132) 및/또는 제2 워킹 코일(142)에 공진 현상이 발생하면서 용기에 와전류가 흘러 용기가 가열된다.
제어기(2)는 구동 회로(22)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다. 구동 회로(22)는 제어기(2)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서 인버터 회로(204)에 포함되는 각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)에 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 공급한다. 본 명세서에서 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4), 제5 스위칭 신호(S5), 제6 스위칭 신호(S6)는 각각 미리 정해진 듀티 사이클(duty cycle)를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다.
인버터 회로(204)로부터 출력되는 교류 전류가 워킹 코일(132, 142)에 공급되면 워킹 코일(132, 142)이 구동된다. 워킹 코일(132, 142)이 구동되면 워킹 코일(132, 142)의 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다. 워킹 코일(132, 142)이 구동될 때 워킹 코일의 구동에 의하여 실제로 발생하는 전력의 크기, 즉 워킹 코일의 실제 출력 전력값에 따라서 용기에 공급되는 열 에너지의 크기가 달라진다.
사용자가 유도 가열 장치(10)의 조작 영역(130)을 통해서 유도 가열 장치(10)를 전원 온(Power On) 상태로 변경하면, 외부 전원 장치(20)로부터 유도 가열 장치(10)에 전력이 공급되면서 유도 가열 장치(10)는 구동 대기 상태가 된다. 이어서 사용자는 유도 가열 장치(10)의 제1 가열 영역(12) 및/또는 제2 가열 영역(14)에 용기를 올려 놓고 제1 가열 영역(12) 및/또는 제2 가열 영역(14)에 대한 파워 레벨을 설정함으로써 가열 시작 명령을 입력한다. 사용자가 가열 시작 명령을 입력하면, 제어기(2)는 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 각 워킹 코일(132, 142)의 요구 전력 값을 결정한다.
가열 시작 명령을 수신한 제어기(2)는 워킹 코일(132, 142)의 요구 전력값에 대응되는 주파수, 즉 가열 주파수를 결정하고, 결정된 가열 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22)에 공급한다. 이에 따라서 구동 회로(22)로부터 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 출력되고, 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)가 각각 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)에 입력되면서 워킹 코일(132, 142)이 구동된다. 워킹 코일(132, 142)이 구동되면 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 사용자가 설정한 파워 레벨에 대응되는 주파수인 가열 주파수를 결정한다. 예컨대 사용자가 가열 영역에 대한 파워 레벨을 설정하면 제어기(2)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수가 미리 정해진 기준 주파수로 설정된 상태에서 워킹 코일(132, 142)의 출력 전력 값이 사용자가 설정한 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값과 일치할 때까지 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 점진적으로 낮출 수 있다. 제어기(2)는 워킹 코일(132, 142)의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치할 때의 주파수를 가열 주파수로 결정할 수 있다.
제어기(2)는 결정된 가열 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(22)에 공급한다. 구동 회로(22)는 제어기(2)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 제어기(2)에 의해서 결정된 가열 주파수에 대응되는 듀티 비를 갖는 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)를 출력한다. 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4, S5, S6)의 입력에 의해서 스위칭 소자(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)가 각각 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되면서 워킹 코일(132, 142)에 교류 전류가 공급된다. 이에 따라서 가열 영역(14)에 놓인 용기가 가열된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 가열 영역(12, 14)에 대해서 설정되는 파워 레벨에 따라서 제1 워킹 코일(132) 및/또는 제2 워킹 코일(142)의 구동을 제어할 수 있다. 이하에서는 가열 영역(12, 14)에 대해서 설정되는 파워 레벨에 따라서 제어기(2)가 제1 워킹 코일(132) 및/또는 제2 워킹 코일(142)의 구동을 제어하는 실시예들이 기술된다.
사용자가 제1 가열 영역(12) 및/또는 제2 가열 영역(14)에 대한 파워 레벨을 설정하여 가열 시작 명령을 입력하면, 제어기(2)는 사용자가 설정한 파워 레벨과 대응되는 제1 워킹 코일(132) 및/또는 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력 값을 결정한다. 예컨대 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨이 2이면 제1 워킹 코일(132)의 요구 전력 값은 600W로 결정될 수 있다. 다른 예로, 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨이 9이면 제2 워킹 코일(142)의 요구 전력 값은 3000W로 결정될 수 있다.
사용자는 제1 가열 영역(12)에 대해서만 파워 레벨을 설정하여 가열 시작 명령을 입력할 수 있다. 이 경우 제1 워킹 코일(132)만이 구동되고 제2 워킹 코일(142)은 구동되지 않는다.
또한 사용자는 제2 가열 영역(14)에 대해서만 파워 레벨을 설정하여 가열 시작 명령을 입력할 수도 있다. 이 경우 제1 워킹 코일(132)은 구동되지 않고 제2 워킹 코일(142)만 구동된다.
또한 사용자는 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨을 각각 설정하여 제1 가열 영역(12) 및 제2 가열 영역(14)에 대한 시작 명령을 입력할 수 있다. 이 경우 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 구동된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 각 가열 영역(12, 14)에 대하여 설정되는 파워 레벨과 대응되는 각 워킹 코일(132, 142)의 요구 전력 값에 기초하여 각 워킹 코일(132, 142)의 구동 모드를 결정한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력 값이 미리 정해진 기준 전력 값(예컨대, 600W) 이하이면 구동될 워킹 코일의 구동 모드를 하프 브릿지 모드로 결정한다. 또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 요구 전력 값이 기준 전력 값을 초과하면 구동될 워킹 코일의 구동 모드를 풀 브릿지 모드로 결정한다. 여기서 기준 전력 값은 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있는 값이다.
하프 브릿지 모드에서, 인버터 회로(204)는 2개의 스위칭 소자가 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되는 하프 브릿지 회로로서 구동된다. 또한 풀 브릿지 모드에서, 인버터 회로(204)는 4개의 스위칭 소자로 구성되는 2쌍의 스위칭 소자가 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되는 풀 브릿지 회로로서 구동된다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령만이 입력되고 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 미리 정해진 기준 전력 값(예컨대, 600W) 이하이면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드를 하프 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 4에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 4를 참조하면, 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드가 하프 브릿지 모드일 때 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴 온 상태로 유지되며, 제3 스위칭 소자(SW3), 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6)는 각각 턴 오프 상태로 유지된다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)만이 하프 브릿지 모드로 구동되고, 제2 워킹 코일(142)은 구동되지 않는다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령만이 입력되고 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 기준 전력 값(예컨대, 600W) 이하이면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드를 하프 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 5에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 5를 참조하면, 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드가 하프 브릿지 모드일 때 제5 스위칭 소자(SW5)는 제6 스위칭 소자(SW6)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴 온 상태로 유지되며, 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3)는 각각 턴 오프 상태로 유지된다. 이에 따라서 제2 워킹 코일(142)만이 하프 브릿지 모드로 구동되고, 제1 워킹 코일(132)은 구동되지 않는다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 하프 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령 및 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 각각 입력되고 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 기준 전력 값(예컨대, 600W) 이하이면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드를 하프 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 6에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 6을 참조하면, 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드가 각각 하프 브릿지 모드일 때 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되고, 제5 스위칭 소자(SW5)는 제6 스위칭 소자(SW6)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제4 스위칭 소자(SW4)는 턴 온 상태로 유지되며, 제3 스위칭 소자(SW3)는 턴 오프 상태로 유지된다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 하프 브릿지 모드로 구동된다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령만이 입력되고 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 기준 전력 값(예컨대, 600W)을 초과하면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드를 풀 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 7에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 7을 참조하면, 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드가 풀 브릿지 모드일 때 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(SW3)는 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프되고, 제2 스위칭 소자(SW2) 및 제3 스위칭 소자(SW3)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 턴 오프 상태로 유지된다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)만이 풀 브릿지 모드로 구동되고, 제2 워킹 코일(142)은 구동되지 않는다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 제2 워킹 코일만이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령만이 입력되고 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 기준 전력 값(예컨대, 600W)을 초과하면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드를 풀 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 7에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 8을 참조하면, 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드가 풀 브릿지 모드일 때 제5 스위칭 소자(SW5)는 제6 스위칭 소자(SW6)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(SW3)는 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프되고, 제4 스위칭 소자(SW4) 및 제5 스위칭 소자(SW5)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴 오프 상태로 유지된다. 이에 따라서 제2 워킹 코일(142)만이 풀 브릿지 모드로 구동되고, 제1 워킹 코일(132)은 구동되지 않는다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 풀 브릿지 모드로 구동될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
만약 제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령 및 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 각각 입력되고 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 기준 전력 값(예컨대, 600W)을 초과하면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드를 풀 브릿지 모드로 결정한다. 이에 따라서 제어기(2)는 도 9에 도시된 바와 같은 파형을 갖는 스위칭 신호들(S1, S2, S3, S4, S5, S6)이 출력되도록 구동 회로(22)에 제어 신호를 공급한다.
도 9를 참조하면, 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드가 풀 브릿지 모드일 때 제1 스위칭 소자(SW1)는 제2 스위칭 소자(SW2)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되고, 제3 스위칭 소자(SW3)는 제4 스위칭 소자(SW4)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프되고, 제5 스위칭 소자(SW5)는 제6 스위칭 소자(SW6)와 서로 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 또한 제1 스위칭 소자(SW1), 제4 스위칭 소자(SW4), 제5 스위칭 소자(SW5)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프되고, 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제5 스위칭 소자(SW5)는 서로 동일한 타이밍에 턴 온 및 턴 오프된다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 각각 풀 브릿지 모드로 구동된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같은 스위칭 신호가 인버터 회로(204)에 공급되면 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 동시에 풀 브릿지 모드로 구동되면서 간섭 소음이 발생할 수 있다. 이하에서는 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)이 동시에 풀 브릿지 모드로 구동될 때 발생할 수 있는 간섭 소음을 저감시시키기 위한 제어 방법이 기술된다.
제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령 및 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 각각 입력되면, 제어기(2)는 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값을 각각 결정한다.
제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 요구 전력 값이 각각 기준 전력 값(예컨대, 600W)을 초과하면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 구동 모드 및 제2 워킹 코일(142)의 구동 모드를 풀 브릿지 모드로 결정한다.
제어기(2)는 제1 가열 영역(12)의 파워 레벨과 대응되는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수 및 제2 가열 영역(14)의 파워 레벨과 대응되는 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수를 각각 결정한다.
제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 기준 범위는 제1 기준 범위, 제2 기준 범위, 제3 기준 범위를 포함한다. 예컨대 제1 기준 범위는 2kHz 이상이고 8kHz 미만으로 정의되고, 제2 기준 범위는 8kHz 이상이고 20kHz 미만으로 정의되고, 제3 기준 범위는 2kHz 미만 또는 20kHz 이상으로 정의될 수 있다. 그러나 각각의 기준 범위의 경계값이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각각의 기준 범위는 실시예에 따라 다르게 설정될 수도 있다.
제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값과 각각의 기준 범위를 비교한 결과에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 각각 결정한다.
예를 들어 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수가 25kHz이고 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수가 30kHz이면 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값은 5kHz로서 제1 기준 범위에 포함된다. 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 커플링 제어를 수행한다.
본 명세서에서 커플링 제어가 수행되면 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 서로 동일한 값으로 설정된다. 예컨대 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수, 또는 임의의 다른 값으로 동일하게 설정될 수 있다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 0이 되므로, 워킹 코일(132, 142)의 구동에 의한 간섭 소음이 발생하지 않는다.
다른 예로 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수가 25kHz이고 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수가 35kHz이면 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값은 10kHz로서 제2 기준 범위에 포함된다. 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 분리 제어를 수행한다.
본 명세서에서 분리 제어가 수행되면 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수의 차이값은 미리 정해진 소음 회피 값(예컨대, 25kHz) 이상이 되도록 설정된다. 예컨대 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수가 23kHz로 설정되면, 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 25kHz보다 미리 정해진 소음 회피 값(예컨대, 25kHz)만큼 큰 값인 48kHz로 설정될 수 있다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)의 최대값보다 커지므로, 워킹 코일(132, 142)의 구동에 의한 간섭 소음이 발생하지 않는다. 여기서 소음 회피 값은 가청 주파수 대역의 경계값 중 최대값보다 큰 값으로 설정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(132) 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정할 수 있다.
예컨대 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수가 25kHz이고 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수가 35kHz이면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수의 2배인 50kHz로 설정하고, 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 25kHz로 설정한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)의 최대값보다 커지므로, 워킹 코일(132, 142)의 구동에 의한 간섭 소음이 발생하지 않는다.
또 다른 예로 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수가 25kHz이고 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수가 26kHz이면 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값은 1kHz로서 제3 기준 범위에 포함된다. 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값이 제3 기준 범위에 포함되면 워킹 코일(132, 142)이 각각 목표 주파수로 구동되더라도 간섭 소음이 발생하지 않는다. 따라서 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값이 제3 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 25kHz를 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수로 설정하고, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수인 26kHz를 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수로 설정한다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다. 또한 도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제1 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 10에서 곡선(1002)은 제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령이 입력되었을 때 결정되는 제1 워킹 코일(132)의 주파수-전력 특성 곡선이고, 곡선(1004)은 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 입력되었을 때 결정되는 제2 워킹 코일(142)의 주파수-전력 특성 곡선이다.
도 10의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수는 f1이고, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수는 f2이다. 또한 f2-f1은 제1 기준 범위(2kH 이상이고 8kHz 미만)에 포함되는 값이다.
제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값(f2-f1)이 제1 기준 범위에 포함되므로, 제어기(2)는 커플링 제어를 수행한다. 즉, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 f1으로 설정한다. 즉, 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수인 f2보다 작은 값인 f1으로 설정된다.
이에 따라서 제어기(2)는 도 11에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)과 연결되는 암인 제2 암에 공급되는 스위칭 신호(S5, S6)의 스위칭 주파수를 감소시킨다. 예컨대 도 11에서 제5 스위칭 신호(S5) 및 제6 스위칭 신호(S6)의 스위칭 주파수는 1/T1에서 1/T5로 감소된다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수가 f1으로 설정되면 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력 값은 요구 전력 값인 P2보다 큰 P1이 된다. 이처럼 출력 전력 값이 P2에서 P1으로 증가하면 사용자가 설정한 파워 레벨보다 높은 전력이 출력되어 용기가 과열될 수 있다. 따라서 제어기(2)는 도 11에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)과 연결되는 암인 제2 암에 공급되는 스위칭 신호(S5, S6)의 듀티비를 조절한다.
예컨대 제어기(2)는 도 11에 도시된 바와 같이 제5 스위칭 신호(S5)의 듀티비를 T11/T5에서 T51/T5로 감소시킨다. 이처럼 제2 워킹 코일(142)과 연결되는 암인 제2 암에 공급되는 스위칭 신호(S5, S6)의 듀티비가 감소하면, 도 10에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)의 주파수-전력 특성 곡선이 곡선(1004)에서 곡선(1006)으로 변경되면서 제2 워킹 코일(142)의 전체적인 출력 전력 값이 낮아진다. 이에 따라서 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수가 f1으로 설정되더라도 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력 값은 P2로 유지될 수 있다.
또한 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 f1으로 설정한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력 값은 P1이 되고, 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력 값은 P2가 된다. 또한 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 동일한 값으로 설정되므로, 워킹 코일(132, 142)의 구동 과정에서 간섭 소음이 발생하지 않는다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정되는 과정을 나타내는 그래프이다. 또한 도 13은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값이 제2 기준 범위에 포함될 때 인버터 회로에 입력되는 스위칭 신호의 파형을 나타낸다.
도 12의 실시예에서 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수는 f1이고, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수는 f2이다. 또한 f2-f1은 제2 기준 범위(8kH 이상이고 20kHz 미만)에 포함되는 값이다.
제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값(f2-f1)이 제2 기준 범위에 포함되므로, 제어기(2)는 분리 제어를 수행한다. 즉, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 f1의 2배인 값인 f3으로 설정한다. 실시예에 따라서는 f1의 3배 또는 4배인 값이 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수로 설정될 수도 있다. 여기서 f3은 f1보다 미리 정해진 소음 회피 값 이상으로 큰 값으로 설정된다.
이에 따라서 제어기(2)는 도 13에 도시된 바와 같이 제2 워킹 코일(142)과 연결되는 암인 제2 암에 공급되는 스위칭 신호(S5, S6)의 스위칭 주파수를 제1 워킹 코일(132)과 연결되는 제1 암에 공급되는 스위칭 신호(S1, S2)의 2배인 값으로 증가시킨다. 예컨대 도 13에서 제5 스위칭 신호(S5) 및 제6 스위칭 신호(S6)의 스위칭 주파수인 1/T5은 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)의 스위칭 주파수인 1/T1의 2배이다.
또한 제어기(2)는 공유 암에 공급되는 스위칭 신호(S3, S4)의 온 시간(on time)을 제2 암에 공급되는 스위칭 신호(S5, S6)의 온 시간과 동일하게 설정한다.
예컨대 제어기(2)는 도 13에 도시된 바와 같이 제4 스위칭 신호(S4)의 온 시간(T41)을 제5 스위칭 신호(S5)의 온 시간(T51)과 동일하게 설정한다.
또한 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수인 f1으로 설정한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 출력 전력 값은 P1이 되고, 제2 워킹 코일(142)의 출력 전력 값은 P3이 된다. 또한 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수 간의 차이 값(f3-f1)은 미리 정해진 소음 회피 값(예컨대, 25kHz) 이상인 값으로 설정되어 간섭 소음이 발생하지 않는다.
도 14는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령이 입력되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수를 결정한다(1402). 또한 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 입력되면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수를 결정한다(1404).
제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값을 산출한다(1406). 제어기(2)는 산출된 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교한다(1408).
제어기(2)는 단계(1408)의 비교 결과에 따라서 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 각각 결정한다(1410).
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피 값 이상이 되도록 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계 및 공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 상기 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계(1410)는 상기 차이값이 미리 정해진 제3 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수를 상기 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수로 설정하고, 상기 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수를 상기 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수로 설정하는 단계를 포함한다.
제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수가 각각 결정되면, 제어기(2)는 최종 구동 주파수에 기초하여 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)을 각각 구동시킨다(1412).
도 15는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
제1 가열 영역(12)에 대한 가열 시작 명령이 입력되면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수를 결정한다(1502). 또한 제2 가열 영역(14)에 대한 가열 시작 명령이 입력되면, 제어기(2)는 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수를 결정한다(1504).
제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수의 차이값(M)을 산출한다(1506).
제어기(2)는 산출된 차이값을 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되는지 판단한다(1508).
산출된 차이값(M)이 제1 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 커플링 제어를 수행한다(1510).
커플링 제어가 수행되면 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 서로 동일한 값으로 설정된다. 예컨대 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수, 또는 임의의 다른 값으로 동일하게 설정될 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132) 및 상기 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절함으로써 커플링 제어를 수행할 수 있다.
단계(1508)에서 산출된 차이값(M)이 제1 기준 범위에 포함되지 않으면, 제어기(2)는 산출된 차이값(M)이 제2 기준 범위에 포함되는지 판단한다(1512).
산출된 차이값(M)이 제2 기준 범위에 포함되면, 제어기(2)는 분리 제어를 수행한다(1514). 분리 제어가 수행되면 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수의 차이값은 미리 정해진 소음 회피 값(예컨대, 25kHz) 이상이 되도록 설정된다.
본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정함으로써 분리 제어를 수행할 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하고, 공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142) 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정함으로써 분리 제어를 수행할 수 있다.
단계(1512)에서 산출된 차이값(M)이 제2 기준 범위에 포함되지 않으면, 제어기(2)는 제1 워킹 코일(132)의 목표 주파수를 제1 워킹 코일(132)의 최종 구동 주파수로 설정하고, 제2 워킹 코일(142)의 목표 주파수를 제2 워킹 코일(142)의 최종 구동 주파수로 설정한다(1516).
최종 구동 주파수 설정이 완료되면, 제어기(2)는 최종 구동 주파수에 기초하여 제1 워킹 코일(132) 및 제2 워킹 코일(142)을 각각 구동시킨다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 한다.
Claims (14)
- 제1 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제1 워킹 코일;
제2 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 제2 워킹 코일;
상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 구동을 위한 전류를 공급하며 다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터 회로;
각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로;
상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 워킹 코일의 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라서 상기 구동 회로에 상기 스위칭 신호의 출력을 위한 제어 신호를 공급하는 제어기를 포함하고,
상기 인버터 회로는
상기 제1 워킹 코일과 연결되는 제1 암;
상기 제2 워킹 코일과 연결되는 제2 암; 및
상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일과 연결되는 공유 암을 포함하고,
상기 제어기는
상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하고, 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하고, 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하고, 상기 최종 구동 주파수에 기초하여 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 구동시키는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피 값 이상이 되도록 설정하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하고, 상기 공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정하는
유도 가열 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어기는
상기 차이값이 미리 정해진 제3 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정하고, 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수를 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수로 설정하는
유도 가열 장치.
- 제1 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하는 단계;
제2 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하는 단계;
상기 제1 워킹 코일의 목표 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 목표 주파수의 차이값을 산출하는 단계;
상기 차이값을 미리 정해진 기준 범위와 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 최종 구동 주파수에 기초하여 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는
상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 동일한 값으로 설정하는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는
상기 차이값이 미리 정해진 제1 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수 및 듀티비를 조절하는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수 간의 차이값이 미리 정해진 소음 회피 값 이상이 되도록 설정하는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계를 포함하는
유도 가열 장치의 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비교 결과에 따라서 상기 제1 워킹 코일의 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 단계는
상기 차이값이 미리 정해진 제2 기준 범위에 포함되면 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수를 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 작은 목표 주파수를 갖는 워킹 코일의 목표 주파수의 n배(여기서, n은 양의 정수)인 값으로 설정하는 단계; 및
공유 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간을 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일 중 보다 큰 목표 주파수를 갖는 워킹 코일과 연결되는 암에 공급되는 스위칭 신호의 온 시간과 동일하게 설정하는 단계를 포함하는
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