KR102142412B1 - Emi를 감소시킨 조리 기기 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 조리 기기는, 워킹 코일을 포함하는 가열부와, 외부로부터 제공되는 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작을 통해 정류 전압을 제공하는 정류부와, 상기 정류 전압에 연결되고, 상기 가열부의 워킹 코일에 공진 전류가 인가되도록 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로와, 상기 조리 기기 내에 인가되는 전압의 레벨을 검출하여 검출 결과를 제공하는 전압 검출기 및 상기 스위치 구동 신호를 출력하고, 상기 전압 검출기의 검출 결과에 기반하여, 상기 스위칭 회로가 구동됨에 따라 발생되는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 세기가 상대적으로 큰 제1 구간과 그 이외의 제2 구간을 판단하고, 상기 제1 구간과 상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임을 다르게 조절함으로써 상기 제1 구간에서 상기 EMI가 감쇄되도록 상기 공진 전류의 레벨을 감소시키는 제어 회로를 구비하는 것을 것을 특징으로 한다.

Description

EMI를 감소시킨 조리 기기 및 그 동작방법{Cooker reducing Electro Magnetic Interference and Operating method thereof}

본 개시의 기술적 사상은 조리 기기에 관한 것으로서, 자세하게는 EMI(Electro Magnetic Interference)를 감소시킨 조리 기기 및 그 동작방법에 관한 것이다.

조리 기기로서 전기 레인지(Electric Range)는 전기를 에너지원으로 하여 화구의 가열부를 구동함으로써 화구에 놓여진 피가열체를 가열하는 기기이다. 전기 레인지는 피가열체를 가열함으로써 용기에 담긴 음식을 조리하는 용도로 사용되기도 하며, 용기에 담긴 다양한 액체를 가열하는 용도로 사용되기도 한다.

전기 레인지는 상용 전원을 정류하여 정류 전압을 생성하고, 생성된 정류 전압에 대한 스위칭 제어를 통해 가열부를 구동할 수 있다. 일 예로서, 전기 레인지에 구비되는 스위칭 소자(예컨대, 인버터 회로)가 스위치 구동 신호에 응답하여 정류 전압을 스위칭하고, 스위칭 동작에 기반하여 가열부에 공진 전류가 흐름에 따라 가열부의 워킹코일과 자기적으로 결합된 용기에 와전류를 발생시켜 용기가 가열될 수 있다.

이 때, 매우 큰 레벨의 공진 전류가 발생될 수 있는데, 공진 전류에 기인하여 발생되는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 세기를 조리 기기에서 허용되는 한계치 이내로 감쇄시킬 필요가 있다.

본 개시의 기술적 사상은 큰 사이즈의 하드웨어를 구비함이 없이 공진 전류를 형성하기 위한 스위칭 회로의 제어 동작을 통해 EMI가 허용치 이내를 유지할 수 있도록 하는 조리 기기 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 조리 기기는, 워킹 코일을 포함하는 가열부와, 외부로부터 제공되는 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작을 통해 정류 전압을 제공하는 정류부와, 상기 정류 전압에 연결되고, 상기 가열부의 워킹 코일에 공진 전류가 인가되도록 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로와, 상기 조리 기기 내에 인가되는 전압의 레벨을 검출하여 검출 결과를 제공하는 전압 검출기 및 상기 스위치 구동 신호를 출력하고, 상기 전압 검출기의 검출 결과에 기반하여, 상기 스위칭 회로가 구동됨에 따라 발생되는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 세기가 상대적으로 큰 제1 구간과 그 이외의 제2 구간을 판단하고, 상기 제1 구간과 상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임을 다르게 조절함으로써 상기 제1 구간에서 상기 EMI가 감쇄되도록 상기 공진 전류의 레벨을 감소시키는 제어 회로를 구비하는 것을 것을 특징으로 한다.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기 및 그 동작방법에 의하면, 조리 기기 내의 소정의 노드의 전압 레벨을 검출하고, 이에 기반하여 스위칭 회로의 제어 동작을 수행함으로써 조리 기기 내에서 발생되는 EMI의 세기를 허용치 이내로 감쇄시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기 및 그 동작방법에 의하면, EMI의 세기를 하드웨어적으로 감쇄시키기 위해 조리 기기 내에 구비될 수 있는 필터의 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 조리 기기를 제어하기 위한 PCB 면적 증가 및 단가를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어 회로의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 일 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 4a,b는 도 3의 회로도에서 정류 전압의 레벨 및 스위치 구동 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스위치 구동 신호가 적용될 때 공진 전류의 파형의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 7a,b,c는 정류 전압의 레벨 및 스위치 구동 신호의 다른 예를 나타내는 파형도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 조리 기기(100)는 직류 전원 생성부(110), 스위칭 회로(120), 가열부(130), 전압 검출기(140) 및 제어 회로(150)를 포함할 수 있다. 또한, 제어 회로(150)는 EMI 감쇄 제어 모듈(151)을 포함할 수 있으며, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 스위칭 회로(120)의 동작에 의해 발생될 수 있는 EMI(Electro Magnetic Interference)를 감쇄하기 위한 제어 동작을 수행할 수 있다. 이외에도, 도 1에는 도시되지 않았으나, 조리 기기(100)에서 수행될 수 있는 다른 다양한 동작들을 위해 추가의 구성 요소가 조리 기기(100)에 더 구비될 수 있으며, 일 예로서 화구에 피가열체(101)가 놓여졌는지를 감지하기 위한 장치나 사용자 인터페이스부 및 통신부 등 다양한 기능들을 수행하는 구성 요소가 더 구비될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따라, 조리 기기(100)는 하나 이상의 화구(미도시)를 포함하고, 전기적 원리를 이용해 화구에 놓여진 피가열체(101)를 가열하는 전기 레인지일 수 있다. 상기 화구라는 용어는 다양하게 정의가 가능하며, 본 발명의 실시예들에서 상기 화구는 용기 등의 피가열체가 놓여지는 위치에 대응하여 배치되는 가열부(130)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 조리 기기(100)가 다수 개의 화구들을 포함할 때, 일부의 화구는 워킹 코일을 포함하여 전자기 유도 작용을 통해 피가열체(101)를 가열하는 인덕션에 해당할 수 있으며, 다른 일부의 화구는 열선이 포함된 금속판을 가열하여 열을 발생하는 핫플레이트, 열선이 분포되어 세라믹 판을 가열하여 열을 발생하는 하이라이트 등 다른 종류의 화구일 수도 있다.

피가열체(101)는 가열 장치(100)에 의해 가열되는 물체를 나타낼 수 있다. 피가열체(101)는 냄비, 프라이팬, 찜솥, 주전자 및 티포트 등과 같은 피가열 용기들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 조리 기기(100)는 전기 레인지 이외의 다른 다양한 종류의 기기에 해당할 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 조리 기기(100)는 스위칭 소자를 이용하여 교류 전원(예컨대, 교류 전압 또는 교류 전류)을 생성하여 가열부를 구동하는 다양한 종류의 가열 기기일 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 조리 기기(100)는 전기 레인지에 해당하고, 워킹 코일에 의해 생성되는 자기장이 용기(101)에 전류를 유도함으로써 조리가 수행되는 것으로 가정할 것이다.

직류 전원 생성부(110)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 일 예로서 다이오드 브릿지 또는 브리지 정류기를 포함할 수 있다. 직류 전원 생성부(110)는 외부로부터 공급되는 상용 전원을 수신하고, 이에 대한 정류 동작을 통해 직류 전압(또는, 정류 전압)을 생성하여 출력할 수 있다. 상용 전원은 사용하는 국가 및/또는 지역에 따라 소정의 주파수(예컨대, 60 Hz 등)를 갖는 110V 교류 전원, 220V 교류 전원, 380V 교류 전원 또는 그 외의 임의의 전압 레벨을 갖는 교류 전원에 해당할 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았으나, 소정의 주기에 따른 전압 레벨의 변동을 평탄화하기 위한 평활 회로(미도시)가 조리 기기(100)에 더 구비될 수도 있을 것이다.

스위칭 회로(120)는 생성된 정류 전압에 대한 고주파 스위칭 동작을 통해 가열부(130)의 워킹코일로 고주파 교류 전원(예컨대, 교류 전류)이 흐르도록 구동이 제어될 수 있다. 워킹 코일에 교류 전류가 인가됨에 따라 워킹 코일은 화구 상에 놓여진 용기(101)와 전류 공진하게 되고, 이에 의해 용기(101)가 발열되어 조리 기능이 수행될 수 있다.

한편, 스위칭 회로(120)는 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)에 응답하여 스위칭이 제어될 수 있다. 일 예로서, 스위칭 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT))를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과한 것으로서, 스위칭 회로(120)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier), MOS-FET 또는 IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor) 등 다양한 종류의 스위칭 소자를 포함하여도 무방할 것이다. 한편, 도 1에는 스위칭 회로(120)가 하나의 IGBT를 포함하는 싱글 엔디드 방식이 예시되나, 본 발명의 실시예는 이에 국한될 필요가 없다. 일 예로서, 스위칭 회로(120)가 두 개 이상의 IGBT들을 포함함에 따라 하프 브릿지 방식 또는 풀 브릿지 방식에 의해 스위칭 회로(120)가 구동될 수도 있을 것이다.

전압 검출기(140)는 전압 레벨을 검출할 수 있는 다양한 종류의 측정 장치를 포함할 수 있다. 일 예로서, 전압 검출기(140)는 직류 전원 생성부(110)로부터의 정류 전압의 레벨을 검출하고, 그 검출 결과(Det_V)를 제어 회로(150)로 제공할 수 있다. 한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 전압 검출기(140)는 가열 장치(100) 내의 다른 다양한 노드들의 전압 레벨을 검출하도록 구현될 수도 있으며, 일 예로서 전압 검출기(140)는 가열부(130)로 인가되는 전압(예컨대, 구동 전압)의 레벨을 검출할 수도 있을 것이다. 또한, 도 1에는 전압 검출기(140)가 제어 회로(150)의 외부에 배치되는 것으로 도시되었으나, 전압 검출기(140)가 제어 회로(150)의 내부에 구비되는 것으로 가열 장치(100)가 구현될 수도 있을 것이다.

제어 회로(150)는 프로세서 또는 마이컴 등의 구성 요소를 포함함에 의해 조리 기기(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(150)는 스위칭 회로(120)의 고주파 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성하는 회로를 더 포함할 수 있다. 제어 회로(150)는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 주파수 및/또는 듀티(duty)를 제어함으로써 가열 동작에서의 가열 출력을 조절할 수 있다. 일 예로서, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 주파수를 일정하게 유지하고 듀티를 제어함으로써 가열 출력이 조절되거나, 주파수 및 듀티를 함께 제어함으로써 가열 출력이 조절될 수도 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 전압 검출기(140)로부터의 검출 결과(Det_V)에 기반하여 가열 장치(100)에서 발생될 수 있는 EMI의 세기를 감쇄시키기 위한 제어 동작을 수행할 수 있다. 일 예로서, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 검출 결과(Det_V)에 기반하여 EMI가 상대적으로 크게 발생되는 구간(예컨대, EMI 감쇄 구간 또는 제1 구간)과 EMI가 상대적으로 작게 발생되는 구간(예컨대, 제2 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 파형이 달라지도록 제어 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 주파수가 고정되게 제어되는 경우, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 EMI 감쇄 구간에서 가열부(130)에 인가되는(또는, 가열부(130)에 흐르는) 공진 전류의 레벨을 낮추기 위한 제어 동작을 수행할 수 있다. 반면에, 제2 구간에서 EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 공진 전류의 레벨에 대한 조절 동작을 수행하지 않거나, 또는 제1 구간에서 공진 전류의 레벨이 낮아짐에 따른 가열 출력의 감소를 보상하기 위해 공진 전류의 레벨을 증가시키기 위한 제어 동작을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따라, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 주파수가 고정되게 제어되는 경우, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 듀티(또는, 듀티비)를 조절함으로써 공진 전류의 레벨을 조절할 수 있다. 예컨대, 소정의 가열 출력에서 설정되는 듀티(또는, 온 타임)이 제1 값을 가질 때, 상기 제1 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 제1 값보다 작도록 조절될 수 있다. 또한 상기 제2 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 듀티(또는, 온 타임)이 제1 값보다 크도록 조절될 수 있다.

이하, 본원발명의 구체적인 일 동작 예를 설명하면 다음과 같다.

가열 장치(100)에서 스위칭 회로(120)의 스위칭으로 인해 높은 EMI가 발생될 수 있으며, 특히 가열부(130)에 인가되는 공진 전류의 레벨이 높을 때 EMI가 크게 발생될 수 있다. 또한, 직류 전원 생성부(110)로부터의 정류 전압은 소정의 주기를 갖는 파형을 가질 수 있으며, 각각의 주기에서 정류 전압의 레벨이 피크(peak) 값을 갖는 지점의 주변 구간에서 EMI가 크게 발생될 수 있다.

전압 검출기(140)는 가열 장치(100) 내의 소정의 노드(예컨대, 직류 전원 생성부(110)의 출력 노드)의 전압 레벨을 검출하고, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 검출 결과(Det_V)에 기반하여 EMI가 상대적으로 크게 발생되는 제1 구간을 판단하며, 제어 회로(150) 내에 구비되는 구동 신호 생성기(미도시)가 제1 구간에서 상대적으로 짧은 온 타임을 갖는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성하도록 제어 정보를 제공할 수 있다. 반면에, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 EMI가 상대적으로 작게 발생되는 제2 구간에서 구동 신호 생성기(미도시)가 상대적으로 긴 온 타임을 갖는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성하도록 제어 정보를 제공할 수 있다.

상기와 같이 생성되는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)에 의해 스위칭 회로(120)가 제어됨에 따라, 상기 제1 구간에서 가열부(130)에 인가되는 공진 전류의 레벨이 감소될 수 있으며, 이를 통해 제1 구간에서 발생되는 EMI의 세기가 감쇄될 수 있다. 또한, EMI를 하드웨어적으로 감쇄시키기 위해 높은 인덕턴스를 갖는 코일과 높은 커패시턴스를 갖는 커패시터를 포함하는 LC 필터가 조리 기기(100)에 추가로 배치될 필요가 있으나, 상기와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면 LC 필터에 구비되는 코일의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스를 낮출 수 있으므로, 상기 코일 및 커패시터의 사이즈를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 PCB 면적이 증가하거나 단가가 상승되는 문제가 개선될 수 있다.

도 2는 도 1의 제어 회로의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제어 회로(150)는 감쇄 구간 판단기(151), 온 타임 정보 생성기(152) 및 구동 신호 생성기(153)를 포함할 수 있다. 감쇄 구간 판단기(151)는 전술한 실시예에 따라 검출 결과(Det_V)를 수신할 수 있으며, EMI가 상대적으로 크게 발생되는 구간(예컨대, 제1 구간)을 나타내는 구간 정보(Info_p)를 생성할 수 있다. 또한, 온 타임 정보 생성기(152)는 구간 정보(Info_p)에 기반하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 조절하기 위한 제어 정보(Ctrl_ON)를 생성할 수 있다. 전술한 실시예에서, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 감쇄 구간 판단기(151) 및 온 타임 정보 생성기(152)를 포함하는 구성 요소일 수 있다.

구동 신호 생성기(153)는 스위칭 회로(120)에 구비되는 스위칭 소자(예컨대, IGBT)의 스위칭을 제어하기 위한 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있으며, 용기 특성, 사용자에 의해 선택된 가열 출력 등 각종 요인들에 기반하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 주파수 및 온 타임을 설정할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따라, 구동 신호 생성기(153)는 제어 정보(Ctrl_ON)에 기반하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 예컨대, 전술한 실시예에서 구간 정보(Info_p)가 제1 구간을 나타내는 경우에는, 구동 신호 생성기(153)는 소정의 가열 출력을 위해 기존 설정된 온 타임보다 작은 온 타임을 갖는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있다.

또한, 예시적인 실시예에 따라, 제1 구간에서 온 타임이 감소됨에 따라 발생될 수 있는 가열 출력 감소를 보상하기 위하여, 구간 정보(Info_p)가 제2 구간을 나타내는 경우에 구동 신호 생성기(153)는 기존 설정된 온 타임보다 큰 온 타임을 갖는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있다. 즉, 제1 구간에서 감소될 수 있는 가열 출력이 제2 구간에서 온 타임을 증가시킴에 따라 보상될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 본원발명의 구성 요소들은 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다. 일 실시예에 따라, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 하드웨어로 구현될 수 있으며, 또는 프로세서가 프로그램을 실행함에 의해 그 기능이 달성되는 소프트웨어로 구현될 수도 있을 것이다. 또는, EMI 감쇄 제어 모듈(151)은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수도 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 조리 기기의 동작의 일 구체적인 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 일 구현 예를 나타내는 회로도이며, 도 4a,b는 도 3의 회로도에서 정류 전압의 레벨 및 스위치 구동 신호의 파형을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 조리 기기(200)는 정류부(210), LC 필터(220), 가열부(230), 스위칭 회로(240), 제어 회로(250) 및 전압 검출기(260)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 스위칭 회로(240)가 하나의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함하는 싱글 엔디드 방식이 예시되나, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 스위칭 회로(240)가 두 개 이상의 IGBT들을 포함하는 다른 방식에도 적용될 수 있을 것이다.

정류부(210)는 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작을 수행하고, 정류된 전압을 LC 필터(220)를 통해 가열부(230)로 제공할 수 있다. 또한, 가열부(230)는 워킹 코일 및 공진 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 스위칭 회로(240)는 워킹 코일에 고주파 전류가 공급될 수 있도록 고주파의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

한편, LC 필터(220)는 스위칭 회로(120)의 스위칭으로 인해 발생되는 EMI를 감쇄시킬 수 있으며, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따라 스위칭 회로(240)의 제어를 기반으로 하여 EMI가 감쇄될 수 있으므로 LC 필터(220)에 구비되는 코일과 인덕턴스의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

전압 검출기(260)는 조리 기기(200) 내의 일 노드의 전압 레벨을 검출하고, 그 검출 결과(Det_V)를 제어 로직(250)으로 제공할 수 있다. 일 예로서, 노드 a를 통해 정류부(210)로부터의 정류 전압의 레벨이 검출될 수 있으며, 정류 전압의 레벨이 피크 값을 중심으로 소정의 범위 내의 값을 갖는 구간(예컨대, 제1 구간) 동안 제어 로직(250)은 스위칭 회로(120)로 제공되는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 감소시킬 수 있다. 반면에, 정류 전압의 레벨이 피크 값을 중심으로 소정의 범위를 벗어나는 구간(예컨대, 제2 구간) 동안 제어 로직(250)은 스위칭 회로(120)로 제공되는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 상대적으로 증가시킬 수 있다.

도 3에 도시된 조리 기기(200)의 동작의 일 예를 도 4a,b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

조리 기기(200)로 소정의 주파수를 갖는 교류 전원이 상용 전원으로서 제공되고, 정류부(210)의 정류 동작을 통해 주기적인 파형을 갖는 정류 전압이 생성될 수 있다. 일 예로서 60 Hz의 상용 전원이 조리 기기(200)로 제공될 때, 정류부(210)는 120 Hz의 주파수로서 그 레벨이 주기적으로 변동하는 정류 전압을 제공할 수 있다.

정류 전압의 하나의 주기의 파형을 기반으로 본 발명의 실시예에 따라 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 조절되는 예를 설명하면 다음과 같다.

정류 전압의 레벨에 따라 가열부(230)에 인가되는 구동 전압 및/또는 공진 전류의 레벨이 변동될 수 있으며, 정류 전압의 레벨이 큰 구간에서 EMI가 크게 발생될 수 있다. 일 예로서 정류 전압의 레벨이 피크값을 갖는 지점을 기준으로, 그 전후의 소정의 구간(예컨대, 제1 구간(B-C 구간))에서 EMI가 크게 발생될 수 있다. 제어 회로(250)는 검출 결과(Det_V)에 기반하여 정류 전압의 레벨이 제1 구간(B-C 구간)에 해당하는 지를 판단할 수 있으며, 제1 구간(B-C 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 상대적으로 감소시킬 수 있다. 반면에, 제어 회로(250)는 EMI가 상대적으로 작게 발생되는 제2 구간(예컨대, A-B 구간 및 C-D 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 상대적으로 증가시킬 수 있다.

일 예로서, 제1 구간의 설정에 있어서 B 지점과 C 지점의 전압 레벨은 다양하게 설정될 수 있을 것이다. 예컨대, 정류 전압의 피크값에 해당하는 전압 레벨로부터 소정의 비율만큼 낮는 전압 레벨을 갖는 지점이 상기한 B 지점과 C 지점으로 설정될 수 있을 것이다. 또는, 조리 기기(200)에 대한 테스트 동작을 통해 허용 가능한 크기를 초과하는 EMI가 발생되는 경우에서의 정류 전압의 레벨을 검출하고, 테스트 결과에 기반하여 상기한 B 지점과 C 지점이 설정될 수도 있을 것이다. 한편, 도 4a에서는 B 지점과 C 지점의 정류 전압의 레벨이 서로 동일한 경우가 예시되어 있으나, EMI가 소정의 기준치를 초과하는 경우는 다양하게 발생될 수 있으며, 이에 따라 B 지점과 C 지점의 정류 전압의 레벨은 서로 상이하여도 무방하다.

한편, 도 4b에서와 같이 A-B 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임은 상대적으로 큰 반면에, B-C 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임은 상대적으로 작게 설정된다. 일 구현 예로서, 소정의 가열 출력을 위해 설정되는 온 타임의 값(예컨대, 기준값)이 존재하고, 본 발명의 실시예에 따라 제1 및 제2 구간 별로 온 타임이 달리 조절될 때, B-C 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임은 기준값보다 작게 설정될 수 있다. 또한, 온 타임의 감소에 따른 가열 출력의 감소를 보상하기 위해, A-B 구간 및 C-D 구간 중 적어도 하나의 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임은 기준값보다 크게 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스위치 구동 신호가 적용될 때 공진 전류의 파형의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 전술한 정류 전압의 레벨이 증가함에 따라 이에 대응하여 가열부를 통해 흐르는 공진 전류의 레벨이 증가한다. 만약, 정류 전압의 어느 하나의 파형에서 정류 전압의 레벨과 무관하게 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 동일하게 설정되는 경우에는, 정류 전압의 피크값을 포함하는 구간에서 공진 전류의 레벨 또한 피크값을 가질 수 있다. 반면에, 본 발명의 실시예에 따라 제1 구간(예컨대, B-C 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 감소되고, 이로 인해 공진 전류의 레벨이 감소됨과 함께 EMI가 허용치를 초과하지 않도록 EMI 감쇄 효과가 발생될 수 있다.

또한, 제1 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 감소되는 것과 반대로 A-B 구간 및 C-D 구간에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 크게 설정될 수 있으며, 도 5에 도시된 파형의 A-B 구간 및 C-D 구간에서 공진 전류의 레벨은 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 조절되지 않는 경우(또는, 온 타임이 기준값을 갖는 경우)에 비해 커질 수 있다.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다. 전술한 실시예들에 따라 스위치 구동 신호의 온 타임이 조절될 수 있으며, 도 6에서는 스위치 구동 신호의 온 타임을 조절하는 동작은 스위치 구동 신호의 듀티 비를 조절하는 동작으로 설명될 것이다. 예컨대, 스위치 구동 신호의 어느 하나의 주기의 파형에서 온 타임이 증가한다는 것은, 스위치 구동 신호의 듀티 비가 증가하는 것으로 설명될 수 있다.

도 6을 참조하면, 조리 기기는 LC 공진 회로를 포함하는 가열부를 구비하고, 외부의 상용 전원에 대한 정류 처리를 통해 생성되는 정류 전원(예컨대, 정류 전압)이 LC 공진 회로로 제공될 수 있다(S11). 또한, 사용자의 조작에 따라 소정의 동작 주파수를 갖는 스위치 구동 신호에 의해 스위칭 회로(예컨대, IGBT)가 구동될 수 있으며(S12), 스위칭 회로의 스위칭 동작에 기반하여 LC 공진 회로에 공진 전류가 인가될 수 있다. 스위치 구동 신호의 주파수 및 듀티 비에 따라 LC 공진 회로에 인가되는 공진 전류의 레벨이 변동될 수 있으며, 본 실시예에서 스위치 구동 신호의 주파수는 고정된 값을 갖는 것으로 가정된다.

정류 전압의 레벨의 변동에 따라 공진 전류의 레벨이 변동될 수 있으며, 또한 공진 전류의 레벨이 증가하는 경우 조리 기기에서 발생되는 EMI의 세기가 증가될 수 있다. 일 실시예에 따라, 스위치 구동 신호의 듀티 비를 감소함에 의해 공진 전류의 레벨이 소정의 허용치를 초과하지 않도록 조절될 수 있으며, 스위치 구동 신호의 듀티 비를 감소시키기 위한 구간(예컨대, EMI 감쇄 구간)이 판단될 수 있다. 일 동작 예로서, 정류 전압의 레벨을 검출함에 의해 상기 EMI 감쇄 구간이 판단될 수 있으며, 정류 전압의 레벨이 피크값을 갖는 지점의 전후로 소정의 시간 구간을 갖는 EMI 감쇄 구간이 판단될 수 있다(S13).

조리 기기에 구비되는 제어 회로(예컨대, 마이컴)는 상기 EMI 감쇄 구간을 판단한 결과에 기반하여 스위치 구동 신호의 듀티 비를 조절할 수 있으며, 일 예로서 EMI 감쇄 구간 내에서 제어 회로는 스위치 구동 신호의 듀티 비를 제1 값으로 설정할 수 있다(S14). 또한, 제어 회로는 EMI 감쇄 구간 이외의 구간에서 스위치 구동 신호의 듀티 비를 제2 값으로 설정할 수 있다(S15). 상기 제1 값은 제2 값에 비해 작게 설정되며, EMI 감쇄 구간에서 스위치 구동 신호의 듀티 비가 감소함에 의해 가열 출력이 감소되며, 감소된 가열 출력은 EMI 감쇄 구간 이외의 구간에서 스위치 구동 신호의 듀티 비가 증가함에 의해 보상될 수 있다.

도 7a,b,c는 정류 전압의 레벨 및 스위치 구동 신호의 다른 예를 나타내는 파형도이다.

도 7a를 참조하면, 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작이 수행되고, 도 7a에 도시된 바와 같은 정류 전압이 생성되어 조리 기기의 가열부로 제공될 수 있다. 정류 전압은 소정의 주기에 따른 파형을 가질 수 있으며, 어느 하나의 주기에서 그 레벨이 변동됨에 따라 피크값을 갖는 지점이 존재할 수 있다. 또한, 조리 기기에 구비되는 IGBT 등의 스위칭 회로를 제어하기 위한 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)가 생성될 수 있으며, 정류 전압에 대한 전압 검출 결과에 기반하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 조절될 수 있다.

정류 전압의 레벨에 따라 조리 기기에서 발생되는 EMI의 세기가 소정의 허용치를 초과할 수 있으며, EMI의 세기를 상기 허용치 이하로 감쇄시키기 위하여 정류 전압의 레벨이 소정의 기준값을 초과하는 구간(예컨대, EMI 감쇄 구간(B-C 구간))에서의 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 조절될 수 있다. 일 실시예에 따라, EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임은 어느 하나의 값으로 고정되는 것이 아니라, EMI의 세기가 상기 허용치 이하를 만족하는 한도에서 다양하게 조절될 수 있다.

일 예로서, 도 7b에서는 B 지점에서 가열부로 인가되는 공진 전류의 세기를 급격하게 감소시키고, 이후 B 지점과 피크 지점(E 지점) 사이에서 가열부로 인가되는 공진 전류의 세기가 점차 증가되도록 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임에 대한 조절 동작이 수행될 수 있다. 예컨대, B 지점에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 크게 감소시키고, 점차 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 증가시킬 수 있다.

한편, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 점차 증가됨에 따라 조리 기기에서 발생되는 EMI의 세기가 허용치에 근접할 수 있으며, 도 7b에서는 피크 지점(E 지점)과 C 지점 사이에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 점차 감소시키는 예가 도시된다. 이에 따라, 전술한 EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서 EMI의 세기가 허용치를 초과하는 경우가 방지될 수 있다.

한편, 도 7b에 도시된 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 파형에 따라 공진 전류의 파형은 도 7c에 도시된 바와 같은 값을 가질 수 있다. 즉, 공진 전류의 레벨이 기존의 피크값에 해당하는 지점의 부근에서 EMI의 세기가 허용치를 초과하는 경우가 발생될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따라 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 조절함에 의해 EMI가 감쇄될 수 있다.

한편, 도 7a,b,c에서는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 파형이 EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서 온 타임이 점차 증가하다가 감소하는 예가 도시되었으나, 본 발명의 실시예는 다양한 변형이 가능할 것이다. 일 예로서, EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서, EMI의 세기가 허용치를 초과하지 않는 한도에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 일정 시간 동일하게 유지될 수도 있을 것이다. 또한, 도 7a,b,c에 도시된 바와 달리, EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임이 증가하는 구간과 감소하는 구간이 다수 존재하도록 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 파형이 조절될 수도 있을 것이다.

한편, EMI 감쇄 구간(B-C 구간)에서 가열 출력이 감소될 수 있으며, 전술한 실시예에서와 동일 또는 유사하게 상기 출력 감소를 보상하기 위하여 EMI 감쇄 구간 이외의 구간(예컨대, A-B 구간, C-D 구간)에서 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)의 온 타임을 증가시킬 수 있을 것이다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 조리 기기에 있어서,
   워킹 코일을 포함하는 가열부;
   외부로부터 제공되는 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작을 통해 정류 전압을 제공하는 정류기;
   상기 정류 전압에 연결되고, 상기 가열부의 워킹 코일에 공진 전류가 인가되도록 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로;
   상기 조리 기기 내에 인가되는 전압의 레벨을 검출하여 검출 결과를 제공하는 전압 검출기; 및
   상기 가열부에 놓여진 용기의 가열을 위해 선택된 가열 출력에 대응하는 주파수 및 소정의 기준값에 상응하는 온 타임을 갖는 상기 스위치 구동 신호를 출력하고, 상기 전압 검출기의 검출 결과에 기반하여, 상기 스위칭 회로가 구동됨에 따라 발생되는 EMI(Electro Magnetic Interference)의 세기가 상대적으로 큰 제1 구간과 그 이외의 제2 구간을 판단하고, 상기 제1 구간과 상기 제2 구간에서 상기 주파수를 고정하게 유지하면서 온 타임을 다르게 조절함으로써 상기 제1 구간에서 상기 EMI가 감쇄되도록 상기 공진 전류의 레벨을 감소시키는 제어 회로를 구비하고,
   상기 제1 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 상기 기준값보다 작음에 따라 상기 기준값이 적용되는 경우에 비해 가열 출력이 감소되고, 상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 상기 기준값보다 큼에 따라 상기 제1 구간에서 상기 용기의 가열과 관련하여 감소된 가열 출력의 적어도 일부가 보상되는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 구간은 적어도 두 개의 구간들을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 구간들에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조리 기기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 정류기는, 상기 상용 전원에 대한 정류 처리를 통해 소정의 주기의 파형을 갖는 상기 정류 전압을 생성하고,
   상기 전압 검출기는 상기 정류 전압의 레벨을 검출한 상기 검출 결과를 제공하며,
   상기 제어 회로는, 상기 정류 전압의 어느 하나의 주기의 파형에서, 전압 레벨이 피크값을 갖는 지점의 전후의 제1 지점과 제2 지점 사이의 구간을 상기 제1 구간으로 판단하고, 그 이외의 구간을 상기 제2 구간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 구간은 상기 제1 지점 이전의 제3 구간과 상기 제2 지점 이후의 제4 구간을 포함하고,
   상기 제3 구간 및 상기 제4 구간 중 어느 하나의 구간에서 선택적으로 상기 스위치 구동 신호의 온 타임이 상기 기준값보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 어느 하나의 주기의 파형에서, 상기 제1 지점과 제2 지점에서의 상기 정류 전압의 레벨은 상기 피크값에 비해 소정의 비율만큼 작은 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 회로는,
   상기 전압 검출기의 검출 결과에 기반하여 상기 제1 구간과 제2 구간을 판단하고, 상기 스위치 구동 신호의 온 타임을 조절하기 위한 제어 정보를 출력하는 EMI 감쇄 제어 모듈; 및
   상기 제어 정보에 기반하여 그 온 타임이 조절된 상기 스위치 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭 회로가 구동됨에 따라 발생되는 EMI를 하드웨어적으로 감쇄시키기 위한 LC 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
9. 조리 기기의 동작방법에 있어서, 상기 조리 기기는 워킹 코일을 포함하는 가열부 및 상기 워킹 코일에 공진 전류가 인가되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 회로를 구비하고,
   외부로부터 제공되는 소정의 주파수를 갖는 상용 전원에 대한 정류 동작을 수행함으로써 주기적인 파형을 갖는 정류 전압을 생성하는 단계;
   상기 정류 전압의 어느 하나의 주기의 파형에서, 상기 정류 전압의 레벨이 피크값을 갖는 지점의 전후의 제1 지점과 제2 지점 사이의 구간에 해당하는 제1 구간과 그 이외의 구간에 해당하는 제2 구간을 판단하는 단계;
   상기 가열부에 놓여진 용기의 가열을 위해 선택된 가열 출력에 대응하는 주파수 및 소정의 기준값에 상응하는 온 타임을 갖는 스위치 구동 신호를 생성하는 단계;
   상기 제1 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 듀티 비가 제1 값을 갖도록 조절하여 상기 스위칭 회로를 구동하는 단계; 및
   상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 듀티 비가 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖도록 조절하여 상기 스위칭 회로를 구동하는 단계를 구비하고,
   상기 제1 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 듀티 비에 따른 온 타임은 상기 기준값보다 작음에 따라 상기 기준값이 적용되는 경우에 비해 가열 출력이 감소되고, 상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 듀티 비에 따른 온 타임은 상기 기준값보다 큼에 따라 상기 제1 구간에서 상기 용기의 가열과 관련하여 감소된 가열 출력의 적어도 일부가 보상되는 것을 특징으로 하는 조리 기기의 동작방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구간 및 상기 제2 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 주파수는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 조리 기기의 동작방법.
11. 삭제
12. 제9항에 있어서,
    상기 정류 전압의 어느 하나의 주기의 파형에서, 상기 제1 구간에은 적어도 두 개의 구간들을 포함하고, 상기 적어도 두 개의 구간들에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 상기 기준값보다 작으며,
    상기 제1 구간의 적어도 두 개의 구간들 중 일부의 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 점차 증가하고, 상기 적어도 두 개의 구간들 중 다른 일부의 구간에서 상기 스위치 구동 신호의 온 타임은 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 조리 기기의 동작방법.
    

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