(57)【要約】【課題】  複雑なソフト設計を要することなく、またインバータ制御回路設計での精度の高い調整を要することなく、精細な制御が要求される領域で高精度にインバータ出力を制御できるインバータ制御方法を提供する。【解決手段】  ソフトスタート処理、到達制御処理、安定制御処理からなるソフトウェア処理において、割り込み入力（１０３）やキー入力（１０４）などの各種要因により処理が切り換わるときに、その要因に応じて、ＰＷＭ信号１５１を生成するためのタイマクロック１１８を、高速発振回路１２０より入力される高速クロックを分周回路１１１により分周したクロック、もしくは該高速クロックを逓倍回路１１２により逓倍したクロックとする。【選択図】  図１
2005143196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号によりインバータを制御するインバータ制御方法において、
第１のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第１のステップと、
第１の要因に応じて、前記第１のクロックを前記第１のクロックとは周波数が異なる第２のクロックに切り換え、前記第２のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第２のステップと、
第２の要因に応じて、前記第２のクロックを前記第２のクロックとは周波数が異なる第３のクロックに切り換え、前記第３のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第３のステップと
を備えたことを特徴とするインバータ制御方法。
【請求項２】
前記第２のクロックの周波数が前記第１のクロックの周波数よりも低く、前記第３のクロックの周波数が前記第２のクロックの周波数よりも高いことを特徴とする請求項１記載のインバータ制御方法。
【請求項３】
前記第３のクロックと前記第１のクロックの周波数が等しいことを特徴とする請求項２記載のインバータ制御方法。
【請求項４】
前記第１のステップおよび前記第３のステップが微調モードによるインバータ出力制御であり、前記第２のステップが通常モードによるインバータ出力制御であることを特徴とする請求項３記載のインバータ制御方法。
【請求項５】
第３の要因に応じて、前記第３のクロックを前記第２のクロックに切り換え、前記第２のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第４のステップをさらに備えたことを特徴とする請求項４記載のインバータ制御方法。
【請求項６】
前記第１の要因と前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果、またはタイマ一致もしくはタイマオーバーフローであることを特徴とする請求項４記載のインバータ制御方法。
【請求項７】
前記第１の要因はキー入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする請求項４記載のインバータ制御方法。
【請求項８】
前記第１の要因と前記第３の要因は割り込み入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする請求項５記載のインバータ制御方法。
【請求項９】
前記第３の要因を割り込み入力に替えてタイマ一致もしくはタイマオーバーフローとすることを特徴とする請求項８記載のインバータ制御方法。
【請求項１０】
前記第１の要因と前記第３の要因は温度入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする請求項５記載のインバータ制御方法。
【請求項１１】
前記第１の要因と前記第３の要因は圧力入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする請求項５記載のインバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）調理器や炊飯器、モータなどに使用されるインバータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＨ調理器などの誘導加熱装置の一構成例を図５に示す。図５に示すように、誘導加熱装置では、インバータとして共振型インバータを使用し、またその内部のパワースイッチング素子としてＩＧＢＴを使用している。
【０００３】
この誘導加熱装置は、半導体装置が生成するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いて共振型インバータ内のパワースイッチング素子（ＩＧＢＴ）を駆動することで加熱コイルに流れる電流を制御し、加熱コイル上に置かれた鍋などの加熱対象物を加熱する。すなわち、この誘導加熱装置は、２つのパワースイッチング素子のオン・オフを交互に繰り返し、加熱コイルに流れる電流の向きを切り換えることにより、加熱コイルから高周波の電磁波を発生させ、加熱コイル上に置かれた加熱対象物に誘導電流を流し、そのジュール熱で加熱対象物を加熱させている。
【０００４】
この加熱対象物に流れる誘導電流は、加熱コイルへ供給される電力（インバータ出力）と比例関係にあり、したがって、加熱コイルへ供給される電力は、ガスで加熱した場合の火力に相当する。
【０００５】
また、インバータ出力（加熱コイルへ供給する電力）は、図６に示すようなＰＷＭ信号の規則的なオン・オフの周期ＴＳ２０１、及びＰＷＭ信号のオン期間であるデューティＤＳ２０２で決定され、その大きさは、ＰＷＭ信号の周期が大きくなるほど（周波数が低くなるほど）、またデューティが大きくなるほど大きくなる。
【０００６】
そこで従来の誘導加熱装置では、半導体装置が生成するＰＷＭ信号の周波数やデューティを制御することで、加熱コイルへ供給する電力（インバータ出力）を制御する手法が一般的に用いられている。
【０００７】
以下、従来の誘導加熱装置を構成するインバータ制御装置について説明する。図７は、ＰＷＭ出力機能（タイマ出力機能）を有する半導体装置を用いた従来のインバータ制御装置（誘導加熱装置）の構成図である。図７に示すように、該インバータ制御装置は、インバータ制御回路１４０とＰＷＭ出力機能を有する半導体装置１００からなる。
【０００８】
図７において、半導体装置１００は、タイマ部１０１とクロック生成回路１１０を内蔵する。クロック生成回路１１０は、半導体装置１００外部の高速発振回路１２０または低速発振回路１３０から入力される原発振クロックを受けてタイマクロック１１８を生成し、タイマ部１０１へ出力する。タイマ部１０１はこのタイマクロック１１８を受けてＰＷＭ信号１５１を生成し、半導体装置１００外部のインバータ制御回路１４０へ出力する。
【０００９】
インバータ制御回路１４０が内蔵するインバータ駆動部１４１は、このＰＷＭ信号１５１を受けてインバータ駆動部１４１内蔵のスイッチング素子を駆動し、加熱コイル上に置かれた鍋などの加熱対象物を加熱する。すなわち、このインバータ駆動部１４１が所謂インバータに当たり、誘導加熱装置では一般的に共振型インバータが用いられる。
【００１０】
クロック生成回路１１０内蔵の第１の分周回路１１１（以下、単に分周回路１１１と称す。）は高速発振回路１２０より入力される原発振クロックである高速クロックを分周し、第２の分周回路１１３（以下、単に分周回路１１３と称す。）は低速発振回路１３０より入力される原発振クロックである低速クロックを分周する。
【００１１】
第１のマルチプレクサ１１４（以下、単にマルチプレクサ１１４と称す。）は、高速発振回路１２０より入力される高速クロックと、分周回路１１１により分周された第１の分周クロックと、分周回路１１３により分周された第２の分周クロックのうちの一つを設定手段１１６の設定により選択する。この選択されたクロックは、半導体装置１００のシステムクロック１１７となる。
【００１２】
また、第２のマルチプレクサ１１５（以下、単にマルチプレクサ１１５と称す。）は、マルチプレクサ１１４により選択されたクロックと、分周回路１１１により分周された第１の分周クロックのうちのいずれか一方を設定手段１１６の設定により選択する。この選択されたクロックは、タイマ部１０１へ入力するタイマクロック１１８となる。
【００１３】
設定手段１１６は、あらかじめ設定されたクロックをマルチプレクサに選択させるようにしてもよいし、半導体装置１００に組み込まれたソフトウェア処理により逐次切り換えて選択させることも可能である。
【００１４】
続いて、このインバータ制御装置におけるインバータ出力制御について説明する。インバータ制御装置では、上述したようにインバータ出力がＰＷＭ信号の周波数およびデューティで決定されることから、ソフトウェア処理によりこれらを制御することでインバータ出力を制御する。
【００１５】
なお、周波数・デューティの設定値の精度は、半導体装置のＰＷＭ分解能、すなわち半導体装置の動作速度やタイマクロック周波数に依存している。
図７に示すインバータ制御装置では、高速発振回路１２０より入力される高速クロックもしくはそれを分周回路１１１により分周した第１の分周クロックをタイマクロックとして用いて、ＰＷＭ信号１５１の周波数やデューティを制御する。またこのインバータ出力制御時のシステムクロックとしては、高速発振回路１２０より入力される高速クロックを使用する。なお、低速発振回路１３０より入力される低速クロックを分周回路１１３により分周した第２の分周クロックは、例えば、時計のクロックソースとして、もしくは電池駆動の省電力モードを実現する際に使用する。
【００１６】
一般的に、インバータ出力制御は、インバータ制御装置の起動時における急激なインバータ出力の変化を避けるためのソフトスタート処理、目標値に素早く到達するための到達制御処理、目標値の近辺で目標値に細かく追従する安定制御処理からなる。
【００１７】
つまり、到達制御領域では、インバータ出力を大きく変化させることが要求され、また、ソフトスタート領域と安定制御領域では、目標値の近辺であることから、インバータ出力を細かく制御することが必要となり、より精細に制御することが要求されている。
【００１８】
従来より、インバータ出力制御の精度を上げるために、ＰＷＭ信号を生成する半導体装置をより高速な動作速度のものに変更する手法、発振子としてより高速なものを採用する手法、ＰＷＭ信号の周波数制御・デューティ制御を組み合わせて制御する手法などが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【００１９】
しかしながら、より高速な動作に対応可能な、より多ビット処理系の半導体装置を採用した場合、ＩＨ調理器などの誘導加熱装置にはオーバースペックなものであるため、コストの増加を招くという問題がある。
【００２０】
また、より高速に駆動する発振子を採用することは、半導体装置の動作クロックに限界があることや、必要以上の高速動作はノイズの影響を受けやすくなることから採用が難しく、さらに発振子自体が高価になるなどの問題があった。
【００２１】
また、例えば、ＩＨ調理器などの誘導加熱装置で一般的に適用される共振型インバータにおいて、ＰＷＭ信号の周波数制御とデューティ制御を組み合わせてインバータ出力を制御する場合には、以下に説明する問題があった。
【００２２】
図８は、ＰＷＭ信号の周波数制御とデューティ制御を組み合わせてインバータ出力制御を行う場合のインバータ出力（電力［Ｗ］）の波形図である。図８において、時刻Ｔ８０１、Ｔ８０２、Ｔ８０３、Ｔ８０４では、ＰＷＭ信号の周波数制御値を１ステップ増加させている。また、各時刻Ｔ８０１、Ｔ８０２、Ｔ８０３、Ｔ８０４の間では、同じ周波数でＰＷＭ信号のデューティ制御値を１ステップ増加させている。
【００２３】
ここで２つの制御を比較すると、デューティで制御する場合には細かな出力制御が可能であるのに対し、周波数で制御する場合には出力の変動が大きくなる特性がある。例えば、時刻Ｔ８０１においては、インバータ出力の正の方向にＷＧ１のギャップが発生している。
【００２４】
一方、全ての出力設定をデューティ制御だけで行う場合、デューティにはその変化幅に限界があるという問題がある。さらに、共振型インバータの場合には、図９に示すように、共振点を外すようなデューティとなったときにスイッチング素子が不安定な動作パターンに陥り、デューティを増やしてもインバータ出力が低下し、スイッチング素子が壊れるという問題がある。
【００２５】
そのため、インバータ出力を少しでも滑らかに変化させるために、図８に示すように周波数制御とデューティ制御を交互に繰り返す手法が従来より取られている。この場合、同一周波数に対してデューティの有効範囲を設定し、デューティの増減に対してインバータ出力がリニアな特性となることをインバータ制御回路で保証する必要がある。
【００２６】
すなわち、デューティにはその変化幅に制限があるため、インバータ出力を大きくしていくには、デューティを有効範囲内で増加させていき、最大値となったとき、デューティを最小値にするとともに周波数制御値を１ステップ増加させる処理を行う必要がある。また、同様に、インバータ出力を小さくしていくには、デューティを有効範囲内で減少させていき、最小値となったとき、デューティを最大値にするとともに周波数制御値を１ステップ減少させる処理を行う必要がある。そして、このような処理をしたときに、インバータ出力がリニアな特性となることをインバータ制御回路で保証する必要がある。
【００２７】
これは、例えば図１０に示すように、インバータ出力を大きくしていくときに、デューティを最大値にしたときのインバータ出力値と、デューティを最小値にするとともに周波数制御値を１ステップ増加させたときのインバータ出力値の大小関係が逆転（インバータ出力の負の方向にギャップＷＧ２が発生）し、フィードバック制御系でデッドループに陥ることを避けるために必要な条件である。
【００２８】
このように、ＰＷＭ信号の周波数制御とデューティ制御を組み合わせて行う従来のインバータ出力制御では、ソフト設計が複雑化し、さらにインバータ制御回路の設計の面でも精度の高い調整が必要となる。
【特許文献１】特公平７−７７５１９号公報
【特許文献２】実公平７−４９８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、上記問題点に鑑み、ソフトスタート処理、到達制御処理、安定制御処理からなるソフトウェア処理において、インバータ出力と出力目標などの所定値との比較結果やタイマ一致もしくはタイマオーバーフロー、キー入力、割り込み入力、温度入力、圧力入力などの各種要因により処理が切り換わるときに、その要因に応じてＰＷＭ信号を生成するためのタイマクロックを変更することにより、複雑なソフト設計を要することなく、またインバータ制御回路設計での精度の高い調整を要することなく、精細な制御が要求される領域で高精度にインバータ出力を制御できるインバータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の請求項１記載のインバータ制御方法は、ＰＷＭ信号によりインバータを制御するインバータ制御方法において、第１のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第１のステップと、第１の要因に応じて、前記第１のクロックを前記第１のクロックとは周波数が異なる第２のクロックに切り換え、前記第２のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第２のステップと、第２の要因に応じて、前記第２のクロックを前記第２のクロックとは周波数が異なる第３のクロックに切り換え、前記第３のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第３のステップとを備えたことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項２記載のインバータ制御方法は、請求項１記載のインバータ制御方法であって、前記第２のクロックの周波数が前記第１のクロックの周波数よりも低く、前記第３のクロックの周波数が前記第２のクロックの周波数よりも高いことを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項３記載のインバータ制御方法は、請求項２記載のインバータ制御方法であって、前記第３のクロックと前記第１のクロックの周波数が等しいことを特徴とする。
本発明の請求項４記載のインバータ制御方法は、請求項３記載のインバータ制御方法であって、前記第１のステップおよび前記第３のステップが微調モードによるインバータ出力制御であり、前記第２のステップが通常モードによるインバータ出力制御であることを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項５記載のインバータ制御方法は、請求項４記載のインバータ制御方法であって、第３の要因に応じて、前記第３のクロックを前記第２のクロックに切り換え、前記第２のクロックにより生成したＰＷＭ信号を用いてインバータ出力制御を行う第４のステップをさらに備えたことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項６記載のインバータ制御方法は、請求項４記載のインバータ制御方法であって、前記第１の要因と前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果、またはタイマ一致もしくはタイマオーバーフローであることを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項７記載のインバータ制御方法は、請求項４記載のインバータ制御方法であって、前記第１の要因はキー入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項８記載のインバータ制御方法は、請求項５記載のインバータ制御方法であって、前記第１の要因と前記第３の要因は割り込み入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の請求項９記載のインバータ制御方法は、請求項８記載のインバータ制御方法であって、前記第３の要因を割り込み入力に替えてタイマ一致もしくはタイマオーバーフローとすることを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項１０記載のインバータ制御方法は、請求項５記載のインバータ制御方法であって、前記第１の要因と前記第３の要因は温度入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項１１記載のインバータ制御方法は、請求項５記載のインバータ制御方法であって、前記第１の要因と前記第３の要因は圧力入力であり、前記第２の要因はインバータ出力と所定値との比較結果であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、各種要因に応じて周波数の異なるクロックによりＰＷＭ信号を生成するので、複雑なソフト設計を要することなく、またインバータ制御回路設計での精度の高い調整を要することなく、精細な制御が要求される領域で高精度にインバータ出力を制御することができる。
【００４１】
また、ソフトの面でもハードの面でも必要最低限の機能を追加するだけでよいので、コストの増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を交えて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１におけるＰＷＭ出力機能（タイマ出力機能）を有する半導体装置を用いたインバータ制御装置（誘導加熱装置）の構成図である。但し、図７に基づいて説明した部材に対応する部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図７に示すインバータ制御装置と異なるのは、マルチプレクサ１１５の入力に、高速発振回路１２０より入力される高速クロックを逓倍回路１１２により逓倍した逓倍クロックが追加されている点である。したがって、タイマクロック１１８として、高速クロックよりも周波数が高いクロックがタイマ部１０１へ供給される場合がある。
【００４４】
また、半導体装置１００は、ＡＤ入力ポート１０２と、割り込み入力ポート１０３と、キー入力ポート１０４と、センサ入力ポート１０５を具備する。そして、第３のマルチプレクサ１０６（以下、単にマルチプレクサ１０６と称す。）は、アプリケーションや製品種別などに応じて、これらの入力ポートより入力される信号を随意に選択して設定手段１１６へ出力する。
【００４５】
また、設定手段１１６は、マルチプレクサ１０６により選択された信号の他にタイマ部１０１の出力を受けてマルチプレクサ１１４、１１５を制御する。なお、インバータ出力制御時には、図７に示すインバータ制御装置と同様に、システムクロック１１７として高速発振回路１２０より入力される高速クロックを使用する。
【００４６】
続いて、このインバータ制御装置におけるインバータ出力制御について説明する。なお、半導体装置１００の動作は、半導体装置１００内部の図示しない制御部がソフトウェア処理により制御している。
【００４７】
図２は、通常の加熱動作時におけるインバータ出力（過熱コイルへ供給する電力［Ｗ］）の波形を示す図である。図２に示すように、本実施の形態１におけるインバータ出力制御においても、一般的に用いられるソフトスタート処理、到達制御処理、安定制御処理からなる制御方法が適用される。
【００４８】
図２において、要因１は通常の加熱動作時においてソフトスタート処理から到達制御処理へ切り換える判断要因であり、要因２は通常の加熱動作時において到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、タイマクロックは、各領域におけるＰＷＭ信号１５１のベースとなるタイマクロック１１８の波形を示している。
【００４９】
まず、装置本体に具備されたキーの操作により停止状態から加熱動作状態へ遷移するときには、インバータ制御回路１４０から半導体装置１００のキー入力ポート１０４へ「加熱動作開始を表す信号」が入力される。この信号が入力されると、半導体装置１００内部の図示しない制御部は、マルチプレクサ１０６にこの信号を選択させる。設定手段１１６は、この信号を受けるとタイマクロック１１８として逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第１のクロック）が選択されるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これにより、加熱動作開始時において、タイマクロックの周波数が高くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数・デューティの微調整が可能となる。
【００５０】
また、制御部は、「加熱動作開始を表す信号」が入力されると微調モードとなり、ソフトスタート処理を開始する（第１のステップ）。ここで微調モードとは、ＰＷＭ信号の周波数・デューティを詳細に設定してインバータ出力を大きく変化させないモードを指している。
【００５１】
なお、キー操作に限らず、例えばタイマによる加熱動作開始時においても同様である。この場合は、インバータ制御回路１４０から半導体装置１００の割り込み入力ポート１０３へ「加熱動作開始を表す信号」が入力される。
【００５２】
通常の加熱動作時におけるソフトスタート領域を一定時間で管理する場合、制御部はソフトスタート処理を開始すると同時にタイマ部１０１に内蔵される時間管理用タイマをスタートさせ、タイマ値と設定値との一致（タイマ一致）もしくはタイマオーバーフローをもって要因１とする。なお、時間管理用タイマはタイマ部１０１に内蔵するだけではなく、別異に設けるようにしてもよい。
【００５３】
また、インバータ駆動部（インバータ）１４１内蔵の過熱コイルに供給される電力の値（電流値と電圧値の積）で管理する場合には、インバータ出力値と所定値との比較結果をもって要因１とする。すなわち、制御部は、電流・電圧値などのセンサ出力をＡＤ入力ポート１０２で取り込み、所定値と一致したこと、もしくは所定値を越えたことをもって要因１とする。なお、目標となる所定値との差分を算出し、この差分値がある所定値以下となったこともしくはある所定値を下回ったことをもって要因１としてもよい。また、これと同様にして、過熱コイルの温度の値で管理することも可能である。
【００５４】
制御部は要因１を判断すると、この要因１が設定手段１１６へ入力されるようにする。要因１を受けた設定手段１１６は、タイマクロック１１８が、例えば逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第１のクロック）から分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これによりタイマクロックの周波数が低くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数制御値・デューティ制御値の１ステップを大きくしてインバータ出力を大きく変化させることが可能となる。また、制御部は、要因１を判断すると通常モードとなり、到達制御処理を開始する（第２のステップ）。
【００５５】
通常の加熱動作時における到達制御領域を一定時間で管理する場合、制御部は到達制御処理を開始すると同時にタイマ部１０１に内蔵される時間管理用タイマをスタートさせ、タイマ値と設定値との一致（タイマ一致）もしくはタイマオーバーフローをもって要因２とする。また、インバータ駆動部１４１内蔵の過熱コイルに供給される電力の値などで管理する場合は、上述した手法と同様にセンサ出力をＡＤ入力ポートで取り込んで要因２を判断する。
【００５６】
制御部は要因２を判断すると、この要因２が設定手段１１６へ入力されるようにする。要因２を受けた設定手段１１６は、タイマクロック１１８が、例えば分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）から逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第３のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これにより、タイマクロックの周波数が高くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数・デューティの微調整が可能となる。また、制御部は、要因２を判断すると微調モードとなり、安定制御処理を開始する（第３のステップ）。
【００５７】
以上のように、本実施の形態１によれば、高価な発振子を用いたり、オーバースペックな半導体装置を用いることなく精度の要求される領域では高精度にインバータの出力制御を行い、不要な領域では通常の出力制御を行うことが可能となる。
【００５８】
（実施の形態２）
続いて、本実施の形態２におけるインバータの出力制御について、図１、３を用いて説明する。インバータ制御装置を誘導加熱装置に用いた場合、一般的に、インバータ駆動部（インバータ）内蔵の加熱コイルにおいて過電圧を検知した時などの緊急処理用として、異常を検知したことを半導体装置へ通知する機能をインバータ制御回路に付加し、半導体装置側にて監視する手法が用いられる。図３は、異常検知時におけるインバータ出力の波形を示す図である。
【００５９】
図３において、要因１は異常検知時において安定制御処理から到達制御処理へ切り換える判断要因であり、割り込み入力ポート１０３へ入力される異常検知信号などが相当する。また、要因２は異常検知時において到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、要因３は復帰処理時において安定制御処理から到達制御処理へ切り換える判断要因であり、要因４は復帰処理時において到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、タイマクロックは、各領域におけるＰＷＭ信号１５１のベースとなるタイマクロック１１８の波形を示している。
【００６０】
まず、インバータ制御回路１４０は、加熱コイルにおいて過電圧や過電流、異常温度を検知すると、異常検知信号を半導体装置１００の割り込み入力ポート１０３へ出力する。半導体装置１００内蔵の図示しない制御部は、安定制御処理（第１のステップ）を行っている間割り込み入力ポート１０３を常に監視しており、緊急処理用の異常検知信号（割り込み入力）が入力されたこと、または異常検知信号（割り込み入力）の信号レベルが所定値と一致もしくは所定値を越えたことをもって要因１とし、インバータ出力を素早く所定の目標値へ下げるか、もしくはインバータ出力を停止する処理を行う。
【００６１】
出力目標２へ下げる場合、制御部は要因１が設定手段１１６へ入力されるようにマルチプレクサ１０６を制御するとともに、通常モードとなり到達制御処理を開始する（第２のステップ）。また、設定手段１１６は要因１を受けると、タイマクロック１１８が、例えば逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第１のクロック）から分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これによりタイマクロックの周波数が低くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数制御値・デューティ制御値の１ステップを大きくしてインバータ出力を大きく変化させることが可能となるので、精度の高さよりも即応性が求められる緊急処理に対応できる。
【００６２】
次に制御部は、前述した実施の形態１と同様の手法で、異常検知時における到達制御領域をインバータ駆動部１４１内蔵の過熱コイルに供給される電力の値で管理する。すなわち制御部は、電流・電圧値などのセンサ出力をＡＤ入力ポート１０２で取り込み、出力目標２と一致したこと、もしくは出力目標２を下回ったことをもって要因２とする。なお、目標となる所定値との差分を算出し、この差分値がある所定値以下となったこともしくはある所定値を下回ったことをもって要因２としてもよい。
【００６３】
制御部は要因２を判断すると微調モードとなり、安定制御処理を開始するとともに、この要因２が設定手段１１６へ入力されるようにする（第３のステップ）。要因２を受けた設定手段１１６は、タイマクロック１１８が、例えば分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）から逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第３のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これにより、タイマクロックの周波数が高くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数・デューティの微調整が可能となる。
【００６４】
次に、この安定制御領域を一定時間で管理する場合、安定制御処理を開始すると同時にタイマ部１０１に内蔵される緊急管理用タイマをスタートさせ、タイマ値と設定値との一致（タイマ一致）もしくはタイマオーバーフローをもって要因３とする。また、割り込み入力ポート１０３へ入力される異常検知信号（割り込み入力）の信号レベルが通常動作レベルに戻ったことをもって要因３としてもよい。なお、緊急管理用タイマはタイマ部１０１に内蔵するだけではなく、別異に設けるようにしてもよい。
【００６５】
インバータ出力を停止する場合には、異常検知信号が入力されるなどしたときに即座にＰＷＭ出力を停止させればよい。そして、ＰＷＭ出力を停止すると同時に緊急管理用タイマをスタートさせ、タイマ値と設定値との一致（タイマ一致）もしくはオーバーフローをもって要因３とする。
【００６６】
次に、制御部は要因３を判断すると通常モードとなり、到達制御処理を開始する（第４のステップ）。これ以降の到達制御処理と安定制御処理は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。なお、本実施の形態２における要因４は、実施の形態１における要因２と同じ判断要因である。
【００６７】
以上のように、本実施の形態２によれば、高価な発振子を用いたり、オーバースペックな半導体装置を用いることなく精度の要求される領域では高精度にインバータの出力制御を行い、不要な領域では通常の出力制御を行うことが可能となる。
【００６８】
（実施の形態３）
続いて、本実施の形態３におけるインバータの出力制御について説明する。インバータ制御装置をＩＨ調理器（誘導加熱装置）に用いた場合、一般的に、鍋などの加熱対象物の温度をサーミスタなどを用いて電圧値に変換し、半導体装置側で監視することで温度制御を行う手法が用いられる。以下、この温度制御時におけるインバータ出力制御について、実施の形態２と同様に図１、３を用いて説明する。
【００６９】
本実施の形態３における要因１は、温度制御時において安定制御処理（第１のステップ）から到達制御処理（第２のステップ）へ切り換える判断要因であり、ＡＤ入力ポート１０２へ入力されるサーミスタの変換値（温度入力）から判断する。また、要因２は温度制御時において到達制御処理（第２のステップ）から安定制御処理（第３のステップ）へ切り換える判断要因である。また、要因３は復帰処理時において安定制御処理（第３のステップ）から到達制御処理（第４のステップ）へ切り換える判断要因であり、ＡＤ入力ポート１０２へ入力されるサーミスタの変換値（温度入力）から判断する。また、要因４は復帰処理時において到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、タイマクロックは、各領域におけるＰＷＭ信号１５１のベースとなるタイマクロック１１８の波形を示している。
【００７０】
温度制御時には、半導体装置１００内蔵の図示しない制御部はサーミスタの変換値（温度入力）をＡＤ入力ポート１０２から取り込み、異常値になったこと、もしくは異常値を越えたことをもって要因１とする。なお、異常値との差分を算出し、この差分値がある所定値以下となったこともしくはある所定値を下回ったことをもって要因１としてもよい。
【００７１】
次に、制御部は、実施の形態２と同様に要因２を判断する。そして、制御部は、安定制御領域においてサーミスタの変換値（温度入力）をＡＤ入力ポート１０２から取り込み、正常値になったことをもって要因３とする。これ以降の到達制御処理と安定制御処理は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態３によれば、高価な発振子を用いたり、オーバースペックな半導体装置を用いることなく精度の要求される領域では高精度にインバータの出力制御を行い、不要な領域では通常の出力制御を行うことが可能となる。
【００７３】
（実施の形態４）
続いて、本実施の形態４におけるインバータの出力制御について説明する。インバータ制御装置をＩＨ調理器（誘導加熱装置）に用いた場合、加熱対象である鍋を手持ちで調理することを想定し、圧力センサを用いて監視することでインバータ出力制御を行う手法が考えられる。以下、圧力センサとして接点センサを用いたインバータ出力制御について、実施の形態２、３と同様に図１、３を用いて説明する。
【００７４】
本実施の形態４における要因１は安定制御処理（第１のステップ）から到達制御処理（第２のステップ）へ切り換える判断要因であり、センサ入力ポート１０５へ入力される接点センサの出力（圧力入力）から判断する。要因２は到達制御処理（第２のステップ）から安定制御処理（第３のステップ）へ切り換える判断要因である。また、要因３は復帰処理時において安定制御処理（第３のステップ）から到達制御処理（第４のステップ）へ切り換える判断要因であり、センサ入力ポート１０５へ入力される接点センサの出力（圧力入力）から判断する。要因４は復帰処理時において到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、タイマクロックは、各領域におけるＰＷＭ信号１５１のベースとなるタイマクロック１１８の波形を示している。
【００７５】
半導体装置１００内蔵の図示しない制御部は、安定制御処理を行っている間センサ入力ポート１０５を監視している。ここでは、鍋が載せられているときセンサ出力レベルがＨｉｇｈレベルとなり、持ち上げられているときＬｏｗレベルとなるものとして説明する。
【００７６】
制御部は、センサ出力レベルがＬｏｗレベルとなったことをもって要因１を判断する。次に、制御部は、実施の形態２と同様に要因２を判断し、センサ出力レベルがＨｉｇｈレベルとなったことをもって要因３を判断する。これ以降の到達制御処理と安定制御処理は、実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
なお、要因２を判断する前にセンサ出力レベルがＨｉｇｈレベルとなった場合であっても、これをもって要因３を判断する。
また、接点センサに替えて、圧力センサとして圧力を電圧値に変換するセンサを用いる場合には、そのセンサ出力（圧力入力）をセンサ入力ポート１０５から取り込み、センサ出力レベルが所定値を下回ったことをもって要因１とし、所定値を越えたことをもって要因２とすればよい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態４によれば、高価な発振子を用いたり、オーバースペックな半導体装置を用いることなく精度の要求される領域では高精度にインバータの出力制御を行い、不要な領域では通常の出力制御を行うことが可能となる。
【００７９】
（実施の形態５）
続いて、本実施の形態５におけるインバータの出力制御について、図１、４を用いて説明する。インバータ制御装置を誘導加熱装置に用いた場合、一般的に、ガスで加熱した場合の火力に相当するインバータ出力値を数段階で設定しておき、キー操作によって任意の設定値へ切り換える手法が用いられる。図４は、キー操作によってインバータ出力を制御した場合のインバータ出力波形の一例を示す図である。
【００８０】
ここでは、図４に示すように、インバータ出力値が出力目標１〜４の４段階に設定されているものとして説明する。図４において、要因１、１Ａは安定制御処理から到達制御処理へ切り換える判断要因であり、キー入力ポート１０４へ入力されるキー入力から判断する。また、要因２、２Ａは到達制御処理から安定制御処理へ切り換える判断要因である。また、タイマクロックは、各領域におけるＰＷＭ信号１５１のベースとなるタイマクロック１１８の波形を示している。
【００８１】
例えば、出力目標１で安定制御処理（第１のステップ）が行われている場合に、キー操作によってインバータ出力値として出力目標２が選択されると、キー入力ポート１０４へこの設定値が入力される。半導体装置１００内部の図示しない制御部は、キー入力ポート１０４を監視し、キー操作によって現在のインバータ出力値（出力目標１）と異なる設定値（出力目標２）を示す信号（キー入力）が入力されたことをもって要因１とする。制御部は要因１を判断すると通常モードとなり、到達制御処理を開始するとともに、この要因１が設定手段１１６へ入力されるようにマルチプレクサ１０６を制御する（第２のステップ）。また、制御部は図示しない記憶部へこの新たな設定値（出力目標２）を記憶させる。
【００８２】
要因１を受けた設定手段１１６は、タイマクロック１１８が、例えば逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第１のクロック）から分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これによりタイマクロックの周波数が低くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数制御値・デューティ制御値の１ステップを大きくしてインバータ出力を大きく変化させることが可能となる。
【００８３】
次に制御部は、前述した実施の形態１と同様の手法により、この到達制御領域をインバータ駆動部（インバータ）１４１内蔵の過熱コイルに供給される電力の値で管理する。すなわち制御部は、電流・電圧値などのセンサ出力をＡＤ入力ポート１０２で取り込み、出力目標２と一致したこと、もしくは出力目標２を下回ったことをもって要因２とする。なお、目標となる所定値との差分を算出し、この差分値がある所定値以下となったこともしくはある所定値を下回ったことをもって要因２としてもよい。
【００８４】
制御部は要因２を判断すると微調モードとなり、安定制御処理を開始するとともに、この要因２が設定手段１１６へ入力されるようにする（第３のステップ）。要因２を受けた設定手段１１６は、タイマクロック１１８が、例えば分周回路１１１の出力（第１の分周クロック；第２のクロック）から逓倍回路１１２の出力（逓倍クロック；第３のクロック）に切り換わるようにマルチプレクサ１１５を制御する。これにより、タイマクロックの周波数が高くなり、ＰＷＭ信号１５１の周波数・デューティの微調整が可能となる。
【００８５】
なお、要因１Ａ、２Ａでの動作は、要因１、２における動作と同様であるので、その説明を省略する。
以上のように、本実施の形態５によれば、高価な発振子を用いたり、オーバースペックな半導体装置を用いることなく精度の要求される領域では高精度にインバータの出力制御を行い、不要な領域では通常の出力制御を行うことが可能となる。
【００８６】
なお、本実施の形態１〜５の設定手段１１６において、要因が入力されるタイミングで即座にタイマクロック１１８の切り換えを行うのではなく、タイマ部１０１のＰＷＭ出力に同期して切り換える。さらに、タイマ部１０１において、周波数制御値・デューティ制御値の１ステップの大きさを微調モード用もしくは通常モード用に切り換えることも同時に行う。これにより、タイマクロックの切り換え時に、通常モードと微調モードにおける制御値の１ステップの大きさが異なることによる異常なＰＷＭ出力の発生を防ぐことができる。
【００８７】
この切り換えタイミングは、周期管理用タイマとＰＷＭ信号の周期設定との一致もしくはオーバーフロー時であり、通常のタイマ出力可能な半導体装置における周期設定レジスタからの設定値更新タイミングに相当し、周期管理用タイマとＰＷＭ信号の周期設定との一致もしくはオーバーフローを監視するだけで容易に実現可能である。
【００８８】
また、本実施の形態１〜５においては、通常モード時にタイマクロックとして分周回路１１１の出力（第１の分周クロック）を使用したが、高速発振回路１２０より入力される高速クロックを使用するようにしてもよい。
【００８９】
また、本実施の形態１〜５においては、ＩＨ調理器などの誘導加熱装置を例に説明を行ったが、原理を同じくするモータなどに適用されるインバータ制御装置を駆動する半導体装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係るインバータ制御方法は、複雑なソフト設計を要することなく、またインバータ制御回路設計での精度の高い調整を要することなく、精細な制御が要求される領域で高精度にインバータ出力を制御することができ、ＩＨ調理器や炊飯器、モータなどのインバータ機器に適用されるインバータ制御装置を駆動する半導体装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態１〜５におけるＰＷＭ出力機能を有する半導体装置を用いたインバータ制御装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるインバータ出力の波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態２〜４におけるインバータ出力の波形を示す図
【図４】本発明の実施の形態５におけるインバータ出力の波形を示す図
【図５】誘導加熱装置の一構成例を示す図
【図６】ＰＷＭ信号の波形を示す図
【図７】従来のＰＷＭ出力機能を有する半導体装置を用いたインバータ制御装置の構成図
【図８】ＰＷＭ信号の周波数制御とデューティ制御を組み合わせてインバータ出力制御を行う場合のインバータ出力の波形を示す図
【図９】デューティ制御のみでインバータ出力制御を行う場合のインバータ出力の波形を示す図
【図１０】ＰＷＭ信号の周波数制御とデューティ制御を組み合わせてインバータ出力制御を行う場合のインバータ出力の波形を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１００  半導体装置
１０１  タイマ部
１０２  ＡＤ入力ポート
１０３  割り込み入力ポート
１０４  キー入力ポート
１０５  センサ入力ポート
１０６  第３のマルチプレクサ
１１０  クロック生成回路
１１１  第１の分周回路
１１２  逓倍回路
１１３  第２の分周回路
１１４  第１のマルチプレクサ
１１５  第２のマルチプレクサ
１１６  設定手段
１１７  システムクロック
１１８  タイマクロック
１２０  高速発振回路
１３０  低速発振回路
１４０  インバータ制御回路
１４１  インバータ駆動部（インバータ）
１５１  ＰＷＭ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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