本發(fā)明涉及微波加熱技術領域,具體而言,涉及一種半導體微波加熱設備的功率控制方法、一種半導體微波加熱設備的功率控制裝置和一種半導體微波加熱設備。
背景技術:
目前,現(xiàn)有的微波爐大部分都是采用磁控管來產生微波信號,進而基于磁控管產生的微波信號來進行微波加熱?,F(xiàn)有的微波爐在使用過程中,在啟動瞬間會產生較大的電流,進而會導致功率過沖,降低了系統(tǒng)的可靠性,有礙于用戶使用體驗的提升。
因此,如何能夠保證微波爐在啟動過程中不出現(xiàn)功率過沖的問題,提高系統(tǒng)的可靠性成為亟待解決的技術問題。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
為此,本發(fā)明的一個目的在于提出了一種新的半導體微波加熱設備的功率控制方法,可以避免半導體微波加熱設備從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。
本發(fā)明的另一個目的在于對應提出了一種半導體微波加熱設備的功率控制裝置和具有該功率控制裝置的半導體微波加熱設備。
為實現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例,提出了一種半導體微波加熱設備的功率控制方法,其中,所述半導體微波加熱設備的微波源包括信號源模塊,以及與所述信號源模塊相連接的信號處理模塊,所述信號處理模塊包括串聯(lián)連接的衰減器和功率放大器模塊,所述功率控制方法,包括:在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,控制所述信號源模塊產生微波信號,并控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作;判斷所述半導體微波加熱設備的工作時長是否達到第一預定時長;在判定所述半導體微波加熱設備的工作時長達到所述第一預定時長時,逐步調小所述衰減器的衰減系數(shù),直到所述半導體微波加熱設備的輸出功率達到目標輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制方法,在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,通過控制衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作,使得在半導體微波加熱設備啟動的初始階段能夠以較小的功率啟動,進而能夠避免系統(tǒng)從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。通過在半導體微波加熱設備的工作時長達到第一預定時長時,逐步調小衰減器的衰減系數(shù),使得在半導體微波加熱設備的輸出功率穩(wěn)定后,能夠逐步將半導體微波加熱設備的輸出功率調節(jié)至目標輸出功率進行加熱。
其中,在調節(jié)衰減器的衰減系數(shù)時,功率放大器模塊的放大倍數(shù)可以固定,也可以與衰減器的衰減系數(shù)同時進行調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的半導體微波加熱設備的功率控制方法,還可以具有以下技術特征:
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,控制所述信號源模塊產生微波信號的步驟,具體包括:控制所述信號源模塊產生功率低于預定功率值的微波信號。
在該實施例中,通過控制信號源模塊產生較低功率(即功率低于預定功率值)的微波信號,同樣可以避免在啟動的初始階段以較大的功率啟動而導致電流過大、功率過沖的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述的半導體微波加熱設備的功率控制方法還包括:在接收到停止工作的指令時,調大所述衰減器的衰減系數(shù);在調大所述衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制所述信號源模塊停止工作,并控制所述信號處理模塊停止工作。
在該實施例中,通過在接收到停止工作的指令時,調大衰減器的衰減系數(shù),并在調大衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制信號源模塊和信號處理模塊停止工作,使得能夠在逐步降低半導體微波加熱設備的輸出功率之后再關閉微波源,避免了在高電壓、大電流時進行關斷而出現(xiàn)硬開關,造成電子器件損壞的問題,同樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。
進一步地,所述第二預定時長為調大所述衰減器的衰減系數(shù)之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
進一步地,所述第一預定時長為控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述的半導體微波加熱設備的功率控制方法,還包括:在所述半導體微波加熱設備的工作過程中,調節(jié)所述信號源模塊產生的微波信號的功率和/或所述衰減器的衰減系數(shù)和/或所述功率放大器模塊的放大倍數(shù),以控制所述半導體微波加熱設備的輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的實施例,還提出了一種半導體微波加熱設備的功率控制裝置,所述半導體微波加熱設備的微波源包括信號源模塊,以及與所述信號源模塊相連接的信號處理模塊,所述信號處理模塊包括串聯(lián)連接的衰減器和功率放大器模塊,所述功率控制裝置,包括:控制單元,用于在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,控制所述信號源模塊產生微波信號,并控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作;判斷單元,用于判斷所述半導體微波加熱設備的工作時長是否達到第一預定時長;調節(jié)單元,用于在所述判斷單元判定所述半導體微波加熱設備的工作時長達到所述第一預定時長時,逐步調小所述衰減器的衰減系數(shù),直到所述半導體微波加熱設備的輸出功率達到目標輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制裝置,在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,通過控制衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作,使得在半導體微波加熱設備啟動的初始階段能夠以較小的功率啟動,進而能夠避免系統(tǒng)從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。通過在半導體微波加熱設備的工作時長達到第一預定時長時,逐步調小衰減器的衰減系數(shù),使得在半導體微波加熱設備的輸出功率穩(wěn)定后,能夠逐步將半導體微波加熱設備的輸出功率調節(jié)至目標輸出功率進行加熱。
其中,在調節(jié)衰減器的衰減系數(shù)時,功率放大器模塊的放大倍數(shù)可以固定,也可以與衰減器的衰減系數(shù)同時進行調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的半導體微波加熱設備的功率控制裝置,還可以具有以下技術特征:
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述控制單元具體用于:控制所述信號源模塊產生功率低于預定功率值的微波信號。
在該實施例中,通過控制信號源模塊產生較低功率(即功率低于預定功率值)的微波信號,同樣可以避免在啟動的初始階段以較大的功率啟動而導致電流過大、功率過沖的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述調節(jié)單元還用于,在接收到停止工作的指令時,調大所述衰減器的衰減系數(shù);所述控制單元還用于,在調大所述衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制所述信號源模塊停止工作,并控制所述信號處理模塊停止工作。
在該實施例中,通過在接收到停止工作的指令時,調大衰減器的衰減系數(shù),并在調大衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制信號源模塊和信號處理模塊停止工作,使得能夠在逐步降低半導體微波加熱設備的輸出功率之后再關閉微波源,避免了在高電壓、大電流時進行關斷而出現(xiàn)硬開關,造成電子器件損壞的問題,同樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。
進一步地,所述第二預定時長為調大所述衰減器的衰減系數(shù)之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
進一步地,所述第一預定時長為控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述調節(jié)單元還用于:在所述半導體微波加熱設備的工作過程中,調節(jié)所述信號源模塊產生的微波信號的功率和/或所述衰減器的衰減系數(shù)和/或所述功率放大器模塊的放大倍數(shù),以控制所述半導體微波加熱設備的輸出功率。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的實施例,還提出了一種半導體微波加熱設備,包括:如上述實施例中任一項所述的半導體微波加熱設備的功率控制裝置。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本發(fā)明的實踐了解到。
附圖說明
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制方法的流程示意圖;
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制裝置的示意框圖;
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的示意框圖;
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的半導體微波加熱設備的系統(tǒng)框圖;
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的半導體微波加熱設備的系統(tǒng)框圖;
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的啟動過程示意圖;
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的關閉過程示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點,下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是,本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施,因此,本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制方法的流程示意圖。
其中,所述的半導體微波加熱設備的微波源包括信號源模塊,以及與所述信號源模塊相連接的信號處理模塊,所述信號處理模塊包括串聯(lián)連接的衰減器和功率放大器模塊。如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制方法,包括以下步驟:
步驟S10,在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,控制所述信號源模塊產生微波信號,并控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作。
步驟S12,判斷所述半導體微波加熱設備的工作時長是否達到第一預定時長。
其中,所述第一預定時長為控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
步驟S14,在判定所述半導體微波加熱設備的工作時長達到所述第一預定時長時,逐步調小所述衰減器的衰減系數(shù),直到所述半導體微波加熱設備的輸出功率達到目標輸出功率。
具體來說,在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,通過控制衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作,使得在半導體微波加熱設備啟動的初始階段能夠以較小的功率啟動,進而能夠避免系統(tǒng)從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。通過在半導體微波加熱設備的工作時長達到第一預定時長時,逐步調小衰減器的衰減系數(shù),使得在半導體微波加熱設備的輸出功率穩(wěn)定后,能夠逐步將半導體微波加熱設備的輸出功率調節(jié)至目標輸出功率進行加熱。
其中,在調節(jié)衰減器的衰減系數(shù)時,功率放大器模塊的放大倍數(shù)可以固定,也可以與衰減器的衰減系數(shù)同時進行調節(jié)。
進一步地,步驟S10中控制所述信號源模塊產生微波信號的步驟,具體包括:控制所述信號源模塊產生功率低于預定功率值的微波信號。
在該實施例中,通過控制信號源模塊產生較低功率(即功率低于預定功率值)的微波信號,同樣可以避免在啟動的初始階段以較大的功率啟動而導致電流過大、功率過沖的問題。
進一步地,所述的半導體微波加熱設備的功率控制方法還包括:在接收到停止工作的指令時,調大所述衰減器的衰減系數(shù);在調大所述衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制所述信號源模塊停止工作,并控制所述信號處理模塊停止工作。
在該實施例中,通過在接收到停止工作的指令時,調大衰減器的衰減系數(shù),并在調大衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制信號源模塊和信號處理模塊停止工作,使得能夠在逐步降低半導體微波加熱設備的輸出功率之后再關閉微波源,避免了在高電壓、大電流時進行關斷而出現(xiàn)硬開關,造成電子器件損壞的問題,同樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。
進一步地,所述第二預定時長為調大所述衰減器的衰減系數(shù)之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
在本發(fā)明的一個實施例中,所述的半導體微波加熱設備的功率控制方法,還包括:在所述半導體微波加熱設備的工作過程中,調節(jié)所述信號源模塊產生的微波信號的功率和/或所述衰減器的衰減系數(shù)和/或所述功率放大器模塊的放大倍數(shù),以控制所述半導體微波加熱設備的輸出功率。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制裝置的示意框圖。
其中,所述的半導體微波加熱設備的微波源包括信號源模塊,以及與所述信號源模塊相連接的信號處理模塊,所述信號處理模塊包括串聯(lián)連接的衰減器和功率放大器模塊。如圖2所示,根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的功率控制裝置200,包括:控制單元202、判斷單元204和調節(jié)單元206。
其中,控制單元202用于在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,控制所述信號源模塊產生微波信號,并控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作;判斷單元204用于判斷所述半導體微波加熱設備的工作時長是否達到第一預定時長;調節(jié)單元206用于在所述判斷單元204判定所述半導體微波加熱設備的工作時長達到所述第一預定時長時,逐步調小所述衰減器的衰減系數(shù),直到所述半導體微波加熱設備的輸出功率達到目標輸出功率。
所述的第一預定時長為控制所述衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
具體來說,在接收到啟動半導體微波加熱設備的指令時,通過控制衰減器以大于預定衰減系數(shù)的狀態(tài)進行工作,使得在半導體微波加熱設備啟動的初始階段能夠以較小的功率啟動,進而能夠避免系統(tǒng)從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。通過在半導體微波加熱設備的工作時長達到第一預定時長時,逐步調小衰減器的衰減系數(shù),使得在半導體微波加熱設備的輸出功率穩(wěn)定后,能夠逐步將半導體微波加熱設備的輸出功率調節(jié)至目標輸出功率進行加熱。
其中,在調節(jié)衰減器的衰減系數(shù)時,功率放大器模塊的放大倍數(shù)可以固定,也可以與衰減器的衰減系數(shù)同時進行調節(jié)。
進一步地,所述控制單元202具體用于:控制所述信號源模塊產生功率低于預定功率值的微波信號。
在該實施例中,通過控制信號源模塊產生較低功率(即功率低于預定功率值)的微波信號,同樣可以避免在啟動的初始階段以較大的功率啟動而導致電流過大、功率過沖的問題。
進一步地,所述調節(jié)單元206還用于,在接收到停止工作的指令時,調大所述衰減器的衰減系數(shù);所述控制單元202還用于,在調大所述衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制所述信號源模塊停止工作,并控制所述信號處理模塊停止工作。
在該實施例中,通過在接收到停止工作的指令時,調大衰減器的衰減系數(shù),并在調大衰減器的衰減系數(shù)的時長達到第二預定時長時,控制信號源模塊和信號處理模塊停止工作,使得能夠在逐步降低半導體微波加熱設備的輸出功率之后再關閉微波源,避免了在高電壓、大電流時進行關斷而出現(xiàn)硬開關,造成電子器件損壞的問題,同樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。
進一步地,所述第二預定時長為調大所述衰減器的衰減系數(shù)之后,所述半導體微波加熱設備的輸出功率趨于穩(wěn)定的時長。
在本發(fā)明的一個實施例中,調節(jié)單元206還用于:在所述半導體微波加熱設備的工作過程中,調節(jié)所述信號源模塊產生的微波信號的功率和/或所述衰減器的衰減系數(shù)和/或所述功率放大器模塊的放大倍數(shù),以控制所述半導體微波加熱設備的輸出功率。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備的示意框圖。
如圖3所示,根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體微波加熱設備300,包括:如圖2中所示的半導體微波加熱設備的功率控制裝置200。其中,半導體微波加熱設備300可以是半導體微波爐。
綜上,本發(fā)明的技術方案主要是提出了一種具有如下功能的半導體微波加熱設備:
1、具有一個或多個微波源,能夠產生2.4GHz至2.5GHz之間的微波信號。
2、每個微波源模塊包括信號源模塊、衰減器和功率放大器模塊。
3、能夠連續(xù)調節(jié)微波源的輸出功率。
4、控制器能夠分析、計算、儲存、調用上述數(shù)據(jù)(輸出功率、頻率、放大倍數(shù)等)。
具體地,半導體微波加熱設備的系統(tǒng)框圖如圖4所示,系統(tǒng)的功率輸出鏈路是:信號源模塊輸出的微波信號經衰減器衰減后,再通過放大倍數(shù)固定的功率放大器將微波信號的功率放大到所需要的功率(一般為200W左右)。
當設定好半導體微波加熱設備的工作參數(shù)(如頻率、輸出功率、時間等)后,啟動微波加熱設備,此時控制器會發(fā)送指令給信號源模塊,使信號源模塊產生一個頻率在2.4GHz~2.5GHz之間的小功率信號,其功率大小在幾百毫瓦級。然后控制器再發(fā)送指令到衰減器,控制衰減器的衰減系數(shù)。在啟動開始時,控制器控制衰減器以一個較大的衰減系數(shù)工作,使系統(tǒng)輸出較小的功率(比如可以輸出10W或20W的功率等,系統(tǒng)從零功率到滿功率突變時,會產生大電流,容易產生電流振蕩、功率過沖等問題)。等到系統(tǒng)輸出小功率一定時間(如幾百毫秒)后,系統(tǒng)的輸出功率趨于穩(wěn)定,然后控制器再慢慢將衰減器的衰減系數(shù)調小,將輸出功率調至所需要的功率值上。在工作過程中,如果需要改變輸出功率,可直接通過調節(jié)衰減器的衰減系數(shù)和/或信號源模塊產生的信號功率來進行功率變換。
在半導體微波加熱設備接收到停止工作的指令時,首先將衰減器的衰減系數(shù)調大,使系統(tǒng)功率降低到一個較小的范圍,當工作一段時間(如幾百毫秒)后輸出功率趨于穩(wěn)定,然后再關斷信號源模塊、衰減器和功率放大器模塊,避免了在高電壓、大電流的情況下進行關斷而產生硬開關,導致電子器件損傷的問題。
此外,如圖5所示,在本發(fā)明的變形實施例中,控制器也可以對功率放大器模塊的放大倍數(shù)進行調節(jié),即控制器既可以調節(jié)衰減器的衰減系數(shù),也可以調節(jié)功率放大器模塊的放大倍數(shù),進而可以使功率調節(jié)的步進更小,實現(xiàn)更加精確的功率控制。
此外,對于圖4和圖5所示的實施例中,衰減器和功率放大器模塊的位置關系也可以調換,即信號源模塊輸出的微波信號先經過功率放大器模塊之后,再通過衰減器。
以下結合圖6和圖7進一步說明半導體微波加熱設備的啟動過程和關閉過程。
具體地,半導體微波加熱設備的啟動過程如圖6所示,包括:
步驟602,設置輸出功率,啟動半導體微波加熱設備。
步驟604,信號源模塊產生指定頻率的小功率信號。
步驟606,衰減器使用較大的衰減系數(shù),以輸出較小的功率。
步驟608,輸出功率穩(wěn)定之后,逐漸調小衰減器的衰減系數(shù),以將輸出功率調至目標功率。
其中,在步驟608中,當輸出功率穩(wěn)定之后,也可以逐步調大信號源模塊產生的微波信號的功率。并且,也可以調大功率放大器的放大倍數(shù)。
半導體微波加熱設備的關閉過程如圖7所示,包括:
步驟702,半導體微波加熱設備在大功率工作時接收到停止工作的指令。
步驟704,調大衰減器的衰減系數(shù),以降低系統(tǒng)的輸出功率。
步驟706,當系統(tǒng)輸出功率穩(wěn)定時,控制信號源模塊、衰減器和功率放大器模塊停止工作。
在上述實施例中,功率放大器模塊既可以是模擬功率放大器模塊,也可以是數(shù)字功率放大器模塊。
其中,在采用模擬功率放大器模塊時,控制器可以通過數(shù)模轉換輸出一個模擬信號(如模擬電壓)來控制模擬功放的放大倍數(shù);在采用數(shù)字功率放大器模塊時,控制器可以通過I2C(Inter-Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface,串行外設接口)等通信方式將所需要的放大倍數(shù)數(shù)據(jù)直接傳送到數(shù)字功率放大器模塊中,使得功率放大器的控制更加精確。
以上結合附圖詳細說明了本發(fā)明的技術方案,本發(fā)明提出了一種新的半導體微波加熱設備的功率控制方案,可以避免半導體微波加熱設備從零功率突變到較大功率而導致電流過大、功率過沖的問題,提高了半導體微波加熱設備在啟動過程中的可靠性。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領域的技術人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。