半导体微波加热设备及其功率控制方法和功率控制装置与流程

本发明涉及微波加热技术领域，具体而言，涉及一种半导体微波加热设备的功率控制方法、一种半导体微波加热设备的功率控制装置和一种半导体微波加热设备。

背景技术：

目前，现有的微波炉大部分都是采用磁控管来产生微波信号，进而基于磁控管产生的微波信号来进行微波加热。现有的微波炉在使用过程中，在启动瞬间会产生较大的电流，进而会导致功率过冲，降低了系统的可靠性，有碍于用户使用体验的提升。

因此，如何能够保证微波炉在启动过程中不出现功率过冲的问题，提高系统的可靠性成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的半导体微波加热设备的功率控制方法，可以避免半导体微波加热设备从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。

本发明的另一个目的在于对应提出了一种半导体微波加热设备的功率控制装置和具有该功率控制装置的半导体微波加热设备。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种半导体微波加热设备的功率控制方法，其中，所述半导体微波加热设备的微波源包括信号源模块，以及与所述信号源模块相连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括串联连接的衰减器和功率放大器模块，所述功率控制方法，包括：在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，控制所述信号源模块产生微波信号，并控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作；判断所述半导体微波加热设备的工作时长是否达到第一预定时长；在判定所述半导体微波加热设备的工作时长达到所述第一预定时长时，逐步调小所述衰减器的衰减系数，直到所述半导体微波加热设备的输出功率达到目标输出功率。

根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制方法，在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，通过控制衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作，使得在半导体微波加热设备启动的初始阶段能够以较小的功率启动，进而能够避免系统从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。通过在半导体微波加热设备的工作时长达到第一预定时长时，逐步调小衰减器的衰减系数，使得在半导体微波加热设备的输出功率稳定后，能够逐步将半导体微波加热设备的输出功率调节至目标输出功率进行加热。

其中，在调节衰减器的衰减系数时，功率放大器模块的放大倍数可以固定，也可以与衰减器的衰减系数同时进行调节。

根据本发明的上述实施例的半导体微波加热设备的功率控制方法，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，控制所述信号源模块产生微波信号的步骤，具体包括：控制所述信号源模块产生功率低于预定功率值的微波信号。

在该实施例中，通过控制信号源模块产生较低功率(即功率低于预定功率值)的微波信号，同样可以避免在启动的初始阶段以较大的功率启动而导致电流过大、功率过冲的问题。

根据本发明的一个实施例，所述的半导体微波加热设备的功率控制方法还包括：在接收到停止工作的指令时，调大所述衰减器的衰减系数；在调大所述衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制所述信号源模块停止工作，并控制所述信号处理模块停止工作。

在该实施例中，通过在接收到停止工作的指令时，调大衰减器的衰减系数，并在调大衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制信号源模块和信号处理模块停止工作，使得能够在逐步降低半导体微波加热设备的输出功率之后再关闭微波源，避免了在高电压、大电流时进行关断而出现硬开关，造成电子器件损坏的问题，同样可以提高系统的可靠性。

进一步地，所述第二预定时长为调大所述衰减器的衰减系数之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

进一步地，所述第一预定时长为控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

根据本发明的一个实施例，所述的半导体微波加热设备的功率控制方法，还包括：在所述半导体微波加热设备的工作过程中，调节所述信号源模块产生的微波信号的功率和/或所述衰减器的衰减系数和/或所述功率放大器模块的放大倍数，以控制所述半导体微波加热设备的输出功率。

根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种半导体微波加热设备的功率控制装置，所述半导体微波加热设备的微波源包括信号源模块，以及与所述信号源模块相连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括串联连接的衰减器和功率放大器模块，所述功率控制装置，包括：控制单元，用于在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，控制所述信号源模块产生微波信号，并控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作；判断单元，用于判断所述半导体微波加热设备的工作时长是否达到第一预定时长；调节单元，用于在所述判断单元判定所述半导体微波加热设备的工作时长达到所述第一预定时长时，逐步调小所述衰减器的衰减系数，直到所述半导体微波加热设备的输出功率达到目标输出功率。

根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制装置，在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，通过控制衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作，使得在半导体微波加热设备启动的初始阶段能够以较小的功率启动，进而能够避免系统从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。通过在半导体微波加热设备的工作时长达到第一预定时长时，逐步调小衰减器的衰减系数，使得在半导体微波加热设备的输出功率稳定后，能够逐步将半导体微波加热设备的输出功率调节至目标输出功率进行加热。

其中，在调节衰减器的衰减系数时，功率放大器模块的放大倍数可以固定，也可以与衰减器的衰减系数同时进行调节。

根据本发明的上述实施例的半导体微波加热设备的功率控制装置，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制单元具体用于：控制所述信号源模块产生功率低于预定功率值的微波信号。

在该实施例中，通过控制信号源模块产生较低功率(即功率低于预定功率值)的微波信号，同样可以避免在启动的初始阶段以较大的功率启动而导致电流过大、功率过冲的问题。

根据本发明的一个实施例，所述调节单元还用于，在接收到停止工作的指令时，调大所述衰减器的衰减系数；所述控制单元还用于，在调大所述衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制所述信号源模块停止工作，并控制所述信号处理模块停止工作。

在该实施例中，通过在接收到停止工作的指令时，调大衰减器的衰减系数，并在调大衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制信号源模块和信号处理模块停止工作，使得能够在逐步降低半导体微波加热设备的输出功率之后再关闭微波源，避免了在高电压、大电流时进行关断而出现硬开关，造成电子器件损坏的问题，同样可以提高系统的可靠性。

进一步地，所述第二预定时长为调大所述衰减器的衰减系数之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

进一步地，所述第一预定时长为控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

根据本发明的一个实施例，所述调节单元还用于：在所述半导体微波加热设备的工作过程中，调节所述信号源模块产生的微波信号的功率和/或所述衰减器的衰减系数和/或所述功率放大器模块的放大倍数，以控制所述半导体微波加热设备的输出功率。

根据本发明第三方面的实施例，还提出了一种半导体微波加热设备，包括：如上述实施例中任一项所述的半导体微波加热设备的功率控制装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制装置的示意框图；

图3示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的示意框图；

图4示出了根据本发明的第一个实施例的半导体微波加热设备的系统框图；

图5示出了根据本发明的第二个实施例的半导体微波加热设备的系统框图；

图6示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的启动过程示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的关闭过程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制方法的流程示意图。

其中，所述的半导体微波加热设备的微波源包括信号源模块，以及与所述信号源模块相连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括串联连接的衰减器和功率放大器模块。如图1所示，根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制方法，包括以下步骤：

步骤S10，在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，控制所述信号源模块产生微波信号，并控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作。

步骤S12，判断所述半导体微波加热设备的工作时长是否达到第一预定时长。

其中，所述第一预定时长为控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

步骤S14，在判定所述半导体微波加热设备的工作时长达到所述第一预定时长时，逐步调小所述衰减器的衰减系数，直到所述半导体微波加热设备的输出功率达到目标输出功率。

具体来说，在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，通过控制衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作，使得在半导体微波加热设备启动的初始阶段能够以较小的功率启动，进而能够避免系统从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。通过在半导体微波加热设备的工作时长达到第一预定时长时，逐步调小衰减器的衰减系数，使得在半导体微波加热设备的输出功率稳定后，能够逐步将半导体微波加热设备的输出功率调节至目标输出功率进行加热。

其中，在调节衰减器的衰减系数时，功率放大器模块的放大倍数可以固定，也可以与衰减器的衰减系数同时进行调节。

进一步地，步骤S10中控制所述信号源模块产生微波信号的步骤，具体包括：控制所述信号源模块产生功率低于预定功率值的微波信号。

在该实施例中，通过控制信号源模块产生较低功率(即功率低于预定功率值)的微波信号，同样可以避免在启动的初始阶段以较大的功率启动而导致电流过大、功率过冲的问题。

进一步地，所述的半导体微波加热设备的功率控制方法还包括：在接收到停止工作的指令时，调大所述衰减器的衰减系数；在调大所述衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制所述信号源模块停止工作，并控制所述信号处理模块停止工作。

在该实施例中，通过在接收到停止工作的指令时，调大衰减器的衰减系数，并在调大衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制信号源模块和信号处理模块停止工作，使得能够在逐步降低半导体微波加热设备的输出功率之后再关闭微波源，避免了在高电压、大电流时进行关断而出现硬开关，造成电子器件损坏的问题，同样可以提高系统的可靠性。

进一步地，所述第二预定时长为调大所述衰减器的衰减系数之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

在本发明的一个实施例中，所述的半导体微波加热设备的功率控制方法，还包括：在所述半导体微波加热设备的工作过程中，调节所述信号源模块产生的微波信号的功率和/或所述衰减器的衰减系数和/或所述功率放大器模块的放大倍数，以控制所述半导体微波加热设备的输出功率。

图2示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制装置的示意框图。

其中，所述的半导体微波加热设备的微波源包括信号源模块，以及与所述信号源模块相连接的信号处理模块，所述信号处理模块包括串联连接的衰减器和功率放大器模块。如图2所示，根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的功率控制装置200，包括：控制单元202、判断单元204和调节单元206。

其中，控制单元202用于在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，控制所述信号源模块产生微波信号，并控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作；判断单元204用于判断所述半导体微波加热设备的工作时长是否达到第一预定时长；调节单元206用于在所述判断单元204判定所述半导体微波加热设备的工作时长达到所述第一预定时长时，逐步调小所述衰减器的衰减系数，直到所述半导体微波加热设备的输出功率达到目标输出功率。

所述的第一预定时长为控制所述衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

具体来说，在接收到启动半导体微波加热设备的指令时，通过控制衰减器以大于预定衰减系数的状态进行工作，使得在半导体微波加热设备启动的初始阶段能够以较小的功率启动，进而能够避免系统从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。通过在半导体微波加热设备的工作时长达到第一预定时长时，逐步调小衰减器的衰减系数，使得在半导体微波加热设备的输出功率稳定后，能够逐步将半导体微波加热设备的输出功率调节至目标输出功率进行加热。

其中，在调节衰减器的衰减系数时，功率放大器模块的放大倍数可以固定，也可以与衰减器的衰减系数同时进行调节。

进一步地，所述控制单元202具体用于：控制所述信号源模块产生功率低于预定功率值的微波信号。

在该实施例中，通过控制信号源模块产生较低功率(即功率低于预定功率值)的微波信号，同样可以避免在启动的初始阶段以较大的功率启动而导致电流过大、功率过冲的问题。

进一步地，所述调节单元206还用于，在接收到停止工作的指令时，调大所述衰减器的衰减系数；所述控制单元202还用于，在调大所述衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制所述信号源模块停止工作，并控制所述信号处理模块停止工作。

在该实施例中，通过在接收到停止工作的指令时，调大衰减器的衰减系数，并在调大衰减器的衰减系数的时长达到第二预定时长时，控制信号源模块和信号处理模块停止工作，使得能够在逐步降低半导体微波加热设备的输出功率之后再关闭微波源，避免了在高电压、大电流时进行关断而出现硬开关，造成电子器件损坏的问题，同样可以提高系统的可靠性。

进一步地，所述第二预定时长为调大所述衰减器的衰减系数之后，所述半导体微波加热设备的输出功率趋于稳定的时长。

在本发明的一个实施例中，调节单元206还用于：在所述半导体微波加热设备的工作过程中，调节所述信号源模块产生的微波信号的功率和/或所述衰减器的衰减系数和/或所述功率放大器模块的放大倍数，以控制所述半导体微波加热设备的输出功率。

图3示出了根据本发明的实施例的半导体微波加热设备的示意框图。

如图3所示，根据本发明的实施例的半导体微波加热设备300，包括：如图2中所示的半导体微波加热设备的功率控制装置200。其中，半导体微波加热设备300可以是半导体微波炉。

综上，本发明的技术方案主要是提出了一种具有如下功能的半导体微波加热设备：

1、具有一个或多个微波源，能够产生2.4GHz至2.5GHz之间的微波信号。

2、每个微波源模块包括信号源模块、衰减器和功率放大器模块。

3、能够连续调节微波源的输出功率。

4、控制器能够分析、计算、储存、调用上述数据(输出功率、频率、放大倍数等)。

具体地，半导体微波加热设备的系统框图如图4所示，系统的功率输出链路是：信号源模块输出的微波信号经衰减器衰减后，再通过放大倍数固定的功率放大器将微波信号的功率放大到所需要的功率(一般为200W左右)。

当设定好半导体微波加热设备的工作参数(如频率、输出功率、时间等)后，启动微波加热设备，此时控制器会发送指令给信号源模块，使信号源模块产生一个频率在2.4GHz～2.5GHz之间的小功率信号，其功率大小在几百毫瓦级。然后控制器再发送指令到衰减器，控制衰减器的衰减系数。在启动开始时，控制器控制衰减器以一个较大的衰减系数工作，使系统输出较小的功率(比如可以输出10W或20W的功率等，系统从零功率到满功率突变时，会产生大电流，容易产生电流振荡、功率过冲等问题)。等到系统输出小功率一定时间(如几百毫秒)后，系统的输出功率趋于稳定，然后控制器再慢慢将衰减器的衰减系数调小，将输出功率调至所需要的功率值上。在工作过程中，如果需要改变输出功率，可直接通过调节衰减器的衰减系数和/或信号源模块产生的信号功率来进行功率变换。

在半导体微波加热设备接收到停止工作的指令时，首先将衰减器的衰减系数调大，使系统功率降低到一个较小的范围，当工作一段时间(如几百毫秒)后输出功率趋于稳定，然后再关断信号源模块、衰减器和功率放大器模块，避免了在高电压、大电流的情况下进行关断而产生硬开关，导致电子器件损伤的问题。

此外，如图5所示，在本发明的变形实施例中，控制器也可以对功率放大器模块的放大倍数进行调节，即控制器既可以调节衰减器的衰减系数，也可以调节功率放大器模块的放大倍数，进而可以使功率调节的步进更小，实现更加精确的功率控制。

此外，对于图4和图5所示的实施例中，衰减器和功率放大器模块的位置关系也可以调换，即信号源模块输出的微波信号先经过功率放大器模块之后，再通过衰减器。

以下结合图6和图7进一步说明半导体微波加热设备的启动过程和关闭过程。

具体地，半导体微波加热设备的启动过程如图6所示，包括：

步骤602，设置输出功率，启动半导体微波加热设备。

步骤604，信号源模块产生指定频率的小功率信号。

步骤606，衰减器使用较大的衰减系数，以输出较小的功率。

步骤608，输出功率稳定之后，逐渐调小衰减器的衰减系数，以将输出功率调至目标功率。

其中，在步骤608中，当输出功率稳定之后，也可以逐步调大信号源模块产生的微波信号的功率。并且，也可以调大功率放大器的放大倍数。

半导体微波加热设备的关闭过程如图7所示，包括：

步骤702，半导体微波加热设备在大功率工作时接收到停止工作的指令。

步骤704，调大衰减器的衰减系数，以降低系统的输出功率。

步骤706，当系统输出功率稳定时，控制信号源模块、衰减器和功率放大器模块停止工作。

在上述实施例中，功率放大器模块既可以是模拟功率放大器模块，也可以是数字功率放大器模块。

其中，在采用模拟功率放大器模块时，控制器可以通过数模转换输出一个模拟信号(如模拟电压)来控制模拟功放的放大倍数；在采用数字功率放大器模块时，控制器可以通过I2C(Inter－Integrated Circuit)、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)等通信方式将所需要的放大倍数数据直接传送到数字功率放大器模块中，使得功率放大器的控制更加精确。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的半导体微波加热设备的功率控制方案，可以避免半导体微波加热设备从零功率突变到较大功率而导致电流过大、功率过冲的问题，提高了半导体微波加热设备在启动过程中的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。