CN108449821B - 用于调节微波设备电磁兼容性的装置和方法以及微波设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置和方法以及微波设备，属于电子技术领域。所述装置包括：采样模块，用于当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；以及控制模块，用于基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。本发明上述技术方案解决了由于微波设备长期使用产生的EMC问题。

Description

用于调节微波设备电磁兼容性的装置和方法以及微波设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体地涉及一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置和方法以及微波设备。

背景技术

随着科技的进步，各种微波设备例如微波治疗机、微波杀菌机、微波炉等应用越来越广泛。在生活中，微波炉渐渐成为必备白电之一。伴随着用户对于微波设备大功率、快速的需求以及各国的技术标准进一步提高，微波设备的电磁兼容性(EMC，Electro MagneticCompatibility)日渐成为亟待解决的痛点之一。

图1是现有技术中一种微波设备的结构框图。如图1所示，在现有技术中，微波设备的电路一般由滤波电路、过零电路、驱动电路、微波负载以及控制模块组成，其中，滤波电路用于对交流输入(AC输入)进行滤波，减少对交流电压输入端的相互干扰。过零电路用于检测电源的输入波形，确定过零点，其可以通过光耦的隔离转换，把输入的正弦波转换成低压信息给控制模块以作为时间的基准。驱动电路中包括控制微波负载的继电器，该继电器的导通是以交流输入的过零点为时基，控制模块通过在过零点之后固定的时间点控制该继电器导通、关闭，从而使得微波负载能在固定的波形点开通并以在固定的波形段工作。微波负载可以为微波磁控管等。

图2示出了电源输入波形、理论最佳工作波形段、实际最佳工作波形段。其中，理论最佳工作波形段是指在对于微波设备，在理论上产生最少EMC干扰的输出波形；实际最佳工作波形段是指经过调试最接近于理论的波形。在现有技术中，为了使微波设备具有良好的电磁兼容性，需要根据实际的测试结果，反复调整继电器的导通时间点，以使得微波负载能在较佳的波形点开通，从而降低EMC干扰。然而，并不是所有的继电器反应时间都是一致的，因此在使用不同类型的继电器时，需要分别进行测试，以确定控制每种继电器各自导通的时间点。此外，如图3所示，即使经过调试使得微波负载最初能以实际最佳工作波形段工作，但由于继电器的机械应力疲劳等原因，在经过一段时间的使用(例如工作几个月)之后，微波负载的实际工作时间段与最初的工作时间段会发生明显偏移，从而微波负载的实际电流波形段会相对于理论最佳工作波形段发生明显偏移，这个时候便会产生明显的EMC干扰。

发明内容

为了至少部分地解决上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置和方法以及微波设备。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置，所述微波设备包括微波负载，所述装置包括：采样模块，用于当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；以及控制模块，用于基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。

可选地，所述控制模块通过对所述微波负载的驱动电路中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载的下次开启时间。

可选地，所述控制模块预存有所述面积差和所述补偿时间的对应关系，所述控制模块基于所述对应关系来根据所述面积差确定所述补偿时间。

可选地，所述采样模块包括：电流转换单元，用于降低通过所述微波负载的电流信号。

可选地，所述采样模块还包括：信号转换单元，用于将通过所述电流转换单元降低后的电流信号转换为电压信号。

可选地，所述采样模块还包括：差分放大单元，用于对所述电压信号进行放大；和/或滤波单元，用于对所述电压信号进行滤波。

可选地，所述采样模块包括：保护单元，用于对所述控制模块进行过压保护。

可选地，所述保护单元为由二极管组成的钳位电路。

另一方面，本发明实施例还提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的方法，所述微波设备包括微波负载，所述方法包括：当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；以及基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。

可选地，所述控制所述微波负载的下次开启时间包括：通过对所述微波负载的驱动电路中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载的下次开启时间。

可选地，所述方法还包括：预先确定所述面积差和所述补偿时间的对应关系，并基于所述对应关系来根据所述面积差确定所述补偿时间。

另一方面，本发明实施例还提供一种微波设备，所述微波设备包括上述的用于调节微波设备电磁兼容性的装置。

在本发明上述技术方案中，可以通过对微波负载的电流进行连续采样来得到通过微波负载的实际工作波形段，通过将实际工作波形段对应的有效面积与理论最佳工作波形段对应的有效面积进行比较来调整微波负载的开启时间，从而使得下次开启微波负载时的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段更接近，实现了微波设备在使用过程中工作状态的自动调节，解决了由于微波设备长期使用产生的EMC问题。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是现有技术中一种微波设备的结构框图；

图2是一种微波设备的电源输入波形、理论最佳工作波形段和实际最佳工作波形段的坐标图；

图3是一种微波设备的电源输入波形、理论最佳工作波形段、实际工作实际段和最初工作时间段的坐标图；

图4是本发明一种实施方式提供的用于调节微波设备电磁兼容性的装置的框图；

图5是本发明一种可选实施方式提供的有效面积的示意图；

图6是本发明一种可选实施方式提供的采样模块的示意图；以及

图7是本发明一种可选实施方式提供的采样模块的电路图。

附图标记说明

10 滤波电路 20 过零电路

30 驱动电路 40 微波负载

50 控制模块 60 采样模块

61 电流转换单元 62 信号转换单元

63 保护单元 64 滤波单元

65 差分放大单元 CT1 电流互感器

D1～D6 二极管 R5～R17 电阻

C7 电容 RLY1 继电器

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图4是本发明一种实施方式提供的用于调节微波设备电磁兼容性的装置的框图。如图4所示，在本发明实施方式提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置，所述微波设备包括微波负载40，所述装置包括：采样模块60，用于当微波负载40开启时，对通过微波负载40的电流进行连续采样；以及控制模块50，用于基于采样模块60采样得到的采样值确定通过微波负载40的电流的实际工作波形段，并确定实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据该面积差确定补偿时间，并根据补偿时间控制微波负载40的下次开启时间，以使下次开启微波负载40时通过微波负载40的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。这里，通过微波负载40的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段的一致并不局限于两者完全相同，还包括两者大致相似而同样使得产生的EMC干扰最少的情况。

其中，该控制模块50可以例如是MCU(Microcontroller Unit；微控制单元)、微处理器等。

具体地，首先通过试验和计算确定微波负载40的理论最佳工作波形，微波负载40以该理论最佳工作波形工作能够产生最少的EMC干扰。为了使微波负载40能以该理论最佳工作波形工作，需要使微波负载40在固定的时间点导通，该固定的时间点即为微波负载40的最佳工作时间点。在获得理论最佳工作波形后，计算该理论最佳工作波形对应的有效面积。其中，该有效面积可以根据需要进行选择。如图5所示，在本发明可选实施方式中，该有效面积可以为工作波形段起点至第一个电压零点之间由工作波形段与横轴以及工作波形段起点垂线所围成的图形的面积。其中，对于理论最佳工作波形段，该有效面积是指面积A，对于实际工作波形段，该有效面积是指面积B。该有效面积可以通过对实际工作波形段或理论最佳工作波形段求积分获得。在计算该理论最佳工作波形对应的有效面积(即第二有效面积)后，将第二有效面积存储在控制模块50中。

采样模块60在微波负载40开启时，可以对通过微波负载40的电流进行连续采样，控制模块50可以获取采样值，并基于采样值确定通过微波负载40的电流的实际工作波形段，在确定实际工作波形段后，可以根据该实际工作波形段确定其对应的有效面积(即第一有效面积)。在图5所示可选实施例中，在微波设备工作一段时间后，由于继电器的机械应力疲劳等原因，会使得微波负载40的导通时间点产生偏移，从而导致实际工作波形段对应的第一有效面积(即面积B)与理论最佳工作波形段对应的第二有效面积(即面积A)不一致，而第一有效面积与第二有效面积之间的面积差和导通时间点的偏移量的对应关系可以通过试验和理论来进行确定，因此当该面积差确定的情况下，即可确定导通时间点的偏移量。控制模块50可以基于将该偏移量作为补偿时间以调整微波负载40的下次开启时间，使得微波负载40下次开启时间更接近最佳工作时间点，从而使得在下次开启微波负载40时，通过微波负载40的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段更接近。其中，第一有效面积与第二有效面积之间的面积差和导通时间点的偏移量(即补偿时间)的对应关系可以预先存储在控制模块50中。

在本发明上述技术方案中，可以通过对微波负载的电流进行连续采样来得到通过微波负载的实际工作波形段，通过将实际工作波形段对应的有效面积与理论最佳工作波形段对应的有效面积进行比较来调整微波负载的开启时间，从而使得下次开启微波负载时的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段更接近，实现了微波设备在使用过程中工作状态的自动调节，解决了由于微波设备长期使用产生的EMC问题。

此外，在具体实施时，也可以通过实际工作波形段上的某个或多个采样值相对于理论最佳工作波形上对应值的变化来确定补偿时间，但在这种实施方式中，采样值可能会由于电路中的噪声干扰而产生与实际值的较大误差，从而导致最终确定的补偿时间存在较大误差。而本发明上述通过第一有效面积与第二有效面积之间的面积差来确定补偿时间的方案，在确定有效面积时，某一采样值的误差对有效面积的计算影响很小，从而即便某些采样值存在误差，也不会对最终确定的补偿时间产生明显影响。

在本发明一种可选实施方式中，所述控制模块50通过对所述微波负载40的驱动电路30中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载40的下次开启时间。

具体地，对于当前的微波设备，首先基于过零电路20对电源输入波形进行检测以确定过零点，然后在过零点之后的固定时间点由控制模块50控制驱动电路30中的继电器导通。而在本可选实施方式中的微波设备，首先通过计算确定实际工作波形段对应的有效面积与理论最佳工作波形段对应的有效面积之间的面积差，随后基于该面积差确定补偿时间，通过补偿时间对过零点之后的所述固定时间点进行修正，在下次需要开启微波负载40时，控制模块50在过零点之后的该修正后的所述固定时间点控制继电器导通，进而能够补偿由于继电器应力损失等原因造成的继电器触点接合的反应时间变化。

图6是本发明一种可选实施方式提供的采样模块60的示意图。如图6所示，采样模块60可以包括电流转换单元61，用于降低通过所述微波负载的电流信号，该电流转换单元61例如为电流互感器。可选地，采样模块60还可以包括信号转换单元62，用于将通过所述电流转换单元61降低后的电流信号转换为电压信号，该信号转换单元62可以例如是电阻、霍尔传感器、积分放大电路等。可选地，采样模块60还可以包括保护单元63，用于对所述控制模块进行过压保护，该保护单元63可以是限压保护电路、钳位保护电路等。可选地，采样模块60还可以包括滤波单元64，用于对所述电压信号进行滤波，该滤波单元64可以是由电容和电阻组成的滤波电路；可选地，采样模块60还可以包括差分放大单元65，该差分放大单元65用于对所述电压信号进行放大，可以是由多个放大器组成的差分放大电路。

图7是本发明一种可选实施方式提供的采样模块60的电路图。如图7所示，电路图中虚线上侧为采样模块60的电路图，虚线下侧为现有的驱动电路。具体地，电流互感器CT1为电流转换单元，用于将交流电源的输入信号隔离转换成低压电流信号。电阻R11可以为高精度采样电阻，其阻值例如为1Ω，在电路中作为信号转换单元，用于将电流信号转换为电压信号。二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6组成钳位保护电路，用于将电压钳位在-5V～+5V之间，作为保护单元对控制模块进行过压保护，其中二极管D3、D4可以为超低漏型钳位二极管。电阻R5、R16和电容C7组成滤波电路，用于对电压信号进行滤波，其中电阻R5、R16例如为1kΩ，电容C7例如为1000pF。放大器OPAMP1-3、电阻R6-R10、R12-R15、R17组成差分放大电路，用于将电压信号进行放大成控制模块可识别的低压信号，其中电阻R6、R17、R10、R12例如为1kΩ，电阻R9、R13例如为24kΩ，电阻R7、R14、R8、R15例如为51kΩ。控制模块例如是MCU，该MCU可以通过ADC引脚获取采样模块输出的电压值，并基于该电压值推算出微波负载上的电流值。此外，MCU还能够通过驱动电路控制继电器RLY1的通断，进而开启和关闭微波负载。其中，驱动电路部分为现有技术，图7中所示的驱动电路中的元件也仅仅作为示意性的参考，因此不再做详细介绍。

本领域技术人员可以理解的是，图7所示的电路图仅仅作为本发明一种可选实施方式中采样模块的电路图，现有技术中其它适用于本发明的用于电流转换、电流电压转换、差分放大、滤波以及过压保护的电路或装置，可以用于替换图7所示电路中的对应单元，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

本发明实施方式还提供一种用于调节微波设备电磁兼容性的方法，所述微波设备包括微波负载，所述方法包括：当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。

在本发明一种可选实施方式中，所述控制所述微波负载的下次开启时间包括：通过对所述微波负载的驱动电路中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载的下次开启时间。

在本发明一种可选实施方式中，所述方法还包括：预先确定所述面积差和所述补偿时间的对应关系，并基于所述对应关系来根据所述面积差确定所述补偿时间。

这里，关于本发明实施方式的用于调节微波设备电磁兼容性的方法的具体实施细节可参考上述关于用于调节微波设备电磁兼容性的装置的实施方式，在此不再赘述。

本发明实施方式还提供一种微波设备，所述微波设备包括上述的用于调节微波设备电磁兼容性的装置。

在本发明上述技术方案中，可以通过对微波负载的电流进行采样，并将通过采样确定的实际工作波形段与理论最佳工作波形段进行比较来调整微波负载的开启时间，从而使得在下次开启微波负载时通过微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致，实现了微波设备在使用过程中工作状态的自动调节，解决了由于微波设备长期使用产生的EMC问题。

具体地，本发明实施方式的方案在现有的微波设备中增加了采样模块，通过控制模块(例如MCU)的ADC引脚对负载电流进行检测，在开通感性负载时，控制模块通过采样模块进行连续采样，并把通过采样确定的实际工作波形段与最佳工作波形段作比较来确定补偿时间，以给下次的继电器的打开时间做一定补偿，补偿继电器应力的损伤造成的继电器动作时间变化，使微波负载能在最佳工作波形下工作，从而达到解决EMC的问题。并且本发明实施方式的方案能够自适应多种继电器，有效的解决由于继电器引起的EMC问题。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (12)

1.一种用于调节微波设备电磁兼容性的装置，所述微波设备包括微波负载，其特征在于，所述装置包括：

采样模块，用于当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；以及

控制模块，用于基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块通过对所述微波负载的驱动电路中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载的下次开启时间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块预存有所述面积差和所述补偿时间的对应关系，所述控制模块基于所述对应关系来根据所述面积差确定所述补偿时间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样模块包括：

电流转换单元，用于降低通过所述微波负载的电流信号。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述采样模块还包括：

信号转换单元，用于将通过所述电流转换单元降低后的电流信号转换为电压信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述采样模块还包括：

差分放大单元，用于对所述电压信号进行放大；和/或

滤波单元，用于对所述电压信号进行滤波。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样模块包括：

保护单元，用于对所述控制模块进行过压保护。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述保护单元为由二极管组成的钳位电路。

9.一种用于调节微波设备电磁兼容性的方法，所述微波设备包括微波负载，其特征在于，所述方法包括：

当微波负载开启时，对通过所述微波负载的电流进行连续采样；以及

基于所述采样模块采样得到的采样值确定通过所述微波负载的电流的实际工作波形段，并确定所述实际工作波形段对应的第一有效面积与预存的理论最佳工作波形段对应的第二有效面积之间的面积差，根据所述面积差确定补偿时间，并根据所述补偿时间控制所述微波负载的下次开启时间，以使下次开启微波负载时通过所述微波负载的电流的实际工作波形段与理论最佳工作波形段一致。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述微波负载的下次开启时间包括：

通过对所述微波负载的驱动电路中继电器的导通时间点进行补偿来控制所述微波负载的下次开启时间。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先确定所述面积差和所述补偿时间的对应关系，并基于所述对应关系来根据所述面积差确定所述补偿时间。

12.一种微波设备，其特征在于，所述微波设备包括如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的用于调节微波设备电磁兼容性的装置。

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