CN110199571B - 用于固态射频烤箱电子器件中的功率放大器的故障保护的装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种烤箱包括被配置为接收食品的烹饪室和被配置为使用固态电子部件将RF能量提供到烹饪室中的RF加热系统。该固态电子部件包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置为经由发射器组件将信号提供到烹饪室中，该发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室。隔离组件设置在发射器组件和功率放大器电子器件之间。至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制功率放大器电子器件，该前向功率值和反射功率值各自在隔离组件之后测量。

Description

用于固态射频烤箱电子器件中的功率放大器的故障保护的装 置和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月30日提交的美国申请号62/427,924和于2017年11月13日提交的美国申请号15/811,013的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

示例性实施例总体涉及烤箱，更具体地，涉及使用由固态电子元件提供的射频(RF)加热的烤箱和对这些元件进行保护。

背景技术

能够使用多于一个的热源(例如对流、蒸汽、微波等)进行烹饪的组合烤箱已经使用了几十年。每个烹饪源具有其自己独特的一组特征。因此，组合烤箱通常可以利用每个不同烹饪源的优点来试图提供在时间和/或质量方面得到改进的烹饪过程。

在一些情况下，微波烹饪可以比对流或其它类型的烹饪更快。因此，可以采用微波烹饪来加速烹饪过程。然而，微波通常不能用于烹制一些食品，也不能使食品褐变。考虑到褐变可能增加与味道和外观有关的某些所需特性，因此可能需要使用除微波烹饪之外的另一种烹饪方法以实现褐变。在一些情况下，出于褐变的目的施加热量可以包括使用在烤箱腔内提供的加热气流来将热量传递到食品的表面。

然而，即使采用微波和气流的组合，传统微波烹饪相对于食品穿透的限制仍可能使这种组合不够理想。此外，典型的微波在对食品施加能量的方式上有一定程度的无差别或不可控制性。因此，可能希望对操作者能力提供进一步的改进以获得优异的烹饪结果。然而，相对于用可控制的RF能量和对流能量的组合烹饪食物，为烤箱提供改善的能力可能需要本质上重新设计或重新考虑烤箱的结构和操作。

发明内容

因此，一些示例性实施例可以提供用于向烤箱中的食品施加热量的改进的结构和/或系统。此外，这种改进可能需要用于支持或操作这种结构或系统的新装置。特别地，对于使用固态部件而不是磁控管来产生RF能量的烤箱来说，固态部件的保护可能是重要的。示例性实施例可以提供用于提供这种保护的改进的能力。

在示例性实施例中，提供了一种烤箱。烤箱可以包括被配置为接收食品的烹饪室和配置为使用固态电子元件将RF能量提供到烹饪室中的RF加热系统。固态电子元件可以包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置为经由发射器组件将信号提供到烹饪室中，该发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室。可以在发射器组件和功率放大器电子器件之间提供隔离组件。可以至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制功率放大器电子器件，该前向功率值和反射功率值各自在隔离组件之后被测量。

在示例性实施例中，提供了一种用于烤箱的保护系统。烤箱可以包括配置为接收食品的烹饪室和配置为使用固态电子元件将RF能量提供到烹饪室中的RF加热系统。固态电子元件可以包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置为经由发射器组件将信号提供到烹饪室中，该发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室。该保护系统可以包括设置在发射器组件和功率放大器电子器件之间的隔离组件，以及被配置为至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制功率放大器电子器件的操作的控制电子器件，该前向功率值和反射功率值各自在隔离组件之后被测量。

当使用采用示例性实施例的烤箱进行烹饪时，一些示例性实施例可以改善烹饪性能或操作者体验。

附图说明

已经如此概括地描述了本发明，现在将参考附图，附图不必按比例绘制，并且其中：

图1示出了根据示例性实施例的能够采用至少两个能量源的烤箱的立体图；

图2示出了根据示例性实施例的图1的烤箱的功能框图；

图3示出了根据示例性实施例的烤箱的从自前至后的平面来看的截面图；

图4是根据示例性实施例的烤箱的顶格区域的俯视图；

图5是根据示例性实施例的烤箱的保护系统的框图；以及

图6是根据示例性实施例的用于提供电子电路以实例化保护系统的控制电子器件的框图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述一些示例性实施例，附图中示出了一些但不是所有的示例性实施例。实际上，本文描述和图示的实施例不应被解释为限制本公开的范围，适用性或配置。相反，提供这些示例性实施例以便本公开将满足适用的法律要求。相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，如本文所使用，术语“或”应被解释为每当其操作数中的一者或一者以上为真时结果为真的逻辑运算符。如本文所使用，“可操作耦接”应当被理解为涉及直接或间接连接，在任一情况下，所述直接或间接连接能够实现可操作地彼此耦接的组件的功能上的相互联系。

一些示例性实施例可以改进烤箱的烹饪性能和/或可以改进采用示例性实施例的个人的操作者体验。就此而言，在控制电气器件的指示下，烤箱可以基于RF能量相对快速和均匀地烹饪食物，所述控制电子器件被配置成采用保护策略和结构以防止对控制电子器件的损伤。

图1示出了根据示例性实施例的烤箱1的立体图。如图1所示，烤箱100可以包括烹饪室102，食物产品可以放置在烹饪室102中，用于由烤箱100可以使用的至少两个能量源中的任一个施加热量。烹饪室102可以包括门104和接口面板106，当门104关闭时，接口面板106可以位于门104附近。门104可通过手柄105操作，手柄105可平行于地面横越烤箱100的前部延伸。在一些情况下，在替代实施例中，接口面板106可以基本上位于门104上方(如图1所示)或在门104旁边。在示例性实施例中，接口面板106可以包括触摸屏显示器，其能够向操作者提供视觉指示并且还能够接收来自操作者的触摸输入。接口面板106可以是向操作者提供指令的机构，也是向操作者提供关于烹饪过程状态、选项等反馈的机构。

在一些实施例中，烤箱100可以包括多个搁架或可以包括搁架(或平底锅)支撑件108或导向槽以便于将装有待烹饪的食物产品的一个或多个搁架110或平底锅插入。在示例性实施例中，空气输送孔口112的位置可以邻近这些搁架支撑件108(例如，在一个实施例中刚好在这些搁架支撑件的高度之下)，以使得热空气能够经由热空气循环风扇(图1中未示出)被迫进入烹饪室102中。热空气循环风扇可经由设置在烹饪室102的背壁或后壁(即，与门104相对的壁)处的室出口端口120从烹饪室102吸入空气。空气可以从室出口端口120经由空气输送孔口112循环回到烹饪室102中。在空气经由室出口端口120从烹饪室102移除之后，在干净的、热的和速度受到控制的空气返回到烹饪室102中之前，空气可以被其他部件净化、加热并且推动通过该系统。该空气循环系统——包括室出口端口120、空气输送孔口112、热空气循环风扇、清洁部件以及它们之间的所有管道——可以在烤箱100内形成第一空气循环系统。

在示例性实施例中，可以至少部分地使用射频(RF)能量来加热放置在平底锅或搁架110之一上(或者在不使用搁架110的实施例中仅仅是放置在烹饪室102的底部上)的食品。同时，可提供的气流可被加热以实现进一步加热或甚至褐变。注意，金属盘可以放置在一些示例性实施例的搁架支撑件108或搁架110中的一个上。然而，烤箱100可以被配置为采用频率和/或缓解策略来检测和/或防止任何电弧，若非如此，所述电弧可能会因为RF能量与金属部件的共同作用而产生。

在示例性实施例中，RF能量可以经由布置在烹饪室102附近的天线组件130传递到烹饪室102。在一些实施例中，可以在天线组件130中提供多个部件，并且这些部件可以布置在烹饪室102的相对两侧上。天线组件130可以包括被配置为将RF能量耦接到烹饪室102中的功率放大器、发射器、波导和/或类似物的一个或多个实例。

烹饪室102可以配置为在其五侧(例如，顶侧、底侧、后侧以及右侧和左侧)上提供RF屏蔽，但门104可包括阻流器140以为前侧提供RF屏蔽。阻流器140因此可以被配置为与在烹饪室102的前侧处限定的开口紧密配合，以防止当门104关闭并且RF能量经由天线组件130被施加到烹饪室102中时RF能量从烹饪室102泄漏。

在示例性实施例中，可以提供密封垫142以围绕阻流器140的周边延伸。就此而言，密封垫142可以由诸如丝网、橡胶、硅之类的材料形成，或者可以在门104和进入烹饪室102的开口的周边之间产生某种程度压缩的其它这样的材料形成。在一些情况下，密封垫142可以提供基本上气密的密封。然而，在其他情况下(例如，在使用丝网的情况下)，密封垫142可以允许空气从中穿过。特别是在密封垫142基本上气密的情况下，可能希望提供与上述第一空气循环系统相关的空气净化系统。

天线组件130可以配置为使用固态部件产生进入烹饪室102中的可控RF发射。因此，烤箱100可以不使用任何磁控管，而是仅使用固态部件来产生和控制被施加到烹饪室102中的RF能量。固态部件的使用可以提供明显的优点，即允许RF能量的特性(例如，功率/能级、相位和频率)受到控制的程度大于使用磁控管可能达到的程度。然而，由于烹饪食物需要相对高的功率，因此固态部件本身也将产生相对高的热量，为了保持固态部件冷却并避免对其的损坏，必须有效地去除该热量。为了冷却固态部件，烤箱100可以包括第二空气循环系统。

第二空气循环系统可以在烤箱100的烤箱体150内操作以循环冷却空气，用于防止为烹饪室102供电并控制向烹饪室施加RF能量的固态部件过热。第二空气循环系统可以包括形成在烤箱体150的底部(或底座)部分的入口阵列152。具体地，烤箱体150的底座区域可以是烤箱体150内布置在烹饪室102下方的基本上中空的腔。入口阵列152可以包括多个入口端口，这些入口端口在邻近底座的位置被布置在烤箱体150的每个相对侧上(例如，当从前方观察烤箱100时的右侧和左侧)，并且还在邻近底座的位置被布置在烤箱体150的前部上。入口阵列152的设置在烤箱体150侧面上的部分可以相对于烤箱体150在每个相应侧面上的绝大部分以一定角度形成。就此而言，入口阵列152的设置在烤箱体150的侧面上的部分可以以大约20度(例如，在10度和30度之间)的角度朝向彼此削锥。这种削锥可确保即使当烤箱100被插入到尺寸刚好足够宽以容纳烤箱体150的空间中时(例如，由于壁或其它设备邻近烤箱体150的侧面)，也在底座附近形成空间以允许空气进入入口阵列152。当门104关闭时，在靠近底座的烤箱体150的前部，入口阵列152的相应部分可以位于与烤箱100的前部相同的平面中(或至少位于与烤箱100的前部平行的平面中)。不需要这样的削锥来提供空气进入烤箱体150前部的入口阵列152的通道，因为该区域必须保持畅通以允许门104打开。

从底座开始，管道可以为通过入口阵列152进入底座的空气提供路径，以使空气通过烤箱体150向上(在来自冷空气循环风扇的影响下)移动到顶格部分，控制电子器件(例如固态部件)位于顶格部分中。顶格部分可以包括各种结构，用于确保从底座到顶格并最终经由出口散热孔154离开烤箱体150的空气在控制电子器件附近通过，以从控制电子器件去除热量。然后，热空气(即，已经从控制电子器件去除热量的空气)从出口散热孔154排出。在一些实施例中，出口散热孔154可以设置在烤箱体150的右侧和左侧以及在靠近顶格的位置设置在烤箱体150的后部。将入口阵列152布置在底座处并且将出口散热孔154布置在顶格处确保了较热空气上升的正常趋势将防止(从出口散热孔154)排出的空气因为被吸入入口阵列152而回流通过系统。此外，由于在烤箱侧(包括入口阵列152和出口散热孔154这两个部分)，底座的形状使得入口阵列152的削锥结构被提供在同样略微嵌入的壁上以形成堵塞入口和出口之间的任何空气路径的悬垂部158，因此入口阵列152至少部分地与来自出口散热孔154的任何直接连通路径隔离。照此，吸入到入口阵列152中的空气可以可靠地预期为在环境室温下的空气，而不是再循环的、排出的冷却空气。

图2示出了根据示例性实施例的烤箱100的功能框图。如图2所示，烤箱100可以包括至少第一能量源200和第二能量源210。第一能量源200和第二能量源210可以各自对应于各自不同的烹饪方法。在一些实施例中，第一能量源200和第二能量源210可以分别是RF加热源和对流加热源。然而，应当理解，在一些实施例中还可以提供附加的或替代的能量源。此外，一些示例性实施例可以在仅包括单个能量源(例如，第二能量源210)的烤箱的背景下实践。照此，示例性实施例可以在使用例如用于加热的气体或电力施加热量的其他常规烤箱上实践。

如上所述，第一能量源200可以是RF能量源(或RF加热源)，其被配置为产生相对广谱的RF能量或特定的窄带相控能量源以烹饪放置在烤箱100的烹饪室102中的食品。因此，例如，第一能量源200可以包括天线组件130和RF发生器204。一个示例性实施例的RF发生器204可以被配置为以所选择的水平并且以所选择的频率和相位来产生RF能量。在一些情况下，可以在大约6MHz到246GHz的范围内选择频率。然而，在一些情况下可以采用其它RF能量带。在一些实例中，可从ISM频带中选择频率以供RF产生器204应用。

在一些情况下，天线组件130可以被配置为将RF能量发射到烹饪室102中并且接收反馈以指示各个不同频率在食品中的吸收水平。然后可以使用该吸收水平来控制RF能量的产生，以提供食物产品的平衡烹饪。然而，不是在所有实施例中都必须采用指示吸收水平的反馈。例如，一些实施例可以采用算法以基于针对所选择的烹饪时间、功率水平、食物类型、食谱和/或类似物的特定组合而确定的预定策略来选择频率和相位。在一些实施例中，天线组件130可以包括多个天线、波导、发射器和RF透明覆盖物，它们提供天线组件130和烹饪室102之间的界面。因此，例如，可以提供四个波导，并且在一些情况下，每个波导可以接收RF能量，该RF能量由在控制电子器件220的控制下操作的RF发生器204的自身的相应功率模块或功率放大器产生。在可选实施例中，可以采用单个多路复用发生器来将不同的能量输送到每个波导或成对的波导中，以将能量提供到烹饪室102中。

在一个示例性实施方案中，第二能量源210可以是能够导致食品褐变和/或对流加热的能量源。因此，例如，第二能量源210可以是包括气流发生器212和空气加热器214的对流加热系统。气流发生器212可以实施为或包括热空气循环风扇或能够驱使气流通过烹饪室102(例如，经由空气输送孔口112)的另一装置。空气加热器214可以是电加热元件或其它类型的加热器，其加热由气流发生器212产生并朝向食品推动的空气。空气的温度和气流速度都将影响使用第二能量源210，以及更具体地使用第一能量源200和第二能量源210的组合实现的烹饪时间。

在示例性实施例中，第一能量源200和第二能量源210可以由控制电子器件220直接或间接地控制。控制电子器件220可以被配置为接收描述所选择的食谱、食品和/或烹饪条件的输入，以便向第一能量源200和第二能量源210提供指令或控制来控制烹饪过程。在一些实施例中，控制电子器件220可以被配置为接收关于食品和/或烹饪条件的静态和/或动态输入。动态输入可以包括关于施加到烹饪室102的RF能量的相位和频率的反馈数据。在一些情况下，动态输入可以包括在烹饪过程期间由操作者进行的调节。静态输入可以包括由操作者作为初始条件输入的参数。例如，静态输入可以包括食物类型、初始状态或温度、最终期望状态或温度、待烹饪部分的数量和/或尺寸、待烹饪物品的位置(例如，当采用多个托盘或高度时)、食谱的选择(例如，定义一系列烹饪步骤)和/或类似物的描述。

在一些实施例中，控制电子器件220可以被配置为还向气流发生器212和/或空气加热器214提供指令或控制以控制通过烹饪室102的气流。然而，与其简单地依赖于气流发生器212的控制来影响烹饪室102中的气流特性，一些示例性实施例还可以使用第一能量源200来施加用于烹饪食品的能量，从而由控制电子器件220来管理由每个源施加的能量的量的平衡或管理。

在示例性实施例中，控制电子器件220可以被配置为访问算法和/或数据表，这些算法和/或数据表定义了RF烹饪参数，这些RF烹饪参数用于驱动RF发生器204在对应时间以对应的功率水平、相位和/或频率产生RF能量，所述对应的功率水平、相位和/或频率产生RF能量是由这些算法或数据表基于描述食品的初始条件信息和/或基于定义一系列烹饪步骤的食谱确定的。照此，控制电子器件220可以被配置为使用RF烹饪作为用于烹饪食品的主要能量源，而对流加热应用是用于褐变和更快烹饪的次要能量源。然而，在烹饪过程中也可以使用其它能量源(例如，第三能量源或其它能量源)。

在一些情况下，可以提供烹饪标记、程序或食谱来定义可以为食品定义的多个可能的烹饪阶段或步骤中的每一个所采用的烹饪参数，并且控制电子器件220可以被配置为访问和/或执行烹饪标记、程序或食谱(所有这些在本文可以被统称为食谱)。在一些实施例中，控制电子器件220可以被配置为基于除了提供动态输入(即，当程序已经被执行时改变烹饪参数)的程度之外的由用户提供的输入来确定执行哪个食谱。在示例性实施例中，控制电子器件220的输入还可以包括褐变指令。就此而言，例如，褐变指令可以包括关于空气速度、空气温度和/或一组空气速度和温度组合的施加时间(例如，对于某些速度和加热组合的开始和停止时间)的指令。褐变指令可以经由操作者可访问的用户接口提供，或者可以是烹饪标记、程序或食谱的一部分。

如上所述，第一空气循环系统可配置为驱使热空气通过烹饪室102以维持烹饪室102内的稳定烹饪温度。同时，第二空气循环系统可以冷却控制电子器件220。第一空气循环系统和第二空气循环系统可以彼此隔离。然而，每个相应的系统通常使用形成在相应系统中的各个隔间内的压差(例如，由风扇产生)来推动每个系统所需的相应空气流。当第一空气循环系统的气流旨在加热烹饪室102中的食物时，第二空气循环系统的气流旨在冷却控制电子器件220。照此，冷却风扇290向控制电子器件220提供冷却空气295，如图2所示。

形成空气冷却路径(冷却风扇290经由该空气冷却路径冷却控制电子器件220)的结构可以被设计成提供冷却空气295到控制电子器件220的有效输送，但也将在烤箱100的敏感区域或难以接近和/或清洁的区域中的污垢问题或灰尘/碎屑累积减至最小。同时，形成空气冷却通道的结构也可以设计成使接近和清洁更易于灰尘/碎屑累积的区域的能力最大化。此外，形成空气冷却路径(冷却风扇290经由该空气冷却路径冷却控制电子器件220)的结构可以被设计成战略性地利用各种自然现象，以进一步促进第二空气循环系统的高效和有效操作。就此而言，例如，热空气上升的趋势，以及系统内的风扇的操作所必然产生的高压和低压区域的管理都可以通过各种结构的设计和布置而被策略性地采用，以使难以接近的某些区域保持相对干净而使其它相对容易接近的区域则可能是需要被清洁的位置。

在图3中可以看到典型的气流路径和第二空气循环系统的各种结构。就此而言，图3示出了烤箱100从烤箱100自前至后的平面来看的剖视图。烤箱100的底座(或底座区域300)限定在烹饪室102下方，并包括入口空腔310。在操作过程中，空气通过入口阵列152被吸入到入口空腔310中，并且进一步在被径向向外(如箭头315所示)远离冷却风扇290被推入上升管道330(例如，烟囱)之前被吸入到冷却风扇290中，该上升管道330从底座区域300延伸到顶格(或顶格区域340)以将空气向上转向(如箭头315所示)。空气被迫向上通过上升管道330进入顶格区域340，该顶格区域340是设置控制电子器件220的部件的地方。然后，空气在经由出口散热孔154离开烤箱100的主体150之前冷却控制电子器件220的部件。控制电子器件220的部件可以包括电力供给电子器件222、功率放大器电子器件224和显示电子器件226。

当空气到达顶格区域340时，空气最先从上升管道330被引导到功率放大器壳体350。功率放大器外壳350可以容纳功率放大器电子器件224。特别地，功率放大器电子器件224可以位于所有这些部件安装到其上的电子板上。因此，功率放大器电子器件224可以包括一个或多个功率放大器，这些功率放大器被安装到电子板上用于为天线组件130供电。因此，功率放大器电子器件224可以产生相对大的热负载。为了便于该相对大的热负载的耗散，功率放大器电子器件224可以安装到一个或多个散热器352。换句话说，电子板可以安装到一个或多个散热器352。散热器352可包括大尺寸金属翅片，该金属翅片背离功率放大器电子器件224安装在其上的电路板延伸。因此，翅片可以向下延伸(朝向烹饪室102)。翅片还可以在横向上背离烤箱100的中心线(从前到后)延伸，以引导提供到功率放大器外壳350中并经过散热器352的翅片的空气。

图4示出了顶格区域340的顶视图，并示出了功率放大器外壳350和天线组件130的各种部件，包括发射器组件400和波导组件410的波导。从功率放大器电子器件224向发射器组件400的每个发射器提供功率。发射器组件400可操作地将由功率放大器电子器件224的功率放大器产生的信号耦接到波导组件410的对应的一个波导中，用于经由如上所述的天线组件130将对应的信号传送到烹饪室102中。

功率放大器电子器件224由包括运算放大器、晶体管和/或类似物的多个电子电路部件限定，所述运算放大器、晶体管和/或类似物被配置为以针对特定情况或烹饪程序所期望的相应功率电平、频率和相位产生波形。在一些情况下，烹饪程序可以选择一算法以控制功率放大器电子器件224以将RF发射以选定的功率水平、频率和相位引导到烹饪室102中。可以发起一个或多个学习过程以选择一个或多个相应的算法来引导功率施加。学习过程可以包括检测关于将特定频率(和/或相位)的功率施加到烹饪室102中的功效的反馈。为了确定功效，在一些情况下，学习过程可以测量效率并将效率与一个或多个阈值进行比较。效率可以计算为前向功率(Pfwd)和反射功率(Prefl)之差除以前向功率(Pfwd)。照此，例如，引入到烹饪室102中的功率(即，前向功率)可以与反射功率一起测量，以确定插入烹饪室102中的食品(或工作负荷)中已经吸收的功率量。然后可以将效率计算为：效率(eff)＝(P_fwd-P_ref1)/P_fwd。

从上面的描述可以理解，RF能量到食品的传送效率的测量可用于确定对于施加到烹饪室102中的RF能量的频率和相位参数的组合(或对)的特定(例如，电流)选择在向食品传送热能方面有效程度如何。因此，效率的测量可用于选择施加能量的最佳组合或算法。因此，为了确保有意义的控制受到监控效率的影响，效率的测量也应该理想地尽可能精确。然而，如果测量效率中涉及的特定参数的测量不准确，则效率测量的值可能受到损害。因此，希望使用精确的测量。此外，如果可以实现用于确定效率的精确测量，则这种精确测量也可以单独地或与其他参数测量相结合地有益于对重要部件进行安全检查，或有益于保护烤箱100的重要部件。为了实现准确的测量和保护功能，一些示例性实施例可以采用保护系统，该保护系统至少部分地由根据示例性实施例的电力隔离和故障检测系统来定义。

图5是根据示例性实施例的烤箱100的保护系统的框图。就此而言，

图5示出了保护系统，其包括隔离组件500和控制电子器件220的特定保护部件以及它们在示例性实施例中的相应环境。具体地，控制电子器件220的微处理器或其它电路可以被配置为保护管理器510。隔离组件500和保护管理器510可以一起工作以为烤箱100提供保护功能、故障排除辅助和校准功能。

如图5所示，隔离组件500设置在功率放大器电子器件224和发射器组件400之间。因此，隔离组件500可以提供功率放大器的电路与发射器组件400和波导组件410之间的隔离。因此，隔离组件500可以实现准确的前向功率值520和反射功率值522的测量。在示例性实施例中，隔离组件500可以实施为循环器(例如铁氧体或非铁氧体循环器)。在一些情况下，循环器可以是三端口循环器，且前向功率值520和反射功率值522的测量可以分别在循环器的发射器组件400侧进行。在一些实施例中，传感器530也可以设置在与发射器组件400相同的输出线上，以检测二次谐波频率，用于检测烹饪室102中的电弧。传感器530可以向保护管理器510提供输入，并且响应于检测到在指示烹饪室102中的电弧放电的水平下的二次谐波频率，保护管理器510可以实现保护功能(例如，关闭烹饪室102中的RF能量施加)。

在一些示例性实施例中，电流传感器可操作地耦接到功率放大器电子器件224的最后一个晶体管(即，输出晶体管540)，以使得能够测量从功率放大器汲取的DC电流550(例如，供应电流)。对于保护功能实现方面的考虑，还可以将测量的DC电流550提供给保护管理器510，。在示例性实施例中，对于保护功能实现方面的考虑，还可以向保护管理器510提供温度输入560。在示例性实施例中，温度输入560可以包括以下各项中的一项或多项：散热器352的温度(单独地或共同地)、第二空气循环系统的一部分中(例如，在顶格区域340中)的空气温度，或在控制电子器件220或具体地功率放大器电子器件224的一个或多个部件(例如，保护管理器的微处理器)附近的具体温度。

在一些示例性实施例中，DC电流550可以用于远程诊断。例如，DC电流550可以与一个或多个诊断值比较以确定循环器的操作状态。例如，如果DC电流550太高、太低或不存在，则为了故障检修的目的，可以识别或可能识别各种故障部件。当在烹饪室102中布置假负载(或校准负载，例如预定量的水)时，也可以测量DC电流550。在这种情况下，可以将DC电流550与一个或多个校准值进行比较，以确定功率放大器电子器件224的校准状态。可以对各种功率放大器电子器件224的部件进行校准调整，以便获得期望的校准值，从而校准功率放大器电子器件224。在各种示例性实施例中，可以自动地或基于远程指令进行调整。因此，DC电流550可用于检测故障部件和用于自校准。

如图5所示，保护管理器510还可操作地耦接到用户接口570(例如，与接口面板106相关联)。用户接口570可用于(例如，通过视觉和/或听觉)向用户提供通知或警告作为保护功能和/或用于解释采取的保护功能或提供已经启动保护功能的通知。

图6是根据示例性实施例的控制电子器件220的框图，用于提供例示保护系统的电子电路。在一些实施例中，控制电子器件220可以包括处理电路600或以其他方式与处理电路600通信，该处理电路600可以被配置为执行根据在本文所描述的示例性实施例的动作。照此，例如，归属于控制电子器件220的功能可由处理电路600执行。

根据本发明的示例性实施例，处理电路600可以被配置为执行数据处理、控制功能执行和/或其他处理和管理服务。在一些实施例中，处理电路600可以实现为芯片或芯片组。换句话说，处理电路600可包括一个或一个以上物理封装件(例如，芯片)，该物理封装件包括结构组件(例如，基板)上的材料、部件和/或导线。结构组件可以为包括在其上的部件电路提供物理强度、尺寸节省和/或电气相互作用的限制。因此，在某些情况下，处理电路600可以被配置为在单个芯片上或作为单个“芯片上系统”来实现本发明的实施例。照此，在一些情况下，芯片或芯片组可以构成用于执行一个或多个操作以提供本文所描述的功能的装置。

在示例性实施例中，处理电路600可以包括设备接口设备接口处理器610和存储器620中的每一个的一个或多个实例，所述处理器610和存储器620可以与设备接口630和用户接口570通信或以其他方式控制设备接口630和用户接口570。因此，处理电路600可实施为(例如，通过硬件、软件或硬件与软件的组合)配置为执行本文中所描述的操作的电路芯片(例如，集成电路芯片)。然而，在一些实施例中，处理电路600可以实现为机载计算机的一部分。

用户接口570(其可实施为包括接口面板106或作为接口面板106的一部分)可与处理电路600通信，以接收用户接口570处的用户输入的指示和/或向用户(或操作者)提供听觉输出、视觉输出、机械输出或其它输出。照此，用户接口570可以包括例如显示器(例如，诸如接口面板106的触摸屏)、一个或多个硬件或软件按钮或键，和/或其它输入/输出机构。

设备接口630可以包括一个或多个接口机构，用于实现与所连接的设备650的通信，所连接的设备650例如是烤箱100的其他部件、烤箱100的传感器网络的传感器、可移除的存储设备、无线或有线网络通信设备等。在一些情况下，设备接口630可以是任何装置，诸如以硬件或硬件和软件的组合体现的设备或电路，该设备接口630被配置为从/向传感器接收和/或传输数据，所述传感器测量多个设备参数中的任何一个，比如频率、相位、温度(例如，在烹饪室102中或在与第二能量源210相关联的空气通道中)、空气速度等。照此，在一个示例中，设备接口630可以至少从测量上述温度的温度传感器接收输入，或者接收上述任何其它参数的输入，以便将这些参数传送到保护管理器510。可替代地或附加地，设备接口630可以为能够与处理电路600进行有线或无线通信的任何设备提供接口机构。在其它替代方案中，设备接口630可以提供连接和/或接口机构，以使得处理电路600能够控制烤箱100的各种部件。

在示例性实施例中，存储器620可包括一个或更多个非临时存储器设备，例如，可为固定或可移除的易失性和/或非易失性存储器。存储器620可以被配置为存储信息、数据、烹饪标记、程序、食谱、应用、指令等，以使控制电子器件220能够执行根据本发明示例性实施例的各种功能。例如，存储器620可以配置为缓冲输入数据以供处理器610处理。附加地或可选地，存储器620可以被配置为存储由处理器610执行的指令。作为又一替代方案，存储器620可以包括一个或多个数据库，其可以响应于来自传感器网络的输入或者响应于对各种烹饪程序中的任一个的编程来存储各种数据集。在存储器620的内容中，可存储应用程序以供处理器610执行，以便实现与每一相应应用程序相关联的功能。在一些情况下，这些应用程序可以包括控制应用程序，该控制应用程序利用参数数据来控制如在本文所描述的第一能量源200和第二能量源210施加的热量。就此而言，例如，这些应用程序可以包括工作指南，该工作指南使用频率、相位、RF能量水平、温度和空气速度的对应表来针对给定的初始参数(例如，食物类型、大小、初始状态、位置等)来定义预期的烹饪速度。因此，可由处理器610执行并存储在存储器620中的一些应用程序可包括定义RF能量参数和空气速度和温度的组合的表，以确定用于某些程度的熟度和/或用于执行特定烹饪食谱的烹饪时间。因此，可以执行不同的烹饪程序以产生不同的RF和/或对流环境，从而实现期望的烹饪结果。在其它示例中，可以存储数据表以定义校准值和/或诊断值，如上所述。可替代地或附加地，存储器620可以存储应用程序，该应用程序用于定义对刺激的响应，包括生成保护性动作和/或通知功能。

处理器610可以以多种不同的方式实现。举例来说，处理器610可实施为各种处理装置，例如微处理器或其它处理元件、协处理器、控制器或包括集成电路(例如ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)等)的各种其它计算或处理装置中的一者或多者。在示例性实施例中，处理器610可以被配置为执行存储在存储器620中或者处理器610以其他方式可访问的指令。照此，无论是由硬件配置还是由硬件和软件的组合配置，处理器610都可以代表一实体(例如，在电路中物理地体现——例如以处理电路600的形式)，其能够在相应配置的同时执行根据本发明示例性实施例的操作。因此，例如，当处理器610的任何实例被实现为ASIC、FPGA等时，处理器610可以是用于执行本文所描述的操作的专门配置的硬件。可替代地，作为另一实例，当处理器610实施为软件指令的一个或更多个执行器时，所述指令可专门地配置处理器610以执行本文中所描述的操作。

在示例性实施例中，处理器610(或处理电路600)可以实现为，包括或以其他方式控制控制电子器件220和/或保护管理器510。照此，在一些实施例中，可以说处理器510(或处理电路500)通过分别引导控制电子器件220和/或保护管理器510以响应于执行相应地配置处理器610(或处理电路600)的指令或算法以承担相应的功能来引起结合控制电子器件220和/或保护管理器510描述的每个操作。作为示例，控制电子器件220(或更具体地，保护管理器510)可以被配置为控制对与检测到以上参考图5讨论的参数和/或值相关联的各种刺激的响应。此外，控制电子器件220可以被配置为确定效率参数并且基于该效率参数，或基于由控制电子器件220(或保护管理器510)确定或在控制电子器件220(或保护管理器510)处接收的值、测量值和/或参数中的一个或多个采取保护性动作。在一些情况下，处理器(或多个处理器)和存储器的不同实例可以与控制电子器件220的不同部分相关联(例如，包括用于控制功率放大器电子器件224和保护管理器224的不同处理器，尽管可能有其它的情形)。

在示例性实施例中，控制电子器件220还可以访问和/或执行指令，所述指令用于控制RF发生器204和/或天线组件130以控制向烹饪室102施加RF能量。因此，例如，操作者可以提供静态输入以定义与设置在烹饪室102内的食品相关的类型、质量、数量或其他描述性参数(例如，食谱)。然后，控制电子器件220可以利用静态输入来定位供执行的算法或其它程序，以限定要在烹饪室102内施加的RF能量和/或对流能量的施加。控制电子器件220还可以监测动态输入以修改在烹饪过程期间在烹饪室102内施加的RF能量的量、频率、相位或其他特性，并且还可以执行如在本文所描述的保护功能。最后，控制电子器件220可以执行用于校准和/或故障分析的指令。

因此，例如，控制电子器件220(或更具体地，保护管理器510)可以被配置为经由停止对烹饪室102施加RF、经由对部件进行调节以提供校准的输出，和/或当检测到各种异常或可校正的情况时通过警告用户而在本地起作用以保护功率放大器电子器件224。

在一些实施例中，效率计算可以作为学习过程的一部分在整个烹饪过程中定期地进行。就此而言，控制电子器件220可以被配置为用于外推、计算或以其他方式确定有待引导到食品中的能量的量(即，前向功率值520)以及从烹饪室102反射回的能量的量(即，反射功率值522)，从而可以估计所吸收的功率(或能量)的准确估计，并且可以确定效率参数。然后，作为校准或烹饪过程的一部分，控制电子器件220可以基于所测量的效率来控制RF发生器204和/或天线组件130的操作。因此，例如，如果在烹饪期间执行学习过程，则每当在烹饪室102中存在食品或负载时，可以预期所测量的效率至少高于阈值(例如，40％)。如果效率低于阈值，则保护管理器510可以与用户接口570通信以使用户知道要检查烹饪室102以确保其中存在负载。可以以任何期望的时间间隔(例如，每100msec)进行离散效率测量，以执行本文所描述的保护或警报功能。如果反射功率非常高，则可以关闭功率放大器电子器件224。如果某些部件的温度(例如，散热器352、处理器610中的一个或两个，或空气温度)太高，则可以通过用户接口570提供警报和/或可以关闭功率放大器电子器件224。其它保护性动作也是可能的。

在示例性实施例中，可以提供烤箱。烤箱可以包括配置为接收食品的烹饪室和配置为使用固态电子部件将RF能量提供到烹饪室中的RF加热系统。固态电子部件可以包括功率放大器电子器件，该功率放大器电子器件被配置为经由发射器组件将信号提供到烹饪室中，该发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室。可以在发射器组件和功率放大器电子器件之间提供隔离组件。可以至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制功率放大器电子器件，该前向功率值和反射功率值各自在隔离组件之后测量。

在一些实施例中，可以包括附加的可选特征，或者可以修改或增加上述特征。附加特征、修改或增补中的每一个可以结合上述特征和/或彼此结合来实践。因此，在一些实施例中可以利用附加特征、修改或增补中的一些、全部或没有附加特征、修改或增补。例如，在一些情况下，隔离组件可以实施为循环器。在示例性实施例中，烤箱还可以包括限定保护管理器的控制电子器件。保护管理器可以被配置为接收前向功率值和反射功率值以确定效率参数。可以将效率参数与阈值效率进行比较，并且基于该比较启动保护功能。在示例性实施例中，隔离组件可操作地耦接到功率放大器电子器件的输出晶体管。在此实例中，可在输出晶体管的输出处测量到发射器组合件的供应电流。在一些实施例中，可以将供应电流与一个或多个诊断值进行比较以确定隔离组件的操作状态。可替代地或附加地，将供应电流与一个或多个校准值进行比较，以确定功率放大器电子器件的校准状态。在示例性实施例中，保护管理器可以被配置为响应于反射功率大于预定限值而作为保护功能开始停止RF能量的施加。在一些情况下，保护管理器可以被配置为响应于效率参数小于阈值效率而作为保护功能发起用户警报。在示例性实施例中，该保护管理器可以被配置为接收一个或多个温度测量值，并且其中该保护功能可以进一步基于该一个或多个温度测量值来启动。在这样的示例中，温度测量值可以包括散热器温度、用于冷却控制电子器件在控制电子器件的处理器附近的部分的冷却系统的空气温度的测量值。

受益于前述描述和相关附图中所呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前部的描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中描述了示例性实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替换实施例来提供元件和/或功能的不同组合。就此而言，例如，与上面明确描述的那些元件和/或功能不同的元件和/或功能的组合也被设想为可以在一些所附权利要求中阐述。在本文描述优点、益处或问题的解决方案的情况下，应了解，此类优点、益处和/或解决方案可适用于一些示例性实施例，但未必适用于所有示例性实施例。因此，本文所述的任何优点、益处或解决方案不应被认为对于所有实施例或本文所要求保护的实施例是关键的、必需的或必要的。尽管这里采用了特定的术语，但是它们仅用于一般的和描述性的意义，而不是用于限制的目的。

Claims (16)

1.一种烤箱，包含：

被配置为接收食品的烹饪室；

射频加热系统，所述射频加热系统配置为使用固态电子部件将射频能量提供到所述烹饪室中；以及

控制电子器件，所述控制电子器件限定保护管理器；

其中所述固态电子部件包括功率放大器电子器件，所述功率放大器电子器件被配置为用于经由发射器组件将信号提供到所述烹饪室中，所述发射器组件经由波导组件可操作地耦接到所述烹饪室，

其中隔离组件被提供在所述发射器组件与所述功率放大器电子器件之间，

其中至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制所述功率放大器电子器件，所述前向功率值和所述反射功率值各自在所述隔离组件之后测量；

其中所述保护管理器被配置为接收所述前向功率值和所述反射功率值以确定所述效率参数，其中将所述效率参数与阈值效率进行比较并且基于所述比较的结果启动保护功能；

其中所述隔离组件可操作地耦接到所述功率放大器电子器件的输出晶体管，并且其中在所述输出晶体管的输出处测量到所述发射器组件的供应电流；并且

其中所述供应电流与一个或多个诊断值进行比较以确定所述隔离组件的操作状态。

2.根据权利要求1所述的烤箱，其中所述隔离组件包含循环器。

3.根据权利要求1所述的烤箱，其中所述供应电流与一个或多个校准值进行比较，以确定所述功率放大器电子器件的校准状态。

4.根据权利要求1所述的烤箱，其中，作为所述保护功能，所述保护管理器被配置为响应于反射功率大于预定限值而停止射频能量的施加。

5.根据权利要求1所述的烤箱，其中，作为所述保护功能，所述保护管理器被配置为响应于所述效率参数小于所述阈值效率而启动用户警报。

6.根据权利要求1所述的烤箱，其中所述保护管理器被配置为接收一个或多个温度测量值，并且其中所述保护功能可以进一步基于所述一个或多个温度测量值来启动。

7.根据权利要求6所述的烤箱，其中所述温度测量值包括散热器温度的测量值、用于冷却所述控制电子器件在所述控制电子器件的处理器附近的部分的冷却系统的空气温度的测量值。

8.一种用于烤箱的保护系统，包含被配置为接收食品的烹饪室和被配置为使用固态电子部件将射频能量提供到所述烹饪室中的射频加热系统，所述固态电子部件包括被配置为经由发射器组件将信号提供到所述烹饪室中的功率放大器电子器件，所述发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室，所述保护系统包含：

隔离组件，所述隔离组件被布置在所述发射器组件与所述功率放大器电子器件之间，

控制电子器件，所述控制电子器件被配置为至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制所述功率放大器电子器件的操作，所述前向功率值和所述反射功率值各自在所述隔离组件之后被测量；以及

控制电子器件，所述控制电子器件限定保护管理器，所述保护管理器被配置为接收所述前向功率值和所述反射功率值以确定所述效率参数，其中将所述效率参数与阈值效率进行比较并且基于所述比较的结果启动保护功能；

其中所述隔离组件可操作地耦接到所述功率放大器电子器件的输出晶体管，并且其中在所述输出晶体管的输出处测量到所述发射器组件的供应电流；并且

其中所述供应电流与一个或多个诊断值进行比较以确定所述隔离组件的操作状态。

9.根据权利要求8所述的保护系统，其中所述隔离组件包含循环器。

10.根据权利要求8所述的保护系统，其中将所述供应电流与一个或多个校准值进行比较，以确定所述功率放大器电子器件的校准状态。

11.根据权利要求8所述的保护系统，其中，作为所述保护功能，所述保护管理器被配置为响应于反射功率大于预定限值而停止射频能量的施加。

12.根据权利要求8所述的保护系统，其中，作为所述保护功能，所述保护管理器被配置为响应于所述效率参数小于所述阈值效率而启动用户警报。

13.根据权利要求8所述的保护系统，其中所述保护管理器被配置为接收一个或多个温度测量值，并且其中所述保护功能可以进一步基于所述一个或多个温度测量值来启动。

14.根据权利要求13所述的保护系统，其中所述温度测量值包含散热器温度和用于冷却所述控制电子器件在所述控制电子器件的处理器附近的部分的冷却系统的空气温度的测量值。

15.一种烤箱，包括：

被配置为接收食品的烹饪室；

射频加热系统，所述射频加热系统配置为使用固态电子部件将射频能量提供到所述烹饪室中；以及

控制电子器件，所述控制电子器件限定保护管理器；

其中所述固态电子部件包括功率放大器电子器件，所述功率放大器电子器件被配置为用于经由发射器组件将信号提供到所述烹饪室中，所述发射器组件经由波导组件可操作地耦接到所述烹饪室，

其中隔离组件被提供在所述发射器组件与所述功率放大器电子器件之间，

其中至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制所述功率放大器电子器件，所述前向功率值和所述反射功率值各自在所述隔离组件之后测量；

其中所述保护管理器被配置为接收所述前向功率值和所述反射功率值以确定所述效率参数，其中将所述效率参数与阈值效率进行比较并且基于所述比较的结果启动保护功能；

其中所述隔离组件可操作地耦接到所述功率放大器电子器件的输出晶体管，并且其中在所述输出晶体管的输出处测量到所述发射器组件的供应电流；并且

其中所述供应电流与一个或多个校准值进行比较，以确定所述功率放大器电子器件的校准状态。

16.一种用于烤箱的保护系统，包括：

被配置为接收食品的烹饪室和被配置为使用固态电子部件将射频能量提供到所述烹饪室中的射频加热系统，所述固态电子部件包括被配置为经由发射器组件将信号提供到所述烹饪室中的功率放大器电子器件，所述发射器组件经由波导组件可操作地耦接到烹饪室，所述保护系统包含：

隔离组件，所述隔离组件被布置在所述发射器组件与所述功率放大器电子器件之间，

控制电子器件，所述控制电子器件被配置为至少部分地基于从前向功率值和反射功率值确定的效率参数来控制所述功率放大器电子器件的操作，所述前向功率值和所述反射功率值各自在所述隔离组件之后被测量；以及

控制电子器件，所述控制电子器件限定保护管理器，所述保护管理器被配置为接收所述前向功率值和所述反射功率值以确定所述效率参数，其中将所述效率参数与阈值效率进行比较并且基于所述比较的结果启动保护功能；

其中所述隔离组件可操作地耦接到所述功率放大器电子器件的输出晶体管，并且其中在所述输出晶体管的输出处测量到所述发射器组件的供应电流；并且

其中将所述供应电流与一个或多个校准值进行比较，以确定所述功率放大器电子器件的校准状态。

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