DE102015100324A1 - Microwave generator assembly, cooking appliance and method for operating a microwave generator of a cooking appliance - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenerzeugungsbaugruppe für ein Gargerät (10), mit einem Mikrowellengenerator (22), der einen HF-Verstärker mit einem Feldeffekt-Transistor (40) enthält, und mindestens einer Antenne (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekt-Transistor (40) Überspannungsschutzelemente-frei an die Antenne (26) angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gargerät mit einer solchen Mikrowellenerzeugungsbaugruppe sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellengenerators (22) eines Gargeräts (10), das einen Garraum (12) aufweist, in den mittels mindestens einer Antenne (26) Mikrowellenleistung des Mikrowellengenerators (22) eingekoppelt werden kann, die von einem HF-Verstärker des Mikrowellengenerators (22) erzeugt wird, der einen Leistungstransistor (40) enthält, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: Auf ein Startsignal hin wird der HF-Verstärker in einem Analysemodus mit geringer Mikrowellenleistung betrieben. Im Analysemodus wird die aus dem Garraum (12) zur Antenne (26) reflektierte Mikrowellenleistung analysiert. In Abhängigkeit von der reflektierten Mikrowellenleistung wird ein Betriebspunkt des HF-Verstärkers so festgelegt, dass der Leistungstransistor (40) durch die aus dem Garraum (12) reflektierte Mikrowellenleistung nicht beschädigt werden kann.The invention relates to a microwave generating assembly for a cooking appliance (10), comprising a microwave generator (22) containing an RF amplifier with a field effect transistor (40) and at least one antenna (26), characterized in that the field effect transistor (40) overvoltage protection elements-free to the antenna (26) is connected. The invention further relates to a cooking appliance with such a microwave generating assembly and a method for operating a microwave generator (22) of a cooking appliance (10) having a cooking chamber (12), coupled by at least one antenna (26) microwave power of the microwave generator (22) which is generated by an RF amplifier of the microwave generator (22), which includes a power transistor (40), wherein the following steps are performed: In response to a start signal, the RF amplifier is operated in a low microwave power analysis mode. In the analysis mode, the microwave power reflected from the cooking chamber (12) to the antenna (26) is analyzed. Depending on the reflected microwave power, an operating point of the RF amplifier is set so that the power transistor (40) can not be damaged by the microwave power reflected from the cooking chamber (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenerzeugungsbaugruppe für ein Gargerät, mit einem Mikrowellengenerator, der einen HF-Verstärker mit einem Feldeffekt-Transistor enthält, und mindestens einer Antenne. Die Erfindung betrifft ferner ein Gargerät mit einer solchen Mikrowellenerzeugungsbaugruppe, einem Garraum und einer Steuerung, die den Mikrowellengenerator ansteuert. Die Erfindung betriff schließlich ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellengenerators eines Gargeräts, das einen Garraum aufweist, in den mittels mindestens einer Antenne Mikrowellenleistung des Mikrowellengenerators eingekoppelt werden kann, die von einem HF-Verstärker des Mikrowellengenerators erzeugt wird, der einen Leistungstransistor enthält. The invention relates to a microwave generator assembly for a cooking appliance, comprising a microwave generator, which includes an RF amplifier with a field effect transistor, and at least one antenna. The invention further relates to a cooking appliance with such a microwave generating assembly, a cooking chamber and a controller that controls the microwave generator. Finally, the invention relates to a method for operating a microwave generator of a cooking appliance, which has a cooking space, can be coupled by means of at least one antenna microwave power of the microwave generator, which is generated by an RF amplifier of the microwave generator containing a power transistor.

Die Gargeräte, um die es im Rahmen der Erfindung geht, sind Gargeräte für den professionellen Einsatz z.B. in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie. Ein Beispiel für solche Gargeräte sind die Geräte des Typs, die unter der Bezeichnung "Kombidämpfer" bekannt sind. Mit diesen Gargeräten können Nahrungsmittel auf unterschiedliche Arten gegart werden, beispielsweise mittels Heißluft, Wasserdampf, Kombinationen aus Heißluft und Wasserdampf, und Mikrowellenstrahlung. The cooking appliances which are the subject of the invention are cooking appliances for professional use, e.g. in restaurants, canteens and large catering. An example of such cooking appliances are those of the type known as "combi steamers". With these cooking devices food can be cooked in different ways, for example by means of hot air, water vapor, combinations of hot air and water vapor, and microwave radiation.

Die Mikrowellenstrahlung bzw. -leistung wird von mindestens einem Mikrowellengenerator erzeugt, der üblicherweise mindestens ein Magnetron enthält. Modernere Mikrowellengeneratoren enthalten dagegen einen HF-Verstärker mit einem Feldeffekt-Transistor, beispielsweise einem LDMOS-Transistor. Ein solcher Mikrowellengenerator bietet gegenüber einem konventionellen Mikrowellengenerator mit Magnetron den Vorteil, dass die Frequenz des Mikrowellengenerators präzise gesteuert werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die relative Phase der Mikrowellensignale gesteuert werden kann. Dies ermöglicht, wenn die Leistung an mehreren räumlich getrennten Antennen in den Garraum eingespeist wird, eine bessere Kontrolle über den Garprozess. The microwave radiation or power is generated by at least one microwave generator, which usually contains at least one magnetron. In contrast, more modern microwave generators contain an RF amplifier with a field-effect transistor, for example an LDMOS transistor. Such a microwave generator offers the advantage over a conventional microwave generator with magnetron that the frequency of the microwave generator can be precisely controlled. Another advantage results from the fact that the relative phase of the microwave signals can be controlled. This allows, when the power is fed to several spatially separated antennas in the cooking chamber, a better control over the cooking process.

Mikrowellengeneratoren, die Leistungstransistoren verwenden, haben jedoch den Nachteil, dass ihre Kosten merklich höher sind als bei herkömmlichen Mikrowellengeneratoren mit einem Magnetron. Dies liegt u.a. daran, dass neben dem Leistungstransistor, beispielsweise einem LDMOS-Transistor, eine hochwertige thermisch leitende Leiterplatte sowie ein Zirkulator notwendig sind. Der Zirkulator dient zum Schutz des Leistungstransistors vor einer Überspannung zwischen Drain und Source des Transistors. However, microwave generators using power transistors have the disadvantage that their cost is significantly higher than conventional magnetron microwave generators. This is u.a. because, in addition to the power transistor, such as an LDMOS transistor, a high-quality thermally conductive circuit board and a circulator are necessary. The circulator serves to protect the power transistor from an overvoltage between the drain and source of the transistor.

Wenn Mikrowellenleistung zum Zwecke des Garens von Nahrungsmitteln über eine Antenne in den Garraum eingekoppelt wird, wird idealerweise ein Großteil der eingekoppelten Leistung von den Nahrungsmitteln absorbiert; die Nahrungsmittel erwärmen sich. Allerdings wird ein Teil der Mikrowellenleistung aus dem Garraum zurück zur Antenne reflektiert, beispielsweise von den Wänden des Garraums. Der Anteil der zurück zur Antenne reflektierten Leistung hängt von vielen Parametern ab. Wenn die eingekoppelte Mikrowellenleistung schlecht an den Garraum und/oder die sich darin befindenden Nahrungsmittel angepasst ist, kann ein erheblicher Teil der eingekoppelten Leistung wieder zurück zur Antenne reflektiert werden. In diesem Falle würde zwischen Drain und Source des Leistungstransistors am Ausgang des HF-Verstärkers eine Überspannung entstehen, die den Transistor zerstören kann. When microwave power is coupled into the cooking cavity via an antenna for the purpose of cooking food, ideally most of the injected power is absorbed by the food; the food warms up. However, part of the microwave power is reflected from the cooking chamber back to the antenna, for example from the walls of the cooking chamber. The amount of power reflected back to the antenna depends on many parameters. If the coupled microwave power is poorly matched to the cooking chamber and / or the foodstuffs located therein, a significant portion of the injected power can be reflected back to the antenna. In this case, an overvoltage would arise between the drain and source of the power transistor at the output of the RF amplifier, which can destroy the transistor.

Daher wird zwischen der Antenne und dem Leistungstransistor der Zirkulator angeordnet. Der Zirkulator lenkt das reflektierte Signal in eine Ohmsche Last um und schützt damit den Leistungstransistor. Therefore, the circulator is placed between the antenna and the power transistor. The circulator deflects the reflected signal into an ohmic load, protecting the power transistor.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Gesamtkosten eines Gargeräts zu verringern, das einen Mikrowellengenerator mit einem Leistungstransistor enthält. The object of the invention is to reduce the overall cost of a cooking appliance containing a microwave generator with a power transistor.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Mikrowellenerzeugungsbaugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Feldeffekt-Transistor Überspannungsschutzelemente-frei an die Antenne angeschlossen ist, also unmittelbar und ohne den Leistungstransistor schützende Bauteile oder Schaltungen wie z.B. ein Zirkulator. Zur Lösung dieser Aufgabe ist weiterhin bei einem Gargerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Steuerung eine Auswerteeinheit enthält, die das Verhältnis der reflektierten zu eingekoppelten Mikrowellenleistung bestimmt. Zur Lösung dieser Aufgabe sind schließlich bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die folgenden Schritte vorgesehen: Auf ein Startsignal hin wird der HF-Verstärker in einem Analysemodus mit geringer Mikrowellenleistung betrieben. Im Analysemodus wird die aus dem Garraum zur Antenne reflektierte Mikrowellenleistung analysiert. In Abhängigkeit von der reflektierten Mikrowellenleistung wird ein Betriebspunkt des HF-Verstärkers so festgelegt, dass der Leistungstransistor durch die aus dem Garraum reflektierte Mikrowellenleistung nicht beschädigt werden kann. To achieve this object, it is provided in a microwave generating assembly of the type mentioned that the field effect transistor is overvoltage protection elements-free connected to the antenna, ie directly and without the power transistor protective components or circuits such. a circulator. To solve this problem is further provided in a cooking appliance of the type mentioned that the controller includes an evaluation that determines the ratio of the reflected to coupled microwave power. To solve this problem, the following steps are finally provided in a method of the type mentioned: In response to a start signal, the RF amplifier is operated in an analysis mode with low microwave power. In the analysis mode, the microwave power reflected from the cooking chamber to the antenna is analyzed. Depending on the reflected microwave power, an operating point of the RF amplifier is set so that the power transistor can not be damaged by the microwave power reflected from the cooking chamber.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Gesamtkosten der Mikrowellenerzeugungsbaugruppe und damit des Gargeräts dadurch zu verringern, dass auf den Zirkulator (und auch auf in ihrer Funktion äquivalente, andere Überspannungsschutzelemente) vollständig verzichtet wird. Dies ist dadurch möglich, dass der HF-Verstärker zu jeder Zeit in einem Betriebspunkt betrieben wird, bei dem die zur Antenne reflektierte Leistung keine gefährlich hohen Spannungen zwischen Drain und Source des Leistungstransistors am Ausgang des HF-Verstärkers erzeugen kann. Dieser Betriebspunkt wird dadurch bestimmt, dass der Mikrowellengenerator, bevor er (zum Zwecke des Garens der Nahrungsmittel) in Betrieb genommen wird, in einem "Testmodus" betrieben wird. Der Testmodus dient dazu festzustellen, welcher Anteil der in den Garraum eingekoppelten Leistung wieder zur Antenne (oder, falls mehrere Antennen verwendet werden: zu den Antennen) reflektiert wird. Wenn dieser Anteil bekannt ist, kann ein Betriebspunkt des Mikrowellengenerators so festgelegt werden, dass in den Garraum die maximal mögliche Leistung eingekoppelt wird, bei der für den Leistungstransistor kein Risiko einer Zerstörung durch die aus dem Garraum reflektierte Leistung besteht. The invention is based on the basic idea of reducing the total cost of the microwave generating assembly and therefore of the cooking appliance by completely dispensing with the circulator (and also with equivalent overvoltage protection elements in its function). This is possible because the RF amplifier is operated at any time at an operating point where the power reflected to the antenna is not can generate dangerously high voltages between the drain and source of the power transistor at the output of the RF amplifier. This operating point is determined by operating the microwave generator in a "test mode" before it is put into operation (for the purpose of cooking the food). The test mode serves to determine what proportion of the power coupled into the cooking chamber is reflected back to the antenna (or, if several antennas are used: to the antennas). If this proportion is known, an operating point of the microwave generator can be set so that the maximum possible power is coupled into the oven, in which there is no risk of destruction for the power transistor by the power reflected from the oven.

Bei dem Leistungstransistor des Mikrowellengenerators kann es sich insbesondere um einen LDMOS-Transistor handeln. The power transistor of the microwave generator may in particular be an LDMOS transistor.

Vorzugsweise wird der HF-Verstärker im Analysemodus in einem Kleinsignalmodus betrieben. In diesem Betriebsmodus kann der Leistungstransistor nicht durch reflektierte Leistung zerstört werden, weil die dynamische Ausgangsamplitude sehr klein gehalten wird. Preferably, the RF amplifier is operated in the analysis mode in a small signal mode. In this mode of operation, the power transistor can not be destroyed by reflected power because the dynamic output amplitude is kept very small.

Der Betriebspunkt des Leistungstransistors kann mit geringem Aufwand in der Form einer Betriebsspannung gewählt werden. The operating point of the power transistor can be selected with little effort in the form of an operating voltage.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Startsignal erzeugt wird, nachdem eine Gargerätetür des Gargeräts geöffnet und/oder geschlossen wurde. Das Öffnen und Schließen der Gargerätetür kann darauf hindeuten, dass ein Bediener Nahrungsmittel in den Garraum eingebracht oder aus diesem entnommen hat. Durch einen geänderten Beladungszustand des Gargeräts kann sich der Anteil der Mikrowellenleistung ändern, der aus dem Garraum reflektiert wird. Daher sollte überprüft werden, ob der Betriebspunkt des Mikrowellengenerators an die neuen Bedingungen im Garraum angepasst werden muss. According to one embodiment of the invention, it is provided that the start signal is generated after a cooking appliance door of the cooking appliance has been opened and / or closed. The opening and closing of the cooking appliance door may indicate that an operator has introduced or removed food from the oven. By changing the loading state of the cooking appliance, the proportion of the microwave power that is reflected from the oven can change. Therefore, it should be checked whether the operating point of the microwave generator must be adapted to the new conditions in the oven.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Startsignal erzeugt wird, bevor der Mikrowellengenerator für den Garprozess in Betrieb genommen wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass bereits zu Beginn eines Garprozesses, bei dem mit Mikrowellen gegart wird, der Betriebspunkt des Mikrowellengenerators korrekt gewählt wird. According to one embodiment it is provided that the start signal is generated before the microwave generator for the cooking process is put into operation. This ensures that the operating point of the microwave generator is selected correctly already at the beginning of a cooking process in which cooking is done with microwaves.

Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Startsignal periodisch während des Betriebs des Mikrowellengenerators erzeugt wird. Hierdurch kann auf Änderungen im Garraum reagiert werden, die zu einer Änderung der reflektierten Leistung führen, beispielsweise ein sich ändernder Wassergehalt der im Garraum gegarten Lebensmittel. It may additionally be provided that the start signal is generated periodically during the operation of the microwave generator. As a result, it is possible to respond to changes in the cooking chamber, which lead to a change in the reflected power, for example, a changing water content of food cooked in the oven.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann ergänzend vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit während des Betriebs des Mikrowellengenerators die in den Garraum eingekoppelte Leistung mit der aus dem Garraum reflektierten Leistung vergleicht und auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs entscheidet, ob ein neuer Betriebspunkt für den Mikrowellengenerator gewählt werden soll oder muss. Bei dieser Ausgestaltung wird der Mikrowellengenerator nicht im Analysemodus betrieben, um den optimalen Betriebspunkt zu bestimmen, sondern es wird periodisch oder laufend während des Betriebs des Mikrowellengenerators überwacht, ob nicht (aufgrund von Änderungen der Reflektionsbedingungen im Garraum) mittlerweile ein geänderter Anteil der Leistung reflektiert wird, dass ein neuer Betriebspunkt gewählt werden sollte. According to one embodiment of the invention may be additionally provided that the evaluation unit compares during operation of the microwave generator coupled into the cooking power with the power reflected from the cooking chamber and on the basis of the result of the comparison decides whether a new operating point selected for the microwave generator should or should be. In this embodiment, the microwave generator is not operated in the analysis mode to determine the optimum operating point, but it is monitored periodically or continuously during operation of the microwave generator, if not (due to changes in the reflection conditions in the oven) now a changed proportion of the power is reflected that a new operating point should be chosen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen: The invention will be described below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. In these show:

1 schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät; 1 schematically a cooking appliance according to the invention;

2 schematisch eine Mikrowellenerzeugungsbaugruppe, die beim Gargerät von 1 verwendet wird; 2 schematically a microwave generating assembly, the cooking of 1 is used;

3 schematisch einen Leistungstransistor, der bei der Mikrowellenerzeugungsbaugruppe von 2 verwendet wird; 3 schematically illustrates a power transistor used in the microwave generating assembly of 2 is used;

4 schematisch charakteristische Kurven eines Leistungstransistors, der bei der Mikrowellenerzeugungsbaugruppe von 2 verwendet werden kann, wobei ein Betriebspunkt mit dynamischem Betriebsbereich ohne Reflektion dargestellt ist; 4 schematically characteristic curves of a power transistor used in the microwave generating assembly of 2 can be used, wherein an operating point with dynamic operating range is shown without reflection;

5 im Diagramm von 4 einen Betriebspunkt mit dynamischem Betriebsbereich mit Reflektion, bei dem es zu einer Zerstörung des Leistungstransistors kommen kann; und 5 in the diagram of 4 an operating point with dynamic operating range with reflection, which can lead to destruction of the power transistor; and

6 das Diagramm von 4, wobei ein erfindungsgemäß angepasster Betriebspunkt dargestellt ist. 6 the diagram of 4 , wherein a modified according to the invention operating point is shown.

In 1 ist schematisch ein Gargerät 10 gezeigt, das einen Garraum 12 aufweist, in dem Nahrungsmittel 14 gegart werden können. Der Garraum 12 ist über eine Gargerätetür 16 zugänglich. In 1 is schematically a cooking appliance 10 shown that a cooking space 12 in which foods 14 can be cooked. The cooking space 12 is over a cooking appliance door 16 accessible.

Das Gargerät 10 kann ein sogenannter Kombidämpfer sein, in dem die Nahrungsmittel 14 in einer Garraumatmosphäre gegart werden können, die durch ihre Temperatur, ihre Feuchte und ihre Umwälzgeschwindigkeit gekennzeichnet ist. So können unterschiedliche Garprozesse durchgeführt werden, die beispielsweise einen Heißluftbetrieb, einem Dampfbetrieb oder einen Betrieb mit einer Mischatmosphäre umfassen. Die hierfür notwendigen Bauteile wie Heizvorrichtung, Dampfgenerator und Lüfter sind in 1 nicht gezeigt, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht relevant sind. The cooking appliance 10 may be a so-called combi steamer, in which the food 14 can be cooked in a cooking chamber atmosphere, by their temperature, their humidity and their Circulation speed is marked. Thus, different cooking processes can be performed, which include, for example, a hot air operation, a steam operation or an operation with a mixed atmosphere. The necessary components such as heater, steam generator and fan are in 1 not shown because they are not relevant to the understanding of the invention.

Die Nahrungsmittel 14 können aber auch gegart werden, indem Leistung mittels Mikrowellenstrahlung zugeführt wird. Hierzu ist eine Mikrowellenerzeugungsbaugruppe 20 (siehe 2) vorgesehen, von der in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch zwei Mikrowellengeneratoren 22 gezeigt sind. Die Mikrowellengeneratoren erzeugen eine Mikrowellenstrahlung 24 (beispielsweise im Frequenzbereich von 915 MHz oder 2,455 GHz), die von den Nahrungsmitteln 14 im Garraum 12 zumindest teilweise absorbiert und dort in Wärme umgesetzt wird. Foods 14 but can also be cooked by power is supplied by means of microwave radiation. For this purpose, a microwave generating assembly 20 (please refer 2 ) provided by the in 1 for clarity, only schematically two microwave generators 22 are shown. The microwave generators generate microwave radiation 24 (for example in the frequency range of 915 MHz or 2.455 GHz) obtained from food 14 in the oven 12 is at least partially absorbed and converted into heat there.

Jeder der Mikrowellengeneratoren 22 ist unmittelbar (beispielsweise über eine hier schematisch angedeutete Leitung oder einen Hohlleiter 28) an eine Antenne 26 angeschlossen, welche die Mikrowellenleistung 24 in den Garraum überträgt. "Unmittelbar" bedeutet dabei, dass zwischen dem Mikrowellengenerator 22 und der Antenne 26, insbesondere zwischen einem im Mikrowellengenerator 22 verwendeten Leistungstransistor und der Antenne 26, keine den Leistungstransistor schützenden Bauteile oder Schaltungen wie ein Zirkulator angeordnet sind. Dessen ungeachtet können weiterhin die Bauteile, die zwischen einem Mikrowellengenerator und der Antenne üblicherweise angeordnet sind (Kondensatoren, Spulen, Anpassungsleitungen, etc.) und nicht zum Schutz vor einer Überspannung dienen, vorhanden sein. Each of the microwave generators 22 is immediate (for example via a schematically indicated here line or a waveguide 28 ) to an antenna 26 connected to the microwave power 24 transfers to the cooking compartment. "Immediate" means that between the microwave generator 22 and the antenna 26 , in particular between one in the microwave generator 22 used power transistor and the antenna 26 , no power transistor protecting components or circuits such as a circulator are arranged. Nevertheless, the components commonly arranged between a microwave generator and the antenna (capacitors, coils, match lines, etc.) and not for over-voltage protection may still be present.

Anders ausgedrückt: jeder der Mikrowellengeneratoren 22 ist Überspannungsschutzelemente-frei mit der ihm zugeordneten Antenne 26 verbunden. In other words, each of the microwave generators 22 is overvoltage protection elements-free with its associated antenna 26 connected.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden zwei Mikrowellengeneratoren 22 mit zwei Antennen 26 verwendet. Hierdurch kann die Mikrowellenenergie an räumlich voneinander getrennten Stellen in den Garraum 12 eingekoppelt werden, wobei die Phasenlage der Mikrowellenstrahlung relativ zueinander gesteuert werden kann. Dies ermöglicht es, das Absorptionsverhalten gezielt im Hinblick auf das gewünschte Garergebnis zu steuern. Das dem beschriebenen Gargerät zugrundeliegende Prinzip einer unmittelbaren Verbindung zwischen dem Mikrowellengenerator 22 und der diesem zugeordneten Antenne 26 kann natürlich auch bei einem Gargerät angewendet werden, das nur einen einzigen Mikrowellengenerator 22 aufweist oder auch mehr als zwei Mikrowellengeneratoren. In the embodiment shown, two microwave generators 22 with two antennas 26 used. As a result, the microwave energy at spatially separated locations in the oven 12 can be coupled, wherein the phase angle of the microwave radiation can be controlled relative to each other. This makes it possible to control the absorption behavior specifically with regard to the desired cooking result. The cooking appliance described underlying principle of a direct connection between the microwave generator 22 and the antenna associated therewith 26 Of course, it can also be applied to a cooking appliance that uses only a single microwave generator 22 or more than two microwave generators.

Wenn der Mikrowellengenerator 22 betrieben wird (oder die Mikrowellengeneratoren 22 betrieben werden), wird nicht nur Mikrowellenstrahlung 24 in den Garraum 12 eingekoppelt. Ein Teil der eingekoppelten Mikrowellenleistung 24 wird reflektiert (z.B. an den Wänden des Garraums, an sich im Garraum befindenden Zubehörteilen, etc.) und als reflektierten Mikrowellenleistung 29 wieder in die Antennen 26 eingekoppelt. Die reflektierte Mikrowellenleistung 29 ist potentiell kritisch für den Mikrowellengenerator 22. When the microwave generator 22 operated (or the microwave generators 22 not just microwave radiation 24 in the oven 12 coupled. Part of the coupled microwave power 24 is reflected (eg on the walls of the cooking chamber, on accessories in the cooking chamber, etc.) and as a reflected microwave power 29 back in the antennas 26 coupled. The reflected microwave power 29 is potentially critical to the microwave generator 22 ,

Das Gargerät 10 weist eine Steuerung 30 auf (siehe 1), die den Betrieb des Gargeräts 10 und insbesondere den Betrieb der Mikrowellengeneratoren 22 steuert. Die Steuerung 30 weist eine Auswerteeinheit 32 (siehe auch 2) auf, die mittels eines Mikrokontrollers 34 das Verhältnis der reflektierten Mikrowellenleistung 29 zur in den Garraum 12 eingekoppelten Mikrowellenleistung 24 ausgewertet. The cooking appliance 10 has a controller 30 on (see 1 ), which controls the operation of the cooking appliance 10 and in particular the operation of the microwave generators 22 controls. The control 30 has an evaluation unit 32 (see also 2 ) by means of a microcontroller 34 the ratio of the reflected microwave power 29 to the cooking space 12 coupled microwave power 24 evaluated.

Die Steuerung 30 weist weiterhin eine steuerbare Gleichspannungsquelle 36 auf, die in Abhängigkeit vom Signal des Mikrokontrollers 34 die Betriebsspannung für den Mikrowellengenerator 22 bereitstellt. The control 30 furthermore has a controllable DC voltage source 36 depending on the signal of the microcontroller 34 the operating voltage for the microwave generator 22 provides.

Der Mikrowellengenerator 22 weist zur Erzeugung der Mikrowellenleistung 24 einen Leistungstransistor 40 auf (siehe 3), der hier ein LDMOS-Feldeffekttransistor ist. An das Gate G des Leistungstransistors 40 wird ein HF-Eingangssignal 42 angelegt, das vom Leistungstransistor 40 verstärkt wird, so dass die Mikrowellenleistung 24 erzeugt wird. Diese wird in den Garraum 12 eingekoppelt (hier zusammen mit darin enthaltenen Nahrungsmitteln schematisch als HF-Last 44 dargestellt). Entlang eines HF-Übertragungsmediums 46 wird ein Teil der eingekoppelten Mikrowellenleistung als reflektiertes Mikrowellensignal 29 über die Antenne zum Leistungstransistor 40 zurückgeleitet und erzeugt am Drain-Anschluss D eine zusätzliche Spannung vreflect, die sich zum Ausgangssignal addiert. The microwave generator 22 indicates the generation of the microwave power 24 a power transistor 40 on (see 3 ), which is an LDMOS field effect transistor here. To the gate G of the power transistor 40 becomes an RF input signal 42 created by the power transistor 40 is amplified, so that the microwave power 24 is produced. This is in the oven 12 coupled (here together with food contained therein schematically as an RF load 44 shown). Along an RF transmission medium 46 becomes a part of the coupled microwave power as a reflected microwave signal 29 via the antenna to the power transistor 40 fed back and generated at the drain terminal D an additional voltage v reflect , which adds to the output signal.

In 4 ist schematisch ein Betriebspunkt 50 in einem Diagramm mit charakteristischen Kurven eines LDMOS-Transistors 40 gezeigt. Um die Mikrowellenleistung möglichst effizient an die HF-Last 44 zu liefern, wird der Verstärker entwickelt, damit die dynamische Amplitude am Ausgang (Drain-Source) des Leistungstransistors 40 ungefähr die doppelte Drain-Source-Gleichspannung (Vds) erreicht; der sich hieraus ergebende dynamische Betriebsbereich ist mit dem Bezugszeichen 51 versehen. Beispielhaft für diesen Betrieb sind die Betriebsmodi „F-Klasse“ oder „E-Klasse“, die allgemein für Fachleute nachvollziehbar sind. In 4 is schematically an operating point 50 in a diagram with characteristic curves of an LDMOS transistor 40 shown. To the microwave power as efficiently as possible to the RF load 44 To deliver, the amplifier is designed to allow the dynamic amplitude at the output (drain-source) of the power transistor 40 reaches about twice the drain-source DC voltage (V ds ); the resulting dynamic operating range is denoted by the reference numeral 51 Mistake. Exemplary of this operation are the operating modes "F-Class" or "E-Class", which are generally understood by those skilled in the art.

Der Betriebspunkt 50 wird durch die Versorgungsspannung Vds sowie die Spannung am Gate Vgs gesetzt. Die Betriebsspannung in 4 wird auf 28 V gesetzt. Die höchste Spannung, die zwischen Drain und Source ohne Reflektion des Mikrowellensignals entstehen kann, wird ungefähr 2 Vds oder 56 V. The operating point 50 is set by the supply voltage V ds and the voltage at the gate V gs . The operating voltage in 4 is set to 28V. The highest voltage that can arise between drain and source without reflection of the microwave signal becomes approximately 2 V ds or 56 V.

Wenn sich die Last ändert, wie zum Beispiel durch Reflektionen im Garraum, kann sich die reflektierte Spannung vreflect mit dem Ausgangsignal am Drain des Leistungstransistors 40 addieren (siehe 5), so dass sich eine Spannungsamplitude auf 2(Vds + vreflect) erhöht (siehe den dynamischen Betriebsbereich 51' mit Reflektion). Wenn diese Spannung den Durchbruchswert Vbds (siehe die 4 und 5) wesentlich übersteigt, wird der Leistungstransistor zerstört. As the load changes, such as through reflections in the cooking chamber, the reflected voltage v reflect may match the output signal at the drain of the power transistor 40 add (see 5 ), so that a voltage amplitude increases to 2 (V ds + v reflect ) (see the dynamic operating range 51 ' with reflection). If this voltage exceeds the breakdown value V bds (see the 4 and 5 ) significantly exceeds the power transistor is destroyed.

Beim Gargerät 10 wird die Zerstörung des Leistungstransistors verhindert, ohne dass hierfür ein Zirkulator vorgesehen ist, der die reflektierte Leistung zu einer Ohm’schen Last ableitet. Verallgemeiner ausgedrückt wird der Leistungstransistor 40 in einem Betriebspunkt 60 betrieben (siehe 6), der im Hinblick auf die reflektierte Mikrowellenleistung so gewählt ist, dass die Spannungsamplitude 2(Vds + vreflect) unterhalb des Durchbruchswerts Vbds liegt. When cooking 10 the destruction of the power transistor is prevented, without the provision of a circulator, which derives the reflected power to an ohmic load. More generally, the power transistor is expressed 40 in one operating point 60 operated (see 6 ), which is selected with respect to the reflected microwave power so that the voltage amplitude 2 (V ds + v reflect ) is below the breakdown value V bds .

Um den geeigneten Betriebspunkt zu wählen, wird auf ein Startsignal hin der Leistungsverstärker, der den Leistungstransistor 40 enthält, in einem Analysemodus betrieben, um die Reflektion aus dem Garraum 12 zu messen. Im Analysemodus kann der Leistungsverstärker insbesondere ein linearen Kleinsignalmodus betrieben werden, in dem der Leistungstransistor 40 nicht durch Reflektion zerstört werden kann, weil die dynamische Ausgangsamplitude sehr klein gehalten wird (z.B. 0,5 V). In order to select the appropriate operating point, the power amplifier, which is the power transistor, is turned on in response to a start signal 40 contains, in an analysis mode operated to the reflection from the cooking chamber 12 to eat. In the analysis mode, the power amplifier can be operated in particular a linear small signal mode, in which the power transistor 40 can not be destroyed by reflection, because the dynamic output amplitude is kept very small (eg 0.5 V).

Wenn der Mikrokontroller 34 ermittelt hat, welcher Teil der in den Garraum 12 eingekoppelten Leistung reflektiert wird, legt die Steuerung 30 einen passenden Betriebspunkt 60 fest, und die Betriebsspannung des Leistungstransistors 40 wird entsprechend festgesetzt. If the microcontroller 34 has determined which part of the cooking space 12 coupled power is reflected, sets the controller 30 a suitable operating point 60 fixed, and the operating voltage of the power transistor 40 is determined accordingly.

Wie in 6 zu sehen ist, sind im festgelegten Betriebspunkt die Versorgungsspannung Vds und Gate-Spannung Vgs so angepasst, dass gewährleistet ist, dass die dynamische Spannung am Drain D des Leistungstransistors 40 den Durchbruchwert Vbds trotz der aktuellen Mikrowellenreflektion nicht übersteigt (siehe den dynamischen Betriebsbereich 51' mit Reflektion). As in 6 can be seen, the supply voltage V ds and gate voltage V gs are adjusted in the specified operating point so that it is ensured that the dynamic voltage at the drain D of the power transistor 40 does not exceed the breakdown value V bds despite the current microwave reflection (see the dynamic operating range 51 ' with reflection).

Das Startsignal, auf das hin der Mikrowellengenerator 22 im Analysemodus betrieben wird, kann jedes Mal dann erzeugt werden, wenn die Gargerätetür 16 geöffnet und/oder geschlossen wird. Hierdurch wird zu einem Zeitpunkt, zu dem sich potentiell die Beladung des Gargeräts und damit die HF-Last geändert hat, ein geeigneter Betriebspunkt für den Mikrowellengenerator 22 festgelegt. The start signal, towards the microwave generator 22 is operated in the analysis mode, can be generated each time the cooking appliance door 16 opened and / or closed. As a result, at a time at which potentially the loading of the cooking appliance and thus the RF load has changed, a suitable operating point for the microwave generator 22 established.

Das Startsignal kann zusätzlich auch periodisch erzeugt werden, um nach einer vorbestimmten oder vom jeweiligen Garprozess abhängigen Zeitdauer zu überprüfen, ob der aktuelle Betriebspunkt noch "richtig" ist oder besser korrigiert werden sollte. Eine solche Korrektur eines vorher ermittelten Betriebspunktes kann sinnvoll sein, um auf eine Austrocknung oder Schrumpfung des Garguts und damit eine Änderung der HF-Last 44 zu reagieren. In addition, the start signal can also be generated periodically in order to check, after a predetermined period of time or depending on the respective cooking process, whether the current operating point is still "correct" or should be corrected better. Such a correction of a previously determined operating point may be useful to dehydration or shrinkage of the food and thus a change in the RF load 44 to react.

Es ist auch möglich, dass das Verhältnis von in den Garraum 12 eingekoppelter Mikrowellenleistung und reflektierter Leistung nicht nur auf ein Startsignal hin in einem Analysemodus des Mikrowellengenerators überprüft wird, sondern kontinuierlich während des Betriebs. Wenn erkannt wird, dass sich das Verhältnis gegenüber dem Wert ändert, der im "sicheren" Analysemodus ermittelt wurde, kann entweder der Betriebspunkt geeignet verschoben oder ein Startsignal erzeugt werden, so dass der Betriebspunkt im Analysemodus neu bestimmt wird, ohne dass das Risiko einer Zerstörung des Leistungstransistors 40 besteht. It is also possible that the ratio of in the cooking chamber 12 coupled microwave power and reflected power is checked not only for a start signal in an analysis mode of the microwave generator, but continuously during operation. If it is detected that the ratio changes from the value determined in the "safe" analysis mode, either the operating point can be appropriately shifted or a start signal generated, so that the operating point is re-determined in the analysis mode without the risk of destruction of the power transistor 40 consists.

Claims (10)

Mikrowellenerzeugungsbaugruppe für ein Gargerät (10), mit einem Mikrowellengenerator (22), der einen HF-Verstärker mit einem Feldeffekt-Transistor (40) enthält, und mindestens einer Antenne (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekt-Transistor (40) Überspannungsschutzelemente-frei an die Antenne (26) angeschlossen ist. Microwave generator assembly for a cooking appliance ( 10 ), with a microwave generator ( 22 ) comprising an RF amplifier with a field effect transistor ( 40 ) and at least one antenna ( 26 ), characterized in that the field effect transistor ( 40 ) Surge protection elements-free to the antenna ( 26 ) connected. Mikrowellenerzeugungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekt-Transistor ein LDMOS-Transistor (40) ist. Microwave generator assembly according to claim 1, characterized in that the field effect transistor is an LDMOS transistor ( 40 ). Gargerät mit einem Garraum (12), einer Mikrowellenerzeugungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Steuerung (30), die den Mikrowellengenerator (22) ansteuert, wobei die Steuerung (30) eine Auswerteeinheit (32) enthält, die das Verhältnis zwischen der in den Garraum (12) eingekoppelten Mikrowellenleistung und der vom Garraum an den HF-Verstärker reflektierten Mikrowellenleistung bestimmen kann. Cooking appliance with a cooking chamber ( 12 ), a microwave generating assembly according to any one of the preceding claims and a controller ( 30 ), which the microwave generator ( 22 ), whereby the controller ( 30 ) an evaluation unit ( 32 ), which determines the relationship between the cooking space ( 12 ) coupled microwave power and the cooking chamber to the RF amplifier reflected microwave power can determine. Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellengenerators (22) eines Gargeräts (10), das einen Garraum (12) aufweist, in den mittels mindestens einer Antenne (26) Mikrowellenleistung des Mikrowellengenerators (22) eingekoppelt werden kann, die von einem HF-Verstärker des Mikrowellengenerators (22) erzeugt wird, der einen Leistungstransistor (40) enthält, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: – auf ein Startsignal hin wird der HF-Verstärker in einem Analysemodus mit geringer Mikrowellenleistung betrieben, – im Analysemodus wird die aus dem Garraum (12) zur Antenne (26) reflektierte Mikrowellenleistung analysiert, – in Abhängigkeit von der reflektierten Mikrowellenleistung wird ein Betriebspunkt des HF-Verstärkers so festgelegt, dass der Leistungstransistor (40) durch die aus dem Garraum (12) reflektierte Mikrowellenleistung nicht beschädigt werden kann. Method for operating a microwave generator ( 22 ) of a cooking appliance ( 10 ), which has a cooking space ( 12 ), in which by means of at least one antenna ( 26 ) Microwave power of the microwave generator ( 22 ) which can be injected by an RF amplifier of the microwave generator ( 22 ) generating a power transistor ( 40 ), wherein the following steps are performed: - in response to a start signal, the RF amplifier is operated in a low microwave power analysis mode, - in the analysis mode, the cooking chamber ( 12 ) to the antenna ( 26 analyzed microwave power, depending on the reflected microwave power, an operating point of the RF amplifier is set so that the power transistor ( 40 ) through the from the cooking space ( 12 ) reflected microwave power can not be damaged. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Verstärker im Analysemodus in einem Kleinsignalmodus betrieben wird. A method according to claim 4, characterized in that the RF amplifier is operated in the analysis mode in a small signal mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebspunkt in der Form einer Betriebsspannung gewählt wird. Method according to one of claims 4 and 5, characterized in that the operating point is selected in the form of an operating voltage. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Startsignal erzeugt wird, nachdem eine Gargerätetür (16) des Gargeräts (10) geöffnet und/oder geschlossen wurde. Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the start signal is generated after a cooking appliance door ( 16 ) of the cooking appliance ( 10 ) was opened and / or closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Startsignal erzeugt wird, bevor der Mikrowellengenerator (22) für den Garprozess in Betrieb genommen wird. Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that the start signal is generated before the microwave generator ( 22 ) is put into operation for the cooking process. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Startsignal periodisch während des Betriebs des Mikrowellengenerators (22) erzeugt wird. Method according to one of claims 4 to 8, characterized in that the start signal periodically during the operation of the microwave generator ( 22 ) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) während des Betriebs des Mikrowellengenerators (22) die in den Garraum (12) eingekoppelte Mikrowellenleistung mit der aus dem Garraum (10) reflektierten Mikrowellenleistung vergleicht und auf der Basis des Ergebnisses des Vergleichs entscheidet, ob ein neuer Betriebspunkt für den Mikrowellengenerator (22) gewählt werden muss. Method according to one of claims 4 to 9, characterized in that the evaluation unit ( 32 ) during operation of the microwave generator ( 22 ) in the oven ( 12 ) coupled microwave power with the from the cooking space ( 10 ) compares reflected microwave power and, on the basis of the result of the comparison, decides whether a new operating point for the microwave generator ( 22 ) must be selected.
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