微波烹饪的未来是固态烹饪。

2020-11-15 04:54:11

许多人会说,历史悠久的磁控管在提供微波能量方面做得很好,制造商们已经把它们打造成了一门精湛的艺术。

但Ampleon的罗布·霍本(Rob Hoeben)认为,固态电源将制造技术上更优越的烤箱,特别是如果每个炉子里有不止一个烤箱的话。

“磁控管有其局限性,”Hoeben说,“它只有开关控制,磁控管和烹饪腔的结合在食物中形成了热点和冷点。”

腔内设置的砖状3D驻波是造成这些温差的原因,也是转盘将食物扫过射频场的原因。即使用转盘,残存的温差也是食物说明书上写着“烹饪一分钟后离开”的原因之一。

使用固态源,可以移动频率(例如2.4-2.5 GHz)来移动空腔周围的节点和反节点。而且电力也是可以调节的。

一旦可以控制频率和幅度,某种形式的反馈机制就变得可行。Hoeben建议将反射功率作为辐射功率的一部分进行测量,并通过适当的算法进行反馈。

有两个或多个射频源,每个射频源都有自己的端口进入腔体,两个源之间的相对相位可以改变,以将节点和反节点移动到几乎任何地方-所有这些都可以通过烹饪算法进行即时控制。

“我们可以做得更快,做得更精致,”他说,最后还说:“我们做了一个鸡蛋。”

对于外行来说,烹调整个鸡蛋可能看起来不是很聪明,但不要在家里尝试,因为整个鸡蛋会爆炸,而不是在传统的微波炉中烹调。

更好的微波炉不仅仅是安普隆的内部项目。飞思卡尔的客户热衷于产品开发。去年夏天,射频功率晶体管制造商飞思卡尔在其技术论坛上宣布了一款名为Sage的固态“射频烹饪”概念。

具有讽刺意味的是,Ampleon是一家独立公司的全部原因是,在过去的六个月里,恩智浦与射频烹饪和Sage一起收购了飞思卡尔,为了完成收购,恩智浦不得不剥离了自己的射频电源业务-现在的Ampleon。

从客户的反馈来看,Ampleon预计今年下半年将推出第一款配备固态微波源的专业烹饪电器,并在2017年推出高端消费产品。

Hoeben说:“这是一场争夺市场第一的竞赛。”“在中端市场,400-700美元的对流/微波炉组合正在研发中--我们认为--我们的客户不会告诉我们一切。”

而在低端呢?“50美元的微波炉将配备磁控管。”

即使是在高端微波炉中,用于传统微波功率晶体管的封装也过于昂贵,这就是为什么正在开发现有低损耗、高可靠性的气腔陶瓷封装的塑料替代品。

从+125°C到+85°C的环境操作会有所帮助,但在2.4 GHz下的250W意味着热引线和高瞬变电场。

Ampleon已经开发了低损耗的气腔塑料包装,并正在研究固体塑料包装,这种包装将以更高的损失为代价降低成本。恩智浦还提供塑料封装射频功率晶体管。

选择空心或实心包装是烤箱公司可以权衡的一个领域,另一个是包装内部的内容。

如果要将相位、频率和幅度控制应用于多个电源端口,则必须有一个多输出信号发生器通过增益/驱动器级馈送多个功率放大器。

根据Hoeben的说法,制造商将如何划分这条信号链尚不清楚。“一体化是一个价值百万美元的问题,”他说。10-15年前,蓝牙从模块开始,现在最受欢迎的是带有外部射频功率放大器的小型SoC。

硅LDMOS是Ampleon向灶具制造商提供的技术(恩智浦也是如此),因此每个封装至少有几个指状晶体管管芯并联,外加输入和输出匹配元件。时间会告诉我们,振荡器的驱动器级和移相器是否也会在那里或其他地方结束。

为了让客户继续工作,Ampleon目前正在提供单通道信号发生器芯片中的压控振荡器和控制寄存器,可产生10-15dBm,并可选择前置放大器,使其达到驱动250W和500W输出级所需的10 mW至几瓦范围。一个四输出信号发生器芯片正在研发中,外加一个功率放大器参考设计(见上图)。模块可能适用于射频设计专业知识较少的客户。

微波烹饪并不是射频功率晶体管制造商寻求进入的唯一市场。

也许令人惊讶的是,园艺是一种可能性,在商业温室里,人工照明被用来延长生长的天数。

许多技术都在争夺市场,像飞利浦Son-T这样的1kW高压钠灯是一个受欢迎的选择。

讨论生长灯时的一个微妙之处在于,流明/瓦特是比较效率的糟糕方法,因为人眼的光谱灵敏度曲线是内置在流明中的,而哪种波长最能将能量转化为西红柿,例如,对种植者来说,哪种波长更重要。

Hoeben坚持认为,相当于lm/w的植物是平坦的光合作用有效辐射-其曲线在红色和蓝色处有峰值,在绿色处有下降,叶绿素在那里反射而不是吸收-尽管植物仍然需要一些绿色。

尽管如此,温室工作人员仍然需要看到他们在做什么,所以完全以番茄为中心的光谱可能不是完整的答案。

“陶瓷放电金属卤化物”(CDS)是HPS的老牌竞争对手,LED是较新的竞争者。

Ampleon正在推动等离子照明,这与CDS照明类似,只是在CDS照明中,混合物通过与混合物密切接触的电极被激发到发射光子的等离子体中,而在等离子体灯中,混合物被密封在胶囊中,射频能量通过胶囊外部的电极被泵入。第二种方案的直接优势是寿命更长--电极不会逐渐被等离子体侵蚀。

可以选择LED的混合物来匹配任何所需的生长光谱,但Hoeben认为LED不能提供其他三种LED的原始功率,更适合萌发幼苗。

去年11月,Ampleon与荷兰霍格斯托大学(Hogeschool University)建立了一项温室实验,对所有四种技术进行比较,预计4月份会有结果。

从照片的左边开始,用白纸隔开的是HPS、陶瓷和等离子照明。LED照亮右下角。这些植物是:萝卜、西红柿、红生菜和玫瑰,外加油菜苗。

射频功率晶体管的第三个应用是提高内燃机的燃油效率。例如,等离子体可以帮助稀薄燃料混合物燃烧的想法。

“这还处于早期状态,”Hoeben说。“你先用火花塞,然后用射频等离子体完全燃烧。”

该公司的主要技术是LDMOS,这是恩智浦0.15微米200毫米晶圆厂生产的,该公司正在亚洲寻找第二个LDMOS源。此外,该公司还在与两家晶圆厂合作研究GaN技术。

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