CN110535439A - 自振荡除霜设备以及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及自振荡除霜设备以及其操作方法。一种热增加***包括腔、安置在所述腔中的第一电极、安置在所述腔中的第二电极以及产生射频信号的自振荡器电路，所述射频信号被转换成通过所述第一电极和所述第二电极辐射到所述腔中的电磁能量。所述自振荡电路包括所述第一电极和所述第二电极。在一个实施例中，所述第一电极是电容器结构中的第一板，并且所述第二电极是所述电容器结构中的第二板。所述腔和容纳在所述腔内的负载作为所述电容器结构的电容器电介质操作。所述自振荡器电路的谐振频率至少部分地由所述电容器结构的电容值确定。

Description

自振荡除霜设备以及其操作方法
技术领域
本文所述的主题的实施例总体上涉及使用射频(RF)能量对负载进行除霜的设备和方法。
背景技术
常规的电容式食物除霜(或解冻)***包括容纳在加热隔室内的大型平面电极。在将食物负载置于电极之间并使电极与食物负载接触之后，向电极供应低功率电磁能量以使食物负载平缓地升温。当食物负载在除霜期间解冻时，食物负载的阻抗改变。因此，传递到食物负载的功率在除霜期间也会改变。可以例如基于食物负载的重量来确定除霜操作的持续时间，并且可以使用计时器来控制操作的停止。
虽然使用此类***可以获得良好的除霜结果，但是食物负载阻抗的动态变化可能导致食物负载的除霜效率低下。需要的是用于对食物负载(或其它类型的负载)进行除霜的设备和方法，所述设备和方法可以对整个负载进行高效且均匀的除霜。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种热增加***，包括：
电容器结构，所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔，其中所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极；以及
自振荡器电路，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路被配置成在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号，其中所述谐振电路包括所述电容器结构。
在一个或多个实施例中，所述谐振电路进一步包括电感器，其中所述电感器的第一端直接连接到所述第一电容器板。
在一个或多个实施例中，所述热增加***进一步包括容纳结构，所述容纳结构包含所述腔，并且其中所述容纳结构的至少一部分形成所述电容器结构的所述第二电容器板。
在一个或多个实施例中，所述电容器结构的所述第一电容器板耦合到所述电感器的第一端，并且所述电容器结构的所述第二电容器板耦合到接地节点。
在一个或多个实施例中，所述谐振电路包括第二电容器，其中所述第二电容器的第一端耦合到所述电感器，并且所述第二电容器的第二端耦合到所述接地节点。
在一个或多个实施例中，所述热增加***进一步包括变压器，所述变压器具有第一绕组和第二绕组，其中所述电容器结构的所述第一电容器板电耦合到所述第一绕组的第一端，所述电容器结构的所述第二电容器板电耦合到所述第一绕组的第二端，并且所述电感器电耦合到所述变压器的所述第二绕组。
在一个或多个实施例中，所述变压器的绕组比为一比一。
在一个或多个实施例中，所述热增加***进一步包括脉冲宽度调制电源，所述脉冲宽度调制电源连接到所述自振荡器电路，并且其中所述脉冲宽度调制电源的占空比至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定。
根据本发明的第二方面，提供一种热增加***，包括：
腔；
第一电极，所述第一电极安置在所述腔中；
第二电极，所述第二电极安置在所述腔中；以及
自振荡器电路，所述自振荡器电路产生射频信号，所述射频信号被转换成通过所述第一电极和所述第二电极辐射到所述腔中的电磁能量，所述自振荡电路包括所述第一电极和所述第二电极。
在一个或多个实施例中，所述第一电极是电容器结构中的第一板，所述第二电极是所述电容器结构中的第二板，所述腔和容纳在所述腔内的负载是所述电容器结构的电容器电介质，并且所述自振荡器电路的谐振频率至少部分地由所述电容器结构的电容值确定。
在一个或多个实施例中，所述自振荡器电路包括电感器，并且所述***进一步包括变压器，其中所述电容器结构的所述第一板和所述第二板电耦合到所述变压器的第一绕组，并且所述电感器电耦合到所述变压器的第二绕组。
在一个或多个实施例中，所述变压器的绕组比为一比一。
在一个或多个实施例中，所述***进一步包括脉冲宽度调制电源，所述脉冲宽度调制电源连接到所述自振荡器电路，并且其中所述脉冲宽度调制电源的占空比至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定。
在一个或多个实施例中，所述射频信号的频率范围为10赫兹到100兆赫。
根据本发明的第三方面，提供一种操作热增加***的方法，所述方法包括：
由电源向自振荡器电路供应电信号，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路使所述自振荡器电路在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号，其中所述谐振电路包括电容器结构，所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔，其中所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极；
检测退出条件；以及
使所述电源停止向所述自振荡器电路供应所述电信号。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
当结合以下附图考虑时，可以通过参考具体实施方式和权利要求得出对主题的更全面的理解，其中贯穿附图，相似的附图标记指代类似的元件。
图1是根据示例实施例的除霜器具的透视图。
图2是包括除霜***的其它示例实施例的冷藏库/冷冻库器具的透视图。
图3是根据示例实施例的不平衡除霜设备的简化框图。
图4是描绘可以并入除霜设备的实施例的示例自调谐和自振荡电路的示意图。
图5是描绘可以并入除霜***的实施例的RF信号源的一部分的实施方案的示意图。
图6是根据另一个示例实施例的平衡除霜设备的简化框图。
图7是描绘可以并入平衡除霜***的实施例的RF信号源的一部分的实施方案的示意图。
图8是操作除霜***的实施例的方法的流程图，其中所述除霜***包括自振荡信号源。
图9A-9D是描述表示电源的输出电压和除霜***的偏置电路***的波形的曲线图。
具体实施方式
以下具体实施方式在本质上仅仅是说明性的并且不旨在限制主题的实施例或这种实施例的应用和用途。如本文所使用时，词语“示例性”和“示例/例子(example)”意指“用作例子、实例或说明”。在本文中被描述为示例性或例子的任何实施方案不一定被解释为优选的或优于其它实施方案。此外，意图不在于受约束于先前的技术领域、背景技术或以下具体实施方式中呈现的任何所表示或所暗示的理论。
本文所描述的主题的实施例涉及可以并入独立器具或其它***中的固态除霜设备。如下文更加详细地描述的，固态除霜设备的实施例包括“不平衡”除霜设备和“平衡”设备两者。例如，使用安置在腔中并且被配置成接收和辐射RF信号的第一电极以及安置在腔中的接地第二电极实现示例性“不平衡”除霜***。相比之下，使用安置在腔中的第一电极和第二电极实现示例性“平衡”除霜***，其中所述第一电极和第二电极接收和辐射平衡RF信号。
通常，术语“除霜”意指将冻结负载(例如，食物负载或其它类型的负载)的温度升高到负载不再冻结的温度(例如，0摄氏度或接近0摄氏度的温度)。如本文所使用的，术语“除霜”更广泛地意指负载(例如，食物负载或其它类型的负载)的热能或温度通过向负载提供RF功率而增加的过程。因此，在各个实施例中，可以在任何初始温度(例如，在0摄氏度以上或以下的任何初始温度)下对负载执行“除霜操作”，并且可以在高于初始温度的任何最终温度(例如，包括在0摄氏度以上或以下的最终温度)下停止除霜操作。也就是说，本文所描述的“除霜操作”和“除霜***”可替换地可以被称为“热增加操作”和“热增加***”。术语“除霜”不应被解释为将本发明的应用局限于只能将冻结负载的温度升高到0摄氏度或接近0摄氏度的温度的方法或***。
图1是根据示例实施例的除霜***100的透视图。除霜***100包括除霜腔110(例如，图3的腔360、图6的腔660)、控制面板120、一个或多个射频(RF)信号源(例如，图3的RF信号源320、图6的RF信号源620)、电源(例如，图3的电源326、图6的电源626)、第一电极170(例如，图3的电极340、图6的电极640)、第二电极172(例如，图6的电极650)、以及***控制器(例如，图3的***控制器312、图6的***控制器612)。除霜腔110由顶腔壁111、底腔壁112、侧腔壁113、114和后腔壁115的内表面和门116的内表面限定。在门116关闭的情况下，除霜腔110限定封闭的空气腔。如本文所使用的，术语“空气腔”可以意指容纳空气或其它气体(例如，除霜腔110)的封闭区域或体积。
根据“不平衡”实施例，第一电极170被布置成靠近腔壁(例如，顶壁111)，第一电极170与剩余的腔壁(例如，壁112-115和门116)电隔离，并且剩余的腔壁接地。在此类配置中，***可以简单地建模为电容器，其中第一电极170用作一个导电板(或电极)，接地腔壁(例如，壁112-115)用作第二导电板(或电极)，并且空气腔(包括其中容纳的任何负载)用作第一导电板与第二导电板之间的电介质。虽然并未在图1中示出，但是***100中还可以包括非导电屏障(例如，图3的屏障362、图6的屏障662)，并且非导电屏障可以用于将负载与底腔壁112电气且物理地隔离。虽然图1示出了第一电极170靠近顶壁111，但是如替代性的电极172-175所示，第一电极170可替换地可以靠近其它壁112-115中的任何壁。
根据“平衡”实施例，第一电极170被布置成靠近第一腔壁(例如，顶壁111)，第二电极172被布置成靠近相对的第二腔壁(例如，底壁112)，并且第一电极170和第二电极172与剩余的腔壁(例如，壁113-115和门116)电隔离。在此类配置中，***也可以简单地建模为电容器，其中第一电极170用作一个导电板(或电极)，第二电极172用作第二导电板(或电极)，并且空气腔(包括其中容纳的任何负载)用作第一导电板与第二导电板之间的电介质。虽然并未在图1中示出，但是***100中还可以包括非导电屏障(例如，图6的屏障662)，并且所述非导电屏障可以用于将负载与第二电极172和底腔壁112电气且物理地隔离。虽然图1示出了第一电极170靠近顶壁111并且第二电极172靠近底壁112，但是第一电极170和第二电极172可替换地可以靠近其它相对的壁(例如，第一电极可以是靠近壁113的电极173并且第二电极可以是靠近壁114的电极174)。
根据一个实施例，在除霜***100的操作期间，用户(未示出)可以在除霜腔110中放置一个或多个负载(例如，食物和/或液体)并且任选地可以经由控制面板120提供指定一个或多个负载的特性的输入。例如，指定的特性可以包括负载的大概重量。此外，指定的负载特性可以指示形成负载的一种或多种材料(例如，肉类、面包、液体)。在替代性实施例中，负载特性可以通过其它某种方式获得，比如通过扫描负载包装上的条形码或从负载上或嵌入负载内的RFID标记接收射频识别(RFID)信号。无论哪种方式，如稍后将更详细地描述的，关于此类负载特性的信息可以使***控制器能够控制RF加热过程。
为了开始除霜操作，用户可以经由控制面板120提供输入。作为响应，***控制器使一个或多个RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图6的RF信号源620)在不平衡实施例中向第一电极170供应RF信号或在平衡实施例中向第一电极170和第二电极172两者供应RF信号，并且一个或多个电极将电磁能相应地辐射到除霜腔110中。电磁能增加了负载的热能(即，电磁能使负载升温)。
在除霜操作期间，负载的阻抗(以及因此腔110加上负载的总输入阻抗)在负载的热能增加时发生变化。阻抗变化改变了RF能量到负载中的吸收。
如本文所使用的，术语“储槽电路”是指使用磁谐振来存储电荷并且产生具有电磁频率的输出信号的电路。通常，储槽电路包括与电容器并联连接的电感线圈或电感器。电感器的电感值和电容器的电容值确定了由储槽电路产生的振荡频率。
根据一个实施例，使用自振荡电路实施RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图6的RF信号源620)，所述自振荡电路被配置成在至少部分地由负载阻抗确定的频率下振荡(并且由此生成输出RF信号)。具体地并且如本文所述，并入RF信号源的振荡器的储槽电路并入腔110加上负载的阻抗。如此，在除霜***100的操作期间并且甚至当负载的阻抗随时间变化时，所述振荡器的输出频率发生变化，从而始终在并入腔110加上负载的储槽电路的谐振频率下输出信号。通过在谐振频率下操作，由RF信号源生成的RF信号使RF能量能够最大转移到负载中，甚至当对负载进行除霜并改变阻抗时。以这种方式，本发明的除霜***100的RF信号源自调谐以优化转移到负载中的功率。
图1的除霜***100被实现为反顶式器具。在另外的实施例中，除霜***100还可以包括用于执行微波烹饪操作的部件和功能。可替换的是，除霜***的部件可以并入其它类型的***或器具中。例如，图2是包括除霜***210、220的其它示例实施例的冷藏库/冷冻库器具200的透视图。更具体地说，除霜***210被示出为并入***200的冷冻库隔室212内，并且除霜***220被示出为并入***的冷藏库隔室222内。实际的冷藏库/冷冻库器具可能将包括除霜***210、220中的仅一个，但两者均示出在图2中以简洁地传达这两个实施例。
类似于除霜***100，除霜***210、220中的每一个均包括除霜腔、控制面板214、224、一个或多个RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图6的RF信号源620)、电源(例如，图3的电源326、图6的电源626)、第一电极(例如，图3的电极340、图6的电极640)、第二电极172(例如，图3的容纳结构366、图6的电极650)、以及***控制器(例如，图3的***控制器312、图6的***控制器612)。例如，除霜腔可以由抽屉的底壁、侧壁、前壁和后壁的内表面以及抽屉在其下滑动的固定搁板216、226的内部顶表面限定。在抽屉完全滑到搁板下的情况下，抽屉和搁板将腔限定为封闭的空气腔。在各个实施例中，除霜***210、220的部件和功能可以与除霜***100的部件和功能基本上相同。
此外，根据一个实施例，除霜***210、220中的每一个分别可以与冷冻库隔室212或冷藏库隔室222有足够的热连通，***210安置在所述冷冻库隔室212中，***220安置在所述冷藏库隔室222中。在这种实施例中，在除霜操作完成之后，可以将负载维持在安全温度(即，防止食物腐坏的温度)，直到将负载从***210、220中移除。更具体地说，在由基于冷冻库的除霜***210完成除霜操作时，容纳除霜负载的腔可以与冷冻库器具212热连通，并且如果负载未及时从腔中移除，则负载可以重新冻结。类似地，在由基于冷藏库的除霜***220完成除霜操作时，容纳除霜负载的腔可以与冷藏库隔室222热连通，并且如果负载未及时从腔中移除，则负载可以在冷藏室隔室222内的环境温度下维持在除霜状态。
基于本文中的描述，本领域技术人员应理解，除霜***的实施例也可以并入具有其它配置的***或器具中。因此，独立器具、微波炉器具、冷冻库和冷藏室中的除霜***的上述实施方案并不意味着将实施例的用途仅限于那些类型的***。
虽然除霜***100、200被示出为其部件特别是相对于彼此具有相对朝向，但是应理解，各个部件也可以不同地朝向。此外，各个部件的物理配置可能不同。例如，控制面板120、214、224可以具有更多、更少或不同的用户界面元件，和/或用户界面元件可以不同地布置。此外，虽然图1中示出了基本上立方形的除霜腔110，但是应理解，在其它实施例中，除霜腔可以具有不同的形状(例如，圆柱形等等)。另外，除霜***100、210、220可以包括图1、图2中未具体描绘的额外部件(例如，风扇、固定或旋转板、托盘、电绳等等)。
图3是根据示例实施例的不平衡除霜***300(例如，图1的除霜***100、图2的除霜***210、220)的简化框图。在一个实施例中，除霜***300包括RF子***310、除霜腔360、用户界面380、***控制器312、RF信号源320、电源和偏置电路***326、电极340和容纳结构366。此外，在其它实施例中，除霜***300可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个红外(IR)传感器和/或一个或多个重量传感器390，但是这些传感器部件中的部分或全部可以不包含在内。应理解，出于解释的目的并且为了便于说明，图3是除霜***300的简化表示，并且实用实施例可以包括其它装置和部件以提供额外的功能和特征，和/或除霜***300可以是更大的电气***的一部分。
用户界面380可以对应于控制面板(例如，图1的控制面板120、图2的控制面板214、224)，例如，所述控制面板使用户能够向除霜***300提供关于除霜操作(例如，待除霜负载的特性等等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等等的参数的输入。此外，用户界面可以被配置成提供指示除霜操作的状态的用户可感知输出(例如，倒数计时器、指示除霜操作的进展或完成的可视标记和/或指示除霜操作的完成的可听音)和其它信息。
除霜***300的一些实施例可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个IR传感器和/或一个或多个重量传感器390。一个或多个温度传感器和/或一个或多个IR传感器可以被定位在使腔360内的负载364的温度在除霜操作期间能够被感测到的位置。当提供给***控制器312时，温度信息使***控制器312能够改变由RF信号源320供应的RF信号的功率(例如，通过控制由电源和偏置电路***326提供的偏置和/或电源电压)和/或确定除霜操作应当何时终止。一个或多个重量传感器可以被定位在负载364下并且被配置成向***控制器312提供负载364的重量的估计值。***控制器312可以使用此信息例如来确定由RF信号源320供应的RF信号的期望功率电平和/或确定除霜操作的大概持续时间。
在一个实施例中，RF子***310包括***控制器312、RF信号源320、以及电源和偏置电路***326。***控制器312可以包括一个或多个通用或专用处理器(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等等)、易失性和/或非易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、各种寄存器等等)、一个或多个通信总线和其它部件。根据一个实施例，***控制器312耦合到用户界面380、RF信号源320、电源和偏置电路***326以及传感器390(如果包括的话)。***控制器312可以向电源和偏置电路***326以及RF信号源320提供控制信号。
除霜腔360包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极和第二平行板电极，所述空气腔内可以放置待除霜的负载364。例如，第一电极340可以定位在空气腔一侧上(例如，上方)，并且第二电极可以由容纳结构366的一部分提供(或由第二接地电极提供，未示出)。更具体地说，容纳结构366可以包括底壁、顶壁和侧壁，所述底壁、所述顶壁和所述侧壁可以包括容纳结构366的门或舱口的一部分，所述底壁、所述顶壁和所述侧壁的内表面限定腔360(例如，图1的腔110)。根据一个实施例，腔360可以被密封(例如，用图1的门116或通过滑动在图2的搁板216、226下闭合的抽屉)以容纳在除霜操作期间引入腔360中的电磁能。***300可以包括确保密封在除霜操作期间完好的一个或多个互锁机构。如果互锁机构中的一个或多个指示密封被打破，则***控制器312可以停止除霜操作。根据一个实施例，容纳结构366至少部分地由导电材料形成，并且容纳结构366的一个或多个导电部分可以接地。可替换的是，容纳结构366的对应于与电极340相对的腔360的一侧上的腔表面(例如，腔360的底表面)的至少一部分可以由导电材料形成并接地。无论哪种方式，容纳结构366(或至少与第一电极340平行的容纳结构366的部分)均用作电容除霜布置的第二电极。为了避免负载364与腔360的接地底表面之间的直接接触，非导电屏障362可以定位在腔360的底表面上方。
基本上，除霜腔360包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有由空气腔分开的第一平行板电极340和第二平行板电极366，所述空气腔内可以放置待除霜的负载364。在一个实施例中，第一电极340定位在容纳结构366内以限定电极340与容纳结构366的相对表面(例如，用作第二电极的底表面)之间的距离352，其中距离352使腔360成为子谐振腔。
在各个实施例中，距离352在约0.10米到约1.0米的范围内，尽管距离也可以更小或更大。根据一个实施例，距离352小于RF子***310产生的RF信号的一个波长。换句话说，如上所述，腔360是子谐振腔。在一些实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约四分之一。在仍其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约八分之一。在仍其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约50分之一。在仍其它实施例中，距离352小于RF信号的一个波长的约100分之一。
在电极340与容纳结构366之间的操作频率和距离352被选择成限定子谐振内腔360的情况下，第一电极340和容纳结构366电容性地耦合。更具体地说，第一电极340可以类推为电容器的第一板，容纳结构366可以类推为电容器的第二板，并且负载364、屏障362以及腔360内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极340可替换地在本文中可以被称为“阳极”，并且容纳结构366可替换地在本文中可以被称为“阴极”。
基本上，第一电极340和与RF信号相关联的容纳结构366两端的交流电压加热腔360内的负载364。根据各个实施例，RF子***310被配置成生成RF信号以在电极340与容纳结构366之间产生在一个实施例中在约90伏特到约3,000伏特的范围内或在另一个实施例中在约3000伏特到约10,000伏特的范围内的电压，尽管***也可以被配置成在电极340与容纳结构366之间产生更低或更高的电压。
第一电极340经由导电传输路径328电耦合到RF信号源320。根据一个实施例，导电传输路径328是“不平衡”路径，所述不平衡路径被配置成承载不平衡RF信号(即，相对于接地引用的单个RF信号)。在一些实施例中，一个或多个连接器(未示出，但各自具有公连接器部分和母连接器部分)可以沿着传输路径328电耦合，并且连接器之间的传输路径328的一部分可以包括同轴电缆或其它适合的连接器。
响应于由***控制器312通过连接314提供的控制信号，RF信号源320被配置成产生振荡电信号。在各个实施例中，可以控制RF信号源320以产生不同功率电平和/或不同频率的振荡信号。例如，RF信号源320可以产生在约10.0兆赫(MHz)到约100MHz和/或约100MHz到约3.0千兆赫(GHz)的范围内振荡的信号。
在图3的实施例中，RF信号源320可以包括在传输路径328上生成放大的输出信号的单个放大器级或多个放大器级，如驱动器放大器级和最终放大器级。例如，RF信号源320的输出信号可以具有在约100瓦特到约400瓦特或更高的范围内的功率电平。
可以使用由电源和偏置电路***326提供给一个或多个放大器级的栅极偏置电压和/或漏极电源电压来控制由功率放大器施加的增益。更具体地说，电源和偏置电路***326根据从***控制器312接收的控制信号向每个RF放大器级提供偏置电压和电源电压。
在一个实施例中，RF信号源320内的每个放大器包括横向扩散的金属氧化物半导体FET(LDMOSFET)晶体管。然而，应注意，晶体管不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，一个或多个晶体管可以实现为氮化镓(GaN)晶体管、另一种类型的MOSFET晶体管、双极结型晶体管(BJT)或利用另一种半导体技术的晶体管。
除霜腔360和定位在除霜腔360内的任何负载364(例如，食物、液体等等)对通过第一电极340辐射到腔360中的电磁能(或RF功率)呈现累积负载。更具体地说，腔360和负载364向***呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为“腔输入阻抗”。腔输入阻抗在除霜操作期间随着负载364的温度增加发生变化。
在除霜***300内，使用自振荡和自稳定电路实施RF信号源320，所述自振荡和自稳定电路被配置成在至少部分地由负载阻抗确定的频率下振荡(并且由此生成输出RF信号)。与腔360和任何负载364的组合相关联的阻抗(即，腔输入阻抗)形成限定RF信号源320的振荡器的谐振频率的储槽电路或谐振电路的一部分。如此，在除霜***300的操作期间并且甚至当负载364的阻抗随时间变化时，所述振荡器的输出频率(并且具体地，RF信号源320的输出频率)在没有用户输入的情况下自动变化或调整，使得RF信号源320在包括与腔360加上负载364相关联的阻抗的储槽电路的谐振频率下动态地输出信号。通过在储槽电路的变化的谐振频率下操作，RF信号源320可以产生实现将RF能量最大转移到负载364中的RF信号，甚至当对负载364进行除霜并且负载364加上腔360的阻抗改变时。以这种方式，RF信号源320是不断自调谐以优化转移到负载364中的功率。
在一个实施例中，RF信号源320包括如考毕兹振荡器等自调谐振荡器，所述自调谐振荡器依赖于布置在储槽电路中的电感器和电容器的组合以设置所述自调谐振荡器的振荡频率。例如，考毕兹振荡器的各个实施例并入具有并联连接的两个电容器的储槽电路，其中所述两个电容器中的第一个电容器的第一端连接到接地节点，并且所述两个电容器中的第二个电容器的第二端连接到电感器。此布置形成了LC谐振电路。如下所述，在RF信号源320的一个实施例中，所述自调谐振荡器被配置成使得由包括除霜***300的一个或多个电极和腔360(加上负载)的电容结构提供储槽电路的电容器中的一个电容器。尽管描述了特定的示例配置(即包括考毕兹振荡器)，但是应理解，可以使用其它类型的自调谐振荡器实施RF信号源320，其中所述振荡器使用电容器和其它电路部件的组合以在电路的谐振频率下建立振荡频率。在这种电路中，可以以本文所描述的方式将相应的一个或多个储槽电路中的电容器中的一个或多个电容器实施为除霜***300的一个或多个电极加上腔360(和负载)的电容结构。
通过电源和偏置电路***326将电功率供应到RF信号源320。电源和偏置电路***326通常向RF信号源320输出直流(DC)电压，其中所述DC电压可以在0伏特到约65伏特或更大的范围内。可以通过***控制器312设置或确定由电源和偏置电路***326输出的DC电压的幅值。例如，基于从用户界面380和/或传感器390接收的输入，***控制器312可以选择用于电源和偏置电路***326的适当的输出电压。例如，对于具有比较轻的负载重量更重的负载364，输出电压可能更大。基于各种输入，***控制器312可以利用查找表确定用于电源和偏置电路***326的合适的输出电压。在一些实施例中，电源和偏置电路***326的输出电压在整个除霜或加热过程中可以是恒定的。图9A是描绘表示在除霜过程期间电源和偏置电路***326的可能的输出的波形的曲线图。如图所示，输出电压对整个加热过程是恒定的。
在一些其它实施例中，***控制器312可以使电源和偏置电路***326的输出电压在整个除霜过程中针对特定的负载364变化。在一些情况下，输出电压可以在除霜或加热过程期间随着时间的推移持续变化。这种变化可以例如通过在除霜或加热过程的初始或中间部分期间更快速地对负载进行加热或除霜并且然后在所述过程结束时降低输出电压以进而减少向负载递送的能量的量来对加热过程进行控制。这可以通过向加热或除霜过程提供低能量末级来使得对负载进行更均匀的加热或除霜，所述低能量末级更有效地允许热能分布在食物上。为了说明，9B是描绘表示在除霜过程期间电源和偏置电路***326的可能的输出的波形的曲线图，其中输出电压不是恒定的并且可能随着加热或除霜过程继续变化。
为了实现电源和偏置电路***326的不同的输出DC电压，电源和偏置电路***326可以被配置成能够生成和输出一系列不同输出电压的可变电源。在其它实施例中，电源和偏置电路***326可以被配置成生成具有固定的振幅但可变的占空比或具有可变的振幅但固定的脉冲宽度或两者的结合的脉冲宽度调制输出信号。在那种情况下，除霜***300可以并入脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路被配置成将输出电压调制成脉冲输出电压(例如，在0伏特到65伏特的范围内的电压)，可以利用所述脉冲输出电压操作RF信号源320以生成输出RF能量并且实施除霜***300的功能。脉冲宽度调制电路生成固定输出DC电压。通过切换电路的控制晶体管或开关，电路将输出其DC电压(如果晶体管打开的话)或零电压(如果晶体管关闭的话)。相应地，通过接通或关断晶体管，电路输出一系列脉冲，其中每个脉冲具有电路的DC电压。然后，通过改变晶体管处于接通状态对关断状态的时间量实现能量调节。此时间段被称为电源的占空比并且被表示为在特定时间段或间隔接通时间的百分比。通过调整除霜或加热过程中的占空比，可以在所述过程期间将可变量的能量递送到负载中。图9C是描绘表示在除霜过程期间电源和偏置电路***326的可能的输出的波形的曲线图。如所示出的，输出电压被形成为具有恒定DC电压的一系列脉冲。通过调整脉冲的数量和每个脉冲的持续时间，可以微调或控制通过除霜或加热过程递送到负载中的能量的量以实现期望的负载状态。
在仍其它实施例中，电源和偏置电路***326可以被配置成生成具有可变的振幅的脉冲宽度调制输出信号。在那种情况下，除霜***300可以并入脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路被配置成将输出电压调制成脉冲可变输出电压(例如，在0伏特到65伏特的范围内的电压)，可以利用所述脉冲可变输出电压操作RF信号源320以生成输出RF能量并且实施除霜***300的功能。脉冲宽度调制电路生成可变的输出DC电压。通过控制电源和偏置电路***326的输出电压并且切换电路的控制晶体管或开关，电路将输出选定的DC电压(如果晶体管打开的话)或零电压(如果晶体管关闭的话)。相应地，通过接通或关断晶体管，电路输出一系列脉冲，其中每个脉冲具有指定的且潜在可变的DC电压。然后，通过改变电源和偏置电路***326的输出电压以及晶体管处于接通状态对关断状态的时间量两者来实现能量调节。图9D是描绘表示在除霜过程期间电源和偏置电路***326的可能的输出的波形的曲线图。如所示出的，输出电压被形成为具有可变电压的一系列脉冲。通过调整输出电压以及脉冲的数量和每个脉冲的持续时间，可以微调或控制通过除霜或加热过程递送到负载中的能量的量以实现期望的负载状态。
如上所述，使用自振荡电路实施RF信号源320，所述自振荡电路被配置成响应于DC输入电压的应用生成振荡输出信号。电路是自调谐的，因为所述电路被配置成生成具有自振荡电路的储槽电路(或谐振电路)的谐振频率的输出信号。应当注意，在一些情况下，因为电路内的寄生损失可能使输出频率稍微降低，自振荡电路的输出信号的实际频率可能仅仅约等于储槽电路或谐振电路的谐振频率。例如，输出信号的频率可能介于储槽电路(或谐振电路)的谐振频率的约95％与105％之间。
图4是描绘可以并入不平衡除霜***(例如，图3的***300)的实施例的示例自调谐和自振荡电路的示意图。自振荡器电路400包括正输入电压节点402和参考节点或接地节点404。电阻器406、408串联耦合在正输入电压节点402与接地节点404之间。如此，电阻器406、408作为分压器操作，使得安置于电阻器406、408之间的节点412处的电压是正输入电压节点402处的电压的分数。由电阻器406、408的相对电阻值确定所述分数。
自振荡器电路400包括晶体管410(即，增益装置)。如图4所描绘的，晶体管410是双极结型晶体管(BJT)，尽管在自振荡器电路400的其它实施例中，可以利用不同类型的晶体管。例如，晶体管410可以包括硅基金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。应注意，晶体管410不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，晶体管410可以实现为氮化镓(GaN)基晶体管、另一种类型的场效应晶体管(FET)、或利用另一种半导体技术的晶体管。
节点412耦合到晶体管410的控制端(例如，BJT的基极端或FET的栅极端)。通常，电阻器406、408的相对电阻值被选择为使得节点412处的向晶体管410的控制端施加的电压(以及因此向晶体管410的控制端施加的电压)使晶体管410偏置，从而使晶体管410能够作为放大器操作。
自振荡器电路400还包括耦合在正输入电压节点402与晶体管410的第一电流传导端(例如，BJT的集电极端或FET的漏极端)之间的电感器424。第二电流传导端(例如，BJT的发射极端或FET的源极端)可以耦合到接地节点404。电感器424作为RF电感器扼流器操作(即，电感器424是在自振荡器电路400的操作频率下的高阻抗部件)，并且如此，电感器424使晶体管410的第一电流传导端偏置。
自振荡器电路400的振荡部分是由电容器414、电感器416和电容器418的组合形成的储槽电路。在所述储槽电路中，电容器414具有耦合到节点415的第一端(第一电极)以及连接到接地节点404的第二端。电感器416具有耦合到节点415的第一端以及耦合到节点417的第二端。电容器418具有耦合到节点417的第一端以及耦合到接地节点404的第二端。在此配置中，由电容器414、418和电感器416形成的储槽电路的谐振频率由以下等式(1)确定：
其中L等于电感器416的电感值，C1等于电容器414的电容值，并且C2等于电容器418的电容值。
通过形成于晶体管410的第一电流传导端与节点415(或电容器414的第一端)之间的连接422，在自振荡器电路400内建立反馈环路。电容器418的第一端通过电容器420耦合到节点412，所述电容器420进而耦合到晶体管410的控制端。电容器420具有耦合到节点417(或电容器418的第一端)的第一端和耦合到节点412的第二端，并且电容器420作为DC极间耦合电容器操作以将晶体管410的第一电流传导端处的电压与晶体管410的控制端处的电压隔离。
在操作期间，在向节点402和404两端施加适当电压的情况下，通过节点412处的电压使晶体管410偏置。电压在电容器414两端累积，这通过电感器416、充电电容器418耗散。电容器414和418然后将最终通过电感器416反向放电。电容器414和418通过电感器416进行的充电和放电在自振荡器电路400的储槽电路内产生阻尼振荡，从而在电容器418两端引起交流电压。然后通过DC阻塞电容器420向晶体管410的输入端或控制端施加所述交流电压。然后，所述交流电压进而被放大并且在晶体管410的输出处被相移，并且因此，在晶体管410的输出处生成了稳定振荡，并且将所述稳定振荡重新施加到储槽电路并重新放大。重复这一过程，设定自振荡器电路400的振荡，所述自振荡器电路400将最终在根据上述等式(1)由电容器414、418和电感器416的值确定的谐振频率下振荡。此振荡信号进而由晶体管410放大。所述放大的信号然后经由反馈线路422反馈回电容器414。如将结合图5更详细地解释的，施加在节点402处的电压可以对应于由电源(例如，图3的电源和偏置电路***326)供应给RF信号源的电压，并且线路422上的反馈信号可以对应于来自RF信号源(例如，图3的RF信号源320)的向第一电极(例如，图3的电极340)施加的RF输出信号。
可以根据除霜***利用图4的自振荡器电路设计以控制施加到定位在除霜腔内的负载的RF能量。具体地，电极和除霜腔(加上负载)的电容结构可以用作振荡器的储槽电路中的电容器中的一个电容器。如下所述，通过将这种振荡器并入RF信号源中，可以有效地将能量递送到除霜负载中。为了说明，图5是描绘可以并入除霜***(例如，图3的除霜***300)中的RF自振荡器电路500(例如，图3的RF信号源320)的一部分的实施方案的示意图。
如所示出的，自振荡器电路500包括正输入电压节点502和参考节点或接地节点504。在此配置中，正输入电压节点502可以耦合到电源(例如，图3的电源和偏置电路***326)以从其接收DC电压。如先前所讨论的，DC电压可以是可变DC电压，或者可以是具有可变占空比的脉冲宽度调制电压。电阻器506、508串联耦合在正输入电压节点502与接地节点504之间。如此，电阻器506、508作为分压器操作，使得安置于电阻器506、508之间的节点512处的电压是正输入电压节点502处的电压的分数。由电阻器506、508的相对电阻值确定所述分数。
自振荡器电路500包括晶体管510(即，增益装置)。如图5所描绘的，晶体管510可以是双极结型晶体管，尽管在自振荡器电路500的其它实施例中，可以利用不同类型的晶体管。例如，晶体管510可以包括FET，如硅基、GaN基或其它类型的FET。应注意，晶体管不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，可以通过另一种半导体技术实现晶体管510。
节点512耦合到晶体管510的控制端。通常，电阻器506、508的相对电阻值被选择为使得节点512处的向晶体管510的控制端施加的电压(以及因此向晶体管510的控制端施加的电压)使晶体管510偏置，从而使晶体管510能够作为放大器操作。
自振荡器电路500还包括耦合在正输入电压节点502与晶体管510的第一电流传导端(例如，BJT的集电极端或FET的漏极端)之间的电感器512。第二电流传导端(例如，BJT的发射极端或FET的源极端)可以耦合到接地节点504。电感器512作为RF电感器扼流器操作(即，电感器512是在自振荡器电路500的操作频率下的高阻抗部件)，并且如此，电感器512使晶体管510的第一电流传导端(例如，集电极端)偏置。
自振荡器电路500的振荡部分是由电容器结构514、电感器516和电容器518的组合形成的储槽电路。在所述储槽电路中，电容器结构514具有耦合到节点515的第一端(第一电极)以及连接到接地节点504的第二端。电感器516具有耦合到节点515的第一端以及耦合到节点517的第二端。电容器518具有耦合到节点517的第一端以及耦合到接地节点504的第二端。
根据一个实施例，电容器结构514事实上由电极的结构和除霜***的除霜腔形成。具体地，除霜***的第一电极540(例如，图3的电极340)形成电容器结构514的第一板，所述第一板耦合到电感器516的第一端。类似地，除霜***的接地第二电极或容纳结构566(例如，图3的容纳结构366)或其至少一部分形成电容器结构514的第二板，所述第二板耦合到接地节点504。负载564定位在除霜腔内并且结合除霜腔内包含的空气形成电容器结构514的电介质。在此配置中，可以通过等式(1)确定由电容器514、518和电感器516形成的储槽电路的谐振频率，其中L等于电感器516的电感值，C1等于电容器结构514的电容值，并且C2等于电容器518的电容值。
通过晶体管510的输入端(例如，集电极端)与电容器结构514的第一端(例如，电极540)之间的连接522，在自振荡器电路500内建立反馈环路。例如，连接522可以对应于图3中的连接328。电容器518的第一端通过电容器520耦合到节点512，所述节点512进而耦合到晶体管510的控制端。电容器520具有耦合到节点517的第一端(或电容器518的第一端)和耦合到节点512的第二端，并且电容器520作为DC极间耦合电容器操作以将晶体管510的第一电流传导端处的电压与晶体管510的控制端处的电压隔离。
在操作期间，在向节点502、504两端(例如，通过图3的电源和偏置电路***326)施加适当电压的情况下，通过节点512处的电压使晶体管510偏置。电压在电容器结构514的除霜腔和通过电感器516放电的电容器518两端累积。电容器结构514和电容器518通过电感器516进行的充电和放电在自振荡器电路500的储槽电路中产生阻尼振荡，从而在电容器518两端引起交流电压。进而，通过DC阻塞电容器520向晶体管510的输入施加所述交流电压，并且因此，在晶体管520的输出处生成稳定振荡，并且将所述稳定振荡重新施加到储槽电路并重新放大。重复这一步骤，设定自振荡器电路500的振荡，所述自振荡器电路500将最终在由电容器514、518和电感器516的值确定的谐振频率下振荡。此振荡信号进而由晶体管510放大。所述放大的信号然后经由反馈线路522反馈回电容器结构514的除霜腔中。
以这种方式，由自振荡器电路500生成的振荡信号被反馈到电容器结构514的除霜腔中。更具体地，将振荡信号提供给电极540，所述电极将振荡信号转换成辐射到容纳结构566中的电磁信号。由振荡信号产生的所述电磁信号至少部分地被除霜腔中的负载564吸收，这将引起对负载564的升温或除霜。
在自振荡器电路500的示例应用中，施加在端502处的电压可以在10V到100V的范围内，电感器512可以具有在1微亨(uH)到20uH的范围内的电感，电阻器506可以具有在10,000欧姆到15,000欧姆的范围内的电阻，电阻器508可以具有在200欧姆到800欧姆的范围内的电阻，电容器514可以具有在50皮法(pF)到200pF的范围内的电容，电感器516可以具有在500nH到2,000nH的范围内的电感，电容器518可以具有在10pF到50pF的范围内的电容，电容器520可以具有在1nF到10nF的范围内的电容。在此类配置中，自振荡器电路500的操作频率可以在10MHz到50MHz的范围内。
随着负载564升温和除霜，负载564的阻抗改变，这改变了由电极540和结合负载564的除霜腔形成的电容器结构514的电容值。响应于电容器结构514的变化的电容值，由自振荡器电路500生成的信号的谐振频率将根据上述等式(1)改变。在操作期间，自振荡器电路500将调整其操作频率，从而使得输出信号(即，电容器结构514两端的信号)具有等于储槽电路的谐振频率的频率，所述储槽电路包括电容器514、518和电感器516。所述谐振频率在电容器结构514的除霜腔两端产生最大电压，所述最大电压进而产生转移到负载564中的最大能量，甚至当除霜腔(加上负载)的阻抗随时间变化时。
在这个例子中，通过被配置成提供本文中描述的自振荡功能的特定电路描绘自振荡器电路500。但是应该理解，可以利用提供与图5中描绘的电路的功能类似的功能的其它电路配置。具体地，可以根据其它自振荡器电路设计修改图5中描绘的电路，其中自振荡器电路包括储槽电路，其中除霜***的腔(加上负载)的阻抗可以并入储槽电路中。
图3和5以及相关的讨论描述了“不平衡”除霜设备，其中向一个电极(例如，图3的电极340)施加RF信号，并且另一个“电极”(例如，图3中的第二电极或容纳结构366的一部分)接地。如上所述，除霜设备的替代性实施例包括“平衡”除霜设备。在此类设备中，向这两个电极提供平衡RF信号。
例如，图6是根据示例实施例的平衡除霜***600(例如，图1的除霜***100、图2的除霜***210、220)的简化框图。在一个实施例中，除霜***600包括RF子***610、除霜腔660、用户界面680、***控制器612、RF信号源620、电源和偏置电路***626和两个电极640、650。此外，在其它实施例中，除霜***900可以包括一个或多个温度传感器、一个或多个IR传感器和/或一个或多个重量传感器690，尽管这些传感器部件中的部分或全部传感器部件可以不包含在内。应理解，出于解释的目的并且为了便于说明，图6是除霜***600的简化表示，并且实用实施例可以包括其它装置和部件以提供额外的功能和特征，和/或除霜***600可以是更大的电气***的一部分。
用户界面680可以对应于控制面板(例如，图1的控制面板120、图2的控制面板214、224)，例如，所述控制面板使用户能够向***提供关于除霜操作(例如，待除霜负载的特性等等)、启动和取消按钮、机械控件(例如，门/抽屉开闩)等等的参数的输入。此外，用户界面可以被配置成提供指示除霜操作的状态的用户可感知输出(例如，倒数计时器、指示除霜操作的进展或完成的可视标记和/或指示除霜操作的完成的可听音)和其它信息。
在一个实施例中，RF子***610包括***控制器612、RF信号源620、以及电源和偏置电路***626。***控制器612可以包括一个或多个通用或专用处理器(例如，微处理器、微控制器、ASIC等等)、易失性和/或非易失性存储器(例如，RAM、ROM、闪存、各种寄存器等等)、一个或多个通信总线以及其它部件。根据一个实施例，***控制器612可操作地且通信地耦合到用户界面680、RF信号源620、电源和偏置电路***626以及传感器690(如果包括的话)。***控制器612被配置成接收指示经由用户界面680和一个或多个传感器690接收的用户输入的信号。响应于接收到的信号，***控制器612向电源和偏置电路***626和/或RF信号源620提供控制信号。
除霜腔660包括电容除霜布置，所述电容除霜布置具有通过空气腔分开的第一平行板电极640和第二平行板电极650，所述空气腔内可以放置待除霜的负载664。在容纳结构666内，第一电极640和第二电极650(例如，图1的电极140、150)以相对于彼此固定的物理关系定位在内部除霜腔660的相对侧。
第一电极640和第二电极650在腔660两端以距离652分开。在各个实施例中，距离652在约0.10米到约1.0米的范围内，尽管距离也可以更小或更大。根据一个实施例，电极640、650之间的距离652小于RF子***610产生的RF信号的一个波长。换言之，腔660可以是子谐振腔。在一些实施例中，距离652小于RF信号的一个波长的约一半。在其它实施例中，距离652小于RF信号的一个波长的约四分之一。在仍其它实施例中，距离652小于RF信号的一个波长的约八分之一。在仍其它实施例中，距离652小于RF信号的一个波长的约50分之一。在仍其它实施例中，距离652小于RF信号的一个波长的约100分之一。
在电极640、650之间的操作频率和距离652被选择成限定子谐振内腔660的情况下，第一电极640和第二电极650电容性地耦合。更具体地说，第一电极640可以类推为电容器的第一板，第二电极650可以类推为电容器的第二板，并且负载664、屏障662以及腔660内的空气可以类推为电容器电介质。因此，第一电极640可替换地在本文中可以被称为“阳极”，并且第二电极650可替换地在本文中可以被称为“阴极”。
RF子***610的输出以及更具体地RF信号源620的双端平衡输出经由导电路径630、628分别电耦合到电极640、650。基本上，与RF信号相关联的第一电极640和第二电极650两端的交流电压加热腔660内的负载664。根据各个实施例，RF子***610被配置成生成RF信号以在电极640、650两端产生在一个实施例中在约90伏特到约3000伏特的范围内或在另一个实施例中在约3000伏特到约10,000伏特的范围内的电压，尽管***也可以被配置成在电极640、650两端产生更低或更高的电压。
响应于由***控制器612通过连接614提供的控制信号，RF信号源620被配置成产生双端平衡振荡电信号。在各个实施例中，可以控制RF信号源620以产生不同功率电平和/或不同频率的振荡信号。例如，RF信号源620可以产生在约10.0MHz到约100MHz和/或约100MHz到约3.0GHz的范围内振荡的信号。
在图6的实施例中，RF信号源620可以包括在传输路径628、630上生成放大的平衡输出信号的单个放大器级或多个放大器级，如驱动器放大器级和最终放大器级。例如，RF信号源620的输出信号可以具有在约100瓦特到约400瓦特或更高的范围内的功率电平。
可以使用由电源和偏置电路***626提供给每个放大器级的栅极偏置电压和/或漏极电源电压来控制一个或多个功率放大器施加的增益。更具体地说，电源和偏置电路***626根据从***控制器312接收的控制信号向每个RF放大器级提供偏置电压和电源电压。
在一个实施例中，RF信号源620内的每个放大器包括LDMOSFET晶体管。然而，RF信号源620可以包括不限定于任何特定半导体技术的不同设计的晶体管。这种晶体管可以包括例如FET、硅基或GaN基晶体管、其它类型的MOSFET、BJT或利用另一种半导体技术的晶体管。
除霜腔660和定位在除霜腔660中的任何负载664(例如，食物、液体等等)对通过电极640、650辐射到腔660中的电磁能量(或RF功率)呈现累积负载。更具体地说，腔660和负载664向***呈现阻抗，所述阻抗在本文中被称为腔输入阻抗。腔输入阻抗在除霜操作期间随着负载664的温度增加发生变化。
在除霜***600内，使用自振荡电路实施RF信号源620，所述自振荡电路被配置成在至少部分地由负载664的阻抗确定的频率下振荡(并且由此生成输出RF信号)。与腔660和任何负载664的组合相关联的阻抗(即，腔输入阻抗)形成限定RF信号源620的振荡器的谐振频率的储槽电路或谐振电路的一部分。如此，在除霜***600的操作期间并且甚至当负载664的阻抗随时间变化时，所述振荡器的输出频率(并且具体地，RF信号源620的输出频率)在没有用户输入的情况下自动变化，使得RF信号源620在包括与腔660加上负载664相关联的阻抗的储槽电路的谐振频率下动态地输出信号。在谐振频率下操作保证了最大转移到负载中的RF能量，甚至当对负载664进行除霜并且负载664加上腔660的阻抗改变时。以这种方式，RF信号源620自调谐以优化转移到负载664中的功率。
在一个实施例中，RF信号源660包括如考毕兹振荡器等自调谐振荡器，所述自调谐振荡器依赖于布置在储槽电路中的电感器和电容器的组合以设置所述振荡器的振荡频率。如下所述，在RF信号源660的一个实施例中，所述自调谐振荡器被配置成使得由包括除霜***600的电极640、650和腔660(加上负载)的电容结构提供储槽电路的电容器中的一个电容器。尽管描述了特定的示例配置(即，包括考毕兹振荡器)，但是应理解，可以使用其它类型的自调谐振荡器实施RF信号源620，其中所述振荡器使用电容器和其它电路部件的组合以在电路的谐振频率下建立振荡频率。在这种电路中，可以以本文所描述的方式将相应的一个或多个储槽电路中的电容器中的一个或多个电容器实施为除霜***600的电极640、650加上腔660(和负载)的电容结构。
通过电源和偏置电路***626将电功率供应给RF信号源620。电源和偏置电路***626通常向RF信号源620输出DC电压，其中所述DC电压可以在0伏特到约65伏特或更大的范围内。可以通过***控制器612设置或确定由电源和偏置电路***626输出的DC电压的幅值。例如，基于从用户界面680和/或传感器690接收的输入，***控制器612可以选择用于电源和偏置电路***626的适当的输出电压。例如，对于具有比较轻的负载重量更重的负载664，输出电压可能更大。基于各种输入，***控制器612可以利用查找表确定用于电源和偏置电路***626的合适的输出电压。在除霜过程期间，电源和偏置电路***626可以被配置成通过除霜过程(例如，参见图9A)输出恒定DC电压。在一些实施例中，***控制器612可以使电源和偏置电路***626的输出电压在整个除霜过程中针对特定的负载664变化。图9B描绘了这种输出电压的例子，并且如上文所描述的，所述输出电压的例子可以实现对除霜过程的更微调的控制。
为了实现电源和偏置电路***626的不同的输出DC电压，电源和偏置电路***626可以被配置成能够在整个除霜或加热过程生成和输出一系列不同输出电压的可变电源。在其它实施例中，电源和偏置电路***626可以被配置成生成具有固定的振幅但可变的占空比或具有可变的振幅但固定的脉冲宽度或两者的结合的脉冲宽度调制输出信号。在那种情况下，除霜***600可以并入脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路被配置成将输出电压调制成脉冲输出电压(例如，在0伏特到65伏特的范围内的电压)，可以利用所述脉冲输出电压操作RF信号源620以生成输出RF能量并且实施除霜***600的功能。图9C描绘了示例脉冲宽度调制输出电压。
在仍其它实施例中，电源和偏置电路***626可以被配置成生成具有可变的振幅的脉冲宽度调制输出信号。在那种情况下，除霜***600可以并入脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路被配置成将输出电压调制成脉冲可变输出电压(例如，在0伏特到65伏特的范围内的电压)，可以利用所述脉冲可变输出电压操作RF信号源620以生成输出RF能量并且实施除霜***600的功能。图9D是描绘形成为一系列具有可变电压的脉冲的示例输出电压的曲线图。通过调整输出电压以及脉冲的数量和每个脉冲的持续时间，可以微调或控制通过除霜或加热过程递送到负载中的能量的量以实现期望的负载状态。
如上所述，使用自振荡电路实施RF信号源620，所述自振荡电路被配置成响应于DC输入电压的应用生成振荡输出信号。电路是自调谐的，因为所述电路被配置成生成具有自振荡电路的储槽电路(或谐振电路)的谐振频率的输出信号。应当注意，在一些情况下，因为电路内的寄生损失可能使输出频率稍微降低，自振荡电路的输出信号的实际频率可能约等于储槽电路或谐振电路的谐振频率。例如，输出信号的频率可能介于储槽电路(或谐振电路)的谐振频率的约95％与105％之间。
为了说明，图7是描绘可以并入平衡除霜***(例如，图6的除霜***600)的实施例的自调谐和自振荡电路700的一部分的实施方案的示意图。如所示出的，自振荡器电路700包括正输入电压节点702和参考节点或接地节点704。在此配置中，正输入电压节点702可以耦合到电源(例如，图6的电源和偏置电路***626)以从其接收DC电压。电阻器706、708串联耦合在正输入电压节点702与接地节点704之间。如此，电阻器706、708作为分压器操作，使得安置于电阻器706、708之间的节点712处的电压是正输入电压节点702处的电压的分数。由电阻器706、708的相对电阻值确定所述分数。
自振荡器电路700包括晶体管710(即，增益装置)。如图7所描绘的，晶体管710是BJT，尽管在自振荡器电路700的其它实施例中，可以利用不同类型的晶体管。例如，晶体管710可以包括硅基MOSFET。应注意，晶体管不旨在局限于任何特定的半导体技术，并且在其它实施例中，晶体管710可以实现为GaN晶体管、另一种类型的场效应晶体管、或利用另一种半导体技术的晶体管。
节点712通过电容器726耦合到晶体管710的控制端(例如，基极端或栅极端)。电容器726被安置在电容器718的第一端与节点712之间，并且作为DC极间耦合电容器操作以将晶体管710的输入端处的电压与晶体管710的控制端处的电压隔离。通常，电阻器706、708的相对电阻值被选择为使得节点712处的向晶体管710的控制端施加的电压(以及因此向晶体管710的控制端施加的电压)使晶体管710偏置，从而使晶体管710能够作为放大器操作。
自振荡器电路700还包括耦合在正输入电压节点702与晶体管710的第一电流传导端(例如，BJT的集电极端或FET的漏极端)之间的电感器713。第二电流传导端(例如，BJT的发射极端或FET的源极端)可以耦合到接地节点704。电感器713作为RF电感器扼流器操作(即，电感器713是在自振荡器电路700的操作频率下的高阻抗部件)，并且如此，电感器713使晶体管710的第一电流传导端偏置。
自振荡器电路700的振荡部分是由电容器结构714、电感器716和电容器718的组合形成的储槽电路。变压器720(或平衡-不平衡转换器)还并入储槽电路中，其中所述变压器720包括第一绕组720a和第二绕组720b。在储槽电路中，电容器结构714具有耦合到第一绕组720a的第一端的第一端(第一电极)和耦合到第二绕组720b的第二端的第二端。电感器716具有耦合到第二绕组720b的第一端的第一端以及耦合到节点717的第二端。电容器718具有耦合到节点717的第一端以及耦合到接地节点704的第二端。
在这个实施例中，电容器结构714由电极740、750(例如，图6的电极640、650)和除霜腔(例如，图6的腔660)加上腔内的任何负载764的结构形成。具体地，除霜腔的第一电极740(例如，图6的电极640)形成电容器结构714的第一板。类似地，除霜腔的第二电极750(例如，图6的电极650)形成电容器结构714的第二板。负载764定位在除霜腔内并且结合除霜腔内包含的空气形成电容器结构714的电介质。如上讨论的，电容器结构714耦合在变压器720的第一绕组720a两端。更具体地说，电极740耦合到绕组720a的第一端，并且电极750耦合到绕组720a的第二端。
在自振荡器电路700操作期间，通过变压器720的第二绕组702b传送信号。变压器720将所述信号转换成变压器720的第一绕组720a处的平衡信号。更具体地说，平衡信号是双端信号，对于所述双端信号，在任何给定的时间，绕组720a的第一端处的信号与绕组720a的第二端处的信号的相位差大约为180度。这种平衡信号最终施加到加热***的腔中的电极740、750两端，从而将能量转移到负载764中。相反地，由于电压在电容器结构714两端累积并且最终通过电感器716流入电容器718中，变压器720将电容器结构714的平衡电压转换成不平衡电压。
在一个实施例中，变压器720具有大约1:1的绕组比。在这种配置中，在任何给定时间，变压器720的绕组720a、绕组720b两端的电压相同。在其它实施例中，然而，具有不同绕组比的变压器可以在变压器720的位置使用。通过调整变压器720的绕组比，变压器720的阻抗可以被调整，在一些情况下这可以有助于最大化从电路转移到负载764的能量。因此，具有不同绕组比的不同变压器720可以根据电路700耦合的电极和加热腔(加负载)的电容值并入自振荡器电路700中。例如，利用多个加热腔配置(例如，不同几何构型的不同除霜抽屉)的除霜***可以包括被配置成利用具有不同绕组配置的不同变压器720的自振荡电路，其中每个自振荡电路针对特定加热腔配置而配置。
在图7中示出的自振荡电路700的配置中，可以通过上述等式(1)确定由电容器714、718和电感器716形成的储槽电路的谐振频率，其中L等于电感器716的电感值，C1等于电容器结构714的电容值，并且C2等于电容器718的电容值。
在晶体管710的第一电流传导端与变压器720的绕组720b之间的自振荡器电路700内建立反馈环路。具体地说，晶体管710的第一电流传导端耦合到电容器728的第一端，并且电容器728的第二端耦合到变压器720的绕组720b的第一端。
在操作期间，在向节点702和704两端(例如，通过图6的电源和偏置电路***626)施加适当电压的情况下，通过节点712处的电压使晶体管710偏置。最初，电压在电容器结构714的除霜腔两端累积，这通过变压器720传送并且通过电感器716、充电电容器718耗散。然后，电容器718将最终通过电感器716和变压器720的第二绕组720b反向放电，平衡信号将在变压器的第一绕组720a处生成，并且这种平衡信号将由电极740、750转换成辐射到电容器结构714的除霜腔中的电磁信号。重复这一步骤，设定信号源700的振荡，所述信号源700将最终在由电容器714、718和电感器716的值确定的谐振频率下振荡。此振荡信号进而由晶体管710放大。所述放大的信号然后经由反馈线路722反馈回电容器结构714的除霜腔中。
以这种方式，由自振荡器电路700生成的振荡信号被转换成反馈到电容器结构714的除霜腔中的并且具体地由电极740、750转换的电磁能量。由可以是RF信号的振荡信号生成的电磁能量至少部分地被除霜腔中的负载764吸收，这将引起对负载764的加温或除霜。
随着负载764升温和除霜，负载764的阻抗改变，这改变了由除霜腔结合电极740、750和负载764形成的电容器结构714的电容值。响应于电容器结构714的变化的电容值，由自振荡器电路700生成的信号的谐振频率将由于根据上述等式(1)变化的电容值而改变。在操作期间，自振荡器电路700将调整其操作频率，从而使得输出信号(即，电容器结构714两端的信号)具有等于储槽电路的谐振频率的频率，所述储槽电路包括电容器714、718和电感器716。所述谐振频率在电容器结构714的除霜腔两端产生最大电压，所述除霜腔进而产生转移到负载764中的最大能量，甚至当除霜腔的阻抗随时间变化时。
通过被配置成提供本文中描述的自振荡功能的特定电路描绘自振荡器电路700。但是应该理解，可以利用提供与图7中描绘的电路的功能类似的功能的其它电路配置。具体地，可以根据其它自振荡器电路设计修改图7中描绘的电路，其中自振荡器电路包括储槽电路，其中除霜***的腔(加上负载)的阻抗可以并入储槽电路中。
在各个实施例中，与RF子***(例如，图3的RF子***310、图6的RF子***610)相关联的电路***也可以以一个或多个模块的形式实施。这种模块可以并入向印刷电路板(PCB)提供结构支撑的接地衬底，所述模块的各个电部件可以安装在所述衬底上。根据一个实施例，PCB容置与RF子***(例如，图3的子***310或图6的子***610)相关联的电路***。
由于已经描述了除霜***的电气和物理方面的实施例，因此现在将结合图8描述用于操作此类除霜***的方法的各个实施例。更具体地说，图8是操作除霜***(例如，***100、210、220、300、600)的方法的流程图，其中所述除霜***包括根据示例实施例的自振荡信号源。
在框802中，所述方法可以在***控制器(例如，图3的***控制器312、图6的***控制器612)接收除霜操作应当开始的指示时开始。可以例如在用户已经将负载(例如，图3的负载364、图6的负载664)放置到***的除霜腔(例如，图3的腔360、图6的腔660)中、密封所述腔(例如，通过关闭门或抽屉)并按下(例如，图3的用户界面380、图6的用户界面680的)开始按钮之后接收此类指示。在一个实施例中，腔的密封可以接合一个或多个安全互锁机构。
根据各个实施例，***控制器任选地可以接收指示负载类型(例如，肉类、液体或其它材料)、初始负载温度和/或负载重量的额外输入。例如，可以通过与用户界面的交互(例如，由用户从识别的负载类型的列表中进行选择)从用户接收关于负载类型的信息。可替换的是，***可以被配置成扫描在负载外部可视的条形码或从负载上或嵌入负载内的RFID装置接收电子信号。可以例如从***的一个或多个温度传感器和/或IR传感器(例如，图3的传感器390、图6的传感器690)接收关于初始负载温度的信息。可以通过与用户界面的交互从用户或者从***的重量传感器(例如，图3的传感器390、图6的传感器690)接收关于负载重量的信息。如上文所指示的，对指示负载类型、初始负载温度和/或负载重量的输入的接收是任选的，并且***可替换地可以不接收这些输入中的部分或全部。
在框804中，基于在步骤802期间接收的数据，***控制器确定将要由适合的电源(例如，图3的电源和偏置电路***326、图6的电源和偏置电路***626)供应到***的信号发生器的电压或电压信号特征(例如，在脉冲宽度调制(PWM)电压信号的情况下)。在各个实施例中，可以利用查找表确定合适的电压或电压信号特征，其中负载(例如，负载764)的特定属性(如食物类型、食物的重量和/或温度)可以与特定电压或电压属性值相关。在一些实施例中，可以利用查找表选择向***的信号发生器供应的初始电压或电压信号特征。然而，随着加热过程的继续，向***的信号发生器施加的电压可以被调整成控制由所述信号发生器生成多少RF能量。具体地说，通过调整向信号发生器施加的信号的DC电压振幅或PWM频率或两者，可以使向***的信号发生器施加的电压(以及由此供应到正在加热的负载的输出的RF信号的能量)成为可变的。在加热过程期间改变那些参数可以帮助使精细的负载的除霜温度保持均匀，并且还通过在加热过程开始时施加更多RF能量并且减少在加热过程结束时递送的能量的量来减少除霜时间以避免在负载内生成的温度热点。
在步骤804中确定了期望的电压或电压信号特征的情况下，在步骤806中，***控制器使电源供应期望的电压或电压信号作为到自振荡器电路(例如，图5的电路500、图7的电路700)的输入。在向自振荡器电路施加电压的情况下，电路开始在如上文所描述的自振荡器电路内的储槽电路的谐振频率下振荡并生成RF信号。由电极(例如，图5的电极540、图7的电极740、750)将所述RF信号转换成递送到***的除霜腔中并且最终递送到在其中放置的负载中的电磁能量。随着负载升温，负载阻抗改变，并且如本文所述，作为响应，自振荡器电路将调整其输出信号(即，提供给电极的信号)的频率。这可以确保最大量的RF能量在除霜操作期间递送到负载中。
在步骤808中，***控制器评估退出条件是否已经发生。实际上，确定退出条件是否已经发生可以是中断驱动过程，所述中断驱动过程可以发生在除霜过程期间的任何点处。然而，为了将其包括在图8的流程图中，过程被示出为在框806之后发生。
在任何情况下，若干条件可以保证停止除霜操作。例如，当安全互锁被打破时，***可以确定退出条件已经发生。可替换的是，在用户设定的计时器期满(例如，通过图3的用户界面380、图6的用户界面680)或由***控制器基于***控制器对除霜操作应当执行多久的估计确立的计时器期满时，***可以确定退出条件已经发生。在仍另一个替代性实施例中，***可以以其它方式检测除霜操作的完成。
如果退出条件尚未发生，则除霜操作可以通过迭代地执行框804、806和808继续。当退出条件已经发生时，那么在框810中，***控制器使自振荡器电路进行的RF信号供应中断。例如，***控制器可以禁用RF信号源(例如，图3的RF信号源320、图6的RF信号源620)和/或可以使电源和偏置电路***(例如，图3的电路***326、图6的电路***626)中断电源电压的提供。另外，***控制器可以向用户界面(例如，图3的用户界面380、图6的用户界面680)发送信号，所述信号使用户界面产生退出条件的用户可感知标记(例如，通过在显示装置上显示“门打开”或“完成”或提供可听音)。然后，方法可以结束。
应理解，与图8所描绘的框相关联的操作的顺序对应于示例实施例并且不应被解释为将操作次序仅限于所示顺序。相反，一些操作可以按不同顺序执行和/或一些操作可以并行地执行。
本文中包含的各个附图所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应该注意，本主题的实施例中可能存在许多替代性或另外的功能关系或物理连接。此外，某些术语在本文中还可以仅供参考使用并且因此不旨在是限制性的，并且术语“第一”、“第二”和提及结构的其它这种数值术语并不暗示序列或顺序，除非上下文清楚地指出。
如本文所使用的，“节点”意指给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或数量存在于的任何内部或外部参考点、连接点、结点、信号线、导电元件等。另外，两个或更多个节点可以通过一个物理元件实现(并且即使在公共节点处被接收或输出，可以对两个或更多个信号进行多路复用、调制或以其它方式进行区分)。
前面的描述涉及“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用的，除非另有明确规定，否则“连接”意指一个元件直接地并且不一定是机械地接合到另一个元件(或与另一个元件直接连通)。同样，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件直接地或间接地并且不一定是机械地接合到另一个元件(或与另一个元件直接或间接连通)。因此，虽然附图中所示的示意图描绘了元件的一个示例性布置，但是所描绘主题的实施例中可以存在另外的中间元件、装置、特征或部件。
一种热增加***的实施例包括：电容器结构，所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔。所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极。所述***包括自振荡器电路，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路被配置成在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号。所述谐振电路包括所述电容器结构。
在一个例子中，所述谐振电路另外包括电感器。所述电感器的第一端直接连接到所述第一电容器板。在一个例子中，所述热增加***另外包括包含所述腔的容纳结构。所述容纳结构的至少一部分形成所述电容器结构的所述第二电容器板。在一个例子中，所述电容器结构的所述第一电容器板耦合到所述电感器的第一端，并且所述电容器结构的所述第二电容器板耦合到接地节点。在一个例子中，所述谐振电路包括第二电容器。所述第二电容器的第一端耦合到所述电感器，并且所述第二电容器的第二端耦合到所述接地节点。在一个例子中，所述热增加***另外包括具有第一绕组和第二绕组的变压器。所述电容器结构的所述第一电容器板电耦合到所述第一绕组的第一端。所述电容器结构的所述第二电容器板电耦合到所述第一绕组的第二端。所述电感器电耦合到所述变压器的所述第二绕组。在一个例子中，所述变压器的绕组比为一比一。在一个例子中，所述热增加***另外包括连接到所述自振荡器电路的脉冲宽度调制电源。所述脉冲宽度调制电源的占空比至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定。
在另一个实施例中，一种热增加***包括腔、安置在所述腔中的第一电极、安置在所述腔中的第二电极以及产生射频信号的自振荡器电路，所述射频信号被转换成通过所述第一电极和所述第二电极辐射到所述腔中的电磁能量。所述自振荡电路包括所述第一电极和所述第二电极。在一个例子中，所述第一电极是电容器结构中的第一板，所述第二电极是所述电容器结构中的第二板，所述腔和容纳在所述腔内的负载是所述电容器结构的电容器电介质，并且所述自振荡器电路的谐振频率至少部分地由所述电容器结构的电容值确定。在一个例子中，所述自振荡器电路包括电感器，并且所述***另外包括变压器。所述电容器结构的所述第一板和所述第二板电耦合到所述变压器的第一绕组，并且所述电感器电耦合到所述变压器的第二绕组。在一个例子中，所述变压器的绕组比为一比一。在一个例子中，所述***另外包括连接到所述自振荡器电路的脉冲宽度调制电源。所述脉冲宽度调制电源的占空比至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定。在一个例子中，所述射频信号的频率范围是10赫兹到100兆赫。
在另一个实施例中，一种操作热增加***的方法包括：由电源向自振荡器电路供应电信号，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路使所述自振荡器电路在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号。所述谐振电路包括电容器结构。所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔。所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极。所述方法包括检测退出条件以及使所述电源停止向所述自振荡器电路供应所述电信号。
在一个例子中，所述谐振电路另外包括电感器，并且所述电感器的第一端直接连接到所述第一电容器板。在一个例子中，所述电源包括连接到所述自振荡器电路的脉冲宽度调制电源，并且供应所述电信号包括将所述脉冲宽度调制电源的占空比设置成至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定的值。在一个例子中，所述腔包含在容纳结构内，并且所述容纳结构的至少一部分形成所述电容器结构的所述第二电容器板。在一个例子中，所述谐振电路另外包括电感器，并且所述电容器结构的所述第一电容器板电耦合到变压器的第一绕组的第一端，所述电容器结构的所述第二电容器板电耦合到所述第一绕组的第二端，并且所述电感器电耦合到所述变压器的第二绕组。在一个例子中，所述变压器的绕组比为一比一。
尽管前述详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应理解的是，存在大量变型。还应理解的是，本文所描述的一个或多个示例性实施例不旨在以任何方式限制所要求保护的主题的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个或多个所描述实施例的方便的路线图。应当理解的是，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变，所述改变包括在提交本专利申请时已知的等效物和可预见的等效物。

Claims (10)

1.一种热增加***，其特征在于，包括：
电容器结构，所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔，其中所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极；以及
自振荡器电路，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路被配置成在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号，其中所述谐振电路包括所述电容器结构。
2.根据权利要求1所述的热增加***，其特征在于，所述谐振电路进一步包括电感器，其中所述电感器的第一端直接连接到所述第一电容器板。
3.根据权利要求2所述的热增加***，其特征在于，进一步包括容纳结构，所述容纳结构包含所述腔，并且其中所述容纳结构的至少一部分形成所述电容器结构的所述第二电容器板。
4.根据权利要求3所述的热增加***，其特征在于，所述电容器结构的所述第一电容器板耦合到所述电感器的第一端，并且所述电容器结构的所述第二电容器板耦合到接地节点。
5.根据权利要求4所述的热增加***，其特征在于，所述谐振电路包括第二电容器，其中所述第二电容器的第一端耦合到所述电感器，并且所述第二电容器的第二端耦合到所述接地节点。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的热增加***，其特征在于，进一步包括变压器，所述变压器具有第一绕组和第二绕组，其中所述电容器结构的所述第一电容器板电耦合到所述第一绕组的第一端，所述电容器结构的所述第二电容器板电耦合到所述第一绕组的第二端，并且所述电感器电耦合到所述变压器的所述第二绕组。
7.根据权利要求6所述的热增加***，其特征在于，所述变压器的绕组比为一比一。
8.根据在前的任一项权利要求所述的热增加***，其特征在于，进一步包括脉冲宽度调制电源，所述脉冲宽度调制电源连接到所述自振荡器电路，并且其中所述脉冲宽度调制电源的占空比至少部分地由所述负载的类型、所述负载的重量或所述负载的温度确定。
9.一种热增加***，其特征在于，包括：
腔；
第一电极，所述第一电极安置在所述腔中；
第二电极，所述第二电极安置在所述腔中；以及
自振荡器电路，所述自振荡器电路产生射频信号，所述射频信号被转换成通过所述第一电极和所述第二电极辐射到所述腔中的电磁能量，所述自振荡电路包括所述第一电极和所述第二电极。
10.一种操作热增加***的方法，其特征在于，所述方法包括：
由电源向自振荡器电路供应电信号，所述自振荡器电路包括谐振电路，所述谐振电路使所述自振荡器电路在对应于所述谐振电路的谐振频率的输出频率下产生射频(RF)信号，其中所述谐振电路包括电容器结构，所述电容器结构包括电容器电介质以及第一电容器板和第二电容器板，所述电容器电介质包括用于容纳负载的腔，其中所述第一电容器板是安置在所述腔中的电极；
检测退出条件；以及
使所述电源停止向所述自振荡器电路供应所述电信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564672A (zh) * 2020-02-29 2020-08-21 青岛能蜂电气有限公司 一种锂离子电池修复方法
CN114061251A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 深圳Tcl新技术有限公司 一种冰箱除霜方法、智能冰箱及存储介质

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2607066A (en) * 2021-05-27 2022-11-30 Dyson Technology Ltd A hair styling appliance
GB2607062A (en) * 2021-05-27 2022-11-30 Dyson Technology Ltd A hair styling appliance
GB2607065A (en) * 2021-05-27 2022-11-30 Dyson Technology Ltd A hair styling appliance
GB2607068B (en) * 2021-05-27 2023-06-28 Dyson Technology Ltd A hair styling appliance
GB2607064A (en) * 2021-05-27 2022-11-30 Dyson Technology Ltd A hair styling appliance
WO2023059404A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 Microsoft Technology Licensing, Llc. Low power efficiency rf facial movement detection scheme
US20230236309A1 (en) * 2022-01-26 2023-07-27 Microsoft Technology Licensing, Llc High sensitivity resonant drive scheme for rf face tracking

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5780692A (en) * 1980-11-05 1982-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heater
JPS57189490A (en) * 1981-05-18 1982-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency deicing device
JPS5893187A (ja) * 1981-11-26 1983-06-02 松下電器産業株式会社 高周波加熱装置
JPS58181285A (ja) * 1982-04-16 1983-10-22 松下電器産業株式会社 高周波解凍機
JPH10134953A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Sharp Corp 高周波解凍装置
CN1218588A (zh) * 1996-07-01 1999-06-02 惠普公司 电桥稳定的振荡器电路和方法
EP1075799A1 (en) * 1999-03-03 2001-02-14 Yamamoto Vinita Co., Ltd. High-frequency thawing device
JP2002246164A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波解凍装置
JP2004206937A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波発振器
CN106288626A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 合肥华凌股份有限公司 一种解冻装置、冰箱及其解冻控制方法
CN106923658A (zh) * 2015-11-24 2017-07-07 伊利诺斯工具制品有限公司 多功能rf电容加热式食物制备装置
US20180042073A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Nxp Usa, Inc. Apparatus and methods for detecting defrosting operation completion
CN107684007A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 恩智浦美国有限公司 具有集总电感式匹配网络的解冻设备及其操作方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3394007A (en) 1966-05-19 1968-07-23 Campbell Richard Lincoln Method of thawing and cooking food
US4837772A (en) 1987-08-14 1989-06-06 Synrad, Inc. Electrically self-oscillating, rf-excited gas laser
JP5780692B2 (ja) * 2008-12-03 2015-09-16 富士フイルム株式会社 内視鏡

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5780692A (en) * 1980-11-05 1982-05-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heater
JPS57189490A (en) * 1981-05-18 1982-11-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency deicing device
JPS5893187A (ja) * 1981-11-26 1983-06-02 松下電器産業株式会社 高周波加熱装置
JPS58181285A (ja) * 1982-04-16 1983-10-22 松下電器産業株式会社 高周波解凍機
CN1218588A (zh) * 1996-07-01 1999-06-02 惠普公司 电桥稳定的振荡器电路和方法
JPH10134953A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Sharp Corp 高周波解凍装置
EP1075799A1 (en) * 1999-03-03 2001-02-14 Yamamoto Vinita Co., Ltd. High-frequency thawing device
JP2002246164A (ja) * 2001-02-21 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波解凍装置
JP2004206937A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波発振器
CN106923658A (zh) * 2015-11-24 2017-07-07 伊利诺斯工具制品有限公司 多功能rf电容加热式食物制备装置
US20180042073A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 Nxp Usa, Inc. Apparatus and methods for detecting defrosting operation completion
CN107684007A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 恩智浦美国有限公司 具有集总电感式匹配网络的解冻设备及其操作方法
CN106288626A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 合肥华凌股份有限公司 一种解冻装置、冰箱及其解冻控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564672A (zh) * 2020-02-29 2020-08-21 青岛能蜂电气有限公司 一种锂离子电池修复方法
CN114061251A (zh) * 2020-07-31 2022-02-18 深圳Tcl新技术有限公司 一种冰箱除霜方法、智能冰箱及存储介质
CN114061251B (zh) * 2020-07-31 2023-08-01 深圳Tcl新技术有限公司 一种冰箱除霜方法、智能冰箱及存储介质

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US11252980B2 (en) 2022-02-22
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US20200085084A1 (en) 2020-03-19
CN110535439B (zh) 2023-04-28

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