Похоже, скоро электровакуумный прибор исчезнет еще из одного устройства: из микроволновой печи
Вакуумные лампы исчезли из изделий электроники много лет назад. Однако в некоторых устройствах электровакуумные приборы по-прежнему продолжают использоваться. Последним важным вакуумным прибором, ушедшим на пенсию, была долго не сдававшаяся электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). В конце 1990-х – начале 2000-х в видеомониторах и телевизионных приемниках ЭЛТ, наконец, уступили дорогу жидкокристаллическим, светодиодным и другим дисплеям на основе плоских панелей. Теперь же, похоже, электронная лампа готова исчезнуть еще из одного устройства: из микроволновой печи.
Главным элементом СВЧ печи является магнетрон – электровакуумный генераторный прибор большой мощности, излучение которого нагревает и приготавливает пищу. Он работает на частоте 2.45 ГГц. Магнетрон был изобретен во время Второй мировой войны благодаря работам в области радиолокации. Магнетроны легко могут генерировать мощность в тысячи ватт. Электроны, вылетающие из подогреваемого нитью накала катода, притягиваются высоким напряжением анода, но окружающий магнит изменяет траектории электронов, направляя их в резонаторные камеры, настроенные на требуемую частоту, на которой и происходит излучение непрерывного сигнала. Этот сигнал связан с антенной, направляющей энергию в соответствии с требованиями приложения.
Магнетрон был основным компонентом радиолокаторов, однако находил применение и в приложениях высокочастотного нагрева. Сначала он использовался только в промышленных установках, но в 1970-х годах сразу несколько компаний предложили «радарный диапазон» потребителям для приготовления пищи. Очень быстро эти печи приобрели популярность, поскольку сокращали время приготовления пищи и делали процесс готовки более удобным. Сегодня практически на любой кухне наряду с традиционной духовкой есть встроенная СВЧ-печь. А, если не встроенная, то поставленная на столешницу стола. Это абсолютно необходимый потребительский прибор, воспринимаемый нами как нечто само собой разумеющееся.
Несмотря на широкое распространение СВЧ-печей, с ними связан ряд проблем. Часто они готовят пищу неравномерно, а со временем обычно теряют мощность из-за деградации катода и нити накала. И вот, наконец, появляется возможность заменить магнетрон твердотельными приборами.
Вплоть до настоящего времени транзисторов, способных в диапазоне СВЧ пропускать мощности в сотни и, уж тем более, в тысячи ватт, было очень мало, а, может быть, и не было вовсе. Ситуация изменилась в последние годы в связи с развитием GaN технологии и появлением более совершенных кремниевых LDMOS транзисторов. Сегодня Freescale Semiconductor может предложить изготовителям бытовых приборов устройства, которые поднимут возможности СВЧ-печей на более высокий уровень.
 |
| LDMOS транзистор MHT1003N 250 Вт/ 2.45 ГГц. |
Особого внимания заслуживает новый прибор компании Freescale – 250-ваттный LDMOS транзистор MHT1003N для диапазона 2.45 ГГц, обеспечивающий КПД суммирования мощности (PAE) до 58%. Еще одним прибором для устройств высокочастотного нагрева является транзистор MHT1002N, предназначенный для работы на частоте 915 МГц при отдаваемой мощности 350 Вт и PAE равном 63%. С помощью одного или нескольких MHT1003N изготовитель может создать СВЧ-печь с требуемым уровнем мощности. И, выбросив 4-киловольтовый источник питания магнетрона, использовать напряжение 28 или 50 вольт. Более того, грубое управление включением/выключением магнетрона можно будет заменить полноценным плавным регулированием выходной мощности. Установка нескольких антенн, по одной на каждый усилитель, позволит создать более равномерное поле нагрева в камере печи. Это сделает работу устройства более эффективной, а контроль приготовления пищи более точным. Кроме того, значительно увеличится срок службы прибора.
 |
| LDMOS транзистор MHT1002N 350 Вт/ 915 МГц. |
Freescale предлагает также RF Power Tool System – программно-аппаратную платформу разработки, обеспечивающую не имеющих достаточного опыта конструкторов СВЧ бытовых приборов полным набором инструментов, позволяющих создать продукт быстро и легко.
Возможно, на самом деле магнетрон пока еще нельзя назвать последней вакуумной лампой. До сих пор используются некоторые электровакуумные приборы СВЧ диапазона, такие как клистроны в наземных станциях спутниковой связи и лампы бегущей волны (ЛБВ) на спутниках. Не исключено, что на смену ЛБВ придут новые GaN транзисторы, но заменить клистроны будет сложно.
 |
| Система RF Power Tool. |
Потребуется некоторое время, прежде чем магнетроны полностью исчезнут из СВЧ-печей, так же, как не сразу исчезли кинескопы из телевизионных приемников и мониторов. Но вы уже можете заглянуть в будущее, в котором ваш попкорн будет выскакивать из твердотельной печи.
