机械恒温器能够在该应用中以非常长的寿命切换高电流。它们便宜且足够准确。他们不介意高环境温度，也不需要冷却风扇或散热器。技术成熟，可通过自动化流水线生产。它们不会“启动”失败并造成损坏或火灾。空气温度的短期变化不会成为合格烹饪的障碍。

是的，你可以用更复杂的控制和相控加热器或类似的东西代替恒温器（或像我们的烤箱一样由电子控制的慢速开关继电器），这样可以降低空气温度的短期变化，但你为什么要如果没关系？

而且它不会帮助恢复——如果控制器被调整以避免以上升时间为代价的过冲，它可能会减慢它。最佳情况恢复与控制权限有关，与控制者无关。当温度通过开/关控制器下降时，加热器会 100% 开启，没有比这更好的了。

这通常是实际控制系统中的限制——PID 控制器理论上可以使战舰一毛钱，但发动机所需的功率不足以实现这一目标。

恒温器已经是 PWM，只是速度很慢。该元件可以打开或关闭，唯一可以将烤箱设置为 500°F 或 250°F 的方法是改变占空比。那是脉宽调制。

您可以通过增加频率来减少纹波。这对普通的烹饪应用有什么好处吗？我对此表示怀疑。

虽然您可以添加更复杂的 PID 控制器，但烤箱在 PWM 切换时间的时间尺度上不会出现明显的过冲或下冲，因此没有必要。

您不会提高恢复时间，因为当门打开时恒温器已经 100% 开启元件。限制恢复时间的不是控制器，而是加热元件的功率。你当然可以增加这个，但你必须升级电源。如果元件卡住，安全问题也会显着增加，从而需要额外的复杂性和费用。

你也会增加电子产品的成本。为固态设备更换继电器并不太贵，控制器也不太贵。但是，如果您在每个家庭中添加一个大功率相控负载，您可能会引起一些监管部门的注意。便宜地完成，相控烤箱的功率因数将是可怕的。这将降低配电效率并产生电磁噪声。由于这些原因，计算机电源需要进行有源功率因数校正并经过 EMC 测试，如果您开始大量制造这些烤箱，您可能需要做同样的事情。

所以烤箱坚持简单的恒温器设计并不是因为烤箱不是保持最大稳定温度的机器，而是烘烤食物的机器。烘焙食品没有特别严格的温度稳定性要求。恒温器是满足这些要求的最简单、最便宜、最可靠的方法。

为什么消费者烤箱使用恒温器而不是 PID + PWM？

答案是“消费者”这个词，意思是便宜和低规格。

用于（例如）树脂固化的专业烘箱将使用 PID 控制。

烹饪食物时，15°C 的锯齿是可以接受的，而且比更严格控制的温度要便宜得多。热量吸收到食物中心的时间常数会持续许多锯齿周期。没有多少食物的表层很薄，会被几度以上的热量损坏。

我在厨房烤箱的加热器/恒温器电路中串联了一个大的 N/C 继电器（不要告诉保修人员，直到有一天她发现我在使用它，我才告诉我的妻子）。没有任何连接，它的外观和行为就像一个普通的家用烤箱。它煮得很好，锯齿形温度波动在 10 到 15°C 之间。当我想加热塑料进行成型或固化树脂时，我会在上面连接一个便宜的 PID 温度控制器。10 秒的循环时间导致我的廉价热电偶计无法真正测量到摆动。如果 PID 出现任何故障，将烤箱的恒温器留在电路中会提供紧急最高温度限制

测量温度变化的更有意义的方法是在一些烘焙食品的表面下方插入一个探针。除非您非常接近元素，否则我看不到任何优势。

尽管我的数字传感器有下冲并且变化不会超过一个度数，但它必须通过质量阻尼进行传感。显然，如果您在红外线视野内或靠近元件的任何地方感觉到，元件温度 > 2000'C 的变化就会减弱。但是质量稳定了它，在下面用耐热玻璃托盘烹饪也可以稳定它并增加水分含量以减少干燥。

我已经看到我们的 LG 炉子在 4 年内更换了 1 个继电器，而在接下来的 5 年内没有更换。

烘烤的热质量和空气的高耐热性意味着1分钟左右的循环时间对烘烤食品的平均温度几乎没有影响。

空气温度梯度将通过强制气流降低，从而加快烹饪速度，并且添加和调节 5p% 的湿度允许在更精确的温度控制下在更​​短的时间内完成商业烘焙。

因此，考虑到具有这种滞后的廉价 15A 继电器触点的使用寿命，继电器的使用寿命或多或少会增加到 10 年，并且对烘焙的影响适中到低。但正如每个面包师都会告诉你的那样，每个品牌的烤箱都不同，因此需要根据结果校准温度以防止燃烧，因为达到内部最佳温度范围的时间常数取决于小时/每公斤。您也许可以设计一个 IGBT 比例烤箱或炉顶，但好处比您想象的要少。我的炉灶每 10 到 30 秒循环一次，50k 循环的典型负载为 500k 机械磨损寿命。

我认为您可能能够提供与之竞争的销售优势，但请记住商品成本约为 BOM 成本的 10 倍，因此您正在与使用 1 美元继电器和传感器与您的设计相比的成本降低压力竞争。