电机控制装置、方法、阻抗匹配器及等离子体处理设备

摘要

本发明提供一种电机控制装置，包括检测单元、控制单元和电流调节单元，其能够根据电机转速而调节流经电机的电流，从而降低电机发热量，延长使用寿命。此外，本发明还提供一种电机控制方法，包括：10)检测电机转速；20)根据电机转速得出对应的电机电流；30)调节电机电流。此外，本发明还提供一种应用上述电机控制装置的阻抗匹配器，以及一种应用上述阻抗匹配器的等离子体处理设备。并且，上述电机控制方法、阻抗匹配器及等离子体处理设备同样能根据电机转速而调节流经电机的电流，从而延长设备使用寿命。

权利要求

1.一种电机控制装置，用以根据电机转速而调节流经所述电机的电流，其特征在于，所述电机控制装置包括检测单元、控制单元和电流调节单元，其中 所述检测单元用于检测电机的转速，并将相应检测值发送至所述控制单元； 所述控制单元根据来自检测单元的检测值得出电机在当前转速时所对应的期望电流值，并向所述电流调节单元发送相关的电流调节指令； 所述电流调节单元根据所述电流调节指令作出相应的调节动作，以将流经所述电机的电流调节为与电机当前转速相对应的期望电流值。

2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述控制单元内预先存储有电机转速和电流之间的对应关系，所述控制单元根据该对应关系以及来自所述检测单元的检测值来确定对应于电机当前转速的期望电流值。

3.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机转速和电流之间的对应关系表示为电机转速和电流的对应关系曲线图，其中，所述电机转速值为连续变化的数值，每个转速值对应一个电流值。

4.根据权利要求2所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机转速和电流的对应关系表示为电机转速和电流的对应关系表，其中，将电机转速范围设置为N个区间，每个区间对应一个期望电流值，N为正整数。

5.根据权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于，所述控制单元收到来自检测单元的电机转速值后，通过在所述电机转速和电流的对应关系表中查找该转速值所属的区间，进而确定与电机当前转速相对应的期望电流值。

6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，所述电流调节单元包括可调电阻，通过改变所述可调电阻的阻值而将流经所述电机的电流调节为所期望的电流值。

7.根据权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，所述电流调节单元包括n个相互并联的子调节单元，其中，n为正整数且n≤N；每一个子调节单元均包括相互串联的可控开关和电阻，所述控制单元对各个可控开关的通/断进行控制，以改变电流调节单元的阻值，进而将流经所述电机的电流调节为所期望的电流值。

8.根据权利要求7所述的电机控制装置，其特征在于，还包括电机驱动芯片，所述电机驱动芯片具有一个参考电压端，所述电流调节单元设置于所述参考电压端和地之间。

9.根据权利要求8所述的电机控制装置，其特征在于，在所述参考电压端与电源端之间串接有可控开关和电阻，在所述参考电压端与地之间串接有可调电阻。

10.一种电机控制方法，用以根据电机转速而调节流经所述电机的电流，其特征在于，所述电机控制方法包括下述步骤

100)检测所述电机当前转速；

200)根据所述电机的当前转速而得出电机在当前转速时的期望电流值；

300)将流经电机的电流调整为与电机当前转速相对应的期望电流值。

11.根据权利要求10所述的电机控制方法，其特征在于，在步骤200之前还包括确定所述电机转速和电流的对应关系的步骤。

12.根据权利要求11所述的电机控制方法，其特征在于，步骤200具体包括，根据所述电机转速和电流的对应关系及步骤100所测得的电机转速值得出电机在当前转速时的期望电流值。

13.一种阻抗匹配器，包括传感器、控制器、电机和被所述电机驱动的可变阻抗，其特征在于，所述电机连接有权利要求1-9中任意一项所述的电机控制装置，用以根据所述电机的转速而调节流经所述电机的电流值。

14.一种等离子处理设备，包括射频发生器和工艺腔室，其特征在于，在所述射频发生器和工艺腔室之间设置有权利要求13所述的阻抗匹配器，用以对腔室阻抗进行匹配。

说明书

电机控制装置、方法、阻抗匹配器及等离子体处理设备

技术领域

[0001] 本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种电机控制装置、方法，应用上述电机控制装置的阻抗匹配器以及应用上述阻抗匹配器的等离子体处理设备。

背景技术

[0002] 随着科技的不断进步，微电子产品得到广泛应用，同时，用于微电子产品生产的等离子体处理技术也日趋完善。等离子体处理技术是指通过大功率射频(Radio Frequency，以下简称RF)将工艺气体激发为等离子体状态后，利用等离子体中的带电粒子与被加工物体(例如，晶片等)发生多种物理和化学反应而使物体表面的性能和形态发生变化的一种加工手段。

[0003] 目前，常用的RF发生器的输出阻抗均为恒定值(通常为50Ω)，其通过产生固定频率(通常为13.56MHz)的RF波，而向工艺腔室提供用于激发等离子体的RF功率。通常，等离子体工艺腔室的负载是非线性变化的，工艺腔室内的阻抗与RF发生器的恒定输出阻抗并不相等，因此，在工艺腔室和RF发生器之间存在严重的阻抗失配问题，造成RF传输线上存在较大的反射功率，致使RF发生器所提供的功率无法全部作用于工艺腔室内。为解决这一问题，技术人员在RF发生器和工艺腔室之间设置一种阻抗匹配器(即射频匹配器)用于对RF传输线上的阻抗进行自动匹配。

[0004] 请参阅图1，为一种目前常用的阻抗匹配器的结构框图。该阻抗匹配器由传感器、控制器和执行机构三部分组成，其中执行机构包括设置于射频传输线中的可变阻抗元件和改变其阻抗值的驱动装置(通常为电机)。传感器检测RF传输线上的电压、电流、前向功率、反向功率等相关参数，提供匹配控制算法所需的输入量；控制器根据输入量， 实现某种匹配控制算法，并给出可变阻抗元件驱动装置的调整量；执行机构根据控制器给出的调整量改变可变阻抗元件的阻抗值，从而使得匹配网络的输入阻抗等于RF发生器的恒定输出阻抗，二者达到匹配。此时，RF传输线上的反射功率为零，从而使RF发生器产生的功率全部作用于等离子体工艺腔室。

[0005] 上述阻抗匹配器的控制器中包含有电机控制装置，用以控制电机运行。如图2所示，上述电机控制装置包括电机驱动芯片C1以及控制单元μP，驱动单元C1中的电压信号和参考电压信号由外部电源提供，控制单元μP用于给出时钟信号、电机同步运行信号、电机正反转信号、电机整步半步运行信号、开关通断信号等，电机驱动芯片C1则根据控制单元μP所给出的信号控制电机的转速和转向(正转或反转)。

[0006] 在上述阻抗匹配器的整个工作过程中，电机会随着等离子体腔室内的非线性阻抗的不断变化而进行不停地加/减速运动。图3所示为一种常用的步进电机的运行参数图，当电机的速度在[100，400]r/min范围内变化时，对应的输入电流应为[0.8，1.1]A。然而，在图2所示的电机驱动电路中，电机驱动芯片C1在阻抗匹配器的整个工作过程中向电机输入的电流恒定为1.1A，即，电机在运行状态时不论转速大小，流经电机的驱动电流始终为最大值。因此，非常容易造成电机内部的发热量过大，而长时间发热将会缩短电机的使用寿命，进而缩短阻抗匹配器的使用寿命。

发明内容

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种电机控制装置、方法，一种应用上述电机控制装置的阻抗匹配器以及一种应用上述阻抗匹配器的等离子体处理设备，其能够根据电机的实际转速调整流经电机的电流值，以使电流值与转速相适应。

[0008] 为此，本发明提供一种电机控制装置，用以根据电机转速而调节流经电机的电流，电机控制装置包括检测单元、控制单元和电流调节单元，其中：检测单元用于检测电机的转速，并将相应检测值发送至控制单元；控制单元根据来自检测单元的检测值得出电机在当前转速时所对应的期望电流值，并向电流调节单元发送相关的电流调节指令；电流调节单元根据电流调节指令作出相应的调节动作，以将流经电机的电流调节为与电机当前转速相对应的期望电流值。

[0009] 其中，控制单元内预先存储有电机转速和电流之间的对应关系，控制单元根据该对应关系以及来自检测单元的检测值来确定对应于电机当前转速的期望电流值。 [0010] 其中，电机转速和电流之间的对应关系表示为电机转速和电流的对应关系曲线图，其中，电机转速值为连续变化的数值，每个转速值对应一个电流值。 [0011] 其中，电机转速和电流的对应关系表示为电机转速和电流的对应关系表，其中，将电机转速范围设置为N个区间，每个区间对应一个期望电流值，N为正整数。 [0012] 其中，所述控制单元收到来自检测单元的电机转速值后，通过在所述电机转速和电流的对应关系表中查找该转速值所属的区间，进而确定与电机当前转速相对应的期望电流值。

[0013] 其中，电流调节单元包括可调电阻，通过改变可调电阻的阻值而将流经电机的电流调节为所期望的电流值。

[0014] 其中，电流调节单元包括n个相互并联的子调节单元，其中，n为正整数且n≤N；每一个子调节单元均包括相互串联的可控开关和电阻，控制单元对各个可控开关的通/断进行控制，以改变电流调节单元的阻值，进而将流经电机的电流调节为所期望的电流值。 [0015] 其中，还包括电机驱动芯片，电机驱动芯片具有一个参考电压端，电流调节单元设置于参考电压端和地之间。

[0016] 其中，在参考电压端与电源端之间串接有可控开关和电阻，在参考电压端与地之间串接有可调电阻。

[0017] 此外，本发明还提供一种电机控制方法，用以根据电机转速而调节流经电机的电流，电机控制方法包括下述步骤：100)检测电机当前转速；200)根据电机的当前转速而得出电机在当前转速时的期望电流值；300)将流经电机的电流调整为与电机当前转速相对应的期望电流值。

[0018] 其中，在步骤200之前还包括确定电机转速和电流的对应关系的步骤。 [0019] 其中，步骤200具体包括，根据电机转速和电流的对应关系及步骤100所测得的电机转速值得出电机在当前转速时的期望电流值。

[0020] 此外，本发明还提供一种阻抗匹配器，包括传感器、控制器、电机和被电机驱动的可变阻抗，电机连接有上述本发明所提供的电机控制装置，用以根据电机的转速而调节流经电机的电流值。

[0021] 此外，本发明还提供一种等离子处理设备，包括射频发生器和工艺腔室，在射频发生器和工艺腔室之间设置有上述本发明所提供的阻抗匹配器，用以对腔室的阻抗进行匹配。

[0022] 本发明具有下述有益效果：

[0023] 在本发明所提供的电机控制装置中，控制单元根据检测单元所测得的电机转速值得出电机在当前转速时所对应的期望电流值；进而通过电流调节单元将流经电机的电流调节为上述期望的电流值。因此，本发明提供的电机控制装置能够根据电机的转速对流经电机的电流进行有效控制，使流经电机的电流与其转速相匹配，从而有效降低电机的发热量，延长电机寿命。

[0024] 本发明提供的电机控制方法，根据所检测的电机当前的转速值而得出电机在当前转速时所对应的期望电流值，并进而将流经电机的电流调整为该期望电流值。因此，本发明提供的电机控制方法同样能够有效降低电机发热量，延长电机寿命。

[0025] 类似的，由于本发明提供的阻抗匹配器应用了上述本发明提供的电机控制装置。因此，其同样可根据电机转速而调节流经电机的电流，从而降低电机在运行过程中的发热量，进而延长匹配器寿命。

[0026] 类似的，本发明提供的等离子体处理设备，由于在其中的射频发生器和工艺腔室之间设置有上述本发明所提供的阻抗匹配器。因此，其同样能够有效降低电机的发热量，延长设备的使用寿命。

附图说明

[0027] 图1为一种包含有阻抗匹配器的等离子体处理系统的原理示意图； [0028] 图2为图1所示的阻抗匹配器中电机控制装置的结构示意图；

[0029] 图3为一种常用的步进电机的转速和电流的对应关系图；

[0030] 图4为本发明提供的电机控制装置的一种具体实施方式的结构示意图；以及 [0031] 图5为本发明提供的电机控制装置另一种具体实施方式的结构示意图。 具体实施方式

[0032] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的电机控制装置、方法、阻抗匹配器及等离子体处理设备进行详细描述。 [0033] 本发明所提供的电机控制装置，用以根据电机转速而调节流经电机的电流，其包括检测单元、控制单元和电流调节单元。

[0034] 其中，检测单元用于检测电机的转速，并将所测得的电机转速值发送至控制单元。这里，检测单元例如可以采用本领域技术人员所熟知的转速传感器、转速仪等装置来实现。 [0035] 控制单元根据检测单元所测得的电机转速值得出电机在当前转速时所对应的期望电流值，并向电流调节单元发送相关的电流调节指令。

[0036] 具体的，可以根据已知或提前测得的电机转速和电流的对应关系，确定检测单元所检测到的检测值进行对比，从而找出电机当前转速所对应的期望电流值。这里，所述的电机转速和电流的对应关系是指电机的各个转速与在各转速下正常运行所需要的各个额定电流值的对应关系，其可以被表示为曲线图的形式，也可以被表示为图表的形式。通常，上述电机转速和电流的对应关系会被预先存储在控制单元内，控制单元则可以根据检测单元所测得的电机的实际转速值在预存的电机转速和电流的对应关系中找出相对应的电流值。由于电机的转速和电流的对应关系为一个连续的曲线，其中任一电机转速均对应一个期望的电流。为了方便调节，可以采用电机转速和电流的对应关系表的形式来表示这一对应关系。在实际应用中，随电机转速的变化，流经电机的电流变化幅度并不是很大，而且，如果要对所有的电机转速进行实时调节是比较困难的。因此，可以将电机的转速范围设置为N个转速区间，而使每个电机 转速区间对应一个期望电流值。这样，控制单元就可以先通过在所述电机转速和电流的对应关系表中查找电机当前转速值所属的区间，进而确定与电机当前转速相对应的期望电流值。这里，N应为正整数，N的取值越大，将意味着每个转速区间所对应的电流值越精确；同时，所划分的转速区间越多，控制单元在电流调节过程中的计算量也越大。

[0037] 电流调节单元用于根据控制单元所发出的电流调节指令做出相应的调节动作，以改变流经电机的电流值。这里，电流调节单元的作用是改变电机供电回路中的电阻和电压。具体地，该电流调节单元可以采用一种可调电阻的结构，从而通过改变可调电阻的阻值而将流经电机的电流调节为所期望的电流值；或者，将电流调节单元设置为一种具有电阻调节功能的电路结构，从而通过改变电路结构而改变电机供电回路中的电阻和电压，并进而改变流经电机的电流。对于采用具有电阻调节功能的电路结构的方案，电流调节单元例如可以包括n个相互并联的子调节单元，每一个子调节单元均包括相互串联的可控开关和电阻。并且，各个可控开关的控制端均与控制单元相连接，以便于控制单元对各个可控开关的通/断进行控制，从而实现通过改变电路结构而改变电流调节单元阻值的功能。这里，n的取值可以根据实际需要而定，例如，使n与N的值相同，从而使子调节单元的数量与电机转速区间的数量相对应，当确定电机转速值所属的区间后，只需使对应的子调节单元接入电路中即可，而使其它的子调节单元的可控开关处于断开的状态；或者，还可以使n的值小于N，而利用多个子调节单元中的电阻的并联电阻值来进行调节，从而通过改变电机供电电路中所并联的子调节单元的数量和阻值来进行调节。当然，本发明并不局限于此，只要是通过改变电机供电电路中的结构而改变阻值并进而改变流经电机的电流的方案，都应视为本发明所保护的范围。需要指出的是，控制单元所发出的电流调节指令可以包括增大电流、减小电流或者使电流保持不变的各种指令，相应的，电流调节单元根据不同的电流调节指令作出相应的调节动作，以使流经电机的电流值与电机当前转速相匹配。

[0038] 请参阅图4，为本发明提供的电机控制装置一个具体实施例的结构示意图。本实施例中，控制单元采用微处理器μP，在微处理器μP和 电机之间设置有一个用于驱动电机的电机驱动芯片C1。该电机驱动芯片具有一个参考电压端Ref，电流调节单元(如图中虚线框所示结构)设置于参考电压端Ref和地之间。该电流调节单元包括3个相互并联的子调节单元，分别为包括相互串联的第二可控开关K2和第三电阻R3的第一子调节单元；包括相互串联的第三可控开关K3和第四电阻R4的第二子调节单元；以及包括相互串联的第四可控开关K4和第五电阻R5的第三子调节单元。第二可控开关K2、第三可控开关K3及第四可控开关K4的控制端与微处理器μP相连接。

[0039] 此外，在电机驱动芯片C1的参考电压端Ref与电源端VDD之间串接有第一可控开关K1和第一电阻R1，在参考电压端Ref与地之间串接有可调电阻R2。通常，各个电阻的阻值需要根据所控制电机的种类及所划分的电机转速区间预先进行计算而确定。 [0040] 在实际应用中，第一可控开关k1、第二可控开关k2、第三可控开关k3以及第四可控开关k2可以采用三极管、场效应管、晶闸管等开关器件，例如，采用美国FAIRCHILD公司(飞兆半导体公司)型号为FDV302P的可控开关。电机驱动芯片C1可以采用日本Sanken公司(三肯公司)型号为SLA7052的驱动芯片，或者日本FUJ公司(富士公司)型号为PMM8723的驱动芯片。微处理器μP可采用美国TI公司(德州仪器公司)型号为TMS320F2812的微处理器等。

[0041] 下面，以控制步进电机为例并结合图4来详细说明本发明提供的电机控制装置的工作过程。本实施例中所应用的步进电机的工作参数如图3所示。在实际应用时，该电机转速的变化范围通常为[100，400]r/min，如图所示，需要电机驱动芯片C1输入的相应电流值的范围为[0.8，1.1]A。本实施例中，将上述电机转速范围划分为三个区间，即：[100，199]r/min、[200，299]r/min和[300，399]r/min，并且分别取各自区间中对应电流的平均值作为该区间的对应电流值。这一电机转速和电流的关系如表1所示。

[0042] 表1.步进电机转速区间与期望电流值的对应关系表

[0043]电机转速(r/min) 电流值(A)
100-199 0.9
200-299 1.0
300-400 1.1

[0044]

[0045] 下面具体说明对R3、R4和R5的电阻值的求解过程。

[0046] 首先，设电源电压VDD＝5V，电阻R1＝10kΩ，可调电阻R2＝2kΩ，RSA＝RSB＝0.5Ω，并使第一可控开关K1断开。这里，电流调节单元的3个子调节单元分别对应3个不同的电机转速区间而得到3个电流值，具体方案为：单独使用R3时得到期望电流0.9A；单独使用R4时得到期望电流1.0A；单独使用R5时得到期望电流1.1A。

[0047] 当第一可控开关K1、第三可控开关K3及第四可控开关K4断开，第二可控开关K2闭合时，A点电压 并要使6号管脚SenseA的驱动电流为综合计算得到R3取值约为2kΩ。

[0048] 当第一可控开关K1、第二可控开关K2及第四可控开关K4断开，第三可控开关K3闭合时，A点电压 并要使6号管脚SenseA的驱动电流为综合计算得到R4取值约为2.5kΩ。

[0049] 当第一可控开关K1、第二可控开关K2及第三可控开关K3断开，第四可控开关K4闭合时，A点电压 并要使6号管脚SenseA的驱动电流为综合计算得到R5取值约为3.2kΩ。然后，将已经确定阻值的R3、R4、R5
接入电路中，即完成整个电机控制装置的组装。

[0050] 上述电机控制装置的工作过程为：首先，作为控制单元的微处理器μP接受来自检测单元所测得的电机转速值，例如此时测得的数值为150r/min，则微处理器μP判断出此时电机转速属于[100，199]r/min区间，同时根据表1可得出该转速区间对应的期望电流值为0.9A；然后，微处理器μP向各个可控开关发送指令，使第二可控开关K2闭合，其余可控开关均闭合，于是根据上述求解电阻R3的逆过程可知，此时流 经电机的电流即为0.9A。当电机继续运行并且转速变为其它转速区间内的转速时，控制单元则重复上述控制过程，从而实现对流经电机的电流进行不断调节。

[0051] 此外，对于上述电机控制装置，电流调节单元中的各个电阻的取值还可以采用其它方案。例如，当单击转速由原来的[100，199]r/min区间变为[200，299]r/min区间时，可以不必断开第二可控开关K2，而是将第三可控开关K3闭合，从而将电阻R4并入电路并利用R3和R4的并联电阻值而使6号管脚SenseA的驱动电流变为 此时，A点电压 设R3＝2kΩ不变，经计算可得到R4＝13.2kΩ。
即，当电机的转速处于[200，299]r/min区间时，使第二可控开关K2和第三可控开关K3同时闭合来调节电机电流。而当电机转速继续升高至[300，399]r/min，可以采取类似的调节方式，例如可以保持第二可控开关K2闭合，而将第三可控开关K3断开并使第四可控开关K4闭合，从而利用第二可控开关K2和第四可控开关K4的并联电阻值得到电机转速在[300，
399]r/min区间时所对应的电流值。

[0052] 请参阅图5，为本发明提供的电机控制装置的另一种具体实施方式的结构示意图。该实施方式可以用于电机的转速范围并不是很大的情况，例如仅为[100，199]r/min时，根据图3和表1所示的电机转速和电流对应关系可知，此时相应的电流值应为0.9A。那么只需要将电流调节单元设置为仅有一个子调节单元(例如，仅适用第一子调节单元)的结构即可。其中，电阻R3的取值，以及对电流的调节过程均与上述实施方式类似，因此不再赘述。

[0053] 需要指出的是，上述实施例仅是以控制步进电机为例对本发明提供的电机控制装置进行说明，但其并不仅限于此，本发明提供的电机控制装置同样适用于其它各种种类的电机，例如伺服电机等。

[0054] 还需要指出的是，本发明还可以将电流调节单元设置成具有多个(多于3个)子调节单元的结构，并且由控制单元来对电机转速区间进行自动划分，并通过各种并联电阻的组合实现对电机转速在不同转 速区间时的电流调节。

[0055] 综上所述，本发明提供的电机控制装置包括检测单元、控制单元、电机驱动芯片以及电流调节单元。其中，控制单元可根据预先存储的电机转速和电流的对应关系，而得出电机当前转速值所对应的电流值，并向电流调节单元发送电流调节指令；电流调节单元根据来自控制单元的电流调节指令，通过改变自身阻值而调节流经电机的电流，从而使流经电机的电流与电机的实际转速相对应。因此，本发明提供的电机控制装置能够有效降低电机在运行过程中的发热量，进而有效延长电机的使用寿命。

[0056] 此外，本发明还提供了一种电机控制方法，用以根据电机转速而调节流经电机的电流，其主要包括下述步骤：100)检测所述电机的当前转速值；200)根据所述电机当前转速值而得出电机在当前转速时所对应的电流值；300)将流经电机的电流调整为电机当前转速所对应的期望电流值。其中，步骤200具体包括，根据所述电机转速和电流的对应关系及步骤100所测得的电机转速值得出电机在当前转速所对应的期望电流值。上述电机转速和电流的对应关系应当在步骤200之前被确定，具体与图3和表1所示的电机转速和电流的对应关系相类似。

[0057] 作为另一种技术方案，本发明还提供一种阻抗匹配器，包括电机，以及上述本发明提供的与所述电机相连接的电机控制装置。本发明提供的阻抗匹配器由于应用了上述电机控制装置，因此，其同样可根据电机的转速而调节流经电机的电流，从而降低电机发热量，延长电机和匹配器自身的使用寿命。

[0058] 此外，本发明还提供一种阻抗匹配器，包括电机，并且应用上述本发明提供的电机控制方法而根据电机的实际转速来调节流经电机的电流，从而降低电机发热量，延长电机和匹配器自身的使用寿命。

[0059] 另外，本发明还提供了一种等离子处理设备，包括射频发生器和工艺腔室，并且在射频发生器和工艺腔室之间设置有上述阻抗匹配器，用以对腔室的阻抗进行匹配。基于同样的理由，该等离子体处理设备同样能够根据电机转速而调节流经电机的电流，从而使其具有较长的使用寿命。

[0060] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。