本發明專利技術名稱為“具有調整施加到開關陣列的選通信號的時間分布的電路的開關陣列”。微機電系統(MEMS)開關陣列(1000)包括電路(1008)，電路(1008)可以耦合到陣列的選通電極線路(1006)以調整施加到組成該開關陣列的多個MEMS開關的選通信號的時間分布。可以對時間分布整形以減少可能在電流的開關期間在開關中發展的電壓電涌。這種電壓電涌減少有助于提高陣列的耐用性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術一般涉及電組件的領域。更確切地說，本專利技術涉及如電開關和電開關陣列的電組件的可靠性的領域。
技術介紹
微機電系統(MEMS)代表機械兀件與電兀件通過微制造技術在襯底上的集成。電元件通常使用集成電路制造工藝來制造，而機械組件通常使用兼容的微加工工藝(例如，平板印刷、金屬化或蝕刻工藝)來制造。能夠采用此類工藝是MEMS制造技術的關鍵優勢，因為考慮到對MEMS裝置典型的特征化“微尺度”尺寸的增強型控制。此類工藝還通過使得能夠在共用襯底管芯上批量制造MEMS裝置來實現MEMS裝置的高效生產。MEMS技術適于制造需要有限范圍的運動來實現它們的操作的組件，如促動器或開關。開關陣列也可以基于MEMS技術來實現。一種類型的MEMS包括懸浮式連接構件，其中連接構件可以采用可移動梁的形式，如懸臂。此類裝置還可以包括促動機構，其中促動機構可以是靜電的以促使懸浮式連接構件移動。該移動通過促使懸浮式連接構件的表面與MEMS的相鄰部分的表面之間的電觸點的“形成(make)”和“拆開(break) ”來實現MEMS的兩個或兩個以上部分之間的電通信。當MEMS開關陣列從賦能狀態“開路”時，可能跨過MEMS開關陣列發展出不可接受的高電壓。此電壓的發展可導致開關陣列的單獨開關的電觸點之間的電弧放電。因此，影響MEMS開關陣列性能的可靠性的問題涉及開路期間所考慮的兩個組件之間的電弧放電或熔接的可能性。此電弧放電和/或熔接可能導致電觸點電阻中的非受控變化，以及實際上還可能導致任何一個或多個電觸點的暫時性或永久性咬合(seizure)。可靠且節省成本的MEMS和MEMS陣列的開發是面對MEMS技術的難題之一。因此，非常期望有高可靠性的MEMS和MHMS陣列。
技術實現思路
本專利技術的多個方面可以通過微機電系統(MEMS)開關陣列來實現，該MEMS開關陣列包括多個MEMS開關，其耦合成響應通過選通電極線路施加的選通信號來開關電流。可以將電路耦合到選通電極線路以調整施加到多個MEMS開關的選通信號的時間分布。可以對時間分布整形以減少可能在電流開關期間在多個MEMS開關的至少其中一些中發展的電壓電涌。本專利技術的多個方面還可以通過一種系統來實現，該系統包括耦合成響應通過選通電極線路施加的選通信號來開關電流的MEMS開關陣列。可以將選通電極驅動器耦合到選通電極線路以供給選通信號。可以將電路耦合到選通電極線路以調整施加到多個MEMS開關的選通信號的時間分布。可以對時間分布整形以減少可能在MEMS開關的至少其中一些中發展的電壓電涌。附圖說明圖I是根據本專利技術的一個實施例的電氣系統的示意圖。圖2是根據本專利技術的一個實施例的、用于開關陣列的單獨開關的開路時間分布的三種典型可能性的曲線圖。圖3是表示“快速”開路時間分布的負載電流的時間變化、HALT電路電流的時間變化和對應的感應電壓電涌的時間變化的曲線圖。圖4是表示根據本專利技術的一個實施例的，用于“慢速”開路時間分布的負載電流的時間變化、HALT電路電流的時間變化和對應的感應電壓電涌的時間變化的曲線圖。圖5是表示根據本專利技術的一個實施例的，用于“整形的”開路時間分布的負載電流的時間變化、HALT電路電流的時間變化和對應的感應電壓電涌的時間變化的曲線圖。圖6是描繪根據本專利技術的一個實施例的用于減少跨過電氣裝置的感應電壓電涌的方法的流程圖。圖7是描繪根據本專利技術的一個實施例的用于改變電氣裝置的電阻的方法的流程圖。圖8是根據本專利技術的一個實施例的用于減少跨過包括電流旁路電路的電氣裝置的感應電壓電涌的電氣系統的示意圖。圖9是根據本專利技術的一個實施例的用于減少跨過開關陣列的感應電壓電涌的系統的示意圖。圖10是多個選通電路的示例網絡模型表示的示意圖，這些多個選通電路可以在MEMS開關陣列中以串聯電路方式電連接并耦合到包含本專利技術多個方面的選通電壓定時調整電路。圖11是示例MEMS開關陣列的示意圖，該示例MEMS開關陣列可以耦合到包含本專利技術多個方面的動態可調諧選通電壓定時調整電路。圖12是可以從本專利技術的多個方面獲益的備選MEMS開關陣列架構的示例實施例。圖13是用于圖示施加到包含本專利技術多個方面的MEMS開關陣列的選通信號的示例時間分布的示例操作方面的直方圖。具體實施例方式在下文描述中，無論何時只要本專利技術的實施例的具體方面或特征被說成包括一組中至少一個元件及其組合或由一組中至少一個元件及其組合組成，則理解為該方面或特征可以單獨地或以與該組中任何其他元件組合的形式包括該組中的任何元件或由該組中任何元件組成。如本文所使用的，術語“開關”是指能夠用于連接和斷開電組件的兩個部分的裝置。此類開關的操作機制可以是機械的，或它可以是電的，或它可以是化學的，或它可以是上述的組合。此類開關的適合非限制性示例是微機電系統開關。正如本文所使用的，術語“開關陣列”可以指在單個管芯上制造的開關之陣列，或它可以指多個管芯的陣列，每個管芯包括多個開關。保護電裝置(例如，開關陣列)的系統和方法是已知的。開關的非限制性示例包括微機電系統(MEMS)。ー個已知的“保護性”系統包括混合電弧限制技術(HALT)電路(例如，參見Kumfer等人的美國專利公開號2009/0115255A1 ;Kumfer等人的美國專利公開號2008/0310056A1 ；Howell的美國專利第4，723，187號)。HALT電路防護電裝置免受負載電流故障電流中斷期間的電弧放電。在一個非限制性示例中，MEMS的陣列可以用作例如電動機起動器系統。在故障狀況期間，通常需要電裝置來迅速地“開路”。電偏壓中導致且相應突 然的變化導致跨過裝置發展出偏壓，并造成因感應的偏壓、跨過電裝置內電觸點的電弧放電的可能性導致的電裝置損壞的風險。保護性電路(例如,HALT電路)通過基本防止跨過電觸點產生的偏壓(例如，電壓)超過電觸點開路時它們所謂的“熔融電壓”來工作。有多種因素來貢獻該電壓。第一個貢獻是由于HALT電路中二極管電橋的靜態不平衡電壓所致。靜態不平衡電壓基本上是同時流動的負載電流和通過HALT電路穿過ニ極管電橋產生的電流脈沖的結果。提出靜態不平衡電壓的減輕策略的系統和方法是已知的(參見，例如上文引述的文獻)。已確認，對該電壓的第二貢獻基本上是HALT電路ニ極管電橋的連線中的感應電壓電涌的結果。減輕感應電壓電涌的先前方法已涉及對基本HALT電路設計的適當修改。此類方法潛在地在較低故障電流或負載電流值下是足夠的，這是因為感應電壓電涌的對應低的電平。在相對較高故障電流或負載電流值下，感應電壓電涌對應地較高，并因此減輕感應電壓電涌的附加策略可能是有用的。本文公開的本專利技術的多個方面包括控制HALT電路內的感應電壓電涌的系統和方法。所公開的方法包括適當地分布屬于開關陣列的任何ー個或多個単獨開關的開路。圖I示出電氣系統100，其中電氣裝置102 ( “負載”)經由電磁耦合104耦合到保護性HALT電路106。HALT電路106通過等效的電路圖108來描繪，并通常用作電氣裝置126的保護性電路。電氣裝置的非限制性示例包括開關陣列。単獨開關的非限制性示例包括MEMS。其他文獻(參見例如上文引述的文獻)已描述了保護性電路(例如，HALT電路106)的操作原理。HALT電路106包括ニ極管電橋110，其通過對于電氣裝置126是本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種微機電系統(MEMS)開關陣列(1000)，包括：多個MEMS開關，其耦合成響應通過選通電極線路(1006)施加的選通信號來開關電流；以及電路(1008)，其耦合到所述選通電極線路(1006)以調整施加到所述多個MEMS開關的所述選通信號的時間分布，其中對所述時間分布整形以減少可能在電流的所述開關期間在所述多個MEMS開關的至少其中一些中發展的電壓電涌。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：M·F·艾米，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：
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