[發明專利]基于微機電系統的可堆疊開關模塊

有效

• 申請號: 200710305186.1
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101226835A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: J·I·賴特;K·蘇布拉馬尼安;W·J·普雷默拉尼;J·N·帕克;K·V·S·R·基肖爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王小衡

技術領域

本發明的實施例通常涉及一種用于在電流路徑中有選擇地開關電流的開關裝置，且尤其涉及基于微機電系統(MEMS)的開關裝置，甚至更尤其涉及一種可以在串聯電路中連接以獲得期望的額定電壓的基于MEMS的開關模塊陣列。

背景技術

已知的是，連接MEMS開關以形成開關陣列，例如并聯開關的串聯連接模塊，以及串聯開關的并聯連接模塊。之所以需要開關陣列，是因為單個MEMS開關也許不能如給定的開關應用中所要求的那樣導通足夠的電流，和/或保持足夠的電壓。

這些開關陣列的重要特點是每個開關對開關陣列的額定總電壓和總電流作貢獻的方式。理想地，對于任何數量的并聯支路，陣列的額定電流應該等于單個開關的額定電流乘以開關的并聯支路的個數。可稱這種陣列是電流可縮放的。在實際的開關陣列中，已經實現了電流縮放但還沒有實現電壓縮放。

理論上，陣列的額定電壓應該等于單個開關的額定電壓乘以串聯的開關個數。然而，在實際的開關陣列中實現電壓縮放是困難的。例如，在已知的用于開關模塊的給定額定電壓的開關陣列中，不可能繼續增加可以串聯連接的開關模塊的數量以獲得任何期望的額定電壓。這是因為由于在斷開開關的兩端會形成相對較大的電壓，而最終超過相應開關模塊中電路的額定電壓。因此，已知的開關陣列受到可以串聯互聯的開關數量的限制，從而缺乏提供電壓可縮放性的能力。

發明內容

一般來說，通過在一個示范實施例中提供一種包括至少一個開關模塊的系統，本發明的各方面滿足了上述需求。其它的這種模塊可用作開關陣列的構件，其被配置使得任何數量的模塊可以串聯電路連接以得到期望的額定電壓(例如電壓可縮放性)。開關模塊包括開關電路，所述開關電路包含至少一個微機電系統開關，其用于響應于施加到該開關上的門控信號而選擇性地建立從開關的輸入線路到輸出線路的電流路徑。開關模塊進一步包括耦合到開關電路的控制電路，用以為微機電系統開關提供門控信號，以及耦合到控制電路和開關電路的電源電路。電源電路提供了彼此電隔離的輸入端子對和輸出端子對，其中通過輸入端子對接收的模塊功率輸入信號電氣上參照開關的輸入線路，并且通過輸出端子對提供的模塊功率輸出信號電氣上參照開關的輸出線路，使得當開關設置到斷開狀態時模塊輸出功率信號不受在微機電系統開關的輸入和輸出線路上形成的電壓的影響。

附圖說明

在下列描述中參照附圖解釋本發明，其中：

圖1是根據本發明各方面的可以串聯電路連接以實現電壓可縮放性的多個基于MEMS的開關模塊的框圖。

圖2是示出關于體現本發明各方面的開關模塊的一個示例性實施例的電路細節的框圖。

圖3是關于可用于體現本發明各方面的開關模塊中的控制電路的一個示例性實施例的框圖。

圖4是關于可用于體現本發明各方面的開關模塊中的電源電路的一個示例性實施例的框圖。

圖5是可在并行電路中連接到圖1的開關模塊的電壓分級網絡的框圖。

具體實施方式

根據本發明的實施例，在此描述了結構和/或操作關系，其可用于在基于微機電系統(MEMS)開關的開關陣列中提供電壓可縮放性(例如以便滿足期望的額定電壓)。當前，MEMS通常指的是例如可以通過微制造技術在公共襯底上集成多個功能不同的元件(例如機械元件、機電元件、傳感器、致動器和電子器件)的微結構。然而，預期在MEMS裝置中當前可用的許多技術和結構，在幾年后通過基于納米技術的裝置，例如尺寸上小于100納米的結構，可用。因此，即使全文中描述的示例性實施例參考的是基于MEMS的開關裝置，但是建議本發明的發明點應該得到廣泛的解釋而不應該限于微裝置。

在下列詳細描述中，列出許多具體細節以提供對本發明各實施例的徹底理解。然而，本領域技術人員應該理解的是，本發明的實施例可以無需這些具體細節而實施，本發明不限于所描述的實施例，且本發明可以用各種可選實施例來實施。在其它例子中，沒有詳細描述公知的方法、程序和部件。

而且，各種操作可以描述為以一種有助于理解本發明實施例的方式執行的多個離散的步驟。然而，描述的順序不應該被解釋為意味著這些操作需要以它們呈現的順序而執行，也不意味著它們是順序相關的。而且。重復使用的術語“在一個實施例中”并非一定指的是相同的實施例，盡管它們可能是相同的實施例。最后，在本申請中使用的術語“包含”、“包括”、“具有”等傾向于是同義的，除非另有所指。