[發明專利]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

有效

• 申請號: 201210138329.5
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102856100A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: M·F·艾米
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54;H01H59/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;盧江

相關申請

本申請是2009年5月29日提交的美國專利申請序列號12/474,299的部分繼續申請，該美國專利申請通過引用全部并入本文。

技術領域

本發明一般涉及電組件的領域。更確切地說，本發明涉及如電開關和電開關陣列的電組件的可靠性的領域。

背景技術

微機電系統(MEMS)代表機械元件與電元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MEMS陣列。

發明內容

本發明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。

本發明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1是根據本發明的一個實施例的電氣系統的示意圖。

圖2是根據本發明的一個實施例的、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是表示根據本發明的一個實施例的，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是表示根據本發明的一個實施例的，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是描繪根據本發明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是描繪根據本發明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是根據本發明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是根據本發明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發明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發明多個方面的動態可調諧選通電壓定時調整電路。

圖12是可以從本發明的多個方面獲益的備選MEMS開關陣列架構的示例實施例。