本发明专利技术名称为“具有调整施加到开关阵列的选通信号的时间分布的电路的开关阵列”。微机电系统(MEMS)开关阵列(1000)包括电路(1008)，电路(1008)可以耦合到阵列的选通电极线路(1006)以调整施加到组成该开关阵列的多个MEMS开关的选通信号的时间分布。可以对时间分布整形以减少可能在电流的开关期间在开关中发展的电压电涌。这种电压电涌减少有助于提高阵列的耐用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及电组件的领域。更确切地说，本专利技术涉及如电开关和电开关阵列的电组件的可靠性的领域。
技术介绍
微机电系统(MEMS)代表机械兀件与电兀件通过微制造技术在衬底上的集成。电元件通常使用集成电路制造工艺来制造，而机械组件通常使用兼容的微加工工艺(例如，平板印刷、金属化或蚀刻工艺)来制造。能够采用此类工艺是MEMS制造技术的关键优势，因为考虑到对MEMS装置典型的特征化“微尺度”尺寸的增强型控制。此类工艺还通过使得能够在共用衬底管芯上批量制造MEMS装置来实现MEMS装置的高效生产。MEMS技术适于制造需要有限范围的运动来实现它们的操作的组件，如促动器或开关。开关阵列也可以基于MEMS技术来实现。一种类型的MEMS包括悬浮式连接构件，其中连接构件可以采用可移动梁的形式，如悬臂。此类装置还可以包括促动机构，其中促动机构可以是静电的以促使悬浮式连接构件移动。该移动通过促使悬浮式连接构件的表面与MEMS的相邻部分的表面之间的电触点的“形成(make)”和“拆开(break) ”来实现MEMS的两个或两个以上部分之间的电通信。当MEMS开关阵列从赋能状态“开路”时，可能跨过MEMS开关阵列发展出不可接受的高电压。此电压的发展可导致开关阵列的单独开关的电触点之间的电弧放电。因此，影响MEMS开关阵列性能的可靠性的问题涉及开路期间所考虑的两个组件之间的电弧放电或熔接的可能性。此电弧放电和/或熔接可能导致电触点电阻中的非受控变化，以及实际上还可能导致任何一个或多个电触点的暂时性或永久性咬合(seizure)。可靠且节省成本的MEMS和MEMS阵列的开发是面对MEMS技术的难题之一。因此，非常期望有高可靠性的MEMS和MHMS阵列。
技术实现思路
本专利技术的多个方面可以通过微机电系统(MEMS)开关阵列来实现，该MEMS开关阵列包括多个MEMS开关，其耦合成响应通过选通电极线路施加的选通信号来开关电流。可以将电路耦合到选通电极线路以调整施加到多个MEMS开关的选通信号的时间分布。可以对时间分布整形以减少可能在电流开关期间在多个MEMS开关的至少其中一些中发展的电压电涌。本专利技术的多个方面还可以通过一种系统来实现，该系统包括耦合成响应通过选通电极线路施加的选通信号来开关电流的MEMS开关阵列。可以将选通电极驱动器耦合到选通电极线路以供给选通信号。可以将电路耦合到选通电极线路以调整施加到多个MEMS开关的选通信号的时间分布。可以对时间分布整形以减少可能在MEMS开关的至少其中一些中发展的电压电涌。附图说明图I是根据本专利技术的一个实施例的电气系统的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例的、用于开关阵列的单独开关的开路时间分布的三种典型可能性的曲线图。图3是表示“快速”开路时间分布的负载电流的时间变化、HALT电路电流的时间变化和对应的感应电压电涌的时间变化的曲线图。图4是表示根据本专利技术的一个实施例的，用于“慢速”开路时间分布的负载电流的时间变化、HALT电路电流的时间变化和对应的感应电压电涌的时间变化的曲线图。图5是表示根据本专利技术的一个实施例的，用于“整形的”开路时间分布的负载电流的时间变化、HALT电路电流的时间变化和对应的感应电压电涌的时间变化的曲线图。图6是描绘根据本专利技术的一个实施例的用于减少跨过电气装置的感应电压电涌的方法的流程图。图7是描绘根据本专利技术的一个实施例的用于改变电气装置的电阻的方法的流程图。图8是根据本专利技术的一个实施例的用于减少跨过包括电流旁路电路的电气装置的感应电压电涌的电气系统的示意图。图9是根据本专利技术的一个实施例的用于减少跨过开关阵列的感应电压电涌的系统的示意图。图10是多个选通电路的示例网络模型表示的示意图，这些多个选通电路可以在MEMS开关阵列中以串联电路方式电连接并耦合到包含本专利技术多个方面的选通电压定时调整电路。图11是示例MEMS开关阵列的示意图，该示例MEMS开关阵列可以耦合到包含本专利技术多个方面的动态可调谐选通电压定时调整电路。图12是可以从本专利技术的多个方面获益的备选MEMS开关阵列架构的示例实施例。图13是用于图示施加到包含本专利技术多个方面的MEMS开关阵列的选通信号的示例时间分布的示例操作方面的直方图。具体实施例方式在下文描述中，无论何时只要本专利技术的实施例的具体方面或特征被说成包括一组中至少一个元件及其组合或由一组中至少一个元件及其组合组成，则理解为该方面或特征可以单独地或以与该组中任何其他元件组合的形式包括该组中的任何元件或由该组中任何元件组成。如本文所使用的，术语“开关”是指能够用于连接和断开电组件的两个部分的装置。此类开关的操作机制可以是机械的，或它可以是电的，或它可以是化学的，或它可以是上述的组合。此类开关的适合非限制性示例是微机电系统开关。正如本文所使用的，术语“开关阵列”可以指在单个管芯上制造的开关之阵列，或它可以指多个管芯的阵列，每个管芯包括多个开关。保护电装置(例如，开关阵列)的系统和方法是已知的。开关的非限制性示例包括微机电系统(MEMS)。ー个已知的“保护性”系统包括混合电弧限制技术(HALT)电路(例如，參见Kumfer等人的美国专利公开号2009/0115255A1 ;Kumfer等人的美国专利公开号2008/0310056A1 ；Howell的美国专利第4，723，187号)。HALT电路防护电装置免受负载电流故障电流中断期间的电弧放电。在一个非限制性示例中，MEMS的阵列可以用作例如电动机起动器系统。在故障状况期间，通常需要电装置来迅速地“开路”。电偏压中导致且相应突 然的变化导致跨过装置发展出偏压，并造成因感应的偏压、跨过电装置内电触点的电弧放电的可能性导致的电装置损坏的风险。保护性电路(例如,HALT电路)通过基本防止跨过电触点产生的偏压(例如，电压)超过电触点开路时它们所谓的“熔融电压”来工作。有多种因素来贡献该电压。第一个贡献是由于HALT电路中二极管电桥的静态不平衡电压所致。静态不平衡电压基本上是同时流动的负载电流和通过HALT电路穿过ニ极管电桥产生的电流脉冲的結果。提出静态不平衡电压的减轻策略的系统和方法是已知的(參见，例如上文引述的文献)。已确认，对该电压的第二贡献基本上是HALT电路ニ极管电桥的连线中的感应电压电涌的結果。减轻感应电压电涌的先前方法已涉及对基本HALT电路设计的适当修改。此类方法潜在地在较低故障电流或负载电流值下是足够的，这是因为感应电压电涌的对应低的电平。在相对较高故障电流或负载电流值下，感应电压电涌对应地较高，并因此减轻感应电压电涌的附加策略可能是有用的。本文公开的本专利技术的多个方面包括控制HALT电路内的感应电压电涌的系统和方法。所公开的方法包括适当地分布属于开关阵列的任何ー个或多个単独开关的开路。图I示出电气系统100，其中电气装置102 ( “负载”)经由电磁耦合104耦合到保护性HALT电路106。HALT电路106通过等效的电路图108来描绘，并通常用作电气装置126的保护性电路。电气装置的非限制性示例包括开关阵列。単独开关的非限制性示例包括MEMS。其他文献(參见例如上文引述的文献)已描述了保护性电路(例如，HALT电路106)的操作原理。HALT电路106包括ニ极管电桥110，其通过对于电气装置126是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微机电系统(MEMS)开关阵列(1000)，包括：多个MEMS开关，其耦合成响应通过选通电极线路(1006)施加的选通信号来开关电流；以及电路(1008)，其耦合到所述选通电极线路(1006)以调整施加到所述多个MEMS开关的所述选通信号的时间分布，其中对所述时间分布整形以减少可能在电流的所述开关期间在所述多个MEMS开关的至少其中一些中发展的电压电涌。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·F·艾米，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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