[发明专利]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

说明书

相关申请

本申请是2009年5月29日提交的美国专利申请序列号12/474,299的部分继续申请，该美国专利申请通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明一般涉及电组件的领域。更确切地说，本发明涉及如电开关和电开关阵列的电组件的可靠性的领域。

背景技术

微机电系统(MEMS)代表机械元件与电元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MEMS阵列。

发明内容

本发明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。

本发明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1是根据本发明的一个实施例的电气系统的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的、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是表示根据本发明的一个实施例的，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是表示根据本发明的一个实施例的，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是描绘根据本发明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是描绘根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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发明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发明多个方面的动态可调谐选通电压定时调整电路。

图12是可以从本发明的多个方面获益的备选MEMS开关阵列架构的示例实施例。