JP2018534740A - 微小電気機械システムリレー回路 - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
MEMSスイッチ(24)とドライバ回路(38)を含む微小電気機械システム(MEMS)スイッチング回路(12)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)と並列に結合され、ソリッドステートスイッチング回路(48)を備える補助回路(14)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)および前記補助回路(14)と接続され、前記MEMSスイッチング回路(12)および前記補助回路(14)に向かう負荷電流の選択的スイッチングを実行する制御回路(16)であって、
制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して、前記MEMSスイッチ(24)をスイッチング期間にわたる開位置または閉位置に作動させ、
前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置と前記閉位置の間で切り替わっている前記スイッチング期間に前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部が前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流れ、開放時には前記MEMSスイッチ(24)は全システム電圧に耐え、
前記スイッチング期間の完了後に前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置または前記閉位置に達すると前記補助回路(14)を停止させ、閉鎖時には前記負荷電流は前記MEMSスイッチ(24)を通って流れるように
プログラムされる、制御回路(16)と
を備えるスイッチングシステム(10)。
[実施態様2]
前記スイッチング期間中に前記補助回路(14)を作動させると、前記MEMSスイッチ(24)の両端の電圧が所定の電圧閾値未満の電圧レベルに制限される、実施態様1に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様3]
前記所定の電圧閾値は、約10Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、実施態様2に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様4]
前記所定の電圧閾値は、約1Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、実施態様2に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様5]
前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置から前記閉位置に作動されると、前記制御回路(16)は、
前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部を前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流し、
前記補助回路(14)の作動に続いて、制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して前記MEMSスイッチ(24)を前記閉位置に作動させて、前記補助回路(14)の作動により前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記電圧を前記所定の電圧閾値未満の電圧レベルにクランプする
ようにプログラムされる、実施態様2に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様6]
前記MEMSスイッチ(24)が前記閉位置から前記開位置に作動されると、前記制御回路(16)は、
前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部を前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流し、
前記補助回路(14)の作動に続いて、制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して前記MEMSスイッチ(24)を前記開位置に作動させて、前記補助回路(14)の作動により前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記電圧を所定の電圧閾値未満の電圧レベルにクランプする
ようにさらにプログラムされる、実施態様2に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様7]
前記補助回路(14)が作動される前記スイッチング期間は、持続時間が約10マイクロ秒以下である、実施態様1に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様8]
前記制御回路(16)に結合され、オン信号およびオフ信号を供給する第1の制御端子(40)および第2の制御端子(42)をさらに備え、
前記制御回路(16)は、
前記制御端子(40、42)からオン信号を受信すると、第1の制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信し、前記第1の制御信号は、前記ドライバ回路(38)に高電圧を前記MEMSスイッチ(24)のゲートに印加させて前記MEMSスイッチ(24)を前記閉位置に作動させ、
前記制御端子(40、42)からオフ信号を受信すると、第2の制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信し、前記第2の制御信号は、前記ドライバ回路(38)に低電圧を前記MEMSスイッチ(24)のゲートに印加させて前記MEMSスイッチ(24)を前記開位置に作動させる
ようにプログラムされる、実施態様1に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様9]
前記ソリッドステートスイッチング回路(48)は複数のMOSFETを含み、前記複数のMOSFETの1つまたは複数のMOSFETは、前記補助回路(14)が作動された場合電流を流す、実施態様1に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様10]
前記MEMSスイッチング回路(12)、前記補助回路(14)および前記コントローラは、MEMSリレー回路(10)および保護MEMS回路のいずれかを集合的に形成する、実施態様1に記載のスイッチングシステム(10)。
[実施態様11]
MEMSスイッチング回路(12)であって、
開位置と閉位置との間で選択的に移動可能であり、スイッチング期間内で前記開位置と前記閉位置との間で移動するMEMSスイッチ(24)と、
前記MEMSスイッチ(24)を前記開位置と前記閉位置との間で移動させる駆動信号を提供するように構成されたドライバ回路(38)と
を含む、MEMSスイッチング回路(12)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)と動作可能に接続して、前記MEMSスイッチ(24)の両端の電圧を選択的に制限する補助回路(14)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)および前記補助回路(14)と接続する制御回路(16)であって、
制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して、前記ドライバ回路(38)が前記MEMSスイッチ(24)を前記スイッチング期間で前記開位置から前記閉位置へ、または前記閉位置から前記開位置へと移動させ、
前記スイッチング期間の持続時間に前記補助回路(14)を選択的に作動させ、前記開位置から前記閉位置に、または前記閉位置から前記開位置に移動するとき、前記MEMSスイッチ(24)の両端の電圧を所定の閾値電圧より下にクランプするようにプログラムされる、制御回路(16)と
を備える微小電気機械システム(MEMS)リレー回路(10)。
[実施態様12]
前記補助回路(14)を作動させる際に、前記制御回路(16)は、オンモードで前記補助回路(14)内の複数のソリッドステートスイッチのうちの少なくとも1つを動作させて電流を通すようにプログラムされる、実施態様11に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様13]
前記オンモードで前記補助回路(14)内の前記複数のソリッドステートスイッチのうちの少なくとも1つを動作させることにより、前記MEMSリレー回路(10)に供給される負荷電流の少なくとも一部を前記複数のソリッドステートスイッチに向かって流れるようにし、それによって、前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記負荷電流と、前記MEMSスイッチ(24)の両端の対応する電圧のレベルとを低下させる、実施態様12に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様14]
前記補助回路(14)を作動させる際に、前記制御回路(16)は、前記スイッチング期間の開始直前に前記補助回路(14)を作動させるようにプログラムされ、前記MEMSリレー回路(10)に供給される前記負荷電流の前記少なくとも一部が、前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置と前記閉位置との間で移動する前に、前記複数のソリッドステートスイッチの方に流れるようにする、実施態様13に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様15]
前記補助回路(14)内の前記複数のソリッドステートスイッチは、前記MEMSスイッチ(24)と並列に配置される、実施態様12に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様16]
前記所定の電圧閾値は、約10Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、実施態様11に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様17]
前記所定の電圧閾値は、約1Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、実施態様11に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様18]
前記補助回路(14)が作動される前記スイッチング期間は、持続時間が約10マイクロ秒以下である、実施態様11に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様19]
前記補助回路(14)は、前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置または前記閉位置に留まる期間の間、停止状態のままである、実施態様11に記載のMEMSリレー回路(10)。
[実施態様20]
MEMSスイッチング回路(12)と、補助回路(14)と、制御回路(16)とを含む微小電気機械システム(MEMS)リレー回路(10)を制御する方法であって、
前記制御回路(16)において、前記MEMSリレー回路(10)の所望の動作状態を含むオフ信号およびオン信号のうちの1つを受信し、
前記受信されたオフ信号またはオン信号に応答して、前記制御回路(16)から前記MEMSスイッチング回路(12)のドライバ回路(38)に第1の制御信号を送信し、前記第1の制御信号は前記ドライバ回路(38)に、前記MEMSスイッチング回路(12)のMEMSスイッチ(24)に選択的に電圧を供給させて、前記MEMSスイッチ(24)を接触位置または非接触位置に位置決めし、
前記受信されたオフ信号またはオン信号に応答して、前記制御回路(16)から前記補助回路(14)に第2の制御信号を送信して、前記補助回路(14)を選択的に作動および停止させ、前記MEMSスイッチング回路(12)に供給される負荷電流の少なくとも一部は、作動される場合、前記補助回路(14)に向かって流れること
を含み、
前記補助回路(14)は、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置との間で移行中に作動し、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置のうちの1つに達すると停止する、方法。
[実施態様21]
前記補助回路(14)を作動させることは、オンモードで前記補助回路(14)内の複数のソリッドステートスイッチのうちの少なくとも1つを動作させて電流を流し、前記MEMSスイッチング回路(12)に供給される前記負荷電流の前記少なくとも一部を前記補助回路(14)を通って流れるようにし、それによって、前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記負荷電流と、前記MEMSスイッチ(24)の両端の対応する電圧のレベルとを低下させることを含む、実施態様20に記載の方法。
[実施態様22]
前記補助回路(14)を作動させることは、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置との間で移行を開始する前に、前記オンモードで前記補助回路(14)内の前記複数のソリッドステートスイッチの前記少なくとも1つを動作させることを含む、実施態様20に記載の方法。
12 MEMSスイッチング回路
14 補助回路
16 制御回路
18 電源回路
20 電源端子
22 電源端子
24 MEMSスイッチ
26 接点
28 片持ち梁
30 アンカー構造
32 基板
34 電極
36 ゲート電圧源
38 MEMSドライバ回路
40 制御入力端子
42 制御入力端子
44 第1の接続部
46 第2の接続部
48 ソリッドステートスイッチング回路
50 MOSFET
52 MOSFET
54 共振回路
56 インダクタ
58 コンデンサ
60 充電回路
62 技術
68 電流電圧センサ
70 電流検知回路
90 補助回路
92 MOSFET
94 MOSFET
96 MOSFET
98 MOSFET
104 MEMSスイッチ
105 制御出力端子
106 低電圧制御側
108 高電圧電力側
110 発振器
112 ドライバ
114 パルストランス
116 コンデンサ
120 コンデンサ
122 ダイオード
124 ピーク電圧検出器
126 ダイオード
128 コンデンサ
130 パルス検出回路
132 ダイオード
134 抵抗器
d 離間距離
Claims (13)
- MEMSスイッチ(24)とドライバ回路(38)を含む微小電気機械システム(MEMS)スイッチング回路(12)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)と並列に結合され、ソリッドステートスイッチング回路(48)を備える補助回路(14)と、
前記MEMSスイッチング回路(12)および前記補助回路(14)と接続され、前記MEMSスイッチング回路(12)および前記補助回路(14)に向かう負荷電流の選択的スイッチングを実行する制御回路(16)であって、
制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して、前記MEMSスイッチ(24)をスイッチング期間にわたる開位置または閉位置に作動させ、
前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置と前記閉位置の間で切り替わっている前記スイッチング期間に前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部が前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流れ、開放時には前記MEMSスイッチ(24)は全システム電圧に耐え、
前記スイッチング期間の完了後に前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置または前記閉位置に達すると前記補助回路(14)を停止させ、閉鎖時には前記負荷電流は前記MEMSスイッチ(24)を通って流れるように
プログラムされる、制御回路(16)と
を備えるスイッチングシステム(10)。 - 前記スイッチング期間中に前記補助回路(14)を作動させると、前記MEMSスイッチ(24)の両端の電圧が所定の電圧閾値未満の電圧レベルに制限される、請求項1に記載のスイッチングシステム(10)。
- 前記所定の電圧閾値は、約10Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、請求項2に記載のスイッチングシステム(10)。
- 前記所定の電圧閾値は、約1Vのホットスイッチング電圧閾値を含む、請求項2に記載のスイッチングシステム(10)。
- 前記MEMSスイッチ(24)が前記開位置から前記閉位置に作動されると、前記制御回路(16)は、
前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部を前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流し、
前記補助回路(14)の作動に続いて、制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して前記MEMSスイッチ(24)を前記閉位置に作動させて、前記補助回路(14)の作動により前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記電圧を前記所定の電圧閾値未満の電圧レベルにクランプする
ようにプログラムされる、請求項2に記載のスイッチングシステム(10)。 - 前記MEMSスイッチ(24)が前記閉位置から前記開位置に作動されると、前記制御回路(16)は、
前記補助回路(14)を作動させて、前記負荷電流の少なくとも一部を前記ソリッドステートスイッチング回路(48)に向かって流し、
前記補助回路(14)の作動に続いて、制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信して前記MEMSスイッチ(24)を前記開位置に作動させて、前記補助回路(14)の作動により前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記電圧を所定の電圧閾値未満の電圧レベルにクランプする
ようにさらにプログラムされる、請求項2に記載のスイッチングシステム(10)。 - 前記補助回路(14)が作動される前記スイッチング期間は、持続時間が約10マイクロ秒以下である、請求項1に記載のスイッチングシステム(10)。
- 前記制御回路(16)に結合され、オン信号およびオフ信号を供給する第1の制御端子(40)および第2の制御端子(42)をさらに備え、
前記制御回路(16)は、
前記制御端子(40、42)からオン信号を受信すると、第1の制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信し、前記第1の制御信号は、前記ドライバ回路(38)に高電圧を前記MEMSスイッチ(24)のゲートに印加させて前記MEMSスイッチ(24)を前記閉位置に作動させ、
前記制御端子(40、42)からオフ信号を受信すると、第2の制御信号を前記ドライバ回路(38)に送信し、前記第2の制御信号は、前記ドライバ回路(38)に低電圧を前記MEMSスイッチ(24)のゲートに印加させて前記MEMSスイッチ(24)を前記開位置に作動させる
ようにプログラムされる、請求項1に記載のスイッチングシステム(10)。 - 前記ソリッドステートスイッチング回路(48)は複数のMOSFETを含み、前記複数のMOSFETの1つまたは複数のMOSFETは、前記補助回路(14)が作動された場合電流を流す、請求項1に記載のスイッチングシステム(10)。
- 前記MEMSスイッチング回路(12)、前記補助回路(14)および前記制御回路(16)は、MEMSリレー回路(10)および保護MEMS回路のいずれかを集合的に形成する、請求項1に記載のスイッチングシステム(10)。
- MEMSスイッチング回路(12)と、補助回路(14)と、制御回路(16)とを含む微小電気機械システム(MEMS)リレー回路(10)を制御する方法であって、
前記制御回路(16)において、前記MEMSリレー回路(10)の所望の動作状態を含むオフ信号およびオン信号のうちの1つを受信し、
前記受信されたオフ信号またはオン信号に応答して、前記制御回路(16)から前記MEMSスイッチング回路(12)のドライバ回路(38)に第1の制御信号を送信し、前記第1の制御信号は前記ドライバ回路(38)に、前記MEMSスイッチング回路(12)のMEMSスイッチ(24)に選択的に電圧を供給させて、前記MEMSスイッチ(24)を接触位置または非接触位置に位置決めし、
前記受信されたオフ信号またはオン信号に応答して、前記制御回路(16)から前記補助回路(14)に第2の制御信号を送信して、前記補助回路(14)を選択的に作動および停止させ、前記MEMSスイッチング回路(12)に供給される負荷電流の少なくとも一部は、作動される場合、前記補助回路(14)に向かって流れること
を含み、
前記補助回路(14)は、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置との間で移行中に作動し、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置のうちの1つに達すると停止する、方法。 - 前記補助回路(14)を作動させることは、オンモードで前記補助回路(14)内の複数のソリッドステートスイッチのうちの少なくとも1つを動作させて電流を流し、前記MEMSスイッチング回路(12)に供給される前記負荷電流の前記少なくとも一部を前記補助回路(14)を通って流れるようにし、それによって、前記MEMSスイッチ(24)の両端の前記負荷電流と、前記MEMSスイッチ(24)の両端の対応する電圧のレベルとを低下させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記補助回路(14)を作動させることは、前記MEMSスイッチ(24)が前記接触位置と前記非接触位置との間で移行を開始する前に、前記オンモードで前記補助回路(14)内の前記複数のソリッドステートスイッチの前記少なくとも1つを動作させることを含む、請求項11に記載の方法。
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