基于微机电系统的无电弧开关。本发明专利技术提出了一种系统（图１０）。该系统包括微机电系统开关（２０）。此外，系统包括平衡的二极管电桥（２８），它被配置成抑制在微机电系统开关的触点之间形成电弧。一个脉冲电路（５２）被耦合到平衡的二极管电桥，以响应于故障条件而形成脉冲信号。能量吸收电路（２００）与脉冲电路被耦合成并联电路，并适合于吸收由故障条件造成的电能，而不影响由脉冲电路形成脉冲信号。
【技术实现步骤摘要】
基于微机电系统的无电弧开关 相关的专利申请本专利申请是2005年12月20日提交的美国专利申请序列号No. 11/314, 336 (代理人文档号No. 162711-1 )的继续部分申请，该专利 申请整体地在此引用以供参考.
技术实现思路
本专利技术的实施例总的涉及用于在电流路径中关断电流的开关装 置，更特别地，涉及基于微机电系统的开关装置.
技术介绍
断路器被设计来保护电气设备免受因电路故障造成的损坏.传统 上，大多数常用的断路器包括笨重的机电开关。不幸地，这些惯用的 断路器是大尺寸的，必须使用大的力量来驱动开关机构。另外，这些 断路器的开关通常以相当慢的速度工作。而且，这些断路器不利地是 结构复杂的，因此制作成本昂贵。此外，当惯用的断路器的开关机构 的触点在物理上分开时，典型地在它们之间形成电弧，这使得继续通 过电流，直至电路中的电流停止为止.而且，与电弧有关的能量可以 严重地损坏触点和/或对个人造成烧伤。作为对于慢的机电开关的替换例，在高速切换应用中采用快速的 固态开关。正如将会看到的，这些固态开关通过受控地施加电压或偏 压而在导通状态与非导通状态之间切换.例如，通过颠倒加到固态开 关的偏压，开关可以转换成非导通状态.然而，由于固态开关不产生 在触点之间的物理间隙，当它们被切换到非导通状态时，它们会经受 泄漏电流.而且，由于内部电阻，当固态开关工作在导通状态时，它 们经受电压降.电压降和泄漏电流两者都会在正常工作环境下产生过 量的热，这对于开关性能和寿命是有害的。此外，至少部分地由于与 固态开关有关的固有的泄漏电流，把固态开关用在断路器是不可能 的.专利技术内容概略地，按照本技术的各个方面，给出了一种系统，该系统包括 微机电系统开关。平衡的二极管电桥被配置成抑制在微机电系统开关 的触点之间形成电弧.脉冲电路被耦合到平衡的二极管电桥.脉冲电 路包括脉冲电容器，它适合于形成能使脉冲电流流过平衡的二极管电 桥的脉冲信号.脉冲信号响应于在被耦合到微机电系统开关的负栽电 路中的故障条件而被生成。能量吸收电路与脉冲电路被耦合成并联电 路.能量吸收电路包括能量吸收电容器，它适合于吸收由故障条件造 成的电能，而不影响由脉冲电路形成脉冲信号.按照本技术的另外的方面，给出一种系统.该系统包括开关电路，它包括一个微机电系统开关，被配置成把系统从第一开关状态切换到 第二开关状态.电孤抑制电路被耦合到开关电路，其中电孤抑制电路 被配置成抑制在微机电系统开关的触点之间形成电孤.检测电路被耦 合到电弧抑制电路，并被配置成确定故障条件的存在。脉冲电路被耦 合到电弧抑制电路和检测电路，其中脉冲电路被配置成响应于故障条 件而形成脉冲信号，并且其中与启动打开微机电系统开关相联系而把 脉冲信号施加到电孤抑制电路。能量吸收电路与脉冲电路被耦合成并 联电路。能量吸收电路适合于吸收由故障条件引起的电能，而不影响 由脉冲电路形成脉冲信号。附图说明当参照附图阅读以下的详细说明时，将更好地明白本专利技术的这些 和其它特性、方面与优点，在所有的图上相同的字符代表相同的部件，其中图1是按照本技术各方面的示例性的基于MEMS的开关系统的框图2是显示图1所示的基于示例性的MEMS的开关系统的示意图； 图3-5是显示图2所示的基于MEMS的开关系统的示例性操作的示 意性流程图6是显示MEMS开关的串行-并行阵列的示意图； 图7是显示分级MEMS开关的示意图8是显示具有图1所示的基于MEMS的开关系统的系统的工作流 程的流程图9是代表开关系统的关断的实验结果的图形代表； 图IO是显示按照本专利技术各方面的示例性的基于MEMS的开关系统 的示意图11和12分别显示说明按照本专利技术的方面的图IO的开关系统的 工作细节的示例性电路信号的仿真结果的图形表示.部件表10 基于无电弧微机电系统开关(MEMS)的开关系统12 基于MEMS的开关电路14 电孤抑制电路 16单个封装18 基于无电孤微机电系统开关(MEMS)的开关系统的示意图20 MEMS开关22 笫一触点24 第二触点26 第三触点28 平衡的二极管电桥29平衡的二极管电桥的第一支路30 笫一二极管D131 平衡的二极管电桥的笫二支路32 笫二二极管D233 电压緩沖器电路34 第三二极管D3 36 第四二极管D4 38 单个封装40 负栽电路44 电压源V BUS 46负栽电感48 负栽电阻R LOAD50 负载电路电流52 脉冲电路54 脉冲宽度56 脉冲电容器C凯sB58 脉冲电感器L凯sB60 第一二板管Dt62 脉冲电路电流I,B64 触发脉冲电流的过程的示意图66， 68 脉沖电路电流的方向70, 72 电流向量74， 76 电流向量78 表示发起打开MEMS开关的示意图84， 88 电感86 负载电流方向94 电路元件的示意图96 开关电路的示例性实施例98, 100,102 MEMS开关104 分级开关电路106 MEMS开关108 分级电阻110 分级电容器112 示例性逻辑的流程图114 感知方块116 判决方块118 生成切换条件的方块120 触发方块122 电流分流方块124 无电弧打开方块130 实验结果的图形表示132 幅庋变化134 时间变化136， 138， 140 表示图形代表130的笫一、笫二和第三部分的标号 142 响应曲线 144 响应曲线 146 响应曲线148 响应曲线152表示开关打开的过程的响应曲线142的区域154 表示开关的打开状态的响应曲线142的区域200 能量吸收电路具体实施例方式按照本专利技术的一个或多个实施例，这里描述了基于微机电系统的 无电孤切换的系统和方法.在下面的详细说明中，阐述了多个具体细 节，以便提供对本专利技术的各种实施例的透彻的了解.然而，本领域技 术人员将会看到，本专利技术的实施例可以不用这些具体的细节而被实 践；本专利技术不限于所描述的实施例；以及本专利技术可以以各种各样的替 换实施例被实践.在其它情况下，熟知的方法、过程、和部件都不作 详细说明。此外，各种操作可被描述为以有助于了解本专利技术的实施例的方式 而执行的多个分开的步骤.然而，说明的次序不应当看作为暗示这些 操作需要以它们被呈现的次序执行，也不应看作为它们是取决于次序 的。而且，词组在一个实施例中的重复使用不一定涉及到同一个 实施例，虽然它可以是同一个实施例.最后，在本专利申请中使用的 术语包括、具有等等打算作为同义词，除非另外表示的话.图1显示按照本专利技术的各个方面的示例性的基于无电孤微机电系 统开关(MEMS)的开关系统10的框图.现在，MEMS总的涉及例如通 过微制造技术可以把多个功能不同的单元(例如机械元件、机电元件、 传感器、执行机构和电子装置)集成在一个公共的基片上的微尺度结 构.然而，可以设想，在MEMS装置中现在可得到的许多技术和结构将 在仅仅几年后就可经由基于纳米技术的设备(例如，尺寸上小于100 纳米的结构)而成为可得到的。因此，虽然在本文件中描述的示例性 实施例可能涉及到基于MEMS的开关装置，但本专利技术的专利技术性方面应当 广义地解译，并且不应当只限于微米尺寸的装置。如图1所示，基于MEMS的无电弧开关系统10被显示为包括基于 MEMS的开关电路12和电弧抑制电路14，其中电弧抑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种系统，包括： 微机电系统开关（２０）； 平衡的二极管电桥（２８），被配置成抑制在微机电系统开关的触点之间形成电弧； 脉冲电路（５２），被耦合到平衡的二极管电桥，该脉冲电路包括脉冲电容器，它适合于形成一个脉冲信号以使脉冲电流流过平衡的二极管电桥，该脉冲信号随耦合到微机电系统开关的负载电路中的故障条件而被生成；以及 能量吸收电路（２００），与脉冲电路耦合成并联电路，该电路包括能量吸收电容器（Ｃｔ），它适合于吸收由故障条件造成的电能而不影响由脉冲电路形成脉冲信号，其中能量吸收电容器还适合于在发生故障条件时限制在二极管电桥上形成的电压的改变速率。
【技术特征摘要】
US 2006-11-28 11/5637261.一种系统，包括微机电系统开关(20)；平衡的二极管电桥(28)，被配置成抑制在微机电系统开关的触点之间形成电弧；脉冲电路(52)，被耦合到平衡的二极管电桥，该脉冲电路包括脉冲电容器，它适合于形成一个脉冲信号以使脉冲电流流过平衡的二极管电桥，该脉冲信号随耦合到微机电系统开关的负载电路中的故障条件而被生成；以及能量吸收电路(200)，与脉冲电路耦合成并联电路，该电路包括能量吸收电容器(Ct)，它适合于吸收由故障条件造成的电能而不影响由脉冲电路形成脉冲信号，其中能量吸收电容器还适合于在发生故障条件时限制在二极管电桥上形成的电压的改变速率。2. 权利要求l的系统，其中脉冲电容器的电容值被选择去控制脉 冲信号的一个或多个脉冲信号特性而与能量吸收电容器的电容值无 关。3. 权利要求2的系统，其中脉冲信号的一个或多个脉冲信号特性 是从包含脉冲信号的宽度、脉冲信号的峰值和它们的组合的组中选择 的。4. 权利要求l的系统，其中能量吸收电容器的电容值被选择去控 制由能量吸收电容器吸收的电能量而与脉冲电容器的电容值...
【专利技术属性】
技术研发人员：JI赖特，K苏布拉马尼安，WJ普雷默拉尼，JN帕克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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