[发明专利]基于微机电系统的可堆叠开关模块

说明书

技术领域

本发明的实施例通常涉及一种用于在电流路径中有选择地开关电流的开关装置，且尤其涉及基于微机电系统(MEMS)的开关装置，甚至更尤其涉及一种可以在串联电路中连接以获得期望的额定电压的基于MEMS的开关模块阵列。

背景技术

已知的是，连接MEMS开关以形成开关阵列，例如并联开关的串联连接模块，以及串联开关的并联连接模块。之所以需要开关阵列，是因为单个MEMS开关也许不能如给定的开关应用中所要求的那样导通足够的电流，和/或保持足够的电压。

这些开关阵列的重要特点是每个开关对开关阵列的额定总电压和总电流作贡献的方式。理想地，对于任何数量的并联支路，阵列的额定电流应该等于单个开关的额定电流乘以开关的并联支路的个数。可称这种阵列是电流可缩放的。在实际的开关阵列中，已经实现了电流缩放但还没有实现电压缩放。

理论上，阵列的额定电压应该等于单个开关的额定电压乘以串联的开关个数。然而，在实际的开关阵列中实现电压缩放是困难的。例如，在已知的用于开关模块的给定额定电压的开关阵列中，不可能继续增加可以串联连接的开关模块的数量以获得任何期望的额定电压。这是因为由于在断开开关的两端会形成相对较大的电压，而最终超过相应开关模块中电路的额定电压。因此，已知的开关阵列受到可以串联互联的开关数量的限制，从而缺乏提供电压可缩放性的能力。

发明内容

一般来说，通过在一个示范实施例中提供一种包括至少一个开关模块的系统，本发明的各方面满足了上述需求。其它的这种模块可用作开关阵列的构件，其被配置使得任何数量的模块可以串联电路连接以得到期望的额定电压(例如电压可缩放性)。开关模块包括开关电路，所述开关电路包含至少一个微机电系统开关，其用于响应于施加到该开关上的门控信号而选择性地建立从开关的输入线路到输出线路的电流路径。开关模块进一步包括耦合到开关电路的控制电路，用以为微机电系统开关提供门控信号，以及耦合到控制电路和开关电路的电源电路。电源电路提供了彼此电隔离的输入端子对和输出端子对，其中通过输入端子对接收的模块功率输入信号电气上参照开关的输入线路，并且通过输出端子对提供的模块功率输出信号电气上参照开关的输出线路，使得当开关设置到断开状态时模块输出功率信号不受在微机电系统开关的输入和输出线路上形成的电压的影响。

附图说明

在下列描述中参照附图解释本发明，其中：

图1是根据本发明各方面的可以串联电路连接以实现电压可缩放性的多个基于MEMS的开关模块的框图。

图2是示出关于体现本发明各方面的开关模块的一个示例性实施例的电路细节的框图。

图3是关于可用于体现本发明各方面的开关模块中的控制电路的一个示例性实施例的框图。

图4是关于可用于体现本发明各方面的开关模块中的电源电路的一个示例性实施例的框图。

图5是可在并行电路中连接到图1的开关模块的电压分级网络的框图。

具体实施方式

根据本发明的实施例，在此描述了结构和/或操作关系，其可用于在基于微机电系统(MEMS)开关的开关阵列中提供电压可缩放性(例如以便满足期望的额定电压)。当前，MEMS通常指的是例如可以通过微制造技术在公共衬底上集成多个功能不同的元件(例如机械元件、机电元件、传感器、致动器和电子器件)的微结构。然而，预期在MEMS装置中当前可用的许多技术和结构，在几年后通过基于纳米技术的装置，例如尺寸上小于100纳米的结构，可用。因此，即使全文中描述的示例性实施例参考的是基于MEMS的开关装置，但是建议本发明的发明点应该得到广泛的解释而不应该限于微装置。

在下列详细描述中，列出许多具体细节以提供对本发明各实施例的彻底理解。然而，本领域技术人员应该理解的是，本发明的实施例可以无需这些具体细节而实施，本发明不限于所描述的实施例，且本发明可以用各种可选实施例来实施。在其它例子中，没有详细描述公知的方法、程序和部件。

而且，各种操作可以描述为以一种有助于理解本发明实施例的方式执行的多个离散的步骤。然而，描述的顺序不应该被解释为意味着这些操作需要以它们呈现的顺序而执行，也不意味着它们是顺序相关的。而且。重复使用的术语“在一个实施例中”并非一定指的是相同的实施例，尽管它们可能是相同的实施例。最后，在本申请中使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等倾向于是同义的，除非另有所指。