KR101445386B1 - Micro-electromechanical system based arc-less switching with circuitry for absorbing electrical energy during a fault condition - Google Patents

Micro-electromechanical system based arc-less switching with circuitry for absorbing electrical energy during a fault condition Download PDF

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KR101445386B1 KR1020070063322A KR20070063322A KR101445386B1 KR 101445386 B1 KR101445386 B1 KR 101445386B1 KR 1020070063322 A KR1020070063322 A KR 1020070063322A KR 20070063322 A KR20070063322 A KR 20070063322A KR 101445386 B1 KR101445386 B1 KR 101445386B1
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 명세서에는 본 발명에 따른 시스템이 개시된다(도 10). 이 시스템은 마이크로-전자기계적 시스템 스위치(20)를 포함한다. 또한, 시스템은 마이크로-전자기계적 스위치 시스템의 콘택트들 사이의 아크 형성을 억제하도록 구성된 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)를 포함한다. 펄스 회로(52)는 폴트 상태에 응답하여 펄스 신호를 형성하도록 밸런싱된 다이오드 브릿지에 연결된다. 에너지-흡수 회로(200)는 펄스 회로와 병렬 회로로 연결되고 펄스 회로에 의한 펄스 신호의 형성에 영향을 미치지 않은 채 폴트 상태에 의해 발생한 전기 에너지를 흡수한다.A system according to the present invention is disclosed herein (Fig. 10). The system includes a micro-electromechanical system switch (20). The system also includes a balanced diode bridge 28 configured to suppress arc formation between the contacts of the micro-electromechanical switch system. The pulse circuit 52 is connected to a balanced diode bridge to form a pulse signal in response to the fault condition. The energy-absorbing circuit 200 is connected in parallel with the pulse circuit and absorbs the electrical energy generated by the fault state without affecting the formation of the pulse signal by the pulse circuit.

Description

마이크로-전자기계적 시스템 스위치 및 밸런싱된 다이오드 브릿지를 포함하는 시스템{MICRO-ELECTROMECHANICAL SYSTEM BASED ARC-LESS SWITCHING WITH CIRCUITRY FOR ABSORBING ELECTRICAL ENERGY DURING A FAULT CONDITION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a micro-electromechanical system switch and a system including a balanced diode bridge,

도 1은 본 발명의 측면에 따른, 스위칭 시스템에 기초한 예시적인 MEMS의 블록도,1 is a block diagram of an exemplary MEMS based switching system, in accordance with an aspect of the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 스위칭 시스템에 기초한 예시적인 MEMS를 도시한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram illustrating an exemplary MEMS based on the switching system shown in Figure 1;

도 3-5은 도 2에 도시된 스위칭 시스템에 기초한 MEMS의 예시적인 동작을 도시한 개략적인 순서도,3-5 are schematic flow diagrams illustrating exemplary operation of a MEMS based switching system shown in FIG. 2,

도 6은 MEMS 스위치의 직병렬 어레이를 도시한 개략도,Figure 6 is a schematic diagram illustrating a serial-parallel array of MEMS switches,

도 7은 그레이드된 MEMS 스위치를 도시한 개략도,Figure 7 is a schematic diagram illustrating a gated MEMS switch,

도 8은 도 1에 도시된 스위칭 시스템에 기초한 MEMS를 구비하는 시스템의 동작 순서를 도시한 순서도,FIG. 8 is a flowchart showing an operation sequence of a system including a MEMS based on the switching system shown in FIG. 1; FIG.

도 9는 스위칭 시스템의 턴-오프를 나타내는 실험적인 결과의 그래프,Figure 9 is a graph of experimental results showing the turn-off of the switching system,

도 10은 본 발명의 측면에 따른, 예시적인 MEMS-기반 스위칭 시스템을 도시한 개략도,Figure 10 is a schematic diagram illustrating an exemplary MEMS-based switching system, in accordance with an aspect of the present invention;

도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 측면에 따른, 도 10의 스위칭 시스템의 세 부 동작을 나타내는 예시적인 회로 신호의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프.Figs. 11 and 12 are graphs showing simulation results of an exemplary circuit signal representing the details of the switching operation of the switching system of Fig. 10 according to aspects of the present invention;

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10 : 아크가 없는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치(MEMS) 기반의 스위칭 시스템10: Arc-free micro-electromechanical system switch (MEMS) based switching system

12 : MEMS 기반의 스위칭 회로12: MEMS-based switching circuit

14 : 아크 억제 회로14: arc suppression circuit

16 : 단일 패키지16: Single package

18 : 아크가 없는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치(MEMS) 기반의 스위칭 시스템의 개략도18: Schematic of an arc-free micro-electromechanical system switch (MEMS) based switching system

20 : MEMS 스위치 22 : 제 1 콘택트20: MEMS switch 22: first contact

24 : 제 2 콘택트 26 : 제 3 콘택트24: second contact 26: third contact

28 : 밸런싱된 다이오드 브릿지28: Balanced Diode Bridge

29 : 밸런싱된 다이오드 브릿지의 제 1 브랜치29: First Branch of Balanced Diode Bridge

30 : 제 1 다이오드 D1 30: first diode D1

31 : 밸런싱된 다이오드 브릿지의 제 2 브랜치31: Second branch of balanced diode bridge

32 : 제 2 다이오드 D2 33 : 전압 스누버 회로32: second diode D2 33: voltage snubber circuit

34 : 제 3 다이오드 D3 36 : 제 4 다이오드 D434: third diode D3 36: fourth diode D4

38 : 단일 패키지 40 : 로드 회로38: single package 40: load circuit

44 : 전압 소스 V BUS 46 : 로드 인덕턴스44: voltage source V BUS 46: load inductance

48 : 로드 저항 R LOAD 50 :로드 회로 전류48: Load resistance R LOAD 50: Load circuit current

52 : 펄스 회로 54 : 펄스 스위치52: Pulse circuit 54: Pulse switch

56 : 펄스 캐패시터 C PULSE 58 : 펄스 인덕턴스 L PULSE 56: Pulse capacitor C PULSE 58: Pulse inductance L PULSE

60 : 제 1 다이오드 D P 62 : 펄스 회로 전류 I PULSE 60: first diode D P 62: pulse circuit current I PULSE

64 : 펄스 회로를 트리거하는 프로세스의 개략도64: Schematic of a process for triggering a pulse circuit

66, 68 : 펄스 회로 전류의 방향66, 68: direction of pulse circuit current

70, 72 : 전류 벡터 74, 76 : 전류 벡터70, 72: current vector 74, 76: current vector

78 : MEMS 스위치 개방의 개시를 나타내는 개략도78: Schematic showing initiation of MEMS switch opening

84, 88 : 인덕턴스 86 : 로드 전류 방향84, 88: Inductance 86: Load current direction

94 : 회로 소자의 개략도94: Schematic of circuit elements

96 : 스위칭 회로의 예시적인 실시예96: Exemplary Embodiment of Switching Circuit

98, 100, 102 : MEMS 스위치 104 : 그레이드된 스위치 회로98, 100, 102: MEMS switch 104: Gated switch circuit

106 : MEMS 스위치 108 : 그레이딩 저항106: MEMS switch 108: Grading resistance

110 : 그레이딩 캐패시터 112 : 예시적인 논리의 순서도110: grading capacitor 112: flowchart of exemplary logic

114 : 감지 블록 116 : 판단 블록114: sense block 116: decision block

118 : 스위치 조건 생성 블록 120 : 트리거 블록118: Switch condition creation block 120: Trigger block

122 : 전류 전환 블록 124 : 아크가 없는 개방 블록122: current conversion block 124: open block without arc

130 : 실험적인 결과의 그래프130: graph of experimental results

132 : 증폭의 변화 134 : 시간의 변화132: Change in amplification 134: Change in time

136, 138, 140 : 그래프(130)의 제 1, 제 2 및 제 3 섹션을 나타내는 참조 번호136, 138, 140: a reference number indicating the first, second and third sections of the graph 130

142 : 반응 곡선 144 : 반응 곡선142: reaction curve 144: reaction curve

146 : 반응 곡선 148 : 반응 곡선146: reaction curve 148: reaction curve

152 : 스위칭 개방 프로세스를 나타내는 응답 곡선(142)의 영역152: area of the response curve 142 representing the switching open process

154 : 스위치의 개방 상태를 나타내는 응답 곡선(142)의 영역154: area of the response curve 142 indicating the open state of the switch

200 : 에너지-흡수 회로200: Energy-absorbing circuit

본 특허출원은 본 명세서에서 전체가 참조로서 인용되는 2005년 12월 20일 출원된 미국 특허출원 11/314,336(당소 참조 번호 162711-1)의 일부계속출원(continuation in part)이다.This patent application is a continuation in part of U.S. Patent Application 11 / 314,336, filed December 20, 2005, which is incorporated herein by reference in its entirety.

본 발명의 실시예는 전반적으로 전류 경로 내의 전류를 스위칭오프 하는 스위칭 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스위칭 디바이스에 기초한 마이크로-전자기계적 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate generally to switching devices that switch off current in a current path, and more particularly to micro-electromechanical systems based on switching devices.

회로 차단기는 회로 내의 결함에 의해 발생한 손상으로부터 전기 장비를 보호하도록 설계된 전기 디바이스이다. 통상적으로, 가장 일반적인 회로 차단기는 부피가 큰 전자기계적 스위치를 포함한다. 불행히도, 이러한 종래의 회로 차단기는 크기가 크기 때문에 스위칭 매커니즘을 활성화하는 데에 큰 힘을 사용하는 것이 요구되었다. 또한, 이러한 회로 차단기의 스위치는 일반적으로 비교적 낮은 속도로 동작한다. 더욱이, 이러한 회로 차단기는 불리하게 설계하기가 복잡하고 따라서 제조 비용이 높다. 또한, 종래 회로 차단기에서의 스위칭 매커니즘의 콘택트가 물리적으로 분리되었을 때, 일반적으로 그들 사이에 아크(arc)가 형성되어 회로 내의 전류 흐름이 중지할 때까지 전류를 계속 전달한다. 또한, 아크와 관련된 에너지는 접촉을 심각하게 손상시킬 수 있고/거나 화재와 같은 피해를 발생시킬 수 있다.Circuit breakers are electrical devices designed to protect electrical equipment from damage caused by defects in the circuit. Typically, the most common circuit breakers include bulky electromechanical switches. Unfortunately, these conventional circuit breakers are so large that it has been required to use a great deal of force to activate the switching mechanism. In addition, the switches of such circuit breakers generally operate at relatively low speeds. Moreover, such a circuit breaker is complex to design in a disadvantage and thus has a high manufacturing cost. Further, when the contacts of the switching mechanism in the conventional circuit breaker are physically disconnected, an arc is generally formed between them to continue to deliver current until the current flow in the circuit stops. In addition, the energy associated with the arc can seriously damage the contact and / or cause damage such as a fire.

느린 전자기계적 스위치에 대한 대안으로서, 빠른 고체 상태의 스위치가 빠른 속도의 스위칭 애플리케이션에서 사용되어왔다. 이해하는 바와 같이, 이러한 고체 상태의 스위치는 제어된 전압 또는 바이어스의 애플리케이션을 통해 전도 상태와 비전도 상태 사이를 스위칭한다. 예를 들어, 고체 상태의 스위치를 역-바이어싱 함으로써, 스위치는 비전도 상태로 변환될 수 있다. 그러나, 고체 상태의 스위치는 그들이 비전도 상태로 스위칭 되었을 때 콘택트들 사이의 물리적 간격을 형성하지 않기 때문에, 누설 전류를 나타낸다. 또한, 내부 저항에 의해, 고체 상태의 스위치가 전도 상태에서 동작할 때 전압 강하를 나타낸다. 전압 강하와 누설 전류는 모두 정상 동작 환경 하에서 초과의 열을 발생시키는 데에 일조하며, 이것은 스위칭 성능과 수명에 불리하다. 또한, 적어도 일부분은, 고체 상태 스위치와 관련된 고유의 누설 전류에 의해, 회로 차단기 애플리케이션에서의 사용이 가능하 지 않을 수 있다. As an alternative to slow electromechanical switches, fast solid state switches have been used in high speed switching applications. As will be appreciated, this solid state switch switches between conduction and non-conduction states through applications of controlled voltage or bias. For example, by reverse biasing a solid state switch, the switch can be converted to a non-conductive state. However, solid state switches exhibit leakage currents because they do not form the physical spacing between the contacts when they are switched to a non-conducting state. Further, the internal resistance shows a voltage drop when the solid state switch operates in the conduction state. Both voltage drop and leakage current contribute to generating excess heat under normal operating conditions, which is detrimental to switching performance and lifetime. Also, at least in part, due to inherent leakage current associated with solid state switches, may not be usable in circuit breaker applications.

간략하게, 본 명세서에는 본 기술의 측면에 따른 시스템이 개시된다. 이 시스템은 마이크로-전자기계적 시스템 스위치를 포함한다. 밸런싱된 다이오드 브릿지는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치의 콘택트들 사이의 아크 형성을 억제하도록 구성된다. 펄스 회로는 밸런싱된 다이오드 브릿지에 연결된다. 펄스 회로는 밸런싱된 다이오드 브릿지를 통과하는 펄스 전류의 흐름을 발생시키는 펄스 신호를 형성하는 펄스 캐패시터를 포함한다. 펄스 신호는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치에 연결된 로드 회로 내의 폴트 상태에 응답하여 발생한다. 에너지-흡수 회로는 펄스 회로와 병렬 회로로 연결된다. 에너지-흡수 회로는 펄스 회로에 의한 펄스 신호의 형성에 영향을 미치지 않은 채 폴트 상태에 의해 발생한 전기 에너지를 흡수하는 에너지-흡수 캐패시터를 포함한다.Briefly, a system according to aspects of the present technique is disclosed herein. The system includes a micro-electromechanical system switch. The balanced diode bridge is configured to suppress arc formation between the contacts of the micro-electromechanical system switch. The pulse circuit is connected to the balanced diode bridge. The pulse circuit includes a pulse capacitor that forms a pulse signal that causes a flow of the pulse current through the balanced diode bridge. The pulse signal is generated in response to a fault condition in the load circuit connected to the micro-electromechanical system switch. The energy-absorbing circuit is connected in parallel with the pulse circuit. The energy-absorbing circuit comprises an energy-absorbing capacitor which absorbs the electrical energy generated by the fault condition without affecting the formation of the pulse signal by the pulse circuit.

본 명세서에는 본 기술의 다른 측면에 따른 시스템이 개시된다. 이 시스템은 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 시스템을 스위칭하도록 구성된 마이크로-전자기계적 시스템 스위치를 포함하는 스위칭 소자를 포함한다. 아크 억제 회로는 스위칭 소자에 연결되고, 이때 아크 억제 회로는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치의 콘택트들 사이의 아크 형성을 억제하도록 구성된다. 검출 회로는 아크 억제 회로에 연결되고 폴트 상태의 존재를 검출하도록 구성된다. 펄스 회로는 아크 억제 회로 및 검출 회로에 연결되고, 이때 펄스 회로는 폴트 상태에 응답하는 펄스 신호를 형성하도록 구성되고, 펄스 신호는 마이크로-전자기계적 시스템 스위치의 개방을 시작하는 데에 관련된 아크 억제 회로에 적용된다. 에너지-흡수 회로는 펄스 회로와 병렬 회로로 연결된다. 에너지-흡수 회로는 펄스 회로에 의한 펄스 신호의 형성에 영향을 미치지 않은 채 폴트 상태에 의해 발생한 전기 에너지를 흡수한다.A system according to another aspect of the present technique is disclosed herein. The system includes a switching element including a micro-electromechanical system switch configured to switch the system from a first switching state to a second switching state. An arc suppression circuit is coupled to the switching element, wherein the arc suppression circuit is configured to suppress arc formation between the contacts of the micro-electromechanical system switch. A detection circuit is coupled to the arc suppression circuit and is configured to detect the presence of a fault condition. The pulse circuit is connected to an arc suppression circuit and a detection circuit, wherein the pulse circuit is configured to form a pulse signal responsive to the fault condition, the pulse signal being associated with an arc suppression circuit associated with initiating the opening of the micro- . The energy-absorbing circuit is connected in parallel with the pulse circuit. The energy-absorbing circuit absorbs the electrical energy generated by the fault condition without affecting the formation of the pulse signal by the pulse circuit.

본 발명의 이러한, 그리고 그 외의 특성, 측면 및 장점이 첨부된 도면을 참조로 하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이며, 이때 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 참조 번호가 사용되었다.These and other features, aspects, and advantages of the present invention will be better understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like parts throughout.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 마이크로-전자기계적 시스템 기반의 아크가 없는 스위칭을 위한 시스템 및 방법이 본 명세서에서 기술된다. 하기의 상세한 설명에서, 다수의 특정 세부 사항이 설정되어 본 발명의 다양한 실시예에 대한 철저한 이해를 제공할 것이다. 그러나, 당업자는 본 발명의 실시예들이 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있고, 본 발명이 도시된 실시예로 제한되는 것은 아니며, 본 발명이 다양한 다른 실시예로 실시될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 방법, 절차 및 구성 요소들은 상세하게 기술되지 않았다.According to one or more embodiments of the present invention, systems and methods for arc-free switching based on micro-electromechanical systems are described herein. In the following detailed description, numerous specific details are set forth to provide a thorough understanding of various embodiments of the invention. However, those skilled in the art will appreciate that embodiments of the invention may be practiced without these specific details, and that the invention is not limited to the embodiments shown, but that the invention may be practiced in various other embodiments. In other instances, well known methods, procedures, and components have not been described in detail.

또한, 다양한 동작은 본 발명의 실시예를 이해하는 데에 도움이 되도록 복수의 불연속적인 실행 단계로서 기술될 수 있다. 그러나, 설명의 순서가 이러한 동 작이 반드시 도시된 순서대로 수행되어야 함을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되고, 그들이 순서에 의존하는 것으로 해석되어서도 안된다. 또한, "일 실시예에서"라는 구절의 반복적인 사용은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 마지막으로, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 이와 동등한 용어들은, 다르게 나타내었지만 동일한 의미를 갖는다.In addition, various operations may be described as a plurality of discontinuous execution steps to aid in understanding embodiments of the present invention. However, the order of description should not be construed as to imply that such operations must be performed in the order shown, nor should they be construed as dependent on the order. Also, the recursive use of the phrase "in one embodiment" does not necessarily refer to the same embodiment. Finally, the terms " comprising, "" comprising, "" having ", and the like, as used herein, have the same meaning as well as different representations.

도 1은 본 발명의 측면에 따른, 아크가 없는 예시적인 마이크로-전자기계적 시스템 스위치(MEMS) 기반의 스위칭 시스템(10)의 블록도이다. 최근, MEMS는 일반적으로 예를 들어 기계적 소자, 전자기계적 소자, 센서, 작동기 및 전자 기기와 같은 기능적으로 구분되는 복수의 소자들을 마이크로-제조 기술을 통해 공통의 기판 상에 집적할 수 있는 마이크론-규모의 구조를 지칭한다. 그러나, MEMS 디바이스에서 현재 이용할 수 있는 다양한 기술 및 구조는 수년 후에 예를 들어 100nm보다 작은 크기일 수 있는 구조와 같은, 나노기술 기반의 디바이스를 사용할 것이라는 점이 예상된다. 따라서, 본 명세서 전반을 통해 기술된 예시적인 실시예가 MEMS 기반의 스위칭 디바이스를 지칭하지만, 본 발명의 발명적 측면은 넓게 해석되어야 하며 마이크론-규모의 디바이스로 제한되어서는 안된다.1 is a block diagram of an exemplary arc-free micro-electromechanical system switch (MEMS) based switching system 10, in accordance with an aspect of the present invention. In recent years, MEMS have been generally used in micron-scale devices capable of integrating a plurality of functionally distinct elements such as mechanical elements, electromechanical elements, sensors, actuators and electronic devices on a common substrate through micro- Lt; / RTI > However, it is anticipated that various technologies and structures currently available in MEMS devices will use nanotechnology-based devices, such as structures that may be less than 100 nm in size, for example, after several years. Thus, while an exemplary embodiment described throughout this specification refers to a MEMS-based switching device, the inventive aspects of the present invention should be broadly interpreted and should not be limited to micron-scale devices.

도 1에 도시된 바와 같이, 아크가 없는 MEMS 기반의 스위칭 시스템(10)은 MEMS 기반의 스위칭 소자(12) 및 아크 억제 회로(14)를 포함하도록 도시되었으며, 이때 아크 억제 회로(14)는 작용적으로 MEMS 기반의 스위칭 소자(12)에 연결된다. 이러한 실시예에서, MEMS 기반의 스위칭 회로(12)는 그 전체가 아크 억제 회로(14)와 함께 예를 들어, 단일 패키지(16) 내에 집적될 수 있다. 다른 실시예에서, MEMS 기반의 스위칭 회로(12)의 임의의 부분 또는 성분만이 아크 억제 회로(14)와 집적될 수 있다.1, an arc-free MEMS-based switching system 10 is shown to include a MEMS-based switching element 12 and an arc suppression circuit 14, And is connected to the MEMS-based switching device 12 as a reference. In this embodiment, the entire MEMS-based switching circuit 12 may be integrated with the arc suppression circuit 14, for example, in a single package 16. In another embodiment, only a portion or component of the MEMS-based switching circuit 12 may be integrated with the arc suppression circuit 14.

도 2-5를 참조로 하여 보다 상세하게 기술될 현재 예상되는 구성에서, MEMS 기반의 스위칭 회로(12)는 하나 이상의 MEMS 스위치를 포함할 수 있다. 또한, 아크 억제 회로(14)는 밸런싱된 다이오드 브릿지 및 펄스 회로를 포함할 수 있다. 또한, 아크 억제 회로(14)는 하나 이상의 MEMS 스위치의 콘택트들 사이에서의 아크 형성의 억제를 촉진하도록 구성될 수 있다. 아크 억제 회로(14)는 교류(AC) 또는 직류(DC)에 반응하는 아크 형성의 억제를 촉진하도록 구성될 수 있다. 2-5, the MEMS-based switching circuit 12 may include one or more MEMS switches. The arc suppression circuit 14 may also include a balanced diode bridge and a pulse circuit. The arc suppression circuit 14 may also be configured to facilitate suppression of arc formation between the contacts of one or more MEMS switches. The arc suppression circuit 14 may be configured to facilitate suppression of arc formation in response to alternating current (AC) or direct current (DC).

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 아크가 없는 예시적인 MEMS 기반의 스위칭 시스템의 개략도(18)가 일 실시예에 따라 도시되었다. 도 1을 참조로 하여 기술된 바와 같이, MEMS 기반의 스위칭 회로(12)는 하나 이상의 MEMS 스위치를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 MEMS 스위치(20)는 제 1 콘택트(22), 제 2 콘택트(24) 및 제 3 콘택트(26)를 포함하도록 도시되었다. 일 실시예에서, 제 1 콘택트(22)는 드레인으로서 구성될 수 있고, 제 2 콘택트(24)는 소스로서 구성될 수 있으며 제 3 콘택트(26)는 게이트로서 구성될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전압 스누버 회로(33)는 MEMS 스위치(20)와 병렬 연결될 수 있고, 하기에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이 빠른 콘택트 분리 중에 전압 오버슈트(overshoot)를 제한하도록 구성된다. 임의의 실시예에서, 스누버 회로(33)는 (도시되지 않은) 스누버 저항과 직렬 연결된 (도시되지 않은) 스누버 캐패시터를 포함할 수 있다. 스누버 캐패시터는 MEMS 스위치(20)의 개방 시퀀싱(sequencing) 동안 과도 전압 공 유의 향상을 촉진할 수 있다. 또한, 스누버 저항은 MEMS 스위치(20)의 닫힘 동작 동안 스누버 캐패시터에 의해 발생되는 임의의 전류 펄스를 억제할 수 있다. 임의의 다른 실시예에서, 전압 스누버 회로(33)는 (도시되지 않은) 금속 산화물 배리스터(MOV)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic 18 of an exemplary arcless MEMS based switching system shown in FIG. 1 is shown in accordance with one embodiment. As described with reference to FIG. 1, the MEMS-based switching circuit 12 may include one or more MEMS switches. In the illustrated embodiment, the first MEMS switch 20 is shown to include a first contact 22, a second contact 24, and a third contact 26. In one embodiment, the first contact 22 can be configured as a drain, the second contact 24 can be configured as a source, and the third contact 26 can be configured as a gate. 2, the voltage snubber circuit 33 may be connected in parallel with the MEMS switch 20 and may limit voltage overshoot during fast contact disconnections as described in more detail below. ≪ RTI ID = 0.0 > . In certain embodiments, the snubber circuit 33 may include a snubber capacitor (not shown) in series with a snubber resistor (not shown). The snubber capacitor can facilitate the transient voltage gain enhancement during open sequencing of the MEMS switch 20. [ In addition, the snubber resistors can suppress any current pulses generated by the snubber capacitors during the closing operation of the MEMS switch 20. In certain other embodiments, the voltage snubber circuit 33 may include a metal oxide varistor (MOV) (not shown).

본 기술의 다른 측면에 따르면, 로드 회로(40)는 제 1 MEMS 스위치(20)와 직렬 연결될 수 있다. 로드 회로(40)는 전압 소스 VBUS (44)를 포함할 수 있다. 또한, 로드 회로(40)는 로드 인덕턴스 LLOAD(46)도 포함할 수 있으며, 이때 로드 인덕턴스 LLOAD(46)는 로드 회로(40)로 도시된 결합된 로드 인덕턴스와 버스 인덕턴스를 나타낸다. 또한 로드 회로(40)는 로드 회로(40)로 도시된 결합된 로드 저항을 나타내는 로드 저항 RLOAD(48)을 포함할 수 있다. 참조 번호(50)는 로드 회로(40)와 제 1 MEMS 스위치(20)를 통해 흐를 수 있는 로드 회로 전류 ILOAD를 나타낸다.According to another aspect of the technique, the load circuit 40 may be connected in series with the first MEMS switch 20. The load circuit 40 includes a voltage source V BUS (44). In addition, the load circuit 40 may also include a load inductance L LOAD (46), wherein the load inductance L LOAD (46) represents a combined load inductance and a bus inductance shown in the load circuit 40. The load circuit 40 may also include a load resistance R LOAD 48 that represents the combined load resistance shown by the load circuit 40. Reference numeral 50 denotes a load circuit current I LOAD that can flow through the load circuit 40 and the first MEMS switch 20.

또한, 도 1을 참조로 도시된 바와 같이, 아크 억제 회로(14)는 밸런싱된 다이오드 브릿지를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)는 제1 브랜치(29)와 제 1 브랜치(31)를 구비하는 것으로 도시된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "밸런싱된 다이오드 브릿지"라는 용어는 제 1 및 제 2 브랜치(29, 31) 양단의 전압 강하가 실질적으로 동일하도록 구성된 다이오드 브릿지를 나타내는 데에 사용된다. 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 제 1 브랜치(29)는 함께 연결되어 제 1 직렬 회로를 형성하는 제 1 다이오드 D1(30)과 제 2 다이오드 D2(32)를 포함할 수 있다. 유사한 방법으로, 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 제 2 브랜치(31)는 효과적으로 서로 연결되어 제 2 직렬 회로를 형성하는 제 3 다이오드 D3(34)과 제 4 다이오드 D4(36)를 포함할 수 있다.Further, as shown with reference to FIG. 1, the arc suppression circuit 14 may include a balanced diode bridge. In the illustrated embodiment, the balanced diode bridge 28 is shown as having a first branch 29 and a first branch 31. The term "balanced diode bridge " as used herein is used to denote a diode bridge configured such that the voltage drop across the first and second branches 29, 31 is substantially equal. The first branch 29 of the balanced diode bridge 28 may include a first diode D1 30 and a second diode D2 32 coupled together to form a first series circuit. In a similar manner, the second branch 31 of the balanced diode bridge 28 may include a third diode D3 34 and a fourth diode D4 36 that are effectively interconnected to form a second series circuit .

일 실시예에서, 제 1 MEMS 스위치(20)는 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 중간점을 가로질러 평행하게 연결될 수 있다. 밸런싱된 다이오드 브릿지의 중간점은 제 1 및 제 2 다이오드(30, 32) 사이에 위치한 제 1 중간점과 제 3 및 제 4 다이오드(34, 36) 사이에 위치한 제 2 중간점을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 MEMS 스위치(20)와 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)는 타이트하게 패키징되어 밸런싱된 다이오드 브릿지(28) 및 특히, MEMS 스위치(20)의 접속에 의해 발생된 기생 인덕턴스의 최소화를 촉진할 수 있다. 본 기술의 예시적인 측면에 따르면, 제 1 MEMS 스위치(20) 및 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)는 서로 이웃하도록 위치하여, 하기에서 보다 자세하게 기술될 MEMS 스위치(20)의 턴-오프 동안 다이오드 브릿지(28)로 로드 전류를 전달할 때 제 1 MEMS 스위치(20)와 밸런싱된 다이오드 브릿지(28) 사이의 고유의 인덕턴스가 MEMS 스위치(20)의 드레인(22) 및 소스(24) 양단 전압의 수 퍼센트보다 작은 di/dt 전압을 생성하도록 한다. 일 실시예에서, 제 1 MEMS 스위치(20)는 단일 패키지(38) 내에서 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)와 집적될 수 있거나 또는 선택적으로, MEMS 스위치(20)와 다이오드 브릿지(28)를 상호접속시키는 인덕턴스를 최소화하도록 동일한 다이에 집적될 수 있다.In one embodiment, the first MEMS switch 20 may be parallel connected across the midpoint of the balanced diode bridge 28. The midpoint of the balanced diode bridge may include a first midpoint located between the first and second diodes 30 and 32 and a second midpoint located between the third and fourth diodes 34 and 36 . In addition, the first MEMS switch 20 and the balanced diode bridge 28 are tightly packaged to facilitate minimization of the parasitic inductance generated by the connection of the balanced diode bridge 28 and, in particular, the MEMS switch 20 . According to an exemplary aspect of the present technique, the first MEMS switch 20 and the balanced diode bridge 28 are positioned next to each other to form a diode bridge (not shown) during the turn-off of the MEMS switch 20, The inherent inductance between the first MEMS switch 20 and the balanced diode bridge 28 is less than a few percent of the voltage across the drain 22 and source 24 of the MEMS switch 20, Thereby generating a small di / dt voltage. In one embodiment, the first MEMS switch 20 may be integrated with the balanced diode bridge 28 in a single package 38 or alternatively may be integrated with the MEMS switch 20 and the diode bridge 28 Lt; RTI ID = 0.0 > inductance. ≪ / RTI >

또한, 아크 억제 회로(14)는 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)와 관련하여 효과적으로 연결된 펄스 회로(52)를 포함할 수 있다. 펄스 회로(52)는 스위치 상태를 검출하고 스위치 상태에 응답하여 MEMS 스위치(20)의 개방을 시작하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "스위치 상태"라는 용어는 MEMS 스위치(20)의 현재 동작 상태의 변화를 트리거하는 상태를 지칭한다. 예를 들어, 스위치 상태는 MEMS 스위치(20)의 제 1 닫힘 상태를 제 2 개방 상태로 또는 MEMS 스위치(20)의 제 1 개방 상태를 제 2 닫힘 상태로 변화시킬 수 있다. 스위치 조건은 회로 오류 또는 스위치 온/오프 요청을 포함하는 다수의 동작에 응답하여 발생할 수 있지만 이것으로 제한되는 것은 아니다.The arc suppression circuit 14 may also include a pulse circuit 52 that is effectively connected in connection with the balanced diode bridge 28. The pulse circuit 52 may be configured to detect the switch state and to start opening the MEMS switch 20 in response to the switch state. As used herein, the term "switch state" refers to a state that triggers a change in the current operating state of the MEMS switch 20. For example, the switch state may change the first closed state of the MEMS switch 20 to the second open state or the first open state of the MEMS switch 20 to the second closed state. The switch condition may occur in response to a number of operations including but not limited to circuit fault or switch on / off requests.

펄스 회로(52)는 펄스 스위치(54)와 펄스 스위치(54)에 직렬 연결된 펄스 캐패시터 Cpulse(56)를 포함할 수 있다. 또한, 펄스 회로는 펄스 스위치(54)에 직렬 연결된 펄스 인덕턴스 LPULSE(58) 및 제 1 다이오드 Dp(60)를 포함할 수 있다. 펄스 인덕턴스 LPULSE(58), 다이오드 Dp(60), 펄스 스위치(54) 및 펄스 캐패시터 Cpulse(56)는 직렬로 연결되어 펄스 회로(52)의 제 1 브랜치를 형성할 수 있으며, 이때 제 1 브랜치의 성분은 펄스 전류 형성 및 타이밍을 촉진하도록 구성될 수 있다. 또한, 참조 번호(62)는 펄스 회로(52)를 통해 흐를 수 있는 펄스 회로 전류 IPULSE를 나타낸다.The pulse circuit 52 may include a pulse switch 54 and a pulse capacitor C pulse 56 connected in series to the pulse switch 54. [ In addition, the pulse circuit may include a pulse inductance L PULSE 58 and a first diode D p (60) serially connected to the pulse switch 54. The pulse inductance L PULSE 58, the diode D p 60, the pulse switch 54 and the pulse capacitor C pulse 56 may be connected in series to form the first branch of the pulse circuit 52, The components of one branch may be configured to facilitate pulse current formation and timing. Reference numeral 62 denotes a pulse circuit current I PULSE that can flow through the pulse circuit 52.

본 발명의 측면에 따르면, 하기에서 기술되는 바와 같이, MEMS 스위치(20)는 0V 부근에서라 할지라도 전류를 전달하는 동안 제 1 닫힘 상태에서 제 2 개방 상태로 빠르게 스위칭될 수 있다(예를 들어, 대략 수 피코초 또는 수 나노초). 이것은 로드 회로(40)의 결합된 동작을 통해 획득될 수 있으며, 펄스 회로(52)는 MEMS 스 위치(20)의 콘택트를 가로질러 병렬 연결된 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)를 포함한다.According to aspects of the present invention, as described below, the MEMS switch 20 can be quickly switched from the first closed state to the second open state while delivering current even at around 0 V (e.g., , Approximately a few picoseconds or a few nanoseconds). This can be obtained through the combined operation of the load circuit 40 and the pulse circuit 52 includes a balanced diode bridge 28 connected in parallel across the contacts of the MEMS switch 20.

도 3-5는 도 2에 도시된 아크가 없는 MEMS 기반의 스위칭 시스템(18)의 예시적인 동작을 도시하는 개략적인 순서도이다. 도 2를 참조하면, 아크가 없는 MEMS 기반의 스위칭 시스템(18)의 예시적인 동작의 초기 상태가 도시되었다. MEMS 스위치(20)는 제 1 닫힘 상태에서 시작하는 것으로 도시되었다. 또한, 도시된 바와 같이, 로드 회로(40) 내의 VBUS/RLOAD와 실질적으로 동일한 값을 갖는 로드 전류 ILOAD(50)가 존재한다.3-5 are schematic flow diagrams illustrating exemplary operation of the arc-free MEMS-based switching system 18 shown in FIG. Referring to FIG. 2, an initial state of an exemplary operation of an arc-free MEMS based switching system 18 is shown. The MEMS switch 20 has been shown to start in the first closed state. Further, as shown, there is a load current I LOAD 50 having substantially the same value as V BUS / R LOAD in the load circuit 40.

또한, 아크가 없는 MEMS 기반의 스위칭 시스템(18)의 예시적인 동작에 대한 기술을 위해, MEMS 스위치(20)와 관련된 저항은 MEMS 스위치(20)의 저항을 통과하는 로드 전류에 의해 생성되는 전압이 펄스되었을 때 다이오드 브릿지(28)의 중간점들 사이의 0에 근접한 전압에 무시할 수 있는 영향만을 갖도록 충분히 작다. 예를 들어, MEMS 스위치(20)와 관련된 저항은 충분히 작아 예상된 최대 로드 전류에 의한 수 밀리볼트보다 작은 전압 강하를 생성한다고 가정될 수 있다.Further, for the description of the exemplary operation of the arc-free MEMS-based switching system 18, the resistance associated with the MEMS switch 20 is determined by the voltage generated by the load current passing through the resistance of the MEMS switch 20 Is sufficiently small to have only a negligible effect on the voltage near zero between the midpoints of the diode bridge 28 when pulsed. For example, it can be assumed that the resistance associated with the MEMS switch 20 is sufficiently small to produce a voltage drop of less than a few millivolts due to the expected maximum load current.

MEMS 기반의 스위칭 시스템(18)의 초기 조건에서, 펄스 스위치(54)는 제 1 개방 상태에 있다. 또한, 펄스 회로(52) 내에는 펄스 회로 전류가 존재하지 않는다. 또한, 펄스 회로(52) 내에서, 캐패시터 CPULSE(56)는 전압 VPULSE로 사전-충전될 수 있으며, 이때 VPULSE는 로드 전류의 전달 중에 예상된 로드 전류 ILOAD(50)보다 뚜렷하게 더 큰(예를 들어, 2배) 최대값을 갖는 펄스 전류의 1/2 사인 곡선을 생성할 수 있는 전압이다. CPULSE(56) 및 LPULSE(58)는 서로 함께 공명하도록 선택될 수 있다.In the initial condition of the MEMS based switching system 18, the pulse switch 54 is in the first open state. In addition, there is no pulse circuit current in the pulse circuit 52. Further, in the pulse circuit 52, the capacitor C PULSE 56 may be pre-charged with the voltage V PULSE, where V PULSE is significantly greater than the expected load current I LOAD 50 during the propagation of the load current Is a voltage capable of generating a 1/2 sinusoidal curve of a pulse current having a maximum value (for example, twice). C Pulse 56 and L Pulse 58 may be selected to resonate together.

도 3은 펄스 회로(52)를 트리거하는 프로세스를 도시한 개략도(64)이다. (도시되지 않은) 검출 회로는 펄스 회로(52)에 연결될 수 있다. 검출 회로는, 예를 들어 로드 회로 전류 ILOAD(50)의 레벨과 전압 소스 VBUS(44)의 전압 레벨을 감지하도록 구성된 (도시되지 않은) 감지 회로를 포함할 수 있다. 또한, 검출 회로는 전술된 바와 같이 스위치 조건을 검출하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 스위치 조건은 사전결정된 문턱값을 초과하는 전류 레벨 및/또는 전압 레벨에 의해 발생할 수 있다.FIG. 3 is a schematic diagram 64 illustrating the process of triggering the pulse circuit 52. FIG. A detection circuit (not shown) may be connected to the pulse circuit 52. The detection circuit may comprise, for example, a sense circuit (not shown) configured to sense the level of the load circuit current I LOAD 50 and the voltage level of the voltage source V BUS 44. Further, the detection circuit can be configured to detect the switch condition as described above. In one embodiment, the switch condition may be caused by a current level and / or a voltage level that exceeds a predetermined threshold.

펄스 회로(52)는 스위치 조건을 검출하여 MEMS 스위치(20)의 현재 닫힌 상태를 제 2 개방 상태로 스위칭하는 것을 촉진하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 스위치 조건은 사전 결정된 문턱 레벨을 초과하는 전압 레벨 또는 로드 회로(40) 내의 로드 전류에 의해 발생된 오류 조건일 수 있다. 그러나, 이해하는 바와 같이, 스위치 조건은 또한 램프 전압(ramp voltage)을 모니터링하여 MEMS 스위치(20)에 있어서의 주어진 시스템-종속적 온 시간(ON time)을 획득하는 것을 포함할 수도 있다.The pulse circuit 52 may be configured to detect switching conditions and facilitate switching the current closed state of the MEMS switch 20 to the second open state. In one embodiment, the switch condition may be a voltage level exceeding a predetermined threshold level or an error condition caused by a load current in the load circuit 40. However, as will be appreciated, the switch condition may also include monitoring the ramp voltage to obtain a given system-dependent ON time in the MEMS switch 20.

일 실시예에서, 펄스 스위치(54)는 검출된 스위칭 조건의 결과로서 수신한 트리거 신호에 응답하여 사인 곡선의 펄스를 발생시킬 수 있다. 펄스 스위치(54)의 트리거링은 펄스 회로(52) 내의 사인 곡선 전류 공명을 시작할 수 있다. 펄스 회로 전류의 전류방향은 참조 번호(66, 68)로 나타낼 수 있다. 또한, 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 제 1 브랜치(29)의 제 1 다이오드(30) 및 제 2 다이오드(32)를 통과하는 펄스 회로 전류의 전류 방향과 상대적인 크기는 각각 전류 벡터(72, 70)로 나타낼 수 있다. 유사하게, 전류 벡터(76, 74)는 각각 제 3 다이오드(34) 및 제 4 다이오드(36)를 통과하는 펄스 회로 전류의 전류 방향과 상대적인 크기를 나타낸다.In one embodiment, the pulse switch 54 may generate a sinusoidal pulse in response to the received trigger signal as a result of the detected switching condition. Triggering of the pulse switch 54 may initiate a sinusoidal current resonance in the pulse circuit 52. The current direction of the pulse circuit current can be represented by reference numerals 66 and 68. The current direction and the relative magnitude of the pulse circuit current passing through the first diode 30 and the second diode 32 of the first branch 29 of the balanced diode bridge 28 are also determined by the current vectors 72 and 70 ). Similarly, the current vectors 76 and 74 represent magnitudes relative to the current direction of the pulse circuit current through the third diode 34 and the fourth diode 36, respectively.

사인곡선 브릿지 펄스 전류의 피크 값은 펄스 캐패시터 CPULSE(56) 상의 초기 전압, 펄스 캐패시터 CPULSE(56)의 값 및 펄스 인덕턴스 LPULSE(58)의 값에 의해 결정될 수 있다. 또한 펄스 인덕턴스 LPULSE(58) 및 펄스 캐패시터 CPULSE(56)에 대한 값은 펄스 전류의 1/2 사인 곡선의 펄스 폭을 결정한다. 브릿지 전류 펄스 폭은 폴트 상태 동안 로드 전류의 변화 속도(VBUS/LLOAD)와 원하는 피크 렛-스루 전류에 기초한 시스템 로드 전류 턴-오프 요건을 만족시키도록 조정될 수 있다. 본 발명의 측면에 따르면, 펄스 폭(54)은 MEMS 스위치(20)의 개방에 앞서 전도 상태에 있도록 구성될 수 있다. The peak value of the sinusoidal bridge pulse current may be determined by the value of the initial voltage, and the pulse capacitor C PULSE (56) value and a pulse inductance L PULSE (58) on the pulse capacitor C PULSE (56). The values for the pulse inductance L PULSE 58 and the pulse capacitor C PULSE 56 determine the pulse width of the 1/2 sine curve of the pulse current. The bridge current pulse width can be adjusted to meet the load current change rate (V BUS / L LOAD ) during the fault condition and the system load current turn-off requirement based on the desired peak-through current. In accordance with an aspect of the present invention, the pulse width 54 may be configured to be in a conducting state prior to opening of the MEMS switch 20.

펄스 스위치(54)의 트리거는 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)를 통해 펄스 회로 전류 IPLUSE(62)의 타이밍을 제어하여 개방 간격 동안 MEMS 스위치(20)의 콘택트를 통한 경로의 임피던스에 비교하여 보다 낮은 임피던스 경로의 생성을 촉진하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 펄스 스위치(54)는 트리거되어 MEMS 스위치(20)의 콘 택트 전반에 걸쳐 원하는 전압 강하가 나타나도록 한다.The triggering of the pulse switch 54 controls the timing of the pulse circuit current I PLUSE 62 through the balanced diode bridge 28 so that it is lower than the impedance of the path through the contacts of the MEMS switch 20 during the open interval And facilitating the generation of an impedance path. The pulse switch 54 is also triggered to cause a desired voltage drop across the contact of the MEMS switch 20 to appear.

일 실시예에서, 펄스 스위치(54)는 예를 들어, 수 나노초 내지 수 마이크로초의 범위의 스위칭 속도를 갖도록 구성될 수 있는 고체 상태의 스위치일 수 있다. 펄스 스위치(54)의 스위칭 속도는 오류 상태에서 로드 전류의 예상된 상승 시간에 비교하여 상대적으로 빨라야만 한다. MEMS 스위치(20)의 전류 속도는 전술된 바와 같이 로드 회로(40) 내의 인덕턴스 LLOAD(46)와 버스 공급 전압 VBUS(44)에 의존하는 로드 전류의 상승 속도에 의존한다. 만약 로드 전류 ILOAD(50)가 브릿지 펄스 회로의 가능한 속도에 비교하여 빠르게 상승할 수 있을 때, MEMS 스위치(20)는 보다 큰 로드 전류 ILOAD(50)를 조정하도록 적당한 속도를 가질 수 있다.In one embodiment, the pulse switch 54 may be a solid state switch that may be configured to have a switching speed in the range of, for example, a few nanoseconds to a few microseconds. The switching speed of the pulse switch 54 must be relatively fast compared to the expected rise time of the load current in the fault condition. The current speed of the MEMS switch 20 depends on the rising speed of the load current depending on the inductance L LOAD 46 in the load circuit 40 and the bus supply voltage V BUS 44 as described above. If, when the load current I LOAD (50) is able to rise rapidly compared to the possible speed of the bridge pulse circuit, MEMS switch 20 may have a suitable speed so as to adjust the larger load current I LOAD (50).

펄스 회로 전류 IPULSE(62)는 0으로부터 증가하며 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 제 1 및 제 2 브랜치(29, 31) 사이에서 동일하게 나누어진다. 전술된 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 브랜치들(29, 31) 양단의 전압 강하에서의 차는 무시할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 다이오드 브릿지(28)는 다이오드 브릿지(28)의 제 1 및 제 2 브랜치 양단의 전압 강하가 실질적으로 동일하도록 밸런싱된다. 또한, 현재의 닫힌 상태의 MEMS 스위치(20)의 저항이 상대적으로 낮음에 따라, MEMS 스위치(20) 양단의 전압 강하는 상대적으로 작다. 그러나, 만약 MEMS 스위치(20) 양단의 전압 강하가 보다 크다면(예를 들어, MEMS 스위치의 고유의 설계에 의해), 다이오드 브릿지(28)의 밸런싱은, 다이오드 브릿지(28)가 MEMS 스위치(20)와 효과적으로 병렬 연결됨에 따라 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 측면에 따르면, 만약 MEMS 스위치(20)의 저항이 MEMS 스위치(20) 양단의 뚜렷한 전압 강하를 발생시킨다면, 다이오드 브릿지(28)는 최대 브릿지 펄스 전류의 크기를 증가시킴으로써 펄스 브릿지의 결과적인 불균형을 수용할 수 있다.The pulse circuit current I PULSE 62 increases from zero and is equally divided between the first and second branches 29, 31 of the balanced bridge 28. As described above, according to one embodiment, the difference in voltage drop across the branches 29, 31 of the balanced diode bridge 28 can be designed to be negligible. Also, as discussed above, the diode bridge 28 is balanced so that the voltage drop across the first and second branches of the diode bridge 28 is substantially equal. Also, as the resistance of the current closed MEMS switch 20 is relatively low, the voltage drop across the MEMS switch 20 is relatively small. However, if the voltage drop across the MEMS switch 20 is greater (e. G., By the inherent design of the MEMS switch), balancing of the diode bridge 28 will cause the diode bridge 28 to contact the MEMS switch 20 ≪ RTI ID = 0.0 >).≪ / RTI > According to aspects of the present invention, if the resistance of the MEMS switch 20 causes a distinct voltage drop across the MEMS switch 20, the diode bridge 28 will increase the magnitude of the maximum bridge pulse current, Imbalance can be accommodated.

도 4를 참조하면, MEMS 스위치(20)의 개방이 시작되었을 때의 개략도(78)가 도시되었다. 전술된 바와 같이, 펄스 회로(52) 내의 펄스 스위치(54)는 MEMS 스위치(20)의 개방에 앞서 트리거된다. 펄스 전류 IPULSE(62)가 증가함에 따라, 펄스 캐패시터 CPULSE(56) 양단의 전압은 펄스 회로(52)의 공명 작용에 의해 감소한다. 스위치가 닫히고 전도하는 온-상태에서, MEMS 스위치(20)는 로드 회로 전류 ILOAD(50)에 대해 상대적으로 낮은 임피던스의 경로를 나타낸다. Referring to FIG. 4, a schematic 78 is shown when the opening of the MEMS switch 20 is started. The pulse switch 54 in the pulse circuit 52 is triggered prior to opening of the MEMS switch 20, as described above. As the pulse current I PULSE 62 increases, the voltage across the pulse capacitor C PULSE 56 decreases due to the resonance action of the pulse circuit 52. In the on-state where the switch is closed and conducts, the MEMS switch 20 exhibits a path of low impedance relative to the load circuit current I LOAD 50.

(예를 들어, 펄스 회로(52)의 공명 작용에 의해) 펄스 회로 전류 IPULSE(62)의 증폭이 로드 회로 전류 ILOAD(50)의 증폭보다 커지면, MEMS 스위치(20)의 게이트 콘택트(26)에 인가된 전압은 적절하게 바이어싱되어 MEMS 스위치(20)의 현재 동작 상태를, 제 1 닫힘 및 전도 상태로부터 MEMS 스위치(20)가 턴오프되기 시작하는 저항 상승 상태(콘택트는 여전히 닫혀있지만 스위치 개방 프로세스에 의해 콘택트 압력이 감소한다)로 스위칭하며, 이것은 스위치 저항의 상승을 발생시키고 스위치 저항이 상승함으로써 로드 전류가 MEMS 스위치(20)로부터 다이오드 브릿지(28)로 방향을 전환하도록 한다.When the amplification of the pulse circuit current I PULSE 62 is greater than the amplification of the load circuit current I LOAD 50 (e.g., by the resonance action of the pulse circuit 52), the gate contact 26 Is suitably biased to change the current operating state of the MEMS switch 20 from a first closed and a conductive state to a resistance-raised state where the MEMS switch 20 begins to turn off (the contact is still closed, The contact pressure is reduced by the open process), which causes the switch resistance to rise and the switch resistance to rise, causing the load current to diverge from the MEMS switch 20 to the diode bridge 28.

이러한 현재 조건에서, 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)는 MEMS 스위치(20)를 통한 경로에 비교하였을 때 로드 회로 전류 ILOAD(50)로의 상대적으로 낮은 임피던스 경로를 나타내며, 이것은 콘택트 저항의 증가를 나타낸다. 이러한 MEMS 스위치(20)를 통한 로드 회로 전류 ILOAD(50)의 방향 전환은 로드 회로 전류 ILOAD(50)의 변화 속도에 비교하여 훨씬 빠른 프로세스이다. 전술된 바와 같이, MEMS 스위치(20)와 밸런싱된 다이오드 브릿지(28) 사이의 접속에 관련된 인덕턴스 L1(84)와 인덕턴스 L2(88)의 값이 전류의 빠른 방향 변환의 억제를 방지하도록 매우 작은 것이 바람직할 수 있다.In this current condition, the balanced diode bridge 28 exhibits a relatively low impedance path to the load circuit current I LOAD 50 as compared to the path through the MEMS switch 20, which represents an increase in contact resistance. Direction change of such a MEMS switch load circuit current I LOAD (50) through (20) is a much faster process to load circuits compared to the rate of change of current I LOAD (50). The values of the inductance L 1 84 and inductance L 2 88 associated with the connection between the MEMS switch 20 and the balanced diode bridge 28 are very low Small may be desirable.

MEMS 스위치(20)로부터 펄스 브릿지로의 전류 전달 프로세스는 제 1 다이오드(30) 및 제 4 다이오드(36) 내의 전류를 계속 증가시키는 동시에 제 2 다이오드(32) 및 제 3 다이오드(34) 내의 전류를 감소시킨다. 전달 프로세스는 MEMS 스위치(20)의 기계적 콘택트(22, 24)가 물리적인 갭을 형성하도록 분리되고 모든 로드 전류가 제 1 다이오드(30) 및 제 4 다이오드(36)에 의해 전달되었을 때 완료된다.The current transfer process from the MEMS switch 20 to the pulse bridge continues to increase the current in the first diode 30 and the fourth diode 36 while simultaneously increasing the current in the second diode 32 and the third diode 34 . The transfer process is completed when the mechanical contacts 22, 24 of the MEMS switch 20 are separated to form a physical gap and all load current is delivered by the first diode 30 and the fourth diode 36.

로드 회로 전류 ILOAD가 방향(86)에서 MEMS 스위치(20)로부터 다이오드 브릿지(28)로 전환되는 것에 연속하여, 다이오드 브릿지(28)의 제 1 및 제 2 브랜치(29, 31) 양단에 불균형을 형성한다. 또한, 펄스 회로 전류가 감소함에 따라, 펄스 캐패시터 CPULSE(56) 양단의 전압은 계속 역전되어(예를 들어, "역기전력"으로 서 활동) 로드 회로 전류 ILOAD의 0까지의 실질적인 감소를 발생시킨다. 다이오드 브릿지(28) 내의 제 2 다이오드(32) 및 제 3 다이오드(34)는 역 바이어스되며 이것은 로드 회로가 펄스 인덕터 LPULSE(58) 및 브릿지 펄스 캐패시터 CPULSE(56)를 포함하도록 하고 직렬 공명 회로가 되도록 한다.Continuing to switch the load circuit current I LOAD from the MEMS switch 20 to the diode bridge 28 in the direction 86 causes an imbalance across the first and second branches 29 and 31 of the diode bridge 28 . In addition, as the pulse circuit current decreases, the voltage across the pulse capacitor C PULSE 56 is constantly reversed (e.g., acting as a "counter electromotive force ") resulting in a substantial reduction of the load circuit current I LOAD to zero . The second diode 32 and the third diode 34 in the diode bridge 28 are reverse biased such that the load circuit includes the pulse inductor L PULSE 58 and the bridge pulse capacitor C PULSE 56, .

도 5를 참조하면, 로드 전류 감소 프로세스를 위해 접속된 회로 소자에 대한 개략도(94)가 도시되었다. 전술된 바와 같이, MEMS 스위치(20)의 콘택트가 분리될 때, 무한대의 콘택트 저항이 획득된다. 또한, 다이오드 브릿지(28)는 더 이상 MEMS 스위치(20)의 콘택트 양단에서 0에 근접한 전압을 유지시키지 않는다. 또한, 로드 회로 전류 ILOAD는 이제 제 1 다이오드(30) 및 제 4 다이오드(36)를 통과하는 전류와 동일하다. 전술된 바와 같이, 이제 전류는 다이오드 브릿지(28)의 제 2 다이오드(32) 및 제 3 다이오드(34)를 통과하지 않는다.Referring to FIG. 5, a schematic 94 for connected circuit elements is shown for a load current reduction process. As described above, when the contacts of the MEMS switch 20 are disconnected, an infinite contact resistance is obtained. In addition, the diode bridge 28 no longer maintains a voltage close to zero across the contacts of the MEMS switch 20. In addition, the load circuit current I LOAD is now equal to the current through the first diode 30 and the fourth diode 36. The current does not pass through the second diode 32 and the third diode 34 of the diode bridge 28, as described above.

또한, MEMS 스위치(20)의 드레인(24)으로부터 소스(26)로의 뚜렷한 스위치 콘택트 전압차는, 펄스 인덕터 LPULSE(58), 펄스 캐패시터 CPULSE(56), 로드 회로 인덕터 LLOAD(46) 및 로드 저항 RLOAD(48)와 회로 손실에 의한 댐핑(damping)을 포함하는 넷(net) 공명 회로에 의해 결정된 속도로, VBUS 전압의 대략 2배인 최대값까지 상승할 수 있다. 또한, 로드 회로 전류 ILOAD(50)와 동일한 펄스 회로 전류 IPULSE(62)는 0 값까지 공진적으로 감소할 수 있고 다이오드 브릿지(28) 및 다이오드 DP(60)의 역 블로킹 작용에 의해 0 값을 유지한다. 펄스 캐패시터 CPULSE(56)의 양단 전압은 네가티브 피크로 공진적으로 역전되고 펄스 캐패시터 CPULSE(56)가 재충전될 때까지 네가티브 피크 값을 유지할 것이다.The apparent switch contact voltage difference from the drain 24 to the source 26 of the MEMS switch 20 is also dependent on the pulse inductor L PULSE 58, the pulse capacitor C PULSE 56, the load circuit inductor L LOAD 46, Can be raised to a maximum value that is approximately twice the V BUS voltage, at a rate determined by a net resonant circuit that includes a resistor R LOAD 48 and damping by circuit loss. In addition, the pulse circuit current I PULSE 62, which is equal to the load circuit current I LOAD 50, can be resonantly reduced to a value of zero and can be reduced to zero by the reverse blocking action of the diode bridge 28 and the diode DP 60 Lt; / RTI > The voltage across the pulse capacitor C PULSE 56 will resonate inversely with the negative peak and maintain the negative peak value until the pulse capacitor C PULSE 56 is recharged.

다이오드 브릿지(28)는 MEMS 스위치(20)를 개방하도록 콘택트가 분리될 때까지 MEMS 스위치(20)의 콘택트 양단에서 0에 근접한 전압을 유지하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 MEMS 스위치(20)가 개방된 동안 MEMS 스위치(20)의 콘택트 사이에서 형성되려는 아크를 억제함으로써 손상을 방지한다. 또한, MEMS 스위치(20)의 콘택트는 MEMS 스위치(20)를 통과하는 훨씬 감소된 콘택트 전류로 개방된 상태에 접근한다. 또한, 회로 인덕턴스, 로드 인덕턴스 및 소스 내에 저장된 에너지는 (도시되지 않은) 전압 소산 회로를 통해 흡수될 수 있다. 전압 스누버 회로(33)는 브릿지와 MEMS 스위치 사이의 계면 인덕턴스 내에 남아있는 유도 에너지에 의해 빠른 콘택트 분리 중에 전압 오버슈트를 제한하도록 구성될 수 있다. 또한, 개방 동안의 MEMS 스위치(20)의 콘택트 양단 전압의 재인가 증가 속도는 (도시되지 않은) 스누버 회로의 사용을 통해 제어될 수 있다.The diode bridge 28 may be configured to maintain a voltage close to zero at both ends of the MEMS switch 20 until the contacts are disconnected to open the MEMS switch 20 so that the MEMS switch 20 is open Thereby preventing the damage by suppressing the arc that is to be formed between the contacts of the MEMS switch 20. In addition, the contacts of the MEMS switch 20 approach the open state with much reduced contact current through the MEMS switch 20. In addition, the circuit inductance, the load inductance, and the energy stored in the source may be absorbed through a voltage dissipation circuit (not shown). The voltage snubber circuit 33 may be configured to limit the voltage overshoot during fast contact isolation by the induced energy remaining in the interface inductance between the bridge and the MEMS switch. In addition, the rate of increase or decrease in the voltage across the contacts of the MEMS switch 20 during opening can be controlled through the use of a snubber circuit (not shown).

또한 개방 상태일 때 MEMS 스위치(20)의 콘택트 사이에 갭이 형성되지만, 그럼에도 불구하고 전류 누설은 MEMS 스위치(20)의 로드 회로(40) 및 다이오드 브릿지 회로(28) 사이에 존재할 수 있다. 이러한 전류 누설은 물리적인 갭을 생성하도록 로드 회로(40) 내에 직렬 접속된 (도시되지 않은) 2차 기계적 스위치를 도입함으로써 억제될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기계적인 스위치는 제 2 MEMS 스위치를 포함할 수 있다.A gap is also formed between the contacts of the MEMS switch 20 when in the open state, nevertheless current leakage may be present between the load circuit 40 and the diode bridge circuit 28 of the MEMS switch 20. This current leakage can be suppressed by introducing a secondary mechanical switch (not shown) connected in series within the load circuit 40 to create a physical gap. In this embodiment, the mechanical switch may include a second MEMS switch.

도 6은 예를 들어 직렬 또는 직-병렬 어레이로 배열된 복수의 MEMS 스위치를 포함할 수 있는 스위칭 회로(12)(도 1 참조)의 예시적인 실시예(96)를 도시한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, MEMS 스위치(20)는 직렬 회로에 전기적으로 연결된 둘 이상의 제 1 세트 MEMS 스위치(98, 100)에 의해 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 세트 MEMS 스위치(98, 100) 중 적어도 하나는 병렬 회로에 더 연결될 수 있으며, 이때 병렬 회로는 둘 이상의 제 2 세트 MEMS 스위치(예를 들어 참조번호 100, 102)를 포함할 수 있다. 본 발명의 측면에 따르면, 고정 그레이딩 저항(static grading resistor) 및 동적 그레이딩 캐패시터는 적어도 하나의 제 1 세트 또는 제 2 세트 MEMS 스위치와 병렬 연결될 수 있다.FIG. 6 illustrates an exemplary embodiment 96 of a switching circuit 12 (see FIG. 1) that may include, for example, a plurality of MEMS switches arranged in a series or series-parallel array. 6, the MEMS switch 20 may be replaced by two or more first set MEMS switches 98, 100 electrically connected to the series circuit. In one embodiment, at least one of the first set of MEMS switches 98, 100 may be further coupled to a parallel circuit, wherein the parallel circuit includes two or more second set MEMS switches (e.g., 100, 102) can do. According to an aspect of the present invention, a static grading resistor and a dynamic grading capacitor may be connected in parallel with at least one first set or second set MEMS switch.

도 7을 참조하면, 그레이드된(graded) MEMS 스위치 회로의 예시적인 실시예(104)가 도시되었다. 그레이드된 스위치 회로(104)는 적어도 하나의 MEMS 스위치(106), 그레이딩 저항(108) 및 그레이딩 캐패시터(110)를 포함할 수 있다. 그레이드된 스위치 회로(104)는 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 직렬 또는 직-병렬 어레이로 배열된 복수의 MEMS 스위치를 포함할 수 있다. 그레이딩 저항(108)은 적어도 하나의 MEMS 스위치(106)와 병렬 연결되어 스위치 어레이에 대한 전압 그레이딩을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 그레이딩 저항(108)은 특정 애플리케이션에 대해서 적절한 누설을 제공하는 동시에 직렬 스위치 사이의 적합한 정상 상태 전압 밸런싱(분할)을 제공하도록 하는 크기를 가질 수 있다. 또한, 그레이딩 캐패시터(110) 및 그레이딩 저항(108)은, 스위칭 중에는 동적이며 오프 상태에서는 고정적인 공유를 제공하도록, 어레이의 각 MEMS 스위치(106)와 병렬로 제공될 수 있다. 추가의 그레이딩 저항 또는 그레이딩 캐패시터 또는 둘 모두가 스위치 어레이 내의 각 MEMS 스위치에 추가될 수 있다.Referring to FIG. 7, an exemplary embodiment 104 of a graded MEMS switch circuit is shown. Graded switch circuitry 104 may include at least one MEMS switch 106, a grading resistor 108, and a grading capacitor 110. Graded switch circuitry 104 may include a plurality of MEMS switches arranged in a series or series-parallel array, for example, as shown in FIG. The grading resistor 108 may be connected in parallel with the at least one MEMS switch 106 to provide voltage grading for the switch array. In an exemplary embodiment, the grading resistor 108 may be sized to provide adequate leakage for a particular application while at the same time providing adequate steady-state voltage balancing (division) between the series switches. Grading capacitor 110 and grading resistor 108 may also be provided in parallel with each MEMS switch 106 of the array to provide dynamic sharing during switching and fixed sharing in the off state. Additional grading resistors or grading capacitors or both can be added to each MEMS switch in the switch array.

도 8은 MEMS에 기초한 스위칭 시스템을 현재 동작 상태로부터 제 2 상태로 스위칭하는 예시적인 논리(112)의 순서도이다. 본 기술의 예시적인 측면에 따르면, 스위칭 방법이 개시된다. 전술된 바와 같이, 검출 회로는 아크 억제 회로에 효과적으로 연결되고 스위치 조건을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 검출 회로는 전류 레벨 및/또는 전압 레벨을 감지하도록 구성된 감지 회로를 포함할 수 있다.8 is a flow diagram of exemplary logic 112 for switching a MEMS based switching system from a current operating state to a second state. According to an exemplary aspect of the present technique, a switching method is disclosed. As described above, the detection circuit can be effectively connected to the arc suppression circuit and configured to detect the switch condition. In addition, the detection circuit may comprise a sensing circuit configured to sense a current level and / or a voltage level.

블록(114)에 나타난 바와 같이, 로드 회로(40)(도 2 참조)와 같은 로드 회로 내의 전류 레벨은 및/또는 전압 레벨이 예를 들어 감지 회로를 통해 감지될 수 있다. 또한, 검출 블록(116)에 의해 나타난 바와 같이 감지된 전류 레벨 또는 감지된 전압 레벨이 예상된 값과 상이하거나 또는 예상된 값을 초과하는지에 관하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 감지된 전류 레벨 또는 감지된 전압 레벨이 사전 결정된 각 문턱 레벨을 초과하는지에 관하여 (예를 들어, 검출 회로를 통해) 결정될 수 있다. 이와는 달리, 전압 또는 전류 램프 속도(ramp rates)가 모니터링되어 실질적으로 폴트가 발생하지 않은 채 스위치 조건을 검출할 수 있다. As shown in block 114, the current level and / or voltage level in the load circuit, such as load circuit 40 (see FIG. 2), may be sensed, for example, via a sensing circuit. It may also be determined as to whether the sensed current level or sensed voltage level, as indicated by the sensing block 116, is different from the expected value or exceeds the expected value. In one embodiment, it may be determined (e.g., via a detection circuit) whether the sensed current level or sensed voltage level exceeds a predetermined threshold level. Alternatively, voltage or current ramp rates may be monitored to detect the switch condition without substantial fault occurrence.

만약 감지된 전류 레벨 또는 감지된 전압 레벨이 예상된 값과 상이하거나 또는 거리가 있을 때에, 스위치 조건은 블록(118)에 의해 나타난 바와 같이 생성될 수 있다. 전술된 바와 같이, "스위치 조건"이라는 용어는 MEMS 스위치의 현재 동작 상태의 변화를 트리거링하는 조건을 지칭한다. 이러한 실시예에서, 스위치 조 건은 폴트 신호에 응답하여 발생될 수 있으며 MEMS 스위치 개방의 시작을 촉진하도록 사용될 수 있다. 블록(114-118)은 스위치 조건의 대표적인 일례이다. 그러나 이해하는 바와 같이, 다른 스위치 조건 발생 방법 또한 본 발명의 측면에 따라 구상될 수 있다.The switch condition may be generated as indicated by block 118 if the sensed current level or sensed voltage level is different from or a distance from the expected value. As discussed above, the term "switch condition" refers to a condition that triggers a change in the current operating state of the MEMS switch. In this embodiment, the switch condition can be generated in response to a fault signal and can be used to facilitate the start of MEMS switch opening. Blocks 114-118 are representative examples of switch conditions. However, as will be appreciated, other switch condition generation methods may also be conceived in accordance with aspects of the present invention.

블록(120)에 나타난 바와 같이, 펄스 회로는 스위치 조건에 응답하여 펄스 회로 전류를 시작하도록 트리거링될 수 있다. 펄스 회로의 공명 동작에 의해, 펄스 회로 전류 레벨은 계속 증가할 수 있다. 적어도 부분적으로는 다이오드 브릿지(28)에 의해, 펄스 회로 전류의 순간 증폭이 로드 회로 전류의 순간 증폭보다 현저하게 크다면 MEMS 스위치의 콘택트 양단에서의 0에 근접한 전압 강하는 유지될 수 있다.As shown in block 120, the pulse circuit may be triggered to start the pulse circuit current in response to the switch condition. By the resonance operation of the pulse circuit, the pulse circuit current level can continuously increase. A voltage drop close to zero at both ends of the contact of the MEMS switch can be maintained, at least in part, by the diode bridge 28 if the instantaneous amplification of the pulse circuit current is significantly greater than the instantaneous amplification of the load circuit current.

또한, 블록(122)에 나타난 바와 같이, MEMS 스위치를 통한 로드 회로 전류는 MEMS 스위치로부터 펄스 회로로 전환될 수 있다. 전술된 바와 같이, 다이오드 브릿지는 MEMS 스위치를 통한 경로와는 상반되게 상대적으로 낮은 임피던스의 경로를 나타내며, 이때 MEMS 스위치의 콘택트가 분리되기 시작함에 따라 상대적으로 높은 임피던스가 증가한다. 그 다음 블록(124)에 도시된 바와 같이 MEMS 스위치는 아크가 없는 채로 개방될 수 있다.Also, as shown in block 122, the load circuit current through the MEMS switch can be switched from a MEMS switch to a pulse circuit. As described above, the diode bridge exhibits a relatively low impedance path, contrary to the path through the MEMS switch, where the relatively high impedance increases as the contacts of the MEMS switch begin to separate. The MEMS switch can then be opened without an arc, as shown in block 124.

전술된 바와 같이, MEMS 스위치의 콘택트 양단에서의 0에 근접한 전압 강하는 펄스 회로 전류의 순간 증폭이 로드 회로 전류의 순간 증폭보다 현저히 큰 동안은 유지될 수 있으며, 그에 따라 MEMS 스위치의 개방을 촉진하고 MEMS 스위치의 콘택트 양단의 아크의 형성을 억제한다. 따라서, 전술된 바와 같이, MEMS 스위치는 MEMS 스위치의 콘택트 양단의 0에 근접한 전압 조건에서 개방될 수 있고 이때 MEMS 스위치를 통과하는 크게 감소된 전류를 갖는다.As discussed above, a voltage drop close to zero at both ends of the contact of the MEMS switch can be maintained while the instantaneous amplification of the pulse circuit current is significantly greater than the instantaneous amplification of the load circuit current, thereby facilitating the opening of the MEMS switch Thereby suppressing the formation of an arc at both ends of the contact of the MEMS switch. Thus, as described above, a MEMS switch can be opened at a voltage condition close to zero across the contacts of the MEMS switch, with a greatly reduced current passing through the MEMS switch at this time.

도 9는 본 발명의 측면에 따른, MEMS 기반의 스위칭 시스템의 MEMS 스위치의 현재 동작 상태 스위칭을 나타내는 실험적인 결과의 그래프(130)이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 증폭의 변화(132)가 시간의 변화(134)에 대해 도시되었다. 또한, 참조 번호(136, 138, 140)는 그래프(130)의 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 3 섹션을 나타낸다.9 is a graph 130 of experimental results showing the current operating state switching of a MEMS switch of a MEMS based switching system, in accordance with an aspect of the present invention. As shown in FIG. 9, a change 132 of the amplification is shown for a change in time 134. Reference numerals 136, 138, and 140 also denote first, second, and third sections of graph 130.

응답 곡선(142)은 시간의 함수로서 로드 회로 전류의 증폭의 변화를 나타낸다. 시간의 함수로서의 펄스 회로 전류의 증폭의 변화는 응답 곡선(144)으로 도시되었다. 유사한 방법으로, 시간의 함수로서 게이트 전압의 증폭의 변화가 응답 곡선(146)으로 구현되었다. 응답 곡선(148)은 0 게이트 전압 기준을 나타내며, 응답 곡선(150)은 턴-오프 이전의 로드 전류에 대한 기준 레벨을 나타낸다. The response curve 142 represents the change in amplification of the load circuit current as a function of time. The change in amplification of the pulse circuit current as a function of time is illustrated by the response curve 144. In a similar manner, a change in the amplification of the gate voltage as a function of time was implemented in the response curve 146. The response curve 148 represents the zero gate voltage reference and the response curve 150 represents the reference level for the load current prior to turn-off.

또한, 참조 번호(152)는 스위칭 개방 프로세스가 발생하는 응답 곡선(142) 상의 영역을 나타낸다. 유사하게, 참조 번호(154)는 MEMS 스위치의 콘택트가 분리되고 스위치가 개방 상태에 있는 응답 곡선(142) 상의 영역을 나타낸다. 또한, 그래프(130)의 제 2 섹션(138)으로부터 알 수 있듯이, 게이트 전압은 MEMS 스위치의 개방 시작을 촉진하도록 낮은 값을 갖는다. 또한, 그래프(130)의 제 3 섹션(140)으로부터 알 수 있듯이, 밸런싱된 다이오드 브릿지의 전도성인 1/2 구간 내의 로드 회로 전류(142) 및 펄스 회로 전류(144)는 감소한다.Reference numeral 152 also indicates an area on the response curve 142 where the switching-over process occurs. Similarly, reference numeral 154 represents the area on the response curve 142 where the contacts of the MEMS switch are disconnected and the switch is in an open state. Also, as can be seen from the second section 138 of the graph 130, the gate voltage has a low value to facilitate the opening start of the MEMS switch. In addition, as can be seen from the third section 140 of the graph 130, the load circuit current 142 and the pulse circuit current 144 in the 1/2 conductive section of the balanced diode bridge decrease.

본 발명의 추가적인 측면은 도 10에 도시된, 추가의 에너지-흡수 회로(200)를 포함하며, 이것은 폴트 상태에 응답하여 발생할 수 있는 것과 같은 보호된 로드 회로의 스위칭된 로드 전류 중단 중에 전기 에너지를 흡수한다(예를 들어, 트랩 또는 테이크-업(take up)). 이러한 회로는 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)를 갖는 병렬 회로에 접속된다. 이러한 추가는 로드 회로 내에서 발생할 수 있는 폴트 상태에 의한 로드 전류 중단을 최적화할 수 있고 본 발명의 측면을 사용하는 스위칭 회로 내의 렛-스루 전류(let-through current)의 감소된 양에 대해 전도성일 것이다. 또한, 본 발명의 측면은 회로 설계 프로세스를 단순화해야 하고, 주어진 애플리케이션에 대해서 적절한 회로 선택을 가능케 하고, 무게와 스위칭 시스템의 비용을 감소시키는 것과 같은, MEMS 기반의 스위칭 시스템 내의 회로 소자의 최적화를 추가로 가능케 해야 한다.A further aspect of the present invention includes an additional energy-absorbing circuit 200, shown in FIG. 10, which provides electrical energy during a switched load current interruption of a protected load circuit, such as may occur in response to a fault condition (E. G., Trapped or < / RTI > taken up). This circuit is connected to a parallel circuit with a balanced diode bridge 28. This addition can optimize the load current interruption due to a fault condition that can occur in the load circuit and is advantageous over the reduced amount of let-through current in the switching circuitry employing aspects of the present invention. will be. In addition, aspects of the present invention further provide for the optimization of circuit elements in a MEMS-based switching system, such as simplifying the circuit design process, enabling appropriate circuit selection for a given application, and reducing the cost of the weight and switching system .

일 실시예에서, 에너지-흡수 회로(200)는 도 10에 도시된 바와 같이 펄스 회로(52)와 병렬 연결된 밸런싱된 다이오드 브릿지(28)의 DC 측면 양단에 접속된다. 회로(200)는 저항 Rt, 다이오드 Dt 및 캐패시터 Ct와 같은 에너지 흡수 소자를 포함할 수 있다. 회로(200)에 의해 나타나는 동작 간섭을 설명하기 위해, 비-전도 상태로의 MEMS 스위치(20)의 개방과, 폴트 전류를 제한하는 프로세스 동안 전류를 쉐딩(shedding) 할 수 있는 서로 비스듬한 두 개의 브릿지 다이오드(예를 들어, 다이오드(32, 34))의 턴-오프에서 시작하자. 다이오드 브릿지 전압은 캐패시터 Ct 상에 저장된 초기 전압 값(VtIni) 위로 빠르게 상승하고 다이오드 Dt가 턴온된다. 폴트가 발생함에 따라 캐패시터 Ct에 저장되는 전기 에너지는, (도 10에는 도시되지 않은) 적절한 방전 저항에 의해 빠르게 방전될 수 있다.In one embodiment, the energy-absorbing circuit 200 is connected across the DC side of the balanced diode bridge 28 connected in parallel with the pulse circuit 52, as shown in FIG. The circuit 200 may comprise an energy-absorbing element such as a resistor Rt, a diode Dt and a capacitor Ct. In order to account for the operating interference exhibited by the circuit 200, the opening of the MEMS switch 20 into the non-conducting state and the opening of the two diagonal bridges, which can shedding current during the process of limiting the fault current, Let's start with the turn-off of the diodes (e.g., diodes 32 and 34). The diode bridge voltage quickly rises above the initial voltage value VtIni stored on the capacitor Ct and the diode Dt is turned on. As the fault occurs, the electrical energy stored in the capacitor Ct can be quickly discharged by a suitable discharge resistance (not shown in FIG. 10).

본 발명의 발명자는 주어진 회로 차단 애플리케이션에 대해 펄스 회로(52) 및 에너지-흡수 회로(200)의 독립적인 최적화를 허용하는 혁신적으로 구현된 구조적인 및/또는 동작적인 관계를 발견했다. 이러한 최적화는 주어진 애플리케이션에 대해 적절한 구성 요소의 선택 및/또는 실질적인 비용의 감소를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 펄스 캐패시터 Cp의 값 및 초기 전압(VpIni)은 바람직하게 선택되어(예를 들어, 캐패시터 Cp에 대해 충분히 작은 캐패시터 값을 선택) 에너지 흡수 캐패시터 Ct와는 독립적인 최적의 피크 펄스 전류 및/또는 펄스 폭을 획득한다. 즉, 에너지 트래핑 요건의 독립성이 펄스-형성 요건에 추가하여 펄스 캐패시터 CPULSE에 의해 실행된다. 유사하게, 에너지-흡수 캐패시터 Ct의 값 및 그것의 초기 전압(VtIni)은 폴트 간격 동안 폴트 에너지의 빠른 흡수를 위해 독립적으로 선택될 수 있다(예를 들어, 에너지-흡수 캐패시터 Ct에 대해 충분히 큰 캐패시턴스를 선택). 즉, 펄스-형성 요건의 독립성이 캐패시터 Cp에 의해 실행된다.The inventors of the present invention have discovered innovative and structured and / or operational relationships that allow independent optimization of the pulse circuit 52 and the energy-absorbing circuit 200 for a given circuit breaker application. Such optimization may indicate a selection of suitable components and / or a reduction in substantial cost for a given application. For example, the value of the pulse capacitor Cp and the initial voltage VpIni are preferably selected (e.g., by selecting a capacitor value that is small enough for the capacitor Cp) to provide an optimal peak pulse current and / Or the pulse width. That is, the independence of the energy trapping requirement is implemented by the pulse capacitor C PULSE in addition to the pulse-forming requirement. Similarly, the value of the energy-absorbing capacitor Ct and its initial voltage (VtIni) can be independently selected for fast absorption of the fault energy during the fault interval (e.g., a capacitance large enough for the energy-absorbing capacitor Ct ). That is, the independence of the pulse-forming requirement is implemented by the capacitor Cp.

본 발명의 측면을 사용하는 회로 배열은 감소된 양의 폴트 렛-스루 전류 및 보다 낮은 차단 에너지 소산을 나타내야 한다. 전술된 와 같이, 다이오드 브릿지(28) 및 MEMS 스위치(20)는 다이오드 브릿지 내의 기생 인덕턴스 및 MEMS 스위치로의 각 상호접속을 감소시키도록 서로 근접하게 집적되도록 패키징될 수 있다(예를 들어, 합성 패키징). 이것은 이러한 상호접속부 내에 저장될 수 있는 전기 에너지의 양을 증가적으로 감소시킨다. 그렇지 않으면, MEMS 스위치의 개방 동안, 콘택트의 연결이 해제될 때 MEMS 스위치(20) 양단에 접속된 보호 회로(예를 들어, 스누버(33))에 의해 스누버(33)로의 추가적인 상호접속의 인덕턴스가 효과적인 보호 작용을 감소시키기 때문에, 전기 에너지의 상응하는 증분의 양은 MEMS 스위치의 개방 콘택트에 의해 소산된다. 스누버(33)의 하나의 중요한 기능은 초과적인 전압 기울기 형성에 의한 아크를 방지하도록 완전한 분리 및 전압 홀드-오프(hold-off) 능력이 획득될 때까지 콘택트의 개방 동작 동안 MEMS 스위치 양단 전압의 상승을 지체시키는 것이다(예를 들어 속도를 줄이는 것).Circuit arrays using aspects of the present invention should exhibit a reduced amount of pole-thru current and lower blocking energy dissipation. As discussed above, the diode bridge 28 and MEMS switch 20 can be packaged to be closely integrated with one another to reduce parasitic inductance in the diode bridge and each interconnect to the MEMS switch (e.g., ). This increases the amount of electrical energy that can be stored in such an interconnect. Otherwise, during the opening of the MEMS switch, the additional interconnection to the snubbers 33 by a protection circuit (e.g., snubber 33) connected across the MEMS switch 20 when the contacts are disconnected. Because the inductance reduces the effective protection action, the corresponding incremental amount of electrical energy is dissipated by the open contact of the MEMS switch. One important function of the snubber 33 is to maintain the voltage across the MEMS switch during the open operation of the contact until a complete isolation and voltage hold-off capability is obtained to prevent arcing by excess voltage ramp formation. It is retarding the rise (for example, reducing the speed).

동작 시에, (로드 회로 내에서 발생할 수 있는 폴트에 응답하여) 신뢰할 수 있고 실질적으로 빠른 로드 전류의 턴-오프가, 본 발명의 측면들을 사용하는 MEMS 기반의 스위칭 시스템에서 수행될 수 있는 바와 같이, 하기의 경우의 예시적인 시퀀스를 통해 달성된다: 캐패시터 CPULSE 및 Ct가 도 10에 도시된 각각의 예시적인 전압 극성으로, 초기 전압 VPInit 및 VtInit로 각각 처음 충전될 수 있다. MEMS 스위치(20)는 처음에 콘택트 게이트(26)를 통해 인가된 게이팅 신호에 응답하여 ON(예를 들어, 전도성) 상태에 있을 것이다. 폴트의 발생에 따라, 로드 전류는 상대적으로 빠른 속도로 상승할 것이다(예를 들어, di/dt의 높은 값). 예를 들어, 로드 전류의 크기가 사전 결정된 문턱값을 초과할 때 및/또는 로드 전류의 변화 속도(di/dt)가 사전 결정된 값을 초과할 때, 펄스 스위치(54)는 온-상태로 트리거링된다. IPULSE 전류의 값은 폴트 전류 값을 초과하는 사전 설정된 적당한 (설계) 값으로 증가할 것이다. 전술된 바와 같이, 펄스된 다이오드 브릿지(28)는 MEMS 스위치(20) 양단에 0에 근접한 전압 강하를 발생시키도록 구성된다. IPULSE 전류의 피크 값에 도달하기 직전에, MEMS 스위치(20)는 오프-상태(비전도 상태)로 게이트될 것이다.In operation, a reliable and substantially quick turn-off of the load current (in response to a fault that may occur in the load circuit) can be performed in a MEMS-based switching system using aspects of the present invention , Is achieved through an exemplary sequence in the following case: the capacitors C PULSE and Ct can be initially charged with the initial voltages VPInit and VtInit, respectively, with the respective exemplary voltage polarities shown in Fig. The MEMS switch 20 will initially be in the ON (e.g., conductive) state in response to the gating signal applied through the contact gate 26. With the occurrence of a fault, the load current will rise at a relatively fast rate (e.g., a high value of di / dt). For example, when the magnitude of the load current exceeds a predetermined threshold and / or when the rate of change of the load current (di / dt) exceeds a predetermined value, the pulse switch 54 is triggered do. The value of the I PULSE current will increase to a predetermined reasonable (design) value that exceeds the fault current value. As discussed above, the pulsed diode bridge 28 is configured to generate a voltage drop close to zero across the MEMS switch 20. Immediately before reaching the peak value of the I PULSE current, the MEMS switch 20 will be gated to the off-state (non-conducting state).

MEMS 스위치 콘택트 압력이 감소하는 게이팅 신호에 응답하여 감소함에 따라, 증가하는 콘택트 저항은 전류를 로드 회로로부터 다이오드 브릿지(28)로 전달하도록 한다. 스위치 콘택트(22, 24)를 통한 전류 흐름은 이러한 콘택트들이 분리되기에 앞서 본질적으로 0까지 감소한다. 콘택트(22, 24)는 0에 근접한 전압 조건 하에서 개방될 것이다. 폴트 전류는 다이오드 브릿지(28)에 의해 전달될 것이다. IPULSE 전류의 값은 그것이 피크 값에 도달한 후 (예를 들어, 사인 곡선으로) 감소할 것이다. IPULSE 전류의 값이 증가하는 폴트 전류의 순간 값에 대응하는 값으로 감소했을 때, 다이오드(D2, D3)는 전도를 중지할 것이다. 이때, 다이오드(D1, D4)는 로드 회로로부터 폴트 전류를 전도시킬 것이다. 또한 펄스 캐패시터 CPULSE는 자신의 전압 극성이 역전될 때까지 전압이 감소한다. 폴트 전류에 의해 캐패시터 CPULSE 상에 저장된 역전압의 크기 증가는 버스 소스 전압(44)과 상반되고 폴트 전류의 상승 속도 di/dt를 감소시킨다.As the MEMS switch contact pressure decreases in response to the decreasing gating signal, the increasing contact resistance causes current to flow from the load circuit to the diode bridge 28. [ The current flow through the switch contacts 22, 24 is essentially reduced to zero before such contacts are disconnected. The contacts 22 and 24 will open under voltage conditions close to zero. The fault current will be delivered by the diode bridge 28. The value of the I PULSE current will decrease after it reaches the peak value (for example, with a sinusoid). When the value of the I PULSE current decreases to a value corresponding to the instantaneous value of the increasing fault current, the diodes D2 and D3 will stop conducting. At this time, the diodes D1 and D4 will conduct the fault current from the load circuit. The pulse capacitor C PULSE also decreases in voltage until its voltage polarity reverses. The increase in the magnitude of the reverse voltage stored on the capacitor C PULSE by the fault current is in opposition to the bus source voltage 44 and reduces the rising speed di / dt of the fault current.

다이오드 브릿지(28)로의 DC 입력 양단의 전압은 빠르게 증가할 것이며 자신의 값이 캐패시터 Ct 상에 저장된 초기 전압(CtInit)에 도달했을 때, 다이오드 Dt는 전도를 시작하고 회로(200)는 폴트 전류에 다다를 것이다. 캐패시터 Ct가 충전됨에 따라, 폴트 전류의 상승 속도를 역전시키는(예를 들어, 음의 di/dt) 역 기전력을 생성한다. 예를 들어, 캐패시터 Ct 상의 전압이 버스 소스 전압에 도달할 때, 폴트 전류는 0으로 감소한다. 전술된 설명에서, 에너지-흡수 캐패시터 Ct가 펄스 회로와는 무관하게 폴트를 나타내는 전기 에너지를 흡수하고, 로드 및 펄스 인덕턴스를 갖는 자신의 공명 작용을 통해 로드 전류를 0까지 매우 빠르게 감소시킨다는 점을 이해할 것이다.The voltage across the DC input to the diode bridge 28 will increase rapidly and when its value reaches the initial voltage CtInit stored on the capacitor Ct the diode Dt begins to conduct and the circuit 200 starts I will come. As the capacitor Ct is charged, it produces a counter-electromotive force that reverses the rate of rise of the fault current (e. G., Negative di / dt). For example, when the voltage on capacitor Ct reaches the bus source voltage, the fault current decreases to zero. In the above description, it is understood that the energy-absorbing capacitor Ct absorbs electrical energy representing a fault regardless of the pulse circuit, and reduces its load current very rapidly to zero through its resonance action with load and pulse inductance will be.

본 발명의 측면을 사용하는 회로 배열은 바람직하게 캐패시터 Ct 및 CPULSE에 의해 제공된 기능을 분리한다. 또한, 에너지-흡수 캐패시터 Ct를 갖는 회로 브랜치는 로드/소스 시스템 에너지의 흡수뿐 아니라 다이오드 브릿지 양단 전압의 변화 속도(예를 들어, 상승 속도)의 제어(예를 들어, 억제)의 측면에서 "스누버(snubber)"로서의 역할을 하도록 개념화될 수 있다. 이것은 캐패시터 Ct 상에 조정가능한 사전-충전을 갖는 예시적인 일 실시예에서 획득될 수 있다.The circuit arrangement using aspects of the present invention preferably isolates the functions provided by the capacitors Ct and C PULSE . Further, the circuit branch with the energy-absorbing capacitor Ct is not limited to absorbing the energy of the load / source system as well as the "gain " of the diode bridge in terms of control (e.g., suppression) Quot; snubber ". This can be achieved in an exemplary embodiment with adjustable pre-charge on the capacitor Ct.

도 11은 도 10에 도시된 MEMS 기반의 스위칭 시스템에 대한 시간의 함수로서 도시된, 예상되는 회로 신호를 통해 전술된 동작의 개념을 그래프의 형태로 종합한다. 이러한 신호는 폴트 상태에 응답하는 로드 전류의 스위칭된 턴-오프 동안 (스위칭 시스템의 예시적인 초기 과도 응답에 관한 동작상의 세부사항을 이해하는 데에 유용할 수 있기 때문에) 10㎲의 예시적인 시간 간격에서 도시되었으며, 도 12는 이러한 예상되는 회로 신호를 (보다 긴 시간 간격에서의 동작상의 세부사항 및 로드 전류의 턴-오프에 연속하는 스위칭 시스템의 예시적인 응답에 관한 동작상의 세부사항을 이해하는 데에 유용할 수 있기 때문에) 120㎲와 같은, 보다 긴 시간 간격 위에 도시하였다.Figure 11 summarizes the concept of operation described above in the form of a graph through the expected circuit signal, shown as a function of time for the MEMS based switching system shown in Figure 10. This signal may be used during an exemplary time interval of 10 [micro] s (since it may be useful to understand the operational details regarding the exemplary initial transient response of the switching system) during the switched turn-off of the load current in response to the fault condition , And Figure 12 shows these expected circuit signals (operating details in a longer time interval and operational details regarding the exemplary response of the switching system in series with the turn-off of the load current) Lt; RTI ID = 0.0 > 120 < / RTI >

도 11 및 도 12의 신호 플롯은 도 10에 도시된 시스템을 참조로 하기와 같이 구분된다: Id1 및 Id2는 각각 브릿지 다이오드 D1 및 D2에 의해 전도되는 전류를 나타낸다. IPULSE는 펄스 전류를 나타낸다. Isw_in는 MEMS 스위치(20)의 콘택트(22, 24)를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. Itrap은 에너지-흡수 회로(200)를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. 로드 전류는 폴트 상태에 응답하는 로드 전류를 나타내며, 이러한 전류는 도 10에 도시된 시스템에 의해 효과적으로 제한된다. V_CPULSE는 펄스 캐패시터(56) 양단의 전압을 나타낸다. Vbridge는 다이오드 브릿지(28) 양단의 전압을 나타낸다. Vd2는 다이오드 D2 양단의 전압을 나타낸다. Vsw는 MEMS 스위치(20)의 콘택트(22, 24) 양단의 전압을 나타낸다. Vtrap은 에너지-흡수 캐패시터 Ct 양단의 전압을 나타낸다.The signal plots of FIGS. 11 and 12 are distinguished with reference to the system shown in FIG. 10 as follows: I d1 and I d2 represent currents conducted by bridge diodes D1 and D2, respectively. I PULSE represents the pulse current. And Isw_in represents the current flowing through the contacts 22 and 24 of the MEMS switch 20. Itrap represents the current flowing through the energy-absorbing circuit 200. The load current represents the load current in response to the fault condition, and this current is effectively limited by the system shown in FIG. V_C PULSE represents the voltage across the pulse capacitor 56. Vbridge represents the voltage across the diode bridge 28. And Vd2 represents the voltage across the diode D2. Vsw represents the voltage across the contacts 22, 24 of the MEMS switch 20. Vtrap represents the voltage across the energy-absorbing capacitor Ct.

본 발명의 이러한 특성들이 본 명세서에 도시되고 기술되었지만, 다양한 변경 및 변화가 가능함을 당업자는 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상에 포함되는 이러한 모든 변경 및 변화를 수용함을 이해해야 한다.While such features of the invention are shown and described herein, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes are possible. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the true spirit of the invention.

본 발명에 따르면 마이크로-전자기계적 시스템 스위치 및 이것의 콘택트들 사이의 아크 형성을 억제하도록 구성된 밸런싱된 다이오드 브릿지를 포함하는 시스템이 제공된다.SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, a system is provided that includes a balanced-diode bridge configured to suppress arc formation between a micro-electromechanical system switch and its contacts.

Claims (11)

마이크로-전자기계적 시스템 스위치(20)와,A micro-electromechanical system switch 20, 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치의 콘택트들 사이의 아크(arc) 형성을 억제하도록 구성된 밸런싱된 다이오드 브릿지(a balanced diode bridge)(28)와,A balanced diode bridge (28) configured to inhibit arc formation between the contacts of the micro-electromechanical system switch, 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지에 연결되고, 펄스 캐패시터를 포함하는 펄스 회로(52)―상기 펄스 캐패시터는 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지를 통과하는 펄스 전류의 흐름을 야기하는 펄스 신호를 형성하도록 구성되고, 상기 펄스 신호는 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치에 연결된 로드 회로(load circuit) 내의 폴트 상태(fault condition)에 응답하여 발생됨―와,A pulse circuit (52) coupled to the balanced diode bridge, the pulse circuit comprising a pulse capacitor, the pulse capacitor configured to form a pulse signal causing a flow of a pulse current through the balanced diode bridge, Is generated in response to a fault condition in a load circuit connected to the micro-electromechanical system switch, 상기 펄스 회로와 병렬 회로로 연결된 에너지-흡수 회로(200)를 포함하되, And an energy-absorbing circuit (200) connected in parallel with the pulse circuit, 상기 에너지-흡수 회로(200)는 상기 펄스 회로에 의한 펄스 신호의 형성에 영향을 미치지 않은 채 상기 폴트 상태로부터 야기한 전기 에너지를 흡수하는 에너지-흡수 캐패시터(Ct)를 포함하고,The energy-absorbing circuit (200) comprises an energy-absorbing capacitor (Ct) that absorbs electrical energy resulting from the fault condition without affecting the formation of a pulse signal by the pulse circuit, 상기 에너지-흡수 캐패시터는 상기 폴트 상태가 발생함에 따라 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지 양단에서 발생하는 전압의 속도 변화를 억제하는The energy-absorbing capacitor is configured to limit the rate of change of the voltage across the balanced bridge bridge as the fault condition occurs 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 펄스 캐패시터의 캐패시턴스 값은 상기 에너지-흡수 캐패시터의 캐패시 턴스 값과는 무관하게 상기 펄스 신호의 하나 이상의 펄스 신호 특성을 제어하도록 선택되는 The capacitance value of the pulse capacitor is selected to control one or more pulse signal characteristics of the pulse signal irrespective of the capacitance value of the energy-absorbing capacitor 시스템.system. 제 2 항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 펄스 신호의 상기 하나 이상의 펄스 신호 특성은, 상기 펄스 신호의 폭, 상기 펄스 신호의 피크(peak) 및 이들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는Wherein the one or more pulse signal characteristics of the pulse signal are selected from the group consisting of a width of the pulse signal, a peak of the pulse signal, and combinations thereof 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 에너지-흡수 캐패시터의 캐패시턴스 값은 상기 펄스 캐패시터의 캐패시턴스 값과는 무관하게 상기 에너지-흡수 캐패시터에 의해 흡수된 전기 에너지의 양을 제어하도록 선택되는The capacitance value of the energy-absorbing capacitor is selected to control the amount of electrical energy absorbed by the energy-absorbing capacitor irrespective of the capacitance value of the pulse capacitor 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 에너지-흡수 회로는 상기 에너지-흡수 캐패시터와 직렬 회로로 접속된 다이오드(Dt)를 더 포함하되,The energy-absorbing circuit further comprises a diode (Dt) connected in series with the energy-absorbing capacitor, 상기 다이오드는 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지 양단에서 발생하는 전압이 상기 에너지-흡수 캐패시터 내에 저장된 초기 전압 값과 일치할 때 전도 상태(conductive state)에 있도록 접속되고, The diode being connected to be in a conductive state when a voltage across the balanced bridge bridge is equal to an initial voltage value stored in the energy-absorbing capacitor, 상기 다이오드의 상기 전도 상태는 상기 에너지-흡수 회로가 폴트 전류(fault current)를 수신하도록 하는The conduction state of the diode causes the energy-absorbing circuit to receive a fault current 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지는 제 1 브랜치(branch) 및 제 2 브랜치를 포함하고,Wherein the balanced diode bridge comprises a first branch and a second branch, 상기 제 1 브랜치는 제 1 직렬 회로로 연결된 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드를 포함하며,The first branch comprising a first diode and a second diode connected to a first series circuit, 상기 제 2 브랜치는 제 2 직렬 회로로 연결된 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드를 포함하는Wherein the second branch includes a third diode and a fourth diode connected to a second series circuit 시스템.system. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치는 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지의 중간점(midpoints) 양단에 병렬 연결되고, The micro-electromechanical system switch is connected in parallel across the midpoints of the balanced diode bridge, 상기 제 1 다이오드와 상기 제 2 다이오드의 사이에 제 1 중간점이 위치하며 상기 제 3 다이오드와 상기 제 4 다이오드의 사이에 제 2 중간점이 위치하는Wherein a first midpoint is located between the first diode and the second diode and a second midpoint is located between the third diode and the fourth diode 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치는 단일 패키지 내에 상기 밸런싱된 다이오드 브릿지와 함께 집적되는The micro-electromechanical system switch is integrated with the balanced diode bridge in a single package 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 펄스 회로는 폴트 상태를 검출하고 상기 폴트 상태에 응답하여 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치의 개방을 시작하도록 구성되는The pulse circuit is configured to detect a fault condition and to initiate opening of the micro-electromechanical system switch in response to the fault condition 시스템.system. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 마이크로-전자기계적 시스템 스위치(20)는 서로 직렬로 전기적으로 연결된 복수의 제 1 마이크로-전자기계적 스위치를 포함하는The micro-electromechanical system switch 20 includes a plurality of first micro-electromechanical switches electrically coupled in series with each other 시스템.system. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 복수의 제 1 마이크로-전자기계적 스위치 중 적어도 하나는 복수의 제 2 마이크로-전자기계적 스위치를 포함하는 병렬 회로에 더 연결되는At least one of the plurality of first micro-electromechanical switches is further connected to a parallel circuit comprising a plurality of second micro-electromechanical switches 시스템.system.
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