基於限流裝置的可復位mems微開關陣列的製作方法

2023-04-27 10:48:01 2

專利名稱：基於限流裝置的可復位mems微開關陣列的製作方法
技術領域：
—般來說，本發明的實施例涉及用於切斷電流通路中的電流的切換裝置，更具體
地說，涉及基於微機電系統的切換裝置。
背景技術：
為了防止發生火災和設備損壞，必須對電氣設備和線路進行保護以免發生導致電流電平高於它們的額定值的情形。過電流情形根據損壞發生前所需的時間進行分類，並且可分成兩種類別定時過電流和瞬間過電流。 定時過電流故障屬於嚴重性較小的類型，並且需要保護設備在給定時間段之後關閉電路，時間段取決於故障的程度。定時過電流故障通常是剛好高於額定值、至多為額定值的8-10倍的電流電平。系統布線和設備可在一段時間內處理這些故障，但如果電流電平不減弱，則保護設備應當關閉電路。通常，定時故障是由機械過載設備或極性相反的線路(即，線路_線路、線路_接地、或線路_零線)之間的高阻抗通路引起的。
瞬間過電流又稱為短路故障，屬於嚴重故障，它們涉及為額定電流的8-10倍及更高倍數的電流電平。這些故障是由極性相反的線路(線路-線路、線路-接地、或線路-零線)之間的低阻抗通路引起的，並且需要從系統立即排除。短路故障涉及極端電流，並且對設備極具危害性且對人存在危險性。這些故障在系統上存留的時間越長，就會釋放越多的能量，並且會引起越大的損壞。將短路故障期間的響應時間以及因此的準許通過的能量減至最少至關重要。 斷路器是設計用於保護電氣設備免於因電路中的故障而造成損壞的電氣裝置。傳統上，大多數常規斷路器包括龐大的機電開關。不幸的是，這些常規斷路器尺寸較大，從而迫使需要使用較大的力才能激活切換機構。另外，這些斷路器的開關一般以相對慢的速度操作。再者，這些斷路器不利的是構建起來複雜，並且因此製造費用昂貴。此外，當常規斷路器內的切換機構的觸點在物理上分離時，通常會在觸點之間形成電弧，電弧在電路中電流終止之前會持續承載電流。而且，與電弧相關聯的能量一般對於設備和人員來說都是不想要的。 接觸器是設計用於按命令接通和切斷電氣負載的電氣裝置。傳統上，在控制齒輪中採用機電接觸器，其中機電接觸器能夠處理高達它們的斷路容量的切換電流。機電接觸器還可應用於電力系統以切換電流。但是，電力系統中的故障電流通常大於機電接觸器的斷路容量。因此，為了在電力系統應用中採用機電接觸器，需要通過用串聯裝置來支持接觸器而保護接觸器免於損壞，其中在接觸器因所有電流值高於接觸器的斷路容量而斷開之前，串聯裝置足夠快速地起作用以中斷故障電流。 目前，電氣系統利用保險絲或斷路器來執行過電流保護。保險絲依靠發熱效應(即，12t)起作用。它們被設計成電路中的弱點，並且每個連續保險絲離負載越近，其額定電流就必須越來越小。在短路情形中，所有上遊保險絲經歷相同的熱能，並且根據設計最靠近故障的那個最弱保險絲將首先起作用。但是，保險絲是一次性裝置，它們必須在故障發生
3之後進行更換。 之前構思的利於在電力系統中使用接觸器的解決方案包括真空接觸器、真空斷流 器和空氣斷開接觸器。不幸的是，諸如真空接觸器的接觸器不能使它們本身容易地進行肉 眼檢查，因為接觸器尖端封裝在密封的抽空殼體中。此外，儘管真空接觸器非常適合處理大 型電機、變壓器和電容器的切換，但是已知尤其在切斷負載時它們會造成破壞性的瞬態過 電壓。 此外，機電接觸器一般利用機械開關。但是，由於這些機械開關往往以相對較慢的
速度切換，所以需要預測技術來估計零交叉的發生，零交叉通常在切換事件將要發生之前
的數十毫秒時間內發生。這樣的零交叉預測易於出錯，因為此時會出現許多瞬態。 作為慢速機械和機電開關的備選方案，已經在高速切換應用中採用快速固態開
關。將明白，這些固態開關通過可控地施加電壓或偏壓而在導電狀態和不導電狀態之間切
換。例如，通過對固態開關加反向偏壓，可使開關轉變為不導電狀態。但是，由於當固態開
關切換到不導電狀態時它們不會在觸點之間形成物理間隙，所以它們會遭受漏電流。此外，
由於存在內電阻，所以當固態開關在導電狀態操作時，它們會遭受電壓降。電壓降和漏電流
都會在正常操作環境下導致生成過熱，這對開關性能和人身安全都是有害的。此外，至少部
分地由於與固態開關相關聯的固有漏電流，所以它們不可能用在斷路器應用中。

發明內容
本發明的示範性實施例包括一種過電流保護方法。該方法包括監測流過多個微 機電切換系統裝置的負載電流的負載電流值；確定所監測的負載電流值是否相對於預定負 載電流值發生了變化；以及如果所監測的負載電流值相對於預定負載電流值發生了變化， 則生成故障信號。該方法還包括響應故障信號，將負載電流從所述多個微機電切換系統 裝置轉移開；以及確定負載電流值的變化是由於真實的故障跳閘還是由於虛假的幹擾跳閘 (false nuisance trip)弓l起的。 本發明的另一示範性實施例包括一種用於配電系統的過電流保護裝置。該裝置包 括用戶接口 ，其中該用戶接口配置成接收輸入控制命令，該用戶接口還包括與斷開開關通 信的端子接線盒、與用戶接口通信的邏輯電路以及與邏輯電路通信的功率級電路。該裝置 還包括與邏輯電路和功率分級電路通信的MEMS保護電路以及與MEMS保護電路通信的切換 電路，其中切換電路包括多個微機電系統切換裝置。


當參照附圖閱讀以下詳細描述時，將能更好地理解本發明的這些及其它特徵、方 面和優點，附圖中，類似的字符表示類似的部件，其中 圖1是根據本發明一個實施例的示範性的基於MEMS的切換系統的框圖。
圖2是示出圖1中所描繪的示範性的基於MEMS的切換系統的示意圖。
圖3是根據本發明一個實施例作為圖1中所描繪的系統的備選方案的示範性的基 於MEMS的切換系統的框圖。 圖4是示出圖3中所描繪的示範性的基於MEMS的切換系統的示意圖。 圖5是根據本發明一個實施例的示範性的基於MEMS的過電流保護組件的框圖。
圖6是詳述根據本發明一個實施例利用MEMS啟用的過電流保護組件的方法的流 程圖。
具體實施例方式
在以下詳細描述中，闡述了眾多具體細節，以便全面理解本發明的各種實施例。但 是，本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節也可實現本發明的實施例，本發明不限於所 描繪的實施例，並且本發明可在各種備選實施例中實現。在其它情況下，沒有詳細描述熟知 的方法、過程和組件。 此外，可將各種操作作為採用有助於理解本發明的實施例的方式執行的多個離散 步驟來加以描述。但是，不應將描述的順序理解為是暗示這些操作需要按照介紹它們的順 序執行或者它們甚至與順序有關。此外，重複使用短語"在一個實施例中"不一定是指同一 個實施例，但也可指同一個實施例。最後，除非另外指出，否則希望本申請中所用的"包括"、 "包含"、"具有"等術語同義。圖1示出根據本發明的方面的示範性的基於MEMS的無弧切換 系統10的框圖。目前，MEMS—般是指可例如集成眾多功能各異的元件的微米級結構。這 些元件包括但不限於通過微製作技術在共同襯底上製作的機械元件、機電元件、傳感器、致 動器和電子元器件。但是，預期，目前在MEMS裝置中可用的許多技術和結構將在短短幾年 內可供基於納米技術的裝置(即，尺寸小於100納米的結構)使用。因此，即使本文獻中描 述的示範實施例可指基於MEMS的切換裝置，但是應認為，本發明的發明方面應當廣義地理 解，而不應限於微米尺寸裝置。 如圖1所示，圖中將基於MEMS的無弧切換系統10示為包括基於MEMS的切換電路 12和消弧電路14，其中消弧電路14(或稱為混合無弧限制技術(HALT))在操作上耦合到基 於MEMS的切換電路12。在本發明的示範性實施例中，基於MEMS的切換電路12整個地與消 弧電路14一起集成在單個封裝16中。在另一示範性實施例中，基於MEMS的切換電路12 中只有特定部分或組件與消弧電路14集成在一起。 在如下文參照圖2更詳細地描述的目前構思的配置中，基於MEMS的切換電路12 可包括一個或多個MEMS開關。另外，消弧電路14可包括平衡二極體電橋和脈衝電路。此 外，消弧電路14可配置成利於抑制這一個或多個MEMS開關的觸點之間的電弧形成。注意， 消弧電路14可配置成利於抑制響應交流電流(AC)或直流電流(DC)的電弧形成。
現在轉到圖2，根據一個實施例示出圖1中所描繪的示範性的基於MEMS的無弧切 換系統的示意圖18。如參照圖1所述，基於MEMS的切換電路12可包括一個或多個MEMS開 關。在所示示範性實施例中，圖中將第一MEMS開關20描繪為具有第一觸點22、第二觸點24 和第三觸點26。在一個實施例中，第一觸點22可配置為漏極，第二觸點24可配置為源極， 而第三觸點26可配置為柵極。此外，如圖2所示，電壓緩衝電路33可與MEMS開關20並聯 耦合，並配置成在快速觸點分離期間限制電壓過衝，這將在下文更詳細地說明。在其它實施 例中，緩衝電路33可包括與緩衝電阻器(見圖4，附圖標記78)串聯耦合的緩衝電容器(見 圖4中的76)。緩衝電容器可利於改善在MEMS開關20斷開序列期間的瞬間電壓共享。另 外，緩衝電阻器可抑制在MEMS開關20的閉合操作期間由緩衝電容器生成的任何電流脈衝。 在其它實施例中，電壓緩衝電路33可包括金屬氧化物變阻器(MOV)(未示出)。
根據本技術的其它方面，負載電路40可與第一 MEMS開關20串聯耦合。負載電路
540可包括電壓源VBUS44。另外，負載電路40還可包括負載電感46L^，其中負載電感LMAD46 表示由負載電路40觀察到的組合的負載電感和總線電感。負載電路40還可包括表示由負 載電路40觀察到的組合負載電阻的負載電阻R^ 48。附圖標記50表示流過負載電路40 和第一 MEMS開關20的負載電路電流L。仙。 如參照圖1所述，消弧電路14可包括平衡二極體電橋。在所示實施例中，圖中將平 衡二極體電橋28描繪為具有第一分支29和第二分支31。本文所用的術語"平衡二極體電 橋"用於表示採用使得第一和第二分支29、31兩端的電壓降基本相等的方式配置的二極體 電橋。平衡二極體電橋28的第一分支29可包括耦合在一起以形成第一串聯電路的第一二 極管D1 30和第二二極體D2 32。採用類似的方式，平衡二極體電橋28的第二分支31可包 括在操作上耦合在一起以形成第二串聯電路的第三二極體D3 34和第四二極體D4 36。
在示範性實施例中，第一MEMS開關20可並聯耦合在平衡二極體電橋28的中點之 間。平衡二極體電橋的中點可包括位於第一和第二二極體30、32之間的第一中點以及位於 第三和第四二極體34、36之間的第二中點。此外，第一 MEMS開關20和平衡二極體電橋28 可緊緊地封裝在一起以利於將由平衡二極體電橋28、具體來說是由到MEMS開關20的連接 造成的寄生電感減至最小。必須注意，根據本技術的示範性方面，第一MEMS開關20和平衡 二極體電橋28相對於彼此定位，使得在MEMS開關20斷開期間，第一 MEMS開關20和平衡 二極體電橋28之間的固有電感產生比在承載至二極體電橋28的負載電流傳輸時在MEMS 開關20的漏極22和源極24之間的電壓的百分之幾小的di/dt電壓，這將在下文更詳細地 描述。在其它實施例中，第一 MEMS開關20可與平衡二極體電橋28 —起集成在單個封裝38 中，或者可選地位於相同管芯內，以便將互連MEMS開關20和二極體電橋28的電感減至最 小。 另外，消弧電路14可包括在操作上與平衡二極體電橋28相關聯地耦合的脈衝電 路52。脈衝電路52可配置成檢測開關狀況並響應開關狀況而啟動MEMS開關20的斷開。 本文所用的術語"開關狀況"是指觸發改變MEMS開關20的目前工作狀態的狀況。例如，開 關狀況可導致使MEMS開關20的第一閉合狀態變為第二斷開狀態或使MEMS開關20的第一 斷開狀態變為第二閉合狀態。開關狀況可響應多種動作而發生，這些動作包括但不限於電 路故障或接通/切斷請求。 脈衝電路52可包括脈衝開關54和串聯耦合到脈衝開關54的脈衝電容器CmsE 56。此外，脈衝電路還可包括與脈衝開關54串聯耦合的脈衝電感Lpu^ 58和第一二極體Dp 60。脈衝電感LpuLSE 58、二極體Dp 60、脈衝開關54和脈衝電容器CpuLSE 56可串聯耦合以形 成脈衝電路52的第一分支，其中第一分支的組件可配置成利於脈衝電流整形和定時。並 且，附圖標記62表示可流過脈衝電路52的脈衝電路電流ImsE。 根據本發明的方面，MEMS開關20可從第一閉合狀態快速(例如，大約皮秒或納 秒)切換到第二斷開狀態，同時即使在近零電壓也承載電流。這可通過負載電路40和脈衝 電路52 (包括並聯耦合在MEMS開關20的觸點之間的平衡二極體電橋28)的組合操作來實 現。 現在參照圖3，其示出根據本發明的方面的示範性軟切換系統11的框圖。如圖3 所示，軟切換系統11包括在操作上耦合在一起的切換電路12、檢測電路70和控制電路72。 檢測電路70可耦合到切換電路12，並配置成檢測負載電路中的交流源電壓(下文稱為"源電壓")或負載電路中的交流電流(下文稱為"負載電路電流")的零交叉的發生。控制電 路72可耦合到切換電路12和檢測電路70，並且可配置成利於響應檢測到的交流源電壓或 交流負載電路電流的零交叉而對切換電路12中的一個或多個開關進行無弧切換。在一個 實施例中，控制電路72可配置成利於對包括切換電路12的至少一部分的一個或多個MEMS 開關進行無弧切換。 根據本發明的一個方面，軟切換系統11可配置成執行軟切換或波形點 (PoW-point-oniave)切換，由此每次當切換電路12兩端的電壓為零或非常接近於零時閉 合切換電路12中的一個或多個MEMS開關，並且每次當流過切換電路12的電流為零或接近 於零時斷開切換電路12中的一個或多個MEMS開關。通過每次當切換電路12兩端的電壓 為零或非常接近於零時閉合這些開關，可通過使這一個或多個MEMS開關閉合時在它們的 觸點之間的電場保持為低來避免預擊穿電弧形成(pre-strike arcing);即使多個開關不 同時全都閉合。類似地，通過每次當流過切換電路12的電流為零或接近於零時斷開這些開 關，可將軟切換系統11設計成使得切換電路12中最後一個斷開的開關中的電流落在開關 的設計能力內。如上所述，控制電路72可配置成使切換電路12的這一個或多個MEMS開關 的斷開和閉合與交流源電壓或交流負載電路電流的零交叉的發生同步。
轉到圖4，示出圖3中的軟切換系統11的一個實施例的示意圖19。根據所示實施 例，示意圖19包括切換電路12、檢測電路70和控制電路72的一個實例。
儘管出於描述的目的，圖4隻示出切換電路12中的單個MEMS開關20，但取決於例 如軟切換系統11的電流和電壓處理要求，切換電路12可包括多個MEMS開關。在一個示範 性實施例中，切換電路12可包括包含多個MEMS開關的開關模塊，這些MEMS開關按照並聯 配置耦合在一起以在這些MEMS開關中劃分電流。在另一示範性實施例中，切換電路12可 包括按照串聯配置耦合以在MEMS開關中劃分電壓的MEMS開關陣列。在又一示範性實施例 中，切換電路12可包括按照串聯配置耦合在一起以同時在MEMS開關模塊中劃分電壓並在 每個模塊的MEMS開關中劃分電流的MEMS開關模塊陣列。此外，切換電路12的這一個或多 個MEMS開關可集成到單個封裝74中。 示範性MEMS開關20可包括三個觸點。在示範性實施例中，第一觸點可配置成漏 極22，第二觸點可配置成源極24，而第三觸點可配置成柵極26。在一個實施例中，控制電路 72可耦合到柵極觸點26以利於切換MEMS開關20的電流狀態。而且，在另外的示範性實施 例中，阻尼電路(緩衝電路)33可與MEMS開關20並聯耦合以使MEMS開關20兩端的電壓 延遲出現。如圖所示，阻尼電路33可包括與緩衝電阻器78串聯耦合的緩衝電容器76。
圖4中還示出，MEMS開關20可與負載電路40串聯耦合。在目前構思的配置中，負 載電路40可包括電壓源V,, 44，並且可具有代表性的負載電感L^ 46和負載電阻R^ 48。在一個實施例中，電壓源VS。UKCE 44(又稱為AC電壓源)可配置成生成交流源電壓和交 流負載電流IL。AD 50。 如前所述，檢測電路70可配置成檢測負載電路40中的交流源電壓或交流負載電 流IWAD 50的零交叉的出現。交流源電壓可經由電壓感測電路80感測，而交流負載電流IMAD 50可經由電流感測電路82感測。交流源電壓和交流負載電流可例如連續或在離散時段感 源電壓的零交叉可通過例如利用諸如所示的零電壓比較器84的比較器來檢測。可採用通過電壓感測電路80感測的電壓和零電壓基準86作為零電壓比較器84的輸入。 接著，可生成表示負載電路40的源電壓的零交叉的輸出信號88。類似地，負載電流I皿。50 的零交叉也可通過利用諸如所示的零電流比較器92的比較器來檢測。可採用通過電流感 測電路82感測的電流和零電流基準90作為零電流比較器92的輸入。接著，可生成表示負 載電流IMAD 50的零交叉的輸出信號94。 接著，控制電路72可利用輸出信號88和94來確定何時改變(例如，斷開或閉合) MEMS開關20 (或MEMS開關陣列)的當前工作狀態。更具體地說，控制電路72可配置成利 於響應檢測到的交流負載電流50的零交叉而以無弧方式斷開MEMS開關20以便中斷 或斷開負載電路40。另外，控制電路72可配置成利於響應檢測到的交流源電壓的零交叉而 以無弧方式閉合MEMS開關20以便連通負載電路40。 控制電路72可至少部分地基於啟用信號96的狀態確定是否要將MEMS開關20的 目前工作狀態切換到第二工作狀態。啟用信號96可作為例如接觸器應用中的斷電命令的 結果而生成。此外，啟用信號96與輸出信號88和94可用作如圖所示的雙D型觸發器98 的輸入信號。這些信號可用於在使啟用信號96有效(例如，觸發了上升沿)之後在第一源 電壓零時閉合MEMS開關20，並在使啟用信號96無效(例如，觸發了下降沿)之後在第一 負載電流零時斷開MEMS開關20。關於圖4中所示的示意圖19，每次啟用信號96有效(取 決於具體實現為高或低)並且輸出信號88或94指示感測到的電壓或電流零時，都可生成 觸發信號172。另外，觸發信號172可經由"或非"門100生成。接著，觸發信號102可通過 MEMS柵極驅動器104以生成柵極激活信號106，柵極激活信號106可用於對MEMS開關20 的柵極26 (或在MEMS陣列的情況下為多個柵極)施加控制電壓。 如前所述，為了實現特定應用的期望電流額定值，可取代單個MEMS開關而在操作 上並聯耦合多個MEMS開關(例如，以形成開關模塊)。這些MEMS開關的組合能力可設計成 足夠承載負載電路遭受的連續和瞬態過載電流電平。例如，對於具有6X瞬態過載的10安 培RMS電機接觸器，應當並聯耦合足夠多的開關以在10秒承載60安培RMS。在利用波形點 切換來在達到電流零的5微秒內切換MEMS開關的情況下，將在觸點斷開時有160毫安瞬間 電流流過。因此，對於該應用，每個MEMS開關都應能夠"暖切換"160毫安，並且這些MEMS 開關中應有足夠多的MEMS開關並聯設置以承載60安培。另一方面，單個MEMS開關應當能 夠中斷在切換時刻流過的電流量。 圖5示出可在本發明的示範性實施例內實現的基於MEMS的過電流保護裝置110 的框圖。裝置110在用戶接口 115處接收用戶控制輸入，用戶接口 115為用戶提供與裝置 110交互的控制和輸入接口。在用戶接口 115內，在端子接線盒(terminal block) 116處接 收三相線路功率輸入114，其中線路功率輸入114饋送至端子接線盒116，然後分別一直饋 送至功率電路135和開關模塊120。 可利用用戶輸入做出關於諸如是要斷開還是閉合在預定範圍內的裝置110輸入 跳閘電平的操作的判定。因此，用戶輸入可以是來自跳閘調節電位計的輸入、從人接口 (例 如，從按鈕接口)或控制設備路由給用戶接口 115的電信號的形式。用戶輸入也可是直接經 由端子接線盒116激活斷開開關117的輸入，其中斷開開關在結構上配置成提供對裝置110 的可鎖定隔離以便在下遊設備的維護和維修期間保護人員安全。用戶輸入用於控制MEMS 切換並提供關於跳閘時間曲線的用戶可調性。功率電路135執行為這些附加電路供電的基本功能，例如瞬態抑制、電壓縮放和隔離、以及EMI濾波。 過電流保護裝置110還包括邏輯電路125 ;其中邏輯電路125負責控制正常操作 以及識別故障狀況(例如，設置定時過電流的跳閘時間曲線(126)，允許可編程性或可調 性，控制指定邏輯的閉合/重新閉合(126、128)，等等...)。電流/電壓感測組件127提供 用於實現過電流保護操作所需的邏輯所需要的電壓和電流測量，並且為了保持責任，能量 轉移電路用於冷切換操作，其中除了二極體電橋134之外，還利用上述充電電路132和脈衝 電路133來實現這些操作。MEMS保護電路130在配置和操作上類似於如上所述的脈衝電路 52。 最後，實現切換電路120，其中切換電路包括包含MEMS裝置陣列的切換模塊122。 切換模塊122在配置和操作上類似於如上所述的MEMS開關20。在本發明的其它實施例中， 切換電路120還包括隔離接觸器123，其中隔離接觸器用於在過保護電流裝置110沒有激活 時或在過電流保護裝置110跳閘時將輸入線路114與輸出負載141隔離。
所配置的圖5中的過電流保護裝置110具有替代電力系統內的保險絲或斷路器的 能力。在一個示範性實施例中，邏輯電路125的一些或所有功能特性與斷路器通常採用的 電子跳閘單元的功能特性類似，包括響應來自電流和電壓傳感器的信號的處理電路、由時 間電流特性曲線提供的邏輯、以及可產生跳閘信號、電流計量信息和/或與外部設備的通 信的算法，從而使裝置110具備具有電子跳閘單元的斷路器的所有功能性。
在本發明的示範性實施例中，線路輸入114附連到端子接線盒116，而端子接線盒 116又為斷開開關饋電，斷開開關又通過隔離接觸器123為切換模塊120饋電，最終輸出到 負載輸出141。斷開開關117用於在裝置或任何下遊設備內需要維修的情況下進行維護斷 開。因此，MEMS開關啟用的過電流保護裝置110為線路功率提供主切換能力和故障中斷。
在本發明的其它示範性實施例中，邏輯電路125的功率從相間差 (phase-to-phase differential)提取，此後一直饋送至浪湧抑制組件136。主功率級組件 137按各種電壓分配功率以便對控制邏輯138、過電流保護裝置充電電路139和MEMS開關 柵極電壓140饋電。電流和電壓傳感器127對定時和瞬間過電流邏輯128饋電，而邏輯128 又控制MEMS開關柵極電壓140和MEMS保護電路130的觸發電路131。
圖6示出詳述利用過電流保護裝置110作為用於提供短路保護並消除幹擾跳閘問 題的方法的流程圖。在步驟605，過電流保護組件110的電流/電壓傳感器127連續監測系 統內的線路電流電平和線路電壓電平。在步驟610，做出關於電流/電壓的電平是否相對 於預定範圍發生變化的判定。如果電流/電壓電平相對於規定範圍沒有發生變化，則傳感 器127繼續它的監測操作。如果所監測的電流/電壓電平相對於預定範圍發生了變化，則 在瞬間過電流邏輯128處生成故障信號以指示檢測到確定的系統電流/電壓電平變化(步 驟615)。結合故障信號的生成，在步驟620，使故障計數器遞增以跟蹤源自系統內的故障的 發生。 在步驟625，將故障信號遞送給觸發電路131，其中觸發電路在MEMS保護電路130 處啟動過電流保護脈衝操作。脈衝操作包括激活脈衝電路133，此激活導致LC脈衝電路閉 合。 一旦LC脈衝電路133閉合，充電電路132便通過平衡二極體電橋134放電。通過二極 管電橋134的脈衝電流在切換模塊122的MEMS陣列開關上造成短路結果，並使負載電流繞 過MEMS陣列轉移到二極體電橋中(步驟630)(見圖2和圖5)。在保護性脈衝操作下，開關
9模塊122的MEMS開關可在零或接近於零電流的情況下斷開(步驟635)。
在步驟635斷開MEMS開關之後，在步驟640，檢索系統內累積的遞增故障計數信 息。在步驟645，做出關於所得跳閘動作是非幹擾跳閘還是由在電力線上檢測到的噪聲引 起的幹擾跳閘動作的結果的判定。如果故障計數小於一 (l)，則判定所得跳閘是幹擾跳閘 (步驟650)，然後組件將使MEMS開關閉合(或復位)並繼續它的電流/電壓監測操作。如 果故障計數大於一 (l)，則判定所得跳閘是非幹擾跳閘(步驟655)，然後在步驟660，組件將 令MEMS開關斷開並等待開關復位服務。 本發明提供與現有保險絲和斷路器裝置相比有所增強的保護，並且可完整地實現 以取代上述裝置。儘管本文只示出並描述了本發明的某些特徵，但本領域技術人員可聯想 到許多修改和改變。因此，應理解，希望隨附權利要求涵蓋所有這些落在本發明的真實精神 內的修改和改變。
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權利要求
一種過電流保護方法，所述方法包括監測流過多個微機電切換系統裝置的負載電流的負載電流值；確定所監測的負載電流值是否相對於預定負載電流值發生了變化；如果所監測的負載電流值相對於所述預定負載電流值發生了變化，則生成故障信號；響應所述故障信號，將負載電流從所述多個微機電切換系統裝置轉移開；以及確定所述負載電流值的變化是由於真實的故障跳閘還是由於虛假的幹擾跳閘引起的。
2. 如權利要求1所述的方法，其中如果確定所述負載電流值的變化是由於真實的故障跳閘引起的，則所述微機電切換裝置的開關將保持斷開。
3. 如權利要求2所述的方法，其中如果確定所述負載電流值的變化是由於虛假的幹擾跳閘引起的，則所述微機電切換裝置的開關將閉合。
4. 如權利要求3所述的方法，還包括監測負載電壓值。
5. 如權利要求4所述的方法，還包括確定所監測的負載電壓值是否相對於預定負載電壓值發生了變化。
6. 如權利要求5所述的方法，還包括如果所監測的負載電壓/電流值相對於所述預定負載電壓值發生了變化，則生成故障信號。
7. 如權利要求6所述的方法，還包括確定所述負載電壓/電流值的變化是由於真實的故障跳閘還是由於虛假的幹擾跳閘引起的。
全文摘要
本發明包括一種過電流保護方法。該方法包括監測流過多個微機電切換系統裝置的負載電流的負載電流值；確定所監測的負載電流值是否相對於預定負載電流值發生了變化；以及如果所監測的負載電流值相對於預定負載電流值發生了變化，則生成故障信號。該方法還包括響應故障信號，將負載電流從所述多個微機電切換系統裝置轉移開；以及確定負載電流值的變化是由於真實的故障跳閘還是由於虛假的幹擾跳閘引起的。
文檔編號H01H9/54GK101772814SQ200780100111
公開日2010年7月7日 申請日期2007年6月20日 優先權日2007年6月19日
發明者B·C·孔菲爾, C·S·皮岑, D·J·勒斯利, J·I·賴特, K·蘇布拉馬尼安, R·J·卡加諾, W·J·普雷默拉尼 申請人:通用電氣公司