随着电动汽车充电器、太阳能电池板电子产品和工业自动化等快速增长的市场的电气化，旧的配电方式并没有切断它。为了满足这一需求，Menlo Micro今天发布了其声称的业界首个MEMS（微机电系统）电源开关，能够在小型5毫米x 5毫米表面安装封装中处理10安培。

该公司声称MM9200具有10 mΩ的极低接触电阻，是世界上损耗最低、功率最高的MEMS开关。

 

Getting a sneak preview of the MM9200 MEMS switch, All About Circuits’ Editor-in-Chief Jeff Child talking to Chris Giovanniello at Menlo Micro’s booth at Electronica last month.

上个月，All About Circuits的主编Jeff Child在Electronica Menlo Micro的展位上与Chris Giovanniello交谈，预览了MM9200 MEMS开关。

 

在这篇文章中，我们概述了MM9200 MEMS开关为工程师解决的问题，研究了该设备的细节，并分享了我们采访Menlo Micro联合创始人兼营销高级副总裁Chris Giovanniello时的观点。

 

更换配电中的机械继电器

Giovanniello指出，即使在当今先进电子技术的世界里，今天至少80%的配电仍然是用老式的机械继电器完成的——这项技术在100多年来没有太大变化。

Giovanniello说：“从电气的角度来看，这些都很好，因为你有金属对金属的接触，但机械继电器的形状因素很大，它们的寿命是个问题，因为它们只能运行数千次，然后才会磨损，必须更换。”。“对于当今世界未来电气化的趋势来说，这种情况是不可接受的，因为你希望不断地管理电力负荷。

 

“你希望能够打开和关闭设备。你希望能够监控它们的运行情况，并对负载进行控制。而19世纪90年代发明的机械继电器技术无法做到这一切。”

 

MM9200提供了一种MEMS解决方案，该解决方案通过首先不产生机械继电器那么多的热量来适应热管理。图片由Menlo Micro提供

 

与此同时，有人推动用基于半导体的固态继电器取代这些机械继电器，但这些继电器有其自身的局限性。Giovanniello说，半导体的问题在于，从定义上来说，它们是“导体”当你在这些应用中使用它们时，你会消散很多热量。”

考虑到这一切，Giovanniello表示，凭借MM9200，Menlo Micro正试图解决将先进功能、小型化和可靠性相结合用于配电和控制的挑战，但这样做不会带来效率损失。机械继电器必须使用庞大的热管理方法，如散热器。相比之下，Menlo Micro的方法是一开始就不产生热量。

 

基于Menlo Micro的“理想开关”技术

MM9200基于Menlo Micro的理想交换机技术。今年早些时候，该公司推出了MM5140，这是一款使用理想开关技术的设备，旨在实现射频开关。据该公司介绍，理想开关的可扩展设计和工艺技术提供了极端的机械耐久性，通常在数十亿次的开关循环中。该公司表示，这比传统的机电继电器的寿命高出一千倍。

Giovanniello说，这种可靠性，再加上其无电弧能力，有助于减少计划外的维护和更换成本。该设备的驱动速度为10µs，比其机电替代品快1000多倍。该公司网站上的一幅动画展示了“电力理想开关”技术的工作原理。

 

The MM9200 integrates over 400 individual switches to support kilowatts of power in a tiny QFN or WL-CSP package.

MM9200集成了400多个单独的开关，在一个小型QFN或WL-CSP封装中支持千瓦的功率。图片由Menlo Micro提供

 

Giovanniello表示，MM9200开创了新局面，因为它集成了400多个单独的开关，在一个小型表面安装封装中支持千瓦的功率。与该公司的其他理想开关产品类似，MM9200使用金属对金属触点。Giovanniello说，与固态器件相比，这些器件的损耗和功耗降低了90%以上。MM9200数据表中提供了更多信息。

MM9200的主要功能包括：

  • 导通电阻：10 mΩ
  • 连续载流（交流或直流）：±10 A
  • 电压间隔（交流或直流）：±300 V
  • 切换时间：打开10μs，关闭10μs
  • 机械耐久性：10亿次开关操作
  • 封装选项：QFN和薄型5 mm×5 mm WL-CSP

MM9200也是MOSFET开关的替代品。与MOSFET相比，MM9200支持触点之间的双向电流，就像机电继电器一样。该公司表示，内部双栅极通过公共的“GATE”引脚控制，需要相对于“MIDPOINT”引脚的栅极偏置电压才能打开开关。工程师可以使用多个串联的MM9200设备来增加电压，或者并联来增加额定电流。

 

适用于当今快速增长的电力应用的解决方案

像MM9200这样的产品至关重要的应用恰好发生在一些最热门的新兴增长市场。电动汽车充电站、智能电网系统、太阳能逆变器等系统都需要高电流、高电压的配电。也许MM9200可以以可靠、长寿命的形式为此类系统设计提供解决方案。

 

Menlo Micro的首席技术官Chris Keimel是今年早些时候我们Moore‘s Lobby播客的嘉宾。