CN102543385B - 接合线变压器 - Google Patents

接合线变压器 Download PDF

Info

Publication number
CN102543385B
CN102543385B CN201110433085.9A CN201110433085A CN102543385B CN 102543385 B CN102543385 B CN 102543385B CN 201110433085 A CN201110433085 A CN 201110433085A CN 102543385 B CN102543385 B CN 102543385B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
bond wire
line
closing line
secondary engagement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110433085.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102543385A (zh
Inventor
戴维·卡尔维洛·科尔特斯
利奥·C·N·第韦瑞德
马克·皮特·范德海登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samba Holdco Netherlands BV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN102543385A publication Critical patent/CN102543385A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102543385B publication Critical patent/CN102543385B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F19/00Fixed transformers or mutual inductances of the signal type
    • H01F19/04Transformers or mutual inductances suitable for handling frequencies considerably beyond the audio range
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0294Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using vector summing of two or more constant amplitude phase-modulated signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2176Class E amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires
    • H01F27/2828Construction of conductive connections, of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4905Shape
    • H01L2224/49051Connectors having different shapes
    • H01L2224/49052Different loop heights
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49175Parallel arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30107Inductance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3011Impedance
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/537A transformer being used as coupling element between two amplifying stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/541Transformer coupled at the output of an amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一种接合线变压器,包括并联耦合的多个初级接合线(1);并联耦合的多个次级接合线(4),每个次级接合线(4)与对应的初级接合线(1)隔开并相对于该对应的初级接合线(1)而定向,以在对应的初级接合线(1)与次级接合线(4)之间获得期望的互感,从而在该初级接合线(1)与次级接合线(4)之间提供电磁耦合。

Description

接合线变压器
技术领域
本发明涉及一种变压器,其中初级绕组和次级绕组由接合线(bondwire)形成。
背景技术
许多RF电路和***采用感性元件,例如电感器和变压器。这些电路的一些例子是:压控振荡器、低噪声放大器、匹配网络、功率组合器和功率放大器。
由于半导体工艺的限制,集成电感器和变压器已知具有较低的品质(由例如品质因数或Q,以及自谐振频率导致)。此外,在低功率应用中可以容忍集成无源元件的有限质量(limited quality)。在高功率应用中(例如基站),这种集成无源元件由于其低效率很少在高功率电路中使用。
设计电感器和变压器的其他方法是采用标准的接合线制造技术,即与制造互连和封装引线相同的技术。接合线电感器和变压器避免了标准集成平面工艺的许多工艺限制。例如,他们减小了电阻和基板损耗(从而增大了品质因数),减小了电容寄生现象(从而增大了自谐振频率),并且能实质上处理更高的电流。
由于与周围介质之间的磁交互和制造形状的变化,使用由接合线制成的感性元件的主要挑战和问题之一是其具体值的相对较低的可预测性。可以通过实验制造具有期望性能的接合线形状,并且可以容易的复制这种形状,通过使用具有环路控制能力的自动线接合机器可以控制制造产量和设计的接合线形状的公差。
接合线变压器当前技术现状的常见问题是为了制造初级绕组和次级绕组所需的许多串联连线的复杂性。这些串联连线需要达到期望的匝数比,接合线的每个环表示一匝。在空间方面对每个串联连线提供足够的接合焊盘是低效的,并且使得每个连线变得昂贵。此外,这种环路的串联连线会增大结构的电阻损耗,导致更低的功率效率。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种接合线变压器,包括:多个并联耦合的初级接合线;以及多个并联耦合的次级接合线,每个次级接合线与对应的初级接合线隔开并相对于该初级接合线而定向以在对应的初级接合线与次级接合线之间获得期望的互感,从而在该初级接合线与次级接合线之间提供磁耦合。
本发明揭示了这样的事实,耦合系数和变压器比在受到变压器绕组的匝数或“圈”的数量影响的同时,最终由总体的几何性质限定,例如由绕组之间的间隔和他们的横截面积限定。这意味着良好的变压器不必需要多圈绕组;实际上,单圈(或半圈)也可以提供良好的磁耦合。
优选地,初级接合线的数量与次级接合线的数量相同。可选地,初级接合线的数量与次级接合线的数量大致相同,例如少一点或多一点。
典型地,每个初级接合线连接在第一和第二公共接合焊盘之间。
可选地,所述初级接合线可以连接到电路节点,使得流经每个初级接合线的信号实质上相同。
因此,可以通过直接的物理连接或通过每个接合线中具有等效信号的“虚拟”连接使初级接合线并联电连接(也即,使相同的电流同时流经每个接合线)。
类似地,每个次级接合线可以连接在第一和第二公共接合焊盘之间,以形成所述次级接合线的第一部分。
所得到的接合线变压器可以进一步包括:第三公共接合焊盘(bondingpad),每个所述次级接合线从第二公共接合焊盘区延伸到第三公共接合焊盘区以形成次级接合线的第二部分,其中所述第一和第二部分中的每一个对在对应的初级接合线与次级接合线之间获得期望的互感作出贡献。
因此,即使每个初级接合线优选地只有单个线圈或匝,每个次级接合线也可以包括多个线圈或匝。由于能够增大变压器的匝数比,(通过并联接合线形成的)次级绕组处的多个线圈或匝可以增强变压器的性能,这对于阻抗变换器和其他相关应用来说在带宽方面是有利的。
所述次级接合线可以连接到电路节点,使得流经每个次级接合线的信号实质上相同。
根据本发明的第二方面,提供了一种异相(outphasing)放大器***,包括:第一和第二功率放大器、以及根据本发明第一方面的第一和第二接合线变压器,所述第一和第二接合线变压器分别连接到所述第一和第二功率放大器中对应的一个,以便所述第一和第二接合线变压器合并所述第一和第二功率放大器产生的功率。
在该异相放大器中,第一和第二接合线变压器的次级接合线可以通过迹线(trace)耦合在一起,该迹线适合于具有期望的对地电容以用作异相放大器***中的补偿元件(例如所谓的希莱克斯补偿,Chireixcompensation)。
在一个实施例中,第一接合线变压器具有磁化电感,所述磁化电感与直流馈送电感和补偿电感的并联组合相等,其中直流馈送电感把电源耦合到第一和/或第二功率放大器。由于接合线的磁化电感取决于并联接合线的数量及其具体形状,这会使得在第一和第二变压器中得到不同形状的接合线。
在另一实施例中,第一和第二接合线变压器相同,并且他们的初级接合线并联耦合,每个接合线变压器的初级接合线具有的磁化电感等于每个功率放大器所需的直流馈送电感的两倍,接合线变压器的次级接合线分别耦合到第一和第二功率放大器的其中之一,并且所述异相***还包括将电源耦合到第一功率放大器的补偿电感器,该补偿电感器具有的值与所述第一功率放大器所需的直流馈送电感和异相补偿电感的并联组合相等。
根据本发明的第三方面,提供了一种平衡-不平衡(balun)变压器,包括:根据本发明第一方面的接合线变压器,其中,所述初级接合线从正极端子延伸到公共的中心抽头端子以及从该中心抽头端子延伸到负极端子,以及次级接合线在公共第一和第二端子之间延伸。
根据本发明的第四方面,提供了一种功率组合(combiner)器,包括:根据本发明第一方面的第一和第二接合线变压器,其中所述第一变压器的每个初级接合线连接在第一和第二接合条之间;第二变压器的每个初级接合线连接在第三接合条和第二接合条之间;第一变压器的每个次级接合线连接在第四和第五接合条之间;以及第二变压器的每个次级接合线连接在第六接合条和第五接合条之间。
第一变压器(10a)和第二变压器(11a)的初级接合线和/或次级接合线可以连接到电路节点,以使得在初级接合线和/或次级接合线的每个接合线中流经的信号实质上相同。
根据本发明的第五方面,提供了一种功率放大器***,例如根据本发明第二方面的异相放大器***,所述功率放大器***包括:第一和第二变压器,布置为形成根据本发明第四方面的功率组合器。
因此,在根据本发明第二方面的异相放大器***中,第一和第二变压器可以布置为形成根据本发明第四方面的功率组合器。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的示例,其中:
图1示出了根据本发明的接合线变压器的一个可能实施例的透视图;
图2a、2b和2c示意性示出了根据本发明的接合线变压器(包括在图1中的)的可能实施方式的平面图和侧视图;
图3a和3b示出了根据本发明的接合线变压器的有效的等效电路;
图4示出了采用根据本发明的基于变压器的组合器的异相放大器***的一部分的电路图;
图5示出了如何将基于变压器的组合器与所谓的希莱克斯补偿元件(补偿电容器和补偿电感器)集成在一起;
图6示出了采用根据本发明的变压器的另一异相放大器***的一部分的电路图;
图7示出了利用根据本发明的变压器制造的平衡-不平衡变压器;和
图8示出了包括两个根据本发明的接合线变压器的功率组合器。
具体实施方式
图1示出了由接合线制成的变压器的透视图。第一组初级接合线1并联连接在金属接合条2和3之间。类似地,第二组次级接合线4并联连接在金属接合条5和6之间。初级接合线1和次级接合线4互相交叉(interdigitate),并横跨他们各自的接合条之间的间隙。因此,每对相邻的初级接合线和次级接合线基于他们之间的磁耦合而形成变压器。然而,由于接合线1和4是横跨接合条2、3、5和6并联电连接,组合来每对接合线的变压器效应。应该理解,使用金属接合条2、3、5和6形成初级接合线1和次级接合线4的并联连接仅仅是一种可选方法。也可以由其他可能的方法,例如但不限制于在晶体管和电容器管芯(die)上的接合焊盘、PCB金属迹线(trace)等等。
图2a示意性示出了图1的结构的平面图和侧视图。从第二个侧视图可以看到,不同于图1中的接合线1与接合线4互相交叉,初级接合线1横跨在次级接合线4上面。从第二侧视图可以看到,接合线1可以处于与接合线4相同的平面内,这会导致间距更小,从而增加磁耦合系数。
图2b示出了这种方案的一种变型,其中次级接合线由几个串联连接的部分构成。初级接合线1仍然在接合条2和3之间延伸。然而,次级接合线包括从接合条5延伸到接合条7a的第一部分4a;从接合条7a延伸到接合条7b的第二部分4b;以及从接合条7b延伸到接合条6的第三部分4c。从该侧视图可以看到,接合线1处于与接合线部4a相同的平面内,并且接合线部4b处于与接合线部4c相同的平面内。接合线部4a、4b和4c设计为使得次级接合线的横截面积最大,以增强磁通量并因而提供更好的磁耦合。
图2c示出了与图2b的变型类似的另一变型,其中并联的次级线圈由数个接合线部和在基板上串联连接的导电迹线组成。初级接合线1仍然在接合条2和3之间延伸。然而,次级接合线圈包括从接合条5延伸到导电迹线4b的一个边缘的第一接合线部4a;第二部分是在基板8顶部的导电迹线4b;以及第三部分是从导电迹线4b的另一边缘延伸到接合条6的接合线4c。从该侧视图可以看到,接合线1可以处于与接合线部4a相同的平面内。次级绕组部4a、4b和4c设计为使得次级线圈的横截面积最大,以增强磁通量并因而提供更好的磁耦合。并且,导电迹线4b可以如图2c所示全部隔开,或者在单个导电板内连接在一起。
在图1、2a、2b和2c中,初级接合线和次级接合线1和4(包括图2c的导电迹线4b)通过金属接合条2、3、5、6、7a和7b的直接连接电并联。上述内容显示在图3a中,同时还显示了所得到的变压器的等效模型,该模型的初级绕组具有电感Lp以及次级绕组具有电感Ls。通过耦合系数km表示绕组之间耦合。通过把多个接合线并联在一起,使得电流分布均匀,并且可以大量减少电阻损耗。总的耦合系数km被增大,并减小了每个绕组的电感Lp、Ls
在图3b中,与等效电路一起显示了将接合线1并联连接的第二种方式。在这种方式中,每个接合线的一端连接到接地端子(可以是交流地或直流地),另一端连接到相应晶体管。如果这些晶体管相同并且提供相同的信号,则该相同的信号会出现在接合线1中。这等效于对他们进行并联的物理连接。
并联接合线的数量是任意的,然而优选的数量接近于对给定应用来说合适结构的最大数量。例如,如果晶体管管芯连接到变压器端子的其中之一,则接合线对的最大数量由可用的晶体管管芯接合焊盘的数量(隔开与初级接合线1相同的间距)确定。如果使用类似传输线的金属结构,则该最大数量可以根据传输线的物理宽度确定。并联接合线的数量及其形状将确定变压器每个绕组的总自感,并且可以根据应用需要来设计这些值。
下面描述用于如何针对大晶体管管芯(在高RF功率晶体管中时)设置并联接合线变压器的示例。如果最小的接合线间距是150μm(取决于接合机器),则变压器每个绕组的最小间距是300μm。假定使用具有2.4mm漏极接合焊盘的晶体管管芯(连续或不连续),初级绕组包括最多2.4mm/300μm=8对并联接合线。次级绕组可具有接近8组并联接合线的数量(例如7或9),其中每对接合线在与初级接合线平面隔开150μm的平面内平行延伸。
上述接合线变压器可以实现高频、高质量和高功率的集总变压器。这些变压器的质量(例如,在2.14GHz处的品质因数超过100)远高于标准集成的平面变压器(在相同频率范围下典型地具有10-15量级的品质因数)或专用IPD变压器的质量(具有典型的25量级的品质因数)。此外,接合线变压器是与目前RF***的标准制造工艺兼容的低成本解决方案。
上述接合线变压器的一个特别有用的应用是异相放大器。异相放大器通过将由不同时变相位的信号驱动的两个功率放大器的输出相组合来产生调幅信号。相位调制使得两个功率放大器输出的瞬时矢量和跟随期望的输入信号幅度,从而允许放大幅度和相位信息。这种功率放大器的输出在幅度上相等(即恒定的包络),因而可以采用高效放大器。这消减了对支路放大器的线性度要求,使得放大器可以工作在高效率模式(例如,工作在非线性功率放大器类别,例如开关模式类别)。
异相放大器的一个关键改进是实现了可以通过各个放大器看到时变的负载,而不再是恒定的负载。每个等效的功率放大器负载是异相角的函数(是时变的输入信号的函数)。由于输出功率减少,这种功率放大器负载的时间依赖性可以减少“功率系数”(或者,等效地表示为“瞬时漏极/集电极效率”)。可以通过在每个功率放大器前旁路无功的集总(lumped)元件来电气表现这种效果:针对一个功率放大器的感性元件和针对另一个功率放大器的容性元件。通过在具有每个放大器支路的输出的旁路中设置相对的电纳,可以补偿这种不期望的效应。这些补偿电纳就是所谓的希莱克斯补偿元件。理想地,这种补偿可以有效保持每个支路PA的效率高达近似峰值功率以下10dB,这对于现代通信标准来说仍然相当理想。
异相放大器的多数现代实施方式采用了四分之一波长传输线来实现输出组合器。这限制了异相放大器的频率表现。通过采用上面提到的接合线变压器,可以克服高频、高功率和高效率变压器的缺陷。因此,可以利用这些变压器实施高功率宽带异相放大器。
这种异相放大器可以利用上述接合线变压器实施为如图4和5所示。图1所示类型的两个变压器10、11实现了输出组合器的磁芯。对变压器10、11的磁化电感进行初始设计,以例如实现功率放大器的直流馈送电感。因此,变压器10、11的两个初级绕组10a、11a提供了将电源电压VDD耦合到两个放大器M1、M2中的每一个的DC路径。功率放大器M1、M2是E类功率放大器。对于E类功率放大器来说,对功率放大器M1、M2使用有限的直流馈送电感(由初级绕组10a、11a提供)在输出功率、最大工作频率方面具有优势,并能得到比经典的RF扼流圈E类功率放大器结构更高的负载电阻。
在图4和图5的异相***中,上面提到的补偿元件可以放置在每个变压器10、11的初级侧或次级侧的任一侧。在图4中,可以看到容性补偿元件12放置在变压器11的次级侧,感性元件13放置在变压器10的初级侧。通过这样设置,可以通过实施基于接合线变压器的组合器来吸收补偿元件12和13。这显示在图5中。在该图中,变压器绕组10a、10b、11a和11b清楚地显示为平行接合线,如图1中所示。变压器10最终设计为具有等于直流馈送电感(LE)和补偿电感13(Lθ2)的并联组合的磁化电感。实际上,这种结构在变压器10的形状上相对于其他的变压器11表现出微小变化。可以通过连接变压器10和11的金属迹线14的对地寄生电容来实施容性补偿元件12。变压器10、11的寄生电感元件(即漏电感)和金属迹线14吸入到输出匹配网络中。
这里描述的异相***基于接合线变压器原理是功率可调的。由于在异相放大器中使用的高功率RF晶体管制造成折叠(folded)晶体管,晶体管(和接合焊盘)的数量可以随着晶体管的额定功率线性增加。接合线变压器的磁化电感随着并联接合线组数量(该数量与可用的接合焊盘成比例,因而与晶体管的额定功率成比例)的增加而减少。为了维持给定的E类操作,如果晶体管输出的寄生电容对于高功率***增加,则直流馈送电感必须成比例的减少。
图4和图5的异相***的主要优势是变压器10和11不需要单一的变压器比(即,不需要通过初级侧到次级侧的电感比补偿非单一的耦合系数)。磁耦合系数越高,组合器具有更宽带宽的性能。因此,通过(以任意手段)控制输出级的驱动信号的占空比,可以在多个频率(即,异相性能可以被优化为频带的函数)和特定的工作频率(即,基于可能的接合线变压器组合器的制造公差对性能进行精细调谐)下提高异相***的性能。
异相***的另一变型显示在图6中。通过并联的变压器20、21的磁化电感设置第一支路中的E类电感LE。可以通过由图4和图5所示变型中连接变压器20、21的迹线提供的电容设置第一支路的容性补偿元件22(Cθ)。第二支路中的E类直流馈送电感(LE)是附加的电感元件。第二支路的感性补偿元件23(Lθ)并联连接到提供单一效应电感的第二电感LE。输出包括合并变压器20、21的漏磁电感的多级LC匹配网络。附加的电感元件23也可以转移到输出侧。
上述异相***相对于目前技术水平中特别用于基站应用的异相***提供了增强的功率效率。此外,还克服了功率可量测性的问题,使得可以在减小的空间内实施超过100W的设计。由于在异相***的实施中使用集总变压器元件,使得也可以增加频率带宽,从而有利于多频带放大器。此外,在组合器中两个变压器的磁化电感使得可以对异相***的两个功率放大器更简单、更容易的实施E类调谐条件(tuning condition)。
上述接合线变压器在基板中使用了导电焊盘,这些导电焊盘构建在基板上以用于连接接合线。可以基于具体的应用以不同的方式来布置这些焊盘,并且在需要时采取措施使得绕组端子处在结构的任意侧。作为实施该结构的示例,图7示出了平衡-不平衡变压器/功率组合器,其可以用于宽带工作的微分驱动功率放大器。
在该实例中,初级接合线30a、30b分别连接在正极端子31a和中心抽头31c之间以及连接在负极端子31b和中心抽头之间31c。次级接合线32连接在端子33a和33b之间。
可以使用标准化接合线工艺、技术和设备来实施上述接合线变压器。这可以使得该接合线变压器成本低廉,并且与当前RF电路和***的制造技术兼容。仿真结果显示,这种变压器可以在可能电感值的宽范围内获得合理的良好磁耦合。此外,也可以获得在2.14GHz下超过100的品质因数。
在主要考虑功率传输的应用中,变压器效率可以定义为发送给负载的功率与输入功率的比值。对于无源结构,该值通常小于1,并且对于无损无源两端口结构理想地为1。已经发现,根据本发明的变压器可以获得大约0.97的值,这表示非常好的功率效率。
本发明可用于(可重构的)发射机的连通性和蜂窝应用,其中具有较高最大值与平均值比值(PAR)的调制标准需要功率放大器在较大的动态范围和频率范围上是有效的。这些发射机对处理宽带复包络信号的***有用,例如:多载波GSM/EDGE、WCDMA、HSxPA、WiMAX(OFDM)和3G-LTE(OFDM)。
图8显示了包括两个图1所示类型的两个接合线变压器的功率组合器(均示意性显示为透视图)。在该示例中,第一变压器10包括连接在第一接合焊盘40a和第二接合焊盘41之间的一组初级接合线10a。第二变压器11的初级接合线11a从第二接合焊盘41连接到第三接合焊盘40b。第一变压器10的次级接合线10b连接在第四接合焊盘42a和第五接合焊盘43之间,以及第二变压器11的次级接合线10b连接在第五接合焊盘43和第六接合焊盘42b之间。
如透视图所示,第二和第五接合条41、43由可以与接合线相连的金属迹线提供。这与图5所示的迹线14类似。迹线41、43可以设计为提供期望的对地电容,尽管这种设计不是必须的。
图8的功率组合器可以用于提供两个上述图4到图6描述的异相放大器***中所需要的变压器。还可以更一般地用作用于其他类型的功率放大器***(即,不必须是异相放大器)的功率组合器。
本领域的熟练技术人员可以理解,也可以基于上述附图、说明书和所附权利要求的研究对上述披露的实施例进行其他变型并有效的实施所要求保护的发明。在这些权利要求中,术语“包括/包含”不排除其他的元件或不知,并且不定冠词“一”或“一个”也不排除多个的情况。单个的处理器或其他单元可以实现所述权利要求中所引用的多个项目的功能。在彼此不同的从属权利要求中所记载的某些手段不代表这些手段的组合不能被使用以获益。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制其范围。

Claims (14)

1.一种接合线变压器,包括:并联耦合的多个初级接合线(1);以及并联耦合的多个次级接合线(4),每个次级接合线(4)与对应的初级接合线(1)隔开并相对于该对应的初级接合线(1)而定向,以在对应的初级接合线(1)与次级接合线(4)之间获得期望的互感,从而在所述初级接合线(1)与次级接合线(4)之间提供磁耦合;其中每个初级接合线(1)连接在第一公共接合焊盘(2)和第二公共接合焊盘(3)之间。
2.根据权利要求1所述的接合线变压器,其中初级接合线(1)的数量与次级接合线(4)的数量相同。
3.根据权利要求1或2所述的接合线变压器,其中所述初级接合线(1)连接到电路的节点,使得流经每个初级接合线的信号相同。
4.根据权利要求1或2所述的接合线变压器,其中每个次级接合线(4)连接在第一次级公共接合焊盘(5)和第二次级公共接合焊盘(6)之间,以形成所述次级接合线(4)的第一部分。
5.根据权利要求4所述的接合线变压器,还包括:第三公共接合焊盘(7a、7b),每个所述次级接合线(4)从第二次级公共接合焊盘(6)延伸到第三公共接合焊盘(7a、7b)以形成次级接合线(4)的第二部分,其中所述第一部分和第二部分中每一个对在对应的初级接合线(1)与次级接合线(4)之间获得期望的互感作出贡献。
6.根据权利要求1或2所述的接合线变压器,其中所述次级接合线(4)连接到电路的节点,使得流经每个次级接合线的信号实质上相同。
7.一种异相放大器***,包括:第一和第二功率放大器、以及第一接合线变压器(10)和第二接合线变压器(11),其中第一和第二接合线变压器是根据前述权利要求任一项所述的接合线变压器,所述第一接合线变压器(10)和第二接合线变压器(11)分别连接到所述第一和第二功率放大器中的对应一个,以便所述第一接合线变压器(10)和第二接合线变压器(11)合并所述第一和第二功率放大器产生的功率。
8.根据权利要求7所述的异相放大器***,其中第一(10)和第二接合线变压器(11)的次级接合线(4)通过迹线(14)耦合在一起,该迹线适合于具有期望的对地电容,以用作异相放大器***中的补偿元件。
9.在根据权利要求7或8所述的异相放大器***,其中第一接合线变压器(10)具有磁化电感,所述磁化电感与直流馈送电感和补偿电感的并联组合相等,其中所述直流馈送电感把电源耦合到第一和/或第二功率放大器。
10.根据权利要求7或8所述的异相放大器***,其中第一接合线变压器(10)和第二接合线变压器(11)相同并且第一接合线变压器(10)的初级接合线与第二接合线变压器(11)的初级接合线之间并联耦合,每个接合线变压器(10、11)的初级接合线(1)具有的磁化电感等于每个功率放大器所需的直流馈送电感的两倍,接合线变压器(10、11)的次级接合线(14)分别耦合到第一和第二功率放大器中的对应一个,以及所述异相***还包括补偿电感器(23),用于将电源耦合到第一功率放大器,该补偿电感器具有的值与所述第一功率放大器所需的直流馈送电感和异相补偿电感的并联组合相等。
11.一种平衡-不平衡变压器,包括根据权利要求1所述的接合线变压器,其中初级接合线(30a)从正极端子(31a)延伸到公共中心抽头端子(31c)并从该中心抽头端子(31c)延伸到负极端子(31b),以及次级接合线(32)在公共的第一端子(33a)和第二端子(33b)之间延伸。
12.一种包括第一和第二接合线变压器的功率组合器,其中第一和第二接合线变压器是根据权利要求1所述的接合线变压器,第一变压器的每个初级接合线(10a)连接在第一接合条(40a)和第二接合条(41)之间;第二变压器的每个初级接合线(11a)连接在第三接合条(40b)和第二接合条(41)之间;第一变压器的每个次级接合线(10b)连接在第四接合条(42a)和第五接合条(43)之间;以及第二变压器的每个次级接合线(11b)连接在第六接合条(42b)和第五接合条(43)之间。
13.根据权利要求12所述的功率组合器,其中第一变压器(10a)和第二变压器(11a)的初级接合线和/或次级接合线连接到电路节点,使得在初级接合线和/或次级接合线的每个接合线中流经的信号实质上相同。
14.一种功率放大器***,所述功率放大器***为根据权利要求7所述的异相放大器***,包括:第一和第二变压器,布置为形成根据权利要求12或13所述的功率组合器。
CN201110433085.9A 2010-12-03 2011-12-05 接合线变压器 Expired - Fee Related CN102543385B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10193629.2 2010-12-03
EP10193629 2010-12-03
EP10194851.1 2010-12-14
EP10194851.1A EP2461335B1 (en) 2010-12-03 2010-12-14 Bond wire transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102543385A CN102543385A (zh) 2012-07-04
CN102543385B true CN102543385B (zh) 2015-04-08

Family

ID=44992434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110433085.9A Expired - Fee Related CN102543385B (zh) 2010-12-03 2011-12-05 接合线变压器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9048020B2 (zh)
EP (1) EP2461335B1 (zh)
CN (1) CN102543385B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9911838B2 (en) 2012-10-26 2018-03-06 Ixys Corporation IGBT die structure with auxiliary P well terminal
US8686513B1 (en) * 2012-10-26 2014-04-01 Ixys Corporation IGBT assembly having circuitry for injecting/extracting current into/from an auxiliary P well
US8976561B2 (en) 2012-11-14 2015-03-10 Power Integrations, Inc. Switch mode power converters using magnetically coupled galvanically isolated lead frame communication
US8818296B2 (en) 2012-11-14 2014-08-26 Power Integrations, Inc. Noise cancellation for a magnetically coupled communication link utilizing a lead frame
US9035435B2 (en) 2012-11-14 2015-05-19 Power Integrations, Inc. Magnetically coupled galvanically isolated communication using lead frame
EP2736166A1 (en) * 2012-11-22 2014-05-28 Nxp B.V. Power combiner
US9660606B2 (en) * 2013-04-29 2017-05-23 Skyworks Solutions, Inc. Autotransformer-based impedance matching circuits and methods for radio-frequency applications
EP2838195B1 (en) 2013-08-14 2018-10-03 Ampleon Netherlands B.V. Combiner circuit for a class-e outphasing power amplifier
US9337183B2 (en) * 2013-11-01 2016-05-10 Infineon Technologies Ag Transformer input matched transistor
EP2991085B1 (en) 2014-08-28 2020-08-26 Ampleon Netherlands B.V. Transformer
US9589916B2 (en) * 2015-02-10 2017-03-07 Infineon Technologies Ag Inductively coupled transformer with tunable impedance match network
US9628032B1 (en) * 2015-12-11 2017-04-18 Infineon Technologies Ag RF device package with integrated hybrid coupler
TWI690043B (zh) 2016-02-17 2020-04-01 瑞昱半導體股份有限公司 積體電路裝置
US11127689B2 (en) 2018-06-01 2021-09-21 Qorvo Us, Inc. Segmented shielding using wirebonds
US11219144B2 (en) 2018-06-28 2022-01-04 Qorvo Us, Inc. Electromagnetic shields for sub-modules
US11114363B2 (en) 2018-12-20 2021-09-07 Qorvo Us, Inc. Electronic package arrangements and related methods
US11515282B2 (en) 2019-05-21 2022-11-29 Qorvo Us, Inc. Electromagnetic shields with bonding wires for sub-modules
CN115188559B (zh) * 2022-09-08 2022-12-09 东南大学 一种基于折纸结构的mems电感
CN116779574B (zh) * 2023-08-08 2024-04-19 深圳市锐骏半导体股份有限公司 集成采样电阻的半导体装置及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1202296A1 (en) * 2000-10-27 2002-05-02 Xerox Corporation Out-of-plane microcoil using bonding wires and method for making
US7714649B1 (en) * 2008-06-02 2010-05-11 Rockwell Collins, Inc. High-efficiency linear amplifier using non linear circuits

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4686492A (en) * 1985-03-04 1987-08-11 Tektronix, Inc. Impedance match connection using multiple layers of bond wires
US6586309B1 (en) * 2000-04-24 2003-07-01 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. High performance RF inductors and transformers using bonding technique
US6836183B2 (en) * 2002-10-16 2004-12-28 Icefyre Semiconductor Corporation Chireix architecture using low impedance amplifiers
US7002249B2 (en) * 2002-11-12 2006-02-21 Primarion, Inc. Microelectronic component with reduced parasitic inductance and method of fabricating
US6998952B2 (en) * 2003-12-05 2006-02-14 Freescale Semiconductor, Inc. Inductive device including bond wires
US7250684B2 (en) * 2004-06-30 2007-07-31 Intel Corporation Circular wire-bond pad, package made therewith, and method of assembling same
US7091791B1 (en) 2004-07-23 2006-08-15 Atheros Communications, Inc. Transformer implementation using bonding wires
US7453142B2 (en) * 2005-12-05 2008-11-18 Texas Instruments Incorporated System and method for implementing transformer on package substrate
WO2008123082A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Nec Corporation インダクタ、配線基板、および半導体装置
US8269555B2 (en) 2008-05-05 2012-09-18 Nxp B.V. Efficient linear LINC power amplifier
US8174322B2 (en) 2010-05-04 2012-05-08 Nxp B.V. Power control of reconfigurable outphasing chireix amplifiers and methods
US8203386B2 (en) 2010-05-04 2012-06-19 Nxp B.V. Reconfigurable outphasing Chireix amplifiers and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1202296A1 (en) * 2000-10-27 2002-05-02 Xerox Corporation Out-of-plane microcoil using bonding wires and method for making
US7714649B1 (en) * 2008-06-02 2010-05-11 Rockwell Collins, Inc. High-efficiency linear amplifier using non linear circuits

Also Published As

Publication number Publication date
US20120139640A1 (en) 2012-06-07
US9048020B2 (en) 2015-06-02
EP2461335A1 (en) 2012-06-06
CN102543385A (zh) 2012-07-04
EP2461335B1 (en) 2015-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102543385B (zh) 接合线变压器
CN102480272B (zh) 射频放大器
TWI462473B (zh) 可變種類特性放大器
CN101488729B (zh) 功率放大器***的多个段的初级和多匝的次级变压器
JP4933598B2 (ja) 分布型環状電力増幅器の構造
US7535133B2 (en) Methods and apparatus for resistance compression networks
CN103023448A (zh) 具有补偿性谐振器匹配拓扑的rf器件
CN101785177A (zh) 集成多赫尔蒂放大器
US8314658B2 (en) Power amplifier
CN106656069A (zh) 一种应用于gsm射频功率放大器的多频输出匹配网络
US9979356B2 (en) Magnetically coupled load modulation
CN104378074A (zh) 用于e类异相功率放大器的组合电路
Thian et al. Analysis and Design of Class-E $ _ {3} $ F and Transmission-Line Class-E $ _ {3} $ F $ _ {2} $ Power Amplifiers
Wei et al. Investigation of wideband load transformation networks for class-E switching-mode power amplifiers
TWI404085B (zh) 變壓器及其結構與功率放大裝置
Lee et al. Analysis and design of fully integrated high-power parallel-circuit class-E CMOS power amplifiers
Javidan et al. High power amplifier based on a transformer-type power combiner in CMOS technology
US20220123698A1 (en) Power amplifier circuit
CN110176909A (zh) 功率放大器
Chiou et al. Broadband and high-efficiency power amplifier that integrates CMOS and IPD technology
Aoki et al. A fully-integrated 1.8-V, 2.8-W, 1.9-GHz, CMOS power amplifier
CN104396141B (zh) 封装的射频晶体管器件
Reynaert et al. Power combining techniques for RF and mm-wave CMOS power amplifiers
CN216311551U (zh) 变压器及推挽功率放大电路
CN109787371A (zh) 用于无线电能传输***的磁集成差分e类整流器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151111

Address after: Holland Ian Deho Finn

Patentee after: Samba Holdings Netherlands Ltd.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Patentee before: NXP B.V.

C56 Change in the name or address of the patentee
CP03 Change of name, title or address

Address after: Nijmegen

Patentee after: Ampleon Netherlands B.V.

Address before: Holland Ian Deho Finn

Patentee before: Samba Holdings Netherlands Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150408

Termination date: 20211205

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee