DE102020100580A1 - Schalttransformatoren und elektronische Vorrichtungen dieselben enthaltend - Google Patents

Schalttransformatoren und elektronische Vorrichtungen dieselben enthaltend Download PDF

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Abstract

Ein Schalttransformator enthält einen Primärstromkreis und einen Sekundärstromkreis. Der Primärstromkreis enthält ein erstes Eingabe/ Ausgabe(I/O)-Terminal, eine Mehrzahl an Primärwindungen und eine Primär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter enthält, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Primär-windungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden. Der Sekundärstromkreis enthält ein zweites I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter enthält, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Sekundärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0068806 , eingereicht am 11. Juni 2019 im koreanischen Patentamt, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin integriert ist.
  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Schalttransformatoren und insbesondere auf Schalttransformatoren, die in einem drahtlosen Kommunikationsvorrichtungs-Empfänger und/oder -Transmitter verwendet werden.
  • Beschreibung des ähnlichen Stands der Technik
  • Ein Transformator kann einen Primärstromkreis und einen Sekundärstromkreis durch Verwenden eines Magnetflusses, der durch einen Wechselstrom (AC), der durch eine Primärwindung und eine Sekundärwindung fließt, induziert wird, bei einem vorbestimmten Kopplungskoeffizienten elektromagnetischen koppeln.
  • Ein Schalttransformator ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Spannung oder ein Stromverhältnis zwischen Eingabe- und Ausgabeseiten des Transformators mittels einer Umschaltoperation zu verändern. In einer Anwendung kann ein Schalttransformator in einem Empfänger verwendet werden, der konfiguriert ist, um eine TrägerAggregation zu unterstützen. Eine Trägeraggregation ist eine Technik, durch die eine Mehrzahl an Trägersignalen („Trägerkomponenten“) innerhalb eines drahtlosen Kommunikationssignals zusammengeführt werden, um dadurch ein „trägeraggregiertes Signal“ zu bilden, wobei jedes Trägersignal eine jeweilige Bandbreite innerhalb eines breiteren Frequenzbereichs des trägeraggregierten Signals belegen kann. Dieser Typ von Empfänger kann einen Transformator verwenden, der jeder Band-/Trägerkomponente entspricht, wobei jeder Transformator Teil einer Schaltung zur Transformation und zum Sampling der empfangenen Signale ist. Im Allgemeinen gilt allerdings: Je mehr Transformatoren auf einem Chip eingesetzt werden, desto größer ist die Chip-Größe. Ein Schalttransformator kann derart gesteuert werden, dass er in mindestens zwei Bändern effektiv operiert. Da empfangene Signale womöglich keine Trägerkomponenten aller möglichen Bänder gleichzeitig enthalten, kann die Verwendung von einem oder mehreren Schalttransformatoren im Empfänger die Gesamt-Chip-Fläche, die für Transformatoren zugewiesen ist, reduzieren und dadurch die Chip-Größe reduzieren.
  • In einem Schalttransformator des Stands der Technik kann ein induzierter Magnetfluss aufgrund der Präsenz einer potentialfreien Windung in einer Primärwindung und/oder einer Sekundärwindung verlorengegangen sein. Der Verlust des Magnetflusses kann die Performance des Schalttransformators beeinträchtigen. Außerdem deckt der Schalttransformator des Stands der Technik einen gewünschten Bereich von Frequenzbändern aufgrund einer beschränkten Umschaltoperation womöglich nicht ab.
  • Kurzfassung
  • Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts sehen einen Schalttransformator, der konfiguriert ist, um Primärwindungen, die in einem Primärstromkreis enthalten sind, und Sekundärwindungen, die in einem Sekundärstromkreis enthalten sind, als Reaktion auf ein Schaltsteuersignal(e) unabhängig zu steuern, und eine elektronische Vorrichtung, die den Schalttransformator enthält, vor.
  • Nach einem Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Schalttransformator vorgesehen, der folgendes enthält: einen Primärstromkreis, der ein erstes Eingabe/Ausgabe (I/O)-Terminal, eine Mehrzahl an Primärwindungen und eine Primär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter enthält, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Primärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, enthält, und einen Sekundärstromkreis, der ein zweites I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Sekundär-windungen und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter enthält, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Sekundärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, enthält. Sowohl die Primär-Umschalt-Schaltung als auch die Sekundär-Umschalt-Schaltung führen einen Schaltvorgang basierend auf einem Frequenzband eines vom ersten I/O-Terminal oder zweiten I/O-Terminal empfangenen Eingabesignals durch.
  • Nach einem weiteren Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Schalttransformator vorgesehen, der folgendes enthält: ein erstes I/O-Terminal, das ein unsymmetrisches Terminal enthält, ein zweites I/O-Terminal, das ein Differenzialterminal enthält, einen Primärstromkreis, der eine Mehrzahl an Primärwindungen enthält und konfiguriert ist, um ein Empfangssignal mittels des ersten I/O-Terminals zu empfangen und/oder ein Übertragungssignal aus dem ersten I/O-Terminal zu übertragen, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen, welche an die Mehrzahl an Primärwindungen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um mittels des zweiten I/O-Terminals ein vom Empfangssignal erzeugtes Ausgabesignal auszugeben, oder ein Eingabesignal, aus dem das Übertragungssignal erzeugt wird, einzugeben, und eine Umschalt-Schaltung, welche konfiguriert ist, um einen äquivalenten Induktivitätswert der Mehrzahl an Primär-windungen und einen äquivalenten Induktivitätswert der Mehrzahl an Sekundär-windungen basierend auf einer Frequenz des ersten Signals oder des zweiten Signals einzustellen.
  • Nach einem weiteren Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine elektronische Vorrichtung vorgesehen, die folgendes enthält: einen Primärstromkreis, der ein erstes I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Primärwindungen und eine Primär-Umschalt-Schaltung, wobei die Primär-Umschalt-Schaltung mindestens einen Schalter enthält, der konfiguriert ist, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, enthält, einen Sekundärstromkreis, der ein zweites I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung, wobei die Sekundär-Umschalt-Schaltung mindestens einen Schalter aufweist, der konfiguriert ist, um mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, enthält, und eine Steuerlogik, die konfiguriert ist, um ein Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben und dadurch einen einer Mehrzahl an Modi zu aktivieren.
  • Nach einem weiteren Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Betriebsverfahren eines Schalttransformators vorgesehen. Das Betriebsverfahren enthält das Empfangen eines Eingabesignals durch ein erstes I/O-Terminal oder ein zweites I/O-Terminal, das Steuern von mindestens einem Primärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Primärwindungen verbunden ist, und von mindestens einem Sekundärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Sekundärwindungen verbunden ist, basierend auf einer Frequenz des Eingabesignals, und das Ausgeben eines Ausgabesignals durch die Mehrzahl an Primärwindungen und die Mehrzahl an Sekundärwindungen.
  • Figurenliste
  • Für ein deutlicheres Verständnis der Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts sorgt die folgende, detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei:
    • 1 ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 2A ein Blockdiagramm eines Empfängers nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 2B ein Blockdiagramm eines Transmitters nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 3 ein Blockdiagramm eines Empfängers ist, der konfiguriert ist, um eine Trägeraggregation nach einem Ausführungsbeispiel zu unterstützen;
    • 4 ein Schaltplan eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 5 ein Schaltplan eines Transformators ist, der konfiguriert ist, um einen ersten Schaltvorgang nach einem Ausführungsbeispiel durchzuführen;
    • 6 ein äquivalenter Schaltplan des Transformators auf 5 ist;
    • 7 ein Schaltplan eines Transformators ist, der konfiguriert ist, um einen zweiten Schaltvorgang nach einem Ausführungsbeispiel durchzuführen;
    • 8 ein äquivalenter Schaltplan des Transformators auf 7 ist;
    • 9 ein äquivalenter Schaltplan zur Erläuterung eines Transformators, in dem ein Primärstromkreis einen ersten Schaltvorgang durchführt und ein Sekundärstromkreis einen zweiten Schaltvorgang durchführt, nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 10 ein äquivalenter Schaltplan zur Erläuterung eines Transformators, in dem ein Primärstromkreis einen zweiten Schaltvorgang durchführt und ein Sekundärstromkreis einen ersten Schaltvorgang durchführt, nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 11 ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung und einer Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12A ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer ersten Primärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12B ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer zweiten Primärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12C ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer ersten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12D ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer zweiten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12E ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer dritten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 12F ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer vierten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 13 ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung und einer Sekundärwindung, die konfiguriert sind, um einen ersten Schaltvorgang durchzuführen, nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 14 ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung und einer Sekundärwindung, die konfiguriert sind, um einen zweiten Schaltvorgang durchzuführen, nach einem Ausführungsbeispiel ist;
    • 15 ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel ist; und
    • 16 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente oder Merkmale bezeichnen, detailliert beschrieben.
  • Hierin sind Begriffe wie „niedrige Frequenz“ und „hohe Frequenz“ relative Begriffe zueinander und bezeichnen keine besonderen Frequenzbänder (wie die LF- und HF-Bänder).
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer elektronischen Vorrichtung, 1, nach einem Ausführungsbeispiel. Die elektronische Vorrichtung 1 kann einen Transformator 10 und eine Steuerlogikschaltung („Steuerlogik“) 130 enthalten. Nachfolgend kann der Transformator 10 als ein Schalttransformator bezeichnet werden, da der Transformator 10 eine Mehrzahl an Schaltern enthalten kann. Der Transformator 10 kann einen Primärstromkreis 110 und einen Sekundärstromkreis 120 enthalten.
  • Die elektronische Vorrichtung 1 nach dem Ausführungsbeispiel kann ein Teil eines Empfängers, eines Transmitters oder eines Senderempfängers sein. In einer Empfangsrichtung kann die elektronische Vorrichtung 1 mittels des Primärstromkreises 110 ein erstes Signal S1-R von einer ersten externen Vorrichtung empfangen. Das erste Signal S1-R kann ein quadraturmoduliertes Signal sein, wie ein Signal, das nach einer Phasenumtastung (PSK), einer Frequenzumtastung (FSK), einer Quadraturamplitudenmodulation (QAM), einem Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), einer Frequenzmodulation (FM) und so weiter moduliert ist. Die elektronische Vorrichtung 1 kann das Eingabesignal S1-R derart transformieren, dass es mittels des Sekundärstromkreises 120 ein Ausgabesignal erzeugt. Das Ausgabesignal wird als ein zweites Signal S2 (z.B. eine „komplexe Sinuskurve“) bezeichnet, das ein gleichphasiges Signal („I-Signal“) S2I-R und ein Quadraturphasensignal („Q-Signal“) S2Q-R enthalten kann.
  • In der Übertragungsrichtung kann die elektronische Vorrichtung 1 ein Eingabesignal, das auch als ein zweites Signal S2 bezeichnet wird, das eine komplexe Sinuskurve, die ein 1-Signal S2I-T und ein Q-Signal S2Q-T enthält, sein kann, empfangen. Hier kann das Eingabesignal S2 transformiert werden, um ein quadraturmoduliertes Ausgabesignal S1-T, das an eine externe Vorrichtung übertragen wird, mittels des Primärstromkreises 110 zu erzeugen. Nachfolgend wird sich ein Signal S1 entweder auf das Empfangssignal S1-R oder das Übertragungssignal S1-T beziehen; ein I-Signal S2I wird sich entweder auf das Empfangssignal S2I-R oder das Übertragungssignal S2I-T beziehen; ein Q-Signal S2Q wird sich entweder auf das Empfangssignal S2Q-R oder das Übertragungssignal S2-T beziehen; und das Signal S2 wird sich entweder auf die Signale S2I-R und S2Q-R zusammen oder die Signale S2I-T und S2Q-T zusammen beziehen.
  • Der Primärstromkreis 110 kann zum Beispiel ein unsymmetrisches Terminal enthalten und das erste Signal S1 kann ein unsymmetrisches Signal sein. Der Sekundärstromkreis 120 kann zum Beispiel ein Differenzialterminal enthalten, das zweite Signal S2 kann ein Differenzialsignal, eine „Differenzialausgabe“ auf Empfang oder eine „Differenzialeingabe“ auf Übertragung sein. Wie oben beschrieben, kann der Transformator 10 als ein Balun dienen. Währenddessen können der Primärstromkreis 110 und der Sekundärstromkreis 120 aufgrund eines Kopplungskoeffizienten k gekoppelt sein.
  • Sowohl der Primärstromkreis 110 als auch der Sekundärstromkreis 120 nach einem Ausführungsbeispiel können mindestens einen Schalter enthalten, der die sowohl im Primärstromkreis 110 als auch im Sekundärstromkreis 120 enthaltenen Windungen in Reihe oder parallel verbinden kann. Die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 kann zum Beispiel mindestens einen Schalter enthalten, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2 in 4) in Reihe oder parallel zu verbinden. Außerdem kann die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 mindestens einen Schalter enthalten, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1 und LS2 in 4) in Reihe oder parallel zu verbinden.
  • Die Steuerlogik 130 kann ein Schaltsteuersignal(e) CTR zur Steuerung des mindestens einen Schalters an die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 ausgeben. Das Schaltsteuersignal CTR kann zum Beispiel einen einer Mehrzahl an Modi durch das Steuern des mindestens einen Schalters aktivieren.
  • In einem ersten Modus kann die Steuerlogik 130 nach einem Ausführungsbeispiel ein erstes Schaltsteuersignal ausgeben, um die Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe zu verbinden und die Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe zu verbinden. Der erste Modus kann zum Beispiel ein niedriger Frequenzmodus sein. Das Frequenzband im niedrigen Frequenzmodus kann ein relativ niedriges Band unter z.B. zwei, drei oder mehreren Kandidaten-Frequenzbändern oder Teil-Bändern innerhalb eines breiteren Spektrums sein, die gemeinsam für eine Trägeraggregation verwendet werden. In einem Beispiel, in dem eine Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als eine Bezugsfrequenz, kann die Steuerlogik 130 im ersten Modus operieren.
  • In einem zweiten Modus kann die Steuerlogik 130 nach einem Ausführungsbeispiel ein zweites Schaltsteuersignal ausgeben, um die Mehrzahl an Primärwindungen parallel zu verbinden und die Mehrzahl an Sekundärwindungen parallel zu verbinden. Der zweite Modus kann zum Beispiel ein hoher Frequenzmodus sein. Das Frequenzband im hohen Frequenzmodus kann ein relativ hohes Band unter z.B. zwei, drei oder mehreren Kandidaten-Frequenzbändern oder Teil-Bändern innerhalb eines breiteren Spektrums sein, die gemeinsam für eine Trägeraggregation verwendet werden. In einem Beispiel, in dem eine Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich der Bezugsfrequenz ist, kann die Steuerlogik 130 im zweiten Modus operieren.
  • In einem dritten Modus kann die Steuerlogik 130 nach einem Ausführungsbeispiel ein drittes Schaltsteuersignal ausgeben, um die Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe zu verbinden und die Mehrzahl an Sekundärwindungen parallel zu verbinden. Der Transformator 10 kann zum Beispiel die Linearität des Ausgabesignals im dritten Modus verbessern. Außerdem kann der Transformator 10 eine hohe Eingabeimpedanz für einen Performancevorteil mit einem relativ kleinen Verstärker (z.B. einem rauscharmen Verstärker oder einem Leistungsverstärker) umsetzen. In diesem Fall kann der Transformator 10 eine optimale Impedanz, die einem besonderen Verstärkerdesign oder -Typ entspricht, umsetzen.
  • In einem vierten Modus kann die Steuerlogik 130 nach einem Ausführungsbeispiel ein viertes Schaltsteuersignal ausgeben, um die Mehrzahl an Primärwindungen parallel zu verbinden und die Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe zu verbinden. Der Transformator 10 kann zum Beispiel einen Verstärkungs- oder einen Qualitätsfaktor des Eingabesignals im vierten Modus verbessern. Außerdem kann der Transformator 10 eine niedrige Eingabeimpedanz für einen Performancevorteil mit einem relativ großen Verstärker (z.B. einem rauscharmen Verstärker oder einem Leistungsverstärker) umsetzen. Hier kann der Transformator 10 eine optimale Impedanz für ein spezifisches Verstärkerdesign oder einen spezifischen Verstärkertyp umsetzen.
  • 2A ist ein Blockdiagramm eines Empfängers 2 nach einem Ausführungsbeispiel. 2B ist ein Blockdiagramm eines Transmitters 3 nach einem Ausführungsbeispiel. Der Empfänger 2 und der Transmitter 3 können oder können nicht Teil des gleichen Senderempfängers sein.
  • Bezugnehmend auf 2A kann der Empfänger 2 einen Mixer 200a, einen Lokaloszillator 210a, einen Transformator 10a, einen rauscharmen Verstärker 500a und eine Antenne 600 enthalten. Die Antenne 600 kann ein externes Signal mit einer Spektralkomponente einer niedrigen oder hohen Frequenz empfangen und der rauscharme Verstärker 500a kann das externe Signal verstärken und ein erstes Signal S1 ausgeben. Wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben, kann das erste Signal S1 ein unsymmetrisches Signal sein.
  • Der Transformator 10a kann ein erstes I/O-Terminal und ein zweites I/O-Terminal enthalten. Das erste I/O-Terminal kann ein vom rauscharmen Verstärker 500a ausgegebenes Signal empfangen und das zweite I/O-Terminal kann ein transformiertes Signal an den Mixer 200a ausgeben. Das heißt, der Transformator 10a kann das erste Signal S1, das ein unsymmetrisches Signal ist, empfangen und ein zweites Signal S2 (welches das oben genannte I-Signal S2I und Q-Signal S2Q enthält), das ein Differenzialsignal ist, ausgeben. Dementsprechend kann der Transformator 10 zum Beispiel als ein Balun dienen.
  • Währenddessen kann der Lokaloszillator 210a ein Bezugssignal ausgeben und der Mixer 200a kann das zweite Signal S2 basierend auf dem Bezugssignal herunterkonvertieren. Das herunterkonvertierte Signal kann zum Beispiel ein Modem durchdringen und zum Verarbeiten verschiedener Signale verwendet werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Transformator 10a verschiedene Eigenschaften des Empfängers 2 steuern. Um die Linearität des Empfängers 2 zu erhöhen, kann der Transformator 10a in einem Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im dritten Modus zu operieren. Um Verstärkungs- und Geräuscheigenschaften des Empfän-gers 2 zu verbessern, kann der Transformator 10a in einem weiteren Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im vierten Modus zu operieren. Um eine Bandbreite des Empfängers 2 zu erhöhen, kann der Transformator 10a in einem weiteren Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im zweiten Modus zu operieren.
  • Bezugnehmend auf 2B kann der Transmitter 3 einen Mixer 200b, einen Lokaloszillator 210b, einen Transformator 10b, einen Leistungsverstärker 500b und eine Antenne 600 enthalten. Zum Beispiel kann der Mixer 200b ein durch das Modem ausgegebenes Signal hochkonvertieren. Die Hochkonvertierung kann basierend auf einem durch den Lokaloszillator 210 ausgegebenen Bezugssignal durchgeführt werden. Der Mixer 200b kann das hochkonvertierte zweite Signal S2 (das die Signale S2I und S2Q enthält) ausgeben. Der Transformator 10b kann ein erstes I/O-Terminal und ein zweites I/O-Terminal enthalten. Das erste I/O-Terminal kann ein durch den Mixer 200b ausgegebenes Signal empfangen und das zweite I/O-Terminal kann ein transformiertes Signal an den Leistungsverstärker 500b ausgeben. Das heißt, der Transformator 10b kann das zweite Signal S2, das ein Differenzialsignal ist, empfangen und ein erstes Signal S1, das ein unsymmetrischen Signal ist, ausgeben. Dementsprechend kann der Transformator 10b als ein Balun funktionieren.
  • Der Leistungsverstärker 500b kann das erste Signal S1 verstärken und das verstärkte erste Signal S1 kann durch die Antenne 600 an einen freien Raum ausgegeben werden. Hier ist zu beachten, dass es mit einer geeigneten T/R-Schaltung (nicht gezeigt) möglich ist, den gleichen Transformator 10a für sowohl das Übertragen als auch das Empfangen von Vorgängen zu verwenden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Transformator 10b verschiedene Eigenschaften des Transmitters 3 steuern. Um die Linearität des Transmitters 3 zu erhöhen, kann der Transformator 10b in einem Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im dritten Modus zu operieren. Um die Verstärkungs- und Geräuscheigenschaften des Transmitters 3 zu verbessern, kann der Transformator 10b in einem weiteren Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im vierten Modus zu operieren. Um eine Bandbreite des Transmitters 3 zu verbessern, kann der Transformator 10b in einem weiteren Beispiel einen Schaltvorgang durchführen, um im zweiten Modus zu operieren.
  • Wie oben beschrieben, kann der Transformator 10a nach dem Ausführungsbeispiel zwischen dem rauscharmen Verstärker 500a und dem Mixer 200a, die im Empfänger 2 enthalten sind, vorgesehen sein und der Transformator 10b nach dem Ausführungsbeispiel kann zwischen dem Leistungsverstärker 500b und dem Mixer 200b, die im Transmitter 3 enthalten sind, vorgesehen sein. Die Transformatoren 10a und 10b können eine Umwandlung zwischen einem symmetrischen Signal und einem unsymmetrischen Signal durchführen.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Empfängers, der konfiguriert ist, um eine Trägeraggregation nach einem Ausführungsbeispiel zu unterstützen. Redundante Beschreibungen, die bereits mit Bezug auf 2A bereitgestellt sind, werden weggelassen.
  • Bezugnehmend auf 3 kann eine Antenne 600 ein externes Signal empfangen, das eine Mehrzahl an Trägerkomponenten enthält. Ein Filter 550 kann das von der Antenne 600 empfangene Signal in eine Mehrzahl an Frequenzbändern unterteilen und die unterteilten Signale jeweils an eine Mehrzahl an rauscharmen Verstärkern 500a ausgeben. Ein Transformator 10a_1 kann zum Beispiel ein erstes Signal S1_1 mit einem ersten Satz von einem oder mehreren der Frequenzbändern empfangen und in einem ersten Modus (z.B. einem niedrigen Frequenzmodus) operieren. Ein Transformator 10a_2 kann ein erstes Signal S1_2 mit einem zweiten, anderen Satz von einem oder mehreren Frequenzbändern empfangen und in einem zweiten Modus (z.B. einem hohen Frequenzmodus) operieren. Der Empfänger 4 kann außerdem einen oder mehrere zusätzliche Transformatoren 10a_i (z.B. i = drei oder mehrere) enthalten, wobei jeder zwischen einem jeweiligen LNA 500a und dem Mixer 200a gekoppelt ist. Jeder der Transformatoren 10a_1, 10a_2, ... kann zum Beispiel konfiguriert sein, um mittels eines Schaltsteuersignals CTR in sowohl einem niedrigen Frequenzmodus als auch einem hohen Frequenzmodus selektiv zu operieren, wobei der niedrige Frequenzmodus eines Transformators 10a ein Modus zur optimalen Transformation eines Signals eines anderen Frequenzbands ist als jenem des anderen Transformators 10a (und das gleiche gilt für den hohen Frequenzmodus). Zum Beispiel kann eine andere Bezugsfrequenz jedem Transformator 10a zugeordnet sein. Wenn die Frequenz des Eingabesignals S1_1 zum Beispiel unter einer ersten Bezugsfrequenz ist, kann der Transformator 10a _1 in einem ersten niedrigen Frequenzmodus, der für ein erstes niedriges Frequenzband optimiert ist, operieren. Wenn die Frequenz des Eingabesignals S1_1 über der ersten Bezugsfrequenz ist, kann der Transformator 10a_1 im ersten hohen Frequenzmodus, der für ein erstes hohes Frequenzband optimiert ist, operieren. Wenn die Frequenz des Eingabesignals S1_2 unter einer zweiten, anderen Bezugsfrequenz ist, kann der Transformator 10a_2 in einem zweiten niedrigen Frequenzmodus, der für ein zweites, anderes niedriges Frequenzband optimiert ist, operieren. Wenn die Frequenz des Eingabesignals S1_2 über der zweiten Bezugsfrequenz ist, kann der Transformator 10a_2 in einem zweiten hohen Frequenzmodus, der für ein zweites, anderes hohes Frequenzband optimiert ist, operieren. Währenddessen kann ein Transmitter, der konfiguriert ist, um eine Trägeraggregation zu unterstützen, auf analoge Weise zum Empfänger aus 3 durch Enthalten einer Mehrzahl an Transformatoren 10b und einer Mehrzahl an Übertragungsverstärkern, die jeweils zur Verstärkung eines anderen Satzes an Frequenzbändern dienen, operieren.
  • Bezugnehmend auf 1, 2A, 2B und 3 können die elektronische Vorrichtung 1, der Transformator 10, der Empfänger 2, der Transmitter 3 und der Empfänger 4 nach den Ausführungsbeispielen in verschiedenen Kommunikationsumgebungen operieren. Zum Beispiel können die elektronische Vorrichtung 1, der Transformator 10, der Empfänger 2, der Transmitter 3 und der Empfänger 4 nach den Ausführungsbeispielen Kommunikationen basierend auf 2G, 3G, 4G, 5G und/oder jedem beliebigen kompatiblen Kommunikationsstandard durchführen. Zum Beispiel kann ein für eine Kommunikation vorgesehenes Frequenzband in neuen Kommunikationsstandards wie 4G und 5G breiter sein als verglichen mit früheren Standards. Zum Beispiel können in einem Trägeraggregationssystem N mögliche Frequenzbänder innerhalb eines gesamt-zugewiesenen Frequenzspektrums sein und N dedizierte Transformatoren sein, wobei jeder, der mit einem der Frequenzbänder kompatibel ist, in einem konventionellen System bereitgestellt werden kann. Allerdings kann eine Chip-Größe mit der Anzahl an Trans-formatoren auf dem Chip übereinstimmen und es kann lediglich M < N Frequenzbänder, die für eine Kommunikation verwendet werden, zu jeglicher Zeit geben. Der wie hierin beschriebene Transformator 10 ist in der Lage, verschiedene Windungszahlen nach einer Frequenz eines Eingabesignals zu erzeugen, und ist deshalb über ein auswählbares der Frequenzbänder funktionsfähig. Somit kann eine kleinere Anzahl an Transformatoren 10 für solch konventionelle Transformatoren substituiert werden, was zu einer kleineren Chip-Größe führt. Zusätzlich kann der Transformator 10 ein Flussreduktionsproblem, das durch schaltbare Transformatoren des Stands der Technik aufgezeigt wird, umgehen.
  • 4 ist ein Schaltplan eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird 4 mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1 beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 4 kann der Transformator 10 einen Primärstromkreis 110, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal S1 mittels eines ersten I/O-Terminals ST zu empfangen oder zu übertragen, und einen Sekundärstromkreis 120, der konfiguriert ist, um jeweils ein zweites Signal S2 (bestehend aus einem 1-Signal S2I und einem Q-Signal S2Q) mittels eines zweiten I/O-Terminals DT1 und DT2 (gemeinsam als ein I/O-Terminal angesehen) auszugeben oder einzugeben, enthalten.
  • Der Primärstromkreis 110 nach dem Ausführungsbeispiel kann das erste I/O-Terminal ST, eine Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2), die mit dem ersten I/O-Terminal ST verbunden sind, und eine Primär-Umschalt-Schaltung SW1 enthalten. Die Mehrzahl an Primärwindungen kann eine erste Primärwindung LP1 und eine zweite Primärwindung LP2 enthalten. Die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 kann eine Mehrzahl an Primärschaltern (z.B. SPA1, SPB1 und SPB2) enthalten. Die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 kann einen ersten Primärschalter SPA1, einen zweiten Primärschalter SPB1 und einen dritten Primärschalter SPB2 enthalten.
  • Die Primärschalter SPA1, SPB1 und SPB2 können konfiguriert sein, um die Primärwindungen LP1 und LP2 in Reihe oder parallel zu verbinden.
  • Der Sekundärstromkreis 120 nach dem Ausführungsbeispiel kann das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1, LS2, LS3 und LS4), die mit dem zweiten I/O-Terminal DT1 und DT2 verbunden sind, und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 enthalten. Das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2 kann ein erstes Differenzialterminal DT1 und ein zweites Differenzialterminal DT2 enthalten. Das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2 kann zum Beispiel Differenzialsignale übertragen. Die Differenzialsignale können das 1-Signal S2I und das Q-Signal S2Q enthalten. Das erste Differenzialterminal DT1 kann das 1-Signal S2I senden/empfangen und das zweite Differenzialterminal DT2 kann das Q-Signal S2Q senden/empfangen.
  • Die Mehrzahl an Sekundärwindungen kann eine erste Sekundärwindung LS1, eine zweite Sekundärwindung LS2, eine dritte Sekundärwindung LS3 und eine vierte Sekundärwindung LS4 enthalten. In manchen Ausführungsformen können die erste Sekundärwindung LS1 und die dritte Sekundärwindung LS3 im Wesentlichen die gleiche Induktivität aufweisen und die zweite Sekundärwindung LS2 und die vierte Sekundär-windung LS4 können im Wesentlichen die gleiche Induktivität aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform können die erste Sekundärwindung LS1, die zweite Sekundär-windung LS2, die dritte Sekundärwindung LS3 und die vierte Sekundärwindung LS4 eine unterschiedliche Induktivität aufweisen. Die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 kann eine Mehrzahl an Sekundärschaltern (z.B. SSA1, SSA2, SSB1, SSB2 und SSB3) enthalten. Die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 kann einen ersten Sekundärschalter SSA1, einen zweiten Sekundärschalter SSA2, einen dritten Sekundärschalter SSB1, einen vierten Sekundärschalter SSB2 und einen fünften Sekundärschalter SSB3 enthalten.
  • Die Sekundärschalter SSA1, SSA2, SSB1, SSB2 und SSB3 können konfiguriert sein, um die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 in Reihe oder parallel zu verbinden. Währenddessen können die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 mit den Primärwindungen LP1 und LP2 gekoppelt sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann ein Ende von jedem der ersten Sekundärwindung LS1 und der zweiten Sekundärwindung LS2 mit dem ersten Differenzialterminal DT1 verbunden sein und ein weiteres Ende davon kann mit einem zentrierten Tab-Knoten CT verbunden sein. Außerdem kann ein Ende von jedem der dritten Sekundärwindung LS3 und der vierten Sekundärwindung LS4 mit dem zweiten Differenzialterminal DT2 verbunden sein und ein weiteres Ende davon kann mit dem zentrierten Tab-Knoten CT verbunden sein. Der zentrierte Tab-Knoten CT kann zum Beispiel zwischen der zweiten Sekundärwindung LS2 und der vierten Sekundärwindung LS4 vorgesehen und mit einem Erdungsterminal GND verbunden sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann der erste Sekundärschalter SSA1 zwischen der ersten Sekundärwindung LS1 und der zweiten Sekundärwindung LS2 verbunden sein. Der zweite Sekundärschalter SSA2 kann zwischen der dritten Sekundärwindung LS3 und der vierten Sekundärwindung LS4 vorgesehen sein. Der dritte Sekundärschalter SSB1 kann zwischen dem ersten Differenzialterminal DT1 und der zweiten Sekundärwindung LS2 vorgesehen sein. Der vierte Sekundärschalter SSB2 kann zwischen der vierten Sekundärwindung LS4 und dem zweiten Differenzialterminal DT2 vorgesehen sein. Der fünfte Sekundärschalter SSB3 kann zwischen der ersten Sekundärwindung LS1, der dritten Sekundärwindung LS3 und dem Erdungsterminal GND vorgesehen sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Primärstromkreis 110 ein Versorgungsterminal VDD enthalten. Das Versorgungsterminal VDD kann ein damit verbundenes Schaltelement mit einem festen Gleichstrom (DC) versorgen. Das Versorgungsterminal VDD kann zum Beispiel einen rauscharmen Verstärker mit einer festen DC-Spannung (z.B. einer Vorspannung) versorgen. Alternativ kann das Versorgungsterminal VDD ein Wechselstrom(AC)-Versorgungsterminal oder ein Erdungsterminal sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Primärstromkreis einen Kondensator CB enthalten. Ein Ende des Kondensators CB kann mit dem ersten I/O-Terminal ST verbunden sein und ein weiteres Ende davon kann mit dem Erdungsterminal VDD verbunden sein. In einem Beispiel kann der Kondensator CB ein variabler Kondensator sein. In einem weiteren Beispiel kann der Kondensator CB ein Kondensatorbank-Array sein, das eine Mehrzahl an Kondensatoren enthält. Währenddessen kann der Kondensator CB vorgesehen sein, um Impedanzen der damit verbundenen Schaltelemente einzustellen. Alternativ kann der Kondensator CB in Resonanz mit unerwünschten Reaktanzelementen sein, wodurch die Reaktanzelemente neutralisiert werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 einen Schaltvorgang basierend auf einem vom ersten I/O-Terminal oder zweiten I/O-Terminal DT1 und DT2 empfangenen Eingabesignal (z.B. dem ersten Signal S1 oder dem zweiten Signal S2) durchführen.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann eine Umschalt-Schaltung basierend auf einer Frequenz des Eingabesignals eine äquivalente Induktivität der Primärwindungen LP1 und LP2 und eine äquivalente Induktivität der ersten bis vierten Sekundärwindungen LS 1, LS2, LS3 und LS4 einstellen. Die Umschalt-Schaltung kann die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 enthalten.
  • In einem Beispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals niedrig ist, kann der erste Primärschalter SPA1 eingeschaltet (kurzgeschlossen) sein, und der zweite Primärschalter SPB1 und der dritte Primärschalter SPB2 können ausgeschaltet (geöffnet) sein. In einem weiteren Beispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals hoch ist, kann der erste Primärschalter SPA1 ausgeschaltet sein, und der zweite Primärschalter SPB1 und der dritte Primärschalter SPB2 können eingeschaltet sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals niedrig ist, kann die Umschalt-Schaltung SW1 die Primärwindungen LP1 und LP2 in Reihe verbinden und die äquivalente Induktivität des Primärstromkreises 110 erhöhen. Außerdem kann die Umschalt-Schaltung die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 in Reihe verbinden und die äquivalente Induktivität des Sekundärstromkreises 120 erhöhen. In einem weiteren Beispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals hoch ist, kann die Umschalt-Schaltung SW1 die Primärwindungen LP1 und LP2 parallel verbinden und die äquivalente Induktivität des Primärstromkreises 110 reduzieren. Außerdem kann die Umschalt-Schaltung SW2 die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 parallel verbinden und die äquivalente Induktivität des Sekundärstromkreises 120 reduzieren.
  • 5 ist ein Schaltplan eines Transformators 10, der konfiguriert ist, um einen ersten Schaltvorgang nach einem Ausführungsbeispiel durchzuführen, und 6 ist ein äquivalenter Schaltplan von 5.
  • In 5 kann eine gestrichelte Linie als ein Abschnitt, in dem kein Strom fließt, verstanden werden. Zum Beispiel kann ein Schalter ausgeschaltet (oder geöffnet) sein oder eine Potenzialdifferenz zwischen Knoten von beiden Enden der gestrichelten Linie kann die Gleiche sein. Außerdem kann 5 als ein Schaltplan verstanden werden, der einen Fall zeigt, in dem der Transformator 10 oder eine Steuerlogik 130 in einem ersten Modus operieren. 5 und 6 werden mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1 beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 5 kann der Transformator 10 ein Tiefbandsignal S1 durch ein erstes I/O-Terminal ST empfangen, das Tiefbandsignal S1 transformieren und ein transformiertes Signal S2 durch ein zweites I/O-Terminal DT1 und DT2 ausgeben. Der umgekehrte Fall kann ebenfalls möglich sein. Der Transformator 10 kann zum Beispiel ein Tiefbandsignal S2 durch das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2 empfangen und ein transformiertes Signal S1 durch das erste I/O-Terminal ST ausgegeben. Das heißt, eine elektronische Vorrichtung 1, die den Transformator 10 enthält, kann eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation unter Verwendung eines Kommunikationssignals mit einem Niederfrequenzband durchführen. Wenn das Eingabesignal mit dem Niedrigfrequenzband eingegeben wird, kann eine Windung einen niedrig induzierten Magnetfluss aufweisen. Dementsprechend kann ein Kopplungskoeffizient k zwischen einem Primärstromkreis 110 und einem Sekundärstromkreis 120 verbessert werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als eine Bezugsfrequenz, können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 einen ersten Schaltvorgang durchführen. Der erste Schaltvorgang kann zum Beispiel ein Vorgang der Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und der Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 sein, der das Verbinden mancher oder aller einer Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2) in Reihe oder das Verbinden mancher oder aller einer Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4) in Reihe enthält.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 als Reaktion auf ein Schaltsteuersignal CTR, das auf der Frequenz des Eingabesignals basiert, operieren. Die Steuerlogik 130 kann zum Beispiel das Schaltsteuersignal CTR ausgeben. Wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als die Bezugsfrequenz, kann das Schaltsteuersignal CTR der Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und der Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 befehlen, den ersten Schaltvorgang durchzuführen. Das Schaltsteuersignal CTR kann zum Beispiel befehlen, dass ein erster Primärschalter SPA1, ein erster Sekundärschalter SSA1 und ein zweiter Sekundärschalter SSA2 eingeschaltet werden. Umgekehrt, wenn die ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2 oder die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 parallel verbunden werden (z.B. in einem zweiten Modus), kann die Steuerlogik 130 ein Schaltsteuersignal CTR zum Befehlen eines invertierten Schaltvorgangs an die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 ausgeben.
  • Bezugnehmend auf 6, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als die Bezugsfrequenz, kann sich eine äquivalente Induktivität der ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2 erhöhen. Das heißt, die erste Primärwindung LP1 und die zweite Primärwindung LP2 können in Reihe verbunden sein und die äquivalente Induktivität kann die Summe aus der jeweiligen Induktivität der ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2, die in Reihe verbunden sind, sein. Ähnlich, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als die Bezugsfrequenz, kann sich eine äquivalente Induktivität der ersten bis vierten Sekundärwindungen, LS1, LS2, LS3 und LS4 erhöhen. Induktivitäten der ersten Sekundärwindung LS1 und der zweiten Sekundärwindung LS2 können summierten werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu erhöhen. Außerdem können Induktivitäten der dritten Sekundärwindung LS3 und der vierten Sekundärwindung LS4 summiert werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu erhöhen. Umgekehrt, wenn die ersten und zweiten Primär-windungen LP1 und LP2 oder die ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 parallel verbunden sind, kann die äquivalente Induktivität davon reduziert werden. Die letzte Bedingung wird mit Bezug auf 7 und 8 unten beschrieben.
  • 7 ist ein Schaltplan eines Transformators 10, der konfiguriert ist, um einen zweiten Schaltvorgang nach einem Ausführungsbeispiel durchzuführen, und 8 ist ein äquivalenter Schaltplan von 7.
  • In 7 kann eine gestrichelte Linie als ein Abschnitt, in dem kein Strom fließt, verstanden werden. Zum Beispiel kann ein Schalter ausgeschaltet (oder geöffnet) sein oder eine Potenzialdifferenz zwischen Knoten von beiden Enden der gestrichelten Linie kann die Gleiche sein. Außerdem kann 7 als ein Schaltplan verstanden werden, der einen Fall zeigt, in dem der Transformator 10 oder eine Steuerlogik 130 in einem zweiten Modus operieren. 7 und 8 werden mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1 beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 7 kann der Transformator 10 ein Hochbandsignal S1 durch ein erstes I/O-Terminal ST empfangen, das Hochbandsignal S1 transformieren und ein transformiertes Signal S2 durch ein zweites I/O-Terminal DT1 und DT2 ausgeben. Der umgekehrte Fall kann ebenfalls möglich sein. Der Transformator 10 kann zum Beispiel ein Hochbandsignal S2 durch das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2 empfangen und ein transformiertes Signal S1 durch das erste I/O-Terminal ST ausgegeben. Das heißt, eine elektronische Vorrichtung 1, die den Transformator 10 enthält, kann eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation unter Verwendung eines Kommunikationssignals mit einem Hochfrequenzband durchführen. Wenn das Eingabesignal mit dem Hochfrequenzband empfangen wird, kann eine Reduktion einer äquivalenten Induktivität in Bezug auf einen Kopplungskoeffizienten k, Energieverlust und/oder Geräuschfaktor vorteilhaft sein. Dementsprechend können in einem Primärstromkreis 110 und einem Sekundärstromkreis 120 enthaltene Windungen parallel verbunden sein. Die äquivalente Induktivität kann aufgrund der parallel verbundenen Windungen reduziert werden. Außerdem, wenn die äquivalente Induktivität reduziert wird, können die Windungen mit größeren Bereichen entwickelt werden (als verglichen mit Designs des Stands der Technik und/oder verglichen mit einer einzelnen Windung) und somit kann der Kopplungskoeffizient k weiter erhöht werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer ist als die Bezugsfrequenz, können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 einen zweiten Schaltvorgang durchführen. Zum Beispiel kann der zweite Schaltvorgang ein Vorgang der Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und der Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 sein, der das Verbinden von mindestens manchen einer Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2) parallel und das Verbinden von mindestens manchen einer Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4) parallel enthält.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 als Reaktion auf ein Schaltsteuersignal CTR, das auf der Frequenz des Eingabesignals basiert, operieren. Wenn die Frequenz des Eingabesignals zum Beispiel größer ist als das Bezugssignal, kann das Schaltsteuersignal CTR der Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und der Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 befehlen, den zweiten Schaltvorgang durchzuführen. Das Schaltsteuersignal CTR kann zum Beispiel befehlen, dass ein erster Primärschalter SPA1, ein erster Sekundärschalter SSA1 und ein zweiter Sekundärschalter SSA2 ausgeschaltet werden und kann befehlen, dass alle anderen Schalter eingeschaltet werden.
  • Bezugnehmend auf 8, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer ist als die Bezugsfrequenz, kann eine äquivalente Induktivität der ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2 reduziert werden. Das heißt, die erste Primärwindung LP1 kann parallel mit der zweiten Primärwindung LP2 verbunden werden. Die äquivalente Induktivität kann ein Wert sein, der durch Durchführen eines Parallelvorgangs an der jeweiligen Induktivität der ersten und zweiten Primärwindungen LP1 und LP2, die parallel verbunden sind, erhalten wird. Ähnlich, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer ist als die Bezugsfrequenz, kann eine äquivalente Induktivität der ersten bis vierten Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 reduziert werden. Ein Parallelvorgang kann an Induktivitäten der ersten Sekundärwindung LS2 durchgeführt werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu reduzieren. Außerdem kann ein Parallelvorgang an Induktivitäten der dritten Sekundärwindung LS3 und der vierten Sekundärwindung LS4 durchgeführt werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu reduzieren.
  • 9 ist ein äquivalenter Schaltplan zur Erläuterung eines Transformators 10, in dem ein Primärstromkreis einen ersten Schaltvorgang durchführt und ein Sekundärstromkreis einen zweiten Schaltvorgang durchführt, nach einem Ausführungsbeispiel.
  • Außerdem kann 9 auch als eine äquivalente Schaltung des wie durch die Steuerlogik 130 gesteuerten Transformators 10, der in einem dritten Modus operiert, interpretiert werden. 9 wird mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1, 2B und 4 beschrieben.
  • Im Transformator 10 nach dem Ausführungsbeispiel können manche oder alle einer Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2) in Reihe verbunden sein, und manche oder alle einer Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1, LS2, LS3 und LS4) können parallel verbunden sein. Somit kann sich eine äquivalente Induktivität der Primärwindungen LP1 und LP2 erhöhen, während eine äquivalente Induktivität der Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 reduziert werden kann. Zum Beispiel kann sich die Anzahl an Windungen des Primärstromkreises 110 erhöhen, während die Anzahl an Windungen des Sekundärstromkreises 120 reduziert werden kann. Wenn zum Beispiel ein Windungsverhältnis („Wicklungsverhältnis“) des Primärstromkreises 110 zum Sekundärstromkreis 120 ungefähr 1:1 ist, kann die Linearität eines durch den Transformator 10 oder eine elektronische Vorrichtung 1 ausgegebenen Signals erhöht werden. Zusätzlich, wenn die elektronische Vorrichtung 1 als ein Transmitter operiert, kann ein Leistungsverstärker 500b mit einem hohen Verstärkungsfaktor mit einem ersten I/O-Terminal ST verbunden sein. Eine Impedanz zum Leistungsverstärker 500b mit dem hohen Verstärkungsfaktor kann als eine hohe Eingabeimpedanz umgesetzt werden.
  • 10 ist ein äquivalenter Schaltplan zur Erläuterung eines Transformators 10, in dem ein Primärstromkreis einen zweiten Schaltvorgang durchführt und ein Sekundärstromkreis einen ersten Schaltvorgang durchführt, nach einem Ausführungsbeispiel.
  • Außerdem kann 10 auch als eine äquivalente Schaltung des Transformators 10 oder einer Steuerlogik 130, die in einem vierten Modus operieren, interpretiert werden. 10 wird mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1, 2B und 4 beschrieben.
  • Im Transformator 10 nach dem Ausführungsbeispiel können manche oder alle einer Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2) parallel verbunden sein und manche oder alle einer Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1, LS2, LS3 und LS4) können in Reihe verbunden sein. Infolgedessen kann eine äquivalente Induktivität der Primärwindungen LP1 und LP2 reduziert werden, und eine äquivalente Induktivität der Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 kann sich erhöhen. Zum Beispiel kann die Anzahl an Windungen eines Primärstromkreises 110 reduziert werden und die Anzahl an Windungen eines Sekundärstromkreises 120 kann sich erhöhen. Wenn sich zum Beispiel ein Windungsverhältnis des Primärstromkreises 110 zum Sekundärstromkreis 120 erhöht, zum Beispiel 1:4 oder 1:8, können der Transformator 10 oder eine elektronische Vorrichtung 1 einen hohen Verstärkungsfaktor aufweisen und ein Geräuschfaktor kann verbessert werden. Zusätzlich, wenn die elektronische Vorrichtung 1 als ein Transmitter operiert, kann ein Leistungsverstärker 500b mit einem niedrigen Verstärkungsfaktor mit einem ersten I/O-Terminal ST verbunden sein. Eine für den Leistungsverstärker 500b geeignete oder optimierte Impedanz kann als eine niedrige Eingabeimpedanz umgesetzt werden.
  • 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung LP und einer Sekundärwindung LS nach einem Ausführungsbeispiel.
  • Bezugnehmend auf 11 kann die Primärwindung LP eine erste Primärwindung LP1 und eine zweite Primärwindung LP2 enthalten. Jeweilige Windungen sind an einem Punkt, an dem die erste Primärwindung LP1 die zweite Primärwindung LP2 kreuzt, womöglich nicht elektrisch verbunden. An dem Punkt, an dem die erste Primärwindung LP1 die zweite Primärwindung LP2 kreuzt, kann zum Beispiel ein Leitungsdraht der ersten Primärwindung LP1 in einer ersten Schicht gebildet werden, und ein Leitungsdraht der zweiten Primärwindung LP2 kann in einer zweiten Schicht, die sich von der ersten Schicht unterscheidet, gebildet werden. Wenn unten nicht anderweitig spezifiziert, sind Windungen an einem Punkt, an dem die Windungen einander kreuzen, nicht elektrisch verbunden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Sekundärwindung LS eine erste Sekundärwindung LS1, eine zweite Sekundärwindung LS2, eine dritte Sekundärwindung LS3 und eine vierte Sekundärwindung LS4 enthalten. Die Windungen sind ähnlich an einem Punkt, an dem die Windungen einander kreuzen, nicht elektrisch verbunden. Allerdings können das Erdungsterminal GND, die zweite Sekundärwindung LS2 und die vierte Sekundärwindung LS4 durch eine zentrierte Zapfleitung CTL elektrisch verbunden sein. Die zentrierte Zapfleitung CTL kann ein Leitungsdraht sein, der aus einem zentrierten Tab-Knoten (z.B. CT in 10) gebildet wird.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Primärwindung LP ferner eine Mehrzahl an Primärschaltern (z.B. SPA1, SPB1 und SPB2) enthalten und die Sekundärwindung LS kann ferner eine Mehrzahl an Sekundärschaltern (z.B. SSA1, SSA2, SSB1, SSB2, und SSB3) enthalten. Die Primärwindung LP und die Sekundärwindung LS können einen Kopplungskoeffizienten k aufgrund verschiedener Schaltvorgänge einstellen. Wenn zum Beispiel in der Primärwindung LP lediglich ein erster Primärschalter SPA1 eingeschaltet ist und die verbleibenden Primärschalter ausgeschaltet sind, kann die Windungszahl der Primärwindung LP zwei sein. In einem entgegengesetzten Schaltvorgang kann die Windungszahl der Primärwindung LP eins sein. Gleichzeitig können die erste Primärwindung LP1 und die zweite Primärwindung LP2 parallel verbunden sein, wenn sie vom ersten I/O-Terminal ST und dem Versorgungsterminal VDD aus betrachtet werden. Somit kann der Kopplungskoeffizient k durch Einstellen der Windungszahlen der Primärwindung LP und der Sekundärwindung LS abhängig vom Schaltvorgang eingestellt werden.
  • 12A ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer ersten Primärwindung nach einem Ausführungsbeispiel. 12B ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer zweiten Primärwindung nach einem Ausführungsbeispiel. 12C ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer ersten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel. 12D ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer zweiten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel. 12E ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer dritten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel. 12F ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Struktur einer vierten Sekundärwindung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • Bezugnehmend auf 11 und 12A bis 12F ist eine in einer Primärwindung LP und einer Sekundärwindung LS enthaltene Mehrzahl an Windungen an Punkten, an denen die Mehrzahl an Windungen einander kreuzen, womöglich nicht elektrisch verbunden. Das heißt, an den Kreuzungspunkten können manche Windungen in einer ersten Schicht gebildet werden und andere Windungen können in einer zweiten Schicht gebildet werden. Mit anderen Worten können die manchen Windungen und die anderen Windungen an Kreuzungspunkten an Schichten, die auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, gebildet werden. Die Primärwindung LP und die Sekundärwindung LS können in der gleichen Schicht oder in benachbarten Schichten an Punkten, an denen die Windungen einander nicht kreuzen, gebildet werden. Durch das Bilden der Primärwindung LP und der Sekundärwindung LS in der gleichen Schicht oder den benachbarten Schichten, kann ein induzierter Magnetfluss reduziert werden.
  • Bezugnehmend auf 11, 12A und 12B kann ein Leitungsdraht (oder eine Leiterbahn) eines Abschnitts einer ersten Primärwindung LP1 außerhalb der Primärwindung LP gebildet werden. Zum Beispiel kann der Leitungsdraht des Abschnitts der ersten Primärwindung LP1 am weitesten entfernt von der Mitte der Primärwindung LP gebildet werden. Ein Leitungsdraht/eine Leiterbahn des verbleibenden Abschnitts der ersten Primärwindung LP1 kann im Innern der Primärwindung LP gebildet werden. Zum Beispiel kann der Leitungsdraht des verbleibenden Abschnitts der ersten Primärwindung LP1 am nächsten zu der Mitte der Primärwindung LP gebildet werden. Eine zweite Primärwindung LP2 kann ähnlich der ersten Primärwindung LP1 sein. Zum Beispiel kann ein Leitungsdraht eines Abschnitts der zweiten Primärwindung LP2 außerhalb der Primärwindung LP gebildet werden und ein Leitungsdraht des verbleibenden Abschnitts davon kann im Innern der Primärwindung LP gebildet werden. Währenddessen kann ein Ende der ersten Primärwindung LP1 mit einem Versorgungsterminal VDD verbunden sein und ein weiteres Ende davon kann mit einem ersten Primärschalter SPA1 und einem dritten Primärschalter SPB2 verbunden sein. Ein Ende der zweiten Primärwindung LP2 kann mit einem ersten I/O-Terminal ST verbunden sein und ein weiteres Ende davon kann mit dem ersten Primärschalter SPA1 und einem zweiten Primärschalter SPB1 verbunden sein.
  • Bezugnehmend auf 11, 12C, 12D, 12E und 12F kann die in der Sekundärwindung LS enthaltene Mehrzahl an Windungen an Positionen gebildet werden, die jeweils unterschiedliche durchschnittliche Entfernungen von der Mitte der Sekundärwindung LS aufweisen. Zum Beispiel kann eine erste Position an einer am weitesten von der Mitte der Sekundärwindung LS entfernten durchschnittlichen Ent-fernung angeordnet sein, und eine vierte Position kann an einer am nächsten zur Mitte der Sekundärwindung LS durchschnittlichen Entfernung angeordnet sein. Eine zweite Position kann an einer durchschnittlichen Entfernung von der Mitte der Sekundärwindung LS angeordnet sein, was näher ist als die erste Position und weiter entfernt ist als die dritte Position. Eine dritte Position kann an einer durchschnittlichen Entfernung von der Mitte der Sekundärwindung LS angeordnet sein, was näher ist als die zweite Position und weiter entfernt ist als die vierte Position.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können Abschnitte einer ersten Sekundärwindung LS1 und einer dritten Sekundärwindung LS3 an der ersten Position gebildet werden und andere Abschnitte davon können an der zweiten Position gebildet werden. Abschnitte einer zweiten Sekundärwindung LS2 und einer vierten Sekundärwindung LS4 können an der dritten Position gebildet werden und andere Abschnitte davon können an der vierten Position gebildet werden. Die ersten bis vierten Positionen können Positionen auf der im Wesentlichen gleichen Ebene sein. Zum Beispiel können die ersten bis vierten Positionen die gleichen auf einer Z-Achse und unterschiedliche auf einer X-Achse und einer Y-Achse sein.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel kann die erste Sekundärwindung LS1 mit einem ersten Differenzialterminal DT1, einem ersten Sekundärschalter SSA1, einem zweiten Sekundärschalter SSA2, einem dritten Sekundärschalter SSB1, einem fünften Sekundärschalter SSB3 und einer dritten Sekundärwindung LS3 verbunden sein. Die zweite Sekundärwindung LS2 kann mit dem ersten Sekundärschalter SSA1, dem dritten Sekundärschalter SSB1 und einem zentrierten Tab-Knoten CT (oder einem Erdungs-terminal GND) verbunden sein. Die dritte Sekundärwindung LS3 kann mit einem zweiten Differenzialterminal DT2, dem zweiten Sekundärschalter SSA2, einem vierten Sekundärschalter SSB2, dem fünften Sekundärschalter SSB3 und der ersten Sekundär-windung LS1 verbunden sein. Die vierte Sekundärwindung LS4 kann mit dem zweiten Sekundärschalter SSA2, dem vierten Sekundärschalter SSB2 und dem zentrierten Tab-Knoten CT (oder dem Erdungsterminal GND) verbunden sein.
  • 13 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung und einer Sekundärwindung, die konfiguriert sind, um einen ersten Schaltvorgang durchzuführen, nach einem Ausführungsbeispiel. 14 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturen einer Primärwindung und einer Sekundärwindung, die konfiguriert sind, um einen zweiten Schaltvorgang durchzuführen, nach einem Ausführungsbeispiel. Nachfolgend werden 13 und 14 mit Bezug auf die Bezugszeichen aus 1 und 4 beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 13 und 14 kann sich eine Windung, die mit dem gleichen Schraffur gefüllt ist, auf eine Windung beziehen, auf die das gleiche Signal, der gleiche Strom oder die gleiche Spannung angewandt wird. Das heißt, mit unterschiedlichen Schraffuren gefüllte Windungen können sich auf Windungen beziehen, die nicht miteinander verbunden sind. Zum Beispiel sind eine abisolierte Windung und eine gepunktete Windung womöglich nicht miteinander verbunden. Währenddessen, wie mit Bezug auf 11 oben beschrieben, sind Windungen in einer Primärwindung LP womöglich an einer Position, an der die Windungen einander kreuzen, nicht elektrisch verbunden.
  • Bezugnehmend auf 13 können eine Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 den ersten Schaltvorgang durchführen. In einem Primärstromkreis 110 kann ein erster Primärschalter SPA1 eingeschaltet sein und ein zweiter Primärschalter SPB1 und ein dritter Primärschalter SPB2 können ausgeschaltet sein. Somit können eine erste Primärwindung LP1 und eine zweite Primärwindung LP2 in Reihe miteinander verbunden sein. Bezugnehmend auf 13 kann eine serielle Windung LPa eine Windung sein, in der die erste Primärwindung LP1 in Reihe mit der zweiten Primärwindung LP2 verbunden ist. Somit können Induktivitäten der ersten Primärwindung LP1 und der zweiten Primärwindung LP2 summiert werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu erhöhen.
  • Währenddessen können in einem Sekundärstromkreis 120 ein erster Sekundärschalter SSA1 und ein zweiter Sekundärschalter SSA2 eingeschaltet sein und ein dritter Sekundärschalter SSB1, ein vierter Sekundärschalter SSB2 und ein fünfter Sekundärschalter SSB3 können ausgeschaltet sein. Somit können eine erste Sekundär-windung LS1 und eine zweite Sekundärwindung LS2 in Reihe verbunden sein und eine dritte Sekundärwindung LS3 und eine vierte Sekundärwindung LS4 können in Reihe verbunden sein. Wie in 13 gezeigt, kann eine serielle Windung LSa1 eine Windung sein, in der die erste Sekundärwindung LS1 in Reihe mit der zweiten Sekundärwindung LS2 verbunden ist. Außerdem kann eine serielle Windung LSa2 eine Windung sein, in der eine dritte Sekundärwindung LS3 in Reihe mit einer vierten Sekundärwindung LS4 verbunden ist. Somit können Induktivitäten der ersten Sekundärwindung LS1 und der zweiten Sekundärwindung LS2 summiert werden und Induktivitäten der dritten Sekundärwindung LS3 und der vierten Sekundärwindung LS4 können summiert werden. Dementsprechend kann sich eine äquivalente Induktivität des Sekundärstromkreises 120 erhöhen.
  • Bezugnehmend auf 14 können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 den zweiten Schaltvorgang durchführen. Im zweiten Schaltvorgang können die Primär-Umschalt-Schaltung SW1 und die Sekundär-Umschalt-Schaltung SW2 in einem Schaltzustand entgegengesetzt zu dem des oben beschriebenen ersten Schaltvorgangs sein. Im Primärstromkreis 110 kann der erste Primärschalter SPA1 ausgeschaltet sein und der zweite Primärschalter SPB1 und der dritte Primärschalter SPB2 können eingeschaltet sein. Somit können eine erste Primärparallelwindung LPb1 und eine zweite Primärparallelwindung LPb2 parallel miteinander verbunden sein. Somit kann ein paralleler Vorgang an Induktivitäten der ersten Primärparallelwindung LPb1 und der zweiten Primärparallelwindung LPb2 durchgeführt werden, um eine äquivalente Induktivität davon zu erhöhen.
  • Währenddessen können im Sekundärstromkreis 120 der erste Sekundärschalter SSA1 und der zweite Sekundärschalter SSA2 ausgeschaltet sein und der dritte Sekundärschalter SSB1, der vierte Sekundärschalter SSB2 und der fünfte Sekundärschalter SSB3 können eingeschaltet sein. Somit können die erste Sekundärparallelwindung LSb1 und die zweite Sekundärparallelwindung LSb2 parallel verbunden sein und die dritte Sekundärparallelwindung LSb3 und die vierte Sekundärparallelwindung LSb4 parallel verbunden sein.
  • Die oben beschriebene erste primäre serielle Windung LPb1 und die zweite primäre serielle Windung LPb2 können jeweils der ersten Primärwindung LP1 und der zweiten Primärwindung LP2 im Wesentlichen gleich sein. Außerdem können die erste Sekundärparallelwindung LSb1 bis vierte Sekundärparallelwindung LSb4 jeweils der ersten Sekundärwindung LS1 bis vierten Sekundärwindung LS4 im Wesentlichen gleich sein.
  • Bezugnehmend auf 13 und 14 sind eine Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2) und eine Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1, LS2, LS3 und LS4) womöglich nicht potentialfrei, während ein Eingabesignal durch ein erstes I/O-Terminal ST oder ein zweites I/O-Terminal DT1 und DT2 empfangen wird. In einem typischen Schalttransformator kann ein potentialfreier Leitungsdraht, durch den kein Strom fließt, in manchen Schaltvorgängen erzeugt werden. Das heißt, wenn der potentialfreie Leitungsdraht erzeugt wird, kann ein unbedeutender Leitungsdraht in manchen Schaltvorgängen entwickelt werden und somit kann eine Chip-Größe erhöht werden und die Kosten können sich erhöhen. Zusätzlich, wenn der potentialfreie Leitungsdraht vorhanden ist, kann ein durch einen Leitungsdraht, in dem Strom fließt, erzeugter Magnetfluss durch den potentialfreien Leitungsdraht geblockt oder behindert werden, wodurch der Verlust des Magnetflusses verursacht wird. Da ein potentialfreier Leitungsdraht nicht erzeugt wird, kann allerdings nach einem Ausführungsbeispiel eine Chip-Größe optimiert werden, Kosten können reduziert werden und der Verlust des Magnetflusses kann reduziert werden, um einen Kopplungskoeffizienten zu erhöhen. Somit kann die Performance des Transformators 10 verbessert werden.
  • 15 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens eines Transformators nach einem Ausführungsbeispiel. 15 wird mit Bezug auf die Bezugszeichen der oben beschriebenen Zeichnungen beschrieben.
  • Im Verfahren aus 15 kann ein Eingabesignal durch ein erstes I/O-Terminal ST oder ein zweites I/O-Terminal DT1 und DT2 empfangen werden (S710).
  • Mindestens ein Primärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Primärwindungen (z.B. LP1 und LP2) verbunden ist, und mindestens ein Sekundärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Sekundärwindungen (z.B. LS1, LS2, LS3 und LS4) verbunden ist, können basierend auf einer Frequenz des Eingabesignals gesteuert werden (S720).
  • In einem Beispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner ist als eine Bezugsfrequenz, können die Primärwindungen LP1 und LP2 in Reihe verbunden sein und die Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 können in Reihe verbunden sein. Somit kann sich eine äquivalente Induktivität der Primärwindungen LP1 und LP2 erhöhen und eine äquivalente Induktivität der Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 kann sich erhöhen.
  • In einem weiteren Beispiel, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich der Bezugsfrequenz ist, können die Primärwindungen LP1 und LP2 parallel verbunden sein und die Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 können parallel verbunden sein. Somit kann die äquivalente Induktivität der Primärwindungen LP1 und LP2 reduziert werden und die äquivalente Induktivität der Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 kann reduziert werden.
  • Ein Ausgabesignal kann durch die Primärwindungen LP1 und LP2 und die Sekundärwindungen LS1, LS2, LS3 und LS4 ausgegeben werden (S730). Das Ausgabesignal kann ein durch Erhöhen oder Reduzieren einer Spannung und eines Stroms des Eingabesignals erhaltenes Signal sein. Das heißt, das Ausgabesignal kann ein durch Transformation des Eingabesignals erhaltenes Signal sein. Wenn eine elektronische Vorrichtung 1 ein Transmitter 3 ist, kann das Ausgabesignal durch das erste I/O-Terminal ST ausgegeben werden. Wenn die elektronische Vorrichtung 1 ein Empfänger 2 ist, kann das Ausgabe Signal durch das zweite I/O-Terminal DT1 und DT2 ausgegeben werden.
  • 16 ist ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung 800 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Kommunikationsvorrichtung 800 kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 810, einen anwendungsspezifischen Prozessor mit Befehlssatz (ASIP) 830, einen Speicher 850, einen Hauptprozessor 870 und einen Hauptspeicher 890 enthalten. Mindestens zwei von der ASIC 810, dem ASIP 830 und dem Hauptprozessor 870 können miteinander kommunizieren. Außerdem können mindestens zwei von der ASIC 810, dem ASIP 830, dem Speicher 850, dem Hauptprozessor 870 und dem Hauptspeicher 890 in einem einzelnen Chip eingebettet sein.
  • Der ASIP 830, der eine angepasste IC für spezifische Zwecke ist, kann einen dedizierten Anweisungssatz für eine spezifische Anwendung unterstützen und im Anweisungssatz enthaltene Anweisungen ausführen. Der Speicher 850 kann mit dem ASIP 830 kommunizieren und als eine dauerhafte Speichervorrichtung dienen, um eine durch den ASIP 830 ausgeführte Mehrzahl an Anweisungen zu speichern. Zum Beispiel kann der Speicher 850 einen durch den ASIP 830 zugänglichen beliebigen Speichertyp, zum Beispiel einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), ein Tape, eine Magnetplatte, eine Bildplatte, einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher und eine Kombination davon enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Der Hauptprozessor 870 kann eine Mehrzahl an Anweisungen ausführen und die Kommunikationsvorrichtung 800 steuern. Zum Beispiel kann der Hauptprozessor 870 die ASIC 810 und den ASIP 830 steuern, durch ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk empfangene Daten verarbeiten oder eine Anwendereingabe für die Kommunikationsvorrichtung 800 verarbeiten. Der Hauptspeicher 890 kann mit dem Hauptprozessor 870 kommunizieren und als eine dauerhafte Speichervorrichtung dienen, um die durch den Hauptprozessor 870 ausgeführte Mehrzahl an Anweisungen zu speichern. Zum Beispiel kann der Hauptspeicher 890 einen durch den Hauptprozessor 870 zugänglichen beliebigen Speichertyp, zum Beispiel RAM, ROM, ein Tape, eine Magnetplatte, eine Bildplatte, einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher und eine Kombination davon enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Eine elektronische Vorrichtung 1 und/oder ein Transformator 10 können in allen oder manchen Konfigurationen der Kommunikationsvorrichtung enthalten sein. Zum Beispiel können die elektronische Vorrichtung 1 und/oder der Transformator 10 in einer Konfiguration enthalten sein, die ein durch Transformation eines Eingabesignals erhaltenes Ausgabesignal erfordert. Außerdem können die elektrische Vorrichtung 1 und/oder der Transformator 10 in einer Komponente enthalten sein, die ein Transformatorverhältnis erfordert, das nach einer Frequenz des Eingabe-signals gesteuert wird. Währenddessen kann ein Betriebsverfahren des Transformators 10 durch mindestens eine von in der Kommunikationsvorrichtung enthaltenen Komponenten durchgeführt werden. In manchen Ausführungs-formen kann ein Betrieb der Steuerlogik 130 aus 1 als eine im Speicher 850 gespeicherte Mehrzahl an Anweisungen umgesetzt werden. Der ASIP 830 kann die im Speicher 850 gespeicherte Mehrzahl an Anweisungen ausführen und mindestens einen von Vorgängen des Betriebsverfahrens des Transformators 10 durchführen. In manchen Ausführungsformen kann mindestens einer von den Vorgängen des Betriebsverfahrens des Transformators 10 durch einen Hardwareblock durchgeführt werden, der aufgrund einer logischen Synthese entwickelt wird, und der Hardwareblock kann in der ASIC 810 enthalten sein. In manchen Ausführungsformen kann mindestens einer von den Vorgängen des Betriebsverfahrens des Transformators 10 als eine im Hauptspeicher 890 gespeicherte Mehrzahl an Anweisungen umgesetzt werden. Der Hauptprozessor 870 kann die im Hauptspeicher 890 gespeicherte Mehrzahl an Anweisungen ausführen und mindestens einen der Vorgänge des Betriebsverfahrens des Transformators 10 durchführen.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel können Primärwindungen in einem Hochfrequenzband parallel verbunden sein und Sekundärwindungen können ebenfalls parallel verbunden sein. Induktivitäten können aufgrund der parallel verbundenen Windungen reduziert werden und somit können Windungen derart entwickelt werden, dass sie eine lange Länge und/oder große Flächen aufweisen. Somit können ein Kopplungskoeffizient, der proportional zu einer Länge/Fläche ist, und eine abdeckbare Bandbreite erhöht werden.
  • Nach einem Ausführungsbeispiel gibt es keine potentialfreie Windung und ein Flussverlust kann reduziert werden, wenn ein Eingabesignal eingegeben wird. Somit kann der Kopplungskoeffizient erhöht werden.
  • Währenddessen sind in den oben beschriebenen Zeichnungen aufgezeigte Strukturen oder Figuren und deren Beschreibungen Beispiele und können als weitere Strukturen oder Figuren erweitert oder interpretiert werden, die durch einen Fachmann einfach erweitert werden können. Das heißt, Beispiele einer Windungsstruktur, der Windungszahl, eines Wicklungsverhältnisses, einer Induktivität und einer Impedanz sind für Bündigkeit vorgesehen und auf verschiedene Werte nach den Designspezifikationen erweitert.
  • Obwohl das erfinderische Konzept mit Bezug auf Ausführungsformen davon besonders gezeigt und beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen in Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geist und Umfang der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020190068806 [0001]

Claims (25)

  1. Schalttransformator, aufweisend: einen Primärstromkreis, der ein erstes Eingabe/Ausgabe(I/O)-Terminal, eine Mehrzahl an Primärwindungen und eine Primär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter aufweist, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Primärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, aufweist; und einen Sekundärstromkreis, der ein zweites I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter aufweist, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl an Sekundärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, aufweist, wobei sowohl die Primär-Umschalt-Schaltung als auch die Sekundär-Umschalt-Schaltung basierend auf einem Frequenzband eines vom ersten I/O-Terminal oder zweiten I/O-Terminal empfangenen Eingabesignals einen Schaltvorgang durchführen.
  2. Schalttransformator nach Anspruch 1, wobei sowohl die Primär-Umschalt-Schaltung als auch die Sekundär-Umschalt-Schaltung einen ersten Schaltvorgang durchführen, wenn eine Frequenz des Eingabesignals kleiner als eine Referenzfrequenz ist, und sowohl die Primär-Umschalt-Schaltung als auch die Sekundär-Umschalt-Schaltung einen zweiten Schaltvorgang durchführen, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich der Referenzfrequenz ist.
  3. Schalttransformator nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl an Primärwindungen im ersten Schaltvorgang in Reihe verbunden ist und die Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe verbunden ist.
  4. Schalttransformator nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl an Primärwindungen im zweiten Schaltvorgang parallel verbunden ist und die Mehrzahl an Sekundärwindungen parallel verbunden ist.
  5. Schalttransformator nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl an Primärwindungen und die Mehrzahl an Sekundärwindungen nicht potentialfrei sind, während das Eingabesignal durch das erste I/O-Terminal oder das zweite I/O-Terminal empfangen wird.
  6. Schalttransformator nach Anspruch 1, wobei das erste I/O-Terminal ein unsymmetrisches Terminal aufweist und das zweite I/O-Terminal ein Differenzialterminal aufweist.
  7. Schalttransformator nach Anspruch 6, wobei das erste I/O-Terminal durch einen rauscharmen Verstärker eine Signalausgabe empfängt und das zweite I/O-Terminal ein transformiertes Signal an einen Frequenzmischer ausgibt.
  8. Schalttransformer nach Anspruch 6, wobei das erste I/O-Terminal ein transformiertes Signal an einen Leistungsverstärker ausgibt und das zweite I/O-Terminal durch einen Frequenzmischer eine Signalausgabe empfängt.
  9. Schalttransformator nach Anspruch 1, wobei sowohl die Primär-Umschalt-Schaltung als auch die Sekundär-Umschalt-Schaltung als Reaktion auf ein Schaltsteuersignal, das auf einer Frequenz des Eingabesignals basiert, operieren.
  10. Schalttransformator nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl an Primärwindungen eine erste Primärwindung und eine zweite Primärwindung aufweist, wobei die Primär-Umschalt-Schaltung konfiguriert ist, um die erste Primärwindung und die zweite Primärwindung in Reihe oder parallel zu verbinden, die Mehrzahl an Sekundärwindungen eine erste Sekundärwindung, eine zweite Sekundärwindung, eine dritte Sekundärwindung und eine vierte Sekundärwindung aufweist, und die Sekundär-Umschalt-Schaltung konfiguriert ist, um die erste Sekundärwindung und die zweite Sekundärwindung in Reihe oder parallel zu verbinden, und die dritte Sekundärwindung und die vierte Sekundärwindung in Reihe oder parallel zu verbinden.
  11. Schalttransformator nach Anspruch 10, wobei das zweite I/O-Terminal ein erstes Differenzialterminal und ein zweites Differenzialterminal aufweist, wobei ein Ende von sowohl der ersten Sekundärwindung als auch der zweiten Sekundärwindung mit dem ersten Differenzialterminal verbunden ist, ein anderes Ende von sowohl der ersten Sekundärwindung als auch der zweiten Sekundärwindung mit einem zentrierten Tab-Knoten verbunden ist, ein Ende von sowohl der dritten Sekundärwindung als auch der vierten Sekundärwindung mit dem zweiten Differenzialterminal verbunden ist, und ein anderes Ende von sowohl der dritten Sekundärwindung als auch der vierten Sekundärwindung mit dem zentrierten Tab-Knoten verbunden ist.
  12. Schalttransformator nach Anspruch 11, wobei die Sekundär-Umschalt-Schaltung einen ersten Sekundärschalter, einen zweiten Sekundärschalter, einen dritten Sekundärschalter, einen vierten Sekundärschalte und einen fünften Sekundärschalter aufweist, wobei der erste Sekundärschalter zwischen der ersten Sekundärwindung und der zweiten Sekundärwindung vorgesehen ist, der zweite Sekundärschalter zwischen der dritten Sekundärwindung und der vierten Sekundärwindung vorgesehen ist, der dritte Sekundärschalter zwischen dem ersten Differenzialterminal und der zweiten Sekundärwindung vorgesehen ist, der vierte Sekundärschalter zwischen der vierten Sekundärwindung und dem zweiten Differenzialterminal vorgesehen ist, und der fünfte Sekundärschalter zwischen der ersten Sekundärwindung, der dritten Sekundärwindung und einem Erdungsterminal vorgesehen ist.
  13. Schalttransformator, aufweisend: ein erstes Eingabe/ Ausgabe(I/O)-Terminal, das ein unsymmetrisches Terminal aufweist; ein zweites I/O-Terminal, das ein Differenzialterminal aufweist; einen Primärstromkreis, der eine Mehrzahl an Primärwindungen aufweist und konfiguriert ist, um ein Empfangssignal mittels des ersten I/O-Terminals zu empfangen und/oder ein Übertragungssignal aus dem ersten I/O-Terminal zu übertragen; einen Sekundärstromkreis, der eine Mehrzahl an Sekundärwindungen aufweist, welche an die Mehrzahl an Primärwindungen gekoppelt ist, wobei der Sekundärstromkreis konfiguriert wird, um mittels des zweiten I/O-Terminals ein vom Empfangssignal erzeugtes Ausgabesignal auszugeben, oder ein Eingabesignal, aus dem das Übertragungssignal erzeugt wird, einzugeben; und eine Umschalt-Schaltung, welche konfiguriert ist, um einen äquivalenten Induktivitätswert der Mehrzahl an Primärwindungen und einen äquivalenten Induktivitätswert der Mehrzahl an Sekundärwindungen basierend auf einer Frequenz des Empfangssignals oder des Eingabesignals einzustellen.
  14. Schalttransformator nach Anspruch 13, wobei die Umschalt-Schaltung ferner konfiguriert ist, um die äquivalente Induktivität der Mehrzahl an Primärwindungen und die äquivalente Induktivität der Mehrzahl an Sekundärwindungen zu erhöhen, wenn eine Frequenz eines Eingabesignals kleiner als eine Referenzfrequenz ist, und die äquivalente Induktivität der Mehrzahl an Primärwindungen und die äquivalente Induktivität der Mehrzahl an Sekundärwindungen zu reduzieren, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich der Referenzfrequenz ist, wobei das Eingabesignal das erste Signal oder das zweite Signal ist.
  15. Schalttransformator nach Anspruch 14, wobei die Umschalt-Schaltung ferner konfiguriert ist, um einen Schaltvorgang durchzuführen, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe zu verbinden, und um mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe zu verbinden, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner als die Referenzfrequenz ist.
  16. Schalttransformator nach Anspruch 14, wobei die Umschalt-Schaltung ferner konfiguriert ist, um einen Schaltvorgang durchzuführen, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen parallel zu verbinden, und um mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen parallel zu verbinden, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich der Referenzfrequenz ist.
  17. Elektronische Vorrichtung, aufweisend: einen Primärstromkreis, der ein erstes Eingabe/ Ausgabe(I/O)-Terminal, eine Mehrzahl an Primärwindungen und eine Primär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter aufweist, der konfiguriert ist, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, aufweist; einen Sekundärstromkreis, der ein zweites I/O-Terminal, eine Mehrzahl an Sekundärwindungen und eine Sekundär-Umschalt-Schaltung, die mindestens einen Schalter aufweist, der konfiguriert ist, um mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen selektiv in Reihe oder parallel zu verbinden, aufweist; und eine Steuerlogik, die konfiguriert ist, um ein Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben und dadurch einen einer Mehrzahl an Modi zu aktivieren.
  18. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerlogik in einem ersten Modus ferner konfiguriert ist, um ein erstes Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe zu verbinden und mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe zu verbinden.
  19. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Steuerlogik in einem zweiten Modus ferner konfiguriert ist, um ein zweites Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben, wobei das zweite Schaltsteuersignal einen umgekehrten Schaltvorgang eines durch das erste Schaltsteuersignal gekennzeichneten Schaltvorgangs kennzeichnet.
  20. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerlogik in einem dritten Modus ferner konfiguriert ist, um ein drittes Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe zu verbinden und mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen parallel zu verbinden.
  21. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerlogik in einem vierten Modus ferner konfiguriert ist, um ein viertes Schaltsteuersignal an die Primär-Umschalt-Schaltung und die Sekundär-Umschalt-Schaltung auszugeben, um mindestens einige der Mehrzahl an Primärwindungen parallel zu verbinden und mindestens einige der Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe zu verbinden.
  22. Betriebsverfahren eines Schalttransformators, wobei das Betriebsverfahren aufweist: Empfangen eines Eingabesignals durch ein erstes Eingabe/Ausgabe(I/O)-Terminal oder ein zweites I/O-Terminal; Steuern von mindestens einem Primärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Primärwindungen verbunden ist, und von mindestens einem Sekundärschalter, der zwischen einer Mehrzahl an Sekundärwindungen verbunden ist, basierend auf einer Frequenz des Eingabesignals; und Ausgeben eines Ausgabesignals durch die Mehrzahl an Primärwindungen und die Mehrzahl an Sekundärwindungen.
  23. Betriebsverfahren nach Anspruch 22, wobei das Steuern des mindestens einen Primärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Primärwindungen verbunden ist, und des mindestens einen Sekundärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Sekundärwindungen verbunden ist, basierend auf der Frequenz des Eingabesignals das Verbinden der Mehrzahl an Primärwindungen in Reihe und das Verbinden der Mehrzahl an Sekundärwindungen in Reihe aufweist, wenn die Frequenz des Eingabesignals kleiner als eine Referenzfrequenz ist.
  24. Betriebsverfahren nach Anspruch 22, wobei das Steuern des mindestens einen Primärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Primärwindungen verbunden ist, und des mindestens einen Sekundärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Sekundärwindungen verbunden ist, basierend auf der Frequenz des Eingabesignals das parallele Verbinden der Mehrzahl an Primärwindungen und das parallele Verbinden der Mehrzahl an Sekundärwindungen aufweist, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich einer Referenzfrequenz ist.
  25. Betriebsverfahren nach Anspruch 22, wobei das Steuern des mindestens einen Primärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Primärwindungen verbunden ist, und des mindestens einen Sekundärschalters, der zwischen der Mehrzahl an Sekundärwindungen verbunden ist, basierend auf der Frequenz des Eingabesignals das Reduzieren einer äquivalenten Induktivität der Mehrzahl an Primärwindungen und das Reduzieren einer äquivalenten Induktivität der Mehrzahl an Sekundär-windungen aufweist, wenn die Frequenz des Eingabesignals größer als oder gleich einer Referenzfrequenz ist.
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