FR2926415A1 - Transformateur primaire a segments multiples et secondaire multispire pour systemes amplificateurs de puissance - Google Patents
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Abstract
Les modes de réalisation de la présente invention peuvent fournir des systèmes et procédés amplificateurs de puissance (103). Ces systèmes et procédés peuvent comprendre un amplificateur de puissance qui génère un premier signal de sortie différentiel et un deuxième signal de sortie différentiel, un enroulement primaire (206, 506) (206) constitué d'une pluralité de segments primaires (407, 408), dans lequel une première extrémité de chaque segment primaire est connectée à un premier port d'entrée commun (420) et une deuxième extrémité de chaque segment primaire est connectée à un deuxième port d'entrée commun (421), dans lequel le premier port d'entrée commun (420) est opérationnel pour recevoir le premier signal de sortie différentiel et dans lequel le deuxième port d'entrée commun (421) est opérationnel pour recevoir le deuxième signal de sortie différentiel et un enroulement secondaire unique (409) couplé de manière inductive à la pluralité de segments primaires (407, 408).
Description
TRANSFORMATEUR PRIMAIRE A SEGMENTS MULTIPLES ET SECONDAIRE MULTISPIRE POUR SYSTÈMES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE
[0001] Les modes de réalisation de l'invention proposés en exemple concernent d'une manière générale des amplificateurs de puissance et, plus particulièrement, des systèmes et procédés pour des transformateurs suralimenteurs permettant de coupler un ou plusieurs amplificateurs de puissance à une charge. [0002] Avec la croissance explosive de l'industrie des transmissions mobiles, de nombreux efforts ont été faits pour intégrer des fonctions d'applications mobiles (par exemple, des amplificateurs, des mélangeurs, des oscillateurs commandés par tension, etc., à faible bruit) dans une technologie à semi-conducteur unique (par exemple, une seule plaquette). Cependant, l'intégration totale d'un amplificateur de puissance sur la superficie d'une seule plaquette présente de nombreuses difficultés. En particulier, des structures offrant des puissances importantes nécessitent des plaquettes de grande superficie, et si la structure correspondante est répartie sur toute la surface de la plaquette, alors la haute puissance de sortie élevée de l'amplificateur de puissance peut dégrader la performance d'autres fonctions d'applications mobiles. Par conséquent, dans certaines applications, la structure correspondante d'amplificateurs de puissance devrait être isolée d'autres fonctions d'applications mobiles en une seule zone et la taille globale de la structure correspondante devrait être raisonnablement restreinte pour être financièrement avantageuse tout en conservant un niveau de puissance de sortie relativement élevé. En conséquence, il existe un besoin de conceptions correspondantes à puissance améliorée pour mettre en oeuvre un système amplificateur très puissant totalement intégré. [0003] Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, il peut y avoir un système amplificateur de puissance, qui peut comprendre une pluralité d'amplificateurs, un seul enroulement de transformateur primaire à segments multiples avec un premier nombre N1 de spires, et un seul enroulement de transformateur secondaire avec un deuxième nombre de spires N2. Le rapport des spires de l'enroulement de transformateur primaire à l'enroulement de transformateur secondaire peut être N1:N2r avec N2 > N1 pour augmenter la tension de l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire dans un rapport sensiblement de N2/N1. L'enroulement primaire à segments multiples peut augmenter le couplage magnétique, réduisant ainsi les pertes passives. Chaque amplificateur peut comprendre une entrée comme des entrées différentielles qui sont reliées aux ports de sortie du système à l'enroulement primaire, et l'enroulement primaire peut être couplé à la sortie différentielle de l'enroulement secondaire. En effet, l'enroulement unique de transformateur secondaire peut être couplé de manière inductive à l'enroulement de transformateur primaire et peut fournir un port de sortie de système auquel on peut coupler une charge. [0004] Selon un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, il peut y avoir un système amplificateur de puissance. Le système peut comprendre un amplificateur de puissance qui peut générer un premier signal de sortie différentiel et un deuxième signal de sortie différentiel, un enroulement primaire constitué d'une pluralité de segments primaires, dans lequel une première extrémité de chaque segment primaire peut être reliée à un premier port d'entrée commun et une deuxième extrémité de chaque segment primaire peut être connectée à un deuxième port d'entrée commun, dans lequel le premier port d'entrée commun peut être opérationnel pour recevoir le premier signal de sortie différentiel, et dans lequel le deuxième port d'entrée commun est opérationnel pour recevoir le deuxième signal de sortie différentiel, et un enroulement secondaire unique qui peut être couplé de manière inductive à la pluralité de segments primaires. [0005] Selon un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, il peut y avoir un procédé pour fournir un système amplificateur de puissance. Le procédé peut comprendre la fourniture d'un amplificateur de puissance qui génère un premier signal de sortie différentiel et un deuxième signal de sortie différentiel, la réception du premier signal de sortie différentiel à un premier port d'entrée commun et du deuxième signal de sortie différentiel à un deuxième port d'entrée commun, le premier port d'entrée commun pouvant être connecté à une première extrémité d'une pluralité des segments primaires qui forment un enroulement primaire, et le deuxième port d'entrée commun pouvant être connecté à une deuxième extrémité de la pluralité de segments primaires, et le couplage de manière inductive de la pluralité de segments primaires à un enroulement secondaire unique. [0006] Ayant ainsi décrit l'invention en termes généraux, référence sera faite maintenant aux dessins d'accompagnement, qui ne sont pas nécessairement tracés à l'échelle, et dans lesquels : [0007] La figure 1 est un schéma de principe pour un amplificateur de puissance avec un étage d'excitation et un réseau de transformation d'impédance, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0008] La figure 2 est un exemple de diagramme schématique pour un transformateur selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0009] La figure 3 illustre un exemple de diagramme schématique pour un transformateur dans lequel l'enroulement primaire à segments multiples peut être connecté à une pluralité d'amplificateurs, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0010] La figure 4 illustre un exemple de configuration d'un transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0011] La figure 5 illustre un exemple de diagramme schématique pour un transformateur utilisant un ou plusieurs blocs de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0012] La figure 6 illustre un exemple de configuration pour un exemple de transformateur utilisant un ou plusieurs blocs de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0013] La figure 7 illustre un exemple de configuration d'un transformateur d'un système amplificateur de puissance proposé en exemple avec un enroulement auxiliaire adjacent à ou enveloppant pratiquement une partie du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0014] Les figures 8A, 8B et 8C illustrent des exemples de circuits résonants qui peuvent être utilisés comme blocs de syntonisation pour les transformateurs, selon des exemples de modes de réalisation de l'invention. [0015] La figure 9 illustre un exemple de structure de substrat plate pour mettre en oeuvre un exemple de transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0016] Les figures 10 et 11 illustrent des exemples de structures de substrat empilées pour mettre en oeuvre des transformateurs proposés en exemple, selon des exemples de modes de réalisation de l'invention. [0017] La figure 12 illustre un exemple de structure de substrat à plusieurs couches pour mettre en oeuvre un exemple de transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0018] Les modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits plus pleinement ci-après en référence aux dessins d'accompagnement, dans lesquels certains, mais pas tous les modes de réalisation de l'invention sont représentés. En fait, ces inventions peuvent être réalisées sous de nombreuses formes différentes et ne devraient pas être interprétées comme limitées aux modes de réalisation présentés dans le présent document ; au contraire, ces modes de réalisation sont fournis pour que cette description réponde aux exigences légales en vigueur. Des numéros identiques renvoient à des éléments similaires dans tout le document. [0019] La figure 1 illustre un système amplificateur de puissance (AP) de commutation 100 qui peut comprendre un port d'entrée 101, un étage amplificateur d'excitation 102 facultatif, un ou plusieurs amplificateurs de puissance de commutation 103, et un réseau de transformation d'impédance 104, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention.
Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'étage amplificateur d'excitation 102 peut recevoir une entrée comme un signal de bande de base ou un signal RF à partir du port d'entrée 101 et peut générer une sortie pour commander l'amplificateur de puissance de commutation 103. Comme indiqué sur la figure 1, l'amplificateur de puissance de commutation 103 peut être alimenté via un port de tension d'alimentation 106 (Vdd). L'amplificateur de puissance de commutation 103 peut alors fournir un signal de sortie amplifié au réseau de transformation d'impédance 104, qui adapte l'impédance de sortie de l'amplificateur de puissance 103 à une impédance de charge au port de sortie 105. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la charge peut être un commutateur, un multiplexeur, un filtre, une antenne, ou encore un autre type de charge. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'impédance de charge peut être de 50 ohms. Lorsque l'impédance de charge est de 50 ohms, le réseau de transformation d'impédance 104 peut transformer l'impédance de sortie de l'amplificateur de puissance de commutation 103 en 50 ohms, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la transformation d'impédance pour obtenir une puissance de sortie plus élevée peut être accomplie par un transformateur N1:N2 comme le réseau de transformation d'impédance 104. [0020] La figure 2 illustre un exemple de diagramme schématique pour un transformateur selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué sur la figure 2, le transformateur peut comprendre un enroulement primaire 206 ayant de multiples segments M, chacun ayant N1 spires et un seul enroulement secondaire 207 ayant N2 spires. L'enroulement primaire à segments multiples 206 peut être couplé de manière inductive à un seul enroulement secondaire multispire 207. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les courants induits à partir de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 peuvent être additionnés dans la même phase à l'enroulement secondaire 207.
L'enroulement secondaire 207 peut fournir un système de port de sortie 208 (Vout) auquel une charge 209 (Rload) peut être couplée. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, la charge 209 peut être un commutateur, un multiplexeur, un filtre, une antenne, ou encore d'autres charges. Selon un exemple de mode de réalisation, le rapport de spires de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 à l'enroulement secondaire 207 peut être N1:N2 avec N1 < N2 pour augmenter la tension de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 à l'enroulement secondaire 207 dans un rapport de sensiblement N2/N1. [0021] Toujours en référence à la figure 2, l'enroulement primaire à segments multiples 206 peut être connecté à un ou plusieurs amplificateurs de puissance 203 (AMP 1). Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'amplificateur de puissance 203 peut être un amplificateur de puissance différentiel. L'amplificateur de puissance différentiel AMP 1 peut comprendre une ou plusieurs entrées comme des entrées différentielles 201 (Vin 1+) et 202 (Vin 1-), l'entrée 201 pouvant être une entrée de signal positive et l'entrée 202 pouvant être une entrée de signal négative. De plus, l'amplificateur AMP 1 peut comprendre des sorties comme les sorties 204 et 205, la sortie 204 pouvant être une sortie positive et la sortie 205 pouvant être une sortie négative, les sorties 204, 205 pouvant comprendre des sorties différentielles. Les sorties 204, 205 peuvent être reliées à l'enroulement primaire 206 du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0022] Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, le courant fourni à l'enroulement secondaire 207 à partir de l'amplificateur de puissance 203 peut être sensiblement i1 = (N/M) x i2r i2 étant le courant dans l'enroulement secondaire 207, M étant le nombre de segments dans l'enroulement primaire à segments multiples 206 et N étant le rapport de spires de chaque spire segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 aux spires de l'enroulement secondaire 115. De même, la tension fournie à l'enroulement secondaire 207 à partir de l'amplificateur 203 peut être sensiblement v1 = (1/N) x v2, v2 étant la tension dans l'enroulement secondaire 207 et N étant le rapport de spires de chaque spire de segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 aux spires de l'enroulement secondaire 207. [0023] Toujours en référence à la figure 2, chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 peut comprendre un port de prise centrale respectif 210a-m correspondant à Vdd 1 ... M. Le port de prise centrale 210a-m peut être aux terres CA virtuelles quand des signaux différentiels sont générés par l'amplificateur de puissance différentiel a pour l'enroulement primaire à segments multiples 206. La tension d'alimentation de l'amplificateur différentiel peut être alimentée par les ports de prise centrale 210a-m. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les positions des ports de prise centrale 210a-m peuvent correspondre à une position médiane ou symétrique des segments respectifs des enroulements primaires à segments multiples 206. Cependant, dans un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, les positions des ports de prise centrale 210a-m peuvent varier d'une position médiane ou symétrique selon l'amplitude des signaux différentiels générés par un amplificateur différentiel. [0024] La figure 3 illustre un exemple de diagramme schématique pour un transformateur dans lequel l'enroulement primaire à segments multiples peut être connecté à une pluralité d'amplificateurs, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En particulier, sur la figure 3, est illustré un enroulement primaire 312 ayant un nombre M de segments, chacun ayant N1 spires, et un seul enroulement secondaire 313 ayant N2 spires. Le nombre M de segments peut être couplé de manière inductive à l'unique enroulement secondaire 313, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Les sorties 310, 311 des amplificateurs 307a-1 (par exemple, des amplificateurs différentiels) peuvent être connectées comme des entrées à l'enroulement primaire à segments multiples 312, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Spécifiquement, la sortie de signal positive 310 et la sortie de signal négative correspondante 311, qui peuvent comprendre des sorties différentielles, des amplificateurs de puissance 307a-1, peuvent être connectées comme des entrées à l'enroulement primaire à segments multiples 312. Les entrées de signal positives 301a-1 et les entrées de signal négatives correspondantes 302a-1 peuvent être fournies comme des entrées aux amplificateurs de puissance respectifs 307a-1. Chacun des courants connectés induits à partir de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 312 peut être additionné dans la même phase au niveau de l'enroulement secondaire 313, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. L'enroulement secondaire 313 peut fournir un port de sortie système 314 (Vout) auquel une charge 315 (Rload) peut être couplée. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, la charge 315 peut être un commutateur, un multiplexeur, un filtre, une antenne, ou encore d'autres charges. Selon un exemple de mode de réalisation, le rapport de spires de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 312 à l'enroulement secondaire 313 peut être N1:N2 avec N1 < N2 pour renforcer la tension de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 312 à l'enroulement secondaire 313 dans le rapport de sensiblement N2/N1. [0025] Toujours en référence à la figure 3, chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 312 peut comprendre un port de prise centrale respectif 316a-m correspondant à Vdd 1...M. Le port de prise centrale 316a-m peut être aux terres CA virtuelles quand des signaux différentiels sont générés par un amplificateur de puissance différentiel pour l'enroulement primaire à segments multiples 312. La tension d'alimentation de l'amplificateur différentiel peut être alimentée à travers les ports de prise centrale 316a-m. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les positions des ports de prise centrale 316a-m peuvent correspondre à une position médiane ou symétrique des segments respectifs des enroulements primaires à segments multiples 312. Cependant, dans un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, les positions des ports de prise centrale 316a-m peuvent varier d'une position médiane ou symétrique selon l'amplitude des signaux différentiels générés par un amplificateur différentiel. [0026] La figure 4 illustre un exemple de configuration d'un transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué sur la figure 4, le transformateur peut comprendre un enroulement primaire à deux segments comprenant des segments 407, 408, et un seul enroulement secondaire à deux spires 409, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, une première extrémité de segments 407, 408 peut être connectée à un port d'entrée positif commun 420, et une deuxième extrémité de segments 407, 408 peut être connectée à un port d'entrée négatif 421. Le port d'entrée commun 420 et le port d'entrée négatif 421 peuvent être fabriqués comme des tampons ou autres connexions conductrices, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0027] Toujours en référence à la figure 4, l'enroulement primaire à deux segments comprenant les segments 407, 408 peut recevoir des entrées provenant d'un amplificateur de puissance, qui peut être un amplificateur de puissance différentiel selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Par exemple, l'amplificateur de puissance peut comprendre des transistors 401, 404, qui peuvent être des transistors à effet des champs à oxyde métallique (MOSFET), chacun comprenant une source, une grille et un drain respectifs. Sur la figure 4, les sources des deux transistors 402, 403 peuvent être mises à la terre. La grille du transistor 402 peut être reliée à une entrée de signal positive 401 (Vin 1+) tandis que la grille du transistor 403 peut être connectée à une entrée de signal négative 404 (Vin 1-). De même, le drain du transistor 402 peut servir de sortie positive à l'amplificateur différentiel 405, celle-ci pouvant être connectée à un port d'entrée positif commun 420 qui fournit une première entrée à la fois au premier et au deuxième segment 407, 408. De même, le drain du transistor 403 peut servir de sortie négative à l'amplificateur différentiel 406, celle-ci pouvant être connectée à un port d'entrée négatif commun 421 qui fournit une deuxième entrée à la fois au premier et au deuxième segment 407, 408. Il sera noté que bien que les transistors 402, 403 puissent être illustrés comme des MOSFET dans certains modes de réalisation, les transistors 402, 403 peuvent aussi être des transistors à jonctions bipolaires (BJT) ou encore d'autres types de transistors également. [0028] Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, des courants induits magnétiquement par excitation de deux segments 407, 408 de l'enroulement primaire peuvent être additionnés ensemble à l'enroulement secondaire 409 dans la même phase. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, le transformateur peut être conçu ou configuré de sorte que les courants des segments primaires 407, 408 soient dans le même sens pour empêcher l'auto-annulation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Une charge peut être connectée aux ports de sortie 410, 411 de l'enroulement secondaire 409, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, les spires pour les segments de l'enroulement primaire et de l'enroulement secondaire peuvent être acheminées sur des parties qui se recouvrent en utilisant une ou plusieurs connexions via. [0029] La figure 5 illustre un exemple de diagramme schématique pour un transformateur utilisant un ou plusieurs blocs de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Les blocs de syntonisation peuvent être opérationnels pour ajuster ou modifier un paramètre opérationnel du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué sur la figure 5, le transformateur peut comprendre un enroulement primaire 506 ayant deux segments, chacun ayant N1 spires, et un seul enroulement secondaire 507 ayant N2 spires. L'enroulement primaire à segments multiples 506 peut être couplé de manière inductive à un enroulement secondaire multispire unique 507. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les courants induits à partir de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 506 peuvent être additionnés dans la même phase à l'enroulement secondaire 507. L'enroulement secondaire 507 peut fournir un système de port de sortie 508 (Vout) auquel une charge 509 (Rload) peut être couplée. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, la charge 509 peut être un commutateur, un multiplexeur, un filtre, une antenne, ou encore d'autres charges.
Selon un exemple de mode de réalisation, le rapport de spires de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 506 à l'enroulement secondaire 507 peut être N1:N2 avec N1 < N2 pour renforcer la tension de chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 206 à l'enroulement secondaire 207 dans le rapport de sensiblement N2/N1. [0030] Toujours en référence à la figure 5, l'enroulement primaire à segments multiples 506 peut être connecté à un ou plusieurs amplificateurs de puissance 503 (AMP 1). Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'amplificateur de puissance 503 peut être un amplificateur de puissance différentiel. L'amplificateur de puissance différentiel AMP 1 peut comprendre une ou plusieurs entrées comme des entrées différentielles 501 (Vin 1+) et 502 (Vin 1- ), l'entrée 501 pouvant être une entrée de signal positive et l'entrée 502 pouvant être une entrée de signal négative. De plus, l'amplificateur AMP 1 peut comprendre des sorties comme les sorties différentielles 504 et 505, la sortie 504 pouvant être une sortie positive et la sortie 505 pouvant être une sortie négative. Les sorties 504, 505 peuvent être connectées à l'enroulement primaire 506 du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0031] Toujours en référence à la figure 5, l'utilisation d'un amplificateur différentiel peut avoir pour résultat que chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples 506 a un port de prise centrale 510, 511. Le port de prise centrale 510, 511 peut être aux terres CA virtuelles quand des signaux différentiels sont générés par un amplificateur de puissance différentiel pour l'enroulement primaire à segments multiples 506. La tension d'alimentation de l'amplificateur différentiel peut être injectée par les ports de prise centrale 510, 511. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, un premier bloc de syntonisation 512 peut être fourni au port de prise centrale 510 pour le premier segment de l'enroulement primaire à segments multiples 506. De même, un deuxième bloc de syntonisation 513 peut être fourni à un port de prise centrale 513 pour le deuxième segment de l'enroulement primaire à segments multiples 506. Les blocs de syntonisation 512, 513 peuvent être opérationnels pour commander, ajuster, filtrer, ou régler autrement les bandes de fréquences de couplage, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Par exemple, les blocs de syntonisation 512, 513 peuvent être des circuits résonants qui sont opérationnels pour améliorer ou supprimer sélectivement une ou plusieurs composantes de fréquence, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0032] La figure 6 illustre un exemple de configuration pour un exemple de transformateur utilisant un ou plusieurs blocs de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le transformateur peut comprendre une pluralité des segments de l'enroulement primaire à segments multiples qui sont couplés de manière inductive à un enroulement secondaire, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué sur la figure 6, il peut y avoir deux segments primaires 607, 608 (d'un enroulement primaire à segments multiples), chacun ayant une seule spire (N1 = 1) et un enroulement secondaire 609 ayant deux spires (N2 = 2). Les deux segments 607, 608 peuvent être connectés à un ou plusieurs amplificateurs 603 (AMP 1) à travers un port d'entrée positif commun 620 et un port d'entrée négatif commun 621. En particulier, l'amplificateur peut recevoir un signal 601 d'entrée positif 601 (Vin 1+) et un signal d'entrée négatif 602 (Vin 1-) et fournir une sortie positive 604 et une sortie négative 605 au port d'entrée positif 620 et au port d'entrée négatif 621 communs respectifs. [0033] Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'amplificateur de puissance 603 peut être un amplificateur différentiel. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la génération de sorties différentielles 604, 605 par un amplificateur différentiel peut avoir pour résultat qu'une terre virtuelle CA est présente aux ports de prise centrale 612, 613 dans les premier et deuxième segments respectifs 607, 608. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la tension d'alimentation de l'amplificateur différentiel peut être fournie par le biais des ports de prise centrale 612, 613. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, un premier bloc de syntonisation 614 peut être connecté au premier port de prise centrale 612, tandis qu'un deuxième bloc de syntonisation 615 peut être connecté au deuxième port de prise centrale 613. Il sera noté que le premier et le deuxième bloc de syntonisation 614, 615 peuvent être fabriqués comme faisant partie du ou des mêmes substrats que la structure du transformateur ou comme des modules distincts qui sont en communication avec la structure du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En outre, les blocs de syntonisation 614, 615 peuvent être des circuits résonants qui sont opérationnels pour sélectivement renforcer ou supprimer sélectivement une ou plusieurs composantes de fréquence, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0034] La figure 7 illustre un exemple de configuration d'un exemple de transformateur d'un système amplificateur de puissance avec un enroulement auxiliaire adjacent à ou entourant sensiblement une partie du transformateur, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En particulier, la figure 7 illustre l'exemple de structure de disposition pour un transformateur de la figure 6 avec un enroulement auxiliaire supplémentaire 702. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'enroulement auxiliaire 702 peut être couplé à un transformateur pour détecter une quantité d'accouplement entre les segments primaires 607, 608 et l'enroulement secondaire 609. Il sera noté que l'enroulement auxiliaire 702 illustré sur la figure 7 peut varier par rapport aux exemples de modes de réalisation de l'invention. Par exemple, un enroulement auxiliaire pour la détection de puissance peut être placé adjacent à un côté d'un transformateur pour détecter une quantité de couplage. Selon un autre exemple, un enroulement auxiliaire pour la détection de puissance peut être placé adjacent à un côté ou à une pluralité des côtés d'un transformateur pour détecter une quantité de couplage. En outre, tandis qu'un enroulement auxiliaire a été illustré en référence à un exemple de transformateur de la figure 7, l'enroulement auxiliaire est de même applicable à d'autres transformateurs, y compris d'autres décrits dans le présent document, selon des exemples de modes de réalisation de l'invention. [0035] Les blocs de syntonisation illustrés sur les figures 5 à 7 peuvent être mis en oeuvre de différentes façons conformément aux modes de réalisation de l'invention proposés en exemple. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les blocs de syntonisation peuvent comprendre des circuits résonants. Les figures 8A, 8B et 8C illustrent quelques exemples de circuits résonants qui peuvent être utilisés comme des blocs de syntonisation pour les transformateurs, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0036] La figure 8A est un diagramme schématique d'un exemple de bloc de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur la figure 8A, le bloc de syntonisation peut être un circuit résonant constitué d'un composant capacitif 801 et d'un composant inductif 802 connectés en série, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention.
Le port 800 du circuit résonant peut être relié à un port de prise centrale d'un segment d'un enroulement primaire, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le circuit résonant de la figure 8A peut avoir une fréquence de résonance associée fn 803, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0037] La figure 8B illustre un autre diagramme schématique d'un exemple de bloc de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur la figure 8B, le bloc de syntonisation peut être un circuit résonant constitué d'un composant capacitif 811 monté en parallèle avec un composant inductif 812. Le port 810 du circuit résonant peut être relié à un port de prise centrale d'un segment d'enroulement primaire, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le circuit résonant peut avoir une fréquence de résonance fn 813, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0038] La figure 8C illustre un autre diagramme schématique d'un exemple de bloc de syntonisation, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué sur la figure 8C, il peut y avoir un circuit résonant ayant une pluralité de fréquences de résonance comme des fréquences de résonance fnl 827, fn2 828 et fn3 829. Par exemple, le composant capacitif 821 et le composant inductif 822 peuvent être connectés en série pour fournir la fréquence de résonance fnl 827. De même, le composant capacitif 823 peut être connecté en série au composant inductif 824 pour fournir la fréquence de résonance fn2 828. De plus, le composant capacitif 825 peut être connecté en série au composant inductif 826 pour fournir la fréquence de résonance fn3 829. Le port 820 du circuit résonant peut être connecté à un port de prise centrale d'un segment d'un enroulement primaire, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Il sera noté que, tandis que la figure 8C illustre une configuration particulière pour un circuit résonant, d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent comprendre divers types de circuits résonants série ou parallèles sans s'écarter des modes de réalisation de l'invention proposés en exemple. En outre, tandis que les blocs de syntonisation sont illustrés comme étant connectés aux ports de prise centrale, d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent connecter les blocs de syntonisation aux enroulements primaires dans d'autres emplacements également. [0039] Il sera noté que les valeurs et les paramètres des composants capacitifs et inductifs des figures 8A à 8C peuvent être choisis pour avoir une ou des fréquences de résonance souhaitées. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la ou les fréquences de résonance du bloc de syntonisation peuvent être opérationnelles pour filtrer les harmoniques indésirables ou renforcer d'autres harmoniques à la ou aux fréquences de résonance, et contrôler ainsi les fréquences de couplage. [0040] Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les configurations pour les transformateurs décrits dans le présent document peuvent être mises en oeuvre en utilisant une structure plane, une structure empilée, ou une structure multicouche. Avec une structure plane, tous les segments des enroulements primaires peuvent être placés sensiblement dans la même couche de métal. Un enroulement secondaire avec des spires multiples peut être placé entre un segment de l'enroulement primaire et un autre segment de l'enroulement primaire de sorte qu'un segment de l'enroulement primaire soit directement adjacent à un autre segment de l'enroulement primaire. Par exemple, comme indiqué dans l'exemple de structure de substrat plane de la figure 9, un premier segment d'un enroulement primaire peut être fabriqué entièrement sur la première couche de métal 902 tandis qu'un deuxième segment de l'enroulement primaire peut aussi être fabriqué sensiblement sur la même première couche de métal 902.
De même, un enroulement secondaire multispire peut aussi être fabriqué sensiblement sur la couche superficielle entre les segments des enroulements primaires. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, des sections d'interconnexion pour les segments primaires ou l'enroulement secondaire peuvent être acheminées en utilisant une ou plusieurs connexions intermédiaires 904. [0041] Selon un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, les configurations pour les transformateurs peuvent aussi être mises en oeuvre en utilisant une structure empilée. Avec un exemple de structure empilée, tous les segments de l'enroulement primaire peuvent être placés en parallèle et à proximité les uns des autres sur une seule couche de métal, et l'enroulement secondaire peut être placé sur une autre couche de métal. Par exemple, dans la structure de substrat empilée de la figure 10, les segments des enroulements primaires peuvent être formés sur la couche de métal 1002 tandis que l'enroulement secondaire peut être formé sur la couche de métal 1004, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. [0042] Selon un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, le transformateur peut être mis en oeuvre dans une autre structure empilée, chaque segment de l'enroulement primaire à segments multiples pouvant être placé en parallèle dans chaque couche différente, mais les couches des enroulements primaires ne peuvent pas être verticalement contiguës, l'enroulement secondaire avec des spires multiples pouvant être placé entre une couche de métal d'un segment de l'enroulement primaire et une autre couche de métal d'un autre segment de l'enroulement primaire, les spires multiples de l'enroulement secondaire pouvant occuper des couches multiples reliées par des connexions intermédiaires. Par exemple, dans l'exemple de structure à substrat empilé de la figure 11, un premier segment de l'enroulement primaire peut être formé sur la couche de métal 1102 tandis qu'un deuxième segment de l'enroulement primaire peut être formé sur une autre couche de métal 1106. L'unique enroulement secondaire ayant des spires multiples peut être formé en utilisant une combinaison de couches de métal 1104 et 1108 et relié par au moins une connexion intermédiaire 1110, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. De plus, bien que non illustré sur la figure 11, chaque segment de l'enroulement primaire peut de la même façon être connecté à un port d'entrée positif commun et à un port d'entrée négatif commun à l'aide d'une ou plusieurs connexions intermédiaires. [0043] Selon un autre exemple de mode de réalisation de l'invention, le transformateur peut être mis en oeuvre dans une structure multicouche. Avec la structure multicouche, les segments de l'enroulement primaire peuvent être fabriqués sur deux ou plusieurs couches de métal et reliés par des connexions intermédiaires. De même, l'enroulement secondaire peut être fabriqué en utilisant deux ou plusieurs couches et connecté par des connexions intermédiaires. Par exemple, comme indiqué sur la figure 12, un premier segment de l'enroulement primaire peut être fabriqué sur une première partie de la première couche de métal 1202 et une première partie de la troisième couche de métal 1206 et relié par au moins une première connexion intermédiaire 1210. De même, un deuxième segment de l'enroulement primaire peut être fabriqué sur une deuxième partie de la première couche de métal 1202 et une deuxième partie de la troisième couche de métal 1206 et relié par au moins une deuxième connexion intermédiaire 1212. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'unique enroulement secondaire peut être fabriqué sur la deuxième couche de métal 1204 et la quatrième couche de métal 1208 et connecté par au moins une troisieme connexion intermédiaire 1214. [0044] Conformément à un mode de réalisation de l'invention, le noyau des amplificateurs de puissance et les enroulements du transformateur peuvent être séparés de l'un l'autre dans l'espace pour réduire le couplage magnétique du transformateur au noyau des amplificateurs de puissance et réduire ainsi le risque d'instabilité. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le transformateur séparé dans l'espace du noyau des amplificateurs de puissance peut être mis en oeuvre sur un substrat séparé fourni par une technologie différente. En conséquence, le transformateur et les amplificateurs de puissance n'ont pas besoin de se limiter à une seule technique de fabrication. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, le transformateur entrelacé dans l'espace peut être de dimension compacte. De nombreuses autres variantes des transformateurs et amplificateurs de puissance sont disponibles sans s'écarter des modes de réalisation de l'invention. [0045] De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation de l'invention présentées dans le présent document viendront à l'esprit de l'homme du métier auquel appartiennent ces inventions, offrant l'avantage des enseignements présentés dans la description précédente et les dessins associés. Par conséquent, il faut comprendre que les inventions ne doivent pas être limitées aux modes de réalisation spécifiques décrits et que des modifications et d'autres modes de réalisation sont censés être compris dans les limites des revendications annexées. Bien que des termes spécifiques soient employés dans le présent document, ils sont utilisés dans un sens générique et descriptif uniquement et pas à des fins de limitation.
Claims (23)
1. Système amplificateur de puissance comprenant : un amplificateur de puissance qui génère un premier signal de sortie différentiel et un deuxième signal de sortie différentiel ; un enroulement primaire (206, 506) constitué d'une pluralité de segments primaires (407, 408), où une première extrémité de chaque segment primaire est connectée à un premier port d'entrée commun (420) et une deuxième extrémité de chaque segment primaire est connectée à un deuxième port d'entrée commun (421), où le premier port d'entrée commun (420) est opérationnel pour recevoir le premier signal de sortie différentiel et où le deuxième port d'entrée commun (421) est opérationnel pour recevoir le deuxième signal de sortie différentiel ; et un enroulement secondaire unique (207, 409) couplé de manière inductive à la pluralité de segments primaires (407, 408).
2. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque segment primaire de l'enroulement primaire (206, 506) comprend un premier nombre de spires et où l'unique enroulement secondaire (409) comprend un deuxième nombre de spires supérieur au premier nombre de spires.
3. Système selon la revendication 1, dans lequel chaque segment primaire de l'enroulement primaire (206, 506) comprend un port de prise centrale (210a-m, 510, 511), et comprenant en outre :au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) connecté au port de prise centrale (210a-m, 510, 511) pour chaque segment primaire.
4. Système selon la revendication 3, dans lequel le au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) comprend un ou plusieurs circuits résonants.
5. Système selon la revendication 4, dans lequel le ou les circuits résonants comprennent un ou plusieurs composants capacitifs (801, 811) et un ou plusieurs composants inductifs (802, 812).
6. Système selon la revendication 4, dans lequel le au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) utilise les circuits résonants pour renforcer ou supprimer sélectivement une ou plusieurs composantes de fréquence.
7. Système selon la revendication 4, dans lequel les segments primaires (407, 408) de l'enroulement primaire (206, 506) sont disposés par rapport à l'unique enroulement secondaire (409) de sorte que le flux ou les courants induits par les segments primaires (407, 408) dans l'enroulement secondaire (409) sont additionnés en phase.
8. Système selon la revendication 1, dans lequel l'unique enroulement secondaire (409) est placé entre des segments primaires (407, 408) ayant un même sens de flux de courant et dans lequel les segments primaires (407, 408) et l'unique enroulement secondaire (409) sont fabriqués en utilisant (i) une structure plane, (ii) une structure empilée, ou (iii) une structure multicouche.
9. Système selon la revendication 8, dans lequel la structure plane comprend une couche de métal, dans lequel les segments primaires (407, 408) sont fabriqués sur la couche de métal (902) comme des segments primaires (407, 408) sensiblement parallèles, et dans lequel l'enroulement secondaire (409) est fabriqué sur la couche de métal de sorte que l'enroulement secondaire (409) soit placé entre des segments primaires (407, 408) adjacents.
10. Système selon la revendication 8, dans lequel la structure empilée comprend une première couche de métal (1002) et une deuxième couche de métal (1004) placée en regard de la première couche de métal, dans lequel les segments primaires sont fabriqués sur la première couche de métal (1002), et l'unique enroulement secondaire est fabriqué sur la deuxième couche de métal (1004).
11. Système selon la revendication 8, dans lequel la structure empilée comprend une première couche de métal (1102), une deuxième couche de métal (1104), une troisième couche de métal (1106) et une quatrième couche de métal (1108), dans lequel la troisième couche de métal est placée entre les première et deuxième couches de métal et où la deuxième couche de métal est placée entre les troisième et quatrième couches de métal et dans lequel un premier segment des segments primaires (407, 408) est fabriqué sur la première couche de métal (1102), un deuxième segment des segments primaires est fabriqué sur la deuxième couche de métal (1104), et l'unique enroulement secondaire est fabriqué sur une combinaison de la troisième couche demétal et de la quatrième couche de métal, dans lequel la troisième couche de métal et la quatrième couche de métal sont connectées par au moins une connexion intermédiaire (1110).
12. Système selon la revendication 8, dans lequel la structure multicouche comprend une première couche de métal (1202), une deuxième couche de métal (1204), une troisième couche de métal (1206) et une quatrième couche de métal (1208), dans lequel la troisième couche de métal (1206) est placée entre les première et deuxième couches de métal, dans lequel la deuxième couche de métal est placée entre les troisième et quatrième couches de métal, dans lequel un premier segment des segments primaires est fabriqué sur une première partie de la première couche de métal et une première partie de la deuxième couche de métal, dans lequel la première partie de la première couche de métal et la première partie de la deuxième couche de métal sont connectées par au moins une première connexion intermédiaire, dans lequel un deuxième segment des segments primaires (407, 408) est fabriqué sur une deuxième partie de la première couche de métal et une deuxième partie de la deuxième couche de métal, dans lequel la deuxième partie de la première couche de métal et la deuxième partie de la deuxième couche de métal sont connectées par au moins une deuxième connexion intermédiaire, et dans lequel l'unique enroulement secondaire (409) est fabriqué sur la troisième couche de métal et la quatrième couche de métal, dans lequel la troisième couche de métal et laquatrième couche de métal sont connectées par au moins une troisième connexion intermédiaire.
13. Système selon la revendication 1, dans lequel l'enroulement primaire (206, 506) et l'unique enroulement secondaire (409) forment un transformateur, et comprenant en outre un enroulement auxiliaire (702) qui est adjacent à un ou plusieurs côtés du transformateur pour détecter une quantité de couplage entre les segments primaires (407, 408) de l'enroulement primaire (206, 506) et l'unique enroulement secondaire (409).
14. Procédé pour fournir un système amplificateur de puissance, comprenant : la fourniture d'un amplificateur de puissance (103) qui génère un premier signal de sortie différentiel et un deuxième signal de sortie différentiel ; la réception du premier signal de sortie différentiel à un premier port d'entrée commun (420) et du deuxième signal de sortie différentiel à un deuxième port d'entrée commun (421), dans lequel le premier port d'entrée commun (420) est connecté à une première extrémité d'une pluralité de segments primaires (407, 408) qui forment un enroulement primaire (206, 506), et dans lequel le deuxième port d'entrée commun (421) est connecté à une deuxième extrémité de la pluralité de segments primaires (407, 408) ; et le couplage de manière inductive de la pluralité de segments primaires (407, 408) à un enroulement 30 secondaire unique (409).
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel chaque segment primaire de l'enroulement primaire (506) comprend un port de prise centrale (510, 511), et comprenant en outre : la connexion d'au moins un bloc de syntonisation (512, 513) à un port de prise centrale (510, 511) pour chaque segment primaire.
16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la connexion du au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) comprend la connexion du au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) qui comprend un ou plusieurs circuits résonants.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le au moins un bloc de syntonisation (512, 513, 614, 615) utilise les circuits résonants pour renforcer ou supprimer sélectivement une ou plusieurs composantes de fréquence.
18. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'unique deuxième enroulement est placé entre des segments primaires (407, 408) ayant un même sens de flux de courant et dans lequel les segments primaires (407, 408) et l'unique enroulement secondaire (409) sont fabriqués en utilisant (i) une structure plane, (ii) une structure empilée, ou (iii) une structure multicouche.
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la structure plane comprend une couche de métal, et comprenant en outre la fabrication des segments primaires (407, 408) sur la couche de métal comme des segments primaires (407, 408) sensiblement parallèles et la fabrication de l'enroulement secondaire (409) surla couche de métal de sorte que l'enroulement secondaire (409) soit placé entre des segments primaires (407, 408) adjacents.
20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la structure empilée comprend une première couche de métal et une deuxième couche de métal en regard de la première couche de métal, et comprenant en outre la fabrication des segments primaires (407, 408) sur la première couche de métal et la fabrication de l'unique enroulement secondaire (409) sur la deuxième couche de métal.
21. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la structure empilée comprend une première couche de métal (1202), une deuxième couche de métal (1204), une troisième couche de métal (1206) et une quatrième couche de métal (1208), dans lequel la troisième couche de métal est placée entre les première et deuxième couches de métal, dans lequel la deuxième couche de métal est placée entre les troisième et quatrième couches de métal, et comprenant en outre : la fabrication du premier segment des segments primaires (407, 408) sur la première couche de métal ; la fabrication d'un deuxième segment des segments primaires (407, 408) sur la deuxième couche de métal ; et la fabrication de l'unique enroulement secondaire (409) sur une combinaison de la troisième couche de métal et de la quatrième couche de métal, dans lequel la troisième couche de métal et la quatrième couche de métal sont connectées par au moins une connexion intermédiaire.
22. Procédé selon la revendication 18, dans lequel la structure multicouche comprend une première couche de métal (1202), une deuxième couche de métal (1204), une troisième couche de métal (1206) et une quatrième couche de métal (1208), dans lequel la troisième couche de métal est placée entre les première et deuxième couches de métal, dans lequel la deuxième couche de métal est placée entre les troisième et quatrième couches de métal, et comprenant en outre : la fabrication d'un premier segment des segments primaires (407, 408) sur une première partie de la première couche de métal et une première partie de la deuxième couche de métal, dans lequel la première partie de la première couche de métal et la première partie de la deuxième couche de métal sont connectées par au moins une première connexion intermédiaire ; la fabrication d'un deuxième segment des segments primaires (407, 408) sur une deuxième partie de la première couche de métal et une deuxième partie de la deuxième couche de métal, dans lequel la deuxième partie de la première couche de métal et la deuxième partie de la deuxième couche de métal sont connectées par au moins une deuxième connexion intermédiaire ; et la fabrication de l'unique enroulement secondaire (409) sur la troisième couche de métal et la quatrième couche de métal, dans lequel la troisième couche de métal et la quatrième couche de métal sont connectées par au moins une troisième connexion intermédiaire.
23. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'enroulement primaire (206, 506) et l'uniqueenroulement secondaire (409) forment un transformateur, et comprenant en outre : le positionnement d'un enroulement auxiliaire (702) adjacent à un ou plusieurs côtés du transformateur pour détecter une quantité de couplage entre les segments primaires (607, 608) de l'enroulement primaire et l'unique enroulement secondaire (609).
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