FR2930369A1 - Transformateurs multiples compacts - Google Patents
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Abstract
Procédé et système pour transformateurs multiples, procédé et système comprenant un premier transformateur (101) comprenant un premier enroulement principal (111) et un premier enroulement secondaire (112), le premier enroulement principal (111) étant couplé de façon inductive au premier enroulement secondaire (112), le premier transformateur (101) ayant une première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le premier enroulement principal (111), un deuxième transformateur (102) comprenant un deuxième enroulement principal (113) et un deuxième enroulement secondaire (114), le deuxième enroulement principal (113) étant couplé de façon inductive au deuxième enroulement secondaire (114), le deuxième transformateur (102) ayant une seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant opposée à la première direction rotationnelle dans le deuxième enroulement principal (113), une première section du premier enroulement principal (111) étant positionnée de manière adjacente à une deuxième section du deuxième enroulement principal (113), lesdites sections adjacentes comprenant une première direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique.
Description
TRANSFORMATEURS MULTIPLES COMPACTS L'invention concerne globalement les transformateurs, et plus particulièrement, les systèmes et les procédés pour les transformateurs multiples compacts.
Avec la croissance rapide de la technologie des semi-conducteurs, de nombreux blocs et fonctions ont été intégrés sur une puce comme la technologie du Système Sur une Puce ou SOC (pour "System-On-Ship" en anglais). Dans la technologie des semi-conducteurs, un transformateur monolithique nécessite une quantité d'espace importante. De plus, le transformateur monolithique nécessite un espacement d'au moins 50 m avec un autre circuit pour empêcher un couplage magnétique indésirable ou une perte de flux magnétique.
Par conséquent, la taille totale des transformateurs multiples est grande et augmente le coût de fabrication, la taille de la puce, et la taille de l'ensemble. Les modes de réalisation représentatifs de l'invention peuvent concerner les transformateurs multiples compacts, chaque transformateur des transformateurs multiples pouvant comprendre un enroulement principal et un enroulement secondaire. Un premier transformateur peut être couplé à au moins un autre deuxième transformateur, les premières lignes métalliques extérieures du premier transformateur pouvant être couplées aux secondes lignes métalliques extérieures du au moins un autre deuxième transformateur, les premières lignes métalliques extérieures et les secondes lignes métalliques extérieures pouvant assurer une même direction d'écoulement du courant. La même direction d'écoulement du courant peut augmenter le flux magnétique, l'inductance, et/ou le facteur de qualité des transformateurs. Un mode de réalisation représentatif de l'invention concerne un système pour les transformateurs multiples. Le système peut comprendre un premier transformateur pouvant comprendre un premier enroulement principal et un premier enroulement secondaire, le premier enroulement principal pouvant être couplé de façon inductive au premier enroulement secondaire, le premier transformateur pouvant être associé à une première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le premier enroulement principal. Le système peut également comprendre un deuxième transformateur pouvant comprendre un deuxième enroulement principal et un deuxième enroulement secondaire, le deuxième enroulement principal pouvant être couplé de façon inductive au deuxième enroulement secondaire, le deuxième transformateur pouvant être associé à une seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant opposée à la première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le deuxième enroulement principal, une première section du premier enroulement principal pouvant être positionnée de manière adjacente à une deuxième section du deuxième enroulement principal, dans lequel les première et deuxième sections adjacentes peuvent comprendre une première direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique.
Un autre mode de réalisation représentatif de l'invention concerne un procédé pour fournir des transformateurs multiples. Le procédé peut comprendre la fourniture d'un premier transformateur pouvant comprendre un premier enroulement principal et un premier enroulement secondaire, le premier enroulement principal pouvant être couplé de façon inductive au premier enroulement secondaire, dans lequel le premier enroulement principal est couplé à des premiers ports d'entrée, et la réception d'une première source d'entrée sur les premiers ports d'entrée pour fournir une première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le premier enroulement principal. Le procédé peut également comprendre la fourniture d'un deuxième transformateur pouvant comprendre un deuxième enroulement principal et un deuxième enroulement secondaire, le deuxième enroulement principal pouvant être couplé de façon inductive au deuxième enroulement secondaire, le deuxième enroulement principal pouvant être couplé à des seconds ports d'entrée, et la réception d'une seconde source d'entrée sur les seconds ports d'entrée pour fournir une seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant opposée à la première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le deuxième enroulement principal. Une première section du premier enroulement principal peut être positionnée de manière adjacente à une deuxième section du deuxième enroulement principal, les première et deuxième sections adjacentes pouvant comprendre une direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique.
Ayant ainsi décrit l'invention en termes généraux, il est maintenant fait référence aux dessins joints, qui ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle, et dans lesquels : les figures 1A à 1C illustrent des transformateurs multiples compacts représentatifs, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; la figure 2 illustre une application des transformateurs multiples compacts représentatifs pour des réseaux de liaison parallèles utilisant des transformateurs multiples, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; la figure 3 illustre des transformateurs multiples compacts représentatifs comportant un ou plusieurs enroulements avec de multiples tours, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; la figure 4 illustre des transformateurs multiples compacts représentatifs avec une polarisation de courant continu à travers des prises médianes, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; la figure 5 illustre des transformateurs multiples compacts représentatifs avec des blocs de réglage à travers des prises médianes, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; les figures 6A à 6C illustrent des schémas représentatifs de blocs de réglage représentatifs selon les modes de réalisation représentatifs de l'invention ; la figure 7 illustre une structure planaire 30 représentative pour la mise en oeuvre des transformateurs multiples, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention ; la figure 8 illustre une structure empilée représentative pour la mise en oeuvre des transformateurs multiples, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Les modes de réalisation représentatifs de l'invention sont maintenant décrits de façon plus détaillée ci-dessous en référence aux dessins joints, dans lesquels une partie mais pas la totalité des modes de réalisation de l'invention sont illustrés. En effet, ces inventions peuvent être réalisées sous de nombreuses formes différentes et ne doivent pas être interprétées comme étant limitées aux modes de réalisation présentés ici ; au contraire, ces modes de réalisation sont fournis de telle sorte que cette description satisfasse les exigences légales applicables. Les mêmes numéros font référence aux mêmes éléments ci-dessous.
La figure 1A illustre des transformateurs multiples compacts représentatifs, comprenant un premier transformateur 101 et un deuxième transformateur 102, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1A, les transformateurs multiples compacts représentatifs peuvent comprendre un premier transformateur 101 comprenant un enroulement principal 111 et un enroulement secondaire 112. L'enroulement principal 111 peut recevoir les signaux d'entrée provenant d'un premier port d'entrée 103 pouvant recevoir un signal d'entrée positif et d'un second port d'entrée 104 pouvant recevoir un signal d'entrée négatif. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, l'enroulement principal 111 peut être couplé de façon inductive à l'enroulement secondaire 112. L'enroulement secondaire 112 peut fournir des signaux de sortie à un premier port de sortie 107 fournissant un signal de sortie positif et à un second port de sortie 108 fournissant un signal de sortie négatif. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1A, l'enroulement principal extérieur 111 peut envelopper ou entourer une ou plusieurs parties de l'enroulement secondaire intérieur 112. Un(e) ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques 120a, 120b peu(ven)t être utilisé(e)s pour diriger les ports de sortie 107, 108 de l'enroulement secondaire 112 autour de l'enroulement principal 111. Par exemple, la connexion 120a peut être utilisée pour raccorder électriquement une première partie de l'enroulement secondaire 112 au premier port de sortie 107, et la connexion 120b peut être utilisée pour raccorder électriquement une seconde partie de l'enroulement secondaire 112 au second port de sortie 108. De façon similaire, les transformateurs multiples compacts représentatifs de la figure 1A peuvent également comprendre un deuxième transformateur 102 pouvant comprendre un enroulement principal 113 et un enroulement secondaire 114. L'enroulement principal 113 peut recevoir les signaux d'entrée provenant d'un premier port d'entrée 105 pouvant recevoir un signal d'entrée négatif et d'un second port d'entrée 106 pouvant recevoir un signal d'entrée positif. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, l'enroulement principal 113 peut être couplé de façon inductive à l'enroulement secondaire 114. L'enroulement secondaire 114 peut fournir des signaux de sortie à un premier port de sortie 109 fournissant un signal de sortie positif et à un second port de sortie 110 fournissant un signal de sortie négatif. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1A, l'enroulement principal extérieur 113 peut envelopper ou entourer une ou plusieurs parties de l'enroulement secondaire intérieur 114. Un(e) ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques 121a, 121b peu(ven)t être utilisé(e)s pour diriger les ports de sortie 109, 110 de l'enroulement secondaire 114 autour de l'enroulement principal 113. Par exemple, la connexion 121a peut être utilisée pour raccorder électriquement une première partie de l'enroulement secondaire 114 au premier port de sortie 109, et la connexion 121b peut être utilisée pour raccorder électriquement une seconde partie de l'enroulement secondaire 114 au second port de sortie 110. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, le premier transformateur 101 et le deuxième transformateur 102 peuvent être des transformateurs en spirale, bien que d'autres types de transformateurs puissent également être utilisés. Il faut également noter que les enroulements principaux 111, 113 et les enroulements secondaires 112, 114 peuvent être fabriqués ou bien dessinés sous forme de lignes ou de traces conductrices en utilisant une ou plusieurs couches métalliques disposées sur un ou plusieurs substrats de semi-conducteur. Par exemple, les couches métalliques peuvent être composées de cuivre, d'or, d'argent, d'aluminium, de nickel, d'une combinaison de ceux-ci, ou d'autres conducteurs, métaux, et alliages, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les transformateurs 101, 102 peuvent être fabriqués avec d'autres dispositifs sur le même substrat. Par exemple, des transistors, des bobines d'inductance, des condensateurs, des résistances, et des lignes de transmission peuvent être fabriqué(e)s avec les transformateurs 101, 102 sur le même substrat.
Sur la figure 1A, le premier transformateur 101 et le deuxième transformateur 102 peuvent être placés de manière adjacente l'un à l'autre selon un agencement compact, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Par exemple, une première section (par exemple, une section inférieure) de l'enroulement principal 111 peut être placée de manière adjacente à une deuxième section (par exemple, une section supérieure) de l'enroulement principal 113 avec une petite distance de séparation. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, la distance de séparation entre la première section de l'enroulement principal 111 et la deuxième section adjacente de l'enroulement principal 113 peut être inférieure à 50 pm, éventuellement dans la plage d'espacement minimum allant jusqu'à 15 pm (par exemple, éventuellement 0,01 à 6 pm) pour un agencement très compact ou dans la plage de 15 à 30 }gym (par exemple, éventuellement 12 à 14 }gym) pour un agencement légèrement moins compact. D'autres plages d'espacement peuvent également être utilisées sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1A, quand la section inférieure de l'enroulement principal 111 est adjacente à la section supérieure de l'enroulement principal 113, la direction linéaire de l'écoulement du courant à travers les sections adjacentes de l'enroulement principal peut être disposée dans la même direction linéaire afin de coupler magnétiquement le premier transformateur 101 au deuxième transformateur 102 à travers les sections adjacentes d'enroulement principal. Afin que les sections adjacentes d'enroulement principal aient une direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique, l'écoulement rotationnel du courant dans l'enroulement principal 111 peut être réalisé dans une première direction rotationnelle alors que l'écoulement rotationnel du courant dans l'enroulement principal 113 peut être réalisé dans une seconde direction rotationnelle différente ou opposée à la première direction rotationnelle. Par exemple, en fournissant à l'enroulement principal 111 une direction d'écoulement du courant rotationnelle horaire, l'écoulement linéaire du courant dans la section inférieure de l'enroulement principal 111 peut être une direction linéaire d'écoulement du courant de la droite vers la gauche. La section adjacente supérieure de l'enroulement principal 113 peut de la même façon être dotée d'une direction linéaire d'écoulement du courant de la droite vers la gauche en fournissant à l'enroulement principal 113 une direction d'écoulement du courant rotationnelle antihoraire.
Pour fournir à l'enroulement principal 111 la direction d'écoulement du courant rotationnelle horaire, le premier port d'entrée 103 peut être doté d'un signal d'entrée positif et le second port d'entrée 104 peut être doté d'un signal d'entrée négatif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. D'autre part, pour fournir à l'enroulement principal 105 la direction d'écoulement du courant rotationnelle antihoraire, le premier port d'entrée 105 peut être doté d'un signal d'entrée négatif et le second port d'entrée 106 peut être doté d'un signal d'entrée positif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Sur la figure 1A, les deux ports d'entrée 103, 104 pour le premier transformateur 101 ainsi que les ports d'entrée 105, 106 pour le deuxième transformateur 102 peuvent être situés sur un côté gauche d'un agencement compact selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Les ports de sortie 107, 108 pour le premier transformateur 101 ainsi que les ports de sortie 109, 110 pour le deuxième transformateur 102 peuvent être situés sur un côté droit de l'agencement compact, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Cependant, il faut noter que les emplacements des ports d'entrée et des ports de sortie peuvent également être modifiés ou bien réaffectés selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Par exemple, les ports d'entrée des transformateurs peuvent être réaffectés pour fournir la même direction d'écoulement du courant que les sections extérieures adjacentes des enroulements principaux. De la même façon, les ports de sortie des transformateurs peuvent être réaffectés pour fournir la même direction d'écoulement du courant que les sections extérieures adjacentes des enroulements principaux. Par exemple, la figure 1B illustre un agencement compact dans lequel les ports d'entrée 107, 108 pour le premier transformateur 101 et les ports d'entrée 109, 110 pour le deuxième transformateur 102 peuvent être disposés sur un côté gauche des transformateurs 101, 102 respectifs. Cependant, les ports de sortie 107, 108 pour le premier transformateur 101 peuvent être déplacés sur un côté supérieur du premier transformateur 101 alors que les ports de sortie 109, 110 pour le deuxième transformateur 102 peuvent être déplacés sur un côté inférieur du deuxième transformateur 102. Selon un autre exemple, la figure 1C illustre un agencement compact dans lequel les ports d'entrée 103, 104 pour le premier transformateur 101 peuvent être disposés sur un côté supérieur du premier transformateur 101 alors que les ports d'entrée 105, 106 peuvent être disposés sur un côté inférieur du deuxième transformateur 102. Les ports de sortie 107, 108 pour le premier transformateur 101 ainsi que les ports de sortie 109, 110 peuvent être placés sur un côté droit des transformateurs 101, 102 respectifs. Il faut noter que les ports d'entrée et les ports de sortie peuvent être réaffectés à divers autres emplacements sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les premier et deuxième transformateurs 101, 102 peuvent avoir des structures sensiblement symétriques ou en miroir. Les structures symétriques ou en miroir peuvent fournir un bon équilibrage des signaux, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Dans un mode de réalisation représentatif de l'invention, la ligne de symétrie peut être définie selon une ligne entre les sections adjacentes des premiers transformateurs 101, 102. La figure 2 illustre une application représentative pour les transformateurs multiples compacts, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La figure 2 illustre une pluralité de blocs d'amplificateur 241, 242, 243. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les blocs d'amplificateur 241, 242, 243 peuvent être disposés comme des blocs parallèles. Le premier bloc d'amplificateur 241 peut comprendre un amplificateur de premier étage 211, un transformateur 207, et un amplificateur de second étage 212, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. De la même façon, le bloc d'amplificateur 242 peut comprendre un amplificateur de premier étage 213, un transformateur 208, et un amplificateur de second étage 214, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Le bloc d'amplificateur 243 peut comprendre un amplificateur de premier étage 215, un transformateur 209, et un amplificateur de second étage 216. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les transformateurs 207, 208, 209 peuvent être opérationnels pour la mise en correspondance entre les étages entre des premier et second blocs de circuit électronique ou des premier et second blocs de circuit RF(pour "RadioFréquence"). Par exemple, les transformateurs 207, 208, 209 peuvent être opérationnels pour la mise en correspondance entre les étages entre l'amplificateur de premier étage 211, 213, 215 respectif et l'amplificateur de second étage 212, 214, 216 respectif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Sur la figure 2, le premier transformateur 207 peut être composé d'un enroulement principal 201 qui enveloppe ou entoure une ou plusieurs sections de l'enroulement secondaire 202. Le deuxième transformateur 208 peut être composé d'un enroulement principal 203 qui enveloppe ou entoure une ou plusieurs sections de l'enroulement secondaire 204. De la même façon, le troisième transformateur 209 peut être composé d'un enroulement principal 205 qui enveloppe ou entoure une ou plusieurs sections de l'enroulement secondaire 206. Ainsi que cela est illustré sur la figure 2, les transformateurs 207, 208, 209 peuvent être positionnés en utilisant un agencement compact dans lequel le premier transformateur 207 et le troisième transformateur 209 peuvent entourer le deuxième transformateur 208. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, la distance de séparation entre les sections adjacentes des enroulements principaux 201, 203, 205 peut être minimisée pour fournir l'agencement compact. Par exemple, la distance de séparation entre les sections adjacentes des enroulements principaux 201, 203, 205 peut être inférieure à 50 }gym, éventuellement dans la plage d'espacement minimum allant jusqu'à 15 }gym (par exemple, éventuellement 0,01 à 6 }gym) pour un agencement très compact ou dans la plage de 15 à 30 }gym (par exemple, éventuellement 12 à 14 }gym) pour un agencement légèrement moins compact. D'autres plages d'espacement peuvent également être utilisées sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention. Sur la figure 2, la section inférieure du premier enroulement principal 201 peut avoir la même direction linéaire d'écoulement du courant (par exemple, écoulement du courant de la droite vers la gauche) que la section supérieure du deuxième enroulement principal 203. Ainsi, la section inférieure du premier enroulement principal 2 0 1 peut être couplée magnétiquement à la section supérieure du deuxième enroulement principal 203, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. De façon similaire, la section inférieure du deuxième enroulement principal 208 peut avoir la même direction linéaire d'écoulement du courant (par exemple, écoulement du courant de la gauche vers la droite) que la section supérieure du troisième enroulement principal 205. Par conséquent, la section inférieure du deuxième enroulement principal 203 peut être couplée magnétiquement à la section supérieure du troisième enroulement principal 205.
Ainsi que cela est décrit ci-dessus, l'enroulement principal 203 du deuxième transformateur 208 peut être couplé magnétiquement à la fois aux premier et troisième transformateurs 207, 209. Cependant, pour ce faire, l'enroulement principal 203 du deuxième transformateur peut être doté d'une première direction rotationnelle d'écoulement du courant alors que les enroulements principaux 201, 205 des premier et troisième transformateurs 207, 209 peuvent être dotés d'une seconde direction d'écoulement du courant rotationnelle différente ou opposée à la première direction rotationnelle d'écoulement du courant. Par exemple, le deuxième enroulement principal 203 peut être doté d'une direction d'écoulement du courant rotationnelle antihoraire, assurant ainsi une direction linéaire d'écoulement du courant de la droite vers la gauche dans sa section supérieure et un écoulement linéaire de la gauche vers la droite du courant dans sa section inférieure, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. D'autre part, les premier et troisième enroulements principaux 201, 205 peuvent être dotés d'une direction d'écoulement du courant rotationnelle horaire, fournissant ainsi une direction linéaire d'écoulement du courant de la gauche vers la droite dans leurs sections supérieures respectives et une direction linéaire d'écoulement du courant de la droite vers la gauche dans leurs sections inférieures respectives. Il faut noter qu'afin de fournir au deuxième 30 enroulement principal 203 une première direction rotationnelle d'écoulement du courant (par exemple, antihoraire), le premier port d'entrée 222 peut être raccordé à un signal d'entrée négatif alors que le second port d'entrée 223 peut être raccordé à un signal d'entrée positif. D'autre part, les premiers ports d'entrée 220, 224 et les seconds ports d'entrée 221, 225 pour les premier et troisième enroulements principaux 201, 205 peuvent être raccordés à une polarité opposée à celle du deuxième enroulement principal 203. Par exemple, les premiers ports d'entrée 220, 224 peuvent être raccordés à un signal d'entrée positif alors que les seconds ports d'entrée 221, 225 peuvent être raccordés à un signal d'entrée négatif. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les amplificateurs de premier étage 211, 213, 215 peuvent être raccordés de façon à fournir les signaux d'entrée négatifs ou positifs requis aux premiers ports d'entrée 220, 222, 224 respectifs et aux seconds ports d'entrée 221, 223, 225 respectifs. Toujours en référence à la figure 2, le premier port de sortie 228 pour le deuxième transformateur 208 peut être doté d'un signal de sortie négatif alors que le second port de sortie 229 peut être doté d'un signal de sortie positif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. D'autre part, les premiers ports de sortie 226, 230 pour les premier et troisième transformateurs 207, 209 peuvent être dotés d'un signal de sortie positif alors que les seconds ports de sortie 227, 231 peuvent être dotés d'un signal de sortie négatif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Les amplificateurs de second étage 212, 214, 216 peuvent recevoir les signaux de sortie négatifs ou positifs des premiers ports de sortie 226, 228, 230 respectifs et des seconds ports de sortie 227, 229, 231 respectifs. Ainsi, il faut noter que les ports d'entrée et de sortie des amplificateurs peuvent être réaffectés selon la direction d'écoulement du courant souhaitée par les transformateurs, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La figure 3 illustre des transformateurs multiples compacts représentatifs avec des enroulements à plusieurs tours, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. En particulier, la figure 3 illustre un premier transformateur 305 et un deuxième transformateur 306. Le premier transformateur 305 peut comprendre un enroulement principal à plusieurs tours 301 (par exemple, 2 tours ou plus) et un enroulement secondaire à plusieurs tours 302 (par exemple, 2 tours ou plus), selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. L'enroulement principal à plusieurs tours 301 peut comprendre une pluralité de sections intérieures et extérieures 301a-c pouvant ê t r e raccordées par un(e) ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. L'enroulement secondaire à plusieurs tours 302 peut comprendre une pluralité de sections intérieures et extérieures 3 0 2 a-c pouvant être raccordées par une ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. De façon similaire, le deuxième transformateur 306 peut comprendre un enroulement principal à plusieurs tours 303 (par exemple, 2 tours ou plus) et un enroulement secondaire à plusieurs tours 304 (par exemple, 2 tours ou plus), selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. L'enroulement principal à plusieurs tours 303 peut comprendre une pluralité de sections intérieures et extérieures 303a-c pouvant être raccordées par un(e) ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. L'enroulement secondaire à plusieurs tours 304 peut comprendre une pluralité de sections intérieures et extérieures 304a-c pouvant être raccordées par un(e) ou plusieurs soudures de fil, trous d'interconnexion, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, l'espacement entre les sections adjacentes 301b, 303a des enroulements principaux à plusieurs tours 301, 303 peut être minimisé pour fournir un agencement compact. Par exemple, l'espacement entre les sections adjacentes 301b, 303a peut être inférieur à 50 }gym, éventuellement dans la plage d'espacement minimum allant jusqu'à 15 }gym (par exemple, éventuellement 0,01 à 6 }gym) pour un agencement très compact ou dans la plage de 15 à 30 }gym (par exemple, éventuellement 12 à 14 }gym) pour un agencement légèrement moins compact. D'autres plages d'espacement peuvent également être utilisées sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention.
Sur la figure 3, l'enroulement principal à plusieurs tours 301 peut être doté d'une première direction rotationnelle du courant (par exemple, antihoraire) et l'enroulement principal à plusieurs tours 303 peut être doté d'une seconde direction rotationnelle du courant (par exemple, horaire) opposée à la première direction rotationnelle. Par conséquent, la section inférieure 301b de l'enroulement principal à plusieurs tours 301 peut avoir une direction linéaire d'écoulement du courant (par exemple, de la gauche vers la droite) pouvant être similaire à celle de la section supérieure 303a de l'enroulement principal à plusieurs tours 303. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, la section inférieure 301b et la section supérieure 303a peuvent être couplées magnétiquement l'une à l'autre. Afin de fournir au premier enroulement principal à plusieurs tours 301 la première direction rotationnelle du courant, l'enroulement principal à plusieurs tours 301 peut recevoir des signaux d'entrée provenant d'un premier port d'entrée 310 qui reçoit un signal d'entrée négatif et d'un second port d'entrée 311 qui reçoit un signal d'entrée positif. L'enroulement secondaire à plusieurs tours 302 peut fournir des signaux de sortie à un premier port de sortie 320 fournissant un signal de sortie négatif et à un second port de sortie 321 fournissant un signal de sortie positif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. D'autre part, afin de fournir au deuxième 30 enroulement principal à plusieurs tours 303 la seconde direction rotationnelle du courant opposée à la première direction rotationnelle du courant, l'enroulement principal à plusieurs tours 303 peut recevoir des signaux d'entrée provenant d'un premier port d'entrée 312 qui reçoit un signal d'entrée positif et d'un second port d'entrée 313 qui reçoit un signal d'entrée négatif. L'enroulement secondaire à plusieurs tours 304 peut fournir des signaux de sortie à un premier port de sortie 322 fournissant un signal de sortie positif et à un second port de sortie 323 fournissant un signal de sortie négatif. Il faut noter que les ports d'entrée et les ports de sortie peuvent être réaffectés à divers autres emplacements sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention.
La figure 4 illustre l'agencement compact de la figure 1A dans lequel les transformateurs multiples sont dotés d'alimentations de courant continu à travers des ports de prise médiane, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 4, chaque enroulement principal 111, 113 peut comprendre un port de prise médiane 401, 402 respectif. De la même façon, chaque enroulement secondaire 112, 114 peut comprendre un port de prise médiane 403, 404 respectif. Les ports de prise médiane 401, 402, 403, 404 peuvent être à des masses de courant alternatif virtuelles quand des signaux différentiels sont fournis aux ports d'entrée 103, 104 et 105, 106 respectifs. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, une ou plusieurs tensions de polarisation de courant continu 411 à 414 respectives peuvent être alimentées à travers le un ou les plusieurs ports de prise médiane 401 à 404 respectifs. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les positions des ports de prise médiane 401 à 404 peuvent correspondre à une position médiane ou symétrique des enroulements principaux 111, 113 respectifs ou des enroulements secondaires 112, 114 respectifs. Cependant, dans un autre mode de réalisation représentatif de l'invention, les positions des ports de prise médiane 401 à 404 peuvent également varier par rapport à une position médiane ou symétrique. La figure 5 illustre les transformateurs multiples compacts représentatifs de la figure 1A, dans laquelle les transformateurs multiples peuvent être dotés de blocs de réglage à travers des ports de prise médiane, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 5, chaque enroulement principal 111, 113 peut comprendre un port de prise médiane 501, 502 respectif. De la même façon, chaque enroulement secondaire 112, 114 peut comprendre un port de prise médiane 503, 504 respectif. Les ports de prise médiane 501, 502, 503, 504 peuvent être à des masses de courant alternatif virtuelles quand des signaux différentiels sont fournis aux ports d'entrée 103, 104 et 105, 106 respectifs.
Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, un ou plusieurs blocs de réglage 511, 512, 513, 514 peuvent être disposés sur les enroulements 501 à 504 respectifs à travers les ports de prise médiane 501 à 504 respectifs. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, un ou plusieurs blocs de réglage 511 à 514 peuvent être utilisés pour régler les caractéristiques de fréquence des transformateurs 101, 102. Par exemple, les blocs de réglage 511 à 514 peuvent être opérationnels pour commander, ajuster, filtrer, ou bien régler les bandes de fréquence de couplage, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Selon un autre exemple, les blocs de réglage 511 à 514 peuvent être des circuits résonants qui sont opérationnels pour améliorer ou supprimer sélectivement un ou plusieurs composants de fréquence, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les blocs de réglage 511 à 514 peuvent avoir des impédances complexes arbitraires allant de 0 à l'infini pour une ou plusieurs bandes de fréquence.
La figure 6A est une représentation schématique d'un bloc de réglage représentatif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 6A, le bloc de réglage peut être un circuit résonant composé d'un composant capacitif 601 et d'un composant inductif 602 raccordés en série, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Le port de connexion 600 du circuit résonant peut être raccordé à un port de prise médiane d'un enroulement primaire et/ou secondaire, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Le circuit résonant de la figure 6A peut avoir une fréquence résonante associée fn 603, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La figure 6B illustre une autre représentation schématique d'un bloc de réglage représentatif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention.
Ainsi que cela est illustré sur la figure 6B, le bloc de réglage peut être un circuit résonant composé d'un composant capacitif 611 en parallèle avec un composant inductif 612. Le port de connexion 610 du circuit résonant peut être raccordé à un port de prise médiane d'un enroulement primaire et/ou secondaire, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Le circuit résonant peut avoir une fréquence résonante fn 613, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La figure 6C illustre une autre représentation schématique d'un bloc de réglage représentatif, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 6C, un circuit résonant peut être présent, comportant une pluralité de fréquences résonantes telles que les fréquences résonantes fnl 627, fn2 628, et fn3 629. Par exemple, le composant capacitif 621 et le composant inductif 622 peuvent être raccordés en série pour fournir la fréquence résonante fnl 627. De la même façon, le composant capacitif 623 peut être raccordé en série au composant inductif 624 pour fournir la fréquence résonante fn2 628. De plus, le composant capacitif 625 peut être raccordé en série avec le composant inductif 626 pour fournir la fréquence résonante fn3 629. Le port de connexion 620 du circuit résonant peut être raccordé à un port de prise médiane d'un enroulement primaire et/ou secondaire, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Il faut noter que bien que la figure 6C illustre une configuration particulière pour un circuit résonant, d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent comprendre divers types de circuits résonants en série/parallèle sans s'écarter des modes de réalisation représentatifs de l'invention. En outre, bien que les blocs de réglage soient illustrés comme étant raccordés aux ports de prise médiane, d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent également raccorder les blocs de réglage aux enroulements principaux dans d'autres emplacements.
Il faut noter que les valeurs et les paramètres des composants capacitifs et inductifs des figures 6A à 6C peuvent être sélectionnés pour avoir une ou plusieurs fréquences résonantes souhaitées. En outre, les circuits résonants peuvent également comprendre des composants résistifs. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les une ou plusieurs fréquences résonantes du bloc de réglage peuvent être opérationnelles pour filtrer les harmoniques indésirables ou améliorer d'autres harmoniques à la une ou aux plusieurs fréquences résonantes, contrôlant ainsi les fréquences de couplage. Selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, les agencements pour les transformateurs décrits ici peuvent être mis en oeuvre en utilisant une structure planaire ou une structure empilée. Avec une structure planaire, la pluralité de transformateurs peut être placée sensiblement dans la même couche métallique. Par exemple, ainsi que cela est illustré dans la structure de substrat planaire représentative de la figure 7, la pluralité de transformateurs peut être fabriquée sur la même première couche métallique 702. Le routage entre les ports d'entrée et de sortie ou entre les sections des enroulements primaire/secondaire peut être accompli en utilisant un(e) ou plusieurs trous d'interconnexion, soudures de fil, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Selon un autre mode de réalisation représentatif de l'invention, les agencements pour les transformateurs peuvent également être mis en oeuvre en utilisant une structure empilée. Par exemple, dans la structure de substrat empilée de la figure 8, un premier transformateur peut être formé sur la couche métallique 802 alors qu'un deuxième transformateur peut être formé sur la couche métallique 804, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Le routage entre les ports d'entrée et de sortie ou entre les sections de l'enroulement primaire/secondaire peut être accompli en utilisant un(e) ou plusieurs trous d'interconnexion, soudures de fil, ou autres connexions électriques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. De nombreuses modifications et de nombreux autres modes de réalisation de l'invention décrite ici apparaîtront à l'homme du métier auquel ces inventions appartiennent avec le bénéfice des enseignements présentés dans la description qui précède et les dessins associés. Par conséquent, il faut comprendre que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation spécifiques décrits et que des modifications et d'autres modes de réalisation doivent être inclus dans la portée des revendications jointes. 26
Bien que des termes spécifiques soient utilisés ici, ils sont utilisés dans un sens général et descriptif uniquement, et non à des fins de limitation.
Claims (20)
- REVENDICATIONS1. Système pour transformateurs multiples, comprenant : un premier transformateur (101) comprenant un premier enroulement principal (111) et un premier enroulement secondaire (112), dans lequel le premier enroulement principal (111) est couplé de façon inductive au premier enroulement secondaire (112), dans lequel le premier transformateur (101) est associé avec une première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le premier enroulement principal (111) ; et un deuxième transformateur (102) comprenant un deuxième enroulement principal (113) et un deuxième enroulement secondaire (114), dans lequel le deuxième enroulement principal (113) est couplé de façon inductive au deuxième enroulement secondaire (114), dans lequel le deuxième transformateur (102) est associé avec une seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant opposée à la première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le deuxième enroulement principal (113), dans lequel une première section du premier enroulement principal (111) est positionnée de manière adjacente à une deuxième section du deuxième enroulement principal (113), dans lequel les première et deuxième sections adjacentes comprennent une première direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique.
- 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la première direction rotationnelle d'écoulement du courant et la seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant sont choisies parmi le groupe composé de (i) une direction horaire d'écoulement du courant et (ii) une direction antihoraire d'écoulement du courant.
- 3. Système selon la revendication 1, dans lequel la première section du premier enroulement principal (111) et la deuxième section du deuxième enroulement principal (113) sont couplées magnétiquement l'une à l'autre.
- 4. Système selon la revendication 1, comprenant également : un troisième transformateur (209) comprenant un troisième enroulement principal (205) et un troisième enroulement secondaire (206), dans lequel le troisième enroulement principal (205) est couplé de façon inductive au troisième enroulement secondaire (206), dans lequel le troisième transformateur (209) est associé avec la première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le troisième enroulement principal (205), dans lequel une troisième section du troisième enroulement principal (205) est positionnée de manière adjacente à une quatrième section du deuxième enroulement principal (113), dans lequel les troisième et quatrième sections adjacentes comprennent une seconde direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique opposée à la première direction linéaire d'écoulement du courant.
- 5. Système selon la revendication 1, dans lequel les transformateurs sont des transformateurs en spirale.
- 6. Système selon la revendication 1, dans lequel une distance de séparation entre les première et deuxième sections adjacentes est dans une plage de 0,01 pm à 30 pm.
- 7. Système selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième transformateurs (101, 102) sont opérationnels pour la mise en correspondance entre les étages.
- 8. Système selon la revendication 1, dans lequel le premier enroulement principal (111), le premier enroulement secondaire (112), le deuxième enroulement principal (113) et le deuxième enroulement secondaire (114) comprennent chacun un ou plusieurs tours.
- 9. Système selon la revendication 1, dans lequel le premier transformateur (101) et le deuxième transformateur (102) sont de structure sensiblement symétrique.
- 10. Système selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs éléments parmi le premier enroulement principal (111), le premier enroulement secondaire (112), le deuxième enroulement principal (113) et le deuxième enroulement secondaire (114) comprennent des ports de prise médiane (401, 402, 403, 404) définissant une masse virtuelle.
- 11. Système selon la revendication 10, dans lequel un ou plusieurs des ports de connexion de prise médiane 30 (401, 402, 403, 404) sont opérationnels pour recevoirdes tensions de polarisation pour les premier ou deuxième transformateurs (101, 102) respectifs.
- 12. Système selon la revendication 10, dans lequel un ou plusieurs des ports de connexion de prise médiane (401, 402, 403, 404) sont raccordés à des blocs de réglage (511, 512, 513, 514).
- 13. Système selon la revendication 12, dans lequel les blocs de réglage (511, 512, 513, 514) comprennent un ou plusieurs circuits résonants pour améliorer ou supprimer un ou plusieurs composants de fréquence.
- 14. Système selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième transformateurs (101, 102) sont fabriqués (i) sur une seule couche métallique selon une structure planaire, ou (ii) deux couches métalliques ou plus selon une structure empilée.
- 15. Système selon la revendication 1, dans lequel un ou plusieurs éléments parmi le premier enroulement principal (111), le premier enroulement secondaire (112), le deuxième enroulement principal (113) et le deuxième enroulement secondaire (114) comprennent des connexions par des trous d'interconnexion ou par des soudures de fil pour éviter un chevauchement des uns sur les autres.
- 16. Procédé pour la fourniture de transformateurs 25 multiples, comprenant : la fourniture d'un premier transformateur (101) comprenant un premier enroulement principal (111) et un premier enroulement secondaire (112), dans lequel le premier enroulement principal (111) est couplé de façon 30 inductive au premier enroulement secondaire (112), danslequel le premier enroulement principal (111) est couplé à des premiers ports d'entrée (103, 104) ; la réception d'une première source d'entrée sur les premiers ports d'entrée (103, 104) pour fournir une première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le premier enroulement principal (111) ; la fourniture d'un deuxième transformateur (102) comprenant un deuxième enroulement principal (113) et un deuxième enroulement secondaire (114), dans lequel le deuxième enroulement principal (113) est couplé de façon inductive au deuxième enroulement secondaire (114), dans lequel le deuxième enroulement principal (113) est couplé à des seconds ports d'entrée (105, 106) ; la réception d'une seconde source d'entrée sur les seconds ports d'entrée (105, 106) pour fournir une seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant opposée à la première direction rotationnelle d'écoulement du courant dans le deuxième enroulement principal (113) ; et le positionnement d'une première section du premier enroulement principal (111) de manière adjacente à une deuxième section du deuxième enroulement principal (113), dans lequel les première et deuxième sections adjacentes comprennent une direction linéaire d'écoulement du courant sensiblement identique.
- 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la première direction rotationnelle d'écoulement du courant et la seconde direction rotationnelle d'écoulement du courant sont choisies parmi le groupecomposé de (i) une direction horaire d'écoulement du courant et (ii) une direction antihoraire d'écoulement du courant.
- 18. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le premier transformateur (101) et le deuxième transformateur (102) sont de structure sensiblement symétrique.
- 19. Procédé selon la revendication 16, dans lequel un ou plusieurs éléments parmi le premier enroulement principal (111), le premier enroulement secondaire (112), le deuxième enroulement principal (113) et le deuxième enroulement secondaire (114) comprennent des ports de connexion de prise médiane (401, 402, 403, 404) définissant une masse virtuelle.
- 20. Procédé selon la revendication 19, comprenant également le raccordement d'un ou de plusieurs blocs de réglage (511, 512, 513, 514) à un ou plusieurs ports de connexion de prise médiane (401, 402, 403, 404).
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