KR20120100607A - 트랜스포머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스포머에 관한 것으로, 트랜스포머의 일차측을 구성하며 권선수가 2인 제1코일 및 제2코일과, 트랜스포머의 이차측을 구성하며 권선수가 3인 제3코일을 포함하며, 상기 코일들이 교차 되는 교차영역을 기준으로, 상기 교차영역의 일단에는 제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일 순으로 코일들이 배열되고, 상기 교차영역의 타단에는 제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일 순으로 배열되며, 상기 교차영역에서 제3코일의 형상은, 배열된 순서를 기준으로 <형 - l형 - <형 또는 >형 - l형 - >형 또는 또는 >형- l형 - <형을 이루어 구성된다.

Description

트랜스포머{A TRANSFORMER}

본 발명은 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일들이 교차되는 영역의 구조를 개선하여 전자기적 커플링 특성을 향상시킬 수 있는 트랜스포머에 관련된다.

WCDMA 등의 무선 통신 시스템 등에서는 집적회로에 구현되는 고주파 회로가 사용되고 있다.

상기 고주파 회로는 고주파용 전력 증폭기를 포함하는데, 이러한 고주파용 전력 증폭기에는 매칭(Matching) 및/또는 임피던스 가변용 트랜스포머(Transformer)가 적용될 수 있다.

도 1은 일반적인 파워 콤바인 파워 앰프(Power Combined Power Amplifier)의 개략적인 구성을 예시하고 있다.

도 1에 예시된 바와 같은 파워 앰프는 선형성 특성이나 기타 조건들을 만족시키도록 설계되는데, 이때, 각종 성능을 개선하면서도 크기를 최소화 하거나, 제조효율을 향상시켜 경쟁력을 확보하고자 하는 연구가 지속되고 있다.

본 발명은 트랜스포머의 코일 교차영역의 구조를 개선하여 전자기적 커플링 특성을 향상시킨 트랜스포머를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 트랜스포머는, 트랜스포머의 일차측을 구성하며 권선수가 2인 제1코일 및 제2코일과, 트랜스포머의 이차측을 구성하며 권선수가 3인 제3코일을 포함하며, 상기 코일들이 교차 되는 교차영역을 기준으로, 상기 교차영역의 일단에는 제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일 순으로 코일들이 배열되고, 상기 교차영역의 타단에는 제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일 순으로 배열되며, 상기 교차영역에서 제3코일의 형상은, 배열된 순서를 기준으로 <형 - l형 - <형 또는 >형 - l형 - >형 또는 >형- l형 - <형을 이루도록 하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 교차영역에서 제3코일의 형상은, 배열된 순서를 기준으로 <형 - l형 - >형을 이루는 것이 바람직하다.

또한, 상기 교차영역은 상부층과 하부층의 복층 구조로 이루어지며, 상기 교차영역의 일단과 타단 사이에서 각각의 코일이 연결될 때, 서로 다른 코일 끼리는 접촉되지 않도록 구성될 수 있다.

이때, 상부층과 하부층의 수직적인 연결은 비아에 의하여 이루어질 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 트랜스포머의 코일 교차영역의 구조를 개선하여 커플링 효과를 향상시킴으로써, 크기의 증가 없이도 트랜스포머의 이득 및 효율특성을 향상시킬 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 종래의 트랜스포머의 교차영역에 사용되던 3층 구조 대신 2층 구조로써 교차영역 구현이 가능하므로 금속물질 및 비아 등의 크기가 감소하여 종래보다 원가가 절감될 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 파워 콤바인 파워 앰프(Power Combined Power Amplifier)의 개략적인 구성을 보인 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 트랜스포머의 구성을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 구성을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 구성을 보인 도면이다.
도 5는 종래기술에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작동을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 파워 콤바인 파워 앰프(Power Combined Power Amplifier)의 개략적인 구성을 보인 도면이다. 본 발명에 따른 트랜스포머 또한 도 1에서 예시한 트랜스포머영역(T)에 적용될 수 있다.

한편, 도 1에서 예시한 트랜스포머영역(T)은 2개의 일차코일과 1개의 이차코일로 구성되어 있는데, 필요에 따라 다양한 변형예가 가능하다.

도 2는 종래기술에 따른 트랜스포머의 구성을 보인 도면이다.

도 2에서 예시한 바와 같이, 트랜스포머는 권선수가 3인 코일 1개와 권선수가 2인 코일 2개로 구성될 수 있다. 이때, 본 명세서와 도면에서는 이해의 편의를 위하여 권선수가 2인 코일을 제1코일(10) 및 제2코일(20)로 정의하고, 권선수가 3인 코일을 제3코일(30)로 정의한다.

한편, 도 2(b)는 도 2(a)의 교차영역(X)을 확대한 도면이다.

도 2(b)를 참조하면, 종래기술에 따른 트랜스포머는 상기 코일들이 교차 되는 교차영역(X)을 기준으로, 상기 교차영역(X)의 일단에는 제1코일(10)-제3코일(30)-제2코일(20)-제3코일(30)-제1코일(10)-제3코일(30)-제2코일(20) 순으로 코일들이 배열되고, 상기 교차영역(X)의 타단에는 제2코일(20)-제3코일(30)-제1코일(10)-제3코일(30)-제2코일(20)-제3코일(30)-제1코일(10) 순으로 배열된다.

이때, 상기 교차영역(X)의 일단과 타단의 제1코일(10) 및 제2코일(20)을 연결시키기 위하여, 교차영역(X)에서 단순히 X자 형태로 크로스 시키고 있었다.

한편, 이러한 교차영역(X)에서 코일들이 접촉되지 않도록 하기 위하여 제3코일(30)이 형성된 층의 상부 및 하부에 별도의 층을 구비하여 ＼형(11) 및 /형(21) 배선을 각각 형성하고 비아로 연결하였다.

그러나, 이러한 경우 교차영역(X)에서는 제1코일(10)과 제3코일(30) 사이 및 제2코일(20)과 제3코일(30) 사이에서의 전자기적 커플링 효과가 감소될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 구성을 예시하고 있다. 도 3을 참조하면, 교차영역(X1)을 제외한 나머지 부분의 구성은 종래기술에 따른 트랜스포머의 구성과 동일하므로 중복적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3(b)는 도 3(a)의 교차영역(X1)을 확대한 도면이다.

도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머는 교차영역(X1)에서 제3코일(30)이 <형 - l형 - <형을 이루도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 교차영역(X1)은 상부층과 하부층의 복층 구조로 이루어질 수 있다.

상기 하부층은 상기 교차영역(X1) 이외의 영역에서 코일들이 형성된 층과 동일한 층이 될 수 있다.

상기 교차영역(X1)의 하부층에서는 제2코일(20)이 /형으로 절곡되어 교차영역(X1)의 일단과 타단이 연결될 수 있다.

또한, 상기 교차영역(X1)의 하부층에서는 제3코일(30)이 /형(32)으로 절곡되고, 상기 교차영역(X1)의 상부층에는 ＼형(31) 배선 및 비아가 형성되어 제3코일(30)의 /형(32)으로 절곡된 단부와 교차영역(X)의 타단에 위치하는 제3코일(30)의 단부를 연결할 수 있다.

또한, 상기 교차영역(X1)의 상부층에는 ＼형(11) 배선 및 비아가 형성되어 교차영역(X)의 일단과 타단의 제1코일(10)을 연결할 수 있다.

이상과 같은 복층구조는 상부층과 하부층이 뒤바뀌어 형성될 수도 있음은 자명하다.

이상과 같은 복층구조를 통해 서로 다른 코일 끼리는 접촉되지 않으면서 교차될 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 도 3에서는 제3코일(30)이 <형 - l형 - <형으로 이루어진 경우만을 예시하였지만, >형 - l형 - >형 또는 >형- l형 - <형을 이루도록 구성될 수도 있다.

도 3에서 예시한 바와 같이 교차영역(X1)을 구성할 경우, 도 2에서 예시한 종래기술에 따른 교차영역(X) 구조를 갖는 트랜스포머에 비하여, 교차영역(X1)에서 제1코일(10)과 제3코일(30) 사이 및 제2코일(20)과 제3코일(30)이 평행을 이루는 구간이 증가하므로 교차영역(X1)에서의 전자기적 커플링 특성이 개선될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 구성을 보인 도면이다.

도 4을 참조하면, 교차영역(X2)을 제외한 나머지 부분의 구성은 종래기술에 따른 트랜스포머의 구성과 동일하므로 중복적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4(b)는 도 4(a)의 교차영역(X2)을 확대한 도면이다.

도 4(b)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머는 교차영역(X)에서 제3코일(30)이 <형 - l형 - >형을 이루도록 구성된 점에서 도 2(b)에서 예시한 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 구성과 차이가 있다. 이 차이점외의 나머지 사항들은 도 3 및 도 3에서 예시한 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머와 유사하므로 반복설명은 생략한다.

도 3에서 예시한 교차영역(X1)에서는 제3코일(30)이 <형 - l형 - <형 또는 >형 - l형 - >형 또는 >형- l형 - <형으로 이루어지는데, 이들 모두의 경우 제3코일(30) 끼리 인접하는 부분(예를 들면 l형 - <형 사이)들이 형성되며, 이러한 부분에서는 제3코일(30) 간에 전자기적 커플링이 발생하지 않는다.

그러나, 도 4에서 예시한 교차영역(X2)에서는 제3코일(30)들 끼리 인접하는 부분이 없어지므로, 그만큼 제1코일(10) 또는 제2코일(20)과 제3코일(30)이 인접하는 구간이 증가하게 되어 전자기적 커플링 효과가 향상되는 것이다.

도 5는 종래기술에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 이득 및 효율 특성을 측정한 그래프이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면 종래기술에 따른 트랜스포머에 비하여 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스포머의 이득(Maxgain)과 효율(eff)이 개선되고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스포머의 이득과 효율은 더욱 개선됨을 확인할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 제1코일
11 : ＼형 배선
20 : 제2코일
21 : /형 배선
30 : 제3코일
31 : ＼형 배선
32 : /형 배선
X, X1, X2 : 교차영역
T : 트랜스포머영역

Claims (4)

1. 트랜스포머의 일차측을 구성하며 권선수가 2인 제1코일 및 제2코일과, 트랜스포머의 이차측을 구성하며 권선수가 3인 제3코일을 포함하며,
   상기 코일들이 교차 되는 교차영역을 기준으로, 상기 교차영역의 일단에는 제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일 순으로 코일들이 배열되고, 상기 교차영역의 타단에는 제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일 순으로 배열되며,
   상기 교차영역에서 제3코일의 형상은, 배열된 순서를 기준으로 <형 - l형 - <형 또는 >형 - l형 - >형 또는 또는 >형- l형 - <형을 이루는 것인
   트랜스포머.
   
2. 트랜스포머의 일차측을 구성하며 권선수가 2인 제1코일 및 제2코일과, 트랜스포머의 이차측을 구성하며 권선수가 3인 제3코일을 포함하며,
   상기 코일들이 교차 되는 교차영역을 기준으로, 상기 교차영역의 일단에는 제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일 순으로 코일들이 배열되고, 상기 교차영역의 타단에는 제2코일-제3코일-제1코일-제3코일-제2코일-제3코일-제1코일 순으로 배열되며,
   상기 교차영역에서 제3코일의 형상은, 배열된 순서를 기준으로 <형 - l형 - >형을 이루는 것인
   트랜스포머.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 교차영역은 상부층과 하부층의 복층 구조로 이루어지며,
   상기 교차영역의 일단과 타단 사이에서 각각의 코일이 연결될 때, 서로 다른 코일 끼리는 접촉되지 않는 것인
   트랜스포머.
   
4. 제3항에 있어서,
   상부층과 하부층의 수직적인 연결은 비아에 의하여 이루어지는 것인
   트랜스포머.
   

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