KR20200141810A - 스위칭 트랜스포머 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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KR20200141810A
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김영민
이선우
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 스위칭 트랜스포머는, 제1 입출력 단자, 상기 제1 입출력 단자와 연결된 복수의 1차 권선들 및 1차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 1차 스위칭 유닛은 상기 복수의 1차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 1차 회로 및 제2 입출력 단자, 상기 제2 입출력 단자와 연결된 복수의 2차 권선들 및 2차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 2차 스위칭 유닛은 상기 복수의 2차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 2차 회로를 포함하도록 구성되며, 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은, 상기 제1 입출력 단자 또는 상기 제2 입출력 단자로부터 수신한 입력 신호의 주파수 대역에 기초하여 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

Description

스위칭 트랜스포머 및 이를 포함하는 전자 장치 {Switching transformer and electronic device including thereof}
본 개시의 기술적 사상은 스위칭 트랜스포머에 관한 것으로, 상세하게는 스위칭 동작에 의해 1차 권선(primary winding)과 2차 권선(secondary winding)을 제어하는 스위칭 트랜스포머 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
트랜스포머는, 1차 권선과 2차 권선에 흐르는 교류 전류에 의해 유도되는 자속을 이용하여, 1차 회로(primary circuit)와 2차 회로(secondary circuit)를 소정의 결합 계수(coupling coefficient)를 갖도록 전자기적으로 결합시킬 수 있다.
스위칭 트랜스포머는 입력 신호의 전압 또는 전류비를 스위칭 동작에 의해 다양한 값으로 변화시키는 장치일 수 있다. 예컨대, 반송파 집성(carrier aggregation) 을 지원하는 수신기는 각각의 대역 또는 각각의 반송파 성분(carrier component)에 대응되는 트랜스포머가 필요하지만, 주파수 대역 별로 트랜스포머를 구비하게 되면 칩 사이즈가 커질 수 있다. 이에 따라, 주파수 대역마다 스위칭 트랜스포머의 사용이 필요하게 되었다.
종래의 스위칭 트랜스포머는 1차 권선과 2차 권선에서 플로팅되는 권선이 존재하여 유도 자속이 손실될 수 있었고, 제한된 스위칭 동작에 의해 다양한 주파수 영역을 커버하지 못하는 문제점이 있었다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 스위칭 제어 신호에 따라 1차 회로에 포함된 1차 권선들 및 2차 회로에 포함된 2차 권선들을 독립적으로 제어할 수 있는 스위칭 트랜스포머 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 스위칭 트랜스포머는, 제1 입출력 단자, 상기 제1 입출력 단자와 연결된 복수의 1차 권선들 및 1차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 1차 스위칭 유닛은 상기 복수의 1차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 1차 회로 및 제2 입출력 단자, 상기 제2 입출력 단자와 연결된 복수의 2차 권선들 및 2차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 2차 스위칭 유닛은 상기 복수의 2차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 2차 회로를 포함하도록 구성되며, 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은, 상기 제1 입출력 단자 또는 상기 제2 입출력 단자로부터 수신한 입력 신호의 주파수 대역에 기초하여 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 스위칭 트랜스포머는, 단일 단자로 구성되는 제1 입출력 단자, 차동 단자로 구성되는 제2 입출력 단자, 복수의 1차 권선들을 포함하며, 상기 제1 입출력 단자를 통해 제1 신호를 통신하도록 구성되는 1차 회로, 상기 복수의 1차 권선들과 상호 결합(mutual coupling)되는 복수의 2차 권선들을 포함하고, 상기 제2 입출력 단자를 통해 제2 신호를 통신하도록 구성되는 2차 회로 및, 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 주파수에 기초하여, 상기 복수의 1차 권선들의 등가 인덕턴스 값 및 상기 복수의 2차 권선들의 등가 인덕턴스 값을 조절하도록 구성되는 스위칭 유닛을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 제1 입출력 단자, 복수의 1차 권선들 및 1차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 1차 스위칭 유닛은 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 1차 회로, 제2 입출력 단자, 복수의 2차 권선들 및 2차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 2차 스위칭 유닛은 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 2차 회로 및, 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 복수의 모드들 중 하나를 지시하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어 로직을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 스위칭 트랜스포머의 동작 방법에 있어서, 제1 입출력 단자 또는 제2 입출력 단자를 통해 입력 신호를 수신하는 단계, 상기 입력 신호의 주파수에 기초하여, 복수의 1차 권선들 간에 연결된 적어도 하나의 1차 스위치 및 복수의 2차 권선들 간에 연결된 적어도 하나의 2차 스위치를 제어하는 단계 및 상기 복수의 1차 권선들 및 상기 복수의 2차 권선들을 통해 출력 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 고주파수 대역에서 1차 권선들을 병렬로 연결할 수 있으며, 2차 권선들도 병렬로 연결할 수 있다. 병렬 연결된 권선들에 의해, 인덕턴스의 값이 낮아질 수 있어 권선들의 면적을 크게 설계할 수 있다. 이에 따라, 면적에 비례하는 결합 계수(coupling coefficient) 및 커버 가능한 대역폭을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 입력 신호가 입력되었을 때 플로팅되는 권선이 없으므로 손실 자속을 줄일 수 있다. 이에 따라, 결합 계수를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 수신기를 설명하기 위한 블록도이며, 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 송신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반송파 집성을 지원하는 수신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 도 5의 등가 회로도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이고, 도 8은 도 7의 등가 회로도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 1차 회로는 제1 스위칭 동작을 수행하며 2차 회로는 제2 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 1차 회로는 제2 스위칭 동작을 수행하며 2차 회로는 제1 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 1차 권선 및 2차 권선의 구조이다.
도 12a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 1차 권선, 도 12b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 1차 권선, 도 12c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 2차 권선, 도 12d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 2차 권선, 도 12e는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제3 2차 권선, 도 12f는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제4 2차 권선의 구조이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위칭 동작을 수행하는 제1 권선 및 제2 권선을 설명하기 위한 구조이며, 도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 스위칭 동작을 수행하는 제1 권선 및 제2 권선을 설명하기 위한 구조이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 통신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(1)는 트랜스포머(10) 및 제어 로직(130)을 포함할 수 있다. 이하에서, 트랜스포머(10)는 그 내부에 복수의 스위치를 포함할 수 있기 때문에, 스위칭 트랜스포머라고 지칭할 수도 있다. 트랜스포머(10)는 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(1)는 1차 회로(110)를 통해 제1 신호(S1)를 통신할 수 있으며, 2차 회로(120)를 통해 제2 신호(S2I, S2Q)를 통신할 수 있다. 경우에 따라, 입력 신호는 제1 신호(S1) 또는 제2 신호(S2I, S2Q)가 될 수 있다. 예컨대, 입력 신호가 제1 신호(S1)인 경우 출력 신호는 제2 신호(S2I, S2Q)가 될 수 있다. 반대로, 입력 신호가 제2 신호(S2I, S2Q)인 경우 출력 신호는 제1 신호(S1)가 될 수 있다.
예컨대, 1차 회로(110)는 단일 단자(single-ended terminal)를 포함할 수 있으며, 제1 신호(S1)는 싱글 엔드 신호(single-ended signal)일 수 있다. 예컨대, 2차 회로(120)는 차동 단자(differential terminal)를 포함할 수 있으며, 제2 신호(S2I, S2Q)는 차동 신호 또는 차동 출력일 수 있다. 예컨대, 제2 신호(S2I, S2Q)는 I 신호(In-phase signal)(S2I) 및 Q 신호(Quadrature-phase signal)(S2Q)를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라, 트랜스포머(10)는 발룬(balun)의 기능을 수행할 수 있다. 한편, 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)는 결합 계수(k)에 의해 전자기적으로 결합될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)는 각각에 포함된 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결할 수 있는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 예컨대, 1차 스위칭 유닛(SW1)은 복수의 1차 권선들(예컨대, 도 4의 LP1, LP2)을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 또한, 2차 스위칭 유닛(SW2)은 복수의 2차 권선들(예컨대, 도 4의 LS1, LS2)을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함할 수 있다.
제어 로직(130)은 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하기 위한 스위칭 제어 신호(CTR)를 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)으로 출력할 수 있다. 예컨대, 스위칭 제어 신호는 복수의 모드들 중 하나를 지시할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 제어 로직(130)은 제1 모드에서, 복수의 1차 권선들을 직렬 연결하고, 복수의 2차 권선들을 직렬 연결하도록 제1 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 모드는 저주파수 모드일 수 있다. 즉, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우 제어 로직(130)은 제1 모드에서 동작할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 제어 로직(130)은 제2 모드에서, 복수의 1차 권선들을 병렬 연결하고, 복수의 2차 권선들을 병렬 연결하도록 제1 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 모드는 고주파수 모드일 수 있다. 즉, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 같거나 높은 경우 제어 로직(130)은 제2 모드에서 동작할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 제어 로직(130)은 제3 모드에서, 복수의 1차 권선들을 직렬 연결하고, 복수의 2차 권선들을 병렬 연결하도록 제3 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 제3 모드에서의 트랜스포머(10)는 출력 신호의 선형성을 개선할 수 있다. 또한, 트랜스포머(10)는 작은 증폭기(예컨대, 저잡음 증폭기 또는 전력 증폭기)에 대응되는 큰 입력 임피던스를 구현할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10)는 증폭기에 대응되는 최적 임피던스를 구현할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 제어 로직(130)은 제4 모드에서, 복수의 1차 권선들을 병렬 연결하고, 복수의 2차 권선들을 직렬 연결하도록 제4 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 제4 모드에서의 트랜스포머(10)는 입력 신호에 대한 이득 및 노이즈 특성(noise factor)을 개선할 수 있다. 또한, 트랜스포머(10)는 큰 증폭기(예컨대, 저잡음 증폭기 또는 전력 증폭기)에 대응되는 작은 입력 임피던스를 구현할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10)는 증폭기에 대응되는 최적 임피던스를 구현할 수 있다.
도 2a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 수신기를 설명하기 위한 블록도이며, 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 송신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 수신기(2)는 믹서(200a), 로컬 오실레이터(210a), 트랜스포머(10a), 저잡음 증폭기(500a) 및 안테나(600)를 포함할 수 있다. 안테나(600)는 높은 주파수를 갖는 외부 신호를 수신하고, 저잡음 증폭기(500a)는 외부 신호를 증폭시킨 제1 신호(S1)를 출력할 수 있다. 도 1에서 전술한 바와 같이, 제1 신호(S1)는 싱글 엔드 신호일 수 있다.
트랜스포머(10a)는 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 포함할 수 있으며, 제1 입출력 단자는 저잡음 증폭기(500a)로부터 출력된 신호를 입력받고, 제2 입출력 단자는 믹서(200a)로 변압된 신호를 출력할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10a)는 싱글 엔드 신호인 제1 신호(S1)를 수신하고, 차동 신호인 제2 신호(S2I, S2Q)를 출력할 수 있다. 예컨대, 따라서, 트랜스포머(10)는 발룬(balun)으로써의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 로컬 오실레이터(210a)는 기준 신호를 출력할 수 있으며, 믹서(200a)는 상기 기준 신호에 기초하여 제2 신호(S2I, S2Q)를 하향 변환(down-conversion)을 수행할 수 있다. 예컨대, 하향 변환된 신호는 모뎀을 거쳐 다양한 신호 처리에 이용될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 트랜스포머(10a)는 수신기(2)의 다양한 특성들을 제어할 수 있다. 일 예로, 수신기(2)의 선형성을 증가시키기 위해, 트랜스포머(10a)는 상기 제3 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 다른 예로, 수신기(2)의 이득 및 노이즈 특성을 개선하기 위해, 트랜스포머(10a)는 상기 제4 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 수신기(2)의 대역폭을 증가시키기 위해, 트랜스포머(10a)는 상기 제2 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 송신기(3)는 믹서(200b), 로컬 오실레이터(210b), 트랜스포머(10b), 전력 증폭기(500b) 및 안테나(600)를 포함할 수 있다. 예컨대, 믹서(200b)는 모뎀으로부터 출력된 신호에 대해 상향 변환(up-conversion)을 수행할 수 있다. 상기 상향 변환은 로컬 오실레이터(210b)에서 출력된 기준 신호에 기초할 수 있다. 믹서(200b)는 상향 변환된 제2 신호(S2I, S2Q)를 출력할 수 있다. 트랜스포머(10b)는 제1 입출력 단자 및 제2 입출력 단자를 포함할 수 있으며, 제1 입출력 단자는 믹서(200b)로부터 출력된 신호를 입력받고, 제2 입출력 단자는 전력 증폭기(500b)로 변압된 신호를 출력할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10b)는 차동 신호인 제2 신호(S2I, S2Q)를 수신하고, 싱글 엔드 신호인 제1 신호(S1)를 출력할 수 있다. 따라서, 트랜스포머(10b)는 발룬(balun)으로써의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 전력 증폭기(500b)는 제1 신호(S1)를 증폭시킬 수 있고, 증폭된 제1 신호(S1)는 안테나(600)를 통해 외부로 출력될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 트랜스포머(10a)는 송신기(3)의 다양한 특성들을 제어할 수 있다. 일 예로, 송신기(3)의 선형성을 증가시키기 위해, 트랜스포머(10b)는 상기 제3 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 다른 예로, 송신기(3)의 이득 및 노이즈 특성을 개선하기 위해, 트랜스포머(10b)는 상기 제4 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 송신기(3)의 대역폭을 증가시키기 위해, 트랜스포머(10b)는 상기 제2 모드에서의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머(10a, 10b)는 수신기(2) 및 송신기(3)에 포함된 증폭기(500a, 500b)와 믹서(200a, 200b)사이에 포함될 수 있으며, 트랜스포머(10a, 10b)는 평형 신호(balanced signal) 및 불평형 신호(unbalanced signal) 간 변환을 수행할 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 반송파 집성을 지원하는 수신기를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2a를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 복수의 반송파 성분들(carrier components)이 포함된 외부 신호를 안테나(600)가 수신할 수 있다. 필터(550)는 안테나(600)로부터 수신한 신호는 여러 주파수 대역으로 나누고, 복수의 저잡음 증폭기(500a)들에 출력할 수 있다. 예컨대, 트랜스포머(10a_1)는 복수의 주파수 대역들 중 일부 대역을 갖는 제1 신호(S1_1)를 수신할 수 있으며, 트랜스포머(10a_1)는 상기 제1 모드(예컨대, 저주파수 모드)로 동작할 수 있다. 트랜스포머(10a_2)는 복수의 주파수 대역들 중 다른 일부 대역을 갖는 제1 신호(S1_2)를 수신할 수 있으며, 트랜스포머(10a_2)는 상기 제2 모드(예컨대, 고주파수 모드)로 동작할 수 있다. 한편, 반송파 집성을 지원하는 송신기도 이와 유사하게 동작할 수 있음은 물론이다.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(1), 트랜스포머(10), 수신기(2), 송신기(3) 및 수신기(4)는 다양한 통신 환경에서 동작할 수 있다. 예컨대, 2G, 3G, 4G, 5G 및 다양한 통신 표준을 바탕으로 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 4G 및 5G 등과 같은 최근의 통신 표준에서는 통신에 필요한 주파수 대역이 점점 넓어지고 있으며, 이에 따라 각 주파수 대역에서 호환되는 트랜스포머가 요구된다. 따라서, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 입력 신호의 주파수에 따라 다양한 턴수를 생성할 수 있는 트랜스포머(10)가 그 대안이 될 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이다. 이하에서는 도 1의 참조 부호와 함께 설명된다.
도 4를 참조하면, 트랜스포머(10)는 제1 입출력 단자(ST)를 통해 제1 신호(S1)를 통신하는 1차 회로(110) 및 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 제2 신호(S2I, S2Q)를 통신하는 2차 회로(120)를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 1차 회로(110)는, 제1 입출력 단자(ST), 제1 입출력 단자(ST)와 연결된 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 및 1차 스위칭 유닛(SW1)을 포함할 수 있다. 복수의 1차 권선들은, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)을 포함할 수 있다. 1차 스위칭 유닛(SW1)은, 복수의 1차 스위치들(SPA1, SPB1, SPB2)을 포함할 수 있다. 1차 스위칭 유닛(SW1)은, 제1 1차 스위치(SPA1), 제2 1차 스위치(SPB1), 제3 1차 스위치(SPB2)를 포함할 수 있다.
복수의 1차 스위치들(SPA1, SPB1, SPB2)은 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)을 직렬 연결 또는 병렬 연결하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 2차 회로(120)는, 제2 입출력 단자(DT1, DT2), 제2 입출력 단자(DT1, DT2)와 연결된 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)을 포함할 수 있다. 제2 입출력 단자는, 제1 차동 단자(DT1) 및 제2 차동 단자(DT2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 입출력 단자(DT1, DT2)는 차동 신호를 전송할 수 있다. 차동 신호는 예컨대, I 신호(In-phase signal)(S2I) 및 Q 신호(Quadrature signal)(S2Q)를 포함할 수 있다. 제1 차동 단자(DT1)는 I 신호(S2I)를 통신할 수 있으며, 제2 차동 단자(DT2)는 Q 신호(S2Q)를 통신할 수 있다.
복수의 2차 권선들은, 제1 2차 권선(LS1), 제2 2차 권선(LS2), 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 2차 권선(LS1) 및 제3 2차 권선(LS3)의 인덕턴스의 값은 실질적으로 동일하며, 제2 2차 권선(LS2) 및 제4 2차 권선(LS4)의 인덕턴스의 값은 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 제1 2차 권선(LS1), 제2 2차 권선(LS2), 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)의 인덕턴스의 값은 서로 다를 수 있다. 2차 스위칭 유닛(SW2)은, 복수의 2차 스위치들(SSA1, SSA2, SSB1, SSB2, SSB3)을 포함할 수 있다. 2차 스위칭 유닛(SW2)은, 제1 2차 스위치(SSA1), 제2 2차 스위치(SSA2), 제3 2차 스위치(SSB1), 제4 2차 스위치(SSB2) 및 제5 2차 스위치(SSB3)를 포함할 수 있다.
복수의 2차 스위치들(SSA1, SSA2, SSB1, SSB2, SSB3)은 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 직렬 연결 또는 병렬 연결하도록 구성될 수 있다. 한편, 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)은 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)과 상호 결합(mutual coupling)될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)은, 일단이 제1 차동 단자(DT1)와 연결되고 타단이 센터 탭(center tab) 노드(CT)와 연결될 수 있다. 또한, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)은, 일단이 제2 차동 단자(DT2)와 연결되고 타단이 센터 탭 노드(CT)와 연결될 수 있다. 예컨대, 센터 탭 노드(CT)는 제2 2차 권선(LS2) 및 제4 2차 권선(LS4) 사이에 구비될 수 있으며, 센터 탭 노드(CT)는 접지(GND)와 연결될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 2차 스위치(SSA1)는, 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2) 사이에 구비될 수 있다. 제2 2차 스위치(SSA2)는, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4) 사이에 구비될 수 있다. 제3 2차 스위치(SSB1)는, 제1 차동 단자(DT1) 및 제2 2차 권선(LS2) 사이에 구비될 수 있다. 제4 2차 스위치(SSB2)는, 제4 2차 권선(LS4) 및 제2 차동 단자(DT2) 사이에 구비될 수 있다. 제5 2차 스위치(SSB3)는, 제1 2차 권선(LS1), 제3 2차 권선(LS3) 및 접지 단자(GND) 사이에 구비될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 회로(110)는 접지 단자(VDD)를 포함할 수 있다. 접지 단자(VDD)는 고정된 DC 전압을 그에 연결되는 회로 요소로 공급할 수 있다. 예컨대, 접지 단자(VDD)는 저전력 증폭기에 고정된 DC 전압을 공급할 수 있다. 또한, 접지 단자(VDD)는 AC 접지 단자일 수 있다. 즉, 접지 단자(VDD)는 DC 공급 전압, DC 접지 전압 및 바이어스 전압 등 사실상 AC 접지 전압인 임의의 전압을 공급할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 회로(110)는 커패시터(CB)를 포함할 수 있다. 커패시터(CB)의 일단은 제1 입출력 단자(ST)와 연결되고 타단은 접지 단자(VDD)와 연결될 수 있다. 일 예로, 커패시터(CB)는 가변 커패시터 일 수 있으며, 다른 예로, 복수의 커패시터로 구성된 커패시터 뱅크 어레이(capacitor bank array)일 수 있다. 한편, 커패시터(CB)는 그에 연결되는 회로 요소들의 임피던스 값을 조절하기 위해 구비될 수 있다. 또는, 커패시터(CB)는 원치않는 리액턴스 소자들과 공진할 수 있으며, 이에 따라 상기 리액턴스 소자들을 무력화시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은, 제1 입출력 단자(ST) 또는 제2 입출력 단자(DT1, DT2)로부터 수신한 입력 신호(예컨대, 제1 신호(S1) 또는 제2 신호(S2I, S2Q))에 기초하여 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 입력 신호의 주파수에 기초하여, 스위칭 유닛은 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스 값 및 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스 값을 조절할 수 있다. 상기 스위칭 유닛은, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)을 포함할 수 있다.
일 예로, 입력 신호의 주파수가 낮으면, 제1 1차 스위치(SPA1)는 턴온(또는 단락)되고, 제2 1차 스위치(SPB1) 및 제3 1차 스위치(SPB2)는 턴오프(또는 개방) 될 수 있다. 다른 예로, 입력 신호의 주파수가 높으면, 제1 1차 스위치(SPA1)는 턴오프 되고, 제2 1차 스위치(SPB1) 및 제3 1차 스위치(SPB2)는 턴온 될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 입력 신호의 주파수가 낮은 경우 스위칭 유닛은 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)을 직렬로 연결할 수 있고, 등가 인덕턴스 값은 증가시킬 수 있다. 또한, 스위칭 유닛은 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 직렬로 연결할 수 있고, 등가 인덕턴스 값은 증가시킬 수 있다. 다른 예로, 입력 신호의 주파수가 높은 경우 스위칭 유닛은 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)을 병렬로 연결할 수 있고, 등가 인덕턴스 값을 감소시킬 수 있다. 또한, 스위칭 유닛은 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 병렬로 연결할 수 있고, 등가 인덕턴스 값을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 도 5의 등가 회로도이다.
도 5의 파선 부분은 전류가 흐르지 않는 부분으로 이해될 수 있다. 예컨대, 스위치가 턴오프(개방)되거나, 파선 부분의 양단 노드의 전위차가 동일할 수 있다. 또한, 도 5는 트랜스포머(10) 또는 제어 로직(130)이 제1 모드에서 동작 하는 경우의 회로도로 이해될 수 있다. 한편, 도 1의 참조부호와 함께 설명된다.
도 5를 참조하면, 트랜스포머(10)는 저대역 신호(S1)를 제1 입출력 단자(ST)를 통해 수신하고, 저대역 신호(S1)를 변압하며, 변압된 신호(S2I, S2Q)를 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 출력할 수 있다. 반대의 경우도 가능하며, 예컨대, 저대역 신호(S2I, S2Q)를 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 수신하고, 변압된 신호(S1)를 제1 입출력 단자(ST)를 통해 출력할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10)를 포함하는 전자 장치(1)는, 저주파수 대역의 통신 신호를 이용하여 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 저주파수 대역의 입력 신호가 입력되는 경우, 권선에서 유도되는 자속이 적을 수 있다. 따라서, 직렬로 연결된 권선들에 의해, 전체 권선의 면적을 확대시킬 수 있으며, 1차 회로(110) 및 2차 회로(120) 간의 결합 계수(k)를 향상시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 제1 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 동작은, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 중 적어도 일부가 서로 직렬 연결되며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 중 적어도 일부가 직렬로 연결되도록 하는 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)의 동작일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 입력 신호의 주파수에 기초한 스위칭 제어 신호(CTR)에 응답하여 동작할 수 있다. 예컨대, 제어 로직(130)은 스위칭 제어 신호(CTR)를 출력할 수 있다. 스위칭 제어 신호(CTR)는 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우, 제1 스위칭 동작을 지시할 수 있다. 예컨대, 스위칭 제어 신호(CTR)는 제1 1차 스위치(SPA1), 제1 2차 스위치(SSA1) 및 제2 2차 스위치(SSA2)를 턴온하도록 지시할 수 있다. 반대로, 1차 권선들(LP1, LP2) 또는 복수의 2차 권선들(LS1, LP2, LS3, LS4)이 병렬로 연결되는 경우(예컨대, 제2 모드), 제어 로직(130)은 상기 스위칭 제어 신호(CTR)와 반전된 스위칭 동작을 지시하는 스위칭 제어 신호(CTR)를 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)으로 출력할 수 있다.
도 6을 참조하면, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우에는 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스 값이 증가될 수 있다. 즉, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)이 직렬로 연결되며, 상기 등가 인덕턴스 값은, 직렬로 연결된 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)은 각각의 인덕턴스 값을 합산된 값일 수 있다. 이와 유사하게, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우에는 복수의 2차 권선들(LS1, LP2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스 값이 증가될 수 있다. 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)의 인덕턴스 값이 합산되어, 등가 인덕턴스 값이 증가될 수 있다. 또한, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)의 인덕턴스 값이 합산되어, 등가 인덕턴스 값이 증가될 수 있다. 반대로, 1차 권선들(LP1, LP2) 또는 복수의 2차 권선들(LS1, LP2, LS3, LS4)이 병렬로 연결된다면, 등가 인덕턴스 값은 감소할 수 있다. 관련하여, 도 7 및 도 8에서 후술하기로 한다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 회로도이고, 도 8은 도 7의 등가 회로도이다.
도 7의 파선 부분은 전류가 흐르지 않는 부분으로 이해될 수 있다. 예컨대, 스위치가 턴오프(개방)되거나, 파선 부분의 양단 노드의 전위차가 동일할 수 있다. 또한, 도 7은 트랜스포머(10) 또는 제어 로직(130)이 제2 모드에서 동작 하는 경우의 회로도로 이해될 수 있다. 한편, 도 1의 참조부호와 함께 설명된다.
도 7를 참조하면, 트랜스포머(10)는 고대역 신호(S1)를 제1 입출력 단자(ST)를 통해 수신하고, 고대역 신호(S1)를 변압하며, 변압된 신호(S2I, S2Q)를 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 출력할 수 있다. 반대의 경우도 가능하며, 예컨대, 고대역 신호(S2I, S2Q)를 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 수신하고, 변압된 신호(S1)를 제1 입출력 단자(ST)를 통해 출력할 수 있다. 즉, 트랜스포머(10)를 포함하는 전자 장치(1)는, 고주파수 대역의 통신 신호를 이용하여 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 고주파수 대역의 입력 신호가 수신되는 경우, 등가 인덕턴스의 값을 줄이는 것이 결합 계수(k), 에너지 손실 또는 양호도 측면에서 유리할 수 있다. 따라서, 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)에 포함된 권선들을 병렬로 연결시킬 수 있다. 병렬 연결된 권선들에 의해 등가 인덕턴스의 값이 감소될 수 있다. 또한, 등가 인덕턴스의 값이 감소되면, 권선들의 면적을 더 크게 설계할 수 있으며, 이에 따라 결합 계수(k)를 더 증가시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 높은 경우, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 제2 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 제2 스위칭 동작은, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 중 적어도 일부가 서로 병렬 연결되며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 중 적어도 일부가 병렬로 연결되도록 하는 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)의 동작일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 입력 신호의 주파수에 기초한 스위칭 제어 신호(CTR)에 응답하여 동작할 수 있다. 예컨대, 스위칭 제어 신호(CTR)는 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 높은 경우, 제2 스위칭 동작을 지시할 수 있다. 예컨대, 스위칭 제어 신호(CTR)는 제1 1차 스위치(SPA1), 제1 2차 스위치(SSA1) 및 제2 2차 스위치(SSA2)를 턴오프하도록 지시할 수 있다.
도 8을 참조하면, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우에는 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스 값이 감소될 수 있다. 즉, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)이 병렬로 연결되며, 상기 등가 인덕턴스 값은, 병렬로 연결된 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)은 각각의 인덕턴스 값이 병렬 연산된 값일 수 있다. 이와 유사하게, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 높은 경우에는 복수의 2차 권선들(LS1, LP2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스 값이 감소될 수 있다. 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)의 인덕턴스 값이 병렬 연산되어, 등가 인덕턴스 값이 감소될 수 있다. 또한, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)의 인덕턴스 값이 병렬 연산되어, 등가 인덕턴스 값이 감소될 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 1차 회로는 제1 스위칭 동작을 수행하며 2차 회로는 제2 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
또한, 도 9는 트랜스포머(10) 또는 제어 로직(130)이 제3 모드에서 동작 하는 경우의 등가 회로도로 이해될 수 있다. 한편, 도 1, 도 2b 및 도 4의 참조부호와 함께 설명된다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머(10)는 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 중 적어도 일부는 직렬로 연결될 수 있으며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 중 적어도 일부는 병렬로 연결될 수 있다. 이로 인해, 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스 값은 증가하며, 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스 값은 감소할 수 있다. 예컨대, 1차 회로(110)의 권선 수는 증가하며 2차 회로(120)의 권선 수는 작아질 수 있다. 예컨대, 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)의 권선 비(turn ratio)가 1:1과 유사하게 되면, 트랜스포머(10) 또는 전자 장치(1)가 출력하는 신호의 선형성(linearity)을 증가시킬 수 있다. 또한, 전자 장치(1)가 송신기로서 동작하는 경우, 제1 입출력 단자(ST)로 이득이 큰 전력 증폭기(500b)가 연결될 수 있다. 이득이 큰 전력 증폭기(500b)에 대응되는 임피던스 값이 큰 입력 임피던스를 구현할 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 1차 회로는 제2 스위칭 동작을 수행하며 2차 회로는 제1 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
또한, 도 10은 트랜스포머(10) 또는 제어 로직(130)이 제4 모드에서 동작 하는 경우의 등가 회로도로 이해될 수 있다. 한편, 도 1, 도 2b 및 도 4의 참조부호와 함께 설명된다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머(10)는 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 중 적어도 일부는 병렬로 연결될 수 있으며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 중 적어도 일부는 직렬로 연결될 수 있다. 이로 인해, 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스 값은 감소하며, 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스 값은 증가할 수 있다. 예컨대, 1차 회로(110)의 권선 수는 감소하며 2차 회로(120)의 권선 수는 증가할 수 있다. 예컨대, 1차 회로(110) 및 2차 회로(120)의 권선 비가 1:4, 1:8 등과 같이 증가한다면, 트랜스포머(10) 또는 전자 장치(1)는 큰 이득을 가질 수 있으며, 노이즈 팩터(noise factor)가 개선될 수 있다. 또한, 전자 장치(1)가 송신기로서 동작하는 경우, 제1 입출력 단자(ST)로 이득이 작은 전력 증폭기(500b)가 연결될 수 있다. 이득이 작은 전력 증폭기(500b)에 대응되는 임피던스 값이 작은 입력 임피던스를 구현할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 1차 권선 및 2차 권선의 구조이다.
도 11을 참조하면, 1차 권선(LP)은 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)을 포함할 수 있다. 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)이 크로스되는 곳에서, 각 권선이 전기적으로 연결되는 것이 아닐 수 있다. 예컨대, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)이 크로스되는 곳에서, 제1 1차 권선(LP1)의 도선이 제1 레이어에 형성될 수 있으며, 제2 1차 권선(LP2)의 도선은 제1 레이어와 다른 제2 레이어에 형성될 수 있다. 이하에서도, 특별한 사정이 없는 한 권선들이 크로스되는 곳에서는, 권선들이 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 2차 권선(LS)은 제1 2차 권선(LS1), 제2 2차 권선(LS2), 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 권선들이 크로스되는 곳에서는, 권선들이 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 그러나, 접지 단자(GND), 제2 2차 권선(LS2) 및 제4 2차 권선(LS4)은, 센터 탭 라인(CTL)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 센터 탭 라인(CTL)은 센터 탭 노드(예컨대, 도 10의 CT)로부터 형성되는 도선일 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 1차 권선(LP)은 복수의 1차 스위치들(SPA1, SPB1, SPB2)을 더 포함할 수 있으며, 2차 권선(LS)은 복수의 2차 스위치들(SSA1, SSA2, SSB1, SSB2, SSB3)을 더 포함할 수 있다. 1차 권선(LP)과 2차 권선(LS)은 다양한 스위칭 동작에 의해 결합 계수(k)를 조절할 수 있다. 예컨대, 1차 권선(LP)에서 제1 1차 스위치(SPA1)만이 턴온되고 나머지는 턴오프되는 경우, 1차 권선(LP)의 턴 수는 2가 될 수 있다. 반대의 스위칭 동작에서, 1차 권선(LP)의 턴 수는 1이 될 수 있다. 이와 함께, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)은, 제1 입출력 단자(ST) 및 접지 단자(VDD)에서 바라보았을 때 병렬 연결될 수 있다. 즉, 스위칭 동작에 따라 1차 권선(LP) 또는 2차 권선(LS)의 턴 수가 조절되면서, 결합 계수(k)가 조절될 수 있다.
도 12a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 1차 권선, 도 12b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 1차 권선, 도 12c는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 2차 권선, 도 12d는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 2차 권선, 도 12e는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제3 2차 권선, 도 12f는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제4 2차 권선의 구조이다.
도 11 및 도 12a 내지 도 12f를 참조하면, 1차 권선(LP) 및 2차 권선(LS)에 포함된 복수의 권선들은 서로 크로스되는 곳에서 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 즉, 크로스되는 곳에서는 일부의 권선은 제1 레이어에 형성되고, 다른 권선은 제2 레이어에 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 크로스되는 곳에서는 상기 일부의 권선과 상기 다른 권선은 서로 다른 레벨의 레이어에 형성될 수 있다. 또한, 크로스되지 않는 곳에서는 1차 권선(LP) 및 2차 권선(LS)은 동일한 레이어 또는 인접한 레이어에 형성될 수 있다. 1차 권선(LP) 및 2차 권선(LS)이 동일 또는 인접한 레이어에 형성됨으로써, 유도 자속의 손실을 줄일 수 있다.
도 11, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제1 1차 권선(LP1) 중 일부의 도선은 1차 권선(LP)의 외곽에 형성될 수 있다. 예컨대, 1차 권선(LP)의 중심으로부터 가장 먼 곳에 형성될 수 있다. 나머지 일부의 도선은 1차 권선(LP)의 내곽에 형성될 수 있다. 예컨대, 1차 권선(LP)의 중심으로부터 가장 가까운 곳에 형성될 수 있다. 제2 1차 권선(LP2)도 이와 유사하다. 예컨대, 제2 1차 권선(LP2) 중 일부의 도선은 1차 권선(LP)의 외곽에 형성되며, 나머지 도선은 1차 권선(LP)의 내곽에 형성될 수 있다. 한편, 제1 1차 권선(LP1)의 일단은 접자 단자(VDD)와 연결될 수 있으며, 타단은 제1 1차 스위치(SPA1) 및 제3 1차 스위치(SPB2)와 연결될 수 있다. 제2 1차 권선(LP2)의 일단은 제1 입출력 단자(ST)와 연결될 수 있으며, 타단은 제1 1차 스위치(SPA1) 및 제2 1차 스위치(SPB1)와 연결될 수 있다.
도 11, 도 12c, 도 12d, 도 12e 및 도 12f를 참조하면, 2차 권선(LS)에 포함된 복수의 권선들은 중심으로부터의 평균 거리가 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 위치는 중심으로부터의 평균 거리가 가장 멀고, 제4 위치는 중심으로부터의 평균 거리가 가장 가까울 수 있다. 제2 위치는, 중심으로부터의 평균 거리가 제1 위치보다 가까우며 제3 위치보다 멀 수 있다. 제3 위치는, 중심으로부터의 평균 거리가 제2 위치보다 가까우며, 제4 위치보다 멀 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 2차 권선(LS1) 및 제3 2차 권선(LS3)의 일부는, 상기 제1 위치에 형성되며, 다른 일부는 상기 제2 위치에 형성될 수 있다. 제2 2차 권선(LS2) 및 제4 2차 권선(LS4)의 일부는, 상기 제3 위치에 형성되며, 다른 일부는 상기 제4 위치에 형성될 수 있다. 제1 위치 내지 제4 위치는 실질적으로 동일한 평면상의 위치일 수 있다. 즉, Z 축 상의 위치는 실질적으로 동일하며, X 축 및 Y 축 상의 위치가 다를 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따르면, 제1 2차 권선(LS1)은 제1 차동 단자(DT1), 제1 2차 스위치(SSA1), 제2 2차 스위치(SSA2), 제3 2차 스위치(SSB1), 제5 2차 스위치(SSB3) 및 제3 2차 권선(LS3)과 연결될 수 있다. 제2 2차 권선(LS2)은 제1 2차 스위치(SSA1), 제3 2차 스위치(SSB1) 및 센터 탭 노드(CT)(또는 접지 단자(GND))와 연결될 수 있다. 제3 2차 권선(LS3)은 제2 차동 단자(DT2), 제2 2차 스위치(SSA2), 제4 2차 스위치(SSB2), 제5 2차 스위치(SSB3) 및 제1 2차 권선(LS1)과 연결될 수 있다. 제4 2차 권선(LS4)은 제2 2차 스위치(SSA2), 제4 2차 스위치(SSB2) 및 센터 탭 노드(CT)(또는 접지 단자(GND))와 연결될 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제1 스위칭 동작을 수행하는 제1 권선 및 제2 권선을 설명하기 위한 구조이며, 도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 제2 스위칭 동작을 수행하는 제1 권선 및 제2 권선을 설명하기 위한 구조이다. 이하에서는 도 1 및 도 4의 참조부호와 함께 설명된다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 동일한 색상이 채워진 권선은 동일한 신호, 전류, 전압 등이 인가되는 것을 의미할 수 있다. 즉, 다른 색상이 채워진 권선은 연결되어 있지 않음을 의미할 수 있다. 예컨대, 빗금 무늬로 채워진 권선과 점 무늬로 채워진 권선은 서로 연결되어 있지 않을 수 있다. 한편, 도 11을 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 권선(LP)에서 크로스된 부분은 전기적으로 연결되어 있는 부분이 아닐 수 있다.
도 13을 참조하면, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 제1 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 1차 회로(110)에서, 제1 1차 스위치(SPA1)는 턴온되며, 제2 1차 스위치(SPB1) 및 제3 1차 스위치(SPB2)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 도 13을 참조하면, 직렬 권선(LPa)은 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)이 연결된 권선일 수 있다. 이에 따라, 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)의 인덕턴스 값이 합산되어, 등가 인덕턴스의 값이 증가할 수 있다.
한편, 2차 회로(120)에서, 제1 2차 스위치(SSA1) 및 제2 2차 스위치(SSA2)는 턴온되며, 제3 2차 스위치(SSB1), 제4 2차 스위치(SSB2) 및 제5 2차 스위치(SSB3)는 턴오프될 수 있다. 이에 따라, 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)은 직렬로 연결되며, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)은 직렬로 연결될 수 있다. 도 13을 참조하면, 직렬 권선(LSa1)은, 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)이 직렬로 연결된 권선일 수 있다. 또한, 직렬 권선(LSa2)은, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)이 직렬로 연결된 권선일 수 있다. 이에 따라, 제1 2차 권선(LS1) 및 제2 2차 권선(LS2)의 인덕턴스 값이 합산되고, 제3 2차 권선(LS3) 및 제4 2차 권선(LS4)의 인덕턴스 값이 합산될 수 있다. 따라서, 등가 인덕턴스의 값이 증가할 수 있다.
도 14를 참조하면, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 제2 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 제2 스위칭 동작에서, 1차 스위칭 유닛(SW1) 및 2차 스위칭 유닛(SW2)은 전술한 제1 스위칭 동작과 반대되는 스위칭 상태를 가질 수 있다. 1차 회로(110)에서, 제1 1차 스위치(SPA1)는 턴오프되며, 제2 1차 스위치(SPB1) 및 제3 1차 스위치(SPB2)는 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제1 1차 병렬 권선(LPb1) 및 제2 1차 병렬 권선(LPb2)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 1차 병렬 권선(LPb1) 및 제2 1차 병렬 권선(LPb2)의 인덕턴스 값이 병렬 연산되어, 등가 인덕턴스의 값이 증가할 수 있다.
한편, 2차 회로(120)에서, 제1 2차 스위치(SSA1) 및 제2 2차 스위치(SSA2)는 턴오프되며, 제3 2차 스위치(SSB1), 제4 2차 스위치(SSB2) 및 제5 2차 스위치(SSB3)는 턴온될 수 있다. 이에 따라, 제1 2차 병렬 권선(LSb1) 및 제2 2차 병렬 권선(LSb2)은 병렬로 연결되며, 제3 2차 병렬 권선(LSb3) 및 제4 2차 병렬 권선(LSb4)은 병렬로 연결될 수 있다.
전술한 제1 1차 직렬 권선(LPb1) 및 제2 1차 직렬 권선(LPb2)는 각각 제1 1차 권선(LP1) 및 제2 1차 권선(LP2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제1 2차 병렬 권선(LSb1) 내지 제4 2차 병렬 권선(LSb4) 각각은, 제1 2차 권선(LS1) 내지 제4 2차 권선(LS4)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 입출력 단자(ST) 또는 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 입력 신호가 수신되는 동안에, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 및 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)은 플로팅(floating)되지 않을 수 있다. 일반적인 스위칭 트랜스포머의 경우, 일부의 스위칭 동작에서는 전류가 흐르지 않는 플로팅 도선이 생성될 수 있다. 즉, 플로팅 도선이 생성된 것은, 상기 일부의 스위칭 동작에서는 무의미한 도선을 설계한 것이므로 칩 사이즈가 커질 수 있으며 코스트가 증가할 수 있다. 또한, 플로팅 도선이 존재하는 경우, 전류가 흐르는 도선에 의해 생성된 자속이 플로팅 도선에 의해 블록(block) 또는 방해가 되어, 자속의 손실을 유발할 수 있다. 그러나, 본 개시의 예시적인 실시예들에 따르면, 플로팅 도선이 생성되지 않으므로, 칩 사이즈의 최적화, 코스트 감소를 달성할 수 있으며, 손실 자속을 감소시켜 결합 계수를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 트랜스포머(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 트랜스포머의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 전술한 도면들의 참조부호와 함께 설명된다.
도 15를 참조하면, 제1 입출력 단자(ST) 또는 제2 입출력 단자(DT1, DT2)를 통해 입력 신호를 수신할 수 있다(S710).
입력 신호의 주파수에 기초하여, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 간에 연결된 적어도 하나의 1차 스위치 및 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4) 간에 연결된 적어도 하나의 2차 스위치를 제어할 수 있다(S720).
일 예로, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)을 직렬로 연결하며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 직렬로 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스의 값은 증가할며, 상기 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스의 값은 증가할 수 있다.
다른 예로, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 같거나 높은 경우, 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)을 병렬로 연결하며 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 병렬로 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 1차 권선들(LP1, LP2)의 등가 인덕턴스의 값은 감소하며, 상기 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)의 등가 인덕턴스의 값은 감소할 수 있다.
복수의 1차 권선들(LP1, LP2) 및 상기 복수의 2차 권선들(LS1, LS2, LS3, LS4)을 통해 출력 신호를 출력할 수 있다(S730). 출력 신호는, 입력 신호의 전압 및 전류가 증가되거나 감소된 신호일 수 있다. 즉, 출력 신호는, 입력 신호가 변압된 신호일 수 있다. 전자 장치(1)가 송신기(3)라면, 출력 신호는 제1 입출력 단자(ST1)로 출력될 수 있으며, 전자 장치(1)가 수신기(2)라면, 출력 신호는 제2 입출력 단자(DT1, DT2)로 출력될 수 있다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 통신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 16을 참조하면, 통신 장치(800)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(810), ASIP(Application Specific Instruction set Processor)(830), 메모리(850), 메인 프로세서(870) 및 메인 메모리(890)를 포함할 수 있다. ASIC(810), ASIP(830) 및 메인 프로세서(870) 중 2개 이상은 상호 통신할 수 있다. 또한, ASIC(810), ASIP(830), 메모리(850), 메인 프로세서(870) 및 메인 메모리(890) 중 적어도 2개 이상은 하나의 칩에 내장될 수 있다.
ASIP(830)은 특정한 용도를 위하여 커스텀화된 집적 회로로서, 특정 어플리케이션을 위한 전용의 명령어 세트(instruction set)를 지원할 수 있고, 명령어 세트에 포함된 명령어를 실행할 수 있다. 메모리(850)는 ASIP(830)와 통신할 수 있고, 비일시적인 저장장치로서 ASIP(830)에 의해서 실행되는 복수의 명령어들을 저장할 수도 있다. 예를 들면, 메모리(850)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, ASIP(830)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다.
메인 프로세서(870)는 복수의 명령어들을 실행함으로써 통신 장치(800)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 메인 프로세서(870)는 ASIC(810) 및 ASIP(830)를 제어할 수도 있고, 무선 통신 네트워크를 통해서 수신된 데이터를 처리하거나 통신 장치(800)에 대한 사용자의 입력을 처리할 수도 있다. 메인 메모리(890)는 메인 프로세서(870)와 통신할 수 있고, 비일시적인 저장장치로서 메인 프로세서(870)에 의해서 실행되는 복수의 명령어들을 저장할 수도 있다. 예를 들면, 메인 메모리(890)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, 메인 프로세서(970)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다.
전자 장치(1) 및/또는 트랜스포머(10)는 도 17의 통신 장치(900)의 전부 또는 일부 구성에 포함될 수 있다. 예컨대, 전자 장치(1) 및/또는 트랜스포머(10)는 입력 신호를 변압시킨 출력 신호를 필요로 하는 구성에 포함될 수 있다. 또한, 전자 장치(1) 및/또는 트랜스포머(10)는 입력 신호의 주파수에 따라 제어된 변압비가 필요로 하는 구성에 포함될 수 있다. 한편, 트랜스포머(10)의 동작 방법은, 도 17의 통신 장치(900)에 포함된 구성요소들 중 적어도 하나에 의해서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1의 제어 로직(130)의 동작은 메모리(850)에 저장된 복수의 명령어들로서 구현될 수 있고, ASIP(830)는 메모리(850)에 저장된 복수의 명령어들을 실행함으로써 트랜스포머(10)의 동작 방법의 단계들 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스포머(10)의 동작 방법의 단계들 중 적어도 하나는 논리 합성 등을 통해서 설계된 하드웨어 블록에 의해 수행될 수 있고, 그러한 하드웨어 블록이 ASIC(810)에 포함될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 트랜스포머(10)의 동작 방법의 단계들 중 적어도 하나는, 메인 메모리(890)에 저장된 복수의 명령어들로서 구현될 수 있고, 메인 프로세서(870)가 메인 메모리(890)에 저장된 복수의 명령어들을 실행함으로써 트랜스포머(10)의 동작 방법의 단계들 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
한편, 전술한 도면들 및 그에 따른 설명에서 예시되는 구조 또는 수치는 예시적인 수치이며, 당 업계의 기술자가 용이하게 확장 가능한 다른 구조 또는 수치로 확장 해석될 수 있다. 즉, 예시된 권선의 구조, 턴수, 턴수 비, 인덕턴스 값 및 임피던스 값은 설명의 편의를 위함이고, 설계에 따라 다양한 값으로 확장될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 트랜스포머
110 : 1차 회로
120 : 2차 회로

Claims (20)

  1. 제1 입출력 단자, 상기 제1 입출력 단자와 연결된 복수의 1차 권선들 및 1차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 1차 스위칭 유닛은 상기 복수의 1차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 1차 회로; 및
    제2 입출력 단자, 상기 제2 입출력 단자와 연결된 복수의 2차 권선들 및 2차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 2차 스위칭 유닛은 상기 복수의 2차 권선들을 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 2차 회로를 포함하도록 구성되며,
    상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은, 상기 제1 입출력 단자 또는 상기 제2 입출력 단자로부터 수신한 입력 신호의 주파수 대역에 기초하여 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우, 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은 제1 스위칭 동작을 수행하고, 상기 입력 신호의 주파수가 상기 기준 주파수보다 같거나 높은 경우, 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은 제2 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 1차 권선들이 직렬 연결되며 상기 복수의 2차 권선들이 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 1차 권선들이 병렬 연결되며 상기 복수의 2차 권선들이 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자 또는 상기 제2 입출력 단자를 통해 상기 입력 신호가 수신되는 동안에, 상기 복수의 1차 권선들 및 상기 복수의 2차 권선들은 플로팅(floating)되지 않는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자는, 단일 단자(single-ended terminal)로 구성되며, 상기 제2 입출력 단자는, 차동 단자(differential terminal)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자는, 저잡음 증폭기(LNA)로부터 출력된 신호를 입력받고, 상기 제2 입출력 단자는, 주파수 믹서(frequency mixer)로 변압된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 입출력 단자는, 전력 증폭기(PA)로 변압된 신호를 출력하고, 상기 제2 입출력 단자는, 주파수 믹서(frequency mixer)로부터 출력된 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛은, 상기 입력 신호의 주파수에 기초한 스위칭 제어 신호에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 1차 권선들은, 제1 1차 권선(a first primary winding) 및 제2 1차 권선(a second primary winding)을 포함하며,
    상기 1차 스위칭 유닛은, 상기 제1 1차 권선 및 상기 제2 1차 권선을 직렬 또는 병렬로 연결 가능하도록 구성되고,
    상기 복수의 2차 권선들은, 제1 2차 권선(a first secondary winding), 제2 2차 권선(a second secondary winding), 제3 2차 권선(a third secondary winding) 및 제4 2차 권선(a fourth secondary winding)을 포함하며,
    상기 2차 스위칭 유닛은, 상기 제1 2차 권선 및 상기 제2 2차 권선을 직렬 또는 병렬로 연결 가능하도록 구성되며, 상기 제3 2차 권선 및 상기 제4 2차 권선을 직렬 또는 병렬로 연결 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 입출력 단자는, 제1 차동 단자 및 제2 차동 단자를 포함하며,
    상기 2차 스위칭 유닛은, 제1 2차 스위치, 제2 2차 스위치, 제3 2차 스위치, 제4 2차 스위치 및 제5 2차 스위치를 포함하며,
    상기 제1 2차 스위치는, 상기 제1 2차 권선 및 상기 제2 2차 권선 사이에 구비되고, 상기 제2 2차 스위치는, 상기 제3 2차 권선 및 상기 제4 2차 권선 사이에 구비되며, 상기 제3 2차 스위치는, 상기 제1 차동 단자 및 상기 제2 2차 권선 사이에 구비되고, 상기 제4 2차 스위치는, 상기 제4 2차 권선 및 상기 제2 차동 단자 사이에 구비되며, 상기 제5 2차 스위치는, 상기 제1 2차 권선, 상기 제3 2차 권선 및 접지 단자 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  12. 단일 단자로 구성되는 제1 입출력 단자;
    차동 단자로 구성되는 제2 입출력 단자;
    복수의 1차 권선들을 포함하며, 상기 제1 입출력 단자를 통해 제1 신호를 통신하도록 구성되는 1차 회로;
    상기 복수의 1차 권선들과 상호 결합(mutual coupling)되는 복수의 2차 권선들을 포함하고, 상기 제2 입출력 단자를 통해 제2 신호를 통신하도록 구성되는 2차 회로; 및
    상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 주파수에 기초하여, 상기 복수의 1차 권선들의 등가 인덕턴스 값 및 상기 복수의 2차 권선들의 등가 인덕턴스 값을 조절하도록 구성되는 스위칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛은, 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우에는 상기 복수의 1차 권선들 및 상기 2차 권선들 각각의 등가 인덕턴스 값을 증가시키며, 상기 입력 신호의 주파수가 상기 기준 주파수보다 같거나 높은 경우에는 상기 복수의 1차 권선들 및 상기 복수의 2차 권선들 각각의 등가 인덕턴스 값을 감소시키고, 상기 입력 신호는, 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호인 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛은,
    상기 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 낮은 경우에는 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 직렬로 연결하며 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 직렬로 연결하도록 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛은,
    상기 입력 신호의 주파수가 기준 주파수보다 같거나 높은 경우에는 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 병렬로 연결하며 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 병렬로 연결하도록 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스위칭 트랜스포머.
  16. 제1 입출력 단자, 복수의 1차 권선들 및 1차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 1차 스위칭 유닛은 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 1차 회로;
    제2 입출력 단자, 복수의 2차 권선들 및 2차 스위칭 유닛을 포함하며, 상기 2차 스위칭 유닛은 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결 또는 병렬 연결하는 적어도 하나의 스위치를 포함하도록 구성되는 2차 회로; 및
    상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 복수의 모드들 중 하나를 지시하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어 로직을 포함하는 전자 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어 로직은, 제1 모드에서, 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결하고 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결하도록 제1 스위칭 제어 신호를 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 로직은, 제2 모드에서, 상기 제1 스위칭 제어 신호가 지시하는 스위칭 동작과 반전된 스위칭 동작을 지시하는 제2 스위칭 제어 신호를 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어 로직은, 제3 모드에서, 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 을 직렬 연결하고 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 병렬 연결하도록 제3 스위칭 제어 신호를 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제어 로직은, 제4 모드에서, 상기 복수의 1차 권선들 중 적어도 일부를 병렬 연결하고 상기 복수의 2차 권선들 중 적어도 일부를 직렬 연결하도록 제4 스위칭 제어 신호를 상기 1차 스위칭 유닛 및 상기 2차 스위칭 유닛으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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US6927631B2 (en) * 2002-08-23 2005-08-09 Broadcom Corporation Wideband CMOS gain stage
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KR100793149B1 (ko) 2006-03-22 2008-01-10 한국과학기술원 가변 임피던스 변환비 전송선 변압기
US9050083B2 (en) * 2008-09-23 2015-06-09 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Motorized surgical instrument
US20100123536A1 (en) 2008-11-19 2010-05-20 Yumin Lu Tunable capacitively loaded transformer providing switched inductance for rf/microwave integrated circuits
KR101266955B1 (ko) 2012-01-31 2013-05-30 한국과학기술원 가변 변압기
US9608574B2 (en) 2012-11-19 2017-03-28 Qualcomm Incorporated Port isolation in shared transformers
KR101635146B1 (ko) 2015-06-10 2016-07-01 부산대학교 산학협력단 단권변압기와 2권선 변압기 기반 전력 결합 변압기
US10491046B2 (en) 2016-10-20 2019-11-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wireless transmitter with switchable mode
US10615751B2 (en) 2017-08-21 2020-04-07 Dsp Group Ltd. Asymmetrical parallel-combining (APC) technique for RF power amplifier
EP3471140B1 (en) * 2017-10-11 2022-05-18 Nxp B.V. Integrated circuit including a plurality of components including a transformer
WO2020005231A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Intel IP Corporation Wideband reconfigurable impedance matching network
US10903544B2 (en) * 2019-04-25 2021-01-26 International Business Machines Corporation Magnetic balun/transformer with post processing adjustments

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