[发明专利]接合线变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器，其中初级绕组和次级绕组由接合线(bond wire)形成。

背景技术

许多RF电路和系统采用感性元件，例如电感器和变压器。这些电路的一些例子是：压控振荡器、低噪声放大器、匹配网络、功率组合器和功率放大器。

由于半导体工艺的限制，集成电感器和变压器已知具有较低的品质(由例如品质因数或Q，以及自谐振频率导致)。此外，在低功率应用中可以容忍集成无源元件的有限质量(limited quality)。在高功率应用中(例如基站)，这种集成无源元件由于其低效率很少在高功率电路中使用。

设计电感器和变压器的其他方法是采用标准的接合线制造技术，即与制造互连和封装引线相同的技术。接合线电感器和变压器避免了标准集成平面工艺的许多工艺限制。例如，他们减小了电阻和基板损耗(从而增大了品质因数)，减小了电容寄生现象(从而增大了自谐振频率)，并且能实质上处理更高的电流。

由于与周围介质之间的磁交互和制造形状的变化，使用由接合线制成的感性元件的主要挑战和问题之一是其具体值的相对较低的可预测性。可以通过实验制造具有期望性能的接合线形状，并且可以容易的复制这种形状，通过使用具有环路控制能力的自动线接合机器可以控制制造产量和设计的接合线形状的公差。

接合线变压器当前技术现状的常见问题是为了制造初级绕组和次级绕组所需的许多串联连线的复杂性。这些串联连线需要达到期望的匝数比，接合线的每个环表示一匝。在空间方面对每个串联连线提供足够的接合焊盘是低效的，并且使得每个连线变得昂贵。此外，这种环路的串联连线会增大结构的电阻损耗，导致更低的功率效率。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种接合线变压器，包括：多个并联耦合的初级接合线；以及多个并联耦合的次级接合线，每个次级接合线与对应的初级接合线隔开并相对于该初级接合线而定向以在对应的初级接合线与次级接合线之间获得期望的互感，从而在该初级接合线与次级接合线之间提供磁耦合。

本发明揭示了这样的事实，耦合系数和变压器比在受到变压器绕组的匝数或“圈”的数量影响的同时，最终由总体的几何性质限定，例如由绕组之间的间隔和他们的横截面积限定。这意味着良好的变压器不必需要多圈绕组；实际上，单圈(或半圈)也可以提供良好的磁耦合。

优选地，初级接合线的数量与次级接合线的数量相同。可选地，初级接合线的数量与次级接合线的数量大致相同，例如少一点或多一点。

典型地，每个初级接合线连接在第一和第二公共接合焊盘之间。

可选地，所述初级接合线可以连接到电路节点，使得流经每个初级接合线的信号实质上相同。

因此，可以通过直接的物理连接或通过每个接合线中具有等效信号的“虚拟”连接使初级接合线并联电连接(也即，使相同的电流同时流经每个接合线)。

类似地，每个次级接合线可以连接在第一和第二公共接合焊盘之间，以形成所述次级接合线的第一部分。

所得到的接合线变压器可以进一步包括：第三公共接合焊盘(bonding pad)，每个所述次级接合线从第二公共接合焊盘区延伸到第三公共接合焊盘区以形成次级接合线的第二部分，其中所述第一和第二部分中的每一个对在对应的初级接合线与次级接合线之间获得期望的互感作出贡献。

因此，即使每个初级接合线优选地只有单个线圈或匝，每个次级接合线也可以包括多个线圈或匝。由于能够增大变压器的匝数比，(通过并联接合线形成的)次级绕组处的多个线圈或匝可以增强变压器的性能，这对于阻抗变换器和其他相关应用来说在带宽方面是有利的。

所述次级接合线可以连接到电路节点，使得流经每个次级接合线的信号实质上相同。

根据本发明的第二方面，提供了一种异相(outphasing)放大器系统，包括：第一和第二功率放大器、以及根据本发明第一方面的第一和第二接合线变压器，所述第一和第二接合线变压器分别连接到所述第一和第二功率放大器中对应的一个，以便所述第一和第二接合线变压器合并所述第一和第二功率放大器产生的功率。

在该异相放大器中，第一和第二接合线变压器的次级接合线可以通过迹线(trace)耦合在一起，该迹线适合于具有期望的对地电容以用作异相放大器系统中的补偿元件(例如所谓的希莱克斯补偿，Chireix compensation)。