[发明专利]变压器

说明书

一种变压器，包括初级绕组和次级绕组。初级绕组具有N₂个匝，并且具有第一端子和第二端子。具有N₁个分数部分(N₁个分数部分一起形成完整的匝)的次级绕组紧邻初级绕组以在初级绕组和N₁个分数线圈部分之间建立耦合，从初级绕组到次级绕组的变压器匝比是N₂:(N₃/N₁)，其中N₂是等于或大于1的整数，N₁是大于或等于2的整数，并且N₃是大于或等于1的整数。还公开了一种具有初级绕组和次级绕组的堆叠集成变压器，初级绕组和次级绕组中的一个或两个具有瀑布结构，并且次级绕组和初级绕组的部分用作次级绕组和初级绕组之间的接地屏蔽。

技术领域

本发明涉及变压器和隔离设备，具体地涉及射频(RF)变压器和隔离设备。

背景技术

随着集成电路(IC)的新发展，无线电通信设备的小型化在过去十年中取得了显著的飞跃。这些发展有助于对多种组件的小型化。

变压器通常用于通信设备，以提供各种功能，诸如阻抗变换和隔离，诸如在输出放大器和天线之间。在RF集成电路中，高频RF变压器也被广泛用作阻抗匹配电路。示例是用于WIFI和LTE RF功率放大器的升压输出变压器。RF变压器还用于提供共模隔离或执行差分到单端信号转换(反之亦然)。

然而，与现代硅技术中晶体管的尺寸相比，变压器的物理尺寸在本质上是众所周知的大。与硅晶体管不同，变压器的物理尺寸是不可缩放的；使用更先进的硅工艺技术时导致更高的芯片成本。因此，如果这些变压器具有优于现有技术设计的改进性能，并且仍然是集成的，这将是非常令人感兴趣的。

此外，在试图使集成变压器能够在高频(诸如RF及以上)下工作时存在挑战。表面安装的变压器是一种提出的解决方案，但是这种设计尺寸大，并且消耗宝贵的电路板空间，从而限制了电路尺寸的减小，这种设计在性能和成本上存在限制。

集成变压器是另一种提出的解决方案，然而集成电路也带来了挑战，因为电路和系统在更高的频率下工作。例如，现有技术的电路设计，当呈现高频信号时，会经受从次级绕组到初级绕组的不希望的反射、高电容以及差的Q因子或K因子。

变压器可以是变压比率分别为N1:N2的升压变压器、N2:N1的降压变压器或仅为1:1的简单的单位变压器；其中N1和N2是等于或大于1的整数。在较高的GHz工作频率(超过约5GHz)下，N2通常被设置为等于“1”的最低可能整数，以实现最高可能的品质因子Q。

对于较高的GHz工作频率下的降压变压器，该变压器通常被称为N₁:1变压器。相反，对于升压变压器，其通常表示为1:N1变压器。即使在变压器绕组要求较高电感的较低工作频率下，我们也很少看到N22。因此，即使在较低的GHz频率范围，变压器设计通常也不会使用例如8:4变压器。相反，变压器更有可能是4:2的变压器，以实现等同的2:1比率。

因此，本领域需要一种优化空间消耗、同时还具有不降低系统性能的性能参数的变压器设计。同时，要求变压器具有高耦合系数、低电阻，并且最小化从高压绕组到低压绕组的反射。

发明内容