KR102235490B1 - Wireless charging systems for electronic devices - Google Patents
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Abstract
실시예들은, 인터페이스 표면을 갖는 하우징, 및 인덕터 코일 - 인덕터 코일은, 하우징 내에 배치되고, 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 - 을 포함하는 휴대용 전자 디바이스를 기술한다. 휴대용 전자 디바이스는, 인덕터 코일에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시키도록 구성된 충전 회로부; 충전 회로부에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시킬 것을 충전 회로부에게 지시하도록 구성된 제어 회로부; 및 제어 회로부에 커플링되고, 충전 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 추가로 포함하고, 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성된다.Embodiments include a housing having an interface surface, and an inductor coil-an inductor coil comprising a conductive wire disposed within the housing and wound in a plurality of turns around a center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar. Contain-describes a portable electronic device that includes. A portable electronic device includes: a charging circuit portion coupled to the inductor coil and configured to operate the inductor coil to wirelessly receive power and wirelessly transmit power; A control circuit portion coupled to the charging circuit portion and configured to instruct the charging circuit portion to operate the inductor coil to wirelessly receive power and to transmit power wirelessly; And a device detection coil coupled to the control circuit portion and configured to detect the presence of an external device on the charging surface, wherein the device detection coil is configured to operate at a different frequency than the inductor coil.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications
본 출원은 2018년 8월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/720,001호 및 2019년 4월 15일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/834,323호에 대한 우선권의 이익을 주장하는, 2019년 5월 24일자로 출원된 미국 정식 특허 출원 제16/422,750호에 대한 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 모든 목적을 위해 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.This application claims the benefit of priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/720,001 filed August 20, 2018 and U.S. Provisional Patent Application No. 62/834,323 filed April 15, 2019. Claims priority to U.S. Formal Patent Application No. 16/422,750, filed May 24, 2014, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes.
휴대용 전자 디바이스들(예컨대, 모바일폰, 미디어 플레이어, 전자 워치 등)은 그들의 배터리 내에 저장된 전하가 있을 때 동작한다. 일부 휴대용 전자 디바이스는 물리적 접속부를 통해, 예를 들어 충전 코드를 통해, 휴대용 전자 디바이스를 전원에 커플링시킴으로써 재충전될 수 있는 재충전가능 배터리를 포함한다. 그러나, 충전 코드를 사용하여 휴대용 전자 디바이스 내의 배터리를 충전하려면 휴대용 전자 디바이스가 전원 콘센트에 물리적으로 연결되어야 한다. 또한, 충전 코드를 사용하려면 충전 코드의 커넥터, 전형적으로 플러그 커넥터와 정합하도록 구성된 커넥터, 전형적으로 리셉터클 커넥터가 모바일 디바이스에 있어야 한다. 리셉터클 커넥터는, 전형적으로, 먼지 및 습기가 디바이스에 침투하여 그를 손상시킬 수 있는 통로(avenue)를 제공하는 휴대용 전자 디바이스 내의 캐비티를 포함한다. 또한, 휴대용 전자 디바이스의 사용자는 배터리를 충전하기 위해 충전 케이블을 리셉터클 커넥터에 물리적으로 접속시켜야 한다.Portable electronic devices (eg, mobile phones, media players, electronic watches, etc.) operate when there is a charge stored in their batteries. Some portable electronic devices include rechargeable batteries that can be recharged by coupling the portable electronic device to a power source through a physical connection, for example via a charging cord. However, in order to use the charging cord to charge the battery in the portable electronic device, the portable electronic device must be physically connected to a power outlet. In addition, to use the charging cord, the mobile device must have a connector of the charging cord, typically a connector configured to mate with a plug connector, typically a receptacle connector. The receptacle connector typically includes a cavity within a portable electronic device that provides an avenue through which dust and moisture can penetrate and damage the device. In addition, the user of the portable electronic device must physically connect the charging cable to the receptacle connector to charge the battery.
이러한 단점을 피하기 위해, 무선 충전 디바이스는 충전 코드를 필요로 하지 않으면서 휴대용 전자 디바이스를 무선으로 충전하도록 개발되어 왔다. 예를 들어, 일부 휴대용 전자 디바이스들은, 단순히 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상에 디바이스를 놓는 것만으로 재충전될 수 있다. 충전 표면 아래에 배치된 송신기 코일은 휴대용 전자 디바이스 내의 대응하는 수신 코일에 전류를 유도하는 시변 자기 플럭스(time-varying magnetic flux)를 생성할 수 있다. 유도 전류는 휴대용 전자 디바이스에 의해 그의 내부 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다. 휴대용 전자 디바이스 내의 수신 코일은 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신할 수만 있다.To avoid this drawback, wireless charging devices have been developed to wirelessly charge portable electronic devices without requiring a charging cord. For example, some portable electronic devices can be recharged simply by placing the device on the charging surface of the wireless charging device. Transmitter coils disposed below the charging surface can create a time-varying magnetic flux that induces current in a corresponding receive coil in the portable electronic device. The induced current can be used by the portable electronic device to charge its internal battery. The receiving coil in the portable electronic device can only receive power from the wireless charging device.
본 개시의 일부 실시예들은 하이브리드 무선 충전 시스템을 포함하는 휴대용 전자 디바이스를 제공한다. 하이브리드 무선 충전 시스템은, 무선 충전 디바이스로부터 전하를 수신할 뿐만 아니라, 이차 전자 디바이스로 전하를 송신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 충전 시스템은 하이브리드 수신기/송신기 코일, 및 이차 전자 디바이스와의 정렬을 돕기 위한 하나 이상의 정렬 메커니즘들을 포함할 수 있다. 휴대용 전자 디바이스 내에 하이브리드 충전 시스템을 포함시킴으로써, 그것은 전자 디바이스의 기능을 개선하고, 휴대용 전자 디바이스가 이차 전자 디바이스와의 효율적인 전력 전달을 달성하는 것을 돕는다.Some embodiments of the present disclosure provide a portable electronic device including a hybrid wireless charging system. The hybrid wireless charging system is configured to receive charge from the wireless charging device as well as transmit the charge to the secondary electronic device. In some embodiments, the hybrid charging system may include a hybrid receiver/transmitter coil, and one or more alignment mechanisms to aid in alignment with the secondary electronic device. By including the hybrid charging system in the portable electronic device, it improves the functionality of the electronic device and helps the portable electronic device achieve efficient power transfer with the secondary electronic device.
일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스는, 인터페이스 표면을 갖는 하우징, 및 인덕터 코일 - 인덕터 코일은, 하우징 내에 배치되고, 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴(turn)들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 - 을 포함한다. 디바이스는, 인덕터 코일에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시키도록 구성된 충전 회로부; 충전 회로부에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시킬 것을 충전 회로부에게 지시하도록 구성된 제어 회로부; 및 제어 회로부에 커플링되고, 인터페이스 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 추가로 포함할 수 있고, 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성된다.In some embodiments, the portable electronic device includes a housing having an interface surface, and an inductor coil-the inductor coil is disposed within the housing, with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar and around a central point It includes a conductive wire wound in turns. The device includes: a charging circuit portion coupled to the inductor coil and configured to operate the inductor coil to wirelessly receive power and wirelessly transmit power; A control circuit portion coupled to the charging circuit portion and configured to instruct the charging circuit portion to operate the inductor coil to wirelessly receive power and to transmit power wirelessly; And a device detection coil coupled to the control circuit portion and configured to detect the presence of an external device on the interface surface, wherein the device detection coil is configured to operate at a different frequency than the inductor coil.
디바이스 검출 코일은 인덕터 코일을 형성하는 데 사용되는 전도성 와이어보다 더 좁은 트레이스 폭을 갖는 와이어로 구성될 수 있다. 전도성 와이어는 단일 평면 내에 배열된 복수의 서브와이어들로 형성될 수 있다. 디바이스는, 인덕터 코일과 인터페이스 표면 사이에 배치되고, 기판 층 및 기판 층에 부착된 전도성 층을 포함하는 전자기 차폐부를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 전자기 차폐부는 자기 플럭스가 통과할 수 있게 하면서 전기장을 인터셉트하도록 구성될 수 있다. 인덕터 코일 및 디바이스 검출 코일은 전자기 차폐부에 부착될 수 있다. 디바이스 검출 코일의 외부 프로파일은 전자기 차폐부의 외부 프로파일과 동일할 수 있다. 디바이스 검출 코일은 전자기 차폐부의 외주연부에 위치될 수 있다. 인덕터 코일은 제1 외부 프로파일을 가질 수 있고, 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일과는 상이한 제2 외부 프로파일을 가질 수 있다. 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일의 외주연부의 외측에 배치될 수 있다. 디바이스 검출 코일은 기판 상의 패턴화된 전도성 트레이스로 형성될 수 있고, 인덕터 코일은 연선형(stranded) 코일로 형성될 수 있다. 디바이스는 전도성 와이어의 복수의 턴들 중 인접한 턴들 사이에 배치된 자기 재료를 추가로 포함할 수 있다. 전도성 와이어는 단일 평면 내에 배열된 복수의 서브와이어들로 형성될 수 있고, 자기 재료는 각각의 턴의 전도성 와이어의 인접한 서브와이어들 사이에 추가로 배치될 수 있다.The device detection coil may be composed of a wire having a narrower trace width than the conductive wire used to form the inductor coil. The conductive wire may be formed of a plurality of subwires arranged in a single plane. The device may further comprise an electromagnetic shield disposed between the inductor coil and the interface surface and comprising a substrate layer and a conductive layer attached to the substrate layer, wherein the electromagnetic shield creates an electric field while allowing the magnetic flux to pass through. It can be configured to intercept. The inductor coil and device detection coil can be attached to the electromagnetic shield. The external profile of the device detection coil may be the same as the external profile of the electromagnetic shield. The device detection coil may be located on the outer periphery of the electromagnetic shield. The inductor coil may have a first external profile, and the device detection coil may have a second external profile different from the inductor coil. The device detection coil may be disposed outside the outer periphery of the inductor coil. The device detection coil can be formed of patterned conductive traces on the substrate, and the inductor coil can be formed of a stranded coil. The device may further include a magnetic material disposed between adjacent ones of the plurality of turns of the conductive wire. The conductive wire may be formed of a plurality of subwires arranged in a single plane, and the magnetic material may be further disposed between adjacent subwires of the conductive wire of each turn.
소정 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스는, 인터페이스 표면을 갖는 하우징, 인덕터 코일 - 인덕터 코일은, 하우징 내에 배치되고, 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 -, 및 인덕터 코일과 인터페이스 표면 사이에 배치된 전자기 차폐부를 포함한다. 전자기 차폐부는 기판 층 및 기판 층에 부착된 전도성 층을 포함할 수 있고, 자기 플럭스가 통과할 수 있게 하면서 전기장들을 인터셉트하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 상호접속 컴포넌트 - 상호접속 컴포넌트는 상호접속 컴포넌트의 커플링 단부에 위치된 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드를 포함함 - 를 추가로 포함할 수 있고, 여기서 제1 접촉 패드는 전자기 차폐부와 커플링하도록 구성될 수 있고, 제2 접촉 패드는 인덕터 코일과 커플링하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 또한 충전 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 포함할 수 있고, 여기서 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성된다.In certain embodiments, the portable electronic device comprises: a housing having an interface surface, an inductor coil-the inductor coil is disposed within the housing and has a plurality of turns around the center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar. A conductive wire wound with a wire, and an electromagnetic shield disposed between the inductor coil and the interface surface. The electromagnetic shield may include a substrate layer and a conductive layer attached to the substrate layer, and may be configured to intercept electric fields while allowing magnetic flux to pass through. The device may further comprise an interconnect component, the interconnect component comprising a first contact pad and a second contact pad located at the coupling end of the interconnect component, wherein the first contact pad is an electromagnetic shield. And the second contact pad may be configured to couple with the inductor coil. The device may also include a device detection coil configured to detect the presence of an external device on the charging surface, wherein the device detection coil is configured to operate at a different frequency than the inductor coil.
디바이스는, 하우징 내에 배치되고 인덕터 코일에 커플링된 충전 회로부를 추가로 포함할 수 있고, 충전 회로부는 인덕터 코일로부터 전류를 수신하도록 구성될 수 있다. 상호접속 컴포넌트는 가요성 회로를 포함할 수 있고, 전자기 차폐부를 접지시키고 인덕터 코일을 충전 회로부에 커플링시키도록 구성될 수 있다. 상호접속 컴포넌트는 가요성 회로 보드일 수 있다. 커플링 단부는 인덕터 코일의 중심에 위치되어, 전자기 차폐부 및 인덕터 코일 둘 모두가 인덕터 코일의 중심에서 종단되도록 할 수 있다. 전도성 와이어는 연선형 코일로 형성될 수 있고, 각각의 연선은 정사각형, 원형, 또는 직사각형의 형상의 단면 프로파일을 갖는다.The device may further include a charging circuit portion disposed within the housing and coupled to the inductor coil, and the charging circuit portion may be configured to receive current from the inductor coil. The interconnect component can include a flexible circuit and can be configured to ground the electromagnetic shield and couple the inductor coil to the charging circuit. The interconnect component can be a flexible circuit board. The coupling end may be located at the center of the inductor coil so that both the electromagnetic shield and the inductor coil terminate at the center of the inductor coil. The conductive wire may be formed as a stranded coil, and each stranded wire has a cross-sectional profile in the shape of a square, a circle, or a rectangle.
일부 실시예들에서, 무선 충전 시스템은 송신기 코일을 포함하는 무선 충전 디바이스, 및 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하도록 구성된 휴대용 전자 디바이스를 포함한다. 휴대용 전자 디바이스는, 인터페이스 표면을 갖는 하우징, 및 인덕터 코일 - 인덕터 코일은, 하우징 내에 배치되고, 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 - 을 포함할 수 있다. 디바이스는, 인덕터 코일에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시키도록 구성된 충전 회로부; 충전 회로부에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 인덕터 코일을 동작시킬 것을 충전 회로부에게 지시하도록 구성된 제어 회로부; 및 제어 회로부에 커플링되고, 인터페이스 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 추가로 포함할 수 있고, 여기서 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성된다.In some embodiments, a wireless charging system includes a wireless charging device including a transmitter coil, and a portable electronic device configured to receive power from the wireless charging device. The portable electronic device comprises a housing having an interface surface, and an inductor coil-the inductor coil is a conductive wire disposed within the housing and wound in a plurality of turns around a center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar. Includes-May contain. The device includes: a charging circuit portion coupled to the inductor coil and configured to operate the inductor coil to wirelessly receive power and wirelessly transmit power; A control circuit portion coupled to the charging circuit portion and configured to instruct the charging circuit portion to operate the inductor coil to wirelessly receive power and to transmit power wirelessly; And a device detection coil coupled to the control circuitry and configured to detect the presence of an external device on the interface surface, wherein the device detection coil is configured to operate at a different frequency than the inductor coil.
시스템은, 인덕터 코일과 인터페이스 표면 사이에 배치되고, 기판 층 및 기판 층에 부착된 전도성 층을 포함하는 전자기 차폐부를 추가로 포함할 수 있으며, 전자기 차폐부는 자기 플럭스가 통과할 수 있게 하면서 전기장을 인터셉트하도록 구성된다. 디바이스 검출 코일은 인덕터 코일을 형성하는 데 사용되는 전도성 와이어보다 더 좁은 트레이스 폭을 갖는 와이어로 구성될 수 있다.The system may further include an electromagnetic shield disposed between the inductor coil and the interface surface and comprising a substrate layer and a conductive layer attached to the substrate layer, the electromagnetic shield intercepting the electric field while allowing the magnetic flux to pass through. Is configured to The device detection coil may be composed of a wire having a narrower trace width than the conductive wire used to form the inductor coil.
본 발명의 실시예들의 본질 및 이점들의 더 나은 이해가 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 얻어질 수 있다.A better understanding of the nature and advantages of embodiments of the present invention can be obtained with reference to the following detailed description and accompanying drawings.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 휴대용 전자 디바이스를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 2a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하고 있을 때의 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템에 의해 경험되는 전기적 상호작용들을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 2b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 이차 디바이스로 전력을 송신하고 있을 때의 예시적인 무선 충전 시스템에 의해 경험되는 전기적 상호작용들을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 2c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 그의 측면에 놓여 있는 이차 디바이스로 전력을 송신하고 있을 때의 예시적인 무선 충전 시스템에 의해 경험되는 전기적 상호작용들을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 3a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 가요성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC) 코일로서 형성된 하이브리드 수신기/송신기 코일을 포함하는 휴대용 전자 디바이스의 분해도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 3b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 중첩 배열로 하이브리드 수신기/송신기 코일의 에지들에 위치된 단면(single-sided) 접착제 및 양면(double-sided) 접착제들의 시트로 구성된 예시적인 부착 조립체를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 3c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 양면 접착제들이 초승달 형상이고 하이브리드 수신기/송신기 코일의 에지들과 중첩되지 않는 예시적인 부착 조립체를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4j는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전력을 수신하고 전력을 송신하기에 적합한 상이한 하이브리드 수신기/송신기 코일 구성들을 예시하는 간략화된 다이어그램들이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, FPC로서 형성되고 휴대용 전자 디바이스의 하우징 내에 위치된 하이브리드 수신기/송신기 코일을 포함하는 무선 전력 수신/송신 모듈의 일부분의 간략화된 단면도이다.
도 6a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 서로 얽힌(interwound) 구성의 디바이스 검출 코일 및 하이브리드 수신기/송신기 코일을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 6b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 외부 감긴(outer-wound) 구성의 디바이스 검출 코일을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 6c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 내부 감긴(inner-wound) 구성의 디바이스 검출 코일을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 연선형 코일로서 형성된 하이브리드 수신기/송신기 코일을 포함하는 휴대용 전자 디바이스의 분해도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전자기 차폐부 및 하이브리드 수신기/송신기 코일의 평면도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 8a에 예시된 절단선에 의해 도시된 바와 같은 전도성 와이어의 연선의 단면도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전자기 차폐부의 일부분의 확대 평면도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 3개의 송신기 코일들을 갖는 예시적인 패턴을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8e는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 로제트(rosette) 패턴으로 구성된 예시적인 송신기 코일 배열을 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 8f 내지 도 8h는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴으로 구성된 송신기 코일 배열의 상이한 층들을 예시하는 간략화된 다이어그램들이다.
도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스를 위한 연선형 하이브리드 수신기/송신기 코일을 갖는 다른 예시적인 무선 전력 수신/송신 모듈의 분해도를 예시하는 간략화된 다이어그램이다.
도 9b 및 도 9c는 본 개시의 일부 실시예에 따른, 전력 수신/송신 모듈을 위한 상호접속 컴포넌트의 커플링 단부 상의 패드들을 예시하는 간략화된 다이어그램들이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 하이브리드 무선 충전 시스템들을 위한 상이한 정렬 메커니즘들을 예시하는 간략화된 다이어그램들이다.1 is a block diagram illustrating an exemplary portable electronic device in accordance with some embodiments of the present disclosure.
2A is a simplified diagram illustrating electrical interactions experienced by an exemplary hybrid wireless charging system when receiving power from a wireless charging device, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
2B is a simplified diagram illustrating electrical interactions experienced by an exemplary wireless charging system when transmitting power to a secondary device, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
2C is a simplified diagram illustrating electrical interactions experienced by an exemplary wireless charging system when transmitting power to a secondary device lying on its side, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
3A is a simplified diagram illustrating an exploded view of a portable electronic device including a hybrid receiver/transmitter coil formed as a flexible printed circuit (FPC) coil, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
3B is an exemplary attachment assembly consisting of a sheet of single-sided and double-sided adhesives positioned at the edges of a hybrid receiver/transmitter coil in an overlapping arrangement, according to some embodiments of the present disclosure. Is a simplified diagram illustrating
3C is a simplified diagram illustrating an exemplary attachment assembly in which the double-sided adhesives are crescent shaped and do not overlap the edges of the hybrid receiver/transmitter coil, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
4A-4J are simplified diagrams illustrating different hybrid receiver/transmitter coil configurations suitable for receiving and transmitting power, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
5 is a simplified cross-sectional view of a portion of a wireless power receiving/transmitting module including a hybrid receiver/transmitter coil formed as an FPC and positioned within a housing of a portable electronic device, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
6A is a simplified diagram illustrating an exemplary hybrid wireless charging system including a device detection coil and a hybrid receiver/transmitter coil in an interwound configuration, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
6B is a simplified diagram illustrating an exemplary hybrid wireless charging system including a device detection coil in an outer-wound configuration, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
6C is a simplified diagram illustrating an exemplary hybrid wireless charging system including a device detection coil in an inner-wound configuration, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
7 is a simplified diagram illustrating an exploded view of a portable electronic device including a hybrid receiver/transmitter coil formed as a twisted pair coil, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8A is a simplified diagram illustrating a top view of an electromagnetic shield and a hybrid receiver/transmitter coil, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8B is a simplified diagram illustrating a cross-sectional view of a twisted pair of conductive wire as shown by the cut line illustrated in FIG. 8A, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8C is a simplified diagram illustrating an enlarged plan view of a portion of an electromagnetic shield, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8D is a simplified diagram illustrating an example pattern with three transmitter coils, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8E is a simplified diagram illustrating an exemplary transmitter coil arrangement configured in a rosette pattern, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
8F-8H are simplified diagrams illustrating different layers of a transmitter coil arrangement configured in a rosette pattern, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
9A is a simplified diagram illustrating an exploded view of another exemplary wireless power receiving/transmitting module with a twisted pair hybrid receiver/transmitter coil for a portable electronic device, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
9B and 9C are simplified diagrams illustrating pads on the coupling end of an interconnect component for a power receive/transmit module, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
10A-10D are simplified diagrams illustrating different alignment mechanisms for hybrid wireless charging systems, in accordance with some embodiments of the present disclosure.
본 개시의 실시예들은 휴대용 전자 디바이스를 위한 하이브리드 무선 충전 시스템을 기술한다. 하이브리드 무선 충전 시스템은, 전력을 송신할 뿐만 아니라 전력을 수신하도록 동작될 수 있는 하이브리드 수신기/송신기 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 수신기/송신기 코일은, 휴대용 전자 디바이스가 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상에 위치될 때 전력을 수신하도록 하이브리드 수신기/송신기 코일을 동작시킬 수 있는 하이브리드 충전 회로부에 커플링될 수 있다. 하이브리드 충전 회로부는 또한, 이차 전자 디바이스가 휴대용 전자 디바이스의 충전 표면 상에 위치될 때 전력을 송신하도록 하이브리드 수신기/송신기 코일을 동작시킬 수 있다. 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 하이브리드 수신기/송신기 코일은 전력을 송신하는 것뿐만 아니라 전력을 수신하는 것 둘 모두에서 효율적이 되도록 설계될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 더 상세히 논의될 것이다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 무선 충전 시스템은, 이차 전자 디바이스를 휴대용 전자 디바이스의 하이브리드 수신기/송신기 코일에 정렬하는 것을 돕기 위한 정렬 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 정렬 메커니즘은 수동 정렬 메커니즘, 또는 능동 정렬 메커니즘일 수 있다.Embodiments of the present disclosure describe a hybrid wireless charging system for a portable electronic device. A hybrid wireless charging system may include a hybrid receiver/transmitter coil that can be operated to receive power as well as transmit power. For example, the hybrid receiver/transmitter coil can be coupled to a hybrid charging circuit that can operate the hybrid receiver/transmitter coil to receive power when the portable electronic device is positioned on the charging surface of the wireless charging device. The hybrid charging circuitry can also operate the hybrid receiver/transmitter coil to transmit power when the secondary electronic device is positioned on the charging surface of the portable electronic device. In accordance with some embodiments of the present disclosure, a hybrid receiver/transmitter coil may be designed to be efficient in both transmitting power as well as receiving power, which will be discussed in more detail herein. In some embodiments, the hybrid wireless charging system may further include an alignment mechanism to assist in aligning the secondary electronic device to the hybrid receiver/transmitter coil of the portable electronic device. The alignment mechanism may be a passive alignment mechanism, or an active alignment mechanism.
따라서, 휴대용 전자 디바이스는 무선 충전 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신할 뿐만 아니라, 이차 전자 디바이스로 전력을 무선으로 송신하여, 이에 의해 휴대용 전자 디바이스의 기능 및 다양성을 증가시킬 수 있다. 그러한 휴대용 전자 디바이스의 실시예들의 태양들 및 특징부들은 본 명세서에서 더 상세히 논의된다.Thus, the portable electronic device not only wirelessly receives power from the wireless charging device, but also wirelessly transmits the power to the secondary electronic device, thereby increasing the functionality and versatility of the portable electronic device. Aspects and features of embodiments of such a portable electronic device are discussed in more detail herein.
I.I. 휴대용 전자 디바이스Portable electronic device
휴대용 전자 디바이스는 그 자체의 국부적으로 저장된 전기 전력으로 구동시킴으로써 전력망에 커플링되지 않은 상태로 동작할 수 있는 전자 디바이스이다. 휴대용 전자 디바이스는 사용자를 위한 다양한 기능들을 수행하도록 특별하게 설계될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 디바이스(100)는 스마트 폰, 태블릿, 랩톱 등과 같은 소비자 전자 디바이스이다.Portable electronic devices are electronic devices that can operate uncoupled to the power grid by running on their own locally stored electrical power. The portable electronic device can be specially designed to perform various functions for the user. In some embodiments, electronic device 100 is a consumer electronic device such as a smart phone, tablet, laptop, or the like.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 예시적인 휴대용 전자 디바이스(100), 디바이스(100)를 충전하기 위해 디바이스(100)와 커플링하기 위한 예시적인 전력 공급 장치(119), 및 휴대용 전자 디바이스(100)로부터 전력을 수신하기 위한 예시적인 이차 전자 디바이스(124)를 예시하는 블록 다이어그램이다. 디바이스(100)는 메모리 뱅크(104)에 커플링된 컴퓨팅 시스템(102)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(102)은 디바이스(100)를 동작시키기 위한 복수의 기능들을 수행하기 위해 메모리 뱅크(104)에 저장된 명령어들을 실행시키도록 구성된 제어 회로부를 포함할 수 있다. 제어 회로부는, 하나 이상의 적합한 컴퓨팅 디바이스들, 예컨대 마이크로프로세서들, CPU(computer processing unit), GPU(graphics processing unit), FPGA(field programmable gate array) 등을 포함할 수 있다.1 illustrates an exemplary portable electronic device 100, an
컴퓨팅 시스템(102)은, 또한, 전자 디바이스(100)가 하나 이상의 기능들을 수행할 수 있게 하기 위해 사용자 인터페이스 시스템(106), 통신 시스템(108), 및 센서 시스템(110)에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 시스템(106)은 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 햅틱 피드백을 가능하게 하기 위한 액추에이터, 및 하나 이상의 입력 디바이스들, 예컨대, 버튼, 스위치, 디스플레이가 터치 감응적일 수 있게 하기 위한 용량성 스크린 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(108)은, 디바이스(100)가 전화 호출들을 실행할 수 있게 하고 무선 부속장치들과 상호작용할 수 있게 하고 인터넷에 액세스할 수 있게 하기 위한 무선 통신 컴포넌트, 블루투스 컴포넌트, 및/또는 WiFi(wireless fidelity) 컴포넌트를 포함할 수 있다. 센서 시스템(110)은 광 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 온도 센서들, 및 외부 엔티티 및/또는 환경의 파라미터를 측정할 수 있는 임의의 다른 타입의 센서를 포함할 수 있다.
이러한 전기 컴포넌트들 모두는 동작하기 위해 전원을 필요로 한다. 따라서, 전자 디바이스(100)는, 또한, 저장된 에너지를 방전하여 디바이스(100)의 전기 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 배터리(112)를 포함한다. 전기 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해 방전된 에너지를 보충하기 위해, 전자 디바이스(100)는 하이브리드 무선 충전 시스템(118)을 포함한다. 하이브리드 무선 충전 시스템(118)은, 외부 전원(122)에 커플링된 무선 충전 디바이스(120)로부터 전력을 수신하기 위한 하이브리드 수신기/송신기 코일(116) 및 하이브리드 충전 회로부(114)를 포함할 수 있다. 무선 충전 디바이스(120)는, 하이브리드 수신기/송신기 코일(116)에서 대응하는 전류를 생성할 수 있는 시변 자기 플럭스를 생성하기 위한 송신기 코일을 포함할 수 있다. 생성된 전류는 배터리(112)를 충전하기 위해 하이브리드 충전 회로부(114)에 의해 이용될 수 있다. 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 하이브리드 무선 충전 시스템(118)은 또한 이차 전자 디바이스(124)로 전력을 송신할 수 있다. 그러한 하이브리드 무선 충전 시스템의 상세사항이 본 명세서에서 더욱 상세히 논의된다.All of these electrical components require a power source to operate. Accordingly, the electronic device 100 also includes a battery 112 for discharging the stored energy to power the electrical components of the device 100. The electronic device 100 includes a hybrid
II.II. 하이브리드 무선 충전 시스템Hybrid wireless charging system
본 개시의 실시예들은, 전력을 무선으로 송신할 뿐만 아니라 전력을 무선으로 수신할 수 있는 하이브리드 무선 충전 시스템을 기술한다. 도 2a 및 도 2b는 무선 전력 전달 동안의 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템을 예시한다. 구체적으로, 도 2a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하고 있을 때의 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템에 의해 경험되는 전기적 상호작용들을 예시하고, 도 2b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 이차 디바이스로 전력을 송신하고 있을 때의 예시적인 무선 충전 시스템에 의해 경험되는 전기적 상호작용들을 예시한다.Embodiments of the present disclosure describe a hybrid wireless charging system capable of wirelessly receiving power as well as transmitting power wirelessly. 2A and 2B illustrate an exemplary hybrid wireless charging system during wireless power transfer. Specifically, FIG. 2A illustrates the electrical interactions experienced by an exemplary hybrid wireless charging system when receiving power from a wireless charging device, in accordance with some embodiments of the present disclosure, and FIG. Illustrates electrical interactions experienced by an exemplary wireless charging system when transmitting power to a secondary device, in accordance with some embodiments.
도 2a를 참조하면, 휴대용 전자 디바이스(204)는 무선 충전 디바이스(202)의 충전 표면(212) 상에 위치된다. 휴대용 전자 디바이스(204)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(208) 및 하이브리드 충전 회로부(205)를 갖는 하이브리드 무선 충전 시스템(207)을 포함할 수 있고; 무선 충전 디바이스(202)는 송신기 코일(206)을 포함할 수 있다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)은, 시변 자기 플럭스와 상호작용하고/하거나 시변 자기 플럭스를 생성할 수 있는 인덕터 코일일 수 있다. 휴대용 전자 디바이스(204)는 스마트 폰, 태블릿 등과 같은 소비자 전자 디바이스일 수 있다. 무선 충전 디바이스(202)는, 수신 디바이스에서 대응하는 전류를 유도하기 위해 시변 자기장을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 디바이스(202)는 무선 충전 매트(mat), 퍽(puck), 도킹 스테이션 등일 수 있다. 휴대용 전자 디바이스(204)는 충전 표면(212)에서 무선 충전 디바이스(202) 상에 놓여서 전력 전달을 가능하게 할 수 있다.Referring to FIG. 2A, a portable
무선 충전 디바이스(202)로부터 휴대용 전자 디바이스(204)로의 무선 전력 전달 동안, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)은 무선 충전 디바이스(202)로부터 전력을 수신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 충전 회로부(205)는, 송신기 코일(206)에 의해 생성되는 시변 자기 플럭스(210)와 상호작용함으로써 전력을 수신하기 위해 하이브리드 수신 코일(208)을 수신 코일로서 동작시킬 수 있다. 하이브리드 충전 회로부(205)는 도 1에서의 하이브리드 충전 회로부(114)와 대응할 수 있다. 시변 자기 플럭스(210)와의 상호작용은 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)에서의 전류의 유도를 야기하며, 이는 휴대용 전자 디바이스(204)의 내부 배터리를 충전하기 위해 하이브리드 충전 회로부(205)에 의해 사용될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스(204)는 무선 충전 디바이스(202)의 충전 표면(212) 상에 놓일 수 있다. 일부 실시예들에서, 휴대용 전자 디바이스(204)의 인터페이스 표면(220)은 무선 전력 전달 동안 충전 표면(212)과 접촉을 이룬다. 따라서, 휴대용 전자 디바이스(204)는 인터페이스 표면(220)을 통해 전력을 수신할 수 있다. 인터페이스 표면(220)은 휴대용 전자 디바이스(204)의 하우징의 외부 표면일 수 있다.During wireless power transfer from the
본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)은 또한 이차 디바이스로 전력을 송신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 2b를 참조하면, 이차 전자 디바이스(214)는 휴대용 전자 디바이스(204)로부터 전하를 수신하기 위해 휴대용 전자 디바이스(204)의 충전 표면 상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인터페이스 표면(220)은, 이차 전자 디바이스(214)가 휴대용 전자 디바이스(204)로부터 전력을 수신할 수 있는 충전 표면이다. 따라서, 휴대용 전자 디바이스(204)는 동일한 표면, 즉, 인터페이스 표면(220)을 통해 전력을 전달할 뿐만 아니라 전력을 수신할 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the hybrid
이차 전자 디바이스(214)는 그 자체의 국부적으로 저장된 전기 전력으로 구동시킴으로써 전력망에 커플링되지 않은 상태로 동작할 수 있는 전자 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 이차 전자 디바이스(214)는 스마트 워치, 스마트 폰, 무선 이어버드, 무선 이어버드용 케이스 등과 같은 휴대용 전자 디바이스(204)와 함께 동작하는 액세서리일 수 있거나, 또는 그것은 태블릿, 랩톱 등과 같은 임의의 다른 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 이차 전자 디바이스(214)는 무선 전력 전달 동안 전력을 수신하기 위한 이차 수신 코일(216)을 포함할 수 있다.The secondary
휴대용 전자 디바이스(204)로부터 이차 전자 디바이스(214)로의 무선 전력 전달 동안, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)은 이차 전자 디바이스(214)로 전력을 송신하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 충전 회로부(205)는, 이차 수신기 코일(216)과 상호작용하기 위한 시변 자기 플럭스(218)를 생성하기 위해 하이브리드 수신 코일(208)을 송신기 코일로서 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 충전 회로부(205)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)을 통해 전류를 구동할 수 있고, 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)로 하여금 이차 수신기 코일(216)에서 대응하는 전류를 유도할 수 있는 시변 자기 플럭스(218)를 생성하게 할 수 있다. 이차 수신기 코일(216)에서 유도된 전류는 이차 전자 디바이스(214)에 의해 그의 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)은, 또한, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 이차 수신기 코일(216)을 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)과 정렬하는 것을 돕는 정렬 메커니즘을 포함할 수 있다.During wireless power transfer from portable
일부 실시예들에서, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)은, 또한, 그것이 그의 측면에 놓여 있을 때에도 이차 디바이스에 전력을 송신하도록 동작할 수 있다. 그러한 경우에, 하이브리드 무선 충전 시스템(207)에 의해 생성되는 수평 자기 플럭스는 이차 디바이스에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 도 2c를 참조하면, 이차 전자 디바이스(214)는 그의 측면이 휴대용 전자 디바이스(204)의 충전 표면 상에 위치될 수 있다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)은, 자기 플럭스(218)의 수평 성분들이 이차 수신기 코일(216)에 의해 수신될 수 있도록 인터페이스 표면(220)으로부터 멀리 소정 거리까지 플럭스를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이차 수신기 코일(216)은 코일(216)을 통해 플럭스를 지향시켜 전력 전달 효율을 개선하기 위해 강자성 구조물(도시되지 않음) 둘레에 감길 수 있다.In some embodiments, the hybrid
하이브리드 수신기/송신기 코일(208)이 전력을 송신할 뿐만 아니라 전력을 수신하도록 동작할 수 있다는 것을 고려하면, 하이브리드 충전 회로부(205)는 이러한 동작들을 가능하게 하기에 적합한 회로부를 포함할 수 있다. 일례로서, 하이브리드 충전 회로부(205)는, 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)로부터 유도된 전류를 수신하고 수신된 전력(전형적으로 교류(AC) 전력)을 사용가능한 전력(예컨대, 직류(DC) 전력)으로 변환할 수 있는 전력 수신 회로부를 포함할 수 있다. 하이브리드 충전 회로부는 또한, 하이브리드 수신기/송신기 코일(208) 내로 전류를 구동하고 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)로 하여금 시변 자기 플럭스를 생성하게 할 수 있는 전력 송신 회로부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 충전 회로부(205)는 또한, 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)을 전력 수신 회로부 또는 전력 송신 회로부 중 어느 하나에 커플링시키지만 동시에 둘 모두에 커플링시키지는 않아서, 그에 따라서 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)을 동작시키기 위한 스위칭 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 충전 회로부(205)는, 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)을 전력 수신 회로부 또는 전력 송신 회로부 중 어느 하나에 커플링시키기 위한 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 스위칭 메커니즘은 하이브리드 수신기/송신기 코일(208)과 전력 수신 회로부 및 전력 송신 회로부 둘 모두 사이에 커플링될 수 있다.Considering that the hybrid receiver/
III.III. 하이브리드 무선 충전 시스템의 아키텍처 및 구성Architecture and configuration of hybrid wireless charging system
하이브리드 수신기/송신기 코일의 구조적 구성은, 그것이 전력의 수신 및 송신 둘 모두에서 실질적으로 효과적이도록 배열될 수 있다. 또한, 휴대용 전자 디바이스 내의 하이브리드 수신기/송신기 코일의 조립체는 하이브리드 수신기/송신기 코일의 수신 및 송신 능력들을 보완하도록 특별하게 설계될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 수신기/송신기 코일은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 수신기/송신기 코일은, 하이브리드 수신기/송신기 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 감긴 복수의 턴들로 배열된 전도성 권선 재료로 형성될 수 있다. 전도성 권선은, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 가요성 인쇄 회로(FPC) 코일로서 또는 연선형 코일로서 형성될 수 있다.The structural configuration of the hybrid receiver/transmitter coil can be arranged such that it is substantially effective in both reception and transmission of power. Further, the assembly of the hybrid receiver/transmitter coil in a portable electronic device can be specially designed to complement the receiving and transmitting capabilities of the hybrid receiver/transmitter coil. In some embodiments, the hybrid receiver/transmitter coil can be formed in a variety of ways. For example, a hybrid receiver/transmitter coil may be formed of a conductive winding material arranged in a plurality of turns wound around a center point and with increasing radii so that the hybrid receiver/transmitter coil is substantially planar. The conductive winding can be formed as a flexible printed circuit (FPC) coil or as a twisted pair coil, as further discussed herein.
A.A. 가요성 인쇄 회로 코일Flexible printed circuit coil
도 3a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, FPC 코일로서 형성된 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)을 포함하는 휴대용 전자 디바이스(300)의 분해도를 예시한다. 휴대용 전자 디바이스(300)는, 정합하여 내부 캐비티를 한정할 수 있는 상부 하우징(326) 및 하우징(325)을 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스(300)는 무선 전력 수신/송신 모듈(301)을 하우징(325)에 부착하는 접착제 컴포넌트(320)와 함께, 적어도 3개의 별개의 차폐부들, 즉, 전자기 차폐부(306), 강자성 차폐부(310), 및 열 차폐부(315)를 포함할 수 있다.3A illustrates an exploded view of a portable
전자기 차폐부(306)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 전방에 위치되어서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)이 수신기 코일로서 동작할 때 자기 플럭스가 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)에 도달하기 전에 전자기 차폐부(306)를 먼저 통과하도록, 또는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)이 송신기 코일로서 동작할 때 자기 플럭스가 전자기 차폐부(306)를 향해 지향되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전자기 차폐부(306)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)과 하우징(325) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자기 차폐부(306)는, 대부분의 자기 플럭스가 그것을 통과할 수 있도록 자기 플럭스에 대해 실질적으로 투명하지만, 또한 동작 동안 무선 충전 디바이스 내의 하이브리드 수신기/송신기 코일(305) 또는 송신기 코일에 의해 생성되는 전기장이 그것에 의해 실질적으로 차단되도록 전기장에 대해 실질적으로 불투명할 수 있는 차폐 층일 수 있다. 전기장들을 차단함으로써 전자기 차폐부(306)에서 생성되는 전압이 접지로 방전될 수 있다. 전기장들을 차단하는 것은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305) 상의 전압의 축적(buildup)으로부터 생기는 잡음을 완화시킨다. 일부 실시예들에서, 전자기 차폐부(306)는 전자기장들이 통과할 수 있게 하면서 전기장들을 차단하기에 적합한 임의의 재료, 예컨대 은의 얇은 층으로 형성된다.The
강자성 차폐부(310)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)과 열 차폐부(315) 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 강자성 차폐부(310)는, 무선 충전 디바이스 내의 송신기 코일과의 더 높은 커플링을 얻기 위해 자기 플럭스를 방향전환시키기 위한 자기장 차폐부로서 작용하며, 이는 개선된 충전 효율을 야기할 수 있다. 강자성 차폐부(310)는 또한, 표유(stray) 플럭스가 휴대용 전자 디바이스(300) 내의 민감한 내부 컴포넌트들을 방해하는 것을 방지하기 위해 자기 플럭스를 방향전환시킬 수 있다.The
열 차폐부(315)는 무선 전력 수신/송신 모듈(301)과, 배터리와, 무선 전력 수신/송신 모듈(301)이 통합되는 휴대용 전자 디바이스(300)의 다른 컴포넌트들 사이의 열적 격리를 제공하는 흑연 또는 유사한 층을 포함할 수 있다. 열 차폐부(315)는 또한, 접지에 연결되고 열 차폐에 기여하면서 또한 표유 플럭스를 캡처하는 구리 층을 포함할 수 있다.The
접착제 컴포넌트(320)는 무선 전력 수신/송신 모듈(301)을 하우징(325)에 부착하는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA)와 같은 접착제 재료의 단일 시트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 전력 수신/송신 모듈(301)은, 무선 전력 수신/송신 모듈(301)을 수용하도록 크기설정되고 형상화된 컷아웃 영역(330) 내에서 하우징(325)에 부착되어, 이에 의해 휴대용 전자 디바이스(300)의 두께를 최소화하도록 전자 디바이스 내의 공간을 절약한다. 접착제 재료의 단일 시트를 이용하여 하우징(325)에 부착되는 대신에, 무선 전력 수신/송신 모듈(301)은 도 3b 및 도 3c와 관련하여 본 명세서에 논의된 바와 같이, 접착제 재료의 둘 이상의 시트로 구성되는 부착 조립체를 이용하여 하우징(325)에 부착될 수 있다.The
도 3b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 중첩 배열로 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 에지들에 위치된 단면 접착제(336) 및 양면 접착제들(334a, 334b)의 시트로 구성된 예시적인 부착 조립체(332)를 예시한다. 양면 접착제들(334a, 334b)은 열 차폐부(315)를 하우징(325)에 부착하기 위해 PSA로 형성될 수 있다. 단면 접착제(336)는 하우징(325)에 부착될 수 있고 파손 이벤트의 경우에 비파괴 필름(anti-splinter film)으로서 작용할 수 있다. 특정 실시예들에서, 단면 접착제(336)는, 강자성 차폐부(310) 및 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)이 하우징(325)으로부터 디커플링되도록 휴대용 전자 디바이스(300)에 커플링되지 않을 수 있다. 강자성 차폐부(310) 및 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)을 하우징(325)으로부터 디커플링함으로써, 무선 전력 전달 동안 생성되는 시변 자기장들에 의해 야기되는 진동들이 하우징(325)으로 전달되지 않고, 이에 의해 하우징(325)으로부터 강자성 차폐부(310)와 하이브리드 수신기/송신기 코일(305) 사이의 음향 커플링을 최소화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 단면 접착제(336)는 폴리이미드로 형성된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 양면 접착제들(334a, 334b)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 주연부 둘레에 위치될 수 있다. 일부 경우에, 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 점선 프로파일의 상대적인 위치에 의해 나타낸 바와 같이, 양면 접착제들(334a, 334b)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 에지들과 중첩될 수 있다.3B is an exemplary consisting of a sheet of single-
도 3b는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 에지들과 중첩되는 방식으로 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 주연부 둘레에 위치된 양면 접착제들(334a, 334b)을 갖는 것으로서 부착 조립체(340)를 예시하지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 부착 조립체들은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 에지들과 중첩되지 않는 양면 접착제들을 갖는다. 도 3c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 양면 접착제들(340a 내지 340d)이 초승달 형상이고 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 에지들과 중첩되지 않는 예시적인 부착 조립체(338)를 예시한다. 양면 접착제들(340a 내지 340d)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 외부 프로파일에 일치하도록 초승달 모양으로 형상화된다. 양면 접착제들(340a 내지 340d)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)과 중첩되지 않고서 강자성 차폐부(310)를 하우징(325)에 부착시킨다. 일부 실시예들에서, 단면 접착제(336)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 형상과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 단면 접착제(336)는 실질적으로 원형일 수 있다.3B shows the attachment assembly 340 as having double-
도 3a를 다시 참조하면, 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)은 전자기 차폐부(306)와 강자성 차폐부(310) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)은 이차 디바이스로 전력을 송신하기 위해 시변 자기 플럭스를 생성하도록 동작될 수 있다. 생성된 시변 자기 플럭스는 전자기 차폐부(306)를 통과하여 이차 디바이스를 충전할 수 있지만, 휴대용 전자 디바이스(300) 내의 다른 컴포넌트들과의 간섭으로부터의 표유 자기 플럭스를 방지하기 위해 강자성 차폐부(310)에 의해 방향전환될 수 있다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)은 또한 무선 충전 디바이스 내의 송신기 코일에 의해 생성되는 시변 자기 플럭스로부터 전력을 수신하도록 동작될 수 있다. 시변 자기 플럭스는 하이브리드 수신기/송신기 코일(305) 상에 노출되기 전에 전자기 차폐부(306)를 먼저 통과할 수 있고, 송신기 코일과의 더 높은 커플링을 얻기 위해 강자성 차폐부(310)에 의해 방향전환될 수 있다.Referring again to FIG. 3A, the hybrid receiver/
도 4a 내지 도 4e는 일부 실시예들에 따른, 전력을 수신하고 전력을 송신하기에 적합한 상이한 하이브리드 수신기/송신기 코일 구성들의 간략화된 다이어그램들을 예시한다. 도 4a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 나선형으로 감긴 FPC 코일로서 구성된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(400)을 예시한다. 코일(400)은, 전체 형상이 가요성 기판 상의 패턴화된 와이어의 복수의 턴들로 형성되는 평면 인덕터 코일과 유사하도록 나선형 구성으로 내경으로부터 외경으로 감길 수 있다. 코일(400)의 내경에 위치된 종단 단부가 전도성 트레이스(402)에 의해 외경으로 라우팅될 수 있다. 따라서, 도 1에서의 하이브리드 충전 회로부(114)와 같은 충전 회로부는 하나의 에지 위치(404)에서 코일(400)과 커플링되어 전력을 송신 또는 수신하도록 코일(400)을 동작시킬 수 있다.4A-4E illustrate simplified diagrams of different hybrid receiver/transmitter coil configurations suitable for receiving and transmitting power, in accordance with some embodiments. 4A illustrates an exemplary hybrid receiver/
코일(400)을 형성하는 데 사용되는 와이어의 단면 폭 및 코일(400)의 인접한 턴들 사이의 갭은 충전 동안 충분한 정도의 효율을 달성하도록 구체적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 코일(400) 내의 와이어의 각각의 턴은, 인접한 턴들로부터 소정 거리만큼 분리될 수 있고 소정 폭을 갖는 단일 구조물인 단면을 가질 수 있다. 이는 도 4g 및 도 4h에 더 잘 도시되어 있다. 도 4g는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 코일(400)의 일부분(460)의 확대 평면도이다. 도시된 바와 같이, 코일(400)은, 제1 종단 단부(466)로부터 시작하여 제2 종단 단부(도 4g에는 도시되지 않지만 도 4a에서 알 수 있으며, 여기서 코일은 코일(400)의 외주연부에서 종단됨)까지 평면 구성으로 바깥쪽으로 감기는 나선형으로 감긴 평면 코일의 일부를 형성하는 제1 및 제2 턴들(462, 464)을 포함하는 복수의 턴들을 포함할 수 있다. 도 4h는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 코일(400)의 턴들(462, 464)의 단면도이다. 각각의 턴은, 효율적인 무선 전력 전달을 달성하기 위해 설계 사양들 내에 있는 타깃 직류 저항(DCR) 및 교류 저항(ACR)을 달성하도록 둘 모두 맞춰지는 분리 거리(469)만큼 인접한 턴으로부터 분리된 소정 폭(468)을 갖는 단일 구조물일 수 있다. 예를 들어, 각각의 턴은 일부 실시예들에서 0.7 내지 0.9 mm, 특히 대략 0.8 mm의 폭(468)을 가질 수 있다. 그리고, 각각의 턴은 일부 실시예들에서 0.25 내지 0.45, 특히 약 0.34 mm의 분리 거리(469)만큼 인접한 턴들로부터 분리될 수 있다. 이러한 구성은 일부 실시예들에서 0.05 내지 0.06 ㎟, 예컨대 대략 0.056 ㎟의 턴당 단면적을 야기할 수 있다.The cross-sectional width of the wire used to form the
일부 경우에 각각의 턴이 단일 구조물일 수 있지만, 실시예들은 그러한 구성들로 제한되지 않는다. 다른 실시예들은 턴당 더 많은 구조물들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 각각의 턴이 2개의 구조물들을 포함하는 나선형으로 감긴 FPC 코일로서 구성된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(450)의 평면도이다. 구조물들의 각각의 쌍은, 구조물들의 쌍이 와이어의 턴에 대한 단일 전도성 경로로서 기능하도록 함께 전기적으로 커플링될 수 있다. 구조물들의 쌍이 함께 커플링되기 위해, 구조물들의 쌍은 와이어의 각각의 종단 단부에서 함께 커플링될 수 있다. 이는 도 4i 및 도 4j를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도 4i는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 도 4b에서의 코일(450)의 일부분(470)의 확대 평면도이다. 도시된 바와 같이, 코일(450)은, 제1 종단 단부(476)로부터 시작하여 제2 종단 단부(도 4i에는 도시되지 않지만 도 4b에서 알 수 있으며, 여기서 코일은 코일(450)의 외주연부에서 종단됨)까지 평면 구성으로 바깥쪽으로 감기는 나선형으로 감긴 평면 코일의 일부를 형성하는 제1 및 제2 턴들(472, 474)을 포함하는 복수의 턴들을 포함할 수 있다.While each turn may be a single structure in some cases, embodiments are not limited to such configurations. Other embodiments may have more structures per turn. For example, FIG. 4B is a top view of an exemplary hybrid receiver/
종단 단부(476)는 각각의 턴에 대해 2개의 구조물들을 함께 커플링시키는 브리징 부분(482)을 포함할 수 있다. 그와 같이, 각각의 턴이 2개의 구조물들로 형성되지만, 둘 모두는 전류가 흐르는 단일 전도성 경로로서 작용할 수 있다. 브리징 부분(482)은, 와이어 및 브리징 부분(482)이 모놀리식 구조물의 일부이도록 각각의 턴을 형성하는 패턴화된 와이어의 일부분일 수 있다. 즉, 코일(450)은, 평면 방식으로 중심 축으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 감기는 평면 코일인 패턴화된 침착된 코일일 수 있으며, 여기서 코일(450)의 각각의 턴은 브리징 부분들을 통해 물리적으로 그리고 전기적으로 함께 커플링되는 2개의 구조물들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 브리징 부분(482)은 코일(450)의 종단 단부들에, 즉, 코일(450)의 모놀리식 구조물이 물리적으로 종단되는 지점들에 위치된다. 따라서, 코일(450)은 2개의 브리징 부분들, 즉, 코일(450)의 내경 내에 위치된 브리징 부분(482), 및 코일(450)의 외부 에지에 위치된 외부 브리징 부분(도시되지 않지만, 도 4f에서 볼 수 있음)을 가질 수 있다.Terminating
도 4j는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 코일(450)의 턴들(472, 474)의 단면도이다. 각각의 턴은 2개의 구조물들, 즉, 제1 구조물(475) 및 제2 구조물(477)을 포함할 수 있다. 각각의 구조물은 도 4j에 도시된 바와 같은 직사각형 단면 프로파일, 또는 정사각형, 원형, 난형(ovular) 또는 사다리꼴 프로파일과 같은 임의의 다른 적합한 프로파일을 가질 수 있다. 직사각형 프로파일은 와이어의 각각의 턴에 대해 이용가능한 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 제1 및 제2 구조물들(475, 477) 둘 모두는 도 4i에 도시된 브리징 부분(482)에 의해 함께 전기적으로 커플링될 수 있다. 와이어의 각각의 턴(472, 474)의 각각의 구조물(475, 477)은 소정 폭(478, 480)을 가질 수 있고 구조 분리 거리(473)만큼 분리될 수 있고, 각각의 턴은 인접한 턴으로부터 턴 분리 거리(479)만큼 분리될 수 있으며, 이들 모두는 효율적인 무선 전력 전달을 달성하기 위해 설계 사양들 내에 있는 타깃 DCR 및 ACR을 달성하도록 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 각각의 턴은 일부 실시예들에서 0.35 내지 0.45 mm, 특히 대략 0.41 mm의 폭(468)을 가질 수 있다. 그리고, 각각의 턴은 일부 실시예들에서 0.1 내지 0.2, 특히 약 0.16 mm의 분리 거리(469)만큼 인접한 턴들로부터 분리될 수 있다. 코일(450)의 각각의 턴은 또한 코일(400)과 실질적으로 유사한 턴당 단면적을 가질 수 있으며, 이는, 일부 실시예들에서, 0.05 내지 0.06 ㎟, 예컨대 대략 0.057 ㎟일 수 있다. 하나 대신에 2개 이상의 별개의 구조물들을 이용하는 것은, 턴당 단지 하나의 구조물을 갖는 코일(예컨대, 코일(400))과 실질적으로 동일한 DCR을 가지면서 더 양호한 충전 효율을 달성할 수 있다.4J is a cross-sectional view of
일부 실시예들에서, 코일(400)은 단일 층의 나선형으로 감긴 코일이지만; 다른 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 일부 경우에, 코일(400)은 이중 층의 나선형으로 감긴 코일일 수 있다. 예를 들어, 코일(400) 전체는 도 4a에 도시된 각각의 턴이 코일들의 2개의 층들을 나타내도록 이중 층일 수 있다. 코일(400) 전체에 걸쳐 추가 층들을 갖는 것은 코일(400)에 의해 생성되는 자기장의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 시변 자기장으로부터 전력을 수신하는 코일(400)의 능력을 증가시킬 수 있다.In some embodiments, the
도 4a는 코일(400)을 전체적으로 단일 층 또는 이중 층인 것으로 도시하지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 일부 코일들은, 단일 층인 턴들 및 이중 층인 일부 턴들의 부분들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 단일 층 부분(412) 및 이중 층 부분(414)을 포함하는 나선형으로 감긴 코일로서 구성된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(410)을 예시한다. 상이한 수의 층들을 갖는 상이한 부분들을 갖는 것은 하이브리드 송신기 코일(410)에 의해 생성되는 시변 자기 플럭스의 강도 프로파일을 변경할 수 있다. 예를 들어, 단일 층 부분(412)의 영역들에 의해 생성되는 자기 플럭스는 이중 층 부분(414)의 영역들에 의해 생성되는 자기 플럭스만큼 강하지 않을 수 있다. 각각의 영역의 크기는 상이한 이차 전자 디바이스들에서의 수신기 코일들의 크기들과 대응하도록 구성되어, 그러한 이차 전자 디바이스들로의 전력 전달의 효율을 최대화할 수 있다. 추가적으로, 각각의 영역의 크기는 상이한 무선 충전 디바이스들에서의 송신기 코일들의 크기들과 대응하도록 구성되어, 그러한 무선 충전 디바이스들로부터의 전력 전달의 효율을 최대화할 수 있다.4A shows the
도 4c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 이중모드(bimodal) 구성으로 배열된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)을 예시한다. 이중모드 구성에서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)은 하나 초과의 인덕터 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)은 도 4c에 도시된 바와 같이, 동심 방식으로 제1 코일(422)의 영역 내에서 서로 얽힌 제1 코일(422) 및 제2 코일(424)을 포함할 수 있다. 각각의 코일은 서로 독립적으로 동작될 수 있어서, 제2 코일(424)이 턴오프되는 동안 제1 코일(422)이 전력을 송신하도록 동작할 수 있게 하고, 그 반대로도 가능하다. 일부 실시예들에서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)의 제1 코일(422) 및 제2 코일(424)은 각각 상이한 충전 시나리오들 또는 상이한 이차 전자 디바이스들에 대해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(422)은, 제1 주파수에서 동작하거나 제1 코일(422)의 크기에 대응하는 제1 크기의 수신기 코일을 갖는 디바이스들로 전력을 송신하도록 (또는 그로부터 전력을 수신하도록) 최적화될 수 있고; 제2 코일(424)은, 제2 주파수에서 동작하거나 제2 코일(424)의 크기에 대응하는 제2 크기의 수신기 코일을 갖는 디바이스들로 전력을 송신하도록 (또는 그로부터 전력을 수신하도록) 최적화될 수 있다. 제1 코일(422)의 내부 종단 단부는 전도성 트레이스(402)를 통해 충전 회로부에 커플링될 수 있는 반면, 그의 외부 종단 단부는 추가적인 전도성 트레이스에 대한 필요성 없이 충전 회로부와 커플링될 수 있다. 그러나, 제2 코일(424)의 양쪽 종단 단부들은 전도성 트레이스들(426, 428)을 통해 충전 회로부와 커플링될 수 있다. 따라서, 도 1에서의 하이브리드 충전 회로부(114)와 같은 충전 회로부는, 하나의 에지 위치(404)에서 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)과 커플링되어, 전력을 송신 또는 수신하도록 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)의 코일들(422, 424) 둘 모두를 동작시킬 수 있다.4C illustrates an exemplary hybrid receiver/
도 4d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 대칭적 코일 구성으로 배열된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(430)을 예시한다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(430)은 에지 위치(404)에서 시작하고 종단될 수 있으며, 하이브리드 수신기/송신기 코일(430)이 수직 및 수평 축을 가로질러서 대칭이 되게 하는 교차 부분들(432, 434)을 가질 수 있다. 대칭적 프로파일은, 하이브리드 수신기/송신기 코일(430)과 송신기 코일 - 하이브리드 수신기/송신기 코일이 무선 전력 전달 동안 이로부터 전력을 수신함 -, 또는 수신기 코일 - 하이브리드 수신기/송신기 코일이 이로 전력을 송신함 - 사이의 용량성 커플링의 감소를 야기한다.4D illustrates an exemplary hybrid receiver/
도 4e는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 오프셋 코일 구성으로 배열된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)을 예시한다. 오프셋 코일 구성에서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)은 2개의 인덕터 코일들, 즉, 제1 인덕터 코일(442) 및 제2 인덕터 코일(444)을 포함할 수 있다. 도 4c에서의 하이브리드 수신기/송신기 코일(420)과는 달리, 코일들(442, 444) 둘 모두는 동심이 아니다. 오히려, 제2 인덕터 코일(444)은 제1 인덕터 코일(442)의 중심 축으로부터 오프셋되어 있다. 제1 인덕터 코일(442)의 중심으로부터 제2 인덕터 코일(444)을 오프셋시키는 것은 제2 인덕터 코일(444)이 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)의 중심을 가로질러 수평 방향으로 전파하는 자기 플럭스를 제공하게 한다. 이는, 수평 자기 플럭스를 수신하도록 구성되는 이차 전자 디바이스들이, 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)의 중심에 위치되더라도(즉, 그와 정렬되더라도) 제2 인덕터 코일(444)로부터 전력을 수신하게 한다. 일부 실시예들에서, 제1 인덕터 코일(442)은 전력을 수신 및/또는 송신하도록 구성될 수 있는 반면, 제2 인덕터 코일(444)은 단지 전력을 송신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제2 인덕터 코일(444)은 전도성 트레이스들(446, 448)을 통해 충전 회로부에 커플링될 수 있고, 여기서 전도성 트레이스(448)는 전도성 트레이스(402)에 커플링된다. 따라서, 전도성 트레이스(402)는 제1 및 제2 인덕터 코일들(442, 444) 둘 모두를 충전 회로부에 커플링하는 데 사용될 수 있다.4E illustrates an exemplary hybrid receiver/
도 4e에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 인덕터 코일들(442, 444)은 상이한 크기들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 인덕터 코일(444)의 내경 및 외경은 제1 인덕터 코일(442)의 내경 및 외경보다 작을 수 있다. 또한, 제2 인덕터 코일(444)은 제1 인덕터 코일(442)의 전도성 재료의 권선과는 상이한 두께 및 폭을 갖는 전도성 재료의 권선으로 형성될 수 있다. 상이한 크기들 및 두께들은, 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)이 전력을 송신하는 이차 전자 디바이스의 수신기 코일들과 대응하도록, 그리고 하이브리드 수신기/송신기 코일(440)이 전력을 수신하는 무선 충전 디바이스의 송신기 코일들과 대응하도록 구성될 수 있다. 코일들(400, 410, 420, 430, 440, 450)이 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일들이지만, 다른 실시예들은 이러한 코일들을 엄격하게 수신기 코일들 또는 엄격하게 송신기 코일들로서 이용할 수 있고, 실시예들은 하이브리드 수신기/송신기 코일들에만 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.As shown in FIG. 4E, the first and second inductor coils 442 and 444 may be formed in different sizes. For example, the inner and outer diameters of the
이제, 본 개시의 일부 실시예들에 따른, FPC로서 형성되고 휴대용 전자 디바이스의 하우징 내에 위치된 하이브리드 수신기/송신기 코일(508)을 포함하는 무선 전력 수신/송신 모듈(500)의 일부분의 간략화된 단면도인 도 5를 참조한다. 무선 전력 수신/송신 모듈(500)은, 예를 들어, 도 3a에 도시된 무선 전력 수신/송신 모듈(301)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스는, 유리 플레이트(502)의 내부 표면 상에 코팅된 잉크 층(504)을 갖는 유리 플레이트(502)를 포함할 수 있다. 유리 플레이트(502)는 휴대용 전자 디바이스의 하우징에 부착되어 휴대용 전자 디바이스의 후방 표면을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 잉크 층(504)은 낮은 전기 전도도를 가지며, 잉크 층의 색상은 휴대용 전자 디바이스의 다른 외측 표면들에 매칭하도록 선택될 수 있다.Now, a simplified cross-sectional view of a portion of a wireless power receiving/
도시된 바와 같이, 무선 전력 수신/송신 모듈(500)은 전자기 차폐부(514), 강자성 차폐부(510), 및 열 차폐부(512)를 포함하는 3개의 별개의 차폐부들을 포함할 수 있다. 전자기 차폐부(514)는 도 3a에 도시된 전자기 차폐부(306)를 나타낼 수 있고; 강자성 차폐부(510)는 강자성 차폐부(310)를 나타낼 수 있고, 열 차폐부(512)는 열 차폐부(315)를 나타낼 수 있다. 감압 접착제와 같은 접착제(506)는 모듈(500)을 잉크 코팅된 유리 층(502/504)에 부착할 수 있고 파손 이벤트의 경우에 비파괴 필름으로서 작용할 수 있다.As shown, the wireless power reception/
강자성 차폐부(510)는 얇은 접착제 층(520)과 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 같은 얇은 열가소성 중합체 층(524) 사이에 개재된 페라이트 재료(522)의 비교적 두꺼운 층을 포함한다. 접착제 층(520) 및 열가소성 중합체 층(524)은, 페라이트를 함유하고 페라이트 표면에서의 작은 균열, 버르(burr) 또는 다른 결함이 무선 전력 수신/송신 모듈의 다른 컴포넌트들과 접촉하게 되는 것을 방지하는 페라이트 층(522)용 캐리어를 제공한다. 강자성 차폐부(510)는 무선 전력 수신/송신 모듈(500) 내에서 전자기 차폐부(514)와는 전도성 코일(518)의 반대편 면 상에 위치된다.The
열 차폐부(512)는 얇은 전도성 접착제(도시되지 않음)에 의해 전도성 층(526)에 부착된 열 층(528)을 포함할 수 있다. 열 층(528)은 휴대용 전자 디바이스의 다양한 컴포넌트들과 무선 전력 수신/송신 모듈(500) 사이의 열적 격리를 제공한다. 전도성 층(526)은 추가적인 열 차폐를 제공하고, 표유 플럭스를 캡처하고 그러한 플럭스가 디스플레이(도시되지 않음) 또는 휴대용 전자 디바이스의 다른 컴포넌트들과 간섭하는 것을 방지하기 위해 접지에 커플링될 수 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신/송신 모듈(500)은 또한, 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전력을 수신 또는 송신하도록 동작될 수 있는 하이브리드 수신기/송신기 코일(508)을 포함할 수 있다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(508)은 폴리이미드 층과 같은 가요성 유전체 베이스 층(516)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자기 차폐부(514)는 폴리이미드 층(516)의 일 면 상에 직접 형성될 수 있고, 전도성 코일(518)은 반대편 면 상에 직접 형성될 수 있다. 전자기 차폐부(514) 및 전도성 코일(518)을 베이스 층(516)의 반대편 면들 상에 직접 형성하는 것은, 단일 캐리어 층이 수신기 차폐부 및 수신기 코일 둘 모두에 대해 사용되게 하고, 따라서 무선 전력 수신/송신 모듈(500)의 전체 두께가 감소될 수 있게 한다. 두께를 더 줄이기 위해, 본 개시의 일부 실시예들은 플렉스(flex) 상에 형성된 회로들을 봉지하고 보호하기 위해 종래의 플렉스 회로들에 사용되는 바와 같은 커버레이(coverlay) 또는 다른 유형의 보호 층을 플렉스 위에 포함하지 않는다. 대신에, 본 개시의 일부 실시예들은 무전해 니켈 도금 공정 및 그에 후속하여 니켈을 산화로부터 보호하는 침지 금의 얇은 층으로 전도성 코일(518)을 도금한다.5, the wireless power receiving/
일부 실시예들에서, 전도성 코일(518)은 턴들(518a, 518b)을 포함하는 복수의 턴들로 감기는 단일 길이의 패턴화된 전도성 트레이스로 형성될 수 있다. 전도성 트레이스는, 생성된 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 감길 수 있다. 도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 각각의 턴은 전도성 코일(518)의 인접한 턴들(518a, 518b)을 분리시키는 갭(532)에 의해 분리된다. 수신기 코일의 크기를 최대화하고 수신기가 자신의 할당된 공간에 끼워맞춤될 수 있는 최대 와이어 폭을 달성하기 위해 종래의 수신기 코일의 코일 폭 대 갭 비율을 선택하는 경우가 종종 있다. 그러나, 일부 실시예들에 따르면, 코일 폭 대 갭 비율은 전도성 코일(518)의 크기를 최대화하거나 또는 최대 와이어 폭을 달성하도록 선택되지 않는다. 오히려, 코일 폭 대 갭 비율은 무선 전력 전달 동안 사용되는 동작 주파수에 따라 효율을 최대화하도록 맞춰질 수 있다. 더 높은 동작 주파수는 더 작은 와이어 폭을 갖는 코일과 더 잘 작동하는 경향이 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 와이어 폭 대 갭 비율은 대략 130 ㎑의 동작 주파수에 대해 일부 경우에 60:40 내지 80:20, 특히 70:30 사이에서 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭들(532)은 자기 재료(530)로 충전되어, 자기 플럭스가 하이브리드 수신기/송신기 코일(508)을 통해 전파하도록 유도하는 것을 도울 수 있다. 자기 재료(530)는, 전도성 코일(518)을 통해 자기 플럭스를 방향전환하기 위한 자기 특성들을 갖는 글루계(glue-based) 재료로 형성된 페라이트 재료일 수 있다. 일부 경우에, 자기 재료(530)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 코일(518)의 인접한 턴들(518a, 518b) 사이 및 페라이트 층(522)과 전자기 차폐부(514) 사이의 공간을 완전히 충전한다. 전도성 코일(518)이 단일 단면 구조물을 갖는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들은 도 4j와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다수의 단면 구조물들을 포함하도록 형성된 전도성 코일(518)을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 경우에, 자기 재료(530)는, 또한, 구조 분리 거리, 예컨대, 도 4j에서의 구조 분리 거리(473)에 의해 생성되는 갭 내와 같이, 각각의 턴의 구조물들 사이의 영역들 내에 충전할 수 있다.In some embodiments, the conductive coil 518 may be formed from a single length of patterned conductive trace wound into a plurality of
본 명세서에 언급된 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스 내의 하이브리드 수신기/송신기 코일은 전력을 수신할 뿐만 아니라 전력을 송신할 수 있다. 이차 전자 디바이스가 휴대용 전자 디바이스의 충전 표면에 맞대어 배치될 때, 전력이 이차 전자 디바이스로 송신될 수 있다. 그러나, 종종, 휴대용 전자 디바이스의 충전 표면 근처의 어디에도 이차 전자 디바이스가 위치되지 않는다. 따라서, 하이브리드 수신기/송신기 코일은 전력을 송신하기 위한 자기 플럭스를 생성하지 않아야 한다. 본 개시의 일부 실시예들에서, 도 6a 내지 도 6c와 관련하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 하이브리드 무선 충전 시스템에서 디바이스 검출 코일이 구현될 수 있다.As mentioned herein, a hybrid receiver/transmitter coil in a portable electronic device can transmit power as well as receive power. When the secondary electronic device is placed against the charging surface of the portable electronic device, power can be transmitted to the secondary electronic device. However, often, the secondary electronic device is not located anywhere near the charging surface of the portable electronic device. Thus, the hybrid receiver/transmitter coil should not generate magnetic flux to transmit power. In some embodiments of the present disclosure, as discussed herein in connection with FIGS. 6A-6C, a device detection coil may be implemented in a hybrid wireless charging system.
도 6a 내지 도 6c는, 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 하이브리드 수신기/송신기 코일들 및 하이브리드 수신기/송신기 코일로부터 전력을 수신하도록 위치된 전자 디바이스의 존재를 검출하기 위한 디바이스 검출 코일들을 포함하는 상이한 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템들을 예시한다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 예시적인 하이브리드 수신기/송신기 코일들은 FPC 코일들로서 구성된다.6A-6C include hybrid receiver/transmitter coils and device detection coils for detecting the presence of an electronic device positioned to receive power from the hybrid receiver/transmitter coil, in accordance with some embodiments of the present disclosure. Illustrates different exemplary hybrid wireless charging systems. The exemplary hybrid receiver/transmitter coils shown in FIGS. 6A-6C are configured as FPC coils.
도 6a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 서로 얽힌 구성의 디바이스 검출 코일(604) 및 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템(600)을 예시한다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)은 복수의 턴들로 감긴 단일 길이의 패턴화된 전도성 트레이스인 전도성 코일로 형성될 수 있다. 와이어는, 생성된 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 감길 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 서로 얽힌 구성은, 디바이스 검출 코일(604)이 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 일부분 내에 감기도록 배열된다. 예를 들어, 디바이스 검출 코일(604)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 전도성 트레이스들의 인접한 턴들 사이의 갭들 내에 감길 수 있다. 디바이스 검출 코일(604)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 임의의 부분 내에서 서로 얽힐 수 있다. 일례로서, 디바이스 검출 코일(604)은 도 6a에 도시된 바와 같이 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 외부 에지(608) 근처에서 서로 얽힐 수 있다. 대안적으로, 디바이스 검출 코일(604)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 내부 에지(606) 근처에서, 또는 외부 에지(608) 또는 내부 에지(606) 중 어느 하나로부터 멀리 하이브리드 수신기/송신기 코일(602) 내에서 서로 얽힐 수 있다.6A illustrates an exemplary hybrid
도 6a는 서로 얽힌 구성의 디바이스 검출 코일(604)을 예시하지만, 실시예들은 그러한 구성들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 디바이스 검출 코일은, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 하이브리드 수신기/송신기 코일의 외부 에지 둘레에 또는 하이브리드 수신기/송신기 코일의 내부 에지 내에 감길 수 있다. 도 6b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 외부 감긴 구성의 디바이스 검출 코일(612)을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템(610)을 예시한다. 외부 감긴 구성에서, 디바이스 검출 코일(612)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 외부 에지(614) 둘레에 감길 수 있다. 도 6c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 내부 감긴 구성의 디바이스 검출 코일(622)을 포함하는 예시적인 하이브리드 무선 충전 시스템(610)을 예시한다. 내부 감긴 구성에서, 디바이스 검출 코일(622)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)의 내부 에지(624)의 외측에 그리고 그에 근접하게 감길 수 있다.6A illustrates the
디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은, 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)이 하우징되는 휴대용 전자 디바이스의 충전 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하기 위해 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)과는 독립적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)이 턴오프되고 시변 자기 플럭스를 생성하지 않는 동안, 검출 코일들(604, 612, 622)은 디바이스 검출을 수행하기 위해 턴온될 수 있다. 외부 디바이스의 존재를 검출하는 것에 더하여, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 또한, 휴대용 전자 디바이스의 충전 표면 상에 위치되는 자기장들에 민감한, 신용 카드들과 같은 민감한 RFID(radio frequency identification) 컴포넌트들의 존재를 검출할 수 있다. 그러한 경우에, 민감한 RFID 컴포넌트가 검출되면, 휴대용 전자 디바이스는, 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)이 신용 카드를 소거할 수 있는 강한 자기장들을 생성하지 않도록 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)이 턴온되지 않는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.The device detection coils 604, 612, 622 are independent of the hybrid receiver/
일부 실시예들에서, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)과는 상이한 주파수에서 동작할 수 있다. 일례로서, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)보다 더 높은 주파수에서 동작할 수 있다. 동작 주파수의 차이에 더하여, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 또한 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)과 상이하게 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)보다 더 좁은 트레이스 폭을 갖는다. 더 좁은 폭은, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)이 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)보다 더 높은 주파수에서 동작하게 할 수 있다.In some embodiments, device detection coils 604, 612, 622 may operate at a different frequency than hybrid receiver/
일부 실시예들에 따르면, 컴퓨팅 시스템, 예컨대, 도 1의 컴퓨팅 시스템(102) 내의 제어 회로부는 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622) 중 임의의 것으로부터의 검출 신호에 기초하여 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 동작시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)은 외부 디바이스가 충전 표면 상에 위치되는 것으로 검출될 때 검출 신호를 생성할 수 있다. 검출 신호는 제어 회로부에 의해 수신될 수 있으며, 이는 이어서 이러한 정보를 사용하여 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 턴온할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일단 검출 신호가 수신되면, 제어 회로부는 외부 디바이스가 전력을 제공하기에 적합한 디바이스(예컨대, 무선 충전 디바이스)인지, 또는 전력을 수신하기에 적합한 디바이스(예컨대, 이차 전자 디바이스)인지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 결정은, 외부 디바이스와의 통신을 통해, 예컨대 블루투스 통신을 통해 또는 2개의 코일들 사이의 전력 변조 통신을 통해 이루어질 수 있다. 외부 디바이스가 무선 충전 디바이스인 것으로 결정되는 경우, 제어 회로부는 스위칭 메커니즘을 활성화하여 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 전력 수신 회로부에 커플링하여, 전력을 수신하도록 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 동작시킬 수 있다. 그러나, 외부 디바이스가 이차 전자 디바이스인 것으로 결정되는 경우, 제어 회로부는 스위칭 메커니즘을 활성화하여 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 전력 송신 회로부에 커플링하여, 전력을 송신하도록 하이브리드 수신기/송신기 코일(602)을 동작시킬 수 있다.According to some embodiments, the control circuitry in the computing system, e.g.,
B.B. 연선형 코일Stranded coil
하이브리드 수신기/송신기 코일이 FPC 코일로서 형성될 수 있지만, 실시예들은 그러한 구성들로 제한되지 않는다. 오히려, 일부 실시예들은 연선형 코일로서 형성된 하이브리드 수신기/송신기 코일을 갖는 하이브리드 충전 시스템들을 포함할 수 있다. 도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 연선형 코일로서 형성된 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)을 포함하는 휴대용 전자 디바이스(700)의 분해도를 예시한다. 휴대용 전자 디바이스(700)는, 정합하여 내부 캐비티를 한정할 수 있는 상부 하우징(726) 및 저부 하우징(725)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스(700)는 무선 전력 수신/송신 모듈(701)을 하우징(725)에 부착하는 접착제 컴포넌트(720)와 함께, 적어도 3개의 별개의 차폐부들, 즉, 전자기 차폐부(706), 강자성 차폐부(710), 및 열 차폐부(715)를 포함할 수 있다. 3개의 차폐부들 및 접착제 컴포넌트는, 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 본 명세서에서 논의된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 유사한 방식으로 기능하고 위치된다. 그러한 동작들, 기능들, 구성들, 및 위치들의 상세사항은 도 3a에서 참조될 수 있으며, 간결함을 위해 도 7과 관련하여서는 본 명세서에서 논의되지 않는다. 도 3a 내지 도 3c의 무선 전력 수신/송신 모듈(301)과 달리, 전자기 차폐부(706) 및 접착제 컴포넌트(720)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 내경에 대응하는 중심 개구를 포함할 수 있다.Although the hybrid receiver/transmitter coil can be formed as an FPC coil, embodiments are not limited to such configurations. Rather, some embodiments may include hybrid charging systems having a hybrid receiver/transmitter coil formed as a twisted pair coil. 7 illustrates an exploded view of a portable
일부 실시예들에서, 디바이스 검출 코일이 하이브리드 수신기/송신기 코일과 동일한 FPC의 일부로서 형성되는 FPC 코일들과는 달리, 하이브리드 무선 충전 시스템들을 위한 디바이스 검출 코일들은 전자기 차폐부로 구현될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신/송신 모듈(701)은 전자기 차폐부(706)의 주연부 둘레에 위치되는 디바이스 검출 코일(708)을 포함할 수 있다. 연선형 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 및 디바이스 검출 코일(708)에 대한 추가 상세사항이 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 본 명세서에 논의된다.In some embodiments, unlike FPC coils in which the device detection coil is formed as part of the same FPC as the hybrid receiver/transmitter coil, device detection coils for hybrid wireless charging systems may be implemented with an electromagnetic shield. As shown in FIG. 7, the wireless power receiving/
도 8a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전자기 차폐부(706) 및 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 전자기 차폐부(706)는 반투명하고 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 위에 중첩되어, 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 및 전자기 차폐부(706)의 상대적 위치설정 및 구성들이 관찰될 수 있도록 한다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)은 제1 종단 단부(802)와 제2 종단 단부(804) 사이의 복수의 턴들로 감긴 단일 길이의 전도성 와이어인 전도성 코일로 형성될 수 있다. 제1 종단 단부(802)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 내경 내에 위치될 수 있고, 제2 종단 단부(804)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 외경의 외측에 위치될 수 있다. 와이어는, 생성된 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 감길 수 있다. 일부 실시예들에서, 와이어는 도 8b와 관련하여 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 다양한 방식으로 구성된 복수의 서브와이어들로 형성된다.8A is a top view of an
도 8b는 도 8a에 예시된 절단선에 의해 도시된 바와 같은 전도성 와이어의 상이한 구성들의 단면도들을 예시한다. 구체적으로, 도 8b는 3개의 비제한적인 구성들, 즉, 제1 구성(A), 제2 구성(B), 및 제3 구성(C)을 예시한다. 전도성 와이어는 단일 평면 내에 배열된 복수의 서브와이어들을 포함할 수 있다. 따라서, 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 내의 와이어의 각각의 턴은 복수의 서브와이어들을 포함할 수 있다. 복수의 서브와이어들로 와이어를 형성하는 것은 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)이 다수의 턴들을 갖게 하여, 이에 의해 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 성능을 향상시킨다.8B illustrates cross-sectional views of different configurations of a conductive wire as shown by the cut line illustrated in FIG. 8A. Specifically, FIG. 8B illustrates three non-limiting configurations, namely, a first configuration (A), a second configuration (B), and a third configuration (C). The conductive wire may include a plurality of subwires arranged in a single plane. Thus, each turn of a wire in hybrid receiver/
구성 A에 따르면, 코일(705)은 와이어의 복수의 턴들로 형성될 수 있으며, 와이어의 각각의 턴은 원형 단면 형상을 갖는 복수의 서브와이어들(806)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 와이어의 각각의 턴은, 서로 동일 평면 상에 있는 원형 단면 형상을 갖는 12개의 서브와이어들을 포함할 수 있다. 그러나, 실시예들은 원형 단면 형상의 서브와이어들을 갖는 코일들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 구성 B에 따르면, 코일(705)의 각각의 턴은 정사각형 유사 단면 형상을 갖는 복수의 서브와이어들(807)을 포함할 수 있다. 이는 서브와이어들(807)이 서브와이어들(807) 사이의 공간을 더 잘 이용하여 각각의 턴에 대한 와이어의 단면적을 최대화할 수 있게 한다. 그러한 실시예들에서, 와이어의 각각의 턴은, 서로 동일 평면 상에 있는 정사각형 유사 단면 형상을 갖는 12개의 서브와이어들을 포함할 수 있다. 그리고, 구성 C에 따르면, 코일(705)의 각각의 턴은 직사각형 단면 형상을 갖는 복수의 서브와이어들(807)을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 와이어의 각각의 턴은, 서로 동일 평면 상에 있는 직사각형 단면 형상을 갖는 6개의 서브와이어들을 포함할 수 있다. 서브와이어들의 개수는 도 8b에 도시된 것으로 제한되지 않으며, 다른 실시예들이 도 8b에 도시된 서브와이어들의 개수보다 더 많거나 더 적을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.According to configuration A, the
도 8a를 다시 참조하면, 전자기 차폐부(706)는 그의 구조물을 통한 자기장의 전파를 허용하면서 전기장의 전파를 차단할 수 있는 재료의 시트일 수 있다. 예를 들어, 전자기 차폐부(706)는 은의 층에 대한 지지 구조물로서 기능할 수 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 층에 맞대어 라미네이팅된 은의 층을 포함할 수 있다. 본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 디바이스 검출 코일(708)은 전자기 차폐부(706)에 부착될 수 있다. 일례로서, 디바이스 검출 코일(708)은, 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)이 또한 부착되는 전자기 차폐부(706)의 측면에 부착되고 전자기 차폐부(706)의 외주연부 둘레에 형성되는 패턴화된 전도성 트레이스일 수 있다. 일부 경우에, 디바이스 검출 코일(708)의 외부 프로파일은 전자기 차폐부(706)의 외부 프로파일에 대응할 수 있다. 예를 들어, 전자기 차폐부(706)의 외부 프로파일은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 둥근 코너들을 갖는 실질적으로 정사각형과 유사하다. 따라서, 디바이스 검출 코일(708)의 외부 프로파일은 또한 둥근 코너들을 갖는 정사각형 유사 형상을 가질 수 있다. 소정 실시예들에서, 디바이스 검출 코일(708)의 외부 프로파일은, 실질적으로 원형일 수 있는 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 외부 프로파일과는 상이할 수 있다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 둘레에 디바이스 검출 코일(708)을 구성하는 것은, 디바이스 검출 코일(708)이, 이차 디바이스가 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)로부터 전력을 수신하도록 위치되는지 여부를 결정할 수 있게 한다. 전자기 차폐부(706) 상에 패턴화되는 디바이스 검출 코일(708)의 확대도가 도 8c에 도시되어 있다.Referring again to FIG. 8A, the
도 8c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 전자기 차폐부(706)의 일부분의 확대 평면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 디바이스 검출 코일(708)은 전자기 차폐부(706)의 외부 에지(808)에 근접하게 패턴화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스 검출 코일(708)은, 그것이 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 외주연부의 외측에 위치되도록 외부 에지(808)에 근접하게 패턴화된다. 하이브리드 수신기/송신기 코일(705) 둘레에 디바이스 검출 코일(708)을 구성하는 것은, 디바이스 검출 코일(708)이, 이차 디바이스가 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 전체 표면의 임의의 영역과 중첩되는지 여부를 결정할 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 디바이스 검출 코일(708)에 대한 패턴화된 전도성 트레이스 폭은 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)의 연선형 코일 폭보다 더 좁다. 도 6a 및 도 6b와 관련하여 본 명세서에서 논의된 디바이스 검출 코일들(604, 612, 622)과 유사하게, 디바이스 검출 코일(708)은 이차 전자 디바이스들 및/또는 민감한 RFID 컴포넌트들의 존재를 검출하기 위해 하이브리드 수신기/송신기 코일(705)과는 상이한 주파수에서 동작할 수 있다.8C illustrates an enlarged plan view of a portion of the
도 7 및 도 8a 내지 도 8c와 관련하여 본 명세서에서 논의된 실시예들은 단지 하나의 연선형 코일을 포함하지만, 실시예들은 그러한 실시예들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들은, 전자 디바이스가 충전될 수 있는 연속적인 충전 표면을 형성하는 자기 플럭스들의 어레이를 생성하기 위해 특정 패턴으로 배열되는 하나 초과의 연선형 코일을 포함할 수 있다. 연속적인 충전 표면은 전자 디바이스가 충전 표면의 넓은 영역 내의 임의의 위치에서 효율적으로 충전되게 한다.The embodiments discussed herein with respect to FIGS. 7 and 8A-8C include only one twisted pair coil, but the embodiments are not limited to such embodiments. Some embodiments may include more than one twisted pair coil arranged in a specific pattern to create an array of magnetic fluxes that form a continuous charging surface on which the electronic device can be charged. The continuous charging surface allows the electronic device to efficiently charge at any location within a large area of the charging surface.
도 8d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 3개의 유도성 코일들, 즉, 제1 유도성 코일(812), 제2 유도성 코일(814), 및 제3 유도성 코일(816)을 갖는 예시적인 패턴(810)을 예시한다. 각각의 유도성 코일은, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 자기장들과 상호작용함으로써 무선 전력을 수신하거나 또는 자기장들을 생성함으로써 무선 전력을 송신할 수 있는 하이브리드 수신기/송신기 코일일 수 있다. 또한, 각각의 유도성 코일은 개별적으로 동작할 수 있는데, 이는 각각의 유도성 코일이 다른 유도성 코일들을 활성화하지 않고서 활성화될 수 있음을 의미하고; 각각의 유도성 코일은 동일한 주파수, 위상, 및 진폭에서 전력을 제공할 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 유도성 코일들(812, 814, 816)은 3개의 별개의 층들로 배열되어, 이에 의해 유도성 코일 적층물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 유도성 코일(812)은 제1 층에 위치될 수 있고, 제2 유도성 코일(814)은 제1 층 위의 제2 층에 위치될 수 있고, 제3 유도성 코일(816)은 제1 층 및 제2 층 위의 제3 층에 위치될 수 있다. 각각의 유도성 코일은, 도 7과 관련하여 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 편평한 링형 형상을 형성하도록 외측 반경으로부터 내측 반경으로 감겨지는 와이어의 단일 층으로 형성될 수 있다.8D illustrates three inductive coils, namely, a first
일부 실시예들에서, 제1, 제2, 및 제3 유도성 코일들(812, 814, 816)은 각각 중심 종단 구역을 포함할 수 있다. 중심 종단 구역은, 인쇄 회로 보드(PCB)와 같은 상호접속 층과 인터페이싱하기 위해 예비되는 각각의 유도성 코일의 중심에 있는 영역일 수 있다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 및 제3 유도성 코일들(812, 814, 816)은 각각 중심 종단 구역들(826, 828, 830)을 가질 수 있다. 중심 종단 구역들(826, 828, 830)은 상호접속 층과 인터페이싱하기 위해 예비되는 각각의 유도성 코일의 중심에 있는 영역들일 수 있다. 따라서, 제1, 제2, 및 제3 유도성 코일들(812, 814, 816)은, 그들 각자의 중심 종단 구역들이 이웃하는 유도성 코일에 의해 차단되지 않고서 상호접속 층과 인터페이싱할 수 있는 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 유도성 코일(812)의 중심 종단 구역(826)은 유도성 코일(814, 816)의 외경의 외측에 횡방향으로 위치된다. 중심 종단 구역들(828, 830)에 대해서도 동일하다고 말할 수 있다. 따라서, 중심 종단 구역들(826, 828, 830)은 다른 유도성 코일과 교차하지 않고서 유도성 코일 적층물을 통해 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심 종단 구역들(826, 828, 830)은, 중심 종단 구역들(826, 828, 830)이 등변 삼각형(832)을 형성하도록 서로로부터 동일하게 이격되어 위치될 수 있다.In some embodiments, the first, second, and third
소정 실시예들에서, 패턴(810)은, 무선 충전 매트들의 상이한 형상들 및 크기들에 대해 다른 패턴들을 형성하도록 확장될 수 있다. 그러한 패턴들 중 하나는 로제트 패턴이며, 이는 실질적으로 원형인 무선 충전 영역들에 적합할 수 있다. 로제트 패턴은, 복수의 코일들 중 상이한 코일들이 상이한 평면들 상에 있고 서로 비동심이도록, 유도성 코일들이 중첩 배열로 배열되는 패턴일 수 있다. 확장된 베이스 패턴에서, 하나 이상의 유도성 코일 층들은 하나 초과의 유도성 코일을 포함할 수 있다.In certain embodiments,
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 로제트 패턴으로 구성된 예시적인 유도성 코일 배열(840)을 예시한다. 유도성 코일 배열(840)은 3개의 별개의 유도성 코일 층들을 포함할 수 있으며, 여기서 그러한 층들 중 하나 이상은 다수의 유도성 코일을 포함한다. 예를 들어, 제1 유도성 코일 층은 유도성 코일들(842a 내지 842c)을 포함할 수 있고, 제2 유도성 코일 층은 유도성 코일들(844a 내지 844c)을 포함할 수 있고, 제3 유도성 코일 층은 유도성 코일(846)을 포함할 수 있다. 유도성 코일 배열(840) 내의 각각의 유도성 코일은 유도성 코일의 내경에 의해 한정되는 개구를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 개구는 인접한 유도성 코일의 임의의 부분과 중첩되지 않는 종단 구역(858)(즉, 중심 부분)을 포함한다. 추가적으로, 유도성 코일들은 복수의 코일들 중 2개의 코일들이 서로 동심이 되지 않도록 배열된다.4 illustrates an exemplary
베이스 패턴은 로제트 패턴 전체에 걸쳐 퍼져 있어서, 서로 가장 가까운 3개의 유도성 코일들의 그룹 모두가 - 하나의 그룹이 각각의 유도성 코일 층에 있음 - 베이스 패턴으로 배열되도록 할 수 있다. 예를 들어, 유도성 코일들(842a, 844a, 846)이 베이스 패턴으로 배열된다. 마찬가지로, 유도성 코일들(842a, 844b, 846)이 베이스 패턴으로 배열되고, 유도성 코일들(844b, 842c, 846)이 베이스 패턴으로 배열되고, 기타 등등이다. 베이스 패턴에 따라 유도성 코일 배열(840)을 배열함으로써, 유도성 코일 배열(840)은 전자 디바이스가 임의의 위치에서 충전될 수 있는 연속적인 충전 영역을 생성할 수 있다.The base pattern is spread throughout the rosette pattern so that all groups of three inductive coils closest to each other-one group in each inductive coil layer-are arranged in the base pattern. For example,
확장된 베이스 패턴의 배열을 더 잘 이해하기 위해, 도 8f 내지 도 8h는 유도성 코일 배열(840)의 상이한 층들을 예시한다. 구체적으로, 도 8f는 유도성 코일들(842a 내지 842c)을 포함하는 제1 층을 예시하고, 도 8g는 유도성 코일들(844a 내지 844c)을 포함하는 제2 층을 예시하고, 도 5h는 유도성 코일(846)을 포함하는 제3 층을 예시한다. 실시예들에 따르면, 생성된 자기장들이 균일하게 이격된 그리드 패턴으로 배열될 수 있도록 동일한 층 내의 유도성 코일들이 동일하게 이격될 수 있다. 예를 들어, 유도성 코일들(842a 내지 842c, 844a 내지 844c)은 거리(D1)만큼 이격될 수 있다. 거리(D1)는, 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 다른 층들 내의 유도성 코일들의 부분들이 적층 목적을 위해 그 내에 끼워맞춰지기에 충분히 넓도록 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 거리(D1)는 인접한 유도성 코일들이 서로 접촉을 이루지 않도록 하기에 충분히 넓도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 거리(D1)는 3 mm 미만일 수 있다. 특정 실시예에서, 거리(D1)는 1 mm 미만이다.To better understand the arrangement of the extended base pattern, FIGS. 8F-8H illustrate different layers of the
동일한 층 내의 각각의 유도성 코일의 중심은 거리(D2)만큼 분리될 수 있다. 거리(D2)는 충전 표면을 가로지르는 자기 플럭스의 균일성에 영향을 줄 수 있다. 더 큰 거리(D2)는 충전 표면을 가로질러 더 낮은 자기 플럭스 균일성을 야기하는 반면, 더 작은 거리(D2)는 충전 표면을 가로질러 더 높은 자기 플럭스 균일성을 야기한다. 일부 실시예들에서, 거리(D2)는 각각의 유도성 코일의 외경을 고려하면서 유도성 코일들 사이의 적합한 거리(D1)를 허용하는 최소 거리가 되도록 선택된다. 추가적인 실시예들에서, 거리(D2)는 동일한 층 내의 모든 인접한 유도성 코일들에 대해 동일하다. 따라서, 3개의 유도성 코일들의 그룹들(예컨대, 각각, 제1 층 및 제2 층 각각 내의 유도성 코일들(842a 내지 842c, 844a 내지 844c))은 등변 삼각형(862)의 종점들에 따라 배열될 수 있다.The center of each inductive coil in the same layer may be separated by a distance D2. The distance D2 can affect the uniformity of the magnetic flux across the filling surface. A larger distance D2 results in a lower magnetic flux uniformity across the filling surface, while a smaller distance D2 results in a higher magnetic flux uniformity across the filling surface. In some embodiments, the distance D2 is selected to be the minimum distance that allows a suitable distance D1 between the inductive coils while taking into account the outer diameter of each inductive coil. In further embodiments, the distance D2 is the same for all adjacent inductive coils in the same layer. Thus, groups of three inductive coils (e.g.,
도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 휴대용 전자 디바이스를 위한 연선형 하이브리드 수신기/송신기 코일(902)을 갖는 다른 예시적인 무선 전력 수신/송신 모듈(901)의 분해도를 예시한다. 모듈(701)과 같이, 전력 수신/송신 모듈(901)은 무선 전력 수신/송신 모듈(901)을 휴대용 전자 디바이스의 하우징에 부착하는 접착제 컴포넌트(910)와 함께, 3개의 별개의 차폐부들, 즉, 전자기 차폐부(904), 강자성 차폐부(906), 및 열 차폐부(908)를 포함할 수 있다. 3개의 차폐부들 및 접착제 컴포넌트는, 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 본 명세서에서 논의된 대응하는 컴포넌트들과 실질적으로 유사한 방식으로 기능하고 위치된다. 도 7에서의 무선 전력 수신/송신 모듈(701)과는 달리, 전자기 차폐부(904)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(902)의 외경에 실질적으로 매칭하는 외경을 가질 수 있고, 접착제 컴포넌트(910)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(902)과 중첩되지 않고서 휴대용 전자 디바이스의 하우징에 강자성 차폐부(906)를 부착하기 위해 도 3c에서의 양면 접착제들(340a, 340b)과 유사하게 구조화되고 기능하는 4개의 부분들을 포함할 수 있다. 전자기 차폐부(904)는 접착제(도시되지 않음)로 코일(902)의 표면에 접합되는 별개의 구조물일 수 있다. 강자성 차폐부(906)는 니켈 아연 페라이트 재료 또는 나노결정질 포일과 같은 임의의 적합한 강자성 재료로 형성될 수 있다. 나노결정질 포일은 접착제 층들에 의해 분리되는 나노결정질 재료의 다수의 층들로 형성될 수 있다.9A illustrates an exploded view of another exemplary wireless power receiving/
일부 실시예들에서, 전력 수신/송신 모듈(901)은 코일(902)의 동작 및 전자기장(904)의 접지를 가능하게 하기 위해 상호접속 컴포넌트(914)에 커플링된다. 상호접속 컴포넌트(914)는, 그의 z-높이가 모듈(901)의 z-높이 내에 끼워맞춤될 수 있는 커플링 단부(916)를 갖는 가요성 회로 보드일 수 있다. 따라서, 열 차폐부(908)는 상호접속 컴포넌트(914)의 일부분을 따르는 컷아웃 영역(917)을 가질 수 있으며, 여기서 컷아웃 영역(917)은 모듈(901)의 중심으로부터 모듈(901)의 에지까지 연장되어 상호접속 컴포넌트(914)가 내부에 위치될 수 있는 공간을 제공한다. 또한, 강자성 차폐부(906) 및 전자기 차폐부(904)는 또한 컷아웃 영역들(907, 905)을 각각 가질 수 있으며, 컷아웃 영역들은 커플링 단부(916)가 모듈(901)의 z-높이에 실질적으로 영향을 주지 않고서 내부에 위치될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 상호접속 컴포넌트(914)의 커플링 단부(916)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(902)의 중심에 그리고/또는 내경 내에(즉, 전력 수신/송신 모듈(901)의 중심에) 위치되어, 코일(902)이 모듈(901)의 중심에서 커플링 단부(916)에 커플링되는 하나의 종단 단부를 가질 수 있고, 전자기 차폐부(904)가 접지에 커플링하기 위해 커플링 단부(916) 상의 모듈(901)의 중심에서 종단될 수 있도록 한다.In some embodiments, the power receiving/
일부 실시예들에서, 상호접속 컴포넌트(914)의 커플링 단부(916)는 하이브리드 수신기/송신기 코일(902) 및 전자기 차폐부(904)와 커플링하기 위한 2개 이상의 패드들을 포함할 수 있다. 도 9b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 상호접속 컴포넌트(914)의 커플링 단부(916)의 확대된 평면도이다. 도시된 바와 같이, 커플링 단부(916)는 2개의 패드들, 즉, 커플링 단부(916)에서 서로 인접하게 위치되는 제1 접촉 패드(922) 및 제2 접촉 패드(924)를 포함할 수 있다. 제1 접촉 패드(922)는 전자기 차폐부(904)에 커플링되어 전자기 차폐부(904)를 접지에 커플링할 수 있고, 제2 접촉 패드(924)는 코일(902)에 커플링되어 코일(902)의 동작을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 접촉 패드(924)는 제1 접촉 패드(922)에 대해 소정 정도로 기울어져서, 각각의 접촉 패드가 각자의 차폐부 및 코일 접속부들과 커플링되도록 더 잘 배향될 수 있게 한다. 접착제(923)는 전자기 차폐부(904)의 단부를 상호접속 컴포넌트(914)에 부착시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제(923)는 도 9b에 도시된 바와 같이 제1 접촉 패드(922)의 전체 표면 위에 코팅될 수 있거나, 또는 도 9c에 도시된 바와 같이 제1 접촉 패드(922)의 부분들 위에 코팅되는 2개의 부분들(926, 928)을 포함할 수 있다. 부분(926)은 제1 접촉 패드(922)의 중심의 일부분을 덮을 수 있고, 부분(928)은 부분(928)이 U-형상이 되도록 제1 접촉 패드(922)의 외부 에지들의 일부분을 덮을 수 있다.In some embodiments, coupling
C.C. 하이브리드 무선 충전 시스템을 위한 정렬 메커니즘Alignment mechanism for hybrid wireless charging systems
본 명세서에 언급된 바와 같이, 하이브리드 수신기/송신기 코일은 전력을 수신할 뿐만 아니라 전력을 송신할 수 있다. 전력을 송신하기 위해, 이차 전자 디바이스 내의 수신기 코일은 종종 전력 전달 효율을 최대화하기 위해 휴대용 전자 디바이스 내의 하이브리드 수신기/송신기 코일과 정렬될 필요가 있다. 따라서, 본 개시의 일부 실시예들에 따른 하이브리드 무선 충전 시스템들은 하나 이상의 정렬 메커니즘들을 포함할 수 있다. 정렬 메커니즘들은 이차 디바이스 내의 수신기 코일을 휴대용 전자 디바이스 내의 하이브리드 수신기/송신기 코일과 정렬하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 정렬 메커니즘은, 수신기 코일을 하이브리드 수신기/송신기 코일과 정렬하기 위해 이차 전자 디바이스 내에 위치된 대응하는 자석들을 끌어당기는 수동 자기 디바이스들일 수 있다. 대안적으로, 정렬 메커니즘은 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 하이브리드 수신기/송신기 코일에 대한 수신기 코일의 상대 위치를 결정하는 능동 근접성 검출 디바이스들일 수 있다.As mentioned herein, the hybrid receiver/transmitter coil can transmit power as well as receive power. To transmit power, the receiver coil in the secondary electronic device often needs to be aligned with the hybrid receiver/transmitter coil in the portable electronic device to maximize power transfer efficiency. Thus, hybrid wireless charging systems according to some embodiments of the present disclosure may include one or more alignment mechanisms. Alignment mechanisms can help align the receiver coil in the secondary device with the hybrid receiver/transmitter coil in the portable electronic device. For example, in some embodiments, the alignment mechanism may be passive magnetic devices that attract corresponding magnets located within the secondary electronic device to align the receiver coil with the hybrid receiver/transmitter coil. Alternatively, the alignment mechanism may be active proximity detection devices that determine the relative position of the receiver coil relative to the hybrid receiver/transmitter coil, as further discussed herein.
도 10a 내지 도 10d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 하이브리드 무선 충전 시스템들을 위한 상이한 정렬 메커니즘들을 예시한다. 일부 실시예들에서, 정렬 메커니즘들은 하우징(325/725)(도 3a 및 도 7 참조)과 접착제 층(320)/부착 조립체(332, 338)(도 3a 내지 도 3c 참조) 사이에 배치될 수 있다. 도 10a 내지 도 10d에 예시된 정렬 메커니즘들은 접착제들(336, 334a, 334b) 아래에 배치된 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)과 함께, 단면 접착제(336) 및 양면 접착제들(334a, 334b)을 포함하는 부착 조립체 위에 중첩된 것으로 도시되어 있다. 접착제들(336, 334a, 334b)은 도 3b 및 도 3c와 관련하여 본 명세서에서 상세하게 논의되고, 간결함을 위해 반복되지 않는다.10A-10D illustrate different alignment mechanisms for hybrid wireless charging systems, in accordance with some embodiments of the present disclosure. In some embodiments, alignment mechanisms may be disposed between the
본 개시의 일부 실시예들에 따르면, 정렬 메커니즘은 하나 이상의 영구 자석들을 포함하는 수동 정렬 메커니즘일 수 있다. 예를 들어, 도 10a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 정사각형 구성의 코너들에 위치된 자석들(1002a 내지 1002d)로 형성된 예시적인 정렬 메커니즘을 예시한다. 자석들(1002a 내지 1002d)은 둥근 직사각형 형상들, 또는 원형, 정사각형, 사다리꼴, 및 난형 형상들과 같은 임의의 다른 적합한 형상으로 구성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 상이한 구성의 자석들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 정사각형 구성의 코너들에 위치된 페어링된 자석들(1004a 내지 1004d)로 형성된 예시적인 정렬 메커니즘을 예시한다. 각각의 페어링된 자석(1004a 내지 1004d)은 도 10b에 도시된 구성에서 서로 나란히 위치된 적어도 2개의 자석들을 포함할 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 정사각형 구성으로 위치된 4개의 자석들로 형성된 정렬 메커니즘들을 예시하지만, 다른 실시예들은 상이한 개수의 자석들을 가질 수 있고 상이하게 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 4개 초과 또는 미만의 자석들을 가질 수 있고, 단면 접착제(336)의 주연부 둘레에 또는 단면 접착제(336)의 2개의 면들 상에만 위치될 수 있다.According to some embodiments of the present disclosure, the alignment mechanism may be a manual alignment mechanism comprising one or more permanent magnets. For example, FIG. 10A illustrates an exemplary alignment mechanism formed with
도 10a 및 도 10b가 정사각형 구성으로 위치된 복수의 자석들로 형성된 정렬 메커니즘들을 예시하지만, 실시예들은 그러한 구성으로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 정렬 메커니즘은 도 10c에 도시된 바와 같이 주연부 자석으로 형성될 수 있다. 도 10c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 주연부 자석(1006)으로 형성된 예시적인 정렬 메커니즘을 예시한다. 주연부 자석(1006)은 도 10c에 도시된 바와 같이, 둥근 직사각형 프로파일을 갖는 링형 구조물일 수 있다. 주연부 자석(1006)은 단면 접착제(336) 또는 접착제 층(320/720)의 외부 프로파일과 실질적으로 유사한 프로파일을 가질 수 있다.10A and 10B illustrate alignment mechanisms formed of a plurality of magnets positioned in a square configuration, the embodiments are not limited to such a configuration. In some embodiments, the alignment mechanism may be formed with a peripheral magnet as shown in FIG. 10C. 10C illustrates an exemplary alignment mechanism formed with
도 10d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른, 근접성 검출 코일들(1008a 내지 1008d)의 배열로 형성된 예시적인 정렬 메커니즘을 예시한다. 각각의 근접성 검출 코일(1008a 내지 1008d)은 외부 디바이스의 위치를 검출하기 위해 능동적으로 사용될 수 있는 와이어의 코일로 형성될 수 있다. 예를 들어, 근접성 검출 코일(1008a)은 외부 디바이스가 코일(1008a)에 근접하게 위치되는지 여부를 검출하도록 동작될 수 있다. 외부 디바이스가 코일(1008a)에 근접하게 위치됨을 코일(1008a)이 검출하는 경우, 도 1의 컴퓨팅 시스템(102)과 같은 컴퓨팅 시스템은, 이차 디바이스가 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)의 상부 좌측 위치 근처에 위치되기 때문에 이차 디바이스가 오정렬되어 있다고 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모든 근접성 검출 코일들(1008a 내지 1008d)이 외부 디바이스가 근접하게 위치됨을 검출할 때, 충분한 정렬이 컴퓨팅 시스템(102)에 의해 검출될 수 있다.10D illustrates an exemplary alignment mechanism formed with an arrangement of
일부 실시예들에 따르면, 근접성 검출 코일들(1008a 내지 1008d)은 사용자가 이차 전자 디바이스 내의 수신기 코일과 하이브리드 수신기/송신기 코일(305) 사이의 정렬을 달성하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(102)은 근접성 검출 코일들(1008a 내지 1008d)을 사용하여, 어느 검출 코일들(1008a 내지 1008d)이 이차 전자 디바이스의 근접성을 검출하고 있는지를 결정함으로써 이차 전자 디바이스의 위치를 결정할 수 있다. 검출 코일(1008a)만이 이차 전자 디바이스의 근접성을 검출하고 있는 경우, 컴퓨팅 시스템(102)은 2개의 코일들이 오정렬되어 있다고 결정할 수 있다.In accordance with some embodiments,
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 시스템(102)은 하이브리드 수신기/송신기 코일(305)이 이차 전자 디바이스 내의 수신기 코일과 오정렬되어 있음을 사용자에게 통지하도록 구성될 수 있다. 통지는 사용자에 의해 관찰가능한 발광 다이오드(LED)를 동작시킴으로써 수행될 수 있다. 일례로서, LED는 코일들이 오정렬될 때 적색을 방출할 수 있고, 코일들이 정렬될 때 녹색을 방출할 수 있거나; 또는, LED는 2개의 코일들 사이의 정렬의 정도에 대응하는 주파수로 광을 점진적으로 펄싱함으로써 "브리싱(breathing)할" 수 있다. 예를 들어, LED는 2개의 코일들이 정렬에 더 가까울 때 더 높은 주파수로 그리고 2개의 코일들이 정렬로부터 더 멀리 있을 때 더 낮은 주파수로 펄싱할 수 있다.In some embodiments,
사용자에게 정렬/오정렬을 단순히 통지하는 것에 더하여, 컴퓨팅 시스템(102)은 또한 사용자가 정렬을 위해 이차 디바이스를 이동시키는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(102)은 사용자가 정렬을 위해 이차 전자 디바이스를 이동시키는 것을 돕기 위해 디스플레이 상에 명령어를 출력할 수 있다. 위의 예에 이어서, 코일(1008a)만이 이차 전자 디바이스의 근접성을 검출하고 있는 경우, 컴퓨팅 시스템(102)은 사용자에게 이차 전자 디바이스를 저부 우측 방향으로 이동시키도록 지시할 수 있다. 일단 4개의 디바이스 검출 코일들(1008a 내지 1008d) 모두가 이차 전자 디바이스의 근접성을 검출하면, 컴퓨팅 시스템(102)은 2개의 코일들이 정렬되기 때문에 이차 전자 디바이스를 이동시키는 것을 중지하라는 지시를 디스플레이 상에 출력할 수 있다.In addition to simply notifying the user of the alignment/misalignment, the
도 10d는 형상이 원형인 디바이스 검출 코일들(1008a 내지 1008d)을 예시하지만, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 실시예들은 직사각형, 정사각형, 삼각형, 또는 임의의 다른 기하학적 형상들의 형상 프로파일들을 갖는 디바이스 검출 코일들을 가질 수 있다. 또한, 실시예들은 도 10d에 도시된 바와 같이 정사각형 구성으로 배열된 4개의 검출 코일들을 반드시 필요로 하지는 않는다. 다른 실시예들은 다른 구성들로 배열된 더 많거나 더 적은 디바이스 검출 코일들을 가질 수 있다.10D illustrates
본 발명이 특정 실시예들에 대하여 기술되었지만, 본 발명은 하기의 청구범위의 범주 내의 모든 수정들 및 등가물들을 커버하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.While the invention has been described with respect to specific embodiments, it will be understood that the invention is intended to cover all modifications and equivalents within the scope of the following claims.
Claims (20)
인터페이스 표면을 갖는 하우징;
인덕터 코일 - 상기 인덕터 코일은, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴(trun)들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 -;
상기 인덕터 코일에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 상기 인덕터 코일을 동작시키도록 구성된 충전 회로부;
상기 충전 회로부에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 상기 인덕터 코일을 동작시킬 것을 상기 충전 회로부에게 지시하도록 구성된 제어 회로부; 및
상기 제어 회로부에 커플링되고, 상기 인터페이스 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 포함하고, 상기 디바이스 검출 코일은 상기 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성되고,
상기 디바이스 검출 코일은 상기 인덕터 코일의 외주연부의 둘레에 감기는, 휴대용 전자 디바이스.As a portable electronic device,
A housing having an interface surface;
An inductor coil, the inductor coil comprising a conductive wire disposed within the housing and wound in a plurality of turns around a center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar;
A charging circuit unit coupled to the inductor coil and configured to operate the inductor coil to wirelessly receive power and wirelessly transmit power;
A control circuit unit coupled to the charging circuit unit and configured to instruct the charging circuit unit to operate the inductor coil to wirelessly receive power and to transmit power wirelessly; And
A device detection coil coupled to the control circuit portion and configured to detect the presence of an external device on the interface surface, the device detection coil being configured to operate at a different frequency than the inductor coil,
The device detection coil is wound around an outer periphery of the inductor coil.
인터페이스 표면을 갖는 하우징;
인덕터 코일 - 상기 인덕터 코일은, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 -;
상기 인덕터 코일과 상기 인터페이스 표면 사이에 배치된 전자기 차폐부 - 상기 전자기 차폐부는 기판 층 및 상기 기판 층에 부착된 전도성 층을 포함하고, 자기 플럭스가 통과할 수 있게 하면서 전기장들을 인터셉트하도록 구성됨 -;
상호접속 컴포넌트 - 상기 상호접속 컴포넌트는 상기 상호접속 컴포넌트의 커플링 단부에 위치된 제1 접촉 패드 및 제2 접촉 패드를 포함하고, 상기 제1 접촉 패드는 상기 전자기 차폐부와 커플링하도록 구성되고, 상기 제2 접촉 패드는 상기 인덕터 코일과 커플링하도록 구성됨 -; 및
상기 인터페이스 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 포함하고, 상기 디바이스 검출 코일은 상기 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성되는, 휴대용 전자 디바이스.As a portable electronic device,
A housing having an interface surface;
An inductor coil, the inductor coil comprising a conductive wire disposed within the housing and wound in a plurality of turns around a center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar;
An electromagnetic shield disposed between the inductor coil and the interface surface, the electromagnetic shield comprising a substrate layer and a conductive layer attached to the substrate layer and configured to intercept electric fields while allowing magnetic flux to pass through;
An interconnect component, the interconnect component comprising a first contact pad and a second contact pad located at a coupling end of the interconnect component, the first contact pad configured to couple with the electromagnetic shield, The second contact pad is configured to couple with the inductor coil; And
A device detection coil configured to detect the presence of an external device on the interface surface, wherein the device detection coil is configured to operate at a different frequency than the inductor coil.
송신기 코일을 포함하는 무선 충전 디바이스; 및
상기 무선 충전 디바이스로부터 전력을 수신하도록 구성된 휴대용 전자 디바이스를 포함하고, 상기 휴대용 전자 디바이스는,
인터페이스 표면을 갖는 하우징;
인덕터 코일 - 상기 인덕터 코일은, 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 인덕터 코일이 실질적으로 평면이 되도록 증가하는 반경들로 그리고 중심 지점 주위에 복수의 턴들로 감기는 전도성 와이어를 포함함 -;
상기 인덕터 코일에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 상기 인덕터 코일을 동작시키도록 구성된 충전 회로부;
상기 충전 회로부에 커플링되고, 전력을 무선으로 수신하고 전력을 무선으로 송신하기 위해 상기 인덕터 코일을 동작시킬 것을 상기 충전 회로부에게 지시하도록 구성된 제어 회로부; 및
상기 제어 회로부에 커플링되고, 상기 인터페이스 표면 상의 외부 디바이스의 존재를 검출하도록 구성된 디바이스 검출 코일을 포함하고, 상기 디바이스 검출 코일은 상기 인덕터 코일과는 상이한 주파수에서 동작하도록 구성되고,
상기 디바이스 검출 코일은 상기 인덕터 코일의 외주연부 둘레에 감기는, 무선 충전 시스템.As a wireless charging system,
A wireless charging device including a transmitter coil; And
A portable electronic device configured to receive power from the wireless charging device, the portable electronic device comprising:
A housing having an interface surface;
An inductor coil, the inductor coil comprising a conductive wire disposed within the housing and wound in a plurality of turns around a center point and with increasing radii so that the inductor coil is substantially planar;
A charging circuit unit coupled to the inductor coil and configured to operate the inductor coil to wirelessly receive power and wirelessly transmit power;
A control circuit unit coupled to the charging circuit unit and configured to instruct the charging circuit unit to operate the inductor coil to wirelessly receive power and to transmit power wirelessly; And
A device detection coil coupled to the control circuit portion and configured to detect the presence of an external device on the interface surface, the device detection coil being configured to operate at a different frequency than the inductor coil,
The device detection coil is wound around an outer periphery of the inductor coil.
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