KR20170111654A - A wireless power transmitter - Google Patents

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Abstract

본 출원은 무선 전력 송신 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 외부로부터 입력되는 입력 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 변환 회로와 상기 출력 교류 전원이 인가되는 제1 송전 코일이 형성된 제1 기판, 및 상기 제1 송전 코일과 병렬로 연결되는 제2 송전 코일이 형성되고, 상기 제1 기판에 적층되는 제2 기판을 포함한다.The present invention relates to a wireless power transmission apparatus, and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a power conversion circuit that converts an input power input from the outside into an output AC power and outputs the output power, A first substrate on which a first power transmission coil is formed, and a second substrate on which a second power transmission coil is connected in parallel with the first power transmission coil, and which is stacked on the first substrate.

Description

무선 전력 송신 장치{A wireless power transmitter}[0001] A wireless power transmitter [0002]

본 출원은 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.The present application relates to a wireless power transmission apparatus.

코일을 통하여 전력을 무선으로 송신하고, 무선으로 송신된 전력을 수신하는 무선 전력 전송 (Wireless power transfer) 기술은 스마트폰을 비롯한 다양한 통신 기기 및 여러 가지 가전 기기의 충전기 분야에 폭넓게 적용되고 있으며, 향후 전기 자동차 등에도 적용될 수 있는 등, 그 활용분야가 매우 넓은 기술이다. 무선 전력 전송 기술 분야에서는 송전 코일의 저항값을 낮추어 발열 등이 감소하게 하거나, 제조 원가를 줄이기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다.Wireless power transfer technology, which transmits power wirelessly through a coil and receives wirelessly transmitted power, has been widely applied to a variety of communication devices including smart phones and chargers of various home appliances. It can be applied to electric vehicles and the like. In the field of wireless power transmission technology, various attempts have been made to lower the resistance value of the transmission coil to reduce the heat generation or to reduce the manufacturing cost.

대한민국 공개특허공보 제 2014-0060866호Korean Patent Publication No. 2014-0060866

본 발명의 일 실시예에 따르면, 발열을 감소시키고, 제작 비용도 감소시킬 수 있는 무선 전력 송신 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power transmitting apparatus capable of reducing heat generation and reducing manufacturing costs.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 외부로부터 입력되는 입력 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 변환 회로와 상기 출력 교류 전원이 인가되는 제1 송전 코일이 형성된 제1 기판, 및 상기 제1 송전 코일과 병렬로 연결되는 제2 송전 코일이 형성되고, 상기 제1 기판에 적층되는 제2 기판을 포함한다.A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first substrate on which a power conversion circuit for converting an input power inputted from the outside into an output AC power and outputting the power and a first power transmission coil to which the output AC power is applied, A second transmission coil formed in parallel with the first transmission coil, and a second substrate stacked on the first substrate.

본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 따르면, 송전 코일의 저항값을 감소시켜 발열 등을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작 비용도 감소시킬 수 있다.According to the wireless power transmission apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible not only to reduce the resistance value of the power transmission coil to reduce the heat generation, but also to reduce the production cost.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제1 기판부의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제1 기판부의 제1 송전 코일의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제2 기판부의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 5는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제2 기판부의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 인덕터의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구현예의 외관을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구현예의 내부 기판을 나타낸 것이다.1 schematically shows a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 schematically shows a top view of a first substrate portion of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
3 is a schematic cross-sectional view of a first power transmission coil of a first substrate portion of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic plan view of a second substrate portion of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. Sectional view of the second substrate portion of the first embodiment of the present invention.
6 schematically shows a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 schematically illustrates the structure of an EMI inductor of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 shows an appearance of an embodiment of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 illustrates an inner substrate of an embodiment of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 개략적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)는 제1 기판부(10) 및 제2 기판부(20)를 포함한다.FIG. 1 schematically illustrates a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a first substrate unit 10 and a second substrate unit 20).

제1 기판부(10)는 외부로부터 입력된 입력 전원을 무선 전력 전송을 위한 출력 교류 전원으로 변환하는 전원 변환 회로와, 상기 출력 교류 전원이 인가되는 제1 송전 코일이 형성된 제1 기판을 포함한다. 즉, 제1 기판부(10)는 상기 전원 변환 회로와 상기 제1 송전 코일이 형성된 2층 인쇄 회로 기판(Prinded circuit board : PCB)일 수 있다. 제1 기판부(10)는 교류 전원을 입력받을 수 있으며, 이 경우, 상기 전원 변환 회로는 입력 교류 전원을 출력 직류 전원으로 변환하는 입력 회로와, 상기 출력 직류 전원을 상기 출력 교류 전원으로 변환하는 송전 회로를 포함할 수 있다. 제1 기판부(10)의 구체적인 구성에 관하여는 도 2 및 도 3을 참고하여 후술한다.The first substrate unit 10 includes a power conversion circuit for converting an input power inputted from outside into an output AC power for transmission of radio power and a first substrate on which a first power transmission coil to which the output AC power is applied is formed . That is, the first substrate unit 10 may be a two-layer printed circuit board (PCB) in which the power conversion circuit and the first power transmission coil are formed. In this case, the power conversion circuit includes an input circuit for converting an input AC power to an output DC power, and an output circuit for converting the output DC power to the output AC power And may include a power transmission circuit. The specific structure of the first substrate portion 10 will be described later with reference to Figs. 2 and 3. Fig.

제2 기판부(20)는 상기 제1 송전 코일과 병렬로 연결된 제2 송전 코일이 형성된 제2 기판을 포함한다. 즉, 제2 기판부(20)는 제2 송전 코일이 형성된 2층 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다. 제2 기판부(20)의 구체적인 구성에 관하여는 도 4 및 도 5를 참고하여 후술한다.The second substrate portion 20 includes a second substrate having a second power transmission coil connected in parallel with the first power transmission coil. That is, the second substrate portion 20 may be a two-layer printed circuit board (PCB) having a second power transmission coil. The specific configuration of the second substrate portion 20 will be described later with reference to Figs. 4 and 5. Fig.

도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)의 제1 기판부(10)의 평면도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 제1 기판부(10)는 제1 송전 코일(110), 전원 변환 회로(120), 입력 포트(130) 및 출력 포트(140)를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a schematic plan view of a first substrate unit 10 of a wireless power transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1. The first substrate unit 10 includes a first power- An input port 110, a power conversion circuit 120, an input port 130, and an output port 140.

제1 송전 코일(110)은 다층 인쇄 회로 기판(Multilayer printed circuit board : MLB) 코일일 수 있으며, 출력 교류 전원이 인가되고, 전력을 무선으로 송신한다. 즉, 제1 송전 코일(110)의 양단으로 출력 교류 전원이 인가되면, 제1 송전 코일(110) 주변의 자기장이 변화하게 되며, 제1 송전 코일(110)과의 거리가 일정한 거리 이내에 위치한 수전 코일에 유도 기전력이 발생한다. 이러한 방식으로 전력이 무선으로 전송될 수 있다. The first power transmission coil 110 may be a multilayer printed circuit board (MLB) coil, and the output AC power is applied thereto, and power is transmitted wirelessly. That is, when the output AC power is applied to both ends of the first power transmission coil 110, the magnetic field around the first power transmission coil 110 changes, and when the distance from the first power transmission coil 110 is within a predetermined distance, An induced electromotive force is generated in the coil. In this way, power can be transmitted wirelessly.

도 1에서 설명한 바와 같이, 제1 기판부(10)는 전원 변환 회로와 제1 송전 코일이 형성된 2층 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 이 경우, 제1 송전 코일(110)은 2층 MLB 코일일 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 송전 코일(110)의 일단은 제1 단자(a1)과 연결되고, 타단은 제2 단자(a2)와 연결된다.1, the first substrate unit 10 may be a two-layer printed circuit board having a power conversion circuit and a first power transmission coil. In this case, the first power transmission coil 110 is a two-layer MLB coil . 2, one end of the first power transmission coil 110 is connected to the first terminal a1 and the other end is connected to the second terminal a2.

전원 변환 회로(120)는 외부로부터 입력되는 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 도 1에서 상술한 바와 같이, 외부로부터 입력되는 전원은 교류일 수 있으며, 이 경우, 전원 변환 회로(120)는 입력 교류 전원을 출력 직류 전원으로 변환하여 출력하는 입력 회로와, 출력 직류 전원을 출력 교류 전원으로 변환하는 송전 회로를 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 출력 교류 전원은 제1 단자(a1)와 제2 단자(a2)로 인가된다.The power conversion circuit 120 can convert the power input from the outside into the output AC power and output it. 1, the power input from the outside may be an alternating current. In this case, the power conversion circuit 120 includes an input circuit for converting the input AC power into an output DC power and outputting the output AC power, And a power transmission circuit for converting the power supply to an AC power source. Although not shown, the output AC power is applied to the first terminal a1 and the second terminal a2.

입력 포트(130)는 외부로부터 입력되는 전원을 인가받을 수 있다. 상술한 바와 같이 외부로부터 입력되는 전원은 교류(예를 들면, 상용 교류 전원)일 수 있다.The input port 130 can receive power input from the outside. As described above, the external power source may be an alternating current (for example, commercial alternating current power).

출력 포트(140)는 출력 직류 전원을 출력할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전원 변환 회로(120)는 입력 교류 전원을 출력 직류 전원으로 변환하여 출력하는 입력 회로를 포함할 수 있으며, 출력 포트(140)는 입력 회로로부터 출력되는 출력 직류 전원이 출력되는 포트일 수 있다. 출력 포트(140)는 USB(Universal Serial Bus) 포트일 수 있으며, 생략될 수 있다.The output port 140 can output the output DC power. As described above, the power conversion circuit 120 may include an input circuit for converting the input AC power to the output DC power, and the output port 140 may include a port for outputting the output DC power from the input circuit, Lt; / RTI > The output port 140 may be a universal serial bus (USB) port and may be omitted.

도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)의 제1 기판부(10)의 제1 송전 코일(110)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.3 schematically shows a cross-section of a first power transmission coil 110 of a first substrate unit 10 of a wireless power transmission device 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 송전 코일(110)은 2층 인쇄 회로 기판(114)의 일면에 형성된 제1 코일 패턴(111) 및 2층 인쇄 회로 기판(114)의 타면에 형성된 제2 코일 패턴(112)을 포함할 수 있다. 제1 코일 패턴(111)과 제2 코일 패턴(112)은 복수개의 비아(113)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 제1 코일 패턴(111)의 바깥쪽 끝단이 제1 단자(도 2의 a1)와 연결되고, 제2 코일 패턴(112)의 안쪽 끝단이 제2 단자(도 2의 a2)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 2층 인쇄 회로 기판(114)의 일면에는 제1 코일 패턴(111)의 바깥쪽 끝단과 제1 단자(도 2의 a1)를 연결하는 인입선이 형성되고, 2층 인쇄 회로 기판(114)의 타면에는 제2 코일 패턴(112)의 안쪽 끝단과 제2 단자(도 2의 a2)를 연결하는 인입선이 형성될 수 있다.3, the first power transmission coil 110 includes a first coil pattern 111 formed on one side of the two-layer printed circuit board 114 and a second coil pattern 111 formed on the other side of the two-layer printed circuit board 114. [ Pattern 112 may be included. The first coil pattern 111 and the second coil pattern 112 may be connected via a plurality of vias 113. 2), and the inner end of the second coil pattern 112 may be connected to the second terminal (a2 in FIG. 2), and the inner terminal of the first coil pattern 111 may be connected to the second terminal have. For this, a lead line connecting the outer end of the first coil pattern 111 and the first terminal (a1 in FIG. 2) is formed on one surface of the two-layer printed circuit board 114, , A lead line connecting the inner end of the second coil pattern 112 and the second terminal (a2 of FIG. 2) may be formed on the other surface.

도 4는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)의 제2 기판부(20)의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 5는 도 1에 나타낸 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)의 제2 기판부(20)의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다. FIG. 4 is a schematic plan view of a second substrate portion 20 of a wireless power transmission device 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a cross- Sectional view of a second substrate portion 20 of the wireless power transmission device 1 according to an example.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 기판부(20)는 제1 송전 코일(도 2의 110)과 병렬로 연결된 제2 송전 코일이 형성된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 여기서, 제2 송전 코일은 2층 MLB(Multilayer printed circuit board) 코일일 수 있다. 구체적으로, 제2 기판부(20)는 2층 인쇄 회로 기판(24)과, 2층 인쇄 회로 기판(24)의 일면에 형성된 제3 코일 패턴(21)과 2층 인쇄 회로 기판(24)의 타면에 형성된 제4 코일 패턴(22)을 포함할 수 있다. 제3 코일 패턴(21)과 제4 코일 패턴(22)은 복수개의 비아들(23)을 통해 연결될 수 있다.4 and 5, the second substrate unit 20 may be a printed circuit board having a second power transmission coil connected in parallel with the first power transmission coil 110 (see FIG. 2). Here, the second power transmission coil may be a two-layer MLB (Multilayer Printed Circuit Board) coil. Specifically, the second substrate portion 20 includes a two-layer printed circuit board 24, a third coil pattern 21 formed on one surface of the two-layer printed circuit board 24, And a fourth coil pattern 22 formed on the other surface. The third coil pattern 21 and the fourth coil pattern 22 may be connected through a plurality of vias 23.

제2 송전 코일의 일단은 제3 단자(b1)와 연결되고, 제2 송전 코일의 타단은 제4 단자(b2)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 제3 코일 패턴(21)의 바깥쪽 끝단이 제3 단자(도 4의 b1)와 연결되고, 제4 코일 패턴(22)의 안쪽 끝단이 제4 단자(도 4의 b2)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 인쇄 회로 기판(24)의 일면에는 제3 코일 패턴(21)의 바깥쪽 끝단과 제3 단자(도 4의 b1)를 연결하는 인입선이 형성되고, 인쇄 회로 기판(24)의 타면에는 제4 코일 패턴(22)의 안쪽 끝단과 제4 단자(도 4의 b2)를 연결하는 인입선이 형성될 수 있다.One end of the second power transmission coil may be connected to the third terminal b1, and the other end of the second power transmission coil may be connected to the fourth terminal b2. 4) and the inner end of the fourth coil pattern 22 is connected to the fourth terminal (b2 in Fig. 4) and the third terminal (b2 in Fig. 4) Can be connected. To this end, a lead-in line connecting the outer end of the third coil pattern 21 and the third terminal (b1 in Fig. 4) is formed on one surface of the printed circuit board 24, and on the other surface of the printed circuit board 24 A lead line connecting the inner end of the fourth coil pattern 22 and the fourth terminal (b2 in Fig. 4) may be formed.

제1 단자(도 2의 a1)와 제3 단자(b1)는 전기적으로 서로 연결될 수 있고, 제2 단자(도 2의 a2)와 제4 단자(b2)는 전기적으로 서로 연결될 수 있다.The first terminal (a1 of FIG. 2) and the third terminal b1 may be electrically connected to each other, and the second terminal (a2 of FIG. 2) and the fourth terminal b2 may be electrically connected to each other.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 송전 코일은 2층 MLB 코일인 제1 송전 코일과 2층 MLB 코일인 제2 송전 코일이 적층되어 서로 병렬로 연결됨으로써 형성되는 4층 MLB 코일일 수 있다. 따라서, 송전 코일의 저항값이 작아지게 된다. 또한, 제2 기판부(도 1 내지 도 5의 20)는 송전 코일만이 형성된다. 따라서, 본 발명의 무선 전력 송신 장치는 송전 코일이 형성되는 부분만 4층 인쇄 회로 기판 형태를 가지며, 나머지 부분은 2층 인쇄 회로 기판을 이용하여 구현될 수 있다. 따라서, 제조 원가를 감소시킬 수 있다.That is, the power transmission coil of the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a four-layer MLB formed by stacking a first power transmission coil as a two-layer MLB coil and a second power transmission coil as a two- It may be a coil. Therefore, the resistance value of the power transmission coil becomes small. Further, the second substrate portion (20 in Figs. 1 to 5) is formed with only the transmission coil. Therefore, in the wireless power transmission apparatus of the present invention, only the portion where the transmission coil is formed has a form of a four-layer printed circuit board, and the remaining portion can be implemented using a two-layer printed circuit board. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

도 3 내지 도 5에서는 송전 코일이 4층 MLB 코일인 경우를 예시하고 있으나, 필요에 따라 송전 코일은 도 4 및 도 5에 나타낸 제2 기판부와 유사하게 형성된 추가적인 기판부를 더 포함함으로써, 5층 이상의 MLB 코일로 형성될 수도 있다.3 to 5 illustrate the case where the power transmission coil is a four-layer MLB coil. However, if necessary, the power transmission coil further includes an additional base portion formed similarly to the second base portion shown in Figs. 4 and 5, Or more of the MLB coil.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도를 개략적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 입력 회로(121), 송전 회로(122), 및 송전 코일(200)을 포함할 수 있다.6 schematically illustrates a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes an input circuit 121, a transmission circuit 122, And may include a coil 200.

입력 회로(121)는 외부로부터 입력되는 입력 교류 전원(Vin)을 출력 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 입력 회로(121)는 정류부(1211) 및 변환부(1212)를 포함할 수 있다.The input circuit 121 converts the input AC power Vin input from the outside into an output DC power and outputs the output DC power. The input circuit 121 may include a rectifying part 1211 and a converting part 1212.

정류부(1211)는 입력 교류 전원(Vin)을 정류하여 입력 직류 전원을 출력할 수 있다.The rectifying unit 1211 can rectify the input AC power supply Vin and output the input DC power.

변환부(1212)는 입력 직류 전원을 승압 또는 감압하여 출력 직류 전원을 출력할 수 있다. 변환부(1212)는 입력 직류 전원이 출력되는 제1 노드(N1)와 제1 접지(G1) 사이에 연결된 제1 커패시터(C1), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제2 커패시터(C2), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 저항(R), 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제2 다이오드(D2), 제3 노드(N3)와 제1 접지(G1) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(S1), 및 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결된 1차 코일과 상기 1차 코일과 자기적으로 결합된 2차 코일을 포함하는 트랜스포머(T), 트랜스포머(T)의 2차 코일의 일단과 출력 직류 전원이 출력되는 직류 출력 노드(N4) 사이에 연결되는 제3 다이오드(D3), 및 직류 출력 노드(N4)와 제2 접지(G2) 사이에 연결된 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 출력 직류 전원은 출력 포트(도 2의 140)를 통해 출력될 수 있다. 즉, 출력 포트(도 2의 140)는 직류 출력 노드(N4)와 연결된 단자와 제2 접지(G2)에 연결된 단자를 포함할 수 있다. 제1 접지(G1)와 제2 접지(G2)는 전기적으로 분리될 수 있다.The converting unit 1212 can output the output DC power by boosting or reducing the input DC power. The conversion unit 1212 includes a first capacitor C1 connected between the first node N1 and the first ground G1 to which the input DC power is output, a first capacitor C1 connected between the first node N1 and the second node N2, A second capacitor C2 connected between the first node N1 and the second node N2 and a second capacitor C2 connected between the first node N1 and the second node N2 A second diode D2 connected between the second node N2 and the third node N3, a first switch G1 connected between the third node N3 and the first ground G1, A transformer T including a primary coil connected between a first node N1 and a third node N3 and a secondary coil magnetically coupled with the primary coil, a transformer T, A third diode D3 connected between one end of the secondary coil of the DC output node N4 and the DC output node N4 of the output DC power supply and a third diode D3 connected between the DC output node N4 and the second ground G2, (C3). The output DC power can be output through the output port (140 in Fig. 2). That is, the output port (140 in FIG. 2) may include a terminal connected to the direct current output node N4 and a terminal connected to the second ground G2. The first ground G1 and the second ground G2 can be electrically separated.

송전 회로(122)는 출력 직류 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 송전 회로(122)는 도 6에 도시된 바와 같이 직류 출력 노드(N4)와 교류 출력 노드(N5) 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자(S2)와 교류 출력 노드(N5)와 제2 접지(G2) 사이에 연결되는 제3 스위칭 소자(S3)를 포함하는 하프 브릿지 인버터를 포함할 수 있다. 도 6에는 송전 회로(122)가 하프 브릿지 인버터인 경우를 예시하고 있으나, 풀 브릿지 인버터 기타 다양한 회로가 송전 회로로 사용될 수 있다.The power transmission circuit 122 converts the output DC power into an output AC power and outputs it. The power transmission circuit 122 includes a second switching device S2 and an AC output node N5 connected between the DC output node N4 and the AC output node N5 and a second ground G2 And a third switching element S3 connected between the third switching element S3 and the third switching element S3. 6 illustrates a case where the transmission circuit 122 is a half bridge inverter, but a full bridge inverter and various other circuits can be used as a transmission circuit.

송전 코일(200)은 출력 교류 전원을 인가받고, 전력을 무선으로 송신한다. 송전 코일(200)은 MLB 코일일 수 있다. 구체적으로, 송전 코일(200)은 도1 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 제1 기판에 형성된 2층 MLB(Multilayer printed circuit board) 코일인 제1 송전 코일과, 제1 송전 코일과 병렬로 연결되고, 제2 기판에 형성된 2층 MLB 코일인 제2 송전 코일을 포함하는 4층 MLB 코일일 수 있다. 이 경우, 입력 회로(121) 및 송전 회로(122)는 제1 기판에 형성될 수 있다.The power transmission coil 200 receives the output AC power and transmits the power wirelessly. The power transmission coil 200 may be an MLB coil. Specifically, the transmission coil 200 includes a first transmission coil, which is a two-layer MLB (Multilayer Printed Circuit Board) coil formed on the first substrate, and a second transmission coil, which are connected in parallel with the first transmission coil Layer MLB coil, and a second power transmission coil that is a two-layer MLB coil formed on the second substrate. In this case, the input circuit 121 and the transmission circuit 122 may be formed on the first substrate.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 송전 코일(200)과 송전 회로 사이에 배치되는 공진 커패시터(Cr)를 추가적으로 포함할 수도 있다.The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a resonance capacitor Cr disposed between the power transmission coil 200 and the power transmission circuit.

도 7의 (a) 및 (b) 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI(electro magnetic interference) 인덕터의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 인덕터는 복수개의 인덕터들(L1, L2, L3)을 포함할 수 있다.7 (a) and 7 (b) schematically show the configuration of an EMI (electromagnetic magnetic interference) inductor of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The EMI inductor of the transmitting apparatus may include a plurality of inductors L1, L2, and L3.

도 7에 도시된 바와 같이, 인덕터들(L1, L2, L3)은 직렬 형태로 연결될 수 있다. 구체적으로, 인덕터(L1)는 노드(N6)와 노드(N7) 사이에 연결되고, 인덕터(L2)는 노드(N7)와 노드(N8) 사이에 연결되고, 인덕터(L3)는 노드(N8)과 노드(N9) 사이에 연결될 수 있다. 노드(N6)로는 도 6 등에서 설명한 출력 교류 전원이 인가될 수 있으며, 노드(N9)는 송전 코일(도 6의 200)의 일단과 연결될 수 있다. 인덕터들(L1, L2, L3)은 제1 기판부(도 2의 10)에 구비될 수 있다. 구체적으로, 인덕터들(L1, L2, L3)은 제1 기판부의 인쇄 회로 기판(도 3의 114)에 형성되도, 제1 단자(도 2의 a1) 또는 제2 단자(도 2의 a2)와 가까운 영역에 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7, the inductors L1, L2, and L3 may be connected in series. Specifically, the inductor L1 is connected between the node N6 and the node N7, the inductor L2 is connected between the node N7 and the node N8, the inductor L3 is connected to the node N8, And the node N9. The output AC power described in FIG. 6 and the like may be applied to the node N6, and the node N9 may be connected to one end of the transmission coil 200 (FIG. 6). The inductors L1, L2, and L3 may be provided in the first substrate portion (10 in FIG. 2). Specifically, the inductors L1, L2, and L3 may be formed on the printed circuit board (114 of FIG. 3) of the first substrate portion, or may be connected to the first terminal (a1 of FIG. 2) or the second terminal Can be formed in a close region.

또한, 노드들(N6, N7, N8, N9) 중 일부는 전기적으로 연결되고, 일부는 전기적으로 단절되도록 함으로써 EMI 인덕터의 인덕턴스를 조정할 수 있다. 이를 위하여, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 노드들(N6, N7, N8, N9) 각각의 사이를 연결하는 도선을 형성하되, EMI 인덕터의 인덕턴스를 조정하기 위해 상기 도선들 중 일부를 절단할 수 있도록 상기 도선을 형성할 수도 있고, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 노드들(N6, N7, N8, N9) 각각과 연결된 도선들을 형성하고, 각 도선의 끝단을 연결할 수 있도록 각 도선들의 끝단에 단자를 형성할 수도 있다.In addition, some of the nodes N6, N7, N8, and N9 are electrically connected and some are electrically disconnected to adjust the inductance of the EMI inductor. For this purpose, as shown in FIG. 7 (a), a conductor connecting each of the nodes N6, N7, N8, and N9 is formed. In order to adjust the inductance of the EMI inductor, The wire may be formed so as to be cut so that wires connected to the nodes N6, N7, N8 and N9 are formed as shown in FIG. 7 (b), and the ends of the wires are connected Terminals may be formed at the ends of the respective conductors.

도시하지는 않았지만, 노드들(N6, N7, N8, N9) 각각의 사이에 스위칭 소자를 배치할 수도 있다.Although not shown, a switching element may be disposed between each of the nodes N6, N7, N8, and N9.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구현예의 외관을 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 송전 코일(310), 전원 변환 회로(320), 입력 포트(330), 및 직류 출력 포트(340)을 포함할 수 있다. FIG. 8 shows an appearance of an embodiment of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transmission coil 310, a power conversion circuit 320, A port 330, and a dc output port 340.

송전 코일(310)과 전원 변환 회로(320) 각각은 도 8에 도시된 영역에 배치될 수 있다. 또한, 입력 포트(330)와 직류 출력 포트(340)는 도 8에 도시된 것과 유사하게 형성될 수 있다.Each of the power transmission coil 310 and the power conversion circuit 320 may be disposed in the area shown in Fig. In addition, the input port 330 and the DC output port 340 may be formed similarly to those shown in Fig.

송전 코일(310)은 도 1 내지 도 5에서 설명한 것과 같이 2개의 기판이 적층되어 구현된 4층 MLB 코일 형태를 가질 수 있다. 전원 변환 회로(320)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 2개의 기판 중 어느 하나의 기판에 형성될 수 있다.The transmission coil 310 may have a four-layer MLB coil shape implemented by stacking two substrates as described with reference to FIGS. The power conversion circuit 320 may be formed on any one of the two substrates as described with reference to FIGS.

전원 변환 회로(320)는 입력 포트(330)로 입력되는 입력 교류 전원을 출력 직류 전원으로 변환하고, 출력 직류 전원을 출력 교류 전원으로 변환할 수 있다. 출력 직류 전원은 직류 출력 포트(340)를 통해 출력될 수 있다. 출력 교류 전원은 송전 코일(310)에 인가된다.The power conversion circuit 320 converts the input AC power input to the input port 330 into the output DC power and converts the output DC power to the output AC power. The output DC power may be output through the DC output port 340. The output AC power is applied to the power transmission coil 310.

송전 코일(310)은 출력 교류 전원을 인가받고, 전력을 무선으로 송신한다.The power transmission coil 310 receives the output AC power and transmits the power wirelessly.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구현예의 내부 기판을 나타낸 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 송전 코일(311), 입력 회로(321), 송전 회로(322), 입력 포트(331), 및 출력 포트(341)를 포함할 수 있다.9 shows an internal substrate of an embodiment of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a transmission coil 311, an input circuit 321, A circuit 322, an input port 331, and an output port 341.

송전 코일(311)은 도 1 내지 도 5에서 설명한 것과 같이 2개의 기판이 적층되어 구현된 4층 MLB 코일 형태를 가질 수 있다. 입력 회로(321) 및 송전 회로(322)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 2개의 기판 중 어느 하나의 기판에 형성될 수 있다.The transmission coil 311 may have a four-layer MLB coil shape implemented by stacking two substrates as described with reference to FIGS. The input circuit 321 and the transmission circuit 322 may be formed on any one of the two substrates as described with reference to Figs.

입력 회로(321)는 입력 포트(330)로 입력되는 입력 교류 전원을 출력 직류 전원으로 변환하여 출력한다. 출력 직류 전원은 직류 출력 포트(341)를 통해 출력될 수 있다. 또한, 송전 회로(322)는 출력 직류 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 출력 교류 전원은 송전 코일(311)에 인가된다.The input circuit 321 converts the input AC power input to the input port 330 into an output DC power and outputs the output DC power. The output DC power may be output through the DC output port 341. Further, the power transmission circuit 322 converts the output DC power to the output AC power and outputs it. The output AC power is applied to the power transmission coil 311.

송전 코일(311)은 출력 교류 전원을 인가받고, 전력을 무선으로 송신한다.The power transmission coil 311 receives the output AC power and transmits the power wirelessly.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

1 : 무선 전력 송신 장치 10 : 제1 기판부
20 : 제2 기판부 110 : 제1 송전 코일
120, 320 : 전원 변환 회로 121, 321 : 입력 회로
122, 322 : 송전 회로 130, 330, 331 : 입력 포트
140, 340, 341 : 출력 포트 200, 310, 311 : 송전 코일1: wireless power transmission device 10: first substrate part
20: second substrate part 110: first transmission coil
120, 320: power conversion circuit 121, 321: input circuit
122, 322: transmission circuit 130, 330, 331: input port
140, 340, 341: output port 200, 310, 311: transmission coil

Claims (15)

외부로부터 입력되는 입력 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 변환 회로와 상기 출력 교류 전원이 인가되는 제1 송전 코일이 형성된 제1 기판; 및
상기 제1 송전 코일과 병렬로 연결되는 제2 송전 코일이 형성되고, 상기 제1 기판에 적층되는 제2 기판을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A first substrate on which a power conversion circuit for converting an input power inputted from the outside into an output AC power and outputting the same and a first power transmission coil to which the output AC power is applied is formed; And
A second transmission coil formed in parallel with the first transmission coil, and a second substrate stacked on the first substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1 송전 코일과 상기 제2 송전 코일은 2층 MLB(Multilayer printed circuit board) 코일인 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first power transmission coil and the second power transmission coil are two-layer MLB (Multilayer Printed Circuit Board) coils.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 제1 송전 코일의 일단과 연결된 제1 단자와 상기 제1 송전 코일의 타단과 연결된 제2 단자를 더 포함하고,
상기 제2 기판은 상기 제2 송전 코일의 일단과 연결된 제3 단자와 상기 제2 송전 코일의 타단과 연결된 제 4 단자를 더 포함하고,
상기 제1 단자와 상기 제3 단자가 전기적으로 서로 연결되고, 상기 제2 단자와 상기 제4 단자가 전기적으로 서로 연결되는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first substrate further includes a first terminal connected to one end of the first power transmission coil and a second terminal connected to the other end of the first power transmission coil,
The second substrate further includes a third terminal connected to one end of the second power transmission coil and a fourth terminal connected to the other end of the second power transmission coil,
Wherein the first terminal and the third terminal are electrically connected to each other, and the second terminal and the fourth terminal are electrically connected to each other.
제1항에 있어서, 상기 전원 변환 회로는
상기 입력 전원을 출력 직류 전원으로 변환하는 입력 회로; 및
상기 출력 직류 전원을 상기 출력 교류 전원으로 변환하는 송전 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The power supply circuit according to claim 1,
An input circuit for converting the input power source into an output DC power source; And
And a transmission circuit for converting the output DC power supply into the output AC power supply.
제4항에 있어서, 상기 입력 회로는
상기 입력 전원을 정류하여 입력 직류 전원을 출력하는 정류부; 및
상기 입력 직류 전원을 상기 출력 직류 전원으로 변환하여 출력하는 변환부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the input circuit
A rectifier for rectifying the input power and outputting an input DC power; And
And a converter for converting the input DC power to the output DC power and outputting the converted DC power.
제5항에 있어서, 상기 변환부는
상기 정류부로부터 상기 입력 직류 전원이 출력되는 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 1차 코일과 상기 1차 코일과 자기적으로 결합되어 상기 출력 직류 전원을 출력하는 2차 코일을 포함하는 트랜스포머; 및
상기 제2 노드와 제1 접지 사이에 연결된 제1 스위칭 소자를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the converting unit
A transformer including a primary coil connected between a first node and a second node through which the input DC power is outputted from the rectifying unit, and a secondary coil magnetically coupled to the primary coil and outputting the output DC power; And
And a first switching element coupled between the second node and a first ground.
제4항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는
상기 제1 기판에 배치되며, 상기 출력 직류 전원을 출력하는 출력 포트를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the wireless power transmission apparatus
And an output port that is disposed on the first substrate and outputs the output DC power.
제4항에 있어서, 상기 송전 회로는
상기 출력 직류 전원을 입력하고, 스위칭 동작을 수행하여 상기 출력 직류 전원을 상기 출력 교류 전원으로 변환하는 하프 브릿지 인버터 또는 풀 브릿지 인버터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
5. The power transmission apparatus according to claim 4, wherein the power transmission circuit
And a half bridge inverter or a full bridge inverter that receives the output direct current power and performs a switching operation to convert the output direct current power into the output alternating current power.
제1항에 있어서, 상기 제1 기판은
상기 전원 변환 회로의 출력단과 상기 제1 송전 코일의 일단 사이에 직렬로 연결된 형태로 형성되는 복수개의 이엠아이(EMI) 인덕터들을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 1, wherein the first substrate
And a plurality of EMI inductors connected in series between an output terminal of the power conversion circuit and one end of the first power transmission coil.
제9항에 있어서,
상기 제1 기판은 상기 복수개의 이엠아이 인덕터들 각각의 사이에 배치되는 노드, 상기 전원 변환 회로의 출력단, 및 상기 제1 송전 코일의 일단 중 적어도 일부의 사이를 연결하는 적어도 하나 이상의 도선을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
10. The method of claim 9,
The first substrate further includes at least one conductor connecting between a node disposed between each of the plurality of MI inductors, an output end of the power conversion circuit, and at least a part of one end of the first power transmission coil A wireless power transmission device.
제9항에 있어서, 상기 송전 회로는
상기 제1 기판은 상기 복수개의 이엠아이 인덕터들 각각의 사이에 배치되는 노드, 상기 전원 변환 회로의 출력단, 및 상기 제1 송전 코일의 일단 각각과 연결되고, 도선이 연결될 수 있도록 형성되는 복수개의 단자들을 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
10. The power supply circuit according to claim 9, wherein the power transmission circuit
The first substrate is connected to a node disposed between each of the plurality of MI inductors, an output end of the power conversion circuit, and one end of the first power transmission coil, and a plurality of terminals Further comprising:
제1 기판에 형성되며, 외부로부터 입력되는 입력 전원을 출력 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 변환 회로; 및
상기 제1 기판에 형성된 제1 코일 패턴과, 상기 제1 기판의 일면에 적층된 제2 기판에 형성되고 상기 제1 코일 패턴과 전기적으로 연결된 제2 코일 패턴들을 포함하고, 상기 출력 교류 전원이 인가되는 송전 코일을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A power conversion circuit formed on the first substrate and converting an input power input from the outside into an output AC power and outputting the converted power; And
A first coil pattern formed on the first substrate and second coil patterns formed on a second substrate laminated on one surface of the first substrate and electrically connected to the first coil pattern, And a power transmission coil connected to the transmission coil.
제12항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 2층 인쇄 회로 기판인 무선 전력 송신 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the first substrate and the second substrate are two-layer printed circuit boards.
제12항에 있어서, 상기 전원 변환 회로는
상기 입력 전원을 출력 직류 전원으로 변환하는 입력 회로; 및
상기 출력 직류 전원을 상기 출력 교류 전원으로 변환하는 송전 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
13. The power converter according to claim 12, wherein the power conversion circuit
An input circuit for converting the input power source into an output DC power source; And
And a transmission circuit for converting the output DC power supply into the output AC power supply.
제14항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는
상기 제1 기판에 배치되며, 상기 출력 직류 전원을 출력하는 출력 포트를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.15. The wireless power transmission device of claim 14,
And an output port that is disposed on the first substrate and outputs the output DC power.
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