KR101304314B1 - 임피던스 매칭이 가능한 무선 전력 송신장치 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 송신장치가 제공된다. 본 무선 전력 송신장치는, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 안테나, 무선 전력 송신 안테나의 전압 및 전류를 감지하는 센서부, 무선 전력 송신 안테나에 직렬 및 병렬로 연결되는 복수개의 캐패시터 및 복수의 캐패시터의 연결을 스위칭하는 복수개의 스위치를 포함하는 가변 캐패시터부 및 센서부에서 감지된 전압 및 전류를 이용하여 임피던스를 산출하고, 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 수신기와의 거리 변화에 의한 임피던스 변화에 따라 캐패시턴스를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 되어, 무선 전력 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

Description

임피던스 매칭이 가능한 무선 전력 송신장치{Wireless Power Transfering apparatus enable impedence to match}
본 발명은 무선 전력 송신장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 임피던스 매칭이 가능한 무선 전력 송신장치에 관한 것이다.
현재 IT기술, 특히 이동통신기기의 발전은 급속도로 진행되어서 최근 한명의 개인이 휴대폰, MP3플레이어, 디지털카메라 등 여러 개의 휴대 가능한 디지털기기를 보유하고 있는 상황이다. 이와 같은 발전 속에 유일하게 발전이 지체되고 있는 분야가 바로 전원공급 관련 분야이며, 근래 다양한 모바일기기의 급속한 보급 속에 전원공급을 유선으로 하고 있다는 불편함은 무선충전 및 무선전력전송에 대한 관심을 크게 증대시키면서 관련 산업 분야에 새로운 시장을 창출하고 있다. 무선전력전송기술에는 기존에 전동칫솔, 전자캔들과 같이 주로 접촉에 가까운 수 mm 거리에서 충전을 제공하는 자기유도방식의 기술과 송신코일과 수신코일간의 공진주파수를 일치시켜 근거리 상에서 전력전송 효율이 높은 자기 공진을 이용한 무선전력전송 방식이 있다.
일반적으로 자기공진안테나는 공진 및 매칭을 하는 방식에 따라 공진 커플러와 루프를 이용하는 MIT 방식과 커플러에 직접 캐패시터(Capacitor)를 튜닝(Tuning)하는 인텔(Intel) 방식으로 나눌 수 있으며, 회로이론에 입각한 이 두 방식의 등가 회로는 서로 같다.
MIT 방식은 공진 커플러를 만들기 위해서 많은 길이의 코일(Coil)이 사용되어야 하기 때문에 HF(High Frequency) 대역에서 유리하고, Intel 방식은 캐패시터 튜닝(Capacitor Tuning)이 가능하기 때문에 높은 시정수가 요구되는 LF(Low Frequency)나 HF에 유리하다.
자기 공진 안테나를 이용하여 무선전력전송 시에 자기 공진 안테나의 특성상 안테나의 거리에 따라 임피던스가 변화하는데 입출력단의 특성 임피던스와 매칭이 이루어지지 않는다면 최대 효율을 기대하기 어렵다. 즉 에너지 송신단과 수신단의 임피던스 차에 의한 반사파를 줄여야 에너지 전송효율을 높일 수 있다. 그러나, 특정 상황이나 거리에서 캐패시터 튜닝(Capacitor Tuning)으로 매칭을 실시하였다 하더라도 송수신단의 이물질이나 거리변화로 임피던스 매칭 변화가 감지되었다면 다시 특성 임피던스와 매칭을 맞춰주어야 하는 기능이 반드시 필요하게 된다.
이와 같이, 무선 전력 전송시 송수신단의 임피던스 매칭을 하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 수신기와의 거리 변화에 의한 임피던스 변화에 따라 캐패시턴스를 조절하여 임피던스 매칭을 수행하는 무선 전력 송신장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신장치는, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 안테나; 상기 무선 전력 송신 안테나의 전압 및 전류를 감지하는 센서부; 상기 무선 전력 송신 안테나에 직렬 및 병렬로 연결되는 복수개의 캐패시터(capacitor) 및 상기 복수의 캐패시터의 연결을 스위칭하는 복수개의 스위치를 포함하는 가변 캐패시터부; 및 상기 센서부에서 감지된 전압 및 전류를 이용하여 임피던스를 산출하고, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스(capacitance)를 조절하는 제어부;를 포함한다.
그리고, 상기 복수개의 캐패시터는, 상기 무선 전력 송신 안테나에 병렬로 연결되는 제1 캐패시터; 상기 무선 전력 송신 안테나에 직렬로 연결되는 제2 캐패시터; 및 각각이 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터 중 어느 하나에 병렬로 연결되는 n개의 캐패시터(n은 자연수);를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 복수개의 스위치는, 상기 n개의 캐패시터에 각각 연결되고, 상기 n개의 캐패시터 각각이 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터 중 어느 하나에 병렬로 연결되도록 스위칭하는 n개의 스위치;를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 N개의 스위치의 스위칭 상태를 조절함으로써, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스(capacitance)를 조절함으로써, 임피던스 매칭을 수행할 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 센서부에서 감지되는 전압 및 전류의 변화가 감지된 경우, 상기 임피던스 매칭을 수행할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 각 임피던스 값에 따른 상기 복수의 캐패시터의 연결 상태가 대응된 참조 테이블을 이용하여, 임피던스 매칭을 위한 상기 산출된 임피던스에 대응되는 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스(capacitance)를 검색할 수도 있다.
그리고, 상기 제어부는, 이진 검색(Binary Search) 방식을 이용하여 최저 임피던스값을 가지는 캐패시터 연결 상태를 검색할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 수신기와의 거리 변화에 의한 임피던스 변화에 따라 캐패시턴스를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 되어, 무선 전력 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신장치의 임피던스 매칭회로에 대한 등가회로를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신장치의 임피던스 매칭회로의 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, n개의 스위치의 스위칭 상태의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 이진 검색(Binary Search) 방식을 이용하여 최저 임피던스값을 가지는 캐패시터 연결 상태를 검색하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 전송시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송시스템은 무선 전력 송신장치(100), 제1 무선 전력 수신장치(210) 및 제2 무선 전력 수신장치(220)를 포함한다. 또한, 도 1에서 무선 전력 수신장치가 2개인 것으로 도시되어 있으나, 무선 전력 수신장치는 이외에도 1개 이상이라면 몇 개라도 무방하다.
도 1에 도시된 무선 전력 전송시스템은 무선전력전송을 수행한다. 따라서, 도 1의 무선 전력 송신장치(100)는 코일 형태의 전력 송신 안테나(110)를 포함하고 있고, 제1 무선 전력 수신장치(210) 및 제2 무선 전력 수신장치(220)는 각각 제1 무선 전력 수신안테나(215) 및 제2 무선 전력 수신안테나(225)를 포함한다.
기존의 자기유도 방식은 전송되는 전력에 비해 주변으로 새어나가는 전력이 더욱 많기 때문에 근접거리를 벗어나면 전송효율이 낮아지는 문제점이 있지만, 본 실시예에 따른, 자기 공진 방식은 송신과 수신 측 사이에 공진을 일으켜서 일종의 자기장 터널링 효과를 발생시켜서 대부분의 자기장이 수신측으로 갈 수 있도록 시스템을 구성 및 조절하여 전송 효율을 극대화시킨다.
이와 같이, 무선 전력 송신장치(100)는 제1 무선 전력 수신장치(210) 및 제2 무선 전력 수신장치(220)와 공진 현상을 이용하여 전력을 전송하게 된다. 이때, 무선 전력 송신장치(100)는 공진 주파수로 전력을 전송함으로써 효율을 최대화하게 된다.
이러한 특성을 위해서는 주파수 공진이 반드시 필요하게 된다. 공진이 맞춰지는 시점은 리액턴스(reactance)성분이 상쇄되고 이때 전체 임피던스가 낮아지게 된다.
임피던스 매칭을 한다는 것은 임피던스 Z를 전송선로상의 특성임피던스와 같게 한다는 의미로, 매칭이 되었다면 S파라미터의 반사가 최소가 되어 전송 손실이 최소가 될 것이다. 즉, 임피던스 매칭이 되었다는 의미는 특정 주파수의 신호의 흐름을 좋게 만들게 되고 주파수 선택적 특성인 공진의 개념에 포함된다. L과 C의 조합인 리액턴스 성분을 제거하면 LC 공진 특성을 얻을 수 있다.
적절한 L과 C의 조합될 때 특정 주파수에서 공진특성을 발생시킬 수 있게 된다. 자기 공진을 이용한 전력 송신 안테나(110)는 그 특성상 전력 수신 안테나(215)와 거리에 따라 상호 인덕턴스(Mutual Induction : M)의 변화가 발생하여 공진주파수가 변화되며, 본 실시예에서는 캐패시터(Capacitor)들의 배열을 스위칭하여 총 캐패시턴스(capacitance)를 조절하는 방식으로 공진주파수를 맞출 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신장치(100)의 임피던스 매칭회로(300)에 대한 등가회로를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭회로(300)는 제1 캐패시터 성분 Cm(310), 제2 캐패시터 성분 Cn(320) 및 저항 성분 R(330)을 포함한다. 그리고, 무선 전력 송신 안테나(110)는 인덕턴스 성분이 L이다. 그리고, 무선 전력 송신장치(100)의 특성 임피던스(120)는 Z이다.
제1 캐패시터 성분(310)은 무선 전력 송신 안테나(110)에 병렬로 연결되는 캐패시터 성분이다. 그리고, 제2 캐패시터 성분(320)은 무선 전력 송신 안테나(110)에 직렬로 연결되는 캐패시터 성분이다. 또한, 저항성분(330)은 임피던스 매칭회로(300)의 내부 저항 성분을 나타낸다.
도 2의 임피던스 매칭회로(300)는 LC 회로 형태임을 확인할 수 있다. 따라서, 도 2와 같은 임피던스 매칭회로(300)의 LC에 의한 공진 주파수는 다음과 같은 식을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112012007275817-pat00001
본 실시예에서는, 임피던스 매칭회로(300)는 이러한 구성을 이용하여, 전력 송신 장치 및 수신장치 사이의 거리에 따라 변화되는 임피던스를 트래킹하고, 거리에 따라 변화되는 상호 인덕턴스 변화에 따른 L 성분의 변화에 대응하여 C 성분값을 변화시킴으로써 공진주파수를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다. 이를 통해, 임피던스 매칭회로(300)는 무선 전력 송신장치(100)의 임피던스를 매칭시키게 된다.
이하에서는, 도 3을 참고하여, 무선 전력 송신장치(100)의 임피던스 매칭회로(300)의 구조에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 전력 송신장치(100)의 임피던스 매칭회로(300)의 구조를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭회로(300)는 전력 조절부(350), 센서부(360), 가변캐패시터부(370) 및 제어부(380)를 포함한다.
전력 조절부(350)는 무선 전력 송신장치(100)가 전송하고자 하는 전력을 조절한다. 전력 조절부(350)는 파워 앰프(power amplifier)(351)를 포함하며, 파워 앰프(351)를 이용하여 전력을 조절(증폭)하게 된다.
센서부(360)는 무선 전력 송신장치(100)의 무선 전력 송신 안테나(110)의 전압 및 전류를 센싱한다. 센서부(360)는 홀센서(361), 전류 감지부(363) 및 전압 감지부(365)를 포함한다.
홀센서(361)는 전류를 측정하며, 전류 감지부(363)는 측정된 전류를 ADC(Analog-Digital Converter)를 이용하여 디지털로 샘플링하여 제어부(380)로 전송하게 된다.
또한, 전압 감지부(365)는 저항 커플링(R-Coupling) 을 이용하여 전압을 측정하고 측정된 전암을 ADC를 이용하여 디지털로 샘플링하여 제어부(380)로 전송하게 된다.
가변 캐패시터부(370)는 복수개의 캐패시터 배열을 이용하여 총 캐패시턴스 값을 조절함으로써 임피던스를 매칭하게 된다. 가변 캐패시터부(370)는 무선 전력 송신 안테나(110)에 직렬 및 병렬로 연결되는 제1 캐패시터(371), 제2 캐패시터(372), 복수개의 캐패시터(capacitor)(373) 및 복수의 캐패시터의 연결을 스위칭하는 복수개의 스위치(375)를 포함한다.
제1 캐패시터(371)는 무선 전력 송신 안테나(110)에 병렬로 연결된다. 그리고, 제2 캐패시터(372)는 무선 전력 송신 안테나에 직렬로 연결된다.
복수개의 캐패시터(373)는 각각이 제1 캐패시터(371) 및 제2 캐패시터(372) 중 어느 하나에 병렬로 연결되며, n개의 캐패시터(n은 자연수)를 포함한다.
복수개의 스위치(375)는 n개의 캐패시터(373)에 각각 연결되고, n개의 캐패시터(373) 각각이 상기 제1 캐패시터(371) 및 제2 캐패시터(372) 중 어느 하나에 병렬로 연결되도록 스위칭한다.
제어부(380)는 센서부(360)에서 감지된 전압 및 전류를 이용하여 무선 전력 송신장치(100)의 임피던스를 산출한다. 그리고, 제어부(380)는 산출된 임피던스에 따라 가변 캐패시터부(370)의 캐패시턴스를 조절한다.
구체적으로, 제어부(380)는 산출된 임피던스에 따라 n개의 스위치(375)의 스위칭 상태를 조절함으로써, 산출된 임피던스에 따라 가변 캐패시터부(370)의 캐패시턴스를 조절하게 된다.
이와 같이, 제어부(380)는 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절함으로써, 임피던스 매칭을 수행하게 된다. 또한, 제어부(380)는 센서부(360)에서 감지되는 전압 및 전류의 변화가 감지된 경우, 임피던스 매칭을 수행할 수도 있다.
이와 같이, 제어부(380)는 n개의 스위치(375)를 스위칭하여 제1 캐패시터(371)와 병렬 연결되는 캐패시터들과 제2 캐패시터(372)와 병렬 연결되는 캐패시터들을 조절하여, 총 캐패시턴스가 임피던스 매칭이 되도록 조절되며, 이를 통해 공진주파수를 유지하게 된다. 따라서, 제어부(380)는 거리 변화로 인한 상호 인덕턴스 변화가 발생하더라도 임피던스 매칭을 통해 공진 주파수를 유지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, n개의 스위치(375)의 스위칭 상태의 일 예를 도시한 도면이다. 도 4의 왼쪽 도면에는 C1, C2가 CL에 병렬로 연결되고 나머지 C3 내지 Cn이 Cp에 병렬로 연결되도록 스위치(375)가 스위칭된 상태를 도시하고 있다.
따라서, 도 4의 오른쪽 도면과 같이 등가 회로는 C1, C2가 CL에 병렬로 연결되고 나머지 C3 내지 Cn이 Cp에 병렬로 연결된 상태인 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, n개의 스위치(375)의 스위칭 상태에 따라, n개의 캐패시터(373)의 연결상태가 달라지고, 이에 따라 총 캐패시턴스 값이 결정되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제어부(380)는 n개의 스위치(375)의 스위칭 상태를 조절함으로써, 임피던스 매칭이 되는 총 캐패시턴스 값에 해당되는 상태로 n개의 캐패시터(373)의 연결상태를 조절하게 된다.
한편, n개의 캐패시터(373)는 총 2n가지의 캐패시턴스를 조합해낼 수 있게 된다. 따라서, 제어부(380)는 n개의 스위치(375)를 스위칭하여 2n가지의 캐패시턴스값 중 가장 낮은 임피던스가 되는 캐패시턴스 값에 해당하는 배열을 선택하여, 임피던스 매칭을 하게 된다. 제어부(380)는 다양한 방법을 이용하여 2n가지 중 임피던스 매칭이 되는 캐패시터 배열을 검색할 수 있다.
일 예로, 제어부(380)는 각 임피던스 값에 따른 n개의 캐패시터의 연결 상태가 대응된 참조 테이블을 이용하여, 임피던스 매칭을 위한 산출된 임피던스에 대응되는 가변 캐패시터부(370)의 캐패시턴스를 검색할 수도 있다. 즉, 제어부(380)는 특성 임피던스별 2n가지의 캐패시턴스의 임피던스 매칭 값이 대응된 참조 테이블을 이용하여 임피던스 매칭을 위한 가변 캐패시터부(370)의 캐패시턴스(capacitance)를 검색하여, n개의 스위치(375)를 스위칭하게 된다.
다른 예로, 제어부(380)는 이진 검색(Binary Search) 방식을 이용하여 최저 임피던스값을 가지는 캐패시터 연결 상태를 검색할 수도 있다. 도 5를 참고하여, 이진 검색 방식에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 이진 검색(Binary Search) 방식을 이용하여 최저 임피던스값을 가지는 캐패시터 연결 상태를 검색하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
제어부(380)는 먼저 2n가지의 캐패시턴스 값들을 크기순으로 정렬한다(S510). 그 후에, 제어부(380)는 2n가지의 캐패시턴스 값들 중 최저 캐패시턴스값을 제1 캐패시턴스 값으로 설정하고 최고 캐패시턴스값을 제2 캐패시턴스 값으로 설정한다(S520).
그리고, 제어부(380)는 제1 캐패시턴스 값일 때의 임피던스인 제1 임피던스 및 제2 캐패시턴스값일 때의 임피던스인 제2 임피던스를 산출한다(S530). 그 후에, 제어부(380)는 제1 임피던스가 제2 임피던스보다 크기가 작은지를 비교한다(S540).
만약, 제1 임피던스가 제2 임피던스보다 작으면(S540-Y), 제어부(380)는 제1 캐패시턴스 값과 제2 캐패시턴스 값의 중간 순번인 캐패시턴스 값을 새로운 제2 캐패시턴스 값으로 설정하게 된다(S550). 반면, 제1 임피던스가 제2 임피던스보다 크면(S540-N), 제어부(380)는 제1 캐패시턴스 값과 제2 캐패시턴스 값의 중간 순번인 캐패시턴스 값을 새로운 제1 캐패시턴스 값으로 설정하게 된다(S555).
그 후에, 제어부(380)는 제1 캐패시턴스 값과 제2 캐패시턴스 값이 서로 연속된 순번인지 여부를 판단한다(S560). 제1 캐패시턴스 값과 제2 캐패시턴스 값이 서로 연속된 순번인 경우(S560-Y), 제어부(380)는 제1 캐패시턴스 값일 때의 임피던스인 제1 임피던스 및 제2 캐패시턴스 값일 때의 임피던스인 제2 임피던스 중 작은 임피던스 값에 해당되는 캐패시턴스 값을 최저 임피던스에 해당되는 캐패시턴스 값으로 검색하게 된다(S570).
반면, 제1 캐패시턴스 값과 제2 캐패시턴스 값이 서로 연속된 순번이 아닌 경우(S560-N), 제어부(380)는 S530 단계부터 다시 실행하게 된다.
이와 같은 이진 검색 과정을 통해, 제어부(380)는 최저 임피던스에 해당되는 캐패시턴스 값을 검색하게 되며, 이와 같은 캐패시턴스 값에 해당되는 캐패시터 배열이 되도록 n개의 스위치(375)를 스위칭하게 됨으로써 임피던스 매칭을 수행하게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 무선 전력 송신장치 110 : 무선 전력 송신 안테나
210 : 제1 무선 전력 수신장치 215 : 제1 무선 전력 수신 안테나
220 : 제2 무선 전력 수신장치 225 : 제2 무선 전력 수신 안테나
300 : 임피던스 매칭회로 350 : 전력 조절부
360 : 센서부 370 : 가변 캐패시터부
380 : 제어부

Claims (8)

  1. 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 안테나;
    상기 무선 전력 송신 안테나의 전압 및 전류를 감지하는 센서부;
    상기 무선 전력 송신 안테나에 직렬 및 병렬로 연결되는 복수개의 캐패시터 및 상기 복수의 캐패시터의 연결을 스위칭하는 복수개의 스위치를 포함하는 가변 캐패시터부; 및
    상기 센서부에서 감지된 전압 및 전류를 이용하여 임피던스를 산출하고, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절하는 제어부;를 포함하고,
    상기 복수개의 캐패시터는,
    상기 무선 전력 송신 안테나에 병렬로 연결되는 제1 캐패시터;
    상기 무선 전력 송신 안테나에 직렬로 연결되는 제2 캐패시터; 및
    각각이 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터 중 어느 하나에 병렬로 연결되는 n개의 캐패시터(n은 자연수);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 스위치는,
    상기 n개의 캐패시터에 각각 연결되고, 상기 n개의 캐패시터 각각이 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터 중 어느 하나에 병렬로 연결되도록 스위칭하는 n개의 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 임피던스에 따라 상기 N개의 스위치의 스위칭 상태를 조절함으로써, 상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 임피던스에 따라 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 조절함으로써, 임피던스 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부에서 감지되는 전압 및 전류의 변화가 감지된 경우, 상기 임피던스 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    각 임피던스 값에 따른 상기 복수의 캐패시터의 연결 상태가 대응된 참조 테이블을 이용하여, 임피던스 매칭을 위한 상기 산출된 임피던스에 대응되는 상기 가변 캐패시터부의 캐패시턴스를 검색하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    이진 검색(Binary Search) 방식을 이용하여 최저 임피던스값을 가지는 캐패시터 연결 상태를 검색하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111345015A (zh) * 2017-07-17 2020-06-26 Zn科技株式会社 船舶内的通信装置及方法
KR20220052035A (ko) 2020-10-20 2022-04-27 대영채비(주) 무선전력 전송장치 및 방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10574297B2 (en) * 2009-11-25 2020-02-25 Triune Ip, Llc Multi-use wireless power and data system
US9302591B2 (en) 2013-09-13 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Systems and methods for bi-state impedance conversion in wireless power transfer
KR20160017626A (ko) 2014-08-05 2016-02-16 한국전기연구원 임피던스 정합을 이용한 무선전력전송 장치 및 시스템
DE102014019621A1 (de) 2014-12-29 2016-06-30 Markus Rehm Kopplungsoptimierte elektrische drahtlose Energieübertragung
KR102338858B1 (ko) * 2015-01-19 2021-12-13 삼성전자주식회사 송신 전력 효율을 개선하기 위한 장치 및 방법
KR20160118907A (ko) 2015-04-03 2016-10-12 삼성전기주식회사 무선 전력 수신 장치 및 그를 이용한 무선 충전 시스템
US10541562B2 (en) 2015-05-19 2020-01-21 Wits Co., Ltd. Wireless power transmitter
US9705569B2 (en) 2015-05-26 2017-07-11 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transmitter and method for controlling the same
KR101762012B1 (ko) 2015-05-26 2017-07-26 삼성전기주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법
KR101771804B1 (ko) 2015-09-25 2017-08-25 삼성전기주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그를 이용한 공진 주파수 제어 방법
KR102460788B1 (ko) * 2015-10-15 2022-10-31 주식회사 위츠 무선 전력 송신 장치 및 그 제어 방법
KR101771812B1 (ko) 2015-10-28 2017-09-05 삼성전기주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그의 제어 방법
JP6510455B2 (ja) * 2016-03-30 2019-05-08 矢崎総業株式会社 非接触電力伝送装置
KR102018268B1 (ko) * 2016-10-18 2019-11-14 엘지이노텍 주식회사 무선 충전을 위한 인덕턴스 매핑 방법 및 장치
KR102042120B1 (ko) * 2017-12-21 2019-11-27 경희대학교 산학협력단 가변 캐패시턴스를 이용한 위상 변위 장치 및 이를 이용한 무선 전력 전송시스템
KR102348844B1 (ko) * 2018-12-21 2022-01-10 한국전자기술연구원 무선 충전 장치 및 그 동작방법
KR20220131736A (ko) * 2021-03-22 2022-09-29 삼성전자주식회사 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009112137A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Meleagros Corp 電力伝送装置の送電装置
KR20100130618A (ko) * 2008-03-05 2010-12-13 퀄컴 인코포레이티드 무선 전력 디바이스의 패키징 및 세부사항

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110241440A1 (en) * 2008-12-09 2011-10-06 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Non-contact power transmission apparatus and power transmission method using a non-contact power transmission apparatus
EP2515414A4 (en) * 2009-11-18 2016-04-06 Toshiba Kk WIRELESS POWER TRANSMISSION DEVICE
JP5569182B2 (ja) * 2010-06-28 2014-08-13 株式会社エクォス・リサーチ 非接触送電システム、非接触送電装置、およびインピーダンスの調整方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009112137A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Meleagros Corp 電力伝送装置の送電装置
KR20100130618A (ko) * 2008-03-05 2010-12-13 퀄컴 인코포레이티드 무선 전력 디바이스의 패키징 및 세부사항

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111345015A (zh) * 2017-07-17 2020-06-26 Zn科技株式会社 船舶内的通信装置及方法
CN111345015B (zh) * 2017-07-17 2022-05-31 Zn科技株式会社 船舶内的通信装置及方法
KR20220052035A (ko) 2020-10-20 2022-04-27 대영채비(주) 무선전력 전송장치 및 방법

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