KR101861417B1 - 전력 송신기를 위한 보호 디바이스 및 방법 - Google Patents

전력 송신기를 위한 보호 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

보호 회로 및 방법의 양상들이 개시된다. 송신 회로는 디바이스를 무선으로 충전하기에 충분한 무선장을 발생시키도록 송신 안테나에 전력을 공급하기 위한 전력 송신 신호를 발생시킨다. 검출 회로는 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 감지하고 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 표시하는 감지 신호를 발생시키도록 더 구성된다. 전력 제어 회로는 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 스위치를 제어한다. 전력 제어 회로는 송신 안테나와 송신 회로 사이의 전기적 커플링을 감쇠시켜 수신된 전자기장이 송신 안테나 또는 송신 회로에 손상을 주는 것이 방지된다.

Description

전력 송신기를 위한 보호 디바이스 및 방법{PROTECTION DEVICE AND METHOD FOR POWER TRANSMITTER}
본 발명은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시물은 근접한 제 2 송신기에 의해 야기되는 손상으로부터 전력 송신기를 보호하는 것에 대한 것이다.
점점 많은 수의 그리고 다양한 전자 디바이스들은 재충전가능한 배터리들을 통해 전력이 공급된다. 그러한 디바이스들은 모바일 폰들, 휴대용 음악 재생기들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들 등을 포함한다. 배터리 기술이 개선되었으나, 배터리로 전력이 공급되는 전자 디바이스들은 보다 많은 양의 전력을 점점 더 요구하고 소비함으로써, 종종 재충전할 것을 요구한다. 재충전가능한 디바이스들은 종종 전원에 물리적으로 연결되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 거쳐 유선 연결들을 통해 충전된다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 다루기 힘들고 다른 단점들을 갖는다. 재충전가능한 전자 디바이스들을 충전하는데 이용되거나 전자 디바이스들에 전력을 제공하도록 자유 공간으로 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 방안들의 결점들 중 일부를 극복할 수도 있다. 그러한, 전자 디바이스들에 전력을 효율적으로 그리고 안전하게 전송하는 무선 전력 전송 시스템들 및 방법들이 바람직하다.
첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들의 다양한 구현들은 여러 양상들을 각각 가지며, 이중 어느 하나도 단독으로 본원에서 설명된 바람직한 속성들을 책임지지 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 제한하지 않으면서, 일부 두드러진 피쳐들이 본원에서 설명된다.
본원 명세서에서 설명된 대상 발명의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부된 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 다른 피쳐들, 양상들, 및 이점들은 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명확해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들은 일정한 축척으로 그려지지 않을 수도 있다는 것에 유의한다.
본 개시물의 일 양상은 안테나, 안테나에 대한 신호들을 발생시키도록 구성된 송신 회로, 및 안테나로부터의 전력을 감지하고 안테나에 의해 수신된 전력의 양을 표시하는 신호를 발생시키도록 구성된 검출 회로를 포함하는 무선 전력 송신 디바이스를 제공한다. 디바이스는 또한 발생된 신호에 기초하여 안테나와 송신 회로 사이의 전력 전송을 제어하도록 구성된 전력 제어 회로를 포함한다.
본 개시물의 다른 양상은 회로를 보호하는 방법을 제공하며, 방법은 안테나와 회로 사이의 전력 전송을 금지하는 단계, 안테나가 임쳬치보다 작은 전력을 더 수신한다고 결정하는 단계, 및 안테나가 임계치보다 작은 전력을 수신하는 것에 응답하여, 전력을 안테나와 회로 사이에서 전송하는 것을 허용하는 단계를 포함한다.
본 개시물의 다른 양상은 송신 회로를 보호하도록 구성된 보호 회로를 제공하며, 보호 회로는 전력을 무선으로 송신하는 수단, 전력 송신 수단에 대한 신호들을 발생시키는 수단, 및 전력 송신 수단으로부터의 전력을 감지하고 안테나에 의해 수신된 전력을 양을 표시하는 신호를 발생시키는 수단을 포함한다. 디바이스는 또한 안테나가 임계치보다 큰 전력을 수신하는 것에 기초하여 안테나와 송신 회로 사이의 전력 전송을 제어하는 수단을 포함한다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 기능 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 송신 또는 수신 안테나를 포함하는 도 2 의 송신 회로부 또는 수신 회로부의 일부분의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 송신기의 기능 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 수신기의 기능 블록도이다.
도 6 은 도 4 의 송신 회로부에서 이용될 수도 있는 송신 회로부의 일부분의 개념도이다.
도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템과 같은 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 송신기의 기능 블록도이다.
도 8 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신 회로부 (706) 및 도 7 의 송신기와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부의 기능 블록도이다.
도 9 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신 회로부 (706) 및 도 7 의 송신기와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부의 기능 블록도이다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부의 개념도이다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부의 개념도이다.
도 12 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부의 개념도이다.
도 13 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 회로를 보호하는 방법의 흐름도이다.
도 14 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 회로를 보호하는 방법의 흐름도이다.
도면들에서 도시된 다양한 피쳐들은 스케일에 대해서는 도시되지 않을 수도 있다. 이에 따라, 도시된 피쳐들의 치수들은 임의로 확장될 수도 있거나 명확함을 위해 축소될 수도 있다. 또한, 도면들 중 일부 도면은 주어진 시스템, 방법, 또는 디바이스의 컴포넌트들의 모두를 도시하지 않을 수도 있다. 마지막으로, 유사한 참조 부호들은 명세서 및 도면들에 걸쳐 유사한 피쳐들을 지칭하는데 이용될 수도 있다.
첨부된 도면들과 연계하여 하기에 제시된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도된 것으로, 본 발명이 실시될 수도 있는 실시형태들만을 나타내려고 의도된 것은 아니다. 본원 설명에 걸쳐 이용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 사례, 또는 실례로서 기능하는" 을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들보다 더 선호되거나 유익한 것으로 이해되어져서는 안된다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 세부사항들을 포함한다. 일부 사례들에서, 일부 디바이스들은 블록도 형태로 도시된다.
전력을 무선으로 전송하는 것은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관된 임의의 형태의 에너지, 또는 그렇지 않으면 물리적 전기 도체들의 이용 없이 송신기로부터 수신기로 전송하는 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선장 (예를 들어, 자기장) 내로 출력되는 전력은 전력 전송을 이루기 위해 "수신 안테나" 에 의해 수신되거나 캡쳐되거나, 커플링될 수도 있다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기능 블록도이다. 에너지 전송을 제공하기 위해 필드 (105) 를 발생시키기 위해 전원 (미도시) 으로부터 송신기 (104) 에 입력 전력 (102) 이 제공될 수도 있다. 수신기 (108) 가 필드 (105) 에 커플링되고, 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 저장 또는 소비를 위한 출력 전력 (110) 을 발생시킬 수도 있다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 양자 모두는 거리 (112) 만큼 떨어지고 물리적으로 접촉하지 않는다. 일 예시적인 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 수신기 (108) 의 공진 주파수와 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 매우 가까운 경우, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 손실들은 아주 적다. 그러한, 무선 전력 전송은 송신 코일과 수신 코일이 매우 가까울 것 (예를 들어, mms) 을 요구하는 큰 코일들을 요구할 수도 있는 순수 유도 방안들과 대조적으로 보다 넓은 거리에 걸쳐 제공될 수도 있다. 공진 유도 커플링 기법들은 따라서 다양한 거리들에 걸쳐 그리고 다양한 유도 코일 구성들로 개선된 효율성 및 전력 전송을 허용할 수도 있다.
수신기 (108) 는 송신기 (104) 에 의해 생성된 에너지장 (105) 내에 수신기 (108) 가 위치되는 경우 전력을 수신할 수도 있다. 필드 (105) 는 송신기 (104) 에 의해 출력된 에너지가 수신기 (108) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 일부 경우들에서, 필드 (105) 는 하기에서 더 설명될 바와 같은 송신기 (104) 의 "근거리장 (near-field)" 에 대응할 수도 있다. 송신기 (104) 는 에너지 송신물을 출력하기 위한 송신 안테나 (114) 를 포함할 수도 있다. 수신기 (108) 는 에너지 송신으로부터 에너지를 수신하거나 캡쳐하기 위한 수신 안테나 (118) 를 더 포함한다. 근거리장은 송신 코일 (114) 로부터 전력을 미량으로 방사하는 송신 안테나 (114) 에서의 전류들 및 전하들로부터 기인하는 강한 반응장들이 있는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근거리장은 송신 안테나 (114) 의 약 일 파장 (또는 그것의 일부) 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다. 송신 안테나 및 수신 안테나 (114 및 118) 는 애플리케이션들 및 이들 애플리케이션들과 연관될 디바이스들에 따라 사이즈가 정해진다. 상술한 바와 같이, 전자기파에서의 대부분의 에너지를 원거리장 (far field) 으로 전파하기 보다는, 송신 안테나 (114) 의 필드 (105) 에서의 에너지의 대부분을 수신 안테나 (118) 에 무선으로 커플링함으로써 효율적인 에너지 전송이 일어날 수도 있다. 필드 (105) 내에 포지셔닝되는 경우, 송신 안테나 (114) 와 수신 안테나 (118) 사이에 "커플링 모드" 가 전개될 수도 있다. 이러한 커플링이 일어날 수도 있는 송신 안테나 및 수신 안테나 (114 및 118) 주위의 구역은 본원에서 커플링 모드 영역이라고 지칭된다.
도 2 는 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서 이용될 수도 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 송신기 (204) 는 발진기 (222), 구동 회로 (224), 및 필터와 정합 회로 (226) 를 포함할 수도 있는 송신 회로부 (206) 를 포함할 수도 있다. 발진기 (222) 는 주파수 제어 신호 (223) 에 응답하여 조절될 수도 있는, 468.75 KHz, 6.78 MHz, 또는 13.56 MHz 와 같은 원하는 주파수에서 신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. 발진기 신호는, 예를 들어, 송신 안테나 (214) 의 공진 주파수에서 송신 안테나 (214) 를 구동하도록 구성된 구동 회로 (224) 에 제공될 수도 있다. 구동 회로 (224) 는 발진기 (222) 로부터 구형파를 수신하여 정현파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다. 예를 들어, 구동 회로 (224) 는 클래스 E 증폭기일 수도 있다. 필터 및 정합 회로 (226) 는 또한 고조파 또는 다른 원치않는 주파수들을 필터링해 내고 송신기 (204) 의 임피던스를 송신 안테나 (214) 에 정합시키기 위해 포함될 수도 있다. 송신 안테나 (214) 를 구동한 결과, 송신기 (204) 는 전자 디바이스를 충전하거나 전자 디바이스에 전력을 공급하기에 충분한 레벨로 전력을 무선으로 출력할 수도 있다. 일 예로서, 제공된 전력은 상이한 전력 요구사항들을 갖는 상이한 디바이스들에 전력을 공급하거나 상이한 디바이스들을 충전하기 위해, 예를 들어, 대략 300 밀리와트 내지 5 와트일 수도 있다. 보다 높거나 보다 낮은 전력 레벨들이 또한 제공될 수도 있다.
수신기 (208) 는 도 2 에 도시된 바와 같은 배터리 (236) 를 충전하기 위해 또는 수신기 (108) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 전력을 공급하기 위해 입력된 AC 전력으로부터 DC 전력 출력을 발생시키기 위해 정류기와 스위칭 회로 (234) 및 정합 회로 (232) 를 포함할 수도 있는 수신 회로부 (210) 를 포함할 수도 있다. 정합 회로 (232) 는 수신 회로부 (210) 의 임피던스를 수신 안테나 (218) 에 정합시키기 위해 포함될 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 별개의 통신 채널 (219) (예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 추가로 통신할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 무선장 (205) 의 특성들을 이용하여 대역 내 시그널링을 통해 교대로 (alternatively) 통신할 수도 있다.
하기에서 보다 완전히 설명되는 바와 같이, 수신기 (208) 는 초기에 선택적으로 연결되거나 연결해제될 수도 있는 연관된 부하 (예를 들어, 배터리 (236)) 를 가질 수도 있다. 또한, 수신기 (208) 는 송신기 (204) 에 의해 송신되고 수신기 (208) 에 의해 수신된 전력의 양이 배터리 (236) 를 충전하기에 적절한지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 또한, 수신기 (208) 는 전력의 양이 적절하다고 결정할 시에 부하 (예를 들어, 배터리 (236)) 에 연결하여 전력을 공급하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 수신기 (208) 는 배터리 (236) 를 충전하지 않으면서 부하에 무선 전력 전송장으로부터 수신된 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 근거리장 통신 (near-field communication; NFC) 또는 무선 인식 디바이스 (radio-frequency identification device; RFID) 와 같은 통신 디바이스는 무선 전력 전송장으로부터 전력을 수신하여, 무선 전력 전송장의 상호작용에 의해 통신하고/하거나 송신기 (204) 또는 다른 디바이스들과 통신하기 위해 수신된 전력을 이용하도록 구성될 수도 있다.
도 3 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 송신 또는 수신 안테나 (352) 를 포함하는 도 2 의 송신 회로부 (206) 또는 수신 회로부 (208) 의 일부분의 개략도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 하기에서 설명된 것들을 포함하는 예시적인 실시형태들에서 이용되는 송신 또는 수신 회로부 (350) 는 안테나 (352) 를 포함할 수도 있다. 안테나 (352) 는 또한 "루프" 안테나 (352) 라고 지칭되거나 구성될 수도 있다. 안테나 (352) 는 또한 "자기" 안테나 또는 유도 코일이라고 본원에서 지칭되거나 구성될 수도 있다. 용어 "안테나" 는 일반적으로 다른 "안테나" 에 커플링하기 위해 에너지를 무선으로 출력하거나 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다. 안테나는 또한 전력을 무선으로 출력하거나 수신하도록 구성된 유형의 코일이라고 지칭될 수도 있다. 본원에서 이용되는 바와 같이, 안테나 (352) 는 전력을 무선으로 출력하고/하거나 수신하도록 구성된 일 유형의 "전력 전송 컴포넌트" 의 일 예이다. 안테나 (352) 는 공심, 또는 페라이트 코어 (미도시) 와 같은 물리적 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나들은 코어의 근처에 놓인 무관한 물리적 디바이스들에 더 관대할 수도 있다. 또한, 공심 루프 안테나 (352) 는 코어 영역 내에서의 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 또한, 공심 루프는 송신 안테나 (214) (도 2) 의 평면 내에 수신 안테나 (218) (도 2) 의 배치를 더 쉽게 인에이블할 수도 있는데, 여기서 송신 안테나 (214) (도 2) 의 커플링된 모드 영역은 더 전력이 많을 수도 있다.
언급된 바와 같이, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 정합된 또는 거의 정합된 공진 동안 일어날 수도 있다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 공진이 정합되지 않더라도, 에너지는 전송될 수도 있지만, 효율은 영향을 받을 수도 있다. 에너지의 전송은 송신 안테나 (214) 로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하기 보다는 송신 안테나 (214) 의 필드 (105) 로부터의 에너지를 이러한 장 (105) 이 확립된 이웃에 있는 수신 안테나 (218) 에 커플링함으로써 일어난다.
루프 또는 자기 안테나들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 단순히 안테나 (352) 에 의해 생성된 인덕턴스일 수도 있으며, 한편 커패시턴스는 안테나의 인덕턴스에 부가되어 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 안테나 (352) 및 커패시터 (354) 는 공진 주파수에서 신호 (356) 를 선택하는 공진 회로를 생성하도록 송신 또는 수신 회로부 (350) 에 부가될 수도 있다. 이에 따라, 보다 큰 직경의 안테나들에 대해, 공진을 유지하는데 필요한 커패시턴스의 사이즈는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 또한, 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 구역이 증가할 수도 있다. 다른 컴포넌트들을 이용하여 형성된 다른 공진 회로들이 또한 가능하다. 또다른 비제한적인 예로서, 커패시터는 안테나 (350) 의 두 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 송신 안테나들에 있어서, 안테나 (352) 의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 갖는 신호 (358) 는 안테나 (352) 로의 입력일 수도 있다.
일 실시형태에서, 송신기 (104) 는 송신 안테나 (114) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 시변 자기장을 출력하도록 구성될 수도 있다. 수신기가 필드 (105) 내에 있는 경우, 시변 자기장은 수신 안테나 (118) 에서의 전류를 유도할 수도 있다. 상술된 바와 같이, 수신 안테나 (118) 가 송신 안테나 (114) 의 주파수에서 공진되도록 구성되는 경우, 에너지가 효율적으로 전송될 수도 있다. 수신 안테나 (118) 에서 유도된 AC 신호가 상술된 바와 같이 정류되어 부하를 충전하거나 부하에 전력을 공급하도록 제공될 수도 있는 DC 신호를 생성할 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 송신기 (404) 의 기능 블록도이다. 송신기 (404) 는 송신 회로부 (406) 와 송신 안테나 (414) 를 포함할 수도 있다. 송신 안테나 (414) 는 도 3 에 도시된 바와 같은 안테나 (352) 일 수도 있다. 송신 회로부 (406) 는 송신 안테나 (414) 부근에 에너지 (예를 들어, 자기 플럭스) 의 발생을 초래하는 발진 신호를 제공함으로써 송신 안테나 (414) 에 RF 전력을 제공할 수도 있다. 송신기 (404) 는 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있다. 예로서, 송신기 (404) 는 6.78 MHz ISM 대역에서 동작할 수도 있다.
송신 회로부 (406) 는 송신 회로부 (202) 의 임피던스 (예를 들어, 50 옴) 를 송신 안테나 (414) 에 정합시키기 위한 고정 임피던스 정합 회로 (409) 및 고조파 방사들을 수신기들 (108) (도 1) 에 커플링된 디바이스들의 셀프 재밍 (self-jamming) 을 막기 위한 레벨들로 감소시키도록 구성된 저역 통과 필터 (LPF) (408) 를 포함할 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태들은, 이로 제한되지는 않으나, 특정 주파수들을 감쇠시키는 한편 다른 주파수들은 통과시키는 노치 필터들을 포함하는, 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수도 있고, 안테나 (414) 로의 출력 전력 또는 구동 회로 (424) 에 의해 도출된 DC 전류와 같은 측정가능한 송신 메트릭들에 기초하여 달라질 수도 있는 적응형 임피던스 정합을 포함할 수도 있다. 송신 회로부 (406) 는 발진기 (423) 에 의해 결정된 바와 같은 RF 신호를 구동하도록 구성된 구동 회로 (424) 를 더 포함한다. 송신 회로부 (406) 는 별개의 디바이스들 또는 회로들로 구성될 수도 있거나, 대안으로, 일체화된 어셈블리로 구성될 수도 있다. 송신 안테나 (414) 로부터 출력된 예시적인 RF 전력은 대략 2.5 와트일 수도 있다.
송신 회로부 (406) 는 특정 수신기들에 대한 송신 페이즈들 (또는 듀티 싸이클들) 동안 발진기 (423) 를 선택적으로 인에이블하고, 발진기 (423) 의 주파수 또는 페이즈를 조절하며, 이웃하는 디바이스들과 그들의 부착된 수신기들을 통해 상호작용하기 위해 통신 프로토콜을 구현하기 위한 출력 전력 레벨을 조절하기 위해 제어기 (415) 를 더 포함할 수도 있다. 제어기 (415) 는 또한 본원에서 프로세서 (415) 라고 지칭될 수도 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 프로세서 (415) 는 무선 전력 송신기 또는 수신기를 동작시키기 위한 소프트웨어 명령들을 실행하도록 구성된 임의의 알려진 프로세서일 수도 있다. 발진기 페이즈 및 송신 경로에서의 관련된 회로부의 조절은, 특히, 하나의 주파수에서 다른 주파수로 전이하는 경우에, 대역외 방출들의 감소를 허용할 수도 있다.
송신 회로부 (406) 는 송신 안테나 (414) 에 의해 발생된 근거리장의 근처에서 활성 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 부하 감지 회로 (416) 를 더 포함할 수도 있다. 예로서, 하기에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 부하 감지 회로 (416) 는 구동 회로 (424) 로 흐르는 전류를 모니터링하는데, 이는 송신 안테나 (414) 에 의해 발생된 근거리장의 근처에서의 활성 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받을 수도 있다. 구동 회로 (424) 에 대한 부하에서의 변화들의 검출은, 에너지를 송신하기 위해 발진기 (423) 를 인에이블할지와 활성 수신기와 통신할지의 여부를 결정하는데 이용하기 위해 제어기 (415) 에 의해 검출된다. 하기에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 구동 회로 (424) 에서 측정된 전류는 무효 디바이스가 송신기 (404) 의 무선 전력 전송 영역 내에 포지셔닝되는지 여부를 결정하는데 이용될 수도 있다.
송신 안테나 (414) 는 리츠 (Litz) 와이어로 구현되거나 저항성 손실들을 낮게 유지하도록 선택된 두께, 폭, 및 금속 유형을 갖는 안테나 스트립으로서 구현될 수도 있다. 일 구현에서, 송신 안테나 (414) 는 일반적으로 테이블, 매트, 램프와 같은 더 큰 구조 또는 다른 더 작은 휴대형 구성과의 연관을 위해 구성될 수 있다. 이에 따라, 송신 안테나 (414) 는 일반적으로 실용적인 치수로 이루어지기 위해 "턴 (turn) 들" 이 필요하지 않을 수도 있다. 송신 안테나 (414) 의 예시적인 구현은 "전기적으로 작을" 수도 있고 (즉, 파장의 일부분) 공진 주파수를 정의하기 위해 커패시터들을 이용함으로써 더 낮은 가용 주파수들에서 공진하도록 튜닝될 수도 있다.
송신기 (404) 는 송신기 (404) 와 연관될 수도 있는 수신기 디바이스들의 상태들 및 소재들에 관한 정보를 모으고 추적할 수도 있다. 따라서, 송신 회로부 (406) 는, 제어기 (415) (본원에서 프로세서로도 지칭됨) 에 연결된 존재 검출기 (480), 밀폐 (enclosed) 검출기 (460), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 제어기 (415) 는 존재 검출기 (480) 및 밀폐 검출기 (460) 로부터의 존재 신호들에 응답하여 구동 회로 (424) 에 의해 전달되는 전력의 양을 조절할 수도 있다. 송신기 (404) 는, 예를 들어, 빌딩에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환시키기 위한 AC-DC 변환기 (미도시), 종래의 DC 전원을 송신기 (404) 에 적합한 전압으로 변환시키기 위한 DC-DC 변환기 (미도시) 와 같은 다수의 전원들을 통해, 또는 종래의 DC 전원 (미도시) 으로부터 직접적으로 전력을 수신할 수도 있다.
비제한적인 예로서, 존재 검출기 (480) 는 송신기 (404) 의 커버리지 구역에 삽입된 충전될 디바이스의 최초 존재를 감지하기 위해 이용된 모션 검출기일 수도 있다. 검출 후에, 송신기 (404) 는, 예를 들어, 발진기 (423) 또는 구동 회로 (424) 를 인에이블함으로써 턴 온될 수도 있고, 디바이스에 의해 수신된 RF 전력은 미리 결정된 방식으로 Rx 디바이스 상에서 스위치를 토글하는데 (toggle) 이용될 수도 있으며, 이는 결과적으로 송신기 (404) 의 구동 지점 임피던스에 변화들을 초래한다.
다른 비제한적인 예로서, 존재 검출기 (480) 는, 예를 들어, 적외선 검출, 모션 검출, 또는 다른 적합한 수단에 의해 사람을 검출할 수 있는 검출기일 수도 있다. 예를 들어, 사람은 적외선 검출기 또는 모션 검출기에 의해 검출될 수도 있기 때문에 사람은 충전될 물체와 구별될 수도 있으나, 송신기 (404) 와 통신하지는 않을 것이다. 일부 예시적인 실시형태들에서, 송신 안테나 (414) 가 특정 주파수에서 송신할 수도 있는 전력의 양을 제한하는 규정들이 있을 수도 있다. 일부 경우들에서, 이들 규정들은 전자기 방사로부터 사람들을 보호하기 위해 의도된다. 그러나, 사람들에 의해 점유되지 않은 구역들, 또는, 예를 들어, 차고지들, 공장 바닥들, 가게들 등과 같이, 사람들에 의해 자주 점유되지 않는 구역들에 송신 안테나 (414) 가 위치되는 환경들이 있을 수도 있다. 이들 환경들에 사람들이 없다면, 통상의 전력 제한 규정들을 넘어 송신 안테나 (414) 의 전력 출력을 증가시키는 것이 용인가능할 수도 있다. 다시 말해, 제어기 (415) 는, 사람의 존재에 응답하여 송신 안테나 (414) 의 전력 출력을 규정 레벨 또는 그보다 낮게 조절할 수도 있고, 송신 안테나 (414) 의 전자기장으로부터 규정 거리 밖에 사람이 있을 때 규정 레벨을 넘어서는 레벨로 송신 안테나 (414) 의 전력 출력을 조절할 수도 있다.
비제한적인 예로서, 밀폐 검출기 (460) (본원에서 밀폐 격실 검출기 또는 밀폐 공간 검출기로도 지칭될 수도 있다) 는 밀폐부가 닫힌 상태 또는 열린 상태에 있는지를 결정하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수도 있다. 송신기가 밀폐된 상태에 있는 밀폐부 내에 있으면, 송신기의 전력 레벨은 증가될 수도 있다.
예시적인 실시형태들에 있어서, 송신기 (404) 가 무기한 온 상태로 있지 않은 방법이 이용될 수도 있다. 이러한 경우에, 송신기 (404) 는, 예를 들어, 발진기 (423) 또는 구동 회로 (424) 를 디스에이블함으로써, 사용자 정의된 시간의 양 후에 셧 오프하도록 프로그래밍될 수도 있다. 이러한 피쳐는 송신기 (404), 특히 구동 회로 (424) 가 구동 회로의 주위에 있는 무선 디바이스들이 완전히 충전된 후에 한참 동안 가동하는 것을 금지한다. 이러한 이벤트는 리피터 또는 수신기 안테나 (218) 로부터 발송된 디바이스가 완전히 충전되었다는 신호를 검출하기 위한 회로의 고장에 기인할 수도 있다. 송신기 (404) 가 그 둘레에 다른 디바이스가 위치되는 경우 자동적으로 셧 다운되는 것을 막기 위해, 송신기 (404) 의 자동 셧 오프 피쳐는 오직 그 둘레에서 검출되는 모션이 없는 설정 기간 이후에만 활성화될 수도 있다. 사용자는 비활성 시간 간격을 결정할 수도 있고, 필요에 따라 변경할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 시간 간격은 특정한 유형의 무선 디바이스가 처음으로 완전히 충전된다는 가정 하에 상기 디바이스를 완전히 충전하는데 필요한 것보다 더 길 수도 있다.
도 5 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 수신기 (508) 의 기능 블록도이다. 수신기 (508) 는 수신 안테나 (518) 를 포함할 수도 있는 수신 회로부 (510) 를 포함한다. 수신기 (508) 는 수신된 전력을 제공하기 위해 디바이스 (550) 에 더 커플링된다. 수신기 (508) 는 디바이스 (550) 의 외부에 있는 것으로 도시되었지만 디바이스 (550) 에 통합될 수도 있다는 것이 유의되어야 한다. 에너지는 수신 안테나 (518) 에 무선으로 전파되고, 그 다음에 수신 회로부 (510) 의 나머지를 통해 디바이스 (550) 에 커플링될 수도 있다. 예로서, 충전 디바이스는 모바일 폰들, 휴대용 음악 재생기들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 청각 보조기들 (및 다른 의료용 디바이스들) 등과 같은 디바이스들을 포함할 수도 있다.
수신 안테나 (518) 는 송신 안테나 (414) (도 4) 와 동일한 주파수에서, 또는 특정 범위의 주파수들 내에서 공진하도록 튜닝된다. 수신 안테나 (518) 는 송신 안테나 (414) 와 유사하게 치수가 정해지거나 연관된 디바이스 (550) 의 치수들에 기초하여 상이하게 사이즈가 정해질 수도 있다. 예로서, 디바이스 (550) 는 송신 안테나 (414) 의 직경 또는 길이보다 더 작은 직경 또는 길이 치수를 갖는 휴대용 전자 디바이스일 수도 있다. 그러한 예에서, 수신 안테나 (518) 는, 튜닝 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 코일의 임피던스를 증가시키기 위해 다중 턴 (multi-turn) 코일로서 구현될 수도 있다. 예로서, 수신 안테나 (518) 는 안테나 직경을 최대화하고 권선간 커패시턴스와 수신 안테나의 루프 턴들 (즉, 권선들) 의 수를 감소시키기 위해 디바이스 (550) 의 실제 둘레 주위에 배치될 수도 있다.
수신 회로부 (510) 는 수신 안테나 (518) 에 임피던스 정합을 제공할 수도 있다. 수신 회로부 (510) 는 수신된 RF 에너지 소스를 디바이스 (550) 에 의해 이용하기 위한 충전 전력으로 변환시키기 위한 전력 변환 회로부 (506) 를 포함한다. 전력 변환 회로부 (506) 는 RF-DC 변환기 (520) 를 포함하고, 또한 DC-DC 변환기(522) 를 포함할 수도 있다. RF-DC 변환기 (520) 는 수신 안테나 (518) 에서 수신된 RF 에너지 신호를 Vrect 로 표현되는 출력 전압을 갖는 비교류 전력으로 정류한다. DC-DC 변환기 (522) (또는 다른 전력 조정기) 가 정류된 RF 에너지 신호를 Vout 및 Iout 으로 표현되는 출력 전압 및 출력 전류를 갖는 디바이스 (550) 와 호환가능한 에너지 전위 (예를 들어, 전압) 로 변환시킨다. 선형 및 스위칭 변환기들 뿐만 아니라 부분 및 전 정류기들, 조정기들, 브리지 (bridge) 들, 더블러 (doubler) 들을 포함하는 다양한 RF-DC 변환기들이 고안된다.
수신 회로부 (510) 는 수신 안테나 (518) 를 전력 변환 회로부 (506) 에 연결하기 위한 또는 전력 변환 회로부 (506) 를 연결해제하기 위한 스위칭 회로부 (512) 를 더 포함할 수도 있다. 전력 변환 회로부 (506) 로부터 수신 안테나 (518) 를 연결해제하는 것은 디바이스 (550) 의 충전을 중단할 뿐만 아니라 송신기 (404) (도 2) 에 의해 "보여지는" "부하" 를 변경한다.
위에서 개시된 바와 같이, 송신기 (404) 는 송신기 구동 회로 (424) 로 제공된 바이어스 전류에서의 변동들을 검출할 수도 있는 부하 감지 회로 (416) 를 포함한다. 이에 따라, 송신기 (404) 는 수신기들이 송신기의 근거리장에 존재하는 경우를 결정하기 위한 메커니즘을 구비한다.
다수의 수신기들 (508) 이 송신기의 근거리장에 존재하는 경우, 다른 수신기들이 송신기에 보다 효율적으로 커플링되는 것을 가능하게 하도록 하나 이상의 수신기들의 로딩 및 언로딩을 시간 다중화하는 것이 바람직할 수도 있다. 수신기 (508) 는 또한 다른 근처의 수신기들로의 커플링을 제거하거나 근처 송신기들에 대한 부하를 감소시키기 위해 은폐될 (cloacked) 수도 있다. 수신기의 이러한 "언로딩" 은 본원에서 "클로킹" 으로서도 알려진다. 또한, 수신기 (508) 에 의해 제어되고 송신기 (404) 에 의해 검출되는 언로딩과 로딩 사이의 이러한 스위칭은 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이 수신기 (508) 로부터 송신기 (404) 로의 통신 메커니즘을 제공할 수도 있다. 또한, 수신기 (508) 로부터 송신기 (404) 로의 메시지의 발송을 가능하게 하는 프로토콜이 스위칭과 연관될 수 있다. 예로서, 스위칭 속도는 대략 100 마이크로초일 수도 있다.
일 예시적인 실시형태에서, 송신기 (404) 와 수신기 (508) 사이의 통신은, 종래의 양방향 통신 (즉, 커플링장을 이용한 대역내 시그널링) 이라기 보다는, 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 지칭한다. 다시 말해, 송신기 (404) 는 에너지가 근거리장에서 이용가능한지 여부를 조절하기 위해 송신된 신호의 온/오프 키잉 (keying) 을 이용할 수도 있다. 수신기는 에너지에서의 이들 변화들을 송신기 (404) 로부터의 메시지로서 해석할 수도 있다. 수신기 측으로부터, 수신기 (508) 는, 얼마나 많은 전력이 필드로부터 받아들여지고 있는지를 조절하기 위해 수신 안테나 (518) 의 튜닝 및 튜닝해제를 이용할 수도 있다. 일부 경우들에서, 튜닝 및 튜닝해제는 스위칭 회로부 (512) 를 통해 달성될 수도 있다. 송신기 (404) 는 필드로부터 이용되는 전력에서의 이 차이를 검출하고 이들 변화들을 수신기 (508) 로부터의 메시지로서 해석할 수도 있다. 송신 전력 및 부하 거동의 다른 형태들의 변조가 이용될 수도 있다는 것에 유의한다.
수신 회로부 (510) 는 수신된 에너지 변동들을 식별하기 위해 이용되는 비컨 회로부 (514) 및 시그널링 검출기를 더 포함할 수도 있으며, 수신된 에너지 변동들은 송신기에서 수신기로의 정보 시그널링에 대응할 수도 있다. 또한, 시그널링 및 비컨 회로부 (514) 는 또한 감소된 RF 신호 에너지 (즉, 비컨 신호) 의 송신을 검출하고, 무선 충전을 위한 수신 회로부 (510) 를 구성하기 위해 수신 회로부 (510) 내에서 전력이 공급되지 않는 또는 전력이 결핍된 회로들을 깨우기 위한 공칭 전력으로 감소된 RF 신호 에너지를 정류하기 위해 이용될 수도 있다.
수신 회로부 (510) 는 본원에서 설명된 스위칭 회로부 (512) 의 제어를 포함하는 본원에서 설명된 수신기 (508) 의 프로세스들을 조정하기 위한 프로세서 (516) 를 더 포함한다. 수신기 (508) 의 클로킹은 또한 디바이스 (550) 에 충전 전력을 제공하는 외부 유선 충전 소스 (예를 들어, 벽/USB 파워) 의 검출을 포함하는 다른 이벤트들의 발생에 따라 일어날 수도 있다. 프로세서 (516) 는, 수신기의 클로킹을 제어하는 것에 부가하여, 비컨 상태를 결정하고 송신기 (404) 로부터 발송된 메시지들을 추출하기 위해 비컨 회로부 (514) 를 또한 모니터링할 수도 있다. 프로세서 (516) 는 또한 향상된 성능을 위해 DC-DC 변환기 (522) 를 조절할 수도 있다.
도 6 은 도 4 의 송신 회로부 (406) 에서 이용될 수도 있는 송신 회로부 (600) 의 일부분의 개념도이다. 송신 회로부 (600) 는 도 4 에서 상술된 바와 같은 구동 회로 (624) 를 포함할 수도 있다. 구동 회로 (624) 는 도 4 에 도시된 구동 회로 (424) 와 유사할 수도 있다. 상술된 바와 같이, 구동 화로 (624) 는 구형파를 수신하여 송신 회로 (650) 에 제공될 정현파를 출력하도록 구성될 수도 있는 스위칭 증폭기일 수도 있다. 일부 경우들에서, 구동 회로 (624) 는 증폭기 회로라고 지칭될 수도 있다. 구동 회로 (624) 는 클래스 E 증폭기로 도시되나, 본 발명의 실시형태들에 따라 임의의 적합한 구동 회로 (624) 가 이용될 수도 있다. 구동 회로 (624) 는 도 4 에 도시된 바와 같은 발진기 (423) 로부터의 입력 신호 (602) 에 의해 구동될 수도 있다. 송신 회로 (650) 를 통해 전달될 수도 있는 최대 전력을 제어하도록 구성된 구동 회로 (624) 에는 또한 구동 전압 (VD) 이 제공될 수도 있다. 고조파를 제거하거나 감소시키기 위해, 송신 회로부 (600) 는 필터 회로 (626) 를 포함할 수도 있다. 필터 회로 (626) 는 3 극 (커패시터 (634), 인덕터 (632), 및 커패시터 (636)) 저역 통과 필터 회로 (626) 일 수도 있다.
필터 회로 (626) 에 의해 출력된 신호는 안테나 (614) 를 포함하는 송신 회로 (650) 에 제공될 수도 있다. 송신 회로 (650) 는 구동 회로 (624) 에 의해 제공되는 필터링된 신호의 주파수에서 공진할 수도 있는 (예를 들어, 안테나의 인덕턴스나 커패시턴스 또는 추가적인 커패시터 컴포넌트때문일 수도 있는) 커패시턴스 (620) 및 인덕턴스를 갖는 직렬 공진 회로를 포함할 수도 있다. 송신 회로 (650) 의 부하는 가변 저항기 (622) 에 의해 나타내어질 수도 있다. 부하는 송신 회로 (650) 로부터 전력을 수신하도록 포지셔닝된 무선 전력 수신기 (508) 의 기능일 수도 있다.
일부 상황들에서, 위에서 논의된 바와 같은 다수의 송신기들이 동시에 송신하고 서로 가까이 있는 경우, 바람직하지 않은 결과들이 있을 수도 있다. 예를 들어, 전력을 무선으로 송신하는 제 1 송신기가 제 2 송신기와 본의 아니게 유도 커플링될 수도 있다. 제 1 시나리오에서, 제 1 송신기의 회로부는 제 2 송신기로 인해 예상치 못한 부하를 경험함으로써 손상될 수도 있다. 다시 말해, 제 1 송신기는 (수신기 회로 (예를 들어, 도 5) 의 작은 부하라기보다는) 제 2 송신기를 큰 부하로 느낀다. 제 2 시나리오에서, 제 2 송신기의 회로부는 본의 아니게 수신기 회로로서 작동함으로 인해 손상될 수도 있다. 다시 말해, 제 1 송신기가 본의 아니게 유도 커플링되는 경우, 제 2 송신기는 제 1 송신기로부터 수신된 전력에 의해 손상될 수도 있다. 송신기가 오프 상태에 있는 경우, 수신된 전력 (즉, 회로가 "온" 일 필요 없이 안테나가 수동적으로 전력을 수신할 수 있다) 이 송신기의 민감한 회로부에 전달되는 것이 금지되기 때문에 손상을 막게 된다. 또한, 오프 상태에서 온 상태로의 전이 시에, 송신 회로부를 안테나에 커플링하기 전에, 검출 회로는 안테나가 잠재적으로 손상을 주는 전력을 수신하는 않음을 결정한다. 안테나가 잠재적으로 손상을 주는 전력을 수신하는 경우, 송신 회로부는 안테나에 커플링되지 않는다.
도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템과 같은 무선 전력 전송 시스템에서 이용될 수도 있는 송신기 (704) 의 기능 블록도이다. 송신기 (704) 는 송신 회로부 (706), 보호 회로부 (705), 및 송신 안테나 (714) 를 포함한다.
송신 회로부 (706) 는 위에서 논의된 송신 회로부, 예컨대, 각각, 도 2, 도 4, 및 도 6 의 송신 회로부 (206, 406, 및 600) 와 유사할 수도 있다. 송신 회로부 (706) 는 출력으로서 송신 전력 신호 (예를 들어, RF 발진 신호) 를 제공한다. 예를 들어, 송신 전력 신호는 보호 회로부 (705) 를 통해 송신 안테나 (714) 에 제공될 수 있다. 전력 송신 신호는 송신 안테나 (714) 부근에 에너지의 발생 (예를 들어, 전자기 플럭스) 를 초래하는 발진 신호일 수 있다. 송신기 (704) 는 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있다. 예로서, 송신기 (704) 는 6.78 MHz ISM 대역에서 동작할 수도 있다.
송신 안테나 (714) 는 위에서 논의된 안테나들, 예컨대, 각각, 도 2, 도 3, 및 도 4 의 안테나들 (214, 352, 및 414) 과 유사할 수도 있다. 송신 안테나 (714) 는 입력으로서 전력 송신 신호를 수신하고 출력으로서 무선장을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 송신 회로부 (706) 에 전기적으로 커플링되는 송신 안테나 (714) 는 전력 송신 신호를 수신할 수도 있으며, 전력 송신 신호는 송신 안테나 (714) 에 전력을 공급하고 디바이스를 무선으로 충전하고/하거나 디바이스에 무선으로 전력을 공급하기에 충분한 무선장을 발생시킨다. 일 예로서, 제공된 전력은 상이한 전력 요구사항들을 갖는 상이한 디바이스들에 전력을 공급하거나 상이한 디바이스들을 충전하기 위해, 예를 들어, 약 300 밀리와트 내지 5 와트일 수도 있다. 보다 높거나 보다 낮은 전력 레벨들이 또한 제공될 수도 있다.
보호 회로부 (705) 는 송신 회로부 (706) 와 보호 회로부 (705) 사이에 전력 송신 신호를 나를 수도 있다. 보호 회로부 (705) 는 보호 없이 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장 및/또는 전력에 의해 야기될 손상으로부터 송신 회로부 (706) 를 보호하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 보호 회로부 (705) 는 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장 및/또는 전력의 강도를 감지할 수도 있다. 감지하는 것에 기초하여, 보호 회로부 (705) 는 송신 안테나와 송신 회로부 사이의 전기적 커플링을 감쇠시켜 수신된 전자기장 및/또는 전력이 전기적 커플링을 통해 송신 회로부 (706) 및/또는 송신 안테나 (714) 에 손상을 주는 것이 방지될 수도 있다.
보호 회로부 (705) 는 다양한 방식들로 전기적 커플링을 감쇠시킬 수도 있다. 일 실시형태에서, 보호 회로부 (705) 는 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 에너지 및/또는 전력을 분로할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 보호 회로부 (705) 는 송신 회로부 (706) 및 송신 안테나 (714) 를 스위치와 연결하고, 스위치가 열려 있는 경우, 송신 안테나 (714) 로부터의 에너지 및/또는 전력은 송신 회로부 (706) 로부터 전기적으로 절연된다.
보호 회로부 (705) 는 송신 회로부 (706) 가 오프 상태에 있는 경우 보호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 송신 회로부 (706) 가 오프 상태에 있는 동안에, 보호 회로부 (705) 는 송신 안테나 (714) 와 송신 회로부 (706) 사이의 전기적 커플링을 감쇠시킬 수도 있다. 그 결과, 송신 안테나 (714) 와 송신 회로부 (706) 사이의 에너지 및/또는 전력 전송이 방지되거나 금지될 수도 있다.
또한, 송신 회로부 (706) 가 오프 상태에서 온 상태로 전이하는 경우, 전력을 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이에서 전송하는 것을 허용하기 전에, 보호 회로부 (705) 는 송신 안테나 (714) 가 잠재적으로 손상을 주는 전자기장 및/또는 전력을 수신하는지 여부를 결정한다. 송신 안테나 (714) 가 잠재적으로 손상을 주는 전력을 수신하는 경우, 전기적 커플링이 감쇠된다. 예를 들어, 에너지 및/또는 전력이 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이에서 전송하는 것이 방지되거나 금지된다. 송신 안테나 (714) 가 잠재적으로 손상을 주는 전력을 수신하지 않는 경우, 전력은 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이에서 전송하도록 허용된다.
도 8 은, 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신 회로부 (706), 및 도 7 의 송신기 (704) 와 같은 송신기에 이용될 수도 있는 보호 회로부 (805) 의 기능 블록도이다. 보호 회로부 (805) 는 분로 전력 제어 회로부 (810) 및 검출 회로부 (815) 를 포함할 수도 있다.
분로 전력 제어 회로부 (810) 는 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이에서의 전력 송신 신호 (예를 들어, 도 8 의 V+ 및 V-) 를 위한 연결을 포함할 수도 있고, 제어 신호를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 제어 신호는 전력 신호 송신 신호 (V+, V-) 를 감지하는 것에 기초하여 검출 회로부 (815) 에 의해 제공될 수도 있다. 제어 신호에 기초하여, 분로 전력 제어 회로부 (810) 는 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이 연결을 활성화시키거나 활성화해제한다.
분로 전력 제어 회로 (810) 는 제어 신호에 따라 오프 상태 및 온 상태에서 동작할 수도 있다. 오프 상태에서, 분로 전력 제어 회로부 (810) 는 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이의 연결을 활성화시켜, 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 에너지 및/또는 전력이 송신 회로부에 전달되지 않고, 대신 분로되도록 할 수도 있다. 일부 구현들에서, 에너지 및/또는 전력은 접지로 분로된다. 일부 구현들에서는, 송신 안테나 (714) 의 코일의 전극들 (V+, V-) 양자 모두가 단락된다. 분로 전력 제어 회로부 (810) 는 검출 회로부 (815) 가 분로 전력 제어 회로부 (810) 로 하여금 송신 안테나 (714) 를 분로하는 것을 중단하게 하는 제어 신호를 제공하지 않는 한 송신 안테나 (714) 를 분로한다.
송신 회로부 (706) 가 오프 상태에 있는 경우, 검출 회로부 (815) 는 분로 회로부 (810) 로 하여금 송신 안테나 (714) 로부터의 신호들을 분로하게 하는 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 송신 회로부 (706) 가 온 상태에 있는 경우, 검출 회로부 (815) 는 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장 및/또는 전력의 강도를 감지한다. 송신 안테나 (714) 가 충분한 강도의 전자기장 및/또는 전력을 수신하는 경우, 검출 회로부 (815) 는 분로하는 제어 신호를 유지하여 수신된 에너지 및/또는 전력이 송신 회로부 (706) 에 손상을 주지 않도록 한다. 반대로, 송신 안테나 (714) 가 임계치보다 높은 전자기장을 수신하지 않고/않거나 강도 또는 전력을 갖지 않는 경우, 검출 회로부 (815) 는 분로 전력 제어 회로부 (810) 로 하여금 분로하는 것을 중단하게 하는 제어 신호를 발생시켜, 송신 회로부 (706) 가 송신 안테나 (714) 를 구동할 수도 있다. 일부 구현들에서, 송신 회로부 (706) 가 송신 안테나 (714) 를 구동하고/하거나 송신 안테나에 전력을 공급하는 동안에, 검출 회로부 (815) 는 감지하는 것을 중단한다.
일부 실시형태들에서, 검출 회로 (815) 는 송신 안테나에 의해 발생된 전기적 특성을 측정함으로써 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장 및/또는 전력의 강도를 감지한다. 예를 들어, 검출 회로 (815) 는 송신 안테나 (714) 에서의 전류, 전압, 임피던스, 또는 다른 유사한 전기적 특성들을 감지할 수도 있다. 감지하는 것은 도 10 내지 도 12 를 참조하여 추후 보다 상세히 설명될 것이다.
도 9 는, 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신 회로부 (706), 및 도 7 의 송신기 (704) 와 같은 송신기에 이용될 수도 있는 보호 회로부 (905) 의 기능 블록도이다. 보호 회로부 (905) 는 연결 전력 제어 회로부 (910) 및 검출 회로부 (915) 를 포함할 수도 있다.
연결 전력 제어 회로부 (910) 는 송신 회로부 (706) 에서 송신 안테나 (714) 로 전력 송신 신호 (예를 들어, 도 9 에서의 VT) 를 나를 수 있다 (예를 들어, 도 9 에서 VA). 연결 전력 제어 회로부 (910) 는, 예를 들어, 검출 회로부 (915) 로부터, 연결 전력 제어 회로부 (910) 의 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 수신할 수도 있다. 오프 상태에서, 연결 전력 제어 회로부 (910) 는 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이의 연결을 디커플링하여, 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 에너지 및/또는 전력이 송신 회로부 (706) 에 전달되지 않도록 할 수도 있다. 연결 전력 제어 회로부 (910) 는 검출 회로부 (915) 가 연결 전력 제어 회로부 (910) 로 하여금 송신 안테나 (714) 와 송신 회로부 (706) 를 커플링하게 하는 제어 신호를 제공하지 않는 한 연결을 디커플링한다.
송신 회로부 (706) 가 오프 상태에 있는 경우, 검출 회로부 (915) 는 송신 회로부 (706) 와 송신 안테나 (714) 사이의 연결을 디커플링하기 위해 연결 전력 제어 회로부 (910) 에 제어 신호를 제공하도록 구성된다. 송신 회로부 (706) 가 오프 상태에 있는 경우, 검출 회로부 (915) 는 송신 안테나 (714) 가 임계치를 넘는 강도를 갖는 전자기장 및/또는 전력을 수신하는지 여부를 감지한다. 송신 안테나 (714) 가 충분한 에너지 및/또는 전력을 수신하는 경우, 검출 회로부 (915) 는 송신 안테나 (714) 와 송신 회로부 (706) 를 디커플링하기 위한 제어 신호를 유지한다. 그렇게 함으로써, 수신된 에너지 및/또는 전력이 송신 회로부 (706) 에 손상을 주는 것이 방지될 것이다.
검출 회로부 (915) 가 임계치를 넘는 전자기장 및/또는 전력을 수신하는 것을 감지하지 않는 경우, 검출 회로부 (915) 는 연결 전력 제어 회로부 (910) 로 하여금 송신 안테나 (714) 와 송신 회로부를 커플링하게 하는 제어 신호를 발생시킨다. 그 결과, 송신 회로부 (706) 는 송신 안테나 (714) 를 구동할 수도 있다. 일부 구현들에서, 송신 회로부 (706) 가 송신 안테나 (714) 를 구동하는 경우, 검출 회로부 (915) 는 송신 안테나 (714) 를 감지하는 것을 중단한다.
일부 실시형태들에서, 검출 회로 (915) 는 송신 안테나에 의해 발생된 전기적 특성을 측정함으로써 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장의 강도를 감지한다. 예를 들어, 검출 회로 (915) 는 송신 안테나 (714) 에서의 전류, 전압, 임피던스, 또는 다른 유사한 전기적 특성들을 감지할 수도 있다.
도 8 및 도 9 와 연계하여, 도시되고 설명된 바와 같이, 제어 신호들은 검출 회로들 (815, 915) 에 의해 직접적으로 발생될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 제어 신호들은 검출 회로부 (815, 915) 에 의해 간접적으로 발생될 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 검출 회로부 (815, 915) 는 수신된 전자기장의 강도를 감지하고 그에 따라 감지 신호를 발생시킬 수도 있다. 외부 회로 (예를 들어, 프로세서 또는 비교기) 가 감지 신호를 수신하여 감지된 강도가 보호 작동에 충분한지 여부를 결정할 수도 있다. 외부 회로는 그 다음에 감지 신호를 이용하는 결정에 기초하여 제어 신호를 발생시킬 수도 있다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기 (704) 와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부 (1005) 의 개념도이다. 예를 들어, 보호 회로 (1005) 는 도 8 의 보호 회로 (805) 의 일 실시형태에 대응할 수 있다. 보호 회로부 (1005) 는 전력 제어 회로 (1025) 및 검출 회로 (1015) 를 포함한다. 전력 제어 회로 (1025) 는 스위치들 (S1, S2, 및 S3) 및 인덕터 (L3) 를 포함하는 중계부 (1030) 를 포함한다. 전력 제어 회로 (1030) 는 또한 다이오드 (D3), 트랜지스터 (M1), 및 저항기 (R2) 를 포함한다. 검출 회로 (1015) 는 저항기들 (Rl, R3, 및 R4); 커패시터들 (C2, C3, 및 C4); 및 다이오드들 (D1 및 D2) 을 포함한다.
검출 회로 (1015) 는 감지 신호의 임계치 (Vref) 와의 비교에 기초하여 표시/제어 신호를 발생시키기 위한, 비교기 (1035) 와 같은 모니터링 회로를 포함한다. 비교기 (1035) 는 단지 모니터링 시스템의 하나의 예시적인 실시형태일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 다른 구현들은 범용 프로세서를 이용하는 것과 같이, 쉽게 결정가능할 것이다.
전력 제어 회로 (1025) 는 트랜지스터 (M1) 의 게이트 단자로 제어 신호를 수신한다. 또한, 전력 제어 회로 (1025) 는 중계부 (1030) 로 바이어스 신호를 수신할 수 있다. 바이어스 신호는 인덕터 (L3) 에 전력을 공급하기 위한 바이어스 공급을 제공한다. 제어 신호는 중계부 (1030) 를 온 및 오프로 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터 (M1) 는 제어 신호를 수신하고 제어 신호에 기초하여 선택적으로 턴 온하거나 턴 오프한다. M1 이 온인 경우, 인덕터 (L3) 는 바이어스 신호에 의해 공급된 전류를 전도할 수 있다. 그 결과, 인덕터 (L3) 는 스위치들 (S1 및 S2) 을 열 수 있는 자기장을 발생시킨다. 그렇지 않으면, 스위치들 (S1 및 S2) 은 닫힌다. 도시된 실시형태에서, 다이오드 (D3) 는 중계부가 턴 오프인 경우 트랜지스터 (M1) 에 걸쳐 과도 전압 스파이크들 (예를 들어, 플라이백 (flyback)) 을 막을 수 있다. 또한, 저항기 (R2) 는 트랜지스터 (M1) 의 게이트를 풀 다운하여, 중계부가, 예를 들어, 전력 업에서 닫혀 계속 그대로 있도록 할 수 있다.
검출 회로부 (1015) 는 전력 제어 회로 (1025) 가 오프 상태에 있는 경우 송신 안테나 (예를 들어, 도 8 의 송신 안테나 (714)) 의 단자 (V-) 로부터 신호를 수신하고, 출력으로서 표시 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서, 스위치들 (S1 및 S2) 이 닫히는 경우, 송신 안테나의 하나의 단자 (V+) 는 접지에 커플링되고 송신 안테나의 다른 단자 (V-) 는 검출 회로부 (1015) 에 커플링된다.
표시/제어 신호는 잠재적으로 손상을 주는 전자기장 및/또는 전력의 존재의 표시를 제공한다. 도시된 실시형태에서, 검출 회로 (1015) 는 송신 안테나의 전기적 특성을 감지하는 것에 기초하여 표시 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 단자 (V-) 에 의해 수신된 전자기장 및/또는 전력의 결과로서 커패시터 (C4) 에 걸쳐 검출가능한 전압이 형성된다. 다이오드들 (D4 및 D1) 및 커패시터 (C2) 가 C4 에 걸쳐 형성된 전압을 정류할 수 있다. 저항기 (R4) 가 전자기 간섭을 감소시킬 수 있다. 저항기 (R3) 및 커패시터 (C3) 에 의해 형성된 망은 저역 통과 필터에 대응할 수 있다. 다이오드 (D2) 가 출력 신호 전압을 클램핑할 수 있다. 저항기 (R1) 는 커패시터 (C3) 를 방전할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 송신 안테나가 전자기장 및/또는 전력을 수신하는 경우, 감지 신호의 전압이 증가할 것이다. 송신 안테나가 전자기장 및/또는 전력을 수신하지 않는 경우, 표시 신호의 전압이 줄어들 것이다.
감지 신호는 표시 신호를 발생시키는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 회로는 감지 신호를 수신하여 출력으로서 표시 신호를 발생시킬 수 있다. 도시된 실시형태에서, 비교기 (1035) 는 모니터링 회로 (1305) 를 형성한다. 특히, 비교기는 감지 신호의 임계치 (Vref) 와의 비교에 기초하여 표시/제어 신호를 발생시킨다.
비교기 (1035) 는 단지 모니터링 시스템의 하나의 예시적인 실시형태일 뿐이라는 것이 이해될 것이다. 다른 구현들은 쉽게 결정가능할 것이다. 일부 실시형태들에서, 감지 신호는 프로세서와 같은 외부 회로 (미도시) 에 제공될 수 있고, 표지/제어 신호가 그로부터 발생될 수 있다. 수신된 강도가 임계치보다 크다고 표시 신호가 표시하는 경우, 프로세서는 제어 신호를 유지하여 전력 제어 회로 (1025) 가 오프 상태 (예를 들어, 스위치들 (S1 및 S2) 이 닫혀 있다) 로 남아 있도록 한다.
수신된 전자기장 및/또는 전력의 강도가 임계치 미만이라고 결정되는 경우, 프로세서는 트랜지스터 (M1) 를 활성화시키게 하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 인덕터 (L3) 는 바이어스 신호로부터의 전류를 전도하고 스위치들 (S1 및 S2) 이 열리도록 스위칭한다. 스위치들 (S1 및 S2) 이 열린 경우, 송신 회로 (예를 들어, 도 7 의 송신 회로부 (706)) 는 송신 안테나 (예를 들어, 도 7 의 송신 안테나 (714)) 를 구동할 수도 있고, 도시된 실시형태에서, 검출 회로부 (1015) 는 더 이상 송신 안테나 (714) 를 감지하지 않는다. 일부 구현들에서, 프로세서가 보호 회로부 (1005) 에 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 프로세서의 기능성은 프로세서 이외의 회로들에 의해 보호 회로부 (1005) 로 구현될 수 있다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기 (704) 와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부 (1105) 의 개념도이다. 예를 들어, 보호 회로 (1005) 는 도 8 의 보호 회로 (805) 의 일 실시형태에 대응할 수 있다. 보호 회로부 (1005) 는 전력 제어 회로 (1125) 및 검출 회로부 (1115) 를 포함한다. 전력 제어 회로 (1125) 는 다이오드 (D3), 트랜지스터 (M1), 및 중계부 (1130) 를 포함한다. 중계부 (1130) 는 스위치들 (S1 및 S2) 및 인덕터 (L3) 를 포함한다. 검출 회로 (1115) 는 감지 엘리먼트 (1145); 저항기들 (R1 및 R3); 커패시터들 (C1, C2, 및 C3); 및 다이오드들 (D1 및 D2) 을 포함한다. 감지 엘리먼트는 변압기를 형성하기 위한 인덕터들 (L1 및 L2) 을 포함한다.
전력 제어 회로 (1125) 는 송신 안테나의 단자들 (V+ 및 V-) 에 동작가능하게 커플링된다. 전력 제어 회로 (1125) 는 트랜지스터 (M1) 의 게이트 단자로 제어 신호를 수신한다. 또한, 전력 제어 회로 (1125) 는 중계부 (1130) 로 바이어스 신호를 수신할 수 있다. 중계부 (1130) 는 보통 닫혀 있다. 즉, 스위치들 (S1 및 S2) 은 인덕터 (L3) 가 전류를 전도하지 않고 자기장을 발생시키지 않는 경우 닫히고, 인덕터 (L3) 가 전류를 전도하고 자기장을 발생시키는 경우 열린다. 스위치들 (S1 및 S2) 이 닫히는 경우, 스위치들은 송신 안테나의 단자들에 걸쳐 분로를 생성한다. 인덕터 (L3), 다이오드 (D3), 및 저항기 (R2) 에 의해 형성된 망은 도 10 의 전력 제어 회로 (1025) 에서와 유사하게 동작한다. 이에 따라, 제어 신호가 트랜지스터 (M1) 를 활성화시키는 경우, 스위치들 (S1 및 S2) 은 열리고 단자들 (V+ 및 V-) 을 디커플링한다.
일부 실시형태들에서, 일차 인덕터 (L1) 는 송신기의 송신 안테나에 대응할 수 있다. 일 실시형태에서는, 스위치 (S1) 가 포함될 필요가 없다.
검출 회로부 (1115) 는 송신 안테나 (예를 들어, 도 7 의 송신 안테나 (714)) 의 단자들 (V+ 및 V-) 로부터 신호들을 수신하고, 출력으로서 감지 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서, 스위치들 (S1 및 S2) 이 닫히는 경우, 단자들 (V+ 및 V-) 은 변압기 (1145) 의 일차 인덕터 (L1) 에 의해 커플링된다. 그 결과, 일차 인덕터 (L1) 를 통과하는 신호들은 감지 신호를 발생시키기 위해 이차 인덕터 (L2) 를 거쳐 신호들을 발생시킨다. 도시된 실시형태에서, 커패시터 (C1) 가 변압기의 이차 인덕터 (L2) 를 분로한다. 다이오드 (D1) 및 커패시터 (C2) 가 C1 에 걸쳐 형성된 전압을 정류한다. 저항기 (R3) 및 커패시터 (C3) 는 저역 통과 필터를 형성한다. 다이오드 (D2) 가 표시 신호를 클램핑하고, R1 이 커패시터 (C3) 를 방전한다. 송신 안테나가 전력을 수신하는 것을 중지하면, 표시 신호 전압의 전압이 떨어질 것이다.
일부 실시형태들에서, 감지 신호는 프로세서와 같은 외부 회로 (미도시) 에 제공될 수 있다. 또한 또는 대안으로, 외부 회로는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 외부 회로는 도 11 과 연계하여 설명된 바와 같은 유사한 외부 회로에 대응할 수 있다.
도 12 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 도 7 의 송신기 (704) 와 같은 송신기에서 이용될 수도 있는 보호 회로부 (1205) 의 개념도이다. 예를 들어, 보호 회로 (1205) 는 도 9 의 보호 회로 (905) 의 일 실시형태에 대응할 수 있다. 간단함을 위해, 보호 회로들 (1105 및 1205) 양자 모두에 공통인 엘리먼트들은 공통 참조 표시를 공유하고, 오직 보호 회로들 (1105 및 1205) 사이의 차이들만이 본원에서 설명된다. 도시된 실시형태에서, 송신 안테나 연결부 (VA) (도 8) 는 접지 또는 송신 회로부 연결부 (VT) 중 어느 일방에 선택적으로 커플링된다. 전력 제어 회로 (1225) 의 스위치 (S1) 는 보통 닫혀 있는 반면, 스위치 (S3) 는 보통 열려 있음으로써, 오프 상태 동안에 그리고 보호 동안 송신 회로 및 안테나를 디커플링한다. 송신 회로가 온 상태에 있고 검출 회로가 수신된 전자기장을 감지하지 않는 경우, 스위치 (S1) 는 열리고 스위치 (S3) 는 닫힘으로써, 송신 회로와 송신 안테나를 커플링한다.
도 13 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 회로를 보호하는 방법 (1300) 의 흐름도이다. 회로는 송신기에서 안테나를 구동하도록 구성된다. 방법 (1300) 에서, 블록 (1310) 에서, 전력이 회로와 안테나 사이에서 전송되는 것이 금지된다. 블록 (1320) 에서, 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도가 임계치보다 크거나 작은 지가 결정된다. 강도가 임계치보다 큰 경우, 수신된 전력은 계속 모니터링된다. 강도가 임계치보다 작은 경우, 블록 (1330) 에서, 전력은 회로와 안테나 사이에서 전송하도록 허용되고, 회로는 안테나를 구동할 수도 있다.
도 14 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 회로를 보호하는 방법 (1400) 의 흐름도이다. 방법은 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 감지하는 블록 (1410) 에서 시작한다. 예를 들어, 검출 회로 (1015 또는 1115) 가 수신된 전자기장의 강도를 감지하는데 이용될 수 있다. 감지하는 동안에, 방법 (1400) 은 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 표시하는 표시 신호를 발생시키는 블록 (1420) 으로 진행된다. 예를 들어, 검출 회로 (1015 또는 1115) 가 감지 신호를 발생시키는데 이용될 수 있다. 일 실시형태에서, 감지 신호는 검출 회로에 의해 발생될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 감지 신호는 표시 신호를 발생시키기 위해 회로 또는 프로세서에 제공될 수 있다. 표시 신호를 수신하는 것에 응답하여, 방법 (1400) 은 표시 신호에 기초하여 송신 안테나와 송신 회로 사이의 전기적 커플링을 감쇠시키는 블록 (1430) 으로 나아간다. 커플링을 감쇠시킴으로써, 수신된 전자기장이 전기적 커플링을 통해 송신 안테나 또는 송신 회로 중 적어도 하나에서 손상을 주는 것이 방지된다. 예를 들어, 전력 제어 회로들 (805, 1025, 및 1125) 이 분로를 생성함으로써 전기적 커플링을 감쇠시키는데 이용될 수 있다. 다른 실시형태에서는, 연결 전력 제어 회로부 (905) 가 연결부를 디커플링함으로써 전기적 커플링을 감쇠시키는데 이용될 수 있다.
도 8 은, 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기 보호 회로 (805) 의 기능 블록도이다. 무선 전력 송신기 보호 회로 (805) 는 도 7, 도 8, 도 10, 및 도 11 에 대하여 논의된 다양한 작동들에 대한 수단 (810 및 815) 을 포함한다.
도 9 는, 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기 보호 회로 (905) 의 기능 블록도이다. 무선 전력 송신기 보호 회로 (905) 는 도 7 및 도 12 에 대하여 논의된 다양한 작동들에 대한 수단 (910 및 915) 을 포함한다.
위에서 설명된 방법들의 다양한 동작들은 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들)과 같은, 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에서 도시된 임의의 동작들은 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 전력을 무선으로 송신하는 수단은 각각 도 2, 도 3, 도 4, 및 도 7 의 안테나들 (214, 352, 414, 및 714) 과 같은 안테나를 포함할 수도 있다. 전력 송신 수단에 대한 신호들을 발생시키는 수단은 각각 도 2, 도 4, 도 6, 및 도 7 의 송신 회로부 (206, 406, 600, 및 706) 중 임의의 송신 회로부와 같은 송신 회로를 포함할 수도 있다. 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 감지하여 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장의 강도를 표시하는 표시 신호를 발생시키는 수단은, 각각 도 8 내지 도 12 의 검출 회로들 (815, 915, 1015, 1115, 및 1215) 와 같은 검출 회로를 포함할 수도 있다. 수신된 전자기장이 전기적 커플링을 통해 송신 안테나 또는 송신 회로 중 적어도 하나에 손상을 주는 것이 금지되도록 표시 신호에 기초하여 송신 안테나 및 송신 회로 사이의 전기적 커플링을 감쇠시키는 수단은, 각각 도 8 내지 도 12 의 전력 제어 회로들 (810, 910, 1025, 1125, 및 1225) 과 같은 전력 제어 회로를 포함할 수도 있다. 안테나로부터의 전자기장 및/또는 전력을 감지하여 안테나에 의해 수신된 전력의 양을 표시하는 신호를 발생시키는 수단은, 각각 도 8, 도 9, 도 10, 및 도 11 의 검출 회로들 (815, 915, 1015, 및 1115) 과 같은 검출 회로를 포함할 수도 있다.
정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 설명을 통해 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 혹은 자기 입자들, 광학장들 혹은 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자 모두의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그것들의 기능성의 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 설명된 기능성은 각각의 특정 애플리케이션에 대한 다양한 방식들로 구현될 수도 있으나, 그러한 구현 결정들이 본 발명의 실시형태들의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어져서는 안된다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (Digital Signal Processor; DSP), 주문형 반도체 (Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array; FPGA) 혹은 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 혹은 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 비일시적인 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되거나 송신될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM (Random Access Memory), 플래시 메모리, ROM (Read Only Memory), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), 레지스터들, 하드 디스크, 리무버블 디스크, CD ROM, 또는 종래 기술에서 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크, 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하고, 반면 디스크 (disc) 들은 레이저들로 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기 내에 있을 수도 있다. 대안에서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기에서 이산 컴포넌트들로 있을 수도 있다.
본 개시물을 요약할 목적으로, 본 발명들의 소정의 양상들, 이점들, 및 신규한 피쳐들이 본원에 설명되었다. 반드시 모든 그러한 이점들이 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성될 필요가 없을 수도 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 반드시 본원에 사상되거나 제시될 수도 있는 다른 이점들을 달성하지 않으면서도 본원에 사상된 하나의 이점 또는 한 그룹의 이점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 이행될 수도 있다.
위에서 설명된 실시형태들의 다양한 수정들은 자명할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에서 보여진 예시적인 실시형태들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 피쳐들과 일치하는 광의의 범위에 부합되고자 한다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신 디바이스 (704) 로서,
    송신 안테나 (714);
    무선장을 발생시키기 위해 상기 송신 안테나에 전력을 공급하기 위한 전력 송신 신호를 발생시키도록 구성된 송신 회로 (706); 및
    적어도 스위치를 포함하는 전력 제어 회로 (810, 910) 로서, 상기 전력 제어 회로는, 상기 송신 안테나에 의해 수신된 전자기장이 상기 송신 안테나와 상기 송신 회로 사이의 전기적 커플링을 통해 상기 송신 안테나 또는 상기 송신 회로 중 적어도 하나에 손상을 주는 것이 방지되도록 상기 전기적 커플링을 감쇠시키도록 구성된, 상기 전력 제어 회로 (810, 910) 를 포함하고;
    발생된 상기 무선장은 전자 디바이스를 무선으로 충전하기에 충분하고;
    상기 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 상기 전자기장의 강도를 감지하도록 구성되고, 상기 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 상기 전자기장의 상기 강도를 표시하는 감지 신호를 발생시키도록 더 구성된 검출 회로 (815, 915) 를 더 포함하고;
    상기 전력 제어 회로 (810, 910) 는 상기 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전기적 커플링을 감쇠시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 회로 (815, 915) 는 상기 송신 안테나 (714) 에 의해 발생된 전기적 특성을 측정함으로써 상기 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 상기 전자기장의 상기 강도를 감지하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로 (810, 910) 는 상기 감지 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 송신 안테나와 상기 송신 회로를 전기적으로 절연하기 위해 상기 스위치를 여는 것 또는 닫는 것 중 적어도 하나에 의해 상기 전기적 커플링을 감쇠시키도록 구성되거나, 또는 상기 전력 제어 회로는 상기 송신 안테나와 상기 송신 회로 사이의 연결을 활성화시키도록 상기 스위치를 선택적으로 제어하도록 구성되고, 상기 연결은 활성화되는 경우 상기 송신 회로로부터 멀어지게 전류를 분로하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로 (810, 910) 가, 상기 송신 안테나 (714) 와 상기 송신 회로 (706) 사이의 연결을 디커플링하도록 상기 스위치를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로 (810, 910) 는 전력 제어 신호에 기초하여 상기 송신 안테나 (714) 와 상기 송신 회로 (706) 사이의 전력 전송을 금지하도록 구성되고, 상기 전력 제어 신호는 상기 검출 회로 (815, 915) 에 의해 제공되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로 (810, 910) 는 상기 송신 안테나 (714) 가 임계치보다 작은 전력을 수신하는 것에 기초하여 상기 송신 안테나 (714) 와 상기 송신 회로 사이의 전력 전송을 허용하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로 (815, 915) 는 상기 송신 회로가 상기 전자 디바이스를 무선으로 충전하기에 충분한 무선장을 발생시키기 위해 상기 송신 안테나 (714) 에 전력을 공급하는 동안에는 상기 안테나로부터 상기 전력을 감지하는 것을 중단하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 제어 회로는 중계기 (1030) 를 포함하는, 무선 전력 송신 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로 (815, 915) 는 감지 엘리먼트, 정류기, 및 필터를 포함하는, 무선 전력 송신 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로 (815, 915) 는 프로세서에 상기 감지 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 전력 제어 회로는 상기 프로세서로부터 상기 감지 신호에 기초하여 제어 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 전력 제어 회로는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 스위치를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 회로 (815, 915) 는 제어 신호를 발생시키기 위해 프로세서에 상기 감지 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 전력 제어 회로 (810, 910) 는 상기 송신 회로가 상기 송신 안테나에 전력을 전송하는 것을 선택적으로 금지하거나 허용하기 위해 상기 프로세서로부터 상기 제어 신호를 수신하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
  12. 무선 전력 송신 디바이스를 보호하는 방법으로서,
    송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 전자기장의 강도를 감지하는 단계;
    검출 회로 (815, 915) 를 통해, 상기 송신 안테나 (714) 에 의해 수신된 상기 전자기장의 상기 강도를 표시하는 표시 신호를 발생시키는 단계; 및
    전력 제어 회로 (810, 910) 를 통해, 수신된 상기 전자기장이 상기 송신 안테나 (714) 와 송신 회로 (706) 사이의 전기적 커플링을 통해 상기 송신 안테나 (714) 또는 상기 송신 회로 (706) 중 적어도 하나에 손상을 주는 것이 방지되도록 상기 표시 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전기적 커플링을 감쇠시키는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 디바이스를 보호하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는 수신된 상기 전자기장의 상기 강도를 결정하기 위해 상기 송신 안테나 (714) 에 의해 발생된 전기적 특성을 측정하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 디바이스를 보호하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 전기적 커플링을 감쇠시키는 단계는 상기 송신 안테나 (714) 와 상기 송신 회로 (706) 사이의 전기적 경로를 활성화시키도록 스위치를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 전기적 경로는 활성화되는 경우 상기 송신 회로로부터 멀어지게 전류를 분로하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스를 보호하는 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 전기적 커플링을 감쇠시키는 단계는 상기 송신 안테나 (714) 와 상기 송신 회로 (706) 사이의 연결을 디커플링하도록 스위치를 제어하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신 디바이스를 보호하는 방법.
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