KR101999520B1 - 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치 - Google Patents

무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101999520B1
KR101999520B1 KR1020170044590A KR20170044590A KR101999520B1 KR 101999520 B1 KR101999520 B1 KR 101999520B1 KR 1020170044590 A KR1020170044590 A KR 1020170044590A KR 20170044590 A KR20170044590 A KR 20170044590A KR 101999520 B1 KR101999520 B1 KR 101999520B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
wireless communication
charging
short
range wireless
Prior art date
Application number
KR1020170044590A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180113655A (ko
Inventor
박공순
박경수
한건수
Original Assignee
(주)이미지스테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)이미지스테크놀로지 filed Critical (주)이미지스테크놀로지
Priority to KR1020170044590A priority Critical patent/KR101999520B1/ko
Publication of KR20180113655A publication Critical patent/KR20180113655A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101999520B1 publication Critical patent/KR101999520B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H04B5/79—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type
    • H04B5/0025—Near field system adaptations
    • H04B5/0037—Near field system adaptations for power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type
    • H04B5/0075—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type using inductive coupling
    • H04B5/24—
    • H04B5/72—

Abstract

본 발명은 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 통합 시스템은, 각각의 일단이 연결된 제1 코일과 제2 코일; 입력단이 상기 제1 코일의 양단에 연결되어 유도기전력에 의해 상기 제1 코일에 유도된 교류를 정류하는 정류부; 상기 정류부의 출력단과 배터리 사이에 설치되는 충전회로; 근거리 무선통신용 신호를 생성하는 것으로서, 상기 제1 코일의 타단과 상기 제2 코일의 타단에 연결되는 근거리 무선통신용 드라이버 회로; 외부 입력에 대응하여 상기 드라이버 회로를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 무선 충전을 위한 구성과 근거리 무선통신을 위한 구성을 부분적으로 공유하면서도 무선충전과 근거리 무선통신을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 무선 충전과 무선통신을 위한 설치면적을 크게 줄일 수 있고 이를 통해 설계자유도를 향상시킬 수 있다.

Description

무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치{Integrated system of wireless power charging and short distance wireless communication and integrated controller for the same}
본 발명은 무선충전과 근거리 무선통신을 위한 통합시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 무선충전용 코일과 근거리 무선통신용 코일을 일부 공유하면서 무선충전과 근거리 무선통신을 안정적으로 수행할 수 있는 통합 시스템과 이를 위한 통합 제어장치에 관한 것이다.
종래에는 스마트폰, 태블릿, 노트북컴퓨터 등의 휴대용 전자기기에 내장된 배터리를 충전할 때는 충전케이블을 이용하는 경우가 대부분이었으나 최근에는 무선충전 기술이 발전하면서 이를 적용한 전자기기가 출시되고 있다.
대표적인 무선충전 기술은 전자기 유도현상을 이용한 것으로서, 1차 코일을 구비한 충전스테이션에 2차 코일을 구비한 전자기기를 올려 놓고 2차 코일에서 발생한 유도기전력을 이용하여 배터리를 충전하는 기술이다.
따라서 전자기기의 내부에는 반드시 2차 코일이 설치되어야 하며, 스마트폰의 경우에는 일반적으로 배면커버 또는 배터리커버의 내측에 나선 루프 형상의 2차 코일이 설치된다.
한편 최근의 스마트폰은 결제, 인접 기기와의 데이터 전송, 무선인터넷 등을 위한 근거리 무선통신 모듈을 탑재하고 있으며, 근거리 무선통신 모듈은 신호 송수신을 위한 안테나를 포함한다. 사용되는 안테나의 형태는 주파수대역에 따라 매우 다양한데, 예를 들어 NFC(Near Field Communication) 모듈, MST(Magnetic Secure Transmission) 모듈 등은 나선 루프 형상의 코일안테나를 사용한다.
그런데 크기가 제한된 휴대용 전자기기에 무선충전 모듈과 근거리 무선통신 모듈을 별도로 설치하고 각각의 안테나코일도 별도로 설치하면 설치공간을 많이 차지하므로 설계자유도가 크게 낮아지는 문제가 있다.
따라서 무선충전을 위한 구성과 근거리 무선통신을 위한 구성을 최대한 통합하여 설계자유도를 높이고, 무선충전과 근거리 무선통신을 안정적으로 수행할 수 있는 통합 시스템을 개발할 필요가 있다.
한국공개특허 제10-2013-0114473호(2013.10.18 공개) 한국등록특허 제10-1498766호(2015.03.04 공고)
본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 무선충전용 코일과 근거리 무선통신용 코일을 부분적으로 공유하면서 무선충전과 근거리 무선통신을 안정적으로 수행할 수 있는 통합 시스템과 이를 위한 통합 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은. 각각의 일단이 연결된 제1 코일과 제2 코일; 입력단이 상기 제1 코일의 양단에 연결되어 유도기전력에 의해 상기 제1 코일에 유도된 교류를 정류하는 정류부; 상기 정류부의 출력단과 배터리 사이에 설치되는 충전회로; 근거리 무선통신용 신호를 생성하는 것으로서, 상기 제1 코일의 타단과 상기 제2 코일의 타단에 연결되는 근거리 무선통신용 드라이버 회로; 외부 입력에 대응하여 상기 드라이버 회로를 제어하는 제어부를 포함하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 통합 시스템은, 일단은 상기 정류부의 출력단에 상기 충전회로에 대해 병렬로 연결되고 타단은 접지된 캐패시터; 상기 충전회로의 일단과 타단을 연결하는 우회라인; 상기 우회라인에 설치되고, 상기 제어부에 의해 동작하는 캐패시터 충전용 스위치를 포함할 수 있다. 이 경우에는, 상기 제어부는, 근거리 무선통신용 인에이블(enable) 신호가 입력되면 상기 캐패시터 충전용 스위치를 온(ON)시켜서 상기 캐패시터를 충전하고, 설정조건이 충족되면 상기 드라이버 회로를 기동시킬 수 있다. 또한 상기 제어부는, 설정시간이 경과하거나 상기 정류부의 출력단 전압(Vrect)이 배터리 전압(Vbatt) 대비 설정 비율에 도달하면 상기 설정조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 통합 시스템은, 상기 드라이버 회로와 상기 제2 코일의 타단을 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제1 스위치; 상기 드라이버 회로와 상기 제1 코일의 타단을 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 통합 시스템은, 일단이 상기 제1 코일의 타단에 연결되고 상기 제2 코일과 동일한 임피던스를 가지는 제3 코일을 포함하고, 상기 드라이버 회로는 상기 제3 코일의 타단과 상기 제2 코일의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은, 각각의 일단이 연결된 제1 코일 및 제2 코일과, 입력단이 상기 제1 코일의 양단에 연결되어 유도기전력에 의해 상기 제1 코일에 유도된 교류를 정류하는 정류부를 포함하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합시스템에 사용되는 통합제어장치에 있어서, 제1 단자를 통해 상기 제2 코일의 타단에 연결되고, 제2 단자를 통해 상기 제1 코일의 타단에 연결되는 드라이버 회로; 일단은 제3 단자를 통해 상기 정류부의 출력단에 연결되고, 타단은 제4 단자를 통해 배터리에 연결되는 충전회로; 제5 단자를 통한 입력에 따라 상기 드라이버 회로를 제어하는 제어부를 포함하는 통합제어장치를 제공한다.
본 발명에 따른 통합제어장치는, 상기 충전회로의 일단과 타단을 연결하는 우회라인; 상기 우회라인에 설치되고, 상기 제어부에 의해 동작하는 캐패시터 충전용 스위치를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 드라이버 회로와 상기 제1 단자를 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제1 스위치; 상기 드라이버 회로와 상기 제2 단자를 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선 충전을 위한 구성과 근거리 무선통신을 위한 구성을 부분적으로 공유하면서도 무선충전과 근거리 무선통신을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 무선 충전과 무선통신을 위한 설치면적을 크게 줄일 수 있고 이를 통해 설계자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 시스템의 구성도
도 2는 서지(surge) 전류를 나타낸 도면
도 3은 무선충전 중인 통합 시스템의 구성도
도 4는 근거리 무선통신 중인 통합 시스템의 구성도
도 5는 근거리 무선통신을 위한 제어방법을 나타낸 순서도
도 6은 캐패시터(C) 충전을 위한 지연시간을 나타낸 개념도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 시스템의 변형예를 나타낸 도면
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합, 또는 전기적으로 연결되는 경우는 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합, 또는 전기적으로 연결되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합, 또는 전기적으로 연결되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 직접 연결, 결합, 또는 전기적으로 연결되는 경우는 중간에 다른 요소 없이 연결, 결합, 또는 전기적으로 연결되는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없다면 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에 첨부된 도면에는 이해의 편의를 위하여 실제와 다른 치수 또는 비율로 나타낸 부분이 있는데 이로 인해 본 발명의 범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 됨은 물론이다.
본 발명은 무선충전과 근거리 무선통신을 위한 통합시스템(이하, 편의상 '통합시스템'이라 한다)에 관한 것이다.
발명의 일 실시예에 따른 통합 시스템은, 도 1의 개략 구성도에 나타낸 바와 같이, 각각의 일단이 서로 직렬로 연결된 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2), 제1 코일(L1)의 양단에서 각각 분기된 제1 전원선(51)과 제2 전원선(52)이 각각 입력단에 연결된 정류부(50), 제1코일(L1)과 제2 코일(L2)의 각 타단과 정류부(50)의 출력단에 연결된 통합제어장치(100)를 포함한다.
통합제어장치(100)는 다수의 소자와 회로패턴이 집적되고 몰딩된 집적회로(IC) 칩으로 구성될 수 있다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 코일(L1)은 무선 충전용으로서, 구체적인 형상이나 설치 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 스마트폰의 배터리커버 또는 배면커버의 내측에 나선 루프 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.
제2 코일(L2)은 근거리 무선통신용 안테나로서, 예를 들어 NFC, MST 통신을 위한 안테나일 수 있다. 제2 코일(L2)의 형상이나 설치 위치는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 제1 코일(L1)의 바깥쪽에 루프 형상의 패턴으로 형성될 수 있다. 또한 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)은 동일 평면에 배치될 수도 있고 서로 다른 평면에 배치될 수도 있다.
한편 본 발명의 실시예에서는, 무선 충전을 할 때는 제1 코일(L1)이 전력 수신용 코일로 사용되고, 근거리 무선통신을 할 때는 직렬로 연결된 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)이 함께 근거리 무선통신용 안테나로 사용될 수 있다.
정류부(50)는 유도기전력에 의해 제1 코일(L1)에서 발생한 AC를 DC로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어 정류부(50)는 제1 코일(L1)에 의해 생성된 ±20V, 100~200kHz 의 AC를 배터리 규격에 따라 5~15V의 DC로 변환할 수 있다.
정류부(50)의 출력단(N1)에는 일단이 접지된 캐패시터(C)와 충전회로(110)가 서로 병렬로 연결되며, 캐패시터(C)는 정류부(50)의 출력을 안정시키는 역할을 한다. 정류부(50)에 연결되는 충전회로(110)는 후술하는 바와 같이 통합제어장치(100)의 내부에 구비될 수 있다.
통합제어장치(100)는 충전회로(110), 드라이버 회로(120), 제어부(130) 등을 포함하고, 다수의 단자(T1,T2,T3,T4,T5)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어 제1 단자(T1)는 제1 코일(L1)의 타단에 연결되고, 제2 단자(T2)는 제2 코일(L2)의 타단에 연결되며, 제3 단자(T3)는 정류부(50)의 출력단(N1)에 연결되며, 제4 단자(T4)는 배터리(200)에 연결된다.
또한 제5 단자(T5)는 전자기기의 주제어부 또는 전자기기에 설치된 근거리 무선통신모듈과 전기적으로 연결되며, 근거리 무선통신용 I/O 단자의 역할을 한다.
통합제어장치(100)에 구비되는 단자가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 용도의 단자가 더 포함될 수 있음은 물론이다.
충전회로(110)는 정류부(50)로부터 입력된 DC 전압을 안정적으로 강하시키는 전압강하회로(예, LDO, DC-DC 컨버터 등), 배터리 전압, 충전전압. 충전전류 등을 감시하고 충전과정을 제어하는 충전제어회로 등을 포함할 수 있다.
충전회로(110)의 출력단은 제4단자(T4)를 통해 배터리(200)에 연결된다.
한편 본 발명의 실시예에서는 통합제어장치(100)의 내부에 충전회로(110)의 입력단과 출력단을 연결하는 우회라인(112)이 설치되고, 우회라인(112)에는 캐패시터 충전용 스위치(S3)가 설치된다.
캐패시터 충전용 스위치(S3)는 제어부(130)의 제어신호에 의해 온/오프 동작을 하며, 근거리 무선통신을 하지 않을 때는 오프(OFF) 상태에 있다가 근거리 무선통신을 개시할 때 제어부(130)에 의해 온(ON) 된다.
드라이버 회로(120)는 근거리 무선통신을 위한 송신신호의 파형을 생성하는 것으로서, 제1 출력단은 제1 신호선(121)에 의해 제1 단자(T1)에 연결되고 제2 출력단은 제2 신호선(122)에 의해 제2 단자(T2)에 연결된다. 드라이버 회로(120)의 공통입력전원(예, VDD)은 충전회로(110)의 출력단과 제4단자(T4) 사이의 제2 노드(N2)를 통해 배터리(200)로부터 공급될 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에서는 제1 신호선(121)에는 제1 스위치(S1)가 설치되고 제2 신호선(122)에는 제2 스위치(S2)가 설치된다. 제1 및 제2 스위치(S1,S2)는 제어부(130)의 제어신호에 의해 온/오프 동작을 하며, 근거리 무선통신을 수행할 때만 온(ON) 된다.
제1 및 제2 스위치(S1,S2)가 모두 온(ON)되면, 드라이버 회로(120)에서 생성된 송신 신호는 제1 신호선(121)과 제2 신호선(122)을 통해 서로 직렬로 연결된 제2 코일(L2)의 타단과 제1 코일(L1)의 타단으로 인가되고, 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)을 통해 외부로 송출된다.
이와 반대로 근거리 통신모드에서 제1 코일(L1)과 제2 코일(L2)을 통해 입력된 수신신호는 드라이버 회로(120)와 제어부(130)를 거쳐 I/O 단자인 제5단자(T5)를 통해 전자기기의 주제어부 또는 전자기기에 설치된 근거리 무선통신모듈로 전달된다.
제어부(130)는 주로 근거리 무선통신을 할 때 통합제어장치(100)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
예를 들어 제5 단자(T5)를 통해 근거리 무선통신 개시를 위한 인에이블(enable) 신호가 입력되면 캐패시터(C) 충전을 위하여 캐패시터 충전용 스위치(S3)를 온(ON)시키고, 설정 조건이 충족되면 제1 및 제2 스위치(S1,S2)를 온(ON)시킨다. 또한 근거리 무선통신이 종료되거나 디스에이블(disable) 신호가 입력되면, 제1 및 제2 스위치(S1,S2)와 캐패시터 충전용 스위치(S3)를 동시에 또는 순차적으로 오프(OFF)시킨다.
본 발명의 실시예에 따른 통합 시스템에서는, 근거리 무선통신을 하지 않는 경우에 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 및 캐패시터 충전용 스위치(S3)가 모두 오프(OFF)된 상태이고, 정류부(50)의 출력단 전압(Vrect), 즉 캐패시터(C)의 충전전압은 0V 이다.
그런데 이 상태에서 근거리 무선통신을 위하여 제1 및 제2 스위치(S1,S2)를 온(ON)시킨 후 드라이버 회로(120)를 기동시켜 송신신호를 생성하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 드라이버 회로(120)에서 생성된 송신신호의 전력이 정류부(50)를 거쳐 캐패시터(C)로 유입되면서 수십 암페어의 대전류가 발생하고, 이로 인해 드라이버 회로(120)의 손상이 초래될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 현상을 방지하기 위하여 드라이버 회로(120)를 기동하기 전에 캐패시터(C)의 전압(Vrect)을 배터리 전압(Vbatt)까지 충전시키고, 이를 통해 송신신호의 전력이 캐패시터(C)로 유입되는 것을 차단한다.
그리고 설정조건이 충족되면 제1 및 제2 스위치(S1,S2)를 온(ON)시킨 후 드라이버 회로(120)를 기동시켜 송신신호를 생성하여 제1 코일(L1) 및 제2 코일(L2)로 전송한다.
한편 제어부(130)는 I/O단자인 제5 단자(T5)로부터 입력된 통신데이터를 드라이버 회로(120)를 통해 신호파형으로 변환하기 위하여 소정의 제어신호(예, PWM신호)를 드라이버 회로(120)에 인가할 수 있다.
또한 제어부(130)는 제1 및 제2 코일(L1, L2)에서 수신되어 드라이버 회로(120)를 통해 전달된 신호를 제5 단자(T5)를 통해 외부(전자기기의 주제어부 또는 전자기기에 설치된 근거리 무선통신모듈)로 전송한다. 이때 제어부(130)는 수신된 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하는 등의 신호처리를 수행하거나, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 외부로 전송할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 통합 시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 무선충전은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 및 캐패시터 충전용 스위치(S3)가 모두 오프(OFF)된 상태에서 진행된다.
이러한 상태에서 제1 코일(L1)을 무선충전 스테이션(10)에 접근 시키면, 제1 코일(L1)에는 무선충전 스테이션(10)의 송전 코일(도면에는 나타내지 않았음)에 의한 유도기전력이 발생하며, 이러한 유도기전력은 정류부(50)와 통합제어장치(100)의 충전회로(110)를 거쳐 배터리(200)로 공급된다.
다음으로 근거리 무선통신은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 스위치(S1, S2) 및 캐패시터 충전용 스위치(S3)가 모두 온(ON) 상태에서 진행된다.
다만 전술한 바와 같이, 근거리 무선통신을 위해 드라이버 회로(120)가 기동할 때 캐패시터(C)로의 대전류 유입을 차단하기 위하여 도 5의 순서도에 나타낸 바와 같은 과정을 먼저 수행한 이후에 데이터 통신을 진행한다.
먼저, 근거리 무선통신을 하지 않는 경우에는 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 및 캐패시터 충전용 스위치(S3)가 모두 오프(OFF) 상태이다. (ST11)
이 상태에서 전자기기의 주제어부 또는 근거리 무선통신모듈로부터 제5 단자(T5)를 통해 근거리 무선통신을 위한 인에이블(enable) 신호가 입력되면, 제어부(130)는 먼저 캐패시터 충전용 스위치(S3)만 온(ON)시킨다.
캐패시터 충전용 스위치(S3)가 온(ON)되면 정류부(50)의 출력단이 우회라인(112)을 통해 배터리(200)와 연결되며, 따라서 도 6에 나타낸 바와 같이 캐패시터(C)의 전압(Vrect)은 0V에서 배터리전압(Vbatt)까지 충전된다. (ST12, ST13)
이어서 제어부(130)는 설정조건의 충족 여부를 판단한다. 이때 캐패시터(C)의 시정수 등을 감안하여 산출된 설정시간이 경과하면 설정조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 캐패시터(C)의 전압(Vrect)을 감시하여, 전압(Vrect)이 배터리(200)의 전압(Vbatt)과 동일해지거나, Vrect 와 Vbatt 의 비율이 설정 비율에 도달하면 설정조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. (ST14)
위 단계에서 설정조건이 충족된 것으로 판단되면, 제어부(130)는 제1 및 제2 스위치(S1,S2)를 온(ON)시켜서 제1 코일(L1) 및 제2 코일(L2)을 드라이버 회로(120)와 연결한다. (ST15)
그리고 제어부(130)는 전자기기의 주제어부 또는 근거리 무선통신모듈로부터 수신한 데이터를 이용하여 드라이버 회로(120)에 소정의 PWM신호를 입력하여 신호파형을 생성하고, 생성된 신호파형은 제1 코일(L1) 및 제2 코일(L2)을 통해 근거리 무선통신 스테이션으로 송출된다.
결국 본 발명의 실시예에 따르면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어부(130)가 근거리 무선통신 인에이블 신호를 수신한 이후에 소정의 지연시간(Δt)이 경과해야만 드라이버 회로(120)가 기동하여 근거리 무선통신이 수행된다.
이러한 지연시간(Δt)은 수 ms 이내인 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. (ST16)
이어서 근거리 무선통신이 종료되거나 디스에이블(disable) 신호가 입력되면, 제어부(130)는 제1 및 제2 스위치(S1,S2)와 캐패시터 충전용 스위치(S3)를 동시에 또는 순차적으로 오프(OFF)시킨다.(ST17)
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.
일 예로서, 전술한 실시예에서는 무선충전을 위한 제1 코일(L1)의 일단에 제2 코일(L2)을 직렬로 연결하였는데, 도 7에 나타낸 바와 같이 제1 코일(L1)의 일단과 타단에 동일한 임피던스를 갖는 제2 코일(L2)과 제3 코일(L3)을 각각 연결할 수도 있다.
이렇게 하면 앞선 실시예에 비하여, 제1 코일(L1) 양단의 임피던스가 동일해지므로 신호파형이 대칭이 되어 감도가 증대되는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우에도 제1 코일(L1), 제2 코일(L2), 및 제3 코일(L3)의 형상이나 설치 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 공간활용도를 높이기 위하여 제1 코일(L1), 제2 코일(L2), 및 제3 코일(L3)을 동일 평면에 루프 형상의 패턴으로 배치할 수도 있다. 또한 제2 코일(L2)의 루프 바깥쪽에 제1 코일(L1)을 연결하여 배치하고, 제1 코일(L1)의 루프 바깥쪽에 제3 코일(L2)을 연결하여 배치할 수도 있다.
그리고 이러한 경우에는, 제1코일(L1)과 제2 코일(L2)의 사이에서 분기된 제1 전원선(51)과 제1 코일(L1)과 제3 코일(L3)의 사이에서 분기된 제2 전원선(52)을 각각 정류부(50)의 입력단에 연결할 수 있다.
다른 예로서, 전술한 실시예에서는 드라이버 회로(120)와 코일(L1,L2) 사이에 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S1,S2)를 설치하였는데, 경우에 따라서는 회로 손상이나 신호 간섭이 방지되는 것을 전제로 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2) 중에서 하나를 생략하거나 모두 생략할 수도 있다. 또한 필요에 따라서는 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2) 중에서 적어도 하나를 필터 등의 다른 회로요소로 대체할 수도 있다.
또 다른 예로서, 이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 통합시스템이 NFC, MST 등의 근거리 무선통신과 무선 통신을 통합하여 수행하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 적용범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 블루투스. 지그비, UWB 등과 같은 다른 종류의 근거리 무선통신과 무선 충전을 통합한 시스템에도 본 발명이 적용될 수 있다.
또 다른 예로서, 이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 통합시스템이 무선충전 스테이션과는 별도로 설치된 근거리 무선통신 스테이션과 무선통신을 수행하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어 무선 충전 스테이션에서 무선 충전을 수행할 때 인증 등을 위하여 전자기기와 무선통신을 수행하는 경우가 있으므로 이러한 경우에도 본 발명에 따른 통합 시스템이 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예라 하더라도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.
10: 무선충전스테이션 20: 근거리 무선통신 스테이션
50: 정류부 51, 52: 제1, 제2 전원선
100: 통합 제어칩 110: 충전회로
112: 우회라인 120: 드라이버 회로
121,122: 제1, 제2 신호선 130: 제어부
200: 배터리 S1, S2: 제1, 제2 스위치
S3: 캐패시터 충전용 스위치 L1: 제1 코일
L2: 제2 코일 L3: 제3 코일
C: 캐패시터

Claims (9)

  1. 각각의 일단이 연결된 제1 코일과 제2 코일;
    입력단이 상기 제1 코일의 양단에 연결되어 유도기전력에 의해 상기 제1 코일에 유도된 교류를 정류하는 정류부;
    상기 정류부의 출력단과 배터리 사이에 설치되는 충전회로;
    근거리 무선통신용 신호를 생성하는 것으로서, 상기 제1 코일의 타단과 상기 제2 코일의 타단에 연결되는 근거리 무선통신용 드라이버 회로;
    외부 입력에 대응하여 상기 드라이버 회로를 제어하는 제어부;
    일단은 상기 정류부의 출력단에 상기 충전회로에 대해 병렬로 연결되고 타단은 접지된 커패시터;
    상기 충전회로의 일단과 타단을 연결하는 우회라인;
    상기 우회라인에 설치되고, 상기 제어부에 의해 동작하는 커패시터 충전용 스위치
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 근거리 무선통신용 인에이블(enable) 신호가 입력되면 상기 커패시터 충전용 스위치를 온(ON)시켜서 상기 커패시터를 충전하고, 설정조건이 충족되면 상기 드라이버 회로를 기동시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 설정시간이 경과하거나 상기 정류부의 출력단 전압(Vrect)이 배터리 전압(Vbatt) 대비 설정 비율에 도달하면 상기 설정조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템
  5. 제1항에 있어서,
    상기 드라이버 회로와 상기 제2 코일의 타단을 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제1 스위치;
    상기 드라이버 회로와 상기 제1 코일의 타단을 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제2 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템
  6. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 제1 코일의 타단에 연결되고 상기 제2 코일과 동일한 임피던스를 가지는 제3코일을 포함하고,
    상기 드라이버 회로는 상기 제3 코일의 타단과 상기 제2 코일의 타단에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합 시스템
  7. 각각의 일단이 연결된 제1 코일 및 제2 코일과, 입력단이 상기 제1 코일의 양단에 연결되어 유도기전력에 의해 상기 제1 코일에 유도된 교류를 정류하는 정류부와, 일단은 상기 정류부의 출력단에 연결되고 타단은 접지된 커패시터를 포함하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합시스템에 사용되는 통합제어장치에 있어서,
    제1 단자를 통해 상기 제2 코일의 타단에 연결되고, 제2 단자를 통해 상기 제1 코일의 타단에 연결되는 드라이버 회로;
    일단은 제3 단자를 통해 상기 커패시터와는 병렬로 상기 정류부의 출력단에 연결되고 타단은 제4 단자를 통해 배터리에 연결되는 충전회로;
    제5 단자를 통한 입력에 따라 상기 드라이버 회로를 제어하는 제어부;
    상기 충전회로의 일단과 타단을 연결하는 우회라인;
    상기 우회라인에 설치되고, 상기 제어부에 의해 동작하는 커패시터 충전용 스위치
    를 포함하며,
    상기 제어부는, 근거리 무선통신용 인에이블(enable) 신호가 입력되면 상기 커패시터 충전용 스위치를 온(ON)시켜서 상기 커패시터를 충전하고, 설정조건이 충족되면 상기 드라이버 회로를 기동시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합제어장치
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 드라이버 회로와 상기 제1 단자를 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제1 스위치;
    상기 드라이버 회로와 상기 제2 단자를 연결하는 신호선에 설치되고 상기 제어부에 의해 동작하는 제2 스위치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 무선통신을 위한 통합제어장치
KR1020170044590A 2017-04-06 2017-04-06 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치 KR101999520B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044590A KR101999520B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044590A KR101999520B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180113655A KR20180113655A (ko) 2018-10-17
KR101999520B1 true KR101999520B1 (ko) 2019-09-30

Family

ID=64099301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170044590A KR101999520B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101999520B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7227813B2 (ja) * 2019-03-26 2023-02-22 ラピスセミコンダクタ株式会社 無線通信装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201316642A (zh) 2011-10-12 2013-04-16 Tdk Taiwan Corp 近場通訊與無線充電共用感應模組的選擇方法及其選擇電路
KR101924341B1 (ko) 2012-04-09 2018-12-03 삼성전자주식회사 무선 충전 장치 및 방법
KR102481953B1 (ko) * 2015-09-09 2022-12-29 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기 및 그 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180113655A (ko) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3108565B1 (en) Device detection through dynamic impedance change measurement
US10432029B2 (en) Power transmission device and non-contact power feeding system
US9166439B2 (en) Systems and methods for forward link communication in wireless power systems
TWI619325B (zh) 無線功率接收器的控制方法
EP2912751B1 (en) High power rf field effect transistor switching using dc biases
EP3025406B1 (en) Systems and methods for extending the power capability of a wireless charger
US20140368052A1 (en) Wireless power receiver system
JP6465247B2 (ja) アンテナ装置および電子機器
US9941742B2 (en) Wireless power transmission apparatus and wireless power transmission method
KR20150073275A (ko) 무선 전력 송수신 장치
WO2012112703A1 (en) Systems and methods for controlling output power of a wireless power transmitter
US20220393519A1 (en) Wireless charging device, a receiver device, and an associated method thereof
WO2012015839A2 (en) Multi-loop wireless power receive coil
CN110612652B (zh) 近场通信和接近检测设备
KR101999520B1 (ko) 무선충전과 근거리 무선통신의 통합 시스템 및 이를 위한 통합 제어장치
CN110419141B (zh) 通过近场通信对电池充电的方法
US20150064970A1 (en) Systems, apparatus, and methods for an embedded emissions filter circuit in a power cable
KR20160142524A (ko) 무선 충전 장치
KR20160144124A (ko) 사물 인터넷을 위한 게이트 웨이
KR20140129916A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant