KR102182922B1 - 전력을 무선으로 전송하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 급전장치(105); 및 상기 급전장치로부터 물리적으로 이격되어 있고 별개인 피급전장치(110)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100)으로서, 상기 피급전장치(110)는: 피급전 전기부하; 클록신호를 생성하도록 형성된 제어회로(125); 및 상기 전기부하(115)에 연결된 전력의 수신장치(120)를 포함하고, 상기 급전장치(105)는: 상기 피급전장치(110)의 수신장치(120)와 비도전성 전기 결합을 이루도록 형성된 송신장치(145); 상기 피급전장치(110)의 제어회로(125)에 의해 생성된 상기 클록신호를 수신하고 상기 클록신호의 주파수에 비례하는 주파수를 갖는 파일럿 신호를 생성하는 신호관리회로(150); 및 상기 신호관리회로(150)에 의해 생성된 상기 파일럿 신호를 수신하고 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지며 시간에 따라 주기적으로 가변하는 전압파를 송신장치(145)에 인가하도록 형성된 전력회로(155)를 포함하는 상기 적어도 하나의 전력 송신그룹(135)을 포함하는, 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100)을 제공한다.

Description

전력을 무선으로 전송하는 시스템

본 발명은 일반적으로 하나 이상의 전기부하를 무선으로 급전 및/또는 재충전하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이러한 전기부하는, 예를 들어, 전자장치의 동작을 허용하고/하거나 전자장치 그 자체의 내부 배터리를 충전하기 위해 전기적으로 공급되어야 하는 전기/전자장치일 수 있다. 이러한 유형의 전기/전자장치의 전형적인 예는 이동전화, 태블릿, 컴퓨터, 텔레비전, 예를 들어, LED를 사용하는 조명 시스템 및 기타 여러 가지가 있다.

무선방식으로 전력을 부하로 전송하는 것으로 현재 알려진 시스템은 일반적으로 피급전장치/재충전장치에 배치된 수신장치와 해당 급전장치에 배치된 송신장치 사이에서 유도성 또는 용량성 결합을 만드는 것에 기초한다.

유도성 결합에 기초한 시스템에서, 전형적으로, 예를 들어 릴 또는 코일의 형상을 갖는 급전장치 상에 배치된 송신 안테나가 사용되며, 피급전장치 상에 배치된 수신 안테나가 사용된다. 이러한 방식으로, 송신장치와 수신장치 간의 갈바닉 연결이 없더라도, 다양한 종류의 전기 및 전자장치에 급전할 수 있다.

용량성 결합을 기반으로 하는 시스템에 관한 한, 도전성 영역이 예를 들어 유전체 재료를 통해 외부로부터 가능하게 절연되도록 형성된 급전장치에 배치된 송신 전기자가 사용되며, 상기 송신 전기자는 피급전장치 상에 유사한 수신 전기자를 대면하므로, 따라서 적어도 2개의 전기 용량을 구성한다. 이러한 전기 용량에 입력의 입력부에 충분히 높은 주파수를 갖는 전압파를 인가함으로써, 급전하기에 충분한 전력을 부하에 전송할 수 있다.

유도성 및 용량성 타입 모두의 단거리 급전/재충전 시스템의 일반적인 문제점은 상대 급전장치에 대해 정확한 위치에 급전/재충전되도록 장치를 위치시켜야 하는 것이다.

유도성 시스템의 경우, 이 문제는 매우 넓은 영역의 공간(예를 들어, 더 큰 치수의 릴)에 유도자기장을 생성할 수 있는 송신 안테나를 만듦으로써 해결될 수 있지만, 이러한 접근은 실질적으로 시스템의 에너지 효율을 악화시키고, 전송 가능한 전력을 감소시키고 전자기 오염을 증가시킨다.

이러한 문제점은 치수가 더 작은 복수의 안테나들을 갖는 급전장치를 설비함으로써 부분적으로 줄어들고, 각각의 안테나는 다른 것들과 별개인 전력회로에 의해 급전되며 가능하게는 안테나들에 의해 생성된 자기장들 간에 부분적인 중첩을 보장하도록 위치될 수 있다. 그러나, 이 방안은 비용 및 시스템 부피에 심각한 악화가 판단되며 어떤 경우 유도성 시스템을 특징짓는 낮은 에너지 효율성 문제를 해소하지 못한다.

용량성 시스템은, 비록 더 큰 에너지 효율을 보장하나, 피급전장치와 급전장치 간의 정확한 정렬을 필요로 하는데, 그렇지 않으면 전반적으로 성능이 상당히 저하된다.

이 단점을 적어도 부분적으로 대처하기 위해, 매트릭스 디자인에 따라 배열된 다수의 소형 전기자를 사용할 수 있으며, 전기자 각각은 서로 별개로 해당 전력회로에 연결된다.

유도성 타입(코일) 및 용량성 타입(전기자) 모두의, 송신소자의 증가에 기초한 각각의 방안은, 그럼에도 불구하고, 전형적으로 고주파수(예를 들어, 용량성 전기자 및 RF 유도성 시스템의 경우 MHz, 수십 MHz 또는 수백 MHz)에서 각 송신소자의 전력회로가 효과적으로 구동되게 하는 클록신호의 생성을 필요로 하는 단점을 갖는다,

이러한 필요성을 충족시키기 위해, 각각의 송신소자의 각각의 전력회로에 클록 발생기(예를 들어, 발진기)를 제공할 수 있으나, 이는 특히 급전장치가 매우 큰 송신면적을 제공해야 하고/하거나 매우 많은 수의 송신소자가 설비되어야 하는 경우에 특히 비용이 크게 악화된다.

대안으로, 송신소자의 모든 전력회로에 의해 공유되는 하나의 클록 발생기(또는 어떤 경우 전력회로의 개수보다 적은 개수의 클록 발생기)를 사용하여 적절한 버스를 통해 클록신호를 분배할 수 있다. 그러나, 이는 특히 일반적으로 송신선을 통해 장거리에 걸쳐 고주파 신호를 송신해야 할 필요성을 포함하고, 따라서 임피던스 매칭, 감쇠 및 반사, 송신선의 특징 임피던스와 관련된 더 낮은 속도, 신호를 재생성하기 위한 버퍼 요건, 및 손실이 더 큰 문제와 함께 일련의 단점을 수반한다. 각각의 송신소자가 다른 송신소자와 완전히 별개인 급전장치를 만들 수 없다는 실질적인 단점으로 인해 이러한 문제가 추가된다.

따라서, 본 발명의 목적은 강조된 한계를 극복하고, 특히, 별개의 급전장치들이 한 급전장치 가까이에 랜덤하게 배열되고, 송신소자의 용이한 제어를 보장하며, 특히, 급전장치에 다수의 클럭 발생기를 배치할 필요없이 다른 송신소자들과 별개로 각각의 송신소자를 구동할 수 있는 시스템을 예상하고, 따라서 무선 전력 송신기술의 비용을 극적으로 절감할 수 있는 전력을 무선으로 전송하는 시스템을 만드는 것이다.

이 목적 및 다른 목적은 독립항에 주어진 본 발명의 특징에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 다양한 실시예의 바람직한 및/또는 특히 이점적인 태양을 개략적으로 설명한다.

상기 요약한 바를 고려해, 본 발명은 전력을 전기부하에 무선으로 전송하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템의 기본 구성은:

- 급전장치; 및

- 물리적으로 이격되어 있고 상기 급전장치와 별개인 피급전장치를 포함하는 전력을 전기부하에 무선으로 전송하기 위한 시스템을 제공한다.

일반적으로, 피급전장치는 급전장치와는 별개로 공간 상에서 자유롭게 움직일 수 있는 임의의 장치이며, 예를 들어, 두 장치 사이에 어떠한 형태의 물리적인 구속없이, 급전장치를 향하거나 급전장치에서 멀어질 수 있다. 다시 말해, 피급전장치는 가령 케이블 또는 고정식 또는 탈착식의 그밖의 임의의 기계적 연결 시스템과 같은 임의의 기계적 구성요소에 의해 급전장치에 연결되지 않는다. 일 예로서, 피급전장치는 이동전화, 태블릿, 컴퓨터, 텔레비전, 예를 들어 LED를 이용한 조명 시스템, 가전 기기, 웨어러블 기기, IOT 장치 또는 전기 전원장치를 필요로 하는 다른 전기/전자장치일 수 있다.

본 발명에 따르면, 피급전장치는:

- 피급전 전기부하;

- 클록신호를 생성하기에 적합한 제어회로; 및

- 전기부하에 연결된 전력의 수신장치를 포함한다.

급전장치는:

- 피급전장치의 수신장치와 함께, 가령 유도성, 용량성 또는 유도성 및 용량성 하이브리드 결합과 같은 비도전성 자기 및/또는 전기 결합을 하도록 형성된 송신장치;

- 상기 피급전장치의 제어회로에 의해 생성된 클록신호를 수신하고, 상기 클록신호의 주파수에 비례하는 주파수를 갖는 파일럿 신호를 생성하도록 형성된 신호관리회로; 및

- 상기 신호관리회로에 의해 생성된 파일럿 신호를 수신하고, 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수로 시간에 따라 주기적으로 가변하는 전압파를 상기 송신장치에 인가하도록 형성된 전력회로를 포함하는 적어도 하나의 전력 송신그룹을 포함한다.

이 방안으로 인해, 급전장치의 각 전력회로의 구동은 피급전장치에 배치된 제어회로에 의해 생성된 클록신호를 이용함으로써 효과적으로 달성되므로, 급전장치는 클록신호 발생기가 전혀 필요치 않다. 상술한 바와 같이, 이동전화, 태블릿, 컴퓨터 또는 이와 유사한 것일 수 있는 피급전장치에는 일반적으로 상기 장치의 동작을 위해 고주파 클록신호를 생성하도록 형성된 제어회로가 이미 갖추어져 있기 때문에, 그 결과, 이 방안은 무선 전송 기술을 구현하는 데 필요한 비용의 극적인 절감을 달성한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 급전장치는 각각에 대응하는 송신장치, 또는 신호관리회로 및 전력회로가 설비된 복수의 송신그룹을 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에, 높은 사용 융통성이 유리하게 달성된다. 예를 들어, 많은 수의 송신그룹을 가짐으로써, 송신장치에 대한 피급전장치의 상대 위치가 다른 경우에도 부하에 급전할 수 있도록 송신장치를 이점적으로 배치할 수 있다. 특히, 행렬 분포에 따라 송신장치를 배치하여, 급전장치에 활성면을 만들 수 있고, 상기 면상에 피급전장치가 여러 위치 및 상이한 방향에 놓일 수 있다. 이들 각각의 위치에서, 피급전장치에 근접한 송신장치는 효과적으로 부하에 급전할 수 있는 반면, 전력의 전송에 관여하지 않는 송신장치는 스위치 오프로 유지될 수 있어, 전기 손실 및 전자기 오염을 줄인다. 이 방안의 또 다른 이점은 동일한 급전장치의 상술한 활성면 상에 다양하게 배열될 수 있는 다수의 장치를 동시에 별개로 공급할 수 있는 가능성으로 구성된다. 각 송신장치가 자신의 신호관리회로와 자신의 전력회로에 연결되어 있다는 사실은, 또한 급전장치가 국부적 손상에 내성있게 해, 상기 국부적인 손상으로 기껏해야 하나의 송신그룹이 파손될 수 있어, 전체 시스템은 완전히 작동상태에 있게 된다. 이러한 특별한 특징 덕분에, 급전장치는 원하는 모양으로 절단할 수 있는 매트의 형태로 만들어질 수 있어 사용하기에 편리한 임의의 형태를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상술한 매트는 절단되어 데스크 또는 벽에 부착될 수 있어, 그 기능을 손상시키지 않으면서 임의의 공지된 시스템과 함께 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 송신그룹의 송신장치는:

- 대응하는 전력회로와 대응하는 신호관리회로에 연결된 적어도 하나의 송신 전기자를 포함할 수 있고,

피급전장치의 수신장치는:

- 제 1 전기용량을 만들기 위해 제 1 송신그룹의 상기 송신 전기자와 대면하도록 구성된 제 1 수신 전기자; 및

- 제 2 전기용량을 만들기 위해 제 2 송신그룹의 상기 송신 전기자와 대면하도록 구성된 제 2 수신 전기자를 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에, 급전장치와 피급전장치 사이에 전력을 전송할 수 있는 효과적인 정전용량 결합이 이루어진다. 이러한 전력의 전송을 가능하게 하기 위해, 제 1 송신그룹의 송신 전기자에 연결된 전력회로(이하 간단히 "제 1 송신 전기자"라 함)는, 이러한 전기자에 피급전장치에 의해 수신된 전압파를 인가하도록 구동될 수 있는 한편, 제 2 송신그룹의 송신 전기자(이하 간단히 "제 2 송신 전기자"라 함)는 기준 전위(가령, 접지)를 참조할 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 결합 정전용량 사이에서, 피급전장치에 배치된 부하에 급전할 수 있는 시간에 따라 가변적 인 전압차가 발생한다. 대안으로, 상술한 전압파를 생성하기 위해 제 1 송신 전기기의 전력회로를 구동하고 주파수는 동일하나 제 1 송신 전기자에 인가되는 위상에 대해 디페이즈(dephased)된 전압파, 바람직하게는 제 1 송신 전기자에 인가되는 위상에 대해 역상의 전압파를 생성하기 위해 제 2 송신 전기자의 전력회로를 구동함으로써 상기 전압파의 전송을 달성할 수 있다.

본 발명의 이 실시예의 태양에 따르면, 피급전장치의 제어회로는 제 1 수신 전기자에 연결되어 상기 제 1 수신 전기자에 클록신호를 인가할 수 있고, 급전장치의 각 송신장치의 신호관리회로는 대응하는 송신 전기자에 연결되어 클록신호를 수신할 수 있다.

이러한 방식으로, 피급전장치에 의해 생성된 클록신호는 전력 전송을 또한 허용하는 동일한 용량성 결합을 통해 이점적으로 캡쳐될 수 있어, 급전장치를 단순화하고 합리화시킨다. 실제로, 전압파가 급전장치에서 피급전장치로 용량성 결합과 교차하는 반면, 일반적으로 전압파보다 훨씬 높은 주파수를 갖는 클록신호는 피급전장치로부터 급전장치로 용량성 결합 또는 리버스 커플링을 교차하며, 이는 전력회로를 구동하는 데 사용될 수 있다.

그러나, 이는 다른 실시예들에서 클록신호로부터 전압파들을 분리하기 위해 메인 전기자들에 가깝게 배열된 작은 전기자들을 통해 별개의 용량성 결합을 생성하고 따라서 가능한 필터링 작업을 단순화할 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.

클록신호의 캡쳐는 전압파의 생성 및 인가와 동시에 발생할 수 있거나 전압파의 생성이 중지되고 따라서 전력 전송이 없는 짧은 단계 동안 발생할 수 있다. 이 마지막 경우에, 클록신호는 후속 전력 송신 단계 동안 이전에 캡쳐된 클록신호에 비례하는 주파수를 갖는 파일럿 신호를 생성할 수 있는 적절한 버퍼를 충전하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 피급전장치는:

- 제 1 수신 전기자와 전기부하 사이에 직렬로 연결된 인덕턴스; 및

- 제 1 수신 전기자와 제어회로 사이에 직렬로 연결된 커패시티를 또한 포함할 수 있다.

인덕턴스는 실질적으로 급전장치에서 나오는 전압파가 전기부하에 도달할 수 있게 하지만, 제어회로에 의해 생성된 클록신호의 통과를 방지해, 따라서 피급전장치로부터 급전장치쪽으로 통과하도록 강제되는 저역통과 필터로서 작동한다. 반면에, 커패시티는 클록신호가 제 1 수신 전기자에 도달할 수 있게 하지만 전압파의 통과를 방지해, 따라서 제어회로에 도달할 수 없는 고역통과 필터로 작동한다.

급전장치의 각 송신그룹은 차례로 대응하는 전력회로와 대응하는 송신 전기자 간에 직렬로 연결된 인덕턴스를 포함할 수 있다.

실질적으로 저역통과 필터로서 동작하는 이 인덕턴스는 전압파가 송신 전기자에 도달할 수 있게 하지만 재충전될 장치로부터 나오는 클록신호가 전력회로에 도달하는 것을 방지한다.

본 발명의 또 다른 태양은 급전장치의 각 송신그룹이 송신 전기자를 대응하는 전력회로 및 대응하는 신호관리회로 또는 기준 전위(가령, 접지)에 선택적으로 연결하도록 구성된 활성 스위치를 포함할 수 있음을 예상한다.

바꾸어 말하면, 이 활성 스위치는 송신 전기자를 접지 또는 다른 기준 전위에 연결하는 폐쇄형 구성과, 송신 전기자를 상대 전력회로 및 상대 신호관리회로에 연결하는 개방형 구성 사이에서 선택적으로 스위칭될 수 있다.

이 방안 덕분에, 활성 스위치는 대응하는 송신 전기자가 피급전장치의 제 1 수신 전기자와 연결되는 순간에 각 송신그룹을 자동으로 활성화하는 데 유리하게 사용될 수 있다.

예를 들어, 활성 스위치는 정상적으로 폐쇄 위치에 유지될 수 있으므로 송신 전기자는 전력회로 및 신호관리회로 모두에서 완전히 절연된다. 이 구성에서, 신호관리회로는 어떠한 클록신호도 수신할 수 없으며 전력회로의 우발적인 작동을 야기할 수 있는 발생가능한 장애를 일으킬 수 없으므로, 따라서 완전히 스위치 오프상태로 유지되어, 에너지 소비와 전자파 오염을 줄인다. 이 구성으로부터, 스위치는 송신 전기자를 전력회로 및 신호관리회로에 연결하여 짧은 순간 동안 주기적으로 개방 구성에 이를 수 있다. 이 짧은 순간 동안, 송신 전기자가 재충전될 장치의 제 1 수신 전기자와 대면하지 않으면(즉, 피급전장치가 없으면), 신호관리회로는 어떤 경우에도 클록신호를 수신하지 못하므로, 전력회로는 스위치 오프 상태로 유지되고 활성 스위치는 폐쇄 구성이 될 수 있다. 반대로, 활성 스위치의 동작시, 송신 전기자가 피급전장치의 제 1 수신 전기자와 대면하면, 신호관리회로는 자동으로 클록신호를 수신하고 송신 전기자 및 결과적으로 전기부하에 급전하도록 전력회로에 명령한다. 이 경우, 활성 스위치는 신호관리회로가 클록신호를 계속 수신하는 한 개방 구성으로 유지될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 급전장치의 각 송신그룹은 동일한 전력회로 및 동일한 신호관리회로에 연결된 복수의 송신 전기자를 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에, 전력회로 및 신호관리회로에 과도한 증가없이, 송신 전기자의 개수를 크게 이점적으로 늘릴 수 있어, 비용을 통제할 수 있다. 이러한 송신 전기자 개수의 증배는 차례로 상기 송신 전기자 각각의 크기의 감소를 허용하는 이점을 가지며, 이는 따라서 매우 정밀하게 정전용량성 결합을 얻을 수 있게 하는 매우 조밀하게 분할된 전송면을 형성하도록 배열될 수 있어, 실질적으로 피급전장치의 임의의 위치에 대한 전력 전송을 허용하며 전자기 방출을 줄인다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 송신그룹의 송신장치는:

- 전력회로에 연결된 적어도 하나의 송신 유도소자를 포함할 수 있는 반면,

피급전장치의 수신 전기자는:

- 전기부하에 연결되고 급전장치의 송신 인덕터와 유도 결합을 하도록 형성된 적어도 하나의 유도성 수신소자를 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에, 급전장치와 피급전장치 사이의 전력의 전송이 효과적으로 유도적으로 수행될 수 있다.

이와 관련하여, 급전장치의 각 송신 전기자는 유도 유형의 송신소자(하나 이상의 유도성 송신소자)만을 포함할 수 있으므로, 이러한 방식으로 전력의 순수한 유도 전송을 수행할 수 있음이 명시되어야 한다.

대안으로, 급전장치의 각 송신장치는 정전용량성 송신소자(하나 이상의 송신 전기자)만을 포함할 수 있어, 이런 식으로 전력의 순수한 정전용량성 전송만을 수행한다.

또 다른 대안은 최종적으로 급전장치의 각 송신장치가 유도성 송신소자(하나 이상의 유도성 송신소자) 및 정전용량성 송신소자(하나 이상의 송신 전기자)를 모두 포함할 수 있어, 전력의 유도성 및 정전용량성 하이브리드 전송을 수행할 수 있음을 예상하며, 이들 2가지 기술은 피급전장치에 배치된 부하에 선택적으로 또는 동시적으로 급전하는 데 사용될 수 있다.

상술한 모든 실시예와 공통인 본 발명의 다른 태양에 따르면, 각 송신그룹의 전력회로는 신호관리회로에 의해 생성된 파일럿 신호를 수신하고 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지며 간헐적으로 및 주기적인 방식으로 상기 송신장치를 전압 발생기에 연결하도록 형성된 적어도 하나의 스위칭 회로를 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에 상대적으로 간단하고 합리적이며 매우 저렴한 방식으로 부하에 급전하는 데 적합한 전압파를 유리하게 생성할 수 있다.

송신장치가 유도성 송신소자(하나 이상의 유도성 송신소자) 및 정전용량성 송신소자(하나 이상의 송신 전기자)를 모두 포함하는 경우에, 대응하는 전력회로는 상술한 복수의 스위칭 회로를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 개별 (정전용량성 또는 유도성) 송신소자에 연결되지만 신호관리회로에 의해 생성된 동일한 파일럿 신호로 모두 제어된다.

특히, 시스템이 용량성 결합을 사용하는 경우에, 전력의 전송에서 높은 성능과 효율을 얻으려면, 스위칭 회로가 초고주파(예를 들어, MHz, 수십 MHz 또는 수백 MHz의 크기)를 갖는 전압파를 생성할 수 있어야 한다.

이 결과를 얻는 특히 유리한 방법은 완전히 공진하는 방식에 따라 만들어진 스위칭 회로를 사용하는 것으로 구성되며, 회로 토폴로지 및 파일럿 시스템을 사용하여 스위치의 동적 손실을 거의 완전히 제거할 수 있으며, 따라서, 높은 주위칭 주파수와 낮은 손실을 가능하게 한다. 이러한 목적을 유리하게 달성하는 스위칭 회로의 카테고리는 D, E, F 또는 E/F급 증폭기의 적절한 수정으로부터 도출된다.

이와 관련하여, 본 발명의 일 태양은 스위칭 회로가 전압 발생기와 기준 전위(예를 들어, 접지)에 직렬로 연결된 한 쌍의 전기 스위치를 포함할 수 있고, 송신장치에 연결된 중앙노드가 상기 스위치들 사이에 포함된다.

이러한 방식으로, 파일럿 신호의 주파수에서 교대로 2개의 스위치를 단순히 온오프로 스위칭함으로써 전압파를 이점적으로 발생시킬 수 있다.

대안으로, 스위칭 회로는 전압 발생기와 기준 전위(예를 들어, 접지) 사이에 직렬로 연결된 인덕턴스(초크라 함)와 스위치를 포함할 수 있으며, 송신장치에 전기적으로 연결된 중앙 노드는 상기 인덕턴스와 상기 인덕터 사이에 구성된다.

이 방안 덕분에 단일 스위치를 사용하여 전압파를 생성할 수 있으므로 시스템 비용이 절감된다.

두 경우 모두, 스위치는 활성 스위치, 가령, BJT 및 IGBT 트랜지스터, N형 MOSFET, P형 MOSFET, CMOS, GaN, GaAs를 기반으로 한 고성능의 FET 또는 다른 스위치일 수 있다.

회로의 공진부는 전압파와 클록신호를 정확히 보내고, 이들을 별개로 유지시키며, 스위칭 회로를 공진시켜 효율과 성능을 개선키는 이중 기능을 가질 수 있는 상기 회로에 상술한 바를 포함한 인덕터 및/또는 커패시터로 효과적으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 신호관리회로는 클록신호를 필터링하기 위해 고역통과 필터를 포함할 수 있다.

이러한 방식으로, 피급전장치의 제어회로에서 나온 클록신호는 품질을 악화시킬 수 있는 가능한 교란으로부터 효과적으로 필터링될 수 있다. 특히, 이 규정은 용량성 결합 시스템의 송신 전기자를 통해 클록신호가 캡쳐될 때, 특히 전력의 전송과 동시에 이러한 캡쳐가 수행될 때 매우 중요한데, 이는 고역통과 필터가 전압파에 의해 생성된 교란으로부터 정화하는 클록신호를 필터링할 수 있기 때문이다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 신호관리회로는 클록신호의 주파수를 감소시키는 주파수 분할기를 포함할 수 있다.

주파수 분할기의 사용은 최신 세대의 컴퓨터 또는 이동전화와 같은 경우에 피급전장치에 배치된 제어회로가 초고주파 클록신호를 생성하도록 구성되는 경우에 유용하며, 주파수 분할기의 주파수는 일반적으로 전력회로를 효과적으로 구동시키는데 필요한 주파수보다 더 크다. 연이어 주파수 분할기에 의해 감소된 특히 고주파수를 사용하는 이점은 주로 클록신호의 반송파 주파수를 전력 신호의 반송파로부터 멀리 떨어지게 취하는 것으로 구성되며, 전력 분할기로 보내진 클록신호로부터 전력파에 연결된 고조파 콘텐츠를 매우 쉽게 제거할 수 있는 필터링 스테이지를 결과적으로 단순하고 소형화시킨다.

상술한 주파수 분할기는 예를 들어 DQ 플립-플롭, JK 플립-플롭, T 플립-플롭 또는 주파수 분할기로서 구성될 수 있는 다른 회로와 같은 논리 게이트의 캐스케이드를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 시스템이 용량성 결합을 사용하는 경우, 전력의 전송은 제 1 송신 전기자의 전력회로를 구동하여 전압파를 생성하고 제 2 송신 전기자의 전력회로를 구동하여 동일한 주파수를 가지지만 제 1 송신 전기자에 인가되는 것과 관련하여 디페이즈(dephased)된, 바람직하게는 역상의 전압파를 생성한다.

이러한 동작을 가능하게 하기 위해, 본 발명의 일 태양은 피급전장치의 제어회로가 제 2 수신 전기자에 제 2 클록신호를 생성하여 인가하도록 적용될 수 있다는 것을 먼저 예상한다.

이러한 방식으로, 제 2 송신 전기자에 연결된 전력회로는 효과적으로 제 2 전기자에 상대 전압파를 적용하도록 효과적으로 또한 활성화될 수 있다.

제 2 송신 전기자에 인가되는 전압파가 제 1 송신 전기자에 인가되는 전압파에 대해, 디페이즈이어야, 바람직하게는 역상이어야 하므로, 제 2 클록신호가 동일한 주파수를 갖지만, 제 1 수신 전기자에 인가되는 클록신호에 대해 디페이즈된, 예를 들어 역상인 방안이 있을 수 있다.

그러나, 이 방안은 가령 DQ 플립-플롭의 캐스케이드에 기반한 분할기와 같은 일부 주파수 분할기가 사전결정된 클록신호와 네거티브(즉, 주파수는 동일하나 역상인 클록신호로부터)에서 모두 출발하여 동일한 위상을 갖는 출력신호를 반환하며, 따라서, 양 경우, 최종 발생한 전압파는 초고주파수를 갖는 클록의 주파수와 동일한 값 만큼 단순히 지연된 동일한 위상을 가질 것이다.

이 단점을 극복하기 위해, 본 발명의 실시예는 각 송신그룹의 신호관리회로는:

- 상기 클록신호에 대하여 역상의 신호를 생성하는 모듈; 및

- 상기 클록신호 또는 역상의신호를 파일럿 신호로서 선택하도록 형성된 제어모듈을 포함할 수 있다.

이 방안 덕분에, 각 신호관리회로는 항상 (가능하게는 주파수 분할된) 피급전장치와 네거티브(즉, 역상의) 클록신호에서 나오는 클록신호를 가지며, 대응하는 송신 전기자가 피급전장치의 제 1 또는 제 2 수신 전기자와 대면하는지 여부에 따라 전력회로를 클록신호 또는 네거티브 신호로 구동할지 여부를 선택할 수 있다.

이와 관련하여, 제어모듈은 피급전장치의 상대 위치를 나타내는 위치 신호를 발생시키도록 형성된 센서에 연결될 수 있고 상기 위치 신호에 기초하여 파일럿 신호를 선택하도록 구성될 수 있다.

즉, 제어모듈은 상기 제어모듈이 수신 전기자들 중 하나 또는 모두의 상대 위치를 결정할 수 있게 하는 신호를 생성하기 위해, 피급전장치 상에 배치된 하나 이상의 기준 소자들과 상호 작용하도록 형성된 (예를 들어, 자기, 홀효과, 전계, 조명, 소리, RFID 트랜스미터, NFC, 안테나 등을 기반으로 한) 능동 또는 수동으로 센서에 연결될 수 있어, 어떤 수신 전기자가 실제로 송신 전기자를 마주보고 결과적으로 클록신호 또는 네거티브 신호를 기반으로 전력회로를 구동할지 여부를 선택할지 안다.

대안으로, 제어모듈은 클록신호의 특성 크기를 나타내는 파라미터의 값을 측정하고, 측정된 값을 상기 파라미터의 기준값과 비교하며, 상기 기준값이 상기 기준값보다 높거나 낮은지에 따라 파일럿 신호를 선택하도록 구성될 수 있다.

이 방안 덕분에, 상술한 특성 크기와 다른 값을 갖는 2개의 클록신호를 피급전장치의 수신 전기자에 인가함으로써, 각각의 제어모듈은 효과적으로 상대 송신 전기자가 제 1 또는 제 2의 수신 전기자와 대면하는지 자동으로 알 수 있고, 따라서, 클록신호 또는 네거티브에 기초하여 전력회로를 구동할지 여부를 적절히 선택할 수 있다.

상술한 특성 크기는 예를 들어 클록신호의 듀티 사이클, 클록신호의 진폭 및 클록신호의 주파수로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다.

이러한 특성의 크기는 실제로 주파수 분할기의 다운스트림에서도 차동될 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 내용에 포함됨.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 표에 나타낸 도면의 도움으로 비제한적인 예로서 제공된 하기의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전력을 전송하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2, 도 8, 도 15, 도 20, 도 22, 도 23 및 도 25는 도 1의 시스템의 상이한 실시예를 도시한 것이다.
도 3, 도 17, 도 19 및 도 27은 본 발명의 상이한 실시예에 따른 급전장치의 활성면의 평면도이다.
도 4, 도 10, 도 14, 도 16, 도 18 및 도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 송신그룹의 회로도를 도시한 것이다.
도 5, 도 9 및 도 12는 본 발명의 많은 실시예에 따른 분압기의 회로도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 송신그룹에 대한 2개의 가능한 스위칭 회로의 회로도를 도시한 것이다.
도 11 및 도 13은 본 발명의 2개의 상이한 실시예에 따른 제어모듈의 구성을 도시한 것이다.
도 21 및 도 24는 본 발명의 상이한 실시예에 따라 피급전장치의 수용면의 저면도를 도시한 것이다.

도 1의 전반적인 구성을 참조하면, 전력을 무선으로 전달하기 위한 시스템(100)은 급전장치(105) 및 급전장치(110)를 포함하고, 상기 피급전장치(110)는 급전장치(105)에서 물리적으로 이격되어 있고 별개이다. 즉, 피급전장치(110)는 급전장치(105)로부터 공간상 별개로 자유롭게 움직일 수 있는 임의의 장치이며, 예를 들어, 두 장치 간에 임의의 유형의 물리적 구속없이, 상기 급전장치(105)를 향하고 멀어지게 취해질 수 있다.

일 예로서, 피급전장치(110)는 이동전화, 태블릿, 컴퓨터, 텔레비전, 가령 LED를 이용한 조명 시스템, 홈 어플리케이션 장치, 웨어러블 장치, IOT 장치, 차량 또는 내부 배터리를 동작 및/또는 가능하게는 내부 배터리를 재충전시키도록 형성된 전원장치를 필요로 하는 임의의 다른 전기/전자장치일 수 있다.

피급전장치(110)는 개략적으로 적어도 하나의 피급전 전기부하(115)(예를 들어, 배터리), 상기 전기부하(115)에 연결된 전력의 수신장치(120) 및 상기 전기부하(115)에 급전될 수 있는 제어회로(125)를 포함하며, 상기 제어회로는 상기 전기부하(115)에 인가된 전압 및/또는 전류 또는 다른 전기 측정을 판독할 수 있고 클록신호를 생성할 수 있다.

제어회로(125)에 의해 생성된 클록신호는 전형적으로 미리 결정된 주파수 값 및 듀티 사이클을 갖는 사각파(square wave) 전압신호다. 특히, 이러한 클록신호는 고주파/초고주파, 예를 들어 수백 MHz 또는 심지어 GHz 크기일 수 있다.

피급전장치(110)는 또한 가능하게는 수신장치(120)와 전기부하(115) 사이에 직렬로 연결된 정류기(130)를 포함할 수 있어, 수신장치(120)에 인가된 교류 전압을 전기부하(115)를 급전하는데 유용한 직류 전압으로 변환시킬 수 있다.

급전장치(105)는 전압 발생기(140)에 의해 공급될 수 있는 복수의 전력 송신그룹(135)을 포함한다.

전압 발생기(140)는 시간에 대해 실질적으로 일정하게 유지되는 전기 전위차(전압)를 생성할 수 있는 임의의 전기장치를 의미하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 즉시 명시되어야 한다. 따라서, 이러한 장치는, 예를 들어 전기 배터리와 같이 양단에 일정한 전압을 직접 생성하도록 형성된 장치일 수 있지만, 이는 또한 예를 들어 정상적인 가정용 배전망에서 나온 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위해 형성된 정류기일 수 있거나, 시작 직류 전압을 송신그룹(135)에 급전하도록 형성된 적절한 전압으로 변환하도록 형성된 DC/DC 컨버터일 수 있다.

각각의 송신그룹(135)은 전력의 송신장치(145), 신호관리회로(150) 및 전력회로(155)를 개략적으로 포함한다.

일반적으로, 송신장치(145)는 피급전장치(110)의 수신장치(120)와 비도전성 전기 커플링, 예컨대 유도성, 용량성 또는 유도성 및 용량성 하이브리드 결합을 형성할 수 있는 장치이다.

신호관리회로(150)는 일반적으로 피급전장치(110)의 제어회로(125)에 의해 생성된 클록신호를 수신하고, 수신된 클록신호의 주파수에 비례하는 주파수를 갖는 파일럿 신호를 생성하도록 형성된 회로이다.

파일럿 신호는 또한 기설정된 주파수 값 및 듀티-사이클을 갖는 사각파 전압-시간 신호일 수 있다. 파일럿 신호는 또한 매우 높은 주파수, 예를 들어 MHz, 수십 MHz 또는 수백 MHz의 크기를 가질 수 있다.

전력회로(155)는 최종적으로 신호관리회로(150)에 의해 생성된 파일럿 신호를 수신하고 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지며 전기부하(115)에 효과적으로 급전하는 데 필요한 전력을 제공하기에 충분한 진폭을 갖는 시간에 따라 주기적으로 가변하는 전압파를 송신장치(145)에 인가하도록 형성된 회로이다.

이러한 전압파는 일반적으로 대응하는 송신장치(145)를 전압 발생기(140)에 단속적 및 주기적 방식으로 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수로 연결시킴으로써 전력회로(155)에 의해 얻어진다.

이러한 방식으로, 송신장치(145)와 수신장치(120) 사이에서 이루어지는 전기적 및/또는 자기적 결합 덕분에, 급전장치(105)와 피급전장치(110) 사이의 도전성 전기연결을 할 필요 없이 전압파가 전기부하(115)에 도달하여 급전할 수 있다.

복수의 송신그룹(135) 덕분에, 이러한 전력의 전송은 급전장치(105)와 관련한 피급전장치(110)의 상이한 상대 위치에 대해 얻어질 수 있다. 특히, 피급전장치(110)가 복수의 위치들 및 상이한 방향들에서 안착될 수 있는 급전장치(105)에 활성면(160)을 형성하며 매트릭스 배치에 따라 상이한 송신그룹(135)의 송신장치(145)들을 배열할 수 있고, 각 위치 및 방향에서 피급전장치(110)에 가까이 있는 송신장치(145)는 전기부하(115)에 효과적으로 급전할 수 있는 반면, 전력의 전송과 관련된 송신장치(145)는 스위치 오프된 채 유지될 수 있어, 전기 손실 및 전자기 오염을 줄인다.

이 방안의 또 다른 이점은 급전장치(105)의 상술한 활성면(160) 상에 다양하게 배치될 수 있는 다수의 장치(110)에 동시에 급전할 수 있는 가능성으로 구성된다.

각각의 송신장치(145)가 자신의 신호관리회로(150) 및 자신의 전력회로(155)에 연결된다는 사실로 인해 전체 시스템을 완전히 가동하게 두면서 급전장치(105)가 기껏해야 하나의 송신그룹(135)을 파손시킬 수 있는 국부적인 손상에 대해 또한 내성을 갖게 한다.

이러한 특별한 특징 덕분에, 급전장치(105)는 필요에 따라 절단될 수 있는 매트 또는 시트 형태로 제조될 수 있어, 사용에 적합한 임의의 형상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 앞서 언급한 매트 또는 시트를 잘라내어 책상이나 벽에 붙일 수 있으며, 여기에는 그 기능을 손상시키지 않으면서 가령 텔레비전 세트, 브래킷, 프레임 및 조명 장치의 나사 또는 기타 고정 시스템을 위한 공간을 만들도록 천공될 수 있다.

상술한 이점과 함께, 피급전장치(110) 상에 배치된 제어회로(125)에 의해 생성된 클록신호를 이용함으로써 각각의 전력회로(155)의 구동이 항상 얻어지므로, 급전장치(105)가 클록신호(예를 들어, 오실레이터)의 임의의 다른 생성기와 함께 장착될 필요가 없다.

이 마지막 특성은, 피급전장치(110)(예를 들어, 이동전화, 태블릿 또는 컴퓨터)에 일반적으로 그 동작을 위해 고주파 클록신호를 생성하도록 적용된 제어회로(125)가 이미 설비되어 있다는 사실과 함께, 명백히 무선 전력 전송 기술 구현에 필요한 비용이 크게 절감된다. 실제로, 어떤 송신그룹(135)을 활성화시키고 어떤 스위치를 끌지 결정하는데 사용되는 복잡한 통신 시스템을 가질 필요가 없듯이, 각 송신그룹(135)에 그 자신의 클록 생성회로를 반드시 설비할 필요는 없다. 실제로, 제안된 시스템은 각 송신그룹(135)의 비용을 절감하고, 동시에 피급전장치(110) 가까이에 배치된 송신그룹(135)만을 활성화시키는 용이한 방법을 보장한다.

이러한 일반적인 구조로부터 시작하여, 시스템(100)의 제 1 실시예가 도 2에 도시되어 있고, 각 송신그룹(135)의 송신장치(145)가 적절한 전기 브랜치(170)에 의해 대응하는 전력회로(155)에 연결될 수 있는 적어도 하나의 송신 전기자(165)를 포함할 수 있음을 예상한다.

상기 송신 전기자(165)는 예를 들어 플레이트, 박판, 시트 또는 임의의 다른 형태의 도전성 재료로 제조될 수 있다. 상기 송신 전기자(165)는, 예를 들어, 삼각형, 원형, 육각형 또는 기타와 같은 다른 형상을 배제할 이유가 없다면, 가령 직사각형 또는 정사각형일 수 있다.

다양한 송신그룹(135)의 송신 전기자(165)는 요건에 따라 임의의 형상 및 크기일 수 있는 상술한 활성면(160)을 전체적으로 정의할 수 있도록, 예를 들어, 동일 평면 상에 서로 나란히 배치될 수 있다.

특히, 송신 전기자(165)는 활성면(160)과 실질적으로 동일하고, 가능하게는 유전체 재료의 바람직하게는 얇은 층에 의해 덮일 수 있다.

송신 전기자(165)는 또한 서로에 인접하거나 또는 떨어져서 다소 규칙적인 방식으로 공간에 가역적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 송신 전기자(165)는 1차원 분포에 따라 배열될 수 있다. 즉, 서로 정렬되어 단일 행을 형성할 수 있거나, 예를 들어, 매트릭스 구조에 따라 다차원에 걸쳐 분포될 수 있으며, 송신 전기자(165)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 매트릭스의 노드와 실질적으로 동일한 행렬로 정렬된다.

상술한 바와 같이, 송신 전기자(165)는 다양한 크기 및/또는 기하학적 형상으로 될 수 있다. 특히, 송신 전기자(165)의 형상 및/또는 크기는 급전장치(105)의 상이한 모델들 사이에 그리고 급전장치(105)의 동일한 모드 내에서 변할 수 있다. 송신 전기자(165)는 강체 또는 가요성 지지물, 연질 또는 경질, 평면 또는 비평면의 형상, 두께 또는 크기에 위치될 수 있다. 예를 들어, 송신 전기자(165)는 두꺼운 또는 얇은 유전체 기판 상에 도전층을 도포하거나, 또는 두 층의 유전체 재료 층 사이에 상기 도전층을 수용하거나, 더욱이 비도전성 재료의 전기 속성을 국소적으로 도전성으로 바꿈으로써 형성될 수 있다.

상술한 송신그룹(135)과 전기적으로 결합하기 위해, 피급전장치(110)의 수신장치(120)는 제 1 수신 전기자(175) 및 제 2 수신 전기자(180)를 포함하는 적어도 한 쌍의 수신 전기자를 포함할 수 있다 .

수전 전기자(175, 180)는 정류기(130)에 의해 인터셉트될 수 있는 각각 185 및 190으로 표시된 각각의 전기 브랜치를 통해 전기부하(115)에 연결된다.

수신 전기자(175 및 180)는 또한 플레이트, 층, 시트 또는 다른 형태의 도전성 재료로 제조될 수 있고, 일반적으로 송신 전기자(165)보다 치수가 훨씬 크다. 가능하게는, 각각의 수신 전기자(175 및 180)는 예를 들어 전자기적 오염 문제를 최소화하기 위해 서로 적절하게 연결된 작은 크기의 많은 판들로 제조될 수 있다. 수신 전기자(175 및 180)는 급전장치(105)의 활성면(160)과 일치하는 형상을 갖는 수신면(195)을 피급전장치(110)에 전체적으로 한정하도록 예를 들어 동일 평면 상에 서로 나란히 배열될 수 있다. 수신 전기자(175, 180)는 바람직하게는 얇은 두께의 유전체 층으로 덮일 수 있는 수신면(195)과 실질적으로 동일 평면에 위치한다. 수신 전기자(175 및 180)의 크기 및/또는 형상은 피급전장치(110)에 대해 그리고 예를 들어 장치의 크기, 장치 자체 상에 있는 기하학적 구속조건 및/또는 장치 자체의 올바른 동작에 필요한 전력의 함수로서 각 하나의 피급전장치(110) 내에서 모두 다를 수 있다.

중요한 것은, 피급전장치(110)상의 수신 전기자(175 및 180)의 형상, 크기 및 배열과 급전장치(105)상의 송신 전기자(165)의 개수, 형상, 크기 및 배열은, 피급전장치(110)의 수신면(195)을 급전장치(105)의 활성면(160)에 놓거나 가져옴으로써, 급전장치(105)에 대한 피급전장치(110)의 여러 위치 및/또는 상대 방향에 대해, 바람직하게는 피급전장치(105)의 임의의 위치 및/또는 방향에 대해, 제 1 수신 전기자(175)가 적어도 하나의 제 1 송신그룹(135)의 송신 전기자(165)를 대면하고, 제 2 수신 전기자(180)는 제 2 송신그룹(135)의 송신 전기자(165)를 대면하게 하는 그런 것이다.

이러한 방식으로, 피급전장치(110)의 상술한 모든 위치 및/또는 방향에서, 제 1 및 제 2 수신 전기자(175 및 180)는 이들에 대면하는 송신 전기자들(165)과 함께 상기 급전장치(105)와 상기 피급전장치(110) 사이에 정전용량성 무선 연결을 이루도록 구성된 임피던스를 구성하는 적어도 한 쌍의 전기 커패시티를 만들 것이다.

이 용량성 결합을 통해 전력의 전송을 허용하기 위해, 제 1 수신 전기자(175)를 대면하는 송신 전기자(165)에 연결된 전력회로(155)는 이러한 전기자에 피급전장치(110)로부터 수신된 클록신호에 비례하는 주파수를 갖는 전압파를 인가하도록 구동될 수 있는 반면, 상기 제 2 수신 전기자(180)에 대면한 송신 전기자(165)를 기준 전위(가령, 접지)라 할 수 있다.

이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 커플링 용량 사이에서, 피급전장치(110) 상에 배열된 전기부하(115)에 급전할 수 있는 시간에 따라 가변적인 전압차가 형성된다.

따라서, 이 방안에 따르면, 피급전장치의 제어회로(125)가 급전장치(105)에 단일 클록신호를 생성하여 송신하기에 충분하다.

이 클록신호는 2개의 회로 사이에 임의의 비도전성 통신 시스템을 통해, 예를 들어, 유도성으로, 작은 별개의 안테나를 이용해 제 1 수신 전기자(175)에 대면한 송신 전기자(165)에 연결된 신호관리회로(150)에 의해 수신될 수 있다.

그러나, 시스템의 바람직한 태양에 따르면, 피급전장치(110)의 제어회로(125)는 클록신호를 제 1 수신 전기자(175)에 직접 인가할 수 있고, 각각의 신호관리회로(150)는 해당 수신 전기자(165)로부터 클록신호를 직접 수신할 수 있다.

특히, 제어회로(125)는 예를 들어 수신 전기자(175) 및 (있다면) 정류기(130) 간에 포함된 연결노드에 함께 흐르는 전기 브랜치(200)를 통해 제 1 수신 전기자(175)를 전기 부하(115)에 연결하는 전기 브랜치(185)에 클록신호를 인가할 수 있다.

전형적으로, (예를 들어, 수십 또는 수백 nH 크기) 큰 값의 인덕턴스(205)는 제어회로(125)의 상술한 연결노드와 전기부하(115) 간에, 가령 상기 연결노드와 정류기(130) 간에, 전기 브랜치(185)를 따라 직렬로 연결될 수 있어, 이는 급전장치(105)에서 나오는 전압파가 전기부하(115)에 도달할 수 있게 하나, 제어회로(125)에 의해 생성된 클록신호의 통과를 막아 따라서 피급전장치(110)에서 급전장치(105)로 지나도록 강제된다.

전형적으로, (예를 들어, 수십 또는 수백 pF 정도) 작은 값의 전기 정전용량(210)은 연결노드와 제어회로(125) 간의 전자 브랜치(200)를 따라 직렬로 연결될 수 있으며, 이는 클록신호가 제 1 수신 전기자(175)에 도달하게 하나 전압파의 통과를 막아 따라서 제어회로(125)에 도달할 수 없게 한다.

피급전장치(110)에 최종적으로 제 3 전기자(211)가 기준 전위(예를 들면, 접지)에 연결될 수 있으며, 이는 적어도 클록신호의 송신 주파수에서 피급전장치(110)에 배치된 회로의 접지와 급전장치(105)에 배치된 회로의 접지 간에 낮은 임피던스를 생성하는 데 유용한다.

도 4에 더 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는 예를 들어 전기 브랜치(170)로부터 직접 분기되는 전기 브랜치(215)를 통해 전력회로(155)를 송신 전기자(165)에 연결시키는 전기 브랜치(170)로부터 클록신호를 캡쳐하도록 형성될 수 있다.

인덕턴스(220)는 전력회로(155)와 전기 브랜치(215)가 분기하는 노드 사이에 전기 브랜치(170)를 따라 위치될 수 있으며, (예를 들어, 수십 nH 또는 수백 nH 크기의) 충분히 큰 값을 가질 수 있어, 피급전장치(110) 상에 배치된 제어회로(125)에서 나오는 클록신호가 전력회로(155)와 상호작용하지 못하게 하여, 전압파가 송신 전기자(165)를 향해 통과하게 한다.

이러한 방식으로, 피급전장치(110)에 의해 생성된 클록신호는 신호관리회로(150)에 의해 전력 전송을 또한 허용하는 동일한 용량성 결합을 통해 제 1 수신 전기자(175)와 대면하는 송신 전기자(165)로부터 이점적으로 캡쳐될 수 있어, 급전장치(105)를 단순화시키고 합리적이게 한다.

따라서, 각각의 그러한 송신 전기자(165)는 전기부하(115)에 전력을 전송하도록 형성된 전압파를 가질 수 있는 반면, 급전장치(105)의 다른 모든 송신 전기자(165)는 스위치 오프되거나 기준 전위(예를 들어, 접지)에 속한 채 남아 있게 된다.

이와 관련하여, 각각의 송신그룹(135)은 신호관리회로(150)와 송신 전기자(165) 사이의 전기 브랜치(170)를 따라 배치된 활성 스위치(225)를 포함할 수 있으며, 이는 송신 전기자(165)를 대응하는 전력회로(155) 대응 신호관리회로(150) 또는 기준 전위(예를 들면, 접지)에 선택적으로 연결시키도록 형성된다.

환언하면, 이 활성 스위치(225)는 송신 전기자(165)를 접지 또는 다른 기준 전위에 속하는 전기 브랜치(230)에 연결하는 폐쇄형 구성과 상대 전력회로(155) 및 상대 신호관리회로(150)에 연결하는 전기 브랜치(170)에 송신 전기자(165)를 연결하는 개방형 구성 사이에서 선택적으로 스위칭될 수 있다.

전기 정전용량(235)은 예를 들어 급전장치(105) 상에 배치된 데이터 회로와 피급전장치(110) 상에 배치된 데이터 회로 사이에 접지 연결을 생성하기 위해 전기 브랜치(230) 상에 위치될 수 있다.

이 방안 덕분에, 활성 스위치(225)는 이점적으로 급전장치(105)의 제어회로에 의해 이용될 수 있어, 대응하는 송신 전기자(165)가 피급전장치(110)의 제 1 수신 전기자(175)와 결합하는 순간에 각각의 송신그룹(135)을 자동으로 활성화시킨다.

예를 들어, 각각의 송신그룹(135)의 활성 스위치(225)는 통상적으로 폐쇄 위치에 유지될 수 있어서, 전력회로(155) 및 신호관리회로(150)로부터 모두로부터 송신 전기자(165)가 완전히 절연된다. 이 구성에서, 신호관리회로(150)는 전력회로(155)의 우연한 작동을 야기할 수 있는 임의의 클록신호나 발생가능한 교란을 수용할 수 없으므로, 완전히 스위치 오프된 상태로 유지되어, 에너지 소비 및 급전장치의 전자기 오염을 줄이고, 동시에 송신회로(105)의 접지와 피급전장치(110) 간에 신호 연결을 보장한다.

이러한 구성에서 시작한, 작동 스위치(225)는 예를 들어 타이머 또는 적절한 카운터의 도움으로 짧은 순간 동안 주기적으로 개방 구성이 되어, 송신 전기자(165)를 전력회로(155) 및 신호관리회로(150)에 연결시킨다. 이러한 짧은 순간 동안, 송신 전기자(165)가 피급전장치(110)의 제 1 수신 전기자(175)를 대면하지 않는다면, 신호관리회로(150)는 어떤 경우에도 임의의 클록신호를 전혀 수신하지 않을 것이므로, 전력회로(155)는 스위치 오프된 채로 유지되고 활성 스위치(225)는 폐쇄형 구성으로 복귀될 수 있다. 반대로, 활성 스위치(225)의 개방시 송신 전기자(165)가 피급전장치(110)의 제 1 수신 전기자(175)를 대면하지 않는다면, 신호관리회로(150)는 자동적으로 클록신호를 수신하여 전력회로와 이에 따라 전기부하(115)에 급전하게 명령할 것이다. 이 경우, 신호관리회로(150)가 클록신호를 계속 수신하는 한 활성 스위치(225)는 개방형 구성으로 유지될 수 있다.

동시에, 상대 신호관리회로(150)는 어떠한 클록신호도 수신하지 않기 때문에, 피급전장치(110)의 제 2 수신 전기자(180)와 대면하는 송신 전기자(165)에 연결된 활성 스위치(225)가 항상 폐쇄형 구성으로 유지되어, 제 2 송신 전기자(165)가 기준 전위(예를 들면, 접지)에 연결을 유지하게 한다.

시스템(100)의 일 실시예에 따르면, 피급전장치(110)의 제어회로(125)에 의한 클록신호의 생성 및 그에 따른 신호관리회로(150)에 의한 캡쳐는 짧은 간격동안 발생할 수 있어, 그 간격에서 전압파의 생성이 일시적으로 중단되고 따라서 전력이 전송되지 않는다. 이 경우, 클록신호는 후속하는 전력 송신 단계 동안 전력회로(155)를 구동하는데 필요한 파일럿 신호를 생성 할 수 있는 적절한 버퍼(미도시)를 충전하는데 사용될 수 있다.

즉, 후속하는 전력 송신 단계 동안 파일럿 신호를 생성하기 위해 연이어 사용되고 끝나면 제어신호를 재생성하기 위해 전력회로(155)가 다시 스위치 오프되는 경향상 짧은 유휴 시간을 이용할 수 있고, 그 시간 동안 버퍼에 클록신호의 저장을 허용하기 위해 전력회로(155)가 스위치 오프된 상태로 유지된다. 제어신호를 재생성할 필요성은 신호 위상의 불변이 보장되는 정밀도로부터 유래하는데, 이는 제 1 수신 전기자(175)와 대면한 모든 송신 전기자(165)가 전력 및/또는 효율성의 오작동 또는 손실을 방지하기 위해 서로 동상(同相)의 전력파를 송신해야 한다.

이러한 제공은 클록신호와 전압파 간에 간섭이 없기 때문에 신호관리회로(150) 및 가능한 필터링 스테이지의 설계를 단순화한다. 다른 한편으로, 이 접근법은 데이터(컨트롤 데이터뿐만 아니라 다른 목적으로, 예를 들어 음악, 비디오, 파일 또는 송신 면에 가까운 기타 여러 장치들과 공유하기 위해, 사용자가 사용할 수 있는 데이터)와 전력의 동시 전송을 허용하지 않으며, 더욱이 버퍼를 필요로하여 레이턴시를 증가시키고 시스템의 이론적인 최대 통과 대역을 감소시킨다.

이러한 이유로, 시스템(100)의 바람직한 실시예는 전압파의 생성 및 인가와 동시에 클록신호의 발생 및 캡쳐가 일어날 것으로 예상한다.

이 경우에, 각각의 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는 바람직하게는 클록신호를 필터링하기 위해 형성된 송신 전기자(165)와 직접적으로 연결된 전기 브랜치(215) 상에 배치된 필터(240)를 포함한다.

특히, 필터(240)는 전력파를 차단 또는 크게 감쇠시킬 수 있고 다른 한편으로는 피공급장치(110) 상에 배치된 제어회로(125)에서 나온 클록신호를 통과시킬 수 있는 고역통과 특성(예를 들어, 수십 또는 수백 MHz)을 가질 수 있다.

필터(240)는 또한 전력회로에 의해 생성된 전력파를 더 감쇄시키기 위해 적절한 로우-컷(low-cut) 또는 밴드-컷(band-cut) 특성을 가질 수 있다.

데이터 및 전력이 용량성 결합을 통해 동시에 전송되어야 하는 경우, 필터(240)는 시스템(100)의 핵심 부분을 구성한다는 것이 강조되어야 한다. 이 경우, 필터(240)를 단순화하기 위해, 클록신호의 주파수 및 전압파의 기본 고조파의 주파수를 가능한 멀리 이격시키는 것이 적절할 수 있다.

일부 실시예에서, 필터(240)는 예를 들어 베셀(Bessel), 체비셰프(Chebyshev), 버터워스(Butterworth), 타원형, 역체비셰프 필터 또는 가능한 한 깨끗한 피급전장치(110)로부터 클록신호를 얻기 위해 가능한 한 많이 전압파의 기여를 감쇠시키는데 목적을 둔 다른 적절한 필터와 같이 제 1 차보다 높은 차수의 필터일 수 있다.

필터(240)의 하류에서, 신호관리회로(150)는 또한 클록신호의 주파수를 감소시키도록 형성된 적절한 주파수 분할기(245)를 포함할 수 있다.

이러한 주파수 분할기(245)의 사용은, 주파수가 일반적으로 전력회로(155)를 효과적으로 구동시키는데 필요한 주파수보다 큰 최신의 컴퓨터 또는 이동전화의 경우와 같이, 피급전장치(110) 상에 배치된 제어회로(125)가 초고주파 클록신호를 발생시키도록 구성된 경우에 특히 유용하다. 이는 또한 전력단(power stage)과 클록신호의 주파수가 매우 멀리 떨어져 있고, 따라서 간단한 고역통과필터(예컨대, 수 pF의 정전용량)로 단지 초고주파 클록신호만이 주파수 분할기(245)에 도달하게 하기 쉽기 때문에 실질적으로 필터(240)를 단순하게 할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 주파수 분할기(245)는 각각이 데이터(D)에 대한 입력부, 2개의 상보적 출력부(Q, Q') 및 동기 입력(CLK)을 소유하는, 가령 DQ 플립-플롭과 같은, 논리 게이트의 캐스케이드를 포함할 수 있다.

예를 들어, DQ 플립-플롭의 사용과 관련하여, 이들 플립-플롭들은 함께 연결될 수 있어 "원래의" 클록신호, 즉 출력시 필터(240)에서 나온 하나의 신호가 제 1 DQ 플립-플롭의 동기 입력부로 들어간다. 제 1 DQ 플립-플롭의 출력신호(Q)의 네거티브 신호인 신호(Q')는 동일한 DQ 플립-플롭의 입력 게이트(D)에 연결되는 반면, 출력신호(Q)는 다음 DQ 플립-플롭의 동기 게이트(CLK)에 이하 등등 연결된다.

캐스케이드의 제 1 DQ 플립-플롭은 "원래" 클록신호의 듀티 사이클을 수정하여, 출력시 "원래" 클록신호의 듀티 사이클에 무관하게 50%의 듀티 사이클을 갖는 새로운 사각파의 클록신호를 제공한다.

이러한 방식으로, 캐스케이드의 각 DQ 플립-플롭의 출력부(Q)는 50%의 듀티 사이클 및 입력시 수신된 클록신호에 대해 절반인 주파수를 갖는 사각파 클록신호이다.

캐스캐이드의 DQ 플립-플롭들의 개수를 적절하게 선택함으로써, 주파수 분할기(245)로부터 출력시 전력회로(155)의 파일럿 신호로서 효과적으로 사용될 수 있는 "클록신호"를 얻을 수 있기 위해 "원래" 클록신호의 주파수를 분할할 수 있다.

그러나, 이는 다른 실시예에서 주파수 분할기(245)가 JK 플립-플롭, T 플립-플롭, 또는 주파수 분할기로서 구성될 수 있는 다른 회로에 기초할 수 있는 가능성을 배제하지 않는다. 각각의 송신그룹(135)의 전력회로(155)에 관한 한, 이 회로는 대응하는 신호관리회로(150)에 의해 생성된 파일럿 신호, 이 경우 출력시 주파수 분할기(245)로부터 신호를 수신하고 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지며 대응하는 송신 전기자(165)를 전압 발생기(140)에 간헐적으로 그리고 주기적으로 연결하기에 적합한 적어도 하나의 스위칭 회로(250)(도 6 및 도 7 참조)를 포함할 수 있다.

전력의 전송에 있어서 고성능 및 고효율을 얻기 위해, 스위칭 회로(250)는 매우 높은 주파수(예를 들어, MHz, 수십 Hz, 또는 수백 Hz의 크기)와 전기부하(115)에 급전하기에 충분한 진폭을 갖는 전압파를 생성할 수 있는 것이 바람직하다.

이러한 결과를 얻는 특히 유리한 방법은 소프트 스위칭 방식, 의사 공진(quasi-resonant) 방식 또는 완전 공진 방식에 따라 만들어진 스위칭 회로(250)를 이용하는 것으로 구성되는 데, 이 스위칭 회로에서 회로 토폴로지 및 구동 시스템은 스위치에서 동적 손실을 거의 완전히 제거할 수 있게 하며, 따라서 스위칭 주파수는 높고 손실은 적다. 이러한 목적을 유리하게 달성하는 스위칭 회로(250)의 카테고리는 D, E, F 또는 E/F 급의 증폭기의 적절한 변형으로부터 도출된다.

일 예로서, 스위칭 회로(250)는, 도 6의 도면에 도시된 바와 같이, 전압 발생기(140)와 기준 전위(예를 들어, 접지) 사이에 직렬로 연결된 한 쌍의 스위치(255 및 260)를 포함할 수 있다.

특히, 제 1 스위치(255)는 전압 발생기(140)에 연결되는 반면, 제 2 스위치(260)는 (명백히 전압 발생기(140)의 전위와 다른) 기준 전위, 예를 들어 접지 전위에 연결된다.

제 1 스위치(255)와 제 2 스위치(260) 사이에, 전기 브랜치(170)를 통해 대응하는 송신 전기자(165)에 연결된 중앙노드(265)가 있다.

이 한 쌍의 스위치(255, 260)는 본질적으로 송신 전기자(165)에 급전하는 고주파 전압파를 생성하는데 사용되는 브릿지 수단(H)을 구성한다.

한 쌍의 스위치(255 및 260)는, 예를 들어, BJT 또는 IGBT 트랜지스터 쌍, N형 MOSFET, P형 MOSFET, CMOS 쌍, GaN, GaAs 또는 다른 스위치를 기반으로 하는 고성능 FET일 수 있다.

이러한 방식으로, 파일럿 신호의 주파수에서 교대로 2개의 스위치(255 및 260)를 단순히 온오프 스위칭함으로써 전압파를 유리하게 발생시킬 수 있다.

2개의 스위치(예를 들어, MOSFET)를 구동하기 위해, 신호관리회로(150)로부터의 출력시 파일럿 신호를 수신하여 이러한 신호를 상적으로 2개의 고주파 스위치를 교대로 온오프시키도록 형성된 (일반적으로 전압 및/또는 전류에서 증폭된) 적절한 파로 변환시키는 적절한 드라이버(270)를 갖는 것이 필수적일 수 있다.

인덕턴스(220), 전기자(175) 가까이에 데려와지는 전기자(165)로 구성된 전기용량, 인덕턴스(205) 및 적절한 회로 동조를 위해 시스템에 삽입된 가능한 다른 리액티브 소자와 같이 회로에 분포된 리액티브 소자들 포함하는 시스템은 전체 시스템이 직렬 또는 병렬 LC 공진기를 구성하도록 동조된 경우, 전체 회로는 ZVS(Zero Voltage Switch) 또는 ZCS(Zero Current Switch) 유형의 공진 회로와 같을 수 있어, 손실을 실질적으로 제한하고 동작 주파수의 실질적인 증가를 허용함으로써, 회로의 낮은 비용 및 낮은 부피 및 전송되는 높은 전력 밀도를 보장한다.

이러한 목적은 송신 전기 브랜치(170)상에서, 가능하게는 다른 리액티브 소자의 추가와 함께, 적절한 매칭 네트워크로 추구될 수 있다.

그러나, 이러한 유형의 스위칭 회로(250)는 일반적으로 고주파수에서 동작하는 2개의 스위치(255 및 260)가 있으므로 인해 페널티가 부과된다. 이들 스위치 중에서, 스위치(255)가 가장 중요한데, 이는 전형적으로 플로팅 노드라고 하며 따라서 고주파수에서는 그다지 기능적이지 않고 고가인 부트스트랩 회로를 필요로하기 때문이다. 대안으로, 제 1 스위치(255)는 예를 들어 P-MOS로 구성될 수 있지만, 이 경우 성능은 일반적으로 낮고 P-MOS가 차지한 면적은 유사한 성능의 N-MOS보다 크다.

이러한 단점을 방지하고 시스템(100)(도 7 참조)을 더 단순화하기 위해, 스위칭 회로(250)는 전압 발생기(140)와 기준 전위(가령, 접지) 사이에 직렬로 연결된 인덕턴스(275)(초크라 함)와 스위치(280)를 포함할 수 있고, 인덕턴스는 전압 발생기(140)에 직접 연결되는 반면 스위치(280)는 기준 전위에 연결된다.

실제로, 인덕턴스(275)는 이전 실시예의 제 1 스위치(255)를 대체한다.

또한 이 경우에도, 스위치(280)는 예를 들어, BJT 또는 IGBT 트랜지스터, N형 MOSFET, P형 MOSFET, CMOS, GaN, GaAs 또는 다른 스위치에 기초한 고성능 FET 일 수 있다.

인덕턴스(220)가 있을 수 있는 전기 브랜치(170)를 통해 송신 전기자(165)에 연결된 중앙노드(285)는 상기 인덕턴스(275)와 인덕터(280) 사이에 포함된다.

스위치(280)와 병렬로, 적절한 값의 정전용량(290)이 더 도입될 수 있으며, 이는 스위치(280)의 기생용량(parasite capacity)의 전부 또는 일부로 구성될 수도 있다.

이러한 방식으로, 파일럿 신호의 주파수에서 단일 스위치(280)를 단순히 온오프로 스위칭함으로써 전압파를 유리하게 발생시킬 수 있다.

스위치를 구동하기 위해, 신호관리회로(150)로부터의 출력서 파일럿 신호를 수신하여 이러한 신호를 고주파로 스위치(280)를 온오프 스위칭하는데 적절한 사각파로 변환시키는 적절한 드라이버(295)를 갖는 것이 필수적일 수 있다.

스위칭 회로(250)의 이러한 제 2 구현은, 적절히 동조된다면, 특히 효율적이며, 따라서 극히 제한된 손실과 심지어 초고주파에서도 구동이 용이한 것을 특징으로 하는 ZVS 또는 ZCS 회로를 구성할 수 있다.

이러한 구현에서 가능하게는 인덕턴스(220)를 통해 대응하는 송신 전기자(165)에 각각 연결된 다수의 스위칭 회로(250)가 병렬로 있기 때문에, 상기에서 제안된 스위칭 회로 모두가 가령 (가능하게는 공진하는) D급 또는 E급 또는 F급의 고전적인 증폭기와 어떻게 구별되는지 강조되어야 한다. 따라서, 제안된 회로의 분석 모델링 및 크기는 공지된 방식과는 실질적으로 다르지만, 전체적으로 긍정적 효과(특히 저손실과 공진 방식의 전형적인 고주파)를 여전히 재현한다.

제안된 구현은 종래 기술에 비해 상당한 이점을 가지며, 이들은 E급 또는 F급의 공지된 증폭기 또는 다른 공지된 ZVS 또는 ZCS 공진회로와 구별되면서 여하튼 실질적으로 손실없이 또는 극히 제한된 손실을 갖는 스위치의 온에서 오프로 또는 그 반대로 전환을 허용하는 아키텍처를 이용하기 때문에 특히 효율적이다.

병렬의 다수의 스위칭 회로(250)가 존재하는 것은 출력 전력이 예를 들어 다수의 스위치들, N형 MOSFET 간에 분할되기 때문에 더 큰 이점을 구성하며, 따라서 각각의 스위치는 총 전력의 일부만을 관리하므로 더 작은 크기로 될 수 있고 따라서 예를 들어 집적회로에서의 통합이 더 용이하며, 높은 동작 주파수로 취하기가 더 쉽고, 제안된 무선 시스템에 의해 전송된 전력을 최대화하는데 유용하며, 동시에 리액티브 소자를 소형화한다.

시스템이 용량성 결합을 이용할 경우, 전력을 전기부하(115)로 전송하는 것은, 상술한 바와 관련하여 대안적인 방법으로, 예를 들어 제 1 수신 전기자(175)에 대면한 송신 전기자(165)에 기설정된 전압파를 인가하는 동시에 제 2 수신 전기자(180)에 대면한 송신 전기자에 동일한 주파수를 가지지만 타측에 대해, 바람직하게는 서로에 대해 디페이즈된, 바람직하게는 역상의 전압파를 인가함으로써 달성될 수 있다.

이러한 동작을 달성하기 위해, 상술한 시스템(100)은 이후에 나타낸 바와 같이 변경될 수 있으며, 다른 모든 특성들은 실질적으로 변경되지 않은 채 있다.

특히, 도 8의 회로도에 도시된 바와 같이, 피급전장치(110)의 제어회로(125)가 제 2 수신 전기자(180a)에 제 2 클록신호를 생성 및 인가하기에 적합할 수 있음이 예상된다.

예를 들어, 제어회로(125)는 제 2 수신 전기자(180)를 전기부하(115)에 연결하는 전기 브랜치(190)에, 예를 들어, 상기 전기 브랜치(300)를 통해 제 1 수신 전기자(175)에 대해 예상되는 바와 실질적으로 유사한 방식으로 제 2 수신 전기자(180)와 정류기(130) 사이에 포함된 연결노드에 함께 흐르는 제 2 클록신호를 인가할 수 있다.

특히, 일반적으로 큰 값(예를 들어, 수십 또는 수백 nH 크기)의 추가 인덕턴스(305)가 제어회로(125)의 상술한 연결노드와 전기부하(115) 간에, 예를 들어, 연결노드와 정류기(130) 간에 전기 브랜치(190)를 따라 직렬로 연결될 수 있어, 이는 급전장치(105)에서 나온 전압파가 전기부하(115)에 도달하지만 제어회로(125)에 의해 생성된 제 2 클록신호의 통과를 막고, 따라서 피급전장치(105)에서 급전장치(105)로 지나도록 강제된다.

인덕턴스(205 및 305)는 또한 수신 정전용량을 갖는 공진기를 구성하는 목적을 가지므로, 전기부하(115)로 전력의 더 큰 전달 뿐만 아니라 예를 들어 ZVS 또는 ZCS 유형의 컨버터를 제조하는데 유용한 임피던스의 매칭을 허용한다(따라서 이는 손실을 최소화하고 매우 높은 주파수에서 작동할 수 있다).

인덕턴스(205 및 305)는 또한 제어회로(125)에서 볼 때, 일반적으로 제한된, 전기부하(115)의 임피던스를 실질적으로 증가시키는 목적이 더 있으며, 이는 이런 식으로 부하와 실질적으로 상호작용하지 않기 때문에 고주파수에서 작동할 수 있다.

전형적으로 작은 값(예를 들어, 수십 또는 수백 pF 크기)의 전기용량(310)은 차례로 연결노드와 제어회로(125) 사이의 전기 브랜치(300)를 따라 직렬로 연결될 수 있으며, 이는 클록신호를 제 2 수신 전기자(180)에 도달시키게 하지만, 전압파의 통과를 막아, 따라서, 제어회로(125)에 도달할 수 없다.

이 시스템은 전기부하(115)에 급전하는 전압파와 제어회로(125)에 의해 주입된 신호의 반송파 간의 주파수 차가 증가함에 따라 점점 더 잘 작동한다.

제 2 수신 전기자(180)가 하나 이상의 송신 전기자(165)와 대면할 경우, 제 2 클록신호가 대응하는 신호관리회로(150)에 의해 캡쳐되고 대응하는 전력회로(155)를 적절히 구동하는 데 사용되어 제 1 수신 전기자(175)에 마주보는 상기 송신 전기자(165)에 인가된 위상에 대해 주파수는 동일하나, 디페이즈된, 바람직하게는 역상인 전압파를 상기 송신 전기자(165)에 인가하게 한다.

이러한 효과는 제 1 수신 전기자(175)에 인가되는 클록신호에 대해 이론적으로는 동일한 주파수를 가지나 바람직하게는 역상으로 변위된 제 2 클록신호를 생성하여 제 2 수신 전기자(180)에 인가하도록 피급전장치(110)의 제어회로(125)를 구성함으로써 얻어질 수 있다.

그러나, 예를 들어 DQ 플립-플롭의 캐스케이드에 기초한 것과 같은 일부 주파수 분할기(245)가 미리 결정된 클록신호 및 네거티브 클록신호로부터(즉, 주파수는 동일하나 위상이 반대인 클록신호로부터) 모두 동일한 위상을 갖는 출력신호를 반환하기 때문에, 따라서, 양 경우, 최종 발생한 전압파는 동일한 위상을 가지며, 단지 초고주파의 한 싸이클만큼 지연될 것이다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 각 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는 도 9에 도시된 바와 같이 주파수 분할기(245)의 출력신호가 2개의 별도의 채널에 인가되어 동일하지만 역상의 클록신호를 획득도록 수정될 수 있으며, 상기 채널 중 하나는 주파수 분할기(245)에서 나온 클록신호를 무시하도록 형성된 모듈(315)에 연결된다. 모듈(315)은 예를 들어 입력시 수신된 신호를 무시하도록 구성된 단순한 NOT 논리 게이트를 포함할 수 있다.

이러한 방식으로, 주파수 분할기(245)는 하나는 원래의 클록신호의 주파수를 간단히 감소시킴으로써 얻어진 "다이렉트" 파일럿 신호이고, 다른 하나는 원래의 클록신호의 주파수를 감소시키고 그 위상을 반전시킴으로써 얻어진 "역상"의 파일럿 신호인 2개의 가능한 파일럿 신호를 항상 제공할 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 대응하는 송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175) 또는 제 2 수신 전기자(180)와 각각 대면하는 지 여부에 따라, 각각의 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는 이 경우에 주파수 분할기(245)와 연결되고 "다이렉트" 파일럿 신호 또는 "역상" 파일럿 신호를 선택적으로 전력회로(155)에 송신하도록 형성된 셀렉터(320)를 더 포함할 수 있다.

송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175) 또는 제 2 수신 전기자(180)에 대면하는지를 이해하기 위해, 셀렉터(320)는 상이한 전략을 구현할 수 있는 적절한 제어모듈(325)에 의해 명령될 수 있다.

제 1 전략은 피급전장치(110)의 제어회로(125)가 제 1 수신 전기자(175) 및 제 2 수신 전기자(180)에 (가령 각각 20% 및 80%와 동일한) 상당히 상이한 듀티 사이클을 갖는 2개의 사각파 클록신호를 인가하는 것을 예상한다. 예를 들어, 듀티 사이클의 제 1 값(예를 들어 20%)은 "제 1 수신 전기자(175)" 정보와 관련될 수 있는 반면, 듀티 사이클의 제 2 값(예를 들어, 80%)은 "제 2 수신 전기자(180)" 정보와 관련될 수 있다

이 정보를 이용함으로써, 제어모듈(325)은 도 11에 주어진 도면에 도시된 바와 같이 클록신호의 전압의 실효값의 검출기 회로, 예컨대, 그러한 신호의 RMS(Root Mean Square RMS)를 측정하거나 검출하는 회로로서 효과적이고 간단하게 만들어 질 수 있다.

특히, 제어모듈(325)은 가령 주파수 분할기(245)의 상류에서 필터(240)로부터의 출력시 클록신호를 수신하고 그 RMS 값을 감지하도록 형성된 제 1 스테이지(330)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 이러한 제 1 스테이지(330)는 필터(240)의 출력을 다이오드(335)의 양극에 충분히 신속하게 연결시킴으로써 만들어질 수 있다. 반면에, 다이오드(335)의 음극은 콘덴서(340)의 단부에 연결될 수 있으며, 상기 콘덴서의 타단은 기준 전압, 가령 접지에 연결된다. 컨덴서(340)와 병렬로, 제 1 스테이지(330)는 또한 입력 신호가 일단 정지되면 콘덴서(340) 그 자체를 방전시키는데 유용한 저항(345)을 포함할 수 있다.

따라서, 이 제 1 스테이지(330)의 출력은 듀티 사이클의 함수 및 "제 1 수신 전기자(175)" 또는 "제 2 수신 전기자(180)" 정보의 함수로서 변하는 입력 신호의 RMS 값에 비례하는 전압신호이며, 송신 전기자(165)의 적절한 파일럿 위상이 선택되도록 한다.

따라서, 제어모듈(325)은 제 1 스테이지(330)로부터의 출력시 신호를 수신하고 그 RMS 전압값을 기준 전압과 비교하는 비교기(350)를 포함할 수 있다. 제 1 스테이지(330)로부터의 출력의 RMS 전압이 기준값보다 작은 경우, 이는 클록신호의 듀티-사이클이 (예를 들어 20%) 낮거나, 또는 반대로 클록의 듀티-사이클 신호가 (예를 들어, 80%) 높은 것을 의미한다. 실제로, 클록신호의 듀티 사이클이 증가함에 따라, 제 1 기준 전압에 의해 부과된 임계값이 초과될 때까지 RMS 값이 증가한다는 것이 명백하다.

제 1 스테이지(330)로부터의 출력신호는 또한 RMS 전압값을 전형적으로 접지 전압에 가까운 제 2 기준 전압과 비교하는 제 2 비교기(355)에 인가될 수 있다. 제 1 스테이지(330)로부터의 출력시 RMS 전압이 제 2 기준값보다 작으면, 이는 송신 전기자(165)가 클록신호를 전혀 수신하지 못하고 따라서 피급전장치(110)의 어떠한 수신 전기자(175 또는 180)들에도 가깝지 않음을 의미한다.

제 1 비교기(350) 및 제 2 비교기(355)의 출력은 또한 셀렉터(320)의 파일럿 신호를 생성할 수 있는 조합 로직(combinatory logic)을 사용하여 전형적으로 그러나 반드시 필수적이지 않는 아주 단순한 논리 모듈(360)로 보내질 수 있다.

이러한 방식으로, RMS 신호가 제 1 기준값보다 크면, 셀렉터(320)는 "다이렉트" 파일럿 신호로 전력회로(155)를 구동하도록 명령받을 것이다; RMS 신호가 제 1 및 제 2 기준값 사이에 포함되면, 셀렉터(320)는 역상의 클록신호로 전력회로(155)를 구동하도록 명령받을 것이다; 최종적으로, RMS 신호가 제 2 기준값보다 작으면, 셀렉터(320)는 전력회로(155)를 구동하지 않을 것이고 로직은 활성 스위치(225)를 개방 구성을 취하도록 처리되어 송신 전기자(165)를 전기 브랜치(230)로, 따라서 기준 전위(예를 들면, 접지)에 연결한다.

송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175) 또는 제 2 수신 전기자(180)와 대면하는지를 알 수 있는 제 2 전략은 피급전장치(110)의 제어회로(125)가 제 1 수신 전기자(175) 및 제 2 수신 전기자(180)에 듀티 사이클이 동일하지만 진폭이 상이한 두 개의 클록신호를 인가하도록 구성된다.

이 경우에, 각 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)의 아키텍처는 신호의 진폭이 신호 전압의 실효값 및 이에 따른 RMS에 직접적인 영향을 미치므로, 도 10 및 도 11에서 상술하고 도시된 바와 정확하게 동일할 수 있다.

송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175) 또는 제 2 수신 전기자(180)와 대면하는지 여부를 알기 위한 제 3 전략은 피급전장치(110)의 제어회로(125)가 제 1 수신 전기자(175) 및 제 2 수신 전기자(180)에 상이한 주파수를 갖는 2개의 클록신호를 인가하도록 구성되는 것을 예상할 수 있다.

바람직하게는(반드시 필수적이지는 않지만), 제 2 수신 전기자(180)에 인가된 클록신호의 주파수는 제 1 수신 전기자(175)에 인가된 클록신호의 주파수의 두배이어야 하며 또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

수신 전기자(175 또는 180)가 송신 전기자(165)에 가깝다는 표시를 송신하기 위해 주파수를 사용하는 것은 전압 제어신호(듀티 사이클의 변조 또는 진폭의 변조)에 기초한 시스템과 관련해 교란으로부터 보다 양호한 면역을 보장하나, 각 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는 달라야만 한다.

먼저, 주파수 분할기(245)는 도 12에 도시된 바와 같이 2개의 상이한 스테이지로부터 다이렉트 및 역상 파일럿 신호들을 취하여 "다이렉트" 파일럿 신호 및 "역상" 파일럿 신호를 셀렉터(320)로 전송되도록 구성되어야 한다. 예를 들어, 제 2 수신 전기자(180)에 인가된 클록신호의 주파수가 제 1 수신 전기자(175)에 인가된 클록신호의 주파수의 2배인 경우를 고려하면, 주파수 분할기(245)의 마지막 스테이지로부터 "다이렉트" 파일럿 신호가 취해져야 하는 반면에, "역상" 파일럿 신호가, 예를 들어, NOT 논리 게이트(315)로 "무효화"함으로써 얻어져야 하며 상기 신호는 주파수 분할기의 마지막 두 번째 스테이지로부터 나온다. 이러한 방식으로, "다이렉트" 파일럿 신호와 "역상" 신호 모두는 동일한 주파수를 가지며 전력회로(155)를 구동하는데 사용될 수 있다. 물론, 제 2 수신 전기자(180)에 인가된 클록신호의 주파수는 제 1 수신 전기자(175)에 인가된 클록신호의 절반인 경우 연결은 반대가 될 것이다.

동시에, 셀렉터(320)의 제어모듈(325)은 도 13에 도시된 바와 같이 수정될 수 있으며, 적분회로(365)(예를 들어 간단한 RC 필터 또는 임의의 능동 또는 수동형 집적회로)를 포함할 수 있으며, 입력시 송신 전기자(165)에서 나오는 클록신호수신한다.

입력시 파는 전형적으로 사각파이기 때문에, 적분회로(365)로부터의 출력시 적분신호는 입시 파의 주파수가 작을수록 점점 커지는 피크 값을 갖는 삼각파이다. 이전의 예에 따르면, 캡쳐된 클록신호가 제 1 수신 전기자(175)와 관련된 저주파 신호인 경우, 적분신호는 따라서 캡쳐된 클록신호가 제 1 수신 전기자(175)와 관련된 고주파 신호인 경우에 존재하는 것과 관련하여 더 큰 피크 값을 가질 것이다. 물론, 제 2 수신 전기자(180)에 인가된 클록신호의 주파수가 제 1 수신 전기자(175)에 인가된 클록신호의 주파수의 절반인 경우에는 대응은 반대이다 .

따라서, 이 특성을 이용함으로써, 적분회로(365)로부터 출력된 신호는 그 피크 전압을 기준 전압과 비교하는 비교기(370)에 입력시 인가될 수 있다. 그 다음, 비교기(370)의 출력은 예를 들어 비교기(370)로부터의 출력시 더 높은 주파수의 파에 대한 임펄스가 전혀 없고 더 낮은 주파수의 파에 대해 일련의 등거리 임펄스를 감지하는 논리 모듈(375)에 의해 처리된다. 논리 모듈(375)은 통상적으로 조합 로직을 필요로 하지는 않지만, 셀렉터(320)를 구동하기 위한 신호를 생성한다.

예를 들어, 적분신호의 피크 값이 기준값보다 크면, 셀렉터(320)는 "다이렉트" 파일럿 신호로 전력회로(155)를 구동하도록 명령받을 것이다. 즉, 피급전장치(110)에 배치된 제어회로(125)에 의해 생성된 위상과 같으나, 다른 한편으로 적분신호의 피크 값이 기준값보다 작은 경우, 셀렉터(320)는 "역상" 파일럿 신호로 전력회로(155)를 구동하도록 명령받을 것이다. 물론, 동작은 반대로도 또한 발생할 수 있다.

마지막으로, 적분신호의 피크 값이 실질적으로 0(클록신호가 없음)이면, 셀렉터(320)는 전력회로(155)를 구동하지 않을 것이고 논리회로(375)는 활성 스위치(225)가 개방 구성을 취하게 처리되어, 이전 회로와 유사한 방식으로, 송신 전기자(165)를 전기 브랜치(230)에, 따라서 기준 전위(예를 들면, 접지)에 연결하게 할 것이다.

시스템을 개념적으로 수정하지 않아도, 제어모듈(325)의 적분회로(365)가 필터(240)의 출력으로부터 또는 보다 바람직하게는, 주파수 분할기(245)의 적절한 스테이지의 출력으로부터 직접 클록신호를 수신하도록 구성될 수 있음이 강조되어야 한다.

제안된 시스템은 또한 정보가 주파수 분할 스테이지에 의해 손실될 듀티 사이클 또는 진폭의 값 만큼이 아닌 하나의 수신 전기자를 나타내는 신호와 또 다른 신호 간에 주파수 차에 의해 제공되기 때문에 분할된 신호를 사용하여 작동한다.

이미 분할된 주파수로 적분회로(365)에 입력되는 신호의 사용과 관련된 이점은 기본적으로 원래의 신호를 처리하는데 필요한 비교기와 관련해 더 느린 비교기(370)를 사용할 수 있는 것으로 구성되고, 따라서 보다 비용 효율적이다. 적분회로(365)에 들어가기 전에 신호에 의해 겪게되는 주파수의 분할이 클수록, 삼각파를 기준 전압과 비교하는데 사용되는 비교기(370)의 요구되는 속도는 더 느려지며, 이는 상당히 비용을 감소시킨다. 제어회로의 비용을 정확하게 더 줄이기 위해, 셀렉터(320)로 가는 출력 후에 더 많은 분할 스테이지를 예상하는 것도 또한 가능하다. 추가적인 이점은 필터로부터의 출력시 스테이지에 대한 주파수 분할 스테이지로부터의 출력시 신호의 더 큰 품질과 관련된다

송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175) 또는 제 2 수신 전기자(180)와 마주하는지 여부를 알기 위한 제 4 전략이 도 14에 도시되어 있고, 수신 전기자(175 및 180) 중 하나 또는 모두의 상대 위치를 나타내는 위치 신호를 생성하기 위해 피급전장치(110) 상에 배치된 하나 이상의 기준 소자(385)와 상호작용하도록 형성된, 능동 또는 수동의 (예를 들어, 자기, 홀효과, 전기장, 광, 소리, RFID 송신기, NFC, 안테나 또는 유사한 소자를 기반으로 한) 별개의 센서(380)를 각각의 송신그룹(135)에 설비하는 것으로 구성된다. 각각의 송신그룹(135)은 센서(380)에 의해 생성된 위치 신호를 수신하도록 형성된 논리 모듈(390)을 또한 포함할 수 있어, 대응하는 송신 전기자(165)가 제 1 수신 전기자(175)에, 제 2 수신 전기자(180)에 가까운지 또는 둘 다에 가깝지 않은지 안 후, 결과로서 셀렉터(320)에 명령을 한다.

이 경우, "다이렉트" 파일럿 신호 또는 "역상" 파일럿 신호의 선택에 기초한 원리는 제어회로(125)에 의해 송신된 클록신호에 대해 별개인 것이 명확하다. 따라서, 이 경우 역상 파일럿 신호는 클록을 송신하는데만 사용되고, 가능하게는 사용자 데이터를 별개로 전송하도록 사용된다.

제 1 또는 제 2 수신 전기자(175, 180)와 대면하는지 여부에 따라(전형적으로 역상의) 디페이즈된 전압파를 송신 전기자(165)에 인가하는 것을 가능하게 하는 상기 제안된 방식은 전력의 전송을 보다 효과적이게 하며 효율성 면에서 많은 이점을 얻는 이로움이 있다.

예를 들어, 전력회로(155)가 도 7의 구조를 사용하면, 가령 E급 또는 F급의 공진 증폭기 크기에 대해 참조문헌에 언급된 바와 관련해 각 스위칭 회로(250)의 초크 인덕턴스(275)의 치수를 상당히 줄일 가능성이 있다.

실제로, 통상적으로 초크 인덕턴스가 전류 생성기를 이상적으로 구성하기 위해 특히 높은 값이어야 한다면, 제안된 스위칭 회로(250)에서, 초크 인덕턴스(275)를 실질적으로 작게할 수 있고 심지어 전류 부호의 역전을 가능하게 한다.

실제로, 전반적으로, 전체 회로는 푸시-풀 시스템을 구성하므로, 피급전장치(110)의 급전 브랜치에서의 전류의 각각의 역전은 (예를 들어, 제 2 수용 전기자를 향한 판을 구동하는) 미러링 브랜치에서의 전류의 유사하지만 역(逆) 역전에 해당한다.

이러한 방식으로, 송신회로 전체에 급전하는 전압 발생기(140)는 실질적으로 저항 거동을 갖는 회로를 보게 되며, 따라서 역률의 보정 단계를 필요로 하지 않으면서 최적화된 역률을 갖는다. 특히, 필요한 소형화가 가령 입력시 큰 값과 큰 벌크의 필터 정전용량을 사용할 수 없다면, 이는 스위치 회로가 있으므로 인해 자동적인 것이 아니라 실질적으로 큰 이점을 구성한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 급전장치(105)는 또한 다수의 피급전장치들(110) 사이의 고속 통신 채널을 구성하도록 변형될 수 있다.

특히, 각각의 피급전장치(110)의 제어회로(125)에는 클록신호뿐만 아니라 (도 15에서 화살표로 개략적으로 표시된) 피급전장치(110)에서 나온 다른 데이터를 포함하는 신호를 수신 전기자(175 및/또는 180)에 인가하도록 형성된 인코더(395)가 제공될 수 있다.

인코더(395)는 예를 들어 맨체스터(Mancheste) 차등, 바이페이즈 마크 코드(BMC), 8b/10b 인코딩, 64b/66b 인코딩, 64b/67b 인코딩 또는 기타와 같은 인코딩으로 데이터를 인코딩할 수 있다. 라인상의 평균 제로 전압값을 엄격하게 보장하는 인코딩이 특히 유리하다.

이와 동시에, 급전장치(105)의 각 송신그룹(135)의 제어모듈(325)뿐만 아니라 상술한 바와 같이 전력회로(155)를 구동하기 위한 클록신호의 처리에 피급전장치(110)의 제어회로(125)에 의해 생성되고 이어서 가령 USB 3.0 버스 또는 HDMI 버스와 같은 공유 버스(410)에서 어드레싱될 수 있는 신호에 의해 전송된 다른 데이터를 디코딩하는 데 적합한 디코더(400)가 설비될 수 있다.

급전장치(105)에 또한 제 2 데이터 인코더, 및 피급전장치(110)에 제 2 디코더를 도입함으로써 통신이 양방향으로 명확히 될 수 있다.

시스템의 비용이 과도하게 악화되는 것을 방지하기 위해, 급전장치(105)의 일부 송신그룹(135)만이 데이터 신호를 송수신할 수 있는 것을 예상할 수 있으므로, 대부분의 송신그룹(135)은 저비용을 유지하고 전력 전송만 관리할 수 있다. 데이터가 초고주파(수십 MHz, 수백 MHz 또는 심지어 GHz)로 이동하기 때문에, 몇몇의 송신 전기자(165)(이상적으로는 단지 하나)의 용량성 결합은 실제로 데이터 신호를 전송하기에 충분하며, 상기 신호는 활성면(160) 상에 배치된 피급전장치(110)에 데이터를 이용가능하게 하는 적절한 통신 버스(410)상에서 디코딩되고 라우팅될 수 있다.

전자기 오염을 방지하기 위해, 통신 버스(410)는 방출을 제한하는 것과 같은 형상 및 크기일 수 있으므로(따라서, 불량 안테나로서 동작하도록 크기가 정해져 야하므로), 예를 들어, 차동신호가 전달되고 사용자 데이터 인터페이스를 갖춘 모든 1차 회로가 연결되는 2개의 나란한 까가운 데이터 면들로 구성해 차동될 수 있으며, 따라서 피급전장치(110)에 배치된 컨트롤러에 의해 송신된 수신 전기자로부터 데이터를 판독하고 상기 데이터를 상기 수신 전기자에 의해 캡쳐되고 피급전장치(110) 상에 설치된 컨트롤러에 의해 디코딩되기 유용한 송신 전기자로 보낼 수 있다.

상술한 모든 실시예에 공통인 태양에 따르면, 각각의 송신그룹(135)의 송신 전기자(165)는 가령 활성면(160)의 단위면적 당 비용을 감소시키기 위해 동일한 전력회로(155) 및 동일한 신호관리회로(155)에 연결된 복수의 송신 전기자(165A)로 나누어질 수 있다.

이 경우에, 각각의 송신그룹(135)의 회로도는 실질적으로 변하지 않지만, 각각의 송신 전기자(165A)는, 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 활성 스위치(225A)를 통해 전기 브랜치(170)에 연결될 수 있다.

각각의 작동 스위치(225A)는 접지 또는 다른 기준 전위라고 하는 전기 브랜치(230A)에 각각의 송신 전기자(165A)를 연결하는 폐쇄형 구성과 상대 전력회로(155) 및 상대 신호관리회로(150)에 연결되는 전기 브랜치(170)에 송신 전기자(165A)를 연결하는 개방형 구성 사이에서 선택적으로 스위칭될 수 있다.

가능하게는, 예를 들어 급전장치(105)와 피급전장치 상에 배치된 데이터 회로 간에 접지 연결을 생성하고/하거나 회로의 임피던스를 제어하고 전기부하(115)와 전압 발생기(140) 간에 동적 임피던스 매칭을 생성하기 위해 전기용량(235A)이 각 전기 브랜치(230A) 상에 위치될 수 있다.

각각의 활성 스위치(225A)는 급전장치(105)의 제어회로에 의해 제어될 수 있으며, 상술한 바와 유사한 논리를 사용하여, 피급전장치(110)의 전기자에 의해 수신된 신호의 함수로서 전기 브랜치(170)에 어떤 송신 전기자(165A)를 선택한다.

스위치는, 예를 들어, 타이머 또는 카운터의 도움으로, 닫힌 위치로 정상적으로 유지되고 주기적으로 하나씩 순서대로 열린 위치로 옮겨질 수 있다. 이러한 방식으로, 서브 그룹의 어느 송신 전기자(165A)가 피급전장치(110)의 제 1 수신 전기자(175)와 대면하는지를 식별하고, 이어서 식별된 송신 전기자들에만 전압파를 인가하는 반면, 나머지는 모두 스위치 오프된 채 유지되거나 전기 브랜치(235A)에 연결될 수 있다.

이 방안으로 인해, 급전장치(105)의 활성면(160)의 동일한 전체 치수에 대해, 송전 전기자(165A)의 개수를 증가시켜 그 치수를 감소시킴으로써 피급전장치의 수신 전기자(175, 180)와 매우 정밀한 용량성 결합을 얻을 수 있는 것이 유리하다

다른 한편으로, 전체적으로 동일한 개수의 송신 전기자에 대해, 신호관리회로(150) 및 전력회로(155)의 개수를 실질적으로 감소시켜 시스템(100)의 전체 비용을 감소시키는 것이 유리하다.

물론, 송신 전기자(165A)는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 가능하게는 규칙적이지 않을 수도 있다. 그러나 삼각형, 원, 직사각형, 정사각형 또는 육각형과 같은 규칙적인 기하학적 형상이 특히 간단하고 효과적일 수 있다.

특히, 도 3에 도시된 송신 전기자(165) 각각을 대체로 삼각형 형상이나 예를 들어 도 17에 도시된 바와 같이, 송신 전기자(165)의 정사각형/직사각형 형상을 재생하도록 수동으로 배치된 송신 전기자(165A) 그룹으로 대체하기 위해 (특히 배타적이지는 않더라도) 특히 유리한 실시예가 예상되며, 각각의 송신 전기자(165)는 8개의 송신 전기자(165A)의 그룹에서 대각선 및 2등분선을 따라 분할된다.

각 그룹의 송신 전기자(165A)에 연결된 신호관리회로(150) 및 전력회로(155)는 직사각형/정사각형의 중심에 배치된 칩(415) 형태로 만들어질 수 있어, 각각의 송신 전기자(165A)로부터 실질적으로 등거리가 되고, 따라서 그룹에 분산된 기생 리액턴스와 관련된 문제를 최소화한다.

송신 전기자(165A)의 삼각형 형상은 활성면(160) 상에 무작위로 위치되어 따라서 잠재적으로 정사각형의 측면에 대해 오정렬될 수 있는 (전형적으로 직사각형의) 피급전장치(110)의 형상과 보다 가깝게 할 수 있게 한다. 45도의 대각선으로 인해, 수신 전기자(175 및 180)에 더 가까운 송신 전기자(165A)의 구성을 발견할 가능성이 실제로 더 크다. 따라서, 이러한 구성은 수신 전기자(175 또는 180)에 의해 완전히 덮여 있지 않아 도 3의 송신 전기자(165) 부분이 활성화되는 것을 방지하여, 손실을 줄인다.

상술한 모든 실시예들에 공통적인 또 다른 태양은, 각각의 송신그룹(135)의 송신장치(145)가 하나 이상의 유도 송신 전기자(420)를 더 포함할 수 있음을 예상하고, 각각의 송신 전기자는 도 18에 예시된 바와 같이, 대응하는 송신 전기자(165)의 동일한 신호관리회로(150) 및 동일한 전력회로(155)에 연결된다.

이러한 방식으로, 실제로 하이브리드 정전용량성 및 유도성 전력 전달 시스템을 얻을 수 있다.

각각의 송신 유도소자(420)는, 예를 들어, 송신 전기자(165) 옆에 동일 평면 상에 위치될 수 있는 하나 이상의 직선 유도 스트립과 같이, 주로 유도 행동을 갖는 하나 이상의 도전소자로 제조될 수 있다.

예를 들어, 송신 전기자(165)가 직사각형 또는 정사각형이거나, 정사각형 또는 직사각형을 형성하도록 배치된 송신 전기자(165A)로 분할되는 경우를 고려하면, 각각의 송신그룹(135)은 가령 도 19에 도시된 바와 같이 정사각형 또는 직사각형 측면 옆에 동일 평면 상에 배열되고 나란히 뻗어 있는 유도성 스트립(420A)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 각 쌍의 연속 송신 전기자(165)(또는 송신 전기자들(165A)의 그룹) 사이에 적어도 하나의 유도성 스트립(420A)이 또한 배열되고 각 송신 전기자(165)(또는 송신 전기자들(165A)의 그룹)는 한 세트의 유도성 스트립(420A)에 의해 모든 면에서 둘러싸여 있다. 이들 중 단지 하나만 가능한 한 도시된 특정 구현예가 활성면(160)상의 유도성 스트립(420A)의 균일한 매트릭스 분포를 만드는 이점을 어떻게 달성하는지가 강조되어야 한다.

그러나, 물론, 이는 유도성 송신 전기자(420)가 코일 또는 송신 안테나의 형상을 갖는 유도성 도체, 예를 들어, 대응하는 송신 전기자(165)(또는 송신 전기자들(165A)의 그룹)를 둘러싸는 하나의 코일로 제조될 수 있는 가능성을 배제하지 않는다

도 18을 다시 참조하면, 각각의 송신 인덕터(420)에 대해, 전력회로(155)는 송신 전기자(165)와 관련된 스위칭 회로(250)와 실질적으로 동일한 유형의 2개의 추가 스위칭 회로(425)를 포함할 수 있으며, 상기 스위칭 회로는 송신 인덕터(420)에 전압 발생기(140)를 연결하기 위해 형성된다.

이들 스위칭 회로(425)는 신호관리회로(150)에서 나오는 파일럿 신호로 구동되어, 전압 발생기(140)에 의해 생성된 급전전압을 송신 유도소자(420)에 인가되는 전형적으로 고주파(수백 kHz, MHz, 수십 100 MHz 또는 심지어 수백 MHz)의 교류 전압파로 변환된다. 적절한 매칭 네트워크가 스위칭 회로(425)와 송신 인덕터(420) 사이에 배치될 수 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 피급전장치(110)의 수신장치(120)는 대응하여 피급전장치(110)의 하나 이상의 유도성 송신소자들(420)과 유도 결합하도록 형성된 적어도 하나의 유도 수신소자(435)를 포함할 수 있다

일반적으로, 유도성 수신소자(435)의 개수, 형상, 크기 및 배치는 피급전장치(110)의 수신면(195)을 급전장치(105)의 활성면(160)에 놓거나 가져옮으로써 급전장치(105)에 대해 피급전장치(110)의 다수 위치 및/또는 상대 방위에 대해, 바람직하게는 피급전장치(110)의 임의의 위치 및/또는 방위에 대해, 양호한 근사로, 모양 및 크기를 재생하도록 배열된 적어도 하나의 유도성 수신소자(435)와 급전장치(105)의 적어도 하나의 송신 유도성 요소(420) 사이에, 바람직하게는 각각의 유도성 수신소자(435)와 복수의 유도성 송신소자(420) 사이에, 유도 결합을 생성하는 것이 가능하다.

일 실시예에 따르면, 유도성 수신소자(435)는 코일 또는 수신 안테나의 형상을 갖는 유도성 도체로 제조될 수 있다. 예를 들어, 수신 전기자(120)는 도 21에 도시된 바와 같이 수신 전기자(175, 180) 주위로 동일 평면 상으로 뻗어 있는 코일과 같은 형상의 유도성 수신소자(435)를 포함할 수 있다.

이러한 유도성 수신소자(435)는 예를 들어 제 2 정류기(440)(도 20 참조)를 통해 수신 전기자(175 및 180)에 대해 별개로 전기부하(115)에 연결될 수 있다.

수신 인덕터(435)와 제 2 정류기(440) 사이에 직렬로, 유도성 수신부가 ZVS(제로 전압 스위칭) 또는 ZCS(제로 전류 스위칭) 모드에서 동작할 수 있게 하는 공진기를 생성하는데 유용한 커패시티(445)를 삽입할 수 있다.

대안으로, 직렬의 커패시티(445) 대신에, 송신 유도소자(420)와 직렬 공진회로에 대한 수신기(435) 사이의 거리가 더 멀어지더라도 공진하는 1차 유도회로와 결합을 용이하게 할 수 있는 공진 탱크를 형성하는데 유용한 유도성 수신소자(435)(도 22 참조)에 나란히 커패시티(450)를 삽입할 수 있다.

유도성 수신소자(435)와 이에 연결된 각각의 송신 유도소자(420) 사이의 유도결합을 통해 전력을 전달하기 위해, 송신 유도소자(420)의 단부에 배치된 2개의 스위칭 회로(425)는 신호관리회로(150)에 의해 생성된 파일럿 신호를 통해, 동일한 주파수로 그러나 서로 역상으로 송신된다.

이러한 방안은, 수신 인덕터(435)의 스위칭 회로(425)가 송신 전기자(165)의 스위칭 회로(250)를 구동하기 위해 이미 이용될 수 있는 동일한 신호로, 따라서, 특히 유리하고, 간단하고, 기능적인 제어 시스템으로 구동될 수 있기 때문에, 예를 들어, 도 10의 방안에서와 같이, 신호관리회로(150)가 이미 역상의 2개의 클록신호를 제공하도록 구성된 경우에, 특히 이점적이다.

대안으로, 스위칭 회로(425) 중 하나는 임의의 위상으로 구동되고 다른 하나는 송신 유도소자(420)의 제 2 단부가 기준 전위에, 가령 적절한 지면에 불변으로 유지되도록 명령을 내는 것으로 충분하다.

제안된 방안들 모두로 인해, 송신 유도소자(420)는 자기유도 방식으로 유도 수신소자(435)로 전달되는 전압파에 의해 교차되어, 따라서 정류기(440)를 통해 전기부하(115)를 급전하는데 사용될 수 있다.

2개의 정류기(130 및 440)의 출력이 별개로 전기부하(115)에 공급되어, 유도성 수신부 및 정전용량성 수신부의 실질적인 자율 동작을 보장한다.

전기부하(115)에 필요한 전력 면에서 필요조건들의 기능으로서, 회로의 단순성, 효율, 송신기로부터의 거리 및 피급전장치의 형상이 제안된 방안에 이러한 상당한 수정을 하지 않고도 단독의 유도성 수신기 또는 단독의 정전용량성 수신기를 구현할 수 있다.

제안된 회로의 특히 이점적인 변형이 도 23에 주어져 있다. 이 특정 구현에서, 피급전장치(110)는 정류기(130)만을 포함하며, 상기 정류기 상에 유도성 부분과 정전용량성 부분이 모두 공동으로 작용한다.

이는 유도성 수신소자(435)를 2개의 구별되는 유도성 수신소자(435A)로 대체함으로써 얻어지며, 상기 2개의 구별되는 유도성 수신소자 중 하나는 제 1 수신 전기자(175)와 정류기(130) 사이에 직렬로 전기 브랜치(185) 상에 삽입되는 한편, 다른 하나는 정류기(130)와 제 2 수전 전기자(180) 사이에 직렬로 전기 브랜치(190) 상에 삽입된다.

이들 각각의 유도성 수신소자(435A)는, 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 제 1 수신 안테나(175) 및 제 2 수신 전기자(180) 주위에 각각, 예를 들어 동일 평면 상에 뻗어 있는 코일과 같이 구성될 수 있다.

이러한 방식으로, 유도성 수신소자들(435A)은 다수의 기능들, 즉, 전력회로의 LC 공진기를 형성하는데 유용한 직렬 인덕턴스, 유도식으로 수신된 전력에 정전용량식으로 수신된 전력을 추가하여 전기부하(115)에 전달되는 전력을 증가시키는데 유용한 유도성 수신소자 및 제어회로에 의해 주입된 신호가 부하와 상호작용하는 것을 방지하는데 유용한 저역통과 필터를 갖는다.

이러한 구현은 필요한 구성요소의 개수, 벌크 및 피급전장치(110)에 연결되는 비용을 최소화함과 동시에 시스템의 다양성 및 전송될 수 있는 전력을 증가시키기 때문에 특히 유리하다.

유도성 수신소자(435A)과 상기 수신소자에 연결된 각각의 송신 유도소자(420) 사이의 유도 결합을 통해 전력을 전송하기 위해, 송신 유도소자(420)의 단부에 배치된 2개의 스위칭 회로들(425)은 상술한 동일한 방식으로 구동될 수 있다.

그러나, 이러한 시스템이 정확하게 동작하도록 하는 조건은 수신 전기자(175 및 180)에 의해 수신된 전압파 및 유도성 송신소자(420)와 유도성 수신소자(435A) 사이의 자기 결합에 의해 유도된 전압파가 적절한 위상 및 임피던스를 갖는다는 것이다.

특히, 유도성 수신소자(435A)와 수신 전기자(175, 180)가 모두 동일한 정류기(130)에 연결되기 때문에, 유도성 송신소자(420)의 여기 전압은 유도성 수신소자(435A) 및 수신 전기자(175) 상에 유도된 파의 시너지 작용을 보장하도록 선택되어야 한다.

물론, 이 경우에도, 작동 스위치(225)의 적절한 제어로 송신그룹(135)의 선택 동작이 제어될 수 있다.

이 방법에 대한 대안으로서, 시너직 데이터 교환이 유도성 브랜치 및 정전용량성 브랜치 모두에 예상될 수 있으며, 전형적으로 유도성 결합(135)에 기반한 브랜치는 비교적 낮은 주파수(전력 전송 주파수)에서 대역 중심을 갖는 저역통과 또는 대역통과 특성을 갖기 때문에, 유도성 브랜치는 간단한 초기 핸드셰이크(handshake)의 급전장치(110) 상에 배치된 제어회로(125)에 의해 송신그룹(135) 상에 배치된 제어회로(25)에 송신을 허용한다. 일단 유도회로를 통해 핸드셰이크가 수신되면, 제어모듈(322)은 송신 전기자(165)를 신호관리회로(150)에 연결하는 활성 스위치(225)를 개방할 수 있어, 이에 따라 매우 높은 주파수에서 따라서 정전용량성 채널에서 높은 비트 전송률에서 데이터가 수신되게 한다. 어떤 경우에는, 데이터스트림에 대해서만 정전용량성 결합을 사용하여 전력 전송을 유도 결합에 맡기는 것이 유리할 수 있다.

도 25는 피급전장치(110)가 유도부와 정전용량부 모두가 시너지적으로 작용하는 단일 정류기(130)를 포함하게 하는 다른 변형예를 도시한 것이다.

이 다른 변형예는 가령 정류기(130)를 제 1 수신 전기자(175)에 연결하는 전기 브랜치(185)에 유도 수신소자(435)의 제 1 단부를 그리고 정류기(130)를 제 2 수신 전기자(180)에 연결하는 전기 브랜치(190)에 유도 수신소자(435)의 제 2 단부를 연결하는 수신 전기자(175 및 180)에 나란한 유도 수신소자(435)를 연결하는 것이 예상된다.

이 경우에, 데이터 교환 시스템(125)이 부하(115)와 상호작용하는 것을 방지하는데 유용한 일련의 인덕터(205, 305)를 삽입하는 것이 유리할 수 있으며, 상기 인덕터(205)는 정류기(130) 및 유도성 수신소자(435)와의 연결노드 사이 전기 브랜치(185)에 삽입될 수 있는 반면, 상기 인덕터(305)는 정류기(130)와 유도성 수신소자(435)와의 연결노드 사이 전기 브랜치(190)에 삽입될 수 있다.

또한, 일부 구현예는 도 22 및 도 24에 도시된 실시예들 사이의 하이브리드 방안을 예측할 수 있다. 즉, 피급전장치(110)는 도 22에 도시된 직렬 유도소자(435A) 및 또한 도 24에 도시된 병렬 유도소자(435) 모두를 포함한다.

상술한 모든 실시예에 적용가능한 변형예 또는 적어도 하이브리드 유도/정전용량 결합을 할 가능성을 예견하는 모든 변형예에 따르면, 각 송신그룹(135)은 도 26에 지시된 바와 같이 만들어질 수 있다.

도 4 및 그 이후에 도시된 실시예에 대해, 이 실시예는 송신 유도소자(420)가 상대 스위칭 회로(250)와 상대 송신 전기자(165) 사이에 직렬로 전기 브랜치(170) 상에 배치되는 것을 예상한다.

실제로, 이 실시예는 도 4의 실시예에서 이미 예상된 인덕턴스(220)를 대체하고 그 후에 유도성 소자(420)와 직접 교체할 것을 예상한다.

도 26의 회로 방안을 이용함으로써, 시스템(100)의 바람직한 실시예는 도 3에서 도시된 송신 전기자(165) 각각이 송신 전기자(165B)의 그룹, 예를 들어 도 27에 도시된 바와 같이 실질적인 삼각형 형상을 갖는, 가령 4개의 송신 전기자(165B) 그룹으로 대체될 수 있고, 각각의 송신 전기자(165B)는 이와 함께 하나의 송신그룹(135)의 송신장치(145)를 정의하기 위해 각각의 송신 유도소자(420)와 관련된다. 가령, 상기 송신 유도소자에 인접한 유도소자와 관련된다.

물론, 송신 전기자(165)의 이러한 분할은 또한 송신그룹이 도 4 및 그 이하의 실시예에 따라 이루어진 경우에도 채택될 수 있다.

하이브리드 정전용량성/유도성 타입의 송신장치(145)와 함께 송신그룹(135)을 사용하는 실시예가 어떻게 매우 다양한 사용을 가능하게 하는지 주목해야 한다.

특히, 단일 급전장치(105)를 사용해, 상이한 별도의 동작 주파수로, 또한 2차 회로 및/또는 급전장치(105)의 회로에 적절한 수동 또는 능동 매칭 네트워크를 삽입할 가능성으로 인해, 가령 정전용량성, 유도성, 자기 공진, 자기 유도, RF 등의 상이한 수신 원리를 기반으로 상이한 거리에 배치된 상이한 다소의 피급전장치(110)와 많은 재충전 결합을 생성할 수 있다.

예를 들어, 급전장치(105)와 피급전장치(110) 간의 거리가 매우 짧으면(예를 들어, 랩탑 또는 이동전화가 급전장치(105)의 활성면(160) 상에 직접 놓여있는 경우), 시스템은 이점적으로 그리고 바람직하게는 용량성 결합을 이용하고, 가능하게는, 추가 전력 기여로서 유도 결합만을 이용할 수 있다.

반대로, 거리가 멀어지면, 유도 결합이 유리할 수 있고, 거리가 멀어짐에 따라, 자기 공진 결합을 통해 작동하고 심지어 더 먼 거리에서도 하나 이상의 수신 안테나와 결합된 송신 안테나로서 작용하도록 시스템을 동적으로 재구성하는 것이 유용할 수 있다.

따라서, 이는 활성면(160)상에 피급전장치(110)의 임의의 위치뿐만 아니라 수직/직각 방향으로 다양한 거리(수 cm 내지 수 m)에 대해서도 또한 정전용량성, 유도성, 자기 공진 및/또는 안테나 기반의 우선 커플링 유형을 동적으로 변경하며 전력 전송을 수행할 수 있게 한다.

특히, 먼 거리에서 유도성 및 정전용량성 모두의 송신소자가 예를 들어, 특히 정확한 지향성 빔을 가진 타켓 안테나에 도달하는데 유용한 공간에서 보강 및 상쇄 간섭을 발생하도록 고주파로, 예를 들어, RF로 구동되는 다중 안테나로 이용될 수 있다는 점도 강조되어야 한다.

또한, 송신그룹(135)을 제어하는 시스템이 피급전장치(110)의 형상과 매유 효과적으로 근사한 수신 전기자(175, 180) 및 수신 인덕터(435/435A)에 근접한 송신 전기자(165) 및 유도성 송신소자(420)만을 어떻게 활성화시킬 수 있는지 강조해야 한다.

또한, 하이브리드 정전용량성/유도성 타입의 송신장치들(145)을 갖는 송신그룹들(135)이 있으므로 인해 유일한 유도성 수신장치 또는 유일한 정전용량성 수신장치를 갖는 피급전장치(110)와 또한 어떻게 호환될 수 있는지, 그리고 송신기 및 수신기의 크기 및 개수의 함수로서 시스템의 작동 주파수를 수백 kHz에서 GHz까지 변경할 수 있는 점도 강조되어야 한다.

따라서, 제안된 시스템은 안테나 또는 하이브리드에 기초한 정전용량성/유도성 결합에 기초하여 활성면(160)을 통해 고속으로 고전력 및 신호를 무선 전송하는데 특히 적합하다. 활성면(160)은 적절한 전기회로(155) 및 신호관리회로(150)에 의해 명령되는 송신 전기자(165) 및 유도성 송신소자(420)로 구성된 송신장치의 매트릭스(145)로 구성될 수 있다. 피급전장치(110), 예를 들어, 스마트폰, 랩톱, 디스플레이, 컴퓨터 및 텔레비젼이 활성면(160)에 근접하게 되면, 일반적으로 송신 전기자(165)에 비해 크기가 더 큰 피급전장치(110)에 삽입된 수신 전기자(175, 180)는 송신 전기자와 정전용량을 결정하고, 송신 전기자를 통해 전력 및 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 동시에, 또한 유도 전송을 위해 유도성 수신회로의 모양과 임피던스의 함수로서 동적으로 재구성될 수 있는 전송 회로를 생성할 수 있는 공지 기술에 대한 이점과 함께, 또한 대응하는 유도성 수신소자(435/435A)와 송신소자(420) 사이에 유도성 결합이 생성될 수 있다.

산업화 비용을 더 줄이기 위해, 상술한 급전장치(105)의 실시예가 LCD 디스 플레이의 세계에서 성공적으로 이용된 것과 같은 박막(TFT)에 기초한 기술을 사용하여 어떻게 이루어질 수 있는지를 강조하는 것이 특히 적절하다. 이러한 기술을 통해 능동 부품, 및 특히 기판에 직접 각 전기자, 가령, N형 MOSFET을 구동하는 데 유용한 전력 스위치를 설계할 수 있어, 시스템 비용을 대폭 절감한다.

마찬가지로, 박막이 구성되는 도전층에서 직접 수동 성분(특히 인덕턴스 및 캐패시턴스)을 설계할 수 있다. 이러한 방식으로, 급전장치(105)는 전체 전력회로(스위치 및 수동소자) 및 많은 신호회로(특히, 그러나 유일하지 않은 수동소자 및 필터)가 실질적으로 도전층에 무비용으로 설계되기 때문에, 매우 비용 효과적인 집적회로에 의해 급전하기 매우 간단하고, 절단 가능하며, 유연하고, 명령받는다.

따라서, 이 매트 또는 박막은 테이블, 벽, 책상, 기타 가구 또는 바닥과 같은 가구 항목에 쉽게 넣을 수 있으며, 비용 효과적이고 효율적인 방식으로, 디스플레이, 텔레비전, 컴퓨터, 랩톱, 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 장치, 가전제품 및 기타 모든 전기 및 전자장치와 같은 장치들을 무선으로 급전하고 상호연결한다.

물론, 당업자는 이러한 이유로 하기의 청구된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상술한 바에 많은 기술적/응용 변형을 가할 수 있다.

Claims (19)

1. - 급전장치(105); 및
   - 상기 급전장치로부터 물리적으로 이격되어 있고 별개인 피급전장치(110)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100)으로서,
   상기 피급전장치(110)는:
   - 피급전 전기부하;
   - 클록신호를 생성하도록 형성된 제어회로(125); 및
   - 상기 전기부하(115)에 연결된 전력의 수신장치(120)를 포함하고,
   상기 급전장치(105)는:
   - 상기 피급전장치(110)의 수신장치(120)와 비도전성 자기 결합 및 전기 결합 중 적어도 하나를 이루도록 형성된 송신장치(145);
   - 상기 피급전장치(110)의 제어회로(125)에 의해 생성된 상기 클록신호를 수신하고 상기 클록신호의 주파수에 비례하는 주파수를 갖는 파일럿 신호를 생성하는 신호관리회로(150); 및
   - 상기 신호관리회로(150)에 의해 생성된 상기 파일럿 신호를 수신하고 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가지며 시간에 따라 주기적으로 가변하는 전압파를 송신장치(145)에 인가하도록 형성된 전력회로(155)를 포함하는 적어도 하나의 전력 송신그룹(135)을 포함하며,
   각각의 송신그룹(135)의 상기 전력회로(155)는 상기 신호관리회로(150)에 의해 생성된 파일럿 신호를 수신하고 상기 파일럿 신호의 주파수와 동일한 주파수로 간헐적이고 주기적인 방식으로 상기 송신장치(145)를 전압 발생기(140)에 연결하도록 형성된 적어도 하나의 스위칭 회로(250)를 포함하는, 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
2. 제 1 항에 있어서,
   급전장치(105)는 복수의 송신그룹(135)을 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
3. 제 2 항에 있어서,
   각 송신그룹(135)의 송신장치(145)는:
   - 대응하는 전력회로(155) 및 대응 신호관리회로(150)에 연결된 적어도 하나의 송신 전기자(165)를 포함하고,
   상기 피급전장치(110)의 수신장치(120)는:
   - 제 1 전기용량을 만들기 위해 제 1 송신그룹(135)의 상기 송신 전기자(165)와 대면하도록 구성된 제 1 수신 전기자(175); 및
   - 제 2 전기용량을 만들기 위해 제 2 송신그룹(135)의 상기 송신 전기자(165)와 대면하도록 구성된 제 2 수신 전기자(180)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
4. 제 3 항에 있어서,
   피급전장치(110)의 제어회로(125)는 상기 제 1 수신 전기자에 상기 클록신호를 인가하도록 상기 제 1 수신 전기자(175)에 연결되고, 각 송신그룹(135)의 상기 신호관리회로(150)는 클록신호를 수신할 수 있도록 대응하는 송신 전기자(165)에 연결되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 피급전장치는:
   - 상기 제 1 수신 전기자(175)와 상기 전기부하(115) 사이에 직렬로 연결된 인덕턴스(205); 및
   - 제 1 수신 전기자(175)와 제어회로(125) 사이에 직렬로 연결된 커패시티(210)를 포함하는, 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 급전장치(105)의 각 송신그룹(135)은 대응하는 전력회로(155)와 대응하는 송신 전기자(165) 사이에 직렬로 연결된 인덕턴스(220)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 급전장치(105)의 각 송신그룹(135)은 상기 송신 전기자(165)를 대응하는 전력회로(155) 및 대응하는 신호관리회로(150)에 또는 기준 전위에 선택적으로 연결하도록 형성된 활성 스위치(225)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 급전장치(105)의 각 송신그룹(135)은 동일한 전력회로(155) 및 동일한 신호관리회로(150)에 연결된 복수의 송신 전기자(165A)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 각각의 송신그룹(135)의 송신장치(145)는:
   - 상기 전력회로(155)에 연결된 적어도 하나의 송신 유도소자(420)를 포함하고,
   상기 피급전장치(110)의 수신장치(120)는:
   - 상기 전기부하(115)에 연결되고 상기 송신그룹(135)의 상기 송신 유도소자(420)와 유도 결합을 이루도록 구성된 적어도 하나의 수신 유도소자(435)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로(250)는 상기 전압 발생기(140)와 기준 전위 사이에 직렬로 연결된 한 쌍의 전기 스위치(255, 260)를 포함하고, 송신장치(145)에 연결된 중앙 노드(265)는 상기 스위치들 사이에 포함되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
12. 제 1 항에 있어서,
    스위칭 회로(250)는 전압 발생기(140)와 기준 전위 사이에 직렬 연결된 인덕터(275) 및 스위치(280)를 포함하고, 송신장치(145)에 연결된 중앙 노드(285)는 상기 인덕턴스와 상기 인덕터 사이에 포함되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
13. 제 1 항에 있어서,
    신호관리회로(150)는 클록신호를 필터링하기 위한 고역통과필터(240)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
14. 제 1 항에 있어서,
    신호관리회로(150)는 클록신호의 주파수를 감소시키는 주파수 분할기(245)를 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
15. 제 3 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피급전장치(110)의 제어회로(125)는 제 2 클록신호를 발생시키고 제 2 수신 전기자(180)에 인가하도록 구성되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
16. 제 15 항에 있어서,
    각각의 송신그룹(135)의 신호관리회로(150)는:
    - 클록신호에 대하여 역상의 신호를 생성하는 모듈(315); 및
    - 상기 클록신호 또는 상기 역상 신호를 파일럿 신호로서 선택하도록 형성된 제어모듈(325)을 포함하는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
17. 제 16 항에 있어서,
    제어모듈(325)은 피급전장치(110)의 상대 위치를 나타내는 위치 신호를 생성하도록 형성된 센서(380)에 연결되고, 상기 위치 신호에 기초하여 파일럿 신호를 선택하도록 구성되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
18. 제 16 항에 있어서,
    제어모듈(325)은 클록신호의 특징적인 크기를 나타내는 파라미터 값을 측정하고, 상기 측정된 값을 상기 파라미터의 기준값과 비교하여, 상기 기준값이 상기 기준값보다 높거나 낮은 지 여부에 따라 파일럿 신호를 선택하도록 구성된 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).
19. 제 18 항에 있어서,
    클록신호의 상기 특징적인 크기는 클록신호의 듀티 사이클, 클록신호의 진폭 및 클록신호의 주파수로 구성된 그룹에서 선택되는 전력을 전기부하(115)에 무선으로 전송하는 시스템(100).

Images