KR102313096B1 - 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 광 디스크 드라이브는, 광 디스크가 안착되는 트레이, 트레이가 열리고 닫히도록 구동하고 트레이에 안착되는 광 디스크를 회전시키고 광 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나 광 디스크에 데이터를 기록하기 위한 구동부, 트레이에 안착되고 전송 코일과 전송 회로부로 구성되는 무선 전력 전송 모듈, 전원을 공급하는 전원부 및 무선 전력 전송 모듈이 트레이에 안착된 것으로 판단할 때 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브{Optical disc drive for wireless power transmission}
본 발명은 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게 무선 전력 전송 모듈을 랩톱 컴퓨터에 장착되는 광 디스크 드라이브에 안착시켜 무선으로 전력을 전송하는 내용이다.
통신 및 정보 처리 기술이 발달함에 따라 스마트 폰 등 스마트 단말기의 사용이 점차적으로 증가하고 있는데, 현재 스마트 단말에 많이 적용되고 있는 충전 방식은 전원에 연결된 어댑터를 스마트 단말기에 직접 연결하여 외부 전원을 공급받아 충전하거나 또는 호스트의 USB 단자를 통해 스마트 단말기에 연결하여 호스트의 USB 전원을 공급받아 충전하는 방식이다.
최근에는, 연결 선을 통해 어댑터에 또는 호스트에 스마트 단말기를 직접 연결해야 하는 불편함을 줄이기 위하여, 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 무선으로 충전하는 무선 충전 방식이 점차 스마트 단말기에 적용되고 있다. 이러한 단말기를 충전할 수 있는 무선 전력 전송 장치를 많이 보급하여 언제 어디서나 사용할 수 있는 환경을 조성하는 것이 중요하다.
하지만, 무선 전력 전송 장치가 외부 전원을 사용하는 경우, 무선 전력 전송 장치가 전원 공급을 위해 벽면에 설치된 콘센트에 연결되어야 하므로, 스마트 단말기가 사용자의 손에서 닿는 범위 밖에 놓일 가능성이 있고, 분실의 위험이나 스마트 단말기의 즉각적인 사용에 제약이 발생할 수 있다.
또한, 무선 전력 전송 장치가 랩톱 컴퓨터(또는 노트북 컴퓨터)나 데스크톱 컴퓨터 등 호스트의 USB 전원을 사용하는 경우, 무선 전력 전송 장치가 USB 라인을 통해 컴퓨터에 연결되어 공간을 차지하고 너저분하고 랩톱 컴퓨터를 이동할 때 랩톱 컴퓨터뿐만 아니라 무선 전력 전송 장치, USB 케이블, 스마트 단말기를 함께 옮겨야 해서 불편하다.
이러한 상황을 볼 때, 랩톱 컴퓨터에 스마트 단말기를 무선으로 충전할 수 있는 기능을 탑재하면, 랩톱 컴퓨터를 가지고 회의를 하거나 업무를 하는 도중에도 짬짬이 스마트 단말기를 충전할 수 있게 되어 사용자 편익 측면에서 상당히 유용할 수 있다.
그러나, 랩톱 컴퓨터 입장에서는 크기가 한정되어 있고 기능이 복잡하여 내부에 무선 전력 전송 모듈을 장착하기 어렵다.
본 발명은 이러한 상황을 감안한 것으로, 본 발명의 목적은 광 디스크 드라이브가 장착된 랩톱 컴퓨터에 무선 전력 전송 기능을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브는, 광 디스크가 안착되는 트레이, 상기 트레이가 열리고 닫히도록 구동하고, 상기 트레이에 안착되는 광 디스크를 회전시키고, 상기 광 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나 상기 광 디스크에 데이터를 기록하기 위한 구동부; 상기 트레이에 안착되고 전송 코일과 전송 회로부로 구성되는 무선 전력 전송 모듈; 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 것으로 판단할 때, 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 상태에서 상기 트레이가 열릴 때만 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 구동부를 제어하여 상기 트레이에 안착된 물건에서 검출되는 반사 신호와 상기 물건을 회전시키는 스핀들 모터에서 검출되는 신호를 근거로, 상기 트레이에 상기 무선 전력 전송 모듈이 안착된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 트레이가 닫힌 상태에서만 상기 트레이에 상기 무선 전력 전송 모듈이 안착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이에 안착할 때 상기 트레이에 닿는 면으로부터 소정의 두께에 상기 구동부에 포함된 광 픽업이 방사하는 빛을 반사시키는 반사 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사 영역은 상기 구동부의 광 픽업이 가장 안쪽으로 이동할 때 상기 광 픽업에 포함된 대물 렌즈가 놓이는 소정 반경 범위와 소정 방사 각도 범위에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무선 전력 전송 모듈은 광 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터의 클램프보다 직경이 더 큰 클램프 구멍을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이와 접촉하는 면에서 돌출하여 전원을 공급받기 위한 제1 커넥터를 포함하고, 상기 트레이는 상기 제1 커넥터에 대응하는 위치에 트레이 구멍이 형성되고, 상기 트레이 아래에 배치되는 회로 기판에 상기 제1 커넥터에 맞물리도록 상기 트레이를 향하는 제2 커넥터가 장착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이와 접촉하는 면에서 돌출하여 전원을 공급받기 위한 제1 커넥터를 포함하고, 상기 트레이는 상기 제1 커넥터에 대응하는 위치에 트레이 구멍이 형성되고, 상기 트레이 아래에 배치되는 회로 기판에 상기 제1 커넥터에 맞물리도록 상기 트레이를 향하는 제2 커넥터가 장착되고, 상기 제1 커넥터와 제2 커넥터는 인식 핀을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 트레이가 닫힐 때, 상기 전원부를 제어하여 상기 제2 커넥터에 전원을 공급하고 상기 인식 핀을 통해 식별 정보를 수신하면 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 상태에서 상기 트레이가 열릴 때, 상기 제2 커넥터를 통해 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 디스크 드라이브는 랩톱 컴퓨터에 내장될 수 있다.
따라서, 랩톱 컴퓨터에 장착된 광 디스크 드라이브의 트레이에 착탈식으로 안착되는 무선 전력 전송 모듈을 이용하여 무선 충전 기능을 구현함으로써, 사용자 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 랩톱 컴퓨터에 장착되는 광 디스크 드라이브에 로딩 한 무선 전력 전송 모듈이 스마트 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 것을 도시한 것이고,
도 2는 랩톱 컴퓨터, 광 디스크 드라이브, 무선 전력 전송 모듈 및 스마트 단말기 사이 전력 전송을 위한 연결 관계를 도시한 것이고,
도 3은 랩톱 컴퓨터에 내장되는 광 디스크 드라이브에 광 디스크가 안착되는 공간을 도시한 것이고,
도 4는 디스크 형상의 무선 전력 전송 모듈의 구성을 도시한 것이고,
도 5는 무선 전력 전송 모듈을 광 디스크 드라이브의 트레이에 안착하기 위한 클램프 구멍과 모듈 인식에 필요한 반사 영역을 도시한 것이고,
도 6a와 도 6b는 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하기 위한 커넥터를 도시한 것이고,
도 7은 트레이에 안착하는 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하기 위한 광 디스크 드라이브의 구성을 도시한 것이고,
도 8은 광 디스크 드라이브의 구성을 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 9는 트레이에 무선 전력 전송 모듈이 안착되었는지 여부를 판단하는 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 10은 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이고,
도 11은 무선 전력 전송 모듈과 수신 장치가 전력과 메시지를 주고 받기 위한 구성을 도시한 것이고,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 랩톱 컴퓨터에 수납되는 트레이 형태의 무선 전력 전송 모듈이 스마트 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 것을 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브에 대한 실시예를 첨부하는 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
최근 USB 메모리나 데이터 스트리밍 기술이 크게 발전하면서 광 디스크 드라이브(ODD: Optical Disc Drive)의 이용 빈도가 이전에 비해서 현저히 줄어 들고 있다. 랩톱 컴퓨터에 장착되는 ODD는 스핀들 모터가 탑재된 트레이에 광 디스크가 안착되어 본체에 인입된 상태로 동작한다.
이에, ODD에서 광 디스크가 안착되는 트레이 공간을 전력을 무선으로 전송하는 모듈을 탑재하는 데 사용하면, 무선 충전기를 별도로 들고 다니거나 무선 충전기를 외부 전원에 연결하는 번거로움을 줄이고, 랩톱 컴퓨터에서 간편하게 무선으로 스마트 단말기를 충전할 수 있어서 매우 편리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 랩톱 컴퓨터에 장착되는 광 디스크 드라이브에 로딩 한 무선 전력 전송 모듈이 스마트 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 것을 도시한 것이다.
본 발명에서는, 광 디스크 형태의 무선 전력 전송이 가능한 모듈(100)을 ODD(1)의 트레이에 안착시키고, 트레이를 열어(랩톱 컴퓨터(2) 외부로 돌출시켜) 모듈(100) 위에 무선 충전이 가능한 스마트 단말기(200)를 놓고 모듈(100)로부터 스마트 단말기(200)로 전력을 무선으로 전송하는 구성을 제안한다. 또한, ODD(1)의 본연의 기능을 수행할 때는 무선 전력 전송 모듈(100)을 트레이에서 빼내고 여기에 디스크를 넣어서 구동할 수 있다.
도 2는 랩톱 컴퓨터, 광 디스크 드라이브, 무선 전력 전송 모듈 및 스마트 단말기 사이 전력 전송을 위한 연결 관계를 도시한 것으로, ODD(1)와 랩톱 컴퓨터(2)는 예를 들어 SATA(Serial Attachment)를 통해 연결되어 전력, 데이터 및 커맨드를 주고 받고, ODD(1)는 트레이에 안착된 무선 전력 전송 모듈(100)에 전력을 유선으로(SATA 신호 라인에서 전원을 연장하여) 공급하고, 무선 전력 전송 모듈(100)은 그 위에 올려지는 스마트 단말기(200)에 무선으로 전력으로 공급할 수 있다. 무선 전력 공급 모듈(100)은 랩톱 컴퓨터(2)로부터 ODD(1)를 거쳐 전력을 공급 받는 대신, 랩톱 컴퓨터(2)로부터 직접 또는 AC 어댑터를 통해 외부로부터 전력을 공급 받을 수도 있다.
도 3은 랩톱 컴퓨터에 내장되는 광 디스크 드라이브에 광 디스크가 안착되는 공간을 도시한 것이다.
턴테이블과 픽업이 장착된 트레이가 몸체 내부로 슬라이딩 되는 유형의 슬림형 광 디스크 드라이브(ODD)는 상부 케이스(또는 커버)와 하부 케이스(또는 메인 샤시)를 통해 몸체를 구성하고, 광 디스크가 안착되는 트레이는 메인 샤시에 슬라이딩 되도록 설치되어 메인 샤시와 상부 케이스 사이에 형성되는 공간 내부로 삽입되고 몸체 밖으로 인출될 수 있다. 트레이는 안착되는 광 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터를 포함하고, 스핀들 모터 위에는 클램프가 장착되어 광 디스크를 클램핑 한다.
도 3에서 1은 디스크 상면과 상부 케이스 사이 공간이고, 2는 디스크 하면과 트레이 사이 공간이고, 3은 트레이와 상부 케이스 사이 공간으로, 상부 케이스와 트레이 사이 공간(도 3에서 3)이 무선 전력 전송 모듈의 두께를 한정하는데, 약 4.0mm 이하로 하는 것이 필요하다.
또한, 무선 전력 전송 모듈이 ODD의 트레이에 안착된 상태로 ODD 몸체 안으로 인입되어야 하기 때문에, 광 디스크 모양으로 외곽 크기가 한정되는데, 트레이에 안착될 수만 있다면 사각형과 같은 다각형이나 다른 다양한 모양도 가능하다.
도 4는 디스크 형상의 무선 전력 전송 모듈의 구성을 도시한 것으로, 본 발명에 따른 무선 전력 전송 모듈(100)은, ODD(1)의 상부 케이스와 트레이 사이 간격(도 3에서 3)으로 제한되는 두께의 디스크 형상 내부에, 전송 코일(Tx 코일)(110)와 전송 회로부(Tx 회로부)(120)가 배치되어야 하고, 추가로 ODD(1)로부터 전원을 공급 받기 위한 전원 커넥터(130)가 Tx 회로부(120)에 연결될 수 있다.
도 5는 무선 전력 전송 모듈을 광 디스크 드라이브의 트레이에 안착하기 위한 클램프 구멍과 모듈 인식에 필요한 반사 영역을 도시한 것이다.
ODD(1)가, ODD 본체 내부에 수납된 물건을 판별을 하고, 내부 물건이 광 디스크가 아니라 무선 전력 전송 모듈일 때 무선 전력 전송 대기 모드로 전환하는 것이 필요하다. 그렇지 않으면 트레이를 닫았을 때 디스크 유무 판명 및 디스크 판별 알고리즘에 따라 여러 차례 재시도 모드(Retry Mode)를 수행하여 소음이 발생하거나 오동작이 발생할 수 있다.
ODD(1)의 트레이에 디스크를 고정하기 위한 클램프가 배치되는데, 본 발명에서는, 도 5와 같이, 무선 전력 전송 모듈의 중앙에 클램프 구멍(140)을 마련하되, 그 직경(d)을 트레이의 클램프 직경보다 크게 하여, 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이에 장착되더라도 클램프에 고정되지 않아 스핀들 모터가 회전하더라도 따라서 회전하지 않도록 할 수 있다.
또한, 디스크의 내주, 즉 일반적인 광 디스크의 디스크 정보가 들어 있는 인식 영역에 상응하는 부위에 인식 영역(또는 반사부)(150)을 두어 디스크 인식 과정에서 광 픽업이 이 영역을 인식할 수 있도록 한다. 이 반사부(150)는 일반 디스크의 반사도와 같은 광 반사도를 갖는 재질로 간단히 구성하여, 디스크 유무 판별 과정에서 광 픽업이 대물 렌즈를 위아래 방향으로 스윙 시켜 디스크가 있을 때와 같은 S-커브 형태의 포커싱 에러(FE) 신호의 레벨을 얻을 수 있도록 한다.
도 6a와 도 6b는 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하기 위한 커넥터를 도시한 것이고, 도 7은 트레이에 안착하는 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하기 위한 광 디스크 드라이브의 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 무선 전력 전송 모듈(100)은, 디스크 형상으로 ODD(1)의 트레이에 안착하여 동작하고, 자체적으로 전력을 전송할 전자 기기(수신 장치)를 검출하고 검출된 수신 장치에 전력을 무선으로 전송하지만, 외부에서 전력을 유선으로 공급 받아야 한다.
무선 전력 전송 모듈(100)이 ODD(1)의 트레이에 안착된 상태에서 ODD(1)로부터 전력을 유선으로 공급 받기 위해, 트레이에 안착되는 면, 즉 모듈 하단에 전원과 연결하기 위한 제1 커넥터(130)가 돌출된 상태로 마련될 수 있고, 트레이(20)에는 제1 커넥터(130)에 대응되는 위치에 돌출한 제1 커넥터(130)를 수용할 수 있는 트레이 구멍(21)이 형성될 수 있다.
또한, 트레이 구멍(21)을 통해 트레이(20) 아래로 돌출한 제1 커넥터(130)는, 트레이(20) 아래에 배치된 인쇄 기판(PCB)(80)에 마련되고 트레이(20)를 향해 위 방향으로 돌출한 제2 커넥터(90)와 맞물려, 전력을 공급 받고, 이를 Tx 회로부(120)에 제공할 수 있다.
무선 전력 전송 모듈(100)은, 제1 커넥터(130)가 트레이 구멍(21)에 삽입되도록 ODD(1)의 트레이(20)에 안착되고, 제1 커넥터(130)와 제2 커넥터(90)가 접속하여 인쇄 기판(80)으로부터 동작에 필요한 전력을 유선으로 공급받는다.
도 7의 광 디스크 드라이브(ODD)(1)는, 트레이(20)가 열린 상태에서 스핀들 모터(40)의 위쪽에서 그린 것으로, 몸체를 형성하는 케이스(10) 및 광 디스크나 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착하고 슬라이딩 방식으로 몸체 내부에 삽입하거나 몸체 밖으로 인출되는 트레이(20)를 포함하여 구성된다.
트레이(20)에는, 광 디스크에 레이저 빔을 비추어서 광 디스크에 데이터를 기록하거나 광 디스크로부터 데이터를 독출하기 위한 광 픽업(30), 안착되는 광 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터(40), 광 픽업(30)을 광 디스크의 래디얼 방향으로 이송시키기 위한 슬레드 모터(50)가 장착된다.
트레이(20) 아래 면에는 ODD(1)의 동작을 구동하기 위한 회로 기판(PCB)(80)이 장착되고, 회로 기판(80)에는 트레이(20)에 안착하는 무선 전력 전송 모듈(100)에 전원을 유선으로 공급하기 위한 제2 커넥터(90)가 부착된다.
케이스(10)에는, ODD(1)가 장착되는 호스트, 즉 랩톱 컴퓨터(2)와 데이터, 전력, 커맨드를 주고 받기 위한 SATA 커넥터(60) 및 트레이(20)에 장착되어 트레이(20)와 함께 이동하는 회로 기판(80)을 SATA 커넥터(60)에 연결하기 위한 평판 플렉서블 케이블(FFC: Flat Flexible Cable)(70)이 장착된다. FFC(70)는 트레이(20)가 ODD 몸체에 인입될 때에는 접히고 트레이(20)가 ODD 몸체에서 인출될 때 펼쳐진다.
ODD(1)은 SATA 커넥터(60)를 통해 랩톱 컴퓨터(1)의 배터리 또는 어댑터를 통해 전력을 공급 받는데, SATA 커넥터(60)에서 FPCB(70)를 경유하여 회로 기판(80)의 제2 커넥터(90)까지 전원 라인이 형성된다.
도 8은 광 디스크 드라이브의 구성을 기능 블록으로 도시한 것이다.
ODD(1)는, 트레이(20)에 안착되는 광 디스크에 데이터를 기록하거나 광 디스크로부터 데이터를 독출하거나 또는 트레이에 안착되는 무선 전력 전송 모듈(100)에 전원을 공급하는 동작을 수행하는데, 이러한 동작을 수행하기 위해서, 호스트인 랩톱 컴퓨터(2)와 연결하기 위한 인터페이스(81), ODD(1)의 전반적인 동작을 수행하기 위해 각 구성 요소를 제어하는 제어부(82), 광 디스크에 데이터를 기록하거나 데이터를 독출하기 위해 트레이(20)에 장착된 광 픽업(30), 스핀들 모터(40) 및 슬레드 모터(50)를 구동하기 위한 구동부(83), ODD(1)의 동작에 필요한 전원을 관리하고 무선 전력 전송 모듈(100)에 전력을 공급하거나 전력 공급을 끊는 전원부(84) 및 트레이(20)이 ODD 몸체에 인입되었는지 인출되었는지 개폐 여부를 검출하는 개폐 센서(85)를 포함하여 구성될 수 있다.
개폐 센서(85)는 케이스(10) 후면에 스위치 형태로 설치되어 트레이(10)가 닫힐 때 스위치가 눌리면 트레이(20)가 닫힌 것을 가리키는 신호를 출력할 수 있다.
제어부(82)는, 트레이(20)가 닫히거나 랩톱 컴퓨터(2)가 휴면 모드에서 동작 모드로 바뀌면, 구동부(83)를 통해 광 픽업(30)과 스핀들 모터(40)를 제어하여 트레이(20)에 광 디스크가 안착되었는지 아니면 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착되었는지 판단하는데, 트레이(20)에 광 디스크가 안착되었다고 판단되면 구동부(83)를 제어하여 광 디스크에 데이터를 기록하거나 광 디스크로부터 데이터를 독출하는 동작을 수행하고, 트레이(20)에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착되었다고 판단되면 전원부(84)를 제어하여 제2 스위치(90)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.
제어부(82)는 트레이가 닫힌 상태에서만 트레이(20)에 광 디스크 또는 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착되었는지 판단하는데, 트레이(20)에 안착된 물건을 판단하기 위해서는 광 픽업(30)과 스핀들 모터(40)를 구동해야 하고 트레이(20)가 열린 상태에서는 광 픽업(30)과 스핀들 모터(40)를 구동해서는 안되기 때문이다.
제어부(82)는, 트레이(20)에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착된 상태에서 개폐 센서(85)로부터 트레이가 열렸다는 신호가 입력될 때만, 제2 스위치(90)에 전원이 공급되도록 전원부(84)를 제어할 수도 있는데, 이는 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이(20)가 열려 랩톱 컴퓨터(2) 외부로 인출된 상태에서 스마트 단말기(200)에 무선으로 전력을 공급할 수 있기 때문이다.
도 9는 트레이에 무선 전력 전송 모듈이 안착되었는지 여부를 판단하는 동작 흐름도를 도시한 것이다.
제어부(82)는, 개폐 센서(85)로부터 트레이(20)가 닫히는 것을 가리키는 신호를 받거나 또는 인터페이스(81)로부터 호스트가 동작 모드로 바뀌는 것을 알리는 신호를 받으면, 디스크 유무 판별과 어떤 종류의 디스크인지 인식하는 과정을 수행한다.
제어부(82)는, 구동부(83)을 제어하여, 광 픽업(30)의 레이저 다이오드를 턴-온 하는데(S110), CD용 레이저, DVD용 레이저, BD용 레이저 중 하나 이상을 켠다.
이후, 제어부(82)는, 구동부(83)을 제어하여, 광 픽업(30)에서 대물 렌즈를 지지하는 액츄에이터를 상하 방향으로 스윙 하여 반사되는 신호를 이용하여 포커싱 에러(FE)에 해당하는 S-커브를 검출하는데(S120), 포커싱 에러(FE)가 소정의 제1 값(value#1)보다 작으면(S130에서 YES) 트레이(20) 위에 아무 것도 안착되지 않은 것(No disc)으로 판단하고(S140), 그렇지 않으면(S130에서 NO) 트레이(20) 위에 광 디스크나 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착된 것으로 판단한다.
무선 전력 전송 모듈(100)에서 트레이(20)에 닿는 면에 반사부(150)가 형성되어 있기 때문에, 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이(20)에 안착하면 광 픽업(30)에서 방사한 레이저 빔이 반사부(150)에서 반사되어 다시 광 픽업(30)의 디텍터에 입사되어 포커싱 에러 신호가 발생하게 되므로, S-커브를 검출함으로써 광 디스크나 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이(20) 위에 안착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(80)는, 구동부(83)을 제어하여 스핀들 모터(4)를 구동하고(S150), 스핀들 모터(150)에서 발생하는 FG 신호 레벨을 소정 제2 값(value#2)과 비교하는데(S160), FG 신호 레벨이 소정 제2 값보다 작으면(S160에서 YES) 트레이(20)에 안착한 물건이 무선 전력 전송 모듈(100)로 인식하여(S170) 무선 전력 전송 대기 모드에 진입하고, 그렇지 않으면(S160에서 NO) 광 디스크로 판별하여, 이후 8cm/12cm 디스크를 구별하는 동작을 수행하고(S180), CD/DVD/BD를 구별하는 동작을 수행한다(S190).
트레이(20) 위에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착한 경우, 무선 전력 전송 모듈(100)의 클램프 구멍(140)의 직경이 트레이(20)의 스핀들 모터(40) 위에 마련된 클램프의 직경보다 크기 때문에, 스핀들 모터(40)를 구동하더라도 무선 전력 전송 모듈(100)은 회전하지 않고, 이에 따라 스핀들 모터(40)에서 발생하는 FG 신호가 광 디스크가 클램프에 고정되어 회전할 때의 FG 신호와 달라진다. 이러한 점을 이용하여 트레이(20) 위에 안착된 물건이 광 디스크인지 무선 전력 전송 모듈(100)인지 판별할 수 있고, 비슷한 원리로 8cm 디스크와 12cm 디스크도 구별할 수 있다.
제어부(80)는, 트레이(20) 위에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착된 것으로 판단하면, 트레이(20)가 열리더라도 제2 커넥터(90)에 전원이 공급되도록 전원부(84)를 제어하여, 사용자가 무선 전력 전송 모듈(100) 위에 스마트 단말기(200)를 올려 놓고 무선으로 충전할 수 있도록 한다.
한편, 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이(20)에 안착되었는지 여부를 도 9의 방법과 다른 방법으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 제1 커넥터(130)과 제2 커넥터(90)에 전원 연결을 위한 핀뿐만 아니라 별도의 인식 핀을 마련할 수 있다. 무선 전력 전송 모듈(100)이 트레이(20)에 안착되어 제1 커넥터(130)과 제2 커넥터(90)가 연결되어 무선 전력 전송 모듈(100)에 전원이 공급될 때, 무선 전력 전송 모듈(100)은 제1 커넥터(130)의 인식 핀을 통해 식별 정보를 전송하고, ODD(1)의 제어부(80)는 제2 커넥터(90)의 인식 핀을 통해 식별 정보를 수신하면 이를 근거로 트레이(20)에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착되었다고 판단할 수 있다.
제어부(82)는, 트레이(20)가 닫히거나 랩톱 컴퓨터(2)가 휴면 모드에서 동작 모드로 바뀌면, 전원부(84)를 제어하여 제2 스위치(90)에 전원이 공급되도록 하고, 제2 커넥터(90)의 인식 핀을 통해 식별 정보를 수신하면, 트레이(20)에 무선 전력 전송 모듈(100)이 안착되었다고 판단하고, 이후 개폐 센서(85)로부터 트레이가 열렸다는 신호가 입력될 때 제2 스위치(90)에 전원이 공급되도록 전원부(84)를 제어할 수 있다.
다음으로, 무선 전력 전송 모듈(100)이 수신 장치인 스마트 단말기(200)에 전력을 무선으로 전송하는 원리를 설명한다.
무선 전력 전송 모듈(100)의 무선 전력 신호에 의한 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합 방식, 즉 무선 전력 전송 모듈(100)에서 전송하는 무선 전력 신호에 의하여 스마트 단말기(200)에서 공진이 발생하고 공진 현상에 의하여 무선 전력 전송 모듈(100)로부터 스마트 단말기(200)로 접촉 없이 무선으로 전력이 전달될 수 있는데, 전자기 유도 현상에 의하여 1차 코일에서 교류 전류에 의해 자기장을 변화시켜 2차 코일 쪽에 전류를 유도함으로써 전력을 전달한다.
무선 전력 전송 모듈(100)의 1차 코일에 흐르는 전류의 세기가 변화하면, 그 전류에 의해 1차 코일 또는 송신 코일(primary coil, TX coil)을 통과하는 자기장이 변화하고, 변화된 자기장은 스마트 단말기(200) 내의 2차 코일 또는 수신 코일(secondary coil, RX coil) 측에 유도 기전력을 발생시킨다.
무선 전력 전송 모듈(100) 측의 1차 코일과 스마트 단말기(200) 측의 수신 코일이 근접하도록 무선 전력 전송 모듈(100) 및 스마트 단말기(200)를 배치하고, 무선 전력 전송 모듈(100)이 1차 코일의 전류가 변화하도록 제어하면, 스마트 단말기(200)는 수신 코일에 유도된 기전력을 이용하여 배터리와 같은 부하에 전원을 공급하여 충전한다.
도 10은 전자기 유도 방식으로 전력을 무선으로 전송하기 위한 무선 전력 전송 모듈의 전력 변환부의 회로 구성을 개념적으로 도시한 것이다.
무선 전력 전송 모듈은 전원, 인버터와 공진 회로로 구성되는 전력 변환부 및 Tx 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 전원은 전압원이나 전류원이 될 수 있고, 전력 변환부와 Tx 코일은 전원으로부터 공급되는 전력을 무선 전력 신호로 변환하여 수신 장치에 전달한다. 무선 전력 신호는 공진 특성을 갖는 자기장 또는 전자기장 형태로 형성되고, 무선 전력 신호를 발생시키는 Tx 코일은 공진 회로에 포함되는 것으로 할 수도 있다.
인버터는 스위칭 소자와 제어 회로를 통해 직류 입력을 원하는 전압과 주파수의 교류 파형으로 변환하는데, 도 10에서는 풀 브리지(Full-bridge) 인버터를 도시한 것이고, 하프 브리지 인버터 등 다른 종류의 인버터도 가능하다.
공진 회로는 자기 유도 방식으로 전력을 전송할 Tx 코일 또는 1차 코일(Lp)과 커패시터(Cp)를 포함하여 구성되는데, 코일과 커패시터가 전력 전송의 기본 공진 주파수를 결정한다. 1차 코일은 전류의 변화에 따라 무선 전력 신호에 해당하는 자기장을 형성하고, 평판 형태 또는 솔레노이드 형태로 구현될 수 있다.
인버터에 의해 변환된 교류 전류가 공진 회로를 구동시킴으로써 1차 코일에 자기장이 형성되는데, 인버터가 공진 회로의 공진 주파수에 가까운 주파수의 교류를 생성하여 전송 장치의 전송 효율을 높일 수 있고, 인버터를 제어함으로써 전송 장치의 전송 효율을 변경할 수 있다.
도 11은 무선 전력 전송 모듈과 수신 장치가 전력과 메시지를 주고 받기 위한 구성을 도시한 것이다.
전력 변환부는 수신 장치의 수신 상태와 상관 없이 일방적으로 전력을 전송할 뿐이므로, 수신 장치의 상태에 맞도록 전력을 전송하기 위해서는 수신 장치로부터 수신 상태와 관련된 피드백을 받기 위한 구성이 무선 전력 전송 장치에 필요하다.
무선 전력 전송 모듈(100)은, Tx 코일(110), 전력 변환부(121), 전송 장치 통신부(122) 및 전송 장치 전원부(123)를 포함하여 구성될 수 있고, 수신 장치인 스마트 단말기(200)는 2차 코일인 Rx 코일(210), 전력 수신부(221), 수신 장치 통신부(222) 및 충전부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 전력 변환부(121), 전송 장치 통신부(122) 및 전송 장치 전원부(123)가 Tx 회로부(120)를 구성할 수 있다.
전력 변환부(121)는, 도 10의 인버터와 공진 회로로 구성되고, 무선 전력 신호를 형성시키기 위해 사용되는 주파수, 전압, 전류 등의 특성을 조절할 수 있는 회로를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
전송 장치 통신부(122)는, 전력 변환부(121)에 연결되어, 전송 모듈(100)로부터 자기 유도에 따라 무선으로 전력을 수신하는 수신 장치인 스마트 단말기(200)에 의하여 변조되는 무선 전력 신호를 복조하여 전력 제어 메시지를 검출하고, 검출되는 메시지를 기초로 전력 변환부(121)의 동작 주파수, 전압, 전류 중 하나 이상의 특성을 결정하고, 전력 변환부(121)를 제어하여 전력 변환부(121)가 메시지에 적합한 무선 전력 신호를 생성하도록 할 수 있다.
매칭 회로와 정류 회로를 포함하는 전력 수신부(221)는, 전송 모듈(100)의 Tx 코일(110)에서 발생하는 자기장의 변화에 따라 유도 기전력이 발생하여 Rx 코일(210)에 흐르는 교류 전류를 직류 전류로 출력할 수 있다.
수신 장치 통신부(222)는, 전력 수신부(221)에 연결되고, DC에서의 저항 부하 및/또는 AC에서의 용량성 부하를 조절하는 방식으로 전력 수신부의 부하를 조절함으로써, 전송 장치와 수신 장치 사이의 무선 전력 신호를 변화시켜 전력 제어 메시지를 전송 장치에 전송하는데, 전력 수신부(221)의 출력을 전류 또는 전압 형태로 측정하고 이를 근거로 무선 전력 전송 모듈(100)에 전력 제어 메시지를 전달할 수 있다. 메시지는 무선 전력 전송 모듈(100)로 하여금 무선 전력 신호의 전달을 시작하거나 종료하도록 지시할 수 있고 또한 무선 전력 신호의 특성을 조절하도록 할 수 있다.
전송 모듈의 전력 변환부(121)에 의하여 형성된 무선 전력 신호는 전력 수신부(221)에 의하여 수신되고, 수신 장치 통신부(222)는 리액턴스(reactance)를 변경시킴으로써 무선 전력 신호로부터 수신하는 전력량이 변하도록 하는 변조 과정을 수행할 수 있다. 무선 전력 신호로부터 수신되는 전력량이 변하면 무선 전력 신호를 형성시키는 전력 변환부(121)의 전류 및/또는 전압도 바뀌고, 전송 장치 통신부(122)는 전력 변환부(121)의 전류 및/또는 전압의 변경을 감지하여 복조 과정을 수행할 수 있다.
수신 장치 통신부(222)는 무선 전력 전송 모듈(100)에게 전달하고자 하는 메시지를 포함하는 패킷을 생성하고 생성되는 패킷을 포함하도록 무선 전력 신호를 변조하고, 전송 장치 통신부(122)는 추출한 패킷을 디코딩 하여 전력 제어 메시지를 획득할 수 있는데, 수신 장치 통신부(222)는 수신되는 파워를 조절하기 위하여 전력 수신부(221)를 통해 수신되는 전력량을 근거로 무선 전력 신호의 특성을 변경을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.
무선 전력 전송 모듈(100)은 전력을 무선으로 공급하기 위해 스마트 단말기(200)와 상호 작용을 수행하는데, 이러한 상호 작용은 선택(selection), 핑(ping), 식별/구성(identification & configuration) 및 파워 전송(power transfer)을 포함하여 4가지 단계로 이루어질 수 있다.
선택 단계는 전송 모듈(100)이 모듈 위에 놓인 대상물을 발견하기 위한 단계이고, 핑 단계는 대상물이 수신 장치를 포함하는 지 여부를 확인하는 단계이고, 식별/구성 단계는 수신 장치에 전력을 보내기 위한 준비 단계로 수신 장치로부터 적절한 정보를 수신하고 이를 근거로 수신 장치와 전력 전송 계약(Power Transfer Contract)을 체결하고, 파워 전송 단계는 전송 장치와 수신 장치의 상호 작용으로 실제로 전력을 무선으로 수신 장치에 전송하는 단계이다.
무선 전력 전송 모듈(100)은, ODD(1)로부터 전원이 공급되면, 자동으로 스마트 단말기(200)와 상호 작용을 수행하여 모듈 위에 놓인 스마트 단말기(200)에 무선으로 전력을 공급하게 된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 랩톱 컴퓨터에 수납되는 트레이 형태의 무선 전력 전송 모듈이 스마트 단말기에 전력을 무선으로 전송하는 것을 도시한 것이다.
최근에는 고가형 랩톱 컴퓨터의 경우 태블릿 PC 등과 경쟁하기 위하여 두께를 얇게 하는 울트라 슬림 형태로 출시되어 본체에서 ODD를 삭제하는 경우가 있다. 이러한 울트라 슬림형 랩톱 컴퓨터는, 도 12와 같이, ODD의 트레이와 같은 모양으로 수납형 무선 전력 전송 모듈(300)을 랩톱 컴퓨터(2)에 내장하여 무선 전력 전송 기능을 구현할 수도 있다.
이 경우에는 수납형 무선 전력 전송 모듈(300)에 ODD 기능이 들어가지 않기 때문에, 비교적 얇게, 예를 들어 5mm 정도의 두께로 제작하는 것이 가능하고, 랩톱 컴퓨터를 얇게 설계하는 디자인에 큰 영향을 주지 않고, 무선 전력 전송 기능을 랩톱 컴퓨터에 추가할 수 있다.
이와 같이, 무선 전력 전송 모듈을 디스크 형태로 하여 ODD의 트레이에 안착시켜 ODD를 랩톱 컴퓨터에 내장시키거나 또는 트레이 형태로 직접 랩톱 컴퓨터에 수납하고, 랩톱 컴퓨터에서 인출한 상태로 스마트 단말기에 무선으로 전력을 전송함으로써, 충전 모듈을 직접 들고 다니거나 충전 모듈을 유선으로 전력 소스에 너저분하게 연결하는 불편함을 줄이고, 랩톱 컴퓨터만을 이용하여 스마트 단말기를 무선으로 충전할 수 있게 되는 사용자 편의성이 증가한다.
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 광 디스크 드라이브 2: 랩톱 컴퓨터
10: 케이스 20: 트레이
21: 트레이 구멍 30: 광 픽업
40: 스핀들 모터 50: 슬레드 모터
60: SATA 커넥터 70: FFC
80: 인쇄 회로 기판 81: 인터페이스
82: 제어부 83: 구동부
84: 전원부 85: 개폐 센서
90: 커넥터 100: 무선 전력 전송 모듈
110: Tx 코일 120: Tx 회로부
121: 전력 변환부 122: 전송 장치 통신부
123: 전송 장치 전원부 130: 전원 커넥터
140: 클램프 구멍 150: 반사부
200: 스마트 단말기 210: Rx 코일
221: 전력 수신부 222: 수신 장치 통신부
230: 충전부

Claims (11)

  1. 광 디스크가 안착되는 트레이;
    상기 트레이가 열리고 닫히도록 구동하고, 상기 트레이에 안착되는 광 디스크를 회전시키고, 상기 광 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나 상기 광 디스크에 데이터를 기록하기 위한 구동부;
    상기 트레이에 안착되고, 전송 코일과 전송 회로부로 구성되고, 광 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터의 클램프보다 직경이 더 큰 클램프 구멍을 포함하는 무선 전력 전송 모듈;
    전원을 공급하는 전원부; 및
    상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 것으로 판단할 때, 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 구동부를 제어하여 상기 트레이에 안착된 물건에서 검출되는 반사 신호와 상기 스핀들 모터에서 검출되는 신호를 근거로, 상기 트레이에 상기 무선 전력 전송 모듈이 안착된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 상태에서 상기 트레이가 열릴 때만 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 트레이가 닫힌 상태에서만 상기 트레이에 상기 무선 전력 전송 모듈이 안착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이에 안착할 때 상기 트레이에 닿는 면으로부터 소정의 두께에 상기 구동부에 포함된 광 픽업이 방사하는 빛을 반사시키는 반사 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사 영역은 상기 구동부의 광 픽업이 가장 안쪽으로 이동할 때 상기 광 픽업에 포함된 대물 렌즈가 놓이는 소정 반경 범위와 소정 방사 각도 범위에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이와 접촉하는 면에서 돌출하여 전원을 공급받기 위한 제1 커넥터를 포함하고, 상기 트레이는 상기 제1 커넥터에 대응하는 위치에 트레이 구멍이 형성되고, 상기 트레이 아래에 배치되는 회로 기판에 상기 제1 커넥터에 맞물리도록 상기 트레이를 향하는 제2 커넥터가 장착되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 모듈은 상기 트레이와 접촉하는 면에서 돌출하여 전원을 공급받기 위한 제1 커넥터를 포함하고, 상기 트레이는 상기 제1 커넥터에 대응하는 위치에 트레이 구멍이 형성되고, 상기 트레이 아래에 배치되는 회로 기판에 상기 제1 커넥터에 맞물리도록 상기 트레이를 향하는 제2 커넥터가 장착되고, 상기 제1 커넥터와 제2 커넥터는 인식 핀을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 트레이가 닫힐 때, 상기 전원부를 제어하여 상기 제2 커넥터에 전원을 공급하고 상기 인식 핀을 통해 식별 정보를 수신하면 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 무선 전력 전송 모듈이 상기 트레이에 안착된 상태에서 상기 트레이가 열릴 때, 상기 제2 커넥터를 통해 상기 무선 전력 전송 모듈에 전원을 공급하도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 디스크 드라이브는 랩톱 컴퓨터에 내장되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송을 위한 광 디스크 드라이브.
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