KR102380348B1 - 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 복수의 코일들; 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하는 모드 센싱 회로; 및 상기 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하고, 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어하는 제어 회로;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 다른 실시예들이 가능할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 다른 실시예들이 가능할 수 있다.
Description
본 발명의 다양한 실시예들은 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법에 관한 것이다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치(무선 전력 송신 장치)에서 다양한 전자 장치로 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다. 무선 충전 기술에는 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/microwave radiation) 방식이 있다.
최근에는 예컨대 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 공진 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 무선 전력 송신 장치(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드)와 무선 전력 수신 장치(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰 또는 전자 장치)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 무선 전력 송신 장치의 전송 코일과 무선 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진 등의 방법에 의해 무선 전력 수신 장치(예: 전자 장치)의 배터리가 충전될 수 있다.
충전을 위해 무선 전력 송신 장치에 거치되는 전자 장치(예컨대, 스마트 폰)는 무선 전력 송신 장치에 거치되는 위치에 따라 복수의 도전성 패턴들(예컨대, 코일들) 중 적어도 하나의 도전성 패턴으로부터 충전 전력을 제공받을 수 있다. 이러한 경우, 사용자가 전자 장치를 상기 무선 전력 송신 장치의 정해진 위치에 거치하지 않으면 의도와는 다른 도전성 패턴에 의해 충전되는 결과가 발생하여 충전 효율이 낮아질 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 효율이 높은 도전성 패턴을 선택하기 위하여 각 도전성 패턴마다 전자 장치에 대한 감지 동작을 순차적으로 수행하게 되어 충전 시작이 지연될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 충전 전력을 전송하는 복수의 도전성 패턴들 중 무선 전력 송신 장치에 거치되는 전자 장치의 거치 형태에 따라 지정된 적어도 하나의 도전성 패턴을 판단함으로써 무선 충전의 효율을 증대시킬 수 있는 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법을 제공할 수 있다.
전술한 과제 또는 다른 과제를 해결하기 위한, 한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 복수의 코일들; 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하는 모드 센싱 회로; 및 상기 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하고, 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어하는 제어 회로;를 포함할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법은, 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하는 동작; 상기 전자 장치를 충전하기 위한 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하는 동작; 및 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하는 동작;을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법은, 충전 전력을 전송하는 복수의 도전성 패턴들(예컨대, 코일들) 중 무선 전력 송신 장치에 거치되는 전자 장치의 거치 형태에 따라 지정된 적어도 하나의 도전성 패턴을 판단하여 충전함으로써 무선 충전의 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법은, 복수 개의 도전성 패턴 중 적어도 하나의 도전성 패턴에 전력이 공급될 때, 나머지 도전성 패턴에 대한 불필요한 전력 발생이 감소될 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법은, 복수 개의 도전성 패턴 중 적어도 하나의 도전성 패턴에 전력이 공급될 때, 공급되는 도전성 패턴에 인가된 전력을 저해하는 신호(역기전력) 요소를 감소시킬 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 거치 형태에 따른 무선 전력 송신 방법은, 적어도 하나의 도전성 패턴에 대한 선택을 빠르게 진행함으로써 무선 충전을 빠르게 시작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력을 수신하는 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 스탠드 모드를 나타내는 도면이다
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 세로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 가로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 패드 모드로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 세로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 센서의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 각 모드에 따라 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일들의 회로 배치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12a, 도 12, 및 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일을 제어하는 회로도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 코일들을 포함하는 회로도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세 개의 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 스탠드 모드를 나타내는 도면이다
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 세로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 가로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 패드 모드로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 세로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 센서의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다.
도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 각 모드에 따라 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일들의 회로 배치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12a, 도 12, 및 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일을 제어하는 회로도이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 코일들을 포함하는 회로도이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세 개의 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU(central processing unit) 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM(automated teller machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다. 전자 장치는, 다양한 방식에 따라 무선 전력을 무선으로 송신 또는 수신할 수 있는 장치라면 제한이 없다.
무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 전자 장치(예: 휴대폰 또는 스마트 폰 등)의 배터리를 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 충전할 수 있는 시스템이다. 무선 충전 기술은 전자 장치를 충전하기 위한 별도의 외부 장치(예: TA(terminal adapter) 어댑터)가 필요하지 않으므로 전자 장치의 휴대성을 높일 수 있고, 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터가 없어 방수 기능을 높일 수 있는 장점이 있다.
무선 전력 송신 장치는 예컨대 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(inductive coupling) 방식과 특정 주파수의 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(electromagnetic resonance coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 무선 전력 수신 장치(예컨대, 전자 장치)로 전력을 전달할 수 있다.
전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 방법은, 1차 도전성 패턴(예컨대, 1차 코일(primary coil)) 및 2차 도전성 패턴(예컨대, 2차 코일(secondary coil))을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 하나의 도전성 패턴에서 전자기 유도 현상에 의하여 생성되는 변화하는 자기장에 의하여 다른 도전성 패턴 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 전자 장치에서 전자기적 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 무선 전력 송신 장치로부터 전자 장치로 전력이 전달될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치의 전력 전달 시 상기 무선 전력 송신 장치 내의 1차 도전성 패턴(예컨대, 1차 코일)에 흐르는 전압 또는 전류가 변화되면, 그 전류에 의해 1차 도전성 패턴을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같이 변화된 자기장은 무선 전력 수신 장치(예컨대, 전자 장치) 내의 2차 도전성 패턴(예컨대, 2차 코일) 측에 기전력을 발생시킨다. 상기 기전력은 각 도전성 패턴을 포함하는 상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이의 정렬(alignment) 및 거리(distance)에 영향을 받을 수 있다.
무선 전력 전달을 위하여 상기 무선 전력 송신 장치는 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 전자 장치가 놓일 수 있으며, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 전송 도전성 패턴이 장착될 수 있다. 또한, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 상기 전자 장치가 놓일 위치를 지시하는 정렬 지시부가 형성될 수 있다. 상기 정렬 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착된 전송 도전성 패턴과 수신 도전성 패턴 사이의 정렬이 적합하게 이루어질 수 있는 상기 전자 장치의 위치를 지시할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 상기 정렬 지시부는 단순한 표시(marks)일 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 상기 정렬 지시부가 상기 전자 기기의 위치를 가이드하는 돌출 구조의 형태로 형성될 수 있다. 또한 어떤 실시예들에서는, 상기 정렬 지시부가 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착되는 자석과 같은 자성체의 형태로 형성되어, 상기 전자 장치 내부에 장착된 다른 극의 자성체와의 상호간 인력에 의하여 상기 도전성 패턴들이 적합한 정렬을 이루도록 가이드할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치(예: 전자 장치)는 충전 효율을 향상시키기 위해 정렬 상태에 따른 피드백을 출력할 수 있다. 상기 피드백은 음성메시지, 미리 정해진 효과음, 진동, 문자 메시지, 디스플레이를 통한 정렬을 교정하는 예를 나타내는 동영상 등이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치는 하나 이상의 전송 도전성 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송기는 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴 중에서 상기 전자 기기의 수신 도전성 패턴과 적합하게 정렬된 일부의 도전성 패턴을 선택적으로 이용하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 앞서 설명한 바와 같이 본 문서에서 '도전성 패턴(electrical conductive pattern)' 또는 '도전성 부재(electrical conductive member)' 또는 '도전체(electrical conductor)'란 도전성 패턴을 갖는 물질(material) 또는 요소(element) 또는 부재(member) 또는 부품(part) 또는 컴포넌트(component) 등을 포함하는 의미로 사용되며, 충전하고자 하는 전력을 무선으로 전송하거나 무선으로 충전 전력을 수신할 수 있는 어떠한 물질 또는 요소 또는 부재 또는 부품 또는 컴포넌트도 포함될 수 있으며 특정한 물질 또는 특정한 형태 또는 특정한 패턴 등으로 제한하지 않는 최광의의 개념을 지칭한다. 예컨대, 다양한 실시예에 따라, 상기 도전성 패턴 또는 도전성 부재 또는 도전체는 특정한 무선 전력 전송 방법에서는 코일 형태의 물질이 될 수도 있고, 금속판 형태의 물질이 될 수도 있으며 무선 전력 전송 또는 수신이 가능한 다양한 물질 또는 다양한 형태 또는 다양한 패턴으로 구성될 수 있다. 후술하는 본 문서에서는 이해를 돕기 위해 상기 도전성 패턴 또는 도전성 부재 또는 도전체의 의미로 '코일'이라는 용어를 사용하고 있으나, 후술하는 설명에서 코일은 특정 형태의 도전성 패턴으로 제한 해석되지 않으며 무선 전력 전송 또는 수신이 가능한 다양한 물질, 다양한 형태, 다양한 패턴을 포함하는 의미로 사용하며 상기 도전성 패턴 또는 도전성 부재 또는 도전체의 용어와 동일한 의미로 대체하여 사용될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치는 충전하고자 하는 전자 장치(무선 전력 수신 장치)를 다양한 형태로 거치시킨 후 충전시킬 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치는 기구적인 형태의 변형이 가능하도록 설계되어 다양한 형태(예컨대, 스탠드 형태 또는 패드 형태 등)에서 충전하고자 하는 전자 장치를 거치시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치는 동일한 기구적인 형태에서도 상기 무선 전력 송신 장치상에서 상이한 위치에 전자 장치를 거치시킴으로써 다양한 형태로 전자 장치를 거치시킬 수 있다. 후술하는 설명에서 거치 형태에 따른 모드는 설명의 편의상 예시적으로 '스탠드 모드' 또는 '패드 모드' 또는 '가로 모드' 또는 '세로 모드'로 지칭하나 상기 모드의 명칭은 예시로 든 것이며 본 발명의 실시예들이 상기 모드의 유형 또는 명칭에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치의 형태가 다양하게 변경되고 상기 무선 전력 송신 장치에 거치되는 전자 장치의 거치 형태가 다양함에 따라 상기 모드를 지칭하는 명칭은 다양하게 명명될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 문서에서 '모드'는 설명의 편의상 사용된 용어로서 특정한 설정 또는 상태로 제한 해석되지 않는다. 예컨대, 거치 형태에 따라 모드가 결정된다는 것은 거치 형태에 따라 센싱된 정보에 기반하여 지정된 값이 설정되는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치는 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 거치될 때, 예컨대 모드 센싱 회로에 의해 상기 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 세워진 형태로 거치되어 있는지(예컨대, 스탠드 모드) 또는 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 눕혀진 형태로 거치되어 있는지(예컨대, 패드 모드)를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치는 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 거치될 때, 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 가로 방향으로 거치되어 있는지(예컨대, 가로 모드) 또는 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 세로 방향으로 거치되어 있는지(예컨대, 세로 모드)를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치는 상기 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하고, 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 복수 개의 코일들(도전성 패턴들) 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 적어도 하나의 코일을 통해 상기 전자 장치로 무선 충전 전력을 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치에서 판단한 모드에 대응하여 지정된 코일이 복수 개일 경우, 상기 지정된 복수 개의 코일들에 대해 상기 무선 전력 송신 장치에 거치된 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 순차적으로 전송할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 복수 개의 코일들 중에서 상기 전송한 신호에 대응하여 설정된 조건을 만족(예컨대, 로드에 의한 임피던스 변화가 설정된 조건을 만족)하거나, 전자 장치로부터 정상적인 신호가 수신(예컨대, 애드버타이즈먼트 신호 수신 등)되는 코일을 상기 전자 장치를 충전하기 위한 코일로 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코일은 이동 가능한 형태의 코일일 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 위치 감지부를 통해 전자 장치(무선 전력 수신 장치)의 위치가 판단될 경우, 전송 코일과 및 상기 전자 장치의 상기 수신 코일의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 코일을 이동시키거나, 상기 전송 코일과 상기 수신 코일의 중심이 중첩되도록 상기 전송 코일을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(multiplexer)를 더 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신 장치의 위치가 감지되면, 감지된 위치를 고려하여 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 상기 무선 전력 수신 장치의 수신 코일과 유도 또는 공진 결합 관계에 놓일 수 있는 코일들이 연결될 수 있도록 상기 다중화기를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치의 전력 변환부는 하나 이상의 전송 코일들 및 각 전송 코일들과 연결된 공진 형성 회로를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부는 상기 하나 이상의 전송 코일들 중 일부의 코일들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(multiplexer)를 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 코일들은 동일한 공진 주파수 또는 상이한 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 전송 코일들의 일부가 서로 다른 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있으며, 이는 상기 하나 이상의 전송 코일들과 각각 연결된 상기 공진 형성 회로들이 어떠한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 갖는지에 따라 결정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력을 수신하는 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 송신 회로(110), 제어 회로(120), 통신 회로(130) 또는 센싱 회로(140) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신 장치(예컨대, 전자 장치(150))는 전력 수신 회로(170), 제어 회로(152), 통신 회로(160), 센싱 회로(154) 또는 디스플레이(155) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로(110)는 전자 장치(150)로 전력을 제공할 수 있다. 전력 송신 회로(110)는 전력 어댑터(111), 전력 생성 회로(112), 매칭 회로(113), 도전성 패턴(114)(예: 코일), 또는 제1 통신 회로(131)를 포함할 수 있다. 전력 송신 회로(110)는 상기 도전성 패턴(114)을 통하여 무선으로 전자 장치(150)에 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 전력 송신 회로(110)는 외부로부터 직류 또는 교류 파형의 형태로 전력을 공급 받을 수 있으며, 상기 공급 받은 전력을 교류 파형의 형태로 전자 장치(150)에 공급할 수 있다. 도전성 패턴(114)은 복수 개의 도전성 패턴들(예컨대, 코일들)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로(120)는 상기 복수 개의 도전성 패턴들 중 상기 전자 장치(150)가 상기 무선 전력 송신 장치(100)에 거치되는 형태에 따라 적어도 하나의 도전성 패턴을 충전을 위한 도전성 패턴으로 판단할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(100)에서 상기 전자 장치(150)를 충전하기 위한 충전 전력을 전송할 적어도 하나의 도전성 패턴을 선택하기 위해 상기 전자 장치(150)가 거치되는 형태를 판단하는 다양한 실시예들은 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
전력 어댑터(111)는 외부로부터 교류 또는 직류 전원을 입력받거나, 내장된 배터리 장치의 전원 신호를 수신하여 설정된 전압 값을 가지는 직류 전력으로 출력할 수 있다. 전력 어댑터(111)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어 회로(120)에 의하여 제어될 수 있다. 전력 어댑터(111)로부터 출력되는 직류 전력은 전력 생성 회로(112)로 출력될 수 있다.
전력 생성 회로(112)는 전력 어댑터(111)로부터 출력된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력할 수 있다. 전력 생성 회로(112)는 소정의 증폭기(미도시)를 포함할 수도 있다. 전력 어댑터(111)를 통해 입력되는 직류 전압 또는 전류가 설정된 이득(gain)보다 작으면 상기 증폭기를 이용하여 설정된 값으로 증폭할 수 있다. 전력 생성 회로(112)는 제어 회로(120)로부터 입력되는 제어 신호에 기반하여 전력 어댑터(111)로부터 입력되는 직류 전류를 교류로 변환하는 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 의한 전력 생성 회로(112)는 복수 개의 스위치를 포함하는 브릿지 회로를 포함할 수 있다. 도전성 패턴(114)에는 복수 개의 도전성 패턴들이 포함될 수 있으며, 복수 개의 도전성 패턴들은, 전력 생성 회로(112)의 적어도 일부를 공유할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 예를 들어, 전력 생성 회로(112)는 소정의 인버터를 통해 상기 직류 전류를 교류로 변환할 수 있다. 전력 생성 회로(112)는 게이트 구동 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 게이트 구동 장치가 상기 직류 전류를 온(on)/오프(off)하여 제어하면서 교류로 변환시킬 수도 있다. 또는, 전력 생성 회로(112)는 무선 전원 발생기(예: 오실레이터(oscillator))를 통해 교류 전원 신호를 생성할 수도 있다.
매칭 회로(113)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성 회로(112)로부터 출력된 교류 신호가 도전성 패턴(114)에 전달되면, 상기 교류 신호에 의하여 도전성 패턴(114)에 전자기장이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 복수 개의 도전성 패턴 중 일부에만 교류 신호가 제공될 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 매칭 회로(113)의 임피던스를 조정하여 상기 형성된 전자기장 신호의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 매칭 회로(113)는 임피던스 조정에 의해 도전성 패턴(114)을 통해 전자 장치(150)로 전송되는 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로(113)는 제어 회로(120)의 제어에 기반하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(113)는 인덕터(예를 들어, 도전성 패턴 또는 코일), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(120)는 스위치 장치를 통해 상기 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(100)의 제어 회로(120) 또는 상기 전자 장치(150)의 제어 회로(152) 중 적어도 하나는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
상기 도전성 패턴(114)은 전류가 인가되면 무선 충전 방식에 따라 전자 장치(150)에 전류를 유도 또는 공진 시키기 위한 자기장을 형성할 수 있다. 상기 제1 통신 회로(131)(예: 공진 회로)는 상기 도전성 패턴(114)에 의해 발생되는 전자기파를 이용하여 인-밴드(in-band) 형식으로 통신(예: 데이터 통신)을 수행할 수 있다.
센싱 회로(140)는 전력 송신 회로(110)의 도전성 패턴(114)에 인가되는 전류/전압의 변화를 센싱할 수 있다. 상기 센싱 회로(140)는 도 1에서 상기 전력 송신 회로(110)와는 별도의 회로로 도시되어 있으나, 상기 센싱 회로(140)의 적어도 일부는 상기 전력 송신 회로(110) 내에 포함하여 구성될 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 도전성 패턴(114)에 인가되는 전류/전압의 변화에 따라 상기 전송될 전력의 양을 조정할 수 있다. 또는, 센싱 회로(140)는 무선 전력 송신 장치(100)의 온도 변화를 센싱할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 센싱 회로(140)는 전류/전압 센서 또는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 센싱 회로(140)의 일부, 예를 들어 전류/전압 센서는 전력 송신 회로(110)에 포함될 수 있으며, 다른 일부, 예를 들어 온도 센서는 전력 송신 회로(110)의 외부에 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 센싱 회로(140)는 상기 전자 장치(150)가 상기 무선 전력 송신 장치(100)에 거치될 때 거치 형태에 따른 모드를 판단할 수 있는 모드 센싱 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 모드 센싱 회로는 상기 전자 장치(150)가 상기 무선 전력 송신 장치(100)에 세워져서 거치되는 지(스탠드 모드) 또는 눕혀져서 거치되는 지(패드 모드)를 센싱할 수도 있으며, 상기 전자 장치(150)가 상기 무선 전력 송신 장치(100)에 세워져서 거치될 때 가로 방향으로 거치되는 지 세로 방향으로 거치되는 지를 센싱할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 모드 센싱 회로의 거치 형태를 판단하는 방법(예컨대, 모드 판단 방법)은 다양하게 구현될 수 있으며, 예컨대 상기 무선 전력 송신 장치(100)의 형태(예컨대, 스탠드 모드 형태 또는 패드 모드 형태)가 변화됨에 따라 상기 모드 센싱 회로에서 상기 형태의 변화를 센싱하여 판단할 수도 있으며, 상기 무선 전력 송신 장치(100)에 전자 장치(150)가 거치될 때 상기 거치되는 부분을 상기 모드 센싱 회로에서 센싱함으로써 판단할 수도 있다. 예컨대, 상기 모드 센싱 회로에서의 거치 형태 또는 거치 형태에 따른 모드의 센싱 방법은 무선 전력 송신 장치(100)상에 전자 장치(150)가 거치될 때 판단할 수도 있으며, 상기 전자 장치(150)의 거치 여부와 상관 없이 상기 무선 전력 송신 장치(100)의 형태 변화를 센싱하여 판단할 수도 있다. 이에 대한 상세한 실시예들은 후술하기로 한다.
상기 제어 회로(120)는 전력 송신 회로(110)를 통해 전자 장치(150)로 무선으로 전력을 전송하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(120)는 통신 회로(130)를 통해 상기 전자 장치(150)로부터 무선으로 정보를 송신 또는 수신하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 수신된 정보는 상기 전자 장치(150)의 배터리 상태와 관련된 충전 설정 정보, 상기 전자 장치(150)로 전송되는 전력의 양의 조절과 관련된 전력량 제어 정보, 상기 전자 장치(150)의 충전 환경과 관련된 환경 정보 또는 상기 전자 장치(150)의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 충전 설정 정보는 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150) 간 무선 충전 시점에서의 전자 장치(150)의 배터리 상태와 관련된 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 충전 설정 정보는 상기 전자 장치(150)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전력량 제어 정보는 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150) 간 무선 충전 중 전자 장치(150)에 충전된 전력량의 변화에 따라 상기 전송된 초기 전력의 양을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력량 제어 정보는 전자 장치(150)의 환경 정보, 충전 설정 정보에 따라 무선 전력 송신 장치(100)의 충전 모드 변경을 요청하는 정보일 수 있다. 예를 들어 전자 장치(150)의 센싱 회로를 통하여 측정한 온도가 특정 값 이상 될 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 송신을 멈추거나 전력 송신량을 낮추도록 하는 충전 설정 정보를 전자 장치(150)로부터 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(100)에서 전자 장치(150)의 배터리 충전 상태를 확인하여 완충 상태일 경우, 상기 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)의 충전을 멈추도록 하는 충전 설정 정보를 상기 전자 장치(150)로부터 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 전력량 제어 정보는 고속 무선 충전을 요청하는 충전 설정 정보일 수 있다.
상기 환경 정보는 전자 장치(150)의 센싱 회로(154)에 의해 상기 전자 장치(150)의 충전 환경을 측정한 정보로서, 예를 들어, 상기 전자 장치(150)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 포함하는 온도 데이터, 상기 전자 장치(150) 주변의 조도(밝기)를 나타내는 조도 데이터, 또는 상기 전자 장치(150) 주변의 소리(소음)를 나타내는 소리 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어 회로(120)는 상기 수신된 정보 중 상기 충전 설정 정보에 기반하여 전자 장치(150)로 전송될 전력을 생성하거나 전송하도록 제어될 수 있다. 또는, 제어 회로(120)는 상기 수신된 정보 중 적어도 일부(예: 상기 전력량 제어 정보, 환경 정보 또는 시간 정보 중 적어도 하나)에 기반하여 전자 장치(150)로 전송하는 전력의 양을 결정하거나 변경할 수 있다. 또는, 매칭 회로(113)가 임피던스를 변경하도록 제어할 수 있다.
통신 회로(130)는 전자 장치(150)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(130)는 전자 장치(150)의 통신 회로(160)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(130)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 통신 회로(130)는 전력 송신 회로(110)와 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신 장치(100)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제1 통신 회로(131), 또는 전력 송신 회로(110)와 상이한 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신 장치(100)가 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제2 통신 회로(132) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 통신 회로(130)가 인-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 상기 제1 통신 회로(131)를 포함하는 경우, 상기 제1 통신 회로(131)는 전력 송신 회로(110)의 도전성 패턴(114)을 통해 수신되는 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 수신할 수 있다. 제어 회로(120)는 상기 수신된 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 복호화하여 상기 전자 장치(150)로부터 수신되는 정보를 추출할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 회로(131)는 전력 송신 회로(110)의 도전성 패턴(114)에 전자 장치(150)로 전송하고자 하는 무선 전력 송신 장치(100)의 정보에 대한 신호를 인가하거나, 매칭 회로(113)로부터 출력되는 신호가 상기 도전성 패턴(114)에 인가됨으로써 발생되는 전자기장 신호에 무선 전력 송신 장치(100)의 정보에 대한 신호를 추가하여 전자 장치(150)로 전송할 수 있다. 제어 회로(120)는 매칭 회로(113)에 포함된 스위치 장치의 온/오프 제어를 통해 상기 매칭 회로(113)의 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와 연결 상태를 변화시켜 출력되도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 통신 회로(130)가 아웃-오브-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 상기 제2 통신 회로(132)를 포함하는 경우, 상기 제2 통신 회로(132)는 전자 장치(150)의 통신 회로(160)(예: 제2 통신 회로(162))와 NFC(near field communication), 지그비(Zigbee) 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, 또는 BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
상술한 통신 회로(130)의 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시예들은 통신 회로(130)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(150)는 전력 수신 회로(170), 제어 회로(152), 통신 회로(160), 센싱 회로(154), 또는 디스플레이(155)를 포함할 수 있다. 전자 장치(150)의 전력 수신 회로(170)는 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 송신 회로(110)로부터 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(170)는 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하도록 구현될 수도 있다. 전력 수신 회로(170)는 매칭 회로(171), 정류 회로(172), 조정 회로(173), 스위치 회로(174), 배터리(175) 또는 적어도 하나의 도전성 패턴(176)을 포함할 수 있다.
전력 수신 회로(170)는 전력 송신 회로(110)의 도전성 패턴(114)에 인가된 전류/전압에 대응하여 발생된 전자기파 형태의 무선 전력을 도전성 패턴(176)을 통해 수신할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신 회로(170)는 전력 송신 회로(110)의 도전성 패턴(114)과 전력 수신 회로(170)의 도전성 패턴(176)에 형성된 기전력을 이용하여 전력을 수신할 수 있다.
매칭 회로(171)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)의 도전성 패턴(114)을 통해 전송된 전력이 도전성 패턴(176)에 전달되어 전자기장이 형성될 수 있다. 매칭 회로(171)는 임피던스를 조정하여 상기 형성된 전자기장 신호의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 매칭 회로(171)는 이러한 임피던스 조정에 의해 도전성 패턴(176)을 통해 무선 전력 송신 장치(110)로부터 수신되는 입력 전력이 고효율 및 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로(171)는 제어 회로(152)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(171)는 인덕터(예를 들어, 도전성 패턴 또는 코일), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(152)는 상기 스위치 장치를 통해 상기 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
정류 회로(172)는 도전성 패턴(176)에 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있으며, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다. 조정 회로(173)는 정류된 전력을 설정된 전압 또는 전류로 컨버팅할 수 있다. 조정 회로(173)는 DC/DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정 회로(173)는 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 또는, 조정 회로(173)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 또는 최댓값이 설정될 수 있다.
스위치 회로(174)는 조정 회로(173) 및 배터리(175)를 연결할 수 있다. 스위치 회로(174)는 제어 회로(152)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다.
배터리(175)는 조정 회로(173)로부터 입력되는 전력을 공급받아 충전할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 스위치 회로(174) 및 배터리(175) 사이에 충전 회로(charger)(미도시)가 더 배치될 수도 있으며, 충전 회로(미도시)는, 소정의 모드(예를 들어, CC(constant current) 모드 또는 CV(constant voltage 모드 등)로 입력받은 전력의 전압 또는 전류를 변경하여 배터리(175)를 충전할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 조정 회로(173)의 DC/DC 컨버터가 배터리(175)를 직접 충전할 수도 있으며, 또는 조정 회로(173)로부터 출력되는 전력을 충전 회로(미도시)가 다시 한번 조정하여 배터리(175)를 충전할 수도 있다.
센싱 회로(154)는 전자 장치(150)에 수신되는 전력 상태 변화를 센싱할 수 있다. 상기 센싱 회로(154)는 도 1에서 상기 전력 수신 회로(170)와는 별도의 회로로 도시되어 있으나, 상기 센싱 회로(154)의 적어도 일부는 상기 전력 수신 회로(170) 내에 포함하여 구성될 수도 있다. 예를 들어, 센싱 회로(154)는 소정의 전류/전압 센서를 통해 도전성 패턴(176)에 수신되는 전류/전압 값을 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다. 전자 장치(150)는 상기 측정된 전류/전압에 기반하여 전자 장치(150)에서 수신되는 전력의 양을 산출할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 센싱 회로(154)의 일부, 예를 들어 전류/전압 센서는 전력 수신 회로(170)에 포함될 수 있으며, 다른 일부, 예를 들어 온도 센서는 전력 수신 회로(170)의 외부에 배치될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(170)는 전자 장치(150)에 수신되는 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 코일(176)에서 수신되는 전류 값 또는 전압 값을 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다. 제어 회로(152)는 측정된 전류 또는 전압에 기반하여 전자 장치(150)에 수신되는 전력의 양을 산출할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 예를 들어, 정류 회로(172)로 입력되거나 정류 회로(172)로부터 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 검출하거나, 과전압 보호 회로(미도시)로 입력되거나 과전압 보호 회로(미도시)로부터 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 검출하거나, 조정 회로(173)로 입력되는 전류 또는 전압의 변화를 더 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 전류 센서 또는 전압 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(150)는 전자 장치(150)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(150)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 전자 장치(150)의 온도 변화를 주기적으로 또는 비주기적으로 검출할 수 있다. 전자 장치(150)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 전자 장치(150)의 움직임을 주기적으로 또는 비주기적으로 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(150)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 온도 센서, 모션 센서, 위치 측정 센서 또는 그 조합 중 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 센싱 회로(154)는 전자 장치(150)의 충전 환경 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(154)는 소정의 온도 센서를 통해 전자 장치(150)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다.
디스플레이(155)는 전자 장치(150)의 충전 상태와 관련된 전반적인 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(155)는 전자 장치(150)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 배터리 충전량, 배터리 사용량 또는 충전 예상 시간 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 디스플레이(155)는 전자 장치(150)에서 실행되는 다양한 애플리케이션의 실행 화면을 표시할 수 있으며, 터치 스크린과 같은 입력 장치를 포함하여 구현될 수도 있다.
통신 회로(160)는 무선 전력 송신 장치(100)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(160)는 무선 전력 송신 장치(100)의 통신 회로(130)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신 회로(160)는 무선 전력 송신 장치(100)의 통신 회로(130)와 유사하거나 동일하게 동작할 수 있다.
제어 회로(152)는 통신 회로(160)를 통해 전자 장치(150)의 배터리 상태와 관련된 정보에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 충전 설정 정보를 무선 전력 송신 장치(100)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(152)는 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 송신 장치(100)가 식별되면, 상기 전자 장치(150)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 상기 충전 설정 정보를 통신 회로(160)를 통해 상기 무선 전력 송신 장치(100)로 송신할 수 있다.
제어 회로(152)는 통신 회로(160)를 통해 전자 장치(150)에 충전된 전력량의 변화에 따라 무선 전력 송신 장치(100)로부터 수신되는 전력의 양을 제어하기 위한 상기 전력량 제어 정보를 무선 전력 송신 장치(100)로 송신할 수 있다. 제1 통신 회로(161)는, 스위치 및 커패시터 또는 저항을 포함할 수 있다. 제어 회로(152)는 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 기초하여, 전송하고자 하는 데이터의 이진 코드에 따라 스위치를 온/오프할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)에서 센싱되는 임피던스는 스위치의 온/오프에 따라 전력 송신 회로(110)에서의 전력의 크기 또는 전류의 크기의 변경을 검출할 수 있으며, 이를 이진 코드로 복조할 수 있어, 전자 장치(150)가 전하고자 하는 데이터를 획득할 수 있다.
제어 회로(152)는 상기 전자 장치(150)의 충전 환경 변화에 따른 상기 환경 정보를 무선 전력 송신 장치(100)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(152)는 센싱 회로(154)에 의해 측정된 온도 데이터 값이 설정된 온도 기준값 이상이면 상기 측정된 온도 데이터를 무선 전력 송신 장치(100)로 전송할 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150)가 각각 전력 송신 회로(110) 및 전력 수신 회로(170)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150)는 각각 전력 송신 회로(110) 및 전력 수신 회로(170)를 모두 포함할 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150)는 각각 전력 송신 장치 및 전자 장치의 기능을 모두 수행할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조적 변화에 대응하는 모드들(예컨대, 패드 모드(pad mode) 또는 스탠드 모드(stand mode))을 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 도면이고, 도 2b는 스탠드 모드를 나타내는 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(200)(예: 무선 전력 송신 장치(100))는, 예를 들어 전자 장치를 거치할 수 있는 형태를 가지는 하우징을 포함할 수 있다. 전자 장치는 무선 전력 송신 장치(200) 상에 배치될 수 있다. 도 1에서 설명하였던 무선 전력 송신 장치(100)의 구성 요소 중 적어도 하나는, 무선 전력 송신 장치(200)의 하우징 내에 배치될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시예에 따라 무선 전력 송신 장치(200)가 패드 모드로 동작할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(200)는 전자 장치를 거치할 수 있도록 다양한 구조로 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치(200)는 바닥면에 접하는 제1 부재(210)(바닥 부재) 및 전자 장치가 거치되는 제2 부재(220)(거치 부재)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 부재(220) 내에는 무선 충전 전력을 전송하기 위한 적어도 하나의 도전성 패턴(예컨대, 코일)이 포함될 수 있다. 상기 제2 부재(220)상에 전자 장치가 거치되면 상기 제2 부재(220)의 내부에 구비된 도전성 패턴에서 전자 장치로 무선 전력이 전송됨으로써 무선 충전이 수행될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 스탠드 모드를 나타내는 도면이다. 도 2b를 참조하면, 도 2a의 패드 모드에서 상기 제1 부재(210)에 결합된 제2 부재(220)가 이동하여 세워진 형태가 되면, 전자 장치를 상기 제2 부재(220)상에 세워진 상태로 거치할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 부재(220)는 상기 제1 부재(210)로부터 회전 이동할 수도 있으며, 도시된 바와 같이 상기 제2 부재(220)는 상기 제1 부재(210)로부터 경사지게 슬라이딩 이동될 수도 있다. 상기 제1 부재(210)와 상기 제2 부재(220)는 서로 분리 가능하도록 결합될 수도 있으며, 분리되지는 않으나 회동 또는 이동이 가능하도록 결합될 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 거치된 상태를 나타내는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 상기 도 2a에 도시된 바와 같이 무선 전력 송신 장치(200)가 패드 모드의 형태가 되면 무선 전력 송신 장치(200)의 제2 부재(220)상에 전자 장치(300)를 올려 놓을 수 있다. 상기 제2 부재(220) 내부에 구비된 도전성 패턴에서 전자 장치(300)로 무선 전력이 전송됨으로써 무선 충전이 수행될 수 있다.
도 3b 및 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치가 무선 전력 송신 장치에 거치된 상태를 나타내는 도면이다. 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드에서 전자 장치(300)가 무선 전력 송신 장치(200)에 세로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 3c는 스탠드 모드에서 전자 장치(300)가 무선 전력 송신 장치(200)에 가로 방향으로 거치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 제2 부재(220)가 제1 부재(210)로부터 이동하여 세워진 상태가 되면, 상기 제2 부재(220)상에 전자 장치(300)가 세워진 상태로 거치될 수 있다. 도 3b는 전자 장치(300)가 제2 부재(220)상에 세로로 거치된 상태를 나타내며, 도 3c는 전자 장치(300)가 제2 부재(220)상에 가로로 거치된 상태를 나타낸다. 상기 도 3a, 도 3b, 및 도 3c를 참조하면, 상기 전자 장치(300)가 무선 전력 송신 장치(200)의 제2 부재(220)상에 거치되는 형태에 따라 상기 전자 장치(300)의 일면이 상기 제2 부재(220)와 서로 접하는 위치가 상이함을 알 수 있다. 예컨대, 도 3a와 같이 패드 모드일 경우 전자 장치(300)의 중앙부가 무선 전력 송신 장치(200)의 제2 부재(220)의 중앙부에 위치할 수 있으며, 도 3b와 같이 스탠드 모드에서 전자 장치(300)를 세로 방향으로 거치할 경우 전자 장치(300)의 중앙부가 무선 전력 송신 장치(200)의 제2 부재(220)의 상부에 위치할 수 있으며, 도 3c와 같이 스탠드 모드에서 전자 장치(300)를 가로 방향으로 거치할 경우 전자 장치(300)의 중앙부가 무선 전력 송신 장치(200)의 제2 부재(220)의 하부에 위치할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 도 3a, 도 3b, 및 도 3c와 같이 각기 다른 모드 또는 방향으로 전자 장치(300)가 거치될 경우 상기 제2 부재(220) 내에 구비된 복수의 코일들 중에서 상기 거치 형태에 따라 지정된 코일이 선택되어 무선 충전 전력을 전자 장치(300)로 제공할 수 있다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 다양한 실시예에 따라 무선 전력 송신 장치가 거치 형태에 따라 다양한 모드로 동작할 때, 해당 모드에 대응하여 선택되는 코일을 나타내는 도면이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c를 참조하면, 상기 무선 전력 송신 장치(400)에서 전자 장치(410)가 거치되는 제2 부재 내부에는 복수의 코일이 각기 다른 위치에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라 무선 전력 송신 장치(400)는, 예를 들어 3개의 코일들(401, 402, 403)을 포함할 수 있다. 상기 코일들(401, 402, 403) 각각은 전자 장치(410)의 배치 위치 또는 전자 장치(410)의 배치 방향의 자유도를 확장시키도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 코일(401)은 전자 장치(410)가 스탠드 모드에서 세로 방향으로 무선 전력 송신 장치(400) 상에 배치된 경우에, 전자 장치(410)의 전력 수신을 위한 코일과 인접하도록 상기 제2 부재의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 코일(402)은 전자 장치(410)가 패드 모드에서 전력 송신 장치(400) 상에 배치된 경우에, 전자 장치(410)의 전력 수신을 위한 코일과 인접하도록 상기 제2 부재의 중앙부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 코일(403)은, 전자 장치(410)가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 무선 전력 송신 장치(400) 상에 배치된 경우에, 전자 장치(410)의 전력 수신을 위한 코일과 인접하도록 상기 제2 부재의 하부에 배치될 수 있다.
상술한 전자 장치(410)의 배치 방향에 따른 제1 코일(401), 제2 코일(402) 및 제3 코일(403)의 위치 설정은 단순히 예시적인 것이며, 무선 전력 송신 장치(400) 내의 코일의 개수 또한 예시적인 것임을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 다양한 실시예에 따라, 전자 장치(410)가 무선 전력 송신 장치(400)에 거치되면, 거치 형태에 따라 지정된 어느 하나의 코일을 통해 무선 전력을 전송할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 패드 모드로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다. 도 4a를 참조하면, 다앙한 실시예에 따라, 전술한 도 3a에서와 같이 무선 전력 송신 장치(400)가 패드 모드인 상태에서 제2 부재상에 전자 장치(410)가 거치될 때, 상기 전자 장치(410)의 중앙부는 상기 무선 전력 송신 장치(400)의 제2 부재상의 중앙부에 정렬될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(400)에서는 상기 전자 장치(410)가 패드 모드에서 거치된 것으로 판단하고, 상기 패드 모드에 대응하여 지정된 제2 코일(402)을 통해 전자 장치(410)로 무선 전력을 전송할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 세로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다. 도 4b를 참조하면, 다앙한 실시예에 따라, 전술한 도 3b에서와 같이 무선 전력 송신 장치(400)가 스탠드 모드인 상태에서 제2 부재상에 전자 장치(410)가 세로 방향으로 거치될 때, 상기 전자 장치(410)의 중앙부는 상기 무선 전력 송신 장치(400)의 제2 부재의 상부에 정렬될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(400)에서는 상기 전자 장치(410)가 스탠드 모드에서 세로 방향으로 거치된 것으로 판단하고, 상기 스탠드 모드에 대응하여 지정된 제1 코일(401) 및 제3 코일(403) 중 제1 코일(401)을 선택하여 전자 장치(410)로 무선 전력을 전송할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(400)가 스탠드 모드로 판단한 상태에서 상기 제1 코일(401) 및 제3 코일(403) 중 제1 코일(401)을 선택하는 방법은 다양하게 구현될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 거치될 때 선택되는 코일을 나타내는 도면이다. 도 4c를 참조하면, 다앙한 실시예에 따라, 전술한 도 3c에서와 같이 무선 전력 송신 장치(400)가 스탠드 모드인 상태에서 제2 부재상에 전자 장치(410)가 가로 방향으로 거치될 때, 상기 전자 장치(410)의 중앙부는 상기 무선 전력 송신 장치(400)의 제2 부재의 하부에 정렬될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(400)에서는 상기 전자 장치(410)가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 거치된 것으로 판단하고, 상기 스탠드 모드에 대응하여 지정된 제1 코일(401) 및 제3 코일(403) 중 제3 코일(403)을 선택하여 전자 장치(410)로 무선 전력을 전송할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(400)가 스탠드 모드로 판단한 상태에서 상기 제1 코일(401) 및 제3 코일(403) 중 제3 코일(403)을 선택하는 방법은 다양하게 구현될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드 판단 방법의 다양한 예를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 센서(예: 센싱 회로(140))의 배치를 나타내는 도면이다. 도 5a를 참조하면, 상기 무선 전력 송신 장치(500)(예: 무선 전력 송신 장치(100))는 전자 장치를 거치할 수 있도록 다양한 구조로 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치(500)는 바닥면에 접하는 제1 부재(510)(바닥 부재) 및 전자 장치가 거치되는 제2 부재(520)(거치 부재)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 부재(520) 내에는 무선 충전 전력을 전송하기 위한 적어도 하나의 도전성 패턴(예컨대, 코일)이 포함될 수 있다. 상기 제2 부재(520)상에 전자 장치가 거치되면 상기 제2 부재(520)의 내부에 구비된 도전성 패턴에서 전자 장치로 무선 전력이 전송됨으로써 무선 충전이 수행될 수 있다.
상기 제2 부재(520)는 상기 제1 부재(510)와 경사지게 슬라이딩 이동되도록 결합될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이 상기 제2 부재(520)가 상기 제1 부재(510)로부터 경사지게 슬라이딩 이동하여 세워진 형태가 되면, 상기 무선 전력 송신 장치(500)는 스탠드 모드로 동작할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(500)가 스탠드 모드임을 판단하기 위해 다양한 방법들이 구현될 수 있다. 예컨대, 도 5a에 도시된 바와 같이 제2 부재(520)의 내부에 마그네틱(521)을 구비하고, 제1 부재(510)의 내부에 홀 센서(511)(예: 센싱 회로(140))를 구비할 수 있다. 상기 제2 부재(520)가 상기 제1 부재(510)로부터 이동하여 세워지게 되면, 상기 마그네틱(521)과 홀 센서(511) 간의 거리가 멀어지게 된다. 상기 홀 센서(511)는 상기 마그네틱(521)과의 거리를 센싱하여 제어 회로(예: 제어 회로(120))에 전달할 수 있다. 제어 회로(120)는 상기 홀 센서(511)로부터 전달받은 거리 정보를 이용하여 상기 무선 전력 송신 장치(500)가 패드 모드인지 스탠드 모드인지를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 홀 센서(511)에서 센싱된 자기장의 세기가 미리 설정된 값을 초과할 경우 상기 제1 부재(510)와 상기 제2 부재(520)가 인접한 것으로 판단하고, 제어 회로에서는 상기 무선 전력 송신 장치(500)의 형태를 패드 모드로 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 부재(510)의 내부에 마그네틱을 구비하고, 상기 제2 부재(520)의 내부에 홀 센서를 구비할 수도 있다. 상기 홀 센서를 통해 센싱된 신호를 이용하여 제어 회로에서는 복수의 코일들 중 해당 모드에 대응하여 지정된 코일을 선택할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
다양한 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치(예: 무선 전력 송신 장치(100))는 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 부재(510)의 일부에 버튼(530)(예: 센싱 회로(140))을 구비할 수 있다. 상기 도 5b의 스탠드 모드 상태에서 전자 장치가 제2 부재(520)상에 거치되면, 상기 전자 장치의 하단부가 상기 제1 부재(510)의 일부에 구비된 버튼(530)을 누르게 되어 스탠드 모드임을 판단할 수 있다. 상기 버튼(530)을 통해 센싱된 신호를 이용하여 제어 회로(예: 제어 회로(120))에서는 복수의 코일들 중 해당 모드에 대응하여 지정된 코일을 선택할 수 있다.
도 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모드 판단을 위한 버튼의 배치를 나타내는 도면이다.
다양한 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치(예: 무선 전력 송신 장치(100))는 도 5c에 도시된 바와 같이 제2 부재(520)와 접하는 제1 부재(510)의 일부에 버튼(540)을 구비할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(예: 제어 회로(120))는 상기 도 5c와 같이 상기 제2 부재(520)가 상기 제1 부재(510)로부터 이동하여 스탠드 모드가 되면, 상기 제2 부재(520)가 상기 제1 부재(510)에 구비된 버튼(540)을 누르게 되어 스탠드 모드임을 판단할 수 있다. 제어 회로(예: 제어 회로(120))는 상기 버튼(540)을 통해 센싱된 신호를 이용하여 복수의 코일들 중 해당 모드에 대응하여 지정된 코일을 선택할 수 있다.
상기 도 5a, 도 5b, 및 도 5c를 참조하여 다양한 센서 또는 버튼에 의해 무선 전력 송신 장치의 구조적인 변화를 센싱하는 예들을 설명하였다. 본 발명의 다양한 실시예들은 상기 방법들에 한정되지 않으며 센서의 종류 및 위치를 변경하여 상기 무선 전력 송신 장치 내부 또는 외부에 다양하게 설치함으로써 무선 전력 송신 장치의 형태 변화에 따른 거치 모드를 다양하게 센싱할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치(500)가 패드 모드일 때 상기 제1 부재(510)와 상기 제2 부재(520)가 서로 접하는 면의 일부에 전기적 접점을 형성하도록 함으로써 패드 모드를 센싱할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 부재(520)가 상기 제1 부재(510)로부터 회전 이동하여 세워질 경우, 상기 제2 부재(520)와 상기 제1 부재(510)가 서로 결합된 힌지 부분에 센서를 추가함으로써 스탠드 모드 또는 패드 모드를 센싱하도록 구현할 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 사시도이며, 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 패드 모드를 나타내는 평면도이다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(500)가 전술한 도 5a, 도 5b, 도 5c에 도시된 바와 같이 스탠드 모드인 상태에서 제2 부재(520)가 제1 부재(510)를 기준으로 이동함으로써 패드 모드를 형성할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전술한 방법 및 다른 방법들에 의해 상기 스탠드 모드에서 패드 모드로 변환된 것을 센싱할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 나타내는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(700)(예: 무선 전력 송신 장치(100))는 전력 어댑터(701), 전력 생성 회로(702), 변환 회로(703), 적어도 하나의 코일(704a, 704b, 704c), 제1 통신 회로(705), 제어 회로(706), 메모리(707), 제2 통신 회로(708), 모드 센싱 회로(709)(예: 센싱 회로(140)) 및 표시부(710) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신 장치(예컨대, 전자 장치(750))는 적어도 하나의 수신 코일(751)을 구비하여 상기 무선 전력 송신 장치(700)의 적어도 하나의 송신 코일(704a, 704b, 704c)을 통해 전송되는 무선 전력을 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 도 7의 무선 전력 송신 장치(700)를 구성하는 적어도 하나의 블록은 도 1의 무선 전력 송신 장치(100)를 구성하는 각 블록에 대응될 수 있다.
변환 회로(703)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 적어도 하나의 송신 코일(704a, 704b, 704c)을 통하여 무선으로 전자 장치(750)에 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 전력 어댑터(701)는 외부로부터 직류 또는 교류 파형의 형태로 전력을 공급받을 수 있으며, 상기 공급받은 전력을 변환 회로(703)에서 교류 파형의 형태로 변환하여 전자 장치(750)에 공급할 수 있다. 송신 코일(704a, 704b, 704c)은 복수 개의 코일들을 포함할 수 있다.
모드 센싱 회로(709)는 도 5a, 도 5b, 도 5c 등에서 예시된 바와 같이 전자 장치(750)의 거치 형태에 따른 모드(예컨대, 패드 모드 또는 스탠드 모드)를 센싱하고, 센싱한 모드 정보를 제어 회로(706)로 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로(706)는 상기 모드 센싱 회로(709)로부터 센싱한 모드 정보를 수신하고, 상기 복수 개의 코일들(704a, 704b, 704c) 중 상기 모드 정보에 대응하여 지정된 적어도 하나의 코일을 충전을 위한 코일로 판단할 수 있다. 상기 모드 정보에 대응하여 지정된 적어도 하나의 코일 정보는 메모리(707)에 저장될 수 있다. 예컨대, 스탠드 모드일 경우에는 제1 코일(704a) 및 제3 코일(704c)이 매핑되어 저장되고, 패드 모드일 경우에는 제2 코일(704b)이 매핑되어 저장될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로(706)에서 모드 센싱 회로(709)로부터 수신된 모드 정보를 확인하여 패드 모드로 판단하면, 상기 패드 모드에 대응하여 지정된 제2 코일(704b)을 통해 전자 장치(750)를 식별하여 통신을 수행하는 절차를 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)에서 상기 제2 코일(704b)을 통해 전자 장치(750)를 식별하여 통신을 수행하는 절차는 무선 충전 방식에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 유도 방식의 표준을 따르는 경우 상기 제2 코일(704b)에서 상기 전자 장치(750)로 디지털 핑(digital ping)을 실행함으로써 전자 장치(750)를 식별할 수 있다. 상기 제어 회로(706)에서는 상기 변환 회로(703)를 제어하여 제2 코일(704b)을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)에서 상기 전자 장치(750)로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet)을 정상적으로 수신하면, 상기 무선 전력 송신 장치(700)에서는 상기 전자 장치(750)를 정상적으로 충전할 장치로 판단하고 식별 및 설정 단계(identification and configuration phase)로 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 공진 방식의 표준을 따르는 경우 상기 제2 코일(704b)에서 상기 전자 장치(750)로 비콘 신호(예컨대, 짧은 비콘(short beacon) 신호)를 전송함으로써 전자 장치(750)를 식별할 수 있다. 상기 제어 회로(706)에서는 상기 변환 회로(703)를 제어하여 제2 코일(704b)을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 짧은 비콘 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)의 제1 통신 회로(705)에서는 상기 제2 코일(704b)에서의 로드 변화를 판단하고 지정된 조건을 만족하면 긴 비콘(long beacon) 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 제2 통신 회로(708)를 통해 애드버타이즈먼트 신호를 정상적으로 수신하면, 상기 무선 전력 송신 장치(700)에서는 상기 전자 장치(750)를 정상적으로 충전할 장치로 판단하고 저전력 모드로 전환하여 무선 충전 절차를 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로(706)에서 모드 센싱 회로(709)로부터 수신된 모드 정보를 확인하여 스탠드 모드로 판단하면, 상기 스탠드 모드에 대응하여 지정된 제1 코일(704a) 및 제3 코일(704c)을 통해 전자 장치(750)를 식별하여 통신을 수행하는 절차를 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)에서 상기 제1 코일(704a) 및 제3 코일(704c)을 통해 전자 장치(750)를 식별하여 통신을 수행하는 절차는 무선 충전 방식에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 유도 방식의 표준을 따르는 경우 상기 제1 코일(704a) 및 제3 코일(704c)에서 상기 전자 장치(750)로 순차적으로 디지털 핑(digital ping)을 실행함으로써 전자 장치(750)를 식별할 수 있다. 상기 제어 회로(706)에서는 상기 변환 회로(703)를 제어하여 제1 코일(704a)을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하고, 이어서 제3 코일(704c)을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)는 제1 코일(704a)을 통한 전력 신호 전송 시점에서 상기 전자 장치(750)로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet)을 정상적으로 수신하면 전자 장치(750)가 세로 방향으로 거치된 것으로 판단하고 제1 코일(704a)을 통한 무선 충전 절차를 진행할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 제3 코일(704c)을 통한 전력 신호 전송 시점에서 상기 전자 장치(750)로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet)을 정상적으로 수신하면 전자 장치(750)가 가로 방향으로 거치된 것으로 판단하고 제3 코일(704c)을 통한 무선 충전 절차를 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 공진 방식의 표준을 따르는 경우 상기 제1 코일(704a) 및 제3 코일(704c)에서 상기 전자 장치(750)로 비콘 신호(예컨대, 짧은 비콘 신호)를 전송함으로써 전자 장치(750)를 식별할 수 있다. 상기 제어 회로(706)에서는 상기 변환 회로(703)를 제어하여 제1 코일(704a) 또는 제3 코일(704c)을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 짧은 비콘 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)의 제1 통신 회로(705)에서는 상기 제1 코일(704a) 또는 제3 코일(704c)에서의 로드 변화를 판단하고 지정된 조건을 만족하면 긴 비콘 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 제1 코일(704a)을 통한 긴 비콘 신호 전송 시점에서 상기 전자 장치(750)로부터 제2 통신 회로(708)를 통해 애드버타이즈먼트 신호를 정상적으로 수신하면, 전자 장치(750)가 세로 방향으로 거치된 것으로 판단하고 저전력 모드로 전환하여 제1 코일(704a)을 통한 무선 충전 절차를 진행할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(700)가 제3 코일(704c)을 통한 긴 비콘 신호 전송 시점에서 상기 전자 장치(750)로부터 제2 통신 회로(708)를 통해 애드버타이즈먼트 신호를 정상적으로 수신하면, 전자 장치(750)가 가로 방향으로 거치된 것으로 판단하고 저전력 모드로 전환하여 제3 코일(704c)을 통한 무선 충전 절차를 진행할 수 있다.
전력 어댑터(701)는 외부로부터 교류 또는 직류 전원을 입력받거나, 내장된 배터리 장치의 전원 신호를 수신하여 설정된 전압 값을 가지는 직류 전력으로 출력할 수 있다. 전력 어댑터(701)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어 회로(706)에 의하여 제어될 수 있다. 전력 어댑터(701)로부터 출력되는 직류 전력은 전력 생성 회로(702)로 출력될 수 있다.
전력 생성 회로(702)는 전력 어댑터(701)로부터 출력된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력할 수 있다. 전력 생성 회로(702)는 소정의 증폭기(미도시)를 포함할 수도 있다. 전력 어댑터(701)를 통해 입력되는 직류 전압 또는 전류가 설정된 이득(gain)보다 작으면 상기 증폭기를 이용하여 설정된 값으로 증폭할 수 있다. 전력 생성 회로(702)는 제어 회로(706)로부터 입력되는 제어 신호에 기반하여 전력 어댑터(701)로부터 입력되는 직류 전류를 교류로 변환하는 회로를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 의한 전력 생성 회로(702)는 복수 개의 스위치를 포함하는 브릿지 회로를 포함할 수 있으며, 상기 전력 생성 회로(702)의 적어도 일부는 변환 회로(703) 내에서 구현될 수도 있다.
복수 개의 코일들(704a, 704b, 704c)은, 변환 회로(703)의 적어도 일부를 공유할 수 있다. 예를 들어, 변환 회로(703)는 소정의 인버터를 통해 상기 직류 전류를 교류로 변환할 수 있다. 변환 회로(703)는 게이트 구동 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 게이트 구동 장치가 상기 직류 전류를 온(on)/오프(off)하여 제어하면서 교류로 변환시킬 수도 있다. 또는, 변환 회로(703)는 무선 전원 발생기(예: 오실레이터(oscillator))를 통해 교류 전원 신호를 생성할 수도 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(700)의 제어 회로(706)는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
상기 코일들(704a, 704b, 704c)은 전류가 인가되면 무선 충전 방식에 따라 전자 장치(750)에 전류를 유도 또는 공진 시키기 위한 자기장을 형성할 수 있다. 상기 제1 통신 회로(705)(예: 공진 회로)는 상기 코일들(704a, 704b, 704c)에 의해 발생되는 전자기파를 이용하여 인-밴드(in-band) 형식으로 통신(예: 데이터 통신)을 수행할 수 있다.
모드 센싱 회로(709)는 상기 전자 장치(750)가 상기 무선 전력 송신 장치(700)에 세워져서 거치되는 지(스탠드 모드) 또는 눕혀져서 거치되는 지(패드 모드)를 센싱할 수도 있으며, 상기 전자 장치(750)가 상기 무선 전력 송신 장치(700)에 세워져서 거치될 때 가로 방향으로 거치되는 지 세로 방향으로 거치되는 지를 센싱할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치(750)가 스탠드 모드에서 가로 방향으로 거치되는지 세로 방향으로 거치되는 지 여부는 각 코일(704a, 704c)을 통한 인-밴드 통신을 통해 판단할 수도 있다.
상기 제어 회로(706)는 변환 회로(703) 및 코일들(704a, 704b, 704c)을 통해 전자 장치(750)로 무선으로 전력을 전송하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(706)는 제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)를 통해 상기 전자 장치(750)와 무선으로 정보를 송신 또는 수신하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시에 따르면, 상기 수신된 정보는 상기 전자 장치(750)의 배터리 상태와 관련된 충전 설정 정보, 상기 전자 장치(750)로 전송되는 전력의 양의 조절과 관련된 전력량 제어 정보, 상기 전자 장치(750)의 충전 환경과 관련된 환경 정보 또는 상기 전자 장치(750)의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 충전 설정 정보는 무선 전력 송신 장치(700)와 전자 장치(750) 간 무선 충전 시점에서의 전자 장치(750)의 배터리 상태와 관련된 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 충전 설정 정보는 상기 전자 장치(750)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전력량 제어 정보는 무선 전력 송신 장치(700)와 전자 장치(750) 간 무선 충전 중 전자 장치(750)에 충전된 전력량의 변화에 따라 상기 전송된 초기 전력의 양을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력량 제어 정보는 전자 장치(750)의 환경 정보, 충전 설정 정보에 따라 무선 전력 송신 장치(700)의 충전 모드 변경을 요청하는 정보일 수 있다. 예를 들어 전자 장치(750)의 센싱 회로를 통하여 측정한 온도가 특정 값 이상 될 경우, 무선 전력 송신 장치(700)는 전력 송신을 멈추거나 전력 송신량을 낮추도록 하는 충전 설정 정보를 전자 장치(750)로부터 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(700)에서 전자 장치(750)의 배터리 충전 상태를 확인하여 완충 상태일 경우, 상기 무선 전력 송신 장치(700)는 전자 장치(750)의 충전을 멈추도록 하는 충전 설정 정보를 상기 전자 장치(750)로부터 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 전력량 제어 정보는 고속 무선 충전을 요청하는 충전 설정 정보일 수 있다.
제어 회로(706)는 상기 수신된 정보 중 상기 충전 설정 정보에 기반하여 전자 장치(750)로 전송될 전력을 생성하거나 전송하도록 제어될 수 있다. 또는, 제어 회로(706)는 상기 수신된 정보 중 적어도 일부(예: 상기 전력량 제어 정보, 환경 정보 또는 시간 정보 중 적어도 하나)에 기반하여 전자 장치(750)로 전송하는 전력의 양을 결정하거나 변경할 수 있다. 또는, 변환 회로(703)가 임피던스를 변경하도록 제어할 수 있다.
제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)는 전자 장치(750)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)는 전자 장치(750)의 통신 회로와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
제1 통신 회로(705)는 무선 전력 송신 장치(700)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있으며, 제2 통신 회로(708)는 제1 통신 회로(705)와 상이한 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신 장치(700)가 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 회로(705)는 코일들(704a, 704b, 704c)을 통해 수신되는 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 수신할 수 있다. 제어 회로(706)는 상기 수신된 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 복호화하여 상기 전자 장치(750)로부터 수신되는 정보를 추출할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 회로(705)는 코일들(704a, 704b, 704c)에 전자 장치(750)로 전송하고자 하는 무선 전력 송신 장치(700)의 정보에 대한 신호를 인가하거나, 변환 회로(703)를 통해 출력되는 신호가 상기 코일들(704a, 704b, 704c)에 인가됨으로써 발생되는 전자기장 신호에 무선 전력 송신 장치(700)의 정보에 대한 신호를 추가하여 전자 장치(750)로 전송할 수 있다. 제어 회로(706)는 변환 회로(703)에 포함된 스위치 장치의 온/오프 제어를 통해 상기 변환 회로(703)의 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와 연결 상태를 변화시켜 출력되도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 회로(708)는 전자 장치(750)의 통신 회로와 NFC(near field communication), 지그비(Zigbee) 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, 또는 BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 상술한 제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)의 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시예들은 제1 통신 회로(705) 또는 제2 통신 회로(708)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다. 표시부(710)는 전자 장치(750)의 충전 상태와 관련된 전반적인 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(710)는 LED(light emitting diode)로 구현될 수 있으며, 전자 장치(750)를 충전하고 있는 상태가 완충 상태인지 충전중인지를 색상으로 구분하여 표시할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 무선 전력 송신 장치(예: 무선 전력 송신 장치(100, 700)는, 복수의 코일들; 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하는 모드 센싱 회로; 및 상기 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하고, 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어하는 제어 회로;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 거치 형태에 따른 모드는, 상기 전자 장치를 세워서 거치하기 위한 스탠드 모드 또는 상기 전자 장치를 눕혀서 거치하기 위한 패드 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치는, 바닥면과 접촉하는 제1 부재; 및 상기 제1 부재와 이동 가능하도록 결합되는 제2 부재를 포함하며, 상기 모드 센싱 회로는, 상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 이동을 감지하는 것에 적어도 기반하여 상기 거치 형태에 따른 모드를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 모드 센싱 회로는, 상기 제2 부재가 상기 제1 부재상에서 이동함에 따라 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 구비된 마그네틱이 상기 제2 부재 또는 상기 제1 부재에 구비된 홀 센서에 의해 감지되는 것에 적어도 기반하여 상기 거치 형태에 따른 모드를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재로부터 경사지게 슬라이딩 이동되도록 결합될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 복수의 코일들 각각에 직렬 연결되며, 상기 제어 회로의 제어에 따라 온오프되는 복수의 스위치들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 적어도 하나의 버튼을 구비하며, 상기 모드 센싱 회로는, 상기 제2 부재가 상기 제1 부재로부터 이동될 때 상기 버튼이 눌려지는 것에 적어도 기반하여 상기 거치 형태에 따른 모드를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 적어도 하나의 버튼을 구비하며, 상기 모드 센싱 회로는, 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 거치됨에 따라 상기 전자 장치에 의해 상기 버튼이 눌려지는 것에 적어도 기반하여 상기 거치 형태에 따름 모드를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 복수의 코일들은, 상기 제2 부재의 상부에 배치된 제1 코일; 상기 제2 부재의 중앙부에 배치된 제2 코일; 및 상기 제2 부재의 하부에 배치된 제3 코일을 포함하며, 상기 제어 회로는, 상기 거치 형태에 따른 모드가 스탠드 모드일 경우, 상기 제1 코일 또는 상기 제3 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어하고, 상기 거치 형태에 따른 모드가 패드 모드일 경우, 상기 제2 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 거치 형태에 따른 모드가 스탠드 모드인 상태에서, 상기 전자 장치가 세로로 거치되면 상기 제1 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어하고, 상기 전자 장치가 가로로 거치되면 상기 제3 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 제어 회로는, 상기 판단한 모드에 대응하는 코일이 복수 개일 경우, 상기 복수 개의 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 순차적으로 전송하고, 상기 전송한 신호에 대응하여 설정된 조건을 만족하는 코일을 상기 전자 장치를 충전하기 위한 코일로 판단할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 패드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다. 도 8a를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))에서 예컨대 모드 센싱 회로에 의해 패드 모드로 판단되면, 상기 패드 모드에 대응하여 지정된 제2 코일을 통해 디지털 핑(digital ping) 절차를 수행할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치에서 제2 코일을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치에서는 tping 시간 윈도우 이내에서 전자 장치로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet; SS 패킷)의 시작을 검출하면, 상기 무선 전력 송신 장치에서는 상기 전자 장치를 정상적으로 충전할 장치로 판단하고 식별 및 설정 단계(identification and configuration phase)로 진행할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스탠드 모드일 때 전자 장치를 확인하기 위한 신호의 전송을 나타내는 도면이다. 도 8b를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))에서 예컨대 모드 센싱 회로에 의해 스탠드 모드로 판단되면, 상기 스탠드 모드에 대응하여 지정된 제1 코일 및 제3 코일을 통해 디지털 핑(digital ping) 절차를 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치에서 제1 코일을 통해 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치에서는 tping 시간 윈도우 이내에서 전자 장치로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet; SS 패킷)의 시작을 검출하지 못하면, 상기 무선 전력 송신 장치에서는 제1 코일을 통한 식별 및 설정 단계(identification and configuration phase)로 진행하지 않고, 다음 신호 전송 주기에서 제3 코일을 통한 디지털 핑 절차를 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치에서 제3 코일을 통해 다음 신호 전송 주기의 지정된 동작 시점에서 지정된 크기의 전력 신호를 전송하도록 할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치에서는 다음 신호 전송 주기의 tping 시간 윈도우 이내에서 전자 장치로부터 신호 강도 패킷(signal strength packet; SS 패킷)의 시작을 검출하면, 상기 무선 전력 송신 장치에서는 상기 전자 장치가 가로 방향으로 거치된 것으로 판단하고, 상기 전자 장치를 정상적으로 충전할 장치로 판단하여 식별 및 설정 단계(identification and configuration phase)로 진행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, 902 동작에서, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100)의 센싱 회로(140) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700)의 모드 센싱 회로(709))는 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 거치 형태에 대응하는 모드는 패드 모드 또는 스탠드 모드를 포함할 수 있다.
904 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는 복수의 코일들 중 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 통해 전자 장치를 식별할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치가 유도 방식으로 충전하는 경우 상기 모드에 대응하는 코일을 통해 디지털 핑을 실행할 수 있다.
906 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 적어도 하나의 코일을 통해 식별된 전자 장치로 무선 충전 전력을 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 각 모드에 따라 무선 충전 전력을 송신하는 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 1002 동작에서, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))는 모드 센싱 회로를 통해 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 거치 형태에 대응하는 모드는 패드 모드 또는 스탠드 모드를 포함할 수 있다.
1004 동작에서, 상기 판단한 모드가 패드 모드일 경우, 1006 동작에서 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 패드 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 통해 전자 장치를 확인할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치가 유도 방식으로 충전하는 경우 상기 모드에 대응하는 코일을 통해 디지털 핑을 실행할 수 있다.
1008 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 패드 모드에 대응하는 코일을 통해 식별된 전자 장치로 무선 충전 전력을 전송할 수 있다.
상기 1004 동작에서, 상기 판단한 모드가 스탠드 모드일 경우, 1010 동작에서 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 스탠드 모드에 대응하는 복수의 코일을 통해 전자 장치를 확인할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신 장치가 유도 방식으로 충전하는 경우 상기 모드에 대응하는 복수의 코일을 통해 디지털 핑을 실행할 수 있다.
1010 동작에서의 확인 결과 상기 무선 전력 송신 장치는 거치 방향을 판단할 수 있다. 1012 동작에서, 상기 판단한 거치 방향이 가로 방향이면, 1016 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 가로 방향에 대응하는 코일을 통해 식별된 전자 장치로 무선 충전 전력을 전송할 수 있다.
1012 동작에서, 상기 판단한 거치 방향이 세로 방향이면, 1014 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 세로 방향에 대응하는 코일을 통해 식별된 전자 장치로 무선 충전 전력을 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 무선 전력 송신 장치(예: 무선 전력 송신 장치(100, 700))의 무선 전력 송신 방법은, 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하는 동작; 상기 전자 장치를 충전하기 위한 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하는 동작; 및 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하는 동작;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 거치 형태에 따른 모드는, 상기 전자 장치를 세워서 거치하기 위한 스탠드 모드 또는 상기 전자 장치를 눕혀서 거치하기 위한 패드 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 장치는 바닥면과 접촉하는 제1 부재 및 상기 제1 부재와 이동 가능하도록 결합되는 제2 부재를 포함하며, 상기 거치 형태에 따른 모드는 상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 이동을 감지하는 것에 적어도 기반하여 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 제2 부재의 상부에 제1 코일이 배치되고, 상기 제2 부재의 중앙부에 제2 코일이 배치되고, 상기 제2 부재의 하부에 제3 코일이 배치되며, 상기 거치 형태에 따른 모드가 스탠드 모드일 경우, 상기 제1 코일 또는 상기 제3 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하며, 상기 거치 형태에 따른 모드가 패드 모드일 경우, 상기 제2 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 거치 형태에 따른 모드가 스탠드 모드인 상태에서, 상기 전자 장치가 세로로 거치되면 상기 제1 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하고, 상기 전자 장치가 가로로 거치되면 상기 제3 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 판단한 모드에 대응하는 코일이 복수 개일 경우, 상기 복수 개의 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 순차적으로 전송하는 동작; 상기 전송한 신호에 대응하여 설정된 조건을 만족하는 코일을 상기 전자 장치를 충전하기 위한 코일로 판단하는 동작; 및 상기 판단한 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하는 동작;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 판단한 모드에 대응하는 코일이 하나일 경우, 상기 판단한 모드에 대응하는 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 전송하는 동작; 상기 전송한 신호에 대응하여 설정된 조건을 만족하면, 상기 판단한 모드에 대응하는 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하는 동작;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신 방법은 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 상기 전자 장치를 확인하기 위한 신호를 전송하는 동작; 상기 전송한 신호에 대응하여 상기 전자 장치로부터 신호를 수신하는 동작; 및 상기 전자 장치로부터 수신된 신호를 기반으로 상기 전자 장치를 충전할 전자 장치로 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 및 도 15를 참조하여 상기와 같이 거치 형태에 대응하는 코일을 판단한 후, 복수의 코일들 중 해당 코일로 전력을 전송할 수 있는 변환 회로의 구현 예를 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 코일들의 회로 배치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 코일(1110)의 일단은 제1 스위치(1111)에 연결될 수 있으며, 제2 코일(1120)의 일단은 제2 스위치(1121)에 연결될 수 있으며, 제3 코일(1130)의 일단은 제3 스위치(1131)에 연결될 수 있다. 제1 스위치(1111), 제2 스위치(1121) 및 제3 스위치(1131) 각각의 온/오프 상태에 따라서, 제1 코일(1110), 제2 코일(1120) 및 제3 코일(1130) 각각에 전류가 인가 또는 비인가 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(1111)가 온 상태로 제어되면, 제1 코일(1110)에는 전류가 흐를 수 있다. 제1 스위치(1111), 제2 스위치(1121) 및 제3 스위치(1131) 각각의 온/오프 상태에 따라 복수 개의 코일들(1110, 1120, 1130) 각각에 전류가 인가 또는 비인가될 수 있으므로, 코일(1110, 1120, 1130)에 연결된 스위치들(1111, 1121, 1131)을 전력 인가 제어 스위치로 명명할 수도 있다.
제어 회로(706)는, 전자 장치(750)의 전력 수신용 코일과 가장 근접하게 배치된 코일을 복수 개의 코일들(1110, 1120, 1130) 중에서 선택할 수 있다. 제어 회로(706)는, 선택된 코일에만 전류가 흐르고, 나머지 선택되지 않은 코일에는 전류가 흐르지 않도록 제1 스위치(1111), 제2 스위치(1121) 및 제3 스위치(1131) 각각의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(1110)이 선택되면, 제어 회로(706)는, 제1 스위치(1111)를 온 상태로 제어하고, 제2 스위치(1121) 및 제3 스위치(1131)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 코일(1110), 제2 코일(1120) 및 제3 코일(1130)의 타단이 서로 연결된다 하더라도, 제1 코일(1110)에만 전류가 인가될 수 있으며, 제2 코일(1120) 및 제3 코일(1130)로 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(706)는, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 핑(ping)에 대응하는 전기적인 신호를 동시 또는 순차적으로 복수 개의 코일들(1110, 1120, 1130) 각각에 인가할 수 있다. 전자 장치(750)는, 핑을 이용하여 인-밴드 방식의 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(750)는, 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다. 전자 장치(750)는, Qi 표준 방식에서 정의된 정보, 예를 들어 식별 정보 또는 구성(configuration) 정보에 대응하는 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다. 전자 장치(750)는, 예를 들어 내부에 연결된 저항 또는 커패시터를 전력 송신용 코일에 연결 또는 비연결시키도록 제어함으로써 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(700)의 제어 회로(706)는 복수 개의 코일(1110, 1120, 1130) 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 크기 또는 전력의 크기의 변경을 검출할 수 있다. 더욱 상세하게, 온/오프 키잉에 따라 전자 장치(750)에서의 임피던스가 변경됨에 따라서, 복수 개의 코일(1110, 1120, 1130) 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 크기 또는 전압의 크기가 변경될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(700)는, Qi 표준 방식에서 정의된 응답 신호가 검출된 코일을 선택할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(700)는 AFA(air fuel alliance) 에서 정의된 공진 방식에 기초하여 코일을 선택할 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 도 11에서의 코일들(1110, 1120, 1130) 각각의 권선 횟수 및 권선 방향 각각은 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 12a, 도 12b, 및 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일을 제어하는 회로도이다. 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))는 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 거치 형태에 따라 판단한 모드에 대응하여 적어도 하나의 코일을 선택할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일의 회로도를 도시한다. 지정된 적어도 하나의 코일(또는 도전성 패턴) 각각에 동시 또는 순차적으로 오브젝트 검출을 위한 비콘에 대응하는 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 여기에서, 비콘은, 예를 들어 AFA 표준에서 정의된, 충전 영역에 배치되는 물체에 의한 로드 변경을 검출하기 위한 짧은 비콘(short beacon) 또는 전자 장치의 통신 회로로 하여금 소정의 신호(예를 들어, BLE 통신 방식에서의 Advertisement 신호)를 송신하는데 이용되는 긴 비콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 전력 인가 제어 스위치(1208)의 온/오프 상태에 따라서 제1 코일(1211)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제2 전력 인가 제어 스위치(1235)의 온/오프 상태에 따라서 제2 코일(1221)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제3 전력 인가 제어 스위치(1245)의 온/오프 상태에 따라서 제3 코일(1261)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제1 스위치(1208)는 전력 제공 회로와 제1 코일(1211) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제1 스위치(1208)는 전력 제공 회로와 제1 코일(1211) 사이에 연결될 수 있다. 제2 스위치(1235)는 전력 제공 회로와 제2 코일(1221) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제2 스위치(1235)는 전력 제공 회로와 제2 코일(1221) 사이에 연결될 수 있다. 제3 스위치(1245)는 전력 제공 회로와 제3 코일(1261) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제3 스위치(1245)는 전력 제공 회로와 제3 코일(1261) 사이에 연결될 수 있다.
제1 변환용 스위치(1201), 제2 변환용 스위치(1203)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)는, 직류 전력(V_Bridge)을 제1 교류 전력으로 변환하여 제1 코일(1211)로 제공되는데 이용될 수 있다. 제1 변환용 스위치(1201), 제2 변환용 스위치(1203)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)는 브릿지 회로를 구성하도록 서로 연결될 수 있다. 제1 변환용 스위치(1201), 제2 변환용 스위치(1203)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)의 온/오프 상태의 제어에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환될 수 있음에 따라, 이들 스위치를 변환용 스위치로 명명할 수 있다. 제2 코일(1221) 및 제3 코일(1261) 또한 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)로부터 교류로 변환된 전류를 수신하므로, 이들 스위치를 공유 변환용 스위치로 명명할 수 있다. 제1 코일(1211)의 일단은 공동 포트(1270)에 연결될 수 있으며, 이는 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204) 사이의 제1 노드(1207)로 연결될 수 있다. 제1 코일(1211)의 타단은 제1 변환용 스위치(1201) 및 제2 변환용 스위치(403) 사이의 제2 노드(1206)로 연결될 수 있다. 제2 노드(1206) 및 제1 코일(1211) 사이에는 제1 커패시터(1212)가 연결될 수 있으며, 제1 커패시터(412)는 제1 코일(411)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제2 변환용 스위치(1203) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)는 접지(1205)에 연결될 수 있다.
제3 변환용 스위치(1231), 제4 변환용 스위치(1232)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제2 코일(1221)의 일단은 공동 포트(1270)에 연결될 수 있으며, 이는 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204) 사이의 제1 노드(1207)로 연결될 수 있다. 제2 코일(1221)의 타단은 제3 변환용 스위치(1231) 및 제4 변환용 스위치(1232) 사이의 제3 노드(1233)로 연결될 수 있다. 제3 노드(1233) 및 제2 코일(1221) 사이에는 제2 커패시터(1222)가 연결될 수 있으며, 제2 커패시터(1222)는 제2 코일(1221)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제4 변환용 스위치(1232)는 접지(1234)에 연결될 수 있다. 제3 변환용 스위치(1231), 제4 변환용 스위치(1232)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(11204)의 온/오프 상태에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 제2 코일(1221)로 제공될 수 있다.
제5 변환용 스위치(1241), 제6 변환용 스위치(442)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제3 코일(1261)의 일단은 공동 포트(1270)에 연결될 수 있으며, 이는 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204) 사이의 제1 노드(1207)로 연결될 수 있다. 제3 코일(1261)의 타단은 제5 변환용 스위치(1241) 및 제6 변환용 스위치(1242) 사이의 제4 노드(1243)로 연결될 수 있다. 제4 노드(1243) 및 제3 코일(1261) 사이에는 제3 커패시터(1262)가 연결될 수 있으며, 제3 커패시터(1262)는 제3 코일(1261)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제6 변환용 스위치(1242)는 접지(1244)에 연결될 수 있다. 제5 변환용 스위치(1241), 제6 변환용 스위치(1242)와 제1 공유 변환용 스위치(1202) 및 제2 공유 변환용 스위치(1204)의 온/오프 상태에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 제3 코일(1231)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 3개의 코일들(1211, 1221, 1261)로 인가되는 전류의 직류-교류 변환을 위하여 총 8개의 스위치(1201, 1202, 1203, 1204, 1231, 1232, 1241, 1242)가 무선 전력 송신 장치(700)에 포함될 수 있다. 변환용 스위치들(1201, 1202, 1203, 1204, 1231, 1232, 1241, 1242) 각각은, 예를 들어 P-MOSFET 또는 N-MOSFET로 구현될 수 있다. 전력 인가 제어 스위치들(1208, 1235, 1245)은 예를 들어 P-MOSFET로 구현될 수 있다. 변환용 스위치들(1201, 1202, 1203, 1204, 1231, 1232, 1241, 1242)과 전력 인가 제어 스위치들(1208, 1235, 1245)은 온/오프 상태로 제어될 수 있는 스위치라면 그 종류에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일의 회로도를 도시한다.
도 12b의 실시예에서는, 도 12a의 실시예와 비교하여 제1 스위치(1208)의 배치 위치가 다를 수 있다. 도 12b의 실시예에서는, 제1 스위치(1208)가 제1 변환용 스위치(1201) 및 직류 전력(V_Bridge)을 선택적으로 연결하며, 또한 직류 전력(V_Bridge)와 제1 공유 변환용 스위치(1202)를 연결할 수도 있다. 이 경우에는, 제1 스위치(1208)는, 제1 코일(1211), 제2 코일(1221) 및 제3 코일(1261) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 코일(1221)에 전력이 인가되는 경우에는, 제1 공유 변환용 스위치(1202), 제2 공유 변화용 스위치(1204)와 제3 변환용 스위치(1231) 및 제4 변환용 스위치(1232)의 온/오프 상태 제어를 통하여, 직류 전력(V_Bridge)이 교류 전력으로 변환되어 제2 코일(1221)으로 제공될 수 있으며, 이 경우 제1 스위치(1208) 및 제2 스위치(1235)는 온 상태로 제어되며, 제3 스위치(1245)는 오프 상태로 제어될 수 있다.
제1 스위치(1208)는, 제1 코일(1211), 제2 코일(1221) 및 제3 코일(1261) 중 어느 코일에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 코일의 회로도를 도시한다.
도 12c의 실시예는, 도 12a의 실시예와 비교하여 공용 스위치(1238)를 더 포함할 수 있다. 공용 스위치(1238)는, 직류 전력(V_Bridge) 및 제1 공유 변환용 스위치(1202)를 선택적으로 연결할 수 있으며, 예를 들어 P-MOSFET으로 구현될 수도 있다. 공용 스위치(1238)는, 제1 코일(1211), 제2 코일(1221) 및 제3 코일(1261) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 코일(1221)에 전력이 인가되는 경우에는, 제1 공유 변환용 스위치(1202), 제2 공유 변화용 스위치(1204)와 제3 변환용 스위치(1231) 및 제4 변환용 스위치(1232)의 온/오프 상태 제어를 통하여, 직류 전력(V_Bridge)이 교류 전력으로 변환되어 제2 코일(1221)으로 제공될 수 있으며, 이 경우 공용 스위치(1238) 및 제2 스위치(1235)는 온 상태로 제어되며, 제1 스위치(1208) 및 제3 스위치(1245)는 오프 상태로 제어될 수 있다.
공용 스위치(1238)는, 제1 코일(1211), 제2 코일(1221) 및 제3 코일(1261) 중 어느 코일에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 코일들을 포함하는 회로도이다. 전원 회로(1310)는 풀 브릿지 인버터 회로(1320)로 전력을 제공할 수 있다. 상기 풀 브릿지 인버터 회로(1320)는 복수 개의 스위치들(S4, S5, S6, S7)을 포함하여 구성할 수 있다. 제어 회로는 복수 개의 스위치들(S4, S5, S6, S7)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 상기 풀 브릿지 인버터 회로(1320)는 상기 제어 회로의 제어에 따라 무선 전력 송신 회로(1330)로 교류 전력을 제공할 수 있다. 상기 제어 회로는, 예를 들어 도 1에서의 제어 회로(120) 또는 도 7에서의 제어 회로(706)일 수 있다.
상기 제어 회로는 전력 송신을 위한 교류의 주파수를 확인할 수 있다. 제어 회로는 확인된 교류의 주파수에 기초하여, 제1 기간 동안에는 제1 스위치(S4) 및 제4 스위치(S7)를 온 상태로 제어하면서 제2 스위치(S5) 및 제3 스위치(S6)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 제어 회로는 확인된 교류의 주파수에 기초하여, 제2 기간 동안에는 제1 스위치(S4) 및 제4 스위치(S7)를 오프 상태로 제어하면서 제2 스위치(S5) 및 제3 스위치(S6)는 온 상태로 제어할 수 있다.
무선 전력 송신 회로(1330)에 흐르는 전류 또는 전압은 시간의 흐름에 따라 변경될 수 있으며, 이에 따라 상기 무선 전력 송신 회로(1330)를 구성하는 각 코일(L1, L2, L3)에는 교류 전력이 제공될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 회로(1330)는 복수의 코일들(L1, L2, L3)이 병렬로 연결될 수 있으며, 각 코일에는 스위치가 직렬로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 코일(L1)에는 제1 스위치(S1)가 연결되며, 제2 코일(L2)에는 제2 스위치(S2)가 연결되며, 제3 코일(L3)에는 제3 스위치(S3)가 직렬로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 각 코일과 직렬로 연결된 각 스위치는 거치 형태에 따른 모드에 대응하여 선택된 코일로 전력이 전송되도록 할 수 있다. 예컨대, 거치 형태에 따라 제1 코일(L1)이 선택되면, 제어 회로는 상기 제1 스위치(S1)를 온 상태, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)를 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다. 거치 형태에 따라 제2 코일(L2)이 선택되면, 제어 회로는 상기 제2 스위치(S2)를 온 상태, 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)를 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다. 거치 형태에 따라 제3 코일(L3)이 선택되면, 제어 회로는 상기 제3 스위치(S3)를 온 상태, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세 개의 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 14를 참조하면, 전력 제공 회로(1401)는 일단으로부터 직류 전력을 제공할 수 있으며, 타단은 접지(1402)에 연결될 수 있다. 전력 제공 회로(1401)로부터의 직류 전력은 입력 전압(input voltage)을 가질 수 있다. 전력 제공 회로(1401)는 제1 전력 인가 제어 스위치(1411), 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)에 연결될 수 있다. 도시되지 않지만, 제어 회로(미도시)는 제1 전력 인가 제어 스위치(1411), 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 인가 제어 스위치(1411), 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)가 P-MOSFET으로 구현되는 경우에는, 제어 회로(미도시)는 P-MOSFET의 게이트 전압을 조정함에 따라서 제1 전력 인가 제어 스위치(1411), 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(미도시)는 제1 코일(1435)을 전력을 송신할 코일으로서 선택할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제1 코일(1435)에 연결되는 제1 전력 인가 제어 스위치(1411)를 온 상태로 제어하고, 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)을 오프 상태로 제어할 수 있다. 제2 전력 인가 제어 스위치(1441) 및 제3 전력 인가 제어 스위치(1461)가 고-임피던스 상태가 되어, 제2 코일(1455) 및 제3 코일(1475)로 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
제1 복수 개의 스위치들(1420)은 공용 변환용 스위치들일 수 있다. 제1 복수 개의 스위치들(1420)은 제1 코일(1435)의 일단에 연결되며, 제2 코일(1455)의 일단에 연결되며, 제3 코일(1475)의 일단에 연결될 수 있다. 제2 복수 개의 스위치들(1430)은 제1 코일(1435)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제2 복수 개의 스위치들(1430)은 제1 코일(1435)의 타단에 연결될 수 있다. 제1 코일(1435)의 타단 및 제2 복수 개의 스위치들(1430) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(1434)가 연결될 수도 있다. 제2 복수 개의 스위치들(1430)은 제1 복수의 스위치들(1420)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(미도시)는 제1 코일(1435)을 이용하여 전력을 제공하도록 선택한 경우에는, 제1 기간 동안에는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제2 변환용 스위치(1432)를 온 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제1 변환용 스위치(1431)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제2 기간 동안에는, 제어 회로(미도시)는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제2 변환용 스위치(1432)를 오프 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제1 변환용 스위치(1431)를 온 상태로 제어할 수 있다. 아울러, 제2 기간이 도과한 이후에는, 제어 회로(미도시)는 다시 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제2 변환용 스위치(1432)를 온 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제1 변환용 스위치(1431)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제1 기간 및 제2 기간은 실질적으로 동일할 수 있으며, 제1 기간의 길이는 생성하고자 하는 교류 전력의 주파수에 따라 결정될 수 있다. 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제2 변환용 스위치(1432)는 접지(1433)에 연결될 수 있다.
제3 복수 개의 스위치들(1450)은 제2 코일(1455)의 타단에 연결될 수 있다. 제3 복수 개의 스위치들(1450)은 제2 코일(1455)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제3 복수 개의 스위치들(1450)은 제2 코일(1455)의 타단에 연결될 수 있다. 제2 코일(1455)의 타단 및 제3 복수 개의 스위치들(1450) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(1454)가 연결될 수도 있다. 제3 복수 개의 스위치들(1450)은 제1 복수의 스위치들(1420)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제4 변환용 스위치(1452)는 접지(1453)에 연결될 수 있다.
제어 회로(미도시)는, 제1 기간 동안에는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제4 변환용 스위치(1452)를 온 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제3 변환용 스위치(1451)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제2 기간 동안에는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제4 변환용 스위치(1452)를 오프 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제3 변환용 스위치(1451)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 복수 개의 스위치들(1420) 및 제3 복수 개의 스위치들(1450)은, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제2 코일(1455)로 제공할 수 있다.
제4 복수 개의 스위치들(1470)은 제3 코일(1475)의 타단에 연결될 수 있다. 제4 복수 개의 스위치들(1470)은 제3 코일(1475)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제4 복수 개의 스위치들(1470)은 제3 코일(1475)의 타단에 연결될 수 있다. 제3 코일(1475)의 타단 및 제4 복수 개의 스위치들(1470) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(1474)가 연결될 수도 있다. 제4 복수 개의 스위치들(1470)은 제1 복수의 스위치들(1420)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제6 변환용 스위치(1472)는 접지(1473)에 연결될 수 있다.
제어 회로(미도시)는, 제1 기간 동안에는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제6 변환용 스위치(1472)를 온 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제5 변환용 스위치(1471)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제2 기간 동안에는 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제6 변환용 스위치(1472)를 오프 상태로 제어하면서 제2 공유 변환용 스위치(1422) 및 제5 변환용 스위치(1471)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 복수 개의 스위치들(1420) 및 제4 복수 개의 스위치들(1470)은, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제3 코일(1475)로 제공할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제1 전력 인가 제어 스위치(1411)가 전력 제공 회로(1401)와, 제1 공유 변환용 스위치(1421) 및 제1 변환용 스위치(1431) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에는, 이 경우에는, 제1 전력 인가 제어 스위치(1411)는, 제1 코일(1435), 제2 코일(1455) 및 제3 코일(1475) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 제1 전력 인가 제어 스위치(1411)는, 제1 코일(1435), 제2 코일(1455) 및 제3 코일(1475) 중 어느 코일에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
또는, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 제공 회로(1401)와 제1 공유 변환용 스위치(1421) 사이에 공유 스위치가 더 배치될 수도 있다. 이 경우에는, 이 경우에는, 공유 스위치는, 제1 코일(1435), 제2 코일(1455) 및 제3 코일(1475) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 공유 스위치는, 제1 코일(1435), 제2 코일(1455) 및 제3 코일(1475) 중 어느 코일에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
1510 동작에서, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))는 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다.
1520 동작에서, 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 거치 형태에 대응하는 모드에 따라 지정된 적어도 하나의 코일(또는 도전성 패턴) 각각에 동시 또는 순차적으로 핑(ping)에 대응하는 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 핑은 정의된 전력 수신기를 검출 및 식별하기 위한 전력 신호의 응용(application)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 선택 상태에서 무선 전력 송신 장치는 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위(감지 영역) 내에 물체(object)가 존재하거나 제거되었는지 판단할 수 있다. 감지 영역은 해당 영역 내의 물체가 무선 전력 송신 장치의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 영역을 말하며, 유도 방식에서는 무선 전력 송신 장치의 인터페이스 표면(interface surface)이 될 수 있고, 전력이 전달될 수 있는 일정 범위가 될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치는 핑을 이용하여 전자 장치를 검출할 수 있다. 선택 상태에서 무선 전력 수신을 위한 전자 장치를 검출 과정은 전력 제어 메시지를 이용하여 전자 장치로부터 응답을 수신하는 방식 대신에, 무선 전력 송신 장치의 전력 변환부 또는 코일에서 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전압의 크기 또는 전류의 크기가 변화하는 것을 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수도 있다. 선택 상태의 무선 전력 송신 장치는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 상기 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 무선으로 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치와 그 밖의 물체들(예를 들어, 열쇠, 동전 등)을 구분하는 시도를 수행할 수 있다. 만약 전력 송신 장치가 충분한 정보를 수신하지 못하는 경우 전력 송신 장치는 반복적으로 아날로그 검출 과정(analog ping)을 수행한 뒤 식별 및 설정 상태(identification and configuration Phase) 상태로 진행할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치는 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(예: 전자 장치)의 위치를 감지할 수도 있다. 만약 무선 전력 송신 장치가 하나 이상의 전송 코일을 포함하거나 자유 위치(free positioning)를 지원하는 경우 물체의 위치를 판단하는 시도를 할 수 있다. 상기 검출 상태에서 각각의 코일을 이용하여 상기 물체로부터 검출 신호에 대한 응답이 전송되는지 여부를 확인하거나 또는 그 후 상기 식별 상태로 진입하여 상기 물체로부터 식별 정보가 전송되는지 여부를 확인하는 방법을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 이와 같은 과정을 통하여 획득한 정보(무선 전력 수신장치의 위치)에 기초하여 무선 전력 전송에 사용될 코일을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전송 코일로 미량의 전류를 공급하고, 감지부를 통해 상기 전송 코일의 인덕턴스나 임피던스를 측정할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 일정 횟수 동안 검출 과정을 실패하는 경우 인터페이스에 표면에 놓인 물체가 제거되기 전까지 검출 상태(ping phase)에 진입하지 않을 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 상기 물체를 검출할 수 있다
1530 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 거치 형태에 대응하여 판단된 적어도 하나의 코일 중 무선 전력 수신 장치에 의한 응답 신호가 검출된 코일을 선택할 수 있다. 1540 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 선택된 코일에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 코일에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 선택된 코일을 이용하여, 예를 들어 Qi 표준에서 정의된 절차를 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치는 전력 제어 메시지를 통해 감지 영역 내에 존재하는 전자 장치를 검출하는 과정을 수행한다. 무선 전력 송신 장치는, 선택 상태에서 무선 전력 신호의 특성 등을 이용한 전자 장치의 검출 과정과 비교하여, 상기 검출 상태(ping phase)에서의 검출 과정은 디지털 검출 과정(digital ping)으로 전환될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치는, 아날로그 검출(analog ping) 또는 디지털 검출 과정(digital ping) 중 적어도 하나에 기초하여 전자 장치를 검출할 수 있으며, 아울러 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 코일 또는 충전을 수행할 코일을 선택할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치는 상기 전자 장치를 검출하기 위한 무선 전력 신호를 형성하여 상기 전자 장치로 보내고, 상기 전자 장치에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하고, 상기 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 획득할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 수신함으로써 전력 전송의 대상이 되는 상기 전자 장치를 인식할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 디지털 핑과 관련된 동작을 모든 코일에 대하여 수행한 이후에, 디지털 핑에 대응하는 응답 신호가 검출된 코일을 선택할 수도 있다.
무선 전력 송신 장치가 검출 과정을 수행하기 위하여 형성하는 검출 신호는 특정 동작 포인트(operating point)의 전력 신호를 일정한 시간 동안 인가함으로써 형성되는 무선 전력 신호일 수 있다. 상기 동작 포인트는 전송 코일(Tx coil)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭을 의미할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 인가함으로써 생성된 상기 검출 신호를 일정한 시간 동안 생성하고, 상기 전자 장치로 전송할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 검출 신호에 응답할 경우, 상기 검출 신호에 대한 응답으로 수신한 전력 신호의 강도(strength)를 나타내는 신호 강도 패킷(signal strength packet)이나 전력 전송 종료 패킷을 무선 전력 송신 장치로 보낼 수 있다. 상기 메시지 내의 전력 신호의 강도는 무선 전력 송신 장치와 상기 전자 장치 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치가 전송한 전력 대비 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력이 낮은 경우 결합이 낮다고 판단할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치는 상기 디지털 검출 과정을 연장하여 식별 및 검출 상태(identification and configuration phase)로 진입할 수 있다. 상기 식별 및 검출 상태에서 필요한 전력 제어 메시지를 수신하기 위해 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 유지할 수 있다. 반면, 상기 무선 전력 송신 장치가 전력을 전달할 수 있는 전자 장치를 발견하지 못한 경우(예를 들어, 전력 신호에 대한 응답이 없는 경우), 상기 무선 전력 송신 장치의 동작 상태는 상기 선택 상태로 되돌아갈 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 이후 식별 및 설정 상태로 진입할 수도 있다.
상기 식별 및 설정 상태의 무선 전력 송신 장치는 선택된 무선 전력 수신 장치를 식별하고 설정 정보를 수신하는 동작을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신 장치는, 식별 정보를 나타내는 메시지가 포함된 식별 패킷(identification packet)을 전송할 수 있다. 상기 식별 패킷은 버전 정보, 제조 코드, 기본적인 장치 식별자(basic device identifier) 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는 상기 식별 정보 또는 설정 정보를 기초로 상기 전자 장치와 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다.
상기 전력 전달 규약은 전력 전달 상태에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 보내는 메시지는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보, 상기 전자 장치의 제조 업체를 식별하는 정보, 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보 및 기본 장치 식별자를 포함하도록 구성될 수 있다. 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(extended identification packet)이 별도로 전송될 수 있다. 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 상기 전자 장치를 식별하기 위하여 상기 제조 업체의 식별 정보, 상기 기본 장치 식별자 및 상기 확장 장치 식별자에 기초한 정보가 사용될 수 있다. 상기 식별 및 설정 상태에서 상기 전자 장치는 설정 패킷(configuration packet)을 전력 제어 메시지로 전송할 수 있다. 상기 설정 패킷은 전력 클래스, 예상 최대 전력에 대한 정보, 옵션 설정 패킷들의 수, 평균 수신 전력을 위한 윈도우 사이즈를 나타내는 지시자, 무선 전력 송신 장치(10) 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 상술한 과정 중 적어도 일부를, 복수 개의 코일에 동시 또는 순차적으로 수행할 수 있으며, 표준에서 정의된 응답이 검출된 코일을 충전을 수행할 코일으로 선택할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치는 전력 전달 상태(power transfer phase)로 진입하기 전에 다른 전자 장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태를 종료할 수 있다.
1550 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 공유 스위치 및 선택된 코일에 대응하는 스위치를 이용하여, 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 코일에 인가하도록 제어할 수 있다. 선택된 코일 이외의 다른 코일들에는 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
1610 동작에서, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700))는 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다.
1620 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 거치 형태에 따라 판단한 모드에 대응하여 지정된 적어도 하나의 코일(또는 도전성 패턴) 각각에 동시 또는 순차적으로 오브젝트 검출을 위한 비콘에 대응하는 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 여기에서, 비콘은, 예를 들어 AFA 표준에서 정의된, 충전 영역에 배치되는 물체에 의한 로드 변경을 검출하기 위한 짧은 비콘(short beacon) 또는 전자 장치의 통신 회로로 하여금 소정의 신호(예를 들어, BLE 통신 방식에서의 Advertisement 신호)를 송신하는데 이용되는 긴 비콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1630 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 복수 개의 코일 중 로드 변경이 검출된 코일을 선택할 수 있다. 1640 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 선택된 코일에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 코일에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, AFA 표준에서 정의된 이후의 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치는, 애드버타이즈먼트 신호를 통신 회로를 통하여 수신할 수 있으며, 이에 대응하여 연결 요청(connection request) 신호를 송신하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치 사이에 BLE 연결(connection)이 형성(establish)될 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, PTU statcic 신호 및 PRU static 신호를 송수신할 수 있으며, PRU dynamic 신호를 수신할 수 있다.
1650 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 공유 스위치 및 선택된 코일에 대응하는 스위치를 이용하여, 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 코일에 인가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 선택되지 않은 나머지 코일에 누설 전류가 인가되는 것이 방지될 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 충전 개시(charge start)를 명령하는 제어 신호(PRU control)를 전자 장치로 송신할 수 있다. 전자 장치는, 제어 신호의 수신에 응답하여 스위치 회로를 턴 온할 수 있으며, 이에 따라 배터리에 충전을 수행할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 스위치 회로(1756) 및 배터리 사이에는 충전 회로(charger)(미도시)가 더 배치될 수도 있으며, 차저가 소정의 모드(예를 들어, CC(constant current) 모드 또는 CV(constant voltage) 모드)로 배터리 충전을 수행할 수도 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 판단한 모드에 따라 제어 회로를 제어하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
1710 동작에서, 무선 전력 송신 장치(예컨대, 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 도 7의 무선 전력 송신 장치(700)는 거치 형태에 대응하는 모드를 판단할 수 있다.
1720 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 거치 형태에 따른 모드에 대응하여 지정된 적어도 하나의 코일(또는 도전성 패턴) 중, 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 코일을 선택할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는, Qi 표준에서 정의된 방식 또는 AFA 표준에서 정의된 방식에 따라 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 코일을 선택할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치는, 홀 센싱 회로 등의 물리적인 배치를 검출할 수 있는 다양한 배치 센싱 회로를 복수 개의 코일 각각에 대응되도록 포함할 수도 있으며, 배치 센싱 회로로부터의 데이터에 기초하여 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 코일을 선택할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치가, 전자 장치를 검출하는 방법에는 제한이 없으며, 이에 따라 무선 전력 송신 장치가 복수 개의 코일 중 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 코일을 선택하는 방법에도 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
1730 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 선택된 코일에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 코일에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치는 선택된 코일 이외의 나머지 코일에 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
1740 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 송신할 전력의 주파수를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전 방식에 따라 표준에서 정의된 전력 송신을 위한 교류 주파수가 정의될 수 있으며, 무선 전력 송신 장치는 해당 주파수를 판단할 수 있다. 1750 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 공유 스위치 및 선택된 코일에 대응하는 스위치를 이용하여, 판단된 주파수를 가지는 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 코일에 인가하도록 제어할 수 있다.
이하, 도 18을 참조하여, 전자 장치의 구현 예를 설명한다.
도 18은 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1801)(예: 전자 장치(150))의 블록도이다. 상기 전자 장치(1801)는, 예를 들면, 도 1의 전자 장치(150), 또는 도 7의 전자 장치(750)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치(1801)는 하나 이상의 애플리케이션 프로세서(AP: application processor)(1810), 통신 모듈(1820), SIM(subscriber identification module) 카드(1824), 메모리(1830), 센서 모듈(1840), 입력 장치(1850), 디스플레이(1860), 인터페이스(1870), 오디오 모듈(1880), 카메라 모듈(1891), 전력 관리 모듈(1895), 배터리(1896), 인디케이터(1897), 및 모터(1898)를 포함할 수 있다.
상기 AP(1810)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP(1810)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP(1810)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 AP(1810)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 상기 AP(1810)는 도 18에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(1821))를 포함할 수도 있다. 상기 AP(1810)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
상기 통신 모듈(1820)은, 통신 인터페이스와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 상기 통신 모듈(1820)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(1821), WIFI 모듈(1823), BT 모듈(1825), GPS 모듈(1827), NFC 모듈(1828) 및 RF(radio frequency) 모듈(1829)을 포함할 수 있다.
상기 셀룰러 모듈(1821)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(1821)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드(1824))을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1801)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(1821)은 상기 AP(1810)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(1821)은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다.
상기 WIFI 모듈(1823), 상기 BT 모듈(1825), 상기 GPS 모듈(1827) 또는 상기 NFC 모듈(1828) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1821), WIFI 모듈(1823), BT 모듈(1825), GPS 모듈(1827) 또는 NFC 모듈(1828) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 집적 칩(integrated chip)(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
상기 RF 모듈(1829)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. 상기 RF 모듈(1829)은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(1821), WIFI 모듈(1823), BT 모듈(1825), GPS 모듈(1827) 또는 NFC 모듈(1828) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
상기 SIM 카드(1824)는, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID (integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI (international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
상기 메모리(1830)는, 예를 들면, 내장 메모리(1832) 또는 외장 메모리(1834)를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리(1832)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비휘발성 메모리(non-volatile Memory)(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리(예: NAND flash 또는 NOR flash 등), 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive (SSD)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 외장 메모리(1834)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital), 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리(1834)는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치(1801)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
상기 센서 모듈(1840)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(1801)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈(1840)은, 예를 들면, 제스처 센서(1840A), 자이로 센서(1840B), 기압 센서(1840C), 마그네틱 센서(1840D), 가속도 센서(1840E), 그립 센서(1840F), 근접 센서(1840G), 컬러(color) 센서(예: RGB(red, green, blue) 센서(1840H)), 생체 센서(1840I), 온/습도 센서(1840J), 조도 센서(1840K), 또는 UV(ultra violet) 센서(1840M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 센서 모듈(1840)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG 센서(electromyography sensor), EEG 센서(electroencephalogram sensor), ECG 센서(electrocardiogram sensor), IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈(1840)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1801)는 AP(1810)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(1840)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 상기 AP(1810)가 슬립 (sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(1840)을 제어할 수 있다.
상기 입력 장치(1850)는, 예를 들면, 터치 패널 (touch panel)(1852), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(1854), 키 (key)(1856), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(1858)를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널(1852)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(1852)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 상기 터치 패널(1852)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
상기 (디지털) 펜 센서(1854)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 포함할 수 있다. 상기 키(1856)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파 입력 장치(1858)는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치(1801)에서 마이크(예: 마이크(1888))로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있다.
상기 디스플레이(1860)(예: 디스플레이(160))는 패널(1862), 홀로그램 장치(1864), 또는 프로젝터(1866)를 포함할 수 있다. 상기 패널(1862)은, 예를 들면, 유연하게 (flexible), 투명하게 (transparent), 또는 착용할 수 있게 (wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널(1862)은 상기 터치 패널(1852)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치(1864)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터(1866)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치(1801)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(1860)는 상기 패널(1862), 상기 홀로그램 장치(1864), 또는 프로젝터(1866)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스(1870)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(1872), USB(universal serial bus)(1874), 광 인터페이스(optical interface)(1876), 또는 D-sub(D-subminiature)(1878)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(1870)는 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 오디오 모듈(1880)은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈(1880)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 스피커(1882), 리시버(1884), 이어폰(1886), 또는 마이크(1888) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
상기 카메라 모듈(1891)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래쉬(flash)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 모듈(1895)은, 예를 들면, 상기 전자 장치(1801)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(1895)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. 상기 PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리(1896)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리(1896)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 관리 모듈(1895)는 상기 도 1의 무선 전력 송신 장치(100) 또는 상기 도 7의 무선 전력 송신 장치(700)에 포함된 구성 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터(1897)는 상기 전자 장치(1801) 혹은 그 일부(예: AP(1810))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터(1898)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치(1801)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어 플로우 (media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 무선 전력 송신 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “모듈”은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “모듈”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서(예: 제어 회로(1303))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 무선 전력 송신 장치에 포함된 메모리가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 상기 무선 전력 송신 장치에 의해 충전되는 전자 장치의 거치 형태에 따른 모드를 판단하고, 상기 전자 장치를 충전하기 위한 복수의 코일들 중에서 상기 판단한 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 판단하고, 상기 판단한 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 무선 충전 전력을 송신하는 동작을 포함할 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 무선 전력 송신 장치 110 : 전력 송신 회로
111 : 전력 어댑터 112 : 전력 생성 회로
113 : 매칭 회로 114 : 도전성 패턴
120 : 제어 회로 130 : 통신 회로
131 : 제1 통신 회로 132 : 제2 통신 회로
140 : 센싱 회로 150 : 무선 전력 수신 장치
152 : 제어 회로 154 : 센싱 회로
155 : 디스플레이 160 : 통신 회로
161 : 제1 통신 회로 162 : 제2 통신 회로
170 : 전력 수신 회로 171 : 매칭 회로
172 : 정류 회로 173 : 조정 회로
174 : 스위치 회로 175 : 배터리
176 : 코일 200 : 무선 전력 송신 장치
210 : 제1 부재 220 : 제2 부재
300 : 전자 장치
111 : 전력 어댑터 112 : 전력 생성 회로
113 : 매칭 회로 114 : 도전성 패턴
120 : 제어 회로 130 : 통신 회로
131 : 제1 통신 회로 132 : 제2 통신 회로
140 : 센싱 회로 150 : 무선 전력 수신 장치
152 : 제어 회로 154 : 센싱 회로
155 : 디스플레이 160 : 통신 회로
161 : 제1 통신 회로 162 : 제2 통신 회로
170 : 전력 수신 회로 171 : 매칭 회로
172 : 정류 회로 173 : 조정 회로
174 : 스위치 회로 175 : 배터리
176 : 코일 200 : 무선 전력 송신 장치
210 : 제1 부재 220 : 제2 부재
300 : 전자 장치
Claims (20)
- 무선 전력 송신 장치에 있어서,
복수의 코일들;
제1 부재;
상기 제1 부재와 이동 가능하게 연결된 제2 부재;
상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 이동을 감지하도록 설정된 센싱 회로; 및
상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 이동에 적어도 일부 기반하여 제1 모드와 제2 모드 중 하나의 모드를 식별하고, 상기 복수의 코일들 중 상기 식별된 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 식별하고, 상기 식별된 적어도 하나의 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 전송하도록 제어하는 제어 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 식별된 모드는 상기 무선 전력 송신 장치가 무선으로 전력을 전송하는 동작 모드인 무선 전력 송신 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 동작 모드는 상기 무선 전력 송신 장치가 스탠딩(standing) 상태일 때 스탠드 모드이고, 상기 무선 전력 송신 장치가 라잉 플랫(lying flat) 상태일 때 라잉 플랫 모드인 무선 전력 송신 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
상기 제2 부재가 상기 제1 부재상에서 이동함에 따라 상기 제2 부재 또는 상기 제1 부재에 구비된 홀 센서가 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 구비된 마그네틱을 감지하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는,
상기 복수의 코일들 각각에 직렬 연결되며, 상기 제어 회로의 제어에 따라 온 또는 오프되는 복수의 스위치들을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는,
상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 적어도 하나의 버튼을 구비하며,
상기 센싱 회로는,
상기 제2 부재가 상기 제1 부재로부터 이동될 때 상기 적어도 하나의 버튼이 눌려지는 것을 감지하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 무선 전력 송신 장치는,
상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 적어도 하나의 버튼을 구비하며,
상기 센싱 회로는,
상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 거치된 때 전자 장치에 의해 상기 적어도 하나의 버튼이 눌려지는 것을 감지하는 무선 전력 송신 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 복수의 코일들은,
상기 제2 부재의 상부에 배치된 제1 코일;
상기 제2 부재의 중앙부에 배치된 제2 코일; 및
상기 제2 부재의 하부에 배치된 제3 코일을 포함하며,
상기 제어 회로는,
상기 식별된 모드가 상기 스탠드 모드일 경우, 상기 제1 코일 또는 상기 제3 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하도록 제어하고, 상기 식별된 모드가 상기 라잉 플랫 모드일 경우, 상기 제2 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하도록 제어하는 무선 전력 송신 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 식별된 모드가 상기 스탠드 모드인 상태에서,
전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 세로로 거치되면 상기 제1 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하도록 제어하고, 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 가로로 거치되면 상기 제3 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하도록 제어하는 무선 전력 송신 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 식별된 모드에 대응하는 상기 적어도 하나의 코일을 통해 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 근접한 지를 식별하기 위한 신호를 전송하는 무선 전력 송신 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 제어 회로는,
상기 복수의 코일들을 통해 상기 전자 장치를 식별하기 위한 신호들을 순차적으로 전송하고, 상기 전송한 신호들에 대응하여 설정된 조건을 만족하는 코일을 상기 전자 장치에 무선 충전을 위한 전력을 송신하기 위한 코일로 식별하는 무선 전력 송신 장치.
- 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법에 있어서,
상기 무선 전력 송신 장치의 제1 부재에 대한 상기 무선 전력 전송 장치의 제2 부재의 이동에 적어도 일부 기반하여 제1 모드 및 제2 모드 중 하나의 모드를 식별하는 동작, 여기서 상기 제2 부재는 상기 제1 부재에 이동 가능하게 연결되고;
상기 제2 부재에 배치된 복수의 코일들 중에서 상기 식별된 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 식별하는 동작; 및
상기 식별된 적어도 하나의 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하는 동작을 포함하는 무선 전력 송신 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 식별된 모드는 상기 무선 전력 송신 장치가 무선으로 전력을 전송하는 동작 모드인 무선 전력 송신 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 동작 모드는 상기 무선 전력 송신 장치가 스탠딩(standing) 상태일 때 스탠드 모드이고, 상기 무선 전력 송신 장치가 라잉 플랫(lying flat) 상태일 때 라잉 플랫 모드인 무선 전력 송신 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 제2 부재의 상부에 제1 코일이 배치되고, 상기 제2 부재의 중앙부에 제 2 코일이 배치되고, 상기 제2 부재의 하부에 제3 코일이 배치되며,
상기 식별된 모드가 상기 스탠드 모드일 경우, 상기 제1 코일 또는 상기 제3 코일을 통해 무선 충전을 위한 송신하며, 상기 식별된 모드가 상기 라잉 플랫 모드일 경우, 상기 제2 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 식별된 모드가 상기 스탠드 모드인 상태에서, 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 세로로 거치되면 상기 제1 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하고, 상기 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 가로로 거치되면 상기 제3 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하는 무선 전력 송신 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 식별된 모드에 대응하는 적어도 하나의 코일을 통해 전자 장치가 상기 무선 전력 송신 장치에 근접한 지를 식별하기 위한 신호를 전송하는 동작을 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 식별된 모드에 대응하는 코일이 복수개일 경우, 상기 복수개의 코일을 통해 상기 전자 장치를 식별하기 위한 신호들을 순차적으로 전송하는 동작;
상기 전송한 신호들에 대응하여 미리 설정된 조건을 만족하는 코일을 상기 전자 장치를 충전하기 위한 코일로 식별하는 동작; 및
상기 식별된 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하는 동작을 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 식별된 모드에서 상기 전자 장치의 식별된 방향에 대응하는 코일을 통해 상기 전자 장치를 식별하기 위한 신호를 전송하는 동작;
상기 전송한 신호에 대응하여 미리 설정된 조건을 만족하면, 상기 식별된 모드에서 상기 전자 장치의 식별된 방향에 대응하는 코일을 통해 무선 충전을 위한 전력을 송신하는 동작을 더 포함하는 무선 전력 송신 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 식별된 적어도 하나의 코일 중 선택된 하나의 코일을 통해 전자 장치를 식별하기 위한 신호를 전송하는 동작;
상기 전송한 신호에 대응하여 상기 전자 장치로부터 신호를 수신하는 동작; 및
상기 전자 장치로부터 수신된 신호를 기반으로 상기 전자 장치를 충전할 전자 장치로 식별하는 동작을 포함하는 무선 전력 송신 방법.
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|---|---|---|---|
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