KR102407897B1 - Wireless power transmitting device and electronic device for wirelessly receiving power - Google Patents
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Abstract
전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 상기 전자 장치로 송신하기 위한 전력을 수신하여 자기장을 발생시키는, 제 1 권선수를 가지는 제 1 코일 및 상기 제 1 권선수와 상이한 제 2 권선수를 가지는 제 2 코일을 포함하고, 상기 자기장에 기초하여 상기 제 2 코일에서 발생되는 유도 기전력이 상기 무선 전력 송신 장치의 적어도 하나의 하드웨어의 동작에 이용될 수 있다.Disclosed is a wireless power transmission device that wirelessly transmits power to an electronic device. A wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present invention, a first coil having a first number of windings and a second winding different from the first number of windings, generating a magnetic field by receiving power for transmission to the electronic device It includes a second coil having a bow, and an induced electromotive force generated in the second coil based on the magnetic field may be used for operation of at least one hardware of the wireless power transmitter.
Description
본 발명의 다양한 실시예들은, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치 및 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치에 관한 것이다.Various embodiments of the present disclosure relate to a wireless power transmission device for wirelessly transmitting power and an electronic device for wirelessly receiving power.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.For many people living in modern times, portable digital communication devices have become an essential element. Consumers want to be provided with a variety of high-quality services that they want anytime, anywhere. In addition, due to the recent IoT (Internet of Thing), various sensors, home appliances, and communication devices that exist in our daily life are being networked into one. In order to smoothly operate these various sensors, a wireless power transmission system is required.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있다. 자기유도 또는 자기공진 방식은, 무선 전력 송신 장치에 상대적으로 근거리에 위치한 전자 장치를 충전하는데 유리하다. 전자기파 방식은, 자기유도 또는 자기 공진 방식에 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 보다 유리하다. 전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.Wireless power transmission includes magnetic induction, magnetic resonance, and electromagnetic wave methods. The magnetic induction or magnetic resonance method is advantageous for charging an electronic device located relatively close to the wireless power transmitter. The electromagnetic wave method is more advantageous for long-distance power transmission up to several meters in a magnetic induction or magnetic resonance method. The electromagnetic wave method is mainly used for long-distance power transmission, and it can transmit power most efficiently by identifying the exact location of a power receiver at a long distance.
무선 전력 송신 장치는, 일반적으로 벽 전원에 유선으로 연결되어, 벽 전원으로부터 입력되는 전력을 처리하여 다양한 전자 장치로 송신할 수 있다. 벽 전원으로부터 제공되는 전력의 전압은 국가별 표준에 따라 설정될 수 있으며, 예를 들어 110V 또는 220V의 전압을 가질 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 벽 전원으로부터 제공되는 전력을 처리하여 전력 송신용 코일(예: 일차측 코일)로 제공할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신 장치는, 벽 전원으로부터 제공되는 전력을 이용하여 무선 전력 송신 장치 내에 포함된 다양한 하드웨어들(예: 통신 회로, 제어 회로, 인버터 등)을 동작시킬 수 있다. 무선 전력 송신 장치 내에 포함된 다양한 하드웨어들은 일반적으로 벽 전원의 전압보다는 낮은 동작 전압을 가진다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치는, 벽 전원으로부터의 전압을 다운 컨버팅하는 등의 동작을 수행하는 어댑터를 포함하여야 하며, 어댑터를 이용하여 벽 전원으로부터의 전력을 처리하여 각 하드웨어들에 제공할 수 있다. 하지만, 어댑터의 수용에 의하여 무선 전력 송신 장치의 부피 및 무게가 증가할 뿐 아니라, 생산 단가 또한 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 전력을 무선으로 수신하는 전자 장치도, 무선으로 수신한 전력을 다양한 하드웨어 제공하기 위한 어댑터를 포함하여야 한다.A wireless power transmitter may be generally connected to a wall power source by wire, process power input from the wall power source, and transmit it to various electronic devices. The voltage of the power provided from the wall power source may be set according to a national standard, and may have a voltage of 110V or 220V, for example. The wireless power transmission device may process power provided from the wall power source and provide it to a power transmission coil (eg, a primary-side coil). In addition, the wireless power transmitter may operate various hardware (eg, a communication circuit, a control circuit, an inverter, etc.) included in the wireless power transmitter using power provided from a wall power supply. Various hardware included in the wireless power transmitter generally have an operating voltage lower than the voltage of the wall power supply. Accordingly, the wireless power transmitter must include an adapter that performs an operation such as down-converting the voltage from the wall power source, and can process power from the wall power source using the adapter and provide it to each hardware. . However, there is a problem in that the volume and weight of the wireless power transmitter increase as well as the production cost increases due to the acceptance of the adapter. In addition, the electronic device that wirelessly receives power must include an adapter for providing various hardware with wirelessly received power.
본 발명의 다양한 실시예는, 복수 개의 코일을 포함하며, 전력 송신용 코일로부터 발생하는 자기장에 의하여 다른 코일에서 유도된 유도 기전력을 하드웨어에 제공할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예는, 전력 송신용 코일로부터 발생하는 자기장에 의하여 복수 개의 코일 각각에서 발생하는 유도 기전력을 복수 개의 하드웨어 각각에 제공할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다.Various embodiments of the present disclosure may provide a wireless power transmission device including a plurality of coils and capable of providing hardware with an induced electromotive force induced in another coil by a magnetic field generated from the power transmission coil. Various embodiments of the present disclosure may provide an electronic device capable of providing, to each of a plurality of hardware, an induced electromotive force generated in each of a plurality of coils by a magnetic field generated from a coil for power transmission.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치는, 상기 전자 장치로 송신하기 위한 전력을 수신하여 자기장을 발생시키는, 제 1 권선수를 가지는 제 1 코일 및 상기 제 1 권선수와 상이한 제 2 권선수를 가지는 제 2 코일을 포함하고, 상기 제 1 코일로부터 발생되는 상기 자기장에 기초하여 상기 제 2 코일에서 발생되는 유도 기전력이 상기 무선 전력 송신 장치의 적어도 하나의 하드웨어의 동작에 이용되며, 상기 제 1 코일에 인가되는 전압 및 상기 제 2 코일에 인가되는 전압의 비율은, 상기 제 1 권선수 및 상기 제 2 권선수의 비율에 따라 결정될 수 있다.A wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power to an electronic device according to various embodiments of the present disclosure includes a first coil having a first number of windings, the first coil generating a magnetic field by receiving power to be transmitted to the electronic device, and the It includes a second coil having a second number of turns different from the first number of turns, and the induced electromotive force generated in the second coil based on the magnetic field generated from the first coil is at least one of the wireless power transmitter. Used for the operation of hardware, the ratio of the voltage applied to the first coil and the voltage applied to the second coil may be determined according to the ratio of the number of the first windings to the number of the second windings.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치는, 제 1 동작 전압을 가지는 제 1 하드웨어; 상기 제 1 동작 전압과 상이한 제 2 동작 전압을 가지는 제 2 하드웨어; 상기 무선 전력 송신 장치로부터 발생하는 자기장을 이용하여 제 1 유도 기전력을 발생시키는 제 1 코일; 및 상기 무선 전력 송신 장치로부터 발생하는 상기 자기장을 이용하여 제 2 유도 기전력을 발생시키는 제 2 코일을 포함하고, 상기 제 1 유도 기전력은 상기 제 1 하드웨어의 동작에 이용되며, 상기 제 2 유도 기전력은 상기 제 2 하드웨어의 동작에 이용될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, an electronic device wirelessly receiving power from a wireless power transmitting device includes: first hardware having a first operating voltage; second hardware having a second operating voltage different from the first operating voltage; a first coil for generating a first induced electromotive force using a magnetic field generated from the wireless power transmitter; and a second coil generating a second induced electromotive force using the magnetic field generated from the wireless power transmitter, wherein the first induced electromotive force is used for operation of the first hardware, and the second induced electromotive force is It may be used for the operation of the second hardware.
본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 복수 개의 코일을 포함하며, 전력 송신용 코일로부터 발생하는 자기장에 의하여 다른 코일에서 유도된 유도 기전력을 하드웨어에 제공할 수 있는 무선 전력 송신 장치가 제공될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 전력 송신용 코일로부터 발생하는 자기장에 의하여 복수 개의 코일 각각에서 발생하는 유도 기전력을 복수 개의 하드웨어 각각에 제공할 수 있는 전자 장치가 제공될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치가, 어댑터와 같은 하드웨어를 포함하지 않을 수 있어, 부피, 무게 또는 생산 단가가 감소할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a wireless power transmission apparatus including a plurality of coils and capable of providing hardware with an induced electromotive force induced in another coil by a magnetic field generated from the power transmission coil may be provided. According to various embodiments of the present disclosure, an electronic device capable of providing, to each of a plurality of hardware, an induced electromotive force generated in each of a plurality of coils by a magnetic field generated from a coil for power transmission may be provided. Accordingly, the wireless power transmission device and the electronic device may not include hardware such as an adapter, and thus the volume, weight, or production cost may be reduced.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미디어 장치 및 TV의 개념도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일을 도시한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 배치를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일들을 설명하기 위한 블록도를 도시한다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시동 회로의 상세 회로도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치의 코일을 도시한다.1 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
2 is a conceptual diagram illustrating a media device and a TV according to various embodiments of the present disclosure.
3A is a block diagram of a wireless power transmitter and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure;
3B is a block diagram of a power transmitting circuit and a power receiving circuit according to an inductive or resonant method according to various embodiments of the present disclosure.
3C is a block diagram of a power transmitting circuit and a power receiving circuit according to an electromagnetic wave method according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a block diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly according to various embodiments of the present invention.
5A-5C illustrate a coil in accordance with various embodiments of the present invention.
6A-6D illustrate a plurality of coil arrangements in accordance with various embodiments of the present invention.
7 is a block diagram illustrating coils according to various embodiments of the present invention.
8A and 8B are block diagrams of an apparatus for transmitting power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
9 shows a detailed circuit diagram of a startup circuit according to various embodiments of the present invention.
10 illustrates a coil of an electronic device that wirelessly receives power according to various embodiments of the present disclosure.
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. "제 1," "제 2," "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: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. The examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, but should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutions of the embodiments. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this document, expressions such as “A or B” or “at least one of A and/or B” may include all possible combinations of items listed together. Expressions such as "first," "second," "first," or "second," can modify the corresponding elements, regardless of order or importance, and to distinguish one element from another element. It is used only and does not limit the corresponding components. When an (eg, first) component is referred to as being “(functionally or communicatively) connected” or “connected” to another (eg, second) component, that component is It may be directly connected to the component or may be connected through another component (eg, a third component).
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 또는 application processor)를 의미할 수 있다. In this document, "configured (or configured to)" means "suitable for," "having the ability to," "modified to," depending on the context, for example, hardware or software. ," "made to," "capable of," or "designed to" may be used interchangeably. In some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts. For example, the phrase "a processor configured (or configured to perform) A, B, and C" refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the corresponding operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may refer to a general-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 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, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, 텔레비전과 유선 또는 무선으로 연동되는 셋톱 박스, 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, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 전기 자동차 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The wireless power transmission device or electronic device according to various embodiments of the present document may include, for example, a smartphone, a tablet PC, a mobile phone, a video phone, an e-book reader, a desktop PC, a laptop PC, a netbook computer, a workstation, It may include at least one of a server, a PDA, a portable multimedia player (PMP), an MP3 player, a medical device, a camera, and a wearable device. A wearable device may be an accessory (e.g., watch, ring, bracelet, anklet, necklace, eyewear, contact lens, or head-mounted-device (HMD)), a textile or clothing integral (e.g. electronic garment); It may include at least one of a body-worn (eg, skin pad or tattoo) or bioimplantable circuit In some embodiments, the wireless power transmission device or electronic device is, for example, a television, a television and a wired Or wirelessly linked set-top box, DVD (digital video disk) player, audio, refrigerator, air conditioner, vacuum cleaner, oven, microwave oven, washing machine, air purifier, set-top box, home automation control panel, security control panel, media box , may include at least one of a game console, an electronic dictionary, an electronic key, a camcorder, an electric vehicle, or an electronic picture frame.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 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, 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, 무선 전력 송신 장치 또는 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, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.In another embodiment, the wireless power transmission device or the electronic device may include various medical devices (eg, various portable medical measuring devices (eg, a blood glucose meter, a heart rate monitor, a blood pressure monitor, or a body temperature monitor), magnetic resonance angiography (MRA), MRI (magnetic resonance angiography), magnetic resonance imaging), computed tomography (CT), imagers, or ultrasound machines, etc.), navigation devices, global navigation satellite system (GNSS), event data recorder (EDR), flight data recorder (FDR), automotive infotainment devices, marine electronic equipment (e.g. marine navigation systems, gyro compasses, etc.), avionics, security devices, vehicle head units, industrial or domestic robots, drones, ATMs in financial institutions; Includes at least one of a store's point of sales (POS) or Internet of Things (IoT) devices (e.g., light bulbs, sensors, sprinkler devices, fire alarms, thermostats, street lights, toasters, exercise equipment, hot water tanks, heaters, boilers, etc.) can do. According to some embodiments, the wireless power transmitting device or electronic device is a piece of furniture, building/structure or automobile, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring devices (eg : water, electricity, gas, or radio wave measuring device). In various embodiments, the wireless power transmission device or electronic device may be flexible, or a combination of two or more of the various devices described above. The wireless power transmitter or electronic device according to the embodiment of the present document is not limited to the above-described devices. In this document, the term user may refer to a person using an electronic device or a wireless power transmission device or a device using the electronic device (eg, an artificial intelligence electronic device).
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.1 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)에 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 충전 방식에 따라 전자 장치(150)로 전력(161)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 유도 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 자기장을 생성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(150)가, 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자기파 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 전자기파 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 분배 회로, 위상 쉬프터, 복수 개의 패치 안테나를 포함하는 전력 송신용 안테나 어레이, 아웃 밴드 방식의 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)등을 포함할 수 있다. 복수 개의 패치 안테나 각각은 RF(radio frequency) 웨이브(예: 전자기파)를 형성할 수 있다. 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 전류를 출력할 수 있는 패치 안테나를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 RF 웨이브를 형성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 전자 장치(150)가 RF 웨이브를 이용하여 패치 안테나로부터 전류를 출력하는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.The
본 문서에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치에 포함된 다양한 하드웨어, 예를 들어 프로세서와 같은 제어 회로, 코일 또는 패치 안테나 등이 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 인스트럭션이 수행됨에 따라, 프로세서 또는 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있다.In this document, the wireless
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미디어 장치 및 TV의 개념도를 도시한다.2 is a conceptual diagram illustrating a media device and a TV according to various embodiments of the present disclosure.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 미디어 장치(101)는, TV(151)로 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 미디어 장치(101)는 무선 전력 송신 장치(100)의 하나의 예일 수 있으며, TV(151)는 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 하나의 예일 수 있다. 미디어 장치(101)는, 상술한 다양한 무선 충전 방식 중 적어도 하나에 의한 전력 송신 회로를 포함할 수 있다. 미디어 장치(101)는, TV(151)로 통신 신호(162)를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 신호(162)는 TV(151)에서 표시되는 미디어 데이터, 무선 충전의 제어를 위한 데이터 또는 TV(151)의 동작을 제어하기 위한 TV 제어 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 미디어 데이터, 무선 충전의 제어를 위한 데이터, 또는 TV 제어 데이터는 동일한 통신 방식에 의하여 송수신될 수 있거나, 또는 상이한 통신 방식에 의하여 송수신될 수 있다. 예를 들어, 미디어 장치(101)는, Wi-gig(wireless gigabit alliance)에서 정의된 통신 방식에 따라 미디어 데이터를 TV(151)로 송신할 수 있으며, BLE 통신 방식에 따라 무선 충전의 제어를 위한 데이터를 송수신할 수 있으며, IR 모듈을 이용하여 TV 제어 데이터를 TV(151)로 송신할 수 있으며, 통신 방식에는 제한이 없다. 예를 들어, TV(151)는, 리모콘과 같은 제어 장치(미도시)로부터 IR 통신 방식에 따른 제어 신호를 수신하기 위한 IR 모듈을 포함할 수도 있으며, 미디어 장치(101)로부터의 TV 제어 데이터를 포함하는 통신 신호(162)를 수신할 수 있다. 제어 신호는, 동작 수행 명령을 포함하는 신호일 수 있으며, 제어 장치(미도시)로부터 송신되는 신호임을 나타내기 위하여 제어 신호라 명명하는 것이며, 동작 수행 명령으로 명명될 수도 있다. 제어 장치(미도시)가 제어 신호를 송신하는 통신 방식에도 제한은 없다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 미디어 데이터, 무선 충전의 제어를 위한 데이터, TV 제어 데이터 중 적어도 두 개의 데이터는 하나의 통신 모듈에 의하여 송수신될 수도 있다. 예를 들어, 미디어 장치(101)는 Wi-gig 통신 방식을 통하여 미디어 데이터를 TV(151)로 송신할 수 있으며, BLE 모듈을 통하여 무선 충전의 제어를 위한 데이터와 TV 제어 데이터를 송신할 수 있다. 미디어 장치(101)는, 다른 주변 기기(131,132,133)와 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 미디어 장치(101)는, HDMI 규격에 따른 케이블에 따라 제 1 주변 기기(131)와 통신을 수행할 수 있으며, USB 규격에 따른 케이블에 따라 제 2 주변 기기(132)와 통신을 수행할 수 있으며, BLE 통신 방식에 따라 무선으로 제 3 주변 기기(133)와 통신을 수행할 수 있다. 다른 주변 기기(131,132,133)는, 예를 들어 게임기, 셋톱 박스, DVD 플레이어등 미디어 데이터를 유선 또는 무선으로 송신할 수 있는 전자 장치일 수 있다. 미디어 장치(101)는, 다른 주변 기기(131,132,133)로부터 수신된 미디어 데이터 중 적어도 하나를 통신 신호(162)에 포함시켜 TV(151)로 송신할 수 있다. 미디어 장치(101)는, 수신된 미디어 데이터를 그대로 TV(151)로 송신할 수 있거나, 수신된 미디어 데이터를 트랜스코딩하여 TV(151)로 송신할 수도 있다. 미디어 장치(101)는, 수신된 미디어 데이터를 디코딩 또는 이미지 보정 등의 처리를 수행하여 TV(151)로 송신할 수도 있다. 또는, 미디어 장치(101)는 다른 주변 기기(131,132,133)로부터 미디어 데이터를 수신하지 않고, 직접 생성한 미디어 데이터를 TV(151)로 송신할 수도 있다. 이 경우, 미디어 장치(101)가 게임기, 셋톱 박스, DVD 플레이어 등의 미디어 데이터를 생성할 수 있는 전자 장치로 구현될 수도 있다. 미디어 장치(101)가 무선으로 전력을 송신하며, 미디어 데이터를 송신하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치와 미디어 데이터를 송신하는 전자 장치는 다른 엔티티로 구현될 수도 있다. 미디어 장치(101)는, 단순히 예시적인 것으로 사운드 바와 같은 장치가 무선으로 TV에 전력을 송신할 수도 있다.The
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.3A is a block diagram of a wireless power transmitter and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure;
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 전력 송신 회로(109), 제어 회로(102), 통신 회로(103), 메모리(105), 전력 소스(106) 및 미디어 데이터 인터페이스(108)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 전력 수신 회로(159), 제어 회로(152), 통신 회로(153), 디스플레이(154), 메모리(156) 및 미디어 데이터 인터페이스(160)를 포함할 수 있다.The wireless
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로(109)는 전력 수신 회로(159)로, 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)의 상세 구성에 대하여서는 도 3b 및 3c를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 제어 회로(102)는, 전력 송신 회로(109)가 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(102)는 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 크기를 제어하거나, 또는 전력 송신 회로(109)에 포함된 전력 증폭기(power amplifier)의 증폭 이득을 제어함에 따라, 전력 송신 회로(109)가 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 제어 회로(102)는, 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 듀티 사이클 또는 주파수를 제어함으로써, 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 전력 소스(106)는, 예를 들어 벽 전원과 연결 가능한 전력 인터페이스를 포함할 수 있으며, 벽 전원으로부터 국가별로 설정된 전압을 가지는 교류 전력을 수신하여 전력 송신 회로(109)로 송신할 수 있다.The
제어 회로(102)는, 전력 증폭기(power amplifier)의 바이어스 전압의 크기를 제어함으로써, 전력 송신 회로(109)로 인가되는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)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. 제어 회로(102)는, 예를 들어 제 1 크기의 전력을 송신하도록 전력 소스(106) 또는 전력 송신 회로(109) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. The
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 수신 회로(159)는 전력 송신 회로(109)로부터 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는, 수신된 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류하거나, 전압을 컨버팅(converting)하거나, 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 전력 처리를 수행할 수 있다. 디스플레이(154)는 예를 들어 미디어 장치(101)로부터 수신되는 미디어 데이터를 표시할 수 있으며, 디스플레이(154) 이외에도 다양한 하드웨어가 전자 장치(150)에 포함될 수 있다. 제어 회로(152)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 메모리(156)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있으며, 송신하여야 하는 전력의 크기를 결정하기 정보 등을 저장할 수 있다. 디스플레이(154)는 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 제어 회로(152)는 통신 회로(153)를 통하여 미디어 데이터를 수신할 수 있다. 제어 회로(102)는, 미디어 데이터 인터페이스(108)를 통하여 수신된 미디어 데이터를 통신 회로(103)를 통하여 전자 장치(150)로 송신하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(102)는, 미디어 데이터 인터페이스(108)를 통하여 주변 기기로부터 유선 또는 무선으로 미디어 데이터를 수신할 수 있다. 제어 회로(102)는, 수신된 미디어 데이터를 통신 신호에 포함시켜 통신 회로(103)를 통하여 전자 장치(150)로 송신할 수 있다. 제어 회로(102)는, 수신된 미디어 데이터를 트랜스코딩하거나, 디코딩하거나, 또는 이미지 개선 처리를 수행한 이후에, 전자 장치(150)로 송신하도록 제어할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치와 미디어 장치가 다른 엔티티로 구현되는 경우에는, 제어 회로(152)는 미디어 데이터 인터페이스(160)를 통하여 유선 또는 무선으로 미디어 장치로부터 미디어 데이터를 수신할 수 있다.The
메모리(105)는, 무선 전력 송신 장치(100)의 동작을 수행하기 위한 인스트럭션을 저장할 수 있으며, 예를 들어 송신하여야 하는 전력의 크기를 결정하기 위한 정보 등을 저장할 수 있다. 메모리(105) 또는 메모리(156)는, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 구현 형태에는 제한이 없다.The
무선 전력 송신 장치(100)의 제어 회로(102), 전력 송신 회로(109), 통신 회로(103), 메모리(105) 등은 전력 소스(106)로부터의 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는, 전력 송신 회로(109) 내의 전력 송신용 코일 이외에도 다른 코일을 더 포함할 수 있다. 다른 코일에서는, 전력 송신용 코일에서 발생하는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 발생된 유도 기전력이 제어 회로(102), 전력 송신 회로(109), 통신 회로(103) 또는 메모리(105) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 전력 송신용 코일과 다른 코일의 권선비는, 예를 들어 벽 전원으로부터 제공되는 전력의 전압과 하드웨어들 각각에서 이용되는 전압의 비율에 따라 설정되어 제작될 수 있으며, 이에 대하여서는 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.The
본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치(150)는, 전력 수신 회로(159) 내의 복수 개의 코일을 포함할 수 있다. 전력 송신용 코일에서 발생하는 자기장에 의하여 복수 개의 코일 각각에서 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 발생된 유도 기전력이 제어 회로(152), 전력 송신 회로(159), 통신 회로(153), 메모리(156) 또는 디스플레이(154) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 복수 개의 코일 각각의 권선수는 상이할 수 있다.The
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.3B is a block diagram of a power transmitting circuit and a power receiving circuit according to an inductive or resonant method according to various embodiments of the present disclosure.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 송신 회로(109)는, 전력 생성 회로(312), 코일(313) 및 매칭 회로(314)를 포함할 수 있다. 전력 생성 회로(312)는, 외부로부터 수신된 교류 전력을 우선 정류하고, 정류된 전력을 다시 인버팅하여 코일에 제공할 수 있다. 인버팅 동작에 의하여 코일(313)에는 기설정된 주기로 최대 전압 또는 0의 전압이 번갈아가면서 인가될 수 있으며, 이에 따라 코일(313)로부터 자기장이 발생할 수 있다. 인버팅 주파수, 즉 코일(313)에 인가되는 교류 파형의 주파수는, 표준에 따라 100 내지 205kHz 또는 6.78MHz 등으로 설정될 수 있으나, 제한은 없다. 코일(313)에 전력이 인가되면, 코일(313)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 유도 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 무선으로 전력이 송신될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 코일(313)과 함께 공진 회로를 구성하는 커패시터들이 전력 송신 회로(109)에 더 포함될 수도 있다. 매칭 회로(314)는, 제어 회로(102)의 제어에 따라 코일(313)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다. 전력 수신 회로(159)의 코일(321)에는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신 회로(159)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 정류 회로(322)는, 수신된 교류 파형의 전력을 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(323)는 정류된 전력의 전압을 조정하여 하드웨어로 전달할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는 레귤레이터를 더 포함할 수도 있으며, 또는 컨버팅 회로(323)가 레귤레이터로 치환될 수도 있다. 매칭 회로(324)는, 제어 회로(152)의 제어에 따라 코일(321)과 연결되는 회로의 커패시턴스 또는 리액턴스 중 적어도 하나를 변경함으로써, 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)가 서로 임피던스 매칭되도록 할 수 있다. 또는, 또 다른 코일에서 발생된 유도 기전력이 제어 회로(152) 등으로 제공될 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, the
도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.3C is a block diagram of a power transmitting circuit and a power receiving circuit according to an electromagnetic wave method according to various embodiments of the present disclosure.
본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 송신 회로(109)는, 증폭 회로(331), 분배 회로(332), 위상 쉬프터(phase shifter)(333) 및 전력 송신용 안테나 어레이(334)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 수신 회로(159)는, 전력 수신용 안테나(341), 정류 회로(342) 및 컨버팅 회로(343)를 포함할 수 있다.In various embodiments of the present disclosure, the
증폭 회로(331)는, 전력 소스(106)로부터 제공받은 전력을 증폭하여 분배 회로(332)로 제공할 수 있다. 증폭 회로(331)는, DA(drive amplifier), HPA(high power amplifier), GBA(Gain Block Amplifier) 등의 다양한 증폭기 또는 그 조합으로 구현될 수 있으며, 구현예에는 제한이 없다. 분배 회로(332)는, 증폭 회로(331)로부터 출력되는 전력을 복수 개의 경로로 분배할 수 있다. 입력되는 전력 또는 신호를 복수 개의 경로로 분배할 수 있는 회로라면 분배 회로(332)로서 제한이 없다. 예를 들어, 분배 회로(332)는 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수만큼의 경로로 전력을 분배할 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 분배 회로(332)로부터 제공되는 복수 개의 교류 전력 각각의 위상(또는, 딜레이)을 쉬프팅시킬 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 복수 개일 수 있으며, 예를 들어 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수일 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 예를 들어 HMC642 또는 HMC1113 등과 같은 하드웨어 소자가 이용될 수 있다. 위상 쉬프터(333) 각각의 쉬프트 정도는 제어 회로(102)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로(102)는, 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수 있으며, 전자 장치(150)의 위치(또는, 전자 장치(150)의 전력 수신용 안테나(314)의 위치)에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록, 즉 빔-포밍되도록 복수 개의 교류 전력들 각각의 위상을 쉬프팅시킬 수 있다. 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 복수 개의 패치 안테나들 각각은 수신된 전력에 기초하여 서브 RF 웨이브들을 생성할 수 있다. 서브 RF 웨이브가 간섭된 RF 웨이브는 전력 수신용 안테나(341)에서 전류, 전압 또는 전력으로 변환되어 출력될 수 있다. 전력 수신용 안테나(341)는 복수 개의 패치 안테나를 포함할 수 있으며, 주변에 형성된 RF 웨이브, 즉 전자기파를 이용하여 교류 파형의 전류, 전압 또는 전력을 발생시킬 수 있으며, 이를 수신된 전력으로 명명할 수 있다. 정류 회로(342)는, 수신된 전력을 직류 파형으로 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(343)는, 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 값으로 증가 또는 감소시켜 PMIC(155)로 출력할 수 있다.The
본 발명의 다양한 실시예에 의한 전력 송신 회로(109) 또는 전력 수신 회로(159) 중 적어도 하나는, 도 3b에 의한 유도 방식 또는 공진 방식에 의한 하드웨어 및 도 3c에 의한 전자기파 방식에 의한 하드웨어를 모두 포함할 수도 있다. 이 경우, 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, 다양한 조건에 따라 충전 방식을 선택하여, 선택된 충전 방식에 대응하는 하드웨어가 구동되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, 유도 방식 또는 공진 방식과, 전자기파 방식을 모두 이용할 수도 있으며, 포함된 하드웨어를 모두 구동하여 전력을 송수신할 수도 있다.At least one of the
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다.4 is a block diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly according to various embodiments of the present invention.
무선 전력 송신 장치(100)는, 벽 전원(401)에 유선으로 연결될 수 있다. 벽 전원(401)은 미리 지정된 전압 값의 교류 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 벽 전원(401)은 220Vrms의 교류 전력을 제공할 수 있으나, 교류 전력의 크기에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 전력 처리 회로(400)는, 벽 전원(401)으로부터 수신한 전력을 처리할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 처리 회로(400)는, 정류를 위한 정류 회로 및 정류된 전력을 인버팅할 수 있는 인버팅 회로를 포함할 수 있다. 전력 처리 회로(400)는, 예를 들어 220Vrms의 교류 전력을 정류할 수 있으며, 이에 따라 311V의 직류 전력으로 변환될 수 있다. 직류 전력은 인버팅 회로에 인가될 수 있다. 인버팅 회로는, 신호 생성 회로로부터의 제어 신호에 따라 제 1 시간 기간 동안에는 직류 전력을 제공하고, 제 1 시간 기간이 도과한 이후의 제 2 시간 기간 동안에는 직류 전력을 제공하지 않을 수 있다. 제 1 시간 기간 및 제 2 시간 기간은 실질적으로 동일할 수 있으며, 무선 전력 송신을 위한 주파수에 따라서 결정될 수 있다. 인버팅 회로가 half bridge DC/AC 변환 회로인 경우에는, 제 1 코일(411)에는, 예를 들어 110Vrms의 교류 전력이 인가될 수 있다. 인가되는 교류 전력에 의하여 제 1 코일(411)에서 자기장이 유도될 수 있다. 제 2 코일(412)은 제 1 코일(411)의 근방에 배치될 수 있다. 제 1 코일(411)로부터 발생하는 자기장의 일부에 의하여 제 2 코일(412)에서 유도 기전력, 즉 교류 전력이 발생할 수 있다. 제 2 코일(412)에서 발생하는 교류 전력의 전압 값은 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412) 사이의 권선 비에 의하여 결정될 수 있다. 수학식 1은 전자기 유도 현상을 설명하기 위한 수학식을 나타낸다.The wireless
수학식 1에서, V1은 제 1 코일(411)에 인가되는 전압, V2는 제 2 코일(412)에 인가되는 전압, N1은 제 1 코일(411)의 권선수, N2는 제 2 코일(412)의 권선수를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 제 2 코일(412)에서 발생하는 교류 전력의 전압의 크기는 제 1 코일(411)에 인가되는 전압의 N2/N1배일 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)에 포함된 하드웨어(예: 제어 회로(102), 통신 회로(103) 또는 전력 처리 회로(400))들 각각에서 요구되는 전압의 크기는 미리 알려질 수 있다. 하드웨어에서 요구되는 전압의 크기에 따라 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412)의 권선비가 결정될 수 있다. 예를 들어, 전력 처리 회로(400)의 인버팅 회로는 15V의 직류 전력을 요구할 수 있다. 이에 따라, 제 2 코일(412)로부터 출력되는 전력은 10.6Vrms을 가져야 할 수 있으며, 권선비 N2/N1는 10.6/110, 예를 들어 0.0964이여야 할 수 있으며, 해당 권선비를 가지도록 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412)이 제작될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 코일(412)의 출력단에는 적어도 하나의 정류 회로가 연결될 수 있어, 제어 회로(102), 통신 회로(103) 또는 전력 처리 회로(400) 중 적어도 하나에 직류 전력이 제공될 수 있다. 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412)은, 하나의 코어에 권선될 수 있다. 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412)은 하나의 코어의 동일한 부분에 권선될 수도 있으며, 각각이 하나의 코어의 상이한 부분에 권선될 수도 있다. 제 1 코일(411) 및 제 2 코일(412)은 복수 개의 코어 각각에 권선될 수도 있다.In Equation 1, V1 is a voltage applied to the
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일을 도시한다.5A-5C illustrate a coil in accordance with various embodiments of the present invention.
도 5a를 참조하면, 무선 전력 송신기(100)의 전력 송신 회로(109) 내의 제 1 코일(501)은, 전력 송신을 위한 코일일 수 있다. 제 1 코일(501)에는, V1의 전압이 인가될 수 있다. 아울러, 전력 송신 회로(109) 내의 제 2 코일(502)은, 무선 전력 송신 장치(100) 내에 포함된 하드웨어 또는 무선 전력 송신 장치(100)에 유선으로 연결되는 하드웨어에 전력을 제공하기 위한 코일일 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 코일(501)로부터 발생하는 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 제 2 코일(502)에 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제 1 코일(501) 및 제 2 코일(502) 사이의 권선비에 따라서 제 2 코일(502)에 인가되는 V2의 크기가 결정될 수 있다. 전자 장치(150)는 전력 수신을 위한 제 3 코일(503)을 포함할 수 있으며, 제 3 코일(503) 또한 제 1 코일(501)로부터 발생하는 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 제 3 코일(503)에 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 제 3 코일(503)에는 V3의 전압이 인가될 수 있다. 한편, 도 5a에서는 코일들(501,502,503)의 일단이 접지되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 설명의 편의를 위한 것이며, 코일들(501,502,503) 중 적어도 하나는 양단이 모두 하나의 하드웨어 연결될 수도 있으며, 양단이 복수 개의 하드웨어 각각에 연결될 수도 있다.Referring to FIG. 5A , the
도 5b를 참조하면, 제 1 코일(501)에 제 1 커패시터(511)가 연결될 수 있으며, 제 2 코일(502)에 제 2 커패시터(512)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 1 코일(501) 및 제 1 커패시터(511)가 제 1 공진 회로를 구성할 수 있으며, 제 1 공진 회로는 제 1 주파수(f1)의 공진 주파수를 가질 수 있다. 제 2 코일(501) 및 제 2 커패시터(512) 또한 제 2 공진 회로를 구성할 수 있으며, 제 2 공진 회로 또한 제 1 주파수(f1)의 공진 주파수를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 코일(502)의 권선수는 제 1 코일(501)의 권선수와 상이할 수도 있으며, 이 경우 제 1 코일(501)의 리액턴스와 제 2 코일(502)의 리액턴스 또한 상이할 수 있다. 동일한 공진 주파수를 가질 수 있도록, 제 1 커패시터(511)의 커패시턴스 및 제 2 커패시턴스(512) 또한 상이하게 설정될 수 있다. 도 5b와 같이, 공진 회로를 구성하는 경우에는, 제 2 코일(502)에서 발생하는 유도 기전력의 Q-팩터가 향상될 수도 있다. 한편, 도 5b에서는, 커패시터들(511,512) 각각이 코일들(501,502) 각각에 직렬로 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 커패시터들(511,512) 각각은 코일들(501,502) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5B , the
도 5c를 참조하면, 무선 전력 송신기(100)의 전력 송신을 위한 제 1 코일(521)은 인가되는 교류 전력에 기초하여 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장을 발생시킬 수 있다. 무선 전력 송신기(100)의 제 2 코일(522)은 일단이 접지될 수도 있다. 제 1 코일(521)로부터 발생되는 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 기초하여, 제 2 코일(522)에서는 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 유도 기전력은 예를 들어 정류되어 무선 전력 송신기(100)의 하드웨어들(예: 제어 회로, 통신 회로, 전력 처리 회로등) 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 무선 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 제 3 코일(531) 및 제 4 코일(532)은 서로 연결될 수도 있다. 이 경우에는, 제 3 코일(531) 및 제 4 코일(532)로부터 수신되는 전력이 처리되어 전자 장치(150)의 동작에 이용되거나 또는 내부 배터리의 충전에 이용될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 3 코일(531) 및 제 4 코일(532)은 서로 연결되지 않을 수도 있다. 제 3 코일(531) 및 제 4 코일(532)의 권선수가 상이한 경우에는, 제 3 코일(531)에서 발생하는 유도 기전력의 전압의 크기와 제 4 코일(532)에서 발생하는 유도 기전력의 전압의 크기가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 3 코일(531)에서 발생하는 유도 기전력은 정류되어 전자 장치의 제 1 하드웨어(예: 디스플레이)로 제공될 수 있으며, 제 4 코일(532)에서 발생하는 유도 기전력은 정류되어 전자 장치의 제 2 하드웨어(예: 통신 회로)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(150)는 복수 개의 다운 컨버팅을 위한 회로를 포함하지 않고도, 복수 개의 하드웨어들 각각에 요구되는 전압을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 5C , the
도 6a 내지 6d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 코일 배치를 도시한다.6A-6D illustrate a plurality of coil arrangements in accordance with various embodiments of the present invention.
도 6a를 참조하면, 제 1 코어(601)에는 제 1 코일(611)이 권선될 수 있다. 제 1 코일(611)은 피복된 전선일 수 있다. 제 1 코일(611)을 제 1 코어(601)에 고정하기 위한 테이프(602)가 제 1 코어(601)의 적어도 일부와 제 1 코일(611)의 적어도 일부에 부착될 수 있다. 제 1 코어(601) 및 제 2 코어(621)는 상대적으로 높은 투자율(permeability)을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 제 1 코어(601) 및 제 2 코어(621)는 예를 들어 페라이트(ferrite)와 같은 물질로 구성될 수 있으며, 자속을 증가시킬 수 있는 물질이라면 제한이 없다. 제 1 코일(611)의 외측 및 테이프(602) 상에 제 2 코일(612)가 권선될 수 있다. 제 2 코일(612) 또한 피복된 전선일 수 있다. 제 1 코일(611)은 예를 들어 전력 송신을 위한 코일일 수 있으며, 제 2 코일(612)은 하드웨어에 전력을 전달하기 위한 코일일 수 있으나, 위치에는 제한이 없다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 하드웨어에 전력을 전달하기 위한 코일이 상대적으로 내측에 권선될 수 있으며, 전력 송신을 위한 코일이 상대적으로 외측에 권선될 수도 있다. 전력을 수신하는 전자 장치는 제 2 코어(621)를 포함할 수 있으며, 제 2 코어(621)에는 제 3 코일(622)이 권선될 수 있다. 테이프(603)가 제 3 코일(622)의 적어도 일부 및 제 2 코어(621)의 적어도 일부에 부착됨에 따라, 제 3 코일(622)이 제 2 코어(621)에 고정될 수 있다. 도 6b 및 6c를 참조하면, 평판형의 페라이트(631) 상에 제 1 코일(632)이 위치할 수 있으며, 제 2 코일(632) 상에 제 2 코일(633)이 위치할 수 있다. 이 경우에는, 제 1 코일(632) 또는 제 2 코일(632)의 내측에 페라이트가 위치하지 않고, 적층된 형태로 구현될 수도 있다. 도 6d를 참조하면, 페라이트가 복수 개의 층(641,642,643,644)을 가지는 형태로 구현될 수도 있다. 복수 개의 층(641,642,643,644) 중 적어도 하나의 층에는, 제 1 코일(645) 및 제 2 코일(646)이 권선될 수도 있다.Referring to FIG. 6A , a
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일들을 설명하기 위한 블록도를 도시한다.7 is a block diagram illustrating coils according to various embodiments of the present invention.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)의 전력 송신 회로(109)에는 전자 장치(150)로 전력을 제공하기 위한 제 1 코일(701)이 포함될 수 있다. 제 1 코일(701)에는 V1의 전압이 인가될 수 있다. 제 1 코일(701)로 입력되는 교류 전력에 따라, 제 1 코일(701)에서는 자기장이 발생될 수 있으며, 이에 따라 제 1 코일(701) 주변에 위치하는 전자 장치(미도시)가 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 제 1 코일(701)에서 발생하는 자기장에 의하여 무선 전력 송신 장치(100) 내부에 위치하는 제 2 코일(702) 및 제 3 코일(703)에서도 유도 기전력이 발생할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)의 제 1 하드웨어(711)는 V2의 동작 전압을 요구할 수 있으며, 무선 전력 송신 장치(100)의 제 2 하드웨어(712)는 V3 동작 전압을 요구할 수 있다. 제 1 코일(701) 및 제 2 코일(702) 사이의 권선비와 제 1 코일(701) 및 제 3 코일(703) 사이의 권선비가 상이할 수 있으며, 이에 따라 제 2 코일(702)로부터는 V2의 전압이 출력될 수 있으며, 제 3 코일(703)로부터는 V3의 전압이 출력될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 코일(702) 및 제 1 하드웨어(711) 사이에는 정류 회로가 연결될 수 있으며, 제 3 코일(703) 및 제 2 하드웨어(712) 사이에는 정류 회로가 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 1 하드웨어(711) 및 제 2 하드웨어(712) 각각은 V2의 전압 및 V3의 전압을 제공받을 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 2 코일(702)은 정류 후 V2가 되는 전압을 가지는 교류 전류를 출력할 수 있으며, 제 2 코일(702)은 정류 후 V3가 되는 전압을 가지는 교류 전류를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시한다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 정류 회로(802), 인버터(803), 제 1 코일(804), MCU(805), 시동 회로(806), 신호 생성 회로(807), 정류 회로(808) 및 제 2 코일(809)을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)의 정류 회로(802)는 외부의 전력 소스(801)로부터 교류 전력을 수신할 수 있다. 정류 회로(802)는, 수신한 교류 전력을 정류하여 정류된 직류 전력을 인버터(803)에 제공할 수 있다. 또는, 정류 회로(802)는 정류된 직류 전력을 시동 회로(806)에 제공할 수도 있다. 최초 구동시에는, 정류 회로(802)는 직류 전력을 시동 회로(806)에 제공할 수 있다. 신호 생성 회로(807)는, 인버터(803)의 제어 신호를 제공할 수 있으며, 인버터(803)는 제공받은 제어 신호에 기초하여 정류된 직류 전력을 제 1 코일(804)에 인가 또는 미인가할 수 있다. 신호 생성 회로(807)는 구동 이후에는 제 2 코일(809)에서 발생한 유도 기전력을 이용하여 동작할 수 있지만, 최초 구동 시에는 제 2 코일(809)에 아직 유도 기전력이 발생할 수 없다. 이에 따라, 최초 구동 시에는 신호 생성 회로(807)는 시동 회로(806)로부터 전력을 수신하여 이용할 수 있다. 시동 회로(806)는, 정류 회로(802)로부터 제공받은 전력을 이용하여, 신호 생성 회로(807)에 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 신호 생성 회로(807)가 전력을 제공받아, 인버터(803)로 제어 신호를 제공하면, 이후에는 인버터(803)의 동작에 따라 제 1 코일(804)에 교류 전력이 인가될 수 있으며, 제 2 코일(809)에도 유도 기전력이 발생할 수 있다. 유도 기전력에 의한 교류 전력은 정류 회로(808)에 의하여 정류되어 MCU(805), 시동 회로(806) 또는 신호 생성 회로(807) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 시동 회로(806)는 제 2 코일(809)로부터 전력이 제공됨을 확인하면, 신호 생성 회로(807)로의 전력 제공을 중단하도록 설정될 수도 있다. 시동 회로(806)는, 신호 생성 회로(807)의 구동 전압에 대응되도록 정류 회로(802)로부터의 전력을 제공할 수 있는 회로라면 제한이 없다.8A is a block diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure. The
도 8b를 참조하면, 인버터(811)가 인버팅을 위한 회로 및 신호 생성 회로(807)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 인버터(811)는, 외부의 회로로부터 제어 신호를 수신하지 않고, 수신된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력할 수도 있다. 인버터(811)는 구동 이후에는 제 2 코일(809)에서 발생한 유도 기전력을 이용하여 동작할 수 있지만, 최초 구동 시에는 제 2 코일(809)에 아직 유도 기전력이 발생할 수 없다. 이에 따라, 최초 구동 시에는 인버터(811)는 시동 회로(806)로부터 전력을 수신하여 이용할 수 있다. 시동 회로(806)는, 정류 회로(802)로부터 제공받은 전력을 이용하여, 인버터(811)에 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 인버터(811)가 전력을 제공받아, 제공받은 전력을 이용하여 제 1 코일(804)에 교류 전력을 제공할 수 있다. 유도 기전력에 의한 교류 전력은 정류 회로(808)에 의하여 정류되어 MCU(805), 시동 회로(806) 또는 인버터(811) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 시동 회로(806)는 제 2 코일(809)로부터 전력이 제공됨을 확인하면, 인버터(811)로의 전력 제공을 중단하도록 설정될 수도 있다.Referring to FIG. 8B , the
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 내부에 배터리를 포함할 수도 있다. 내부의 배터리는 제 2 코일(809)로부터 전력을 수신할 수 있으며, 수신한 전력을 저장할 수 있다. 한편, 최초 구동 시점에서, 인버터(803) 또는 신호 생성 회로(807) 중 적어도 하나는 배터리에 저장된 전력을 이용하여 동작할 수도 있다. 이 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는 시동 회로(806)를 포함하지 않을 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)가 외부의 전력 소스(801)와 연결되지 않은 경우에, 내부의 배터리에 저장된 전력을 이용하여 동작할 수도 있다.The wireless
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시동 회로의 상세 회로도를 도시한다.9 shows a detailed circuit diagram of a startup circuit according to various embodiments of the present invention.
외부의 전원(901)으로부터 정류 회로(902)는 교류 전력을 수신하고, 정류하여 직류 전력을 전력 경로(903)를 통하여 출력할 수 있다. 전력 경로(903)의 노드(910) 및 노드(917)에서는 예를 들어 V3의 전압이 인가될 수 있다. 노드(910)에 연결되는 전력 경로(904)에는 저항들(905,906)이 연결될 수 있으며, 저항들(905,906)의 저항값은 노드(950)에서 특정 전압(예: Vref)이 인가되도록 결정될 수 있다. 노드(950)에는 스위치(907)가 연결될 수 있다. 노드(950)의 전압과 노드(911)의 전압이 동일한 경우에는, 스위치(907)가 온 상태로 제어되어 노드(950)가 접지될 수 있다. 노드(950)의 전압과 노드(911)의 전압이 상이한 경우에는, 스위치(907)가 오프 상태로 제어되어 노드(950)와 스위치(907)에 연결되는 소자들(예: 903,909, 접지)과의 연결이 끊어질 수 있다. 최초 구동 시, 즉 인버터(940)가 인버팅 동작을 수행을 시작하는 시점에서는, 만약에 시동을 위한 회로들이 포함되지 않는다면, 제 1 코일(941)에 교류 전력이 인가될 수 없다. 이에 따라, 제 2 코일(942)에서도 유도 기전력이 생성될 수 없으며, 단자(930)에 인가되는 전압의 크기는 0일 수 있다. 단자(930)는 단자(920)와 인터록(interlock)될 수 있으며, 단자(930)의 전압은 단자(920)의 전압과 동일할 수 있다. 이에 따라, 단자(920)의 전압 또한 최초 구동시에는 0일 수 있다. 단자(920)의 전압이 0임에 따라서, 노드(911)의 전압은 0일 수 있다. 노드(950)의 전압(Vref)와 노드(911)의 전압(즉, 0)이 상이하므로, 스위치(907)는 오프 상태이며, 노드(950)의 전압은 Vref를 유지할 수 있다. 노드(950)의 전압이 Vref인 경우에는, 스위치(912)가 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 전력 경로(921)를 통하여, 노드(917)로부터 노드(918)로 전력이 제공될 수 있다. 저항(915)의 값과 제너 다이오드(916)의 항복 전압은 노드(951)에서의 전압이 V2가 되도록 설정될 수 있다. 여기에서, V2는 신호 생성 회로(990)의 동작 전압일 수 있다. 한편, 다이오드들(913,914)은 노드(918)로부터 노드(950)로 전력이 제공되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 신호 생성 회로(990)는 V2의 전압을 제공받을 수 있으며, 이를 이용하여 하이 신호(HG) 및 로우 신호(LG)를 주기적으로 번갈아가면서 인버터(940)로 제공할 수 있다. 인버터(940)는 하이 신호(HG)를 수신하면 정류 회로(902)로부터의 직류 전력을 제 1 코일(941)에 인가하고, 로우 신호(LG)를 수신하면 정류 회로(902)로부터의 직류 전력을 제 1 코일(941)에 인가하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 1 코일(941)에는 교류 전력이 인가될 수 있으며, 제 2 코일(941)에도 유도 기전력이 발생할 수 있다. 유도 기전력에 의한 교류 전력은 다이오드(943)에 의하여 정류될 수 있다. 저항(944)의 값은, 정류된 전력의 전압이 V2를 가지면서, 단자(930)의 전압이 V2를 가지도록 설정될 수 있다. 저항(944)의 위치에는 제한이 없다. 이에 따라, 제 2 코일(942)로부터 출력되어 다이오드(943)에 의하여 정류된 V2의 전압이 신호 생성 회로(990)로 제공될 수 있으며, 신호 생성 회로(990)는 수신된 전력을 이용하여 인버터(940) 제어 신호의 생성 및 출력을 수행할 수 있다. 단자(930)에 인가되는 전압이 V2이므로, 단자(920)에 인가되는 전압 또한 V2일 수 있다. 저항들(903,909)의 값은 노드(911)에서의 전압 값이 Vref가 될 수 있도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 단자(920)에 V2가 인가되면, 노드(911)에는 Vref가 인가될 수 있다. 노드(911)와 노드(950)의 전압값이 동일하므로, 스위치(907)가 온 상태로 제어되며, 노드(950)가 접지에 연결될 수 있다. 이에 따라, 노드(950) 전압이 스위치(912)의 온 상태 전압에 대응되지 못하여, 스위치(912)가 오프 상태로 제어될 수 있다. 스위치(912)가 오프 상태로 제어됨에 따라서, 전력 경로(921)를 통하여 전력이 제공되지 않으며, 노드(951)에 V2 전압 제공이 중단될 수 있다. 이에 따라, 시동 이후에는, 신호 생성 회로(990)는 제 2 코일(942)로부터의 유도 기전력만을 이용하여 동작할 수 있다.The rectifying
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치의 코일을 도시한다.10 illustrates a coil of an electronic device that wirelessly receives power according to various embodiments of the present disclosure.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 전력 수신 회로(159) 내에 복수 개의 코일들(1001,1002)을 포함할 수 있다. 복수 개의 코일들(1001,1002) 각각의 권선수는 상이할 수 있다. 복수 개의 코일들(1001,1002) 각각은 하나의 코어에 권선될 수 있다. 복수 개의 코일들(1001,1002)은 하나의 코어의 동일한 부분에 권선될 수도 있으며, 각각이 하나의 코어의 상이한 부분에 권선될 수도 있다. 복수 개의 코일들(1001,1002)은 복수 개의 코어 각각에 권선될 수도 있다. 코일들(1001,1002)의 권선수가 상이하므로, 제 1 코일(1001)의 출력단 전압(V3)과 제 2 코일(1002)의 출력단 전압(V4) 또한 상이할 수 있다. 제 1 하드웨어(1001)는 출력단 전압(V3)을 이용할 수 있으며, 제 2 하드웨어(1002)는 출력단 전압(V4)을 이용할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 코일과 하드웨어들 사이에는 정류 회로 또는 컨버팅 회로가 연결될 수도 있다.The
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는 내부 배터리를 포함할 수도 있다. 내부 배터리는, 예를 들어 제 2 코일(1002)에 연결될 수 있으며, 제 2 코일(1002)로부터 전력을 수신할 수 있다. 전자 장치(150)가 무선 전력 송신 장치(100)로부터 충분한 크기의 전력을 수신하지 못하는 경우에, 전자 장치(150)는 내부 배터리를 이용하여 전력을 하드웨어를 동작할 수도 있다. 또는, 전자 장치(150)는, 정류 회로로부터 출력되는 전력의 전압 크기가 불안정한 경우에, 내부 배터리에 저장된 전력을 이용하여 하드웨어를 동작하도록 할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치(150)는, 제 1 코일(1001)에 연결되는 제 1 내부 배터리 및 제 2 코일(1002)에 연결되는 제 2 내부 배터리를 포함할 수도 있다. 이 경우, 전자 장치(150)는, 제 1 내부 배터리로부터의 전력을 이용하여 제 1 하드웨어(1011)를 동작하도록 하며, 제 2 내부 배터리로부터의 전력을 이용하여 제 2 하드웨어(1012)를 동작하도록 할 수도 있다.The
Claims (13)
자기장을 발생시킴으로써 상기 외부 전자 장치로 무선으로 전력을 송신하고, 제 1 권선수를 가지는 제 1 코일;
상기 제 1 코일에 의해 발생된 상기 자기장에 기반하여, 유도 기전력을 생성하고 상기 제 1 권선수와 상이한 제 2 권선수를 가지는 제 2 코일; 및
적어도 하나의 하드웨어를 포함하고,
상기 무선 전력 송신 장치의 상기 적어도 하나의 하드웨어는 상기 유도 기전력에 기반하여 동작하고,
상기 제 1 코일에 인가되는 전압 및 상기 제 2 코일에 인가되는 전압의 비율은, 상기 제 1 권선수 및 상기 제 2 권선수의 비율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.A wireless power transmission device for wirelessly transmitting power to an external electronic device, comprising:
a first coil for wirelessly transmitting power to the external electronic device by generating a magnetic field and having a first number of turns;
a second coil that generates an induced electromotive force based on the magnetic field generated by the first coil and has a second number of turns different from the first number of turns; and
at least one piece of hardware;
The at least one hardware of the wireless power transmitter operates based on the induced electromotive force,
A ratio of a voltage applied to the first coil and a voltage applied to the second coil is determined according to a ratio of the number of first windings and the number of second windings.
상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일이 권선된 코어
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
A core on which the first coil and the second coil are wound
A wireless power transmission device further comprising a.
상기 코어 상에 상기 제 1 코일이 권선되며, 상기 제 1 코일의 외측에 상기 제 2 코일이 권선되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.3. The method of claim 2,
The first coil is wound on the core, the wireless power transmission apparatus, characterized in that the second coil is wound on the outside of the first coil.
평판형의 페라이트
를 더 포함하며,
상기 평판형의 페라이트 상에 상기 제 1 코일이 배치되며, 상기 제 1 코일 상에 상기 제 2 코일이 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
flat ferrite
further comprising,
The first coil is disposed on the flat ferrite, and the second coil is disposed on the first coil.
상기 제 2 코일 및 상기 적어도 하나의 하드웨어에 연결되며, 상기 유도 기전력에 의한 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 상기 적어도 하나의 하드웨어로 제공하는 정류 회로
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
A rectifier circuit connected to the second coil and the at least one hardware, converting AC power by the induced electromotive force into DC power and providing it to the at least one hardware
A wireless power transmission device further comprising a.
상기 제 1 권선수와 상기 제 2 권선수 사이의 권선비는, 상기 제 1 코일에 인가되는 전압과 상기 적어도 하나의 하드웨어의 동작 전압 사이의 비율에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
A winding ratio between the first number of windings and the second number of windings is set according to a ratio between a voltage applied to the first coil and an operating voltage of the at least one hardware.
상기 제 1 코일에 연결되는 제 1 커패시터; 및
상기 제 2 코일에 연결되는 제 2 커패시터
를 더 포함하고,
상기 제 1 코일 및 상기 제 1 커패시터에 의하여 구성되는 공진 회로의 공진 주파수는, 상기 제 2 코일 및 상기 제 2 커패시터에 의하여 구성되는 공진 회로의 공진 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
a first capacitor coupled to the first coil; and
a second capacitor coupled to the second coil
further comprising,
A resonant frequency of the resonant circuit formed by the first coil and the first capacitor is the same as the resonant frequency of the resonant circuit formed by the second coil and the second capacitor.
상기 제 1 권선수 및 상기 제 2 권선수와 상이한 제 3 권선수를 가지는 제 3 코일
을 더 포함하며,
상기 무선 전력 송신 장치의 상기 적어도 하나의 하드웨어와 상이한 다른 하드웨어는 상기 자기장에 기반하여 상기 제 3 코일에서 생성된 유도 기전력에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
A third coil having a third number of turns different from the first number of turns and the second number of turns
further comprising,
Other hardware different from the at least one hardware of the wireless power transmitter is a wireless power transmitter, characterized in that it operates by the induced electromotive force generated in the third coil based on the magnetic field.
외부로부터 교류 전력을 수신하여 직류 전력으로 정류하는 정류 회로;
상기 직류 전력을 제 1 기간 동안에는 상기 제 1 코일에 인가하고, 제 2 기간 동안에는 상기 제 2 코일에 인가하지 않는 인버터; 및
상기 인버터가 상기 제 1 기간 동안에 상기 직류 전력을 인가하는 제 1 제어 신호 및 상기 인버터가 상기 제 2 기간 동안에 상기 직류 전력을 인가하지 않도록 하는 제 2 제어 신호를 생성하여, 상기 제 1 제어 신호 및 상기 제 2 제어 신호를 상기 인버터로 번갈아가면서 제공하는 신호 생성 회로
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.The method of claim 1,
a rectifier circuit for receiving AC power from the outside and rectifying it into DC power;
an inverter that applies the DC power to the first coil during a first period and does not apply the DC power to the second coil during a second period; and
The inverter generates a first control signal for applying the DC power during the first period and a second control signal for preventing the inverter from applying the DC power during the second period, the first control signal and the A signal generating circuit that alternately provides a second control signal to the inverter
A wireless power transmission device further comprising a.
상기 무선 전력 송신 장치의 구동이 시작되면 상기 정류 회로로부터의 상기 직류 전력을 이용하여 상기 신호 생성 회로의 동작을 위한 전력을 제공하고, 상기 제 2 코일로부터 상기 유도 기전력이 발생되면 상기 신호 생성 회로의 동작을 위한 전력 제공을 중단하는 시동 회로
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
10. The method of claim 9,
When driving of the wireless power transmitter starts, power for the operation of the signal generating circuit is provided using the DC power from the rectifying circuit, and when the induced electromotive force is generated from the second coil, the signal generating circuit Startup circuit that stops providing power for operation
A wireless power transmission device further comprising a.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |