KR102411269B1 - 저발열 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

저발열 무선 전력 수신 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102411269B1
KR102411269B1 KR1020210147791A KR20210147791A KR102411269B1 KR 102411269 B1 KR102411269 B1 KR 102411269B1 KR 1020210147791 A KR1020210147791 A KR 1020210147791A KR 20210147791 A KR20210147791 A KR 20210147791A KR 102411269 B1 KR102411269 B1 KR 102411269B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
wireless power
load
low
unit
Prior art date
Application number
KR1020210147791A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210135952A (ko
Inventor
정춘길
황병욱
Original Assignee
지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨 filed Critical 지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority to KR1020210147791A priority Critical patent/KR102411269B1/ko
Publication of KR20210135952A publication Critical patent/KR20210135952A/ko
Priority to KR1020220072796A priority patent/KR102549869B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102411269B1 publication Critical patent/KR102411269B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

본 발명은, 무선 전력 신호를 수신하기 위한 전력 수신 코일; 상기 전력 수신 코일이 상기 무선 전력 신호에 공진되게 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부; 상기 무선 전력 신호를 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부; 상호간에 병렬 연결되고 상기 정류부의 출력전력을 부하에 충전전력으로 공급하는, 제 1 저항값을 갖는 저발열 변압부 및 제 1 저항값보다 큰 제 2 저항값을 갖는 고발열 변압부를 포함하는 전력 변환부; 및 상기 임피던스 매칭부의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는 수신 제어부를 포함하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.

Description

저발열 무선 전력 수신 장치{LOW HEAT WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE}
본 발명은, 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서, 충전 효율이 우수하며, 충전 중 발열이 적게 발생하는 저발열 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.
일반적으로 핸드폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 전력을 충전하여 동작전력을 공급하는 배터리 팩과 같은 수전장치가 장착된다. 상기 수전장치는 외부의 충전장치에서 공급되는 전력을 충전하고, 충전한 전력을 상기 휴대용 단말기에 공급하여 동작시킬 수 있도록 한다.
상기 수전장치는 전력을 충전하는 배터리 셀과, 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 상기 배터리 셀에 충전시키고 충전시킨 전력을 방전시켜 휴대용 단말기로 공급하는 충·방전 회로 등을 포함할 수 있다.
상기 충전장치와 상기 수전장치를 전기적으로 연결하는 방식으로는, 상용 교류전력을 입력하여 상기 수전장치에 대응하는 전압 및 전류의 전력을 출력하는 충전장치의 전력 출력 단자와 상기 수전장치의 전력 입력 단자를 케이블을 통해 직접 연결하는 단자 연결방식이 알려져 있다.
그러나, 상기 단자 연결방식은 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자들이 서로 다른 전위 차를 가지고 있으므로, 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자와 상호 간에 접촉시키거나 또는 분리할 경우에 순간 방전현상이 발생하게 된다.
이러한 순간 방전현상은 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자를 마모시키고, 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자에 이물질이 쌓여 있을 경우에 상기 이물질에서 열이 발생하여 화재 등과 같은 안전사고가 발생할 염려가 있다.
또한, 습기 등으로 인하여 상기 수전장치의 배터리 셀에 충전된 전력이 수전장치의 단자를 통해 외부로 자연 방전되고, 이로 인하여 수전장치의 사용 수명이 단축되고 사용성능의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
최근에는 상기와 같은 단자 연결방식의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전력 신호를 전송하고, 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전송하는 무선 전력 신호를 수신하여 배터리 셀에 충전시키는 무선 전력 수신 장치가 제시되고 있다(대한민국 공개특허공보 제10-2012-0128114호 참조).
상기 무선 전력 수신 장치는 예를 들면, 상기 무선 전력 전송 장치와 전자기 유도방식으로 결합되어 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전송하는 무선 전력 신호를 수신하고, 수신한 전력을 배터리 셀에 충전시키고 있다.
상기한 무선 전력 수신 장치는 무선으로 안정하고, 높은 효율로 전력을 수신하여 배터리 셀에 충전시킬 수 있도록 하는데 많은 노력을 기울여 왔다.
이러한 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 수신된 무선 전력신호를 정류기로 정류하여 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 DC/DC 컨버터가 직류전력의 전압 레벨을 배터리 셀에 대응하는 전압레벨로 변환하여 배터리 셀에 충전하고 있다.
그러나, 상기 DC/DC 컨버터를 사용하여 직류전력의 전압 레벨을 변환하는 것은 DC/DC 컨버터가 직류전력의 전압 레벨을 변환하는 과정에서 많은 열을 발생하고, 이로 인하여 전력소모가 증가함은 물론 DC/DC 컨버터에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 별도의 방열수단을 필요로 하였다.
또한 회로 기판에 상기 방열수단을 설치해야 되므로 회로 기판의 크기가 커지게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 무선 전력 전송 장치로부터 전송된 전력 신호를 이용하여 부하를 충전하는 과정에서 발생되는 열을 줄일 수 있는 저발열 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 신호를 수신하기 위한 전력 수신 코일; 상기 전력 수신 코일이 상기 무선 전력 신호에 공진되게 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부; 상기 무선 전력 신호를 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부; 상호간에 병렬 연결되고 상기 정류부의 출력전력을 부하에 충전전력으로 공급하는, 제 1 저항값을 갖는 저발열 변압부 및 제 1 저항값보다 큰 제 2 저항값을 갖는 고발열 변압부를 포함하는 전력 변환부; 및 상기 임피던스 매칭부의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는 수신 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수신 제어부는, 경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 오프시킨 상태에서, 상기 부하에 충전 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 상기 수신 제어부는, 중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 온 시킨상태에서 상기 부하에 충전 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는, 상기 전력 변환부 후단에 설치되어서 상기 충전 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수신 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭부를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는, 상기 수신 코일을 통해 ASK 신호를 발신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 수신 제어부는, 상기 부하로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부를 제어하여, 상기 수신 코일을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 저발열 변압부는, FET 및 상기 FET의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 고발열 변압부는, LDO일 수 있다.
여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는 상기 수신 제어부에 전원을 공급하는 제어부 전원을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부 전원은 LDO로 이루어질 수 있다.
여기서, 저발열 무선 전력 수신 장치는 상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 가상 부하를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 전압 안정화 회로부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에 따르면, 저발열 변압부 및 고발열 변압부를 구비하고, 수전장치의 충전 경과시간 및 출전 전류에 따라 수전장치의 전력충전 부하상태를 판단하고, 이에 따라, 상기 저발열 변압부 및 상기 고발열 변압부를 동작을 제어함으로써, 충전중 발열양을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 블록 구성도.
도 2는, 도 1에 도시된 저발열 무선 전력 수신 장치의 회로도.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 충전 동작 중 충전 상태에 따른 정류부에서의 출력전압과 부하로의 충전 전류를 나타내는 도표.
도 5는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 정류부의 출력전압과 부하로의 충전전류를 예로 들어 동작상태를 설명하기 위한 그래프.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 블록 구성도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 저발열 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치(100)는, 수신 코일(110), 임피던스 매칭 회로(120), 정류부(130), OVP(전압 안정화)회로, 가상 부하(150), 전력 변환부(160), 전류 검출부(170), 통신부(180), 제어부 전원(190), 부하(200,예컨대 배터리셀등) 및 수신 제어부(210)를 포함할 수 있다.
상기 수신 코일(110)은, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치의 전송 코일과 전자기 유도방식 또는 자기 공명식 등으로 결합되어 상기 전력 전송 코일이 전송하는 무선 전력 신호를 수신한다.
임피던스 매칭 회로(120)는 상기 수신 코일(110)과 무선 전력 전송 장치의 전송 코일간의 임피던스 매칭을 하기 위한 구성요소로도, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 커패시터로 이루어질 수 있다.
정류부(130)는, 무선 전력 신호에 의해 상기 수신 코일(110)에서 발생되는 교류 전력을 직류전력을 변환하는 장치이다.
전력 변환부(160)는, 상기 정류부(130)에서 출력되는 직류 전력을 부하에 맞게 충전 전력으로 변환하여 부하에 공급하는 기능을 한다. 이 전력 변환부(160)는, 저발열 변압부(162)와 고발열 변압부(164)로 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 저발열 변압부(162)는, FET(162-1)와 FET(162-1)의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자(162-2)를 포함할 수 있으며, 고발열 변압부(164)는 LDO로 구성될 수 있다.
통상 5V,1A의 충전 전력으로 충전 하는 경우, 상기 저발열 변압부(162)의 FET는 30mΩ의 저저항값을 가지며, 고발열 변압부(164)의 LOD는 0.2Ω의 고저항값을 가지게 된다. 그리고, 상기 저발열 변압부(162)와 고발열 변압부(164)는 상호 병렬연결되게 된다.
본 발명에서는 고발열 변압부(164)는 충전 개시후 충전동작 중에 항상 온상태를 유지하며(즉, 경부하 상태 및 중부하 상태 모두에서), 저발열 변압부(162)는, 중부하 상태에서만 온되게 된다. 저발열 변압부(162)가 온되면, 병렬 연결되어 있는 고발열 변압부(164)가 고저항값을 갖게 되고, 이에 따라 대부분의 전류는 저발열 변압부(162)로 공급되게 된다. 이에 따라 고발열 변압부(164)에는 적은 전류만 흐르게 되어서, 발열량이 극도로 적어지게 된다.
한편, 상기 정류부(130)와 전력 변환부(160) 사이에는 OVP 회로(140)와 가상 부하(150)가 위치할 수 있다.
OVP 회로(140) 및 가상 부하(150)는 무선 충전 초기에 부하에 서지 전압이 공급되는 것을 방지하기 위한 구성요소로서, 최초 무선 전력 신호가 수신되면, 수신 제어부(210)는, 가상 부하(150)가 온된 상태에서, 전류 검출부(170)에서 정상적인 전류값이 측정되면,가상 부하(150)를 오프시킨다. 또한, OVP 회로는, 필요 이상의 전압이 부하에 공급되는 것을 방지하기 위한 회로이다. 즉 충전 초기에 부하에 과도한 전압이 공급되는 것을 방지하기 위하여, 정류부(130)와 전력 변환부(160)사이에 배치된다. 최초에 무선 전력 수신 신호가 수신되면, 수신 제어부(210)는 OVP 회로를 제어하여, 과전압이 부하에 공급되지 않도록 한다.
전류 검출부(170)는, 부하로 공급되는 충전 전력의 전류값을 측정하는 기능을 한다. 정상적인 충전 중에 비정상적인 비상상황(수신 장치(100)의 위치 이동등)으로 인하여 전류값이 적어지게 되면, 수신 제어부(210)는, 통신부(180)를 통해 이를 무선 전력 전송 장치로 알리게 되어서, 무선 전력 신호을 변경하도록 할 수 있게 된다. 또한, 수신 제어부(210)는 임피던스 매칭 회로(120)를 제어하여 수신 코일(110)이 다시 전송 코일과 임피던스 매칭하도록 하여 무선 충전이 계속 이루어지게 할 수 있다.
통신부(180)는, 상기 전류 검출부(170) 및 부하(200)로부터의 충전 상태 정보를 ASK 통신신호로 상기 수신 코일(110)을 통해 무선 전력 전송 장치로 전송하는 기능을 한다.
수신 제어부 전원(190)은, 수신 제어부(210)로 전원을 공급하는 것으로서. 도 2에 도시된 바와 같이 LDO로 이루어질 수 있다.
수신 제어부(210)는, 상기 임피던스 매칭 회로(120)의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부(164)를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하(200)에 충전 전력을 공급하는 기능을 한다. 여기서 상기 수신 제어부(210)는, 경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 오프시킨 상태에서, 부하(200)에 충전 전력을 공급하며, 중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 온 시킨상태에서 상기 부하(200)에 충전 전력을 공급한다. 또한, 상기 수신 제어부(210)는, 상기 전류 검출부(170)에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭 회로(120)를 임피던스를 변경하여 적절한 전류가 부하로 흐르도록 한다. 또한, 수신 제어부(210)는, 상기 부하(200)로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부(180)를 제어하여, ASK 신호로 상기 수신 코일(110)을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 하는 기능을 갖는다.
이하에서는, 상술한 구성을 갖는 저발열 무선 전력 수신 장치의 충전 동작을 도 3 내지 도 5를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 충전 동작 중 충전 상태에 따른 정류부에서의 출력전압과 부하로의 충전 전류를 나타내는 도표이며, 도 5는 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 정류부의 출력전압과 부하로의 충전전류를 예로 들어 동작상태를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 우선 무선 전력 전송 장치로부터의 디지털 핑신호를 수신하면, 이에 따라 수신 제어부(210)는 임피던스 매칭 회로(120)를 제어하여 전송 코일과 수신 코일(110)간은 임피던스 매칭 동작을 실행한다(S1,S3). 그 다음 임피던스 매칭이 이루어지면 무선 전력 수신 장치(100)로부터의 무선 전력 신호를 수신하게 된다(S5). 이 때는 초기 상태(도 4 및 도 5 참조)라 할 것이다. 이 때는 도 5에 도시된 바와 같이, 정류부(130)의 출력 전압인 대략 7~10.5V 정도이지만, 부하로의 전류가 공급되지 않는 상태이다. 이 때, 수신 제어부(210)는, 정류부(130)의 출력 전압을 체크하면서, 가상 부하(150)를 온상태로 유지한다(S7). 그 다음 출력 전압 및 경과시간을 고려하여 현재 상태가 경부하 상태인지를 확인한다(S9). 또한, OVP 회로(140)를 동작시켜, 과전압이 부하에 공급되지 않도록 한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 경부하 상태는 출력 전압이 5.45~5.6V이며, 출력 전류가 200~1000mA인 상태이다. 이와 같이 경부하 상태라고 인정되면, 가상 부하(150)를 오프면서 고발열 변압부(164)를 턴온하면서, 부하(200)에 충전 전력을 공급하게 된다(S11). 이 때, 전류 검출부(170)는 충전 전력의 전류를 측정하게 된다.
그 다음, 수신 제어부(210)는 중부하 상태인지를 확인한다(S13). 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 중부하 상태는 충전 전류가 350~1000mA이고, 정류부(130)의 출력 전압은 5.15~5.3V인 상태이다. 중부하 상태로 판단되면, 고발열 변압부(164)와 병렬로 연결된 저발열 변압부(162)를 턴온한다(S15). 즉, 고발열 변압부(164)는 그대로 온상태를 유지한 상태에서 저발열 변압부(162)를 턴온하게 되면, 저발열 변압부(162)가 저저항값을 갖기 때문에 대부분의 전류는 저발열 변압부(162)로 공급되게 된다. 이에 따라, 고발열 변압부(164)에서는 발열이 극소화된다. 이와 같이 중부하 상태에서, 다시 수신 제어부(210)는, 경부하 상태가 되는지를 확인한다(S17). 도 4 및 도 5에 경부하 상태는 대략 5.45~6.0V 이고, 충전 전류는 200~500mA의 값을 가질 수 있다. 이와 같이 다시 경부하 상태가 되면, 수신 제어부(210)는, 저발열 변압부(162)를 턴 오프함으로써, 고발열 변압부(164)만을 온시킨다(S19). 그리고, 완전 충전 상태가 되면, 고발열 변압부(164)도 오프시킴으로써, 더 이상 전류가 부하로 공급되는 것을 방지하게 된다(S21).
이상과 같은 구성을 갖는본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에 따르면, 저발열 변압부 및 고발열 변압부를 구비하고, 수전장치의 충전 경과시간 및 출전 전류에 따라 수전장치의 전력충전 부하상태를 판단하고, 이에 따라상기 저발열 변압부 및 상기 고발열 변압부를 동작을 제어함으로써, 충전중 발열양을 최소화할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 저발열 무선 전력 수신 장치 및 방법은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들의 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 무선 전력 수신 장치
110 : 수신 코일
120 : 임피던스 매칭 회로
130 : 정류부
140 : OVP 회로 (전압 안정화회로)
150 : 가상부하
160 : 전력 변환부
162 : 저발열 변압부
162-1 : FET
162-2: 스위칭소자
164 : 고발열 변압부
170 : 전류 검출부
180 : 통신부
190 : 제어부 전원
200 : 부하
210 : 수신 제어부

Claims (7)

  1. 무선 전력 신호를 수신하기 위한 전력 수신 코일;
    상기 전력 수신 코일이 상기 무선 전력 신호에 공진되게 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부;
    상기 무선 전력 신호를 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부;
    상호간에 병렬 연결되고 상기 정류부의 출력전력을 부하에 충전전력으로 공급하는, 제 1 저항값을 갖는 저발열 변압부 및 제 1 저항값보다 큰 제 2 저항값을 갖는 고발열 변압부를 포함하는 전력 변환부;
    상기 임피던스 매칭부의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는 수신 제어부;
    상기 전력 변환부 후단에 설치되어서 상기 충전 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
    상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 가상 부하 - 상기 가상 부하는 상기 무선 전력 신호를 수신하는 것에 응답하여 온 됨 -;
    를 포함하고,
    상기 수신 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류 값이 미리 결정된 범위 내에 있는 것에 응답하여 상기 가상 부하를 오프하도록 구성되고,
    상기 수신 제어부는, 경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 오프시킨 상태에서, 상기 부하에 충전 전력을 공급하고,
    상기 수신 제어부는, 중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 온 시킨상태에서 상기 부하에 충전 전력을 공급하며,
    상기 수신 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭부를 제어하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 코일을 통해 ASK 신호를 발신하는 통신부
    상기 수신 제어부는,
    상기 부하로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부를 제어하여, 상기 수신 코일을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저발열 변압부는, FET 및 상기 FET의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 고발열 변압부는, LDO인, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 제어부에 전원을 공급하는 제어부 전원을 더 포함하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부 전원은 LDO로 이루어지는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 전압 안정화 회로부를 포함하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
  7. 삭제
KR1020210147791A 2020-10-23 2021-11-01 저발열 무선 전력 수신 장치 KR102411269B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210147791A KR102411269B1 (ko) 2020-10-23 2021-11-01 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020220072796A KR102549869B1 (ko) 2020-10-23 2022-06-15 저발열 무선 전력 수신 장치

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200138637A KR20200125915A (ko) 2020-10-23 2020-10-23 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020210147791A KR102411269B1 (ko) 2020-10-23 2021-11-01 저발열 무선 전력 수신 장치

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200138637A Division KR20200125915A (ko) 2020-10-23 2020-10-23 저발열 무선 전력 수신 장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220072796A Division KR102549869B1 (ko) 2020-10-23 2022-06-15 저발열 무선 전력 수신 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210135952A KR20210135952A (ko) 2021-11-16
KR102411269B1 true KR102411269B1 (ko) 2022-06-22

Family

ID=73249428

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200138637A KR20200125915A (ko) 2020-10-23 2020-10-23 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020210147791A KR102411269B1 (ko) 2020-10-23 2021-11-01 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020220072796A KR102549869B1 (ko) 2020-10-23 2022-06-15 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020230081890A KR20230104554A (ko) 2020-10-23 2023-06-26 저발열 무선 전력 수신 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200138637A KR20200125915A (ko) 2020-10-23 2020-10-23 저발열 무선 전력 수신 장치

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220072796A KR102549869B1 (ko) 2020-10-23 2022-06-15 저발열 무선 전력 수신 장치
KR1020230081890A KR20230104554A (ko) 2020-10-23 2023-06-26 저발열 무선 전력 수신 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (4) KR20200125915A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230052657A (ko) 2021-10-13 2023-04-20 주식회사 엘지에너지솔루션 소화 및 냉각 기능을 갖는 단열 패드가 구비된 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008178196A (ja) 2007-01-17 2008-07-31 Seiko Epson Corp 受電制御装置、受電装置および電子機器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009302727A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Funai Electric Co Ltd 電源装置及びテレビジョン
KR101744162B1 (ko) * 2010-05-03 2017-06-07 삼성전자주식회사 소스-타겟 구조의 매칭을 제어하는 장치 및 방법
KR20120069349A (ko) * 2010-12-20 2012-06-28 삼성전자주식회사 스위칭 손실을 줄이는 직류-직류 전압 변환기, 상기 직류-직류 전압 변환기를 포함하는 무선전력 수신 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008178196A (ja) 2007-01-17 2008-07-31 Seiko Epson Corp 受電制御装置、受電装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200125915A (ko) 2020-11-05
KR20220088656A (ko) 2022-06-28
KR102549869B1 (ko) 2023-06-29
KR20230104554A (ko) 2023-07-10
KR20210135952A (ko) 2021-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100566220B1 (ko) 무접점 배터리 충전기
US10224761B2 (en) Method for controlling power in a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission apparatus
US9130380B2 (en) Contactless power transmitting system having overheat protection function and method thereof
US11290801B2 (en) Headset charging system and headset charging method
US20200251932A1 (en) Low-heat wireless power receiving device and method
US8860373B2 (en) Protective circuit and charging device
CN108347089B (zh) 电能传输控制器、电能传输系统和电能传输方法
US20120242163A1 (en) Wireless power receiving apparatus and power control method thereof related applications
US9231417B2 (en) Rechargeable electrical device
CN101800343A (zh) 电子设备、二次电池及控制二次电池的充电和放电的方法
US20150280459A1 (en) Charger
US20140354050A1 (en) Power bank and control method for supplying power
US11949282B2 (en) Offline uninterruptible power source and control method therefor
KR102411269B1 (ko) 저발열 무선 전력 수신 장치
KR101261338B1 (ko) 무접점 및 접점 겸용 충전 장치 및 그 제어 방법
KR20150062785A (ko) 저발열 무선 전력 수신 장치
KR101213089B1 (ko) 무선 전력 수신 장치에서의 전력 수신 제어 방법 및 이를 적용한 무선 전력 수신 장치
KR102425702B1 (ko) 저발열 무선 전력 수신 장치 및 방법
KR101818694B1 (ko) 부하 결합 변경을 이용한 급속충전장치
KR102257633B1 (ko) 저발열 무선 전력 수신 장치 및 방법
CN116961378B (zh) Ac-dc开关电源及其控制方法
JP2013051819A (ja) 充電器
KR101266505B1 (ko) 대기전력 저감용 충전장치
KR20170010030A (ko) 무정전 전원 공급 장치 및 그의 배터리 수명 연장 방법
JP2007228643A (ja) Ａｃアダプタ

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant