KR102454875B1 - 무선 통신이 가능한 무선충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신이 가능한 무선충전장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 무선충전장치는 하나 이상의 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부에 무선 충전 신호를 제공하는 전력 전송부; 상기 코일부에 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 근거리 통신부; 및 무선 충전 모드에서 상기 코일부가 상기 무선 충전 신호를 송신하도록 제어하고, 무선 통신 모드에서 상기 코일부가 상기 근거리 무선 통신 신호를 송신하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신이 가능한 무선충전장치 {WIRELESS COMMUNICATION ENABLED WIRELESS CHARGING DEVICE}

본 발명은 무선 통신이 가능한 무선충전장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.

또한, 휴대용 단말은 이동 통신 및 정보처리 기술의 발전으로 인하여 화상 통화뿐만 아니라, 컨텐츠 서비스와 같은 다양 한 무선 인터넷 서비스를 제공한다. 이러한 휴대용 단말은 전술한 서비스를 제공하고자 NFC(Near Field Communication) 기술을 적용하고 있다. NFC 기술은 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선 통신으로서, 10cm 이내의 가까운 거리에 있는 단말기들 사이에서 쌍방향으로 데이터를 전송하는 통신 기술을 의미한다.

아울러, 최근의 휴대용 단말은 사용자 편의성을 증대시키기 위하여 전술한 NFC 기능을 무선 통신 코일에 무선 충전 기능을 가진 무선 충전 코일을 동시에 제공하는 형태로 무선충전장치의 설계 기술이 발전하고 있다. 그러나, 무선충전장치는 기존의 무선 충전 코일을 배치한 후 무선 통신 코일을 추가로 배치함에 따라 가격 증가 및 전체 사이즈가 증가하는 문제가 있었다. 또한, 무선 통신 코일을 구비한 무선 충전 장치는 무선 통신 코일이 무선 충전 코일과 겹치지 않도록 배치되므로 무선 통신 영역에서 일부 무선 통신 코일이 커버하지 못하는 무선 통신 음영 지역이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 실시예에 따른 무선충전장치는, 하나 이상의 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부에 무선 충전 신호를 제공하는 전력 전송부; 상기 코일부에 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 근거리 통신부; 및 무선 충전 모드에서 상기 코일부가 상기 무선 충전 신호를 송신하도록 제어하고, 무선 통신 모드에서 상기 코일부가 상기 근거리 무선 통신 신호를 송신하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 제어부는 상기 무선 충전 모드의 경우 상기 전력 전송부에서 상기 코일 전체에 무선 충전 신호를 입력시키고, 상기 무선 통신 모드의 경우 상기 근거리 통신부에서 상기 코일 일부에 상기 근거리 무선 통신 신호를 입력 시킬 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 무선 충전 모드의 상기 코일의 인덕턴스는 상기 무선 통신 모드의 상기 코일의 인덕턴스보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일은 상기 무선 충전 모드에서 인덕턴스가 10μH내지 13μH이고, 상기 무선 통신 모드에서 인덕턴스가 0.9μH내지 2.0μH일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일부는 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고,

상기 무선 통신 모드에서 상기 코일부의 공통 모드 안테나 동작을 위해 상기 제어부는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 서로 위상이 동일한 근거리 통신 신호를 송신하도록 제어하고, 상기 무선 통신 모드에서 상기 코일부의 차동 모드 안테나 동작을 위해 상기 제어부는 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 서로 위상이 반대되는 근거리 통신 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는, 하나 이상의 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부에서 수신한 무선 충전 신호를 입력 받는 정류부; 상기 코일부에 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 근거리 통신부; 및 무선 충전 모드에서 상기 코일부가 상기 무선 충전 신호를 수신하도록 제어하고, 무선 통신 모드에서 상기 코일부가 상기 근거리 무선 통신 신호를 송신하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는, 기판; 및 상기 기판에 배치되고, 외측단, 내측단 및 중단을 구비한 하나 이상의 코일;을 포함하고, 상기 하나 이상의 코일은 무선 충전 모드에서 상기 외측단과 상기 내측단에 무선 충전 신호가 입력되고, 상기 하나 이상의 코일은 무선 통신 모드에서 상기 외측단과 상기 중단에 근거리 통신 신호가 입력될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 기판에 배치되는 복수의 외측패드; 및 상기 기판에 배치되고, 상기 코일의 외측단, 내측단 및 중단 각각을 상기 복수의 외측패드 각각과 전기적으로 연결시키는 복수의 연결패턴;을 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 하나 이상의 코일은 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고, 상기 복수의 외측패드는 제1 내지 제6 외측패드를 포함하고, 상기 복수의 연결패턴은 제1-1 내지 제1-3 연결패턴 및 제2-1 내지 제2-3 연결패턴을 포함하고, 상기 제1 코일의 외측단은 상기 제1-1 연결패턴에 의해 상기 제1 외측패드와 연결되고, 상기 제1 코일의 내측단은 상기 제1-2 연결패턴에 의해 상기 제2 외측패드와 연결되고, 상기 제1 코일의 중단은 상기 제1-3 연결패턴에 의해 상기 제3 외측패드와 연결되고, 상기 제2 코일의 외측단은 상기 제2-1 연결패턴에 의해 상기 제4 외측패드와 연결되고, 상기 제2 코일의 내측단은 상기 제2-2 연결패턴에 의해 상기 제5 외측패드와 연결되고, 상기 제2 코일의 중단은 상기 제2-3 연결패턴에 의해 상기 제6 외측패드와 연결될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 제1-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고 상기 제1 코일의 내측단과 제1-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 외측패드와 제1-2 비아홀을 통해 연결되고, 상기 제1-3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제1 코일의 중단과 제2-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제3 외측패드와 제2-2 비아홀을 통해 연결되고, 상기 제2-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고 상기 제2 코일의 내측단과 제3-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제5 외측패드와 제3-2 비아홀을 통해 연결되고, 상기 제2-3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제2 코일의 중단과 제4-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제6 외측패드와 제4-2 비아홀을 통해 연결될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 하나 이상의 코일은 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고, 상기 복수의 외측패드는 제1 내지 제5 외측패드를 포함하고, 상기 복수의 연결패턴은 제1-1 내지 제1-2 연결패턴, 제2-1 내지 제2-2 연결패턴 및 제3 연결패턴을 포함하고, 상기 제1 코일의 외측단은 상기 제1-1 연결패턴에 의해 상기 제1 외측패드와 연결되고, 상기 제1 코일의 내측단은 상기 제1-2 연결패턴에 의해 상기 제2 외측패드와 연결되고, 상기 제2 코일의 외측단은 상기 제2-1 연결패턴에 의해 상기 제4 외측패드와 연결되고, 상기 제2 코일의 내측단은 상기 제2-2 연결패턴에 의해 상기 제5 외측패드와 연결되고, 상기 제1 코일의 중단 및 상기 제2 코일의 중단은 상기 제3 연결패턴에 의해 상기 제3 외측패드와 연결될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 제1-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고 상기 제1 코일의 내측단과 제1-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 외측패드와 제1-2 비아홀을 통해 연결되고, 상기 제2-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고 상기 제2 코일의 내측단과 제3-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제5 외측패드와 제3-2 비아홀을 통해 연결되고, 상기 제3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 및 제2 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제3 외측패드와 제2-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제1 코일의 중단과 제2-2 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 코일의 중단과 제2-3 비아홀을 통해 연결될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 제1 코일의 중단 및 상기 제2 코일의 중단과 상기 제3 외측패드의 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일의 외측단에서 내측단까지의 인덕턴스는 외측단에서 중단까지의 인덕턴스보다 클 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일의 외측단에서 내측단까지의 인덕턴스는 10μH내지 13μH이고, 상기 코일의 외측단에서 중단까지의 인덕턴스는 0.9μH내지 2.0μH일 수 있다.

또한, 실시예에 따른 무선충전장치는, 상기 코일의 중단은 상기 코일의 외측단에서 내측단 사이에 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신이 가능한 무선충전장치에 대한 효과에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.

또한, 본 발명은 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 상기 도 2에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이다.
도 5는 도 4의 무선충전장치의 무선 충전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 무선충전장치의 무선 통신 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

실시예에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다. 또한 전자기 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 Air Fuel Alliance(구 A4WP, Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.

일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면 무선 전력 송신기(200)는 크게, 전력 변환부(210), 전력 전송부(220), 무선 충전 통신부(230), 제어부(240), 전류센서(250), 온도 센서(260), 저장부(270), 팬(280), 타이머(290), 코일부(201), 근거리 통신부(202)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(100)는 공급 전력을 제공할 수 있다. 전원부(100)는 무선 전력 송신기(200)에 내장된 배터리에 해당할 수 있고 외부 전원일 수도 있다. 실시예는 전원부(100)의 형태에 제한되지 않는다.

제어부(240)는 무선 전력 송신기(200)의 각 구성을 제어 할 수 있는 제어 신호를 제공할 수 있다. 또한, 제어부(240)는 무선 전력 송신기(200)가 무선 충전 모드 및 무선 통신 모드 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

전력 변환부(210)는 전원부(100)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(210)는 DC/DC 변환부(211), 증폭기(212)를 포함하여 구성될 수 있다.

DC/DC 변환부(211)는 전원부(100)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(240)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

증폭기(212)는 DC/DC 변환된 전력의 세기를 제어부(240)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 무선 충전 모드에서 무선 충전 통신부(230)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(212)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 무선 전력 수신기의 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.

전류센서(250)는 구동부(221)에 입력되는 입력 전류를 측정할 수 있다. 전류센서(250)는 측정된 입력 전류 값을 제어부(240)에 제공할 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 전류센서(250)에 의해 측정된 입력 전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.

온도센서(260)는 무선 전력 송신기(200)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(240)에 제공할 수도 있다. 보다 구체적으로, 온도센서(260)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는 코일부(201)의 하나 이상의 코일에 대응하여 배치하여 각 코일의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(210)의 일측에는 전원부(100)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 증폭기(212)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다. 다른 예로, 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 전력 전송부(220)에 제공되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 이에, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 과열로 인해 내부 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

코일부(201)는 무선 전력 송신기가 무선 충전 모드로 동작하면 전력 전송부(220)로부터 수신된 AC 전력 신호를 수신기로 송출할 수 있다. 또한, 코일부(201)는 무선 전력 송신기가 무선 통신 모드로 동작하면 근거리 통신부(220)로부터 전달된 무선 통신 신호인 근거리 양방향 통신 신호를 송신하거나 수신된 무선 통신 신호를 근거리 통신부(220)로 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 충전 모드의 경우, 제어부(240)는 코일부(201)에서 AC 전력 신호를 송출하는 '해당하는 코일'의 전체 영역에 신호가 인가되도록 제어할 수 있다. 여기서, '해당하는 코일'이란, 무선으로 전력을 받을 수 있도록 자격이 부여된 무선 전력 수신기의 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 있는 상태를 갖는 코일을 의미할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 모드에서 AC 전력 신호를 송출하는 코일은 인덕턴스가 10μH내지 13μH일 수 있다. 무선 통신 모드의 경우, 제어부(240)는 코일부(201)에서 무선 통신 신호를 송수신하는 '해당하는 코일'의 일부 영역에 신호가 인가되도록 제어할 수 있다. 여기서, '해당하는 코일'이란, 무선으로 근거리 양방향 통신 신호를 받을 수 있도록 자격이 부여된 무선 전력 수신기의 코일과 근거리 양방향 통신을 하는 코일을 의미할 수 있다. 무선 통신 모드에서 무선 통신 신호를 송출하는 코일은 인덕턴스가 무선 충전 모드에서 AC 전력 신호를 송출하는 코일의 인덕턴스보다 작을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모드에서 무선 통신 신호를 송출하는 코일은 인덕턴스가 0.9μH내지 2.0μH일 수 있다. 또한, 코일부(201)는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 코일이 복수인 경우, 코일부(201)는 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 무선 충전 모드에서, 복수의 코일 중에서 '해당하는 코일'을 선택하기 위해, 전력 전송부(220)의 선택부(222)는 스위치(미도시)로 구현되거나 멀리플렉서(미도시)로 구현될 수 있다. 또한, 코일부(201)은 LC 공진회로를 구현하기 위하여 복수의 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 커패시터(미도시)는 일단이 코일과 연결되고 타단이 전력 전송부(220)의 구동부(221)와 연결될 수 있다. 무선 통신 모드에서, 제어부(240)는 복수의 코일을 모두 동작 시킬 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 복수의 코일 모두가 동일한 극성의 신호를 송수신하도록 하여 코일부(201)가 공통 모드 안테나로 동작시킬 수 있다. 이에, 코일부(201)의 무선 통신 영역이 확장될 수 있다. 다른 예로, 제어부(240)는 복수의 코일이 서로 다른 극성의 신호를 송수신하도록 하여 코일부(201) 차동 모드 안테나로 동작시킬 수 있다. 이에, 코일부(201)의 무선 통신 효율이 증가할 수 있다. 코일부(201)의 구조 및 동작에 관한 자세한 설명은 도 4 내지 도 9의 설명을 따른다. 따라서, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

전력 전송부(220)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 전력 신호를 무선 전력 수신기로 전송하는 역할을 한다. 또한, 전력 전송부(220)는 제어부(240)의 제어에 따라 무선 전력 송신기가 무선 충전 모드로 동작할 경우 동작될 수 있다. 전력 전송부(220)는 구동부(221), 선택부(222)를 포함할 수 있다.

구동부(221)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 DC 전력 신호에 특정 주파수를 갖는 교류(AC) 성분이 삽입된 AC 전력 신호를 생성하여 코일부(201)로 전송할 수 있다. 이때, 코일부(201)에 포함된 복수의 코일에 전달되는 AC 전력 신호의 주파수는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.

선택부(222)는 특정 주파수를 갖는 AC 전력 신호를 구동부(221)로부터 받아서 복수의 코일 중에서 선택된 코일로 AC 전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 코일 선택부(222)는 제어부(240)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(240)에 의해 선택된 코일로 AC 전력 신호가 전달될 수 있도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 선택부(222)는 복수의 코일에 대응하여 LC 공진회로를 연결하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 선택부(222)는 코일부(201)가 하나의 송신 코일로 구성될 경우 전력 전송부(220)에서 제외될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 제어부(240)는 무선 충전 모드에서 코일 별 전송한 디지털 핑 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 코일 중 무선 전력 전송에 사용할 코일을 동적으로 선택할 수 있다.

제어부(240)는 무선 충전 모드에서 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 코일부(201)의 제1 내지 제n 코일을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 선택부(222) 또는 다중화기(미도시)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(240)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(290)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 선택부(222) 또는 다중화기(미도시)를 제어하여 해당 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로, 타이머(290)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(240)에 송출할 수 있으며, 제어부(240)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 선택부(222) 또는 다중화기(미도시)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

무선 충전 통신부(230)는 변조부(231)와 복조부(232)를 포함할 수 있다. 변조부(231)는 무선 충전 모드에서 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 구동부(221)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 복조부(232)는 무선 충전 모드에서 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다. 또한, 복조부(232)는 복조된 신호가 어느 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 코일에 상응하는 소정 코일 식별자를 제어부(240)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 무선 충전 모드에서 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

저장부(270)는 무선 전력 수신기의 충전 상태에 따른 무선 전력 송신기의 입력 전류 값, 충전 전력 세기, 충전 중단 여부, 충전 재시작을 위한 무선 전력 송신기의 온도, 충전 재시작을 위한 충전 중단 후 시간, 팬 동작 여부, 팬 RPM 등을 저장할 수 있다.

팬(280)은 모터에 의해 회전하여 과열된 무선 전력 송신기(200)를 냉각 시킬 수 있다. 팬(280)은 과열 정도가 심한 구성에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 팬(280)은 전력 전송부(220)에 대응하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 팬(280)은 전력 전송부(220)의 코일부(201)에 대응하여 배치될 수 있다. 제어부(240)는 무선 전력 수신기의 충전 상태에 따라 팬(280)을 동작 시킬 수 있다.

근거리 통신부(202)는 무선 통신 모드에서 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 NFC(Near Field Communication) 방식일 수 있다. NFC는 전파 식별(Radio Frequency IDentification; RFID) 기술 중의 하나로 13.56MHz의 주파수를 이용하여 10cm 이내의 가까운 거리에서 다양한 무선 데이터를 주고받는 무선 통신 기술이다.

도 3은 상기 도 2에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신기(300)는 코일부(310), 정류기(320), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 330), 부하(340), 센싱부(350), 무선 충전 통신부(360), 주제어부(370), 근거리 통신부(380)를 포함하여 구성될 수 있다.

주제어부(370)는 무선 전력 수신기(300)의 각 구성을 제어 할 수 있는 제어 신호를 제공할 수 있다. 또한, 주제어부(370)는 무선 전력 수신기가 무선 충전 모드 및 무선 통신 모드 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

무선 충전 통신부(360)는 무선 전력 수신기(300)의 무선 충전 모드에서 동작하는 복조부(361) 및 변조부(362) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

근거리 통신부(380)는 무선 전력 수신기(300)의 무선 통신 모드에서 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 NFC(Near Field Communication) 방식일 수 있다. NFC는 전파 식별(Radio Frequency IDentification; RFID) 기술 중의 하나로 13.56MHz의 주파수를 이용하여 10cm 이내의 가까운 거리에서 다양한 무선 데이터를 주고받는 무선 통신 기술이다.

코일부(310)은 무선 전력 수신기가 무선 충전 모드로 동작하면 수신된 AC 전력 신호를 정류부(320)에 전달할 수 있다. 또한, 코일부(310)은 무선 전력 수신기가 무선 통신 모드로 동작하면 근거리 통신부(380)로부터 전달된 무선 통신 신호인 근거리 양방향 통신 신호를 송신하거나 수신된 무선 통신 신호를 근거리 통신부(380)에 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 충전 모드의 경우, 주제어부(370)는 코일(310)에서 AC 전력 신호를 수신하는 '해당하는 코일'의 전체 영역에서 신호가 흐르도록 제어할 수 있다. 여기서, '해당하는 코일'이란, 무선으로 전력을 전달할 수 있도록 자격이 부여된 무선 전력 송신기의 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 있는 상태를 갖는 코일을 의미할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 모드에서 AC 전력 신호를 수신하는 코일은 인덕턴스가 10μH내지 13μH일 수 있다. 무선 통신 모드의 경우, 주제어부(370)는 코일부(310)에서 무선 통신 신호를 송수신하는 '해당하는 코일'의 일부 영역에 신호가 인가되도록 제어할 수 있다. 여기서, '해당하는 코일'이란, 무선으로 근거리 양방향 통신 신호를 받을 수 있도록 자격이 부여된 무선 전력 송신기의 코일과 근거리 양방향 통신을 하는 코일을 의미할 수 있다. 무선 통신 모드에서 무선 통신 신호를 송출하는 코일은 인덕턴스가 무선 충전 모드에서 AC 전력 신호를 수신하는 코일의 인덕턴스보다 작을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모드에서 무선 통신 신호를 송출하는 코일은 인덕턴스가 0.9μH 내지 2.0μH일 수 있다. 또한, 코일부(310)는 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 코일이 복수인 경우, 코일부(310)는 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 무선 충전 모드에서, 일 실시예에 따른 각각의 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다. 무선 통신 모드에서, 주제어부(370)는 복수의 코일을 모두 동작 시킬 수 있다. 일 예로, 주제어부(370)는 복수의 코일 모두가 동일한 극성의 신호를 송수신하도록 하여 코일부(310)가 공통 모드 안테나로 동작시킬 수 있다. 이에, 코일부(310)의 무선 통신 영역이 확장될 수 있다. 다른 예로, 주제어부(370)는 복수의 코일이 서로 다른 극성의 신호를 송수신하도록 하여 코일부(310) 차동 모드 안테나로 동작시킬 수 있다. 이에, 코일부(310)의 무선 통신 효율이 증가할 수 있다. 코일부(310)의 구조 및 동작에 관한 자세한 설명은 도 4 내지 도 9의 설명을 따른다. 따라서, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

정류기(320)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(330)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(330)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(340)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(340)에 전달할 수 있다.

센싱부(350)는 무선 충전 모드에서 정류기(320) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 무선 충전 모드에서 무선 전력 수신에 따라 코일(310)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(370)에 전송할 수도 있다. 일 예로, 주제어부(370)는 무선 충전 모드에서 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(362)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(362)에 의해 변조된 신호는 코일(310) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(370)는 무선 충전 모드에서 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(361)는 무선 충전 모드에서 코일(310)과 정류기(320) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(320) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(370)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 무선 전력 수신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(370)에 제공할 수도 있다. 보다 구체적으로, 센싱부(350)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도 센서는 충전 코일 모듈(310)의 코일의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 주제어부(370)는 무선 충전 모드에서 측정된 내부 온도가 소정의 기준치와 비교하여 과열 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과열이 발생된 경우, 과열이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(362)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(362)에 의해 변조된 신호는 코일(310) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이고, 도 5는 도 4의 무선충전장치의 무선 충전 모드를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4의 무선충전장치의 무선 통신 모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 무선충전장치는 기판(400)을 포함할 수 있다. 기판(400)은 리지드할 수 있다. 리지드한 기판(400)은 상면에 배치되는 코일부, 하면에 배치되는 차폐재(미도시) 등을 지지할 수 있다. 또한, 기판(400)의 면적은 상부에 배치되는 코일부, 하부에 배치되는 차폐재(미도시), 방열부재(미도시)의 면적 보다 클 수 있다. 또한, 기판(400)은 상면에 단자부를 포함할 수 있다. 단자부는 복수의 연결 패턴, 복수의 외측 패드, 복수의 비아홀을 포함할 수 있다.

복수의 비아홀은 복수의 연결 패턴, 복수의 외측 패드, 코일부의 코일을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 복수의 비아홀은 제1-1 비아홀(h1a), 제1-2 비아홀(h1b), 제2-1 비아홀(h2a), 제2-2 비아홀(h2b), 제3-1 비아홀(h3a), 제3-2 비아홀(h3b), 제4-1 비아홀(h4a), 제4-2 비아홀(h4b) 을 포함할 수 있다.

복수의 외측 패드는 제1 외측 패드 내지 제10 외측 패드(OP1 내지 OP10)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 외측 패드는 기판(400)의 일 영역에 배치될 수 있다. 제1 외측 패드 내지 제10 외측 패드(OP1 내지 OP10)는 2열로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 같은 행으로 배치된 제1, 3, 5, 7 및 9 외측패드(OP1, OP3, OP5, OP7, OP9)은 같은 행으로 배치된 제2, 4, 6, 8, 10 외측 패드(OP2, OP4, OP6, OP8, OP10) 보다 기판(400)의 내부 방향에 배치될 수 있다. 이에, 복수의 외측 패드가 배치되는 면적을 감소시킬 수 있다. 이에 제한 되는 것은 아니고, 복수의 외측패드는 코일부와 최단거리가 되고 베젤 크기가 최소가 되도록 배치될 수 있다.

복수의 연결패턴은 제1-1 연결패턴(511) 내지 제1-3 연결패턴(513) 및 제2-1 연결패턴(521) 내지 제2-3 연결패턴(523)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 연결패턴은 코일 패턴 내측에 배치된 내측단 또는 중간단과 연결될 경우 단락 방지 및 두께 감소를 위하여 코일 패턴이 배치된 층과 다른 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 다른 층은 기판(400)의 하면에 될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 층은 하나의 기판(400)이 두께에 따라 내부에 복수의 층으로 형성되어 내부에 형성된 복수의 층 중 어느 하나의 층일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1-1 연결패턴(511)은 제2 외측패드(OP2)에서 연장되어 제1 코일(510)의 외측단(510a)까지 연장되어 배치되며 제2 외측패드(OP2)와 제1 코일(510)의 외측단(510a)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1-1 연결패턴(511)은 제1 코일(510)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 제1-2 연결패턴(512)은 제1 외측패드(OP1)에서 연장되어 제1 코일(510)의 내측단(510b)까지 연장되어 배치되며 제1 외측패드(OP1)와 제1 코일(510)의 내측단(510b)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1-2 연결패턴(512)은 제1 코일(510)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제1-2 연결패턴(512)은 일단(512a)이 제1-1 비아홀(h1a)을 통해 제1 외측패드(OP1)와 연결되고, 타단(512b)이 제1-2 비아홀(h1b)을 통해 제1 코일(510)의 내측단(510b)과 연결될 수 있다. 또한, 제1-3 연결패턴(513)은 제3 외측패드(OP3)에서 연장되어 제1 코일(510)의 중단(510c)까지 연장되어 배치되며 제3 외측패드(OP3)와 제1 코일(510)의 중단(510c)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1-3 연결패턴(513)은 제1 코일(510)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제1-3 연결패턴(513)은 일단(513a)이 제2-1 비아홀(h2a)을 통해 제3 외측패드(OP3)와 연결되고, 타단(513b)이 제2-2 비아홀(h2b)을 통해 제1 코일(510)의 중단(510c)과 연결될 수 있다. 제2-1 연결패턴(521)은 제9 외측패드(OP9)에서 연장되어 제2 코일(520)의 외측단(520a)까지 연장되어 배치되며 제9 외측패드(OP9)와 제2 코일(520)의 외측단(520a)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2-1 연결패턴(521)은 제2 코일(520)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 제2-2 연결패턴(522)은 제10 외측패드(OP10)에서 연장되어 제2 코일(520)의 내측단(520b)까지 연장되어 배치되며 제10 외측패드(OP10)와 제2 코일(520)의 내측단(520b)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2-2 연결패턴(522)은 제2 코일(520)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제2-2 연결패턴(522)은 일단(522a)이 제3-1 비아홀(h3a)을 통해 제10 외측패드(OP10)와 연결되고, 타단(522b)이 제3-2 비아홀(h3b)을 통해 제2 코일(520)의 내측단(520b)과 연결될 수 있다. 또한, 제2-3 연결패턴(523)은 제7 외측패드(OP7)에서 연장되어 제2 코일(520)의 중단(520c)까지 연장되어 배치되며 제7 외측패드(OP7)와 제2 코일(520)의 중단(520c)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2-3 연결패턴(523)은 제2 코일(520)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제2-3 연결패턴(523)은 일단(523a)이 제4-1 비아홀(h4a)을 통해 제7 외측패드(OP7)와 연결되고, 타단(523b)이 제4-2 비아홀(h4b)을 통해 제2 코일(520)의 중단(520c)과 연결될 수 있다.

일 실시예에 따른 무선충전장치는 코일부를 포함할 수 있다. 코일은 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 코일은 기판(400)에 배치되는 코일 패턴일 수 있다. 보다 구체적으로, 코일은 코일 패턴이 일단에서 타단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 코일의 일단은 코일의 외측단일 수 있다. 코일의 타단은 코일의 내측단일 수 있다. 코일의 중단은 코일의 일단과 타단 사이의 어느 한 지점일 수 있다. 또한, 코일은 외측단에서 연장되어 내측단까지를 전체 영역으로 지칭되고, 외측단에서 중단까지를 일부 영역으로 지칭될 수 있다. 코일의 전체 영역의 인덕턴스는 코일의 일부 영역의 인덕턴스보다 클 수 있다. 무선충전장치는 무선 충전 모드로 동작할 경우 코일의 전체 영역을 사용할 수 있다. 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작할 경우 코일의 일부 영역을 사용할 수 있다. 예를 들어, 코일의 전체 영역은 인덕턴스가 10μH내지 13μH일 수 있고, 코일의 일부 영역은 인덕턴스가 0.9μH내지 2.0μH 일 수 있다. 또한, 코일부는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코일이 복수일 경우, 복수의 코일은 동일한 턴 수로 배치될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 배치될 수 있다. 또한, 복수의 코일은 각각이 전체 영역에서 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 전체 영역에서 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이 코일부는 제1 코일(510)과 제2 코일(520)을 포함할 수 있다. 제1 코일(510)은 기판(400)의 일 영역에 코일 패턴이 외측단에서 내측단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 제2 코일(520)은 기판(400)의 타 영역에 코일 패턴이 외측단에서 내측단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 제1 코일(510)과 제2 코일(520)은 각각 외측단에서 내측단까지 동일한 턴 수로 배치하였다. 또한, 제1 코일(510)과 제2 코일(520)은 각각 외측단에서 중단까지 동일한 턴 수로 배치하였다.

도 5를 참조하며, 일 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 충전 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입력되는 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 전체 영역에 인가될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(510)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제1 외측패드(OP1)와 제2 외측패드(OP2)를 통해 입력될 수 있다. 제1 코일(510)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 마찬가지로, 제2 코일(520)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제9 외측패드(OP9)와 제10 외측패드(OP10)를 통해 입력될 수 있다. 제2 코일(520)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 제1 코일(510)의 중단에 연결된 제3 외측패드(OP3)와 제2 코일(520)의 중단에 연결된 제7 외측패드(OP7)는 커넥터(미도시)로 연결되어도 신호의 유출입이 없는 플로팅 상태일 수 있다. 또한, 무선충전장치는 제1 코일(510)과 제2 코일(520) 중 어느 하나의 코일만 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있고, 제1 코일(510)과 제2 코일(520) 모두 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입출력되는 근거리 통신을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 일부 영역에 입출력될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(510)은 근거리 통신을 위한 통신 신호가 제2 외측패드(OP2)와 제3 외측패드(OP3)을 통해 입출력될 수 있다. 제1 코일(510)은 외측단에서 중단까지 일부 영역에서 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신할 수 있다. 마찬가지로, 제2 코일(520)은 근거리 통신을 위한 통신 신호가 제9 외측패드(OP9)와 제7 외측패드(OP7)을 통해 입출력될 수 있다. 제1 코일(510)은 외측단에서 중단까지 일부 영역에서 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 무선충전장치는 제1 코일(510)과 제2 코일(520) 모두 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신하도록 할 수 있다. 일 예로, 무선충전장치는 제1 코일(510)과 제2 코일(520)에 동일한 위상을 갖는 통신 신호를 제공하여 제1 코일(510)과 제2 코일(520)이 공통모드 안테나로 동작하도록 할 수 있다. 즉, 무선충전장치는 제1 코일(510)의 외측단(510a) 및 제2 코일(520)의 외측단(520a)에 양극 신호를 입력시키면 제1 코일(510)의 중단(510c) 및 제2 코일(520)의 중단(520)에 음극 신호를 입력시킬 수 있다. 반대로, 무선충전장치는 제1 코일(510)의 외측단(510a) 및 제2 코일(520)의 외측단(520a)에 음극 신호를 입력시키면 제1 코일(510)의 중단(510c) 및 제2 코일(520)의 중단(520)에 양극 신호를 입력시킬 수 있다. 다른 예로, 무선충전장치는 제1 코일(510)과 제2 코일(520)에 반대의 위상을 갖는 통신 신호를 제공하여 제1 코일(510)과 제2 코일(520)이 차동모드 안테나로 동작하도록 할 수 있다. 즉, 무선충전장치는 제1 코일(510)의 외측단(510a)에 양극 신호를 입력시키고 제2 코일(520)의 외측단(520a)에 음극 신호를 입력시키면 제1 코일(510)의 중단(510c) 및 제2 코일(520)의 중단(520)에 접지 신호를 입력시킬 수 있다. 반대로, 무선충전장치는 제1 코일(510)의 외측단(510a)에 음극 신호를 입력시키고 제2 코일(520)의 외측단(520a)에 양극 신호를 입력시키면 제1 코일(510)의 중단(510c) 및 제2 코일(520)의 중단(520)에 접지 신호를 입력시킬 수 있다.

따라서, 일 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 값비싼 코일의 수가 감소하고 공정 수가 줄어 들 수 있으므로 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 복수의 코일에 의하여 무선 통신을 할 수 있으므로 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 복수의 코일부에 의하여 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이다.

도 7의 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 도 4의 일 실시예에 따른 무선충전장치에서 무선 통신 모드 동작에 필요한 구성에서 차이가 있고 나머지 구성은 동일하다. 따라서, 도 7의 다른 실시예에 대한 설명은 전술한 도 4의 일 실시예와 동일한 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 기판(400)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(400)은 상면에 단자부를 포함할 수 있다. 단자부는 복수의 연결 패턴, 복수의 외측 패드, 복수의 비아홀을 포함할 수 있다.

복수의 비아홀은 복수의 연결 패턴, 복수의 외측 패드, 코일부의 코일을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 복수의 비아홀은 제1-1 비아홀(h1a), 제1-2 비아홀(h1b), 제2-1 비아홀(h2a), 제2-2 비아홀(h2b), 제2-3 비아홀(h2c), 제3-1 비아홀(h3a), 제3-2 비아홀(h3b) 을 포함할 수 있다.

복수의 외측 패드는 제1 외측 패드 내지 제10 외측 패드(OP1 내지 OP10)을 포함할 수 있다.

복수의 연결패턴은 제1-1 연결패턴(1511) 내지 제1-2 연결패턴(1512), 제2-1 연결패턴(1521) 내지 제2-2 연결패턴(1522) 및 제3 연결패턴(1530)을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 연결패턴은 코일 패턴 내측에 배치된 내측단 또는 중간단과 연결될 경우 단락 방지 및 두께 감소를 위하여 코일 패턴이 배치된 층과 다른 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 다른 층은 기판(400)의 하면에 될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 층은 하나의 기판(400)이 두께에 따라 내부에 복수의 층으로 형성되어 내부에 형성된 복수의 층 중 어느 하나의 층일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1-1 연결패턴(1511)은 제2 외측패드(OP2)에서 연장되어 제1 코일(1510)의 외측단(1510a)까지 연장되어 배치되며 제2 외측패드(OP2)와 제1 코일(1510)의 외측단(1510a)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1-1 연결패턴(1511)은 제1 코일(1510)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 제1-2 연결패턴(1512)은 제1 외측패드(OP1)에서 연장되어 제1 코일(1510)의 내측단(1510b)까지 연장되어 배치되며 제1 외측패드(OP1)와 제1 코일(1510)의 내측단(1510b)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1-2 연결패턴(1512)은 제1 코일(1510)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제1-2 연결패턴(1512)은 일단(1512a)이 제1-1 비아홀(h1a)을 통해 제1 외측패드(OP1)와 연결되고, 타단(1512b)이 제1-2 비아홀(h1b)을 통해 제1 코일(1510)의 내측단(1510b)과 연결될 수 있다. 제2-1 연결패턴(1521)은 제9 외측패드(OP9)에서 연장되어 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)까지 연장되어 배치되며 제9 외측패드(OP9)와 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2-1 연결패턴(1521)은 제2 코일(1520)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 제2-2 연결패턴(1522)은 제10 외측패드(OP10)에서 연장되어 제2 코일(1520)의 내측단(1520b)까지 연장되어 배치되며 제10 외측패드(OP10)와 제2 코일(1520)의 내측단(1520b)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제2-2 연결패턴(1522)은 제2 코일(1520)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제2-2 연결패턴(1522)은 일단(1522a)이 제3-1 비아홀(h3a)을 통해 제10 외측패드(OP10)와 연결되고, 타단(1522b)이 제3-2 비아홀(h3b)을 통해 제2 코일(1520)의 내측단(1520b)과 연결될 수 있다. 또한, 제3 연결패턴(1530)은 제1 코일(1510)의 중단(1510c)과 제2 코일(1520)의 중단(1520c)을 제5 외측패드(OP5)와 동시에 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 제3 연결패턴(1530)은 제5 외측패드(OP5)에서 일 노드까지 연장되고, 일 노드에서 일측으로 분기되어 제1 코일(1510)의 중단(1510c)까지 연장되고, 일 노드에서 타측으로 분기되어 제2 코일(1520)의 중단(1520c)까지 연장될 수 있다. 제3 연결패턴(1530)은 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제3 연결패턴(1530)은 제1 단(1530a)이 제2-1 비아홀(h2a)를 통해 제5 외측패드(OP5)와 전기적으로 연결되고, 제2 단(1530b)이 제2-2 비아홀(h2b)을 통해 제1 코일(1510)의 중단(1510c)와 전기적으로 연결되고, 제3 단(1530c)이 제2-3 비아홀(h2c)를 통해 제2 코일(1520)의 중단(1520c)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 다른 실시예는 도 4의 일 실시예와 비교하여 비아홀 들의 공정수를 줄여 비용이 절감될 수 있다.

다른 실시예에 따른 무선충전장치는 코일부를 포함할 수 있다. 코일은 기판(400)의 상면에 배치될 수 있다. 코일은 기판(400)에 배치되는 코일 패턴일 수 있다. 보다 구체적으로, 코일은 코일 패턴이 일단에서 타단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 코일의 일단은 코일의 외측단일 수 있다. 코일의 타단은 코일의 내측단일 수 있다. 코일의 중단은 코일의 일단과 타단 사이의 어느 한 지점일 수 있다. 또한, 코일은 외측단에서 연장되어 내측단까지를 전체 영역으로 지칭되고, 외측단에서 중단까지를 일부 영역으로 지칭될 수 있다. 코일의 전체 영역의 인덕턴스는 코일의 일부 영역의 인덕턴스보다 클 수 있다. 무선충전장치는 무선 충전 모드로 동작할 경우 코일의 전체 영역을 사용할 수 있다. 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작할 경우 코일의 일부 영역을 사용할 수 있다. 예를 들어, 코일의 전체 영역은 인덕턴스가 10μH내지 13μH일 수 있고, 코일의 일부 영역은 인덕턴스가 0.9μH내지 2.0μH 일 수 있다. 또한, 코일부는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코일이 복수일 경우, 복수의 코일은 동일한 턴 수로 배치될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 배치될 수 있다. 또한, 복수의 코일은 각각이 전체 영역에서 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고 전체 영역에서 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이 코일부는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)을 포함할 수 있다. 제1 코일(1510)은 기판(400)의 일 영역에 코일 패턴이 외측단에서 내측단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 제2 코일(1520)은 기판(1400)의 타 영역에 코일 패턴이 외측단에서 내측단까지 복수회 턴하여 배치될 수 있다. 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)은 각각 외측단에서 내측단까지 동일한 턴 수로 배치하였다. 또한, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)은 각각 외측단에서 중단까지 동일한 턴 수로 배치하였다.

다른 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 충전 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입력되는 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 전체 영역에 인가될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(1510)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제1 외측패드(OP1)와 제2 외측패드(OP2)를 통해 입력될 수 있다. 제1 코일(1510)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 마찬가지로, 제2 코일(1520)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제9 외측패드(OP9)와 제10 외측패드(OP10)를 통해 입력될 수 있다. 제2 코일(1520)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520c)에 연결된 제5 외측패드(OP5)는 커넥터(미도시)로 연결되어도 신호의 유출입이 없는 플로팅 상태일 수 있다. 또한, 무선충전장치는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 중 어느 하나의 코일만 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있고, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 모두 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있다.

다른 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입출력되는 근거리 통신을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 일부 영역에 입출력될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(1510)은 근거리 통신을 위한 통신 신호가 제2 외측패드(OP2)와 제5 외측패드(OP5)을 통해 입출력될 수 있다. 제1 코일(1510)은 외측단에서 중단까지 일부 영역에서 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신할 수 있다. 마찬가지로, 제2 코일(1520)은 근거리 통신을 위한 통신 신호가 제9 외측패드(OP9)와 제5 외측패드(OP5)을 통해 입출력될 수 있다. 제1 코일(1510)은 외측단에서 중단까지 일부 영역에서 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 제1 코일(1510)의 중단(1510c)과 제2 코일(1520)의 중단(1520c)은 하나의 제3 연결패턴(1530)을 통해 동일한 통신 신호를 입출력할 수 있다. 또한, 무선충전장치는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 모두 근거리 통신을 위한 통신 신호를 송수신하도록 할 수 있다. 일 예로, 무선충전장치는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)에 동일한 위상을 갖는 통신 신호를 제공하여 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)이 공통모드 안테나로 동작하도록 할 수 있다. 즉, 무선충전장치는 제1 코일(1510)의 외측단(1510a) 및 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)에 양극 신호를 입력시키면 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520)에 음극 신호를 입력시킬 수 있다. 반대로, 무선충전장치는 제1 코일(1510)의 외측단(1510a) 및 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)에 음극 신호를 입력시키면 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520)에 양극 신호를 입력시킬 수 있다. 다른 예로, 무선충전장치는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)에 반대의 위상을 갖는 통신 신호를 제공하여 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)이 차동모드 안테나로 동작하도록 할 수 있다. 즉, 무선충전장치는 제1 코일(1510)의 외측단(1510a)에 양극 신호를 입력시키고 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)에 음극 신호를 입력시키면 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520)에 접지 신호를 입력시킬 수 있다. 반대로, 무선충전장치는 제1 코일(1510)의 외측단(1510a)에 음극 신호를 입력시키고 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)에 양극 신호를 입력시키면 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520)에 접지 신호를 입력시킬 수 있다.

따라서, 다른 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 소형화된 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 무선 통신 모드와 무선 충전 모드로 모두 동작 가능한 코일부에 의하여 값비싼 코일의 수가 감소하고 공정 수가 줄어 들 수 있으므로 비용이 절감되는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 복수의 코일에 의하여 무선 통신을 할 수 있으므로 무선 통신의 인식 영역을 확장시킨 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예는 복수의 코일부에 의하여 차동안테나 기능이 있는 무선 통신이 가능한 무선충전장치를 제공할 수 있다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도이다. 도 9는 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 8의 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 도 7의 다른 실시예에 따른 무선충전장치에서 각 코일의 중단에 입력되는 접지신호를 제어하는 스위치가 추가되고 나머지 구성은 동일하다. 따라서, 도 8의 또 다른 실시예에 대한 설명은 전술한 도 7의 다른 실시예와 차이가 있는 구성에 대해서 한다.

또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 스위치를 이용하여 무선 통신 모드 중 차동모드 안테나로 동작할 경우 코일의 중단에 접지 신호를 입력시키고 차동모드 안테나 동작이 종료될 경우 코일의 중단에 입력되는 접지 신호를 완전히 플로팅 시킬 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 9와 같이, 근거리 무선 통신을 위하여 제1 및 제2 안테나(ANT1, ANT2)가 차동 모드로 동작하는 경우 제1 안테나(ANT1)의 일단에는 제1 신호(sig1)가 입력되고 제2 안테나(ANT2)의 일단에는 제2 신호(sig2)가 입력될 수 있다. 제1 신호(sig1)와 제2 신호(sig2)는 서로 위상이 반대일 수 있다. 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)의 공통 단에는 제3 신호(sig3)에 의해 스위치(SW)를 온(on)시켜 접지와 연결될 수 있다. 제3 신호(sig3)는 제어부에서 생성된 스위치(SW) 제어 신호일 수 있다. 근거리 무선 통신이 종료되면 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 근거리 무선 통신이 아닌 무선 충전 전력을 송수신시키거나 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 보호하기 위하여 접지로부터 플로팅 시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 제어부는 스위치(SW)를 오프(off) 시키는 제3 신호(sig3)를 스위치(sw)에 제공하여 제1 안테나(ANT1)와 제2 안테나(ANT2)의 공통 단이 접지와 플로팅되도록 할 수 있다.

도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 기판(400)을 포함할 수 있다. 기판(400)은 도 7의 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 구성과 동일하다.

또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 코일부를 포함할 수 있다. 코일부는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)을 포함할 수 있다. 제1 코일(1510) 및 제2 코일(1520)은 도 7의 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 구성과 동일하다.

또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 복수의 연결패턴을 포함할 수 있다. 복수의 연결패턴은 제1-1 연결패턴(1511) 내지 제1-2 연결패턴(1512), 제2-1 연결패턴(1521) 내지 제2-2 연결패턴(1522), 제3 연결패턴(1530), 제4 연결패턴(1540) 및 제5 연결패턴(1550)을 포함할 수 있다. 제1-1 연결패턴(1511) 내지 제1-2 연결패턴(1512), 제2-1 연결패턴(1521) 내지 제2-2 연결패턴(1522)은 도 7의 다른 실시예에 따른 무선충전장치의 구성과 동일하다.

제3 연결패턴(1530)은 제1 코일(1510)의 중단(1510c), 제2 코일(1520)의 중단(1520c) 및 스위치(1560)를 연결시킬 수 있다. 제3 연결패턴(1530)은 스위치(1560)에서 일 노드까지 연장되고, 일 노드에서 일측으로 분기되어 제1 코일(1510)의 중단(1510c)까지 연장되고, 일 노드에서 타측으로 분기되어 제2 코일(1520)의 중단(1520c)까지 연장될 수 있다. 제3 연결패턴(1530)은 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520)과 다른 층에 배치될 수 있다. 제3 연결패턴(1530)은 제1 단(1530a)이 스위치(SW)와 전기적으로 연결되고, 제2 단(1530b)이 제2-1 비아홀(h2a)를 통해 제1 코일(1510)의 중단(1510c)과 전기적으로 연결되고, 제3 단(1530c)이 제2-2 비아홀(h2b)를 통해 제2 코일(1520)의 중단(1520c)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 연결패턴(1540)은 제5 외측패드(OP5)에서 연장되어 스위치(SW)까지 배치되며 제5 외측패드(OP5)와 스위치(SW)를 전기적으로 연결할 수 있다. 제5 연결패턴(1550)은 제7 외측패드(OP7)에서 연장되어 스위치(SW)까지 배치되며 제7 외측패드(OP7)와 스위치(SW)를 전기적으로 연결할 수 있다.

스위치(SW)는 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520c)이 제5 외측패드(OP5)와 전기적으로 연결되는 것을 제어할 수 있다. 스위치(SW)는 제7 외측패드(OP7)에서 입력되는 제어부의 스위치 제어신호에 기초하여 온 또는 오프 될 수 있다. 예를 들어, 스위치(SW)는 MOSFET일 수 있다. 이 경우, 스위치(SW)는 게이트 전극이 제7 외측패드(OP7)와 연결되고, 드레인 전극이 제5 외측패드(OP5)와 연결되고, 소스 전극이 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520c)와 연결될 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 충전 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입력되는 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 전체 영역에 인가될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일(1510)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제1 외측패드(OP1)와 제2 외측패드(OP2)를 통해 입력될 수 있다. 제1 코일(1510)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 마찬가지로, 제2 코일(1520)은 AC 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호가 제9 외측패드(OP9)와 제10 외측패드(OP10)를 통해 입력될 수 있다. 제2 코일(1520)은 외측단에서 내측단까지 전체 영역에서 무선 전력 신호 또는 무선 충전을 위한 통신 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520c)에 연결된 스위치(1600)는 제어부의 제어신호에 의해 오프되어 제5 외측패드(OP5)와 신호의 유출입이 없는 플로팅 상태일 수 있다. 또한, 무선충전장치는 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 중 어느 하나의 코일만 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있고, 제1 코일(1510)과 제2 코일(1520) 모두 무선 전력 신호를 송신하도록 할 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 코일부는 제어부의 제어에 따라 커넥터(미도시)에서 입출력되는 근거리 통신을 위한 통신 신호가 외측 패드를 통해 코일부의 코일의 일부 영역에 입출력될 수 있다. 특히, 또 다른 실시예에 따른 무선 충전장치는 무선 통신 모드에서 차동 모드 안테나로 동작할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선충전장치는 무선 통신 모드로 동작하는 동안 제2 외측패드(OP2)에는 제1 통신 신호를 입력하고 제9 외측패드(OP9)에는 제2 통신 신호를 입력하고 제5 외측패드(OP5)에는 접지 신호를 제공할 수 있다. 제2 통신 신호는 제1 통신 신호의 위상과 반대일 수 있다. 이 경우, 제1 코일(1510)의 외측단(1510a)는 제1 통신 신호가 입력되고, 제2 코일(1520)의 외측단(1520a)은 제2 통신 신호가 입력될 수 있다. 제1 코일(1510)의 중단(1510c) 및 제2 코일(1520)의 중단(1520c)은 제어부의 제어신호에 의해 스위치(1600)가 온되면 접지 신호를 입력 받고, 스위치(1600)가 오프되면 플로팅 될 수 있다. 이에, 무선충전장치는 차동모드 안테나로 동작 및 무선 충전 동작을 선택적으로 할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

1. 제1 및 제2 코일을 포함하는 코일부;
   상기 코일부에 무선 충전 신호를 제공하는 전력 전송부;
   상기 코일부에 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 근거리 통신부; 및
   무선 충전 모드에서 상기 제1 및 제2 코일 전체에 무선 충전 신호를 입력시키고, 무선 통신 모드에서 상기 제1 코일의 일부 및 상기 제2 코일의 일부에 근거리 무선 통신 신호를 입력시키는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 무선 통신 모드에서 상기 코일부의 공통 모드 안테나 동작을 위해 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 서로 위상이 동일한 근거리 통신 신호를 송신하도록 제어하고,
   상기 무선 통신 모드에서 상기 코일부의 차동 모드 안테나 동작을 위해 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일이 서로 위상이 반대되는 근거리 통신 신호를 송신하도록 제어하는 무선충전장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 무선 충전 모드의 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나의 인덕턴스는 상기 무선 통신 모드의 상기 제1 및 제2 코일 중 적어도 하나의 인덕턴스보다 큰 무선충전장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 코일 중 적어도 하나는 상기 무선 충전 모드에서 인덕턴스가 10μH 내지 13μH이고, 상기 무선 통신 모드에서 인덕턴스가 0.9μH 내지 2.0μH인 무선충전장치.
5. 삭제
6. 기판;
   상기 기판에 배치되고, 외측단, 내측단 및 중단을 구비한 하나 이상의 코일;
   상기 기판에 배치되는 복수의 외측패드; 및
   상기 기판에 배치되고, 상기 코일의 외측단, 내측단 및 중단 각각을 상기 복수의 외측패드 각각과 전기적으로 연결시키는 복수의 연결패턴을 포함하고,
   상기 하나 이상의 코일은 무선 충전 모드에서 상기 외측단과 상기 내측단에 무선 충전 신호가 입력되고,
   상기 하나 이상의 코일은 무선 통신 모드에서 상기 외측단과 상기 중단에 근거리 통신 신호가 입력되며,
   상기 하나 이상의 코일은 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고,
   상기 복수의 외측패드는 제1 내지 제6 외측패드를 포함하고,
   상기 복수의 연결패턴은 제1-1 내지 제1-3 연결패턴 및 제2-1 내지 제2-3 연결패턴을 포함하고,
   상기 제1 코일의 외측단은 상기 제1-1 연결패턴에 의해 상기 제1 외측패드와 연결되고,
   상기 제1 코일의 내측단은 상기 제1-2 연결패턴에 의해 상기 제2 외측패드와 연결되고,
   상기 제1 코일의 중단은 상기 제1-3 연결패턴에 의해 상기 제3 외측패드와 연결되고,
   상기 제2 코일의 외측단은 상기 제2-1 연결패턴에 의해 상기 제4 외측패드와 연결되고,
   상기 제2 코일의 내측단은 상기 제2-2 연결패턴에 의해 상기 제5 외측패드와 연결되고,
   상기 제2 코일의 중단은 상기 제2-3 연결패턴에 의해 상기 제6 외측패드와 연결되는 무선충전장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제6 항에 있어서,
   상기 제1-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고 상기 제1 코일의 내측단과 제1-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 외측패드와 제1-2 비아홀을 통해 연결되고,
   상기 제1-3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제1 코일의 중단과 제2-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제3 외측패드와 제2-2 비아홀을 통해 연결되고,
   상기 제2-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고 상기 제2 코일의 내측단과 제3-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제5 외측패드와 제3-2 비아홀을 통해 연결되고,
   상기 제2-3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제2 코일의 중단과 제4-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제6 외측패드와 제4-2 비아홀을 통해 연결되는 무선충전장치.
10. 기판;
    상기 기판에 배치되고, 외측단, 내측단 및 중단을 구비한 하나 이상의 코일;
    상기 기판에 배치되는 복수의 외측패드; 및
    상기 기판에 배치되고, 상기 코일의 외측단, 내측단 및 중단 각각을 상기 복수의 외측패드 각각과 전기적으로 연결시키는 복수의 연결패턴을 포함하고,
    상기 하나 이상의 코일은 무선 충전 모드에서 상기 외측단과 상기 내측단에 무선 충전 신호가 입력되고,
    상기 하나 이상의 코일은 무선 통신 모드에서 상기 외측단과 상기 중단에 근거리 통신 신호가 입력되며,
    상기 하나 이상의 코일은 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고,
    상기 복수의 외측패드는 제1 내지 제5 외측패드를 포함하고,
    상기 복수의 연결패턴은 제1-1 내지 제1-2 연결패턴, 제2-1 내지 제2-2 연결패턴 및 제3 연결패턴을 포함하고,
    상기 제1 코일의 외측단은 상기 제1-1 연결패턴에 의해 상기 제1 외측패드와 연결되고,
    상기 제1 코일의 내측단은 상기 제1-2 연결패턴에 의해 상기 제2 외측패드와 연결되고,
    상기 제2 코일의 외측단은 상기 제2-1 연결패턴에 의해 상기 제4 외측패드와 연결되고,
    상기 제2 코일의 내측단은 상기 제2-2 연결패턴에 의해 상기 제5 외측패드와 연결되고,
    상기 제1 코일의 중단 및 상기 제2 코일의 중단은 상기 제3 연결패턴에 의해 상기 제3 외측패드와 연결되는 무선충전장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 코일과 다른층에 배치되고 상기 제1 코일의 내측단과 제1-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 외측패드와 제1-2 비아홀을 통해 연결되고,
    상기 제2-2 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제2 코일과 다른층에 배치되고 상기 제2 코일의 내측단과 제3-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제5 외측패드와 제3-2 비아홀을 통해 연결되고,
    상기 제3 연결패턴은 상기 기판에서 상기 제1 및 제2 코일과 다른층에 배치되고, 상기 제3 외측패드와 제2-1 비아홀을 통해 연결되고 상기 제1 코일의 중단과 제2-2 비아홀을 통해 연결되고 상기 제2 코일의 중단과 제2-3 비아홀을 통해 연결되는 무선충전장치.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 코일의 중단 및 상기 제2 코일의 중단과 상기 제3 외측패드의 전기적인 연결을 제어하는 스위치를 더 포함하는 무선충전장치.
13. 제6항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나의 코일의 외측단에서 내측단까지의 인덕턴스는 외측단에서 중단까지의 인덕턴스보다 큰 무선충전장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나의 코일의 외측단에서 내측단까지의 인덕턴스는 10μH 내지 13μH이고,
    상기 제1 코일 및 상기 제2 코일 중 적어도 하나의 코일의 외측단에서 중단까지의 인덕턴스는 0.9μH 내지 2.0μH인 무선충전장치.
15. 제6항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 코일의 중단은 상기 제1 코일의 외측단에서 내측단 사이에 위치하고,
    상기 제2 코일의 중단은 상기 제2 코일의 외측단에서 내측단 사이에 위치하는, 무선충전장치.

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