KR102469292B1 - 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 수신기로부터 방출되는 전자기파를 수용하여 교류 파형의 전력을 출력하는 전력 수신 회로, 상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터의 상기 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터의 상기 컨버팅된 직류 파형의 전력으로 배터리를 충전하는 차저(charger), 상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지 및 상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.

Description

무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND WIRELESS POWER RECEIVER}
본 발명은 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에 관한 것으로, 무선 전력 수신기로 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 관한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시켜 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉬워 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등으로 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
현재까지는 전자기 유도를 이용한 방식이 주류를 이루고 있으나, 최근 국내외에서 마이크로파를 이용하여 수십 미터 거리에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공하고 있어, 가까운 미래에는 언제 어디서나 전선 없이 모든 전자제품을 무선으로 충전하는 세상이 열릴 것으로 보인다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식은, 2005년 MIT의 Soljacic 교수가 Coupled Mode Theory로 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표했다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
종래의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에서는 EMI(Electro Magnetic Interference)가 발생할 수 있다. EMI는 하나의 전자 기기로부터 직접 방사 또는 전도되는 전자기파가 다른 전자 기기의 기능에 영향을 미치는 것을 의미할 수 있다. 종래의 무선 전력 수신기는, EMI의 저감을 위하여, 임피던스 매칭 회로, 필터, 쉴딩 소자(shielding element)를 포함하였다. 하지만, 상술한 방식에 의하여 무선 전력 수신기 전체의 부피 및 무게가 증가하여, 소형화가 어려운 문제점이 존재한다. 특히, 필터는 부피 및 용량이 커서 모바일 장치와 같은 소형 제품에 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 필터를 채택한다 하더라도 EMI가 완전히 저감되지는 않는다. 아울러, 다양한 수동 소자를 포함하는 경우에는, 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여 교류용 접지층을 직류용 접지층과 분리하는 구조를 가짐으로써, EMI를 감소시키는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 수신기로부터 방출되는 전자기파를 수용하여 교류 파형의 전력을 출력하는 전력 수신 회로; 상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류하는 정류기; 상기 정류기로부터의 상기 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터의 상기 컨버팅된 직류 파형의 전력으로 배터리를 충전하는 차저(charger); 상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신기는, 직류 파형의 전력을 제공하는 전력 제공기; 상기 직류 파형의 전력을 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 직류 파형의 전력을 교류 파형의 전력으로 인버팅(inverting)하는 인버터(inverter); 상기 교류 파형의 전력을 이용하여 전자기파를 방출하는 전력 송신 회로; 상기 전력 송신 회로 및 상기 인버터 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 전력 제공기 및 상기 증폭기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 교류 파형의 전력 및 직류 파형의 전력을 처리하는 전자 장치는, 상기 교류 파형의 전력을 처리하는 교류용 회로; 상기 직류 파형의 전력을 처리하는 직류용 회로; 상기 교류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 직류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 교류용 접지층을 직류용 접지층과 분리하는 구조를 가짐으로써, EMI를 감소시키는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다. 이에 따라, 별다른 소자의 추가 없이도 EMI가 감소될 수 있어, 전체 장치의 무게 및 부피가 감소될 수 있다. 아울러, 수동 소자를 포함시키지 않으면서도 EMI를 저감시킬 수 있어, 수동 소자에 의한 비용 증가도 방지할 수 있다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명과의 비교를 위한 비교예들에 의한 회로도들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 일부의 회로도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지의 패턴을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주파수별 방사파 방출(radiation emission : RE) 정도를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 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(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1,1-2,…,1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 전자기장 또는 자기장을 방출함으로써, 무선 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기(100)는 유도 방식 또는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 아웃밴드 방식으로 통신하는 경우에, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2,…, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 특히, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰, 웨어러블 전자 장치, 이동가능한 음악 재생장치 등의 소형 가전, 냉장고, TV 등의 대형 가전, 전기차(electronic vehicle) 등으로 구현될 수 있다. 인밴드 방식으로 통신하는 경우에, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 로드 변조를 수행할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 로드 변경을 검출함에 따라서 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)의 보고를 획득할 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 사이의 거리는 실내 환경에서 동작하는 거리일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,.., 110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는, RF/microwave 방식을 이용하는 경우, 지향성의 마이크로파 파워빔(power beam)을 형성하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 중 적어도 하나를 충전할 수도 있다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다.
또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 인밴드 방식 또는 아웃밴드 방식으로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212) 및 통신 모듈(213)을 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신 모듈(253)을 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 전력 송신부(211)는 공진 방식 또는 유도 방식 또는 RF/microwave 방식에 기초하여 전자기장 또는 자기장을 방출할 수 있다. 전력 송신부(211)는 공진회로 및 유도회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 따라 소정의 전자기파를 송신 또는 수신할 수 있다. 전력 송신부(211)가 공진회로로 구현되는 경우, 공진회로의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경 가능 할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기장 또는 자기장을 송신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212) 또는 제어부(252)는 메모리(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200) 또는 무선 전력 수신기(250)의 동작 전반을 제어할 수 있다.
통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250) 또는 또 다른 전자 장치와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250)의 통신 모듈(253)과 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식, 및 MST(magnetic secure transfer) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 모듈(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
전력 수신부(251)는 전력 송신부(211)로부터 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명과의 비교를 위한 비교예들에 의한 회로도들을 도시한다.
도 3a를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 일단이 IC(integrated circuit)(302)에 연결되고 타단이 접지(303)에 연결되는 커패시터(301)를 포함할 수 있다. IC(302)는 접지(304)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 커패시티브 타입 필터를 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 타단이 IC(312) 및 커패시터(313)의 일단에 연결되는 인덕터(311)를 포함할 수 있다. 아울러, 커패시터(313)의 타단은 접지(314)에 연결될 수 있으며, IC(312)는 접지(315)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 인덕터 타입 필터를 포함할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 일단이 커패시터(321)의 일단에 연결되며, 타단이 IC(324) 및 커패시터(323)의 일단에 연결되는 인덕터(322)를 포함할 수 있다. 커패시터(321)의 타단은 접지(325)에 연결될 수 있으며, 커패시터(323)의 타단은 접지(326)에 연결될 수 있으며, IC(324)는 접지(327)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 π-섹션(section) 필터를 포함할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 전류원(331)을 포함할 수 있다. 전류원(331)은 커패시터(332)와 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터(332)는 코일부(333)와 연결될 수 있으며, 코일부(333)는 제1코일(334)과 제2코일(335)를 포함할 수 있다. 코일부(333)는 커패시터(336)와 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터(336)의 일단은 인덕터(337)의 일단과 연결될 수 있다. 아울러, 인덕터(337)의 타단은 커패시터(339)의 일단과 연결될 수 있다. 커패시터(339)의 타단은 커패시터(338)의 일단과 접지(340)에 연결될 수 있다. 커패시터들(338,339)은 적어도 하나의 다이오드(341,342,343,344)를 포함하는 정류기에 연결될 수 있다.
도 3a 내지 3d에 도시된 바와 같이, 비교예에 의한 전자 장치는, 다수의 수동 소자를 포함할 수 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기는, 수동 소자의 추가 없이, EMI를 저감할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 수동 소자의 추가 없이, 접지를 복층으로 분리하는 구조로서 EMI를 저감하는 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기를 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 공진 회로(410), 정류기(420), DC/DC 컨버터(converter)(430), 차저(charger)(440) 및 배터리(battery)(450)를 포함할 수 있다.
공진 회로(410)는 무선 전력 송신기로부터 발산되는 전자기파를 수용하여 이를 정류기(420)로 출력할 수 있다. 공진 회로(410)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로(410)는 무선 전력 송신기가 발산하는 전자기파의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 A4WP의 표준을 따르는 경우에는, 공진 회로(410)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 공진 회로(410)는 교류 파형의 전력, 즉 전자기파를 수용할 수 있으며, 수용된 전자기파에 의한 교류 파형의 전력을 정류기(420)로 출력할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기는 유도 방식에 의하여 전력을 무선으로 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 코일을 포함할 수도 있으며, 이에 따라 공진 회로(410) 또는 코일을 전력 수신 회로로 명명할 수도 있다.
정류기(420)는 입력받은 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류할 수 있다. 정류기(420)는, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있으나, 그 구현 예에는 제한이 없다. DC/DC 컨버터(430)는 정류된 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(430)는 출력단의 전압이 특정 전압이 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(430)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 및 최댓값이 미리 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, DC/DC 컨버터(430)는 기설정된 이득에 기초하여, 입력되는 전력의 전압 V1을 V2로 변환할 수 있다. V2는 미리 설정된 값일 수 있다.
제어부(미도시)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 그래픽 프로세서(graphicprocessor(GP), 멀티 칩 패키지(multi chip package(MCP)) 또는 이미지 프로세서(image processor(IP))중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 제어부(미도시)는, 예를 들면, 무선 전력 수신기의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
차저(charger)(440)는 배터리(450)를 충전할 수 있다. 차저(440)의 출력단, 즉 배터리(450)의 입력단에서의 전압은 DC/DC 컨버터(430)의 출력단의 전압과 상이할 수 있다. 배터리(450)는 차저(440)에 의하여 공급되는 전력을 저장함으로써 충전을 수행할 수 있다. 배터리(450)는 무선 전력 수신기(250)에 포함되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 배터리(450)는 무선 전력 수신기(250)에 탈부착이 가능한 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 정류기(420)는 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류할 수 있으며, 이에 따라 정류기(420)의 적어도 일부가 연결되는 접지(461)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(430)는 정류된 전력을 처리하기 때문에, DC/DC 컨버터(430)의 적어도 일부가 연결되는 접지(462)는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)를 교류용 접지라 명명할 수 있으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 직류용 접지라 명명할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)가 배치된 PCB와 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다.
접지(461,462)는 도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 포함하는 도체는, 교류 파형의 전력을 이용하여 전자기파를 다시 방출할 수 있다. 본 발명과의 비교를 위한 비교예에서는, 정류기(420)와 DC/DC 컨버터(430)가 하나의 접지에 연결될 수 있다. 이 경우, 접지는 교류 파형의 전력을 수용함에 따라서 전자기파를 다시 방출할 수 있으며, 다시 방출된 전자기파가 DC/DC 컨버터(430)와 DC/DC 컨버터(430)와 직간접적으로 연결된 다른 하드웨어의 기능에도 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 물리적으로 분리함에 따라서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향을 최소화할 수 있다. 특히, 더욱 상세하게 후술할 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)와 하드웨어가 배치된 PCB 사이에 배치함에 따라서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향이 더욱 억제될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 포함된 층을 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 포함하는 복수 개의 층으로 감싸도록 배치할 수도 있으며, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향이 더욱 억제될 수도 있다. 한편, 도 4의 실시예에서는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 정류기(420)에 연결되는 것과 같이 도시되며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)가 DC/DC 컨버터(462)에 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것이다. 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)는 무선 전력 수신기 내에서 교류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 무선 전력 수신기 내에서 직류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 일부의 회로도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 적어도 하나의 다이오드(501,502,503,504)를 포함하는 정류기를 포함할 수 있다. 제 1 다이오드(501)의 출력단은 제 2 다이오드(502)의 입력단에 연결될 수 있다. 여기에서, 다이오드의 순방향에 의하여 출력되는 지점을 출력단이라고 명명할 수 있다. 제 2 다이오드(502)의 출력단은 제 4 다이오드(504)의 입력단에 연결될 수 있다. 제 3 다이오드(503)의 입력단은 제 4 다이오드(504)의 출력단에 연결될 수 있으며, 제 3 다이오드(503)의 출력단은 제 1 다이오드(501)의 입력단에 연결될 수 있다. 한편, 제 1 라인(+) 및 제 2 라인(-) 각각에는 차동 신호가 인가될 수 있다. 여기에서, 차동 신호는 두 개의 신호를 가질 수 있으며, 두 개의 신호는 180도의 위상 차이를 가지는 반전 신호들일 수 있다. 한편, 제 1 다이오드(501)의 입력단 및 제 3 다이오드(503)의 출력단은 교류용 접지(511)에 연결될 수 있다. 정류기의 적어도 일부는 교류 파형의 전력을 처리할 수 있으며, 교류용 접지(511)에는 교류 파형의 전력이 수용될 수 있다. 제 2 다이오드(502)의 출력단 및 제 4 다이오드(504)의 입력단에는 커패시터(521)의 일단이 연결될 수 있다. 커패시터(521)의 타단에는 교류용 접지(522)가 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에선, 교류용 접지(511) 및 교류용 접지(522)는 동일한 도체를 포함하거나, 각각 상이한 도체를 포함하도록 구현될 수 있다.
한편, 커패시터(521)의 일단에는 저항(531)의 일단이 연결될 수 있다. 여기에서, 저항(531)에는 정류된 전력, 즉 직류 파형의 전력이 인가될 수 있다. 저항(531)의 타단은 직류용 접지(532)가 연결될 수 있다. 직류용 접지(532)는 정류된 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522)가 배치된 PCB와 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 제 1 PCB층(610), 제 2 PCB층(620), 제 3 PCB층(630), 제 4 PCB층(640) 및 제 5 PCB층(650)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(610)은 제 2 PCB층(620)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(620)은 제 3 PCB층(630)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(630)은 제 4 PCB층(640)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(640)은 제 5 PCB층(650)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(610)은 공진 회로(611), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)를 포함할 수 있다. 도 6의 실시예에서는, 제 1 PCB층(610)에 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)를 포함하는 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(610)에는 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614) 중 적어도 일부만이 배치될 수도 있다. 아울러, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)가 서로 상이한 하드웨어로 구현된 것과 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614) 중 적어도 두 개는 하나의 하드웨어로 구현될 수도 있다. 아울러, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)가 구현되는 하드웨어는, IC 또는 아날로그 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 구현 형태에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(620)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(621)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(621)는 도체를 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(613)의 적어도 일부는 직류용 접지(621)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(621)는 DC/DC컨버터(613)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 직류용 접지(621)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(621)에 연결되는 하드웨어는, DC/DC 컨버터(613)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 차저(614) 또한 직류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 차저(614)에서 접지가 요구되는 부분이 직류용 접지(621)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 6에서는 제 1 PCB층(610)으로부터 직류용 접지(621)로 연결되는 도선(616)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(621)로 연결되는 도선(616)은 복수개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(630)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(631)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(631)는 도체를 포함할 수 있다. 정류기(612)의 적어도 일부는 교류용 접지(631)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(631)는 정류기(612)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 교류용 접지(631)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(631)에 연결되는 하드웨어는, 정류기(612)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 공진 회로(611) 또한 교류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 공진 회로(611)에서 접지가 요구되는 부분이 교류용 접지(631)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 6에서는 제 1 PCB층(610)으로부터 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)은 복수개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(610)으로부터 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)은 제 2 PCB층(620)에 형성된 개구(622)를 통하여 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(620)에 개구(622)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(615)은 제 2 PCB층(620)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(610)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(621)는 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있으며, 이에 대하여서는 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기는 제 3 PCB층(630) 및 제 5 PCB층(650) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(640)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(650)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(631)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(650)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 교류용 접지(631)로부터 제 5 PCB층(650)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(641)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(650)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(641)에 도선(651)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(650)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(631)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 1 PCB층(710), 제 2 PCB층(720) 및 제 3 PCB층(730)을 포함할 수 있다. 제 1 PCB층(710)은 제 2 PCB층(720)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 2 PCB층(720)은 제 3 PCB층(730)의 상부에 배치될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있으며, 제 3 PCB층(730)의 하부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있다.
제 1 PCB층(710)은 직류용 접지(711)를 포함할 수 있으며, 제 3 PCB층(730)은 직류용 접지(731)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(711)에 연결될 수 있으며, 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(731)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 직류용 접지(711 또는 731)에 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(711 또는 731)에는 아무런 하드웨어가 연결되지 않을 수도 있다. 즉, 직류용 접지(711 또는 731)가 차폐를 위하여 배치될 수도 있다.
제 2 PCB층(720)은 교류용 접지(721)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 및 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 중 적어도 하나는 교류용 접지(721)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 교류용 접지(721)에 연결될 수 있다. 교류용 접지(721)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있으며, 이에 따라 전자기파(741 내지 750)를 방출(emit)할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 직류용 접지(711)는 교류용 접지(721)로부터 상방으로 방출되는 전자기파(741 내지 745)가, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 아울러, 직류용 접지(731)는 교류용 접지(721)로부터 하방으로 방출되는 전자기파(746 내지 750)가, 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 이에 따라, 전자기파에 의한 간섭이 감소할 수 있어, 무선 전력 수신기 전체의 EMI가 감소할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 1 PCB층(810), 제 2 PCB층(820) 및 제 3 PCB층(830)을 포함할 수 있다. 제 1 PCB층(810)은 제 2 PCB층(820)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 2 PCB층(820)은 제 3 PCB층(830)의 상부에 배치될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있으며, 제 3 PCB층(830)의 하부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있다.
제 1 PCB층(810)은 직류용 접지(811)를 포함할 수 있으며, 제 3 PCB층(830)은 직류용 접지(831)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(811)에 연결될 수 있으며, 제 3 PCB층(830)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(831)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 직류용 접지(811 또는 831)에 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(811 또는 831)에는 아무런 하드웨어가 연결되지 않을 수도 있다. 즉, 직류용 접지(811 또는 831)가 차폐를 위하여 배치될 수도 있다.
제 2 PCB층(820)은 교류용 접지(821)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 및 제 3 PCB층(830)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 중 적어도 하나는 교류용 접지(821)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 교류용 접지(821)에 연결될 수 있다. 아울러, 제 2 PCB층(820)은 교류용 접지(821)를 둘러싸는 접지(822)를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 접지(822)는 제 2 PCB층(820) 상에 배치될 수 있으며, 교류용 접지(821)를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태로 구현될 수 있다. 접지(822)는 교류용 접지(821)와 물리적으로 이격될 수 있다.
접지(822)는 다른 하드웨어의 접지에 이용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서는 어떤 하드웨어도 접지(822)에 연결되지 않을 수도 있으며, 접지(822)는 전자기파 차폐에만 이용될 수도 있다. 접지(822)는 도체를 포함할 수 있다. 교류용 접지(821)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있으며, 이에 따라 전자기파(841 내지 848)를 방출(emit)할 수 있다.
상술한 바와 같이, 직류용 접지(811)는 교류용 접지(821)로부터 상방으로 방출되는 전자기파(842 내지 844)가, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 아울러, 직류용 접지(831)는 교류용 접지(821)로부터 하방으로 방출되는 전자기파(846 내지 848)가, 제 3 PCB층(930)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 추가적으로, 교류용 접지(821)를 둘러싸도록 배치된 접지(822)는 교류용 접지(821)로부터 측방으로 방출되는 전자기파(841,845)가 다른 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 이에 따라, 전자기파에 의한 간섭이 감소할 수 있어, 무선 전력 수신기 전체의 EMI가 감소할 수 있다. 한편, 접지(822)가 폐-루프 형태로 구현되는 것은 단순히 예시적인 것으로, 접지(822)는 제 2 PCB층(820) 상에서 교류용 접지(821)로부터 측방으로 방출되는 전자기파(841,845)를 차폐할 수 있는 형태라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 접지(822)는 단일 도체와 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 접지(822)는 교류용 접지(821)의 근처에 이격되어 배치된 복수 개의 도체로 구현될 수도 있다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지의 패턴을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 9a를 참조하면, 교류용 접지(901)는 추가적인 접지(902)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 추가적인 접지(902)는 폐-루프 형태로 구현될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(901)로부터 측방으로 방출되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 무선 전력 수신기는, 제 1 교류용 접지(911)는 제 2 교류용 접지(912)를 포함할 수 있다. 제 1 교류용 접지(911) 및 제 2 교류용 접지(912)는 각각 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어의 적어도 일부에 연결될 수 있으며, 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주파수별 방사파 방출(radiation emission : RE) 정도(1000)를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 주파수(f1)의 경우보다 제 2 주파수(f2)에서의 방사파 방출 정도가 낮을 수 있다. 이에 따라, 보다 낮은 주파수의 경우에, 교류용 접지에 의한 EMI가 감소할 수 있다. 한편, 교류용 접지의 면적과 방사되는 전자기파의 주파수는 반비례 관계를 가질 수 있다. 즉, 교류용 접지의 면적이 소형이 될수록 전자기파의 주파수는 커질 수 있다. 이에 따라, 도 9b에서와 같이, 무선 전력 수신기는 상대적으로 소형의 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지(911,912)를 포함할 수 있다. 특히, 복수 개의 교류용 접지(911,912)는 하나의 교류용 접지(901)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있으며, 신호 또한 안정화될 수 있다. 여기에서, 교류용 접지(901)의 면적은 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적일 수 있다.
아울러, 상대적으로 소형의 면적을 가지는 교류용 접지(911,912)로부터 방출되는 전자기파는 상대적으로 높은 주파수를 가짐에 따라서, 상대적으로 작은 회절 정도를 가질 수 있다. 상대적으로 작은 회절 정도를 가짐에 따라서, 교류용 접지(911,912)로부터 측방으로 방출되는 전자기파의 직진성이 향상되며, 측방으로 방출되는 전자기파 대부분이 접지(913)에 의하여 차폐될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 상대적으로 소형의 면적을 가지는 교류용 접지를 포함할 수 있으며, 이에 따라 도 9a 내지 9d와 같이 다양한 패턴의 교류용 접지를 포함할 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 제 1 내지 제 3 교류용 접지(921 내지 923)와 제 1 내지 제 3 교류용 접지(921 내지 923)를 둘러싸도록 배치되는 접지(924)를 포함할 수 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 제 1 내지 제 4 교류용 접지(931 내지 934)와 제 1 내지 제 4 교류용 접지(931 내지 934)를 둘러싸도록 배치되는 접지(935)를 포함할 수 있다. 도 9b 내지 9d에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기의 개별 교류용 접지는 도 9a의 교류용 접지(901)와 비교하여 상대적으로 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 도 9b 내지 9d 각각의 교류용 접지의 면적 합계는 도 9a의 교류용 접지(901)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 따라 신호의 안정이 담보될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 전력 제공기(1110), 증폭기(1120), 인버터(1130) 및 공진 회로(1140)를 포함할 수 있다.
전력 제공기(1110)는 직류 전원을 포함할 수 있다. 직류 전원은 내부의 배터리로 구현될 수도 있거나 또는 외부로부터 전력을 입력받는 인터페이스로 구현될 수도 있다. 전력 제공기(1110)는 직류 파형의 전력을 증폭기(1120)로 출력할 수 있다.
증폭기(1120)는 전력 제공기(1110)로부터 입력받은 직류 파형의 전력을 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 증폭기(1120)는 증폭된 직류 파형의 전력을 인버터(1130)로 출력할 수 있다. 인버터(1130)는 직류 파형의 전력을 교류 파형으로 인버팅하여 출력할 수 있다. 공진 회로(1140)는 무선 전력 수신기를 충전하기 위한 전자기파를 방출할 수 있다. 공진 회로(1140)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로(1140)는 무선 전력 송신기가 발산하는 전자기파의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 A4WP의 표준을 따르는 경우에는, 공진 회로(1140)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 유도 방식에 의하여 전력을 송신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 코일을 포함할 수도 있으며, 이에 따라 공진 회로(1140) 또는 코일을 전력 송신 회로로 명명할 수도 있다.
증폭기(1120)의 적어도 일부는 직류용 접지(1151)에 연결될 수 있으며, 인버터(1130)의 적어도 일부는 교류용 접지(1152)에 연결될 수 있다. 인버터(1130)는 직류 파형의 전력을 교류 파형으로 정류할 수 있으며, 이에 따라 인버터(1130)의 적어도 일부가 연결되는 교류용 접지(1152)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 증폭기(1120)는 직류 파형의 전력을 처리하기 때문에, 증폭기(1120)의 적어도 일부가 연결되는 직류용 접지(1151)는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1151) 및 교류용 접지(1152)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 직류용 접지(1151)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 교류용 접지(1152)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 직류용 접지(1151)가 배치된 PCB와 교류용 접지(1152)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다. 접지(1151,1152)는 도체를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 직류용 접지(1151)와 교류용 접지(1152)가 물리적으로 분리함에 따라서, 교류용 접지(1152)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향을 최소화할 수 있다. 한편, 도 11의 실시예에서는, 교류용 접지(1152)가 인버터(1130)에 연결되는 것과 같이 도시되며, 직류용 접지(1151)가 증폭기(1120)에 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것이다. 교류용 접지(1152)는 무선 전력 송신기 내에서 교류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없으며, 직류용 접지(1151)는 무선 전력 송신기 내에서 직류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는, 제 1 PCB층(1210), 제 2 PCB층(1220), 제 3 PCB층(1230), 제 4 PCB층(1240) 및 제 5 PCB층(1250)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(1210)은 제 2 PCB층(1220)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(1220)은 제 3 PCB층(1230)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(1230)은 제 4 PCB층(1240)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(1240)은 제 5 PCB층(1250)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(1210)은 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)를 포함할 수 있다. 도 12의 실시예에서는, 제 1 PCB층(1210)에 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)를 포함하는 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1210)에는 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213) 중 적어도 일부만이 배치될 수도 있다. 아울러, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)가 서로 상이한 하드웨어로 구현된 것과 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213) 중 적어도 두 개는 하나의 하드웨어로 구현될 수도 있다. 아울러, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)가 구현되는 하드웨어는, IC 또는 아날로그 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 구현 형태에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(1220)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(1221)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1221)는 도체를 포함할 수 있다. 증폭기(1211)의 적어도 일부는 직류용 접지(1221)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(1221)는 증폭기(1211)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 직류용 접지(1221)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(1221)에 연결되는 하드웨어는, DC/DC 컨버터(1213)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이에 따라, 도 12에서는 제 1 PCB층(1210)으로부터 직류용 접지(1221)로 연결되는 도선(1216)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(1221)로 연결되는 도선(1216)은 복수개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(1230)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(1231)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(1231)는 도체를 포함할 수 있다. 인버터(1212)의 적어도 일부는 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(1231)는 인버터(1212)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(1231)에 연결되는 하드웨어는, 인버터(1212)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 공진 회로(1213) 또한 교류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 공진 회로(1213)에서 접지가 요구되는 부분이 교류용 접지(1231)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 12에서는 제 1 PCB층(1210)으로부터 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)은 복수 개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1210)으로부터 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)은 제 2 PCB층(1220)에 형성된 개구(1222)를 통하여 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(1220)에 개구(1222)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(1215)은 제 2 PCB층(1220)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(1210)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(1221)는 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 제 3 PCB층(1230) 및 제 5 PCB층(1250) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(1240)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(1250)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(1231)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(1250)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 교류용 접지(1231)로부터 제 5 PCB층(1250)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(1241)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(1250)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(1241)에 도선(1251)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(1250)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기의 교류용 접지(1231)는, 도 8의 실시예와 같은 교류용 접지(1231)를 둘러싸거나 또는 교류용 접지(1231)의 근처에 배치되는 접지를 제 3 PCB층(1230)상에 추가적으로 포함할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신기의 교류용 접지(1231)는, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지를 포함하도록 구성될 수도 있다. 아울러, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지는 다양한 패턴을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는, 제 1 PCB층(1310), 제 2 PCB층(1320), 제 3 PCB층(1330), 제 4 PCB층(1340) 및 제 5 PCB층(1350)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(1310)은 제 2 PCB층(1320)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(1320)은 제 3 PCB층(1330)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(1330)은 제 4 PCB층(1340)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(1340)은 제 5 PCB층(1350)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(1310)은 AC 회로(1311) 및 DC 회로(1312)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(1320)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(1321)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1321)는 도체를 포함할 수 있다. DC 회로(1312)의 적어도 일부는 직류용 접지(1321)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(1321)는 DC 회로(1312)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 이에 따라, 도 13에서는 제 1 PCB층(1310)으로부터 직류용 접지(1321)로 연결되는 도선(1314)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(1321)로 연결되는 도선(1314)은 복수 개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(1330)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(1331)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(1331)는 도체를 포함할 수 있다. AC 회로(1311)는 교류용 접지(1331)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(1331)는 AC 회로(1311)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 도 13에서는 제 1 PCB층(1310)으로부터 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)은 복수개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1310)으로부터 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)은 제 2 PCB층(1320)에 형성된 개구(1322)를 통하여 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(1320)에 개구(1322)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(1313)은 제 2 PCB층(1320)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(1310)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(1321)는 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는 제 3 PCB층(1330) 및 제 5 PCB층(1350) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(1340)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(1350)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(1331)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(1350)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 교류용 접지(1331)로부터 제 5 PCB층(1350)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(1341)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(1350)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(1341)에 도선(1351)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(1350)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(1331)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
한편, 전자 장치의 교류용 접지(1331)는, 도 8의 실시예와 같은 교류용 접지(1331)를 둘러싸거나 또는 교류용 접지(1331)의 근처에 배치되는 접지를 제 3 PCB층(1330)상에 추가적으로 포함할 수도 있다. 또는, 전자 장치의 교류용 접지(1331)는, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지를 포함하도록 구성될 수도 있다. 아울러, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지는 다양한 패턴을 가질 수 있다.
상기 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “모듈”은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “모듈”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (21)

  1. 무선 전력 수신기에 있어서,
    무선 전력 송신기로부터 방출되는 전자기파에 기반하여 교류 전력을 무선으로 수신하도록 설정되는 전력 수신 회로;
    상기 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 설정되는 정류기;
    상기 직류 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하도록 설정되는 DC/DC 컨버터;
    상기 컨버팅된 직류 전력으로 배터리를 충전하도록 설정되는 차저(charger);
    상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및
    상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지
    를 포함하고,
    상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치되는 무선 전력 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류용 접지는, 제 1 직류용 접지 및 제 2 직류용 접지를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신기는,
    상기 제 1 직류용 접지를 포함하는 제 1 PCB층;
    상기 교류용 접지를 포함하는 제 2 PCB층; 및
    상기 제 2 직류용 접지를 포함하는 제 3 PCB층
    을 포함하는 무선 전력 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB층은 상기 제 3 PCB층 위에 배치되며, 상기 제 1 PCB층은 상기 제 2 PCB층 위에 배치되는 무선 전력 수신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태의 접지
    를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 수신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지 근처에 배치되는 접지를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 수신기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 제 1 면적을 가지는 도체를 포함하며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 수신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 각각이 제 2 면적을 가지는 복수 개의 이격된 도체들을 포함하고,
    상기 복수 개의 이격된 도체들의 면적의 합계는 제 1 면적이며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 수신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  8. 무선 전력 송신기에 있어서,
    직류 전력을 제공하도록 설정되는 전력 제공기;
    상기 직류 전력을 기설정된 이득으로 증폭하도록 설정되는 증폭기;
    상기 증폭된 직류 전력을 교류 전력으로 인버팅(inverting)하도록 설정되는 인버터(inverter);
    상기 교류 전력을 이용하여 전자기파를 출력하도록 설정되는 전력 송신 회로;
    상기 전력 송신 회로 및 상기 인버터 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및
    상기 전력 제공기 및 상기 증폭기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지
    를 포함하고,
    상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치되는 무선 전력 송신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 직류용 접지는, 제 1 직류용 접지 및 제 2 직류용 접지를 포함하고,
    상기 무선 전력 송신기는,
    상기 제 1 직류용 접지를 포함하는 제 1 PCB층;
    상기 교류용 접지를 포함하는 제 2 PCB층; 및
    상기 제 2 직류용 접지를 포함하는 제 3 PCB층
    을 포함하는 무선 전력 송신기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB층은 상기 제 3 PCB층 위에 배치되며, 상기 제 1 PCB층은 상기 제 2 PCB층 위에 배치되는 무선 전력 송신기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태의 접지
    를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 송신기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지 근처에 배치되는 접지를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 송신기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 제 1 면적을 가지는 도체를 포함하며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 송신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
  14. 삭제
  15. 교류 전력 및 직류 전력을 처리하는 전자 장치에 있어서,
    상기 교류 전력을 처리하도록 설정되는 교류용 회로;
    상기 직류 전력을 처리하도록 설정되는 직류용 회로;
    상기 교류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및
    상기 직류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지
    를 포함하고,
    상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치되는 전자 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 직류용 접지는, 제 1 직류용 접지 및 제 2 직류용 접지를 포함하고,
    상기 전자 장치는,
    상기 제 1 직류용 접지를 포함하는 제 1 PCB층;
    상기 교류용 접지를 포함하는 제 2 PCB층; 및
    상기 제 2 직류용 접지를 포함하는 제 3 PCB층
    을 포함하는 전자 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB층은 상기 제 3 PCB층 위에 배치되며, 상기 제 1 PCB층은 상기 제 2 PCB층 위에 배치되는 전자 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 교류용 접지를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태의 접지
    를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 전자 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 교류용 접지 근처에 배치되는 접지를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 전자 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 제 1 면적을 가지는 도체를 포함하며,
    상기 제 1 면적은, 상기 전자 장치가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 각각이 제 2 면적을 가지는 복수 개의 이격된 도체들을 포함하고,
    상기 복수 개의 이격된 도체들의 면적의 합계는 제 1 면적이며,
    상기 제 1 면적은, 상기 전자 장치가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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