KR102480474B1 - 무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법 - Google Patents

무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법에서, 전자 장치는 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하기 위한 무선 코일 및 상기 외부 전자 장치로부터 수신한 전기 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로를 포함하는 전력 수신 회로; 상기 외부 전자 장치에 의하여 상기 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 확인하여 상기 전자 장치의 상태를 판단하기 위한 감지 회로; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 감지 회로의 출력 신호를 수신하고, 상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 적어도 하나의 FET(field effect transistor) 소자의 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
이 밖에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예는, 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), PMP(portable multimedia player), PDA(personal digital assistant), 랩탑 PC(laptop personal computer) 및 웨어러블 기기(wearable device) 등의 다양한 전자 장치들이 보급되고 있다.
전자 장치들은 최근 다양한 기능을 수행하는데 필요한 전력을 공급하기 위해서 별도의 배터리를 구비할 수 있다. 전자 장치는 별도의 단자를 구비하고, 전력 공급 장치와 유선으로 연결되어 배터리를 충전할 수 있다.
최근의 전자 장치들은 무선 충전을 지원할 수 있다. 최근의 전자 장치들은 무선 충전을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다. 무선 충전은 전자 장치가 별도의 충전 커넥터와 유선으로 연결하지 않고, 충전 패드 등에 올려 놓는 등의 근접 접촉을 통해서, 배터리의 충전을 지원할 수 있다.
본 발명에서 기술하는 무선 전력 전송은 전력 송신 장치의 1차 코일과 전력 수신 장치의 2차 코일 간에 자기장을 결합하여 전력을 전송하는 방식이다. 전력을 수신하는 장치는 부하를 변조하여 소정의 신호를 생성하고 전력을 송신하는 장치는 상기 신호를 복조하여 전력 수신 장치로부터 전력 송신 장치로의 통신을 구현할 수 있다. 상기 부하 변조 방식은 전자 장치에 포함된 부하의 저항 또는 리액턴스, 즉 전력 공급 장치를 바라본 임피던스 값을 변경하여, 전력 공급 장치의 출력을 증가 또는 감소하여 소정의 변조 신호를 생성한다.
다만, 변조 신호가 특정 범위 내에 포함되지 않는 경우(예를 들면, 변조 신호의 크기가 특정 범위를 초과하거나, 특정 범위 미만인 경우), 전력 수신 장치에서 무선 충전의 효율이 감소하는 등의 문제점을 발생시킬 수 있다.
따라서 capacitor noise 및 복조 감도의 요구 조건을 모두 만족하는 최적의 부하 변조 신호 강도를 일정하게 조절하기 위해서는 부하 변조 신호 강도를 측정하고 부하 변조 신호의 강도를 조절하는 제어 회로 및 알고리즘이 필요하다. 본 발명에서는 부하 변조 신호 강도를 측정하고 효과적으로 부하 변조 신호의 강도를 효과적으로 조절하는 회로 및 알고리즘을 개시한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하기 위한 무선 코일 및 상기 외부 전자 장치로부터 수신한 전기 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로를 포함하는 전력 수신 회로; 상기 외부 전자 장치에 의하여 상기 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 확인하여 상기 전자 장치의 상태를 판단하기 위한 감지 회로; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 감지 회로의 출력 신호를 수신하고, 상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 적어도 하나의 FET(field effect transistor) 소자의 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 외부 전자 장치에 의해 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 감지하는 감지 회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작; 및 상기 인가된 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로의 입력단에 연결된 적어도 하나의 FET(field effect transistor)의 게이트에 인가되는 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법은 정류 회로의 입력단에 연결된 FET 소자에 의해 구현된 저항에 의해 정류 회로에 입력되는 변조 신호의 크기를 일정한 범위로 유지 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 전자 장치 및 전자 장치의 동작 방법은 정류 회로 입력단에 연결된 FET 소자의 게이트 전원을 제어함으로써, 정류 회로에 입력되는 변조 신호 크기를 일정한 범위로 유지 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치의 전력 관리 모듈 및 배터리의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치 및 전력 송신 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치의 전력 관리 모듈의 회로도이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치에서 정류 회로에 입력되는 신호를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, FET 소자의 특성을 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 다양한 실시예들의 회로도를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시에에 따른 전자 장치에서, 복수의 FET 소자들의 배치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 검사 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 검사 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 검사 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 검사 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 및 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 검사 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 예를 들면, 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)의 경우와 같이, 일부의 구성요소들이 통합되어 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 구동하여 프로세서(120)에 연결된 검사 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 운영되고, 추가적으로 또는 대체적으로, 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화된 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 여기서, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로 또는 임베디드되어 운영될 수 있다.
이런 경우, 보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 수행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 검사 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부 구성 요소로서 구현될 수 있다. 메모리(130)는, 검사 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 저장되는 소프트웨어로서, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 검사 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 검사 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신하기 위한 장치로서, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드를 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 검사 장치(101)의 외부로 출력하기 위한 장치로서, 예를 들면, 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용되는 스피커와 전화 수신 전용으로 사용되는 리시버를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 일체 또는 별도로 형성될 수 있다.
표시 장치(160)는 검사 장치(101)의 사용자에게 정보를 시각적으로 제공하기 위한 장치로서, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치 회로(touch circuitry) 또는 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 검사 장치(101)와 유선 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 검사 장치(101)의 내부의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 유선 또는 무선으로 연결할 수 있는 지정된 프로토콜을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는 HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는 검사 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))를 물리적으로 연결시킬 수 있는 커넥터, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈, 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서, 또는 플래시를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 검사 장치(101)에 공급되는 전력을 관리하기 위한 모듈로서, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
배터리(189)는 검사 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 검사 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 유선 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되는, 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함하고, 그 중 해당하는 통신 모듈을 이용하여 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 상술한 여러 종류의 통신 모듈(190)은 하나의 칩으로 구현되거나 또는 각각 별도의 칩으로 구현될 수 있다.
일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 사용자 정보를 이용하여 통신 네트워크 내에서 검사 장치(101)를 구별 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신하기 위한 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 일시예에 따르면, 통신 모듈(190)(예: 무선 통신 모듈(192))은 통신 방식에 적합한 안테나를 통하여 신호를 외부 전자 장치로 송신하거나, 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있다.
상기 구성요소들 중 일부 구성요소들은 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되어 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 검사 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 검사 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 검사 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 외부 전자 장치에서 실행될 수 있다. 일실시예에 따르면, 검사 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 검사 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 외부 전자 장치에게 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 외부 전자 장치는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 검사 장치(101)로 전달할 수 있다. 검사 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2은, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈(188) 및 배터리(189)에 대한 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 연료 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들의 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다.
연료 게이지(230)는 배터리(189)의 사용 상태 정보(예: 배터리의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전회로(210), 전압 조정기(220), 또는 연료 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))을 결정하고, 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 이상 상태 또는 정상 상태의 여부를 판단한 후, 이상 상태로 판단되는 경우 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.
배터리(189)는, 일실시예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로(in alternative to), 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 수행하기 위한 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 연료 게이지(230), 전력 관리 모듈(188) 또는 센서 모듈(276) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서)을 이용하여 측정될 수 있다. 이런 경우, 일실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(140)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 무선 전력 전송을 통해 전력을 송신하고 수신하는 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에서, 전력 송신 장치(10)는 전력 생성부(11), 제어 회로(12), 통신 회로(13), 센싱 회로(14)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 생성부(11)는 외부로부터 전원(또는 전력)을 입력 받고, 입력 전원의 전압을 적절하게 변환하는 전력 어댑터(11a), 전력을 생성하는 전력 생성 회로(11b), 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(20) 사이의 임피던스 매칭을 이용하여 전력 송신 장치(10)에서 전송하는 전력의 전송 효율을 증가시키는 매칭 회로(11c)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제어 회로(12)는 전력 송신 장치(10)의 전반적인 제어를 수행하며, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(13)로 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(12)는 통신 회로(13)로부터 수신된 정보에 기초하여 전자 장치(20)로 송출할 전력(또는 전력량)을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(12)는 코일(11L)에 의해 산출된 전력이 전자 장치(20)로 전송되도록 전력 생성 회로(13)를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(13)는 제1 통신 회로(13a) 및/또는 제2 통신 회로(13b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(13a)는 예를 들어, 코일(11L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 동일한 주파수를 대역을 이용하여 전자 장치(20)의 제1 통신 회로(23a)와 통신할 수 있다(예: inband 방식). 일 실시예에서, 제2 통신 회로(13b)는 예를 들어, 코일(11L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 다른 주파수를 이용하여 전자 장치(20)의 제2 통신 회로(23b)와 통신할 수 있다(예: outband 방식). 예를 들어, 제2 통신 회로(13b)는 Bluetooth, BLE, WI-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 제 2 통신 회로(23b)와 통신을 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 통신 회로(13)는 전자 장치(20)의 통신 회로(23)를 통해 충전 상태와 관련된 정보(예: Vref 정보(정류 회로(예: 21b 또는 도 4의 417)에서 출력되는 전압의 크기 등), Iout 정보(정류 회로(21b 또는 도 4의 417)에서 출력되는 전류의 크기 등), 각종 패킷, 메시지 등)를 획득할 수 있다.
이 외에도 전력 송신 장치는 전력 송신 장치의 온도나 움직임, 자세 등을 감지하기 위한 센싱 회로(14) 등을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(20)(예: 전자 장치(101))는 무선 전력 수신 회로(21)(예: 전력 관리 모듈(188)), 제어 회로(22)(예: 프로세서(120)), 통신 회로(23)(예: 통신 모듈(190)), 적어도 하나의 센서(24)(예: 센서 모듈(176)), 및 디스플레이(25)(예: 표시 장치(160))를 포함할 수 있다. 전자 장치(20)에 있어서, 전력 송신 장치(10)에 대응되는 구성은 그 설명이 일부 생략될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 무선 전력 수신 회로(21)는 전력 송신 장치(10)로부터 무선으로 전력을 수신하는 코일(21L), 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(20) 사이의 임피던스 매칭을 이용하여 전력 송신 장치(10)에서 전송하는 전력의 전송률을 증가시키는 매칭 회로(21a), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(21b), 충전 전압을 조정하는 조정 회로(21c), 스위치 회로(21d), 및 배터리(21e)(예: 배터리(189))를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제어 회로(22)는 전자 장치(20)의 전반적인 제어를 수행하고, 무선 전력 송수신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(23)로 전달할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(23)는 제1 통신 회로(23a) 및또는 제2 통신 회로(23b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(23a)는 코일(21L)를 통해 전력 송신 장치(10)와 통신할 수 있다. 제2 통신 회로(23b)는 Bluetooth, BLE, WI-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 전력 송신 장치(10)와 통신할 수 있다.
이 외에도, 전자 장치(20)는 전류/전압 센서, 온도 센서, 조도 센서, 사운드 센서 등과 같은 적어도 하나의 센서(24), 디스플레이감지회로(25), 및 전력 송신 장치를 검출하기 위한 감지 회로(26) 등을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 감지 회로(26)는 전력 송신 장치(203)으로부터 탐색 신호 또는 수신되는 전력을 감지하여 전력 송신 장치(10)를 감지 할 수 있다. 감지 회로(26)는 전력 송신 장치(203)으로부터 출력된 신호에 의하여 코일(21L) 신호가 생성될 수 있다. 상기 코일(21L)에 생성된 신호에 의하여, 코일(21L) 또는 매칭 회로(21a), 또는 정류 회로(21b)의 입/출력단의 신호 변화를 감지 할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 감지회로(26)는 수신회로(21)에 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전자 장치의 전력 관리 모듈의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(100)는 전력 수신 회로(예: 410), 감지 회로(예: 도 3의 감지 회로(26), 420) 및 프로세서(예: 도 3의 제어 회로(22), 430)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 수신 회로(410)는 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 송신 장치(10))로부터 전력을 수신할 수 있는 코일(411) 및 외부 전자 장치(10)로부터 수신한 전기 신호를 직류 신호로 변환할 수 있는 정류 회로(417)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)는 공진(resonance) 방식, 전자기 유도 방식 등 다양한 무선 전력 송/수신 방식에 기초하여 외부 전자 장치(10)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 외부 전자 장치(10)에서 공급된 전력은 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100)에 포함된 배터리를 충전하는데 이용될 수 있다. 이를 위해, 전력 수신 회로(410)는 공진을 위한 인덕턴스를 갖는 (411)을 포함할 수 있다. 코일(411)은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 루프 형상으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)는 외부 전자 장치(10)로부터 전력을 공급받는데에 있어, 최대의 전력 공급 효율을 획득하기 위해서, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들면, 전력 수신 회로(410)는 전력 수신 회로(410)가 바라본 외부 전자 장치(10)의 임피던스 값에 기반하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 전력 수신 회로(410)는 임피던스 매칭을 수행하기 위해서 가변 가능한 캐패시터(413)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)는 코일(411)의 인덕턴스를 변경하고, 이를 통해 다른 주파수를 통해 전송되는 전력 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)는 프로세서(430)의 제어에 기반하여 전력 수신 회로(410)에 포함된 다양한 소자를 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)에 포함되는 정류 회로(417)는 정류 회로(417)에 입력되는 신호를 직류 신호로 변환할 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(10)가 공급하는 전력 신호는 교류(AC) 신호일 수 있다. 정류 회로(417)는 정류 회로(417)에 입력되는 교류 신호(AC)를 직류 신호(DC)로 변환할 수 있다. 정류 회로(417)는 다이오드(Diode) 소자를 포함하는 다양한 소자들이 배치된 회로를 이용하여 구현될 수 있다.감지 회로(420)는 외부 전자 장치(10)에 의해서 전력 수신 회로(410)에 인가된 신호를 확인할 수 있다. 감지 회로(420)가 확인한 신호는 전자 장치(100)의 상태를 판단하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 감지 회로(420)가 확인한 신호는 외부 전자 장치(10)가 전송한 신호가 정류 회로(417)에 입력되어 출력된 신호의 크기, 변화량에 대한 정보, 외부 전자 장치(10)가 전송한 신호의 크기 등 다양한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 감지 회로(420)는 정류 회로(417)의 입력단, 또는 정류 회로(417)의 출력 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 감지 회로(420)는 정류 회로(417)의 입력단을 통해 전송되는 정류되기 이전의 신호를 확인할 수 있으며, 또는 정류 회로(417)의 출력단을 통해 정류된 신호를 확인할 수 있다. 예를 들면, 감지 회로(420)는 정류 회로(417)에서 입력 또는 출력되는 신호의 파형을 분석하고, 신호의 전압(또는, 전류)의 크기를 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 감지 회로(420)은 전력 수신 회로(410)에 포함된 변조 회로(440)에 의하여, 생성된 변조 신호(외부 전자 장치(10)에서 신호를 복조하기 위해 생성된 신호) 또는 변조 신호에 의한 정류 회로(417) 입력 단 또는 정류 회로(417) 출력단의 신호의 변화를 감지할 수 있다.
정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 변화는 다양한 원인이 있을 수 있다. 예를 들면, 정류 회로(417)를 포함하는 다양한 구성 요소에서 발생한 노이즈에 의해 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기 변화가 발생할 수 있으며, 외부 전자 장치(10)에 의한 임피던스와 전력 수신 회로(410)의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭 또는 부하 변조(load modulation)에 의하여 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기 변화가 발생할 수도 있다.
프로세서(430)는 감지 회로(420)에서 출력되는 출력 신호를 확인할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(420)에서 출력되는 출력 신호를 이용하여, 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기, 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기 등 다양한 정보를 확인할 수 있다. 프로세서(430)는 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기가 설정된 범위 이내에 존재하는지 여부, 또는 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기가 설정된 범위 이내에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 정류 회로에 입력되는 신호의 크기는 변조 회로(440)의 동작 기반으로 생성된 신호 성분을 적어도 포함하는 신호의 강도(크기,변화량) 일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)은 변조 회로(440)을 포함할 수 있다. 변조 회로(440)은 부하 변조 신호를 생성할 수 있다. 상기 부하 변조 신호는 전력 수신 장치의 정류 전압, 전류 및 기타 디지털 정보를 포함할 수 있다.
변조 회로(440)는 전력 수신 회로(410)에서 수신되는 전기 신호에 대한 부하 변조를 수행하는 회로를 의미할 수 있으며, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 변조 회로(440)는 FET 소자(415) 및 캐패시터(419)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 변조 회로(440)에 의하여, 전력 송신 장치를 바라본 부하 변조 임피던스(Zm)는 아래의 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure 112017108154708-pat00001
(modulated signal strength: 부하 변조 신호 강도(Pm), FET 소자에 의한 저항: Rm, 리액턴스: (1/jwCm))
부하 변조 신호 강도(modulated signal strength, Pm)는 저항(Rm) 또는 리액턴스(1/jwCm)를 증가시키면 감소하고, 저항 또는 리액턴스를 감소시키면 강도가 증가할 수 있다. 부하 변조 저항(415,Rm)과 부하 변조 capacitor(419,Cm) 간에는 직렬(series) 연결 상태이고, 부하 저항(RL)과는 병렬(shunt) 연결 상태일 수 있다. 부하 변조 신호는 FET 소자(415)의 저항의 크기 및 캐패시터(419)의 캐패시턴스의 크기를 제어하는 신호를 의미할 수 있다.
상기 부하 변조의 신호 강도가 과도하게 큰 경우 전력 수신 장치의 정류 전압의 변화량이 증가하여 정류 capacitor의 진동 소음(capacitor noise)를 증가시키며, 정류 회로의 출력 단에 연결된 배터리 충전 회로의 전압 평활성을 저하시키는 문제점이 있을 수 있다. 반대로 상기 부하 변조 신호 강도가 과도하게 작은 경우, 전력 송신 장치에서 신호 복조에 실패하여 소정의 전력 제어 정보를 받지 못하고, 전력 제어의 안전을 위해 전력 송신을 중단하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 송신 장치(10)의 코일과 전자 장치(20, 전력 수신 장치)의 코일 사이의 정렬 상태, 결합 계수, 코일 턴 수 및 고유 인덕턴스에 따라 전력 송신 장치(10)의 코일(11L)과 전력 수신 장치(20)의 코일(21L) 사이의 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 변화하고, 또한 전력 송신 장치(10)의 구동 전압 및 전력 수신 장치의 정류 전압에 따라 임피던스 매칭이 변화할 수 있다. 상기의 다양한 상호 인덕턴스(mutual inductance) 및 임피던스 매칭 조건에서 부하 변조 신호 강도는 다양한 값을 가질 수 있다. 변조 회로(440)는, 프로세서(430)의 제어에 의해서, 다양한 조건 상태에서, 캐패시터의 노이즈(capacitor noise) 및 복조 감도의 요구 조건을 모두 만족하는 일정한 범위 부하 변조 신호 강도를 생성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 변조 회로(440)는 감지 회로(420)에서 출력되는 출력 신호에 기반하여, 프로세서(430)에 의하여 제어 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(420)에서 출력되는 출력 신호에 기반하여 정류 회로(417)의 입력 단에 연결된 적어도 하나의 FET(field effect transistor) 소자(415)의 게이트 단의 전압을 제어할 수 있다.
FET 소자(415)는 소스(source), 드레인(drain), 게이트(gate)를 포함하는 3개의 단자를 포함할 수 있으며, 게이트 전극에 전압을 걸어, 채널의 전기장에 의해 전자가 흐르는 관문이 생기게 하는 원리를 이용하여, 소스, 드레인의 전류를 제어할 수 있는 다양한 트랜지스터 소자를 의미할 수 있다. 이하 FET 소자(415)의 연결의 실시예는 설명의 편의를 위해서 FET 소자(415)가 N-FET으로 구현됨을 가정하고 서술한다. 다만, 본 발명의 범위는 FET 소자(415)가 P-FET으로 구현되는 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, N-FET으로 구현된 FET 소자(415)에 드레인 단자에 연결되는 캐패시터는 P-FET으로 구현된 소자의 소스 단자에 연결되는 것으로 대체할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, FET소자는 BJT 로 구현 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)의 드레인(drain) 단자는 정류 회로(417)의 입력단과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET(415) 소자와 정류 회로(147)의 입력단 사이에 커페시터가 위치할 수 있다. FET 소자(415)의 드레인 단자는 캐패시터(419)를 통해 정류 회로(417)의 입력단과 연결될 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 캐패시터(419)는 가변 캐패시터일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)의 소스(source) 단자는 그라운드와 연결되어 접지될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, FET 소자(415)의 소스 단자는 정류부의 다른 입력단과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)의 게이트(gate) 단자는 프로세서(430)과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(430)의 제어에 의해 게이트 단자에 가해지는 전압의 크기가 조절될 수 있다.본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)는 선형 영역(linear region), 포화 영역(saturation region) 등 다양한 영역에서 동작할 수 있다. FET 소자(415)가 선형 영역에서 동작하는 동안(도 5b 참조), 프로세서(430)는 FET 소자(415)의 게이트 전압의 제어를 통해, FET 소자(415)가 저항과 같이 동작하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(417)에서 출력된 신호에 기반하여 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기를 확인하고, 정류 회로(417)의 출력 신호의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인지 확인할 수 있다. 프로세서(430)는 정류 회로(417)의 출력 신호의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인 경우, 정류 회로(417)의 출력 신호의 크기가 설정된 값 이하(또는, 미만)가 되도록 FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어함으로써, FET 소자(415)가 설정된 값을 갖는 저항으로 동작할 수 있다. FET 소자(415)는 게이트 전압에 따라서 저항의 크기가 변화될 수 있다. 즉, FET 소자(415)는 가변 저항으로 동작할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 정류 회로(417)의 입력 신호의 파형을 기반하여 정류 회로(417)에서 출력되는 신호의 크기를 확인하고, 신호의 크기가 설정된 범위인지 확인할 수 있다. 예를 들어, 변조 신호에 의한 신호의 변화 크기가 설정된 범위인지 확인 할 수 있다. 프로세서(430)는 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 신호가 일정한 범위의 신호로 생성될 수 있도록 FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어함으로써, FET 소자(415)가 설정된 값을 갖는 저항으로 동작할 수 있다. FET 소자(415)는 게이트 전압에 따라서 저항의 크기가 변화될 수 있다. FET 소자(415)는 가변 저항으로 동작할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 변조 신호에 의한 신호의 변화 크기가 설정된 범위인지 확인 할 수 있다. 프로세서(430)는 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 신호가 일정한 범위의 신호로 생성될 수 있도록 커패시터(419)를 가변 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(417)에서 출력된 신호에 기반하여 정류 회로(417)에 입력되는 신호 또는 정류 회로(417)에 출력되는 신호의 크기를 확인하고, 신호의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인지 확인할 수 있다. 프로세서(430)는 신호의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인 경우, 신호의 크기가 설정된 값 이하(또는, 미만)가 되도록 FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(417)에서 출력된 신호에 기반하여 정류 회로(417)에 입력되는 신호 또는 정류 회로(417)에 출력되는 신호의 크기를 확인하고, 신호의 크기가 설정된 값 이하(또는, 미만)인지 확인할 수 있다. 프로세서(430)는 신호의 크기가 설정된 값 이하(또는, 미만)인 경우, 신호의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)가 되도록 FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는, FET 소자(415)의 게이트 전압 인가에 따라 흐를 수 있는 전류를 조정하는 특성을 이용하여 정류 회로(417)에 입력되는 신호를 조절할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서는(430) Cap 및 FET 소자(415)를 게이트 전압을 제어하여 정류 회로(417)에 입력되는 신호를 조절할 수 있다. 프로세서(430)는, FET 소자(415)가 저항으로 동작할 수 있는 특성을 이용하여 감지회로(417)의 입력 신호의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 감지 회로(417)에 입력신호의 크기를 감소시키기 위해서, 프로세서(430)는 FET 소자(415)가 이전보다 더 큰 저항 값을 갖도록 게이트 전압을 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 감지 회로(417)에서 출력된 신호에 기반하여 FET 소자(415)를 제어 할 수 있다. 상기 FET(415)가 N-channel MOSFET인 경우, 프로세서(430)은 게이트에 인가되는 게이트 전압(VGS)을 증가하면 부하 변조 저항이 감소하여 부하 변조 신호 강도가 증가할 수 있으며, 반대로 게이트 전압을 감소하면 부하 변조 저항이 증가하여 부하 변조 신호 강도가 감소 할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET(415)가 P-channel MOSFET인 경우, 게이트에 인가되는 게이트 전압(VGS)을 증가하면 부하 변조 저항이 증가하여 부하 변조 신호 강도가 감소하며, 반대로 게이트 전압을 감소하면 부하 변조 저항이 감소하여 부하 변조 신호 강도가 증가할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)는 FET 소자(415) 대신 BJT(bipolar junction transistor)로 구현될 수도 있다. 이는, 변조 회로(440)의 설계자의 의도에 따라서 변경될 수 있으며, 본 발명의 내용은 BJT로도 구현될 수 있다. 설명의 편의를 위해서 FET 소자로 구현됨을 가정하고 서술한다.
FET 소자(415)가 저항으로써 동작하는 것을 제어하는 구체적인 내용에 대해서는 도 5b에서 서술한다.
프로세서(430)는 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기가 갖는 범위와 게이트 전압의 크기가 매핑된 테이블을 이용하여 게이트 전압의 크기를 확인할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))의 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기가 갖는 범위와 게이트 전압의 크기가 매핑된 테이블이 저장될 수 있다. 프로세서(430)는 메모리(130)에서 테이블을 읽어온 후, 확인된 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기가 갖는 범위에 대응하는 게이트 전압의 크기를 확인할 수 있다. 프로세서(430)는 FET 소자(415)의 게이트 전압을 확인된 게이트 전압과 같도록 변경할 수 있다.본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 정류 회로(417)에 입력되는 신호의 크기는 변조 회로(440)의 동작 기반으로 생성된 신호 성분을 포함하는 신호의 강도(예를 들면, 신호의 크기, 신호의 변화량)를 포함할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, 정류 회로의 입력단에 입력되는 신호의 파형 및 정류 회로의 출력단에서 출력되는 신호의 파형을 도시한 도면이다. 도 5a를 참조하면, 정류 회로의 입력단에 입력되는 신호의 파형(506)이 도시되어 있다. 신호의 파형(506)을 참조하면, 변조 회로(440)에서의 변조 발생시, 정류 회로(417)의 입력단에 입력되는 신호가 흔들리는 것을 확인할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 정류 회로(417)의 입력단에 입력되는 신호는 삼각 함수의 파형, 사각파의 파형의 형태 등의 형태를 가질 수 있다.
정류 회로(417)의 입력단에 입력되는 신호의 흔들림은 변조 회로(440)에 포함된 FET 소자(415)의 저항의 크기 및 캐패시터(419)의 캐패시턴스의 크기를 제어하는 신호를 포함하는 부하 변조 신호에 의해 발생할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 정류 회로의 출력단에 입력되는 신호의 파형(505)이 도시되어 있다.
도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에서, FET 소자의 특성을 도시한 도면이다.
FET 소자(415)의 동작은 크게 3가지 영역에서 수행될 수 있다. 3가지 영역은 드레인-소스 간에 전류가 흐르지 않는 차단 영역, 선형 저항 소자와 같이 옴의 법칙을 따르는 것과 같이 보이는 선형 영역(linear region) 및 증폭기 동작이 가능한 포화 영역(saturation region)을 포함할 수 있다. 3가지 영역은 FET 소자(415)의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압과 소스 단자에 인가되는 소스 전압의 차이 값에 의해 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, FET 소자(예: 도 4의 FET 소자(415))의 드레인 소자와 소스 단자의 전압 차이에 따른 전류의 특성을 도시하고 있다. 설명의 편의를 위해서, FET 소자(415)의 소스 단자는 그라운드에 연결되어 있음을 가정한다.
FET 소자(415)의 드레인 단자에 인가되는 전압(Vds, 510)이, 게이트 단자에 인가되는 전압의 크기(Vgs)와 문턱 전압(Vth)의 차이보다 크면, FET 소자(415)는 포화 영역(saturation region, 540)에서 동작할 수 있다.
FET 소자(415)의 드레인 단자에 인가되는 전압(Vds)이, 게이트 단자에 인가되는 전압의 크기(Vgs)와 문턱 전압(Vth)의 차이보다 작으면, FET 소자(415)는 선형 영역(linear region, 530)에서 동작할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(430)는 FET 소자(415)가 선형 영역에서 동작하도록 드레인 단자에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
도 5b를 참조하면, FET 소자(415)가 선형 영역(530)에서 동작하는 경우, 전압의 크기(510)에 따라서 흐르는 전류의 크기(520)가 변화하고, 전압(510)과 전류(520) 사이의 기울기가 변화함을 확인할 수 있다. 더 나아가, 기울기는 게이트 단자에 인가되는 전압의 크기에 반비례 관계를 가질 수 있다. FET 소자(415)가 가질 수 있는 저항의 크기는 아래 수학식 2에 기재되어 있다.
Figure 112017108154708-pat00002
(Rds: 저항의 크기, μn : 전자 이동도, Cox: 산화물 캐패시턴스, Vgs: 게이트 전압과 소스 전압의 차이, Vth: 문턱 전압)
수학식 2를 참조하면, 게이트 전압의 크기(소스 전압은 그라운드에 연결되어 있으므로 0으로 가정한다)와 저항의 크기가 반비례함을 확인할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 프로세서(430)는 게이트 전압을 제어함으로써, FET 소자(415)의 저항의 크기를 조절할 수 있고, 프로세서(430)는 FET 소자(415)의 저항의 크기를 조절함으로써, 부하 변조를 제어할 수 있다.
도 5b에 서술된 내용은 FET 소자(415)가 N-Channel MOSFET으로 구현된 경우를 가정하고 서술하였으나, FET 소자(415)는 P-Channel MOSFET으로 구현될 수도 있으며, BJT로도 구현될 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 정류 회로(417)의 입력단에 연결되는 FET 소자(예: 도 4의 FET 소자(415))는 캐패시터(419)와 직렬(series)로 연결될 수 있다. 캐패시터(419)는 부하 변조(load modulation)에 이용될 수 있다. 예를 들어, 캐패시터(419)는 전력 수신 회로(예: 도 4의 전력 수신 회로(410))가 바라보는 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 공급 장치(10))의 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하는데 이용될 수 있다. FET 소자(415)의 소스(source) 단자(FET 소자(415)가 N-FET으로 구현된 경우), 또는 드레인 소자(drain) 단자(FET 소자(415)가 P-FET으로 구현된 경우)는 접지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(예: 도 4의 전력 수신 회로(410))는 FET 소자(415) 및 FET 소자(415)와 직렬로 연결되는 캐패시터(419)와 병렬로 연결되는 캐패시터(Cd, 601)를 추가적으로 포함할 수 있다. 캐패시터(601)은 부하 변조에 이용될 수 있으며, 프로세서(예: 도 4의 프로세서(430))의 스위치(603)에 대한 제어에 기반하여 캐패시터(601) 및 가변 캐패시터(419)와 같이 부하 변조에 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 스위치(603)는 FET 소자로 구현될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(430)의 제어에 기반하여 FET 소자를 차단 영역에서 동작하거나, 포화 영역 또는 선형 영역에서 동작하게 하여 FET 소자로 스위치(603)의 역할을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(410)는 정류 회로의 다른 입력단(2)에 연결되는 FET 소자(607) 및 FET 소자(607)에 직렬로 연결되는 캐패시터(605)를 추가적으로 포함할 수 있다. FET 소자(607)는 FET 소자(415)와 동일하게 프로세서(430)의 게이트 전압 제어에 기반하여 저항의 역할을 수행할 수 있다. FET 소자(607)의 게이트 전압은 프로세서(430)와 전기적으로 연결될 수 있다. 캐패시터(605)는 부하 변조에 이용될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 정류 회로(417)의 입력단에 연결되는 FET 소자(415)는 가변 캐패시터(419)와 직렬로 연결될 수 있다. 가변 캐패시터(419)는 부하 변조(load modulation)에 이용될 수 있다. 예를 들어, 캐패시터(620)는 전력 수신 회로(예: 도 4의 전력 수신 회로(410))가 바라보는 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 공급 장치(10))의 임피던스와 임피던스 매칭을 수행하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(예: 도 4의 프로세서(430))는 감지 회로(420)에서 출력한 신호에 기반하여 가변 캐패시터(620)의 캐패시턴스를 제어할 수 있다. 이를 통해, 임피던스 매칭을 수행할 수 있고, 전력 전송 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자(415)의 소스(source) 단자(FET 소자(415)가 N-FET으로 구현된 경우), 또는 드레인 소자(drain) 단자(FET 소자(415)가 P-FET으로 구현된 경우)는 정류 회로의 다른 입력 단자에 연결될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시에에 따른 전자 장치에서, 복수의 FET 소자들의 배치의 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)은 복수개로 구현될 수 있다. 예를 들어, FET 소자들(415)은 여러 개가 병렬로 연결되어, 다양한 값을 갖는 저항 소자와 같이 동작할 수 있다.
도 7a를 참조하면, FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)의 게이트 단자들은 프로세서(예: 도 4의 프로세서(430))와 전기적으로 연결되고, 프로세서(430)는 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)의 게이트 전압을 제어할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(430)는 부하 변조(load moduluation)을 수행하기 위해서, 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)들 중 적어도 하나 이상의 게이트 전압을 제어할 수 있다. 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)은 저항들의 병렬 연결로 해석될 수 있으며, 프로세서(430)는 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n) 중 적어도 일부의 FET 소자들을 차단 영역에서 동작하도록 제어하고, 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n) 중 다른 일부를 선형 영역에서 동작하도록 제어함으로써 다양한 부하 변조를 수행할 수도 있다.
도 7a를 참조하면, FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)의 드레인 단자들 각각에 캐패시터(419-a, 419-b …419-n)를 직렬로 연결할 수도 있다. 프로세서(430)는 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 제어함으로써 부하 변조를 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 캐패시터(419-a, 419-b …419-n)는 가변 캐패시터일 수 있다. 프로세서(430)는 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 제어함으로써 부하 변조를 수행할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)의 드레인 단자들이 공통으로 연결되는 부분에 하나의 캐패시터(710)를 연결할 수 있다. 캐패시터(710)는 가변 캐패시터일 수 있다. 프로세서(430)는 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 제어함으로써 부하 변조를 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 복수의 FET 소자들(415-1, 415-2 … 415-n)의 소스(source) 단자는 접지되거나, 또는 정류 회로(417)의 입력 단자에 연결될 수 있다. 도 7c를 참조하면, 복수의 FET 소자들 중 FET 소자(415-a)의 소스 단자는 정류 회로의 입력 단자에 연결될 수 있고, 다른 FET 소자(415-b)의 소스 단자는 접지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하기 위한 무선 코일 및 상기 외부 전자 장치로부터 수신한 전기 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로를 포함하는 전력 수신 회로; 상기 외부 전자 장치에 의하여 상기 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 확인하여 상기 전자 장치의 상태를 판단하기 위한 감지 회로; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 감지 회로의 출력 신호를 수신하고, 상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 적어도 하나의 FET(field effect transistor) 소자의 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 입력되는 신호 또는 상기 정류 회로에서 출력되는 신호의 크기를 확인하고, 상기 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 신호의 크기가 설정된 범위 이내에 있도록 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 적어도 하나의 FET 소자를 포함하는 변조 회로에서 출력되는 변조 신호의 크기를 확인하고, 상기 변조 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 변조 신호의 크기가 상기 설정된 범위 이내에 있도록 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류부에서 출력되는 전압의 크기를 확인하고, 상기 전압의 변화량 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 변화량을 줄이기 위해서 상기 게이트 전압을 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 FET 소자에 의해 구현되는 가변 저항의 크기를 조절하기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 전자 장치는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 복수의 FET 소자를 더 포함하고, 상기 복수의 FET 소자는 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 복수의 FET 소자들 각각의 게이트에 입력되는 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 FET 소자는 상기 FET 소자의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자 중 하나의 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되고, 다른 하나의 단자는 상기 정류 회로의 다른 입력단에 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 FET 소자는 상기 FET 소자의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자 중 하나의 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되고, 다른 하나의 단자는 접지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 상기 복수의 FET 소자들의 소스 단자 또는 드레인 단자 중 하나의 단자에 공통으로 연결되는 적어도 하나의 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐패시터의 캐패시턴스는 변경이 가능하고, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 캐패시턴스를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 FET 소자는 상기 FET 소자의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자 중 하나의 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되고, 다른 하나의 단자는 접지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 상기 복수의 FET 소자들의 소스 단자 또는 드레인 단자 중 하나의 단자에 공통으로 연결되는 적어도 하나의 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 캐패시터의 캐패시턴스는 변경이 가능하고, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 캐패시턴스를 변경하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 상기 신호의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함되어 있는 테이블, 상기 정류 회로에서 출력되는 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함되어 있는 테이블, 상기 정류 회로에 입력되는 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이터 전압의 크기가 포함되어 있는 테이블 중 적어도 하나가 저장된 메모리를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 신호의 크기, 상기 정류 회로에서 출력되는 전압의 크기, 상기 정류 회로에서 입력되는 전압의 크기 중 적어도 하나가 설정된 값 이상인 경우, 상기 테이블을 이용하여 상기 신호의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하고, 상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하도록 설정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 상기 복수의 FET 소자들 중 적어도 하나 이상의 FET 소자의 소스 단자는 접지되고, 다른 하나 이상의 FET 소자의 소스 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 동작 810에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 전력을 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 공급 장치(10))가 무선으로 전송하는 전력을 전자기 유도 방식 등을 포함하는 다양한 방식을 이용하여 수신할 수 있다. 외부 전자 장치(10)가 무선으로 전송하는 전력을 수신하기 위해서, 전자 장치(100)는 코일(411), 캐패시터(413), 전력 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로(417)가 포함된 전력 수신 회로(예: 도 4의 전력 수신 회로(410))를 포함할 수 있다. 전력 수신 회로(410)는 다양한 방식을 이용하여 외부 전자 장치(10)가 전송하는 전력을 수신할 수 있다.
동작 820에서, 감지 회로(예: 도 4의 감지 회로(420))는 외부 전자 장치(10)가 전송하는 전력과 관련된 정보가 포함된 신호를 프로세서(예: 도 4의 프로세서(430)에 전송할 수 있다. 감지 회로(420)는 정류 회로(417)의 입력단 및 정류 회로(417)의 출력단과 전기적으로 연결될 수 있다. 감지 회로(420)는 정류 회로(417)의 출력단에서 출력되는 정류된 신호를 확인하고, 정류 회로(417)의 입력단에서 입력되는 신호의 크기, 정류된 신호의 크기 등 다양한 정보를 확인할 수 있다. 확인된 정보를 포함하는 감지 회로(417)의 출력 신호는 프로세서(430)에 전송될 수 있다. 정류 회로(417)의 입력단에서 입력되는 신호의 크기는 변조 회로(440)의 동작 기반으로 생성된 신호 성분을 적어도 포함하는 신호의 강도(크기, 변화량)를 의미할 수 있다. 부하 변조 신호는 전력 수신 장치의 정류 전압, 전류 및 기타 디지털 정보를 포함할 수 있다.
동작 830에서, 프로세서(430)는 감지 회로(417)에서 출력한 출력 신호에 기반하여 정류 회로(417)의 입력단에 연결되는 적어도 하나의 FET(예: 도 4의 FET(415)) 소자의 게이트 전압을 제어할 수 있다. 이를 위해서, FET(415)의 소자의 게이트 단자는 프로세서(430)에 연결될 수 있다. FET 소자(415)의 게이트 전압을 제어함으로써, 선형 영역에서 저항으로 동작하는 FET 소자(415)의 저항 값을 조절할 수 있다. 프로세서(430)는 FET 소자(415)의 저항 값의 크기를 조절함으로써, 부하 변조를 수행할 수 있다. FET 소자(415)는 복수의 FET 소자들로 구성될 수도 있다. 복수의 FET 소자들로 구성되는 경우, 복수의 FET 소자들은 병렬로 연결되고, 병렬 연결된 저항들로 구현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 동작 910에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100))는 전력을 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 공급 장치(10))가 무선으로 전송하는 전력을 전자기 유도 방식 등을 포함하는 다양한 방식을 이용하여 수신할 수 있다. 외부 전자 장치(10)가 무선으로 전송하는 전력을 수신하기 위해서, 전자 장치(100)는 코일(411), 캐패시터(413), 전력 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로(417)가 포함된 전력 수신 회로(예: 도 4의 전력 수신 회로(410))를 포함할 수 있다. 전력 수신 회로(410)는 다양한 방식을 이용하여 외부 전자 장치(10)가 전송하는 전력을 수신할 수 있다.
동작 920에서, 프로세서(예: 도 4의 프로세서(430))는 감지 회로(예: 도 4의 감지 회로(420))에서 출력되는 신호를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 감지 회로(420)는 정류 회로(417)에서 출력되는 신호를 확인하고, 출력되는 신호의 전압의 크기를 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 감지 회로(420)는 정류 회로(417)에 입력되는 신호, 변조 회로(440)에서 출력되는 변조 신호 중 적어도 하나를 확인할 수 있다. 감지 회로(420)는 확인된 다양한 정보가 포함된 신호를 프로세서(430)에 전송할 수 있다.
동작 930에서, 프로세서(430)는 감지 회로(420)에서 출력한 신호의 전압(또는, 전류)의 크기가 설정된 범위 이내인지를 확인할 수 있다. 또는, 감지 회로(420)에서 입력되는 신호의 전압의 크기가 설정된 범위 이내인지 확인할 수도 있다.
동작 940에서, 프로세서(430)는, 전압의 크기가 설정된 범위르 벗어남을 확인함에 대응하여, 정류 회로(417)의 입력단에 연결된 FET(예: 도 4의 FET(415))의 게이트 단자에 인가되는 게이트 전압을 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, FET(415)의 게이트 단자에 인가되는 전압의 크기를 제어함으로써, FET(415)의 저항의 크기를 조절하여 부하 변조를 수행할 수 있고, 부하 변조 신호의 크기를 조정 시킬 수 있다. FET(415)의 게이트 전압을 제어한 후, 동작 920으로 다시 복귀하여, 프로세서(430)는, 감지 회로(420)에서 출력한 신호를 확인하고, 전압의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인지를 확인할 수 있다. 전압의 크기가 설정된 값 이상(또는, 초과)인 경우, 동작 940을 반복 수행할 수도 있다.
동작 950에서, 프로세서(430)는, 전압의 크기가 설정된 값 이하(또는, 미만)임을 확인함에 대응하여, 정류된 신호를 이용하여 배터리 충전을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은 외부 전자 장치에 의해 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 감지하는 감지 회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작; 및 상기 인가된 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로의 입력단에 연결된 적어도 하나의 FET(field effect transistor)의 게이트에 인가되는 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 감지 회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작은 상기 출력된 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 출력되는 전압의 크기를 확인하는 동작을 포함하고, 상기 게이트 전압을 제어하는 동작은 상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기가 설정된 값 미만이 되도록 상기 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 감지회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작은 상기 출력된 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 입력되는 신호 또는 상기 정류 회로에 출력되는 신호의 전압의 크기를 확인하고, 상기 게이트 전압을 제어하는 동작은 상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기를 줄이기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치의 동작 방법은 상기 정류 회로에 입력되는 전기 신호 또는 상기 정류 회로에서 출력되는 전기 신호의 크기를 확인하는 동작; 상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 신호의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함된 테이블을 확인하는 동작; 상기 테이블을 이용하여 상기 신호의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하는 동작; 및 상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 게이트 전압을 제어하는 동작은 상기 FET 소자에 의해 구현되는 가변 저항의 크기를 조절하기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치의 동작 방법은 상기 출력된 신호에 기반하여 상기 FET 소자와 직렬(series)로 연결된 적어도 하나의 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 변경하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치의 동작 방법은 상기 정류 회로에서 입력 또는 출력되는 전압의 의 크기를 확인하는 동작; 상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함된 테이블을 확인하는 동작; 상기 테이블을 이용하여 상기 전압의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하는 동작; 및 상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전력을 무선으로 수신하는 전자 장치에 있어서,
    외부 전자 장치로부터 전력을 수신하기 위한 무선 코일 및 상기 외부 전자 장치로부터 수신한 전기 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로를 포함하는 전력 수신 회로;
    상기 외부 전자 장치에 의하여 상기 전력 수신 회로에 인가된 신호를 확인하여 상기 전자 장치의 상태를 판단하기 위한 감지 회로;
    상기 신호의 크기에 매핑되는 게이트 전압의 크기가 포함되어 있는 테이블, 상기 정류 회로에서 출력되는 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함되어 있는 테이블, 상기 정류 회로에 입력되는 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압 의 크기가 포함되어 있는 테이블 중 적어도 하나가 저장된 메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 감지 회로의 출력 신호를 수신하고,
    상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 적어도 하나의 FET(field effect transistor) 소자의 게이트 전압을 제어하고,
    상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 입력되는 신호 또는 상기 정류 회로에서 출력되는 신호의 크기를 확인하고,
    상기 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 신호의 크기가 설정된 범위 이내에 있도록 상기 게이트 전압을 제어하고,
    상기 신호의 크기, 상기 정류 회로에서 출력되는 전압의 크기, 상기 정류 회로에서 입력되는 전압의 크기 중 적어도 하나가 설정된 값 이상인 경우,
    상기 테이블을 이용하여 상기 신호의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하고,
    상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하도록 설정된 전자 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 출력 신호에 기반하여 상기 적어도 하나의 FET 소자를 포함하는 변조 회로에서 출력되는 변조 신호의 크기를 확인하고,
    상기 변조 신호의 크기가 설정된 범위를 벗어난 경우, 상기 변조 신호의 크기가 상기 설정된 범위 이내에 있도록 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정된 전자 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 출력 신호에 기반하여 상기 정류 회로에서 출력되는 전압의 크기를 확인하고,
    상기 전압의 변화량 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 변화량을 줄이기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정된 전자 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 FET 소자에 의해 구현되는 가변 저항의 크기를 조절하기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하도록 설정된 전자 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 장치는
    상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 복수의 FET 소자를 더 포함하고,
    상기 복수의 FET 소자는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 출력 신호에 기반하여 상기 복수의 FET 소자들 각각의 게이트에 입력되는 전압을 제어하도록 설정된 전자 장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 FET 소자는
    상기 FET 소자의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자 중 하나의 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되고, 다른 하나의 단자는 상기 정류 회로의 다른 입력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 FET 소자는
    상기 FET 소자의 소스(source) 단자 또는 드레인(drain) 단자 중 하나의 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되고, 다른 하나의 단자는 접지되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 전자 장치는
    상기 복수의 FET 소자들의 소스 단자 또는 드레인 단자 중 하나의 단자에 공통으로 연결되는 적어도 하나의 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 캐패시터의 캐패시턴스는 변경이 가능하고, 상기 프로세서는 상기 출력 신호에 기반하여 상기 캐패시턴스를 변경하도록 설정된 전자 장치.
  12. 삭제
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 전자 장치는
    상기 복수의 FET 소자들 중 적어도 하나 이상의 FET 소자의 소스 단자는 접지되고, 다른 하나 이상의 FET 소자의 소스 단자는 상기 정류 회로의 입력단에 연결되는 전자 장치.
  14. 전력을 무선으로 수신하는 전자 장치의 제어 방법에 있어서,
    외부 전자 장치에 의해 무선 전력 수신 회로에 인가된 신호를 감지하는 감지 회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작; 및
    상기 인가된 신호를 직류 신호로 변환하는 정류 회로의 입력단에 연결된 적어도 하나의 FET(field effect transistor)의 게이트에 인가되는 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함하고,
    상기 정류 회로에 입력되는 전기 신호 또는 상기 정류 회로에서 출력되는 전기 신호의 크기를 확인하는 동작;
    상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 신호의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함된 테이블을 확인하는 동작;
    상기 테이블을 이용하여 상기 신호의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하는 동작; 및
    상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하는 동작을 포함하는
    전자 장치의 동작 방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 감지 회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작은
    상기 출력된 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 출력되는 전압의 크기를 확인하는 동작을 포함하고,
    상기 게이트 전압을 제어하는 동작은
    상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기가 설정된 값 미만이 되도록 상기 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 감지회로에서 출력된 신호를 확인하는 동작은
    상기 출력된 신호에 기반하여 상기 정류 회로에 입력되는 신호 또는 상기 정류 회로에 출력되는 신호의 전압의 크기를 확인하고,
    상기 게이트 전압을 제어하는 동작은
    상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기를 줄이기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하는 동작을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  17. 삭제
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 게이트 전압을 제어하는 동작은
    상기 FET 소자에 의해 구현되는 가변 저항의 크기를 조절하기 위해서 상기 게이트 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 동작 방법.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 전자 장치의 동작 방법은
    상기 출력된 신호에 기반하여 상기 FET 소자와 직렬(series)로 연결된 적어도 하나의 가변 캐패시터의 캐패시턴스를 변경하는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서,
    상기 전자 장치의 동작 방법은
    상기 정류 회로에서 입력 또는 출력되는 전압의 의 크기를 확인하는 동작;
    상기 전압의 크기가 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압의 크기에 매핑되는 상기 게이트 전압의 크기가 포함된 테이블을 확인하는 동작;
    상기 테이블을 이용하여 상기 전압의 크기에 대응하는 상기 게이트 전압의 크기를 확인하는 동작; 및
    상기 게이트 전압을 상기 확인된 크기로 제어하는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
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