KR102519512B1 - 무선 충전 수신 회로, 제어 방법, 및 단말 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 무선 충전 분야에 관한 것으로, 무선 충전 수신기 회로의 2차 코일과 대응하는 무선 충전 송신기 회로의 1차 코일 간의 전송 거리가 크게 증가함으로 인해 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압과 출력 전력이 낮아지는 것을 어느 정도까지 보상하기 위한 무선 충전 수신기 회로, 제어 방법, 및 단말 장치를 개시한다. 무선 충전 수신기 회로는 N개의 커패시터 스위치 네트워크(200), 정류기 회로(300), 및 컨트롤러(CTRL)를 포함한다(N은 1보다 크거나 같은 정수). 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제1 단부가 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결되고, 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제2 단부가 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결된다. 컨트롤러(CTRL)는 N개의 출력단을 포함한다. N개의 출력단은 N개의 커패시터 스위치 네트워크(200)에 일대일 대응하고, 각각의 출력단은 대응하는 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 제어 가능 스위치 소자의 제어단(Sn)과 대응하는 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제2 제어 가능 스위치 소자의 제어단(Sn')에 연결되도록 구성된다.

Description

무선 충전 수신 회로, 제어 방법, 및 단말 장치
본 출원은 2018년 9월 30일에 중국 국가지식재산권국에 출원된 중국 특허출원 제 201811161343.0호("WIRELESS CHARGING RECEIVER CIRCUIT, CONTROL METHOD, AND TERMINAL DEVICE")에 대해 우선권을 주장하는 바이며, 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 무선 충전 분야에 관한 것으로, 상세하게는 무선 충전 수신기 회로, 제어 방법, 및 단말 장치에 관한 것이다.
도 1은 무선 충전 시스템의 개략적인 원리도이다. 무선 충전 시스템은 무선 충전 송신기 회로(101)와 무선 충전 수신기 회로(102)를 포함한다. 일 구현에서, 무선 충전 송신기 회로(101)와 무선 충전 수신기 회로(102) 사이에서 자기 유도를 통해 에너지가 무선으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 송신기 회로(101)는 교류 전원(Vs), 1차 직렬 공진 커패시터(Cp), 및 1차 코일(Lp)을 포함하고; 무선 충전 수신기 회로(102)는 2차 코일(Ls), 2차 직렬 공진 커패시터(Cs), 및 정류기 회로(1021)를 포함한다. 교류 전원(Vs)은 특정 주파수를 가진 교류 전류를 출력한다. 1차 직렬 공진 커패시터(Cp)와 1차 코일(Lp)은 직렬 공진을 발생시켜 특정 주파수를 가진 교류 전류를 생성한다. 이 경우, 에너지가 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 자기 유도를 통해 무선 충전 수신기 회로(102)에 무선으로 전송된다. 2차 코일(Ls)과 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)는 직렬 공진을 발생시켜 동작 주파수를 가진 교류 전류를 생성한다. 정류기 회로(1021)는 동작 주파수를 가진 입력된 교류를 직류로 변환하여 부하(RL)를 구동한다.
1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 결합 효율이 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리와 관련되어 있다. 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 증가하면, 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 사이의 결합 효율이 감소하고, 결과적으로 정류기 회로(1021)의 출력 전압과 출력 전력이 낮아진다.
종래 기술에서, 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 정류기 회로의 출력 전압과 출력 전력을 높이는 방식은 다음과 같다. 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 정류기 회로에 입력되는 교류 전류의 동작 주파수가 낮아질 수 있도록, 무선 충전 송신기(101) 측에 출력되는 교류 주파수를 낮춘다. 이렇게 하면 전송 거리의 증가로 인한 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 출력 전압과 출력 전력의 낮아지는 것을 보상한다. 하지만, 무선 전력 컨소시엄(wireless power consortium, WPC) 프로토콜을 이용하는 무선 충전 시스템의 경우, 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수가 제한된 조정 범위를 가지고 있다. 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 상대적으로 크면, 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수도 제한된 조정 범위를 가지고 있다. 결과적으로, 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 정류기 회로의 출력 전압과 출력 전력도 제한된 조정 범위를 가지고 있다.
본 출원은, 무선 충전 수신기 회로의 2차 코일과 대응하는 무선 충전 송신기 회로의 1차 코일 간의 전송 거리가 비교적 클 때 무선 충전 수신기 회로 측의 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수를 어느 정도까지 조정할 수 있는 무선 충전 수신기 회로를 제공한다.
또한, 본 출원은 무선 충전 수신기 회로와 무선 충전 수신기 회로를 사용하는 단말 장치를 제어하기 위한 제어 방법을 추가로 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 출원의 실시예에는 다음의 기술적 해결책이 사용된다.
제1 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 N개의 커패시터 스위치 네트워크, 정류기 회로, 및 컨트롤러를 포함하는 무선 충전 수신기 회로를 제공한다(N은 1보다 크거나 같은 정수). 각각의 커패시터 스위치 네트워크의 제1 단부가 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 각각의 커패시터 스위치 네트워크의 제2 단부가 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 각각의 커패시터 스위치 네트워크는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 제어 가능 스위치 소자(controllable switch device), 제2 제어 가능 스위치 소자, 및 접지점을 포함한다. 상기 접지점의 일측에 위치하는 상기 제1 커패시터는 상기 제1 제어 가능 스위치 소자에 직렬로 연결되고, 상기 접지점의 타측에 위치하는 상기 제2 커패시터는 상기 제2 제어 가능 스위치 소자에 직렬로 연결된다. 동일한 커패시터 스위치 네트워크에서, 제1 커패시터의 커패시턴스 값이 제2 커패시터의 커패시턴스 값과 같거나 또는 실질적으로 같다.
상기 컨트롤러는 N개의 출력단을 포함한다. 상기 N개의 출력단은 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크와 일대일 대응하고, 각각의 출력단은 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 제어단과 상기 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 제어 가능 스위치 소자의 제어단에 연결되도록 구성된다.
상기 컨트롤러는 상기 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하도록 구성된다.
상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 컨트롤러는 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 컨트롤러는 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리게끔 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
각각의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자, 및 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 직렬로 연결된다는 것을 유의해야 한다.
선택적으로, 상기 제1 커패시터의 일단이 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타단이 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되며, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되고, 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제2 커패시터의 일단에 연결되며, 상기 제2 커패시터의 타단이 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 이 경우, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단과 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단 사이에는 상기 접지점이 위치한다.
선택적으로, 상기 제1 커패시터의 일단이 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 상기 제1 커패시터의 타단이 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되며, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제2 커패시터의 일단에 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타단이 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되며, 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 이 경우, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단과 상기 제2 커패시터의 일단 사이에는 상기 접지점이 위치한다.
선택적으로, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 일단이 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제1 커패시터의 일단에 연결되며, 상기 제1 커패시터의 타단이 상기 제2 커패시터의 일단에 연결되고, 상기 제2 커패시터의 타단이 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되며, 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 이 경우, 상기 제1 커패시터의 타단과 상기 제2 커패시터의 일단 사이에는 상기 접지점이 위치한다.
선택적으로, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 일단이 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제1 커패시터의 일단에 연결되며, 상기 제1 커패시터의 타단이 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단에 연결되고, 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 타단이 상기 제2 커패시터의 일단에 연결되며, 상기 제2 커패시터의 타단이 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 이 경우, 상기 제1 커패시터의 타단과 상기 제2 제어 가능 스위치 소자의 일단 사이에는 상기 접지점이 위치한다.
본 출원의 본 실시예에서 제공되는 무선 충전 수신기 회로에서, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크는 병렬로 연결되고, 상기 컨트롤러는 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값을 제어하기 위해 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어한다. 또한, 상기 제1 입력단과 상기 정류기 회로의 제2 입력단 사이에 입력되는 상기 교류 전압의 동작 주파수가 상기 제1 주파수 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지도록 제어된다. 상기 동작 주파수가 상기 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아지도록 제어된다. 다르게 말하면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크 각각에 있는 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어된다. 이와 같이, 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지거나 또는 낮아질 수 있고, 상기 무선 충전 수신기 회로 측의 상기 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수가 조정될 수 있다. 따라서, 본 출원은 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수를 제어하기 위한 단순한 회로 구조를 제공한다.
제1 양태를 참조하여, 가능한 제1 구현에서, 상기 컨트롤러 추가적으로, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하도록 구성된다. 상기 동작 주파수가 상기 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 컨트롤러는 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
이 구현에서, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 상기 동작 주파수와 상기 정류기 회로의 출력 전력에 기초하여 닫히거나 또는 열리도록 제어될 수 있다. 이와 같이, 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지거나 또는 낮아질 수 있고, 상기 무선 충전 수신기 회로 측의 상기 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수가 조정될 수 있다.
제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 제1 구현을 참조하여, 가능한 제2 구현에서, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값이 i번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값의 K배이고, i는 정수이며, 1 ≤ i ≤ N-1이고, 1 ≤ K ≤ 10이다. 이 구현은 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값과 제2 커패시터의 커패시턴스 값을 설정하는 방식을 제공한다.
제1 양태, 또는 제1 양태의 가능한 제1 구현, 또는 제1 양태의 가능한 제2 구현을 참조하여, 가능한 제3 구현에서, 상기 회로는 2차 코일과 2차 직렬 공진 커패시터를 더 포함한다. 상기 2차 코일의 제1 단부가 상기 2차 직렬 공진 커패시터의 제1 단부에 연결되고, 상기 2차 직렬 공진 커패시터의 제2 단부가 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크의 제1 단부와 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되며, 상기 2차 코일의 제2 단부가 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크의 제2 단부와 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결된다. 상기 2차 코일은 무선 충전 송신기 회로의 1차 코일에 커플링되도록 구성된다. 상기 2차 직렬 공진 커패시터와 상기 2차 코일은 직렬 공진을 생성한다. 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크, 상기 2차 직렬 공진 커패시터, 및 상기 2차 코일은 병렬 공진을 생성한다.
제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 제1 구현 내지 제3 구현 중 어느 하나를 참조하여, 가능한 제4 구현에서, 상기 무선 충전 수신기 회로는 제1 필터 커패시터를 더 포함한다. 상기 제1 필터 커패시터의 제1 단부가 상기 정류기 회로의 제1 출력단에 연결되고, 상기 제1 필터 커패시터의 제2 단부가 상기 정류기 회로의 제2 출력단에 연결된다. 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 직류가 클러터(clutter)를 포함한다. 상기 클러터가 상기 제1 필터 커패시터에 의해 필터링된 후, 상기 직류가 부하에 공급될 수 있다.
제1 양태의 가능한 제4 구현을 참조하여, 가능한 제5 구현에서, 상기 무선 충전 수신기 회로는 직류/직류 전압 강하 회로(voltage step-down circuit)를 더 포함한다. 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 입력단이 상기 제1 필터 커패시터의 제1 단부에 연결되고, 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 입력단이 상기 제1 필터 커패시터의 제2 단부에 연결되며, 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 출력단이 상기 부하의 제1 단부에 연결되고, 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 출력단이 상기 부하의 제2 단부에 연결된다. 상기 직류/직류 전압 강하 회로가 상기 제1 필터 커패시터의 2개의 단부 간의 전압을 낮추도록 구성되어 등가 부하 임피던스를 증가시킨다. 상기 무선 충전 수신기 회로의 출력 전력이 조정될 때, 상기 출력 전압이 안정되게 유지될 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 병렬 공진 커패시터의 커패시턴스 값이 높아지면, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전압이 높아진다. 이 경우, 상기 DC/DC 전압 강하 회로(400)(즉, 상기 무선 충전 수신기 회로)에 의해 출력된 전압이 안정될 수 있도록, 상기 DC/DC 전압 강하 회로는 그에 따라 조정될 필요가 있다.
제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 제1 구현 내지 제5 구현 중 어느 하나를 참조하여, 가능한 제6 구현에서, 상기 무선 충전 수신기 회로는 제1 저항과 제2 저항을 더 포함한다. 상기 제1 저항의 제1 단부가 상기 정류기 회로의 제1 출력단에 연결되고, 상기 제1 저항의 제2 단부가 상기 제2 저항의 제1 단부에 연결되며, 상기 제2 저항의 제2 단부가 상기 정류기 회로의 제2 출력단에 연결되고, 상기 제2 저항의 제1 단부가 상기 컨트롤러의 제1 입력단에 연결된다. 상기 제1 저항과 상기 제2 저항은 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전압을 측정하도록 구성된다. 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전압은 일반적으로 상대적으로 높고 상기 컨트롤러의 입력단의 내전압(withstand voltage)을 초과한다. 상기 제1 저항과 상기 제2 저항으로의 전압 분배를 통해 리드-아웃 지점(lead-out point)의 전압이 상기 컨트롤러의 입력단의 내전압 이하의 값으로 낮아진다.
제1 양태의 가능한 제5 구현을 참조하여, 가능한 제7 구현에서, 상기 무선 충전 수신기 회로는 전류 샘플링 장치를 더 포함한다. 상기 전류 샘플링 장치는 상기 제1 필터 커패시터와 상기 직류/직류 전압 강하 회로 사이의 양극단(positive end) 또는 접지단(ground end)에 위치에 위치한다. 상기 전류 샘플링 장치는 상기 컨트롤러의 제2 입력단에 연결되고, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전류를 측정하도록 구성된다. 상기 전류 샘플링 장치는 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
제1 양태의 가능한 제5 구현을 참조하여, 가능한 제8 구현에서, 상기 무선 충전 수신기 회로는 제2 필터 커패시터를 더 포함한다. 상기 제2 필터 커패시터의 제1 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 출력단과 상기 부하의 제1 단부 사이에 연결되고, 상기 제2 필터 커패시터의 제2 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 출력단과 상기 부하의 제2 단부 사이에 연결된다. 상기 제2 필터 커패시터는 상기 DC/DC 전압 강하 회로에 의해 출력되는 전류를 필터링하도록 구성된다.
제2 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 제어 방법을 제공한다. 상기 제어 방법은 제1 양태 또는 제1 양태의 구현 중 어느 하나의 무선 충전 수신기 회로에 적용되고, 상기 제어 방법은,
정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하는 단계; 및
상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하는 단계; 또는
상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하는 단계를 포함한다.
상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
제2 양태를 참조하여, 가능한 제1 구현에서, 상기 제어 방법은 추가적으로,
상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하는 단계; 및
상기 동작 주파수가 상기 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
제3 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 제어 장치를 제공한다. 상기 제어 장치는 획득 유닛과 조정 유닛을 포함한다. 상기 획득 유닛은 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하도록 구성된다. 상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 조정 유닛은, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 조정 유닛은 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다. 상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
제3 양태를 참조하여, 가능한 제1 구현에서, 상기 획득 유닛은 추가적으로, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하도록 구성된다. 상기 동작 주파수가 상기 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 조정 유닛은 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
제4 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 단말 장치를 제공한다. 상기 단말 장치는 제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 무선 충전 수신기 회로를 포함한다.
제5 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 저장 매체를 제공한다. 상기 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행되어 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현의 제어 방법을 구현한다.
제6 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 제어 장치를 제공한다. 상기 제어 장치는 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 제어 방법을 수행하도록 구성된다.
제7 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 제어 장치를 제공한다. 상기 제어 장치는 프로세서와 메모리를 포함한다. 상기 메모리는 프로그램을 저장하도록 구성된다. 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 상기 프로그램을 호출하여 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 제어 방법을 수행한다.
제8 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 제어 장치 상에서 실행될 때 상기 제어 장치로 하여금 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 제어 방법을 수행할 수 있게 한다.
제9 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 칩 시스템을 제공한다. 상기 칩 시스템은 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 제어 장치를 지원하도록 구성되어 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 제어 방법을 수행한다.
제10 양태에 따르면, 본 출원의 일 실시예는 무선 충전 시스템을 제공한다. 상기 무선 충전 시스템은 무선 충전 송신기 회로와 제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 구현 중 어느 하나의 무선 충전 수신기 회로를 포함한다. 상기 무선 충전 수신기 회로와 상기 무선 충전 송신기 회로 사이에는 자기 유도를 통해 에너지가 전송된다.
제2 양태 내지 제10 양태에서 달성되는 기술적 효과는 제1 양태와 제1 양태의 가능한 구현에서 설명된 내용을 참조하라.
도 1은 무선 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 원리도이다.
도 2는 다른 무선 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 원리도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 원리도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 다른 무선 충전 시스템을 개략적으로 나타내는 원리도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 개략적인 시뮬레이션도다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터에 따라 변하는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터에 따라 변하는 것을 개락적으로 나타내는 다른 도면이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터에 따라 변하는 것을 개략적으로 나타내는 또 다른 도면이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 단말 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기 회로를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 다른 무선 충전 수신기 회로를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 또 다른 무선 충전 수신기 회로를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 13은 본 출원의 일 실시예의 무선 충전 수신기 회로의 편차 성능 및 효율과 종래의 무선 충전 수신기 회로의 편차 성능 및 효율 간의 비교를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 가능 스위치 소자(예를 들어, MOSFET)를 구동하기 위한 시간 시퀀스와 무선 충전 수신기 회로의 출력 전력 간의 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도 1이다.
도 16a와 도 16b는 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도 2이다.
도 17은 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도 1이다.
도 18은 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구조도 2이다.
도 1은 무선 충전 시스템의 개략적인 원리도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 송신기 회로(101)에서, 1차 직렬 공진 커패시터(Cp)와 1차 코일 (Lp)이 직렬로 연결되고; 무선 충전 수신기 회로(102)에서, 2차 코일(Ls)과 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)가 직렬로 연결된다. 도 1에 도시된 무선 충전 시스템에서, 1차 코일(Lp)과 2 차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 매우 짧다. 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 사이의 전송 거리가 증가함에 따라, 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전력이 급격히 낮아진다. 결과적으로, 무선 충전 수신기 회로(102)의 오프셋 방지 성능이 열악하다.
도 2는 다른 무선 충전 시스템의 개략적인 원리도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 충전 송신기 회로(101)에서, 1차 직렬 공진 커패시터(Cp)와 1차 코일(Lp)이 직렬로 연결되고; 무선 충전 수신기 회로(102)에서, 2차 코일(Ls)과 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)가 병렬로 연결된다. 도 2에 도시된 무선 충전 시스템에서, 무선 충전 수신기 회로(102)의 오프셋 방지 성능이 도 1에 도시된 무선 충전 수신기 회로(102)의 오프셋 방지 성능보다 우수하지만, 병렬 보상 방식에서, 공진점 부근의 출력 전압이 공진 피크를 가지며 또한 공진 피크의 전압 변화율이 상대적으로 높으므로, 출력 전압을 안정적으로 제어하는 것이 어렵다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예는 무선 충전 송신기 회로(101)와 무선 충전 수신기 회로(102)를 포함하는 무선 충전 시스템을 제공한다. 무선 충전 수신기 회로와 무선 충전 송신기 회로 사이에는 자기 유도를 통해 에너지가 전송된다. 본 출원의 본 실시예에서, 무선 충전 송신기 회로(101)에서, 1차 직렬 공진 커패시터(Cp)와 1차 코일(Lp)이 직렬로 연결되고; 무선 충전 수신기 회로(102)에서, 2차 코일(Ls)이 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)에 직렬로 연결된 다음 병렬 공진 커패시터(Cd)에 병렬로 연결된다. 무선 충전 송신기 회로(101)의 1차 코일(Lp)과 무선 충전 수신기 회로(102)의 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 증가하면, 먼저, 종래 기술의 방식, 즉 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수 출력이 낮아짐으로써, 전송 거리의 증가로 인해 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 출력 전압과 출력 전력이 낮아지는 것을 보상한다. 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수 출력이 낮아지면, 커플링 중에 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 동작 주파수가 낮아진다. 커플링 중에 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 동작 주파수가 어느 정도까지 낮아지는 것이 검출되면, 다르게 말하면, 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 비교적 큰 값으로 증가하면, 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수 출력이 더 낮아질 수 없다. 이 경우, 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압을 높이기 위해 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값을 높임으로써, 무선 충전 송신기 회로(101)의 1차 코일(Lp)과 무선 충전 수신기 회로(102)의 2차 코일(Ls) 사이의 전송 거리의 증가로 인해 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압이 낮아지는 것을 방지한다.
병렬 공진 커패시터(Cd)가 회로에 미치는 실제 영향을 더 잘 시뮬레이션하기 위해, 도 3에 기초하여, 도 4의 무선 충전 시스템은, 무선 충전 송신기 회로(101) 측에 있는 저항(Rp)과 1차 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lkp), 그리고 무선 충전 수신기 회로(102) 측에 있는 저항(Rs), 2차 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lks), 및 필터 커패시터(Cf)를 더 포함한다. 예를 들어, 정류기 회로(1021)는 4개의 다이오드를 포함하는 정류기 브리지이다. 이 경우, 무선 충전 수신기 회로(102)의 부하가 비선형 부하이다. 도 4에 도시된 원리도에 기초하여 시뮬레이션이 수행되고, 도 5는 개략적인 시뮬레이션도이다. 시뮬레이션 결과가 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 라인 전류(i1)와 교류 전원(Vs)의 전압을 포함한다. 도 5는 무선 충전 수신기 회로(102) 내의 병렬 공진 커패시터(Cd)의 단자 전압(Vd)(즉, 정류기 회로(1021)에 입력되는 전압), 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 라인 전류(i2), 및 정류기 회로(1021)에 입력되는 전류(i3)를 추가로 도시하고 있다. 여기서, 병렬 공진 커패시터(Cd)가 공진에 참여한 후에 단자 전압(Vd), 라인 전류(i2), 및 전류(i3)가 획득된다. 병렬 공진 커패시터(Cd)의 단자 전압(Vd)이 교류 전압이고, Vd가 전원의 전압(V1)보다 특정 위상차만큼 지연된다. 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 라인 전류(i2)가 대략적인 사인파 전류이다. 정류기 회로(1021)에 입력되는 전류(i3)가 i2의 일부이다.
무선 충전 시스템의 출력 전압에 영향을 미치는 요인은 무선 충전 수신기 회로(102)의 동작 주파수(Fs), 부하(RL), 및 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리를 포함한다. 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 증가함에 따라, 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(LK)가 증가한다. 따라서, 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 전송 거리가 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(LK)로 대체될 수 있다.
도 6은 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터(Cd)에 따라 변화하는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 경우, 부하(RL)가 10옴(ohm)이고, 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lk)가 7uH이며, 동작 주파수(Fs)가 140KHz, 145KHz, 및 150KHz이다. 동작 주파수(Fs)가 높다는 것이 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 낮다는 것을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6으로부터 추가로 알 수 있는 것은, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아짐에 따라 출력 전압이 먼저 높아진 후 낮아진다는 것이다. 즉, 각각의 동작 주파수(Fs) 곡선이 단일 피크점과 단조 증가 간격을 포함한다. 단조 증가 간격([0, MAX 1])은 모든 동작 주파수(Fs) 곡선의 단조 증가 간격의 교차점을 획득하여 얻어진다.
도 7은 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터(Cd)에 따라 변하는 것을 개략적으로 나타내는 다른 도면이다. 이 경우, 부하(RL)가 10옴(ohm)이고, 동작 주파수(Fs)가 145KHz이며, 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lk)가 3uH, 5uH, 및 7uH이다. 도 7로부터 알 수 있는 것은, 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(LK)가 높으면(즉, 무선 충전 송신기 회로(101)와 무선 충전 수신기 회로(102) 간의 거리가 더 길면, 또는 1차 코일(Lp)과 2차 코일(Ls) 간의 거리가 더 길면) 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 더 낮아진다는 것을 나타낸다는 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아짐에 따라 출력 전압이 먼저 높아진 후 낮아진다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다르게 말하면, 각각의 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lk) 곡선이 단일 피크 포인트와 단조 증가 간격을 포함한다. 단조 증가 간격([0, MAX 2])이 모든 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lk) 곡선의 단조 증가 간격의 교차점을 획득하여 얻어진다.
도 8은 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 병렬 공진 커패시터(Cd)에 따라 변하는 것을 개략적으로 나타내는 또 다른 도면이다. 이 경우, 동작 주파수(Fs)가 145KHz, 자기 커플링 시스템 등가 누설 인덕턴스(Lk)가 7uH이며, 부하(RL)가 10옴, 15옴, 및 20옴이다. 도 8로부터 알 수 있는 것은, 부하(RL)가 더 높으면 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 더 높다는 것을 나타낸다는 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아짐에 따라 출력 전압이 먼저 높아진 후 낮아진다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다르게 말하면, 각각의 부하(RL) 곡선이 단일 피크 포인트과 단조 증가 간격을 포함한다. 단조 증가 간격([0, MAX 3])이 모든 부하(RL) 곡선의 단조 증가 간격의 교차점을 획득하여 얻어진다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 알 수 있는 것은, 단조 증가 간격([0, MAX 1], [0, MAX 2], 및 [0, MAX 3])의 교차점([0, MAX])이 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값을 제어하는 데 사용되는 단조 증가 간격으로 사용될 수 있고, MAX가 사전 설정된 커패시턴스 임계값으로 사용될 수 있다는 것이다. 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 단조 증가 간격([0, MAX])에 속하면, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아짐에 따라 출력 전압이 항상 단조 증가한다. 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값(MAX)를 초과하지 않으면, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아짐에 따라 무선 충전 수신기 회로(102)의 출력 전압이 증가할 수 있다.
기존의 조정 가능한 커패시터 소자의 커패시턴스 값 조정 범위가 상대적으로 작다. 따라서, 병렬 공진 커패시터(Cd)는 병렬로 연결된 복수의 하위 커패시터(C1-Cn)와 동일할 수 있다. 이와 같이, 각각의 하위 커패시터의 커패시턴스 값이 제한되지 않을 수 있고, 등가 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 넓은 범위에서 조정될 수 있다. 그 후, 각각의 하위 커패시터(C1-Cn)는 제어 가능 스위치 소자(controllable switch device, S1-Sn) 각각에 직렬로 연결된다. 등가 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값을 조정하기 위해, 병렬로 연결된 하위 커패시터(C1-Cn)의 개수는 닫히거나 또는 열리도록 제어 가능 스위치 소자(S1-Sn)를 제어함으로써 제어된다. 하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 병렬 공진 커패시터(Cd)의 단자 전압(Vd)이 교류 전압이므로, 제어 가능한 단일 스위치 소자가 반주기(1/2 cycle)로만 열리거나 또는 닫힐 수 있고, 회로 균형 효과가 고려된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 커패시터(C1-Cn) 각각은 추가적으로, 커패시터가 직렬로 연결되고 동일한 커패시턴스 값, 예를 들어 (C1, C1'), ... , (Cn, Cn')을 가진 커패시터 쌍과 등가이다. 또한, 각각의 커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결되는지 여부가, 닫히거나 또는 열리도록 하나의 제어 가능 스위치 소자를 제어함으로써 여전히 제어된다. 예를 들어, 커패시터(C1)가 무선 충전 수신기 회로에 연결되는지 여부가, 닫히거나 또는 열리도록 제어 가능 스위치 소자(S1)를 제어함으로써 제어되고, 커패시터(C1')가 무선 충전 수신기 회로에 연결되는지 여부가, 닫히거나 또는 열리도록 제어 가능 스위치 소자(S1')를 제어함으로서 제어된다. 제어 가능 스위치 소자(S1, S1')의 구동 신호가 함께 연결되고, 따라서 커패시터(C1, C1')가 무선 충전 수신기 회로에 동시에 연결되는지 여부가 제어될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 유사한 제어 방식이 다른 커패시터(C2, C2'), ... , 커패시터(Cn, Cn')에 사용될 수 있다.
"커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결되는지 여부"는, 커패시터에 대응하는 제어 가능 스위치 소자가 닫히면, 커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결된다는 것; 또는 커패시터에 대응하는 제어 가능 스위치 소자가 열리면, 커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결되지 않는다는 것을 의미한다. 커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결되면, 커패시터가 무선 충전 수신기 회로의 작동 커패시터의 일부이고, 따라서 커패시터가 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압과 동작 주파수에 영향을 미칠 수 있다. 커패시터가 무선 충전 수신기 회로에 연결되어 있지 않으면, 커패시터가 무선 충전 수신기 회로의 작동 커패시터의 일부가 아니며, 따라서 커패시터가 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압과 동작 주파수에 영향을 미치지 않는다. 이 경우, 커패시터는 작동하지 않거나, 또는 무선 충전 수신기 회로의 작동에 실제로 참여하지 않는다.
설명의 편의를 위해, 본 출원의 실시예에서, 첨부 도면에는 제1 단부, 또는 제1 입력단, 또는 제1 출력단이 제1 단부, 또는 제1 입력단, 또는 제1 출력단이 속한 장치 또는 회로에서 숫자 "1"로 표현되고, 첨부 도면에는 제2 단부, 또는 제2 입력단, 또는 제2 출력단이 제2 단부, 또는 제2 입력단, 또는 제2 출력단이 속한 장치 또는 회로에서 숫자 "2"로 표현된다.
본 출원의 실시예의 무선 충전 수신기 회로는 단말 장치에 적용될 수 있다. 단말 장치는 핸드헬드 장치(handheld device), 차량 탑재형 장치(vehicle-mounted device), 웨어러블 기기, 또는 무선 통신 기능을 가진 컴퓨팅 장치, 또는 무선 모뎀에 연결된 다른 처리 장치를 포함한다. 단말 장치는 대안적으로 가입자 유닛(subscriber unit), 셀룰러 폰(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 무선 데이터 카드, 개인 정보 단말기(personal digital assistant, PDA) 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 무선 모뎀(modem), 휴대용(handheld) 기기, 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 무선 전화기(cordless phone), 무선 가입자 회선(wireless local loop, WLL) 스테이션, 기계 유형 통신(machine type communication, MTC) 단말기, 사용자 장비(User Equipment, UE), 모바일 스테이션(mobile station, MS), 단말 장치(terminal device), 또는 릴레이 설비(relay equipment) 등을 포함할 수 있다. 릴레이 설비는 예를 들어 5G 주거용 게이트웨이(residential gateway, RG), 또는 무선 릴레이(radio relay)일 수 있다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 단말 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다. 도 9에서, 단말 장치가 휴대폰이라는 것이 휴대폰의 범용 하드웨어 아키텍처를 설명하기 위한 예로 사용된다.
휴대폰(900)이 무선 주파수(radio frequency, RF) 회로(910), 메모리(920), 다른 입력 장치(930), 디스플레이(940), 센서(950), 오디오 회로(960), I/O 서브시스템(970), 프로세서(980), 및 전원(990)과 같은 구성 요소를 포함할 수 있다. 당업자라면 도면에 도시된 휴대폰의 구조가 휴대폰에 대해 어떠한 제한도 부과하지 않으며, 도면에 도시된 것보다 많거나 적은 구성 요소를 포함할 수 있거나, 또는 일부 구성 요소가 결합될 수 있거나, 또는 일부 구성 요소가 분할될 수 있거나, 또는 다른 구성 요소 배열이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 디스플레이(940)가 사용자 인터페이스(user interface, UI)이고, 디스플레이(940)가 디스플레이 패널(941)과 터치 패널(942)을 포함할 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 도시되어 있지 않지만, 휴대폰은 기능 모듈 또는 카메라와 블루투스 모듈과 같은 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 세부사항에 대해 설명하지 않는다.
또한, 프로세서(980)는 RF 회로(910), 메모리(920), 오디오 회로(960), I/O 서브 시스템(970), 및 전원(990)에 연결된다. I/O 서브시스템(970)은 다른 입력 장치(930), 디스플레이(940), 및 센서(950)에 연결된다. RF 회로(910)는 정보 송수신 과정이나 호출 과정에서 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 특히, RF 회로(910)는 네트워크 측으로부터 하향링크 정보를 수신한 다음, 처리를 위해 프로세서(980)에 하향링크 정보를 송신한다. 메모리(920)는 소프트웨어 프로그램과 소프트웨어 모듈을 저장하도록 구성될 수 있다. 프로세서(980)는 메모리(920)에 저장된 소프트웨어 프로그램과 소프트웨어 모듈을 실행함으로써, 휴대폰의 다양한 기능 애플리케이션과 데이터 처리, 예를 들어 본 출원의 실시예의 단말 장치에 의해 수행되는 방법과 기능을 수행한다. 다른 입력 장치(930)는 입력된 디지털 정보 또는 문자 정보를 수신하고, 휴대폰의 사용자 설정 및 기능 제어와 관련된 키보드 신호 입력을 생성하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(940)는 사용자에 의해 입력된 정보 또는 사용자를 위해 제공된 정보와 휴대폰의 다양한 메뉴를 표시하도록 구성될 수 있고, 추가로 사용자 입력을 수신할 수 있다. 센서(950)는 광 센서, 또는 움직임 센서(movement sensor), 또는 다른 센서일 수 있다. 오디오 회로(960)는 사용자와 휴대폰 간의 오디오 인터페이스를 제공할 수 있다. I/O 서브시스템(970)은 외부 입력/출력 장치를 제어하도록 구성되고, 외부 장치는 다른 장치의 입력 컨트롤러, 센서 컨트롤러, 및 디스플레이 컨트롤러를 포함할 수 있다. 프로세서(980)는 휴대폰(900)의 제어 중심이다. 프로세서(980)는 다양한 인터페이스와 케이블을 통해 전체 휴대폰의 각각의 부분에 연결된다. 또한, 프로세서(980)는 휴대폰(900)의 다양한 기능을 수행하고 메모리(920)에 저장된 소프트웨어 프로그램 및/또는 모듈을 실행하고 메모리(920)에 저장된 데이터를 호출하여 데이터를 처리함으로써, 휴대폰에 대한 전반적인 모니터링을 수행한다.
전원(990)은 배터리와 본 출원의 실시예의 무선 충전 수신기 회로를 포함할 수 있다. 전원(990)은 전술한 구성 요소에 전력을 공급하도록 구성된다. 바람직하게는, 전원은 전력 관리 시스템을 통해 프로세서(980)에 논리적으로 연결되어 전력 관리 시스템을 통해 충전 관리, 방전 관리, 및 전력 소비 관리와 같은 기능을 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예의 무선 충전 수신기 회로의 경우, 부하(RL)가 전원(990) 외의 단말 장치의 배터리와 부품을 포함한다. 무선 충전 수신기 회로는 무선 충전 송신기 회로로부터 에너지를 획득하고, 부하(RL)에 전원을 공급할 수 있다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기 회로를 개략적으로 나타내는 구조도이다. 무선 충전 수신기 회로는 N개의 캐패시터 스위치 네트워크(200), 정류기 회로(300), 및 컨트롤러(CTRL)을 포함한다(N은 1보다 크거나 같은 정수). 명확한 설명을 위해, 본 출원의 실시예의 첨부 도면이 복수의 커패시터 스위치 네트워크(200)를 예로 도시하고 있지만, 복수의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 사용을 제한하려는 것이 아니라는 점을 유의해야 한다.
각각의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제1 단부가 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결된다. 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제2 단부가 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결된다. 구체적으로, 적어도 2개의 커패시터 스위치 네트워크(200)가 있으면, 커패시터 스위치 네트워크(200)는 병렬로 연결된다. 다르게 말하면, 모든 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제1 단부가 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결되고, 모든 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제2 단부가 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결된다.
예를 들어, 정류기 회로(300)는 도 10에 도시된 4개의 다이오드(D1-D4)를 포함하는 정류기 브리지로 구현되거나, 또는 다른 방식으로, 예를 들어 통합 정류기 칩으로 구현될 수 있다. 본 출원에서는 이에 대해 제한하지 않는다.
선택적으로, 무선 충전 수신기 회로는 제1 필터 커패시터(Cf1)를 더 포함한다. 정류기 회로(300)의 제1 출력단이 제1 필터 커패시터(Cf1)의 제1 단부에 연결되고, 정류 회로(300)의 제2 출력단이 제1 필터 커패시터(Cf1)의 제2 단부에 연결된다. 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 직류가 클러터(clutter)를 포함한다. 클러터가 제1 필터 커패시터(Cf1)에 의해 필터링된 후, 직류가 부하(RL)에 공급될 수 있다.
이하, n번째(1 ≤ n ≤ N) 커패시터 스위치 네트워크(200)를 예로 들어 커패시터 스위치 네트워크(200)의 동작 원리를 설명한다.
커패시터 스위치 네트워크(200)는 제1 커패시터(Cn), 제2 커패시터(Cn'), 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn), 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn'), 및 접지점(M)을 포함한다. 접지점(M)은 정류기 회로(300)의 접지단(ground end, GND)에 연결될 수 있다. 접지점(M)의 일측에 위치하는 제1 커패시터(Cn)는 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)에 직렬로 연결되고, 접지점(M)의 타측에 위치하는 제2 커패시터(Cn')는 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn)에 직렬로 연결된다. 동일한 커패시터 스위치 네트워크(200)에서, 제1 커패시터(Cn)의 커패시턴스 값이 제2 커패시터(Cn')의 커패시턴스 값과 동일하다. 제1 커패시터(Cn)와 제2 커패시터(Cn')에 대한 제한은 커패시터 스위치 네트워크(200)의 접지점(M)의 전위가 0이라는 것을 보장한다. 그렇지 않으면, 불균형 전류가 접지점(M)에 생성된다.
동일한 커패시터 스위치 네트워크(200)에서, 제1 커패시터(Cn)의 커패시턴스 값이 제2 커패시터(Cn')의 커패시턴스 값과 동일하다. 서로 다른 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터(Cn)의 커패시턴스 값들이 다를 수 있다. 가능한 구현에서, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값이 i번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값의 K배이고, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 i번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 커패시터의 커패시턴스 값의 K배이다. 여기서 i는 정수이고, 1 ≤ i ≤ N-1이며, 1 ≤ K ≤ 10이다. 예를 들어, i번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki이고, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki + 1이다. 여기서, a는 비례 계수이다. 예를 들어, K는 2일 수 있다.
예를 들어, 제1 캐패시터(Cn), 제2 캐패시터(Cn'), 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn), 및 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')는 도 10에 도시된 방식으로 직렬로 연결된다. 제1 커패시터(Cn), 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn), 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn'), 제2 커패시터(Cn')는 순차적으로 직렬로 연결되고, 커패시터 스위치 네트워크(200)의 접지점(M)은 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn') 사이에 위치한다. 제1 커패시터(Cn)의 제1 단부가 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결되고, 제1 커패시터(Cn)의 제2 단부가 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제1 단부에 연결되며, 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제2 단부가 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')의 제1 단부에 연결되고, 제2 제어 가능 스위치 소자의 제2 단부가 제2 커패시터(Cn')의 제1 단부에 연결되며, 제2 커패시터(Cn')의 제2 단부가 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결되고, 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제2 단부와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')의 제1 단부 사이의 공통 연결점이 접지된다.
예를 들어, 제1 커패시터(Cn), 제2 커패시터(Cn'), 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn), 및 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')는 도 11에 도시된 다른 방식으로 직렬로 연결된다. 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn), 제1 커패시터(Cn), 제2 커패시터(Cn'), 및 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')는 순차적으로 직렬로 연결되고, 커패시터 스위치 네트워크(200')의 접지점(M)은 제1 커패시터(Cn)와 제2 커패시터(Cn') 사이에 위치한다. 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제1 단부가 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결되고, 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제2 단부가 제1 커패시터(Cn)의 제1 단부에 연결되며, 제1 커패시터(Cn)의 제2 단부가 제2 커패시터(Cn')의 제1 단부에 연결되고, 제2 커패시터(Cn')의 제2 단부가 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')의 제1 단부에 연결되며, 제2 제어 가능 스위치 소자의 제2 단부(Sn')가 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결되고, 제1 커패시터(Cn)의 제2 단부와 제2 커패시터(Cn')의 제1 단부 사이의 공통 연결점이 접지된다.
(제1 제어 가능 스위치 소자(Sn) 또는 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')와 무관하게) 제어 가능 스위치 소자는 제어단을 포함한다. 제어 가능 스위치 소자의 제어단이 제1 레벨에 있으면, 제어 가능 스위치 소자가 닫힌다. 제어 가능 스위치 소자의 제어단이 제2 레벨에 있으면, 제어 가능 스위치 소자가 열린다. 제어 가능 스위치 소자는 제어단에 다른 레벨 신호를 입력하도록 제어함으로써 닫히거나 또는 열리도록 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')는 각각, 도 10 또는 도 11에 도시된 N형 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET)로 구현된다. MOSFET의 G 단부가 제어단이다. 제1 레벨 신호가 MOSFET의 G 단부에 입력될 때, MOSFET의 S 단부와 D 단부가 닫힌다. 제2 레벨 신호가 MOSFET의 G 단부에 입력될 때, MOSFET의 S 단부와 D 단부가 열린다. 제1 레벨은 하이 레벨이고, 제2 레벨이 로우 레벨이다. 제어 가능 스위치 소자가 다른 방식으로 대안적으로 구현될 수 있다는 것, 예를 들어 P형 MOSFET으로 구현될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그에 따라 조정된 후에, 이 회로는 본 출원의 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 제어 가능한 스위치 장치의 구체적인 구현은 본 출원에 제한되지 않는다.
컨트롤러(CTRL)는 N개의 출력단을 포함한다. N개의 출력단은 N개의 커패시터 스위치 네트워크와 일대일 대응하고, 각각의 출력단은 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제어단 및 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')의 제어단에 연결되도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(CTRL)의 n번째 출력단이 n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)의 제어단 및 n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')의 제어단에 연결된다(1 ≤ n ≤ N). n번째 출력단이 제1 레벨을 출력할 때, n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터(Cn)와 제2 커패시터(Cn')가 무선 충전 수신기 회로에 연결될 수 있도록, n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')가 닫히고, 병렬로 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아진다. n번째 출력단이 제2 레벨을 출력할 때, n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터(Cn)와 제2 커패시터(Cn')가 회로로부터 연결 해제될 수 있도록, n번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')가 열리고, 병렬로 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아진다.
컨트롤러(CTRL)는 접지점을 커패시터 스위치 네트워크(200)와 공유할 수 있다. 따라서, 구동을 위한 전원 또는 절연을 위한 전력 공급을 보조하기 위한 전원을 추가할 필요가 없으며, 회로 설계가 단순화될 수 있다.
컨트롤러(CTRL)는 정류기 회로(300)의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(CTRL)는 주문형 반도체(integrated circuit, IC)를 통해 동작 주파수를 획득할 수 있다.
동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크(200)에 있고 또한 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 제1 커패시터(Cn)와 제2 커패시터(Cn')의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값(MAX)보다 작으면, 컨트롤러(CTRL)는, N개의 커패시터 스위치 네트워크(200)에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(Sn)와 제2 제어 가능 스위치 소자(Sn')가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정한다.
동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 컨트롤러(CTRL)는, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정한다. 제1 주파수 임계값은 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
컨트롤러(CTRL)는 비례 적분 계산기(proportional integral calculator)를 포함할 수 있다. 동작 주파수와 사전 설정된 주파수 임계값 간의 비교 결과를 얻기 위해, 동작 주파수와 사전 설정된 주파수 임계값 간의 차이가 비례 적분 계산기에 입력된다.
전술한 바와 같이, 전송 거리가 증가하면, 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수 출력이 낮아짐으로써, 전송 거리의 증가로 인해 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 출력 전압과 출력 전력이 낮아지는 것을 보상할 수 있다. 이 경우, 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 공진 동작 주파수도 낮아진다. 무선 충전 송신기 회로(101) 측의 교류 주파수의 조정 범위가 제한되고, 무선 충전 수신기 회로(102) 측의 공진 동작 주파수의 조정 범위도 제한된다. 따라서, 동작 주파수가 제1 주파수 임계값 이하의 값으로 낮아지면, 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압과 출력 전력이 낮아지는 것을 보상하기 위해 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 높아지도록 제어되거나; 또는 동작 주파수가 제2 주파수 임계값 이상의 값으로 높아지면, 무선 충전 수신기 회로의 출력 전압과 출력 전력을 과도하게 높아지지 않도록 병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값이 낮아지도록 제어된다.
가능한 구현에서, 컨트롤러는 각각의 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값의 순서로, 제1 레벨 또는 제2 레벨을 출력하도록 출력단을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, i번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki이고, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki + 1이라고 가정한다. 커패시터 스위치 네트워크에 있고 또한 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지기 전에, 컨트롤러의 첫 번째 출력단 내지 i번째 출력단이 모두 제1 레벨을 출력하고, 컨트롤러의 (i + 1)번째 출력단 내지 N번째 출력단이 모두 제2 레벨을 출력한다. 커패시턴스 값이 높아지는 전술한 조건을 만족하면, 컨트롤러의 제1 출력단 내지 (i + 1)번째 출력단이 제1 레벨을 출력하고, 컨트롤러의 (i + 2)번째 출력단 내지 N번째 출력단이 제2 레벨을 출력한다.
대안적으로, 가능한 다른 구현에서, 컨트롤러는 최소 커패시턴스 스텝 모드(minimum capacitance step mode)에서, 제1 레벨 또는 제2 레벨을 출력하도록 출력단을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, i번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki이고, (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크(200) 내의 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 각각 a * Ki + 1이라고 가정한다. 커패시터 스위치 네트워크에 있고 또한 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 제1 커패시터와 제2 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지기 전에, 컨트롤러의 i번째 출력단이 제1 레벨을 출력하고, 컨트롤러의 다른 모든 출력단이 제2 레벨을 출력한다. 커패시턴스 값이 높아지는 전술한 조건을 만족하면, 컨트롤러의 첫 번째 출력단과 i번째 출력단이 제1 레벨을 출력하고, 컨트롤러의 다른 모든 출력단이 제2 레벨을 출력한다.
병렬 공진 커패시터(Cd)의 커패시턴스 값을 매번 변경하는 데 사용되는 전술한 제어 방식을 제한하지 않는다는 것을 유의해야 한다.
선택적으로, 무선 충전 수신기 회로는 2차 코일(Ls)과 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)를 더 포함한다. 2차 코일(Ls)의 제1 단부가 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)의 제1 단부에 연결되고, 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)의 제2 단부가 N개의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제1 단부와 정류기 회로(300)의 제1 입력단에 연결된다. 2차 코일(Ls)의 제2 단부가 N개의 커패시터 스위치 네트워크(200)의 제2 단부와 정류기 회로(300)의 제2 입력단에 연결된다.
2차 코일(Ls)은 무선 충전 송신기 회로의 1차 코일에 연결되도록 구성된다. 2차 직렬 공진 커패시터(Cs)와 2차 코일(Ls)은 직렬 공진을 생성한다. N개의 커패시터 스위치 네트워크(200), 2차 직렬 공진 커패시터(Cs), 및 2차 코일(Ls)은 병렬 공진을 생성한다.
본 출원의 본 실시예에서 제공되는 무선 충전 수신기 회로에서, N개의 커패시터 스위치 네트워크가 병렬로 연결되고, 컨트롤러는, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값을 제어하기 위해 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어한다. 또한, 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간에 입력되는 교류 전압의 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작으면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값이 높아지도록 제어된다. 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값이 낮아지도록 제어된다. 다르게 말하면, N개의 커패시터 스위치 네트워크 각각에 있는 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어된다. 이와 같이, 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아지거나 또는 낮아질 수 있고, 무선 충전 수신기 회로 측의 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수가 조정될 수 있다. 따라서, 본 출원은 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수를 제어하기 위한 단순한 회로 구조를 제공한다.
선택적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 무선 충전 수신기 회로는 직류/직류(direct current/direct current, DC/DC) 전압 강하 회로(voltage step-down circuit, 400)를 더 포함할 수 있다.
DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제1 입력단이 제1 필터 커패시터(Cf1)의 제1 단부에 연결되고, DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제2 입력단이 제1 필터 커패시터(Cf1)의 제2 단부에 연결되며, DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제1 출력단이 부하(RL)의 제1 단부에 연결되고, DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제2 출력단이 부하(RL)의 제2 단부에 연결된다. DC/DC 전압 강하 회로(400)는 등가 부하 임피던스를 높이기 위해 제1 필터 커패시터(Cf1)의 2개의 단부들 간의 전압을 낮추도록 구성된다.
무선 충전 수신기 회로의 출력 전력이 조정될 때, 출력 전압이 안정되게 유지될 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 병렬 공진 커패시터의 커패시턴스 값이 높아지면, 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 전압이 높아진다. 이 경우, DC/DC 전압 강하 회로(400)(즉, 무선 충전 수신기 회로)에 의해 출력되는 전압이 안정될 수 있도록, 그에 따라 DC/DC 전압 강하 회로(400)를 조정할 필요가 있다.
선택적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 무선 충전 수신기 회로는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 더 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)의 제1 단부가 제1 필터 커패시터(Cf1)의 제1 단부와 DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제1 입력단 사이에 연결되고, 정류기 회로(300)의 제1 출력단에 연결되며; 제1 저항(R1)의 제2 단부가 제2 저항(R2)의 제1 단부에 연결되고, 제2 저항(R2)의 제2 단부가 정류기 회로(300)의 제2 출력단에 연결된다. 제2 저항(R2)의 제1 단부가 컨트롤러(CTRL)의 제1 입력단에 연결된다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 전압(V3)을 측정하도록 구성된다.
제1 저항(R1)의 제2 단부와 제2 저항(R1)의 제1 단부 사이의 리드-아웃 포인트(lead-out point)의 전압(Vx)이 Vx = V3 * R2/(R1 + R2)이다. 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 전압(V3)이 V3 = Vx * (R1 + R2)/R2에 따라 역으로 도출될 수 있다. 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 전압(V3)이 일반적으로 비교적 높고 컨트롤러(CTRL)의 입력단의 내전압(withstand voltage)을 초과하기 때문에 전압 분할을 통해 전압(V3)이 측정된다는 것을 유의해야 한다. 리드-아웃 포인트의 전압이 제1 저항과 제2 저항으로의 전압 분배를 통해 컨트롤러(CTRL)의 입력단의 내전압 이하의 값으로 낮아진다.
선택적으로, DC/DC 전압 강하 회로(400)가 필터 커패시터를 포함하지 않으면, 무선 충전 수신기 회로는 제2 필터 커패시터(Cf2)를 더 포함할 수 있다. 제2 필터 커패시터(Cf2)의 제1 단부가 DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제1 출력단과 부하(RL)의 제1 단부 사이에 연결되고, 제2 필터 커패시터(Cf2)의 제2 단부가 DC/DC 전압 강하 회로(400)의 제2 출력단과 부하(RL)의 제2 단부 사이에 연결된다. 제2 필터 커패시터(Cf2)는 DC/DC 전압 강하 회로(400)에 의해 출력되는 전류를 필터링하도록 구성된다.
선택적으로, 무선 충전 수신기 회로는 전류 샘플링 장치(CuSa)를 더 포함할 수 있다. 전류 샘플링 장치(CuSa)는 제1 필터 커패시터(Cf1)와 DC/DC 전압 강하 회로(400) 사이의 양극단(positive end) 또는 접지단(ground end)에 위치한다. 전류 샘플링 장치(CuSa)는 컨트롤러(CTRL)의 제2 입력단에 연결되고, 정류기 회로(300)에 의해 출력되는 전류(i4)를 측정하도록 구성된다. 전류 샘플링 장치(CuSa)는 저항의 저항 값에 대한 저항의 2개의 단부 간의 전압 강하의 비율에 기초하여 전류를 측정할 수 있다.
정류기 회로에 의해 출력되는 전압(V3)과 전류(i4)를 측정하는 다른 방식이 있을 수 있다는 것을 유의해야 한다. 본 출원에서는 이에 대해 제한하지 않는다.
컨트롤러(CTRL)는 추가적으로,
정류기 회로에 의해 출력되는 전압(V3)과 전류(i4)를 획득하고; 전압(V3)과 전류(i4)에 기초하여 출력 전력(P = V3 * i4)을 획득하며;
동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성될 수 있다.
N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값을 높이는 구체적인 방식에 대해서는 전술한 설명을 참조하라. 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다.
이 구현에서, N개의 커패시터 스위치 네트워크 각각에 있는 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자는 동작 주파수와 정류기 회로의 출력 전력에 기초하여, 닫히거나 또는 열리도록 제어될 수 있다. 이와 같이, 무선 충전 수신기 회로에 연결되는 커패시터의 총 값이 높아지거나 또는 낮아질 수 있고, 무선 충전 수신기 회로 측의 정류기 회로에 입력되는 교류의 동작 주파수가 조정될 수 있다.
도 13은 본 출원의 실시예의 무선 충전 수신기 회로의 편차 성능 및 효율과 종래의 무선 충전 수신기 회로의 편차 성능 및 효율 간의 비교를 개략적으로 나타내는 도면이다. 편차란 1차 코일 또는 2차 코일이 위치하는 평면과 평행하거나 또는 수직인 평면 상에서 1차 코일과 2차 코일 사이의 전송 거리가 변화하는 것을 말한다. 예를 들어, 도 13에서, 수직면 상에서 전송 거리가 5 mm를 유지하고 또한 평행면 상에서 전송 거리가 0 mm에서 점차적으로 증가하는 것을 설명을 위한 예로 사용한다. 각각의 편차 거리에 대해, 이 해결책의 전송 효율이 기존 해결책의 전송 효율보다 높고 약 10% 높다는 것을 알 수 있다. 또한, 편차가 1차 코일 또는 2차 코일이 위치하는 평면과 평행한 평면에 대해 8 mm에 도달하면, 여전히 특정 전송 효율을 보장할 수 있다. 하지만, 기존 해결책에서, 편차가 5mm이면 전송을 수행할 수 없다.
도 14는 본 출원의 일 실시예에 따른 제어 가능한 스위치 장치(예를 들어, MOSFET)를 구동하기 위한 시간 시퀀스와 무선 충전 수신기 회로의 출력 전력 간의 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다. 수평 좌표가 시간을 밀리초(ms)로 나타낸다. S1/S1'는 첫 번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(S1)와 제2 제어 가능 스위치 소자(S1')의 제어 시간 시퀀스를 나타내고, S2/S2'는 2번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(S2)와 제2 제어 가능 스위치 소자(S2')의 제어 시간 시퀀스를 나타내며, S3/S3'는 3번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(S3)와 제2 제어 가능 스위치 소자(S3')의 제어 시간 시퀀스를 나타낸다. 첫 번째 커패시터 스위치 네트워크 내지 3번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터 또는 제2 커패시터의 커패시턴스 값이 순차적으로 증가한다. G는 S3/S3', S2/S2', 및 S1/S1'의 2진 코드에 대응하는 10진 코드를 나타낸다. S1/S1'는 2진 코드의 최하위 비트에 대응하고, S3/S3'는 2진 코드의 최상위 비트에 대응한다. 예를 들어, S3/S3'가 1이고, S2/S2'가 0이며, S1/S1'가 1이라고 가정하면, 2진 코드가 101이고, 대응하는 10진 코드(G)가 5이다. V_out는 무선 충전 수신기 회로에 의해 출력되는 전압을 나타내고, i_out는 무선 충전 수신기 회로에 의해 출력되는 전류를 나타낸다. 이 제어 방식은, 컨트롤러가 최소 커패시턴스 스텝 모드(2진 형식)에서, 제1 레벨 또는 제2 레벨을 출력하도록 출력단을 제어하는 것과 실제로 같다.
도 14로부터 알 수 있는 것은, 무선 충전 수신기 회로가 정상적으로 작동할 때 V_out이 약 5.5V에서 안정적으로 유지될 수 있다는 것이다. G의 값이 시간이 지남에 따라 점차 높아지고, 무선 충전 수신기 회로에 연결된 병렬 공진 커패시터의 커패시턴스 값이 시간이 지남에 따라 점차 높아지며, i_out이 시간에 따라 점차증가한다. V_out이 안정되면, 무선 충전 수신기 회로의 출력 전력도 점차 높아진다.
본 출원의 전술한 회로 구조는 편차 중에 정상적으로 작동할 수 있고, 편차 중에 정상적으로 시작하며, 서로 다른 동작 주파수 등에서 장치에 대한 호환성을 제공한다.
본 출원의 일 실시예는 제어 방법을 제공한다. 제어 방법은 무선 충전 수신기 회로에 적용된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 제어 방법은 다음의 단계를 포함한다.
S1501: 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 사이의 교류 전압의 동작 주파수를 획득한다.
S1502: 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정한다.
S1503: 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정한다.
제1 주파수 임계값은 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
선택적으로, 도 16a와 도 16b에 시된 바와 같이, 제어 방법이 다음의 단계를 더 포함할 수 있다.
S1504: 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 전압과 전류에 기초하여 출력 전력을 획득한다.
S1505: 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정한다.
제어 방법의 세부사항에 대해서는 컨트롤러의 전술한 내용을 참조하라. 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다.
본 출원의 일 실시예는 제어 장치를 추가로 제공한다. 제어 장치는 전술한 구현에서 컨트롤러의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 본 출원의 실시예에서, 제어 장치는 전술한 방법 예에 기초하여 기능 모듈로 분할될 수 있다. 예를 들어, 각각의 기능 모듈은 대응하는 각각의 기능에 따라 분할을 통해 획득될 수 있거나, 또는 2개 이상의 기능이 하나의 처리 모듈에 통합될 수 있다. 통합 모듈은 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어 기능 모듈의 형태로 구현될 수 있다. 본 출원에서, 모듈로 분할하는 것이 예이고 논리적인 기능 분할일 뿐이며, 실제 구현에서는 다른 분할일 수 있다는 것을 유의해야 한다.
대응하는 각각의 기능에 기초하여 각각의 기능 모듈이 분할을 통해 획득될 때, 도 17은 전술한 실시예의 제어 장치의 가능한 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 제어 장치(17)가 획득 유닛(1711)과 조정 유닛(1712)을 포함할 수 있다. 전술한 유닛은 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나에서 관련 제어 방법을 수행하게끔 제어 장치를 지원하도록 구성된다. 따라서, 제어 장치의 대응하는 특징과 제어 장치에 의해 달성될 수 있는 유익한 효과에 대해서는, 전술한 대응하는 구현에서 설명한 유익한 효과를 참조하라. 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다.
예를 들어, 획득 유닛(1711)은, 도 15의 프로세스(S1501), 또는 도 16a와 도 16b의 프로세스(S1501과 S1504)를 수행하기 위해 제어 장치(17)를 지원하도록 구성된다. 조정 유닛(1712)은, 도 15의 프로세스(S1502와 S1503) 또는 도 16a와 도 16b의 프로세스(S1502, S1503, 및 S1505)를 수행하기 위해 제어 장치(17)를 지원하도록 구성된다. 전술한 방법 실시예의 단계의 모든 관련 내용은 대응하는 기능 모듈의 기능 설명에 인용될 수 있다. 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다.
가능한 구현에서, 획득 유닛(1711)은 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하도록 구성된다.
동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 조정 유닛(1712)은, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 조정 유닛(1712)은 추가적으로, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다. 제1 주파수 임계값은 제2 주파수 임계값보다 작거나 같다.
가능한 구현에서, 획득 유닛(1711)은 추가적으로, 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 전압과 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하도록 구성된다.
동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 조정 유닛(1712)은 추가적으로, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된다.
도 18은 전술한 실시예의 제어 장치의 가능한 다른 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 제어 장치(18)가 처리 모듈(1822)과 통신 모듈(1823)을 포함한다. 선택적으로, 제어 장치(18)는 스토리지 모듈(1821)을 더 포함할 수 있다. 전술한 모듈은 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행하기 위해 제어 장치를 지원하도록 구성된다.
가능한 방식에서, 처리 모듈(1822)은 제어 장치(18)의 작동을 제어하고 관리하거나 또는 대응하는 처리 기능, 예를 들어, 획득 유닛(1711)과 조정 유닛(1712)의 기능을 수행하도록 구성된다. 통신 모듈(1823)은 다른 장치와 통신하기 위해 제어 장치(18)를 지원하도록 구성된다. 스토리지 모듈(1821)은 제어 장치의 프로그램 코드 및/또는 데이터를 저장하도록 구성된다.
처리 모듈(1822)은 프로세서 또는 컨트롤러, 예컨대 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 범용 프로세서, 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Process또는, DSP), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 또는 다른 프로그램 가능 논리 장치, 트랜지스터 로직 장치, 하드웨어 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 처리 모듈(1822)은 본 출원에서 개시된 내용을 참조하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 및 회로를 구현하거나 실행할 수 있다. 프로세서는 컴퓨팅 기능을 구현하는 프로세서의 조합, 예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서의 조합, 또는 DSP와 마이크로프로세서의 조합일 수 있다. 통신 모듈(1823)은 네트워크 인터페이스 또는 통신 인터페이스 등일 수 있다. 스토리지 모듈(1821)은 메모리일 수 있다.
가능한 방식에서, 처리 모듈(1822)은 도 9의 프로세서(980)일 수 있고, 통신 모듈(1823)은 도 9의 RF 회로(910)일 수 있으며, 스토리지 모듈(1821)은 도 9의 메모리(920)일 수 있다. 하나 이상의 프로그램이 메모리에 저장된다. 하나 이상의 프로그램은 명령을 포함한다. 이러한 명령은 제어 장치에 의해 실행될 때 제어 장치로 하여금 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행하게 할 수 있다.
본 출원의 일 실시예는 프로세서와 메모리를 포함하는 제어 장치를 추가로 제공한다. 메모리는 프로그램을 저장하도록 구성된다. 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램을 호출함으로써, 제어 장치로 하여금 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행할 수 있게 한다.
본 출원의 일 실시예는 하나 이상의 프로그램을 저장하는 컴퓨터 저장 매체를 더 제공한다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때 제어 장치로 하여금 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행할 수 있게 한다.
본 출원의 일 실시예는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제공한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 제어 장치 상에서 실행될 때 제어 장치로 하여금 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행할 수 있게 한다.
본 출원의 일 실시예는 칩 시스템을 제공한다. 칩 시스템은 프로세서를 포함하고, 프로세서는 도 15와 도 16a와 도 16b 중 어느 하나의 관련 제어 방법을 수행하기 위해 제어 장치를 지원하도록 구성된다. 가능한 설계에서, 칩 시스템은 메모리를 더 포함한다. 메모리는 단말 장치에 필요한 프로그램 명령과 데이터를 저장하도록 구성된다. 칩 시스템은 칩과 집적회로를 포함할 수 있거나, 또는 칩과 별도의 다른 장치를 포함할 수 있다. 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다.
본 출원에서 제공되는 제어 장치, 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 칩 시스템은 모두 컨트롤러에 의해 수행되는 전술한 제어 방법을 수행하도록 구성된다. 따라서, 제어 장치, 컴퓨터 저장 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 칩 시스템에 의해 달성될 수 있는 유익한 효과에 대해서는 전술한 구현의 유익한 효과를 참조하라. 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다.
전술한 프로세스의 시퀀스 번호가 본 출원의 실시예에서 실행 시퀀스를 의미하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이러한 프로세스의 실행 시퀀스가 이러한 프로세스의 기능과 내부 로직에 따라 결정되어야 하며, 본 출원의 실시예의 구현 프로세스에 대한 어떠한 제한으로 해석되어서는 안 된다.
당업자라면 본 명세서에 개시된 실시예에서 설명된 예와 함께, 유닛들과 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 수행되는지 여부가 특정 애플리케이션과 기술적 해결책의 설계 제약 조건에 따라 달라진다. 당업자는 각각의 구체적인 적용을 위한 전술한 기능을 다른 방법을 이용하여 구현할 수 있지만, 이 구현이 본 출원의 범위를 벗어나는 것으로 간주해서는 안 된다.
편리하고 간략하게 설명할 목적으로, 전술한 시스템, 장치, 및 유닛의 세부 작동 과정에 대해서는, 전술한 방법 실시예의 대응하는 프로세스를 참조하고, 여기서는 세부사항에 대해 다시 설명하지 않는다는 것을 당업자라면 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 출원에서 제공된 여러 실시예에서, 개시된 시스템, 장치, 및 방법이 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이러한 유닛으로 분할하는 것이 단순히 논리적 기능 분할이며, 실제 구현에서는 다른 분할일 수 있다. 예를 들어, 복수의 유닛 또는 구성 요소가 다른 시스템에 결합되거나 통합될 수 있거나, 또는 일부 기능이 무시되거나 수행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 상호 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결이 일부 인터페이스를 통해 구현될 수 있다. 장치들 또는 유닛들 간의 간접 결합이나 통신 연결이 전자적 형태, 또는 기계적 형태, 또는 다른 형태로 구현될 수 있다.
별도의 부분으로 기술된 유닛들이 물리적으로 분리되어 있거나 또는 분리되어 있지 않을 수 있고, 유닛들로 표시된 부분들이 물리적 유닛이거나 또는 물리적 유닛이 아닐 수 있거나, 또는 하나의 위치에 위치할 수 있거나, 또는 복수의 네트워크 유닛에 분산되어 있을 수 있다. 이러한 유닛 중 일부 또는 전부가 실제 요구사항에 기초하여 선택되어 이러한 실시예의 해결책의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예의 기능 유닛들이 하나의 처리 유닛으로 통합될 수 있거나, 또는 각각의 유닛이 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 또는 2개 이상의 유닛이 하나의 유닛으로 통합될 수 있다.
전술한 실시예의 전부 또는 일부가 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 프로그램이 이러한 실시예를 구현하는 데 사용될 때, 이러한 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 컴퓨터 명령을 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령이 컴퓨터 상에 로딩되어 실행될 때, 본 출원의 실시예에 따른 절차 또는 기능이 전체적으로 또는 부분적으로 생성된다. 컴퓨터는 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 다른 프로그램 가능 장치일 수 있다. 컴퓨터 명령은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있거나 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에서 다른 컴퓨터 판독가능 저장 매체로 전송될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 명령은 유선(예를 들어, 동축 케이블, 또는 광섬유, 또는 디지털 가입자 회선(Digital Subscriber Line, DSL)) 또는 무선(예를 들어, 적외선, 무선, 또는 마이크로파) 방식으로 웹사이트, 컴퓨터, 서버, 또는 데이터 중심에서 다른 웹사이트, 컴퓨터, 서버, 또는 데이터 중심으로 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 또는 데이터 저장 장치에 의해 액세스 가능한 임의의 사용 가능한 매체, 예컨대 하나 이상의 사용 가능한 매체를 통합하는 서버 또는 데이터 센터일 수 있다. 사용 가능한 매체는 자기 매체(예를 들어, 플로피 디스크, 또는 하드 디스크, 또는 자기 테이프), 또는 광학 매체(예들 들어, DVD), 또는 반도체 매체(예를 들어, 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Disk)) 등이다.
전술한 설명은 본 출원의 특정한 구현일 뿐이지만, 본 출원의 보호 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본 출원에 개시된 기술적인 범위 내에서 당업자에 의해 즉시 파악되는 어떠한 변경이나 대체도 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구 범위의 보호 범위를 따를 것이다.

Claims (16)

  1. 무선 충전 수신기 회로로서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 N개의 커패시터 스위치 네트워크, 정류기 회로, 및 컨트롤러를 포함하고, N은 1보다 크거나 같은 정수이며; 각각의 커패시터 스위치 네트워크의 제1 단부가 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되고, 각각의 커패시터 스위치 네트워크의 제2 단부가 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결되며;
    각각의 커패시터 스위치 네트워크는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 제어 가능 스위치 소자(controllable switch device), 제2 제어 가능 스위치 소자, 및 접지점을 포함하고, 상기 접지점의 일측에 위치하는 상기 제1 커패시터가 상기 제1 제어 가능 스위치 소자에 직렬로 연결되고, 상기 접지점의 타측에 위치하는 상기 제2 커패시터가 상기 제2 제어 가능 스위치 소자에 직렬로 연결되며; 동일한 커패시터 스위치 네트워크에서, 제1 커패시터의 커패시턴스 값이 제2 커패시터의 커패시턴스 값과 동일하고;
    상기 컨트롤러는 N개의 출력단을 포함하고, 상기 N개의 출력단은 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크와 일대일 대응하고, 각각의 출력단은 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자의 제어단과 상기 대응하는 커패시터 스위치 네트워크 내의 제2 제어 가능 스위치 소자의 제어단에 연결되도록 구성되며;
    상기 컨트롤러는,
    상기 정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하고;
    상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하거나; 또는
    상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성되고, 상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같고,
    상기 컨트롤러는 추가적으로,
    상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하며;
    상기 동작 주파수가 상기 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 상기 제1 제어 가능 스위치 소자와 상기 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된, 무선 충전 수신기 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    (i + 1)번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값이 i번째 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 커패시터의 커패시턴스 값의 K배이고, i는 정수이며, 1 ≤ i ≤ N - 1이고, 1 ≤ K ≤ 10인, 무선 충전 수신기 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 2차 코일과 2차 직렬 공진 커패시터를 더 포함하고, 상기 2차 코일의 제1 단부가 상기 2차 직렬 공진 커패시터의 제1 단부에 연결되고, 상기 2차 직렬 공진 커패시터의 제2 단부가 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크의 제1 단부와 상기 정류기 회로의 제1 입력단에 연결되며, 상기 2차 코일의 제2 단부가 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크의 제2 단부와 상기 정류기 회로의 제2 입력단에 연결되는, 무선 충전 수신기 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 제1 필터 커패시터를 더 포함하고, 상기 정류기 회로의 제1 출력단이 상기 제1 필터 커패시터의 제1 단부에 연결되고, 상기 정류기 회로의 제2 출력단이 상기 제1 필터 커패시터의 제2 단부에 연결되는, 무선 충전 수신기 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 직류/직류 전압 강하 회로(voltage step-down circuit)를 더 포함하고,
    상기 제1 필터 커패시터의 제1 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 입력단에 연결되고, 상기 제1 필터 커패시터의 제2 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 입력단에 연결되며, 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 출력단이 부하의 제1 단부에 연결되고, 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 출력단이 상기 부하의 제2 단부에 연결되며; 상기 직류/직류 전압 강하 회로는 상기 제1 필터 커패시터의 2개의 단부 간의 전압을 낮추도록 구성된, 무선 충전 수신기 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 제1 저항과 제2 저항을 더 포함하고,
    상기 제1 저항의 제1 단부가 상기 정류기 회로의 제1 출력단에 연결되고, 상기 제1 저항의 제2 단부가 상기 제2 저항의 제1 단부에 연결되며, 상기 제2 저항의 제2 단부가 상기 정류기 회로의 제2 출력단에 연결되고, 상기 제2 저항의 제1 단부가 상기 컨트롤러의 제1 입력단에 연결되며; 상기 제1 저항과 상기 제2 저항은 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전압을 측정하도록 구성된, 무선 충전 수신기 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 전류 샘플링 장치를 더 포함하고,
    상기 전류 샘플링 장치는 상기 제1 필터 커패시터와 상기 직류/직류 전압 강하 회로 사이의 양극단(positive end) 또는 접지단(ground end)에 위치하고, 상기 전류 샘플링 장치는 상기 컨트롤러의 제2 입력단에 연결되고, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 상기 전류를 측정하도록 구성된, 무선 충전 수신기 회로.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기 회로는 제2 필터 커패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 필터 커패시터의 제1 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제1 출력단과 상기 부하의 제1 단부 사이에 연결되고, 상기 제2 필터 커패시터의 제2 단부가 상기 직류/직류 전압 강하 회로의 제2 출력단과 상기 부하의 제2 단부 사이에 연결되는, 무선 충전 수신기 회로.
  9. 제어 방법으로서,
    상기 제어 방법이 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 무선 충전 수신기 회로에 적용되고, 상기 제어 방법이,
    정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하는 단계;
    상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(controllable switch device)와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하거나; 또는 상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하는 단계 - 상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같음 -;
    상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하는 단계; 및
    상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.
  10. 제어 장치로서,
    정류기 회로의 제1 입력단과 제2 입력단 간의 교류 전압의 동작 주파수를 획득하도록 구성된 획득 유닛; 및
    상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 작고, N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작으면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자(controllable switch device)와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하거나; 또는 상기 동작 주파수가 제2 주파수 임계값보다 크면, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 낮아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된 조정 유닛 - 상기 제1 주파수 임계값은 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같음 -
    을 포함하고,
    상기 획득 유닛은 추가적으로, 상기 정류기 회로에 의해 출력되는 전압과 전류를 획득하고, 상기 전압과 상기 전류에 기초하여 출력 전력을 획득하도록 구성되고;
    상기 동작 주파수가 제1 주파수 임계값보다 크거나 같고 상기 제2 주파수 임계값보다 작거나 같으며, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 상기 사전 설정된 커패시턴스 임계값보다 작고, 상기 출력 전력이 사전 설정된 전력 임계값보다 작으면, 상기 조정 유닛은 추가적으로, 상기 N개의 커패시터 스위치 네트워크에 있는 상기 커패시터로서 상기 무선 충전 수신기 회로에 연결된 상기 커패시터의 커패시턴스 값의 총 값이 높아질 수 있도록, 각각의 커패시터 스위치 네트워크 내의 제1 제어 가능 스위치 소자와 제2 제어 가능 스위치 소자가 닫히거나 또는 열리도록 제어하기 위해 각각의 출력단의 출력 레벨을 조정하도록 구성된, 제어 장치.
  11. 단말 장치로서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 무선 충전 수신기 회로
    를 포함하는 단말 장치.
  12. 저장 매체로서,
    상기 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장하고, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행되어 제9항의 무선 충전 수신기 회로에 적용되는 제어 방법을 구현하는, 단말 장치.
  13. 무선 충전 시스템으로서,
    상기 무선 충전 시스템은 무선 충전 송신기 회로와 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 무선 충전 수신기 회로를 포함하고, 상기 무선 충전 수신기 회로와 상기 무선 충전 송신기 회로 간에는 자기 유도를 통해 에너지가 전송되는, 무선 충전 시스템.
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