KR102573798B1 - 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 무선으로 수신된 교류 전력을 출력하는 수신 회로, 및 상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로를 포함하고, 상기 정류 회로는 포워드 정류 회로 및 리버스 정류 회로를 포함하고, 상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 출력단과 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 제1 주기 동안에 상기 교류 전력을 정류하는 제1 트랜지스터들을 포함하고, 상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 제2 주기 동안에 상기 교류 전력이 상기 포워드 정류 회로로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들을 포함할 수 있다.

Description

무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE FOR WIRELESSLY RECEIVING POWER AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예는 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있다. 자기유도 또는 자기공진 방식은, 무선 전력 송신 장치에 상대적으로 근거리에 위치한 전자 장치를 충전하는데 유리하다. 전자기파 방식은, 자기유도 또는 자기 공진 방식에 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 보다 유리하다. 전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.
전자기파 방식을 예를 들면, RF(Radio Frequency) 신호를 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 방식이 있다. RF 신호를 이용하여 무선으로 전력을 전송하는 경우 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이에서 수 m에 이르는 원거리 전력 전송이 가능할 수 있지만, 거리에 따라 전송되는 전력 양의 차이가 클 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 거리가 먼 경우에는 전송되는 전력 양이 작고, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 거리가 가까운 경우에는 전송되는 전력 양이 클 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 RF 신호를 이용한 교류 파형의 전력을 수신하고, 정류 회로를 통해 수신된 RF 전력을 정류할 수 있다. 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 거리가 멀고 가까움에 따라 정류 회로에 입력되는 전력의 크기도 작거나 클 수 있다. 정류 회로는 지정된 입력 전력 범위를 벗어나는 전력이 입력되는 경우 안정적인 정류가 불가능할 수 있다. 예를 들면, 정류 회로에 입력 전력 범위를 벗어나는 전력이 입력되는 경우 정류 회로에 포함된 소자들이 손상되거나 오작동을 일으킬 수 있다.
예를 들면 무선 전력 수신 장치가 포함하는 정류 회로는 트랜지스터(transistor)를 포함할 수 있으며, 정류 회로에 지정된 입력 전력 범위보다 큰 전력이 입력되어 트랜지스터의 동작 전압보다 큰 전압이 걸리는 경우 트랜지스터가 손상되거나 오작동을 일으킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면 입력 전력 범위가 큰 정류 회로를 포함하여 큰 전력이 입력되어도 안정적인 정류를 수행할 수 있는 정류 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 무선으로 교류 전력을 수신하는 수신 회로, 및 상기 전력 수신 회로를 통해 수신된 상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로를 포함하고, 상기 정류 회로는 포워드 정류 회로 및 리버스 정류 회로를 포함하고, 상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 출력단과 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 제1 주기 동안에 상기 교류 전력을 정류하는 제1 트랜지스터들을 포함하고, 상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 제2 주기 동안에 상기 교류 전력이 상기 포워드 정류 회로로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 전자기파를 통하여 제1 교류 전력을 수신하는 제1 수신 회로, 공진을 통하여 제2 교류 전력을 수신하는 제2 수신 회로, 상기 제1 수신 회로를 통해 수신된 상기 제1 교류 전력을 정류하는 제1 정류 회로, 상기 제2 수신 회로를 통해 수신된 제2 교류 전력을 정류하는 제2 정류 회로, 및 상기 제1 정류 회로에 의해 정류된 제1 직류 전력 및 상기 제2 정류 회로에 의해 정류된 제2 직류 전력 중 전력의 크기가 큰 전력을 출력하는 스위치 회로를 포함하며, 상기 제1 정류 회로는 포워드 정류 회로 및 리버스 정류 회로를 포함하고, 상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 제1 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 상기 스위치 회로와 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 상기 제1 교류 전력을 제1 주기 동안에 정류하는 제1 트랜지스터들을 포함하고, 상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 제1 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 상기 제1 교류 전력이 제2 주기 동안에 상기 포워드 정류 회로로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 정류 회로를 포함하는 전자 장치의 동작 방법은 안테나 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 획득된 교류 전력을 수신하는 동작, 상기 수신된 교류 전력을 정류하여 직류 전력을 획득하는 동작, 상기 직류 전력의 전압의 크기가 지정된 전압 이상이면 상기 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 동작, 상기 직류 전력의 전압의 크기가 지정된 전압 미만이면 상기 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 높이는 동작, 및 상기 지정된 전압의 전력을 제공하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 입력 전력 범위가 큰 정류 회로를 포함하여 큰 전력이 입력되어도 안정적인 정류를 수행할 수 있는 정류 회로를 포함하는 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 복수의 트랜지스터들을 이용한 정류 회로를 제공함으로써 입력 전력의 크기가 큰 경우 전력이 복수의 트랜지스터들 각각에 분배되도록 하여 정류 회로에 큰 전력이 입력되어도 경우 정류 회로에 포함된 트랜지스터들이 각각 손상되거나 오작동을 일으키는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3a는 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
도 3b는 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들을 포함하는 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들을 포함하는 정류 회로의 일예도이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들과 손실 보상 회로를 포함하는 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들과 손실 보상 회로를 포함하는 정류 회로의 일예도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정류 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식의 정류 회로와 공진 방식의 정류 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 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" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1," "제2," "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: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 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, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 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(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, 텔레비전과 유선 또는 무선으로 연동되는 셋톱 박스, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 전기 자동차 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신 장치 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150)에 무선으로 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 다양한 충전 방식에 따라 전자 장치(150)로 전력(161)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 유도 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 유도 자기장을 생성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(150)가, 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자기파 방식에 따라 전력(161)을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 전자기파 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(100)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 분배 회로, 위상 쉬프터, 복수 개의 패치 안테나를 포함하는 전력 송신용 안테나 어레이, 아웃 밴드 방식의 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)등을 포함할 수 있다. 복수 개의 패치 안테나 각각은 RF(radio frequency) 웨이브(예: 전자기파)를 형성할 수 있다. 전자 장치(150)는, 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 전류를 출력할 수 있는 패치 안테나를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)가 RF 웨이브를 형성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(100)가 전력(161)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 전자 장치(150)가 RF 웨이브를 이용하여 패치 안테나로부터 전류를 출력하는 과정을, 전자 장치(150)가 전력(161)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는, 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(150)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
본 문서에서, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치에 포함된 다양한 하드웨어, 예를 들어 프로세서와 같은 제어 회로, 코일 또는 패치 안테나 등이 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것은, 무선 전력 송신 장치(100) 또는 전자 장치(150), 또는 다른 전자 장치의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 인스트럭션이 수행됨에 따라, 프로세서 또는 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도이다.
다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는, 전력 송신 회로(109), 제어 회로(102), 통신 회로(103), 메모리(105) 및 전력 소스(106)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(150)는, 전력 수신 회로(159), 제어 회로(152), 통신 회로(153), 메모리(156), 차저(154), 배터리(155), PMIC(power management integrated circuit)(158) 및 로드(157)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전력 송신 회로(109)는 전력 수신 회로(159)로, 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 전력 송신 회로(109) 및 전력 수신 회로(159)의 상세 구성에 대하여서는 도 3a 및 3b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 제어 회로(102)는, 전력 송신 회로(109)가 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(102)는 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 크기를 제어하거나, 또는 전력 송신 회로(109)에 포함된 전력 증폭기(power amplifier)의 증폭 이득을 제어함에 따라, 전력 송신 회로(109)가 송신하는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 제어 회로(102)는, 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 듀티 사이클 또는 주파수를 제어함으로써, 전력 소스(106)에서 출력되는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 전력 소스(106)는, 예를 들어 벽 전원과 연결 가능한 전력 인터페이스를 포함할 수 있으며, 벽 전원으로부터 국가별로 설정된 전압을 가지는 교류 전력을 수신하여 전력 송신 회로(109)로 송신할 수 있다.
제어 회로(102)는, 전력 증폭기(power amplifier)의 바이어스 전압의 크기를 제어함으로써, 전력 송신 회로(109)로 인가되는 전력의 크기를 제어할 수 있다. 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
다양한 실시예에 따른 전력 수신 회로(159)는 전력 송신 회로(109)로부터 유도 방식, 공진 방식 또는 전자기파 방식 중 적어도 하나의 방식에 따라 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는, 수신된 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류하거나, 전압을 컨버팅(converting)하거나, 전력을 레귤레이팅(regulating)하는 전력 처리를 수행할 수 있다. 차저(154)는, 전자 장치(150)의 배터리(155)를 충전할 수 있다. 차저(154)는, 배터리(155)를 CV(constant voltage) 모드 또는 CC(constant current) 모드 등으로 충전할 수 있으나, 충전 모드에는 제한이 없다. PMIC(158)는, 연결되는 로드(157)에 적합한 전압 또는 전류로 조정하여, 로드(157)에 제공할 수 있다. 제어 회로(152)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 메모리(156)는, 전자 장치(150)의 전반적인 동작의 수행을 위한 인스트럭션이 저장될 수 있다. 메모리(105)는, 무선 전력 송신 장치(100)의 동작을 수행하기 위한 인스트럭션을 저장할 수 있다. 메모리(105) 또는 메모리(156)는, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 구현 형태에는 제한이 없다.
도 3a는 다양한 실시예에 따른 유도 방식 또는 공진 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 송신 회로(109)는, 전력 생성 회로(312) 및 코일(313)을 포함할 수 있다. 전력 생성 회로(312)는, 외부로부터 수신된 교류 전력을 우선 정류하고, 정류된 전력을 다시 인버팅하여 코일에 제공할 수 있다. 인버팅 동작에 의하여 코일(313)에는 기설정된 주기로 최대 전압 또는 0의 전압이 번갈아가면서 인가될 수 있으며, 이에 따라 코일(313)로부터 자기장이 발생할 수 있다. 인버팅 주파수, 즉 코일(313)에 인가되는 교류 파형의 주파수는, 표준에 따라 100 내지 205kHz 또는 6.78MHz 등으로 설정될 수 있으나, 제한은 없다. 코일(313)에 전력이 인가되면, 코일(313)로부터 시간에 따라 크기가 변경되는 유도 자기장이 형성될 수 있으며, 이에 따라 무선으로 전력이 송신될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 코일(313)과 함께 공진 회로를 구성하는 커패시터들이 전력 송신 회로(109)에 더 포함될 수도 있다. 전력 수신 회로(159)의 코일(321)에는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신 회로(159)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 정류 회로(322)는, 수신된 교류 파형의 전력을 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(323)는 정류된 전력의 전압을 조정하여 하드웨어로 전달할 수 있다. 전력 수신 회로(159)는 레귤레이터를 더 포함할 수도 있으며, 또는 컨버팅 회로(323)가 레귤레이터로 치환될 수도 있다.
도 3b는 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식에 따른 전력 송신 회로 및 전력 수신 회로의 블록도이다. 다양한 실시예에 따르면 전력 송신 회로(109)는, 증폭 회로(331), 분배 회로(332), 위상 쉬프터(phase shifter)(333) 및 전력 송신용 안테나 어레이(334)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전력 수신 회로(159)는, 전력 수신용 안테나(341), 정류 회로(342) 및 컨버팅 회로(343)를 포함할 수 있다.
증폭 회로(331)는, 전력 소스(106)로부터 제공받은 전력을 증폭하여 분배 회로(332)로 제공할 수 있다. 증폭 회로(331)는, DA(drive amplifier), HPA(high power amplifier), GBA(Gain Block Amplifier) 등의 다양한 증폭기 또는 그 조합으로 구현될 수 있으며, 구현예에는 제한이 없다. 분배 회로(332)는, 증폭 회로(331)로부터 출력되는 전력을 복수 개의 경로로 분배할 수 있다. 입력되는 전력 또는 신호를 복수 개의 경로로 분배할 수 있는 회로라면 분배 회로(332)로서 제한이 없다. 예를 들어, 분배 회로(332)는 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수만큼의 경로로 전력을 분배할 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 분배 회로(332)로부터 제공되는 복수 개의 교류 전력 각각의 위상(또는, 딜레이)을 쉬프팅시킬 수 있다. 위상 쉬프터(333)는 복수 개일 수 있으며, 예를 들어 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 패치 안테나의 개수만큼 구비될 수 있다. 위상 쉬프터(333)로는 예를 들어 HMC642 또는 HMC1113 등과 같은 하드웨어 소자가 이용될 수 있다. 위상 쉬프터(333)에 의한 각각의 쉬프트 정도는 제어 회로(102)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로(102)는, 전자 장치(150)의 위치를 판단할 수 있으며, 전자 장치(150)의 위치(또는, 전자 장치(150)의 전력 수신용 안테나(314)의 위치)에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록, 즉 빔-포밍되도록 복수 개의 교류 전력들 각각의 위상을 쉬프팅시킬 수 있다. 전력 송신용 안테나 어레이(334)에 포함된 복수 개의 패치 안테나들 각각은 수신된 전력에 기초하여 서브 RF 웨이브들을 생성할 수 있다. 서브 RF 웨이브가 간섭된 RF 웨이브는 전력 수신용 안테나(341)에서 전류, 전압 또는 전력으로 변환되어 출력될 수 있다. 전력 수신용 안테나(341)는 복수 개의 패치 안테나를 포함할 수 있으며, 주변에 형성된 RF 웨이브, 즉 전자기파를 이용하여 교류 파형의 전류, 전압 또는 전력을 발생시킬 수 있으며, 이를 수신된 전력으로 명명할 수 있다. 정류 회로(342)는, 수신된 전력을 직류 파형으로 정류할 수 있다. 컨버팅 회로(343)는, 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 값으로 증가 또는 감소시켜 PMIC(156)로 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 의한 전력 송신 회로(109) 또는 전력 수신 회로(159) 중 적어도 하나는, 도 3a에 의한 유도 방식 또는 공진 방식에 의한 하드웨어 및 도 3b에 의한 전자기파 방식에 의한 하드웨어를 모두 포함할 수도 있다. 이 경우, 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, 다양한 조건에 따라 충전 방식을 선택하여, 선택된 충전 방식에 대응하는 하드웨어가 구동되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어 회로(102) 또는 제어 회로(152)는, 유도 방식 또는 공진 방식과, 전자기파 방식을 모두 이용할 수도 있으며, 포함된 하드웨어를 모두 구동하여 전력을 송수신할 수도 있다. 주변의 자기장을 이용하여 교류 전력을 출력하는 코일(321) 또는 주변의 RF 웨이브를 이용하여 교류 전력을 출력하는 전력 수신용 안테나(341)를 수신 회로라고 명명할 수도 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 정류 회로(400)는 노드(403)를 통해 수신 회로(405)와 연결될 수 있다. 수신 회로(405)는 입력단(401), 매칭 회로(411), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 입력단(401)은 전력 수신을 위한 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))에 연결될 수 있다. 입력단(401)에는, 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))로부터 출력되는 교류 전력(PRF)이 제공될 수 있다. 매칭 회로(411)는 입력단(401)과 연결되며 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭 회로(411)는, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 매칭 회로(411)는 커패시터(CP)에 연결될 수 있다.
입력단(401), 매칭 회로(411), 및 커패시터(CP)를 통해 교류 전력(PRF)이 정류 회로(400)에 제공될 수 있다.
정류 회로(400)는 포워드 정류 회로(410) 및 리버스 정류 회로(420)를 포함할 수 있다. 포워드 정류 회로(410)는 제1 P-MOSFET(MP1)를 포함할 수 있고, 노드(403)에는 제1 P-MOSFET(MP1)의 소스가 연결될 수 있다. 리버스 정류 회로(420)는 제1 N-MOSFET(MN1)를 포함할 수 있고, 노드(403)에는 제1 N-MOSFET(MN1)의 소스가 연결될 수 있다. 제1 N-MOSFET(MN1)의 게이트는 제1 N-MOSFET(MN1)의 드레인에 연결되어 그라운드(412)와 연결될 수 있으며, 제1 P-MOSFET(MP1)의 게이트는 제1 P-MOSFET(MP1)의 드레인에 연결되어, 출력단(402)에 연결될 수 있다. 제1 P-MOSFET(MP1) 및 출력단(402) 사이에는 커패시터(CRF) 및 저항(RL)이 서로 병렬로 연결되고, 커패시터(CRF) 및 저항(RL)은 그라운드(413)에 연결될 수 있다. 입력단(401)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(401)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(401)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다. 입력단(401)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 제1 P-MOSFET(MP1)가 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 P-MOSFET(MP1)를 통하여 출력단(402)으로 제공될 수 있다. 입력단(401)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 제1 P-MOSFET(MP1)가 오프 상태로 제어되며, 제1 N-MOSFET(MN1)이 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(412)로 제공될 수 있으며, 출력단(402)에 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(402)에는 제1 전력만이 제공될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 P-MOSFET(MP1) 및 제1 N-MOSFET(MN1)과 같은 트랜지스터는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 공정을 통해 구현될 수 있으며, 정상적으로 동작하기 위해 트랜지스터의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs)이 지정된 전압(예를 들면, 5V)으로 제한될 수 있다. 입력단(401)에 인가되는 전력의 크기가 커서 제1 P-MOSFET(MP1) 및 제1 N-MOSFET(MN1)과 같은 트랜지스터의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs)이 지정된 전압보다 클 경우 트랜지스터가 손상되거나 오동작을 일킬 수 있고, 안정적인 정류 동작이 수행되지 못할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들을 포함하는 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 정류 회로(500)는 노드(503)를 통해 수신 회로(505)와 연결될 수 있다. 수신 회로(505)는 입력단(501), 매칭 회로(511), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 입력단(501)은 전력 수신을 위한 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))에 연결될 수 있다. 입력단(501)에는, 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))로부터 출력되는 교류 전력(PRF)이 제공될 수 있다. 매칭 회로(511)는 입력단(501)과 연결되며 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭 회로(511)는, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 매칭 회로(511)는 커패시터(CP)에 연결될 수 있다. 입력단(501), 매칭 회로(511), 및 커패시터(CP)를 통해 교류 전력(PRF)이 정류 회로(500)에 제공될 수 있다.
정류 회로(500)는 포워드 정류 회로(510) 및 리버스 정류 회로(520)를 포함할 수 있다. 포워드 정류 회로(510)는 복수의 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)을 포함할 수 있고, 리버스 정류 회로(520)는 복수의 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)을 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)은 직렬 연결될 수 있고, 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)도 직렬 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)의 개수 및 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)의 개수는 지정된 개수일 수 있다. 지정된 개수는 수신 신호의 종류 및 특성 또는 크기에 기반하여 선택적으로 지정될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N) 및 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)은 MOSFET들(예를 들면, P-MOSFET들 또는 N-MOSFET들 또는, P-MOSFET들 및 N-MOSFET들의 조합)을 포함할 수 있다.
포워드 정류 회로(510)의 일단('제1 단' 이라고도 함)이 노드(403)를 통해 수신 회로(505) 및 리버스 정류 회로(520)와 연결될 수 있고 포워드 정류 회로(510)의 타단('제2 단'이라고도 함)이 출력단(502)과 연결될 수 있다. 리버스 정류 회로(520)의 일단('제1 단' 이라고도 함)이 수신 회로(505) 및 포워드 정류 회로(510)와 연결될 수 있고, 리버스 정류 회로(520)의 타단('제2 단' 이라고도 함)이 그라운드와 연결될 수 있다.
입력단(501)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(501)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(401)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다.
입력단(501)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 포워드 정류 회로(510)의 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)이 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)를 통하여 출력단(502)으로 제공될 수 있다. 입력단(501)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)이 오프 상태로 제어되며, 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)이 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(512)로 제공될 수 있으며, 출력단(502)에 제공되지 않을 수 있다. 입력단(501)에 인가되는 제1 전력의 크기가 크더라도 인가되는 제1 전력이 제1 트랜지스터들 각각에 분배되어 제1 트랜지스터들 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(502)에는 제1 전력에 의한 전압(VRF)이 출력될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다. 예를 들면, 입력단(501)에 30dBm RF 신호가 인가되는 경우 Vp 노드의 피크 전압이 약 15v까지 상승할 수 있다. 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N)이 3개의 트랜지스터들이고 제2 트랜지스터들(520-1 내지 520-N)이 세개의 트랜지스터들이라면, 15V의 전압이 세개의 트렌지스터들 각각에 분배되어 Vgs 및 Vdg에 걸리는 전압은 5v 를 넘지 않게 되어 정류 회로(500)의 안정성을 높일 수 있다.
출력단(502)에서 출력되는 전압(VRF)은 로드(Load)(530)를 통해 전자 장치(150)의 각 구성요소로 제공되거나 배터리 등의 저장 장치(storage device)(540)로 제공되어 충전될 수 있다.
상기한 바와 같이 다양한 실시예에 따른 정류 회로(500)는 포워드 정류 회로(510) 및 리버스 정류 회로(520) 각각에 스택(stacked) 구조를 가지는 복수의 트랜지스터들(예: 제1 트랜지스터들(510-1 내지 510-N))을 이용함으로써 입력단(501)에 인가되는 전력의 크기가 크더라도 인가되는 전력이 트랜지스터들 각각에 분배되어 트랜지스터들 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지는 경우를 방지할 수 있다. 일 실시예에 따르면 무선 전력 송신 장치와 전자 장치간의 거리가 가까워 입력단(401)에 인가되는 전력의 크기가 크더라도 인가되는 전력이 복수의 트랜지스터들 각각에 분배되어 복수의 트랜지스터들 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 이 크지 않아 정류 회로에 포함된 트랜지스터들이 손상되거나 오작동을 일으키지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 전자 장치(150)는 무선으로 전력을 수신하여 교류 전력을 출력하는 수신 회로(예: 도 5의 수신회로 (505)), 및 상기 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 전력을 정류하여 정류된 직류 전력을 출력단으로 출력하는 정류 회로(예: 도 5의 정류 회로(500))를 포함할 수 있고, 상기 정류 회로는 포워드 정류 회로(예: 도 5의 포워드 정류 회로(510)) 및 리버스 정류 회로(예: 도 5의 리버스 정류 회로(520))를 포함하고, 상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 상기 출력단과 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 제1 주기 동안에 상기 교류 전력을 상기 출력단으로 전달하는 제1 트랜지스터들(예: 도 5의 제1 트랜지스터들(510-1~510-N))을 포함하고, 상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 제2 주기 동안에 상기 교류 전력이 상기 출력단으로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들(예: 도 5의 제2 트랜지스터들(520-1~520-N))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터들은 직렬 연결된 제1 MOSFET들을 포함하고, 상기 제2 트랜지스터들은 직렬 연결된 제2 MOSFET들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET들을 포함하고, 상기 제2 MOSFET들은 제2 N-MOSFET들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 정류 회로는 상기 제1 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들, 및 상기 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 P-MOSFET들을 포함하고, 상기 제1 MOSFET들은 제2 P-MOSFET들을 포함하고, 상기 제1 P-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 N-MOSFET들 및 상기 직렬 연결된 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET, 제2 N-MOSFET, 제3 N-MOSFET 및 제4 N-MOSFET을 포함하고, 상기 제2 MOSFET들은 제5 N-MOSFET, 제6 N-MOSFET, 제7 N-MOSFET 및 제8 N-MOSFET을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 N-MOSFET의 제1 게이트 및 제1 드레인은 상기 수신 회로와 연결되고, 상기 제1 N-MOSFET의 제1 소스는 제2 N-MOSFET의 제2 게이트 및 제2 드레인과 연결되고, 제2 N-MOSFET의 제2 소스는 제3 N-MOSFET의 제3 게이트 및 제3 드레인과 연결되고, 제3 N-MOSFET의 제3 소스는 제4 N-MOSFET의 제4 게이트 및 제4 드레인과 연결되고, 제4 N-MOSFET의 제4 소스는 상기 출력단과 연결되며, 상기 제5 N-MOSFET의 제5 소스는 상기 수신 회로와 연결되고, 상기 제6 N-MOSFET의 제6 소스는 제5 N-MOSFET의 제5 게이트 및 제5 드레인과 연결되고, 제7 N-MOSFET의 제7 소스는 제6 N-MOSFET의 제6 게이트 및 제6 드레인과 연결되고, 상기 제8 N-MOSFET의 제8 소스는 제7 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인과 연결되고, 제8 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인은 상기 그라운드와 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 정류 회로는 상기 제1 MOSFET들 각각의 손실 전력을 보상하기 위한 보상 전압들을 생성하고, 상기 보상 전압들을 상기 제1 MOSFET들 각각에 제공하는 손실 보상 회로를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 손실 보상 회로는 상기 제2 MOSFET들 중 제1 MOSFET의 게이트 전압을 이용하여 상기 제1 보상 전압을 생성하고, 상기 제1 보상 전압을 상기 제1 MOSFET들 중 상기 제1 MOSFET에 대응되는 제2 MOSFET에 제공하는 제1 손실 보상 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 상기 전자 장치는 상기 정류 회로로부터 출력된 직류 전력의 전압의 크기를 센싱하는 센싱 회로, 상기 센싱된 직류 전력의 전압의 크기에 기반하여 상기 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 벅(buck) 동작을 수행하거나, 상기 출력된 직류 전력의 전압을 상기 지정된 전압으로 높이는 부스트(boost) 동작을 수행하는 벅-부스트 컨버터, 및 상기 지정된 전압의 전력을 수신하여 충전하는 충전부를 더 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7은 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들을 포함하는 정류 회로의 일예도이다.
도 6을 참조하면, 정류 회로(600)는 노드(603)를 통해 수신 회로(605)와 연결될 수 있다. 수신 회로(605)는 입력단(601), 매칭 회로(611), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 입력단(601)은 전력 수신을 위한 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))에 연결될 수 있다. 입력단(601)에는, 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))로부터 출력되는 교류 전력(PRF)이 제공될 수 있다. 매칭 회로(611)는 입력단(601)과 연결되며 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭 회로(611)는, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 매칭 회로(611)는 커패시터(CP)에 연결될 수 있다. 입력단(601), 매칭 회로(611), 및 커패시터(CP)를 통해 교류 전력(PRF)이 정류 회로(600)에 제공될 수 있다.
정류 회로(600)는 포워드 정류 회로(610) 및 리버스 정류 회로(620)를 포함할 수 있다. 포워드 정류 회로(610)는 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4)을 포함할 수 있고, 리버스 정류 회로(620)는 제5 N-MOSFET(620-1), 제6 N-MOSFET(620-2), 제7 N-MOSFET(620-3) 및 제8 N-MOSFET(620-4)을 포함할 수 있다.
제1 N-MOSFET((610-1)의 제1 게이트 및 제1 드레인은 노드(603)를 통해 수신 회로(605)와 연결되고, 제1 N-MOSFET(610-1)의 제1 소스는 제2 N-MOSFET(610-2)의 제2 게이트 및 제2 드레인과 연결되고, 제2 N-MOSFET(610-2)의 제2 소스는 제3 N-MOSFET(610-3)의 제3 게이트 및 제3 드레인과 연결되고, 제3 N-MOSFET(610-3)의 제3 소스는 제4 N-MOSFET(610-4)의 제4 게이트 및 제4 드레인과 연결되고, 제4 N-MOSFET(610-4)의 제4 소스는 출력단(602)과 연결될 수 있다. 제4 N-MOSFET(610-4)의 제4 소스와 출력단(602)사이에는 커패시터(CRF) 및 저항(RL)이 서로 병렬로 연결되고, 커패시터(CRF) 및 저항(RL)은 그라운드(613)에 연결될 수 있다. 제5 N-MOSFET(620-1)의 제5 소스는 노드(603)를 통해 수신 회로(605)와 연결되고, 제6 N-MOSFET(620-2)의 제6 소스는 제5 N-MOSFET(620-1)의 제5 게이트 및 제5 드레인과 연결되고, 제7 N-MOSFET(620-3)의 제7 소스는 제6 N-MOSFET(620-2)의 제6 게이트 및 제6 드레인과 연결되고, 상기 제8 N-MOSFET(620-4)의 제8 소스는 제7 N-MOSFET(620-3)의 제7 게이트 및 제7 드레인과 연결되고, 제8 N-MOSFET(620-4)의 제8 게이트 및 제8 드레인은 그라운드(612)와 연결될 수 있다.
입력단(601)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(601)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(601)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 시간 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 시간 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다. 입력단(601)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4)이 각각 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4)를 통하여 출력단(602)으로 제공될 수 있다. 입력단(601)에 인가되는 제1 전력의 크기가 크더라도 인가되는 제1 전력이 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4) 각각에 분배되어 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4) 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지지 않을 수 있다. 입력단(601)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 제1 N-MOSFET(610-1), 제2 N-MOSFET(610-2), 제3 N-MOSFET(610-3) 및 제4 N-MOSFET(610-4)이 각각 오프 상태로 제어되며, 제5 N-MOSFET(620-1), 제6 N-MOSFET(620-2), 제7 N-MOSFET(620-3) 및 제8 N-MOSFET(620-4)이 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(612)로 제공될 수 있으며, 출력단(602)에 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(602)에는 제1 전력에 의한 전압(VRF)이 출력될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다. 출력단(602)에서 출력되는 전압(VRF)은 로드(Load)를 통해 전자 장치(150)의 각 구성요소로 제공되거나 배터리 등의 저장 장치(storage device)로 제공되어 충전될 수 있다.
도 7을 참조하면, 정류 회로(700)는 노드(703)를 통해 수신 회로(705)와 연결될 수 있다. 수신 회로(705)는 입력단(701), 매칭 회로(711), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 입력단(701)은 전력 수신을 위한 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))에 연결될 수 있다. 입력단(701)에는, 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))로부터 출력되는 교류 전력(PRF)이 제공될 수 있다. 매칭 회로(711)는 입력단(701)과 연결되며 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭 회로(711)는, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 매칭 회로(711)는 커패시터(CP)에 연결될 수 있다. 입력단(701), 매칭 회로(711), 및 커패시터(CP)를 통해 교류 전력(PRF)이 정류 회로(700)에 제공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 정류 회로(700)는 포워드 정류 회로(710) 및 리버스 정류 회로(720)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 포워드 정류 회로(710)는 제1 P-MOSFET(710-1), 제2 P-MOSFET(710-2), 제3 P-MOSFET(710-3), 제4 P-MOSFET(710-4), 및 제5 P-MOSFET(710-5)을 포함할 수 있고, 제1 P-MOSFET(710-1), 제2 P-MOSFET(710-2), 제3 P-MOSFET(710-3), 제4 P-MOSFET(710-4), 및 제5 P-MOSFET(710-5) 각각과 병렬 연결되는 제1 N-MOSFET(710-6), 제2 N-MOSFET(710-7), 제3 N-MOSFET(710-8), 제4 N-MOSFET(710-9), 및 제5 N-MOSFET(710-10)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 리버스 정류 회로(720)는 제6 P-MOSFET(720-1), 제7 P-MOSFET(720-2), 제8 P-MOSFET(720-3), 제9 P-MOSFET(720-4) 및 제10 P-MOSFET(720-5)을 포함할 수 있고, 제6 P-MOSFET(720-1), 제7 P-MOSFET(720-2), 제8 P-MOSFET(720-3), 제9 P-MOSFET(720-4) 및 제10 P-MOSFET(720-5) 각각과 병렬 연결되는 제6 N-MOSFET(720-6), 제7 N-MOSFET(720-7), 제8 N-MOSFET(720-8), 제9 N-MOSFET(720-9), 및 제10 N-MOSFET(710-10)을 더 포함할 수 있다.
제1 P-MOSFET(710-1)의 제1 소스는 노드(703)를 통해 수신 회로(705)와 연결되고, 제1 P-MOSFET(710-1)의 제1 게이트 및 제1 드레인은 제2 P-MOSFET(710-2)의 제2 소스와 연결되고, 제2 P-MOSFET(710-2)의 제2 게이트 및 제2 드레인은 제3 P-MOSFET(710-3)의 제3 소스와 연결되고, 제3 P-MOSFET(710-3)의 제3 게이트와 제3 드레인은 제4 P-MOSFET(710-4)의 제4 소스와 연결되고, 제 P-MOSFET(710-4)의 제4 게이트와 제4 드레인은 제5 P-MOSFET(710-5)의 제5 소스과 연결되고, 제5 P-MOSFET(710-5)의 제5 게이트와 제5 드레인은 출력단(702)와 연결될 수 있다. 제5 N-MOSFET(710-5) 와 출력단(702)사이에는 커패시터(CRF) 및 저항(RL)이 서로 병렬로 연결되고, 커패시터(CRF) 및 저항(RL)은 그라운드(713)에 연결될 수 있다.
제6 P-MOSFET(720-1)의 제6 게이트와 제6 드레인은 노드(703)를 통해 수신 회로(705)와 연결되고, 제6 P-MOSFET(720-1)의 제6 소스는 제7 P-MOSFET(720-2)의 제7 게이트 및 제7 드레인과 연결되고, 제7 P-MOSFET(720-2)의 제7 소스는 제8 P-MOSFET(720-3)의 제8 게이트 및 제8 드레인과 연결되고, 제8 P-MOSFET(720-3)의 제8 소스는 제9 P-MOSFET(720-4)의 제9 게이트 및 제9 드레인과 연결되고, 제9 P-MOSFET(720-4)의 제9 소스는 제10 P-MOSFET(720-5)의 제10 게이트 및 제10 드레인과 연결되고, 제10 P-MOSFET(720-5)의 제10 소스는 그라운드(712)와 연결될 수 있다.
입력단(701)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(701)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(701)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 시간 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 시간 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다. 입력단(701)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 제1 내지 제5 N-MOSFET들(710-1~710-5)과 제1 내지 제5 P-MOSFET들(710-6~710-10)이 각각 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 내지 제5 N-MOSFET들(10-1~710-5)과 제1 내지 제5 P-MOSFET들(710-6~710-10)을 통하여 출력단(702)으로 제공될 수 있다. 입력단(701)에 인가되는 제1 전력의 크기가 크더라도 인가되는 제1 전력이 제1 내지 제5 N-MOSFET들(710-1~710-5)과 제1 내지 제5 P-MOSFET들(710-6~710-10) 각각에 분배되어 제1 내지 제5 N-MOSFET들(10-1~710-5)과 제1 내지 제5 P-MOSFET들(710-6~710-10) 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지지 않을 수 있다. 입력단(701)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 제1 내지 제5 N-MOSFET들(710-1~710-5)이 각각 오프 상태로 제어되며, 제6 내지 제10 N-MOSFET들(720-1~720-5)과 제6 내지 제10 P-MOSFET들(720-6~720-10)이 각각 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(712)로 제공될 수 있으며, 출력단(702)에 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(702)에는 제1 전력에 의한 전압(VRF)이 출력될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다. 출력단(702)에서 출력되는 전압(VRF)은 로드(Load)를 통해 전자 장치(150)의 각 구성요소로 제공되거나 배터리 등의 저장 장치(storage device)로 제공되어 충전될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들과 손실 보상 회로를 포함하는 정류 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 정류 회로(800)는 도 5와 비교하여, 손실 보상 회로(850)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 포워드 정류 회로(810)의 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N)은 각각의 내부 저항으로 인해 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N)에 손실 전압이 발생할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 손실 보상 회로(850)를 이용하여 포워드 정류 회로(810)의 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N) 각각의 손실 전압을 보상할 수 있다.
손실 보상 회로(850)는 포워드 정류 회로(810)의 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N) 각각에서의 손실 전력을 보상하기 위한 보상 전압들을 생성할 수 있고 생성된 보상 전압들을 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N) 각각에 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보상 전압들은 포워드 정류 회로(810)의 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N) 각각의 전압을 지정된 전압, 일 실시예에 따르면, 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N)의 문턱 전압 또는 5V로 부스팅(boosting)할 수 있는 전압일 수 있다.
입력단(801)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(501)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(801)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다.
입력단(801)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 포워드 정류 회로(810)의 제1 트랜지스터들(810-1 내지 810-N)이 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 트랜지스터들(810-1 내지 810-N)를 통하여 출력단(802)으로 제공될 수 있다. 입력단(801)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 1 트랜지스터들(810-1 내지 810-N)이 오프 상태로 제어되며, 제2 트랜지스터들(820-1 내지 820-N)이 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(812)로 제공될 수 있으며, 출력단(802)에 제공되지 않을 수 있다. 입력단(801)에 인가되는 제1 전력의 크기가 크더라도 인가되는 제1 전력이 제1 트랜지스터들 각각에 분배되어 제1 트랜지스터들 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(802)에는 제1 전력에 의한 전압(VRF)이 출력될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다. 출력단(802)에서 출력되는 전압(VRF)은 로드(Load)(830)를 통해 전자 장치(150)의 각 구성요소로 제공되거나 배터리 등의 저장 장치(storage device)(840)로 제공되어 충전될 수 있다.
손실 보상 회로(850)는 리버스 정류 회로(810)의 제1 내지 제N 트랜지스터들(820-1~820-N)들 각각의 게이트 전압을 이용하여 제1 보상 전압 내지 제N 보상 전압 각각을 생성하는 제1 내지 제N 손실 보상 회로들을 포함할 수 있고, 제1 내지 제N 손실 보상 회로들 각각은 제1 보상 전압 내지 제N 보상 전압 각각을 제1 내지 제N 트랜지스터들(810-1~810-N)에 제공할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 복수의 트랜지스터들과 손실 보상 회로를 포함하는 정류 회로의 일예도이다.
도 9를 참조하면, 정류 회로(900)는 노드(903)를 통해 수신 회로(905)와 연결될 수 있다. 수신 회로(905)는 입력단(901), 매칭 회로(911), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다. 입력단(901)은 전력 수신을 위한 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))에 연결될 수 있다. 입력단(901)에는, 코일(예: 코일(321)) 또는 전력 수신용 안테나(예: 안테나(341))로부터 출력되는 교류 전력(PRF)이 제공될 수 있다. 매칭 회로(911)는 입력단(901)과 연결되며 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 코일 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭 회로(911)는, 전자 장치(150)와 무선 전력 송신 장치(100) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 매칭 회로(911)는 커패시터(CP)에 연결될 수 있다. 입력단(901), 매칭 회로(911), 및 커패시터(CP)를 통해 교류 전력(PRF)이 정류 회로(900)에 제공될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 정류 회로(900)는 포워드 정류 회로(910), 리버스 정류 회로(920), 손실 보상 회로(950)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 포워드 정류 회로(910)는 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3)을 포함할 수 있고, 리버스 정류 회로(920)는 제4 N-MOSFET(920-1), 제5 N-MOSFET(920-2), 및 제6 N-MOSFET(920-3)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 포워드 정류 회로(910) 및 리버스 정류 회로(920)에 포함되는 MOSFET들의 개수는 더 많거나 적을 수 있으며, N- MOSFET가 아니라 P-MOSFET이 포함될 수 있고, N- MOSFET 및 P-MOSFET이 모두 포함될 수도 있다.
제1 N-MOSFET(910-1)의 제1 게이트 및 제1 드레인은 노드(903)를 통해 수신 회로(905)와 연결되고, 제1 N-MOSFET(910-1)의 제1 소스는 제2 N-MOSFET(910-2)의 제2 게이트 및 제2 드레인과 연결되고, 제2 N-MOSFET(910-2)의 제2 소스는 제3 N-MOSFET(910-3)의 제3 게이트 및 제3 드레인과 연결되고, 제3 N-MOSFET(910-3)의 제3 소스는 출력단(902)와 연결될 수 있다. 제3 N-MOSFET(910-3)의 제3 소스와 출력단(902)사이에는 커패시터(CRF) 및 저항(RL)이 서로 병렬로 연결되고, 커패시터(CRF) 및 저항(RL)은 그라운드(913)에 연결될 수 있다.
제4 N-MOSFET(920-1)의 제4 소스는 노드(903)를 통해 수신 회로(905)와 연결되고, 제5 N-MOSFET(920-2)의 제5 소스는 제4 N-MOSFET(920-1)의 제4 게이트 및 제4 드레인과 연결되고, 제6 N-MOSFET(920-3)의 제6 소스는 제5 N-MOSFET(920-2)의 제5 게이트 및 제5 드레인과 연결되고, 제6 N-MOSFET(920-3)의 제6 게이트 및 제6 드레인은 그라운드(912)와 연결될 수 있다.
입력단(901)에는 교류 파형의 전력(예를 들어, 사인 파형의 전력)이 인가될 수 있다. 전력을 수신한 수신 회로(예: 코일(321) 또는 전력 수신용 안테나(341))로부터 교류 전력이 입력단(901)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 입력단(901)에는 제1 주기 동안(예를 들면 제1 기간 동안)에는 제1 전력(예: 양의 전압에 의한 전력)이 인가되며, 제2 주기 동안(예를 들면 제2 기간 동안)에는 제2 전력(음의 전압에 의한 전력)이 인가될 수 있다. 입력단(901)에 제1 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제1 주기 동안에는, 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3) 이 각각 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 제1 전력이 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3)을 통하여 출력단(902)으로 제공될 수 있다. 입력단(901)에 인가되는 제1 전력의 크기가 크더라도 인가되는 제1 전력이 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3) 각각에 분배되어 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3) 각각의 게이트와 소스 사이에 걸리는 전압(Vgs) 또는 게이트와 드레인 사이에 걸리는 전압(Vgd)이 지정된 전압보다 커지지 않을 수 있다.
입력단(901)에 제2 전력이 인가되는 경우 예를 들면, 제2 주기 동안에는, 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3)이 각각 오프 상태로 제어되며, 제4 N-MOSFET(920-1), 제5 N-MOSFET(920-2), 및 제6 N-MOSFET(920-3)이 온 상태로 제어되어, 제2 전력이 그라운드(912)로 제공되고, 출력단(902)에 제공되지 않을 수 있다. 이에 따라, 출력단(902)에는 제1 전력에 의한 전압(VRF)이 출력될 수 있어, 교류 전력에 대한 정류가 수행될 수 있다. 출력단(902)에서 출력되는 전압(VRF)은 로드(Load)를 통해 전자 장치(150)의 각 구성요소로 제공되거나 배터리 등의 저장 장치(storage device)로 제공되어 충전될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 손실 보상 회로(950)는 포워드 정류 회로(910)과 리버스 정류 회로(920)사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면 손실 보상 회로(950)는 리버스 정류 회로(920)의 제4 N-MOSFET(920-1), 제5 N-MOSFET(920-2), 및 제6 N-MOSFET(920-3) 각각의 게이트 전압을 이용하여 포워드 정류 회로(910)의 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3) 각각에서의 손실 전력을 보상하기 위한 보상 전압들을 생성할 수 있고, 생성된 보상 전압들을 제1 N-MOSFET(910-1), 제2 N-MOSFET(910-2), 및 제3 N-MOSFET(910-3) 각각에 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 손실 보상 회로(950)는 제1 손실 보상 회로(952), 제2 손실 보상 회로(954), 및 제3 손실 보상 회로(956)를 포함할 수 있다. 제1 손실 보상 회로(952)는 제1 N-MOSFET(910-1)의 게이트와 제4 N-MOSFET(920-1) 게이트 사이에 연결될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 다이오드(D1, D2) 및 적어도 하나 이상의 캐패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다. 제1 손실 보상 회로(952)는 제4 N-MOSFET(920-1)의 게이트 전압을 이용하여 제1 N-MOSFET(910-1)의 게이트에 걸리는 전압을 지정된 전압으로 부스팅(boosting)함으로써 제1 N-MOSFET(910-1)의 손실 전력을 보상할 수 있다. 제2 손실 보상 회로(954)는 제2 N-MOSFET(910-2)의 게이트와 제5 N-MOSFET(920-2) 게이트 사이에 연결될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 다이오드(D1, D2) 및 적어도 하나 이상의 캐패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다. 제2 손실 보상 회로(954)는 제5 N-MOSFET(920-2)의 게이트 전압을 이용하여 제2 N-MOSFET(910-2)의 게이트에 걸리는 전압을 지정된 전압으로 부스팅(boosting)함으로써 제2 N-MOSFET(910-2)의 손실 전력을 보상할 수 있다. 제3 손실 보상 회로(956)는 제3 N-MOSFET(910-3)의 게이트와 제6 N-MOSFET(920-3) 게이트 사이에 연결될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 다이오드(D1, D2) 및 적어도 하나 이상의 캐패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다. 제3 손실 보상 회로(956)는 제6 N-MOSFET(920-3)의 게이트 전압을 이용하여 제3 N-MOSFET(910-3)의 게이트에 걸리는 전압을 지정된 전압으로 부스팅(boosting)함으로써 제3 N-MOSFET(910-3)의 손실 전력을 보상할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정류 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1000)는, 전력 수신용 안테나(1001), 매칭 회로(1002), 정류 회로(1004), 제어 회로(1006), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)(1008), 충전부(1020)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 매칭 회로(1002), 정류 회로(1004), 제어 회로(1006), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)(1008)는 독립적으로 전자 장치(1000)에 포함되거나 IC(intergrated chip)(1010) 형태로 전자 장치(1000)에 포함될 수 있다.
전력 수신용 안테나(1001)는 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 교류 전력을 출력할 수 있다.
매칭 회로(1002)는, 전력 수신용 안테나(1001)에 연결되는 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 인덕터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신용 안테나(1001)에 연결되는 임피던스(또는, 로드)를 변경할 수 있다.
정류 회로(1004)는 전력 수신용 안테나(1001)로부터 출력되는 교류 전력을 수신하여 정류하고, 정류된 직류 전력을 출력할 수 있다. 정류 회로(1004)는 도 5, 6, 7, 8, 또는 9중 어느 하나의 실시예에 따른 정류 회로일 수 있다.
제어 회로(1006)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압의 크기에 기반하여 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 벅(buck) 동작 모드를 수행하거나, 출력된 직류 전력의 전압을 상기 지정된 전압으로 높이는 부스트(boost) 모드를 수행하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(1006)는 센싱 회로(1012) 및 스위치 회로(1014)를 포함할 수 있다. 센싱 회로(1012)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압을 센싱할 수 있다. 스위치 회로(1014)는 센싱된 직류 전력의 전압의 크기에 기반하여 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 벅(buck) 모드를 선택하거나, 출력된 직류 전력의 전압을 상기 지정된 전압으로 높이는 부스트(boost) 모드를 선택하기 위한 스위칭을 수행할 수 있다. 예를 들면, 지정된 전압은 5V일 수 있다.
벅-부스트 컨버터(1008)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력을 제공받을 수 있고, 제어 회로(1006)의 제어에 따라 벅(buck) 모드에서 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추고, 부스트(boost) 모드에서 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 높여 출력할 수 있다.
충전부(1020)는 배터리 등의 에너지 저장 장치를 포함할 수 있으며, 상기 벅-부스트 컨버터(1008)에 의해 지정된 전압의 전력을 수신하여 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면 -부스트 컨버터(1008)에 의해 지정된 전압의 전력은 로드부를 통해 전자 장치(1000)의 각 모듈(예를 들면, 통신 모듈 등)에 공급될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자기파 방식의 정류 회로와 공진 방식의 정류 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 11을 참조하면, 전자 장치(1100)는 전력 수신용 안테나(1101), 매칭 회로(1102), 제1 정류 회로(1104), 전력 수신용 코일(1111), 캐패시터들(1112, 1113), 제2 정류 회로(1114), 제어 회로(1150), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)(1108), LDO(linear drop out) 레귤레이터(1142), 차저(1122), 배터리(1124), 통신 모듈(1140), 인덕터(L1) 및/또는 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 수신용 안테나(1101), 매칭 회로(1102), 및 제1 정류 회로(1104)을 통해서는 전자기파 방식으로 수신된 교류 전력(이하 '제1 교류 전력'이라고도 함)을 수신하여 정류할 수 있고, 전력 수신용 코일(1111), 캐패시터들(1112, 1113), 및 제2 정류 회로(1114)를 통해서는 공진 방식으로 수신된 교류 전력(이하 '제2 교류 전력이라고도 함)을 수신하여 정류할 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 전자 장치(1100)에 포함된 구성요소들 중의 적어도 일부는 IC(intergrated chip)로 일체화되어 전자 장치(1100)에 포함될 수 있다. 예를 들면, 제1 정류 회로(1104), 제2 정류 회로(1114), 제어 회로(1150), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)(1108), LDO(linear drop out) 레귤레이터(1142)는 IC(intergrated chip)(1110)로 전자 장치(1100)에 포함될 수 있다.
전력 수신용 안테나(1101)는 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 교류 전력을 출력할 수 있다.
매칭 회로(1102)는, 전력 수신용 안테나(1101)에 연결되는 적어도 하나의 커패시터 또는 적어도 하나의 인덕터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 따라 전력 수신용 안테나(1101)에 연결되는 임피던스(또는, 로드)를 변경할 수 있다.
정류 회로(1104)는 전력 수신용 안테나(1101)로부터 출력되는 제1 교류 전력을 수신하여 정류하고, 정류된 제1 직류 전력(VRF)을 출력할 수 있다. 정류 회로(1104)는 도 5, 6, 7, 8, 또는 9중 어느 하나의 실시예에 따른 정류 회로일 수 있다.
전력 수신용 코일(1111) 및 커패시터들(1112,1113)는 공진 회로를 구성할 수 있으며, 공진을 통해 제1 교류 전력(예를 들면, 6.78MHz의 전력)을 수신할 수 있다. 공진 회로의 양단에는 VAC 및 VACB가 인가될 수 있으며, 공진 회로에서 수신된 제1 교류 전력은 제2 정류 회로(1114)에 의하여 정류되어 정류된 제2 직류 전력(VCoil)이 출력될 수 있다.
제어 회로(1150)는 제1 정류 회로(1104) 또는 제2 정류 회로(1114)로부터 정류된 제1 직류 전력(VRF) 및 제2 직류 전력(VCoil)의 크기에 기반하여 어느 하나의 전력을 선택하고, 선택된 전력을 벅-부스트 컨버터(1108)에 제공하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(1150)는 선택된 전력의 전압에 기반하여 선택된 전력의 전압을 지정된 전압 크기로 낮추는 벅(buck) 동작 모드를 수행하거나, 선택된 전력의 전압을 지정된 전압 크기로 높이는 부스트(boost) 모드를 수행하도록 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 제어 회로(1150)는 센싱 회로(1152) 및 스위치 회로(1154)를 포함할 수 있다. 센싱 회로(1152)는 제1 정류 회로(1104) 또는 제2 정류 회로(1114)로부터 정류된 제1 직류 전력(VRF) 및 제2 직류 전력(VCoil)의 크기를 센싱할 수 있다. 스위치 회로(1154)는 제1 직류 전력(VRF) 및 제2 직류 전력(VCoil)의 크기에 기반하여 어느 하나의 전력을 선택하는 제1 스위칭을 수행할 수 있고, 선택된 전력의 전압에 기반하여 선택된 전력의 전압을 지정된 전압 크기로 낮추는 벅(buck) 동작 모드를 선택하거나, 선택된 전력의 전압을 지정된 전압 크기로 높이는 부스트(boost) 모드를 선택하기 위한 제2 스위칭을 수행할 수 있다. 예를 들면, 지정된 전압은 5V일 수 있다.
벅-부스트 컨버터(1108)는 제1 정류 회로(1104) 또는 제2 정류 회로(1114)로부터 제1 직류 전력(VRF) 또는 제2 직류 전력(VCoil)을 제공받을 수 있고, 제어 회로(1150)의 제어에 따라 벅(buck) 모드에서 제1 직류 전력(VRF) 또는 제2 직류 전력(VCoil)의 전압을 지정된 전압으로 낮추고, 부스트(boost) 모드에서 제1 직류 전력(VRF) 또는 제2 직류 전력(VCoil)의 전압을 지정된 전압으로 높여 출력할 수 있다.
차저(1122)는 벅-부스트 컨버터(1108)에 의해 출력되는 지정된 전압(예를 들면, 5V)의 전력을 이용하여 배터리(1024)를 충전할 수 있다. LDO 레귤레이터(1142)는 벅-부스트 컨버터(1108)에 의해 출력되는 지정된 전압(예를 들면, 5V)의 전력의 전압을 통신 모듈용 전압(예를 들면, 3.3V)으로 컨버팅하여 통신 모듈(1140)로 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 전자 장치(예: 도 11의 전자 장치(1100))는 전자기파를 통하여 수신되는 제1 교류 전력을 출력하는 제1 수신 회로(예: 도 11의 제1 수신 회로(예: 도 11의 전력 수신용 안테나(1101) 및 매칭회로(1102)), 공진을 통하여 수신되는 제2 교류 전력을 출력하는 제2 수신 회로(예: 도 11의 전력 수신용 코일(1111) 및 커패시터들(1112,1113)), 상기 제1 수신 회로로부터 출력되는 상기 제1 교류 전력을 정류하여 정류된 제1 직류 전력을 출력하는 제1 정류 회로(예: 도 11의 제1 정류 회로(1104)), 상기 제2 수신 회로로부터 출력되는 제2 교류 전력을 정류하여 정류된 제2 직류 전력을 출력하는 제2 정류 회로(예: 도 11의 제2 정류 회로(1114), 및 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력 중 전력의 크기가 큰 전력을 출력하는 스위치 회로(예: 도 11의 스위치 회로(1154))를 포함하며, 상기 제1 정류 회로는 포워드 정류 회로 및 리버스 정류 회로를 포함하고, 상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 제1 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 상기 스위치 회로와 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 상기 제1 교류 전력을 제1 주기 동안에 상기 스위치 회로로 전달하는 제1 트랜지스터들을 포함하고, 상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 제1 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 상기 제1 교류 전력이 제2 주기 동안에 상기 스위치 회로로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 트랜지스터들은 직렬 연결된 제1 MOSFET들을 포함하고, 상기 제2 트랜지스터들은 직렬 연결된 제2 MOSFET들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET들을 포함하고, 상기 제2 MOSFET들은 제2 N-MOSFET들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들, 및 상기 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 P-MOSFET들을 포함하고, 상기 제1 MOSFET들은 제2 P-MOSFET들을 포함하고, 상기 제1 P-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 N-MOSFET들 및 상기 직렬 연결된 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET, 제2 N-MOSFET, 제3 N-MOSFET 및 제4 N-MOSFET을 포함하고, 상기 제2 MOSFET들은 제5 N-MOSFET, 제6 N-MOSFET, 제7 N-MOSFET 및 제8 N-MOSFET을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 N-MOSFET의 제1 게이트 및 제1 드레인은 상기 제1 수신 회로와 연결되고, 상기 제1 N-MOSFET의 제1 소스는 제2 N-MOSFET의 제2 게이트 및 제2 드레인과 연결되고, 제2 N-MOSFET의 제2 소스는 제3 N-MOSFET의 제3 게이트 및 제3 드레인과 연결되고, 제3 N-MOSFET의 제3 소스는 제4 N-MOSFET의 제4 게이트 및 제4 드레인과 연결되고, 제4 N-MOSFET의 제4 소스는 상기 스위치 회로와 연결되며, 상기 제5 N-MOSFET의 제5 소스는 상기 제1 수신 회로와 연결되고, 상기 제6 N-MOSFET의 제6 소스는 제5 N-MOSFET의 제5 게이트 및 제5 드레인과 연결되고, 제7 N-MOSFET의 제7 소스는 제6 N-MOSFET의 제6 게이트 및 제6 드레인과 연결되고, 상기 제8 N-MOSFET의 제8 소스는 제7 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인과 연결되고, 제8 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인은 상기 그라운드와 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 상기 제1 MOSFET들 각각의 손실 전력을 보상하기 위한 보상 전압들을 생성하고, 상기 보상 전압들을 상기 제1 MOSFET들 각각에 제공하는 손실 보상 회로를 더 포함하고, 상기 손실 보상 회로는 상기 제2 MOSFET들 중 제1 MOSFET의 게이트 전압을 이용하여 상기 제1 보상 전압을 생성하고, 상기 제1 보상 전압을 상기 제1 MOSFET들 중 상기 제1 MOSFET에 대응되는 제2 MOSFET에 제공하는 제1 손실 보상 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력의 전압의 크기를 센싱하는 센싱 회로, 상기 스위치 회로로부터 출력된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 벅(buck) 동작을 수행하거나, 상기 스위치 회로로부터 출력된 직류 전력의 전압을 상기 지정된 전압으로 높이는 부스트(boost) 동작을 수행하는 벅-부스트 컨버터, 및 상기 지정된 전압의 전력을 수신하여 충전하는 충전부를 더 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
다양한 실시예들에 따른 동작 1201 내지 1211은 전자 장치의 IC(예: 도 1 또는 도 2의 전자 장치(150)의 PMIC(156), 도 10의 전자 장치(1000)의 IC(1010), 또는 도 11의 전자 장치(1100)의 IC(1110), 이하 도 10의 전자 장치(1000)와 IC(1010)를 예를 들어 설명함)에서 수행되는 동작으로 이해될 수 있다. 한 실시예에서, 동작 1201 내지 1211 중 적어도 하나가 생략되거나, 일부 동작들이 동시에 병렬로 수행되거나, 일부 동작들의 순서가 바뀌거나, 다른 동작이 추가될 수 있다.
1201 동작에서, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1000)의 IC(1010)는 전력 수신용 안테나(예를 들면, RF 안테나)(1001)로부터 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 수신되는 교류 전력을 수신할 수 있다.
1203 동작에서, IC(1010)는 상기 수신된 교류 전력을 정류 회로(1004)를 이용하여 정류할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 도 5, 6, 7, 8, 또는 9중 어느 하나의 실시예에 따른 정류 회로를 이용하여 상기 수신된 교류 전력을 정류하여 직류 전력을 획득할 수 있다.
1205 동작에서, IC(1010)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압의 크기를 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 IC(1010)는 제어 회로(1006)를 통해 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압(VRF)의 크기가 지정된 전압(예: 5V) 이상인지 미만인지 판단할 수 있다.
1207 동작에서, IC(1010)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압(VRF)의 크기가 지정된 전압(예: 5V) 이상이면, 벅-부스트 컨버터(1008)를 이용하여 출력된 직류 전력의 전압(VRF)을 지정된 전압(예: 5V)으로 낮추는 벅(buck) 동작을 수행할 수 있다.
1209 동작에서, IC(1010)는 정류 회로(1004)로부터 출력된 직류 전력의 전압(VRF)의 크기가 지정된 전압(예: 5V) 미만이면, 벅-부스트 컨버터(1008)를 이용하여 출력된 직류 전력의 전압(VRF)을 지정된 전압(예: 5V)으로 높이는 부스트(boost) 동작을 수행할 수 있다.
1211 동작에서, IC(1010)는 벅-부스트 컨버터(1008)에 의해 출력된 지정된 전압의 전력을 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 IC(1010)는 충전부(1020)를 통해 배터리 등의 에너지 저장 장치에 지정된 전압의 전력을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면 IC(1010)는 벅-부스트 컨버터(1008)에 의해 지정된 전압의 전력을 로드를 통해 전자 장치(1000)의 각 모듈(예를 들면, 통신 모듈 등)에 제공할 수도 있다.
상기 무선 전력 송신 장치 또는 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.
상술한 바와 같은, 명령들은 외부 서버에 저장될 수 있으며, 무선 전력 송신기와 같은 전자 장치에 다운로드되어 설치될 수도 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 외부 서버는, 무선 전력 송신기가 다운로드할 수 있는 명령들을 저장할 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 (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    무선으로 교류 전력을 수신하는 전력 수신 회로; 및
    상기 수신 회로를 통해 수신된 상기 교류 전력을 정류하는 정류 회로를 포함하고,
    상기 정류 회로는 포워드 정류 회로, 리버스 정류 회로, 및 손실 보상 회로를 포함하고,
    상기 포워드 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 리버스 정류 회로와 연결되고, 상기 포워드 정류 회로의 제2 단이 출력단과 연결되며, 상기 포워드 정류 회로는 제1 주기 동안에 상기 교류 전력을 정류하는 제1 트랜지스터들을 포함하고,
    상기 리버스 정류 회로의 제1 단이 상기 수신 회로 및 상기 포워드 정류 회로와 연결되고, 상기 리버스 정류 회로의 제2 단이 그라운드와 연결되며, 상기 리버스 정류 회로는 제2 주기 동안에 상기 교류 전력이 상기 포워드 정류 회로로 전달되지 않도록 하는 제2 트랜지스터들을 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터들은 직렬 연결된 제1 MOSFET들을 포함하고, 상기 제2 트랜지스터들은 직렬 연결된 제2 MOSFET들을 포함하고,
    상기 손실 보상 회로는 상기 제1 MOSFET들 각각의 손실 전력을 보상하기 위한 보상 전압들을 생성하고, 상기 보상 전압들을 상기 제1 MOSFET들 각각에 제공하고,
    상기 손실 보상 회로는 상기 제2 MOSFET들 중 제1 MOSFET의 게이트 전압을 이용하여 제1 보상 전압을 생성하고, 상기 제1 보상 전압을 상기 제1 MOSFET들 중 상기 제1 MOSFET에 대응되는 제2 MOSFET에 제공하는 제1 손실 보상 회로를 포함하는 전자 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET들을 포함하고,
    상기 제2 MOSFET들은 제2 N-MOSFET들을 포함하는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들, 및
    상기 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MOSFET들은 제1 P-MOSFET들을 포함하고,
    상기 제1 MOSFET들은 제2 P-MOSFET들을 포함하고,
    상기 제1 P-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 N-MOSFET들 및 상기 직렬 연결된 제2 N-MOSFET들 각각과 병렬 연결된 P-MOSFET들을 더 포함하는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MOSFET들은 제1 N-MOSFET, 제2 N-MOSFET, 제3 N-MOSFET 및 제4 N-MOSFET을 포함하고,
    상기 제2 MOSFET들은 제5 N-MOSFET, 제6 N-MOSFET, 제7 N-MOSFET 및 제8 N-MOSFET을 포함하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 N-MOSFET의 제1 게이트 및 제1 드레인은 상기 수신 회로와 연결되고, 상기 제1 N-MOSFET의 제1 소스는 제2 N-MOSFET의 제2 게이트 및 제2 드레인과 연결되고, 제2 N-MOSFET의 제2 소스는 제3 N-MOSFET의 제3 게이트 및 제3 드레인과 연결되고, 제3 N-MOSFET의 제3 소스는 제4 N-MOSFET의 제4 게이트 및 제4 드레인과 연결되고, 제4 N-MOSFET의 제4 소스는 상기 출력단과 연결되며,
    상기 제5 N-MOSFET의 제5 소스는 상기 수신 회로와 연결되고, 상기 제6 N-MOSFET의 제6 소스는 제5 N-MOSFET의 제5 게이트 및 제5 드레인과 연결되고, 제7 N-MOSFET의 제7 소스는 제6 N-MOSFET의 제6 게이트 및 제6 드레인과 연결되고, 상기 제8 N-MOSFET의 제8 소스는 제7 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인과 연결되고, 제8 N-MOSFET의 제7 게이트 및 제7 드레인은 상기 그라운드와 연결되는 전자 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정류 회로로부터 정류된 직류 전력의 전압의 크기를 센싱하는 센싱 회로;
    상기 센싱된 직류 전력의 전압의 크기에 기반하여 상기 정류된 직류 전력의 전압을 지정된 전압으로 낮추는 벅(buck) 동작을 수행하거나, 상기 정류된 직류 전력의 전압을 상기 지정된 전압으로 높이는 부스트(boost) 동작을 수행하는 벅-부스트 컨버터; 및
    상기 지정된 전압의 전력을 수신하여 충전하는 충전부를 더 포함하는 전자 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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