KR102645042B1 - 가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법 - Google Patents

가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 차량용 무선충전기에 구비되어 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파(EMI 노이즈)와 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있는 가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기에서 사용자가 청취하는 방송정보를 수집한 후 그에 상응하는 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하도록 가변구조형 전자파차폐필터를 제어하는 가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

Description

가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법{RECONFIGURABLE ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING FILTER, WIRELESS CHARGER FOR VEHICLE HAVING THE SAME, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가변구조형 전자파차폐필터와 이를 구비한 차량용 무선충전기 및 상기 차량용 무선충전기에서 가변구조형 전자파차폐필터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
무선으로 전력을 전송하는 기술은 스마트폰 분야에서 주로 사용되다가, 최근 들어 웨어러블 디바이스(wearable devices), 사물인터넷(Internet of Things, IoT), 전기 자동차 충전 관련 분야 등으로 점차 확장되고 있다. 전송하는 전력 또한 작은 출력에서 큰 출력으로 증가하면서 전송 목적 외에 방출되는 전자파에 대한 우려도 커지고 있다. 여기서, 전자파는 전송 대상 신호를 제외한 전자파로서 EMI(ElectroMagnetic Interference) 노이즈, EMC(ElectroMagnetic Compatibility) 노이즈 등을 의미한다.
무선으로 전력을 전송하기 위해서는 고출력 및 고주파 전력을 발생하는 송신회로와 이를 전달하는 코일 및 수신회로가 필요하다. 전력을 발생시키는 송신회로의 경우, 대부분 구형파(square wave)를 이용하기 때문에 전력전송 주파수 외에 고조파(harmonic) 신호들이 도선을 통해 전도되거나 방사될 수 있고, 전력을 전달하는 코일을 통해 직접 외부로 방출되기도 한다.
이러한 고조파 신호들은 회로 내 부품들의 오동작을 유발하거나 무선전력전송 기기 주변의 다른 기기에 간섭을 줄 수 있어 반드시 저감되어야 한다. 또한, 전자파에 민감한 기기들의 경우, 전력전송 주파수 외의 전력 신호들에 대해 엄격한 전자파 강도 제한치를 두고 있어, 이들 기기들과 함께 무선전력전송기기(일례로 무선충전기)를 사용하기 위해서는 전자파 강도 제한 조건을 충족시켜야 한다.
특히, 차량에 적용되어 휴대용단말기(일례로 휴대폰 등)를 충전하는 무선충전기는 무선 충전시 EMI 노이즈를 발생시키는데, 이렇게 발생한 EMI 노이즈는 차량에 탑재된 멀티미디어 기기(일례로 Head unit)로부터 출력되는 AM(Amplitude Modulation) 방송신호와 FM(Frequency modulation) 방송신호 및 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송신호에 악영향(간섭)을 주어 해당 방송의 정상적인 수신을 어렵게 한다.
차량용 무선충전기에 탑재되는 종래의 전자파차폐필터는 특정 방송대역의 주파수 파장만을 위한 고정형 필터로서 AM 방송, FM 방송, DMB 방송 중 어느 하나의 방송과 관련된 EMI 노이즈를 저감하기 위한 구조를 갖고 있기 때문에 AM 방송, FM 방송, DMB 방송 각각에 대한 EMI 노이즈를 선택적으로 차폐하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제2012-0082768호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량용 무선충전기에 구비되어 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파(EMI 노이즈)와 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있는 가변구조형 전자파차폐필터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기에서 사용자가 청취하는 방송정보를 수집한 후 그에 상응하는 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐함으로써, 사용자로 하여금 해당 방송을 잡음 없이 청취할 수 있도록 하는 가변구조형 전자파차폐필터 구비한 차량용 무선충전기 및 그 제어방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 가변구조형 전자파차폐필터에 있어서, 루프형태의 차폐코일; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터; 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치를 포함한다.
이러한 가변구조형 전자파차폐필터는 상기 저주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐할 수 있다.
또한, 가변구조형 전자파차폐필터는 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐할 수 있다.
또한, 가변구조형 전자파차폐필터는 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐할 수 있다.
여기서, 상기 제1 스위치는 상기 제2 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제2 FET(Field Effect Transistor); 및 PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 연결되는 제4 FET를 포함할 수 있고, 상기 제2 스위치는 상기 제1 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제1 FET; 및 PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 연결되는 제3 FET를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차폐코일은 상기 저주파용 커패시터 또는 상기 고주파용 커패시터와 폐루프를 형성한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기에 있어서, 차량에서 수신중인 방송정보를 수집하는 수집부; 가변구조형 전자파차폐필터에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 정보 수집부에 의해 수집된 방송정보에 상응하는 패턴을 형성하도록 상기 전압 인가부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가변구조형 전자파차폐필터는 루프형태의 차폐코일; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터; 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치를 구비할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 저주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법에 있어서, 차량에서 수신중인 방송정보를 수집하는 단계; 및 상기 수집한 방송정보에 상응하는 패턴을 생성하도록 가변구조형 전자파차폐필터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가변구조형 전자파차폐필터는 루프형태의 차폐코일; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터; 일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터; 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및 상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치를 구비할 수 있다.
이때, 상기 제어하는 단계는 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 저주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어하는 단계는 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어하는 단계는 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 고주파용 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량용 무선충전기에 구비되는 전자파차폐필터를 가변구조형으로 구현함으로써, AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파와 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기에서 사용자가 청취하는 방송정보를 수집한 후 그에 상응하는 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐함으로써, 사용자로 하여금 해당 방송을 잡음 없이 청취할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선충전시스템의 구조를 나타내는 일예시도,
도 2 는 본 발명 따른 가변구조형 전자파차폐필터에 대한 일실시예 구조를 나타내는 평면도,
도 3 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터를 간략히 도식화 도면,
도 4 는 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기의 일실시예 구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 AM 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 FM 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도,
도 7 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 DMB 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도,
도 8 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 AM 방송대역에서의 임피던스 특성을 나타내는 일예시도,
도 9 는 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 FM 방송대역에서의 임피던스 특성을 나타내는 일예시도,
도 10 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 DMB 방송대역에서의 임피던스 특성을 나타내는 일예시도,
도 11 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 전자파는 EMI(ElectroMagnetic Interference) 노이즈, EMC(ElectroMagnetic Compatibility) 노이즈 등을 의미한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선충전시스템의 구조를 나타내는 일예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 무선충전시스템은 무선전력전송장치(이하, 무선충전기)의 송신코일(121)과 무선전력수신장치(이하, 휴대단말기)의 수신코일(131) 사이에 형성되는 자기유도 또는 자기공진을 이용하여 무선충전을 수행한다.
무선충전기의 송신회로(122)는 무선으로 전력을 전송하는데 필요한 고주파 신호를 생성하고, 이렇게 생성된 고주파 신호가 송신코일(121)에 입력되면 자기장이 발생한다. 송신코일(121)에서 발생한 자기장이 휴대단말기의 수신코일(131)을 관통하게 되면 유도전류가 발생하게 되고, 이러한 방식으로 생성된 유도전류는 수신회로(132)에서 정류된 후 휴대단말기의 배터리에 저장된다.
송신코일(121) 및 수신코일(131)은 전도도가 좋은 도선으로 구성되는데, 전송 에너지의 형태가 자기장(magnetic field)인 경우에는 솔리노이드형(solenoid type)이나 헬리컬형(helical type)의 코일이 주로 사용된다.
한편, 무선충전시스템의 전력 전송 효율을 높이기 위해, 송신코일(121)의 입력단이나 수신코일(131)의 출력단에 임피던스 정합을 위한 회로를 추가로 연결할 수도 있다.
본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터는 송신코일(121)과 수신코일(131) 사이에 평행하게 위치하여, 무선충전기의 송신코일에서 발생하는 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파와 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있다. 이때 가변구조형 전자파차폐필터 PCB(Printed Circuit Board) 상에 구현될 수 있다.
도 2 는 본 발명 따른 가변구조형 전자파차폐필터에 대한 일실시예 구조를 나타내는 평면도로서, 차폐코일의 감은 수(패턴)는 설계자의 의도(주파수 대역 등)에 따라 변경 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터는, 차폐코일(21), 고주파용 커패시터(제2 커패스터, 22), 저주파용 커패시터(제1 커패시터, 23), 제1 FET(Field Effect Transistor, 24), 제2 FET(25), 제3 FET(26), 및 제4 FET(27)를 포함할 수 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 차폐코일(21)는 PCB상에서 시작점(B1)으로부터 끝점(B2)까지 서로 교차하지 않도록 감긴 전도체(일례로 구리)로서, 그 형태는 원형, 타원형, 모서리가 둥근 폴리곤(polygon) 등 다양하게 구현될 수 있다.
이러한 차폐코일(21)은 자기장을 차폐하는 역할을 수행하기 위해 무선충전기의 송신코일(121)에서 발생하는 누설 자기장을 상쇄시키기 위한 역위상(180도 차이를 갖는 위상)의 자기장을 생성하는데, 이러한 역위상이 송신코일에 의해 생성되는 누설 자기장을 상쇄시킨다. 여기서, 누설 자기장은 무선 전력 전송을 위해 코일에 전류가 흐를 때 송신코일의 주변에 발생하는 것으로, 사용자의 인체나 혹은 주변 전자기기에 나쁜 영향을 미치게 된다. 또한, 누설 자기장의 상쇄는 결국 간섭을 일으키는 전자파의 저감을 의미한다.
특히, 차폐코일(21)은 패턴에 따라 서로 다른 주파수 대역의 전자파를 차폐할 수 있는데, 본 발명에서는 차폐코일(21)의 패턴을 가변하여 AM 방송대역(520KHz ~ 1.8MHz)에 간섭을 일으키는 전자파와 FM 방송대역(76MHz ~ 110MHz)에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역(174MHz ~ 216MHz)에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있다. 이때, 차폐코일(21)의 인덕턴스(inductance) 범위는 0.01uH ~ 100uH가 바람직하다.
다음으로, 차폐코일(21)과 폐루프를 형성하는 커패시터(22, 23)는 폐루프의 공진 주파수(공진점)를 조절하여 폐루프에 유도되는 전류의 위상과 크기를 조절(제어)하며, 이를 통해 누설 자기장과 동일 크기의 역위상 자기장을 생성함으로써 누설 자기장을 완전히 상쇄시킬 수 있다. 이때, 페라이트나 금속 쉴드를 사용하여 누설 자기장을 차폐하는 방식과는 달리, 누설 자기장의 차폐를 위해 커패시터를 이용하기 때문에 상대적으로 작은 크기와 작은 무게를 실현할 수 있다. 참고로, 커패시터(22, 23)의 용량은 10㎊ ~ 100㎌이 바람직하다.
특히, 고주파용 커패시터(22)의 일단은 차폐코일(21)의 시작점(B1)과 연결되고 타단은 차폐코일(21)의 제1 지점(A1) 및 제2 지점(A2)과 연결되어, FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 역할을 수행한다. 즉, 고주파용 커패시터(22)의 일단은 차폐코일(21)의 시작점(B1)과 연결되고 타단은 차폐코일(21)의 제1 지점(A1)과 연결되어 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하고, 고주파용 커패시터(22)의 일단은 차폐코일(21)의 시작점(B1)과 연결되고 타단은 차폐코일(21)의 제2 지점(A2)과 연결되어 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐한다.
여기서, 제1 지점(A1)은 제2 지점(A2)에 비해 차폐코일(21)상의 시작점(B1)으로부터 가까이 위치하는 지점으로서, DBM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐할 수 있는 패턴을 형성하는 지점이고, 제2 지점(A2)는 제1 지점(A1)에 비해 차폐코일(21)상의 시작점(B1)으로부터 멀리 위치하는 지점으로서, FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐할 수 있는 패턴을 형성하는 지점이다. 이때, 제1 지점(A1)과 제2 지점(A2)은 테스트를 통해 정해질 수 있다.
또한, 저주파용 커패시터(23)의 일단은 차폐코일(21)의 시작점(B1)과 전기적으로 연결되고, 타단은 차폐코일(21)의 끝점(B2)과 연결되어 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐한다.
다음으로, 제1 FET(24)는 PCB의 전면부에 위치하며, 차폐코일(21)상에서 제1 지점(A1)의 후단(시작점(B1)을 기준으로 제1 지점(A1)의 다음단)에 인접하여 위치하며, 제어신호(전압)에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 차단하는 역할을 수행한다.
다음으로, 제2 FET(25)는 PCB의 전면부에 위치하며, 차폐코일(21)상에서 제2 지점(A2)의 전단(시작점(B1)을 기준으로 제2 지점(A2)의 다음단)에 인접하여 위치하며, 제어신호(전압)에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 차단하는 역할을 수행한다.
다음으로, 제3 FET(26)는 PCB의 후면부에 위치하며, 제3 FET(26)의 일단은 고주파용 커패시터(22)의 일단과 전기적으로 연결되고 제3 FET(26)의 타단은 차폐코일(21)의 제1 지점(A1)과 전기적으로 연결된다. 이러한 제3 FET(26)는 제어신호(전압)에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 차단하는 역할을 수행한다.
다음으로, 제4 FET(27)는 PCB의 후면부에 위치하며, 제4 FET(27)의 일단은 고주파용 커패시터(22)의 일단과 전기적으로 연결되고 제4 FET(27)의 타단은 차폐코일(21)의 제2 지점(A2)과 전기적으로 연결된다. 이러한 제4 FET(27)는 제어신호(전압)에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 차단하는 역할을 수행한다.
도 3 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터를 간략히 도식화 도면으로서, 이해를 돕기 위해 차폐코일(21)의 감은 수(패턴)를 간략히 나타냈다.
도 3에서, '32'는 제2 FET(25)와 제4 FET(27)를 포함하는 제1 스위치로서, 제어신호에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 고주파용 커패시터(22)의 타단으로 전달하거나 저주파용 커패시터(23)의 타단으로 전달하는 역할을 수행한다.
'31'은 제1 FET(24)와 제3 FET(26)를 포함하는 제2 스위치로서, 제어신호에 기초하여 차폐코일(21)에 흐르는 전류를 고주파용 커패시터(22)의 타단으로 전달하거나 제1 스위치(32)로 전달하는 역할을 수행한다.
도 4 는 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기의 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기는 저장부(41), 정보 수집부(42), 전압 인가부(43), 및 제어부(44)를 포함할 수 있다. 본 발명을 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구비될 수 있으며, 아울러 발명을 실시하는 방식에 따라 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(41)는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기에서 사용자가 청취하는 방송정보를 수집한 후 그에 상응하는 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 과정에서 필요로 하는 로직과 알고리즘 및 프로그램을 저장한다.
이러한 저장부(41)는 가변구조형 전자파차폐필터(100)가 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴을 형성하거나 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴을 형성하거나 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴을 형성하는데 필요한 정보(각 FET의 동작정보, 동작전압 등)를 저장할 수도 있다.
여기서, 저장부(41)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
다음으로, 정보 수집부(42)는 차량에 탑재된 멀티미디어 시스템(AVN(Audio Video Navigation 시스템 등)이 수신하고 있는 방송정보를 수집한다. 이때, 방송정보는 AM 방송(AM 라디오), FM 방송(FM 라디오), DMB 방송 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 정보 수집부(42)는 멀티미디어 시스템으로부터 직접 방송정보를 수집할 수도 있고, 차량 네트워크를 통해 수집할 수도 있다. 이때, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport) 등을 포함한다.
다음으로, 전압 인가부(43)는 가변구조형 전자파차폐필터(100)가 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴 또는 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴 또는 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 패턴을 형성하도록 전압(제어신호)를 인가한다. 이러한 전압 인가부(43)는 제어부(44)의 제어하에 전압을 인가한다.
다음으로, 제어부(44)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(44)는 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 존재할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(44)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이러한 제어부(44)는 정보 수집부(42)에 의해 수집된 방송정보에 상응하는 패턴을 가변구조형 전자파차폐필터(100)가 형성하도록 전압 인가부(43)를 제어한다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 제어부(44)의 동작에 대해 상세히 살펴보도록 한다.
도 5 는 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 AM 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도이다.
제어부(44)는 차폐코일(21)에 흐르는 전류가 저주파용 커패시터(23)의 타단으로 전달되도록 전압 인가부(43)를 통해 제1 스위치(32)와 제2 스위치(31)를 제어한다. 즉, 제어부(44)는 제1 FET(24)과 제2 FET(25)에 전압을 인가하고(ON 상태), 제3 FET(26)과 제4 FET(27)에는 전압을 인가하지 않도록(OFF 상태) 전압 인가부(43)를 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같은 패턴(화살표)을 형성하도록 한다. 이렇게 형성된 패턴은 도 8에 도시된 바와 같이 AM 방송대역(520KHz ~ 1.8MHz)에서 EMI 노이즈를 필터링할 수 있는 충분한 임피던스를 갖는다.
도 6 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 FM 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도이다.
제어부(44)는 차폐코일(21)에 흐르는 전류가 제1 스위치(32)를 거치지 않고 제1 스위치(32)에서 직접 고주파용 커패시터(22)의 타단으로 전달되도록 전압 인가부(43)를 통해 제1 스위치(32)와 제2 스위치(31)를 제어한다. 즉, 제어부(44)는 제1 FET(24)과 제4 FET(27)에 전압을 인가하고(ON 상태), 제2 FET(25)과 제3 FET(26)에는 전압을 인가하지 않도록(OFF 상태) 전압 인가부(43)를 제어하여, 도 6에 도시된 바와 같은 패턴(화살표)을 형성하도록 한다. 이렇게 형성된 패턴은 도 9에 도시된 바와 같이 FM 방송대역(76MHz ~ 110MHz)에서 EMI 노이즈를 필터링할 수 있는 충분한 임피던스(일례로 10 이하)를 갖는다.
도 7 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 DMB 방송대역용 패턴을 나타내는 일예시도이다.
제어부(44)는 차폐코일(21)에 흐르는 전류가 제1 스위치(32)를 거쳐 고주파용 커패시터(22)의 타단으로 전달되도록 전압 인가부(43)를 통해 제1 스위치(32)와 제2 스위치(31)를 제어한다. 즉, 제어부(44)는 제3 FET(26)에 전압을 인가하고(ON 상태), 제1 FET(24)과 제2 FET(25) 및 제3 FET(26)에는 전압을 인가하지 않도록(OFF 상태) 전압 인가부(43)를 제어하여, 도 7에 도시된 바와 같은 패턴(화살표)을 형성하도록 한다. 이렇게 형성된 패턴은 도 10에 도시된 바와 같이 DMB 방송대역(174MHz ~ 216MHz)에서 EMI 노이즈를 필터링할 수 있는 충분한 임피던스(일례로 10 이하)를 갖는다.
도 11 은 본 발명에 따른 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 정보 수집부(42)는 차량에서 수신중인 방송정보를 수집한다(1101). 즉, 운전자가 청취하고 있는 방송정보를 수집한다.
이후, 제어부(44)는 정보 수집부(42)에 의해 수집된 방송정보에 상응하는 패턴을 생성하도록 가변구조형 전자파차폐필터를 제어한다(1102). 즉, 제어부(44)는 전압 인가부(43)를 통해 전압 제어를 수행하여 가변구조형 전자파차폐필터를 구성하고 있는 제1 스위치(32)와 제2 스위치(31)를 제어한다. 결국, 제어부(44)는 제1 FET(24), 제2 FET(25), 제3 FET(26), 및 제4 FET(27)에 인가되는 전압(제어신호)을 제어함으로써, AM 방송대역용 패턴과 FM 방송대역용 패턴 및 DMB 방송대역용 패턴을 선택적으로 형성하여 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파(EMI 노이즈)와 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파 및 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 선택적으로 차폐할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 가변구조형 전자파차폐필터
22: 고주파용 커패시터
23: 저주파용 커패시터
31: 제2 스위치
32: 제1 스위치
41: 저장부
42: 정보 수집부
43: 전압 인가부
44: 제어부

Claims (19)

  1. 루프형태의 차폐코일;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터;
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, 상기 전자파차폐필터는 AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, 상기 전자파차폐필터는 DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴이 형성된 경우, 상기 전자파차폐필터는 FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스위치는,
    상기 제2 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제2 FET(Field Effect Transistor); 및
    PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 연결되는 제4 FET
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 스위치는,
    상기 제1 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제1 FET; 및
    PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 연결되는 제3 FET
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐코일은,
    상기 제1 커패시터 또는 상기 제2 커패시터와 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터.
  8. 차량에서 수신중인 방송정보를 수집하는 정보 수집부;
    가변구조형 전자파차폐필터에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
    상기 정보 수집부에 의해 수집된 방송정보에 상응하는 패턴을 형성하도록 상기 전압 인가부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변구조형 전자파차폐필터는,
    루프형태의 차폐코일;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터;
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 스위치는,
    상기 제2 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제2 FET(Field Effect Transistor); 및
    PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 연결되는 제4 FET
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 스위치는,
    상기 제1 지점의 후단에 인접하여 위치하는 제1 FET; 및
    PCB의 후면부에 위치하며, 일단이 제2 커패시터의 일단과 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 연결되는 제3 FET
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제1 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터를 구비한 차량용 무선충전기.
  15. 차량에서 수신중인 방송정보를 수집하는 단계; 및
    상기 수집한 방송정보에 상응하는 패턴을 생성하도록 가변구조형 전자파차폐필터를 제어하는 단계
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가변구조형 전자파차폐필터는,
    루프형태의 차폐코일;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 끝점과 연결되는 제1 커패시터;
    일단이 상기 차폐코일의 시작점과 연결되고 타단이 상기 차폐코일의 제1 지점과 제2 지점에 연결되는 제2 커패시터;
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제1 커패시터의 타단으로 전달하거나 제2 커패시터의 타단으로 전달하는 제1 스위치; 및
    상기 차폐코일에 흐르는 전류를 제2 커패시터의 타단으로 전달하거나 상기 제1 스위치로 전달하는 제2 스위치
    를 포함하는 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    AM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제1 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 끝점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    DMB 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제1 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    FM 방송대역에 간섭을 일으키는 전자파를 차폐하기 위해, 상기 제2 커패시터의 일단이 차폐코일의 시작점과 전기적으로 연결되고 타단이 차폐코일의 제2 지점과 전기적으로 연결되는 패턴을 형성하도록 상기 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변구조형 전자파차폐필터의 제어 방법.
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