KR200217303Y1 - 무선 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자 유도 현상을 이용한 무선 충전 장치에 관한 것이다. 본 고안은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압에 의하여 구동되어 제1 펄스를 발생시키는 블로킹 발진 회로, 상기 제1 펄스를 인가하여 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시키는 제1 코일을 포함하는 무선 충전 발진부와 제1 코일에 인접하게 위치하고 제2 펄스를 발생시키는 제2 코일, 상기 제2 펄스를 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압을 충전하는 축전지를 포함하는 충전부를 포함하는 무선 충전 장치를 제공한다. 본 고안에 의하여, 유도 결합에 의하여 전력을 전달할 수 있도록 함으로써 직접적으로 접촉하지 않더라도 축전지의 충전이 가능하도록 하여 녹이나 먼지 등에 의한 접촉 불량을 방지할 수 있고, 무선 충전 발진부와 충전부가 자기장이 미칠 수 있는 범위 내에서는 떨어져 있더라도 접촉 불량이 발생하지 않도록 할 수 있다.

Description

무선 충전 장치{Apparatus for charging a battery wirelessly}

본 고안은 전자 유도 현상을 이용한 무선 충전 장치에 관한 것이다. 특히, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압에 의하여 구동되어 제1 펄스를 발생시키는 블로킹 발진 회로, 상기 제1 펄스를 인가하여 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시키는 제1 코일을 포함하는 무선 충전 발진부와 제1 코일에 인접하게 위치하고 제2 펄스를 발생시키는 제2 코일, 상기 제2 펄스를 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압을 충전하는 축전지를 포함하는 충전부를 포함하되, 무선 충전 발진부와 충전부가 분리되어 있는 무선 충전 장치에 관한 것이다.

종래에는 핸드폰과 같은 휴대용 장치의 축전지를 충전할 때 정류 회로의 출력을 접촉 단자를 통하여 축전지에 연결하는 방식을 사용하는 장치(이하, 접촉식 충전 장치)를 사용하였다.

종래의 접촉식 충전 장치의 경우 접촉 단자에 녹 또는 먼지 등이 생기면 접촉 불량이 발생하여 충전이 잘 되지 않는 단점이 있었다.

또한, 종래의 접촉식 충전 장치의 경우 접촉 단자가 밀착되지 않으면 접촉 불량이 발생하여 충전이 잘 되지 않는 단점이 있었다.

또한, 종래의 접촉식 충전 장치의 경우 접촉 단자가 외부에 노출되어 있어 금속 도체에 의하여 접촉 단자가 단락될 경우 내부 소자가 손상될 염려가 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 유도 결합에 의하여 전력을 전달할 수 있도록 함으로써 직접적으로 접촉하지 않더라도 축전지의 충전이 가능하도록 하여 녹이나 먼지 등에 의한 접촉 불량을 방지할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 고안의 또 다른 목적은 유도 결합에 의하여 전력을 전달할 수 있도록 함으로써 무선 충전 발진부와 충전부가 자기장이 미칠 수 있는 범위 내에서는 떨어져 있더라도 접촉 불량이 발생하지 않는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 고안의 또 다른 목적은 접촉 단자에 의한 결합이 아닌 전자기 유도에 의한 결합이므로 접촉 단자가 외부로 드러나지 않아 접촉 단자의 단락에 의한 소자의 손상을 방지할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 고안의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 구현한 핸드폰의 무선 충전 장치를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

400 : 충전부가 장착된 핸드폰

402 : 충전 판

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일 측면에 따르면, 전자 유도 현상을 이용한 무선 충전 장치에 있어서, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압에 의하여 구동되어 제1 펄스를 발생시키는 블로킹 발진 회로, 상기 제1 펄스를 인가하여 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시키는 제1 코일을 포함하는 무선 충전 발진부와, 상기 제1 코일에 인접하게 위치하고 제2 펄스를 발생시키는 제2 코일, 상기 제2 펄스를 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압을 충전하는 축전지를 포함하는 충전부를 포함하되, 무선 충전 발진부와 충전부가 분리되어 있는 무선 충전 장치를 제공할 수 있다.

일 예로 충전부에 전류 제한 회로를 부가하여 충전되는 전류를 일정하게 할 수도 있고, 다른 예로 충전부에 직류 대 직류 변환기를 부가하여 충전되는 전압을 일정하게 할 수도 있으며, 또 다른 예로 충전부가 핸드폰 내에 장착될 수도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 의한 무선 충전 장치는 AC(Alternating Current )전원(102), 정류 회로(104), 블로킹 발진 회로(106), 제1 코일(108)을 포함하는 무선 충전 발진부(100)와 제2 코일(110), 정류 회로(112), 축전지(114)를 포함하는 충전부(116)로 구성된다.

정류 회로(104)는 AC전원(102)에서 공급되는 AC전압을 DC(Direct Current)전압으로 정류한다. 정류 회로(104)는 반파 정류, 전파 정류, 브리지 정류 등의 방법으로 구현되며, 정류 출력을 저역 통과 필터에 통과시켜 다이오드에 의하여 정류된 맥류 파형에서 고주파 성분을 제거하게 된다.

블로킹 발진 회로(106)는 정류 회로(104)로부터 DC전압을 공급받아 제1 펄스를 발생시킨다. 발진 회로란 전기적인 진동을 발생시키는 장치를 말하며, 증폭 회로에서 출력의 일부를 입력측에 정귀환시키는 것으로서 발진을 일으킨다. 이러한 발진 회로 중 블로킹 발진 회로는 펄스나 톱날파를 발생시키는데 이용되는 것으로 발진 출력이 크고 온도나 출력 전압 변동의 영향이 비교적 적다.

제1 코일(108)은 블로킹 발진 회로(106)에서 발생된 제1 펄스를 인가 받아 변화하는 자기장을 발생시켜서 제2 코일(110)에 유도 전압을 발생시킨다. 제1 코일에 발생된 변화하는 자기장은 전자기 유도 법칙(Faraday's law of electromagnetic induction)에 의하여 인접한 제2 코일에 유도 기전력을 발생시킨다. 제1 코일에 인가된 전압이 펄스이므로 제2 코일에도 펄스가 유기된다.

여기서 전자기 유도 법칙이란 패러데이의 법칙이라고도 하며 변하는 자기장과 이로 인해 생기는 전기장 사이의 양을 결정하는 관계 법칙을 말한다. 즉, 자속의 시간 변화율은 그 자속을 포함하는 전선에 유기되는 기전력에 비례하게 된다.

이러한 전자기 유도에 의한 유도 결합에 의하여 충전부(116)와 무선 충전 발진부(100)는 접촉 단자가 없이도 충전을 할 수 있게 된다.

제2 코일(110)은 제1 코일(108)과 유도 결합을 이루어 제2 펄스를 발생시킨다. 이때, 제1 코일과 제2 코일은 충분한 자속의 쇄교가 이루어지도록 인접하여 있어야 적절한 전력이 전달되게 되어 충전의 효율을 높일 수 있다.

정류 회로(112)는 제2 코일(110)에서 발생된 제2 펄스를 정류하여 DC전압을 발생시킨다. 이 전압으로 축전지를 충전하게 된다. 이 정류 회로(112)는 전술한 정류 회로((104)와 유사한 구성을 갖는다.

도 2는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예는 도 1의 실시예와 일부에 있어서 같다. 다만, 충전부(116)의 정류 회로(112)와 축전지(114)사이에 전류 제한 회로(200)가 더 포함되어 있다. 본 실시예에서는 도 1의 실시예와 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고 그 설명을 생략하기로 한다.

전류 제한 회로(200)는 정류 회로(112)에 의하여 발생된 DC전압의 전류를 일정 범위 내로 제한하는 회로이다. 즉, 전류 제한 회로(200)는 출력 단자가 단락 되더라도 안정한 값을 유지하도록 부하 전류를 제한함으로써 다이오드 등의 정류 소자를 보호하는 회로로서 트랜지스터를 사용하여 구현되거나 성능 개선을 위하여 저항 회로를 부가할 수도 있다.

한편, 이러한 전류 제한 회로(200)에 부가하여 축전지에 흐르는 전류를 감지하여 일정 전류 이하가 되면 충전을 중단하는 회로를 구성할 수도 있다. 이러한 회로는 축전지의 충전 전류 특성이 일정 정도 충전이 되면 충전 전류가 급격히 감소하는 원리를 이용한 것이다.

도 3은 본 고안의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예는 도 1의 실시예와 일부에 있어서 같다. 다만, 정류 회로(112)와 축전지(114)사이에 직류 대 직류 변환기(300)가 더 포함되어 있다. 본 실시예에서는 도 1의 실시예와 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고 그 설명을 생략하기로 한다.

직류 대 직류 변환기(300)는 정류 회로(112)에 의하여 출력된 DC전압을 축전지(114)에 맞는 전압으로 변환하고 이를 일정하게 유지한다. 직류 대 직류 변환기(300)는 입력의 직류 전압에 의해 발진 회로를 구동하고 발진 회로에 의하여 출력된 펄스를 정류하여 다른 값의 직류 전압을 얻는 장치를 말한다.

이때, 발진 회로의 이득을 조절함으로써 출력 전압을 조정할 수 있고, 또한 AGC(Automatic Gain Control)회로를 통하여 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있다. 여기서, AGC회로란 입력 신호가 변화할 때 전압 이득을 변화시켜 출력 전압을 일정하게 유지시키는 회로를 말한다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 구현한 핸드폰(400)의 무선 충전 장치를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 핸드폰(400)내에 충전부(116)가 구비되고, 충전 판(402)의 아래에 무선 충전 발진부(100)가 구비되며, 충전부(116)와 무선 충전 발진부(100)가 인접해 있다. 핸드폰(400) 사용자는 핸드폰(400)을 충전 판의 위에 올려놓기만 하여도 자동으로 충전이 된다. 여기서 충전 판(402)에 여러 개의 핸드폰(400)을 충전할 수 있도록 여러 개의 무선 충전 발진부(100)를 충전 판 아래에 장착할 수 있다.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 고안의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

본 고안에 따른 무선 충전 장치에 의하여, 유도 결합에 의하여 전력을 전달할 수 있도록 함으로써 직접적으로 접촉하지 않더라도 축전지의 충전이 가능하도록 하여 녹이나 먼지 등에 의한 접촉 불량을 방지할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 무선 충전 장치에 의하여, 유도 결합에 의하여 전력을 전달할 수 있도록 함으로써 무선 충전 발진부와 충전부가 자기장이 미칠 수 있는 범위 내에서는 떨어져 있더라도 접촉 불량이 발생하지 않는다.

또한, 본 고안에 따른 무선 충전 장치에 의하여, 접촉 단자에 의하지 않고 전자기 유도에 의하여 무선 충전 발진부와 충전부를 결합하게 되므로 접촉 단자가 외부로 드러나지 않아 접촉 단자의 단락에 의한 소자의 손상을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 전자 유도 현상을 이용한 무선 충전 장치에 있어서,

   교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압에 의하여 구동되어 제1 펄스를 발생시키는 블로킹 발진 회로, 상기 제1 펄스를 인가하여 시간에 따라 변화하는 자기장을 발생시키는 제1 코일을 포함하는 무선 충전 발진부;

   상기 제1 코일에 인접하게 위치하고 제2 펄스를 발생시키는 제2 코일, 상기 제2 펄스를 직류 전압으로 변환하는 정류 회로, 상기 직류 전압을 충전하는 축전지를 포함하는 충전부

   를 포함하되,

   상기 무선 충전 발진부와 상기 충전부가 분리되어 있는 것

   을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충전부에 전류 제한 회로를 부가하여 충전되는 전류를 일정 범위 내로 제한하는 것

   을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 충전부에 직류 대 직류 변환기를 부가하여 충전되는 전압을 일정하게 하는 것

   을 특징으로 하는 무선 충전 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 충전부가 핸드폰 내에 장착되는 것

   을 특징으로 하는 무선 충전 장치.