KR20120088266A - Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof - Google Patents

Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20120088266A
KR20120088266A KR1020110009506A KR20110009506A KR20120088266A KR 20120088266 A KR20120088266 A KR 20120088266A KR 1020110009506 A KR1020110009506 A KR 1020110009506A KR 20110009506 A KR20110009506 A KR 20110009506A KR 20120088266 A KR20120088266 A KR 20120088266A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
signal
wireless power
circuit
amplifier
Prior art date
Application number
KR1020110009506A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김용해
강승열
전상훈
이명래
박경수
정태형
Original Assignee
한국전자통신연구원
(주)파워로바스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원, (주)파워로바스 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020110009506A priority Critical patent/KR20120088266A/en
Publication of KR20120088266A publication Critical patent/KR20120088266A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

PURPOSE: A wireless power transmitter and a wireless power transmission method thereof are provided to increase output power by amplifying a power signal using a balancing structure. CONSTITUTION: A wireless power transmitter(100) includes a power generation circuit(120) and a non-radial electromagnetic wave generation circuit(140). The power generation circuit includes a balanced amplifier(124) generating an AC power signal. The non-radial electromagnetic wave generation circuit includes a transmission coil(1401) and a transmission resonant coil(1402). A wireless power receiver(200) generates a power signal by receiving the non-radial electromagnetic wave from the wireless power transmitter. The wireless power receiver includes a non-radial electromagnetic wave reception circuit(220) and a load circuit(240).

Description

무선 전력 송신기 및 그것의 무선 전력 전송 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER AND WIRELESS POWER TRANSFERRING METHOD THEREOF}Wireless power transmitter and its wireless power transmission method {WIRELESS POWER TRANSMITTER AND WIRELESS POWER TRANSFERRING METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 전력 송신기 및 그것의 무선 전력 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmitter and a method for wireless power transmission thereof.

최근 가전 제품을 포함한 전자제품의 소형화와 휴대화가 급속히 진행되고 있다. 그리고, 모든 정보와 신호의 전송이 무선으로 처리되면서 기기와 연결된 선이 거의 없어지고 있다. 그리고, 가전기기의 경우 전력도 무선으로 전송하려는 시도가 이루어지고 있다. 무선으로 전력을 전송하는 방법으로는 전자기유도가 가장 일반적으로 사용된다. 구체적으로, 전자기유도를 이용한 무선 전력 전송은 전동 칫솔 등에 사용되고 있으나, 거리가 조금만 떨어져도 전송 효율이 너무 떨어지고 와전류에 의한 불필요하고 위험한 발열을 일으킬 수 있는 문제가 있다.Recently, the miniaturization and portability of electronic products including home appliances have been rapidly progressing. In addition, since all information and signals are wirelessly processed, wires connected to the device are almost lost. In the case of home appliances, attempts have also been made to wirelessly transmit power. Electromagnetic induction is most commonly used as a method of transmitting power wirelessly. Specifically, wireless power transmission using electromagnetic induction is used in electric toothbrushes and the like. However, even if the distance is a little, the transmission efficiency is too low and there is a problem that can cause unnecessary and dangerous heat generation due to eddy currents.

최근 연구되고 있는 비방사형 에너지 전송 기술인 자기공명형 무선 전력 전송 방식은, 종래의 전자기유도 방식 보다 멀리, 수 미터의 거리에서도 높은 전송 효율을 얻을 수 있다. 이 기술은 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통하여 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합에 기반을 두고 있어, 두 매체 사이의 공진 주파수가 동일할 때만 에너지가 전달되고, 사용되지 않는 에너지는 전자장으로 재흡수 된다. 따라서 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 인체에 무해하다.  The magnetic resonance wireless power transmission method, which is a non-radiative energy transmission technology that has been recently studied, can obtain a high transmission efficiency even at a distance of a few meters farther than the conventional electromagnetic induction method. This technique is based on attenuation wave coupling, where electromagnetic waves travel from one medium to another through the near field when two media resonate at the same frequency, and energy is transferred only when the resonant frequencies between the two media are the same. The unused energy is then absorbed back into the electromagnetic field. Therefore, unlike other electromagnetic waves, it is harmless to the surrounding machinery or human body.

자기공명형 무선 전력 전송 시스템은 전송부와 수신부에 전송 주파수에서 공진을 일으키는 공진기가 하나씩 포함되어 있는데, 이 두 공진기의 공진 주파수가 정확히 일치해야 높은 효율의 전송이 가능하다. 실제 시스템을 구성할 경우 두 공진기의 공진 주파수가 조금씩 달라지게 되므로, 이를 조정하기 위해 송신부 또는 수신부에 공진 주파수를 조정할 수 있는 장치를 포함하게 된다. 주파수 조정 장치로 가변 캐패시터를 사용할 수 있는데, 이때는 코일의 양단에 매우 큰 전압이 발생하기 때문에 캐패시터의 항복 전압이 매우 커야 한다. 또한 전송 주파수에서 송신부와 수신부의 임피던스 매칭이 필수적으로 필요하여, 전송 거리에 따라 전송 코일과 전원코일의 거리와 수신코일과 부하코일의 거리를 적절히 조절해 줌으로써 이를 해결하여야 한다.The magnetic resonance type wireless power transmission system includes one resonator which causes resonance at a transmission frequency at a transmitter and a receiver. Highly efficient transmission is possible when the resonance frequencies of the two resonators are exactly the same. When the actual system is configured, since the resonant frequencies of the two resonators vary slightly, a device for adjusting the resonant frequency may be included in the transmitter or the receiver to adjust this. A variable capacitor can be used as the frequency adjusting device. In this case, the breakdown voltage of the capacitor must be very large because a very large voltage is generated at both ends of the coil. In addition, impedance matching of the transmitter and the receiver is necessary at the transmission frequency, and this problem must be solved by adjusting the distance between the transmission coil and the power coil and the distance between the reception coil and the load coil according to the transmission distance.

종래의 공진형 무선 전력 시스템에서 사용된 공진 주파수는 10MHz였다. 또한 공진 주파수를 발생할 때 콜피트(Colpitts) 회로가 사용되었기 때문에 수신부에서 정류 회로가 필요 없었다. 그러나, 공진형 무선 전력 전송을 다양하게 응용하기 위해서는 고주파이면서 고출력의 정류 회로가 필요하다.The resonant frequency used in the conventional resonant wireless power system was 10 MHz. Also, since the Colpitts circuit was used to generate the resonant frequency, the rectifier circuit was not needed at the receiver. However, in order to apply a variety of resonance type wireless power transmission, a high frequency and high output rectifier circuit is required.

본 발명의 목적은 고주파에서 적용 가능한 무선 전력 송신기 및 그것의 무선 전력 전송 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a wireless power transmitter and its wireless power transmission method applicable at high frequency.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는, AC 형태의 전력 신호를 발생하는 전력 발생 회로; 및 상기 발생된 전력 신호를 입력받는 전달 코일과, 상기 전달 코일로부터 자기 유도를 통하여 에너지를 전달받고 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생하는 송신 공진 코일을 갖는 비방사형 전자파 발생 회로를 포함하고, 상기 전력 발생 회로는 밸랜스 구조로 구현된 평형 증폭기를 포함한다.Wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention, the power generation circuit for generating a power signal of the AC type; And a non-radioactive electromagnetic wave generation circuit having a transmission coil receiving the generated power signal and a transmission resonance coil receiving energy through magnetic induction from the transmission coil and generating resonance by generating resonance. The generating circuit includes a balanced amplifier implemented in a balanced structure.

실시 예에 있어서, 상기 전력 발생 회로는, 주파수 신호를 발생하는 위상 고정 회로; 및 상기 주파수 신호를 증폭시켜 고주파 신호를 출력하는 구동 증폭기를 포함한다.In an embodiment, the power generation circuit may include a phase lock circuit for generating a frequency signal; And a driving amplifier for amplifying the frequency signal and outputting a high frequency signal.

실시 예에 있어서, 상기 평형 증폭기는, 상기 고주파 신호를 제 1 신호 및 상기 1 신호와 90°위상 차이를 갖는 제 2 신호로 분배하는 제 1 커플러; 바이어스 전압을 근거로 하여 전력을 상기 제 1 신호의 전력을 증폭하는 제 1 전력 증폭기; 상기 바이어스 전압을 근거로 하여 상기 제 2 신호의 전력을 증폭하는 제 2 전력 증폭기; 및 상기 제 1 및 제 2 전력 증폭기들의 출력 신호들을 합치는 제 2 커플러를 포함한다.The balance amplifier may include: a first coupler for distributing the high frequency signal into a first signal and a second signal having a 90 ° phase difference from the first signal; A first power amplifier that amplifies the power of the first signal based on a bias voltage; A second power amplifier that amplifies the power of the second signal based on the bias voltage; And a second coupler for combining the output signals of the first and second power amplifiers.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 커플러는 3dB 커플러이다.In an embodiment, the first and second couplers are 3 dB couplers.

실시 예에 있어서, 상기 바이어스 전압은 고정된 값이다.In an embodiment, the bias voltage is a fixed value.

실시 예에 있어서, 상기 바이어스 전압은 무선 전력 송신기로부터 수신된 전력 값에 따라 가변된다.In example embodiments, the bias voltage may vary according to a power value received from a wireless power transmitter.

실시 예에 있어서, 상기 위상 고정 회로 및 상기 구동 증폭기 사이에 연결되고, 상기 위상 고정 회로로부터 출력된 상기 주파수 신호를 고대역 필터링하는 고대역 필터를 더 포함한다.The display device may further include a high band filter connected between the phase lock circuit and the driving amplifier and high band filter the frequency signal output from the phase lock circuit.

실시 예에 있어서, 상기 바이어스 전압을 제어하기 위한 전력 제어 회로를 더 포함한다.In an embodiment, the apparatus further includes a power control circuit for controlling the bias voltage.

실시 예에 있어서, 상기 전력 제어 회로는, 전력 값에 대응하는 전력 데이터를 무선 전력 수신기로부터 수신하고, 상기 평형 증폭기의 바이어스 전류 값을 검출하고, 상기 전력 데이터와 상기 바이어스 전류 값을 근거로 하여 듀티 제어 신호를 발생하는 검파 회로; 상기 듀티 제어 신호에 응답하여 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스 폭 변조 신호 발생기; 및 상기 펄스 폭 변조 신호에 응답하여 상기 바이어스 전압을 제어하는 DC/DC 변환기를 포함한다.The power control circuit may be configured to receive power data corresponding to a power value from a wireless power receiver, detect a bias current value of the balance amplifier, and based on the power data and the bias current value. A detection circuit for generating a control signal; A pulse width modulated signal generator for generating a pulse width modulated signal in response to the duty control signal; And a DC / DC converter for controlling the bias voltage in response to the pulse width modulated signal.

실시 예에 있어서, 상기 검파 회로는, 상기 전력 데이터를 대응하는 아날로그 신호로 변환하는 디코더; 상기 검출된 전류 값에서 상기 변환된 아날로그 신호를 빼는 뺄셈기; 및 상기 뺄셈기의 출력 값에 대응하는 상기 듀티 제어 신호를 발생하는 듀티 제어기를 포함한다.The detection circuit may include: a decoder configured to convert the power data into a corresponding analog signal; A subtractor for subtracting the converted analog signal from the detected current value; And a duty controller for generating the duty control signal corresponding to the output value of the subtractor.

실시 예에 있어서, 상기 평형 증폭기와 상기 비방사형 전자파 발생기 사이에 연결되고, 상기 무선 전력 송신기의 출력 임피던스를 일정하게 유지하는 임피던스 매칭 회로를 더 포함한다.The electronic device may further include an impedance matching circuit connected between the balance amplifier and the non-radiative electromagnetic wave generator and configured to maintain a constant output impedance of the wireless power transmitter.

실시 예에 있어서, 상기 임피던스 매칭 회로는, 상기 무선 전력 송신기의 임피던스를 50 Ω으로 조정한다.In an embodiment, the impedance matching circuit adjusts the impedance of the wireless power transmitter to 50 Ω.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법은, 고주파 신호를 발생하는 단계; 상기 발생된 고주파 신호를 평형 증폭시켜 전력 신호를 발생하고, 무선 전력 수신기로부터 수신된 전력 데이터를 근거로 상기 전력 신호의 전력을 조정하는 단계; 및 상기 전력 신호를 입력받고 공진을 이용하여 비방사형 전자파를 송신하는 단계를 포함한다.A wireless power transmission method of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention, generating a high frequency signal; Equilibrating and amplifying the generated high frequency signal to generate a power signal, and adjusting power of the power signal based on power data received from a wireless power receiver; And receiving the power signal and transmitting non-radioactive electromagnetic waves using resonance.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 전력 송신기 및 그것의 무선 전력 전송 방법은, 밸랜스 구조를 이용하여 전력 신호를 증폭함으로써, 출력 전력을 증대시키고, 반사파 특성을 개선하며, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the wireless power transmitter and the wireless power transmission method thereof according to the present invention can amplify a power signal using a balance structure, thereby increasing output power, improving reflected wave characteristics, and improving reliability. .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 전력 제어 회로의 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 검파 회로의 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
1 is a block diagram showing a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a first embodiment of a power generation circuit according to the present invention.
3 is a view showing a second embodiment of a power generation circuit according to the present invention.
4 is a view showing a third embodiment of a power generation circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a power control circuit shown in FIG. 4.
FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of a detection circuit shown in FIG. 5.
7 is a view showing a fourth embodiment of a power generation circuit according to the present invention.
8 is a diagram illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention by way of example.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치(10)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 전송 장치(10)는, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)를 포함한다.1 is a block diagram showing a wireless power transmission apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wireless power transmitter 10 includes a wireless power transmitter 100 and a wireless power receiver 200.

본 발명에 따른 무선 전력 전송 장치(10)는 비방사형 무선 전력 전송 기술 (Non-radiative Wireless Power Transfer Technology)에 따라 전력을 전송한다. 이러한 비방사형 무선 전력 전송 기술은 일반적인 전자기 유도(Electromagnetic Induction)보다 먼 거리에서, 전자기방사(Electromagnetic Radiation)보다 더 높은 효율로 전력을 전송할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 10 according to the present invention transmits power according to a non-radiative wireless power transfer technology. The non-radiative wireless power transmission technology can transmit power at a greater distance than electromagnetic radiation at a far distance than general electromagnetic induction.

여기서, 비방사형 무선 전력 전송 기술은 두 매체가 같은 주파수로 공진 할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통하여 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 감쇄파 결합(Evanescent Wave Coupling)에 기반을 두고 있다. 이때 두 매체 사이의 공진 주파수가 동일할 때 전력이 전송되고, 사용되는 않는 전력은 공기 중으로 방사되지 않고 전자장으로 재흡수된다. 이로써, 비방사형 무선 전력 전송 기술에 사용되는 전자파는 다른 전자파와는 달리 주변의 다른 기계나 인체에 무해하다.Here, non-radiative wireless power transmission technology is based on attenuated wave coupling in which electromagnetic waves move from one medium to another through a near field when two media resonate at the same frequency. At this time, power is transmitted when the resonant frequencies between the two media are the same, and unused power is reabsorbed into the electromagnetic field without being radiated into the air. As a result, the electromagnetic waves used in the non-radio type wireless power transmission technology, unlike other electromagnetic waves, are harmless to other machines or the human body.

무선 전력 송신기(100)는 전력 발생 회로(120) 및 비방사형 전자파 발생 회로(140)를 포함한다.The wireless power transmitter 100 includes a power generation circuit 120 and a non-radiative electromagnetic wave generation circuit 140.

전력 발생 회로(120)는 고주파 신호를 입력받아 전력 신호를 발생한다. 특히, 전력 발생 회로(120)는 입력 전원으로부터 AC 형태의 전력 신호를 발생시키는 평형 증폭기(Balanced Amplifier, 124)를 포함한다. 여기서, 평형 증폭기(124)는 반사파를 처리하기 위하여 밸랜스 구조(동일한 전력 증폭기들이 병렬 연결되는 구조)로 구현된다.The power generation circuit 120 receives a high frequency signal and generates a power signal. In particular, the power generation circuit 120 includes a balanced amplifier 124 for generating an AC type power signal from an input power source. Here, the balanced amplifier 124 is implemented in a balanced structure (structure in which the same power amplifiers are connected in parallel) to process the reflected wave.

비방사형 전자파 발생 회로(140)는, 전력 발생 회로(120)로부터 발생된 전력 신호를 입력받아, 공진을 통하여 비방사형 전자파를 발생한다. 비방사형 전자파 발생 회로(140)는 전달 코일(1401) 및 송신 공진 코일(1402)를 포함한다.The non-radioactive electromagnetic wave generation circuit 140 receives a power signal generated from the power generation circuit 120 and generates non-radioactive electromagnetic waves through resonance. The non-radiative electromagnetic wave generation circuit 140 includes a transmission coil 1401 and a transmission resonance coil 1402.

전달 코일(1401)은 전력 발생 회로(120)에서 전력 신호를 입력받아, 전력 신호에 대응하는 에너지를 송신 공진 코일(1402)에 전달하는 역할을 한다. 보통 턴 수(Turn)가 1이지만, 임피던스 정합을 위해 복수의 턴 수를 사용할 수 있다. 저항의 손실을 줄이기 위해 사용 주파수의 표피 두께 (Skin Depth)보다 두껍고 전기 전도도(Conductivity)가 좋은 금속을 사용한다. 전달 코일(1401)은 임피던스 정합을 위해 송신 공진 코일(1402)과 적절한 최적의 거리를 두고 배치된다.The transfer coil 1401 receives a power signal from the power generation circuit 120, and transmits energy corresponding to the power signal to the transmission resonance coil 1402. Although the number of turns is usually 1, a plurality of turns may be used for impedance matching. To reduce the loss of resistance, use a metal that is thicker than the skin depth at the frequency of use and has good electrical conductivity. The transfer coil 1401 is disposed at an optimal optimum distance from the transmit resonant coil 1402 for impedance matching.

송신 공진 코일(1402)은 전달 코일(1401)로부터 자기 유도를 통하여 에너지를 전달받고, 공진을 일으킴으로써 비방사형 전자파를 발생시킨다. 송신 공진 코일(1402)은 고유의 공진 주파수를 갖는다. 여기서 공진 주파수는 10MHz 보다 클 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 13.56 MHz일 수 있다.The transmission resonance coil 1402 receives energy from the transmission coil 1401 through magnetic induction, and generates resonance by generating resonance. The transmit resonant coil 1402 has an inherent resonant frequency. Here, the resonant frequency may be greater than 10 MHz. For example, the resonant frequency may be 13.56 MHz.

송신 공진 코일(1402)도 저항의 손실을 줄이기 위해 사용주파수의 표피 두께 보다 두껍고 전기 전도도가 좋은 금속을 사용한다. 송신 공진 코일(1402)은 도 1에 도시된 바와 같이 헬리컬(Helical) 구조 혹은 스파이럴(Spiral) 구조로 구현될 수 있다.The transmission resonant coil 1402 also uses a metal that is thicker than the skin thickness of the frequency used and has good electrical conductivity to reduce the loss of resistance. As shown in FIG. 1, the transmission resonant coil 1402 may be implemented in a helical structure or a spiral structure.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기(100)는, 무선 전력 전송을 하고자 하는 영역이 대칭 구조가 아닐 때 전달 코일(1401) 앞 단에 임피던스 매칭 회로(도시되지 않음)를 배치시킴으로써, 무선 전력 전송이 일어나는 영역의 전송효율 분포를 조절할 수 있다.In the wireless power transmitter 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, when an area to which wireless power is to be transmitted is not a symmetrical structure, an impedance matching circuit (not shown) is disposed in front of the transfer coil 1401, thereby providing wireless power. It is possible to adjust the distribution of transmission efficiency in the area where transmission takes place.

무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)로부터 비방사형 전자파를 수신하여 전력 신호를 발생하고, 전력 신호의 전력 값에 대응하는 전력 데이터를 송신한다. 무선 전력 수신기(200)는 이동통신 단말기(Mobile Terminal), 휴대용 컴퓨터(Portable Computer), 태블릿(Tablet) 등 다양한 종류의 전자장치(Electronic Device)일 수 있다. 이러한 전자 장치들은 비방사형 전자파를 통해 수신된 전력으로 직접 구동되거나, 배터리를 충전할 것이다.The wireless power receiver 200 receives a non-radiative electromagnetic wave from the wireless power transmitter 100 to generate a power signal, and transmits power data corresponding to the power value of the power signal. The wireless power receiver 200 may be various types of electronic devices such as a mobile terminal, a portable computer, a tablet, and the like. These electronic devices will either be driven directly with power received via non-radiated electromagnetic waves or will charge the battery.

무선 전력 수신기(200)는 비방사형 전자파 수신 회로(220) 및 부하 회로(240)를 포함한다. 비방사형 전자파 수신 회로(220)는 비방사형 전자파를 수신하고 대응하는 전력 신호를 출력한다. 비방사형 전자파 수신 회로(220)는 수신 공진 코일(2201) 및 부하 코일(2202)을 포함한다.The wireless power receiver 200 includes a non-radioactive electromagnetic wave receiving circuit 220 and a load circuit 240. The non-radioactive electromagnetic wave receiving circuit 220 receives the non-radioactive electromagnetic wave and outputs a corresponding power signal. The non-radiative electromagnetic wave reception circuit 220 includes a reception resonance coil 2201 and a load coil 2202.

수신 공진 코일(2201)은 공진을 통하여 송신 공진 코일(1412)로부터 발생된 비방사형 전자파를 수신한다. 수신 공진 코일(2201)의 공진 주파수는 송신 공진 코일(1402)의 그것과 동일할 수 있다. 실시 예에 있어서, 수신 공진 코일(2201)은 헬리컬(Helical) 구조이거나 혹은 스파이럴(Spiral)구조일 수 있다.The reception resonant coil 2201 receives non-radioactive electromagnetic waves generated from the transmission resonant coil 1412 through resonance. The resonant frequency of the receive resonant coil 2201 may be the same as that of the transmit resonant coil 1402. In an embodiment, the reception resonance coil 2201 may have a helical structure or a spiral structure.

부하 코일(2202)은 수신 공진 코일(2201)로부터 자기 유도를 통하여 수신된 비방사형 전자파에 대응하는 에너지를 전달받고, 이에 대응하는 전력 신호를 부하 회로(240)로 전달한다. 부하 코일(2202)은 임피던스 정합을 위해 수신 공진 코일(2201)과 적절한 최적의 거리에 배치된다.The load coil 2202 receives energy corresponding to the non-radiated electromagnetic wave received through the magnetic induction from the reception resonance coil 2201, and transmits the corresponding power signal to the load circuit 240. The load coil 2202 is disposed at an optimum optimum distance from the receiving resonant coil 2201 for impedance matching.

부하 회로(240)는 비방사형 전자파 수신 회로(220)로부터 출력된 전력 신호를 직류로 변환(정류 포함)하고, 필요한 전압들을 발생하여 이용한다. 또한 부하 회로(240)는 전력 신호의 전력 값에 대응하는 전력 데이터를 발생하고, 발생된 전력 데이터를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.The load circuit 240 converts the power signal output from the non-radiative electromagnetic wave receiving circuit 220 into a direct current (including rectification), and generates and uses necessary voltages. In addition, the load circuit 240 may generate power data corresponding to the power value of the power signal, and transmit the generated power data to the wireless power transmitter 100.

일반적인 무선 전력 전송 장치는 고주파 적용시 반사파 특성이 커짐으로써,전력 전송 효율이 떨어진다.In general, a wireless power transmission apparatus has a high reflection wave characteristic when high frequency is applied, thereby reducing power transmission efficiency.

반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치(10)는 평형 증폭(Balanced Amplification)을 이용하여 전력 신호를 증폭하는 무선 전력 송신기(100)를 구비함으로써, 고주파이면서 출력 전력을 증대시키고, 반사파 특성을 개선시킬 수 있다. 이에, 본 발명의 무선 전력 전송 장치(10)는 고주파(예를 들어, 13.56 MHz)에서도 무선 전력 전송을 효과적으로 수행할 수 있다.On the other hand, the wireless power transmitter 10 according to the embodiment of the present invention includes a wireless power transmitter 100 that amplifies a power signal using balanced amplification, thereby increasing output power at high frequency, The reflected wave characteristics can be improved. Accordingly, the wireless power transmission apparatus 10 of the present invention can effectively perform wireless power transmission even at a high frequency (for example, 13.56 MHz).

도 2는 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 전력 발생 회로(120)는 위상 동기 회로(121), 구동 증폭기(123), 및 평형 증폭기(124)를 포함한다. 2 is a view showing a first embodiment of a power generation circuit according to the present invention. 2, the power generation circuit 120 includes a phase locked circuit 121, a driving amplifier 123, and a balance amplifier 124.

위상 동기 회로(121)는 클록에 응답하여 고주파 신호를 발생한다. 여기서 고주파 신호는 9~11 MHz이고, 출력 전력은 20dBm 정도일 수 있다. 위상 동기 회로(121)로부터 출력된 고주파 신호의 크기는 전력 증폭을 하기 위한 신호 크기가 미비하다. 이에 위상 동기 회로(121)의 출력 신호가 증폭될 필요가 있다.The phase locked circuit 121 generates a high frequency signal in response to the clock. Here, the high frequency signal may be 9 to 11 MHz, and the output power may be about 20 dBm. The magnitude of the high frequency signal output from the phase synchronization circuit 121 is insignificant. Accordingly, the output signal of the phase synchronization circuit 121 needs to be amplified.

구동 증폭기(123)는 위상 동기 회로(121)로부터 출력된 고주파 신호를 증폭시킨다. 실시 예에 있어서, 구동 증폭기(123)는 15dB의 이득을 갖도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 구동 증폭기(123)의 출력 전력은 31dBm일 수 있다.The driving amplifier 123 amplifies the high frequency signal output from the phase synchronization circuit 121. In an embodiment, the driving amplifier 123 may be implemented to have a gain of 15 dB. In an embodiment, the output power of the driving amplifier 123 may be 31 dBm.

평형 증폭기(124)는 구동 증폭기(123)로부터 증폭된 신호를 입력받아 AC 형태의 전력 신호를 출력한다. 평형 증폭기(124)는 제 1 및 제 2 커플러(1241, 1242), 및 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1243)을 포함한다. 실시 예에 있어서, 평형 증폭기(124)는 13dB의 이득을 갖도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 평형 증폭기(124)의 출력 전력은 41dBm(12.59 Watt)일 수 있다.The balance amplifier 124 receives the amplified signal from the driving amplifier 123 and outputs an AC power signal. Balanced amplifier 124 includes first and second couplers 1241 and 1242, and first and second power amplifiers 1243 and 1243. In an embodiment, the balance amplifier 124 may be implemented to have a gain of 13 dB. According to an embodiment, the output power of the balance amplifier 124 may be 41 dBm (12.59 Watt).

제 1 커플러(1241)는 구동 증폭기(123)로부터 출력된 고주파 신호를 두 개의 신호들(이하, 설명의 편의를 위하여 '제 1 신호 및 제 2 신호'라고 함)로 분배한다. 여기서 제 1 및 제 2 신호들은 구동 증폭기(123)로부터 증폭된 신호보다 3dB 감쇠될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 신호들은 서로 90°의 위상 차이를 가진다.The first coupler 1241 divides the high frequency signal output from the driving amplifier 123 into two signals (hereinafter, referred to as 'first signal and second signal' for convenience of description). Here, the first and second signals may be attenuated by 3 dB than the signal amplified from the driving amplifier 123. In addition, the first and second signals have a phase difference of 90 ° with each other.

제 2 커플러(1242)는 제 1 및 제 2 전력 증폭기(1243, 1244)의 출력 신호들을 입력받아 합성하여 출력단(Pout)로 출력한다. 제 2 커플러(1242)의 출력 신호는 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244)의 출력 신호보다 3dB 증폭될 수 있다. 즉, 제 2 커플러(1242)의 출력 신호는, 제 1 및 제 2 전력 증폭기(1243,1244)의 출력 신호들이 동위상 합성된다. 이에 제 2 커플러(1424)의 출력 신호의 크기는 제 1 및 제 2 신호의 크기의 2배를 갖는다.The second coupler 1242 receives the output signals of the first and second power amplifiers 1243 and 1244, synthesizes them, and outputs them to the output terminal Pout. The output signal of the second coupler 1242 may be amplified by 3 dB than the output signal of the first and second power amplifiers 1243 and 1244. That is, the output signal of the second coupler 1242 is in-phase synthesized with the output signals of the first and second power amplifiers 1243 and 1244. Accordingly, the magnitude of the output signal of the second coupler 1424 has twice the magnitude of the first and second signals.

실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 커플러들(1241, 1242)는 3dB 커플러일 수 있다.In an embodiment, the first and second couplers 1241 and 1242 may be 3 dB couplers.

제 1 전력 증폭기(1243)는 바이어스 전압(Vin)에 따라 제 1 커플러(1241)로부터 분배된 신호들 중 하나(제 1 신호)를 입력받아 전력을 증폭시킨다. 여기서, 바이어스 전압(Vin)은 고정된 직류 전압이거나 가변 가능한 직류 전압일 수 있다.The first power amplifier 1243 receives one of the signals (first signal) distributed from the first coupler 1241 according to the bias voltage Vin and amplifies the power. Here, the bias voltage Vin may be a fixed DC voltage or a variable DC voltage.

제 2 전력 증폭기(1244)는 바이어스 전압(Vin)에 따라 제 1 커플러(1241)로부터 분배된 신호들 중 다른 하나(제 2 신호)를 입력받아 전력을 증폭시킨다.The second power amplifier 1244 receives the other one of the signals (second signal) distributed from the first coupler 1241 according to the bias voltage Vin and amplifies the power.

제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244)은 동일한 구조로 구현되고, 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244)의 출력 신호들은 서로 90°의 위상 차이를 갖는다.The first and second power amplifiers 1243 and 1244 are implemented in the same structure, and the output signals of the first and second power amplifiers 1243 and 1244 have a phase difference of 90 ° from each other.

본 발명의 실시 예에 따른 평형 증폭기(124)는 반사파 특성을 개선시킬 수 있다. 이를 설명하기 위하여, 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244)의 출력 신호들이 통과 주파수 대역 이외에 전반사 된다고 가정하겠다. 구동 증폭기(123)의 출력 신호가 제 1 전력 증폭기(1243) 및 제 2 전력 증폭기(1244)에서 각각 반사되어 돌아올 때, 제 1 전력 증폭기(1243)의 출력 신호와 제 2 전력 증폭기(1244)에서 반사된 신호는 180° 위상 차이를 가짐으로써 상쇄되어 사라진다. 여기서는 평형 증폭기(124)의 입력 신호에 대한 반사파만 설명하였지만, 평형 증폭기(124)의 출력 신호에 대한 반사파 역시 동일하게 설명될 것이다.The balance amplifier 124 according to the embodiment of the present invention may improve the reflected wave characteristic. To illustrate this, it is assumed that the output signals of the first and second power amplifiers 1243 and 1244 are totally reflected outside the pass frequency band. When the output signal of the drive amplifier 123 is reflected back from the first power amplifier 1243 and the second power amplifier 1244, respectively, the output signal of the first power amplifier 1243 and the second power amplifier 1244 The reflected signal cancels out by having a 180 ° phase difference. Although only the reflected wave of the input signal of the balanced amplifier 124 has been described here, the reflected wave of the output signal of the balanced amplifier 124 will also be described.

정리하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 발생 회로(120)는 평형 증폭기(124)를 구비함으로써 입출력 신호의 반사파를 상쇄시키고 입출력 반사 특성을 크게 개선시킬 수 있다.In summary, the power generation circuit 120 according to the embodiment of the present invention may include the balanced amplifier 124 to cancel the reflected wave of the input / output signal and greatly improve the input / output reflection characteristic.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 발생 회로(120)는 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244) 각각의 출력 신호들을 제 2 커플러(1242)를 통하여 합쳐서 출력함으로써, 2배의 전력 증폭 효과를 갖는다.In addition, the power generation circuit 120 according to an embodiment of the present invention by outputting the combined output signals of each of the first and second power amplifiers (1243, 1244) through the second coupler (1242), thereby doubling the power Has an amplifying effect.

더욱이, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 발생 회로(120)는 하나의 전력 증폭기가 파손되더라도 다른 전력 증폭기를 이용함으로써 전력 발생 회로(120)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, the power generation circuit 120 according to the embodiment of the present invention can improve the reliability of the power generation circuit 120 by using another power amplifier even if one power amplifier is damaged.

도 3은 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 전력 발생 회로(120a)는, 도 2에 도시된 전력 발생 회로(120)과 비교하여 고대역 필터(122)를 더 포함한다. 여기서 고대역 필터(122)는 위상 고정 회로(121)의 출력 신호를 입력받아 고대역 필터링한다. 고대역 필터(122)를 제외한 나머지 구성 요소인, 위상 고정 회로(121), 구동 증폭기(123), 및 평형 증폭기(124)는, 도 2에서 설명되었으므로 구체적인 설명을 생략하겠다.3 is a view showing a second embodiment of a power generation circuit according to the present invention. Referring to FIG. 3, the power generation circuit 120a further includes a high band filter 122 in comparison with the power generation circuit 120 shown in FIG. 2. The high band filter 122 receives the output signal of the phase lock circuit 121 and performs high band filtering. The phase lock circuit 121, the drive amplifier 123, and the balance amplifier 124, which are components other than the high band filter 122, have been described in FIG. 2 and will not be described in detail.

도 4는 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 전력 발생 회로(120b)는, 도 3에 도시된 전력 발생 회로(120a)와 비교하여 전력 제어 회로(125)를 더 포함한다. 여기서 전력 제어 회로(125)는 무선 전력 수신기(도 1 참조, 200)에 최대 전력을 전송하기 위한 바이어스 전압(Vin)을 발생하여, 평형 회로(124)에 제공한다. 전력 제어 회로(125)를 제외한 나머지 구성 요소인, 위상 고정 회로(121), 고대역 필터(122), 구동 증폭기(123), 및 평형 증폭기(124)는, 도 2 및 도 3에서 설명되었으므로 구체적인 설명을 생략하겠다.4 is a view showing a third embodiment of a power generation circuit according to the present invention. Referring to FIG. 4, the power generation circuit 120b further includes a power control circuit 125 in comparison with the power generation circuit 120a shown in FIG. 3. Here, the power control circuit 125 generates a bias voltage Vin for transmitting the maximum power to the wireless power receiver 200 (see FIG. 1), and provides it to the balance circuit 124. The phase lock circuit 121, the high band filter 122, the drive amplifier 123, and the balance amplifier 124, which are the remaining components except for the power control circuit 125, have been described in FIG. 2 and FIG. I will skip the explanation.

도 5는 도 4에 도시된 전력 제어 회로(125)의 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 전력 제어 회로(125)는 검파 회로(1251), 펄스 폭 변조 신호 발생기(1255), 및 DC/DC 변환기(1256)를 포함한다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of the power control circuit 125 shown in FIG. 4. Referring to FIG. 5, the power control circuit 125 includes a detector circuit 1251, a pulse width modulated signal generator 1255, and a DC / DC converter 1256.

검파 회로(1251)는 무선 전력 수신기(도 1 참조, 200)로부터 전력 데이터(RPWD)를 입력받고, 제 1 및 제 2 전력 증폭기들(1243, 1244)에 흐르는 실제 전류 값(Ireal)을 검출하고, 입력된 전력 데이터(RPWD)와 전류 값(Ireal)을 근거로하여 듀티 제어 신호(DCS)를 발생한다. 여기서 전력 데이터는 무선 전력 수신기(200)에서 수시된 전력 신호의 전력 값에 대응하는 데이터를 포함하고, 듀티 제어 신호(DCS)는 하이 레벨의 비율과 로우 레벨의 비율 정도를 나타내는 신호이다.The detection circuit 1251 receives power data RPWD from the wireless power receiver 200 (see FIG. 1), detects an actual current value Ireal flowing through the first and second power amplifiers 1243 and 1244. The duty control signal DCS is generated based on the input power data RPWD and the current value Ireal. Here, the power data includes data corresponding to the power value of the power signal received by the wireless power receiver 200, and the duty control signal DCS is a signal indicating a ratio between a high level and a low level.

펄스 폭 변조 신호 발생기(1255)는 듀티 제어 신호(DSC)에 응답하여 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 발생한다.The pulse width modulated signal generator 1255 generates a pulse width modulated signal PWM in response to the duty control signal DSC.

DC/DC 변환기(1256)는 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 응답하여 바이어스 전압(Vin)을 가변/제어/조절한다. 실시 예에 있어서, DC/DC 변환기(1256)는 스텝-다운 변환기(Step-down converter)일 수 있다. DC/DC 변환기(1256)는 트랜지스터(MTpwc), 인덕터(Lpwc), 커패시터(Cpwc), 및 다이오드(Dpwc)를 포함한다. 다른 실시 예에 있어서, DC/DC 변환기(1256)는 스텝- 업 변환기(Step-up converter)일 수 있다.The DC / DC converter 1256 varies / controls / adjusts the bias voltage Vin in response to the pulse width modulated signal PWM. In an embodiment, the DC / DC converter 1256 may be a step-down converter. The DC / DC converter 1256 includes a transistor MTpwc, an inductor Lpwc, a capacitor Cpwc, and a diode Dpwc. In another embodiment, the DC / DC converter 1256 may be a step-up converter.

도 6은 도 5에 도시된 검파 회로(1251)의 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 검파 회로(1251)는 디코더(1252), 뺄셈기(1253), 및 듀티 제어기(1254)를 포함한다.FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of the detection circuit 1251 illustrated in FIG. 5. Referring to FIG. 6, the detection circuit 1251 includes a decoder 1252, a subtractor 1253, and a duty controller 1254.

디코더(1252)는 전력 데이터(RPWD)를 대응하는 아날로그 신호로 디코딩한다.The decoder 1252 decodes the power data RPWD into a corresponding analog signal.

뺄셈기(1253)는 실측된 전류 값(Ireal)에서 디코더(1252)의 출력 신호를 뺀다.Subtractor 1253 subtracts the output signal of decoder 1252 from the measured current value Ireal.

듀티 제어기(1254)는 뺄셈기(1253)의 출력 신호에 대응하는 듀티 제어 신호(DCS)를 발생한다.The duty controller 1254 generates a duty control signal DCS corresponding to the output signal of the subtractor 1253.

도 7은 본 발명에 따른 전력 발생 회로에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 7를 참조하면, 전력 발생 회로(120c)는 도 4의 전력 발생 회로(120b)와 비교하여 임피던스 매칭 회로(126)를 더 포함한다. 임피던스 매칭 회로(126)는 무선 전력 송신기(도 1 참조, 100)의 출력 임피던스가 50 Ω을 갖도록 구현될 수 있다. 임피던스 매칭 회로(126)를 제외한 나머지 구성 요소인, 위상 고정 회로(121), 고대역 필터(122), 구동 증폭기(123), 평형 증폭기(124), 및 전력 제어 회로(125)는, 도 2, 도 3 및 도 4에서 설명되었으므로 구체적인 설명을 생략하겠다.7 is a view showing a fourth embodiment of a power generation circuit according to the present invention. Referring to FIG. 7, the power generation circuit 120c further includes an impedance matching circuit 126 as compared to the power generation circuit 120b of FIG. 4. The impedance matching circuit 126 may be implemented such that the output impedance of the wireless power transmitter 100 (see FIG. 1) has 50 Ω. The phase lock circuit 121, the high band filter 122, the drive amplifier 123, the balance amplifier 124, and the power control circuit 125, which are components other than the impedance matching circuit 126, are illustrated in FIG. 2. 3 and 4, detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 장치는, 밸랜스 구조를 이용하여 전력 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 전력 신호에 대응하는 비방사형 전자파를 송신하고, 수신된 전력 데이터를 근거로 하여 상기 증폭된 전력 신호를 제어하고, 상기 전력 신호를 입력받는 전달 코일과, 상기 전달 코일로부터 자기 유도를 통하여 에너지를 전달받고 공진을 일으켜 상기 비방사형 전자파를 발생하는 송신 공진 코일을 갖는 무선 전력 송신기; 및 공진을 일으켜 상기 비방사형 전자파를 수신하는 수신 공진 코일과, 상기 수신 공진 코일로부터 자기 유도를 통하여 에너지를 전달받아 전력 신호를 발생하는 부하 코일을 갖고, 상기 전달된 전력 신호에 대응하는 상기 전력 데이터를 송신하는 무선 전력 수신기를 포함한다.The wireless power transmitter according to the embodiment of the present invention amplifies a power signal using a balance structure, transmits non-radioactive electromagnetic waves corresponding to the amplified power signal, and amplifies the power signal based on the received power data. A wireless power transmitter having a controlled power signal, a transmission coil configured to receive the power signal, and a transmission resonance coil receiving energy through magnetic induction from the transmission coil and generating resonance by generating resonance; And a load resonant coil which causes resonance to receive the non-radiative electromagnetic wave, and a load coil that receives energy from the receive resonant coil through magnetic induction and generates a power signal, wherein the power data corresponds to the transmitted power signal. It includes a wireless power receiver for transmitting.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1 내지 8을 참조하면, 무선 전력 전송 방법은 다음과 같다.8 is a diagram illustrating a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention by way of example. 1 to 8, a wireless power transmission method is as follows.

위상 고정 회로(도 2 참조, 121)는 주파수 신호를 발생하고, 구동 증폭기(123)는 주파수 신호를 증폭시켜 고주파 신호를 발생한다(S110). 고주파 신호의 발생 과정에 대한 자세한 설명은 도 2에서 설명되었으므로 생략하겠다.The phase lock circuit 121 (see FIG. 2) generates a frequency signal, and the driving amplifier 123 amplifies the frequency signal to generate a high frequency signal (S110). A detailed description of the generation process of the high frequency signal is omitted in FIG. 2.

평형 증폭기(도 2 참조, 124)는 고주파 신호를 평형 증폭시켜 AC 형태의 전력 신호를 발생한다(S120). 전력 신호의 발생에 대한 과정에 대한 자세한 설명은 도 2에서 설명되었으므로 생략하겠다. 한편, 전력 제어 회로(도 4 참조, 125)는 무선 전력 수신기(도 1 참조, 200)로부터 수신된 전력 데이터를 근거로 전력 신호의 전력을 조정할 수 있다. 전력 신호의 전력 조정에 대한 자세한 설명은 도 4에서 설명되었으므로 생략하겠다.The balance amplifier 124 (see FIG. 2) balances and amplifies a high frequency signal to generate an AC power signal (S120). A detailed description of the process of generating the power signal is omitted in FIG. 2. Meanwhile, the power control circuit 125 (see FIG. 4) may adjust the power of the power signal based on the power data received from the wireless power receiver (see FIG. 1, 200). A detailed description of the power adjustment of the power signal is omitted in FIG. 4.

비방사형 전자파 송신 회로(140)는 전력 신호를 입력받고 공진을 이용하여 비방사형 전자파를 송신한다(S130). 비방사형 전자파를 송신에 대한 자세한 설명은 도 1에서 설명되었으므로 생락하겠다.The non-radioactive electromagnetic wave transmitting circuit 140 receives the power signal and transmits the non-radioactive electromagnetic wave by using resonance (S130). A detailed description of the transmission of non-radioactive electromagnetic waves is described in FIG. 1 and will be omitted.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 전송 방법은, 밸랜스 구조를 이용하여 전력 신호의 전력을 증폭하고, 수신된 전력 데이터를 근거로하여 전력 신호의 전력을 조정한다.In the wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention, the power signal is amplified using a balance structure, and the power of the power signal is adjusted based on the received power data.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the claims of the following.

10: 무선 전력 전송 장치
100: 무선 전력 송신기
200: 무선 전력 수신기
120: 전력 발생 회로
140: 비방사형 전자파 송신 회로
220: 비방사형 전자파 수신 회로
240: 부하 회로
121: 위상 고정 회로
122: 고대역 필터
123: 구동 증폭기
124: 평형 증폭기
1241, 1242: 커플러 1243, 1244: 전력 증폭기
125: 전력 제어 회로 1251: 검파 회로
10: wireless power transmitter
100: wireless power transmitter
200: wireless power receiver
120: power generation circuit
140: non-radioactive electromagnetic wave transmission circuit
220: non-radiating electromagnetic wave reception circuit
240: load circuit
121: phase locked circuit
122: high-band filter
123: drive amplifier
124: balanced amplifier
1241, 1242: Coupler 1243, 1244: Power Amplifier
125: power control circuit 1251: detection circuit

Claims (13)

AC 형태의 전력 신호를 발생하는 전력 발생 회로; 및
상기 발생된 전력 신호를 입력받는 전달 코일과, 상기 전달 코일로부터 자기 유도를 통하여 에너지를 전달받고 공진을 일으켜 비방사형 전자파를 발생하는 송신 공진 코일을 갖는 비방사형 전자파 발생 회로를 포함하고,
상기 전력 발생 회로는 밸랜스 구조로 구현된 평형 증폭기를 포함하는 무선 전력 송신기.
A power generation circuit for generating a power signal of AC type; And
And a non-radiative electromagnetic wave generation circuit having a transmission coil receiving the generated power signal and a transmission resonance coil receiving energy through magnetic induction from the transmission coil and generating resonance by generating resonance.
The power generation circuit includes a balance amplifier implemented in a balanced structure.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 발생 회로는,
클록에 응답하여 주파수 신호를 발생하는 위상 고정 회로; 및
상기 주파수 신호를 증폭시켜 고주파 신호를 출력하는 구동 증폭기를 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 1,
The power generation circuit,
A phase lock circuit for generating a frequency signal in response to a clock; And
And a driving amplifier for amplifying the frequency signal and outputting a high frequency signal.
제 2 항에 있어서,
상기 평형 증폭기는,
상기 고주파 신호를 제 1 신호 및 상기 1 신호와 90°위상 차이를 갖는 제 2 신호로 분배하는 제 1 커플러;
바이어스 전압을 근거로 하여 전력을 상기 제 1 신호의 전력을 증폭하는 제 1 전력 증폭기;
상기 바이어스 전압을 근거로 하여 상기 제 2 신호의 전력을 증폭하는 제 2 전력 증폭기; 및
상기 제 1 및 제 2 전력 증폭기들의 출력 신호들을 합치는 제 2 커플러를 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 2,
The balance amplifier,
A first coupler for distributing the high frequency signal into a first signal and a second signal having a 90 ° phase difference from the first signal;
A first power amplifier that amplifies the power of the first signal based on a bias voltage;
A second power amplifier that amplifies the power of the second signal based on the bias voltage; And
And a second coupler for combining the output signals of the first and second power amplifiers.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 커플러는 3dB 커플러인 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And the first and second couplers are 3 dB couplers.
제 3 항에 있어서,
상기 바이어스 전압은 고정된 값인 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And the bias voltage is a fixed value.
제 3 항에 있어서,
상기 바이어스 전압은 무선 전력 송신기로부터 수신된 전력 값에 따라 가변되는 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And the bias voltage is varied according to a power value received from the wireless power transmitter.
제 3 항에 있어서,
상기 위상 고정 회로 및 상기 구동 증폭기 사이에 연결되고, 상기 위상 고정 회로로부터 출력된 상기 주파수 신호를 고대역 필터링하는 고대역 필터를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And a high band filter coupled between the phase lock circuit and the drive amplifier, for high band filtering the frequency signal output from the phase lock circuit.
제 3 항에 있어서,
상기 바이어스 전압을 제어하기 위한 전력 제어 회로를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And a power control circuit for controlling the bias voltage.
제 8 항에 있어서,
상기 전력 제어 회로는,
전력 값에 대응하는 전력 데이터를 무선 전력 수신기로부터 수신하고, 상기 평형 증폭기의 바이어스 전류 값을 검출하고, 상기 전력 데이터와 상기 바이어스 전류 값을 근거로 하여 듀티 제어 신호를 발생하는 검파 회로;
상기 듀티 제어 신호에 응답하여 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 펄스 폭 변조 신호 발생기; 및
상기 펄스 폭 변조 신호에 응답하여 상기 바이어스 전압을 제어하는 DC/DC 변환기를 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 8,
The power control circuit,
A detection circuit for receiving power data corresponding to a power value from a wireless power receiver, detecting a bias current value of the balance amplifier, and generating a duty control signal based on the power data and the bias current value;
A pulse width modulated signal generator for generating a pulse width modulated signal in response to the duty control signal; And
And a DC / DC converter for controlling the bias voltage in response to the pulse width modulated signal.
제 9 항에 있어서,
상기 검파 회로는,
상기 전력 데이터를 대응하는 아날로그 신호로 변환하는 디코더;
상기 검출된 전류 값에서 상기 변환된 아날로그 신호를 빼는 뺄셈기; 및
상기 뺄셈기의 출력 값에 대응하는 상기 듀티 제어 신호를 발생하는 듀티 제어기를 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 9,
The detection circuit,
A decoder for converting the power data into a corresponding analog signal;
A subtractor for subtracting the converted analog signal from the detected current value; And
And a duty controller for generating the duty control signal corresponding to the output value of the subtractor.
제 3 항에 있어서,
상기 평형 증폭기와 상기 비방사형 전자파 발생기 사이에 연결되고, 상기 무선 전력 송신기의 출력 임피던스를 일정하게 유지하는 임피던스 매칭 회로를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 3, wherein
And an impedance matching circuit coupled between the balance amplifier and the non-radiative electromagnetic wave generator and for maintaining a constant output impedance of the wireless power transmitter.
제 11 항에 있어서,
상기 임피던스 매칭 회로는, 상기 무선 전력 송신기의 임피던스를 50 Ω으로조정하는 무선 전력 송신기.
The method of claim 11,
The impedance matching circuit adjusts the impedance of the wireless power transmitter to 50 Ω.
무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법에 있어서:
고주파 신호를 발생하는 단계;
상기 발생된 고주파 신호를 평형 증폭시켜 전력 신호를 발생하고, 무선 전력 수신기로부터 수신된 전력 데이터를 근거로 상기 전력 신호의 전력을 조정하는 단계; 및
상기 전력 신호를 입력받고 공진을 이용하여 비방사형 전자파를 송신하는 단계를 포함하는 무선 전력 전송 방법.
In the wireless power transmission method of the wireless power transmitter:
Generating a high frequency signal;
Equilibrating and amplifying the generated high frequency signal to generate a power signal, and adjusting power of the power signal based on power data received from a wireless power receiver; And
Receiving the power signal and transmitting a non-radioactive electromagnetic wave using resonance.
KR1020110009506A 2011-01-31 2011-01-31 Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof KR20120088266A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110009506A KR20120088266A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110009506A KR20120088266A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120088266A true KR20120088266A (en) 2012-08-08

Family

ID=46873578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110009506A KR20120088266A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120088266A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9543790B2 (en) 2013-01-24 2017-01-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for transmitting magnetic resonance wireless power using higher order mode resonance, receiving terminal, and method for transmitting and receiving wireless power using the same
US10148127B2 (en) 2013-01-29 2018-12-04 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power transmitting apparatus and method thereof
CN111386646A (en) * 2018-10-31 2020-07-07 华为技术有限公司 Wireless charging receiving device, method, terminal and system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9543790B2 (en) 2013-01-24 2017-01-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for transmitting magnetic resonance wireless power using higher order mode resonance, receiving terminal, and method for transmitting and receiving wireless power using the same
US10148127B2 (en) 2013-01-29 2018-12-04 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power transmitting apparatus and method thereof
CN111386646A (en) * 2018-10-31 2020-07-07 华为技术有限公司 Wireless charging receiving device, method, terminal and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10374463B2 (en) Power feeding device and contactless power feeding system provided with power feeding device
US10396599B2 (en) Wireless power transmission apparatus and wireless power transmission method
JP6266661B2 (en) Wireless power transmission for electronic devices with parasitic resonant tanks
US8855559B2 (en) Forward link signaling within a wireless power system
KR101222749B1 (en) Wireless power transmission apparatus and transmission method thereof
KR101184503B1 (en) Wireless power transmission apparatus and transmission method thereof
US8633615B2 (en) Wireless power transmission/reception apparatus and method
KR101436063B1 (en) Wiress Power Transmission Apparatus
US10326315B2 (en) Wireless power transmission apparatus
KR102125917B1 (en) Wireless power transmitting device
KR101241495B1 (en) A wireless power transmission apparatus and method thereof
US9899874B2 (en) Electric power supplying device, of a wireless electric power transmission apparatus and method for supplying electric power
KR20120051320A (en) Wireless energy transfer device
KR20130087976A (en) Wireless elctric power transmitter, method for tarnsmittng wireless electric power, and system thereof
KR20120088266A (en) Wireless power transmitter and wireless power transferring method thereof
KR20130029004A (en) Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system
KR101252282B1 (en) Apparatus and method for transmiting a wireless power
KR102040751B1 (en) A planar spiral induction coil enhanced quality-factor and method for designing the planar spiral induction coil
KR20110067615A (en) Wireless power transmitter and wireless power receiver
KR101235356B1 (en) Apparatus and method for reciving a wireless power
KR20180020796A (en) Wireless power transmitter and thereof operation method
KR20130029001A (en) Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system
US20200350784A1 (en) Wireless near-field self-resonant impulse receiver
KR20160148239A (en) Apparatus for receiving wireless power and system for transmitting wireless power

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Withdrawal due to no request for examination