KR20120100666A - Overvoltage protection circuit, power transfer apparatus comprising it and control method of power transfer apparatus - Google Patents

Overvoltage protection circuit, power transfer apparatus comprising it and control method of power transfer apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20120100666A
KR20120100666A KR1020110050767A KR20110050767A KR20120100666A KR 20120100666 A KR20120100666 A KR 20120100666A KR 1020110050767 A KR1020110050767 A KR 1020110050767A KR 20110050767 A KR20110050767 A KR 20110050767A KR 20120100666 A KR20120100666 A KR 20120100666A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
power
input
protection circuit
overvoltage protection
Prior art date
Application number
KR1020110050767A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101765051B1 (en
Inventor
전상훈
김용해
강승열
이명래
윤재훈
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US13/366,389 priority Critical patent/US20120223591A1/en
Publication of KR20120100666A publication Critical patent/KR20120100666A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101765051B1 publication Critical patent/KR101765051B1/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
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308Overvoltage protection
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/04Regulating voltage or current wherein the variable is ac
    • G05F3/06Regulating voltage or current wherein the variable is ac using combinations of saturated and unsaturated inductive devices, e.g. combined with resonant circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H02H3/202Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage for dc systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: An overvoltage protecting circuit, a power transmitting device including the same, and a control method of the device are provided to improve performance for dealing with overvoltage by consistently maintaining receiving-end impedance. CONSTITUTION: A sensing unit(242a) generates a control signal by sensing an input voltage and a first current. The first current flows from an input terminal to an output terminal. A current control unit(242b) controls a second current flowing from the input terminal to a ground connection. An input current is generated by combing the first current with the second current. The current control unit is placed between the input terminal and the ground connection. [Reference numerals] (242a) Sensing unit; (242b) Current control unit; (AA) Input current; (BB,CC) First current; (DD) Input terminal; (EE) Output terminal; (FF) Second current; (GG) Equivalent resistance; (HH) Sensing signal; (II) Control signal; (JJ) Input voltage

Description

과전압 보호 회로, 그것을 포함하는 전력 전송 장치 및 전력 전송 장치의 제어 방법{OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT, POWER TRANSFER APPARATUS COMPRISING IT AND CONTROL METHOD OF POWER TRANSFER APPARATUS}OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT, POWER TRANSFER APPARATUS COMPRISING IT AND CONTROL METHOD OF POWER TRANSFER APPARATUS}

본 발명은 과전압 보호 회로, 그것을 포함하는 전력 전송 장치 및 전력 전송 장치의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an overvoltage protection circuit, a power transmission device including the same, and a control method of the power transmission device.

최근 무선 통신 기술이 발달함에 따라 각종 정보와 신호를 무선으로 전송하는 전자제품이 늘어나고 있다. 나아가, 전자제품의 구동에 필요한 전력을 무선으로 전송하는 방법에 대한 연구들도 진행되고 있다. 무선으로 전력을 전송하는 방법들 의 예로는 전자기 유도 현상을 이용하는 것과 자기 공명 현상을 이용하는 것이 있다. Recently, with the development of wireless communication technology, electronic products for transmitting various information and signals wirelessly are increasing. In addition, studies on a method of wirelessly transmitting power required for driving electronic products are also in progress. Examples of methods of transmitting power wirelessly include electromagnetic induction and magnetic resonance.

전력 전송 장치는 일반적으로 공진 회로를 포함한다. 때때로, 공진 회로의 공진 효과 및 외부 영향에 의해 전력 전송 장치의 내부에 매우 큰 과전압이 걸릴 수 있다. 이러한 과전압은 내부 회로 및 그와 연결된 전자제품을 파손할 수 있다. 그러므로, 과전압으로부터 회로를 보호하기 위한 과전압 보호회로가 필요하다. 그러나 과전압 보호회로는 자체적으로 전력을 소모한다. 또한, 과전압 보호회로로 인해 송신부와 수신부간에 임피던스 부정합이 발생할 수 있다. 그 결과, 무선 전력 정송 장치의 전송 효율이 떨어지게 된다. The power transmission device generally includes a resonant circuit. At times, a very large overvoltage may be applied to the inside of the power transmission device due to the resonance effect and external influence of the resonant circuit. Such overvoltages can damage internal circuits and their associated electronics. Therefore, an overvoltage protection circuit is needed to protect the circuit from overvoltage. However, the overvoltage protection circuit consumes power on its own. In addition, an impedance mismatch may occur between the transmitter and the receiver due to the overvoltage protection circuit. As a result, the transmission efficiency of the wireless power transmission device is lowered.

본 발명의 목적은 전력 소모량이 적은 과전압 보호 회로, 그것을 포함하는 전력 전송 장치 및 전력 전송 장치의 제어 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit having a low power consumption, a power transmission device including the same, and a control method of the power transmission device.

본 발명의 다른 목적은 임피던스 정합 특성을 향상시킨 과전압 보호 회로, 그것을 포함하는 전력 전송 장치 및 전력 전송 장치의 제어 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit having improved impedance matching characteristics, a power transmission device including the same, and a control method of the power transmission device.

본 발명의 또 다른 목적은 내부 회로를 과전압으로부터 보호하는 과전압 보호 회로, 그것을 포함하는 전력 전송 장치 및 전력 전송 장치의 제어 방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit for protecting an internal circuit from overvoltage, a power transmission device including the same, and a control method of the power transmission device.

본 발명의 실시 예에 따른 과전압 보호 회로는 감지부 및 전류 제어부를 포함한다. 감지부는 입력단으로부터 출력단으로 흐르는 제 1 전류 및 상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하여 제어 신호를 생성한다. 전류 제어부는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 입력단으로부터 유입되는 입력 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하게 유지되도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어한다.An overvoltage protection circuit according to an embodiment of the present invention includes a sensing unit and a current control unit. The sensing unit generates a control signal by sensing a first current flowing from an input terminal to an output terminal and an input voltage transmitted to the input terminal. The current controller controls the second current flowing from the input terminal to the ground to maintain a constant ratio of the input voltage to the input current flowing from the input terminal in response to the control signal.

실시 예로서, 상기 입력 전류는 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류의 합전류일 수 있다.In an embodiment, the input current may be a sum current of the first current and the second current.

실시 예로서, 상기 전류 제어부는 상기 입력단과 상기 접지를 연결하는 가변 저항기를 포함할 수 있다.In an embodiment, the current controller may include a variable resistor connecting the input terminal and the ground.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 전송 장치는 수신부 및 송신부를 포함한다. 수신부는 과전압 보호 회로를 포함하고 송신부로 피드백 신호를 제공한다. 송신부는 상기 수신부에 전송 전력을 공급한다. 송신부는 상기 과전압 보호 회로의 소모전력을 제어하기 위해 상기 피드백 신호를 참조하여 상기 전송 전력의 크기를 제어한다. The power transmission apparatus according to the embodiment of the present invention includes a receiver and a transmitter. The receiver includes an overvoltage protection circuit and provides a feedback signal to the transmitter. The transmitter supplies the transmission power to the receiver. The transmitter controls the magnitude of the transmission power with reference to the feedback signal to control the power consumption of the overvoltage protection circuit.

실시 예로서, 상기 과전압 보호 회로는 감지부 및 전류 제어부를 포함할 수 있다. 감지부는 입력단으로부터 출력단으로 흐르는 제 1 전류 및 상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하여 제어 신호를 생성한다. 전류 제어부는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 입력단으로부터 유입되는 입력 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하게 유지되도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어한다.In example embodiments, the overvoltage protection circuit may include a detector and a current controller. The sensing unit generates a control signal by sensing a first current flowing from an input terminal to an output terminal and an input voltage transmitted to the input terminal. The current controller controls the second current flowing from the input terminal to the ground to maintain a constant ratio of the input voltage to the input current flowing from the input terminal in response to the control signal.

실시 예로서, 상기 입력 전류는 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류의 합전류일 수 있다.In an embodiment, the input current may be a sum current of the first current and the second current.

실시 예로서, 상기 수신부는 상기 과전압 보호 회로로부터 출력되는 전력을 변압하여 부하에 제공하는 DC 컨버터를 포함할 수 있다.In an embodiment, the receiver may include a DC converter that converts the power output from the overvoltage protection circuit and provides the load to the load.

실시 예로서, 상기 감지 신호를 수신하여 피드백 신호로서 상기 송신부에 제공하는 피드백 제어부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the apparatus may include a feedback controller which receives the sensing signal and provides the feedback signal as a feedback signal.

실시 예로서, 상기 감지 신호는 상기 제 2 전류의 값을 나타내는 신호를 포함할 수 있다.
In example embodiments, the detection signal may include a signal representing the value of the second current.

실시 예로서, 상기 과전압 보호 회로는 상기 DC 컨버터를 상기 과전압 보호 회로로부터 전기적으로 차단할 수 있는 스위치부를 더 포함할 수 있다.In example embodiments, the overvoltage protection circuit may further include a switch configured to electrically disconnect the DC converter from the overvoltage protection circuit.

실시 예로서, 상기 스위치부는, 상기 감지부와 상기 DC 컨버터 사이에 위치한 스위치 및 상기 스위치의 개폐를 제어하는 스위치 제어기를 포함할 수 있다.In an embodiment, the switch unit may include a switch located between the sensing unit and the DC converter and a switch controller that controls opening and closing of the switch.

실시 예로서, 상기 수신부는 상기 과전압 보호 회로 전단에 위치하고 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부를 더 포함할 수 있다.In example embodiments, the receiver may further include a rectifier positioned at a front end of the overvoltage protection circuit to rectify AC power into DC power.

실시 예로서, 상기 수신부는 상기 정류부 전단에 위치하고 상기 송신부와 상기 수신부간의 임피던스를 정합시키는 정합 회로를 더 포함할 수 있다. In example embodiments, the receiver may further include a matching circuit positioned in front of the rectifier to match an impedance between the transmitter and the receiver.

본 발명의 실시 예에 따른 과전압 보호 회로를 구비한 전력 전송 장치의 제어 방법은 상기 과전압 보호 회로의 입력단으로부터 상기 과전압 보호 회로의 출력단으로 흐르는 제 1 전류를 감지하는 단계; 상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하는 단계; 및 상기 제 1 전류 및 상기 입력 전압을 참조하여, 상기 입력단으로부터 유입되는 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method of controlling a power transmission device including an overvoltage protection circuit may include: detecting a first current flowing from an input terminal of the overvoltage protection circuit to an output terminal of the overvoltage protection circuit; Sensing an input voltage delivered to the input terminal; And controlling a second current flowing from the input terminal to the ground such that the ratio of the input voltage to the current flowing from the input terminal is constant with reference to the first current and the input voltage.

실시 예로서. 상기 입력 전압의 값 또는 상기 제 2 전류의 값을 피드백 신호로서 송신부에 제공하는 단계; 및 상기 피드백 신호를 참조하여, 상기 송신부로부터 수신부로 전송되는 전력의 크기를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.As an example. Providing a value of the input voltage or the value of the second current to a transmitter as a feedback signal; And controlling the magnitude of power transmitted from the transmitter to the receiver with reference to the feedback signal.

실시 예로서, 상기 전력의 크기를 제어하는 단계는, 상기 제 2 전류 값이 기준 전류 값을 초과하면 상기 전송되는 전력의 크기를 감소시키고, 미만이면 상기 전송되는 전력의 크기를 증가시키는 단계일 수 있다.In an embodiment, the controlling of the magnitude of power may include reducing the magnitude of the transmitted power when the second current value exceeds the reference current value, and increasing the magnitude of the transmitted power when the second current value exceeds the reference current value. have.

위와 같은 본 발명의 실시 예에 의하면, 소모 전력이 적은 전력 전송 장치가 제공된다.According to the embodiment of the present invention as described above, a power transmission device with low power consumption is provided.

또한, 과전압으로부터 전력 전송 장치의 내부 회로가 보호된다.In addition, the internal circuit of the power transmission device is protected from overvoltage.

또한, 전력 전송 장치의 임피던스 정합 특성이 향상된다.In addition, the impedance matching characteristic of the power transmission device is improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전송 장치(1000)를 보여주는 블록도이다.
도 2은 도 1에 도시된 과전압 보호 회로(240)를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전류 분배부(242)가 고정 저항일 경우를 가정한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 분배부(242)를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 스위치부(241)를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 DC/DC 컨버터(250)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 과전압 보호 회로에서 소모되는 전력을 감소시킨 전력 전송 장치의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1의 정합 회로(220)를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 정류부(230)를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 10a는 도 9에 도시된 정류회로(231)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 10b는 도 10a에 나타난 입력 전압(VA)과 출력 전압(VB)을 비교하여 도시한 파형도이다.
도 11은 도 9에 도시된 노이즈 필터(232)를 나타내는 예시도이다.
도 12a은 도 9에 도시된 평활 회로(233)를 예시적으로 나타내는 회로도이다.
도 12b는 도 12a에 도시된 입력 전압(점선, VI)과 출력 전압(실선, VO)을 비교한 파형도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전송 장치의 제어 방법을 보여주는 순서도이다.
1 is a block diagram illustrating a power transmission apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the overvoltage protection circuit 240 shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a circuit diagram assuming that the current divider 242 shown in FIG. 2 is a fixed resistor.
4 is a block diagram illustrating an example of a current distributor 242 according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the switch unit 241 illustrated in FIG. 2.
FIG. 6 is a diagram illustrating the DC / DC converter 250 illustrated in FIG. 1.
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a power transmission device having reduced power consumed by an overvoltage protection circuit.
FIG. 8 is a diagram for describing the matching circuit 220 of FIG. 1.
FIG. 9 is a block diagram illustrating the rectifying unit 230 illustrated in FIG. 1.
10A is a circuit diagram exemplarily illustrating the rectifier circuit 231 of FIG. 9.
FIG. 10B is a waveform diagram comparing the input voltage V A and the output voltage V B shown in FIG. 10A.
FIG. 11 is an exemplary view illustrating the noise filter 232 illustrated in FIG. 9.
12A is a circuit diagram exemplarily illustrating the smoothing circuit 233 shown in FIG. 9.
FIG. 12B is a waveform diagram comparing the input voltage (dotted line, V I ) and the output voltage (solid line, V O ) shown in FIG. 12A.
13 is a flowchart illustrating a control method of a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary in order to provide further explanation of the claimed invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. The embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete, and that the spirit of the present invention can be sufficiently delivered to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.In the present specification, when a part is mentioned to include a certain component, it means that it may further include other components. In addition, each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

무선으로 전력을 전송하는 방법으로서는 전자기 유도 방식이 일반적으로 사용된다. 구체적으로, 전자기 유도 방식을 이용한 무선 전력 전송은 전동 칫솔 등에 사용되고 있다. 다만, 전자기 유도 방식은 거리 증가에 따른 전송 효율 감소율이 너무 크다. 또한, 와전류에 의한 발열이 발생할 수 있는 문제가 있다.As a method of transmitting power wirelessly, an electromagnetic induction method is generally used. Specifically, wireless power transmission using electromagnetic induction is used in electric toothbrushes and the like. However, in the electromagnetic induction method, the rate of decrease in transmission efficiency with increasing distance is too large. In addition, there is a problem that heat generation may occur due to the eddy current.

최근 연구되는 자기 공명형 무선 전력 전송 방식은 전자기유도 방식과 비교할 때 먼 거리에서도 높은 전송 효율을 얻을 수 있다. 자기 공명형 무선 전력 전송 방식은 감쇄파 결합에 기반을 둔다. 감쇄파 결합이란 두 매체가 같은 주파수로 공진할 경우에 전자파가 근거리 전자장을 통하여 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 현상을 의미한다. 따라서, 자기 공명형 무선 전력 전송 방식은 두 매체 사이의 공진 주파수가 동일할 때만 에너지를 전달하고, 전달되지 않는 에너지는 전자장으로 재흡수 된다.  Recently, the magnetic resonance wireless power transmission method can obtain high transmission efficiency even from a long distance compared with the electromagnetic induction method. Magnetic resonance wireless power transfer is based on attenuation wave coupling. Attenuation wave coupling refers to a phenomenon in which electromagnetic waves move from one medium to another through a near field when two mediums resonate at the same frequency. Therefore, the magnetic resonance wireless power transfer method transfers energy only when the resonant frequencies between the two media are the same, and the untransmitted energy is reabsorbed by the electromagnetic field.

한편, 자기 공명형 방식이 기존의 전자기 유도 방식보다 원거리까지 무선 전력 전송이 가능함에도 불구하고, 여전히 거리에 따라 전송 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 전력을 수신하는 전자 기기가 고정되지 않는 경우에 최적의 임피던스 정합 점을 정할 수 없다. On the other hand, although the magnetic resonance type is capable of wireless power transmission to a far distance than the conventional electromagnetic induction method, there is still a problem that the transmission efficiency decreases depending on the distance. In addition, the optimum impedance matching point cannot be determined when the electronic device receiving the power is not fixed.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전송 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전력 전송 장치(1000)은 송신부(100) 및 수신부(200)를 포함한다. 1 is a block diagram illustrating a power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the power transmission apparatus 1000 includes a transmitter 100 and a receiver 200.

송신부(100)는 전력을 생성하는 전력 발생부(110) 및 전송 코일(120)을 포함한다. 수신부(200)는 수신 코일(210), 정합 회로(220), 정류부(230), 과전압 보호 회로(240), DC/DC 컨버터(250, 이하 DC 컨버터라 한다) 및 피드백 제어부(260)를 포함한다. 송신부(100)와 수신부(200) 사이의 전력 전달은 전자파를 주고받음으로써 이루어진다. The transmitter 100 includes a power generator 110 and a transmission coil 120 that generate power. The receiver 200 includes a receiver coil 210, a matching circuit 220, a rectifier 230, an overvoltage protection circuit 240, a DC / DC converter 250 (hereinafter referred to as a DC converter), and a feedback controller 260. do. Power transmission between the transmitter 100 and the receiver 200 is achieved by exchanging electromagnetic waves.

전송 코일(120)은 전력 발생부(110)에서 생성된 전력을 전자파 형태로 전송한다. 수신코일(210)은 전송 코일(120)로부터 전송된 전자파를 수신하여 전력으로 변환한다. 전자파와 전력간의 상호 변환은 전자기 유도 현상 또는 자기 공명 현상에 의해 이루어진다. The transmission coil 120 transmits the power generated by the power generator 110 in the form of electromagnetic waves. The receiving coil 210 receives the electromagnetic wave transmitted from the transmitting coil 120 and converts it into electric power. Mutual conversion between electromagnetic waves and power is caused by electromagnetic induction or magnetic resonance.

전송 코일(120) 및 수신 코일(210)은 무선 전력 전송 방식에 따라 그 구성을 달리할 수 있다. 예를 들어, 전자기 유도 방식에서 전송 코일(120) 및 수신 코일(210)은 각각 한 개의 코일로 구성될 수 있다. 반면에, 자기 공명 방식에서 전송 코일(120) 및 수신 코일(210)은 각각 2개 혹은 3개 이상의 코일로 구성될 수 있다. The transmitting coil 120 and the receiving coil 210 may have different configurations depending on the wireless power transmission method. For example, in the electromagnetic induction method, the transmitting coil 120 and the receiving coil 210 may each be composed of one coil. On the other hand, in the magnetic resonance method, the transmitting coil 120 and the receiving coil 210 may be respectively composed of two or three coils.

전송 코일(120) 및 수신 코일(210)에 대한 내용은 당해 분야에 널리 알려졌으므로 그에 관련한 구체적인 설명은 생략된다. Since the contents of the transmitting coil 120 and the receiving coil 210 are well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

전력 전송 장치(1000)의 송신부(100) 및 수신부(200)에는 일반적으로 공진회로를 포함하고 있다. 따라서, 공진 현상등에 의해 매우 큰 과전압이 발생할 수 있다. 과전압은 외부 간섭에 의해서도 발생할 수 있다. 과전압으로부터 내부 회로 및 연결된 부하(300)에 손상을 줄 수 있으므로, 수신부(200)는 과전압 보호회로(240)를 포함한다. The transmitter 100 and the receiver 200 of the power transmission apparatus 1000 generally include a resonant circuit. Therefore, a very large overvoltage may occur due to the resonance phenomenon. Overvoltage can also be caused by external interference. Since the internal circuit and the connected load 300 may be damaged from the overvoltage, the receiver 200 includes the overvoltage protection circuit 240.

과전압이 야기하는 또 다른 문제는 송신부(100)에서 수신부(200)를 바라본 등가 임피던스(이하 수신단 임피던스라 한다)를 변화시킬 수 있다는 것이다. 예를 들어 과전압이 발생하면, 부하(300)를 보호하기 위해 부하(300)와 수신부(200)를 연결하는 스위치(241b, 도 5 참조)를 오프시킬수 있다. 이는 수신단 임피던스를 증가시킨다. 일반적으로 전력 전송 장치에서는 전송효율을 높이기 위해 송신부(100)와 수신부(200)간의 임피던스를 정합시킨다. 그런데, 수신단 임피던스가 변하면 임피던스 정합점이 변하고, 그에 따라 임피던스 정합이 이루어지지 않는다. 이는 반사 전력을 발생시키므로 최대 전력을 전달할 수 없고 전력 전송 효율을 떨어뜨린다. Another problem caused by overvoltage is that the transmitter 100 may change an equivalent impedance (hereinafter referred to as a receiver impedance) viewed by the receiver 200. For example, when overvoltage occurs, the switch 241b connecting the load 300 and the receiver 200 may be turned off to protect the load 300. This increases the receiver impedance. In general, the power transmitter matches the impedance between the transmitter 100 and the receiver 200 in order to increase transmission efficiency. However, when the receiving terminal impedance changes, the impedance matching point changes, and thus impedance matching is not performed. This generates reflected power, which cannot deliver maximum power and degrades power transfer efficiency.

또한, 부하(300)의 변화는 그 자체로써 더 큰 과전압을 야기할 수 있다. 수학식 1은 부하가 변화할 때 부하의 양단에 걸리는 전압이 어떻게 변화하는지 보여준다. In addition, a change in the load 300 can itself cause a greater overvoltage. Equation 1 shows how the voltage across the load changes when the load changes.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, V는 부하에 걸리는 전압이고, R은 부하의 저항이다. 수학식 1을 참조하면 어떤 부하의 양단에 걸리는 전압은 부하 변화율의 제곱근의 비율로 증가한다.Where V is the voltage across the load and R is the resistance of the load. Referring to Equation 1, the voltage across the load increases with the ratio of the square root of the load change rate.

특히, 입력 단자에 과전압이 발생하여 수신부(200)와 부하(300)를 연결하는 전류 패스가 차단되면, 수신단 임피던스는 증가한다. 공급되는 전력이 일정할 때, 전압은 저항의 제곱근에 비례하므로(수학식 1 참조) 저항이 증가하면 전압도 증가하게 된다. 따라서, 과전압에 의해 증가된 수신단 임피던스가 더 큰 과전압을 발생시키는 결과가 초래된다.In particular, when an overvoltage is generated at an input terminal and a current path connecting the receiver 200 and the load 300 is cut off, the receiver impedance increases. When the power supplied is constant, the voltage is proportional to the square root of the resistance (see Equation 1), so the voltage increases as the resistance increases. Thus, the result is that the receiver impedance increased by the overvoltage generates a larger overvoltage.

본 발명에서는 과전압으로부터 내부 회로 및 부하를 보호함은 물론, 수신단 임피던스를 일정하게 유지시킴으로써 전력 전송 효율을 증가시키고 과전압 대응 성능도 향상시킨 과전압 보호 회로가 제안된다.The present invention proposes an overvoltage protection circuit that not only protects an internal circuit and a load from overvoltage, but also maintains a constant impedance of a receiver to increase power transmission efficiency and improve overvoltage response performance.

도 2는 도 1에 도시된 과전압 보호 회로(240)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 2을 참조하면, 과전압 보호 회로(240)는 스위치부(241) 및 전류 분배부(242)를 포함한다. 스위치부(241)는 과전압이 인가되었을 때 부하와 연결되는 전류패스를 차단함으로써 부하 및 내부 회로들을 보호한다. 전류 분배부(242)는 입력 단자로부터 바라본 등가 저항이 일정하게 유지되도록 한다. 이는 입력 단자로부터 접지로 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 수행된다. 스위치부(241) 및 전류 분배부(242)의 구성 및 동작 원리는 이하에서 상세히 설명될 것이다. 2 is a block diagram illustrating the overvoltage protection circuit 240 illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the overvoltage protection circuit 240 includes a switch unit 241 and a current distributor 242. The switch unit 241 protects the load and the internal circuits by blocking a current path connected to the load when an overvoltage is applied. The current distributor 242 allows the equivalent resistance seen from the input terminal to be kept constant. This is done by adjusting the magnitude of the current flowing from the input terminal to ground. The configuration and operation principle of the switch unit 241 and the current distribution unit 242 will be described in detail below.

도 3은 도 2에 도시된 전류 분배부(242)가 고정 저항일 경우를 가정한 회로도이다. 도 3을 참조하면, 전류 분배부(242)는 입력단과 접지 사이에 연결된 접지 저항(RM)을 포함한다. 접지 저항(RM)은 입력 전압(VIN)에 따라 일정한 전류를 접지로 흘려준다. FIG. 3 is a circuit diagram assuming that the current divider 242 shown in FIG. 2 is a fixed resistor. Referring to FIG. 3, the current distributor 242 includes a ground resistor R M connected between the input terminal and the ground. Ground resistance (R M ) flows a constant current to ground depending on the input voltage (V IN ).

이는, 전류 분배부(242)를 하나의 고정 저항만으로 구성한 단순한 예이지만, 이것만으로도 부하(300)의 변화 및 과전압에 따른 수신단 임피던스의 변화를 줄여줄 수 있다. 구체적으로 설명하면, 전류 분배부(242)에 부하(300)가 직접 연결된 경우에, 접지 저항(RM)이 없다면 등가 저항(RIN)은 부하 (300)와 동일할 것이다. 그때 부하(300)의 변화에 따른 등가 저항(RIN)의 변화율은 1이 된다. 반면에, 접지 저항(RM)을 포함한 회로의 등가 저항(RIN)은 수학식 2와 같다. This is a simple example in which the current distributor 242 is composed of only one fixed resistor, but this alone can reduce the change in the load impedance and the change in the receiver impedance due to the overvoltage. In detail, when the load 300 is directly connected to the current distributor 242, the equivalent resistance R IN may be the same as the load 300 when there is no ground resistance R M. At that time, the rate of change of the equivalent resistance R IN according to the change of the load 300 becomes 1. On the other hand, the equivalent resistance R IN of the circuit including the ground resistance R M is expressed by Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

이때, 부하(300)의 변화에 따른 등가 저항(RIN)의 변화율은 수학식 3과 같다.At this time, the change rate of the equivalent resistance (R IN ) according to the change of the load 300 is shown in Equation 3.

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 2 및 수학식 3에서, RL은 부하(300)의 저항값을 의미한다.In Equations 2 and 3, R L denotes a resistance value of the load 300.

수학식 3을 참조하면, 부하(300)의 변화에 따른 등가 저항(RIN)의 변화율(e)이 1보다 작아짐을 확인할 수 있다. 즉, 도 3과 같은 구성만으로 수신단 임피던스의 변화를 감소시키는 효과가 있다.Referring to Equation 3, it can be seen that the change rate e of the equivalent resistance RIN according to the change of the load 300 is smaller than one. That is, only the configuration as shown in FIG. 3 has the effect of reducing the change in the receiver impedance.

위 수학식 3에 나타난 바와 같이 고정 저항을 사용할 경우에, 접지 저항(RM)이 작을 수록 등가 저항(RIN)의 변화율(e)이 작아진다. 또한, 과전압 발생시에도, 많은 전류를 신속하게 접지쪽으로 흘리기 위해서 접지 저항(RM)은 작아야 한다. 따라서, 보다 향상된 성능을 위해서는 접지 저항(RM) 값은 작을수록 좋다. As shown in Equation 3, when the fixed resistor is used, the smaller the ground resistance R M , the smaller the rate of change e of the equivalent resistance R IN . In addition, even in the event of an overvoltage, the ground resistance R M must be small in order to quickly flow a large amount of current to the ground. Therefore, the smaller the ground resistance R M value is, the better the performance.

그러나 작은 접지 저항(RM) 값을 선택하는 것은 몇 가지 문제를 야기한다. 첫 번째는 과전압 상태가 아닐 때에도 접지 저항(RM)은 지속적으로 전력을 소모하기 때문에, 전력 전송 효율이 감소하는 것이다. 특히, 소모 전력은 저항의 크기에 반비례하므로(P=V2/R), 접지 저항(RM)이 작을수록 소모되는 전력은 커진다. However, selecting a small ground resistance (R M ) value causes some problems. The first is that the ground resistance (R M ) continues to consume power even when it is not in an overvoltage condition, thus reducing power transmission efficiency. In particular, since the power consumption is inversely proportional to the size of the resistor (P = V 2 / R), the smaller the ground resistance R M , the greater the power consumed.

두 번째는 고정된 접지 저항(RM)을 사용하므로 부하의 변화에 따른 등가 저항(RIN)의 변동을 완전하게 방지할 수 없는 것이다. 즉, 수학식 3에서 보면 접지 저항(RM)의 사용이 등가 저항(RIN)의 변화를 줄여줄 수 있지만, 전혀 변화하지 않도록 할 수는 없다. 또한, 고정된 저항 값을 가지므로 다양한 상황에 대한 능동적 대응이 불가능하다. 그러므로, 위와 같은 문제점이 해소된 전류 분배부(242)가 고려되어야 한다.The second is to use a fixed ground resistor (R M ), so that the equivalent resistance (R IN ) cannot be completely prevented from changing with the load. That is, in Equation 3, the use of the ground resistor R M can reduce the change in the equivalent resistance R IN , but cannot be changed at all. In addition, since it has a fixed resistance value, it is impossible to proactively respond to various situations. Therefore, the current distribution unit 242 in which the above problem is solved should be considered.

도 4는 본 발명에 따른 전류 분배부(242)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 4를 참조하면 전류 분배부(242)는 감지부(242a) 및 전류 제어부(242b)를 포함한다. 전류 분배부(242)는 입력단으로부터 유입되는 입력 전류(IIN)를 전류 패스들로 분배한다. 예시적으로, 전류 패스는 입력단에서 출력단을 향하는 것과 입력단에서 접지를 향하는 것이 있을 수 있다. 4 is a block diagram illustrating an example of a current distributor 242 according to the present invention. Referring to FIG. 4, the current distributor 242 includes a detector 242a and a current controller 242b. The current distributor 242 distributes the input current I IN flowing from the input terminal into current paths. By way of example, the current path may be from the input to the output and from the input to ground.

감지부(242a)는 입력단에서 출력단으로 흐르는 전류(I1, 이하 제 1 전류라 한다) 및 입력단에 인가되는 전압(VIN, 이하 입력 전압이라 한다)을 참조하여, 대응하는 제어 신호를 전류 제어부(242b)에 제공한다. The sensing unit 242a refers to a current flowing from the input terminal to the output terminal (I 1 , hereinafter referred to as a first current) and a voltage applied to the input terminal (V IN , hereinafter referred to as an input voltage), and outputs a corresponding control signal to the current controller. To 242b.

전류 제어부(242b)는 제어 신호를 참조하여, 입력단에서 접지로 흐르는 전류(I2, 이하 제 2 전류라 한다)의 크기를 제어한다. 실시 예로서, 입력 전압(VIN)은 전류 제어부(242b)에서 감지될수 있다. 이때, 감지부(242a)는 제 1 전류만을 참조하여 제어신호를 발생시키고, 전류 제어부(242b)는 제어 신호 및 입력 전압(VIN)을 참조하여 제 2 전류(I2)를 제어한다. The current controller 242b controls the magnitude of the current I 2 (hereinafter referred to as a second current) flowing from the input terminal to the ground with reference to the control signal. In an embodiment, the input voltage V IN may be detected by the current controller 242b. In this case, the detector 242a generates a control signal with reference to only the first current, and the current controller 242b controls the second current I 2 with reference to the control signal and the input voltage V IN .

전류 제어부(242b)는 입력 전압(VIN), 제 1 및 제 2 전류(I1, I2)가 수학식 4와 같은 관계를 만족하도록 제 2 전류(I2)를 제어한다.Current control section (242b) controls the input voltage (V IN), the first and second currents (I 1, I 2) and a second current so as to satisfy the relation such as Equation 4 (I 2).

Figure pat00004
Figure pat00004

도 4를 참조하면, 전류 분배부(242)의 입력단으로부터 들어오는 전류(IIN, 이하 입력 전류라 한다)는 제 1 전류(I1) 및 제 2 전류(I2)를 합한 것과 같다. 이때, 입력단으로부터 바라본 등가 저항(RIN)은 입력 전압(VIN)을 입력 전류(IIN)로 나눈 값이 된다. Referring to FIG. 4, the current I IN coming from the input terminal of the current distributor 242 is equal to the sum of the first current I 1 and the second current I 2 . In this case, the equivalent resistance R IN viewed from the input terminal is a value obtained by dividing the input voltage V IN by the input current I IN .

따라서, 수학식 4가 충족된다면 등가 저항(RIN)은 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.Therefore, if Equation 4 is satisfied, the equivalent resistance R IN may be expressed as Equation 5.

Figure pat00005
Figure pat00005

수학식 4를 만족하도록 제 2 전류(I2)를 제어하면, 입력 전압(VIN) 및 제 1 전류의 변화에도 불구하고 등가 저항(RIN)은 일정하게 유지될 수 있다. 이는 과전압 보호 회로(240)의 입력단에서 부하(300) 쪽을 향해 바라본 임피던스를 고정킨다. 따라서, 과전압에 의해 부하(300) 및 제 1 전류가 변화하더라도 수신단 임피던스는 일정하게 유지된다.When the second current I 2 is controlled to satisfy Equation 4, the equivalent resistance R IN may be kept constant despite the change in the input voltage V IN and the first current. This fixes the impedance viewed toward the load 300 from the input terminal of the overvoltage protection circuit 240. Therefore, even if the load 300 and the first current change due to the overvoltage, the receiver impedance is kept constant.

보다 구체적으로, 감지부(242a)는 입력 전압(VIN) 및 제 1 전류(I1)를 참조하여, 전류 제어부(242b)로 제어 신호를 출력한다. 제어 신호는 전류 제어부(242b)에서 제 2 전류(I2)를 제어하기 위해 필요한 참조 신호로서 제공된다. 전류 제어부(242b)는 제어 신호를 참조하여, 등가 저항(RIN)을 일정하게 유지하는 데 필요한 전류를 접지로 흘려보낸다. More specifically, the detector 242a outputs a control signal to the current controller 242b with reference to the input voltage V IN and the first current I 1 . The control signal is provided as a reference signal necessary for controlling the second current I 2 in the current controller 242b. The current controller 242b flows a current required to maintain the equivalent resistance R IN to the ground with reference to the control signal.

수학식 5를 참조하면, 제 2 전류(I2)는 입력 전압(VIN)에 비례하고 제 1 전류(I1)에 반비례하는 방향으로 제어되어야 한다. 즉, 전류 제어부(242b)는 수학식 5에 나타난 두 인자인 입력 전압(VIN)과 제 1 전류(I1)의 변화를 상쇄하도록 나머지 인자인 제 2 전류(I2)를 제어한다. 과전압이 걸려 입력 전압(VIN)이 높아지면, 제 2 전류를 증가시킨다. 부하로 향하는 전류 패스가 차단되어, 제 1 전류가 감소하면 역시 제 2 전류를 증가시킨다. 그럼으로써, 등가 저항(RIN)은 일정한 값을 유지할 수 있다. Referring to Equation 5, the second current I 2 should be controlled in a direction proportional to the input voltage V IN and inversely proportional to the first current I 1 . That is, the current controller 242b controls the second current I 2 , which is the remaining factor, to cancel the change of the input voltage V IN and the first current I 1 , which are two factors shown in Equation 5. When the overvoltage is applied and the input voltage V IN becomes high, the second current is increased. The current path to the load is interrupted, increasing the second current as the first current decreases. As a result, the equivalent resistance R IN can be maintained at a constant value.

실시 예로서, 전류 제어부(242b)는 가변 저항기를 포함할 수 있다. 가변 저항기는 입력단자와 접지 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 전류 제어부(242b)는 도 4에 도시된 제어 신호를 참조하여 가변 저항기의 저항값을 조절한다. 가변 저항기의 저항값이 변화하면 제 2 전류(I2)의 크기도 변화한다. 따라서, 제어 신호에 따라 가변 저항기의 저항 값을 적절히 조절하면, 제 2 전류(I2)의 크기가 제어될 수 있다. In an embodiment, the current controller 242b may include a variable resistor. The variable resistor can be connected in parallel between the input terminal and ground. The current controller 242b adjusts the resistance value of the variable resistor with reference to the control signal shown in FIG. 4. When the resistance of the variable resistor changes, the magnitude of the second current I 2 also changes. Therefore, if the resistance value of the variable resistor is properly adjusted according to the control signal, the magnitude of the second current I 2 can be controlled.

이러한 구성에 따르면, 전류 제어부(242b)는 제 2 전류(I2)의 크기를 가변적으로 조정할 수 있다. 가변 저항기를 정밀하게 제어함으로써, 등가 저항(RIN)을 일정하게 유지할 수 있다. According to this configuration, the current controller 242b can variably adjust the magnitude of the second current I 2 . By precisely controlling the variable resistor, the equivalent resistance R IN can be kept constant.

상기와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 과전압 보호 회로(240)의 입력단으로부터 바라본 등가 저항(RIN)이 일정하도록 제 2 전류가 제어되므로, 수신단 임피던스가 일정하게 유지된다. 그 결과 전력 전송 장치(1000)의 임피던스 정합 특성이 향상된다.According to the configuration of the present invention as described above, since the second current is controlled so that the equivalent resistance (R IN ) seen from the input terminal of the overvoltage protection circuit 240 is constant, the receiving terminal impedance is kept constant. As a result, the impedance matching characteristic of the power transmission apparatus 1000 is improved.

한편, 전류 제어부(242b)는 입력 전압(VIN) 값 및 제 2 전류(I2) 값을 감지신호로서 피드백 제어부(260, 도 1 참조)에 제공한다. 또한, 본 발명의 구성에 따르면 과전압 보호 회로(240)가 소모하는 전력이 최소화 될 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 이후에 DC 컨버터(250) 및 피드백 제어부(260)에 대한 설명과 함께 상세히 기술될 것이다.Meanwhile, the current controller 242b provides the input voltage V IN value and the second current I 2 value to the feedback controller 260 (see FIG. 1) as a detection signal. In addition, according to the configuration of the present invention, the power consumed by the overvoltage protection circuit 240 can be minimized. Details thereof will be described in detail later with reference to the DC converter 250 and the feedback controller 260.

도 5은 도 2에 도시된 스위치부(241)를 예시적으로 나타낸 블록도이다. 도 5을 참조하면, 스위치부(241)는 스위치(241b) 및 스위치 제어기(241a)를 포함한다. 스위치(241b)는 수신부(200)와 부하(300)를 전기적으로 연결 또는 차단한다. 스위치 제어기(241a)는 스위치(241b)의 개폐를 제어한다. FIG. 5 is a block diagram illustrating the switch unit 241 illustrated in FIG. 2. Referring to FIG. 5, the switch unit 241 includes a switch 241b and a switch controller 241a. The switch 241b electrically connects or blocks the receiver 200 and the load 300. The switch controller 241a controls the opening and closing of the switch 241b.

스위치부(241)의 입력 단자에서 인가된 전압(이하 노드 전압이라 한다)은 스위치 제어기(241a)에 의해 감지된다. 실시 예로서, 스위치 제어기(241a)에는 과전압 여부를 판단하기 위한 레퍼런스 전압(이하, 기준 전압이라 한다)이 저장될 수 있다. 노드 전압이 기준 전압을 초과할 경우, 스위치 제어기(241a)는 스위치(241b)를 오프시킨다. 스위치(241b)가 오프되면, 부하(300)는 수신부(200)로부터 전기적으로 차단된다. 그 결과, 부하(300)는 과전압으로부터 보호된다. 노드 전압이 기준 전압 이하일 경우(이하, 통상 전압 상태라 한다), 스위치 제어기(241a)는 스위치(241b)를 온시킨다. 스위치(241b)가 온되면, 부하(300)는 수신부(200)와 전기적으로 연결된다. 그러므로, 통상 전압 상태에서는 수신부(200)로부터 부하(300)로 전력이 공급된다. The voltage (hereinafter referred to as node voltage) applied at the input terminal of the switch unit 241 is sensed by the switch controller 241a. In an embodiment, the switch controller 241a may store a reference voltage (hereinafter, referred to as a reference voltage) for determining whether an overvoltage exists. When the node voltage exceeds the reference voltage, the switch controller 241a turns off the switch 241b. When the switch 241b is off, the load 300 is electrically disconnected from the receiver 200. As a result, the load 300 is protected from overvoltage. When the node voltage is below the reference voltage (hereinafter, referred to as a normal voltage state), the switch controller 241a turns on the switch 241b. When the switch 241b is turned on, the load 300 is electrically connected to the receiver 200. Therefore, power is supplied from the receiver 200 to the load 300 in the normal voltage state.

실시 예로서, 스위치(241b)는 MOSFET로 구성될 수 있다. 이때, 스위치 제어기(421a)는 MOSFET의 게이트 전압을 제어함으로써 스위치(241b)를 온오프 시킬수 있다.In an embodiment, the switch 241b may be formed of a MOSFET. At this time, the switch controller 421a may turn the switch 241b on and off by controlling the gate voltage of the MOSFET.

상기와 같은 스위치부(241)의 구성에 의하면, 과전압이 발생하였을 때 스위치를 오프시킴으로써, 부하로 가는 전류 패스를 차단한다. 그 결과, 과전압으로부터 부하가 보호된다. According to the configuration of the switch unit 241 as described above, the current path to the load is interrupted by turning off the switch when an overvoltage occurs. As a result, the load is protected from overvoltage.

도 6은 도 1에 도시된 DC 컨버터를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면 DC 컨버터(250)의 출력 단자는 부하(RL)와 연결된다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the DC converter illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 6, an output terminal of the DC converter 250 is connected to a load R L.

DC 컨버터(250)의 입력 단자에는 인가 전압(Va) 및 인가 전류(Ia)가 입력된다. DC 컨버터(250)의 출력 단자로부터는 출력 전압(Vo) 및 출력 전류(Io)가 출력된다. DC 컨버터(250)는 부하의 구동에 필요한 정격 전력을 공급하는 장치이다. 따라서, DC 컨버터(250)는 인가되는 전압을 부하의 정격 전압으로 변환하여 제공하는 역할을 한다. 이때, DC 컨버터(250)는 출력 전압(Vo)으로서 정전압을 공급할 것이다.The applied voltage Va and the applied current Ia are input to the input terminal of the DC converter 250. The output voltage Vo and the output current Io are output from the output terminal of the DC converter 250. The DC converter 250 is a device for supplying rated power necessary for driving a load. Therefore, the DC converter 250 serves to convert the applied voltage into the rated voltage of the load to provide. At this time, the DC converter 250 will supply a constant voltage as the output voltage Vo.

한편, 입력 단자로부터 입력되는 공급 전력(Pa) 및 출력 단자로부터 출력되는 부하 전력(Po)는 수학식 6과 같이 표현된다.On the other hand, the supply power Pa input from the input terminal and the load power Po output from the output terminal are expressed as in Equation 6.

Figure pat00006
Figure pat00006

단, Vo = Io × RL 이며, DC 컨버터(250)가 100%의 변환 효율을 갖는다고 가정하면, Pa = Po 가 된다. However, assuming that Vo = Io × R L and the DC converter 250 has 100% conversion efficiency, Pa = Po.

예를 들어, 부하를 5V, 10W 의 정격 규격을 갖는 전기 장치라고 가정한다. 이 경우, DC 컨버터(250)로 인가 되는 공급 전력도 10W가 되어야 한다. 예를 들어, 인가 전압이 10V 이면 DC 컨버터(250)로 인가 되는 전류는 1A가 된다. 반면에, 인가 전압이 4V 이면 DC 컨버터(250)로 인가 되는 전류는 2.5A가 된다. 부하에서 요구하는 전력량에 따라 DC 컨버터(250)의 인가 전압 및 인가 전류의 크기는 달라질 수 있다.For example, suppose the load is an electrical device with a rated specification of 5V, 10W. In this case, the power supplied to the DC converter 250 should also be 10W. For example, when the applied voltage is 10V, the current applied to the DC converter 250 becomes 1A. On the other hand, when the applied voltage is 4V, the current applied to the DC converter 250 becomes 2.5A. The magnitude of the applied voltage and the applied current of the DC converter 250 may vary according to the amount of power required by the load.

도 7은 과전압 보호 회로에서 소모되는 전력을 감소시킨 본 발명의 전력 전송 장치의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면 본 실시 예에 따른 전력 전송 장치는 감지부(242a), 전류 제어부(242b), 스위치부(241), DC 컨버터(250)를 포함한다. DC 컨버터(250)의 출력 단자는 부하(300)와 연결된다.7 is a view for explaining an embodiment of the power transmission apparatus of the present invention to reduce the power consumed in the overvoltage protection circuit. Referring to FIG. 7, the power transmission apparatus according to the present embodiment includes a detector 242a, a current controller 242b, a switch unit 241, and a DC converter 250. The output terminal of the DC converter 250 is connected to the load 300.

감지부(242a), 전류 제어부(242b), 스위치부(241), DC 컨버터(250)의 구체적인 기능은 위에서 설명한 바와 같다. 이하에서는 상기 구성에 따라 전류 제어부(242b)의 소모전력이 감소하는 것에 대한 설명이 제공된다.Specific functions of the detector 242a, the current controller 242b, the switch unit 241, and the DC converter 250 are as described above. In the following description, the power consumption of the current controller 242b is reduced according to the above configuration.

도 7에서 감지부(242a) 및 스위치부(241)에서의 전압 강하는 거의 없는 것으로 가정된다. 상기 가정에 따르면, 입력 전압(VIN) ≒ 인가 전압(Va)이고, 제 1 전류(I1) ≒ 인가 전류(Ia)가 된다.In FIG. 7, it is assumed that there is little voltage drop in the sensing unit 242a and the switch unit 241. According to the above assumption, it is the input voltage V IN ≒ applied voltage Va and becomes the first current I 1 ≒ applied current Ia.

이 때, 입력 전력(PIN)은 수학식 7과 같이 표현될 수 있다. In this case, the input power P IN may be expressed as shown in Equation 7.

Figure pat00007
Figure pat00007

이때, 첫 번째 항(Pa)은 공급 전력으로서 부하로 전달되어 부하를 구동하는데 사용된다. 두 번째 항(VIN×I2)은 전류 제어부(242b)에서 소모되는 전력으로서 전력 전송 장치의 동작 중에 발생하는 불필요한 소모 전력에 해당한다. At this time, the first term Pa is transferred to the load as supply power and used to drive the load. The second term V IN × I 2 is power consumed by the current controller 242b and corresponds to unnecessary power consumption generated during operation of the power transmission device.

본 발명은 불필요한 소모 전력(VIN×I2)을 줄이기 위해 송신부(100)로부터 수신부(200)로 전송되는 전력의 크기를 제어한다. 이를 위해, 입력 전압(VIN) 또는 제 2 전류(I2) 값은 감지신호로서 전류 제어부(242b)로부터 출력된다(도 3참조). 피드백 제어부(260)는 출력된 감지신호를 피드백 신호로서 송신부(100)로 제공한다(도 1참조). 송신부(100)는 피드백 신호를 참조하여 수신부로 전송하는 전력의 크기를 제어한다.The present invention controls the amount of power transmitted from the transmitter 100 to the receiver 200 in order to reduce unnecessary power consumption (V IN × I 2 ). To this end, the input voltage V IN or the second current I 2 value is output from the current controller 242b as a detection signal (see FIG. 3). The feedback controller 260 provides the output detection signal to the transmitter 100 as a feedback signal (see FIG. 1). The transmitter 100 controls the amount of power transmitted to the receiver with reference to the feedback signal.

송신부(100)는 수학식 7의 두 번째 항(VIN×I2)의 크기를 줄이기 위해, 전송하는 전력의 크기를 감소시킨다. 그에 따라, 입력 전력(PIN)의 크기가 감소된다. 한편, 위에서 설명한 바와 같이 DC 컨버터(250)는 출력 전압(Vo)으로서 정전압을 공급하므로 부하(300)가 일정하다면 부하 전력(Po)의 크기는 일정하다. 수학식 6을 참조하면, DC 컨버터(250)에 의해 공급 전력(Pa)의 크기도 일정하게 된다. The transmitter 100 reduces the magnitude of power to be transmitted in order to reduce the magnitude of the second term (V IN × I 2 ) of Equation 7. As a result, the magnitude of the input power P IN is reduced. As described above, since the DC converter 250 supplies a constant voltage as the output voltage Vo, if the load 300 is constant, the magnitude of the load power Po is constant. Referring to Equation 6, the size of the supply power (Pa) by the DC converter 250 is also constant.

따라서, 수학식 7을 만족하기 위해서는 수학식 7의 두 번째 항(VIN×I2)이 좌변(PIN, 입력 전력)의 감소분만큼 감소하게 된다.Therefore, in order to satisfy the equation (7), the second term (V IN × I 2 ) of the equation (7) is reduced by the decrease of the left side (P IN , input power).

보다 구체적으로, 입력 전력(PIN)이 감소하면 입력 전압(VIN) 및 입력 전류(IIN)의 크기가 감소한다. 부하 전력(Po)의 크기는 일정하므로, 수학식 6을 참조하면 제 1 전류(I1)의 크기는 증가한다(∵Va≒VIN, Ia≒I1).More specifically, as the input power P IN decreases, the magnitude of the input voltage V IN and the input current I IN decreases. Since the magnitude of the load power Po is constant, referring to Equation 6, the magnitude of the first current I 1 increases (∵Va ≒ V IN , Ia ≒ I 1 ).

한편, 앞서 설명한 바와 같이 전류 제어부(242b)는 등가 저항(RIN)의 크기가 일정하도록 제 2 전류(I2)를 제어한다. 수학식 5를 참조하면, 전류 제어부(242b)는 입력 전압(VIN) 감소 및 제 1 전류(I1) 증가의 영향을 상쇄하기 위해 제 2 전류(I2)의 크기를 감소시킨다. 입력 전압(VIN) 및 제 2 전류(I2)의 크기가 모두 감소하므로, 전류 제어부(242b)의 소모 전력(VIN×I2)의 크기도 감소된다. On the other hand, as described above, the current controller 242b controls the second current I 2 so that the magnitude of the equivalent resistance R IN is constant. Referring to Equation 5, the current controller 242b reduces the magnitude of the second current I 2 to offset the influence of the decrease in the input voltage V IN and the increase in the first current I 1 . Since the magnitude of the input voltage (V IN) and a second current (I2) both reduced, reducing the size of the power consumption (V IN × I 2) of the current control unit (242b).

송신부(100)는 피드백 신호를 참조하여 제 2 전류(I2)의 크기가 0에 가까워질 때까지 전송되는 전력을 감소시킬 수 있다. 제 2 전류(I2)의 크기가 0에 가까워지면, 불필요한 소모 전력(VIN×I2)도 0에 가까워질 것이다. 즉, 수학식 7에서 우변의 두 번째 항이 제거된다(PIN≒Pa=Po). The transmitter 100 may reduce the transmitted power until the magnitude of the second current I 2 approaches zero with reference to the feedback signal. When the magnitude of the second current I 2 approaches zero, the unnecessary power consumption V IN × I 2 will also approach zero. That is, in Equation 7, the second term on the right side is removed (P IN ≒ Pa = Po).

실시 예로서, 부하(300)가 변동되는 경우를 가정한 전력 전송 장치가 고려될 수 있다. In an embodiment, a power transmission apparatus that assumes a case in which the load 300 is changed may be considered.

먼저, 부하(300)가 증가하는 경우에 부하 전력(Po)은 감소한다(Po=Vo2/RL). 수학식 7을 참조하면, 부하 전력(Po)의 감소분은 두 번째 항(VIN×I2)의 증가분으로 나타나고, I2가 증가하게 된다. 불필요한 전력 소모를 줄이기 위해 증가된 I2 값을 참조하여, 송신부(100)는 전송 전력을 감소시킨다. 도 7에서 설명한 것과 동일한 과정을 거치면, 불필요한 전력 소모는 감소될 수 있다.First, when the load 300 increases, the load power Po decreases (Po = Vo 2 / R L ). Referring to Equation 7, the decrease of the load power Po is represented by the increase of the second term (V IN × I 2 ), and I 2 is increased. Increased I 2 to reduce unnecessary power consumption With reference to the value, the transmitter 100 reduces the transmission power. Through the same process as described with reference to FIG. 7, unnecessary power consumption may be reduced.

다음으로, 부하(300)가 감소하는 경우에 부하 전력(Po)은 증가한다. 이 경우, I2가 0이라면 Po>PIN 이므로 부하에서 필요한 전력이 충분히 공급되지 못한다. 따라서, 본 실시 예에 따른 전력 전송 장치에서 제 2 전류(I2)의 크기는 기준 전류 값(예시적으로 100mA)을 유지하도록 제어된다. Next, when the load 300 decreases, the load power Po increases. In this case, if I 2 is 0, then Po> P IN, so the power required by the load is not sufficiently supplied. Therefore, in the power transmission apparatus according to the present embodiment, the magnitude of the second current I 2 is controlled to maintain a reference current value (eg, 100 mA).

그러한 전력 전송 장치에서 부하 전력(Po)이 증가하면, 공급 전력(Pa)을 증가시키기 위해 제 1 전류(I1)의 크기가 증가되고, 그 결과 제 2 전류(I2)의 크기는 감소된다(수학식 5 및 7참조). 감소된 제 2 전류(I2)값은 피드백 신호로서 송신부(100)에 전달되고, 송신부(100)는 피드백 신호를 참조하여 전송 전력을 증가시킨다. 그로 인해, 입력 전력(PIN)이 증가하면 제 2 전류(I2)의 크기도 증가된다. 송신부(100)는 제 2 전류(I2)의 크기가 일정한 기준 전류 값(예시적으로 100mA)을 유지하도록 전송 전력을 지속적으로 제어한다.As the load power Po increases in such a power transmission device, the magnitude of the first current I 1 is increased to increase the supply power Pa, and as a result, the magnitude of the second current I 2 is reduced. (See Equations 5 and 7). The reduced second current I 2 is transmitted to the transmitter 100 as a feedback signal, and the transmitter 100 increases the transmission power with reference to the feedback signal. Therefore, when the input power P IN increases, the magnitude of the second current I 2 also increases. The transmitter 100 continuously controls the transmission power so that the magnitude of the second current I 2 maintains a constant reference current value (for example, 100 mA).

결과적으로, 부하의 변화에 의해 부하 전력(Po)이 증가하면 필요한 전력이 전류 제어부(242b)가 소모하는 전력으로부터 충당된다. 반면에, 부하의 변화에 의해 부하 전력(Po)이 감소하면 잉여 전력은 전류 제어부(242b)에 의해 소모될 것이다. 전류 제어부(242b)에서 소모되는 전력의 증감은 마치 일종의 예비 전력과 같이 기능할 수 있다. 다만, 일반적인 동작에서 전류 제어부(242b)에서 소모되는 전력은 불필요한 소모 전력이다. 따라서, 그 크기가 크지 않도록 제 2 전류(I2)의 크기를 작은 값으로 제한할 필요가 있다. As a result, when the load power Po increases due to the change in the load, the required power is taken from the power consumed by the current controller 242b. On the other hand, if the load power Po decreases due to the change in load, the surplus power will be consumed by the current controller 242b. The increase or decrease of power consumed by the current controller 242b may function as a kind of reserve power. However, the power consumed by the current controller 242b in the normal operation is unnecessary power consumption. Therefore, it is necessary to limit the magnitude of the second current I 2 to a small value so that the magnitude thereof is not large.

위와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 전력 전송 장치(1000)가 동작 할 때 소모되는 불필요한 전력(VIN×I2)이 최소화 된다. 또한, 부하(300)의 변화에 따라 공급되는 전력(Pa)을 능동적으로 제어할 수 있다.According to the configuration of the present invention as described above, unnecessary power (V IN × I 2 ) consumed when the power transmission apparatus 1000 is operated is minimized. In addition, the power Pa may be actively controlled according to the change of the load 300.

실시 예로서, 전력 전송 장치(1000)의 수신부(200)는 실시 예로서 과전압 보호 회로(240)의 전단에 정합회로(220) 및 정류부(230)를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the receiver 200 of the power transmission apparatus 1000 may further include a matching circuit 220 and a rectifier 230 in front of the overvoltage protection circuit 240.

도 8은 도 1의 정합 회로(220)를 설명하기 위한 예시도이다. 정합 회로(220)는 송신부(100)와 수신부(200)간의 임피던스를 정합시키는 회로이다. 정합 회로(220)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 실시 예로서 정합 회로(220)는 하나의 코일과 하나의 캐패시터로 구성될 수 있다. 임피던스가 정합되지 않으면 수신부(200)에서 반사 전력이 발생하고, 그에 따라 최대 전력 전달이 이루어지지 않는다. 8 is an exemplary diagram for describing the matching circuit 220 of FIG. 1. The matching circuit 220 is a circuit for matching the impedance between the transmitter 100 and the receiver 200. The matching circuit 220 may be configured in various forms. In an embodiment, the matching circuit 220 may include one coil and one capacitor. If the impedance is not matched, the reflected power is generated in the receiver 200, and thus the maximum power transfer is not performed.

일반적으로, 임피던스 정합을 위해서는 어느 접점에서 바라본 양쪽의 임피던스(ZA, ZB)들이 서로 복소 공액 관계(Complex Conjugate)가 되어야 한다. 전원 임피던스(ZS) 및 부하 임피던스(ZL)를 알고, 그에 대응하는 Lm 및 Cm 값(이하, 임피던스 정합점이라 한다)을 선택함으로써 임피던스는 정합될 수 있다. 정합 회로(220)의 구체적인 구성 및 설계 방법은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 설명은 생략된다. In general, impedance matching requires that both impedances Z A and Z B viewed from a contact point be in a complex conjugate relationship with each other. The impedance can be matched by knowing the power supply impedance Z S and the load impedance Z L and selecting the corresponding Lm and Cm values (hereinafter referred to as impedance matching points). Since the specific configuration and design method of the matching circuit 220 is well known in the art, a description thereof will be omitted.

도 9는 도 1에 도시된 정류부(230)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 정류부(230)는 정류 회로(231), 노이즈 필터(232) 및 평활 회로(233)를 포함한다. 정류 회로(231)는 정합 회로(220)로부터 출력된 교류 전력을 직류 전력으로 정류한다. 노이즈 필터(232)는 정류된 직류 전력에 포함된 노이즈를 제거한다. 평활 회로(233)는 정류된 직류 전력에 포함된 교류 성분을 제거한다. FIG. 9 is a block diagram illustrating the rectifying unit 230 illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 9, the rectifier 230 includes a rectifier circuit 231, a noise filter 232, and a smoothing circuit 233. The rectifier circuit 231 rectifies the AC power output from the matching circuit 220 into DC power. The noise filter 232 removes noise included in the rectified DC power. The smoothing circuit 233 removes an AC component included in the rectified DC power.

도 10a는 도 9에 도시된 정류 회로(231)를 예시적으로 나타낸 회로도이다. 도 10a는 정류 회로(231)의 한 종류인 전파 정류 회로를 보여준다. 도 8a를 참조하면, 정류 회로(231)는 입력으로서 교류 전압(VA)을 수신하고, 출력으로서 직류 전압(VB)을 제공한다. 10A is a circuit diagram exemplarily illustrating the rectifying circuit 231 shown in FIG. 9. 10A shows a full-wave rectifier circuit, which is one type of rectifier circuit 231. Referring to FIG. 8A, the rectifier circuit 231 receives an alternating voltage V A as an input and provides a DC voltage V B as an output.

입력된 교류 전압(VA)이 양의 값일 때, 다이오드 D2 및 D4는 턴 온 되고 다이오드 D1 및 D3는 턴 오프 된다. 이때, 출력된 직류 전압(VB)은 양의 값을 가진다. 입력된 교류 전압(VA)이 음의 값일 때, 다이오드 D1 및 D3는 턴 온 되고 다이오드 D2 및 D4는 턴 오프 된다. 이때도 출력된 직류 전압(VB)은 양의 값을 가진다. When the input AC voltage V A is a positive value, diodes D2 and D4 are turned on and diodes D1 and D3 are turned off. At this time, the output DC voltage (V B ) has a positive value. When the input AC voltage V A is negative, diodes D1 and D3 are turned on and diodes D2 and D4 are turned off. At this time, the output DC voltage V B has a positive value.

도 10b는 도 10a에 나타난 입력된 교류 전압(VA)과 출력된 직류 전압(VB)을 비교하여 도시한 파형도이다. 도 10b를 참조하면, 교류 전압(VA)의 부호 변화에도 불구하고, 직류 전압(VB)은 항상 양의 값을 가진다. FIG. 10B is a waveform diagram comparing the input AC voltage V A and the output DC voltage V B shown in FIG. 10A. Referring to FIG. 10B, despite the change in the sign of the AC voltage V A , the DC voltage V B always has a positive value.

한편, 도 10a에 도시된 정류 회로(231)는 예시적인 것이며, 정류 회로(231)는 그 밖의 다양한 형태로도 구성될 수 있다. 정류 회로(231)의 보다 구체적인 설계 방법들은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 설명은 생략된다.Meanwhile, the rectifier circuit 231 illustrated in FIG. 10A is exemplary, and the rectifier circuit 231 may be configured in various other forms. More specific design methods of the rectifier circuit 231 are well known in the art, and a description thereof is omitted.

도 11은 노이즈 필터(232)를 간략화한 예시도이다. 노이즈 필터(232)는 전압이나 전류에 포함된 노이즈를 제거한다. 실시 예로서, 노이즈 필터에서는 입력(VC)의 두 단자와 각각 연결된 두 개의 코일들이 하나의 코어 상에서 서로 반대방향으로 감겨질 수 있다. 그러한 구성에 따르면, 각 단자의 자력선이 역상이 되므로 각 단자에 존재하는 노이즈가 서로 상쇄된다. 그러므로, 노이즈가 제거된 전압이 노이즈 필터(232)의 출력(Vd)으로서 제공된다. 노이즈 필터(232)의 종류에 따라 입력 단자 또는 출력 단자와 병렬로 연결되는 캐패시터가 포함할 수 있다. 11 is a schematic diagram illustrating the noise filter 232. The noise filter 232 removes noise included in voltage or current. In an embodiment, in the noise filter, two coils respectively connected to two terminals of the input V C may be wound in opposite directions on one core. According to such a configuration, the magnetic force lines of the respective terminals are reversed, so that the noises present in the respective terminals cancel each other out. Therefore, the noise-free voltage is provided as the output V d of the noise filter 232. Depending on the type of the noise filter 232 may include a capacitor connected in parallel with the input terminal or the output terminal.

도 11에 도시된 노이즈 필터(232)는 예시적인 것이며, 노이즈 필터(232)는 그 밖의 다양한 형태로도 구성될 수 있다. 노이즈 필터(232)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 노이즈 필터(232)의 구체적인 구성 및 설계 방법은 당해 기술분야에서 널리 알려져 있으므로 그에 대한 설명은 생략된다.The noise filter 232 illustrated in FIG. 11 is exemplary, and the noise filter 232 may be configured in various other forms. The noise filter 232 may be implemented in various forms. Since the specific configuration and design method of the noise filter 232 is well known in the art, a description thereof will be omitted.

도 12a는 도 9에 도시된 평활 회로(233)를 예시적으로 나타낸 회로도이다. 도 12a을 참조하면, 평활 회로(233)는 정류 후의 전압에 포함된 교류 성분을 제거한다. 12A is a circuit diagram exemplarily illustrating the smoothing circuit 233 shown in FIG. 9. 12A, the smoothing circuit 233 removes an AC component included in the voltage after rectification.

예시적으로 평활 회로(233)는 하나의 코일 및 하나의 캐패시터로써 구성될 수 있다. 일반적으로, 캐패시터는 직류 성분을 차단하고 교류 성분을 통과시키는 성질을 가진다. 반대로, 코일은 직류 성분을 통과시키고 교류 성분을 차단한다. 도 12a을 참조하면, 입력(VI)과 출력(VO) 사이에 연결된 코일(L)은 교류 성분이 출력으로 전달되는 것을 차단한다. 이때, 코일은 인덕턴스 값이 큰 것이 사용된다. 출력과 접지사이에 병렬로 연결된 캐패시터(C)는 교류 성분을 접지로 유도함으로써 남아있는 교류 성분을 추가로 제거한다. In exemplary embodiments, the smoothing circuit 233 may be configured as one coil and one capacitor. In general, a capacitor has a property of blocking a direct current component and passing an alternating current component. In contrast, the coil passes a direct current component and blocks an alternating current component. Referring to FIG. 12A, the coil L connected between the input V I and the output V O blocks AC components from being delivered to the output. At this time, a coil having a large inductance value is used. Capacitor C connected in parallel between the output and ground further removes the remaining alternating current component by inducing alternating current to ground.

도 12b는 평활 회로(233)의 입력(점선, VI)과 출력(실선, VO)을 비교한 파형도이다. 출력(실선, VO)의 리플이 입력(점선, VI)의 리플보다 작아진 것을 확인할 수 있다. 12B is a waveform diagram comparing the input (dashed line, V I ) and the output (solid line, V O ) of the smoothing circuit 233. It can be seen that the ripple of the output (solid line, V O ) is smaller than the ripple of the input (dashed line, V I ).

한편, 도 12a에 도시된 평활 회로(233)는 예시적인 것이며, 평활 회로(233)는 그 밖에 다양한 형태로 구성될 수 있다. 평활 회로(233)의 보다 구체적인 설계 방법들은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로, 그에 대한 설명은 생략된다.
Meanwhile, the smoothing circuit 233 shown in FIG. 12A is exemplary, and the smoothing circuit 233 may be configured in various other forms. More specific design methods of the smoothing circuit 233 are well known in the art, and a description thereof is omitted.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전송 장치(1000)의 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 도 13을 참조하면, 과전압 보호 회로(240)에 전압이 인가되면 과전압 보호 프로세스가 시작된다.13 is a flowchart illustrating a control method of the power transmission apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, when a voltage is applied to the overvoltage protection circuit 240, an overvoltage protection process is started.

S100 단계에서, 스위치부(241)가 노드 전압을 감지한다. 구체적으로, 노드 전압은 스위치부(241)에 포함된 스위치 제어기(241a)에 의해 감지된다. 스위치 제어기(241a)는 스위치(241b)의 개폐를 제어하는 구성으로서, 통상 전압 상태에서는 스위치(241b)가 닫히도록 제어한다.In step S100, the switch unit 241 detects the node voltage. Specifically, the node voltage is sensed by the switch controller 241a included in the switch unit 241. The switch controller 241a controls the opening and closing of the switch 241b, and controls the switch 241b to close in the normal voltage state.

S200 단계에서, 스위치 제어기(241a)는 노드 전압이 사전에 프로그램된 기준전압을 초과하는지 판단한다. In step S200, the switch controller 241a determines whether the node voltage exceeds a pre-programmed reference voltage.

S300 단계에서, 노드 전압이 기준전압을 초과하면, 스위치 제어기(241a)는 스위치(241b)를 연다. 스위치(241b)가 열리면, 부하(300)는 수신부(200)로부터 전기적으로 차단된다. 전달된 전압이 기준전압을 초과하지 않으면, 스위치(241b)는 닫힌 채로 유지된다.In step S300, when the node voltage exceeds the reference voltage, the switch controller 241a opens the switch 241b. When the switch 241b is opened, the load 300 is electrically disconnected from the receiver 200. If the transferred voltage does not exceed the reference voltage, the switch 241b remains closed.

S400 단계에서, 감지부(242a)는 제 1 전류 및 입력 전압을 감지하여 제어신호를 전류 제어부(242b)에 제공한다. 이때, 입력 전압은 전류 분배부(242)의 입력단에 걸리는 전압이다. 제 1 전류는 전류 분배부(242)의 입력단으로부터 출력단으로 흐르는 전류이다. 실시 예로서, 감지부(242a)는 입력 전압을 감지하지 않을 수 있다. 이 경우 입력 전압은 전류 제어부(242b)에 의해 감지된다. In operation S400, the detector 242a detects the first current and the input voltage and provides a control signal to the current controller 242b. In this case, the input voltage is a voltage applied to the input terminal of the current distributor 242. The first current is a current flowing from the input terminal to the output terminal of the current distributor 242. In an embodiment, the detector 242a may not detect the input voltage. In this case, the input voltage is sensed by the current controller 242b.

S500 단계에서, 전류 제어부(242b)는 제어신호를 참조하여 제 2 전류의 크기를 제어한다. 제 2 전류는 전류 분배부(242)의 입력단으로부터 접지로 흐르는 전류이다. 제 2 전류는 입력 전류에 대한 입력 전압의 비가 일정하게 되도록 제어된다. 이때 입력 전류는 전류 분배부(242)의 입력단으로부터 들어오는 전체 전류를 의미한다. 실시 예로서, 입력 전류는 제 2 전류와 제 1 전류의 합과 같다. 이 경우 제 2 전류는 입력 전압의 크기에 비례하고, 제 1 전류의 크기에 반비례하는 방향으로 제어된다(수학식 5 참조). 이러한 동작은 과전압 보호 회로(240)의 실시 예에서 상세히 설명되었다.In operation S500, the current controller 242b controls the magnitude of the second current with reference to the control signal. The second current is a current flowing from the input terminal of the current distributor 242 to the ground. The second current is controlled so that the ratio of the input voltage to the input current is constant. In this case, the input current refers to the total current coming from the input terminal of the current distributor 242. In an embodiment, the input current is equal to the sum of the second current and the first current. In this case, the second current is controlled in a direction proportional to the magnitude of the input voltage and inversely proportional to the magnitude of the first current (see Equation 5). This operation has been described in detail in the embodiment of the overvoltage protection circuit 240.

S600 단계에서, 전류 제어부(242b)는 입력 전압 및 제 2 전류 값을 감지신호로서 피드백 제어부(260)에 제공한다. 피드백 제어부(260)는 감지신호를 피드백 신호로서 송신부(100)에 제공한다.In operation S600, the current controller 242b provides the input voltage and the second current value as a detection signal to the feedback controller 260. The feedback controller 260 provides the detection signal to the transmitter 100 as a feedback signal.

S700 및 S800 단계에서, 송신부(100)는 피드백 신호를 참조하여 제 2 전류의 크기를 기준 전류 값과 비교한다.In steps S700 and S800, the transmitter 100 compares the magnitude of the second current with a reference current value with reference to a feedback signal.

S900 및 S910 단계에서, 송신부(100)는 제 2 전류가 기준 전류 값보다 작으면 송신 전력을 증가시킨다. 제 2 전류의 크기가 기준 전류 값보다 크면 송신부(100)는 송신 전력을 감소시킨다. 송신 전력이 증가 또는 감소되면 제 2 전류의 크기도 증가 또는 감소될 것이다. 송신부(100)는 제 2 전류의 크기가 기준 전류 값과 같아질 때까지 송신 전력의 크기를 제어한다.In steps S900 and S910, when the second current is less than the reference current value, the transmitter 100 increases the transmit power. If the magnitude of the second current is greater than the reference current value, the transmitter 100 reduces the transmission power. If the transmit power is increased or decreased, the magnitude of the second current will also increase or decrease. The transmitter 100 controls the magnitude of the transmission power until the magnitude of the second current is equal to the reference current value.

상기와 같은 과전압 보호 방법에 따르면, 부하(300)를 과전압으로부터 보호할 수 있다. 또한, 과전압 보호 회로(240)가 소모하는 전력을 감소 시킬 수 있다. 또한, 과전압이 발생하거나 부하가 변화하여도 수신단 임피던스를 일정하게 유지하므로 전송 효율을 높일 수 있다.
According to the overvoltage protection method as described above, the load 300 can be protected from overvoltage. In addition, the power consumed by the overvoltage protection circuit 240 may be reduced. In addition, even if overvoltage occurs or load changes, the receiver impedance is kept constant, thereby increasing transmission efficiency.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다. 또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, a specific embodiment has been described. However, each embodiment may be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. In addition, although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the following claims.

Claims (18)

전력 전송 장치의 과전압 보호 회로에 있어서,
입력단으로부터 출력단으로 흐르는 제 1 전류 및 상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하여 제어 신호를 생성하는 감지부; 및
상기 제어 신호에 응답하여 상기 입력단으로부터 유입되는 입력 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하게 유지되도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어하는 전류 제어부를 포함하는 과전압 보호 회로.
In the overvoltage protection circuit of the power transmission device,
A detector configured to generate a control signal by sensing a first current flowing from an input terminal to an output terminal and an input voltage transmitted to the input terminal; And
And a current controller configured to control a second current flowing from the input terminal to the ground to maintain a constant ratio of the input voltage to the input current flowing from the input terminal in response to the control signal.
제 1 항에 있어서,
상기 입력 전류는 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류의 합전류인 과전압 보호 회로.
The method of claim 1,
And the input current is a sum current of the first current and the second current.
제 2 항에 있어서,
상기 전류 제어부는 상기 입력단과 상기 접지 사이에 위치한 과전압 보호 회로.
The method of claim 2,
And the current controller is located between the input terminal and the ground.
제 3 항에 있어서,
상기 전류 제어부는 상기 입력단과 상기 접지를 연결하는 가변 저항기를 포함하는 과전압 보호 회로.
The method of claim 3, wherein
And the current controller includes a variable resistor connecting the input terminal and the ground.
과전압 보호 회로를 포함하는 수신부; 및
상기 수신부에 무선으로 전송 전력을 공급하는 송신부를 포함하되,
상기 송신부는 상기 수신부로부터 제공되는 피드백 신호를 참조하여 상기 전송 전력의 크기를 제어함으로써 상기 과전압 보호 회로의 소모 전력을 제어하는 전력 전송 장치.
A receiver including an overvoltage protection circuit; And
Includes a transmitter for wirelessly transmitting power to the receiver,
And the transmitter controls power consumption of the overvoltage protection circuit by controlling the magnitude of the transmit power with reference to a feedback signal provided from the receiver.
제 5 항에 있어서,
상기 과전압 보호 회로는,
입력단으로부터 출력단으로 흐르는 제 1 전류 및 상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하여 제어 신호를 생성하는 감지부; 및
상기 제어 신호에 응답하여 상기 입력단으로부터 유입되는 입력 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하게 유지되도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어하는 전류 제어부를 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 5, wherein
The overvoltage protection circuit,
A detector configured to generate a control signal by sensing a first current flowing from an input terminal to an output terminal and an input voltage transmitted to the input terminal; And
And a current controller configured to control a second current flowing from the input terminal to the ground to maintain a constant ratio of the input voltage to the input current flowing from the input terminal in response to the control signal.
제 6 항에 있어서,
상기 입력 전류는 상기 제 1 전류 및 상기 제 2 전류의 합전류인 전력 전송 장치.
The method according to claim 6,
And the input current is a sum current of the first current and the second current.
제 7 항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 과전압 보호 회로로부터 출력되는 전력을 변압하여 부하에 제공하는 DC 컨버터; 및
상기 과전압 보호 회로로부터 감지 신호를 수신하여, 상기 감지 신호를 상기 피드백 신호로서 제공하는 피드백 제어부를 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 7, wherein
The receiver may further comprise:
A DC converter converting power output from the overvoltage protection circuit and providing the load to a load; And
And a feedback controller configured to receive a sensing signal from the overvoltage protection circuit and provide the sensing signal as the feedback signal.
제 8 항에 있어서,
상기 감지 신호는 상기 제 2 전류의 값을 나타내는 신호를 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 8,
And the sense signal comprises a signal indicative of the value of the second current.
제 9 항에 있어서,
상기 송신부는,
상기 제 2 전류의 값이 기준 전류 값을 초과하면 상기 전송 전력의 크기를 감소시키고, 미만이면 상기 전송 전력의 크기를 증가시킴으로써, 상기 과전압 보호 회로의 소모 전력을 제어하는 전력 전송 장치.
The method of claim 9,
The transmitting unit,
And controlling the power consumption of the overvoltage protection circuit by reducing the magnitude of the transmission power if the value of the second current exceeds the reference current value and increasing the magnitude of the transmission power if less than the value of the second current.
제 10 항에 있어서,
상기 과전압 보호 회로는,
상기 DC 컨버터를 상기 과전압 보호 회로로부터 전기적으로 차단할 수 있는 스위치부를 더 포함하는 전력 전송 장치.
11. The method of claim 10,
The overvoltage protection circuit,
And a switch unit capable of electrically disconnecting the DC converter from the overvoltage protection circuit.
제 11 항에 있어서,
상기 스위치부는,
상기 감지부와 상기 DC 컨버터 사이에 위치한 스위치; 및
상기 스위치의 개폐를 제어하는 스위치 제어기를 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 11,
The switch unit,
A switch located between the sensing unit and the DC converter; And
And a switch controller for controlling opening and closing of the switch.
제 12 항에 있어서,
상기 스위치 제어기는,
상기 감지부와 상기 스위치 사이의 노드 전압을 감지하여, 상기 노드 전압이 기준 전압을 초과하면 상기 스위치를 턴 오프하고, 이하이면 상기 스위치를 턴 온하는 전력 전송 장치.
The method of claim 12,
The switch controller,
And sensing a node voltage between the sensing unit and the switch to turn off the switch when the node voltage exceeds a reference voltage, and to turn on the switch below.
제 13 항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 과전압 보호 회로 전단에 위치하고 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부를 더 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 13,
The receiver may further comprise:
And a rectifier positioned at a front end of the overvoltage protection circuit to rectify AC power into DC power.
상기 제 14 항에 있어서,
상기 수신부는
상기 정류부 전단에 위치하고 상기 송신부와 상기 수신부 간의 임피던스를 정합시키는 정합 회로를 더 포함하는 전력 전송 장치.
The method of claim 14,
The receiving unit
And a matching circuit located in front of the rectifier and matching an impedance between the transmitter and the receiver.
수신부에 과전압 보호 회로를 포함하는 전력 전송 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 과전압 보호 회로의 입력단으로부터 상기 과전압 보호 회로의 출력단으로 흐르는 제 1 전류를 감지하는 단계;
상기 입력단에 전달되는 입력 전압을 감지하는 단계; 및
상기 제 1 전류 및 상기 입력 전압을 참조하여, 상기 입력단으로부터 유입되는 전류에 대한 상기 입력 전압의 비율이 일정하도록 상기 입력단으로부터 접지로 흐르는 제 2 전류를 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법.
In the control method of a power transmission device comprising an overvoltage protection circuit in a receiver,
Sensing a first current flowing from an input terminal of the overvoltage protection circuit to an output terminal of the overvoltage protection circuit;
Sensing an input voltage delivered to the input terminal; And
And controlling the second current flowing from the input terminal to the ground such that the ratio of the input voltage to the current flowing from the input terminal is constant with reference to the first current and the input voltage.
제 16 항에 있어서,
상기 입력 전압의 값 또는 상기 제 2 전류의 값을 피드백 신호로서 송신부에 제공하는 단계; 및
상기 피드백 신호를 참조하여, 상기 송신부로부터 상기 수신부로 무선으로 전송되는 전력의 크기를 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
17. The method of claim 16,
Providing a value of the input voltage or the value of the second current to a transmitter as a feedback signal; And
And controlling the amount of power wirelessly transmitted from the transmitter to the receiver with reference to the feedback signal.
제 17 항에 있어서,
상기 전력의 크기를 제어하는 단계는,
상기 제 2 전류 값이 기준 전류 값을 초과하면 상기 전송되는 전력의 크기를 감소시키고, 미만이면 상기 전송되는 전력의 크기를 증가시키는 제어 방법.
The method of claim 17,
Controlling the magnitude of the power,
And if the second current value exceeds a reference current value, decreases the magnitude of the transmitted power and decreases the magnitude of the transmitted power.
KR1020110050767A 2011-03-02 2011-05-27 Overvoltage protection circuit, power transfer apparatus comprising it and control method of power transfer apparatus KR101765051B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/366,389 US20120223591A1 (en) 2011-03-02 2012-02-06 Overvoltage protection circuit, power transmission device including the same, and control method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110018574 2011-03-02
KR20110018574 2011-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120100666A true KR20120100666A (en) 2012-09-12
KR101765051B1 KR101765051B1 (en) 2017-08-08

Family

ID=47110357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110050767A KR101765051B1 (en) 2011-03-02 2011-05-27 Overvoltage protection circuit, power transfer apparatus comprising it and control method of power transfer apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101765051B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101503220B1 (en) * 2014-10-06 2015-03-17 (주)디아이디 Load-sensing adaptive type dongle wireless charging receiver
WO2017200193A1 (en) * 2016-05-16 2017-11-23 엘지이노텍(주) Wireless power control method and device
WO2021215696A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 삼성전자 주식회사 Electronic device for carrying out overvoltage protection operation and control method therefor
WO2022080830A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 삼성전자(주) Electronic device
KR20220155030A (en) * 2021-05-14 2022-11-22 한국수자원공사 Surge protection device of power controller

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080290819A1 (en) * 2007-02-06 2008-11-27 Luminus Devices, Inc. Light-emitting device driver circuits and related applications

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101503220B1 (en) * 2014-10-06 2015-03-17 (주)디아이디 Load-sensing adaptive type dongle wireless charging receiver
WO2017200193A1 (en) * 2016-05-16 2017-11-23 엘지이노텍(주) Wireless power control method and device
US10790693B2 (en) 2016-05-16 2020-09-29 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power control method and device
US11271432B2 (en) 2016-05-16 2022-03-08 Lg Innotek Co., Ltd. Wireless power control method and device
WO2021215696A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 삼성전자 주식회사 Electronic device for carrying out overvoltage protection operation and control method therefor
WO2022080830A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 삼성전자(주) Electronic device
KR20220155030A (en) * 2021-05-14 2022-11-22 한국수자원공사 Surge protection device of power controller

Also Published As

Publication number Publication date
KR101765051B1 (en) 2017-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120223591A1 (en) Overvoltage protection circuit, power transmission device including the same, and control method thereof
US10355525B2 (en) Apparatus, system, and method for back-channel communication in an inductive wireless power transfer system
US9904306B2 (en) Voltage converter, wireless power reception device and wireless power transmission system including the same
TWI565179B (en) Wireless power receiver and method of managing power thereof
CN108092416B (en) Wireless power transmitter and method of controlling power thereof
EP3031117B1 (en) System and method for alignment and compatibility detection for a wireless power transfer system
KR101882273B1 (en) Method and apparatus for wireless power reception and method and apparatus for wireless power transmission
US9793747B2 (en) Wireless power receiving device and power control method thereof
US9954581B2 (en) Apparatuses and related methods for communication with a wireless power receiver
CN104079079B (en) Mode of resonance contactless power supply device, integrated circuit and constant pressure control method
KR20140008021A (en) Method and apparatus for wireless power reception
TWI705639B (en) Wireless power circuit, method of wirelessly receiving power and receiver circuit
KR20120100666A (en) Overvoltage protection circuit, power transfer apparatus comprising it and control method of power transfer apparatus
CN107925268B (en) Inductive power receiver
US20140103737A1 (en) Wireless power transmitter, wireless power receiver and wireless power transmission method
US20140292099A1 (en) Wireless power apparatus and operation method thereof
KR101792636B1 (en) System and Method for transmission Wireless Power without Data Communication Channel
KR101996966B1 (en) Wireless Power Transfer System and Operating method thereof
US11881732B2 (en) Active receiver overvoltage and overpower protection in wireless power transfer
KR20140057506A (en) Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof
US20160359467A1 (en) Dynamic adjustment of power for wireless power transfer
KR102128487B1 (en) Apparatus for transmitting wireless power and method for controlling power thereof
JP5461340B2 (en) Resonant type wireless power transmission device
JP6310846B2 (en) Non-contact power transmission system and secondary battery pack
WO2017131531A1 (en) Inductive power transfer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)