KR20120134028A - 무선 전력을 이용한 통신 장치 및 방법 - Google Patents

무선 전력을 이용한 통신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

소스 디바이스가 무선 전력을 이용하여 타겟 디바이스와 통신하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 타겟 디바이스의 임피던스에 따라 변화하는 전력 증폭기의 구동전압을 검출하고, 상기 검출된 구동전압의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조하며, 상기 임피던스의 변화를 센싱하고, 상기 센싱에 기초하여 상기 구동전압을 제어한다.

Description

무선 전력을 이용한 통신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMMUNICATION USING WIRELESS POWER}
기술분야는 소스 디바이스가 무선 전력을 이용하여 타겟 디바이스와 통신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 전력전송에 대한 연구는 휴대기기 및 전기 자동차를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선전력공급의 불편함 증가 및 기존 battery 용량의 한계 봉착 등을 극복하기 위해 시작되었다. 무선 전력 전송 기술들 중 하나는 RF 소자들의 공진(resonance) 특성을 이용한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 전송 시스템은 전력을 공급하는 소스 디바이스와 전력을 공급받는 타겟 디바이스를 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 타겟 디바이스의 임피던스에 따라 변화하는 전력증폭기의 공급전력을 검출하는 검출부, 상기 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 복조부 및 상기 임피던스의 변화를 센싱하고, 상기 센싱에 기초하여 상기 공급전력을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 검출부는 저항, 트랜지스터의 온 저항 및 line 임피던스 중 적어도 하나를 이용하고, 상기 적어도 하나의 양단에 걸리는 전압을 검출 할 수 있다.
상기 복조부는 상기 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭하는 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 복조부는 상기 검출된 공급전력에 포함된 리플을 제거하는 리플 제거부를 포함할 수 있다.
상기 복조부는 상기 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력하는 비교부를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환하는 변환부, 전력 증폭기에 공급되는 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는 제어부 및 상기 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조하는 변조부를 포함한다.
상기 변조부는 상기 전력 증폭기에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다.
상기 제어부는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 펄스 폭을 제어하는 방식으로 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전력 증폭기의 구동 전압 또는 입력 전압의 크기를 제어할 수 있다.
일 측면에 있어서, 무선 전력을 이용한 통신 방법은 타겟 디바이스의 임피던스의 변화를 센싱하는 단계, 상기 임피던스의 변화에 따라 AC/DC 컨버터를 제어하는 단계, AC/DC 컨버터에서 출력되어 전력 증폭기로 입력되는 상기 전력 증폭기의 공급전력을 검출하는 단계 및 상기 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 단계를 포함한다.
상기 복조하는 단계는 상기 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복조하는 단계는 상기 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력하는 단계 및 상기 출력된 "하이" 또는 "로우" 값에 기초하여, 상기 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에 있어서, 무선 전력을 이용한 통신 방법은 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환하는 단계, 전력 증폭기에 공급되는 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는 단계 및 상기 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조하는 단계를 포함한다.
상기 변조하는 단계는 상기 전력 증폭기에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 펄스 폭을 제어하는 방식으로 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다.
전력 증폭기의 구동 전압을 이용함으로써, 타겟 디바이스의 변조된 메시지를 보다 안정적으로 복원할 수 있다.
전송하는 전력과 동일한 공진 주파수에서 전력증폭기의 공급전력의 변화량에 기초하여 메시지를 복원함으로써, 주파수 간섭 없이 데이터를 안정적으로 복원할 수 있다.
또한, 전력 증폭기의 공급전압 또는 공급전류를 이용하여 변조 및 복조를 수행함으로써, DC 오프셋 및 누설전류 등의 문제를 극복할 수 있어서 통신 비트에러율(Bit Error Rate, BER)을 개선할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 구체적 일 예이다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 6은 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 9는 일실시예에 따른 전력 증폭기의 입력 전압과 출력 전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 일실시예에 따른 전력 증폭기의 출력 전력을 이용한 변조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 방법의 흐름도이다.
도 12는 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 방법의 흐름도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션들을 나타낸다.
도 16은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 수신 장치의 구성 예를 나타낸다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 소스 디바이스(110) 및 타겟 디바이스(120)를 포함한다. 소스 디바이스(110)는 무선 전력을 공급하는 디바이스를 의미하며, 디바이스에는 패드, 단말, TV, 의료기기, 전기 자동차(electric vehicle) 등 전력을 공급할 수 있는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 타겟 디바이스(120)는 무선 전력을 공급받는 디바이스를 의미하며, 전력을 필요로 하는 모든 전자기기가 포함될 수 있다. 이때, 전자기기에는 패드, 단말, 태블릿, 의료기기, 전기 자동차(electric vehicle) 등이 포함될 수 있다.
소스 디바이스(110)는 AC/DC 컨버터(111), Power Detector(113), 전력변환부(114), 제어 및 통신부(115) 및 소스 공진기(116)을 포함한다.
타겟 디바이스(120)는 타겟 공진기(121), 정류부(122), DC/DC 컨버터(123), 스위치부(124), 충전부(125) 및 제어 및 통신부(126)를 포함한다.
AC/DC 컨버터(111)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나, 제어 및 통신부(115)의 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수 있다.
Power Detector(113)는 AC/DC 컨버터(111)의 출력 전류 및 전압을 검출하고, 검출된 전류 및 전압에 대한 정보를 제어 및 통신부(115)로 전달한다. 또한, Power Detector(113)는 전력변환부(114)의 입력 전류 및 전압을 검출할 수 도 있다.
전력변환부(114)는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압를 AC 전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 즉, 전력변환부(114)는 공진 주파수를 이용하여 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써, 타겟 디바이스에서 사용되는 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 생성할 수 있다. 여기서, "통신용 전력"은 타겟 디바이스의 통신 모듈 및 프로세서를 활성화 시키기 위한 에너지를 의미한다. 상기 활성화 시키기 위한 에너지라는 의미에서 "통신용 전력"은 웨이크 업(wake-up)전력이라고 불리울 수 있다. "통신용 전력"은 CW(constant wave)의 형태로 일정 시간 동안 전송될 수 있다. "충전용 전력"은 타겟 디바이스와 연결된 또는 타겟 디바이스에 포함된 배터리를 충전 시키기 위한 에너지를 의미한다. "충전용 전력"은 소정 시간 동안 계속 전송될 수 있으며, "통신용 전력" 보다 높은 전력 레벨로 전송될 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호의 주파수를 제어할 수 있다. 제어 및 통신부(115)의 제어에 의하여 스위칭 펄스 신호의 주파수가 결정될 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 전력변환부(114)를 제어함으로써, 타겟 디바이스(120)에 전송하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(115)는 인-밴드 통신"을 통해 상기 타겟 디바이스에 다양한 메시지를 전송할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하고, 반사파의 포락선을 통해 타겟 디바이스로부터 수신되는 신호를 복조할 수 있다.
제어 및 통신부(115)는 다양한 방법을 통해, 인-밴드 통신을 수행하기 위한 변조 신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 스위칭 펄스 신호를 온/오프 함으로써, 변조신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부(115)는 델타-시그마 변조를 수행하여, 변조신호를 생성할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 일정한 포락선을 가지는 펄스폭 변조신호를 생성할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(115)는 공진 주파수가 아닌 별도의 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(115)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(115)는 아웃-밴드 통신을 통해 타겟 디바이스(120)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
소스 공진기(116)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 타겟 공진기(121)로 전달(transferring)한다. 즉, 소스 공진기(116)는 타겟 공진기(121)와의 마그네틱 커플링을 통해 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 타겟 디바이스(120)로 전달한다.
타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 즉, 타겟 공진기(121)는 소스 공진기(116)와의 마그네틱 커플링을 통해 소스 디바이스(110)로부터 "통신용 전력" 또는 "충전용 전력"을 수신한다. 또한, 타겟 공진기(121)는 인-밴드 통신을 통해 상기 소스 디바이스로부터 다양한 메시지를 수신할 수 있다.
정류부(122)는 교류 전압을 정류함으로써, DC 전압을 생성한다. 즉, 정류부(122)는 타겟 공진기(121)에 수신된 교류 전압을 정류한다.
DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 충전부(125)의 용량에 맞게 조정한다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(123)는 정류부(122)에서 출력되는 DC 전압의 레벨을 3~10Volt로 조정할 수 있다.
스위치부(124)는 제어 및 통신부(126)의 제어에 따라 온/오프 된다. 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 반사파를 검출하게 된다. 즉, 스위치부(124)가 오프되는 경우, 소스 공진기(116)와 타겟 공진기(121) 사이의 마그네틱 커플링이 제거 될 수 있다.
충전부(125)는 배터리를 포함할 수 있다. 충전부(125)는 DC/DC 컨버터(123)로부터 출력되는 DC 전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
제어 및 통신부(126)는 공진 주파수를 이용하여 데이터를 송수신하는 인-밴드 통신을 수행할 수 있다. 이때, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)과 정류부(122) 사이의 신호를 검출하여 수신 신호를 복조하거나, 정류부(122)의 출력 신호를 검출하여 수신 신호를 복조할 수 있다. 즉, 제어 및 통신부(126)는 인-밴드 통신을 통해 수신된 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 조정함으로써, 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 있다. 또한, 제어 및 통신부는 스위치부(124)의 온/오프를 통해 소스 디바이스(110)에 전송하는 신호를 변조할 수 도 있다. 간단한 예로, 제어 및 통신부(126)는 타겟 공진기(121)의 임피던스를 증가 시킴으로써, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)에서 반사파가 검출되도록 할 수 있다. 반사파의 발생 여부에 따라, 소스 디바이스(110)의 제어 및 통신부(115)는 이진수 "0" 또는 "1"을 검출할 수 있다.
한편, 제어 및 통신부(126)는 통신 채널을 이용하는 아웃-밴드 통신을 수행할 수 도 있다. 제어 및 통신부(126)는 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 등의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 제어 및 통신부(126)는 아웃-밴드 통신을 통해 소스 디바이스(110)와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력를 이용한 통신 장치는 주파수 발생부(210), 전력 증폭기(power amplifier, PA)(220), 검출부(240), AC/DC 컨버터(250), 복조부(260) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다.
주파수 발생부(210)는 공진 주파수를 발생시킨다. 공진 주파수는 제어부(270)에 의해 결정될 수 있다. 제어부(270)는 소스 디바이스와 타겟 디바이스 간의 임피던스를 매칭 시키고, 공진 주파수를 결정할 수 있다. AC/DC 컨버터(250)는 교류 신호를 정류하여 소정의 직류 신호로 변환할 수 있다.
전력 증폭기(220)는 타겟 디바이스의 요청에 대응하는 크기로 입력 신호를 증폭할 수 있다. 이때, 타겟 디바이스의 요청은 타겟 디바이스의 임피던스(230)에 따라 결정될 수 있다. 타겟 디바이스의 임피던스(230)는 소스 디바이스에서 타겟 디바이스 방향으로 보이는 임피던스를 의미한다. 또한, 타겟 디바이스의 요청에 대응하는 전력은 전력 증폭기(220)의 공급전력에 따라 결정될 수 있다. 이때, 전력 증폭기(220)의 공급전력은 공급전압 또는 공급전류를 측정함으로써, 계산될 수 있다.
타겟 디바이스가 임피던스를 변화하여, 메시지를 변조하는 것을 로드 모듈레이션(Load modulation)이라고 한다. 타겟 디바이스의 임피던스(230)가 변화하면, 변화에 따라 전력 증폭기(220)의 공급전력도 변화되므로, 공급전압 또는 공급전류를 측정함으로써, 타겟 디바이스의 임피던스(230) 변화를 추정할 수 있다.
검출부(240)는 전력 증폭기(220)의 공급전력을 검출한다. 이때, 검출부(240)는 전력 증폭기(220)의 공급전압 또는 공급전류를 검출할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 검출된 공급전력은 검출된 공급전압 또는 검출된 공급전류를 의미할 수 있다. 공급전력은 AC/DC 컨버터(250)에서 생성된다. 제어부(270)는 타겟 디바이스의 임피던스(230)가 변화하면, 변화하는 임피던스에 매칭되도록, 매칭 네트워크를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(270)는 타겟 디바이스의 요청에 대응하도록 AC/DC 컨버터(250)의 출력 전력을 제어할 수 있다. AC/DC 컨버터(250)의 출력 전력은 전력 증폭기(220)의 공급전력으로 제공된다.
검출부(240)는 저항 양단에 걸리는 전압을 검출하는 방식으로 전력 증폭기의 공급전력을 검출할 수 있다. 검출부(240)는 저항에 흐르는 전류를 검출하는 방식으로 전력 증폭기의 공급전력을 검출할 수도 있다. 또한, 검출부(240)는 트랜지스터의 온 저항(Ron) 양단에 걸리는 전압을 검출하는 방식으로 전력 증폭기의 공급전력을 검출할 수 있다. 검출부(240)는 트랜지스터의 온 저항에 흐르는 전류를 검출하는 방식으로 전력 증폭기의 공급전력을 검출할 수도 있다. 또한, 검출부(240)는 line 임피던스의 양단의 전압을 검출하는 방식으로 전력증폭기의 공급전력을 검출할 수 있다. 검출부(240)는 line 임피던스에 흐르는 전류를 검출하는 방식으로 전력 증폭기의 공급전력을 검출할 수도 있다.
복조부(260)는 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수 있다. 전력증폭기의 공급전력은 타겟 디바이스의 임피던스(230) 변화에 따라 변화하므로, 복조부(260)는 그 변화량을 소정의 레퍼런스 신호와 비교하여, 메시지를 복조할 수 있다.
복조부(260)는 증폭부(261), 리플 제거부(263), 비교부(265)를 포함할 수 있다. 증폭부(261)는 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭할 수 있다. 검출부(240)의 저항 값이 작아도, 제어부(270)에서 검출된 공급전력에 기초하여 메시지를 복조할 수 있도록 증폭부(261)는 검출된 공급전력을 증폭할 수 있다. 검출된 공급전력은 작은 진폭의 크기를 가질 수 있다. 검출된 공급전력으로부터 "하이" 또는 "로우" 값을 구별하고, 그에 기초하여 메시지를 변조하기 위해서는 진폭의 크기를 소정의 값 이상으로 증폭할 필요가 있다. 리플 제거부(263)는 검출된 공급전력에 포함된 리플 신호를 제거할 수 있다. 리플 신호는 신호가 회로를 통과하는 과정에서 발생할 수 있다. 비교부(265)는 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력할 수 있다. 기 설정된 기준 신호는 제어부(270)에서 제공될 수 있다. 기 설정된 기준 신호는 고정된 임의의 값일 수도 있고, 검출된 공급전력에서 가장 작은 값으로, 검출된 공급전력의 변화에 따라 가변 하는 값일 수도 있다. 복조부(260)는 비교부(265)에서 출력된 "하이" 또는 "로우" 값에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수 있다.
제어부(270)는 타겟 디바이스의 임피던스(230)의 변화를 센싱할 수 있다. 제어부(270)는 매칭 네트워크의 매칭이 틀어지는 것을 통해 타겟 디바이스의 임피던스(230)의 변화를 센싱할 수도 있다. 또한, 제어부(270)는 타겟 디바이스의 임피던스(230)의 변화에 기초하여 전력 증폭기(220)의 공급전력을 제어할 수도 있다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 구체적 일 예이다.
도 3을 참조하면, 매칭 네트워크(310)는 타겟 디바이스 단으로 보이는 입력 임피던스와 전력 증폭기(220)의 출력 임피던스를 매칭 시킬 수 있다. 입력 임피던스는 타겟 디바이스의 임피던스가 변화함에 따라 변경될 수 있다.
검출부(320)는 저항 Rs의 양단에 걸리는 전압을 검출함으로써, 전력 증폭기(220)에 입력되는 공급전압을 검출할 수 있다. 공급전압에 의하여, 전력 증폭기(220)의 출력 전력의 레벨이 결정될 수 있다. 저항 Rs 대신 트랜지스터가 사용될 수 있고, 검출부(320)는 트랜지스터의 온 저항(Ron)의 양단에 걸리는 전압을 검출함으로써, 공급전압을 검출할 수 있다. 저항 Rs 대신, line 임피던스를 이용하여, 검출부(320)는 공급전압을 검출 할 수도 있다. 또한, 검출부(320)는 저항 Rs에 흐르는 전류를 검출함으로써, 전력 증폭기(220)에 입력되는 공급전류를 검출할 수도 있다.
증폭부(330)는 저항 Rs 양단에 걸린 전압을 소정의 값 이상으로 증폭할 수 있다. 이때, 증폭기에는 차동 증폭기 및 동종 기술분야에서 널리 알려진 다양한 트랜지스터들이 사용될 수 있다.
리플 제거부(340)는 캐패시터 C2를 이용하여, 증폭된 신호에 포함된 리플 신호를 제거할 수 있다. 비교부(350)는 증폭된 신호에서 리플 신호가 제거된 부분과 소정의 기준 신호(351)를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력할 수 있다. 이때, 소정의 기준 신호(351)는 제어부(270)에서 제공될 수 있다. 소정의 기준 신호(351)는 임의의 고정된 값일 수도 있고, 검출된 공급전압의 최소 값일 수도 있다. 캐패시터 C1은 비교부(250)에서 출력된 신호에 포함된 리플을 제거하는데 사용될 수 있다.
제어부(270)는 비교부(350)에서 출력된 "하이" 또는 "로우" 값에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수 있다.
도 4는 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 무선 전력를 이용한 통신 장치는 변환부(410), 변조부(420), 제어부(430), 주파수 발생부(440), 전력 증폭기(450) 및 매칭 네트워크(460)를 포함할 수 있다.
변환부(410)는 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환할 수 있다. AC 전압은 외부의 전원(power supply)으로부터 공급될 수 있다. 변환부(410)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)에 의해 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환할 수도 있다.
제어부(430)는 복수 레벨의 DC 전압을 제어한다. 제어부(430)는 복수 레벨의 DC 전압의 크기 또는 지속시간(duration)을 제어할 수 있다.
제어부(430)는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다. 제어부(430)는 디지털-아날로그 컨버터를 포함할 수 있다. 디지털-아날로그 컨버터는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 제어부(430)는 제어 아날로그 신호에 기초하여, 복수 레벨의 DC 전압의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어 아날로그 신호와 복수 레벨의 DC 전압의 크기가 곱해지면, 복수 레벨의 DC 전압의 크기는 작아질 수도 있고, 커질 수도 있다.
제어부(430)는 펄스 폭을 제어하는 방식으로 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다. 제어부(430)는 복수 레벨의 DC 전압이 특정 시간 동안 전력 증폭기(450)에 입력되도록 펄스 폭 변조 신호를 생성할 수 있다. 펄스 폭 변조 신호는 펄스의 폭이 서로 다른 펄스들이 포함된 신호이다. 예를 들면, 복수 레벨의 DC 전압과 펄스 폭 변조 신호를 곱하면, 어떤 시간에는 전력 증폭기(450)에 구동 전압이 길게 공급되고, 어떤 시간에는 구동 전압이 짧게 공급될 수 있다.
제어부(410)는 변조부(420)에 펄스 신호 형태의 데이터를 전달할 수 있다.
변조부(420)는 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다. 제어된 복수 레벨의 DC 전압은 크기 또는 지속시간이 경우에 따라 다를 수 있다. 변조부(420)는 데이터를 제어된 복수 레벨의 DC 전압의 크기 또는 지속시간에 맵핑하여, 상기 데이터를 변조할 수 있다. 또한, 변조부(420)는 제어부(310)로부터 제공되는 펄스 신호 형태의 데이터를 제어된 복수 레벨의 DC 전압과 합성하여, 상기 데이터를 변조할 수도 있다.
또한, 변조부(420)는 전력 증폭기(450)에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다. 제어부(430)는 전력 증폭기(450)에 입력되는 신호의 크기 또는 지속시간을 제어하여, 전력 증폭기(450)에서 출력되는 전력의 인덱스를 변화시킬 수 있다. 또한, 제어부(430)는 전력 증폭기(450)를 구동시키는 구동 전압의 크기 또는 지속시간을 제어하여, 전력 증폭기(450)에서 출력되는 전력의 인덱스를 변화시킬 수 있다. 변조부(430)는 변화하는 인덱스에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다. 인덱스에 대해서는 도 7에서 좀 더 상세하게 설명한다.
주파수 발생부(440)는 공진 주파수를 발생시킨다. 공진 주파수는 제어부(430)에 의해 결정될 수 있다. 전력 증폭기(450)는 타겟 디바이스의 요청에 대응하는 크기로 입력 신호를 증폭할 수 있다. 전력 증폭기(450)는 공진 주파수 신호를 입력 신호로 하고, 제어된 복수 레벨의 DC 전압을 구동 신호로 하여, 전력을 출력할 수 있다. 매칭 네트워크(460)는 타겟 디바이스 방향으로 보이는 입력 임피던스와 전력 증폭기(450)의 출력 임피던스를 매칭 시킬 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 5를 참조하면, 무선 전력를 이용한 통신 장치는 SMPS(510), 제어부(520), 트랜지스터(530)를 더 포함할 수 있다.
SMPS(510)는 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 DC 전압으로 변환할 수 있다. AC 전압은 외부의 전원(power supply)으로부터 공급될 수 있다.
제어부(520)는 트랜지스터(530)의 출력 전압을 제어한다. 제어부(520)는 제어부(520)에서 트랜지스터(530)로 입력 되는 전압을 제어하여 트랜지스터(530)의 출력 전압을 제어할 수 있다. 제어부(520)에서 트랜지스터(530)로 입력되는 전압과 SMPS(510)에서 트랜지스터(530)로 입력되는 전압의 차이를 이용하여, 제어부(520)는 트랜지스터(530)의 출력 전압을 제어할 수 있다. 트랜지스터(530)의 출력 전압은 전력 증폭기(450)의 공급 전압이 된다. 제어부(520)의 제어에 의해 다양한 레벨의 구동 전압이 전력 증폭기(450)에 입력됨으로써, 데이터가 변조될 수 있다.
도 6은 또 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 장치의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 무선 전력를 이용한 통신 장치는 주파수 발생부(610), 변조부(620), 제어부(630), 전력 증폭기(640), 변환부(650) 및 매칭 네트워크(660)를 포함할 수 있다.
주파수 발생부(610)는 공진 주파수를 발생시킨다. 공진 주파수는 제어부(630)에 의해 결정될 수 있다. 전력 증폭기(640)는 타겟 디바이스의 요청에 대응하는 크기로 입력 신호를 증폭할 수 있다. 전력 증폭기(640)는 공진 주파수 신호를 입력 신호로 하고, 변환부(650)의 출력 신호를 구동 신호로 하여, 전력을 출력할 수 있다. 매칭 네트워크(660)는 타겟 디바이스 방향으로 보이는 입력 임피던스와 전력 증폭기(640)의 출력 임피던스를 매칭 시킬 수 있다.
변환부(650)는 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환할 수 있다.
제어부(630)는 공진 주파수와 합성되는 펄스 신호를 변조부(620)에 제공할 수 있다. 이때, 제어부(630)는 펄스 신호의 크기 및 지속시간(duration)을 제어할 수 있다.
제어부(630)는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 펄스 신호를 제어할 수 있다. 제어부(630)는 디지털-아날로그 컨버터를 포함할 수 있다. 디지털-아날로그 컨버터는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 제어부(630)는 제어 아날로그 신호에 기초하여, 펄스 신호의 크기를 제어할 수 있다.
제어부(630)는 펄스 폭을 제어하는 방식으로 펄스 신호를 제어할 수 있다. 제어부(630)는 펄스 신호가 특정 시간 동안 전력 증폭기(640)에 입력되도록 펄스 폭 변조 신호를 생성할 수 있다. 펄스 폭 변조 신호는 펄스의 폭이 서로 다른 펄스들이 포함된 신호이다. 예를 들면, 공진 주파수 신호와 펄스 폭 변조 신호를 곱하면, 어떤 시간에는 전력 증폭기(640)에 입력 전압이 길게 공급되고, 어떤 시간에는 입력 전압이 짧게 공급될 수 있다.
변조부(620)는 공진 주파수 신호와 펄스 신호를 합성하여 데이터를 변조할 수 있다. 펄스 신호의 크기 또는 지속시간은 경우에 따라 다를 수 있다. 변조부(620)는 데이터를 펄스 신호의 크기 또는 지속시간에 맵핑하여, 상기 데이터를 변조할 수 있다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 7을 참조하면, 변조부(620)는 복수의 감쇠기(attenuator)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 감쇠기(710)은 주파수 발생부(610)에서 발생하는 입력 신호의 크기를 0.5dB만큼 감소시킬 수 있다. 감쇠기(720)은 입력 신호의 크기를 1dB만큼, 감쇠기(730)은 입력 신호의 크기를 2dB만큼, 감쇠기(740)은 입력 신호의 크기를 4dB만큼, 감쇠기(750)은 입력 신호의 크기를 8dB만큼 감소시킬 수 있다. 변조부(620)는 복수의 감쇠기들의 전기적 연결을 스위치들을 통해 제어할 수 있다. 예를 들면, 변조부(620)는 스위치(751)를 제어하여, 입력 신호의 크기를 15.5dB만큼 감소시킬 수 있다. 변조부(620)는 입력 신호에 대해, 복수의 감쇠기들을 이용하여, 소정의 크기만큼 감쇠시킴으로써, 데이터를 변조할 수 있다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 변조부의 구체적 일 예이다.
도 8을 참조하면, 변조부(620)는 복수의 다이오드들(830,840,850,860)을 포함할 수 있다. 다이오드(830) 및 다이오드(860)에 걸리는 전압(Vs)과 다이오드(840)와 다이오드(850) 사이에 걸리는 전압(Vcon)의 차이에 따라, 변조부(620)는 주파수 발생부(610)에서 발생하는 입력 신호의 크기를 크거나 작게 할 수 있다.
보다 구체적으로, 위치(870)에 걸리는 전압이 위치(880)에 걸리는 전압보다 크면, 다이오드(840)에 역방향 바이어스가 걸리고, 위치(890)에 걸리는 전압이 위치(880)에 걸리는 전압보다 크면, 다이오드(850)에 역방향 바이어스가 걸려, 다이오드들(840, 850)은 캐패시터처럼 동작할 수 있다. 위치(880)에 걸리는 전압이 위치(870)에 걸리는 전압보다 크면, 다이오드(840)에 순방향 바이어스가 걸리고, 위치(880)에 걸리는 전압이 위치(890)에 걸리는 전압보다 크면, 다이오드(850)에 순방향 바이어스가 걸려, 저항처럼 동작할 수 있다. 상기 저항을 순방향 저항이라고 부를 수 있다.
제어부(630)는 전압(Vcon)을 제어하여, 다이오드들(840,850)에 순방향 바이어스가 걸리도록 할 수 있다. 제어부(630)에서 제어된 전압(Vcon)의 크기에 따라, 순방향 저항의 값은 가변할 수 있다. 변조부(620)는 가변하는 순방향 저항을 이용하여 데이터를 변조할 수 있다.
매칭 네트워크(910)는 변조부(620)의 입력 임피던스와 주파수 발생부(610)의 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 매칭 네트워크(820)는 타겟 디바이스의 입력 임피던스와 변조부(620)의 출력 임피던스를 매칭시킬 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 전력 증폭기의 입력 전압과 출력 전력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, 전력 증폭기의 공급 전압이 커짐에 따라, 출력 전력도 커짐을 알 수 있다. 전력 증폭기의 공급 전압은 전력 증폭기의 구동 전압일 수도 있고, 입력 전압일 수도 있다. 전력 증폭기의 출력 전력은 공급 전압에 비례하므로, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 공급 전압이 변화량에 기초하여, 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수도 있고, 공급 전압에 변화를 주어 소스 디바이스의 메시지를 변조할 수도 있다.
타겟 디바이스의 임피던스가 변하는 경우에 전력 증폭기의 출력 전력이 변하고, 출력 전력이 변하기 위해서는 공급 전압이 변하여야 하므로, 로드 모듈레이션에 대응하는 공급 전압의 변화량에 기초하여, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수 있다. 또한, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 공급 전압의 크기 또는 공급 전압이 공급되는 지속시간을 변경함으로써, 소스 디바이스의 메시지를 변조할 수도 있다. 공급 전압의 변화에 따라 전력 증폭기의 출력 전력도 변화하고, 타겟 디바이스는 출력 전력의 변화량에 기초하여 소스 디바이스의 메시지를 복조할 수 있기 때문이다.
도 10은 일실시예에 따른 전력 증폭기의 출력 전력을 이용한 변조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, A는 출력 전력의 최대 진폭을 나타내고, B는 출력 전력의 최소 진폭을 나타낸다. 이때, 인덱스는 최대 진폭과 최소 진폭의 합에 대한 최대 진폭과 최소 진폭의 차이의 비율로 정의될 수 있다. 다음과 같이 식으로 표현될 수 있다.
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무선 전력을 이용한 통신 장치는 출력 전력의 인덱스를 이용하여, 데이터를 변조할 수 있다. 인덱스는 출력 전력의 최대 진폭과 최소 진폭에 의해 결정되므로, 무선 전력을 이용한 통신 장치는 출력 전력의 최대 진폭과 최소 진폭을 조절하여 데이터를 변조할 수 있다. 출력 전력의 최대 진폭 및 최소 진폭은 전력 증폭기의 입력 전압 또는 공급 전압에 의해 결정될 수 있다. 무선 전력을 이용한 통신 장치는 입력 전압 또는 공급 전압의 크기 또는 공급되는 지속시간에 기초하여 출력 전력의 최대 진폭 및 최소 진폭을 조절할 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 방법의 흐름도이다.
1110단계에서, 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 임피던스의 변화를 센싱한다. 소스 디바이스는 매칭 네트워크의 매칭이 틀어지는 것을 통해 타겟 디바이스의 임피던스의 변화를 센싱할 수도 있다.
1120단계에서, 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 임피던스의 변화에 따라 AC/DC 컨버터를 제어한다. 소스 디바이스는 타겟 디바이스의 요청에 대응하도록 AC/DC 컨버터의 출력 전력을 제어할 수 있다. AC/DC 컨버터의 출력 전력은 전력 증폭기의 공급전력으로 제공된다.
1130단계에서, 소스 디바이스는 AC/DC 컨버터에서 출력되어 전력 증폭기로 입력되는 전력 증폭기의 공급전력을 검출한다. 이때, 소스 디바이스는 전력 증폭기의 공급전압 또는 공급전류를 검출할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 검출된 공급전력은 검출된 공급전압 또는 검출된 공급전류를 의미할 수 있다. 소스 디바이스는 저항의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 방식으로 공급전력을 검출할 수 있다. 또한, 소스 디바이스는 트랜지스터의 온 저항(Ron)의 양단에 걸리는 전압을 검출하는 방식으로 공급전력을 검출할 수 있다. 또한, 소스 디바이스는 line 임피던스 양단에 걸리는 전압을 검출하는 방식으로 공급전력을 검출할 수도 있다.
1140단계에서, 소스 디바이스는 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조한다. 공급전력은 타겟 디바이스의 임피던스 변화에 따라 변화하므로, 소스 디바이스는 그 변화량을 소정의 레퍼런스 신호와 비교하여, 메시지를 복조할 수 있다.
소스 디바이스는 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭할 수 있다. 소스 디바이스는 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력하고, 상기 출력된 "하이" 또는 "로우" 값에 기초하여, 타겟 디바이스의 메시지를 복조할 수 있다.
도 12는 다른 일실시예에 따른 무선 전력를 이용한 통신 방법의 흐름도이다.
1210단계에서, 소스 디바이스는 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환한다.
1220단계에서, 소스 디바이스는 전력 증폭기에 공급되는 복수 레벨의 DC 전압을 제어한다. 소스 디바이스는 복수 레벨의 DC 전압의 크기 또는 지속시간(duration)을 제어할 수 있다. 소스 디바이스는 제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다. 소스 디바이스는 펄스 폭을 제어하는 방식으로 복수 레벨의 DC 전압을 제어할 수 있다.
1230단계에서, 소스 디바이스는 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조한다. 소스 디바이스는 데이터를 제어된 복수 레벨의 DC 전압의 크기 또는 지속시간에 맵핑하여, 상기 데이터를 변조할 수 있다. 소스 디바이스는 전력 증폭기에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 전기 자동차(electric vehicle) 충전 시스템을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 소스 시스템(1310), 소스 공진기(1320), 타겟 공진기(1330), 타겟 시스템(1340) 및 전기 자동차용 배터리(1350)을 포함한다.
전기 자동차 충전 시스템(1300)은 도 1의 무선 전력 전송 시스템과 유사한 구조를 가진다. 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 소스 시스템(1310) 및 소스 공진기(1320)로 구성되는 소스를 포함한다. 또한, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 타겟 공진기(1330) 및 타겟 시스템(1340)로 구성되는 타겟을 포함한다.
이때, 소스 시스템(1310)은 도 1의 소스 디바이스(110)와 같이, AC/DC 컨버터, 파워 검출기(Power Detecter), 전력변환부, 제어 및 통신부를 포함할 수 있다. 이때, 타겟 시스템(1340)은 도 1의 타겟 디바이스(120)와 같이, 정류부, DC/DC 컨버터, 스위치부, 충전부 및 제어 및 통신부를 포함할 수 있다.
전기 자동차용 배터리(1350)는 타겟 시스템(1340)에 의해 충전 될 수 있다.
전기 자동차 충전 시스템(1300)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용할 수 있다.
소스 시스템(1310)은 충전 차량의 종류, 배터리의 용량, 배터리의 충전 상태에 따라 전력을 생성하고, 생성된 전력을 타겟 시스템(1340)으로 공급할 수 있다.
소스 시스템(1310)은 소스 공진기(1320) 및 타겟 공진기(1330)의 정렬(alignment)를 맞추기 위한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 소스 시스템(1310)의 제어부는 소스 공진기(1320)와 타겟 공진기(1330)의 정렬(alignment)이 맞지 않은 경우, 타겟 시스템(1340)으로 메시지를 전송하여 정렬(alignment)을 제어할 수 있다.
이때, 정렬(alignment)이 맞지 않은 경우란, 타겟 공진기(1330)의 위치가 마그네틱 레조넌스(magnetic resonance)가 최대로 일어나기 위한 위치에 있지 않은 경우 일 수 있다. 즉, 차량이 정확하게 정차되지 않은 경우, 소스 시스템(1310)은 차량의 위치를 조정하도록 유도함으로써, 소스 공진기(1320)와 타겟 공진기(1330)의 정렬(alignment)이 맞도록 유도할 수 있다.
소스 시스템(1310)과 타겟 시스템(1340)은 통신을 통해, 차량의 식별자를 송수신할 수 있고, 각종 메시지를 주고 받을 수 있다.
도 1 내지 도 12에서 설명된 내용들은 전기 자동차 충전 시스템(1300)에 적용될 수 있다. 다만, 전기 자동차 충전 시스템(1300)은 수 KHz~수십 MHz의 공진 주파수를 사용하고, 전기 자동차용 배터리(1350)를 충전하기 위해 수십 watt이상의 전력 전송을 수행할 수 있다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 전송 장치가 탑재될 수 있는 어플리케이션들을 나타낸다.
도 14를 참조하면, (a)는 패드(1410)와 모바일 단말(1420) 간의 무선 전력 충전을 나타내고, (b)는 패드들(1430, 1440)과 보청기들(1450, 1460) 간의 무선 전력 충전을 나타낸다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치는 패드(1410)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(1420)에 탑재될 수 있다. 이때, 패드(1410)는 하나의 모바일 단말(1420)을 충전할 수 있다.
일 실시예에 따른 2개의 무선 전력 전송 장치는 제1 패드(1430) 및 제2 패드(1440) 각각에 탑재될 수 있다. 보청기(1450)는 왼쪽 귀의 보청기를 나타내고, 보청기(1460)는 오른쪽 귀의 보청기를 나타낸다. 일 실시예에 따른 2개의 무선 전력 수신 장치는 보청기(1450) 및 보청기(1460) 각각에 탑재될 수 있다.
도 15를 참조하면, (a)는 인체에 삽입된 전자기기(1510)와 모바일 단말(1520) 간의 무선 전력 충전을 나타내고, (b)는 보청기(1530)와 모바일 단말(1540) 간의 무선 전력 충전을 나타낸다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(1520)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 인체에 삽입된 전자기기(1510)에 탑재될 수 있다. 인체에 삽입된 전자기기(1510)는 모바일 단말(1520)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다.
일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 모바일 단말(1540)에 탑재될 수 있다. 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 보청기(1530)에 탑재될 수 있다. 보청기(1530)는 모바일 단말(1540)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다. 보청기(1530)뿐만 아니라, 블루투스 이어폰과 같은 저전력 전자기기들도 모바일 단말(1540)로부터 전력을 수신하여 충전될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 수신 장치의 구성 예를 나타낸다.
도 16에서 무선 전력 전송 장치(1610)는 도 14의 제1 패드(1430) 및 제2 패드(1440) 각각에 탑재 될 수 있다. 또한, 도 16에서 무선 전력 전송 장치(1610)는 도 15의 모바일 단말(1540)에 탑재될 수 있다.
도 16에서 무선 전력 수신 장치(1620)는 보청기(1450) 및 보청기(1460) 각각에 탑재될 수 있다.
무선 전력 전송 장치(1610)는 도 1의 무선 전력 전송 장치(110)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 전송 장치(1610)는 마그네틱 커플링을 이용하여 전력을 전송하기 위한 구성을 포함할 수 있다.
도 16에서 통신 및 트래킹부(1611)는 무선 전력 수신 장치(1620)와 통신을 수행하고, 무선 전력 전송 효율을 유지하기 위한 임피던스 제어 및 공진주파수 제어를 수행할 수 있다. 즉, 통신 및 트래킹부(1611)는 도 1의 115와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(1620)는 도 1의 무선 전력 수신 장치(120)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신 장치(1620)는 전력을 무선으로 수신하여 배터리를 충전하기 위한 구성을 포함한다. 무선 전력 수신 장치(1620)는 타겟 공진기, 정류기, DC/DC 컨버터, 충전 회로를 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신 장치(1620)는 통신 및 제어부(1623)를 포함할 수 있다.
통신 및 제어부(1623)는 무선 전력 전송 장치(1610)와 통신을 수행하고, 과전압 및 과전류 보호를 위한 동작을 수행할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(1620)는 청각기기 회로(1621)를 포함할 수 있다. 청각기기 회로(1621)는 배터리에 의해 충전될 수 있다. 청각기기 회로(1621)는 마이크, 아날로그-디지털 변환기, 프로세서, 디지탈-아날로그 변환기 및 리시버를 포함할 수 있다. 즉, 청각기기 회로(1621)는 보청기와 동일한 구성을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 타겟 디바이스의 임피던스에 따라 변화하는 전력 증폭기의 공급전력을 검출하는 검출부;
    상기 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 복조부; 및
    상기 임피던스의 변화를 센싱하고, 상기 센싱에 기초하여 상기 공급전력을 제어하는 제어부
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는
    저항, 트랜지스터의 온 저항 및 line 임피던스 중 적어도 하나를 이용하고, 상기 적어도 하나의 양단에 걸리는 전압을 검출하는
    무선 전력을 이용한 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복조부는
    상기 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭하는 증폭부
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복조부는
    상기 검출된 공급전력에 포함된 리플을 제거하는 리플 제거부
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복조부는
    상기 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력하는 비교부
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 장치.
  6. 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환하는 변환부;
    전력 증폭기에 공급되는 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조하는 변조부
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변조부는
    상기 전력 증폭기에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조하는
    무선 전력을 이용한 통신 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는
    무선 전력을 이용한 통신 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    펄스 폭을 제어하는 방식으로 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는
    무선 전력을 이용한 통신 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 전력 증폭기의 구동 전압 또는 입력 전압의 크기를 제어하는
    무선 전력을 이용한 통신 장치.
  11. 타겟 디바이스의 임피던스의 변화를 센싱하는 단계;
    상기 임피던스의 변화에 따라 AC/DC 컨버터를 제어하는 단계;
    AC/DC 컨버터에서 출력되어 전력 증폭기로 입력되는 상기 전력 증폭기의 공급전력을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 공급전력의 변화량에 기초하여 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 단계
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복조하는 단계는
    상기 검출된 공급전력을 소정의 값 이상으로 증폭하는 단계
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복조하는 단계는
    상기 검출된 공급전력과 기 설정된 기준 신호를 비교하여 "하이" 또는 "로우" 값을 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 "하이" 또는 "로우" 값에 기초하여, 상기 타겟 디바이스의 메시지를 복조하는 단계
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 방법.
  14. 스위칭 펄스 신호에 의하여 AC 전압을 복수 레벨의 DC 전압으로 변환하는 단계;
    전력 증폭기에 공급되는 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는 단계; 및
    상기 제어된 복수 레벨의 DC 전압에 기초하여 데이터를 변조하는 단계
    를 포함하는 무선 전력을 이용한 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 변조하는 단계는
    상기 전력 증폭기에서 출력되는 전력의 인덱스에 기초하여 데이터를 변조하는
    무선 전력을 이용한 통신 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는
    제어 디지털 신호를 제어 아날로그 신호로 변환하여, 상기 제어 아날로그 신호에 기초하여 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는
    무선 전력을 이용한 통신 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는
    펄스 폭을 제어하는 방식으로 상기 복수 레벨의 DC 전압을 제어하는
    무선 전력을 이용한 통신 방법.
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