KR20130042760A - Resonator for transmitting and receiving wireless power - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A resonator for wirelessly transmitting and receiving power is provided to minimize the effect of an electromagnetic wave to a human body by lowering the resonant frequency of a resonator used in wireless power transmission and reception. CONSTITUTION: A matching circuit(710) matches impedance between a resonator(700) and an input port(730). The matching circuit comprises a first capacitor(C1) and a second capacitor(C2). The first capacitor is connected between the input port and a resonant coil(750) in series. The second capacitor is connected between the input port and a ground terminal in parallel. The equivalent serial resistance of the first and second capacitors is smaller than the internal resistance of the resonant coil. The resonant coil has a quality factor more than a predetermined value.

Description

무선 전력 송수신을 위한 공진기{RESONATOR FOR TRANSMITTING AND RECEIVING WIRELESS POWER}Resonator for wireless power transmission and reception {RESONATOR FOR TRANSMITTING AND RECEIVING WIRELESS POWER}

본 발명은 무선 전력 송수신을 위한 공진기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정합 회로를 이용한 무선 전력 송수신을 위한 공진기에 관한 것이다.
The present invention relates to a resonator for wireless power transmission and reception, and more particularly, to a resonator for wireless power transmission and reception using a matching circuit.

최근 다양한 휴대기기가 발달하고 광범위하게 사용되고 있다. 휴대기기의 기능이 향상되면서 요구되는 전력량은 증가하나, 소형화 및 경량화 추세로 인해 충전용량을 키우는 데는 제한이 있다.Recently, various mobile devices have been developed and widely used. As the functionality of portable devices improves, the amount of power required increases, but there is a limit to increasing the charging capacity due to the miniaturization and light weight.

그런데 무선으로 전력을 공급하면, 전기에너지가 전달되는 영역 내에서 가전기기를 자유롭게 이동하여 사용할 수 있고, 휴대기기의 재충전 주기가 짧아져도 쉽게 충전할 수 있으므로 휴대기기의 발달과 함께 무선 전력 전송 기술에 대한 관심도 높아지고 있다.However, when power is supplied wirelessly, home appliances can be freely moved and used within the area where electric energy is delivered, and they can be easily charged even when the recharging cycle of the portable device is shortened. Interest is also increasing.

이러한 무선 전력 전송 기술로는 근거리에서 전자기파를 방사하여 비교적 작은 출력을 전달하는 근거리 전송 기술과, 자기 유도 현상을 이용한 비접촉식 전력 전송 기술, 최근 개발된 비방사형 무선 에너지 전송 기술 등이 있다. Such wireless power transmission technologies include short-range transmission technology that transmits relatively small output by radiating electromagnetic waves at a short distance, non-contact power transmission technology using magnetic induction, and recently developed non-radiative wireless energy transmission technology.

이 중 비방사형 무선 에너지 전송기술은 근접장 효과를 이용하고, 송수신부의 공진 주파수를 일치시키는 방식으로, 자기 유도 방식에 비해 원거리 전송이 가능하며, 전자기파 방식에 비해서 높은 에너지 전달 효율을 갖는다. 또한, 비방사형 무선 에너지 전송 기술은 자기장을 기반으로 하고 있어, 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 때만 기기로 에너지가 직접 전달된다. 따라서 사용되지 않는 부분은 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 다른 기계나 신체에는 영향을 미치지 않는다. Among them, the non-radiative wireless energy transmission technology utilizes the near field effect and matches the resonant frequency of the transmitter / receiver, which enables remote transmission compared to the magnetic induction method, and has higher energy transfer efficiency than the electromagnetic wave method. In addition, non-radiative wireless energy transfer technology is based on magnetic fields, so energy is transferred directly to the device only when there is a device with a resonant frequency. Therefore, the unused part is reabsorbed by the electromagnetic field, and unlike other electromagnetic waves, it does not affect other machines or the body around it.

비방사형 무선 에너지 전송기술은 전술한 바와 같이 기존 기술의 문제점을 보완하는 특징이 있어 그 파급력이 매우 광범위할 것으로 기대된다. As described above, the non-radiative wireless energy transmission technology complements the problems of the existing technology and is expected to have a very wide spread of power.

그러나 현재까지 개발된 비방사형 무선 전력 송수신 장치는 공진 코일의 반지름이 50cm 가량으로 매우 크고, 피딩 루프 코일을 포함하는 등 전체 공진기의 크기가 커서 실제 사용에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 따라서, 비방사형 무선 에너지 전송기술의 상용화를 위해서는 전술한 문제점이 해결되어야 한다. However, the non-radiative wireless power transceiver developed so far has a disadvantage that the resonant coil has a radius of about 50 cm, which is very large, and the size of the entire resonator, including a feeding loop coil, is not suitable for practical use. Therefore, the above-mentioned problem must be solved for the commercialization of the non-radiative wireless energy transmission technology.

또한 종래 개발된 비방사형 무선 에너지 전송기술은 10MHz 정도의 공진 주파수를 사용하고 있는데, 전자기파가 인체에 미치는 영향을 최소화하기 위해서는 더 낮은 주파수의 사용이 요구된다.
In addition, the conventionally developed non-radiative wireless energy transmission technology uses a resonant frequency of about 10MHz, the use of a lower frequency is required to minimize the effect of electromagnetic waves on the human body.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무선 전력 송수신에 사용되는 공진기의 공진 주파수를 낮추어 전자기파가 인체에 미치는 영향을 최소화하는 것을 일 목적으로 한다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, it is an object to minimize the effect of electromagnetic waves on the human body by lowering the resonant frequency of the resonator used for wireless power transmission and reception.

또한 본 발명은 공진기에 정합 회로를 부가함으로써, 공진기의 크기를 줄이는 것을 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to reduce the size of the resonator by adding a matching circuit to the resonator.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention, which are not mentioned above, can be understood by the following description, and more clearly by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 전력 송신을 위한 공진기는, 입력 포트와 상기 공진기 사이의 임피던스를 정합하고, 상기 공진기의 공진 주파수를 조절하는 정합 회로, 기 설정된 값 이상의 양호도를 갖는 공진 코일을 포함하며, 상기 정합 회로는, 상기 입력 포트와 상기 공진 코일 사이에 직렬 연결된 제1 커패시터; 및 상기 입력 포트와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 등가 직렬 저항은 상기 공진 코일의 내부 저항보다 작은 것을 일 특징으로 한다. The resonator for wireless power transmission of the present invention for achieving this purpose, a matching circuit for matching the impedance between the input port and the resonator, and adjusts the resonant frequency of the resonator, a resonant coil having a goodness of more than a predetermined value The matching circuit includes: a first capacitor connected in series between the input port and the resonant coil; And a second capacitor connected in parallel between the input port and the ground terminal, wherein an equivalent series resistance of the first capacitor and the second capacitor is smaller than an internal resistance of the resonant coil.

또한 본 발명의 무선 전력 수신을 위한 공진기는 출력 포트와 상기 공진기 사이의 임피던스를 정합하고, 상기 공진기의 공진 주파수를 조절하는 정합 회로; 및 기 설정된 값 이상의 양호도를 갖는 공진 코일을 포함하며, 상기 정합 회로는, 상기 출력 포트와 상기 공진 코일 사이에 직렬 연결된 제1 커패시터; 및 상기 출력 포트와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 등가 직렬 저항은 상기 공진 코일의 내부 저항보다 작은 것을 다른 특징으로 한다. In addition, the resonator for receiving a wireless power of the present invention includes a matching circuit for matching the impedance between the output port and the resonator, the resonant frequency of the resonator; And a resonant coil having a goodness level greater than or equal to a preset value, wherein the matching circuit includes: a first capacitor connected in series between the output port and the resonant coil; And a second capacitor connected in parallel between the output port and the ground terminal, wherein an equivalent series resistance of the first capacitor and the second capacitor is smaller than an internal resistance of the resonant coil.

본 발명에 의하면, 무선 전력 송수신에 사용되는 공진기의 공진 주파수를 낮추어 전자기파가 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.According to the present invention, by reducing the resonant frequency of the resonator used for wireless power transmission and reception can minimize the effect of electromagnetic waves on the human body.

또한 본 발명은 공진기에 정합 회로를 부가함으로써, 공진기의 크기를 줄일 수 있다.
In addition, the present invention can reduce the size of the resonator by adding a matching circuit to the resonator.

도 1 내지 도 3은 임피던스 정합과 전달 특성 사이의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 도시한 도면,
도 5는 공액 정합하지 않은 경우의 송수신 전달 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트,
도 6은 공액 정합한 경우의 송수신 전달 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신을 위한 공진기의 등가 회로를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신을 위한 공진기의 등가 회로를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기에 포함된 정합 회로에 의한 스미스 차트,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정합 회로를 부가한 경우의 송수신 전단 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트,
도 11은 공진기에 사용되는 공진 코일의 종류 및 특성을 나타낸 표,
도 12는 공진기에 포함된 정합 회로에 사용되는 커패시터의 커패시턴스와 커패시터의 로드 임피던스 값을 나타낸 표,
도 13은 일반 세라믹 커패시터를 사용하는 경우의 전달 특성을 도시한 그래프 및 스미스 차트,
도 14는 특수 제작된 커패시터를 사용하는 경우의 전달 특성을 도시한 그래프 및 스미스 차트이다.1 to 3 are diagrams for explaining the relationship between impedance matching and transfer characteristics;
4 is a view showing a wireless power transmission and reception apparatus including a resonator according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph and a Smith chart showing transmission and reception characteristics in the case of non-conjugated matching;
6 is a graph and a Smith chart showing transmission and reception characteristics in the case of conjugate matching;
7 illustrates an equivalent circuit of a resonator for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention;
8 illustrates an equivalent circuit of a resonator for wireless power reception according to an embodiment of the present invention;
9 is a Smith chart by a matching circuit included in a resonator according to an embodiment of the present invention;
10 is a graph and a Smith chart showing the transmission and reception front end characteristics when a matching circuit is added according to an embodiment of the present invention;
11 is a table showing the type and characteristics of the resonant coil used in the resonator;
12 is a table showing capacitance of a capacitor used in a matching circuit included in a resonator and a load impedance value of the capacitor.
13 is a graph and a Smith chart showing the transfer characteristics when using a general ceramic capacitor,
14 is a graph and a Smith chart showing transfer characteristics in the case of using a specially manufactured capacitor.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다. 또한, 무선 전력 송신 장치 및 수신 장치에 포함되는 공진기의 구성요소는 동일하므로, 도 7 및 도 8을 제외한 나머지 설명은 모두 송신 장치와 수신 장치의 구분 없이 송수신 공진기 모두에 적용 가능하다.
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements. In addition, since the components of the resonator included in the wireless power transmitter and the receiver are the same, all descriptions except FIG. 7 and FIG. 8 may be applied to both the transmission and reception resonators without distinguishing the transmitter and the receiver.

발명의 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명에 이용되는 기본 개념을 설명하기로 한다. 공진 상태가 되기 위해서는 인덕터(L)와 커패시터(C)가 존재해야 하고 임피던스의 허수부가 0이 되어야 하므로 공진 코일의 임피던스 Z 가 R+jX(Ω)인 경우, 공진 주파수는 아래와 같이 결정된다.Before describing the details of the invention, the basic concepts used in the present invention will be described. In order to be in a resonance state, the inductor L and the capacitor C must exist and the imaginary part of the impedance must be 0. Therefore, when the impedance Z of the resonance coil is R + jX (Ω), the resonance frequency is determined as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

종래의 일반적 공진기 제작에서는 높은 양호도(Quality Factor; Q)를 갖는 공진기 제작을 위해, 높은 인덕턴스와 기생 커패시턴스를 갖는 공진 코일을 사용한다. 즉, 높은 양호도를 갖는 공진기 구현에 있어서 자체 인덕턴스 값이 큰 공진 코일을 제작하는 것이 중요한 설계 인자가 된다. In the conventional general resonator fabrication, a resonator coil having high inductance and parasitic capacitance is used to fabricate a resonator having a high quality factor (Q). That is, in the implementation of the resonator having high goodness, it is an important design factor to manufacture a resonant coil having a large self inductance value.

위 수학식 1을 참조하면, 복소 임피던스의 허수부가 0이 될 때 공진 조건을 만족하므로, 공진 코일이 인덕터를 주요한 구성요소로 하는 경우, 커패시터를 추가적으로 부가하여 공진을 발생시킬 수 있다. 즉, 공진 코일의 임피던스 Z가 R+jX(Ω)인 경우 포트의 임피던스 값이 R-jX(Ω)이 되도록 회로를 구성하면 공진이 발생하며, 본 발명은 이러한 원리를 이용한다.
Referring to Equation 1, since the resonance condition is satisfied when the imaginary part of the complex impedance becomes 0, when the resonant coil uses the inductor as a main component, it is possible to additionally generate a resonance by adding a capacitor. That is, when the impedance Z of the resonant coil is R + j X (Ω), when the circuit is configured such that the impedance value of the port becomes R-jX (Ω), resonance occurs, and the present invention uses this principle.

도 1 내지 3은 임피던스 정합과 전달 특성 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.  1 to 3 are diagrams for explaining the relationship between impedance matching and transfer characteristics.

도 1 내지 3의 HFSS 구조 해석을 통해, 직경이 70mm 이며, 1 턴(turn)으로 구성된 공진 코일을 피딩 루프 코일 없이 50옴의 임피던스를 갖는 시스템과 직접연결한 경우의 실시 예이다. 여기서 공진 코일의 임피던스 값 Z는 1.7Mhz에서 0.3+j29.4(Ω)이다.  Through the HFSS structure analysis of FIGS. 1 to 3, the resonant coil having a diameter of 70 mm and one turn is directly connected to a system having an impedance of 50 ohms without a feeding loop coil. Here, the impedance value Z of the resonant coil is 0.3 + j29.4 (Ω) at 1.7Mhz.

도 1은 공진 코일 임피던스 값 0.2+ j29.4(Ω)과 동일한 값을 입력 포트(P1)의 임피던스로 설정한 경우이다. 그리고 출력 포트(P2)의 임피던스는 1(Ω)으로 설정하였다. 이 경우, 그래프에 나타난 바와 같이 전달 특성은 매우 나쁘고, 자기장 필드에서도 에너지 전달이 제대로 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다. 1 illustrates a case in which a value equal to a resonant coil impedance value of 0.2+ j29.4 (Ω) is set as an impedance of an input port P1. The impedance of the output port P2 was set to 1 (Ω). In this case, as shown in the graph, the transmission characteristics are very bad, and it can be seen that energy transfer is not properly performed even in the magnetic field.

도 2는 입력 포트(P1)의 임피던스를 공진 코일의 임피던스의 공액복소수로 설정하고, 출력 포트(P2)의 임피던스를 1(Ω)으로 설정한 경우이다. 자기장의 분포에 나타나는 바와 같이, 상부의 수신부 공진기에서 자기장 필드가 형성되면서 전달 특성이 -10dB 수준으로 향상되었음을 확인할 수 있다. 2 shows the case where the impedance of the input port P1 is set to the conjugate complex of the impedance of the resonant coil and the impedance of the output port P2 is set to 1 (Ω). As shown in the distribution of the magnetic field, it can be seen that as the magnetic field is formed in the receiver resonator on the upper side, the transmission characteristic is improved to -10 dB.

도 3은 입력 포트(P1)의 임피던스를 공진 코일의 임피던스의 공액복소수로 설정하고, 출력 포트(P2)의 임피던스를 50(Ω)으로 설정한 경우이다. 즉, 입력 포트와 출력 포트 간에 완전한 임피던스 정합이 이루어진 경우로써, 전달 특성이 -0.07dB로 거의 대부분의 에너지가 전달되고 있음을 확인할 수 있다. 3 is a case where the impedance of the input port P1 is set to the conjugate complex number of the impedance of the resonant coil, and the impedance of the output port P2 is set to 50 (Ω). In other words, as a complete impedance matching is made between the input port and the output port, it can be seen that almost all energy is transmitted with a transmission characteristic of -0.07 dB.

즉 위와 같은 실험 결과를 통해 포트 간 임피던스 정합만 제대로 이루어진다면, 공진기 자체의 공진 주파수를 원하는 대로 조절할 수 있음을 알 수 있다.
In other words, through the above experimental results, if the impedance matching between the port is made properly, it can be seen that the resonance frequency of the resonator itself can be adjusted as desired.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기를 포함하는 무선 전력 송수신 장치를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a wireless power transmission and reception apparatus including a resonator according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 도면에 도시된 무선 전력 송신 장치(100)는 종래 기술에 의한 것이며, 무선 전력 수신 장치(200)는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것이다. Referring to FIG. 4, the apparatus 100 for transmitting power wirelessly illustrated in the drawing is based on the prior art, and the apparatus 200 for receiving power wirelessly is according to an embodiment of the present disclosure.

종래 기술에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 자성체 시트(110), 피딩 루프 코일(130), 공진 코일(150)을 포함하며, 본 발명에 따른 무선 전력 수신 장치(100)는 자성체 시트(110), 공진 코일(250)을 포함한다. The wireless power transmitter 100 according to the related art includes a magnetic sheet 110, a feeding loop coil 130, and a resonant coil 150. The wireless power receiver 100 according to the present invention includes a magnetic sheet 110. ), And a resonant coil 250.

자성체 시트(110, 210)는 공진기의 패키징 상에서 발생하는 저항 손실을 막기 위해 공진기를 덮는 형태로 장치에 포함될 수 있으며, 비어있는 육면체 형태를 가지므로, 아래 위는 열려 있는 구조일 수 있다. The magnetic sheets 110 and 210 may be included in the device to cover the resonator to prevent resistance loss occurring on the packaging of the resonator, and may have an empty hexahedron shape, so that the upper and lower sides may be open.

종래 기술에 따른 송신 장치(100)는 공진 코일의 자체 공진 주파수에서 공진하도록 설계된다. 또한 임피던스 정합은 피딩 루프 코일(130)과 공진 코일(150) 사이의 거리 등을 조절하여 이루어지므로 크기가 크다. The transmission apparatus 100 according to the prior art is designed to resonate at its own resonant frequency of the resonant coil. In addition, the impedance matching is large because it is made by adjusting the distance between the feeding loop coil 130 and the resonant coil 150 and the like.

그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치(200)는 정합 회로를 이용하여 임피던스 정합이 이루어지며, 정합 회로로 공진 주파수가 조절되므로 작은 크기의 공진 코일(250)을 사용할 수 있어 도면에 도시된 바와 같이 그 크기를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 도면에는 수신 장치(200)만을 본 발명의 실시 예로 구성하였으나, 본 발명에 따른 공진기가 송신 장치에도 사용될 수 있음은 자명하다.
However, in the receiver 200 according to the exemplary embodiment, impedance matching is performed using a matching circuit, and since the resonance frequency is controlled by the matching circuit, a small sized resonant coil 250 may be used. As can be seen, the size can be significantly reduced. In addition, although only the receiving device 200 is configured as an embodiment of the present invention in the drawing, it is obvious that the resonator according to the present invention may be used in the transmitting device.

이하에서는 도 4에 도시된 송수신 장치의 전송 특성을 도 3을 참조하여 설명하고자 한다. 도 5 및 도 6은 Agilent Network 분석기를 통해 측정한 결과로, 송신 장치에는 공진 주파수 1.72MHz, 직경 300mm, 양호도 300이상의 큰 Q를 갖는 공진 코일을 사용하였다. 반면 수신 장치에는 크기가 매우 작은 대신 14.8MHz의 공진 주파수를 갖는 공진 코일을 사용하였다. 이 측정에서 포트의 임피던스는 모두 50(Ω)으로 설정되어 있다. Hereinafter, the transmission characteristics of the transceiver shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. 3. 5 and 6 are measured by an Agilent Network analyzer, and a resonant coil having a large Q having a resonant frequency of 1.72 MHz, a diameter of 300 mm, and a goodness of 300 or more is used as a transmission device. On the other hand, the receiving device uses a resonant coil having a resonant frequency of 14.8 MHz instead of a very small size. In this measurement, the impedances of the ports are all set to 50 Ω.

도 5는 공액 정합하지 않은 경우의 송수신 전달 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트이다. 5 is a graph and a Smith chart showing transmission and reception characteristics in the case of non-conjugated matching.

도 5를 참조하면, 본 측정에서는 수신 공진기가 공액 정합 되지 않은 바, 좌측의 전달 특성 그래프에 나타난 바와 같이 S21 전달 특성은 -11dB 근처에서 형성된다. 오른쪽 스미스 차트는 각 송수신 공진기 입력 포트에서 바라본 S-parameter를 나타내는 것으로, 수신 공진기에 포함되는 공진 코일의 임피던스 값이 1.72MHz에서 11.14+j137.8(Ω)임을 확인 할 수 있다.
Referring to FIG. 5, in this measurement, the reception resonator is not conjugate matched, and as shown in the transmission characteristic graph on the left side, S 21. The transmission characteristic is formed near -11dB. The Smith chart on the right shows the S-parameter seen from each input / receiver resonator input port. It can be seen that the impedance value of the resonant coil included in the receiving resonator is 11.14 + j137.8 (Ω) at 1.72MHz.

도 6은 공액 정합한 경우의 송수신 전달 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트이다. 6 is a graph and a Smith chart showing transmission and reception characteristics in the case of conjugate matching.

도 6은 수신 공진기가 공액 정합 되도록, 수신 공진기 포트 2의 임피던스를 공진 코일의 임피던스 값의 공액 복소수에 가깝게 12-j138(Ω)으로 설정한 경우의 특성을 도시하고 있다. Fig. 6 shows the characteristic when the impedance of the receiving resonator port 2 is set to 12-j138 (Ω) close to the conjugate complex number of the impedance value of the resonant coil so that the receiving resonator is conjugate matched.

도 6을 참조하면, 송수신 전달 특성이 -1.1899dB로 거의 대부분의 전력이 송신장치에서 수신장치로 전달되며, 수신 공진기에서는 공진이 형성됨을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that transmission / reception characteristics are -1.1899 dB, and most of the power is transmitted from the transmitting apparatus to the receiving apparatus, and resonance is formed in the receiving resonator.

그러나, 실제로 시스템에서 포트 임피던스를 변환하여 공액 정합을 구현하는 것은 어려우므로, 본 발명에서는 후술하는 정합 회로를 이용하여 유사한 효과를 도출하고자 한다.
In practice, however, it is difficult to realize conjugate matching by converting port impedance in a system, and thus, in the present invention, a similar effect will be obtained by using a matching circuit described later.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신을 위한 공진기의 등가 회로를 도시한 도면이다. 7 illustrates an equivalent circuit of a resonator for wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 송신을 위한 공진기(700)는 정합 회로(710)와 공진 코일(750)을 포함한다. Referring to FIG. 7, the resonator 700 for wireless power transmission according to the present invention includes a matching circuit 710 and a resonant coil 750.

정합 회로(710)는 입력 포트(730)와 공진 코일(750)사이에 직렬 연결된 제1 커패시터(이하 'C1'이라 함), 입력 포트와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터(이하 'C2'라 함)를 포함한다. The matching circuit 710 may include a first capacitor connected in series between the input port 730 and the resonant coil 750 (hereinafter referred to as 'C1') and a second capacitor connected in parallel between the input port and the ground terminal (hereinafter referred to as 'C2'). It includes).

여기서, 정합 회로(710)는 입력 포트(730)와 공진기(700) 사이의 임피던스를 정합하고, 공진기(700)의 공진 주파수를 조절한다. 정합 회로(710)는 전술한 바와 같이 포트의 임피던스를 변환하여 공액 정합하는 것이 실질적으로 어려우므로, 원하는 주파수에서 공진기(700)가 공진할 수 있도록 공진 주파수를 조절하면서, 입력 포트와 공진기 사이의 임피던스를 정합하기 위한 것이다. Here, the matching circuit 710 matches the impedance between the input port 730 and the resonator 700 and adjusts the resonant frequency of the resonator 700. Since the matching circuit 710 is substantially difficult to conjugate match by converting the impedance of the port as described above, the impedance between the input port and the resonator is adjusted while adjusting the resonance frequency so that the resonator 700 can resonate at a desired frequency. To match.

정합 회로(710)를 부가함으로써, 공진 코일(750)에서 입력단을 바라보는 임피던스는 공진 코일(750)의 임피던스의 공액 복소수 값을 갖게 되어, 공진기(700)는 원하는 주파수에서 공액 정합된다. 또한 입력 포트(730)에서 바라본 임피던스는 포트의 임피던스 값과 동일해 지므로, 입력 포트(730)와 공진기(700) 사이의 임피던스가 정합된다. By adding the matching circuit 710, the impedance facing the input end of the resonant coil 750 has a conjugate complex value of the impedance of the resonant coil 750, so that the resonator 700 is conjugate matched at a desired frequency. In addition, since the impedance seen from the input port 730 becomes equal to the impedance value of the port, the impedance between the input port 730 and the resonator 700 is matched.

이때, 정합 회로에 포함된 C1(713) 및 C2(715)의 등가 직렬 저항이 작을수록 공진기(700)의 양호도가 높아져, 전달 특성이 우수해진다. At this time, the smaller the equivalent series resistance of the C1 713 and the C2 715 included in the matching circuit, the higher the degree of goodness of the resonator 700 and the better the transfer characteristic.

C1(713) 및 C2(715) 값을 결정할 때는, 공진 코일(750)의 임피던스가 R+jX(Ω)일때, 코일에서 정합 회로(710)를 바라봤을 때의 임피던스가 R-jX(Ω)이 되도록 한다. 이때, C1(713) 및 C2(715)의 등가 직렬 저항의 합을 RCT 라고 하면, RCT 는 공진 코일(750)의 내부 저항보다 작아야 하고, 보다 자세하게는 공진 코일(750)의 내부 저항의 0.5배 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 정합 회로(710)의 C1(713) 및 C2(715)의 양호도의 측면에서 살펴보면, 합성 커패시터의 양호도가 400이상이 되도록 C1(713) 및 C2(715) 값을 설정함이 바람직하다. When determining the values of C1 713 and C2 715, when the impedance of the resonant coil 750 is R + jX (Ω), the impedance when looking at the matching circuit 710 at the coil is R-jX (Ω). To be At this time, the sum of the equivalent series resistances of C1 713 and C2 715 is R CT. Speaking of R CT It should be smaller than the internal resistance of the resonant coil 750, and more preferably 0.5 or less than the internal resistance of the resonant coil 750. In view of the goodness of the C1 713 and the C2 715 of the matching circuit 710, it is preferable to set the C1 713 and C2 715 values such that the goodness of the composite capacitor is 400 or more.

입력 포트(730)와 공진기(700)사이의 임피던스가 공액 정합 되는 경우 공진이 형성 되는데, 무선 전력 전송을 위해서는 순방향전달계수(S21-transmission coefficient)가 -1.4dB 이내인 것이 바람직하다. 즉, 이러한 조건은 공진 코일(750)의 양호도를 기 설정된 값 이상이 되도록 설정함으로써 만족시킬 수 있다. 예를 들면, 공진 코일(750)의 임피던스를 Z=R+jX(Ω)라고 할때, 공진 코일(750)의 양호도 Q=X/R 에서, 공진 코일(750)의 양호도가 100이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. When the impedance between the input port 730 and the resonator 700 is conjugate matched, a resonance is formed. For wireless power transmission, it is preferable that a forward transmission coefficient (S21-transmission coefficient) is within -1.4 dB. That is, such a condition can be satisfied by setting the goodness of the resonant coil 750 to be equal to or greater than a predetermined value. For example, when the impedance of the resonant coil 750 is Z = R + jX (Ω), the goodness of the resonant coil 750 is 100 or more when the goodness of the resonant coil 750 is Q = X / R. It is preferable to make it.

보다 구체적으로, 양호도를 높이기 위해 공진 코일(750)의 내부 저항인 R의 값을 작게 할 수 있다. 즉, 공진기(700)를 구현함에 있어서, 높은 인덕턴스를 유지하고 낮은 저항을 갖는 공진 코일(750)을 사용하는 것이 바람직하다. 높은 인덕턴스를 유지하기 위해서는 코일의 2층 구조를 이용할 수 있는데, 양호도와 공진 코일(750)의 특성에 대한 상세한 실시 예는 도 11을 참조하여 후술하기로 한다.
More specifically, the value of R, which is an internal resistance of the resonant coil 750, may be reduced in order to increase the degree of goodness. That is, in implementing the resonator 700, it is preferable to use the resonant coil 750 that maintains high inductance and has low resistance. In order to maintain a high inductance, a two-layer structure of a coil may be used. A detailed embodiment of the goodness and characteristics of the resonant coil 750 will be described later with reference to FIG. 11.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신을 위한 공진기의 등가 회로를 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a resonator for wireless power reception according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 전력 수신을 위한 공진기(800)는 정합 회로(810)와 공진 코일(850)을 포함한다. Referring to FIG. 8, the resonator 800 for receiving wireless power according to the present invention includes a matching circuit 810 and a resonant coil 850.

정합 회로(810)는 출력 포트(830)와 공진 코일(850)사이에 직렬 연결된 제1 커패시터(이하 'C1'이라 함), 출력 포트(830)와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터(이하 'C2'라 함)를 포함한다. The matching circuit 810 may include a first capacitor (hereinafter referred to as 'C1') connected in series between the output port 830 and the resonant coil 850, and a second capacitor connected in parallel between the output port 830 and the ground terminal. "C2").

여기서, 정합 회로(810)는 출력 포트(830)와 공진기(800) 사이의 임피던스를 정합하고, 공진기(800)의 공진 주파수를 조절한다. 정합 회로(810)는 전술한 바와 같이 포트의 임피던스를 변환하여 공액 정합하는 것이 실질적으로 어려우므로, 원하는 주파수에서 공진기(800)가 공진할 수 있도록 공진 주파수를 조절하면서, 출력 포트(830)와 공진기 사이의 임피던스를 정합하기 위한 것이다. Here, the matching circuit 810 matches the impedance between the output port 830 and the resonator 800 and adjusts the resonant frequency of the resonator 800. Since the matching circuit 810 is substantially difficult to conjugate match by converting the impedance of the port as described above, the output port 830 and the resonator are adjusted while adjusting the resonant frequency so that the resonator 800 can resonate at a desired frequency. To match the impedance between.

정합 회로(810)를 부가함으로써, 공진 코일(850)에서 입력단을 바라보는 임피던스는 공진 코일(850)의 임피던스의 공액 복소수 값을 갖게 되어, 공진기(800)는 원하는 주파수에서 공액 정합된다. 또한 출력 포트(830)에서 바라본 임피던스는 포트의 임피던스 값과 동일해 지므로, 출력 포트(830)와 공진기(800) 사이의 임피던스가 정합된다. By adding the matching circuit 810, the impedance facing the input end of the resonant coil 850 has a conjugate complex value of the impedance of the resonant coil 850, so that the resonator 800 is conjugate matched at a desired frequency. In addition, since the impedance seen from the output port 830 becomes equal to the impedance value of the port, the impedance between the output port 830 and the resonator 800 is matched.

이때, 정합 회로에 포함된 C1(813) 및 C2(815)의 등가 직렬 저항이 작을수록 공진기(800)의 양호도가 높아져, 전달 특성이 우수해진다. At this time, the smaller the equivalent series resistance of the C1 813 and the C2 815 included in the matching circuit, the higher the goodness of the resonator 800, and the better the transfer characteristic.

C1(813) 및 C2(815) 값을 결정할 때는, 공진 코일(850)의 임피던스가 R+jX(Ω)일때, 코일에서 정합 회로(810)를 바라봤을 때의 임피던스가 R-jX(Ω)이 되도록 한다. 이때, C1(813) 및 C2(815)의 등가 직렬 저항의 합을 RCT 라고 하면, RCT 는 공진 코일(850)의 내부 저항보다 작아야 하고, 보다 자세하게는 공진 코일(850)의 내부 저항의 0.5배 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 정합 회로(810)의 C1(813) 및 C2(815)의 양호도의 측면에서 살펴보면, 합성 커패시터의 양호도가 400이상이 되도록 C1(813) 및 C2(815) 값을 설정함이 바람직하다. When determining the values of C1 813 and C2 815, when the impedance of the resonant coil 850 is R + jX (Ω), the impedance when looking at the matching circuit 810 at the coil is R-jX (Ω). To be At this time, the sum of the equivalent series resistances of C1 813 and C2 815 is R CT. In other words, the R CT should be smaller than the internal resistance of the resonant coil 850, and more preferably 0.5 times or less of the internal resistance of the resonant coil 850. In view of the goodness of the C1 813 and the C2 815 of the matching circuit 810, it is preferable to set the C1 813 and C2 815 values such that the goodness of the composite capacitor is 400 or more.

출력 포트(830)와 공진기(800)사이의 임피던스가 공액 정합 되는 경우 공진이 형성 되는데, 무선 전력 수신을 위해서는 순방향전달계수(S21-transmission coefficient)가 -1.4dB 이내인 것이 바람직하다. 즉, 이러한 조건은 공진 코일(850)의 양호도를 기 설정된 값 이상이 되도록 설정함으로써 만족시킬 수 있다. 예를 들면, 공진 코일(850)의 임피던스를 Z=R+jX(Ω)라고 할때, 공진 코일(850)의 양호도 Q=X/R 에서,공진 코일(850)의 양호도가 100이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. When the impedance between the output port 830 and the resonator 800 is conjugate matched, a resonance is formed. For wireless power reception, it is preferable that a forward transmission coefficient (S21-transmission coefficient) is within -1.4 dB. That is, such a condition can be satisfied by setting the goodness of the resonant coil 850 to be equal to or greater than a preset value. For example, when the impedance of the resonant coil 850 is Z = R + jX (Ω), when the goodness of the resonant coil 850 is Q = X / R, the goodness of the resonant coil 850 is 100 or more. It is preferable to make it.

보다 구체적으로, 양호도를 높이기 위해 공진 코일(850)의 내부 저항인 R의 값을 작게 할 수 있다. 즉, 공진기(800)를 구현함에 있어서, 높은 인덕턴스를 유지하고 낮은 저항을 갖는 공진 코일(850)을 사용하는 것이 바람직하다. 높은 인덕턴스를 유지하기 위해서는 코일의 2층 구조를 이용할 수 있는데, 양호도와 공진 코일(850)의 특성에 대한 상세한 실시 예는 도 11을 참조하여 후술하기로 한다. More specifically, the value of R which is an internal resistance of the resonant coil 850 may be reduced in order to increase the degree of goodness. That is, in implementing the resonator 800, it is preferable to use the resonant coil 850 that maintains high inductance and has a low resistance. In order to maintain a high inductance, a two-layer structure of a coil may be used. A detailed embodiment of the goodness and characteristics of the resonant coil 850 will be described later with reference to FIG. 11.

무선 전력 수신 장치의 공진기(800)는 무선 전력 송신 장치의 공진기(700)와 동일한 공진 주파수를 갖고, 무선 전력 송신 장치의 공진기(700)와 커플링 되어 전력을 수신한다.
The resonator 800 of the wireless power receiver has the same resonance frequency as the resonator 700 of the wireless power transmitter, and is coupled to the resonator 700 of the wireless power transmitter to receive power.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정합 회로를 추출하기 위한 스미스 차트이다. 도시된 스미스차트는 공진 코일의 임피던스가 12.5+j138(Ω)인 경우의 실시 예이다. 9 is a Smith chart for extracting a matching circuit according to an embodiment of the present invention. The illustrated Smith chart is an embodiment when the impedance of the resonant coil is 12.5 + j138 (Ω).

도 9를 참조하면, 공진 코일에서 정합 회로를 바라본 임피던스가 공진 코일의 임피던스와 공액 값을 갖도록 하기 위해서, 공진 코일과 C1을 직렬로 연결한다. 스미스 차트에서 임피던스 점은 직렬 커패시터의 궤적을 따라 포인트 1에서 포인트 2로 이동한다. 다음으로, 입력 포트의 임피던스는 50(Ω)으로 설정되어 있으므로, 병렬로 C2를 연결하여 2차 임피던스 점을 포인트 3으로 이동시킨다. Referring to FIG. 9, the resonant coil and C1 are connected in series so that the impedance viewed from the resonant coil has a conjugate value with the impedance of the resonant coil. In the Smith chart, the impedance point moves from point 1 to point 2 along the trajectory of the series capacitor. Next, since the impedance of the input port is set to 50 (Ω), connect C2 in parallel to move the secondary impedance point to point 3.

따라서, 공진 코일에서 정합 회로를 바라본 임피던스는 12.5-j138(Ω)으로, 공진기의 리액턴스 성분은 제거되고 결과적으로 공진이 형성된다. Thus, the impedance viewed from the resonant coil to the matching circuit is 12.5-j138 (Ω), whereby the reactance component of the resonator is removed and consequently a resonance is formed.

이때, 정합 회로에 사용되는 소자들은 대부분 일정한 값 이상의 내부 저항을 갖고 있으며, 이로 인해 공진기의 양호도가 감소할 수 있다. 예를 들어, 세라믹으로 만든 800pF과 3.2nF의 커패시터를 이용하여 정합 회로를 구현하는 경우 삽입 손실이 -3dB 이상 발생한다. In this case, most of the devices used in the matching circuit have an internal resistance of a predetermined value or more, which may reduce the goodness of the resonator. For example, implementing a matching circuit using 800pF and 3.2nF capacitors made of ceramic will result in insertion loss of -3dB or more.

이러한 커패시터의 내부 저항을 줄이기 위해서는 얇은 기판으로 형성된 커패시터를 사용할 수 있다. 이때, 같은 커패시터 값을 갖도록 기판을 병렬로 구성하는 것도 가능하다. 보다 얇은 병렬 구조의 커패시터를 사용하면, 정합 회로를 보다 소형화하여 구현할 수 있다. In order to reduce the internal resistance of the capacitor, a capacitor formed of a thin substrate may be used. In this case, it is also possible to configure the substrates in parallel to have the same capacitor value. The use of thinner parallel capacitors allows smaller matching circuits.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정합 회로를 부가한 경우의 송수신 전단 특성을 나타내는 그래프 및 스미스 차트이다. 10 is a graph and a Smith chart showing transmission and reception front end characteristics when a matching circuit is added according to an embodiment of the present invention.

도 10은 전술한 얇은 기판으로 형성된 병렬 구조의 커패시터를 사용하여 정합 회로를 구현하고, 이를 공진기에 부가한 경우의 송수신 공진기 간 전력 전달 특성을 나타낸 것이다. 그래프를 통해 삽입 손실이 -1.35dB 수준임을 확인할 수 있다. 또한 우측의 스미스 차트를 살펴보면, 공진기가 정확히 50(Ω)로 임피던스 정합이 이루어진 것을 확인할 수 있다. 즉, 얇은 기판으로 형성된 병렬 구조의 커패시터를 사용하면, 보다 소형의 공진기를 구현할 수 있음을 알 수 있다. FIG. 10 illustrates a power transmission characteristic between a transmission and reception resonator when a matching circuit is implemented using a capacitor having a parallel structure formed of the above-described thin substrate and added to the resonator. The graph shows an insertion loss of -1.35dB. In addition, if you look at the Smith chart on the right, you can see that the resonator has exactly 50 (Ω) impedance matching. That is, it can be seen that by using a capacitor having a parallel structure formed of a thin substrate, a smaller resonator can be realized.

도 11은 공진기에 사용되는 공진 코일의 종류 및 특성을 나타낸 표이다. 11 is a table showing the types and characteristics of resonant coils used in the resonator.

각 코일의 특성을 설명하기에 앞서, 표에 기재된 Z값은 수신 장치의 공진 코일의 임피던스이고, Z'는 수신 공진기가 송신 공진기와 커플링 된 후의 수신 공진기 공진 코일의 임피던스이다. 또한, Q값은 수신 코일의 양호도이다. Before describing the characteristics of each coil, the Z value shown in the table is the impedance of the resonant coil of the receiving device, and Z 'is the impedance of the receiving resonator resonant coil after the receiving resonator is coupled with the transmitting resonator. In addition, Q value is a favorable degree of a receiving coil.

도 11을 참조하면, 공진 코일의 양호도가 100에 가깝거나 그 이상인 경우, 즉 제 2 코일 내지 제 4 코일은 전달 특성이 -1dB 이상으로 좋은 것을 확인할 수 있다. 그러나 양호도가 작은 공진 코일을 사용한 경우에는, 전달 특성이 낮으므로 전력 전달 효율이 낮다. Referring to FIG. 11, when the goodness of the resonant coil is close to 100 or more, that is, the second to fourth coils have good transmission characteristics of -1 dB or more. However, in the case of using a resonant coil having a low degree of goodness, power transmission efficiency is low because of low transmission characteristics.

또한, 공진 코일의 저항값이 작아질수록 전달 특성이 좋아진다고 전술한 바 있는데, 이는 제 3 코일과 제 4 코일의 공진 코일의 저항 값이 0.8(Ω)에서 0.4(Ω)으로 줄어드는 경우, 전달 특성이 좋아지는 것을 통해 확인 가능하다. In addition, as described above, the smaller the resistance value of the resonant coil is, the better the transfer characteristic. This is when the resistance values of the resonant coils of the third and fourth coils decrease from 0.8 (Ω) to 0.4 (Ω). It can be confirmed by improving the characteristics.

제 1 코일을 살펴 보면 리액턴스 값이 538(Ω)로 제 2 내지 제 4 코일보다 훨씬 큰 값을 가지고 있음에도 불구하고, 저항 값이 14(Ω)으로 매우 커서 전달 특성이 좋지 않다. Looking at the first coil, although the reactance value is 538 (Ω), which is much larger than the second to fourth coils, the resistance value is very large (14 (Ω)).

이러한 특성을 통해, 100 이상의 양호도를 갖고, 저항 값이 작은 공진 코일을 사용하는 것이 공진기의 전달 특성을 향상시킬 수 있는 조건임을 알 수 있다. 즉, 공진 주파수에서 높은 인덕턴스를 유지하면서 낮은 저항을 갖는 적절한 코일을 선택하는 것이 공진기를 소형화 함에 있어 중요한 요소가 될 것이다. 또한 2층 구조를 이용하여 적은 코일로 높은 인덕턴스를 유지하는 것도 중요한 요소일 것이다. Through this characteristic, it can be seen that using a resonant coil having a goodness of 100 or more and having a small resistance value is a condition that can improve the transfer characteristic of the resonator. That is, selecting an appropriate coil having a low resistance while maintaining high inductance at the resonant frequency will be an important factor in miniaturizing the resonator. It is also important to maintain a high inductance with a small coil using a two-layer structure.

도 12는 공진기에 포함된 정합 회로에 사용되는 커패시터의 커패시턴스와 커패시터의 로드 임피던스 값을 나타낸 표이다. 12 is a table illustrating capacitance of a capacitor and a load impedance value of the capacitor used in the matching circuit included in the resonator.

전술한 바와 같이 커패시터의 내부 저항 값은 작을 수록 좋으며, 예를 들어 공진 코일의 리액턴스 값이 100 정도인 경우에는, 커패시터와 공진 코일의 등가 직렬 저항의 합은 1(Ω)이하로 유지하는 것이 좋다. 다시 말해, 커패시터의 등가 직렬 저항의 합이 공진 코일의 내부 저항보다 작은 것이 바람직하다. 표에 커패시터의 내부 저항 값과 양호도가 나타나 있는데, 특수 제작된 커패시터의 경우 커패시터의 내부 저항이 매우 작고, 이에 따라 커패시터의 양호도는 매우 큰 값을 갖고 있음을 확인할 수 있다. 실제로 정합 회로를 구현하는 경우, 커패시터의 양호도는 400 이상이 되도록 커패시터 값을 설정하는 것이 바람직하다.
As described above, the smaller the internal resistance value of the capacitor is, the better, for example, when the reactance value of the resonant coil is about 100, the sum of the equivalent series resistance of the capacitor and the resonant coil is preferably kept below 1 (Ω). . In other words, it is preferable that the sum of the equivalent series resistance of the capacitors is smaller than the internal resistance of the resonant coil. The internal resistance value and goodness of the capacitor are shown in the table. For the specially manufactured capacitor, the internal resistance of the capacitor is very small, and accordingly, the goodness of the capacitor has a very large value. In practice, when implementing a matching circuit, it is desirable to set the capacitor value such that the goodness of the capacitor is 400 or more.

도 13은 일반 세라믹 커패시터를 사용하는 경우의 전달 특성을 도시한 그래프 및 스미스 차트이고, 도 14는 특수 제작된 커패시터를 사용하는 경우의 전달 특성을 도시한 그래프 및 스미스 차트이다. FIG. 13 is a graph and a Smith chart showing transfer characteristics when a general ceramic capacitor is used, and FIG. 14 is a graph and a Smith chart illustrating transfer characteristics when a specially manufactured capacitor is used.

도 13은 C1은 630.8pF, C2는 3.33nF 인 커패시터를 사용한 경우의 측정 결과이다. 이 경우 1.738MHz에서 S21은 -2.8468dB로 측정되었다. Fig. 13 shows measurement results when a capacitor with C1 of 630.8 pF and C2 of 3.33 nF is used. In this case, S21 measured 1.2.8MHz at 1.738MHz.

도 14는 C1은 674pF, C2는 3.38nF인 커패시터를 사용한 경우의 측정 결과이다. 이 경우 1.6985MHz에서 S21는 -1.0599dB로 측정되었다. 14 shows measurement results when a capacitor with C1 of 674 pF and C2 of 3.38 nF is used. In this case, S21 was measured at -1.0599 dB at 1.6985 MHz.

도 13 및 도 14를 참조하면, 정합 회로에 사용된 커패시터의 커패시턴스 값은 유사하나 특수 제작된 커패시터를 사용하는 경우의 전송 특성이 두 배 이상 향상되었다. 이는 커패시턴스의 내부 저항 값에 있어서 일반 세라믹 커패시터와 특수 제작된 커패시터가 큰 차이를 갖고 있기 때문이다. 도 13 및 도 14의 측정 결과를 통해, 정합 회로에 사용되는 커패시터의 내부 저항이 작아야 전송 특성이 향상됨을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 13 and 14, the capacitance values of the capacitors used in the matching circuit are similar, but the transmission characteristics in the case of using a specially manufactured capacitor are more than doubled. This is because the difference between the internal resistance value of the capacitance and the specially manufactured capacitor is large. 13 and 14, it can be seen that the transmission characteristics are improved when the internal resistance of the capacitor used in the matching circuit is small.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.

Claims (6)

무선 전력 송신을 위한 공진기에 있어서,
입력 포트와 상기 공진기 사이의 임피던스를 정합하고, 상기 공진기의 공진 주파수를 조절하는 정합 회로; 및
기 설정된 값 이상의 양호도를 갖는 공진 코일을 포함하며,
상기 정합 회로는,
상기 입력 포트와 상기 공진 코일 사이에 직렬 연결된 제1 커패시터; 및
상기 입력 포트와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터를 포함하며,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 등가 직렬 저항은 상기 공진 코일의 내부 저항보다 작은
무선 전력 송신을 위한 공진기.
In the resonator for wireless power transmission,
A matching circuit for matching an impedance between an input port and the resonator and adjusting a resonant frequency of the resonator; And
It includes a resonant coil having a goodness of more than a predetermined value,
The matching circuit,
A first capacitor connected in series between the input port and the resonant coil; And
A second capacitor connected in parallel between the input port and the ground terminal;
Equivalent series resistance of the first capacitor and the second capacitor is less than the internal resistance of the resonant coil
Resonator for wireless power transmission.
제1항에 있어서,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 정합 회로의 양호도가 400 이상이 되도록 설정된 값인
무선 전력 송신을 위한 공진기.
The method of claim 1,
The capacitances of the first capacitor and the second capacitor are values set such that the goodness of the matching circuit is 400 or more.
Resonator for wireless power transmission.
제1항에 있어서,
상기 기 설정된 값은 100인
무선 전력 송신을 위한 공진기.
The method of claim 1,
The preset value is 100
Resonator for wireless power transmission.
무선 전력 수신을 위한 공진기에 있어서,
출력 포트와 상기 공진기 사이의 임피던스를 정합하고, 상기 공진기의 공진 주파수를 조절하는 정합 회로; 및
기 설정된 값 이상의 양호도를 갖는 공진 코일을 포함하며,
상기 정합 회로는,
상기 출력 포트와 상기 공진 코일 사이에 직렬 연결된 제1 커패시터; 및
상기 출력 포트와 접지 단자 사이에 병렬 연결된 제2 커패시터를 포함하며,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 등가 직렬 저항은 상기 공진 코일의 내부 저항보다 작은
무선 전력 수신을 위한 공진기.
In the resonator for wireless power reception,
A matching circuit for matching an impedance between an output port and the resonator and adjusting a resonant frequency of the resonator; And
It includes a resonant coil having a goodness of more than a predetermined value,
The matching circuit,
A first capacitor connected in series between said output port and said resonant coil; And
A second capacitor connected in parallel between the output port and the ground terminal;
Equivalent series resistance of the first capacitor and the second capacitor is less than the internal resistance of the resonant coil
Resonator for wireless power reception.
제1항에 있어서,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 상기 정합 회로의 양호도가 400 이상이 되도록 설정된 값인
무선 전력 수신을 위한 공진기.
The method of claim 1,
The capacitances of the first capacitor and the second capacitor are values set such that the goodness of the matching circuit is 400 or more.
Resonator for wireless power reception.
제1항에 있어서,
상기 기 설정된 값은 100인
무선 전력 수신을 위한 공진기.


The method of claim 1,
The preset value is 100
Resonator for wireless power reception.


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