KR20130049608A - 무선전력 수신장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 외부의 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 일정 영역에 수용공간이 있는 인쇄회로 기판; 상기 인쇄회로기판의 수용공간 내부에 배치되어, 상기 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하기 위한 수신 코일; 및 상기 인쇄회로 기판에 상기 수신 코일을 감싸는 형태로 배치된 근거리 통신 안테나를 포함한다.

Description

무선전력 수신장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS POWER AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 무선전력 수신장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도, 자기 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.
최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 전자기 유도 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.
전자기 유도를 이용한 무선전력 전송 시스템은 송신측과 수신측에 형성된 전기신호가 코일을 통해 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.
그러나, 수신 측의 구성을 이루는 수신 코일, 근거리 통신안테나 및 인쇄회로기판 각각의 두께로 인해 전자기기의 전체적인 사이즈가 커지고, 전자기기에 내장하는 것이 쉽지 않았다. 특히, 수신 코일 및 근거리 통신안테나 각각의 두께만큼 사이즈가 증가하고, 근거리 통신안테나 및 인쇄회로기판 각각의 두께만큼 사이즈가 증가하는 문제가 있다.
또한, 근거리 통신안테나의 내부에 과전류가 흐르는 경우에 효과적으로 대처할 수 없었다.
또한, 수신 코일에 형성된 자기장은 전자기기 내부에 영향을 주어 오작동을 일으키는 문제가 있다.
본 발명은 수신 코일, 근거리 통신안테나 및 인쇄회로기판의 적절한 배치를 통해 무선전력 수신장치의 두께를 최소화하는 무선전력 수신장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 근거리 통신안테나를 인쇄회로기판 내부에 포함시켜 두께를 감소시키는 무선전력 수신장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 보호부를 통해 과전류가 흐르는 것을 방지하는 무선전력 수신장치 제어방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 외부의 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 일정 영역에 수용공간이 있는 인쇄회로 기판; 상기 인쇄회로기판의 수용공간 내부에 배치되어, 상기 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하기 위한 수신 코일; 및 상기 인쇄회로 기판에 상기 수신 코일을 감싸는 형태로 배치된 근거리 통신 안테나를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 외부의 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 안테나; 상기 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하기 위한 수신코일; 상기 전력의 수신여부에 따라 상기 근거리 통신안테나의 통전상태를 변경하는 스위치; 및 상기 전력의 수신여부에 따라 상기 스위치를 개방 또는 단락시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실 시예에 따른 외부와 통신하는 근거리 통신안테나를 포함한 무선전력 수신장치의 제어 방법은 송신 유도 코일로부터 전자기 유도에 의한 전력의 수신여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과, 상기 전력을 수신하는 경우, 상기 근거리 통신안테나의 통전상태를 변경하는 스위치를 개방시키는 단계; 상기 수신한 전력의 양이 임계수치 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 판단결과, 상기 전력의 양이 임계수치 이상인 경우, 상기 스위치를 단락시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수신 코일, 근거리 통신안테나 및 인쇄회로기판의 적절한 배치를 통해 무선전력 수신장치의 두께를 최소화할 수 있다.
둘째, 내부에 과도한 전류가 흐르는 것을 차단하여 무선전력 수신장치의 파손을 막을 수 있고, 자기장을 차단하여 기기의 오작동을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신 유도 코일의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선전력 전송 시스템의 등가회로이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성 예 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성형태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성요소가 배치된 상태의 단면도이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 하면을 도시한 도면이고, 도 8의 (b)는 무선전력 수신장치의 상면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치에 포함된 차폐부의 부착 예이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치에 포함된 차폐부의 삽입 예이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 나타낸다.
전력 소스(100)에서 생성된 전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 전달된 전력은 다시 전자기 유도 현상에 의해 무선전력 송신장치(200)로 전달된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 전력 소스(100)는 소정 주파수의 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스이다.
무선전력 송신장치(200)는 송신 유도 코일(210)로 구성된다. 송신 유도 코일(210)은 전력 소스(100)와 연결되며, 교류 전류가 흐른다. 송신 유도 코일(210)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 수신 공진 코일(310)에도 교류 전류가 유도되어 무선전력 수신장치(300)로 전력이 전달된다.
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 전자기 유도에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 전자기 유도에 의한 전력 전송은 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.
무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(310), 정류회로(320) 및 부하(330)로 구성된다. 송신 유도 코일(210)에 의해 송신된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 코일(310)에 수신된다. 수신 코일(310)로 전달된 전력은 정류 회로(320)를 통해 정류되어 부하(330)로 전달된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다. 캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 수신 코일(310)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선전력 전송 시스템의 등가회로이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 수신 코일(310)은 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L2)와 캐패시터(C2)로 구성될 수 있다. 평활 회로(320)는 다이오드(D1)와 평활 캐패시터(C3)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력한다. 부하(330)는 직류 전원으로 표시되어 있으나, 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 블록도이다.
무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(310), 근거리 통신안테나(340), 스위치(350), 보호부(360), 근거리 통신모듈(370), 차폐부(380), 제어부(390)를 포함한다.
수신 코일(310)은 무선전력 송신장치(200)의 송신 유도 코일(210)과 전자기 유도에 의해 전력을 수신한다. 즉, 송신 유도 코일(210)에 교류전류가 흘러 자기장이 발생하면, 발생된 자기장에 의해 인접한 수신 코일(310)에 전압이 유도되어 교류 전류가 흐른다. 일 실시예에서 수신 코일(310)은 인쇄회로기판(301)의 중앙에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
수신 코일(310)은 하나 이상의 도선이 감겨진 형태로 구성되며, 사각형 또는 원형의 나선 형태로 감겨져 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
근거리 통신안테나(340)는 근거리 무선통신이 가능한 리더기와 통신을 수행한다. 근거리 통신안테나(340)는 상기 리더기와 정보를 송수신하는 안테나의 역할을 수행할 수 있다. 일 실시예에서 근거리 통신안테나(340)는 수신 코일(310)의 외각에 배치될 수 있다. 일 실시예에서 수신 코일(310)이 인쇄회로기판(301)의 중앙에 배치된 경우, 근거리 통신안테나(340)는 수신 코일(310)을 감싸도록 배치될 수 있다. 이러한 배치를 통해, 무선전력 수신장치(300)의 두께를 최소화할 수 있다.
근거리 통신안테나(340)와 수신 코일(310)은 후술할 인쇄회로기판(301)에 형성될 수 있다. 일 실시예에서 근거리 통신안테나(340)만이 인쇄회로기판(301)에 형성될 수 있고, 근거리 통신안테나(340)와 수신 코일(310)이 인쇄회로기판(301)에 같이 형성될 수도 있다.
근거리 통신안테나(340) 및 후술할 근거리 통신모듈(370)에서 사용되는 근거리 통신규격은 다양한 기술이 사용될 수 있으나, NFC(Near Field Communication)을 이용함이 바람직하다. NFC(Near Field Communication)는 13.56MHz의 대역을 가지며,가까운 거리의 무선통신을 하기 위한 기술이다.
스위치(350)는 근거리 통신안테나(340)와 연결되고, 후술할 제어부(390)로부터 개방 또는 단락신호를 수신하여 근거리 통신안테나(340)의 통전상태를 변경할 수 있다. 제어부(390)는 수신 코일(310)이 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의한 전력을 수신하는 것으로 판단한 경우, 스위치(350)에 개방신호를 전송하여 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류를 차단한다.
보호부(360)는 임계전류 값 이상의 전류가 흐르는 경우에 동작하여, 근거리 통신모듈(370)에 상기 임계전류 값 이상의 전류가 전달되지 않도록 한다.
일 실시예로 보호부(360)는 적어도 하나 이상의 제너 다이오드를 포함할 수 있다. 제너 다이오드는 회로에 임계 전류 값 이하만을 흐르게 할 수 있는 다이오드이다. 여기서, 임계전류 값은 설정에 따라 변경될 수 있는 값이고, 근거리 통신모듈(370)이 정상적으로 동작할 수 있는 한계 값일 수 있다.
보호부(360)는 근거리 통신안테나(340)에서 전달되는 전류가 임계 전류 값 이상인 경우, 전류의 이동방향 또는 흐름을 바꾸어 근거리 통신모듈(370)에 과도한 전류가 흐르지 않게 한다. 과도한 전류는 제너 다이오드를 통해 흘러 열에너지 형태로 방출된다. 보호부(360)는 근거리 통신모듈(370)에 과도한 전류가 흐르는 것을 차단하여 근거리 통신모듈(370)의 파손을 막을 수 있다.
근거리 통신모듈(370)은 근거리 통신안테나(340)로부터 전류를 제공받을 수 있다. 근거리 통신모듈(370)은 다양한 형태의 근거리 통신 기술이 적용될 수 있으나, NFC(NEAR FIELD COMMUNICATION) 통신규격을 이용함이 바람직하다.
차폐부(380)는 수신 코일(310)에 형성되는 자기장을 차단할 수 있다. 이는 수신 코일(310)에 형성된 자기장이 전자기기의 다른 부품에 영향을 미쳐 오작동을 방지하기 위함이다.
차폐부(380)는 페라이트를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
차폐부(380)는 후술할 인쇄회로기판(301) 내부에 삽입될 수 있다. 일 실시예에서 차폐부(380)는 인쇄회로기판(301)이 제작되는 공정에서 삽입되어 차폐부(380)를 부착하는 추가적인 단계가 생략될 수 있다. 이로 인해, 무선전력 수신장치(300)의 제조공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 양면접착제를 사용하여 인쇄회로기판(301)에 부착되는 것이 아니므로, 양면접착제의 두께만큼 무선전력 수신장치(300)의 두께를 감소시킬 수 있고, 가격이 절감된다.
제어부(390)는 무선전력 수신장치(300)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(390)는 스위치(350)를 개방 또는 단락시켜 근거리 통신안테나(340)의 통전상태를 변경할 수 있다. 스위치(350)가 단락된 상태에서 수신 코일(310)에 전류가 유도되면, 제어부(390)는 스위치(350)를 개방시켜 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류를 차단시킨다. 스위치(350)가 개방된 상태에서, 수신 코일(310)에 전류가 유도되지 않으면, 제어부(390)는 스위치(350)를 단락시킨다.
제어부(390)는 무선전력 수신장치(300)가 수신한 전력의 양이 임계수치 이상인 경우, 스위치(350)를 단락시킬 수 있다. 일 실시예에서 임계수치는 사용자의 설정에 따라 변경 가능한 수치일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성 예이다.
도 5를 참조하면, 인쇄회로기판(301)에 수신 코일(310)과 근거리 통신안테나(340)가 형성되어 있다. 수신 코일(310)은 인쇄회로기판(301)의 중앙에 배치되어 있고, 근거리 통신안테나(340)은 인쇄회로기판(301)의 외곽에 배치되어 수신 코일(310)을 감싸는 형태로 배치되어 있다.
스위치(350)가 단락되어 있는 경우, 근거리 통신안테나(340)는 근거리 통신모듈(370)에 전류를 전송하여 근거리 통신모듈(370)이 동작 가능한 상태에 있도록 만든다. 만약, 외부의 영향에 의해 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류가 임계 전류 값 이상이 된다면, 보호부(360)가 동작한다. 일 실시예에서 보호부(360)가 하나 이상의 제너 다이오드를 포함하여 구성되는 경우, 임계 전류 값 이상의 전류가 제너 다이오드를 통해 흐르게 된다. 도 5를 참조하면, A 방향으로 흐르는 전류가 임계 전류 값 이상인 경우, 보호부(360)의 위쪽에 위치한 제너 다이오드로 임계전류 값 이상의 전류가 흐른다. 제너 다이오드를 통해 흐르는 과도한 전류는 열 에너지의 형태로 방출된다. 이 경우, 보호부(360)는 근거리 통신모듈(370)에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하여 근거리 통신모듈(370)의 파손을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, B 방향으로 흐르는 전류가 임계 전류 값 이상인 경우도 위와 같은 과정을 따른다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성형태를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예로 케이스(302)가 휴대용 단말기의 케이스인 경우를 들어 설명한다. 무선전력 수신장치(300)의 개략적인 구성요소는 케이스(302), 인쇄회로기판(301), 수신 코일(310), 근거리 통신안테나(340), 차폐부(380)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 구성요소가 배치된 상태의 단면도이다.
인쇄회로기판(301)은 일정영역에 수용공간을 가지고 있다. 일 실시예에서 일정영역은 인쇄회로기판(301)의 중앙영역을 의미할 수 있다. 일 실시예에서 일정영역은 인쇄회로기판(301)의 중앙영역을 의미할 수 있고, 상기 중앙영역은 사각형, 원형을 포함한 다각형의 형태로 수용공간을 가질 수 있다.
수신 코일(310)은 인쇄회로기판(301)의 수용공간 내부에 배치되고, 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의해 전력을 수신한다. 일 실시예에서 수신 코일(310)의 두께와 인쇄회로기판(301)의 두께는 동일하도록 제작되거나 수신 코일(310)의 두께가 인쇄회로기판(301)의 두께보다 작도록 제작될 수 있다. 이 경우, 기존에 수신 코일(310)과 근거리 통신안테나(340) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
일 실시예에서 수신 코일(310)은 인쇄회로기판(310)의 수용공간의 형태와 일치되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(301)의 수용공간 형태가 사각형인 경우, 수신 코일(310) 또한, 도선이 사각형으로 감겨진 형태일 수 있고, 인쇄회로기판(301)의 수용공간 형태가 원형인 경우, 수신 코일(310) 또한, 도선이 원형으로 감겨진 형태일 수 있는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
근거리 통신안테나(340)는 인쇄회로기판(301) 내부에 포함되고, 수신 코일(310)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 일 실시예에서 근거리 통신안테나(340)는 인쇄회로기판(301) 내부에 매립되어 제작될 수 있고, 수신 코일(310)을 원형 또는 사각형 등 다양한 형태로 수신 코일(310)의 외각을 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 기존에 인쇄회로기판(301)과 근거리 통신안테나(340) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(310)에 형성되는 자기장을 차단하는 차폐부(380)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 차폐부(380)는 수신 코일(310)이 차지하는 면적에 대응되도록 수신 코일(310)의 상면에 배치될 수 있다. 일 실시예에서 차폐부(380)는 수신 코일(310) 및 근거리 통신안테나(340)이 차지하는 면적에 대응되도록 수신 코일(310) 및 근거리 통신안테나(340)의 상면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서 차폐부(380)는 일정영역에 수용공간을 가질 수 있다. 차폐부(380)의 수용공간에는 인쇄회로기판(301)의 상면에 위치한 무선충전회로(375)가 배치될 수 있다. 무선충전회로(375)는 교류 전력을 직류전력으로 변환하는 정류회로, 노이즈 신호를 제거하는 커패시터, 무선전력 수신에 대한 전반적인 동작을 수행하는 메인IC칩 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 차폐부(380)의 두께와 무선충전회로(375)의 두께는 동일하도록 제작되거나, 무선충전회로(375)의 두께가 차폐부(380)보다 작도록 제작될 수 있다. 이 경우, 기존에 차폐부(380)와 무선충전회로(375) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
도 8의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 하면을 도시한 도면이고, 도 8의 (b)는 무선전력 수신장치의 상면을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 인쇄회로기판(301), 수신 코일(310), 근거리 통신안테나(340)의 배치에 대한 일 실시예가 도시되어 있다. 인쇄회로기판(301)은 중앙영역 부분에 수용공간을 가지고, 수용공간에는 사각형 형태의 수신 코일(310)이 배치되어 있다. 근거리 통신안테나(340)는 인쇄회로기판(301)의 내부에 매립되어 있는 형태에 있다. 이 경우, 기존에 인쇄회로기판(301)과 근거리 통신안테나(340) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
또한, 수신 코일(310)의 두께와 인쇄회로기판(301)의 두께는 동일하도록 제작되거나 수신 코일(310)의 두께가 인쇄회로기판(301)의 두께보다 작도록 제작될 수 있다. 이 경우, 기존에 수신 코일(310)과 근거리 통신안테나(340) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 무선충전회로(375), 차폐부(380)의 배치에 대한 일 실시예가 도시되어 있다. 차폐부(380)는 일정영역에 수용공간을 가지고, 차폐부(380)의 수용공간에는 무선충전회로(375)가 배치될 수 있다.
일 실시예에서 차폐부(380)의 두께와 무선충전회로(375)의 두께는 동일하도록 제작되거나, 무선충전회로(375)의 두께가 차폐부(380)의 두께보다 작도록 제작될 수 있다. 이 경우, 기존에 차폐부(380)와 무선충전회로(375) 각각에 대한 두께로 인해 무선전력 수신장치(300)의 두께가 증가하는 것을 방지하여, 휴대용 단말기의 케이스에 장착시 내장이 용이한 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치에 포함된 차폐부의 부착 예이다.
도 9을 참조하면, 무선전력 수신장치(300)를 측면에서 바라 본 구성 예가 도시되어 있다. 차폐부(380)는 인쇄회로기판(301)에 근거리 통신안테나(340) 또는 도시하지는 않았지만, 수신 코일(310)을 형성한 후, 인쇄회로기판(301)의 밑부분에 양면접착제(303)를 이용하여 차폐부(380)를 부착한다. 그러나, 이 방법은 인쇄회로기판(301)의 제작 후 별도의 차폐부(380) 부착 공정이 필요해 비용이 증가하는 문제와 무선전력 수신장치(300)의 두께가 높아지는 문제가 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치에 포함된 차폐부의 삽입 예이다.
도 10을 참조하면, 무선전력 수신장치(300)를 측면에서 바라 본 구성 예가 도시되어 있다. 이 방법은 인쇄회로기판(301)에 근거리 통신안테나(340) 또는 도시하지는 않았지만, 수신 코일(310)을 형성한 후, 인쇄회로기판(301)의 사이에 차폐부(380)를 삽입한다. 차폐부(380)를 인쇄회로기판(301) 내부에 삽입하면, 양면접착제의 두께만큼 무선전력 수신장치(300)의 두께를 감소시킬 수 있고, 별도의 차폐부(380)부착 공정이 필요없게 되므로 비용절감의 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 수신장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
제어부(390)는 수신 코일(310)이 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의한 전력을 수신 받는지 여부에 대한 판단을 할 수 있다(S101). 일 실시예로 무선전력 수신장치(300)는 별도의 자기장 검출수단(미도시)을 두어 전력의 수신여부를 판단할 수 있다.
상기 판단결과, 수신 코일(310)이 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의한 전력을 수신 받는 것으로 판단된 경우, 근거리 통신안테나(340)의 통전상태를 변경하는 스위치(350)를 개방시킬 수 있다(S103). 즉, 제어부(390)는 스위치(350)에 개방신호를 전송하여 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 일 실시예에서 수신 코일(310)이 송신 유도 코일(210)로부터 전자기 유도에 의한 전력을 수신 받는 것으로 판단된 경우는 무선전력 수신장치(300)가 충전되는 상태를 의미할 수 있다.
그 후, 제어부(390)는 무선전력 수신장치(300)가 수신한 전력의 양이 임계수치 이상인지 판단할 수 있다(S105). 일 실시예에서 임계수치는 사용자의 설정에 따라 변경 가능한 수치일 수 있다. 일 실시예에서 임계수치는 무선전력 수신장치(300)가 100% 충전된 상태를 의미할 수 있다.
그 후, 제어부(390)는 상기 전력의 양이 임계수치 이상인 경우, 상기 스위치를 단락시킨다(S107). 일 실시예에서 이 경우 무선전력 수신장치(300)는 충전모드를 종료하고, 통신모드로 동작되는 상태를 의미할 수 있다.
상기와 같은 제어를 통해 무선전력 수신장치(300)가 충전모드 또는 통신모드 중 어느 하나로 동작할 수 있다.
그 후, 제어부(390)는 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류가 임계 전류 값 이상인지 판단할 수 있다(S109). 근거리 통신안테나(340)에 흐르는 전류가 임계 전류 값 이상인 경우, 상기 전류의 이동방향을 변경할 수 있다(S111). 일 실시예에서 임계 전류 값이란, 근거리 통신모듈(370)이 정상적으로 동작할 수 한계 값을 의미할 수 있다. 일 실시예에서 임계 전류 값은 설계자의 설정에 따라 변경될 수 있는 값을 의미할 수 있다. 일 실시예에서 전류의 이동방향 변경은 제너 다이오드를 이용할 수 있다. 제너 다이오드를 통해 흐르는 임계 전류 값 이상의 전류는 열 에너지의 형태로 방출된다. 이 경우, 근거리 통신모듈(370)에 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하여 근거리 통신모듈(370)의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명은 전자기 유도를 이용한 무선전력 수신장치를 예로 들어 설명하였으나, 자기 공진을 이용하는 무선전력 수신장치에도 그대로 적용 가능하며, 이러한 경우 수신 코일(310)에 전력을 전달하기 위한 수신공진코일을 추가적으로 구비할 수 있다. 이러한 수신공진코일 역시 인쇄회로기판(301)의 수용공간 내에 배치될 경우 동일한 두께 감소 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.
100: 전력 소스
200: 무선전력 송신장치
210: 송신 유도 코일
300: 무선전력 수신장치
301: 인쇄회로기판
302: 케이스
303: 양면 접착제
310: 수신 코일
320: 평활회로
330: 부하
340: 근거리 통신안테나
350: 스위치
360: 보호부
370: 근거리 통신모듈
375: 무선충전회로
380: 차폐부
390: 제어부

Claims (24)

  1. 외부의 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치로서,
    일정 영역에 수용공간이 있는 인쇄회로 기판;
    상기 인쇄회로기판의 수용공간 내부에 배치되어, 상기 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신하기 위한 수신 코일; 및
    상기 인쇄회로 기판에 상기 수신 코일을 감싸는 형태로 배치된 근거리 통신 안테나를 포함하는 무선전력 수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 코일의 두께는 상기 인쇄회로기판의 두께 이하인 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 수용공간 형태와 상기 수신 코일의 형태는 일치하도록 제작된 무선전력 수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신 코일에서 형성되는 자기장을 차단하는 차폐부를 더 포함하는 무선전력 수신장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 차폐부는,
    상기 수신 코일이 차지하는 면적에 대응되도록 상기 수신 코일의 상면에 배치되는 무선전력 수신장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 차폐부의 일정영역에 수용공간을 가지고, 상기 차폐부의 수용공간에 무선충전회로를 더 포함하는 무선전력 수신장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선충전회로의 두께는 상기 차폐부의 두께 이하인 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 근거리 통신안테나는
    상기 인쇄회로기판 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 근거리 통신안테나는
    NFC(NEAR FIELD COMMUNICATION) 안테나인 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  10. 외부의 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치로서,
    근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 안테나;
    상기 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하기 위한 수신코일;
    상기 전력의 수신여부에 따라 상기 근거리 통신안테나의 통전상태를 변경하는 스위치; 및
    상기 전력의 수신여부에 따라 상기 스위치를 개방 또는 단락시키는 제어부를 포함하는 수신장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 근거리 통신안테나는 상기 수신 코일을 둘러싸는 감싸는 형태로 배치된 무선전력 수신장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전력이 수신된 경우, 상기 스위치를 개방시키는 무선전력 수신장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 무선전력 수신장치가 수신한 전력의 양이 임계수치 이상인 경우, 상기 스위치를 단락시키는 무선전력 수신장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 근거리 통신안테나는
    NFC(NEAR FIELD COMMUNICATION) 안테나인 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 근거리 통신안테나로부터 전류를 공급받는 근거리 통신모듈을 더 포함하는 무선전력 수신장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 근거리 통신안테나에 흐르는 전류가 임계전류 값 이상인 경우, 상기 전류의 이동방향을 변경하는 보호부를 더 포함하는 무선전력 수신장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 수신 코일에서 형성되는 자기장을 차단하는 차폐부를 더 포함하는 무선전력 수신장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 차폐부는,
    상기 인쇄회로기판 내부에 삽입되는 무선전력 수신장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 차폐부는
    페라이트를 포함한 무선전력 수신장치.
  20. 제 10항에 있어서,
    일정 영역에 수용공간이 있는 인쇄회로 기판을 더 포함하고,
    상기 수신 코일은 상기 인쇄회로기판의 수용공간 내부에 배치되며,
    상기 근거리 통신안테나는 상기 수신 코일을 감싸는 형태로 상기 인쇄회로 기판에 배치된 것을 특징으로 하는 무선전력 수신장치.
  21. 외부와 통신하는 근거리 통신안테나를 포함한 무선전력 수신장치의 제어 방법에 있어서,
    송신 유도 코일로부터 전자기 유도에 의한 전력의 수신여부를 판단하는 단계;
    상기 판단결과, 상기 전력을 수신하는 경우, 상기 근거리 통신안테나의 통전상태를 변경하는 스위치를 개방시키는 단계;
    상기 수신한 전력의 양이 임계수치 이상인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단결과, 상기 전력의 양이 임계수치 이상인 경우, 상기 스위치를 단락시키는 단계를 포함하는 무선전력 수신장치의 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 임계수치는,
    사용자의 설정에 따라 변경 가능한 수치인 무선전력 수신장치의 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 근거리 통신안테나에 흐르는 전류가 임계전류 값 이상인 경우, 상기 전류의 이동방향을 변경하는 단계를 더 포함하는 무선전력 수신장치의 제어 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 근거리 통신안테나에 흐르는 전류가 임계전류 값 이상인 경우, 상기 전류의 이동방향을 변경하는 단계는,
    제너 다이오드를 이용하여 상기 전류의 이동방향을 변경하는 단계를 포함하는 무선전력 수신장치의 제어 방법.
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