KR20140025410A - 무선 전력 시스템에서 무선 전력 통신 디바이스를 검출하고 보호하는 시스템들 및 방법들 - Google Patents

무선 전력 시스템에서 무선 전력 통신 디바이스를 검출하고 보호하는 시스템들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

실시형태들은 NFC 및 RFID 카드들과 같은 통신 디바이스에 대한 전력 전송을 검출 및 제한하는 것에 대한 것이다. 방법은 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에 포지셔닝된 하나 이상의 통신 디바이스들을 검출하는 단계를 포함할 수도 있다. 방법은 검출에 응답하여 송신기에 의해 송신되는 전력의 양을 제한하는 단계를 더 포함한다.

Description

무선 전력 시스템에서 무선 전력 통신 디바이스를 검출하고 보호하는 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING AND PROTECTING A WIRELESS POWER COMMUNICATION DEVICE IN A WIRELESS POWER SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 개시물은 무선 전력 송신기의 충전 영역 내의 근거리 통신 디바이스들 및 무선 식별 (radio-frequency identification; RFID) 카드들을 포함하여, 취약한 디바이스 (예를 들어, 무선 전력 전송 필드에 의해 손상될 수도 있는 디바이스) 를 검출하는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 대한 것이다. 일부 실시형태들은, 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 포지셔닝된, 근거리 통신 디바이스들을 포함하여, 취약한 디바이스들의 검출에 기초해, 무선 전력 전송을 조정하고/하거나 무선 전력 전달을 제한하는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 관한 것이다.
증가하는 개수의 그리고 다양한 전자 디바이스들은 재충전가능한 배터리들을 통해 전력이 공급된다. 이러한 디바이스들은 모바일 폰들, 휴대용 음악 재생기들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들 등을 포함한다. 배터리 기술이 개선되었으나, 배터리로 전력이 공급되는 전자 디바이스들은 보다 많은 양의 전력을 점점 더 요구하고 소비한다. 이에 따라, 이러한 디바이스들은 끊임없이 재충전을 요구한다. 재충전가능한 디바이스들은 종종 전원 공급장치에 물리적으로 접속되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 요구하는 유선 접속들을 통해 충전된다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 다루기 힘들고 다른 단점들을 갖는다. 재충전가능한 전자 디바이스들을 충전하는데 이용되도록 자유 공간으로 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 방안들의 결점들 중 일부를 극복할 수도 있다. 이에 따라, 재충전가능한 전자 디바이스들을 충전하도록 전력을 효율적으로 그리고 안전하게 전송하는 무선 충전 시스템들 및 방법들이 바람직하다.
무선 전력 송신기와 동일한 주파수에서 동작하거나 그로부터 전력을 수신할 수도 있는 근거리 통신 (near field communication; NFC) 디바이스와 같은 취약한 디바이스는 무선 전력 송신기로부터의 과도한 전력을 수신할 수도 있다. 과도한 전력을 수신하는 것은 취약한 디바이스의 바람직하지 않은 가열 또는 파괴를 초래할 수도 있다.
첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들, 및 디바이스들의 다양한 실시형태들은 여러 양상들을 각각 가지며, 이중 어느 하나도 단독으로 본원에서 설명되는 바람직한 속성들을 책임지지 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 제한하지 않으면서 일부 두드러진 특징들이 본원에서 설명된다.
일 양상에 따르면, 디바이스에 전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법이 개시된다. 방법은, 일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키는 단계, 제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하는 단계, 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하는 단계 (제 3 주파수는 제 1 주파수와 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응한다), 및 상기 제 3 신호의 검출에 응답하여 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키는 단계를 포함한다.
다른 양상에 따르면, 장치가 개시된다. 장치는, 일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키도록 구성된 무선 전력 송신기, 제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하도록 구성된 검출 신호 송신기, 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하도록 구성된 톤 수신기 (제 3 주파수는 제 1 주파수와 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응한다), 및 제 3 신호의 검출에 응답하여 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 양상에 따르면, 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하기 위한 장치가 개시된다. 장치는, 일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키기 위한 수단, 제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하기 위한 수단, 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하기 위한 수단 (제 3 주파수는 제 1 주파수와 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응한다), 및 제 3 신호의 검출에 응답하여 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키기 위한 수단을 포함한다.
다른 양상에 따르면, 무선 전력 전송 필드를 통해 디바이스에 전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하도록 구성된 프로그램에 대한 데이터를 프로세싱하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 개시된다. 컴퓨터 프로그램 제품은, 프로세싱 회로부로 하여금, 제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하며, 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하고 (제 3 주파수는 제 1 주파수와 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응한다), 제 3 신호의 검출에 응답하여 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키도록 하기 위한 코드가 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다.
본 개시물을 요약할 목적으로, 본 발명들의 소정의 양상들, 이점들, 및 신규한 특징들이 본원에 설명되었다. 반드시 모든 이러한 이점들이 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성될 필요가 없을 수도 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 반드시 본원에 사상되거나 제시될 수도 있는 다른 이점들을 달성할 필요가 없으면서 본원에서 사상된 바와 같은 일 이점 또는 한 그룹의 이점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 이행될 수도 있다.
도 1 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 전송 시스템의 기능적 블록 다이어그램이다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 좀더 상세한 블록 다이어그램이다.
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 루프 코일의 개략적 다이어그램을 도시한다.
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신기의 충전 구역 내에 디바이스들을 포함하는 다른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.
도 5 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신기의 블록 다이어그램이다.
도 6 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 수신기의 블록 다이어그램이다.
도 7 은 일부 실시형태들에 따른 존재 검출기의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른 도 7 에 도시된 컴포넌트들의 좀더 상세한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 9a - 도 9c 는 일부 실시형태들에 따른 제 1 주파수 신호 및 제 2 주파수 신호 그리고 검출된 제 3 주파수 신호의 일부 예들을 도시한다.
도 10 은 일부 실시형태들에 따른 존재 검출기의 좀더 상세한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 11 은 일부 실시형태들에 따른 통신 디바이스의 검출 및 보호의 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.
도 12 는 일부 실시형태들에 따른 통신 디바이스의 검출 및 보호의 방법에 대한 플로우차트를 도시한다.
도 13 은 일부 구현들에 따른 시스템의 블록 다이어그램을 도시한다.
첨부된 도면들과 연계하여 하기에서 제시되는 상세한 설명은 본 발명의 실시형태들의 설명으로서 의도된 것으로, 오직 본 발명이 실시될 수 있는 실시형태들만을 나타내려고 의도된 것은 아니다. 본 설명 내내 이용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 사례, 또는 실례로서 기능하는" 을 의미하고, 반드시 다른 예시적인 실시형태들보다 더 선호되거나 유리한 것으로 이해될 필요는 없을 것이다. 상세한 설명은 본 발명의 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 세부사항들을 포함한다. 본 발명의 실시형태들이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수도 있음이 당업자들에게 자명할 것이다. 일부 사례들에서, 공지의 구조들 및 디바이스들은 본원에서 제시되는 실시형태들의 신규성을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 블록 다이어그램 형태로 도시된다.
전력을 무선으로 전송하는 것은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관된 임의의 형태의 에너지 또는 물리적 전기 도체들의 이용 없이 송신기로부터 수신기로 송신되는 다른 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력이 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선 필드 (예를 들어, 자기장) 내로 출력되는 전력은 전력 전송을 달성하기 위한 수신 안테나 또는 코일에 의해 수신되거나 캡쳐될 수도 있다.
도 1 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 전송 시스템의 기능적 블록 다이어그램이다. 무선 전력 송신기 (104) 로부터 무선 전력 수신기 (108) 로 에너지를 전송하기 위한 필드 (106) (예를 들어, 전자기장) 를 발생시키기 위해 무선 전력 송신기 (104) 에 입력 전력 (102) 이 제공될 수도 있다. 무선 전력 전송 중에, 무선 전력 수신기 (108) 는 필드 (106) 에 커플링될 수도 있고, 출력 전력 (110) 을 수신하기 위한 무선 전력 수신기 (108) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력 (110) 을 발생시킨다. 무선 전력 송신기 (104) 및 무선 전력 수신기 (108) 는 일 거리 (112) 만큼 분리된다. 일 실시형태에서, 무선 전력 송신기 (104) 및 무선 전력 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 무선 전력 수신기 (108) 의 공진 주파수와 무전 전력 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 서로 매우 가까울 때, 무선 전력 수신기 (108) 가 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 발생된 필드 (106) 의 "근접장 (near-field)" 내에 위치되는 경우 무선 전력 송신기 (104) 와 무선 전력 수신기 (108) 사이의 송신 손실들이 최소이다. 이에 따라, (예를 들어, mms 의 범위 내로) 코일들이 매우 가까이 있을 것을 요구하는 큰 코일들을 요구할 수도 있는 순수 유도 방안들과 대조적으로 보다 큰 거리에 걸쳐 무선 전력 전송이 제공될 수도 있다. 공진 유도 커플링 기법들은 따라서 다양한 거리들에 걸쳐 그리고 다양한 안테나 또는 코일 구성들로 개선된 효율성 및 전력 전송을 허용할 수도 있다. 용어 "코일" 은 다른 "코일" 에 커플링하기 위해 에너지를 무선으로 출력하거나 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭하고자 한다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력하거나 수신하도록 구성되는 유형의 "안테나" 로서 지칭될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 코일은 또한 "자기" 안테나 또는 유도 코일로서 본원에서 지칭되거나 구성될 수도 있다.
일 실시형태에서, 무선 전력 송신기 (104) 는 송신 코일 (114) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 시변 자기장을 출력하도록 구성될 수도 있다. 수신기가 필드 (106) 내에 있는 경우, 시변 자기장은 수신 코일 (118) 내의 전류를 유도할 수도 있다. 상술된 바와 같이, 수신 코일 (118) 이 송신 코일 (118) 송신 코일 (118) 의 주파수에서 공진되도록 구성되는 경우, 에너지가 효율적으로 전송될 수도 있다. 수신 코일 (108) 에서 유도된 AC 신호가 상술된 바와 같이 정류되어 부하를 충전하거나 전력을 공급하도록 제공될 수도 있는 DC 신호를 생성할 수도 있다.
무선 전력 송신기 (104) 는 에너지 송신을 출력하기 위한 무선 전력 송신 코일 (114) 을 더 포함하고, 무선 전력 수신기 (108) 는 에너지 수신을 위한 무선 전력 수신 코일 (118) 을 더 포함한다. 본원에서 지칭되는 바와 같이, 근접장은, 송신 코일 (114) 로부터 멀리 전력을 미량으로 방사하는 송신 코일 (114) 내의 전류들 및 전하들로부터 기인하는 강한 반응장들이 있는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근접장은 송신 코일 (114) 의 약 일 파장 (또는 그것의 일부) 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다. 송신 및 수신 코일들은 애플리케이션들 및 애플리케이션들과 연관될 디바이스들에 따라 사이즈가 정해진다. 상술된 바와 같이, 전자기파 내의 에너지의 대부분을 원거리장으로 전파하는 대신에 무선 전력 송신 코일 (114) 의 근접장 내의 에너지의 많은 부분을 무선 전력 수신 코일 (118) 에 커플링함으로써 효율적인 에너지 전송이 일어난다. 근접장 내에 포지셔닝되는 경우, 무선 전력 송신 코일 (114) 과 무선 전력 수신 코일 (118) 사이에 커플링 모드가 전개될 수도 있다. 이러한 근접장 커플링이 일어날 수도 있는 무선 전력 송신 코일 (114) 및 무선 전력 수신 (118) 주변의 구역은 본원에서 커플링 모드 영역으로 지칭될 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 좀더 상세한 블록 다이어그램을 도시한다. 무선 전력 송신기 (104) 는 무선 전력 신호 발생기 (122) (예를 들어, 전압 제어 발진기), 구동기 (124) (예를 들어, 전력 증폭기), 및 Tx 임피던스 조정 회로 (126) 를 포함한다. 무선 전력 신호 발생기 (122) 는 신호 발생기 제어 신호 (123) 에 응답하여 조정될 수도 있는, 468.75 KHz, 6.78 MHz, 또는 13.56 MHz 와 같은, 원하는 주파수로 신호를 발생시키도록 구성된다. 무선 전력 신호 발생기 (122) 에 의해 발생된 신호는, 예를 들어, 송신 코일 (114) 의 공진 주파수로 송신 코일 (114) 을 구동하도록 구성된 구동기 (124) 에 제공될 수도 있다. 구동기 (124) 는 무선 전력 신호 발생기 (122) (예를 들어, 발진기) 로부터 구형파를 수신하고 정현파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다. 예를 들어, 구동기 (124) 는 클래스 E 증폭기일 수도 있다. 무선 전력 신호 발생기 (122) 에 의해 발생된 신호는 구동기 (124) 에 의해 수신되고, 증폭 제어 신호 (125) 에 대응하는 증폭 양으로 구동기 (124) 에 의해 증폭될 수도 있다. Tx 임피던스 조정 회로 (126) 가 구동기 (124) 의 출력에 접속될 수도 있고, 무선 전력 송신 코일 (114) 의 임피던스에 기초하여 무선 전력 송신기 (104) 의 임피던스를 조정하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, Tx 임피던스 조정 회로 (126) 는 무선 전력 송신기 (104) 의 컴포넌트들의 임피던스를 무선 전력 송신 코일 (114) 의 임피던스와 매칭시키도록 구성될 수도 있다. 도시되지는 않았으나, 무선 전력 송신기 (104) 는 또한 구동기 (124) 의 출력 및 Tx 임피던스 조정 회로 (126) 의 입력에 접속된 필터를 포함할 수도 있다. 필터는 증폭된 신호에서 원치 않는 고조파들 또는 다른 원치 않는 주파수들을 필터링하도록 구성될 수도 있다.
무선 전력 수신기 (108) 는 Rx 임피던스 조정 회로 (132), 및 도 2 에 도시된 바와 같은 부하 (136) 를 충전하기 위해 DC 전력 출력을 발생시키거나 무선 전력 수신기 (108) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 전력을 공급하기 위한 전력 변환 회로 (134) 를 포함할 수도 있다. Rx 임피던스 조정 회로 (132) 는 무선 전력 수신 코일 (118) 의 임피던스에 기초하여 무선 전력 수신기 (108) 의 임피던스를 조정하도록 포함될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, Rx 임피던스 조정 회로 (132) 는 무선 전력 수신기 (108) 의 컴포넌트들의 임피던스를 무선 전력 수신 코일 (118) 의 임피던스와 매칭시키도록 구성될 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 와 무선 전력 송신기 (114) 는 분리된 통신 채널 (119) (예를 들어, 블루투스 채널, 지그비 채널, 셀룰러 채널 등) 로 통신할 수도 있다.
처음에 선택적으로 디스에이블가능한 연관된 부하 (예를 들어, 부하 (136)) 를 가질 수도 있는 무선 전력 수신기 (108) 는 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 송신되고 무선 전력 수신기 (108) 에 의해 수신된 전력의 양이 부하 (136) 를 충전하기에 적절한지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 또한, 무선 전력 수신기 (108) 는 전력이 양이 적절하다고 결정할 시에 부하 (예를 들어, 부하 (136)) 를 인에이블하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 수신기 (108) 는 부하 (136) (예를 들어, 배터리) 의 충전 없이 무선 전력 전송 필드로부터 수신된 전력을 직접적으로 이용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 근거리 통신 (NFC) 또는 무선 인식 디바이스 (RFID) 와 같은 통신 디바이스는 무선 전력 전송 필드로부터 전력을 수신하여, 무선 전력 전송 필드와의 상호작용에 의해 통신하고/하거나 무선 전력 송신기 (104) 또는 다른 디바이스들과 통신하기 위해 수신된 전력을 이용하도록 구성될 수도 있다.
도 3 은 일부 실시형태들에 따른 루프 코일 (150) 의 개략적 다이어그램을 도시한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 실시형태들에서 이용되는 코일들은 "루프" 코일 (150) 로서 구성될 수도 있으며, 이는 또한 본원에서 "마그네틱" 코일로서 지칭될 수도 있다. 루프 코일들은 공심, 또는 페라이트 자심과 같은 물리적 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 코일들은 코어의 부근에 배치된 외부의 물리적 디바이스들에 대해 좀더 허용가능할 수도 있다. 또한, 공심 루프 코일은 코어 구역 내에 다른 컴포넌트들 또는 회로들 (예를 들어, 집적 회로들) 의 배치를 허용할 수도 있다. 또한, 공심 루프는 무선 전력 송신 코일 (예를 들어, 도 2 의 무선 전력 송신 코일 (114)) 의 평면 내에 무선 전력 수신 코일 (예를 들어, 도 2 의 무선 전력 수신 코일 (118)) 의 배치를 가능하게 할 수도 있으며, 그렇게 함으로써 무선 전력 송신 코일 (114) 과 무선 전력 수신 코일 (118) 사이의 커플링 인자를 증가시킨다.
무선 전력 송신기 (104) 와 무선 전력 수신기 (108) 사이의 에너지의 효율적인 전송은 무선 전력 송신기 (104) 와 무선 전력 수신기 (108) 사이의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 중에 일어날 수도 있다. 그러나, 무선 전력 송신기 (104) 와 무선 전력 수신기 (108) 사이의 공진이 매칭되지 않더라도, 효율성이 영향을 받을 수는 있으나, 에너지가 전송될 수는 있다. 상술된 바와 같이, 무선 전력 송신 코일 (114) 로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하는 대신에, 무선 전력 송신 코일 (114) 의 근접장 내의 에너지를 전자기 근접장이 발생되는 구역 내에 포지셔닝된 무선 전력 수신 코일 (118) 에 커플링함으로써 에너지 전송이 일어날 수도 있다.
루프 또는 자기 코일들의 공진 주파수는 코일들의 인덕턴스 및 정전용량에 기초한다. 루프 코일 내의 인덕턴스는 일반적으로 루프의 인덕턴스인 반면, 정전용량은 일반적으로 루프 코일에 접속된 용량성 컴포넌트의 형태로 포함되어 원하는 공진 주파수를 갖는 공진 구조 (예를 들어, LC 회로) 를 생성할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 커패시터 (152) 및 커패시터 (154) 가 루프 코일 (150) 에 접속되어 공진 주파수 (156) 에서 신호를 선택하는 공진 회로를 생성할 수도 있다. 다른 컴포넌트들 (예를 들어, 가변 또는 고정 인덕터들, 가변 또는 고정 커패시터들, 및/또는 가변 또는 고정 저항소자들) 이 또한 공진 주파수를 제어하고 조정하기 위해 루프 코일 (150) 에 접속될 수도 있다. 보다 큰 직경의 루프 코일들 (150) 에 있어서, 공진을 유지하기 위해 필요한 정전용량의 사이즈는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 또한, 루프 또는 자기 코일의 직경이 증가할수록, 근접장의 효율적인 에너지 전송 구역은 증가할 수도 있다. 다른 공진 회로들이 가능하다. 또 다른 비제한적인 예로서, 커패시터는 루프 코일 (150) 의 두 개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 무선 전력 송신 코일 (114) 에 있어서, 공진 주파수에서의 신호 (156) 가 루프 코일 (150) 에 입력으로서 제공될 수도 있다.
무선 전력 충전 시스템에서, 인가되지 않은 디바이스들 또는 다른 컴포넌트들은 충전될 디바이스에 전력을 송신할 시에 충전 디바이스의 동작을 방해할 수도 있다. 예를 들어, 취약한 디바이스가 무선 충전 시스템에 도입되는 경우, 시스템 및 취약한 디바이스를 보호하기 위해 송신되는 전력을 셧다운하거나 전력을 낮추는 것 중 일방을 하는 것이 최상일 수도 있다. NFC 디바이스들은 무선 전력 전송 필드와의 상호작용을 통해 전력의 상당한 양들을 흡수할 수도 있고, 상당히 가열되어 손상될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기와 동일한 주파수에서 동작하거나 그로부터 전력을 수신할 수도 있는 NFC 디바이스는 무선 전력 송신기로부터 과도한 전력을 수신할 수도 있다. 과도한 전력을 수신하는 것은 NFC 디바이스의 원치 않는 가열을 초래할 수도 있는데, 이는 NFC 디바이스를 손상시킬 수도 있다.
본원에 설명된 일부 실시형태들에 따르면, 시스템은 NFC 디바이스들 및 RFID 카드들과 같은 취약한 디바이스들이 훼손되는 것으로부터의 보호, 및 무선 전력 송신기 (104) 가 무선 전력 송신기 (104) 에 손상을 야기할 수 있는 비효율적인 상태로 동작하는 것으로부터의 보호를 허용할 수도 있다. NFC 디바이스들 및 RFID 카드들을 참조하여 본원에서 설명되었으나, 본원에 설명된 시스템들 및 방법들은 무선 전력 필드의 대상이 되도록 의도되지 않은 다른 디바이스들의 검출에 적용가능할 수도 있다. 상술된 여러 구조들 및 기능들이 하기에서 좀더 상세히 설명된다.
도 4 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 디바이스들을 포함하는 다른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 시스템은 충전기 (182), 및 충전기 (182) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내의 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 를 포함할 수도 있다. 충전기 (182) 는 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 를 충전하기 위한 (예를 들어, 무선 전력 송신기 (104) 를 참조하여 상술된 바와 같은) 무선 전력 송신기를 포함할 수도 있다. 충전기 (182) 는, 예를 들어, 유선 접속을 통해 전원에 접속된 충전 디바이스 (예를 들어, 충전 매트), 무선으로 전력을 수신하여 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 에 수신된 전력을 전송하도록 구성된 충전 디바이스, 또는 이들의 조합일 수도 있다. 본원에 참조된 바와 같은 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 는, 예를 들어, 전자 카메라, 비디오 녹화기, 웹 캠, 셀룰러 전화, 스마트 폰, 휴대용 미디어 재생기, 개인 휴대정보 단말기, 랩탑, 태블릿 컴퓨터 등을 포함하는 폭넓은 용어이다. 도시되지는 않았지만, 시스템은 충전기 (182) 의 무선 전력 송신 영역 (190) 내에 다수의 무선 전력 충전가능 디바이스들 (184) 을 포함할 수도 있다.
시스템은 근거리 통신 (NFC) 디바이스, RFID 카드 등과 같은 통신 디바이스와 통신 디바이스 (188) 를 포함하는 카드 (186) 를 더 포함할 수도 있다. 카드 (186) 는 ID 카드 (예를 들어, 액세스 제한 보안 배지), 스마트 카드, 신용 카드 등일 수도 있다. 카드 (186) 는 정보 (예를 들어, 식별, 트랜젝션 정보 등) 를 전송하기 위해 통신 디바이스 (188) 를 통해 통신하도록 구성될 수도 있다. 비록 통신 디바이스 (188) 가 카드 (186) 에 포함되는 것으로 도시되나, 통신 디바이스 (188) 는 이로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 통신 디바이스 (188) 는 무선 전력 충전가능 디바이스에 관한 정보 (예를 들어, 식별 정보 등) 통신하기 위해 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 내에 포함될 수도 있다. 통신 디바이스 (188) 는 통신 디바이스 (188) 의 코일과 통신 디바이스 (188) 와 통신하는 (예를 들어, 근거리 통신) 디바이스의 코일 사이의 유도를 이용할 수도 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 카드 (186) 및 무선 전력 충전가능 디바이스 (184) 는 충전기 (182) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 포지셔닝될 수도 있다. 디바이스들의 배향은 도 4 에 도시된 바와 같이 디바이스들의 배향으로 제한되지 않는다. 하기에서 도 5 를 참조하여 보다 상세히 논의될 것으로, 충전기 (182) 는 통신 디바이스 (188) 를 검출하도록 구성될 수도 있다. 또한, 충전기 (182) 는, 통신 디바이스의 검출 후에, NFC 또는 RFID 디바이스와 같은 통신 디바이스 (188) 를 보호하도록 구성될 수도 있다.
본원에 설명되는 바와 같이, 충전기 (182) 는, 하나 이상의 방법들에 따라, 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 포지셔닝된 하나 이상의 취약한 디바이스들 (예를 들어, 통신 디바이스 (188)) 을 검출하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 충전기 (182) 는 검출 신호들을 송신하고 검출 신호들의 고조파들 및/또는 검출 신호들의 혼합 곱들을 검출하여 통신 디바이스 (188) 를 검출하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 충전기 (182) 는 연관된 무선 전력 전송기 영역 (190) 내의 충전기 (182) 의 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 송신되는 전력이 미확인인지 아닌지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 충전기 (182) 는 무선 전력 송신기 (104) 와 연관된 하나 이상의 측정된 속성들을 통해, 통신 디바이스 (188) 가 충전기 (182) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다.
충전기 (182) 는, 하나 이상의 방법들에 따라, 연관 무선 전력 전송 영역 (190) 내에서 검출되는 하나 이상의 취약한 디바이스들 (예를 들어, 통신 디바이스 (188)) 의 존재 시 보호하도록 (예를 들어, 전력 전송 필드의 발생을 감소시키거나 어쩌면 제거하도록) 구성될 수도 있다. 예를 들어, 충전기 (182) 는 NFC 디바이스와 같은 통신 디바이스 (188) 가 무선 전력 충전 중에 무선 전력 송신 코일 (114) 의 영역 내에 포지셔닝되는 것을 방지하는 방식으로 구성될 수도 있다. 따라서, 통신 디바이스 (188) (예를 들어, NFC 디바이스) 는 가장 강한 전력 전송 필드를 갖는 존 내에는 포지셔닝되지 않을 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 충전기 (182) 는 통신 디바이스 (188) 의 검출에 기초하여 그로부터 전송되는 전력을 감소시키거나 제거하도록 (예를 들어, 턴 오프) 구성될 수도 있다.
도 5 는 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 송신기 (104) 의 블록 다이어그램이다. 무선 전력 송신기 (104) 는 위에서 도 4 를 참조하여 설명된 바와 같은 충전기 (182) 와 같은 충전기 내에 포함될 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 는 송신기 회로부 (202) 및 무선 전력 송신 코일 (114) 을 포함한다. 송신기 회로 (202) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 을 구동하기 위해 발진 신호를 제공함으로써 무선 전력 송신 코일 (114) 에 RF 전력을 제공한다. 발진 신호에 기초하여, 무선 전력 송신 코일 (114) 은 무선 전력 송신기 (104) 로부터 에너지를 송신하기 위한 전자기장을 발생시킨다. 무선 전력 송신기 (104) 는 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있다. 예로서, 무선 전력 송신기 (104) 는 13.56 MHz ISM 대역에서 동작할 수도 있다.
송신기 회로 (202) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 의 임피던스에 기초하여 송신기 회로부 (202) 의 임피던스를 조정하도록 구성된 TX 임피던스 조정 회로 (126), 및 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 송신되는 전력을 최대화하기 위한 저역 통과 필터 (low pass filter; LPF) (208) 를 포함한다. LPF (208) 는 무선 전력 수신기들 (108) 에 커플링된 디바이스들의 자체 전파방해 (self-jamming) 를 방지하기 위한 레벨들로 고조파 방출들을 감소시키도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태들은, 이로 제한되지는 않으나, 다른 것들은 통과시키면서 특정 주파수들은 약화시키는 노치 필터 (notch filter) 들을 포함하는 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수도 있고, 코일로의 출력 전력 또는 구동기에 의해 인출되는 DC 전류와 같은 측정가능한 송신 메트릭들에 기초하여 달라질 수 있는 적응적 임피던스 매치를 포함할 수도 있다. 송신기 회로부 (202) 는 무선 전력 신호 발생기 (122) 에 의해 결정된 바에 따라 RF 신호를 구동하도록 구성된 구동기 (124) 를 더 포함한다. 송신 회로부 (202) 는 개별 디바이스들 또는 회로들을 포함할 수도 있고/있거나, 집적 회로를 포함할 수도 있다. 무선 전력 송신 코일 (114) 로부터 출력되는 RF 전력은 약 2 와트 - 5 와트의 범위 내에 있을 수도 있으나, 이로 제한되지는 않는다.
송신기 회로부 (202) 는, 특정 수신기들에 대한 송신 페이즈들 (또는 듀티 싸이클들) 동안 무선 전력 신호 발생기 (212) 를 인에이블하며, 발진기의 주파수 또는 페이즈를 조정하고, 이웃하는 디바이스들과 그들의 부착된 수신기들을 통해 상호작용하도록 통신 프로토콜을 구현하기 위해 출력 전력 레벨을 조정하기 위한 Tx 제어기 (214) 를 더 포함한다. 송신 경로에서 발진기 페이즈 및 관련된 회로부의 조정은, 특히 일 주파수에서 다른 주파수로 전이하는 경우에, 대역 외 방출들의 감소를 허용한다.
송신기 회로부 (202) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 에 의해 발생된 무선 전력 전송 영역 (190) 의 부근의 활성화 수신기들, 취약한 디바이스들, 및 다른 객체들의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 부하 감지 회로 (216) 를 더 포함할 수도 있다. 예로서, 부하 감지 회로 (216) 는 (예를 들어, 전류 신호 (235), 및 전압 신호 (234) 로 도시된 바와 같은) 구동기 (124) 로 흐르는 전류 및 구동기 (124) 의 전압 레벨을 모니터링하는데, 이는 무선 전력 송신 코일 (114) 에 의해 발생된 충전 영역의 부근에서 무선 전력 송신기에 의해 알려진 부하를 변화시킬 수도 있는 활성화 수신기들 및/또는 취약한 디바이스들 및/또는 다른 객체의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 구동기 (124) 상의 부하에 대한 변화들의 검출은 에너지를 송신하고 활성화 수신기와 통신하기 위해 무선 전력 신호 발생기 (122) 를 인에이블할지 여부를 결정할 시에 이용하기 위해 Tx 제어기 (214) 에 의해 모니터링된다. 하기에서 도 12 를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 구동기 (124) 에서 측정된 전류 및/또는 전압은 통신 디바이스 (188) 와 같은 "취약한" 디바이스 (예를 들어, 무선 전력 전송 필드에 의해 손상될 수도 있는 디바이스) 가 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 포지셔닝되는지 여부를 결정하는데 이용될 수도 있다.
무선 전력 송신 코일 (114) 은 리츠 (Litz) 와이어, 또는 저항 손실들을 낮게 유지하도록 선택된 두께, 폭 및 금속 유형을 갖는 코일 스트립으로 구현될 수도 있다. 무선 전력 송신 코일 (114) 은 일반적으로 테이블, 매트, 램프와 같은 보다 큰 구조 또는 다른 보다 작은 휴대형 구성과의 연관을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 코일 (114) 은 일반적으로 실현가능한 치수로 이루어지기 위해 "턴들 (turns)" 을 필요로 하지 않을 것이다. 무선 전력 송신 코일 (114) 의 일 구현은 (예를 들어, 파장의 일부의 정도로) "전기적으로 작고" 공진 주파수를 정의하기 위해 커패시터들을 이용함으로써 보다 낮은 이용가능한 주파수들에서 공진하도록 튜닝될 수도 있다.
무선 전력 송신기 (104) 는 무선 전력 송신기 (104) 와 연관될 수도 있는 수신기 디바이스들의 소재들 및 상태들에 관한 정보를 모으고 추적할 수도 있다. 따라서, 송신기 회로부 (202) 는, Tx 제어기 (214) 에 접속된, 존재 검출기 (280), 폐쇄된 상태 검출기 (260), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. Tx 제어기 (214) 는 존재 검출기 (280) 및 폐쇄된 상태 검출기 (260) 로부터의 존재 신호들에 응답하여 구동기 (124) 에 의해 전달되는 전력의 양을 조정할 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 는, 예를 들어, 건물 내에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환시키기 위한 AC-DC 변환기 (미도시), 종래의 DC 전원을 무선 전력 송신기 (104) 에 적합한 전압으로 변환시키기 위한 DC-DC 변환기 (미도시), 또는 직접적으로 종래의 DC 전원 (미도시) 으로부터와 같은 다수의 전원들을 통해 전력을 수신할 수도 있다.
존재 검출기 (280) 는 무선 전력 송신기 (104) 의 커버리지 구역 내로 삽입되는 충전될 디바이스의 처음의 존재를 감지하는데 이용되는 모션 검출기를 포함할 수도 있다. 검출 후에, 무선 전력 송신기 (104) 는 턴 온되고, 디바이스에 의해 수신된 RF 전력은 미리 결정된 방식으로 Rx 디바이스 상에서 스위치를 토글하는데 (toggle) 이용될 수도 있는데, 이는 결과적으로 무선 전력 송신기 (104) 의 구동 지점 임피던스에 변화들을 초래한다.
존재 검출기 (280) 는, 또한, 예를 들어, 적외선 검출, 모션 검출, 또는 다른 적합한 방도로 사람을 검출할 수 있는 검출기를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 송신 코일이 특정 주파수로 송신할 수도 있는 전력의 양을 제한하는 규정들이 있을 수도 있다. 일부 경우들에서, 이러한 규정들은 전자기 방사선으로부터 사람들, 또는 다른 생물학적 생명체들을 보호하고자 한다. 그러나, 사람들에 의해 점유되지 않은 구역들, 또는, 예를 들어, 차고들, 작업 현장들들, 가게들 등과 같이 사람들에 의해 자주 점유되지 않는 구역들에 송신 코일들이 배치되는 환경들이 있을 수도 있다. 이러한 환경들에 사람들이 없다면, 정규 전력 제한 규정들을 넘어 송신 코일들의 전력 출력을 증가시키는 것이 허용가능할 수도 있다. 다시 말해, Tx 제어기 (214) 는, 사람의 존재에 응답하여 무선 전력 송신 코일 (114) 의 전력 출력을 규정 레벨 또는 그 이하로 조정하고, 무선 전력 송신 코일 (114) 의 전자기장으로부터 규정 거리 밖에 사람이 있을 때 규정 레벨을 넘어서는 레벨로 무선 전력 송신 코일 (114) 의 전력 출력을 조정할 수도 있다.
비제한적인 예로서, 폐쇄된 상태 검출기 (260) (또한 본원에서 밀폐된 구획 검출기 또는 밀폐된 공간 검출기로 지칭될 수도 있다) 는 인클로저 (enclosure) 가 폐쇄되거나 개방된 상태인 경우를 결정하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 가 밀폐된 상태인 인클로저 (enclosure) 내에 포함되는 경우, 무선 전력 송신기 (104) 의 전력 레벨이 증가될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 무선 전력 송신기 (104) 가 무기한으로 온 상태로 있지 않은 방법이 이용될 수도 있다. 이러한 경우에, 무선 전력 송신기 (104) 는 사용자가 결정한 시간의 양 후에 셧 오프되도록 프로그래밍될 수도 있다. 이러한 특징은 무선 전력 송신기 (104), 특히 구동기 (124) 가 그 주위의 무선 디바이스들이 완전히 충전된 한참 이후에도 계속 구동하는 것을 방지한다. 이러한 이벤트는 디바이스가 완전히 충전되었다고 중계기 또는 수신 코일 중 어느 일방으로부터 전송되는 신호를 검출하기 위한 회로의 고장에 기인할 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 가 그 주위에 다른 디바이스가 배치되는 경우 자동적으로 셧 다운되는 것을 방지하기 위해, 무선 전력 송신기 (104) 의 자동 셧 오프 피쳐는 그 주위에서 검출되는 모션이 없는 설정 기간 이후에만 활성화될 수도 있다. 사용자는 비활성 시간 구간을 결정할 수도 있고, 원하는 바에 따라 비활성 시간 구간을 변화시킬 수도 있다. 비제한적인 예로서, 시간 구간은 디바이스가 처음에 완전히 방전된다는 가정 하에 특정 유형의 무선 디바이스를 완전히 충전하는데 필요한 것보다 더 길게 될 수도 있다.
도 6 은 일부 실시형태들에 따른 무선 전력 수신기 (108) 의 블록 다이어그램이다. 무선 전력 수신기 (108) 는 위에서 도 4 를 참조하여 설명된 바와 같은 충전가능 디바이스들 (184) 내에 포함될 수도 있고, 위에서 설명된 바와 같이 무선 전력 송신기 (예를 들어, 무선 전력 송신기 (104)) 를 포함하는 충전기 (182) 와 같은 충전기로부터 전력을 수신하도록 구성될 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 는 수신 회로부 (302) 및 무선 전력 수신 코일 (118) 을 포함한다. 무선 전력 수신기 (108) 는 수신된 전력을 전송하기 위해 충전 디바이스 (350) 에 커플링될 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 는 디바이스 (350) 의 외부에 있는 것으로 도시되나, 디바이스 (350) 내에 집적될 수도 있다. 에너지는 무선 전력 수신 코일 (118) 그리고 그 다음에 커플링된 수신 회로부 (302) 를 통해 충전 디바이스 (350) 로 무선으로 전파될 수도 있다.
무선 전력 수신 코일 (118) 은 무선 전력 송신 코일 (114) 과 동일한 주파수에서, 또는 특정 범위의 주파수들 내에서 공진하도록 튜닝된다. 무선 전력 수신 코일 (118) 은 무선 전력 송신 코일 (114) 과 유사하게 치수가 정해질 수도 있거나, 연관된 충전 디바이스 (350) 의 치수들에 기초하여 상이하게 사이즈가 정해질 수도 있다. 예로서, 충전 디바이스 (350) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 의 직경 또는 길이보다 작은 직경 또는 길이 치수를 갖는 휴대용 전자 디바이스일 수도 있다. 이러한 예에서, 무선 전력 수신 코일 (118) 은 튜닝 커패시터 (미도시) 의 정전용량 값을 감소시키고 무선 전력 수신 코일 (118) 의 임피던스를 증가시키기 위해 다중 턴 코일로서 구현될 수도 있다. 무선 전력 수신 코일 (118) 은 코일 직경을 최대화하고 무선 전력 수신 코일 (118) 의 루프 턴들 (예를 들어, 와인딩들) 의 수 및 상호 와인딩 정전용량을 감소시키기 위해 충전 디바이스 (350) 의 실질적 원주 주변에 배치될 수도 있다.
수신 회로부 (302) 는 무선 전력 수신 코일 (118) 에 대한 수신기 회로부 (302) 의 컴포넌트들의 임피던스를 조정하기 위한 Rx 임피던스 조정 회로 (132) 를 포함할 수도 있다. 수신 회로부 (302) 는 디바이스 (350) 에 의한 이용을 위해 수신된 RF 에너지원을 충전 전력으로 변환시키기 위한 전력 변환 회로 (134) 를 포함할 수도 있다. 전력 변환 회로 (134) 는 일반적으로 무선 필드로부터 수신된 전력을 부하를 충전하기 위한 전력으로 변환시키기 위한 전압 규정기로 지칭될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 무선 변환 회로 (134) 는 RF 대 DC 변환기 (308) 를 포함하고, 또한 DC 대 DC 변환기 (310) 를 포함할 수도 있다. RF 대 DC 변환기 (308) 는 무선 전력 수신 코일 (118) 로부터 수신된 RF 에너지 신호를 직류를 갖는 전력 신호로 정류하는 반면 {비교류 전력이란 무엇인가?}, DC 대 DC 변환기 (310) 는 정류된 RF 에너지 신호를 디바이스 (350) 와 호환가능한 에너지 포텐셜 (예를 들어, 전압) 으로 변환시킨다. 선형 및 스위칭 변환기뿐만 아니라 부분 및 전 정류기들, 규정기들, 브리지들, 더블러들, 뿐만 아니라 선형 및 스위칭 변환기들을 포함하는 다양한 RF 대 DC 변환기들이 고안된다.
수신 회로부 (302) 는 무선 전력 수신 코일 (118) 을 전력 변환 회로 (134) 에 접속하거나, 그렇지 않으면 전력 변환 회로 (134) 를 접속해제하기 위한 스위치 회로부 (미도시) 를 더 포함할 수도 있다. 전력 변환 회로 (134) 로부터 무선 전력 수신 코일 (118) 을 접속해제하는 것은 디바이스 (350) 의 충전뿐만 아니라, 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 "알려진" "부하" 를 충전하는 것을 중단한다.
상술된 바와 같이, 무선 전력 송신기 (104) 는 송신기 구동기 (124) 에 의해 제공되는 바이어스 전류에서의 변동들, 및/또는 구동기 (124) 의 전압 레벨에서의 변동들을 검출하는 부하 감지 회로 (216) 를 포함한다. 이에 따라, 무선 전력 송신기 (104) 는 무선 전력 수신기들 (108) 및/또는 취약한 디바이스들이 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 존재하는 경우를 결정하기 위한 메커니즘을 갖는다.
다수의 무선 전력 수신기들 (108) 이 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 존재하는 경우, 무선 전력 송신기 (104) 에 좀더 효율적으로 커플링하도록 다른 수신기들을 인에이블하기 위해 하나 이상의 수신기들의 로딩 및 언로딩을 시간 다중화하는 것이 바람직할 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 는 또한 다른 근처의 수신기들로의 커플링을 제거하거나 또는 근처의 송신기들에 대한 부하를 감소시키기 위해 클로킹될 (cloacked) 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 의 이러한 "언로딩" 은 또한 "클로킹" 으로 지칭될 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 에 의해 제어되고 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 검출되는 언로딩과 로딩 사이의 스위칭은 무선 전력 수신기 (108) 로부터 무선 전력 수신기 (104) 로의 통신 메커니즘을 제공할 수도 있다. 또한, 일 프로토콜이 무선 전력 수신기 (108) 로부터 무선 전력 송신기 (104) 로 메시지를 전송하는 것을 인에이블하는 스위칭과 연관될 수 있다. 예로서, 스위칭 속도는 약 100 μsec 정도일 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 무선 전력 송신기 (104) 와 무선 전력 수신기 (108) 사이의 통신은, 종래의 양방향 통신 (예를 들어, 커플링 필드를 이용하는 대역 내 시그널링) 대신에, 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 지칭한다. 다시 말해, 무선 전력 송신기 (104) 는 에너지가 근접장에서 이용가능한지의 여부를 조정하기 위해 송신된 신호의 온/오프 키잉 (keying) 을 이용할 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 는 에너지에서의 이러한 변화들을 무선 전력 송신기 (104) 로부터의 메시지로 해석할 수도 있다. 수신기 측으로부터, 무선 전력 수신기 (108) 는 얼마나 큰 전력이 필드로부터 받아들여지고 있는지를 조정하기 위해 수신 코일 (118) 의 튜닝 및 디튜닝을 이용할 수도 있다. 일부 경우들에서, 튜닝 및 디튜닝은 Rx 임피던스 조정 회로 (132) 및 Tx 임피던스 조정 회로 (126) 를 통해 수행될 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 는 필드로부터 이용되는 전력에서의 이러한 차이를 검출하여 이러한 변화들을 무선 전력 수신기 (108) 로부터의 메시지로 해석할 수도 있다. 송신 전력 및 부하 거동의 다른 형태들의 변조가 이용될 수도 있음이 유의된다.
수신 회로부 (302) 는 무선 전력 송신기 (104) 로부터 무선 전력 수신기 (108) 로의 정보의 시그널링에 대응할 수도 있는 수신된 에너지 변동들을 식별하는데 이용되는 비컨 (beacon) 검출기 (314) 를 더 포함할 수도 있다. 더불어, 비컨 검출기 (314) 는 또한, 무선 충전을 위해 수신 회로부 (302) 를 제어하기 위해, 감소된 RF 에너지 신호 (예를 들어, 비컨 신호) 의 송신을 검출하여 수신 회로부 (302) 내의 전력이 공급되지 않았거나 전력이 고갈된 회로들 중 어느 일방을 깨우기 위해 감소된 RF 에너지 신호를 공칭 (nominal) 전력을 갖는 신호로 정류하는데 이용될 수도 있다.
수신 회로부 (302) 는 본원에서 설명된 무선 전력 수신기 (108) 의 프로세스들을 조직화하기 위한 Rx 제어기 (316) 를 더 포함한다. 무선 전력 수신기 (108) 의 클로킹은 또한 충전 디바이스 (350) 에 충전 전력을 제공하는 외부 유선 충전원 (예를 들어, 벽/USB 전력) 의 검출을 포함하는 다른 이벤트들의 발생 시에 일어날 수도 있다. Rx 제어기 (316) 는, 무선 전력 수신기 (108) 의 클로킹을 제어하는 것에 더해, 또한 비컨 상태를 결정하도록 비컨 검출기 (314) 를 모니터링하고 무선 전력 송신기 (104) 로부터 전송된 메시지들을 추출할 수도 있다. Rx 제어기 (316) 는 또한 DC 대 DC 변환기 (310) 를 조정하여 충전 시스템의 효율성을 증가시킬 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 존재 검출기 (280) 는 지속파 톤들을 송신하고 상호변조 곱들을 검출함으로써 통신 디바이스 (188) (예를 들어, 근거리 통신 카드) 의 존재를 검출하도록 구성될 수도 있다. 도 7 은 일부 실시형태들에 따른 존재 검출기 (280) 의 블록 다이어그램을 도시한다. 존재 검출기 (280) 는 도 5 를 참조하여 상술된 바와 같이 송신기 회로부 (202) 의 일부분으로서 포함될 수도 있다. 존재 검출기 (280) 는 주파수 신호들 (289) 를 발생시키기 위해 검출 신호 안테나 (288) 를 구동하도록 구성된 검출 신호 송신기 (287) 를 포함할 수도 있다. 주파수 신호들 (289) 은, 예를 들어, 통신 디바이스 (188) 의 검출을 위한 지속파 톤들에 대응할 수도 있다. 검출 신호 송신기 (287) 의 동작은 도 8 을 참조하여 하기에서 좀더 상세히 설명될 것이다.
주파수 신호들 (289) 은 통신 디바이스들 (188) 과 상호작용하거나 그에 의해 수신될 수도 있다. 통신 디바이스 (188) 는 통신 디바이스 (188) 의 주파수 신호들 (289) 과의 상호작용에 기초하여 톤 신호 (189) 를 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 톤 신호 (189) 는 주파수 신호들 (289) 의 고조파들을 포함할 수도 있다. 톤 신호 (189) 는 존재 검출기 (280) 의 톤 안테나 (286) 에 의해 수신될 수도 있다. 톤 안테나 (286) 는 톤 수신기 (284) 에 접속되고, 톤 안테나 (286) 에 의해 수신된 톤 신호 (189) 를 수신하여 분석하도록 구성될 수도 있다. 톤 수신기 (284) 는 톤 검출기 (282) 에 접속될 수도 있고, 톤 검출기 (282) 에 분석된 톤 신호 (189) 의 출력을 제공할 수도 있다.
무선 전력 수신기 (108) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 있을 수도 있고, 위에서 논의된 바와 같이 무선 전력 송신 코일 (114) 에 의해 발생된 필드로부터 전력을 수신하도록 구성될 수도 있다. 톤 검출기 (282) 는 통신 디바이스 (188) 의 존재의 검출을 위해 Tx 제어기 (214) 에 출력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 위에서 논의된 바와 같이, Tx 제어기 (214) 는 무선 전력 송신 회로 (201) 에 접속될 수도 있고, 무선 전력 송신 회로 (201) 의 동작을 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, Tx 제어기 (214) 는 무선 전력 송신 코일 (114) 을 통해 무선 전력 송신 회로 (201) 에 의해 발생된 무선 전력 필드를 감소시키거나 턴 오프하도록 구성될 수도 있다.
도 8 은 일부 실시형태들에 따른 도 7 에 도시된 컴포넌트들의 좀더 상세한 블록 다이어그램을 도시한다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 검출 신호 송신기 (287) 는 제 1 주파수 (F1) 에서 제 1 신호를 제 2 주파수 (F2) 에서 제 2 신호를 발생시키기 위한 제 1 주파수 신호 발생기 (802) 및 제 2 주파수 신호 발생기 (804) 를 포함할 수도 있다. 제 1 및 제 2 신호들은 검출 신호 송신기 (287) 내에 포함된 결합 회로 (806) 에 의해 수신될 수도 있다. 결합 회로 (806) 는 검출 신호 안테나 (288) 를 구동하기 위해 제 1 주파수 (F1) 에서의 제 1 신호 및 제 2 주파수 (F2) 에서의 제 2 신호를 선형적으로 가산한다. 검출 신호 안테나 (288) 는 제 1 주파수 (F1) 및 제 2 주파수 (F2) 에 대응하는 지속파를 송신하도록 구성된다. 통신 디바이스 (188) 는 검출 신호 안테나 (288) 에 의해 송신된 신호들과 상호작용할 수도 있다. 톤 안테나 (286) 는 제 3 신호 (예를 들어, 제 1 신호와 제 2 신호의 상호변조 곱에 대응하는 신호) 를 수신하도록 구성될 수도 있다. 톤 안테나 (286) 는 톤 수신기 (284) 내에 포함된 곱셈기 (810) 에 접속될 수도 있다. 곱셈기 (810) 는 또한 톤 검출 신호 발생기 (808) 에 접속될 수도 있다. 톤 검출 신호 발생기 (808) 는 톤 안테나 (286) 에 의해 수신된 신호를 분석하기 위해 일 주파수로 신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. 검출 신호 증폭기 (812) 는 곱셈기 (810) 의 출력에 접속될 수도 있고, 톤 안테나 (286) 및 톤 검출 신호 발생기 (808) 에 의해 수신된 신호의 결합에 대응하는 곱셈기 (810) 의 출력을 증폭하도록 구성될 수도 있다. 필터, 예를 들어, 대역통과 필터 (814) 가 검출 신호 증폭기 (812) 의 출력에 접속될 수도 있고, 검출 신호 증폭기 (812) 로부터 수신된 신호로부터 원치 않는 고조파들을 필터링하도록 구성될 수도 있다. 스펙트럼 분석기 (816) 가 대역통과 필터 (814) 의 출력에 접속될 수도 있고, 필터링된 신호를 분석하여 도 7 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 톤 검출기 (282) 에 대한 출력에 제공될 신호에서 특정 고조파들의 존재를 검출하도록 구성될 수도 있다.
도 9a - 도 9c 는 일부 실시형태들에 따른 제 1 주파수 신호 및 제 2 주파수 신호 그리고 검출된 제 3 주파수 신호의 일부 예들을 도시한다. 도 9a 에 도시된 바와 같이, 존재 검출기 (280) 는 통신 디바이스 (188) 의 대역폭 내의 제 1 주파수 (F1) 및 제 2 주파수 (F2) 로 신호를 송신함으로써 통신 디바이스 (188) 를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 통신 디바이스 (188) 가 RFID 태그인 경우, 대역폭은 약 12 MHz 와 18 MHz 사이일 수도 있다. 제 1 주파수 (F1) 및 제 2 주파수 (F2) 는 변조되거나 변조되지 않은 주파수들에 대응할 수도 있다. 제 1 주파수에서의 신호 및 제 2 주파수에서의 신호는 통신 디바이스 (188) 의 전자부들과 상호작용하여, 통신 디바이스 (188) 로 하여금 제 1 주파수로 신호를 그리고 제 2 주파수로 신호를 발생시키도록 한다. 비선형성들로 인해, 추가적인 주파수들이 고조파들 및 혼합 곱들로서 발생된다. 예를 들어, 통신 디바이스 (188) 는 제 1 주파수의 2 배 (2F1) 및 제 2 주파수의 2 배 (2F2) 로 고조파들을 발생시킬 수도 있다. 통신 디바이스 (188) 는 제 1 및 제 2 주파수의 합 및 차 (예를 들어, F1+F2, 및/또는 F1-F2) 로 2 차 상호변조 곱들을 발생시킬 수도 있다. 도 9b 에 도시된 바와 같이, 통신 디바이스 (188) 는 또한 3 차 상호변조 곱들 (예를 들어, 도 9b 에 도시된 바와 같은, IM3_하위, IM3_상위) 을 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 통신 디바이스는 2F1-F2 및/또는 2F2-F1 에 따라 통신 디바이스의 대역폭 내에서 3 차 상호변조 곱들을 발생시킬 수도 있다. 상호변조 곱을 검출함으로써, 무선 전력 송신기는 통신 디바이스 (188) 가 존재한다고 결정할 수도 있고, 무선 전력 필드의 강도를 감소시키거나 무선 전력의 송신을 중지할 수도 있다. 예를 들어, 도 9c 에 도시된 바와 같이, 상호변조 곱 (예를 들어, 도 9c 에 도시된 바와 같은 IM3_하위) 이 임계 값을 초과하는 경우, 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 통신 디바이스 (188) 가 존재한다고 존재 검출기 (280) 가 결정할 수도 있다. 상호변조 곱들의 검출을 통해, 존재 검출기 (280) 는 통신 디바이스 (188) 의 특징적 비선형성들에 기초하여 통신 디바이스 (188) 를 검출하도록 구성될 수도 있다. 그 결과, 통신 디바이스 (188) 의 검출은 통신 디바이스 (188) 에 대응하는 특정 표준들에 의존하지 않는다.
도 10 은 일부 실시형태들에 따른 존재 검출기 (280) 의 좀더 상세한 블록 다이어그램을 도시한다. 존재 검출기 (280) 는 (예를 들어, 13.56 MHz 의 주파수로 발진하는) 수정체 (crystal) (1000) 를 포함할 수도 있다. 수정체 (1000) 는 또한 존재 검출기 (280) 로부터 분리되어 제공될 수도 있고, 송신기 회로부 (202) 의 일부분일 수도 있다. 주파수 분주기 (divider) (1002) 가 수정체 (1000) 의 출력에 접속될 수도 있고, 주파수 분주 값으로 수정체 (1000) 에 의해 발생된 신호를 분주하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 분주기 (1002) 는 13.56 MHz 의 주파수를 갖는 신호를 수신하고, 1940 의 분주 값으로 수신된 신호를 분주함으로써 6.99 kHz 의 주파수로 출력 신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. 존재 검출기 (280) 는 또한 (예를 들어, 각각, M1, M2, 및 M3 로 도시된 바와 같은) 대응하는 주파수 곱셈 값을 갖는 제 1, 제 2, 및 제 3 주파수 곱셈기들 (1004, 1006, 및 1008) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 주파수 곱셈기 (1004) 는 6.99 kHz 로 주파수 신호를 수신하고 13.553 MHz 로 출력 신호를 발생시킬 수도 있다 (M1=1939). 제 2 주파수 곱셈기 (1006) 는 6.99 kHz 로 주파수 신호를 수신하고 13.567 MHz 로 출력 신호를 발생시킬 수도 있다 (M2=1941). 제 3 주파수 곱셈기 (1008) 는 6.99 kHz 로 주파수 신호를 수신하고 3.537 MHz 로 출력 신호를 발생시킬 수도 있다 (M3=506). 제 1, 제 2, 및 제 3 주파수 곱셈기들 (1004, 1006, 및 1008) 의 각각의 출력은 제 1, 제 2, 및 제 3 주파수 신호 증폭기들 (1110A-C) 에 의해 증폭될 수도 있다. 제 1 및 제 2 주파수 신호 증폭기들 (1110A 및 1110B) 의 출력은 결합 회로 (806) 에 의해 수신될 수도 있고, 도 7 및 도 8 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 검출 신호 안테나 (288) 를 통해 주파수 검출 신호들을 송신하는데 이용될 수도 있다.
제 3 주파수 신호 증폭기 (1110C) 의 출력은 곱셈기 (810) 에 의해 수신될 수도 있고, 톤 안테나 (286) 에 의해 수신된 신호를 검출하여 분석하는데 이용될 수도 있다. 도 8 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 곱셈기 (810) 의 출력은 대역통과 필터 (814) 에 의해 필터링될 수도 있다. 필터링된 신호는 톤 검출 신호 증폭기 (1112) 에 의해 증폭될 수도 있고, 통신 디바이스 (188) 의 존재의 검출을 위해 스펙트럼 분석기 (816) 에 의해 분석될 수도 있다.
도 11 은 일부 실시형태들에 따른 통신 디바이스 (188) 의 검출 및 보호의 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 방법 (1100) 은 송신기 디바이스, 예를 들어, 무선 전력 송신기 (104) 에서 구현될 수도 있다. 방법 (1100) 은 블록 (1102) 으로 도시된 바와 같이 무선 전력 전송 필드를 발생시킴으로써 시작될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 필드는 위에서 논의된 바와 같이 무선 전력 송신기 (104) 를 포함하는 충전기 (182) 에 의해 발생될 수도 있다. 방법은 블록 (1104) 으로 도시된 바와 같이 제 1 주파수로 제 1 신호를 송신하고, 블록 (1106) 으로 도시된 바와 같이 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신함으로써 계속될 수도 있다. 예를 들어, 존재 검출기 (280) 는 제 1 주파수로 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호 (예를 들어, 도 7 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 주파수 신호들 (289)) 를 송신하기 위해 검출 신호 송신기 (287) 및 검출 신호 안테나 (288) 를 포함할 수도 있다. 방법은 블록 (1108) 로 도시되는 바와 같이 제 1 및 제 2 주파수들의 곱인 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출함으로써 계속될 수도 있다. 예를 들어, 제 3 신호는 제 1 주파수 및 제 2 주파수의 2 차 또는 3 차 상호변조 곱에 대응할 수도 있다. 방법은 제 3 신호의 검출에 기초하여 통신 디바이스 (188) 가 존재한다고 결정할 수도 있고, 블록 (1110) 으로 도시된 바와 같이 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시킬 수도 있다.
도 12 는 일부 실시형태들에 따른 통신 디바이스 (188) 의 검출 및 보호의 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 방법 (1200) 은 송신기 디바이스, 예를 들어, 무선 전력 송신기 (104) 에서 구현될 수도 있다. 방법 (1200) 은 블록 (1202) 으로 도시된 바와 같이 무선 전력 전송 필드를 개시함으로써 시작될 수도 있다. 블록 (1204) 에서, 검출 모드는 통신 디바이스 (188) 또는 무선 전력 수신기 (108) 의 검출을 위해 개시될 수도 있다. 결정 블록 (1206) 에서, 무선 전력 수신기가 존재하는지 여부가 결정될 수도 있다. 예를 들어, 도 5 를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이 무선 전력 수신기 (108) 의 존재를 결정하기 위해 무선 전력 수신기 (104) 의 전류 및 전압 레벨들이 모니터링될 수도 있다. 무선 전력 수신기가 존재하지 않는다고 결정되는 경우, 방법은 무선 전력 수신기 (108) 의 존재를 계속해서 모니터링하기 위해 블록 (1204) 으로 돌아갈 수도 있다. 무선 전력 수신기 (108) 가 존재하는 경우, 방법은 블록 (1208) 으로 도시된 바와 같이 무선 전력 전송 필드를 중지시킴으로써 계속 진행된다. 예를 들어, 무선 전력 전송 필드는 무선 전력 수신기 (108) 를 충전하기 위해 무선 전력 송신기 (104) 에 의해 처음에 발생될 수도 있다. 무선 전력 전송 필드는 Tx 제어기 (214) 의 동작에 의해 중지될 수도 있다. 방법은 블록 (1210) 으로 도시된 바와 같이 검출 신호를 송신함으로써 계속될 수도 있다. 예를 들어, 검출 신호는 제 1 주파수 (F1) 에서의 신호 및 제 2 주파수 (F2) 에서의 신호를 포함할 수도 있다. 블록 (1212) 에서, 톤 수신기가 개시될 수도 있다. 예를 들어, 톤 수신기 (284) 는 도 7 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이 톤 안테나 (286) 를 통해 톤 신호 (189) 의 검출을 위해 개시될 수도 있다. 결정 블록 (1224) 에서, 상호변조된 톤이 임계 레벨 위에 있는지 여부가 결정될 수도 있다. 예를 들어, 상호변조 톤은 통신 디바이스 (188) 에 의해 발생된 2 차 또는 3 차 상호변조 고조파에 대응할 수도 있다. 상호 변조된 톤이 임계 레벨 위에 있다고 결정되는 경우, 방법은 블록 (1216) 으로 도시된 바와 같이 무선 전력 전송 필드를 정시시킴으로써 계속 진행될 수도 있다. 블록 (1218) 에서, 알람 신호가 발생될 수도 있다. 방법은 블록 (1220) 에서 검출 신호의 송신을 중지시키고, 블록 (1222) 에서 톤 수신기를 정시시킴으로써 계속 진행되고, 무선 전력 수신기들 (108) 및 통신 디바이스들 (188) 의 존재를 계속해서 모니터링하기 위해 블록 (1204) 으로 돌아갈 수도 있다.
상호변조 톤이 임계치 위에 있지 않다고 결정 블록 (1224) 에서 결정되는데, 방법은 무선 전력 송신기 (104) 의 무선 전력 전송 영역 (190) 내에 통신 디바이스 (188) 가 존재하지 않는다고 결정할 수도 있고 알람 신호를 디스에이블하기 위해 블록 (1226) 으로 계속 진행될 수도 있다. 블록 (1228) 에서, 방법은 검출 신호의 송신을 멈출 수도 있다. 블록 1230 에서, 방법은 톤 수신기를 중지시킴으로써 계속될 수도 있고, 블록 (1232) 에서 무선 전력 전송 필드가 발생될 수도 있다. 블록 (1234) 에서, 방법은 무선 전력 송신기 (104) 의 전력에서의 변화를 모니터링하여 검출할 수도 있다. 예를 들어, 방법은 202 에 대한 무선 전력 송신기 내에 포함된 구동기 (124) 의 전류 및 전압 변화를 모니터링하고 검출할 수도 있다. 결정 블록 (1236) 에서, 방법은 전력에서의 변화가 예상된 양에 대응하는지 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 방법은 전력에서의 변화를 임계치와 비교할 수도 있고, 전력에서의 변화가 무선 전력 수신기 (108) 의 충전 중에 무선 전력 송신기 (104) 의 동작에 대응하는지 여부를 결정할 수도 있다.
일부 실시형태들에 따르면, NFC 카드와 같은 통신 디바이스 (188) 의 존재에 의해 야기되는 무선 전력 전달에서의 변화는 약 100 mW 내지 약 200 mW 의 범위 내에 있을 수도 있다. 무선 전력 송신기 (104) 로부터 무선 전력 수신기들 (108) 로의 전력 전송 (예를 들어, 정규 전력 전송) 중에 전력 전달에서의 예상된 변화는 약 100 mW 부터 약 1W 까지의 범위일 수 있다. 따라서, 전력에서의 변화는, 검출 시스템의 분해능 (resolution) 에 기초한 일부 변동을 갖는, (예를 들어, 200 mW 보다 큰) 정규 전력 전송 범위 내의 변화에 대응하는 임계 값에 비교될 수도 있다. 예를 들어, 100 mW 의 분해능을 갖는 전력 전달 검출 시스템에 있어서, 전력에서의 변화는 300 mW 의 값을 갖는 임계치에 비교될 수도 있다. 전력에서의 변화가 300 mW 보다 큰 경우, 전력에서의 변화가 무선 전력 수신기들 (108) 로의 전력 전송 중에 예상된 변동의 범위 내에 있다고 시스템이 결정할 수도 있다. 도 5 를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 전력에서의 변화는 전류에서의 변화를 모니터링하고 구동기 (124) 의 전압을 감지함으로써 결정될 수도 있다 (예를 들어, 전력에서의 변화 = 구동기 전류 * 구동기 전압에서의 변화).
전력에서의 변화가 전력에서의 예상된 변화에 대응한다고 결정되는 경우, 방법은 무선 전력 송신기 (104) 의 전력에서의 변화를 계속해서 모니터링하기 위해 블록 (1234) 으로 돌아갈 수도 있다. 전력에서의 변화가 예상된 것이 아닌 것으로 결정되는 경우, 방법은 블록 (1238) 으로 계속 진행될 수도 있고 무선 전력 전송 필드는 중지될 수도 있다. 방법은 그 다음에 무선 전력 수신기들 (108) 및 통신 디바이스들 (188) 의 존재를 계속해서 모니터링하기 위해 블록 (1204) 으로 돌아갈 수도 있다.
도시되지는 않았으나, 방법은 또한 통신 디바이스 (188) 의 존재의 검출을 위해 구간을 두고 무선 전력 전송 필드를 간헐적으로 중지시키는 단계를 포함할 수도 있다. 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨이 검출 신호들의 전력 레벨보다 훨씬 더 크기 때문에, 전력 전송 필드의 존재 중에 통신 디바이스 (188) 의 존재를 검출하는 것이 어려울 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 전송 필드는 약 3 W 의 전력 출력을 가질 수도 있다. 톤 신호 (189) (예를 들어, 상호변조 신호) 는 약 1pW 의 범위 내의 전력을 가질 수도 있다.
그 결과, 검출된 1 pW 톤 신호 (189) 에 대한 3 W 무선 전력 전송 필드의 비율은 약 95 dB 이다. 일부 실시형태들에서, 무선 전력 전송 필드는 톤 신호 (189) 의 검출을 위한 검출 구간 중에 중단될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 필드는 무선 전력 수신기 (302) 및 충전 디바이스 (350) 로의 무선 전력 전송을 중단하지 않으면서 약 50 uS 동안 중단될 수도 있다. 중단 및 검출 구간의 주파수는 NFC 카드와 같은 통신 디바이스 (188) 에 대한 잠재적 손상을 감소시키거나 제거하도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 1 와트 세컨드를 초과하는 무선 전력 전송 필드 에너지에 의해 손상될 수 있는 NFC 카드에 있어서, 3 W 무선 전력 전송 필드의 중단은 약 0.33 초의 구간에서 일어날 수도 있으며, 일부 추가적인 안전 변동을 가진다.
정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 위의 설명에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 혹은 자기 입자들, 광학 필드들 혹은 입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두의 조합들로 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 설명된 기능성은 각각의 특정 애플리케이션에 대한 다양한 방식들로 구현될 수도 있으나, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 실시형태들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되어져서는 안된다.
(예를 들어, 첨부 도면들 중 하나 이상의 도면들에 대하여) 본원에서 설명된 기능성은 어느 면에서는 유사하게 지정된, 첨부된 청구항들에서의 기능성 "에 대한 수단" 에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 도 13 은 일부 구현들에 따른 시스템의 블록 다이어그램을 도시한다. 도 13 을 참조하면, 일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키기 위한 수단 (1302) 은 무선 전력 송신 코일 (114) 을 포함하는 무선 전력 송신기 (104) 에 대응할 수도 있으며, 제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하기 위한 수단 (1304) 은 검출 신호 안테나 (288) 를 포함하는 검출 신호 송신기 (287) 에 대응할 수도 있으며, (제 3 주파수가 제 1 주파수 및 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응하는) 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하기 위한 수단 (1306) 은 톤 안테나 (286) 를 포함하는 톤 수신기 (284) 에 대응할 수도 있고, 제 3 신호의 검출에 응답하여 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키기 위한 수단 (1308) 은 Tx 제어기 (214) 에 대응할 수도 있다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 다양한 컴포넌트들이 통신 버스 (1310) 를 통해 서로 통신하도록 구성될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (Digital Signal Processor; DSP), 주문형 반도체 (Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array; FPGA) 혹은 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 혹은 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 디자인된 이들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되거나 전송될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (Random Access Memory; RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (Read Only Memory; ROM), 전기적 프로그램가능 ROM (Electrically Programmable ROM; EPROM), 전기적으로 삭제가능한 프로그램가능 ROM (Electrically Erasable Programmable ROM; EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD ROM, 또는 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, 디스크 (disk) 와 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피디스크, 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 통상 자기적으로 데이터를 재생하는 한편, 디스크 (disc) 들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기 내에 있을 수도 있다. 대안에서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기에서 개별 컴포넌트들로 있을 수도 있다.
본 발명이 소정의 실시형태들의 면에서 설명되었으나, 본원에서 제시된 특징들 및 이점들의 모두를 제공하지는 않는 실시형태들을 포함하여, 당업자들에게 자명한 다른 실시형태들도 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 상술된 다양한 실시형태들은 추가적인 실시형태들을 제공하도록 결합될 수 있다. 또한, 일 실시형태의 맥락에서 도시된 소정의 피쳐들은 다른 실시형태들에도 포함될 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 오직 첨부된 청구항들을 참조하여 정의된다.

Claims (20)

  1. 수신기 디바이스에 전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법으로서,
    일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키는 단계;
    제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하는 단계;
    제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하는 단계로서, 상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응하는, 상기 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 제 3 신호의 검출에 응답하여 상기 무선 전력 전송 필드의 상기 전력 레벨을 감소시키는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기에 의해 인출된 전력에서의 변화를 모니터링하는 단계; 및
    모니터링된 상기 인출된 전력에서의 변화 및 상기 제 3 신호의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 상기 통신 디바이스를 식별하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전력에서의 변화를 모니터링하는 단계는 상기 무선 전력 송신기의 구동기에 의해 인출된 전류에서의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전력에서의 변화를 모니터링하는 단계는 상기 무선 전력 송신기의 구동기의 전압에서의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 변조되지 않는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 주파수는 상기 제 2 주파수의 값보다 작은 상기 제 1 주파수의 값의 2 배인 값을 갖는 주파수에 대응하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    일 구간 동안 상기 무선 전력 전송 필드의 발생을 중지시키는 단계; 및 상기 구간 동안 상기 제 3 신호의 존재에 대해 모니터링하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상호변조 곱은 2 차 상호변조 곱 및 3 차 상호변조 곱 중 하나인, 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하는 방법.
  9. 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치로서,
    일 전력 레벨로 상기 무선 전력 전송 필드를 발생시키도록 구성된 무선 전력 송신기;
    제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하도록 구성된 검출 신호 송신기;
    제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하도록 구성된 톤 수신기로서, 상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응하는, 상기 톤 수신기; 및
    상기 제 3 신호의 검출에 응답하여 상기 무선 전력 전송 필드의 상기 전력 레벨을 감소시키도록 구성된 제어기를 포함하는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    감지 신호를 발생시키기 위해 상기 무선 전력 송신기에 의해 인출된 전력의 양을 감지하도록 구성된 센서; 및
    상기 감지 신호에 기초하여 상기 무선 전력 송신기에 의해 인출된 전력에서의 변화를 모니터링하고, 모니터링된 상기 인출된 전력에서의 변화 및 상기 제 3 신호의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 통신 디바이스를 식별하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 구동기를 포함하고, 상기 센서는 상기 구동기에 의해 인출된 전류의 양을 감지하도록 구성되는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 구동기를 포함하고, 상기 센서는 상기 구동기의 전압 레벨을 감지하도록 구성되는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호는 변조되지 않는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 주파수는 상기 제 2 주파수의 값보다 작은 상기 제 1 주파수의 값의 2 배인 값을 갖는 주파수에 대응하는, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상호변조 곱은 2 차 상호변조 곱 및 3 차 상호변조 곱 중 하나인, 무선 전력 전송 필드를 통해 전력을 전송하기 위한 장치.
  16. 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하기 위한 장치로서,
    일 전력 레벨로 무선 전력 전송 필드를 발생시키기 위한 수단;
    제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하기 위한 수단;
    제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하기 위한 수단으로서, 상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응하는, 상기 제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하기 위한 수단; 및
    상기 제 3 신호의 검출에 응답하여 상기 무선 전력 전송 필드의 상기 전력 레벨을 감소시키기 위한 수단을 포함하는, 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하기 위한 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 전력 전송 필드를 발생시키기 위한 수단은 무선 전력 송신 코일을 포함하는 무선 전력 송신기를 포함하며, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 송신하기 위한 수단은 검출 신호 안테나를 포함하는 검출 신호 송신기를 포함하며, 상기 제 3 신호를 검출하기 위한 수단은 톤 안테나를 포함하는 톤 수신기를 포함하고, 상기 전력 레벨을 감소시키기 위한 수단은 제어기를 포함하는, 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하기 위한 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기에 의해 인출된 전력에서의 변화를 모니터링하기 위한 수단; 및
    모니터링된 상기 인출된 전력에서의 변화 및 상기 제 3 신호의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 상기 통신 디바이스를 식별하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하기 위한 장치.
  19. 무선 전력 전송 필드를 통해 디바이스에 전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 영역 내에서 통신 디바이스를 검출하도록 구성된 프로그램을 위한 데이터를 프로세싱하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램 제품은 코드를 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하고,
    상기 코드는, 프로세싱 회로부로 하여금,
    제 1 주파수로 제 1 신호를 그리고 제 2 주파수로 제 2 신호를 송신하고;
    제 3 주파수에서 제 3 신호를 검출하며;
    상기 제 3 신호의 검출에 응답하여 상기 무선 전력 전송 필드의 전력 레벨을 감소시키도록 하고,
    상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수와 상기 제 2 주파수의 상호변조 곱에 대응하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 제 19 항에 있어서,
    프로세싱 회로부로 하여금,
    상기 무선 전력 송신기에 의해 인출된 전력에서의 변화를 모니터링하며;
    모니터링된 상기 인출된 전력에서의 변화 및 상기 제 3 신호의 검출 중 적어도 하나에 기초하여 상기 통신 디바이스를 식별하도록 하는 코드를 더 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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