KR20140036188A

KR20140036188A - 무선 전력 송신기 동조

Info

Publication number: KR20140036188A
Application number: KR1020137030656A
Authority: KR
Inventors: 첸 닝 로우; 찰스 에드워드 휘틀리 3세; 스리니바스 카스투리
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2014-03-25
Also published as: US9094055B2; US20120267960A1; JP2014515919A; EP2700176A1; CN103534956B; JP5813860B2; CN103534956A; WO2012145327A1

Abstract

이 개시내용은 무선 전력 송신기(1404)를 동조시키기 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일 양상에서, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치(1406)가 제공된다. 장치(1406)는 전송 코일(1414)을 포함하는 전송 회로(1450)를 포함한다. 전송 회로(1450)는 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성된다. 전송 코일(1414)은 공진 주파수에서 공진하도록 구성된다. 전송 회로(1450)는 리액턴스를 가진다. 장치(1406)는 부하에 전력을 제공하는 동안 공진 주파수의 변경을 검출하도록 구성되는 검출 회로(1480)를 더 포함한다. 장치(1406)는 변경에 기초하여 리액턴스를 조정하도록 구성되는 동조 회로(852)를 더 포함한다.

Description

무선 전력 송신기 동조{WIRELESS POWER TRANSMITTER TUNING}

본 발명은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 무선 전력 송신기를 동조시키는 것에 관한 것이다.

증가하는 수의 다양한 전자 디바이스들이 재충전가능한 배터리들을 통해 파워링된다. 이러한 디바이스들은 모바일 전화들, 휴대용 음악 플레이어들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들(예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들 등을 포함한다. 배터리 기술이 개선되었지만, 배터리-구동 전자 디바이스들은 점점 더 많은 양의 전력을 요구하고 소모한다. 따라서, 이들 디바이스들은 빈번히 재충전을 요구한다. 재충전가능한 디바이스들은 종종 전원에 물리적으로 접속되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 요구하는 유선 접속을 통해 충전된다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 귀찮을 수 있고, 다른 결함들을 가질 수 있다. 재충전가능한 전자 디바이스들을 충전하기 위해 사용될 자유 공간에서 전력을 전달할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 결함들 중 일부를 해소할 수 있다. 따라서, 재충전가능한 전자 디바이스들을 충전하기 위해 전력을 효율적이고 안전하게 전달하는 무선 충전 시스템들 및 방법들이 바람직하다.

첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 다양한 구현예들은 각각 몇몇 양상들을 가지며, 이들 중 어떠한 단일의 양상도 여기서 설명되는 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 제한하지 않고, 일부 우세한 특징들이 여기서 설명된다.

이 명세서에 설명된 발명 대상의 하나 이상의 구현예들의 상세항목들은 하기의 설명 및 첨부 도면들에서 설명된다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들이 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백할 것이다. 후속하는 도면들의 상대적 디멘젼들이 축척에 맞게 그려지지 않을 수 있다는 점에 유의한다.

본 개시내용의 일 양상은 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치를 제공한다. 장치는 전송 코일을 포함하는 전송 회로를 포함한다. 전송 회로는 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성된다. 전송 회로는 공진 주파수에서 공진하도록 추가로 구성된다. 전송 회로는 리액턴스를 가진다. 장치는 부하에 전력을 제공하는 동안 공진 주파수의 변경을 검출하도록 구성되는 검출 회로를 더 포함한다. 장치는 변경에 기초하여 리액턴스를 조정하도록 구성되는 동조 회로를 더 포함한다.

본 개시내용의 또다른 양상은 무선 전력 송신기를 동조하는 방법의 구현예를 제공한다. 방법은 제1 디바이스에 전력을 무선으로 제공하는 동안 무선 전력 송신기의 전송 코일을 포함하는 전송 회로의 공진 주파수의 변경을 검출하는 단계를 포함한다. 방법은 제1 디바이스에 전력을 무선으로 제공하는 동안 검출에 기초하여 전송 회로의 동조 리액턴스를 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 개시내용의 또다른 양상은 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치를 제공한다. 장치는 부하에 전력을 무선으로 제공하기 위한 수단을 포함한다. 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 공진 주파수에서 공진하도록 구성된다. 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 리액턴스를 가진다. 장치는 부하에 전력을 제공하는 동안 공진 주파수의 변경을 검출하기 위한 수단을 더 포함한다. 장치는 변경에 기초하여 리액턴스를 조정하도록 구성되는 동조시키기 위한 수단을 더 포함한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 전송 또는 수신 코일을 포함하는 도 2의 전송 회로 또는 수신 회로의 일부분의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 송신기의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 수신기의 기능 블록도이다.
도 6은 도 4의 전송 실시예에서 사용될 수 있는 전송 회로의 일부분의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로 및 수신 회로를 포함하는 예시적인 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 예시적인 동조 회로를 포함하는 도 7의 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 전송 코일의 중심 탭에 위치되는 예시적인 동조 회로들을 포함하는 도 7의 무선 전력 시스템의 개략도들이다.
도 10a, 10b 및 10c는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 8의 무선 전력 시스템에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 예시적인 동조 회로의 개략도들이다.
도 11a, 11b 및 11c는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 8의 무선 전력 시스템에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 또다른 예시적인 동조 회로의 개략도들이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 동조 회로를 포함하는 예시적인 기생 코일 회로 및 예시적인 전송 회로의 개략도이다.
도 13a, 13b 및 13c는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 도 12의 무선 전력 시스템에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 기생 코일 회로 내에 포함되는 예시적인 동조 회로의 개략도들이다.
도 14는 전송 회로의 공진 주파수의 변경을 검출하기 위한 검출 회로를 포함하는 전송 회로의 일부분을 포함하는 송신기의 기능 블록도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 무선 전력 송신기를 동조시키기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 무선 전력 송신기를 동조시키기 위한 또다른 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 기능 블록도이다.

도면들에 예시된 다양한 특징들은 축척에 맞게 그려지지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 특징들의 디멘젼들은 명료성을 위해 임의로 확장되거나 축소될 수 있다. 추가로, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들 모두를 도시하지 않을 수 있다. 마지막으로, 동일한 참조 번호들은 명세서 및 도면들에 걸쳐 동일한 특징들을 표기하기 위해 사용될 수 있다.

첨부도면과 관련하여 아래에 기술된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들의 설명으로서 의도되며, 본 발명이 구현될 수 있는 유일한 실시예들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 설명 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "예시적인"은 "예, 경우 또는 예시로서 역할을 하는 것"을 의미하고, 반드시 다른 예시적인 실시예들보다 더 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석되지는 않아야 한다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공할 목적으로 특정 상세항목들을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 이들 특정 상세항목들 없이 구현될 수 있다. 일부 경우들에서, 공지된 구조들 및 디바이스들은 여기서 제시된 예시적인 실시예들의 신규성을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도 형태로 도시된다.

전력을 무선으로 전송하는 것은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관된 또는 그렇지 않은 경우 물리적 전기 도전체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 임의의 형태의 에너지를 전달하는 것을 참조할 수 있다(예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전달될 수 있다). 무선 필드(예를 들어, 자기장)로의 전력 출력은 전력 전달을 달성하기 위해 "수신 코일"에 의해 수신되거나, 캡쳐되거나 또는 커플링될 수 있다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 예시적인 무선 전력 전달 시스템(100)의 기능 블록도이다. 입력 전력(102)은 에너지 전달을 제공하기 위한 필드(105)를 생성하기 위한 전원(미도시)으로부터 송신기(104)에 제공될 수 있다. 수신기(108)는 필드(105)에 커플링하고, 출력 전력(110)에 커플링되는 디바이스(미도시)에 의한 저장 또는 소모를 위한 출력 전력(110)을 생성할 수 있다. 송신기(104) 및 수신기(108) 모두는 거리(112)만큼 분리된다. 일 예시적인 실시예에서, 송신기(104) 및 수신기(108)는 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 수신기(108)의 공진 주파수 및 송신기(104)의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 매우 가까운 경우, 송신기(104) 및 수신기(108) 사이의 전송 손실들은 최소이다. 따라서, 무선 전력 전달은 코일들이 매우 가까울(예를 들어, mm) 것을 요구하는 큰 코일들을 요구할 수 있는 순수한 유도성 솔루션들에 비해 더 큰 거리 상에서 제공될 수 있다. 따라서, 공진 유도성 커플링 기법들은 다양한 거리들 상에서의 그리고 다양한 코일 구성들을 가지고 개선된 효율성 및 전력 전달을 허용할 수 있다.

수신기(108)는 수신기(108)가 송신기(104)에 의해 생성된 에너지 필드(105)에 위치되는 경우 전력을 수신할 수 있다. 필드(105)는 송신기(104)에 의한 에너지 출력이 수신기(105)에 의해 캡쳐될 수 있는 영역에 대응한다. 일부 경우들에서, 필드(105)는 하기에 추가로 설명될 바와 같이, 송신기(104)의 "니어-필드"에 대응할 수 있다. 송신기(104)는 에너지 전송을 출력하기 위한 전송 코일(114)을 포함할 수 있다. 수신기(108)는 에너지 전송으로부터 에너지를 수신하거나 캡쳐하기 위한 수신 코일(118)을 더 포함할 수 있다. 니어-필드는 전송 코일(114)로부터 떨어져 최소한으로 전력을 복사하는 전송 코일(114)에서 전류들 및 전하들로부터 야기되는 강한 리액티브 필드들이 존재하는 영역에 대응할 수 있다. 일부 경우들에서, 니어-필드는 전송 코일(114)의 하나의 파장(또는 그 일부분) 내에 있는 영역에 대응할 수 있다. 전송 및 수신 코일들(114 및 118)은 이들과 연관될 애플리케이션들 및 디바이스들에 따라 사이즈가 정해진다. 전술된 바와 같이, 효율적인 에너지 전달은 파 필드(far field)에 전자기파 내의 에너지의 대부분을 전파한다기 보다는 수신 코일(118)에 전송 코일(114)의 필드(105) 내의 에너지의 대부분을 커플링시킴으로써 발생할 수 있다. 필드(105) 내에 위치되는 경우, "커플링 모드"는 전송 코일(114) 및 수신 코일(118) 사이에 전개될 수 있다. 이러한 커플링이 발생할 수 있는 전송 및 수신 코일(114 및 118) 주위의 영역이 커플링-모드 영역으로서 참조된다.

도 2는 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따라, 도 1의 무선 전력 전송 시스템(100)에서 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 송신기(204)는 오실레이터(223), 구동기 회로(224), 및 필터 및 정합 회로(226)를 포함할 수 있는 전송 회로(206)를 포함할 수 있다. 오실레이터(223)는 주파수 제어 신호(222)에 응답하여 조정될 수 있는 468.75 KHz, 6.78 MHz 또는 13.56 MHz와 같은 원하는 주파수에서 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 오실레이터 신호는 예를 들어, 전송 코일(214)의 공진 주파수에서 전송 코일(214)을 구동하도록 구성되는 구동기 회로(224)에 제공될 수 있다. 구동기 회로(224)는 오실레이터(223)로부터 사각파를 수신하여 사인파를 출력하도록 구성되는 스위칭 증폭기일 수 있다. 예를 들어, 구동기 회로(224)는 E 등급 증폭기일 수 있다. 필터 및 정합 회로(226)는 또한 고조파들 또는 다른 원치 않는 주파수들을 필터링해내고, 전송 코일(214)에 송신기(204)의 임피던스를 정합시키기 위해 포함될 수 있다.

수신기(208)는 도 2에 도시된 바와 같이 배터리(236)를 충전하기 위해 또는 수신기(108)에 커플링되는 디바이스(미도시)를 파워링하기 위해 AC 전력 입력으로부터 DC 전력 출력을 생성하기 위한 정합 회로(232) 및 정류기 및 스위칭 회로(234)를 포함할 수 있는 수신 회로(210)를 포함할 수 있다. 정합 회로(232)는 수신 코일(218)에 수신 회로(210)의 임피던스를 정합시키기 위해 포함될 수 있다. 수신기(208) 및 송신기(204)는 추가적으로 별도의 통신 채널(219)(예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 통신할 수 있다. 수신기(208) 및 송신기(204)는 대안적으로 무선 필드(206)의 특성들을 사용하여 인-밴드 시그널링을 통해 통신할 수 있다.

하기에 더 완전하게 설명되는 바와 같이, 초기에 선택적으로 디스에이블가능한 연관된 부하(예를 들어, 배터리(236))를 가질 수 있는 수신기(208)는 송신기(204)에 의해 전송되거나 수신기(208)에 의해 수신되는 전력량이 배터리(236)를 충전시키기에 적절한 지의 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 수신기(208)는 전력량이 적절함을 결정할 시에 부하(예를 들어, 배터리(236))를 인에이블시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신기(208)는 배터리(236)의 충전 없이 무선 전력 전송 필드로부터 수신되는 전력을 직접 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 니어-필드 통신(NFC) 또는 라디오 주파수 식별 디바이스(RFID)와 같은 통신 디바이스는 무선 전력 전달 필드로부터 전력을 수신하고 무선 전력 전달 필드와 상호작용함으로써 통신하고 그리고/또는 송신기(204) 또는 다른 디바이스들과 통신하기 위해 수신된 전력을 이용하도록 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 전송 또는 수신 코일(352)을 포함하는 도 2의 전송 회로(206) 또는 수신 회로(210)의 일부분의 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에서 사용되는 전송 또는 수신 회로(350)는 코일(352)을 포함할 수 있다. 코일은 또한 "루프" 안테나(352)로서 참조되거나 구성될 수 있다. 코일(352)은 또한 "자기" 안테나 또는 유도 코일로서 여기서 참조되거나 구성될 수 있다. 용어 "코일"은 또다른 "코일"에 커플링하기 위한 에너지를 무선으로 출력하거나 수신할 수 있는 컴포넌트를 참조하도록 의도된다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력하거나 수신하도록 구성되는 타입의 "안테나"로서 참조될 수 있다. 코일(352)은 강자성 코어(미도시)와 같은 물리적 코어 또는 에어 코어를 포함하도록 구성될 수 있다. 에어 코어 코일(352)은 코어 영역 내의 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 에어 코어 코일들은 특정 타입들의 관련 없는 물리적 디바이스들이 코어 근처에 배치되는 경우 다소 동조해제시키기 쉬울 수 있다. 그러나, 에어 코어는 전송 코일(214)(도 2)의 커플링-모드 영역이 더욱 강력할 수 있는 전송 코일(214)(도 2)의 면 내에서 수신 코일(218)(도 2)의 배치를 더욱 용이하게 가능하도록 할 수 있다.

언급된 바와 같이, 송신기(104) 및 수신기(108) 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기(104) 및 수신기(108) 사이의 정합된 또는 거의 정합된 공진 동안 발생할 수 있다. 그러나, 송신기(104) 및 수신기(108) 사이의 공진이 정합되지 않은 경우라도, 에너지는 전달될 수 있지만, 효율성은 영향을 받을 수 있다. 에너지의 전달은, 전송 코일로부터의 에너지를 자유 공간으로 전파하는 것보다는 전송 코일의 필드(105)가 설정되는 이웃영역에 상주하는 수신 코일에 이러한 필드(105)로부터의 에너지를 커플링시킴으로써 발생한다.

루프 또는 자기 코일들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 단순히 코일(352)에 의해 생성되는 인덕턴스일 수 있는 반면, 커패시턴스는 바람직한 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 코일의 인덕턴스에 추가될 수 있다. 비-제한적 예로서, 커패시터(354) 및 커패시터(356)는 공진 주파수에서 신호(358)를 선택하는 공진 회로를 생성하기 위해 전송 또는 수신 회로(350)에 추가될 수 있다. 따라서, 더 큰 직경의 코일들에 대해, 공진을 유지하기 위해 필요한 커패시턴스의 크기는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 추가로, 코일의 직경이 증가함에 따라, 니어-필드의 효율적인 에너지 전달 영역이 증가할 수 있다. 다른 컴포넌트들을 사용하여 형성되는 다른 공진 회로들이 또한 가능하다. 또다른 비-제한적 예로서, 커패시터가 코일(350)의 2개 단자들 사이에서 병렬로 배치될 수 있다. 전송 코일들에 대해, 코일(352)의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 가지는 신호(358)는 코일(352)에 대한 입력일 수 있다.

일 실시예에서, 송신기(104)는 전송 코일(114)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 가지고 시변 자기장을 출력하도록 구성될 수 있다. 수신기가 필드(105) 내에 있는 경우, 시변 자기장은 수신 코일(118)에 전류를 유도할 수 있다. 전술된 바와 같이, 수신 코일(118)이 전송 코일(118)의 주파수에서 공진하도록 구성되는 경우, 에너지가 효율적으로 전달될 수 있다. 수신 코일(118) 내에 유도되는 AC 신호는 부하를 충전하거나 파워링하도록 제공될 수 있는 DC 신호를 생성하기 위해 전술된 바와 같이 정류될 수 있다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 1의 무선 전력 전달 시스템에서 사용될 수 있는 송신기(404)의 기능 블록도이다. 송신기(404)는 전송 회로(406) 및 전송 코일(414)을 포함할 수 있다. 전송 코일(414)은 도 3에 도시된 바와 같은 코일(352)일 수 있다. 전송 회로(406)는 전송 코일(414)에 대한 에너지(예를 들어, 자속)의 생성을 초래하는 오실레이팅 신호를 제공함으로써 전송 코일(414)에 RF 전력을 제공할 수 있다. 송신기(404)는 임의의 적절한 주파수에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 송신기(404)는 13.56 MHz ISM 대역에서 동작할 수 있다.

전송 회로(406)는 전송 코일(414)에 대해 전송 회로(406)의 임피던스(예를 들어, 50 옴)를 정합시키기 위한 고정 임피던스 정합 회로(409), 및 수신기들(108)(도 1)에 커플링된 디바이스들의 자기-재밍(self-jamming)을 방지하기 위한 레벨들로 고조파 방사들을 감소시키도록 구성되는 저대역 통과 필터(LPF)(408)를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들은 특정 주파수들을 감쇠시키는 반면 다른 주파수들을 통과시키는 노치 필터들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수 있고, 구동기 회로(424)에 의해 도출된 DC 전류 또는 코일(414)에 대한 출력 전력과 같은 측정가능한 전송 메트릭들에 기초하여 달라질 수 있는 적응형 임피던스 정합을 포함할 수 있다. 전송 회로(406)는 오실레이터(423)에 의해 결정되는 바와 같이 RF 신호를 구동하도록 구성되는 구동기 회로(424)를 더 포함한다. 전송 회로(406)는 이산 디바이스들 또는 회로들로 구성될 수 있거나, 또는 대안적으로, 집적 어셈블리로 구성될 수 있다. 전송 코일(414)로부터 출력된 예시적인 RF 전력은 2.5와트 정도일 수 있다.

전송 회로(406)는 특정 수신기들에 대해 전송 위상들(또는 듀티 사이클들) 동안 오실레이터(423)를 선택적으로 인에이블시키고, 오실레이터(423)의 주파수 또는 위상을 조정하고, 그리고 이웃 디바이스들과 이들의 부착된 수신기들을 통해 상호작용하기 위한 통신 프로토콜을 구현하기 위해 출력 전력 레벨을 조정하기 위한 제어기(415)를 더 포함할 수 있다. 여기서 제어기(415)가 또한 프로세서(415)로서 참조될 수 있다는 점에 유의한다. 전송 경로에서 오실레이터 위상 또는 관련 회로의 조정이, 특히 하나의 주파수로부터 또다른 주파수로 천이할 시에, 아웃 오브 밴드 방출들의 감소를 허용할 수 있다.

전송 회로(406)는 전송 코일(414)에 의해 생성되는 니어-필드 근처에서의 활성 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 부하 감지 회로(416)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 부하 감지 회로(416)는, 하기에 추가로 기술될 바와 같이 전송 코일(414)에 의해 생성되는 필드 근처에서의 활성 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받을 수 있는, 구동기 회로(424)로 흐르는 전류를 모니터링한다. 구동기 회로(424) 상의 부하에 대한 변경들의 검출은 에너지를 전송하기 위해 오실레이터(423)를 인에이블시키고 활성 수신기와 통신할지의 여부를 결정할 시에 사용하기 위해 제어기(415)에 의해 모니터링된다. 하기에 더 완전하게 기술되는 바와 같이, 구동기 회로(424)에서 측정되는 전류는 유효하지 않은 디바이스가 송신기(404)의 무선 전력 전달 영역 내에 위치되는지의 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

전송 코일(414)은 Litz 와이어를 가지고, 또는 저항성 손실들을 낮게 유지하기 위해 선택되는 두께, 폭 및 금속 타입을 가지는 안테나 스트립으로서 구현될 수 있다. 일 구현예에서, 전송 코일(414)은 일반적으로 테이블, 매트, 램프 또는 다른 휴대성이 덜한 구성과 같은 더 큰 구조와의 연관을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 전송 코일(414)은 일반적으로 실현가능한 디멘젼이 되기 위해 "턴들"을 필요로하지 않을 수 있다. 전송 코일(414)의 예시적인 구현예는 "전기적으로 작을" 수 있고(즉, 파장의 일부), 공진 주파수를 정의하기 위해 커패시터들을 사용함으로써 더 낮은 사용가능한 주파수들에서 공진하도록 동조될 수 있다.

송신기(404)는 송신기(404)와 연관될 수 있는 수신기 디바이스들의 소재 및 상태에 관한 정보를 수집하고 추적할 수 있다. 따라서, 전송 회로(406)는 제어기(415)(또한 여기서 프로세서로서 참조됨)에 접속되는, 존재 검출기(480), 내포 검출기(460), 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 제어기(415)는 내포 검출기(460) 및 존재 검출기(480)로부터의 존재 신호들에 응답하여 구동기 회로(424)에 의해 전달되는 전력량을 조정할 수 있다. 전송기(404)는 예를 들어, 빌딩 내에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환하기 위한 AC-DC 컨버터(미도시), 종래의 DC 전원을 송신기(404)에 대해 적절한 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터(미도시)와 같은 다수의 전원들을 통해, 또는 종래의 DC 전원(미도시)으로부터 직접적으로 전력을 수신할 수 있다.

비-제한적인 예로서, 존재 검출기(480)는 송신기(404)의 커버리지 영역으로 삽입되는 충전될 디바이스의 초기 존재를 감지하기 위해 이용되는 모션 검출기일 수 있다. 검출 이후, 송신기(404)가 턴온될 수 있고, 디바이스에 의해 수신되는 RF 전력은 미리 결정된 방식으로 Rx 디바이스 상의 스위치를 토글링하기 위해 사용될 수 있는데, 이는 결국 송신기(404)의 구동 포인트 임피던스에 대한 변경들을 초래한다.

또다른 비-제한적 예로서, 존재 검출기(480)는 예를 들어, 적외선 검출, 모션 검출, 또는 다른 적절한 수단에 의해 사람을 검출할 수 있는 검출기일 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 전송 코일(414)이 특정 주파수에서 전송할 수 있는 전력량을 제한하는 규제들이 존재할 수 있다. 일부 경우들에서, 이러한 규제들은 전자기 복사로부터 사람들을 보호하도록 의도된다. 그러나, 전송 코일(414)이 사람들에 의해 점유되지 않거나 또는 사람들에 의해 빈번하지 않게 점유되는, 예를 들어, 차고, 공장 플로어, 상점 등과 같은 영역들에 배치되는 환경들이 존재할 수 있다. 이러한 환경들에 사람들이 없는 경우, 정상 전력 제한 규제들을 초과하는 전송 코일(414)의 전력 출력을 증가시키는 것이 허용가능할 수 있다. 다시 말해, 제어기(415)는 사람 존재에 응답하여 전송 코일(414)의 전력 출력을 규제 레벨로 또는 더 낮게 조정하고, 사람이 전송 코일(414)의 전자기장으로부터 규제 거리 밖에 있는 경우 전송 코일(414)의 전력 출력을 규제 레벨을 초과하는 레벨로 조정할 수 있다.

비제한적인 예로서, 내포 검출기(460)(또한, 내포 구획 검출기 또는 내포 공간 검출기로서 여기서 참조될 수 있음)는 인클로져가 언제 폐쇄 또는 개방 상태인지를 결정하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수 있다. 송신기가 내포 상태인 인크로져 내에 있는 경우, 송신기의 전력 레벨은 증가할 수 있다.

예시적인 실시예들에서, 송신기(404)가 무한정으로 유지되지 않는 방법이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 송신기(404)는 사용자-결정된 시간량 이후 셧오프되도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 특징은 송신기(404), 특히 구동기 회로(424)가 그 주변의 무선 디바이스들이 완전히 충전된 이후에 오래 작동하는 것을 방지한다. 이러한 이벤트는 회로가 디바이스가 완전히 충전되었다는, 리피터 또는 수신 코일 중 어느 하나로부터 송신된 신호를 검출하는 것의 실패로 인한 것일 수 있다. 또다른 디바이스가 그 주변에 배치되는 경우 송신기(404)가 자동으로 셧다운 되는 것을 방지하기 위해, 송신기(404) 자동 셧오프 특징은 오직 그 주변에서 검출되는 모션이 결여된 설정된 시간 이후에만 활성화될 수 있다. 사용자는 비활성 시간 구간을 결정할 수 있고, 원하는 경우 그것을 변경할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 시간 구간은 디바이스가 초기에 완전히 방전된다는 가정 하에, 특정 타입의 무선 디바이스를 완전히 충전시키기 위해 요구되는 것보다 더 길 수 있다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수 있는 수신기(508)의 기능 블록도이다. 수신기(508)는 수신 코일(518)을 포함할 수 있는 수신 회로(510)를 포함한다. 수신기(508)는 그것에 수신 전력을 제공하기 위한 디바이스(550)에 추가로 커플링된다. 수신기(508)가 디바이스(550)에 대해 외부에 있는 것으로 예시되었지만 디바이스(550) 내에 포함될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 에너지는 수신 코일(518)에 무선으로 전파되고, 이후 디바이스(550)에 수신 회로(510)의 나머지를 통해 커플링될 수 있다. 예를 들어, 충전 디바이스는 모바일 전화들, 휴대용 음악 플레이어들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들(예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들(다른 의료 디바이스들) 등과 같은 디바이스들을 포함할 수 있다.

수신 코일(518)은 전송 코일(414)(도 4)과 동일한 주파수에서, 또는 특정된 주파수들의 범위 내에서 공진하도록 동조될 수 있다. 수신 코일(518)은 전송 코일(414)과 유사하게 디멘젼이 정해질 수 있거나, 또는 연관된 디바이스(550)의 디멘젼들에 기초하여 상이하게 사이즈가 정해질 수 있다. 예를 들어, 디바이스(550)는 전송 코일(414)의 길이의 직경보다 더 작은 직경 또는 길이 디멘젼을 가지는 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 이러한 예에서, 수신 코일(518)은 동조 커패시터(미도시)의 커패시턴스 값을 감소시키고, 수신 코일의 임피던스를 증가시키기 위해 다중-턴 코일로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 수신 코일(518)은 코일 직경을 최대화하고, 권선 간 커패시턴스 및 수신 코일(518)의 루프 턴들(즉, 권선들)의 수를 감소시키기 위해 디바이스(550)의 실질적 둘레 주위에 배치될 수 있다.

수신 회로(510)는 수신 코일(518)에 임피던스 정합을 제공할 수 있다. 수신 회로(510)는 디바이스(550)에 의한 사용을 위해 수신된 RF 에너지원을 충전 전력으로 변환하기 위한 전력 변환 회로(506)를 포함한다. 전력 변환 회로(506)는 RF-대-DC 컨버터(520)를 포함하고, 또한 DC-대-DC 컨버터(522)를 포함할 수 있다. RF-대-DC 컨버터(520)는 V_rect에 의해 표현되는 출력 전압을 통해 수신 코일(518)에서 수신된 RF 에너지 신호를 비-교류 전력으로 정류한다. DC-대-DC 컨버터(522)(또는 다른 전력 레귤레이터)는 정류된 RF 에너지 신호를 V_out 및 I_out에 의해 표현되는 출력 전압 및 출력 전류를 통해 디바이스(550)와 비교가능한 에너지 전위(예를 들어, 전압)로 변환한다. 부분 또는 전체 정류기들, 레귤레이터들, 브리지들, 배가기들 뿐만 아니라 선형 및 스위칭 컨버터들을 포함하는 다양한 RF-대-DC 컨버터들이 참작된다.

수신 회로(510)는 전력 변환 회로(506)에 수신 코일(518)을 접속시키거나 또는 대안적으로 전력 변환 회로(506)를 접속해제시키기 위한 스위칭 회로(512)를 더 포함할 수 있다. 전력 변환 회로(506)로부터 수신 코일(518)을 접속해제시키는 것은 디바이스(550)의 충전을 중단하는 것 뿐만 아니라, 송신기(404)(도 2)에 의해 "보여지는" 바와 같은 "부하"를 변경시킨다.

위에 개시된 바와 같이, 송신기(404)는 송신기 구동기 회로(424)에 제공되는 바이어스 전류에서의 변동(fluctuation)들을 검출할 수 있는 부하 감지 회로(416)를 포함한다. 따라서, 송신기(404)는 언제 수신기들이 송신기의 니어-필드에 존재하는지를 결정하기 위한 메커니즘을 가질 수 있다.

다수의 수신기들(508)이 송신기의 니어-필드에 존재하는 경우, 다른 수신기들로 하여금 송신기에 더욱 효율적으로 커플링하게 하기 위해 하나 이상의 수신기들의 로딩 및 언로딩을 시간-멀티플렉싱하는 것이 바람직할 수 있다. 수신기(508)는 또한 다른 근처의 수신기들에의 커플링을 제거하거나 근처의 송신기들에 대한 로딩을 감소시키기 위해 숨겨질 수 있다. 수신기의 이러한 "언로딩"은 또한 "숨김"으로서 여기서 공지된다. 또한, 수신기(508)에 의해 제어되고 송신기(404)에 의해 검출되는 언로딩 및 로딩 사이의 이러한 스위칭은, 하기에 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 수신기(508)로부터 송신기(404)로의 통신 메커니즘을 제공할 수 있다. 추가적으로, 프로토콜은 수신기(508)로부터 송신기(404)로의 메시지의 송신을 인에이블하는 스위칭과 연관될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 속도는 100 μ초 정도일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 송신기(404) 및 수신기(508) 사이의 통신은, 종래의 양방향 통신(즉, 커플링 필드를 사용하는 인 밴드 시그널링)이라기보다는, 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 참조한다. 다시 말해, 송신기(404)는 에너지가 니어-필드에서 이용가능한지의 여부를 조정하기 위해 전송된 신호의 온/오프 키잉을 사용할 수 있다. 수신기는 에너지의 이러한 변경들을 송신기(404)로부터의 메시지로서 해석할 수 있다. 수신기 측으로부터, 수신기(508)는 얼마나 많은 전력이 필드로부터 수용되는지를 조정하기 위해 수신 코일(518)의 동조 및 동조해제를 사용할 수 있다. 일부 경우들에서, 동조 및 동조해제는 스위칭 회로(512)를 통해 달성될 수 있다. 송신기(404)는 필드로부터 사용되는 전력의 이러한 차이를 검출하고, 이들 변경들을 수신기(508)로부터의 메시지로서 해석할 수 있다. 전송 전력의 변조 및 부하 동작의 다른 형태들이 이용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

수신 회로(510)는 송신기로부터 수신기로의 정보 시그널링에 대응할 수 있는 수신된 에너지 변동들을 식별하기 위해 사용되는 시그널링 검출기 및 비컨 회로(514)를 더 포함할 수 있다. 또한, 시그널링 및 비컨 회로(514)는 또한 무선 충전을 위한 수신 회로(510)를 구성하기 위해 감소한 RF 신호 에너지(즉, 비컨 신호)의 전송을 검출하고, 감소한 RF 신호 에너지를 수신 회로(510) 내의 언파워된 또는 전력-고갈된 회로들 중 어느 하나를 깨우기 위한 공칭 전력으로 정류하기 위해 사용될 수 있다.

수신 회로(510)는 여기서 설명되는 스위칭 회로(512)의 제어를 포함하는 여기서 설명되는 수신기(508)의 프로세스들을 조정하기 위한 프로세서(516)를 더 포함한다. 수신기(508)의 숨김은 또한 디바이스(550)에 충전 전력을 제공하는 외부 유선 충전 소스(예를 들어, 벽/USB 파워)의 검출을 포함하는 다른 이벤트들의 발생 시에 발생할 수 있다. 프로세서(516)는, 수신기의 숨김을 제어하는 것에 추가하여, 또한 비컨 상태를 결정하고 송신기(404)로부터 송신된 메시지들을 추출하기 위해 비컨 회로(514)를 모니터링할 수 있다. 프로세서(516)는 또한 개선된 성능을 위해 DC-대-DC 컨버터(522)를 조정할 수 있다.

도 6은 도 4의 전송 회로(406)에서 사용될 수 있는 전송 회로(606)의 일부분의 개략도이다. 전송 회로(606)는 도 4에서 전술된 바와 같은 구동기 회로(624)를 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 구동기 회로(624)는 사각파를 수신하고 전송 회로(650)에 제공될 사인파를 출력하도록 구성될 수 있는 스위칭 증폭기일 수 있다. 일부 경우들에서, 구동기 회로(624)는 증폭기 회로로서 참조될 수 있다. 구동기 회로(624)는 E 등급 증폭기로서 도시되지만, 임의의 적절한 구동기 회로(624)가 본 발명의 실시예들에 따라 사용될 수 있다. 구동기 회로(624)는 도 4에 도시된 바와 같이 오실레이터(423)로부터의 입력 신호(602)에 의해 구동될 수 있다. 구동기 회로(624)에는 또한 전송 회로(650)를 통해 전달될 수 있는 최대 전력을 제어하도록 구성되는 구동 전압 V_D가 제공될 수 있다. 고조파들을 제거하거나 감소시키기 위해, 전송 회로(606)는 필터 회로(626)를 포함할 수 있다. 필터 회로(626)는 3극(커패시터(634), 인덕터(632), 및 커패시터(636)) 저대역 통과 필터 회로(626)일 수 있다.

필터 회로(626)에 의해 출력되는 신호는 코일(614)을 포함하는 전송 회로(650)에 제공될 수 있다. 전송 회로(650)는 구동기 회로(624)에 의해 제공되는 필터링된 신호의 주파수에서 공진할 수 있는 커패시턴스(620) 및 인덕턴스를 가지는(예를 들어, 코일의 인덕턴스 또는 커패시턴스 또는 추가적인 커패시터 컴포넌트로 인한 것일 수 있음) 직렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 전송 회로(650)의 부하는 가변 저항기(622)에 의해 표현될 수 있다. 부하는 전송 회로(650)로부터 전력을 수신하도록 위치된 무선 전력 수신기(508)의 함수일 수 있다.

본 발명의 다양한 예시적인 실시예들은, 여기서 설명된 바와 같이, 송신기(404)(도 4)의 전송 회로(650)의 공진 주파수를 동조시키기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다. 일 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로(650)는 송신기의 공진 주파수를 바람직한 주파수로 동조시키기 위한 하나 이상의 리액티브 엘리먼트들을 선택적으로 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 또다른 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로(650)는 전송 회로(650)의 공진 주파수를 바람직한 주파수로 동조시키기 위한 송신기(404)의 일부분일 수 있는 하나 이상의 기생 코일들(미도시)과 유도적으로 커플링할 수 있다. 또다른 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로(650)는 하나 이상의 기생 코일들과 커플링할 수 있는데, 하나 이상의 기생 코일들(미도시)은 송신기(404)의 공진 주파수를 바람직한 주파수로 동조시키기 위한 하나 이상의 리액티브 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 또다른 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로(606)의 구동기 회로(624)의 DC 전류는 무선 전력 시스템의 공진 주파수 조건을 감지하기 위해 사용될 수 있다.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 전송 회로(750) 및 수신 회로(760)를 포함하는 예시적인 무선 전력 시스템(700)의 개략도이다. 전송 회로(750)는 인덕턴스 L₁을 가지는 전송 코일(714)을 포함한다. 저항기 R₁은 전송 회로(750)의 기생 저항을 나타낸다. 커패시터 C₁이 포함될 수 있고(이는 일부 실시예들에서, 전송 코일(714)의 커패시턴스일 수 있음) 공진 정합 목적으로 전송 회로(750)를 동조시키기 위해 사용될 수 있다. 단지 예시로서, 커패시터 C₁은 27.8 pF의 커패시턴스를 포함할 수 있고, 전송 코일(714)은 5μΗ의 인덕턴스 L₁을 가질 수 있고, 기생 저항 R₁은 5 옴일 수 있다. 수신 회로(760)는 인덕턴스 L₂ 및 기생 저항(즉, 저항기 R₂)을 가지는 수신 코일(718)을 포함한다. 수신 코일(718)은 또한 저항기 R_L에 의해 표현되는 부하에 커플링될 수 있는 수신 회로(760)의 커패시터 C₂에 의해 동조될 수 있다. 단지 예시로서, 커패시터 C2는 27.8 pF의 커패시턴스를 포함할 수 있고, 수신 코일(718)은 5μΗ의 인덕턴스 L₂를 가질 수 있고, 기생 저항 R₂은 5옴일 수 있다. 전송 회로(750)를 구동하기 위해 사용되는 신호의 주파수는 13.56 MHz일 수 있다. 전술된 바와 같이, 전송 회로(750) 및 수신 회로(760)는 특정 주파수에서 공진하도록 구성될 수 있다. 하기의 수학식 1은 공진 시에 인덕턴스 L₁ 및 커패시턴스 C₁의 값들 및 주파수 사이의 관계를 보여준다.

여기서 ω는 라디안 단위의 주파수이다. 전송 코일(714)에 제시되는 임피던스(Zin)는 하기의 수학식 2에 의해 주어질 수 있다.

여기서 M은 전송 코일(714) 및 수신 코일(718) 사이의 상호 인덕턴스이고, ω는 라디안 단위의 주파수이고, R_L은 부하이다.

전력을 전달하는 동안, 다양한 동작 조건들은 전송 회로(750)가 특정 동작 주파수에서 공진하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 금속 물체들의 존재 및 상이한 개수의 무선 전력 수신기들의 존재는 전송 코일(714)에 제시될 때의 임피던스를 변경시키고, 전송 회로(750)의 공진 주파수를 효과적으로 변경시킬 수 있다. 이러한 경우, 전송 회로(750)를 구동시키는 신호의 주파수가 변경되지 않을 때, 신호 주파수는 더이상 전송 회로(750)의 변경된 공진 주파수와 동일하지 않을 수 있다. 상이한 전력 요건들을 가지는 가변 개수의 무선 전력 수신기들의 존재가 또한 전송 회로(750)에 제시되는 임피던스를 조정하고, 전송 회로(750)의 공진 주파수를 변경할 수 있다. 무선으로 전달될 수 있는 전력량을 낮추는 것 외에도, 공진을 오프시키는 동작은 전송 회로(750)를 구동시키기 위해 사용되는 구동기 회로(624)의 효율성을 감소시킬 수 있다. 이는 시스템 효율성을 감소시키고, 열적 소실을 증가시킬 수 있으며, 송신기가 재충전가능한 배터리를 무선으로 충전하기 위해 사용되는 충전 횟수들을 증가시킬 수 있다. 따라서, 전송 회로(750)가 공진 회로 내의 변경들에도 불구하고 공진할 수 있도록 전송 회로(750)의 컴포넌트들을 효율적이고 저렴하게 동조시키는 방법들 및 시스템들이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 예시적인 동조 회로(852)를 가지는 도 7의 무선 전력 시스템(800)의 개략도이다. 수선 전력 시스템(800)은 저항 R₂ 및 인덕턴스 L₂를 가지는 수신 코일(818)을 갖는 수신 회로(860)를 포함한다. 수신 코일(818)은 특정 주파수에서 공진하도록 커패시터 C₂에 의해 동조될 수 있다. 무선 전력 시스템(800)은 또한 전송 코일(814)을 가지는 전송 회로(850)를 포함한다. 전송 코일(814)은 인덕턴스 L₁ 및 저항 R₁을 가지고, 그것이 특정 주파수에서 공진할 수 있도록 커패시터 C₁에 의해 동조될 수 있다. 또한, 전송 회로(850)는 전송 코일(814) 및 접지 기준 전압(617) 사이에 커플링되는 리액티브 엘리먼트(즉, 커패시터 C_p)를 포함하는 동조 회로(852)를 포함할 수 있다. 또한, 리액티브 엘리먼트 C_p는 스위치(820)와 병렬이다. 용어 "스위치"가 임의의 적절한 공지된 스위칭 엘리먼트를 포함할 수 있다는 점에 유의한다. 스위치(820)가 폐쇄되는 동안, 리액티브 엘리먼트 C_p는 단락되고, 전송 회로(850)에 제시되는 임피던스에 기여하지 않을 수 있다. 따라서, 전송 코일(814)에 제시되는 임피던스(Z_in)는 수학식 2와 유사한 수학식 3에 의해 주어질 수 있다:

여기서, M은 전송 코일(814) 및 수신 코일(818) 사이의 상호 인덕턴스이고, ω는 라디안 단위의 주파수이고, R_L은 수신기(808)의 부하이다.

스위치(820)가 개방되는 경우, 리액티브 엘리먼트 C_p는 전송 코일(814)에 제시되는 임피던스에 기여할 것이며, 전송 코일을 들여다보는 임피던스(Z_in)는 수학식 4에 의해 주어질 수 있다:

여기서 Z_ino는 수학식 3에 의해 주어진 바와 같이 스위치가 폐쇄되는 동안 전송 코일을 들여다보는 임피던스이다. 따라서, 스위치(820)를 제어하는 것은 동조 회로(852)가 전송 회로(850)에 제시되는 임피던스를 조정하게 한다. 임피던스를 조정하는 것은, 공진 주파수가 또한 수학식 1에 의해 주어진 바와 같이 조정되도록 리액턴스를 조정한다(즉, 전송 회로(850)에 커패시턴스를 추가한다). 전송 회로(850)가 오프-공진인 것으로 검출되는 경우, 스위치(820)는 개방될 수 있고, 조정된 임피던스는 바람직한 주파수 근처로 공진 주파수를 동조시킬 수 있다(즉, 공진 주파수를 구동기 회로(624)(도 6)의 출력에서 제공되는 신호의 주파수로 정합시킨다). 일부 경우들에서, 밸런싱된 전송 코일(814) 구조에 대해, 그리고 게이트 구동을 개선하기 위해 전송 코일(814)의 중심 탭에 스위치를 위치시키는 것이 유리할 수 있다.

단지 예시로서, 전송 코일을 들여다 보는 임피던스(Z_in)에서의 2 퍼센트(2%)의 변경에 대해, 커패시터 C_p는 커패시터 Q₁의 값들의 50배와 같을 수 있다(즉, C_p = 50 * C₁). 병렬인 스위치들을 가지는 직렬의 추가적인 리액티브 엘리먼트들(미도시)이 추가적인 동조 제어를 위해 동조 회로(852)에 추가될 수 있고, 따라서, 리액턴스는 가능한 공진 주파수들의 범위에 걸쳐 동조될 수 있다. 상이한 리액티브 엘리먼트들을 선택적으로 스위칭 인 및 아웃하는 것은 전송 코일(814)에 제시되는 넓은 범위의 임피던스들에 걸쳐 바람직한 주파수를 사용하여 공진하도록 전송 회로(850)를 미세 동조하는 것을 허용할 수 있다.

도 9a 및 9b는, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 전송 코일(914)의 중심 탭에 위치되는 예시적인 동조 회로들(952a 및 952b)을 포함하는 도 7의 무선 전력 시스템의 개략도들이다. 도 9a 및 9b에서, 동조 회로들(952a 및 952b)은 인덕턴스 L₁의 절반 및 기생 저항 R₁의 절반이 동조 회로들(952a 및 952b)의 어느 한 측에 있도록 배치된다. 추가로, 도 8의 커패시터 C₁의 커패시턴스의 2배를 가지는 커패시터들은 밸런싱된 구성에 대한 전송 코일(914)의 어느 한 측에 배치될 수 있다. 도 9a는 스위치(920) 또는 릴레이와 병렬인 리액티브 엘리먼트 C_p를 포함하는 동조 회로(952a)를 도시한다. 릴레이(902)의 저항은, 스위치가 폐쇄되는 경우 리액티브 엘리먼트 C_p가 효과적으로 단락되고 전송 코일(914)에 대해 제시되는 임피던스에 기여하지 않도록 낮을 수 있다. 도 9b는 리액티브 엘리먼트 C_p와 병렬인 듀얼 전계 효과 트랜지스터(FET)들 M1 및 M2을 포함하는 동조 회로(952b)를 도시한다. 전송 코일(714)의 중심에서의 가상 접지는 듀얼 FET들 M1 및 M2를 사용하여 스위칭하는 경우 공통 접지 기준을 제공한다. 하기에 추가로 설명될 바와 같이, FET들 M1 및 M2의 드레인-대-소스 커패시턴스가 고려될 수 있다.

도 10a, 10b 및 10c는, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 8의 무선 전력 시스템(800)에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 예시적인 동조 회로(1052)의 개략도들이다. 도 10a는 리액티브 엘리먼트 C_p의 한 측에 커플링된 드레인, 리액티브 엘리먼트 C_p의 또다른 측에 커플링된 소스, 및 제어 신호(1022)에 커플링된 게이트를 가지는 트랜지스터 M1을 포함하는 스위치(1020)를 포함하는 동조 회로(1052)를 도시한다. 도 10b는 스위치(1020)가 저항 R_DS가 트랜지스터 M1의 드레인-대-소스 저항인 폐쇄된 구성에 있는 동안 동조 회로(1052)의 부분적 개략적 표현을 도시한다. 도 10c는 스위치(620)가 트랜지스터 M1의 드레인-대-소스 커패시턴스인 C_DS 및 바디 다이오드를 예시하는 개방 구성에 있는 동안 동조 회로(1052)의 부분적 개략적 표현을 예시한다. 예시로서, 단지 예를 들어, 0.7볼트에서의 스위치(620)(즉, 트랜지스터)의 피크 전압 및 개방된 스위치(620)를 가진다고 가정하면, 수학식 5, 6 및 7은 동조 회로(1052) 동작의 결과로서의 전압, 전류 및 전력을 보여준다:

트랜지스터 M1의 바디 다이오드는 더 높은 전력에서 도통할 수 있고, 따라서, 리액티브 엘리먼트 C_p가 단락될 수 있다. 따라서, 단일 트랜지스터(즉, 단일 FET)는 컴포넌트 변수들에 따라, 더 낮은 전력(예를 들어, 0.0625W)에 대해 적합할 수 있다. 도 10a, 10b 및 10c에 도시된 바와 같이, 단일 트랜지스터 구성이 더 낮은 전력 시스템 구성들에 대해 사용될 수 있다.

도 11a, 11b 및 11c는, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 8의 무선 전력 시스템(800)에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 또다른 예시적인 동조 회로(1152)의 개략도들이다. 도 11a는 2개의 트랜지스터들 M1 및 M2(예를 들어, FET)를 포함하는 동조 회로(1152)를 도시한다. 이러한 동조 회로(1152)는 더 높은 전력을 요구할 수 있는 시스템들에 대해 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 스위치(1120)는 리액티브 엘리먼트 C_p의 한 측에 커플링된 드레인 및 제2 트랜지스터 M2의 소스에 커플링되는 소스를 가지는 제1 트랜지스터 M1을 포함할 수 있다. 또한, 제2 트랜지스터 M2는 리액티브 엘리먼트 C_p의 또다른 측에 커플링되는 드레인을 가진다. 제1 트랜지스터 M1 및 제2 트랜지스터 M2 각각은 제어 신호(1150)에 커플링되는 게이트를 가진다. 도 11b는 스위치(1120)가 저항 2R_DS가 트랜지스터 M2의 드레인-대-소스 저항과 결합되는 트랜지스터 M1의 드레인-대-소스 저항인 폐쇄된 구성에 있는 동안(즉, 트랜지스터들 M1 및 M2 모두 폐쇄됨) 동조 회로(1152)의 부분적 개략적 표현을 예시한다. 도 11c는 스위치(1120)가 개방 구성에 있는 동안(즉, 트랜지스터들 M1 및 M2 모두 개방됨) 동조 회로(1152)의 부분적 개략적 표현을 예시한다. 도 9c의 개략도는 각각이 각각의 트랜지스터 M2 및 M3에 대한 것인 바디 다이오드(1162 및 1164), 및 각각이 각각의 트랜지스터 M2 및 M3에 대한 것인 2개의 드레인-대-소스 커패시턴스들 C_DS을 포함한다. 또다른 예시로서, 그리고

를 가정하면, 수학식들 8, 9 및 10은 스위치(1120)가 개방되는 경우 동조 회로(1152) 동작의 결과로서 전압, 전류 및 전력을 보여준다:

전압 피크들이 여전히 트랜지스터들의 바디 다이오드들로 하여금 도통하도록 할 수 있지만, 리액티브 엘리먼트 C_p가 아니라 오직 커패시턴스 C_DS만이 단락될 수 있다.

도 8을 참조하면, 일부 경우들에서, 전송 회로(850)에 리액티브 엘리먼트들과 함께 동조 회로(852)를 직접적으로 전기적으로 접속시키는 것이 어렵거나 바람직하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 리액티브 엘리먼트들 및 동조 회로들을 전송 회로(850)에 직접적으로 전기적으로 접속시킨다기 보다는, 동조 회로들은 전송 코일(814)을 포함하는 전송 회로(850)와 커플링하도록 구성되는 기생 코일(예를 들어, 전송 코일(814) 또는 수신 코일(818)로부터 수신되거나 전송되는 에너지를 무선으로 재전송/릴레이할 수 있는 수동 엘리먼트) 내에 배치될 수 있다. 전송 회로(850)에 유도적으로 커플링되는 기생 코일의 리액턴스를 동조하는 것은 전술된 바와 같이 전송 회로(850)가 바람직한 주파수에서 공진할 수 있도록 전송 회로(850)에 제시되는 임피던스를 조정할 수 있다.

도 12는, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 동조 회로(1252)를 포함하는 예시적인 기생 코일 회로(1270) 및 예시적인 전송 회로(1250)의 개략도이다. 기생 코일 회로(1270)는 무선 전력 충전기의 전송 회로(1250)와 관련된 임의의 적절한 위치에(예를 들어, 충전 패드의 에지에) 위치될 수 있다. 전송 회로(1250)는 기생 저항 R₁ 및 리액턴스 L₁을 가지는 전송 코일(1214)을 포함한다. 전송 회로(1250)는 커패시터 C₁에 의해 동조될 수 있다. 기생 코일 회로(1270)는 인덕턴스 L_S를 가질 수 있는 기생 코일(1272)을 포함한다. 기생 코일 회로(1270)는, 기생 코일(1270)이 전송 회로(1250)의 실질적으로 동일한 동작 주파수에서 공진하도록 구성되도록 선택될 수 있는 커패시터 C_DC 및 저항 R_LS을 더 포함한다. 기생 코일 회로(1270)는 커패시터 C_DC와 접지 전압(756) 사이에 커플링되는 스위치(1220)를 포함하는 동조 회로(1252)를 더 포함한다. 단지 예시로서, 커패시터 C_DC는 lOOnF의 커패시턴스를 포함할 수 있고, 인덕터 L_S는 0.4 μΗ의 인덕턴스를 가질 수 있고, 저항기 R_LS는 0.2 옴과 동일하거나 더 작은 저항을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치(1220)는 하나 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 스위치(1220)가 폐쇄되는 경우, 단락이 형성될 수 있고, 전송 회로(1250)에 제시되는 임피던스는 수학식 11에 의해 주어질 수 있다:

여기서 M_S는 전송 코일(1214) 및 기생 코일(1272) 사이의 상호 인덕턴스이고, ω는 라디안 단위의 주파수이고, R_S1은 스위치(1220)의 저항이다. 스위치(1220)가 개방되는 경우, 오직 C_DC만이 기생 코일 회로(1270)에서 유지되고, 전송 회로(1250)에 제시되는 임피던스는 수학식 12에 의해 주어질 수 있다:

여기서 X_CDS는 커패시턴스 C_DC의 리액턴스이다.

따라서, 동조 회로(1252)를 사용함으로써, 추가적인 리액티브 컴포넌트가 전송 회로(1250)에 제시되는 임피던스를 조정하기 위해 기생 코일 회로(1270) 내로 스위칭될 수 있다. 추가적인 기생 커패시턴스는 전송 회로(1250)에 제시되는 리액턴스 스윙의 범위를 확장하기 위해 스위치(1220)를 통해 스위치 인될 수 있다. 기생 코일(1272)은, 그것이 전송 코일(1214)의 가장 내부의 권선보다 더 작고 따라서 필드 분포가 기생 코일(1272)의 추가에 의해 영향을 받지 않을 수 있도록 크기가 정해질 수 있다.

도 13a, 13b 및 13c는, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라, 도 12의 무선 전력 시스템(1200)에서 사용될 수 있는 다양한 동작 상태들에서 도시되는 기생 코일 회로(1370) 내에 포함되는 또다른 예시적인 동조 회로(1352)의 개략도들이다. 도 13a는 스위치(1320)에 대한 트랜지스터 M1을 가지는 동조 회로(1352)를 갖는 도 12의 기생 코일 회로(1370)를 도시한다. 도 13b는 스위치(1320)가 폐쇄 구성에 있는 기생 코일 회로(1370)의 개략적 표현을 예시한다. 도 13b에 예시된 바와 같이, 스위치(1320)는 커패시턴스 C_DS 및 저항 R_DS을 포함한다. 도 13b에 도시된 개략도는 R_LS, X_CDS, 및 R_DS가 매우 작을 수 있으므로 단락된 코일로서 행동할 수 있다. X_CDS는 R_DS에 의해 단락될 수 있다. 도 11c는 스위치(1320)가 개방 구성에 있는 기생 코일 회로(1370)의 개략적 표현을 예시한다. 도 11c에 예시된 바와 같이, 스위치(1320)는 커패시턴스 C_DS 및 바디 다이오드를 포함한다. 도 13c에 도시된 개략도는 (예를 들어, 개방 회로 코일에 근접하도록) 큰 순수-용량성 부하를 가지는 단일 다이오드 반파 정류기를 가지는 코일로서 동작할 수 있다. 바디 다이오드는 피크 전압에서 매우 짧은 기간들 동안 도통할 수 있고, 오직 C_DS만이 유지될 것이다.

도 12를 참조하면, 기생 코일 회로(1270)를 가지는 무선 전력 시스템(1200)이 폐쇄 구성에서 스위치(1220)를 가지고 초기에 동조될 수 있다. 이후, 디바이스들(예를 들어, 모바일 전화들)이 전송 회로(1250)의 충전 영역에 추가됨에 따라, 스위치(1220)는 전송 회로(1250)의 자기-인덕턴스를 증가시키기 위해 개방될 수 있다.

전술된 바와 같이, 또다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 추가적인 리액티브 엘리먼트들(예를 들어, 커패시터들)이 기생 코일(1272)로 하여금 자기-공진하게 하기 위해 기생 코일 회로(1270) 상으로 또는 그 내부로 스위칭될 수 있다. 리액티브 엘리먼트들은, 도 8-11을 참조하여 전술된 바와 같이, 리액티브 엘리먼트들이 전송 회로(1250) 상으로 스위칭되는 방법과 유사한 방식으로 기생 코일 회로(1270) 상으로 또는 그 내부로 스위칭될 수 있다. 전송 회로(1250)가 거기서 스위칭되는 적어도 하나의 리액티브 엘리먼트(미도시)를 가지도록 구성되는 전송 코일(1214), 전송 코일(1214)과 유도적으로 커플링하기 위한 그리고 거기서 스위칭되는 적어도 하나의 리액티브 엘리먼트 C_DC를 가지도록 구성되는 기생 코일(1272), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.

도 14는 전송 회로(1450)의 공진 주파수의 변경을 검출하기 위한 검출 회로(1480)를 포함하는 전송 회로(1406)의 일부분을 포함하는 송신기(1404)의 기능 블록도이다. 도 4에 도시된 것과 유사하게, 전송 회로(1406)는 전송 코일(1414) 및 커패시터 C₁을 포함하는 전송 회로(1450)를 포함한다. 전송 회로(1450)는 전술된 전송 회로들 중 임의의 것 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 전송 회로(1406)는 필터 회로(1408)를 통해 전송 회로(1450)를 구동할 수 있는 구동기 회로(1424)를 구동하는 오실레이터(1423) 및 제어기(1415)를 더 포함한다. 다양한 리액티브 엘리먼트에서 어떻게 그리고 언제 스위칭할지를 결정하기 위해, 검출 회로(1480)는 전송 회로(1450)의 공진 주파수의 변경을 검출하기(즉, 공진 조건을 검출하기) 위해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 검출 회로(1480)는 전송 회로(1450)의 공진 주파수의 변경을 결정하기 위해 구동기 회로(1524)를 통과하는 전류량을 검출할 수 있을 수 있다. 더 구체적으로, 무선 전력 송신기(1404)의 충전 범위 내에 임의의 디바이스들을 위치시키기 이전에, 그리고 무선 전력 시스템의 리액턴스가 제로인 동안, 구동기 회로(1424)를 통과하는 전류량은 공진 조건에서 최적의 베이스라인 전류 레벨을 결정하기 위해 검출 회로(1480)를 사용하여 감지될 수 있다. 이후, 하나 이상의 디바이스들이 무선 전력 송신기(1404)의 충전 영역 내에 배치되는 동안, 구동기 회로(1424)를 통과하는 전류는 검출 회로(1480)에 의해 감지될 수 있다. 일 실시예에서, 검출 회로(1480)는 전류량에 기초하여 리액턴스를 조정하기 위해 전술된 바와 같이 전송 회로(1450)의 동조 회로(1452)를 제어하기 위한 정보를 제어기(1415)에 제공할 수 있다. 동조 회로(1452)는 전술된 동조 회로들 중 임의의 것 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 따라서, 전송 회로(1450)의 공진 주파수는 베이스라인 전류와 유사하도록 측정된 전류를 조정하고, 따라서, 무선 전력 시스템의 리액턴스로 하여금 가능한 제로에 가까워지게 하기 위해, 도 7-13을 참조하여 전술된 예시적인 실시예 중 하나 이상을 따라 조정될 수 있다.

일 실시예에서, 검출 회로(1480)는 다양한 무선 전력 수신기들(미도시)에 전력을 제공하는 동안 구동기 회로(1424)를 통과하는 전류 레벨들을 계속 모니터링할 수 있다. 전력을 계속 제공하는 동안 측정된 전류에 기초하여, 검출 회로(1480)는 전송 회로(1450)가 더 이상 공진하지 않으며, 전송 회로(1450)의 리액턴스가 공진 상태로 조정되거나 다시 동조될 필요가 있음을 결정할 수 있다. 전술된 것과 같은 동조 회로(1452)는 전류의 변경에 기초하여 리액턴스를 조정하도록 사용될 수 있다.

도 15는 하나 이상의 디바이스들에 전력을 계속 제공하는 동안 사용될 수 있는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 무선 전력 송신기(1404)를 동조시키기 위한 예시적인 방법(1500)의 흐름도이다. 방법(1500)은 디바이스의 타입을 검출하고 (예를 들어, 상당량의 전력을 요구할 수 있는 "큰" 디바이스 또는 "작은" 디바이스 중 어느 하나) 최대 효율성을 획득하기 위해 리액티브 값들 사이에서 순환하기 위해 (예를 들어, 검출 회로(1480)를 이용하여 구동기 회로(1424)를 통과하는 전류를 측정함으로써) 송신기(1404)에서 전류를 사용할 수 있다. 예를 들어, "큰" 디바이스는 모바일 전화와 같은 "작은 디바이스"보다 더 많은 양의 전력을 소비할 수 있는 태블릿일 수 있다. 블록(1502)에서, 송신기(1404)는 어떠한 디바이스들도 송신기(1404)로부터의 전력을 커플링하지 않는 경우 에너지를 보존하기 위해 저전력 비컨 모드에서 동작할 수 있다. 수신기 디바이스가 송신기(1404)로부터 전력을 무선으로 커플링하는 것에 응답하여, 송신기(1404)는 블록(1504)에 도시된 바와 같이 검출 회로(1480)를 사용하여 전송 회로(1406)를 통해(예를 들어, 구동기 회로(1424)를 통해) 전류량의 증가를 검출할 수 있다. 결정 블록(1506)에서, 검출 회로(1480)는 전류의 증가가 임계를 초과하는지의 여부를 결정할 수 있다. 전류의 증가가 임계를 초과하는 경우, 송신기(1404)는 송신기(1404)가 더 많은 전력량을 효율적으로 제공할 수 있도록 동작 조정들을 수행하는 것을 요구할 수 있는 "큰" 디바이스를 검출할 수 있다.

블록(1508)에서, "큰" 디바이스에 대해, 송신기(1404)는 큰 디바이스 모드에 대해 커패시터들을 스위칭하기 위해 동조 회로들(1452)을 사용할 수 있다. 블록(1510)에서, 송신기(1404)는 이후 저전력 비컨 모드로부터 활성 무선 전력 모드로 스위칭하고, 더 높은 전력 레벨들을 제공하기 시작할 수 있다. 송신기(1404)는 또한 수신기(508)를 인증하고 검증하기 위해 역방향 링크를 대기할 수 있다. 결정 블록(1512)에서, 송신기(1404)는 유효 역방향 링크 메시지가 임의의 타임아웃 이전에 수신기(508)로부터 수신되었는지의 여부를 결정할 수 있다. 유효 메시지가 수신되지 않은 경우, 송신기(1404)는 저전력 비컨 모드로 재진입할 수 있다. 유효 메시지가 수신되는 경우, 블록(1514)에서, 송신기(1404)는 전류가 일부 빈 패드 베이스라인 전류량보다 더 적거나 같은지의 여부를 결정할 수 있다. 이러한 전류량은 "큰" 디바이스가 송신기(1404)로부터의 전력을 커플링시키는 것을 중단하는 경우에 대응할 수 있다. 전류가 빈 패드 베이스라인 전류보다 더 적거나 같은 경우, 송신기(1404)는 저전력 비컨 모드에 재진입할 수 있다. 전류가 베이스라인 전류량보다 더 큰 경우, 송신기(1404)는 전력을 계속 전달하고, 유효 역방향 링크 메시지를 다시 대기할 수 있다. 따라서, 송신기(1404) 및 수신기(508)는 송신기(1404)가 어떠한 전력도 커플링되지 않는다고 감지할 때까지(모든 무선 전력 수신기들이 커플링 모드 영역으로부터 제거된 경우) 또는 이전에 유효한 수신기(508)가 더 이상 역방향 링크 메시지들을 송신하지 않는 경우 무선 전력 링크를 유지하기 위해 주기적으로 통신할 수 있다.

결정 블록(1506)에서 전류 증가가 임계보다 더 적거나 동일한 경우, 송신기(1404)는 저전력 비컨 모드로부터 깨어나서 "작은" 수신기 디바이스들에 대한 더 높은 전력 레벨들을 무선으로 출력하고, 결정 블록(1516)에 도시된 바와 같이 수신기(508)로부터의 역방향 링크 메시지를 대기할 수 있다. 결정 블록(1518)에서, 송신기(1404)는 임의의 타임아웃 양 이전에 유효 역방향 링크 메시지가 수신기(508)로부터 수신되었는지의 여부를 결정할 수 있다. 어떠한 메시지도 수신되지 않는 경우, 송신기(1404)는 블록(1502)에 도시된 저전력 비컨 모드에 재진입할 수 있다. 유효 메시지가 수신되는 경우, 블록(1520)에서, 송신기(1404)는 상이한 커패시터 값들 사이에서 순환하고, 전송 회로(1450)의 리액턴스를 조정할 가장 효율적인 리액턴스 값을 선택할 수 있다. 예를 들어, 송신기(1404)는 전송 회로(1450)의 리액티브 엘리먼트들을 스위칭 인 및 아웃시키고 전력 전달의 가장 효율적인 레벨을 결정하기 위한 전류량을 측정하기 위해 전술된 바와 같이 검출 회로(1480) 및 동조 회로(1452)를 사용할 수 있다. 송신기(1404)는 동조 회로(1452)를 사용하여 전송 회로(1450)의 리액턴스를 복수의 리액턴스 값들로 조정할 수 있다. 검출 회로(1480)는 각각의 리액턴스 값에 대한 전류량을 (예를 들어, 구동기 회로(424)를 통해) 검출할 수 있다. 측정된 전류 값들에 기초하여, 송신기(1404)는 가장 높은 효율성에 대응하는(즉, 공진 조건에 가장 가까운) 리액턴스에 대응하는 리액턴스 값들 중 하나를 선택할 수 있다. 동조 회로(1452)는 이후 전송 코일의 리액턴스를 선택된 리액턴스 값으로 조정할 수 있다.

가장 효율적인 동작 리액턴스가 선택되면, 결정 블록(1522)에서, 송신기(1404)는 (예를 들어, 수신기(508)가 제거되거나 더 이상 전력을 커플링하지 않는지의 여부를 결정하기 위해) 빈 패드에 대한 전류에 대응하는 베이스라인 전류보다 더 적거나 같은지의 여부를 결정할 수 있다. 전류가 베이스라인 전류보다 더 적거나 같은 경우, 송신기(1404)는 수신기들이 존재하지 않는다고 결정하고 블록(1502)의 저전력 비컨 모드로 되돌아갈 수 있다. 전류가 베이스라인 전류보다 더 큰 경우, 결정 블록(1524)에서, 송신기(1404)는 전달된 또는 수신된 전력의 변경이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있다. 이러한 변경은 송신기(1404)로부터 에너지를 커플링시키기 시작하는 추가적인 무선 전력 수신기 또는 공진 주파수에서 변경할 수 있는 다른 무관한 물체들로 인한 것일 수 있다. 변경이 존재하는 경우, 송신기(1404)는 다시 상이한 커패시터 값들 사이에서 순환하고, 블록(1520)에서 도시된 바와 같이 그리고 전술된 바와 같이, 가장 효율적인 값을 선택할 수 있다. 전력의 변경이 존재하지 않는 경우, 결정 블록(1526)에서, 송신기(1404)는 임의의 타임아웃(1526) 이전에 유효 역방향 링크 메시지가 수신기(508)로부터 다시 수신되는지의 여부를 결정할 수 있다. 메시지가 수신되는 경우, 송신기(1404)는 전류가 빈 패드 베이스라인(1522)보다 더 적거나 같은지의 여부 등을 다시 결정할 수 있다. 유효한 역방향 링크 메시지가 수신되지 않는 경우, 송신기(1404)는 블록(1504)에서 저전력 비컨 모드에 재진입할 수 있다. 따라서, 방법(1500)은 가장 효율적인 동작 상태를 달성하기 위해 전술된 바와 같은 동조 회로들을 사용하여 다양한 리액턴스들을 통해 순환함으로써 전력을 계속 제공하는 동안 리액턴스를 조정하기 위한 방식을 제공할 수 있다.

따라서, 송신기(1404)는 수신기 디바이스들이 전력을 커플링하거나 커플링시키는 것을 중단하거나 또는 다른 무관한 물체들이 공진 주파수를 변경시킴에 따라 전력을 계속 제공하는 동안 바람직한 주파수에서 공진하도록 전송 회로(1450)의 리액턴스를 계속 조정할 수 있다. 동조 회로(1452) 및 검출 회로(1480)는 (리액티브 엘리먼트들을 전송 회로(1450) 내로 가변적으로 스위칭 인 및 아웃 시킴으로써) 상이한 리액턴스들을 통해 순환하고, 전송 회로(1450)가 공진 조건에 가장 가깝고 최적의 전력이 전달되는 리액턴스 값을 선택하거나 결정하도록 대응하는 전류를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 순환 이후, 동조 회로(1450)는 리액턴스를 선택된 리액턴스 값으로 조정할 수 있다. 동조 회로(1452)를 통해 리액턴스를 조정하는 것은 전송 코일(1414)에 전기적으로 접속되는 리액티브 엘리먼트와 병렬인 스위치를 개방하거나 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다. 스위치는 전송 코일(1414)의 중심에 또는 중심 탭에 위치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 동조 회로(1452)는 전술된 바와 같은 스위치를 가질 수 있는 기생 코일 회로(도 14에 미도시) 내에 있을 수 있다.

도 16은 무선 전력 송신기(1404)를 동조하는 또다른 예시적인 방법(1600)의 흐름도이다. 블록(1602)에서, 송신기(1404)는 제1 디바이스에 전력을 제공하는 동안 전송 코일(1414)을 포함하는 전송 회로(1450)의 공진 주파수의 변경을 검출할 수 있다. 공진 주파수의 변경은, 예를 들어, 다양한 무관한 물체들 또는 송신기(1404)로부터의 전력을 커플링시키기 시작하는 또다른 무선 전력 수신기의 도입으로 인한 것일 수 있다. 일 실시예에서, 송신기(1404)는 송신기(1404)의 구동기 회로(1424)를 통해 전류의 변경(예를 들어, 증가)을 검출함으로써 공진 주파수의 변경을 검출할 수 있다. 블록(1604)에서, 송신기(1404)는 제1 디바이스에 전력을 무선으로 제공하는 동안 검출에 기초하여 전송 회로(1450)의 동조 리액턴스를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전술된 동조 회로들은 그것이 바람직한 주파수(예를 들어, 구동기 회로(1424)에 의해 제공되는 신호의 주파수)에서 공진할 수 있도록 커패시터들과 같은 리액티브 엘리먼트들을 전송 회로(1450) 내로 스위칭 인 시키기 위해 사용될 수 있다. 블록(1404)에 도시된 바와 같이 동조 리액턴스를 조정하는 것은 전송 회로(1450)의 리액턴스를 복수의 리액턴스 값들로 조정하는 것, 복수의 리액턴스 값들에서 구동기 회로(1424)를 통해 전류를 측정함으로써 개별 복수의 전류 값들을 결정하는 것, 결정된 전류 값들에 기초하여 복수의 리액턴스 값들 중 하나를 선택하는 것, 및 전송 회로(1450)의 리액턴스를 선택된 리액턴스 값으로 조정하는 것을 포함할 수 있다.

도 17은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 무선 전력 송신기(1700)의 기능 블록도이다. 무선 전력 송신기(1700)는 일부 경우들에서 통신 링크(708)를 통해 통신할 수 있는 도 1-16에 관련하여 논의된 다양한 동작들을 위한 수단(1702, 1704 및 1706)을 포함한다.

전술된 방법들의 다양한 동작들은 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 수단, 예를 들어, 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수 있다. 일반적으로, 도면들에 예시된 임의의 동작들은 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능 수단에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 관련하여, 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 전송 코일(1414)을 포함하는 전송 회로(1450)를 포함할 수 있다. 검출하기 위한 수단은 예를 들어, 구동기 회로(1424)를 통해 전류량을 검출하도록 구성되는 검출 회로(1480)를 포함할 수 있다. 동조시키기 위한 수단은 리액티브 엘리먼트를 전송 회로(1450) 내로 스위칭하기 위한 스위치를 포함하는 동조 회로를 포함할 수 있다. 도 8에 관련하여, 전력을 무선으로 수신하기 위한 수단은 수신 코일(818)을 포함하는 수신 회로(860)를 포함할 수 있다. 전력을 무선으로 수동적으로 릴레이하기 위한 수단은 기생 코일(1270)을 포함하는 기생 코일 회로를 포함할 수 있다.

당업자는 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 위 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수 있다.

당업자는 여기서 개시된 예시적인 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 모두의 조합들로서 구현될 수 있다는 점을 추가로 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능성의 견지에서 일반적으로 전술되었다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지의 여부는 전체 시스템에 부과되는 특정 애플리케이션 및 설계 제약들에 의존한다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션에 대해 가변 방식들로 설명된 기능성을 구현할 수 있지만, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 예시적인 실시예들의 범위로부터의 이탈을 야기하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.

여기서 개시된 예시적인 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능한 논리 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기서 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합을 가지고 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 공조하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.

여기서 개시된 예시적인 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 직접 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 결합에서 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리(ROM), 전기적 프로그램가능한 ROM(EPROM), 전기적 소거가능 프로그램가능 ROM(EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 제거가능 디스크, CD ROM, 또는 당해 기술분야에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 커플링된다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 일체화될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말 내에 이산 컴포넌트들로서 상주할 수 있다.

하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합에서 구현될 수 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 이를 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 한 장소에서 또다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 이전을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예시로서, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 전달하거나 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속수단이 적절하게 컴퓨터 판독가능한 매체로 명명된다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹 사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 사용하여 전송되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 매체의 정의 내에 포함된다. disk 및 disc는, 여기서 사용되는 바와 같이, 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc, 광학 disc, 디지털 다목적 disc(DVD), 플로피 disk 및 블루레이 disc를 포함하고, 여기서 disk들은 일반적으로 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, disc들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위 항목들의 조합들 역시 컴퓨터 판독가능한 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "결정하는"은 광범위한 동작들을 포함한다. 예를 들어, "결정하는"은 계산하는, 컴퓨팅하는, 프로세싱하는, 유도하는, 조사하는, 검색하는(예를 들어, 테이블, 데이터베이스 또는 또다른 데이터 구조에서 검색하는), 확인하는 것 등을 포함할 수 있다. 또한 "결정하는"은 수신하는(예를 들어, 정보를 수신하는), 액세스하는(예를 들어, 메모리 내의 데이터에 액세스하는) 것 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는"은 해결하는, 선택하는(selecting), 선정하는(choosing), 설정하는 것 등을 포함할 수 있다.

여기서 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 동작들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 동작들은 청구항들의 범위로부터의 이탈 없이 서로 상호교환될 수 있다. 다시 말해, 단계들 또는 동작들의 특정 순서가 특정되지 않는 한, 특정 단계들 및/또는 동작들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위로부터의 이탈 없이 수정될 수 있다.

개시된 예시적인 실시예들의 이전 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있게 하도록 제공된다. 이들 예시적인 실시예들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 자명할 것이며, 여기서 정의된 포괄적 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터의 이탈 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 도시된 예시적인 실시예들에 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 가장 넓은 범위에 따라야 한다.

Claims

부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치로서,
전송 코일을 포함하는 전송 회로 ― 상기 전송 회로는 상기 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되고, 상기 전송 회로는 공진 주파수에서 공진하도록 추가로 구성되고, 상기 전송 회로는 리액턴스를 가짐 ― ;
상기 부하에 전력을 제공하는 동안 상기 공진 주파수의 변경을 검출하도록 구성되는 검출 회로; 및
상기 변경에 기초하여 상기 리액턴스를 조정하도록 구성되는 동조 회로
를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 전송 회로를 구동하도록 구성되는 구동기 회로를 더 포함하고,
상기 검출 회로는 상기 구동기 회로를 통해 전류의 변경을 검출하도록 구성되고,
상기 동조 회로는:
상기 전송 코일의 리액턴스를 복수의 리액턴스 값들로 조정하고;
상기 복수의 리액턴스 값들에서 상기 구동기 회로를 통해 전류를 측정함으로써 개별 복수의 전류 값들을 결정하고;
상기 결정된 전류 값들에 기초하여 상기 복수의 리액턴스 값들 중 하나를 선택하고; 그리고
상기 전송 코일의 리액턴스를 상기 선택된 리액턴스 값으로 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제2항에 있어서,
상기 검출 회로는 전류의 증가량을 검출하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전송 회로는 리액티브 엘리먼트를 포함하고,
상기 동조 회로는 상기 리액티브 엘리먼트와 병렬인 스위치를 포함하고,
상기 동조 회로는 상기 스위치를 개방 또는 폐쇄함으로써 상기 전송 회로의 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제4항에 있어서,
상기 스위치는 상기 전송 코일의 중심 탭에 위치되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제4항에 있어서,
상기 리액티브 엘리먼트는 커패시터를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전송 코일에 유도적으로 커플링되는 기생 코일을 더 포함하고,
상기 동조 회로는 상기 기생 코일의 스위치를 개방 또는 폐쇄함으로써 상기 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
구동기 회로를 더 포함하고,
상기 검출 회로는 전류량에 기초하여 공진 주파수의 변경을 검출하기 위해 상기 구동기 회로를 통해 전류량을 검출하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전송 회로는 리액티브 엘리먼트를 포함하고,
상기 동조 회로는 둘 이상의 트랜지스터들을 포함하고,
상기 둘 이상의 트랜지스터들은 상기 리액티브 엘리먼트와 병렬이고,
상기 동조 회로는 상기 둘 이상의 트랜지스터들을 인에이블시킴으로써 상기 전송 회로의 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전송 회로는 부하에 전력을 제공하기 위해 수신 회로에 무선으로 전력을 제공하도록 구성되고,
상기 수신 회로는 상기 공진 주파수에서 공진하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
무선 전력 송신기를 동조하는 방법으로서,
제1 디바이스에 전력을 무선으로 제공하는 동안 상기 무선 전력 송신기의 전송 코일을 포함하는 전송 회로의 공진 주파수의 변경을 검출하는 단계; 및
상기 제1 디바이스에 전력을 무선으로 제공하는 동안 상기 검출에 기초하여 상기 전송 회로의 동조 리액턴스를 조정하는 단계를 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 공진 주파수의 변경을 검출하는 단계는 상기 무선 전력 송신기의 구동기 회로를 통해 전류의 변경을 검출하는 것을 포함하고,
상기 동조 리액턴스를 조정하는 단계는:
상기 전송 회로의 리액턴스를 복수의 리액턴스 값들로 조정하는 것;
상기 복수의 리액턴스 값들에서 상기 구동기 회로를 통해 전류를 측정함으로써 개별 복수의 전류 값들을 결정하는 것;
상기 결정된 전류 값들에 기초하여 상기 복수의 리액턴스 값들 중 하나를 선택하는 것; 및
상기 전송 회로의 리액턴스를 상기 선택된 리액턴스 값으로 조정하는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 복수의 리액턴스 중 하나를 선택하는 것은 상기 전류의 증가량에 기초하여 선택하는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동조 리액턴스를 조정하는 단계는 상기 전송 회로의 리액티브 엘리먼트와 병렬인 스위치를 개방 또는 폐쇄하는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 스위치는 상기 전송 코일의 중심 탭에 위치되는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 리액티브 엘리먼트는 커패시터를 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항 내지 제13항에 있어서,
상기 동조 리액턴스를 조정하는 단계는 상기 전송 코일에 유도적으로 커플링되는 기생 코일 회로의 스위치를 개방 또는 폐쇄하는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공진 주파수의 변경을 검출하는 단계는 구동기 회로를 통해 전류량을 검출하는 것 및 상기 전류량에 기초하여 상기 공진 주파수의 변경을 검출하는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동조 리액턴스를 조정하는 단계는 둘 이상의 트랜지스터들을 인에이블시키는 것을 포함하고,
상기 둘 이상의 트랜지스터들은 상기 전송 회로의 리액티브 엘리먼트와 병렬인, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 디바이스는 상기 전송 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는 수신 회로를 포함하고,
상기 수신 회로는 상기 공진 주파수에서 공진하도록 구성되는, 무선 전력 송신기를 동조하는 방법.
부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치로서,
상기 부하에 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단 ― 상기 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 공진 주파수에서 공진하도록 구성되고, 상기 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 리액턴스를 가짐 ― ;
상기 부하에 전력을 제공하는 동안 상기 공진 주파수의 변경을 검출하기 위한 수단; 및
상기 변경에 기초하여 상기 리액턴스를 조정하도록 구성되는 동조시키기 위한 수단을 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항에 있어서,
전력을 무선으로 전송하기 위한 수단을 구동하기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 검출하기 위한 수단은 상기 구동하기 위한 수단을 통해 전류의 변경을 검출하도록 구성되고,
상기 동조시키기 위한 수단은:
전력을 무선으로 전송하기 위한 수단의 리액턴스를 복수의 리액턴스 값들로 조정하고;
상기 복수의 리액턴스 값들에서 구동하기 위한 수단을 통해 전류를 측정함으로써 개별 복수의 전류 값들을 결정하고;
상기 결정된 전류 값들에 기초하여 상기 복수의 리액턴스 값들 중 하나를 선택하고; 그리고
상기 전력을 무선으로 조정하기 위한 수단의 리액턴스를 상기 선택된 리액턴스 값으로 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제22항에 있어서,
상기 검출하기 위한 수단은 상기 전류의 증가량을 검출하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 리액티브 엘리먼트를 포함하고,
상기 동조시키기 위한 수단은 리액티브 엘리먼트와 병렬인 스위치를 포함하고,
상기 동조시키기 위한 수단은 상기 스위치를 개방 또는 폐쇄함으로써 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단의 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제24항에 있어서,
상기 스위치는 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단의 중심 탭에 위치되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제24항에 있어서,
상기 리액티브 엘리먼트는 커패시터를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
전력을 무선으로 전송하기 위한 수단에 유도적으로 커플링된 전력을 무선으로 수동적으로 릴레이하기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 동조시키기 위한 수단은 전력을 무선으로 수동적으로 릴레이하기 위한 수단의 스위치를 개방하거나 폐쇄함으로써 상기 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
구동하기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 검출하기 위한 수단은 전류량에 기초하여 상기 공진 주파수의 변경을 검출하기 위해 상기 구동하기 위한 수단을 통해 전류량을 검출하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 리액티브 엘리먼트를 포함하고,
상기 동조시키기 위한 수단은 둘 이상의 트랜지스터들을 포함하고,
상기 둘 이상의 트랜지스터들은 상기 리액티브 엘리먼트와 병렬이고,
상기 동조시키기 위한 수단은 상기 둘 이상의 트랜지스터들을 인에이블시킴으로써 상기 전송 회로의 리액턴스를 조정하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무선으로 전송하기 위한 수단은 상기 부하에 전력을 제공하기 위해 무선으로 수신하기 위한 수단에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되고,
상기 무선으로 수신하기 위한 수단은 상기 공진 주파수에서 공진하도록 구성되는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력을 무선으로 전송하기 위한 수단은 전송 코일을 포함하는 전송 회로를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출하기 위한 수단은 검출 회로를 포함하고,
상기 동조시키기 위한 수단은 동조 회로를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제27항에 있어서,
상기 전력을 무선으로 수동적으로 릴레이하기 위한 수단은 기생 코일을 포함하는 기생 코일 회로를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.
제30항에 있어서,
상기 무선으로 수신하기 위한 수단은 수신 코일을 포함하는 수신 회로를 포함하는, 부하에 전력을 무선으로 제공하도록 구성되는 장치.