KR20140076595A - 입력 파형 정형을 위한 정류기 필터링 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

입력 파형 정형을 위한 정류기 필터링 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 무선 전력 수신기에서 정류기의 필터링 시스템, 방법 및 장치를 제공한다. 일 양태에서 무선 전력 수신기 장치가 제공된다. 그 수신기 장치는, 무선 장을 통해 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 코일 회로를 포함한다. 그 수신기 장치는 수신된 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하도록 구성된 정류기 회로를 더 포함한다. 그 수신기 장치는, 코일과 정류기 회로 사이에 전기적으로 접속되고 정류기 회로로부터 방출들을 감소시키도록 구성되고 정류기 회로에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 코일 회로에 나타내어진 제 2 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지하도록 구성된 제 1 필터 회로를 더 포함한다. 그 수신기 장치는, 정류기 회로로부터 방출들을 전기적으로 절연시키도록 구성된 밴드 스톱 필터 회로를 더 포함한다.

Description

입력 파형 정형을 위한 정류기 필터링 시스템, 방법 및 장치{SYSTEMS, METHODS, AND APPARATUS FOR RECTIFIER FILTERING FOR INPUT WAVEFORM SHAPING}
본 발명은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 무선 전력 수신기에서 정류기의 필터링에 관한 것이다.
점점 더 많은 수 및 다양한 전자 디바이스들이 재충전가능 배터리들을 통하여 전력 공급된다. 그러한 디바이스들은, 모바일 폰들, 포터블 뮤직 플레이어들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들면, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들등을 포함한다. 배터리 기술이 향상되었지만, 점점 더 많은 배터리 전력 공급형 전자 디바이스들이 보다 많은 양의 전력을 요구 및 소비하고, 그에 의해 종종 재충전을 필요로 한다. 재충전가능 디바이스들은 종종, 전력 공급 장치에 물리적으로 접속되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 통한 유선 접속들을 통해 충전된다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 또는 번거롭고 다른 단점들을 가질 수도 있다. 재충전가능 전자 디바이스들을 충전하거나 또는 전자 디바이스들에 전력을 공급하기 위하여 사용될 자유 공간에 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 결점들의 일부를 극복할 수도 있다. 그래서, 전자 디바이스들에 전력을 효율적으로 그리고 안전하게 전송하는 무선 전력 전송 시스템들 및 방법들이 요망된다.
요약
첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 다양한 구현들은 각각 여러 양태들을 갖는데, 그들 중 단 하나만이 여기에 개시된 바람직한 속성들의 원인이 되지는 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 제한함이 없이, 몇몇 두드러진 특징 (feature) 들이 여기에 기재된다.
본 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 상세는 첨부 도면 및 아래의 설명에 제시된다. 다른 특징, 양태 및 이점들은 상세한 설명, 도면, 그리고 청구항들로부터 분명해질 것이다. 다음 도면들의 상대적인 치수들은 스케일 (scale) 대로 그려지지 않을 수도 있다는 점에 유의한다.
본 개시의 하나의 양태는 무선 전력 수신기를 제공한다. 무선 전력 수신기는, 무선 전력 송신기로부터 제공되는 무선 장 (wireless field) 을 통해 발생되는 시변 전압 (time-varying voltage) 에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하도록 구성된 정류기 회로를 포함한다. 무선 전력 수신기는, 상기 정류기 회로의 출력을 필터링하고 동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 커패시터를 전기적으로 절연 (electrically isolate) 하도록 구성된 밴드 스톱 필터 회로 (band-stop filter circuit) 를 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 무선 전력 수신기에서 필터링하는 방법의 구현을 제공한다. 그 방법은 정류기 회로를 통해 직류 (DC) 에 시변 전압의 적어도 일부를 정류하는 단계를 포함한다. 시변 전압은 무선 전력 송신기로부터 제공된 무선 장을 통해 생성된다. 그 방법은, 동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 커패시터를 전기적으로 절연하기 위하여 밴드 스톱 필터 회로를 통해 상기 정류기 회로의 출력을 필터링하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 또 다른 양태는 무선 전력 수신기를 제공한다. 무선 전력 수신기는 직류 (DC) 로 시변 전압의 적어도 일부를 정류하는 수단을 포함한다. 시변 전압은 무선 전력 송신기로부터 제공된 무선 장을 통해 생성된다. 무선 전력 수신기는, 동작 주파수에서 상기 정류하는 수단으로부터 커패시터를 전기적으로 절연하기 위하여 밴드 스톱 필터 회로를 통해 상기 정류하는 수단의 출력을 필터링하는 수단을 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 무선 전력 수신기 장치를 제공한다. 그 수신기 장치는, 무선 장을 통해 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 코일 회로를 포함한다. 그 수신기 장치는, 수신된 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하도록 구성된 정류기 회로를 더 포함한다. 그 수신기 장치는, 코일과 정류기 회로 사이에 전기적으로 접속되고 정류기 회로로부터 방출 (emission) 들을 감소시키도록 구성되고 정류기 회로에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 코일 회로에 나타내어진 제 2 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지하도록 구성된 제 1 필터 회로를 더 포함한다. 그 수신기 장치는, 정류기 회로로부터 방출들을 전기적으로 절연시키도록 구성된 밴드 스톱 필터 회로를 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 무선 전력 수신기에서 필터링하는 방법의 구현을 제공한다. 그 방법은 코일 회로를 통해 전력을 무선으로 수신하는 단계를 포함한다. 무선으로 수신된 전력은 무선 장을 통해 수신된다. 그 방법은, 정류기 회로를 통해 직류 (DC) 로 수신된 전력의 적어도 일부를 정류하는 단계를 더 포함한다. 그 방법은, 제 1 필터 회로를 통해 정류기 회로로부터 방출들을 필터링하는 한편, 정류기 회로에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 코일 회로에 나타내어진 제 2 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지하는 단계를 더 포함한다. 그 방법은, 밴드 스톱 필터 회로를 통해 정류기 회로로부터 방출들을 전기적으로 절연시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 무선 전력 수신기 장치를 제공한다. 그 수신기 장치는 무선 장을 통해 전력을 무선으로 수신하는 수단을 포함한다. 그 수신기 장치는 수신된 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하는 수단을 더 포함한다. 그 수신기 장치는, 직류를 제공하는 수단으로부터 방출들을 감소시키도록 필터링하는 수단을 더 포함한다. 그 필터링하는 수단은, 전력을 무선으로 수신하는 수단에 나타내어진 제 2 임피던스와 동일한 직류를 제공하는 수단에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 유지하는 수단을 포함한다. 그 수신기 장치는, 직류를 제공하는 수단으로부터 방출들을 전기적으로 절연시키는 수단을 더 포함한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신 또는 수신 코일을 포함하는 도 2의 송신 회로 또는 수신 회로의 일부의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 송신기의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 수신기의 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 5의 수신기와 같은 무선 전력 수신기에서 사용될 수도 있는 수신 회로의 예시적 부분의 계통도이다.
도 7은 도 6에 도시된 정류기 회로의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형의 플롯이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로의 DC 측 상에 밴드 스톱 필터 회로를 포함하는 수신 회로의 예시적인 부분의 계통도이다.
도 9는 도 8에 도시된 정류기 회로의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형의 플롯이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로의 DC 측 상에 증가된 (예를 들면, 2배의) 인덕턴스를 갖는 밴드 스톱 필터 회로를 포함하는 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 11은 도 10에 도시된 정류기 회로의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형의 플롯이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로의 DC 측 상에 밸런스드 이중 밴드 스톱 필터 구성 (balanced dual band-stop filter configuration) 을 포함하는 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 13은 도 12에 도시된 정류기 회로의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형의 플롯이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 페라이트 비드 (ferrite bead) 및 커패시터 회로 구성을 더 포함하는 도 12에 도시된 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 단일 밴드 스톱 필터 회로를 갖는 예시적 동기 정류기 회로 구성 (synchronous rectifier circuit configuration) 을 사용한 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 12에 도시된 이중 밴드 스톱 필터 회로 및 구성을 갖는 예시적 동기 정류기 회로 구성을 사용한 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 단일 밴드 스톱 필터 회로를 갖는 예시적 반동기 정류기 회로 구성 (semi-synchronous rectifier circuit configuration) 을 사용한 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 이중 밴드 스톱 필터 및 회로 구성을 갖는 예시적 반동기 정류기 회로 구성을 사용한 수신 회로의 예시적인 부분의 다른 계통도이다.
도 19는 예시적인 실시형태에 따른, 바람직하지 않은 방출들을 감소시키도록 구성된 수신 회로의 예시적인 부분의 계통도이다.
도 20은 예시적인 실시형태에 따른, 바람직하지 않은 방출들을 감소시키도록 구성된 수신 회로의 다른 예시적인 부분의 계통도이다.
도 21은 상이한 부하들에 대해 정류기 회로에서 예시적인 임피던스 변환을 나타내는 플롯이다.
도 22는 전압의 함수로서 코일에서 예시적인 전력 손실을 나타내는 플롯이다.
도 23은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 예시적인 무선 전력 수신기에서 필터링하는 방법의 플로우차트이다.
도 24는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 수신기의 기능 블록도이다.
도 25는 예시적인 실시형태에 따른, 다른 예시적인 무선 전력 수신기에서의 필터링 방법의 플로우차트이다.
도 26은 예시적인 실시형태에 따른, 다른 무선 전력 수신기의 기능 블록도이다.
도면들에 예시된 다양한 피쳐들은 스케일 (scale) 대로 그려지지 않을 수도 있다. 따라서, 다양한 피쳐들의 치수들은 명료성을 위해 임의로 확대 또는 축소될 수도 있다. 또한, 일부의 도면들은 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 모든 컴포넌트들을 도시하는 것이 아닐 수도 있다. 최종적으로, 같은 도면 부호들은 명세서 및 도면들 전체에 걸쳐 같은 피쳐들을 표시하도록 사용될 수도 있다.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시된 상세한 설명은 본 발명의 예시적 실시형태들의 설명으로서 의도된 것이며 본 발명이 실시될 수도 있는 유일한 실시형태들을 나타내도록 의도된 것은 아니다. 본 상세한 설명 전반에 걸쳐 사용된 "예시적" 이라는 용어는 "예, 실례, 또는 예시의 역할을 하는 것" 을 의미하고, 반드시 다른 예시적 실시형태보다 바람직하거나 또는 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위한 구체적인 상세를 포함한다. 일부의 경우들에서, 몇몇 디바이스들이 블록도 형태로 도시되어 있다.
무선으로 전력을 전송한다는 것은, 전기장, 자기장, 전자기장, 또는 다른 것과 연관되는 임의의 형태의 에너지를, 물리적인 전기 도체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 전송하는 것을 의미할 수도 있다 (예를 들면, 전력은 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선 장 (예를 들면, 자기장) 으로 출력된 전력은, "수신 코일" 에 의해 수신되거나, 캡쳐되거나, 또는 커플링되어 전력 전송을 달성한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기능 블록도이다. 에너지 전송을 제공하기 위한 장 (field; 106) 을 생성하기 위해 입력 전력 (102) 이 전원 (미도시) 로부터 송신기 (104) 에 제공될 수도 있다. 수신기 (108) 는 장 (106) 에 커플링되고 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 소비 또는 저장을 위해 출력 전력 (110) 을 발생시킬 수도 있다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 양자는 거리 112 만큼 분리되어 있다. 일 예시적인 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계 (mutual resonant relationship) 에 따라 구성된다. 수신기 (108) 의 공진 주파수와 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 같거나 또는 매우 가까울 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 손실은 최소가 된다. 그래서, 무선 전력 전송은, 코일들이 매우 가까울 것 (예를 들면, mm들) 을 요구하는 큰 코일들을 필요로 할 수도 있는 순수 유도 솔루션 (purely inductive solution) 들과 대조적으로 보다 큰 거리에 대해 제공될 수도 있다. 따라서, 공진 유도 커플링 기법들은 다양한 거리들에 대해 그리고 다양한 유도 코일 구성들로 향상된 효율 및 전력 전송을 허용할 수도 있다.
수신기 (108) 는, 수신기 (108) 가 송신기 (104) 에 의해 생성된 에너지 장 (106) 에 위치될 때, 전력을 수신할 수도 있다. 장 (106) 은, 송신기 (104) 에 의해 출력된 에너지가 수신기 (106) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 일부의 경우에, 장 (106) 은 이하에서 더 설명될 바처럼, 송신기 (104) 의 "근접장 (near-field)" 에 대응할 수도 있다. 송신기 (104) 는, 에너지 송신을 출력하기 위한 송신 코일 (114) 을 포함할 수도 있다. 수신기 (108) 는, 에너지 송신으로부터 에너지를 수신 또는 포획하기 위한 수신 코일 (118) 을 더 포함한다. 근접장은, 송신 코일 (114) 로부터 멀리 전력을 최소로 방출하는 송신 코일 (114) 에서 전류 및 전하로부터 생기는 강한 반응성 장이 존재하는 지역에 대응할 수도 있다. 일부의 경우에 근접장은 송신 코일 (114) 의 약 1 파장 (또는 그 일 부분) 내에 있는 지역에 대응할 수도 있다. 송신 코일 (114) 및 수신 코일 (118) 은 그들과 연관된 어플리케이션들 및 디바이스들에 따라 사이징된다. 전술된 바처럼, 전자기파로 에너지의 대부분을 원격장 (far field) 에 전파하기보다는 송신 코일 (114) 의 장 (106) 에서 에너지의 대 부분을 수신 코일 (118) 에 커플링시킴으로써, 효율적인 에너지 전송이 일어날 수도 있다. 장 (106) 내에 배치되어 있을 때, 송신 코일 (114) 과 수신 코일 (118) 사이에 "커플링 모드" 가 전개될 수도 있다. 이러한 커플링이 일어날 수도 있는 송신 코일 (114) 및 수신 코일 (118) 주위 영역이 여기에서 커플링 모드 영역으로 지칭된다.
도 2는 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에서 사용될 수도 있는 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 송신기 (204) 는, 발진기 (222), 드라이버 회로 (224) 및 필터 및 매칭 회로 (226) 를 포함할 수도 있는 송신 회로 (206) 를 포함할 수도 있다. 발진기 (222) 는, 주파수 제어 신호 (223) 에 응답하여 조정될 수도 있는, 468.75 KHz, 6.78 MHz 또는 13.56 MHz와 같은 바람직한 주파수의 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 발진기 신호는, 예를 들면, 송신 코일 (214) 의 공진 주파수로, 송신 코일 (214) 를 구동하도록 구성된 드라이버 회로 (224) 에 제공될 수도 있다. 드라이버 회로 (224) 는, 발진기 (22) 로부터 구형파 (square wave) 를 수신하고 사인파 (sine wave) 를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다. 예를 들면, 드라이버 회로 (224) 는, 클래스 E 증폭기일 수도 있다. 또한, 고조파 또는 다른 원치않는 주파수를 필터링해내고 송신기 (204) 의 임피던스를 송신 코일 (214) 에 매칭시키기 위해 필터 및 매칭 회로 (226) 가 포함될 수도 있다. 송신 안테나 (214) 를 구동하는 결과로서, 송신기 (204) 는 전자 디바이스를 충전 또는 전력 공급하는데 충분한 레벨의 전력을 무선으로 출력할 수도 있다. 일 예로서, 제공된 전력은, 예를 들면, 상이한 전력 요건들을 갖는 상이한 디바이스들을 충전 또는 전력 공급하기 위하여 300 밀리와트 내지 5 와트 정도일 수도 있다. 더 높거나 또는 더 낮은 전력 레벨들이 또한 제공될 수도 있다.
수신기 (208) 는, 도 2 에 도시된 바와 같이 배터리 (236) 를 충전시키거나 수신기 (108) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 전력을 공급하기 위해 AC 전력 입력으로부터 DC 전력 출력을 발생시키기 위하여, 매칭 회로 (232) 및 정류기 및 스위칭 회로 (234) 를 포함할 수도 있는 수신 회로 (210) 를 구비할 수도 있다. 수신 코일 (218) 에 수신 회로 (210) 의 임피던스를 매칭시키기 위해 매칭 회로 (232) 가 포함될 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 추가적으로, 분리된 통신 채널 (219) (예를 들면, 블루투스 (Bluetooth), 지그비 (zigbee), 셀룰러 등) 상에서 통신할 수도 있다. 다르게는, 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는, 무선 장 (206) 의 특성을 사용하여 대역내 시그널링 (in-band signaling) 을 통해 통신할 수도 있다.
아래에서 더 완전히 설명되는 바처럼, 선택적으로 디스에이블가능한 연관된 부하 (예를 들면, 배터리 (236)) 를 초기에 가질 수도 있는 수신기 (208) 는, 송신기 (204) 에 의해 송신되고 수신기 (208) 에 의해 수신되는 전력의 양이 배터리 (236) 를 충전하는데 적절한지를 결정하도록 구성될 수도 있다. 또한, 수신기 (208) 는, 전력의 양이 적절한지를 결정할 때 부하 (예를 들면, 배터리 (236)) 를 인에이블하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 수신기 (208) 는, 배터리 (236) 의 충전 없이, 무선 전력 전송 장으로부터 수신된 전력을 직접 이용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 근접장 통신 (NFC) 또는 무선 주파수 식별 디바이스 (RFID) 와 같은 통신 디바이스는, 무선 전력 전송 장으로부터 전력을 수신하고, 무선 전력 전송 장과 상호작용함으로써 통신하거나 및/또는 수신된 전력을 이용해 송신기 (204) 또는 다른 디바이스들과 통신하도록 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 송신 또는 수신 코일 (352) 을 포함하는 도 2의 송신 회로 (206) 또는 수신 회로 (210) 의 일부의 개략도이다. 도 3에 예시된 바처럼, 예시적인 실시형태들에서 사용되는 송신 또는 수신 회로 (350) 는 코일 (352) 을 포함할 수도 있다. 코일 (352) 은 또한, "루프" 안테나 (352) 로 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 코일 (352) 은 또한 여기에서, "자기" 안테나 또는 인덕션 코일로 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 용어 "코일" 은 다른 "코일" 로의 커플링을 위한 에너지를 무선으로 출력 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭하도록 의도된다. 코일 (352) 은 또한, 전력을 무선으로 출력 또는 수신하도록 구성된 타입의 "안테나"로서 지칭될 수도 있다. 코일 (352) 은 또한, 전력을 무선으로 제공 또는 수신하도록 구성된 타입의 전력 전송 컴포넌트로 지칭될 수도 있다. 코일 (352) 은 페라이트 코어 (미도시) 와 같은 물리적 코어 또는 공심 (air core) 을 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 코일들은 코어 근방에 배치된 관련없는 물리적 디바이스들을 더 허용가능할 수도 있다. 또한, 공심 루프 코일 (352) 은 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 또한, 공심 루프는 송신 코일 (214) (도 2) 의 평면 내의 수신 코일 (218) (도 2) 의 배치를 보다 손쉽게 가능하게 할 수도 있으며, 여기서 송신 코일 (214) (도 2) 의 커플링 모드 영역은 더 강력할 수도 있다.
언급된 바처럼, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안에 발생할 수도 있다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 공진이 매칭되지 않는 경우라도, 에너지가 전송될 수도 있지만, 효율이 영향 받을 수도 있다. 에너지의 전송은 송신 코일로부터 자유 공간으로 에너지를 전파하는 것보다는, 송신 코일의 장 (106) 으로부터의 에너지를 이러한 장 (106) 이 확립된 근처에 상주하는 수신 코일에 커플링시킴으로써 발생한다.
루프 또는 자기 코일들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 단순히 코일 (352) 에 의해 생성된 인덕턴스일 수도 있지만, 커패시턴스는 바람직한 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 코일의 인덕턴스에 부가될 수도 있다. 비제한적 예로서, 커패시터 (352) 및 커패시터 (354) 가, 공진 주파수로 신호 (356) 를 선택하는 공진 회로를 생성하기 위해 송신 또는 수신 회로 (350) 에 부가될 수도 있다. 따라서, 더 큰 직경의 코일들의 경우, 공진을 유지하는데 필요한 커패시턴스의 사이즈는, 그 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 또한, 코일의 직경이 증가함에 따라, 근접장의 효율적인 에너지 전송 영역이 증가할 수도 있다. 다른 컴포넌트들을 사용하여 형성된 다른 공진 회로들도 가능하다. 또 다른 비제한적 예로서, 커패시터는 코일 (350) 의 2 개의 단자들 사이에서 병렬로 배치될 수도 있다. 송신 코일들의 경우에, 코일 (352) 의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 갖는 신호 (358) 가 코일 (352) 에 입력될 수도 있다.
일 실시형태에서, 송신기 (104) 는 송신 코일 (114) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 시변 자기장을 출력하도록 구성될 수도 있다. 수신기가 장 (106) 내에 있을 때, 시변 자기장은 수신 코일 (118) 에서 전류를 유도할 수도 있다. 전술된 바처럼, 수신 코일 (118) 이 송신 코일 (118) 의 주파수에서 공진하도록 구성되면, 에너지가 효율적으로 전송될 수도 있다. 수신 코일 (118) 에서 유도된 AC 신호는 전술된 바처럼 정류되어, 부하에 전력을 공급하거나 또는 충전하기 위하여 제공될 수도 있는 DC 신호를 생성할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 송신기 (404) 의 기능 블록도이다. 송신기 (404) 는 송신 회로 (406) 및 송신 코일 (414) 을 포함할 수도 있다. 송신 코일 (414) 은 도 3에 도시된 바처럼 코일 (352) 일 수도 있다. 송신 회로 (406) 는 송신 코일 (414) 주위에 에너지 (예를 들면, 자기 플럭스) 의 발생을 야기하는 발진 신호를 제공함으로써 RF 전력을 송신 코일 (414) 에 제공할 수도 있다. 송신기 (404) 는 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있다. 예로서, 송신기 (404) 는 13.56 ㎒ ISM 대역에서 동작할 수도 있다.
송신 회로 (406) 는 송신 회로 (406) 의 임피던스 (예를 들어, 50 오옴) 를 송신 코일 (414) 에 매칭시키는 고정 임피던스 매칭 회로 (409) 및 고조파 방출 (harmonic emission) 을 수신기들 (108) (도 1) 에 커플링된 디바이스들의 자기재밍 (self-jamming) 을 방지하기 위한 레벨로 감소시키도록 구성된 로우 패스 필터 (LPF) (408) 를 포함할 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태들은 상이한 필터 토폴로지를 포함할 수도 있으며, 특정 주파수들을 감쇠하는 한편, 다른 것들은 통과시키는 노치 필터를 포함하지만 이에 한정되지는 않고, 코일 (414) 로의 출력 전력 또는 드라이버 회로 (424) 에 의해 인출된 DC 전류와 같은 측정가능한 송신 메트릭에 기초하여 변화될 수도 있는 적응적 임피던스 매치를 포함할 수도 있다. 송신 회로 (406) 는 발진기 (423) 에 의해 결정되는 바처럼 RF 신호를 구동하도록 구성된 드라이버 회로 (424) 를 더 포함한다. 송신 회로 (406) 는 이산 디바이스들 또는 회로들로 구성될 수도 있거나, 또는 다르게는 집적 어셈블리로 구성될 수도 있다. 송신 코일 (414) 로부터 출력된 예시적 RF 전력은 2.5 와트 정도일 수도 있다.
송신 회로 (406) 는, 특정 수신기에 대한 송신 페이즈 (phase) (또는 듀티 사이클) 동안에 발진기 (423) 를 선택적으로 인에이블시키고, 발진기 (423) 의 주파수 또는 페이즈를 조정하며, 출력 전력 레벨을 조정하여 부착된 수신기를 통해 이웃하는 디바이스와 상호작용하기 위한 통신 프로토콜을 구현하기 위한 제어기 (410) 를 더 포함할 수도 있다. 여기에서 제어기 (410) 는 또한 프로세서 (410) 로 지칭될 수도 있다는 것에 유의한다. 송신 경로에서 발진기 위상 및 관련 회로의 조정은, 특히 한 주파수에서 다른 주파수로의 천이시, 대역외 방출 (out of band emission) 의 감소를 허용할 수도 있다.
송신 회로 (406) 는 송신 코일 (414) 에 의해 발생된 근접장의 근방에 있는 활성 수신기의 존재 또는 부존재를 검출하는 부하 감지 회로 (416) 를 더 포함할 수도 있다. 예로써, 부하 감지 회로 (416) 는 드라이버 회로 (424) 로 흐르는 전류를 모니터링하는데, 이것은, 후술되는 바처럼 송신 코일 (414) 에 의해 발생된 장의 근방에 있는 활성 수신기의 존재 또는 부존재에 의해 영향 받을 수도 있다. 드라이버 회로 (424) 상의 로딩 (loading) 에 대한 변화의 검출이, 에너지를 송신하기 위해 발진기 (423) 를 인에이블시키고 활성 수신기와 통신할지를 결정함에 있어서의 이용을 위해 제어기 (410) 에 의해 모니터링된다. 더 완전히 후술되는 바처럼, 드라이버 회로 (424) 에서 측정된 전류는, 무효 디바이스 (invalid device) 가 송신기 (404) 의 무선 전력 전송 영역 내에 배치되어 있는지를 결정하기 위하여 사용될 수도 있다.
송신 코일 (414) 은 저항 손실을 낮게 유지하도록 선택된 두께, 폭 및 금속 타입을 갖는 안테나 스트립으로서 또는 리츠선 (Litz wire) 으로 구현될 수도 있다. 하나의 구현에서, 송신 코일 (414) 은 일반적으로 테이블, 매트, 램프 또는 다른 더 적은 휴대성의 구성과 같은 더 큰 구조와 연관되도록 구성될 수도 있다. 따라서, 송신 코일 (414) 은 일반적으로 실제 치수로 되기 위하여 "턴 (turn)" 들을 필요로 하지 않을 수도 있다. 송신 코일 (414) 의 예시적 구현은 "전기적으로 소형" (즉, 파장의 몇 분의 1 (fraction)) 일 수도 있고, 커패시터를 사용하여 공진 주파수를 규정함으로써 더 낮은 이용가능 주파수에서 공진하도록 튜닝 (tuning) 될 수도 있다.
송신기 (404) 는 송신기 (404) 와 연관될 수도 있는 수신기 디바이스들의 상태 및 소재에 관한 정보를 수집 및 추적 (tracking) 할 수도 있다. 따라서, 송신 회로 (406) 는 존재 검출기 (480), 폐쇄 검출기 (460), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있으며, 이들은 (여기에서 프로세서로도 지칭되는) 제어기 (410) 에 접속된다. 제어기 (410) 는 존재 검출기 (480) 및 폐쇄 검출기 (460) 로부터의 존재 신호들에 응답하여 드라이버 회로 (424) 에 의해 전달된 전력의 양을 조정할 수도 있다. 송신기 (404) 는 예를 들면 빌딩에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환하기 위한 AC-DC 변환기 (미도시), 송신기 (404) 에 알맞은 전압으로 종래의 DC 전원을 변환하기 위한 DC-DC 변환기 (미도시) 와 같은 다수의 전원들을 통하거나, 종래의 DC 전원 (미도시) 으로부터 직접 전력을 수신할 수도 있다.
비제한적 예로서, 존재 검출기 (480) 는 송신기 (404) 의 커버리지 영역 (coverage area) 으로 삽입된 충전될 디바이스의 초기 존재를 감지하는데 이용되는 모션 검출기일 수도 있다. 검출 후에, 송신기 (404) 는 턴온될 수도 있고 디바이스에 의해 수신된 RF 전력은 미리 결정된 방식으로 수신 디바이스 (Rx device) 상의 스위치를 토글링하는데 사용될 수도 있고, 이것은 차례로 송신기 (404) 의 드라이빙 포인트 임피던스에 대한 변화를 야기한다.
다른 비제한적 예로서, 존재 검출기 (480) 는 예를 들면, 적외선, 모션 검출 또는 다른 적합한 수단에 의해 인간을 검출할 수 있는 검출기일 수도 있다. 몇몇 예시적인 실시형태들에서, 특정 주파수에서 송신 코일 (414) 이 송신할 수 있는 전력의 양을 제한하는 규제 (regulation) 들이 존재할 수도 있다. 일부의 경우, 이들 규제들은 전자기 방사로부터 인간을 보호하는 의미를 갖는다. 그러나, 예를 들면, 차고, 작업 현장, 상점 등과 같은, 인간에 의해 점유되지 않거나, 인간에 의해 드물게 점유되는 영역들에 송신 코일 (414) 이 배치되는 환경이 존재할 수도 있다. 이들 환경에 인간이 없으면, 정상 전력 제한 규제 보다 높게 송신 코일 (414) 의 전력 출력을 증가시키는 것이 허용가능해질 수도 있다. 다른 말로, 제어기 (410) 는 인간의 존재에 응답하여 항상 규제 요건들을 따르는 레벨로 송신 코일 (414) 의 전력 출력을 조정할 수도 있다.
비제한적 예로서, (여기에서 폐쇄 칸 검출기 또는 폐쇄 공간 검출기로도 지칭될 수 있는) 폐쇄 검출기 (460) 는 인클로저 (enclosure) 가 닫힌 상태 또는 열린 상태에 있는 때를 검출하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수도 있다. 송신기가 폐쇄된 상태에 있는 인클로저에 있을 때, 송신기의 전력 레벨이 증가될 수도 있다.
예시적인 실시형태들에서, 송신기 (404) 가 무기한 온 (on) 으로 남지 않는 방법이 사용될 수도 있다. 이 경우에, 송신기 (404) 는 사용자 결정된 양의 시간 후 셧오프되도록 프로그래밍될 수도 있다. 이 피쳐는 송신기 (404), 특히 드라이버 회로 (424) 가 그의 주변에 있는 무선 디바이스들이 완전히 충전된 후 오래 실행되는 것을 방지한다. 이 이벤트는 디바이스가 완전히 충전되었다는, 리피터 (repeater) 또는 수신 코일중 어느 하나로부터 발신된 신호를 회로가 검출하지 못하는 것에 기인할 수도 있다. 다른 디바이스가 송신기의 주변에 있는 경우 송신기 (404) 가 자동적으로 셧다운되는 것을 방지하기 위하여, 송신기 (404) 자동 셧오프 피처가 그의 주변에서 검출된 모션 결여의 설정된 주기 후에만 활성화될 수도 있다. 사용자는 비활성 시간 인터벌을 결정 가능할 수도 있고 그것을 원하는 대로 변경가능할 수도 있다. 비제한적 예로서, 시간 인터벌은 디바이스가 초기에 완전히 방전된다는 가정하에서 특정 타입의 무선 디바이스를 완전히 충전하는데 필요한 것 보다 더 길 수도 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 1의 무선 전력 전송 시스템에서 사용될 수도 있는 수신기 (508) 의 기능 블록도이다. 수신기 (508) 는, 수신 코일 (518) 을 포함할 수도 있는 수신 회로 (510) 를 포함한다. 수신기 (508) 는 디바이스 (550) 에 또한 커플링되어 수신된 전력을 그에 제공한다. 수신기 (508) 가 디바이스 (550) 외부에 존재하는 것으로 예시되어 있지만, 디바이스 (550) 내에 통합될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 에너지가 수신 코일 (518) 에 무선으로 전파된 후에, 수신 회로 (510) 의 나머지를 통해 디바이스 (550) 에 커플링될 수도 있다. 예로써, 충전 디바이스들은, 모바일 폰들, 포터블 뮤직 플레이어들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들면, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들 (그리고 다른 의료 디바이스들) 등과 같은 디바이스들을 포함할 수도 있다.
수신 코일 (518) 은 송신 코일 (414) (도 4) 처럼, 동일한 주파수에서 또는 특정 범위의 주파수들내에서 공진하도록 튜닝될 수도 있다. 수신 코일 (518) 은 송신 코일 (414) 와 유사하게 치수가 정해질 수도 있고, 또는 연관된 디바이스 (550) 의 치수에 기초하여 상이하게 사이징될 수도 있다. 예로써, 디바이스 (550) 는 송신 코일 (414) 의 직경 또는 길이보다 작은 직경 또는 길이 치수를 갖는 포터블 전자 디바이스일 수도 있다. 이러한 예에서, 튜닝 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 코일의 임피던스를 증가시키기 위하여 수신 코일 (518) 이 멀티턴 코일로서 구현될 수도 있다. 예로써, 코일 직경을 최대화하고 수신 코일 (518) 의 루프 턴 (즉, 권선) 의 수 및 권선간 (interwinding) 커패시턴스를 감소시키기 위하여 수신 코일 (518) 이 디바이스 (550) 의 실질적인 둘레 주위에 배치될 수도 있다.
수신 회로 (510) 는 수신 코일 (518) 에 임피던스 매치를 제공할 수도 있다. 수신 회로 (510) 는 수신된 RF 에너지 소스를 디바이스 (550) 에 의한 사용을 위한 충전 전력으로 변환하기 위한 전력 변환 회로 (506) 를 포함한다. 전력 변환 회로 (506) 는 RF-DC 변환기 (520) 를 포함할 수도 있고, 또한 DC-DC 변환기 (510) 를 포함할 수도 있다. RF-DC 변환기 (508) 는, Vrect 로 표시되는 출력 전압을 갖는 비교류 전력 (non-alternating power) 으로 수신 코일 (518) 에서 수신된 RF 에너지 신호를 정류한다. DC-DC 변환기 (510) (또는 다른 전력 레귤레이터) 는, Vout 및 Iout 으로 표시되는 출력 전압 및 출력 전류를 갖는, 디바이스 (550) 에 적합한 에너지 포텐셜 (예를 들면, 전압) 로 정류된 RF 에너지 신호를 변환한다. 다양한 RF-DC 변환기가 고려되는데, 선형 및 스위칭 변환기 뿐만 아니라, 부분파 및 전파 정류기, 레귤레이터, 브리지, 더블러 (doubler) 를 포함한다.
수신 회로 (510) 는 수신 코일 (518) 을 전력 변환 회로 (506) 에 접속하거나 또는 다르게는 전력 변환 회로 (506) 를 접속 해제하는 스위칭 회로 (512) 를 더 포함할 수도 있다. 수신 코일 (518) 을 전력 변환 회로 (506) 로부터 접속 해제하는 것은 디바이스 (550) 의 충전을 중단시킬 뿐만 아니라, 송신기 (404) 가 "겪게 되는" "부하" 를 변경한다 (도 2).
상술한 바와 같이, 송신기 (404) 는, 송신기 드라이버 회로 (424) 에 제공된 바이어스 전류의 변동을 검출할 수도 있는 부하 감지 회로 (416) 를 포함한다. 따라서, 송신기 (404) 는 수신기가 송신기의 근접장에 존재하는 때를 결정하기 위한 메커니즘을 갖는다. 수신기 (508) 에 의해 제어되고 송신기 (404) 에 의해 검출된 언로딩과 로딩 사이의 스위칭은 더욱 충분히 후술되는 바와 같이 수신기 (508) 로부터 송신기 (404) 로의 통신 메커니즘을 제공할 수도 있다. 추가로, 프로토콜은 수신기 (508) 로부터 송신기 (404) 로의 메시지의 발신을 가능하게 하는 스위칭과 연관될 수도 있다. 예로써, 스위칭 속도는 100 μsec 정도일 수도 있다.
예시적 실시형태에서, 송신기 (404) 와 수신기 (508) 사이의 통신은, (즉, 커플링 장을 사용한 대역 내 시그널링인) 종래의 양방향 통신보다는 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 지칭한다. 바꾸어 말하면, 송신기 (404) 는 송신된 신호의 온/오프 키잉 (keying) 을 이용하여 근접장에서 에너지가 이용가능한지 여부를 조정할 수도 있다. 수신기는 이들 에너지의 변화를 송신기 (404) 로부터의 메시지로서 해석할 수도 있다. 수신기측으로부터, 수신기 (508) 는 수신 코일 (518) 의 튜닝 및 디튜닝을 이용하여 장으로부터 얼마나 많은 전력이 수용되고 있는지를 조정할 수도 있다. 몇몇 경우들에서, 튜닝 및 디튜닝은 스위칭 회로 (512) 를 통하여 달성될 수도 있다. 송신기 (404) 는 장으로부터 이용된 이러한 전력의 차이를 검출하여 이들 변화를 수신기 (508) 로부터의 메시지로서 해석할 수도 있다. 다른 형태들의 송신 전력 변조 및 부하 거동 (load behavior) 이 이용될 수도 있다는 점에 유의한다.
수신 회로 (510) 는, 송신기로부터 수신기로의 정보 시그널링에 대응할 수도 있는, 수신된 에너지 변동을 식별하는데 사용되는 시그널링 검출기 및 비콘 회로 (514) 를 더 포함할 수도 있다. 또한, 시그널링 및 비콘 회로 (514) 는, 또한 무선 충전을 위한 수신 회로 (510) 를 구성하기 위하여, 감소된 RF 신호 에너지 (즉, 비콘 신호) 의 송신을 검출하고, 감소된 RF 신호 에너지를 수신 회로 (510) 내의 비전력-공급 (un-powered) 또는 전력-고갈 (power-depleted) 회로 중 어느 하나를 어웨이크닝 (awakening) 하기 위한 공칭 전력 (nominal power) 으로 정류하는데 사용될 수도 있다.
수신 회로 (510) 는 여기에서 설명된 스위칭 회로 (512) 의 제어를 포함하여 여기에서 설명된 수신기 (508) 의 프로세스를 조정 (coordinating) 하기 위한 프로세서 (516) 를 더 포함한다. 또한, 프로세서 (516) 는, 비콘 회로 (514) 를 모니터링하여 비콘 상태를 결정하고 송신기 (404) 로부터 발신된 메시지들을 추출할 수도 있다. 또한, 프로세서 (516) 는 개선된 성능을 위해 DC-DC 변환기 (510) 를 조절할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 5의 수신기 (508) 와 같은 무선 전력 수신기에서 사용될 수도 있는 수신기 회로 (610) 의 예시적 부분의 계통도이다. 수신 회로 (610) 는, 공진 회로를 형성할 수도 있는 커패시터 C1 및 수신 코일 (618) 을 포함한다. 수신 코일 (618) 이 송신기 (104) (도 1) 에 의해 제공된 무선 장 (106) 을 통해 전력을 무선으로 수신할 때 (예를 들면, 수신기 코일 (618) 이 송신기 (104) 와 장 (106) 을 통해 커플링될 수도 있을 때) 시변 전압 V가 수신 코일 (618) 에 유도/생성될 수도 있다. 위에서 유사하게 설명된 바처럼, 정류기 회로 (620) 는 수신 코일 (618) 에 전기적으로 접속될 수도 있고, 시변 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하기 위하여 무선 장을 통해 생성된 시변 전압 V (즉, 교류 (AC)) 을 정류하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 정류기 회로 (620) 는 전파 정류기일 수도 있다. 일 실시형태에서, 정류기 회로 (620) 는 풀 브리지 정류기 회로일 수도 있고 다이오드 D1, D2, D3, 및 D4를 포함할 수도 있다. 수신 회로 (610) 는, 정류기 출력에 기초하여 부하 RL 를 충전 또는 전력 공급하기 위하여 더 일정한 전압 DC 을 제공하는데 사용될 수도 있는, 충전 유지 커패시터 C2를 포함할 수도 있는 평활 회로를 더 포함할 수도 있다.
도 7은 도 6에 도시된 정류기 회로 (620) 의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형 (702) 의 플롯이다. 이상적으로, 수신 코일 (618) 에서 유도된 시변 전압 V 은 정류기 회로 (620) 의 입력에서 실질적으로 완전한 사인파 파형에 의해 표시된다. 하지만, 예를 들면, 정류기 회로 (620) 의 비선형 동작에 기인하여, 정류기 회로 (620) 의 입력에서 전압 파형 (702) 은 현저한 고조파 성분 및 다른 바람직하지 않은 성분을 포함할 수도 있다. 고조파 성분은, 예를 들면, 서클 (704) 내에 도시된 뾰족한 에지들에 의해 파형 (702) 에서 나타내어진다. 일 양태에서, 수신 회로 (620) 의 다이오드들 D1, D2, D3, D4 이 도통될 때 입력 AC 파형 (702) 이 충전 유지 커패시터 C2 (즉, 평활 커패시터) 에 의해 순간적으로 (instantaneously) 짧아지는 것으로, 704에 의해 도시된 뾰족한 에지들에 의해 나타내어지는 바람직하지 않은 고조파 성분이 설명될 수도 있다. 바람직하지 않은 고조파 성분은, 수신 코일 (618) 로부터 방사될 수도 있는 무선 방출들을 초래할 수도 있고 규제 방출 요건들을 만족시키는 것을 보다 곤란하게 만들 수도 있고 다른 무선 신호들과의 간섭의 가능성을 증가시킬 수도 있다. 이 문제는, 무선 시스템에서 나타내어지는 것과 같은 타입의 방출 요건들을 갖지 않을 수도 있고 무선 간섭 및 재밍과 관련되지 않을 수도 있는 다른 전력 전달 시스템들에서는 적용가능하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 케이블 또는 다른 유사하 접속부들을 통해 전력을 제공하는 전력 전달 시스템들은 무선 출력과 관련되지 않을 수도 있다. 대조적으로, 높은 레벨들로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 시스템에 있는 수신 코일 (618) 로부터의 현저한 무선 방출들은 상당한 간섭을 초래할 수 있다. 배터리/디바이스를 충전 또는 전력 공급하기 위해 충분한 레벨들로 무선 전력을 수신하는 동안 원하지 않는 무선 방출들을 효과적으로 그리고 저렴하게 방지할 수 있는 방법 및 시스템들이 요망된다.
필터링은, 수신 코일 (618) 의 방출들을 방지하기 위하여 정류기 회로 (620) 의 AC 측에서 행해질 수 있다. 하지만, AC 필터 회로는 바람직하지 않은 임피던스 변환을 초래할 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템에서, 바람직하지 않은 임피던스 변환은 전력 전송의 효율에 현저한 영향을 미칠 수도 있거나 및/또는 전력 전송의 효율을 감소시킬 수도 있다. 예를 들면, 바람직하지 않은 임피던스 변환은, 수신 코일 (618) 이 공진하지 못하게 하는 디튜닝 효과를 초래할 수 있고, 전력 전송의 효율 및/또는 양을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, AC 필터 회로는 보다 높은 전력 손실들을 초래할 수도 있고, 열적 손실을 증가시킬 수도 있고, 효율을 감소시킬 수도 있고, 다른 바람직하지 않은 효과들을 가질 수도 있다. 그래서, 하나의 예시적인 실시형태의 일 양태는, 정류기 회로 (620) 의 입력에서 노이즈 및 다른 고조파 성분을 감소시켜, 더 높은 손실들 또는 임피던스 변환을 생성함이 없이, 예를 들면, 정류기 회로 (620) 의 비선형 동작에 의해 야기되는 방사 방출들 및 다른 바람직하지 않은 효과들을 감소시키는 것에 관한 것이다.
일 예시적인 실시형태에서, 필터링은 정류기 회로 (620) 의 DC 측에서 행해질 수도 있다. 일 양태에서, 다른 이점들에 더하여, 정류기 회로 (620) 의 DC 에서 사용되는 컴포넌트들은 정류기 회로 (620) 의 AC 측에 사용되는 필터 컴포넌트들보다 더 효율적일 수도 있다. AC 파형의 입력에서 고조파들을 효과적으로 방지하기 위하여, 예시적인 실시형태의 일 양태는, 충전 유지 커패시터 C2 를 절연하고 충전 유지 커패시터 C2 와 정류기 회로 (620) 사이의 높은 임피던스를 동작 주파수에서 생성하는 것에 관한 것이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로 (820) 의 DC 측에 밴드 스톱 필터 회로 (840) 를 포함하는 수신 회로 (810) 의 예시적인 부분의 계통도이다. 수신 회로 (810) 는, 도 5의 수신기 (508) 와 같은 무선 전력 수신기에서 사용될 수도 있다. 도 6에 유사하게 도시된 바처럼, 도 8의 수신 회로 (810) 는 수신 코일 (818) 및 커패시터 C1를 포함한다. 수신 회로 (810) 는, 시변 전압 V을 정류하기 위하여 다이오드 D1, D2, D3, D4 를 갖는 정류기 회로 (820) 를 더 포함한다. 수신 회로 (810) 는, 정류기 회로 (820) 의 출력의 "고" 측에 전기 접속된 필터 회로 (840) 를 더 포함한다. 필터 회로 (840) 는, 인덕턴스 LBandstop 및 커패시턴스 CBandstop 를 갖는 컴포넌트들 (예를 들면, 인덕터들 및 커패시터들) 을 갖는 밴드 스톱 필터 회로 (840) 로서 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 필터는, 인덕턴스 LBandstop 를 갖는 인덕터 및 커패시턴스 CBandstop 를 갖는 커패시터를 포함할 수도 있고 이들은 병렬로 전기 접속된다. 일부 실시형태들에서, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 는 하나의 인덕터 및 하나의 커패시터를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서 필터 회로 (840) 는 로우 패스 필터 또는 노치 필터로서 구성될 수도 있다. 로우 패스 필터를 사용하여 (높은 임피던스를 위한) 높은 저항을 생성하기 위하여, 비싸거나 및/또는 비효율적일 수도 있는 다수의 컴포넌트들을 요구하는 고차 필터 (higher order filter) 가 필요할 수도 있다. 그래서, 적은 수의 컴포넌트들 (예를 들면, 인덕터 및 커패시터) 를 포함할 수도 있는 밴드 스톱 필터가 바람직할 수도 있거나 및/또는 선호될 수도 있다. 예를 들면, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 는 로우 패스 필터 회로보다 더 적은 컴포넌트들을 필요로 할 수도 있다. 더욱이, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 의 컴포넌트들은, 로우 패스 필터 회로에서 요구될 수도 있는 유사한 컴포넌트들과 비교하여 더 효율적인 것으로 선택가능할 수도 있다. 그래서, 일부 예시적인 실시형태들에서, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 를 사용하는 것은, 로우 패스 필터와 같은 다른 필터 타입들에 대해 다양한 고유의 이점들을 제공할 수도 있다.
필터 회로 (840) 는, 정류기 회로 (820) 의 출력을 필터링하고 동작 주파수 (즉, 무선 전력 송신에 사용되는 기본 주파수) 에서 정류기 회로 (820) 로부터 커패시터 C2를 전기적으로 절연하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 필터 회로 (840) 는 바람직하지 않은 주파수의 가능한한 높은 거부 (rejection) 를 생성하도록 구성될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 동작 주파수는 실질적으로 6.78 MHz일 수도 있다. 필터 회로 (840) 는 정류기 회로 (820) 와 충전 유지 커패시터 C2 사이의 임피던스를 증가시키도록 구성될 수도 있다. 일 양태에서, 필터 회로 (840) 가 정류기 회로 (820) 로부터 커패시터 C2 를 절연시킴에 따라, 방출들은 수신 코일 (818) 에서 감소된다.
도 9는 도 8에 도시된 정류기 회로 (820) 의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형 (902) 의 플롯이다. 필터 회로 (840) 의 동작에 기인하여, 전압 파형 (902) 은, 고조파 성분을 갖지 않는 바람직한 사인 곡선과 더 유사한 형상에 접근한다. 도 9는 어떻게 정류기 회로 (820) 의 입력에서 필터링된 출력이 도 7의 파형 (702) 과 비교하여 더 적은 고조파 성분을 포함하는지를 보여주는데 이는 그렇지 않은 경우 수신 코일 (812) 로부터 추가의 원하지 않는 방출들을 생성할 수 있다. 약간의 중간 정도 뾰족한 에지들 (904) (즉, 약간의 고조파 성분) 이 계속 존재할 수도 있지만, 파형 (904) 은 도 8의 수신 회로 (810) 에 기인하여 현저히 더 적은 고조파 성분을 나타낸다. 도 9는 예시의 목적으로 생성된 가정적 파형 (902) 의 예를 도시한다. 밴드 스톱 필터 회로 (840) 를 사용하는 것은, 현저한 고조파 감소 (그리고 따라서 원하지 않은 무선 방출들의 방지) 를 가능하게 하는 한편, 정류기 회로 (820) 의 AC 측의 필터링으로부터 발생될 수도 있는 어떠한 바람직하지 않은 임피던스 변환 또는 다른 효과들 없이 간단하고 효율적인 컴포넌트들을 사용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로 (1020) 의 DC 측에 증가된 (예를 들면, 2배의) 인덕턴스를 갖는 밴드 스톱 필터 회로 (1040) 를 포함하는 수신 회로 (1010) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 수신 회로 (1010) 는, 도 5의 수신기 (508) 와 같은 무선 전력 수신기에서 사용될 수도 있다. 또한 도 8에 도시된 바처럼, 도 10의 수신 회로 (1010) 는 수신 코일 (1018) 및 커패시터 C1 를 포함하고 이는 정류기 회로 (1020) 및 동작이 위에서 설명된 충전 유지 커패시터 C2 에 전기 접속될 수도 있다. 수신 회로 (1010) 는 2배의 인덕턴스 값을 갖는 밴드 스톱 필터로서 구성될 수도 있는 필터 회로 (1040) 를 더 포함한다. 예를 들면, 밴드 스톱 필터 회로 (1040) 는, 커패시터 CBandstop1 및 CBandstop2 와 함께 인덕턴스 LBandstop1 및 LBandstop2를 갖는 인덕터들을 가질 수도 있다. 이 구성은 바람직하지 않은 방출들을 감소시키기 위하여 필터링 및 절연을 향상시킬 수도 있지만, 추가 컴포넌트들을 필요로 할 수도 있다. 그래서, 비용, 복잡성, 사용되는 필터 회로의 동작, 그리고 생성되는 방출 감소 (예를 들면, 고조파 감소) 사이에 절충이 존재할 수도 있다. 그러므로, 컴포넌트 값들은, 비용, 전력 전송 량 및 효율 등의 특정 설계 제약들에 따라 선택될 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 정류기 회로 (1020) 의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형 (1102) 의 플롯이다. 도 9의 파형 (902) 과 비교하여, 파형 (1102) 은 제로 크로싱들에서 약간 중간 정도 뾰족한 에지들 (1104) 을 가지고 더 대칭적이다. 그래서, 추가의 컴포넌트들을 필요로 하지만, 필터 회로 (1040) 는 절연 및 필터링을 향상시켜 정류기 회로 (1020) 의 입력에서 방출들을 감소시킬 수도 있다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 정류기 회로 (1220) 의 DC 측에 밸런스드 이중 밴드 스톱 필터 구성 (1240a 및 1240b) 을 포함하는 수신 회로 (1210) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 수신 회로 (1210) 는, 도 5의 수신기 (508) 와 같은 무선 전력 수신기에서 사용될 수도 있다. 수신 회로 (1210) 는, 전술된 바처럼, 송신기 (404) (도 4) 로부터 무선 장 (예를 들면, 자기장) 을 통한 시변 전압 V 의 생성을 통해 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 커패시터 C1 및 인덕턴스 L 을 갖는 수신 코일 (1218) 을 포함한다. 생성된 시변 전압은 정류기 회로 (1220) 에 제공되어 부하 RL에 전력 공급한다. 도 8 및 도 10과 대조적으로, 수신 회로 (1210) 는, 정류기 회로 (1220) 의 어느 일측 ("고" 측 및 "저" 측) 에 2개의 필터 회로들 (1240a 및 1240b) 을 포함한다. 2개의 필터 회로들 (1240a 및 1240b) 은 밴드 스톱 필터들로서 구성될 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 2개의 밴드 스톱 필터 회로들 (1240a 및 1240b) 은 각각, 커패시터들 CBandstop1 및 CBandstop2 및 인덕터 LBandstop1 및 LBandstop2를 각각 가질 수도 있다. 몇몇 실시형태들에서, 필터 회로들 (1240a 및 1240b) 은 로우 패스 필터들일 수 있다. 제 1 필터 회로 (1240a) 는 충전 유지 커패시터 (C2) 로부터 정류기 회로 (1220) (그리고 따라서 정류기 회로 (1220) 의 입력) 을 절연시키도록 구성될 수도 있다. 제 2 필터 회로 (1240b) 는 정류기 회로 (1220) 로부터 (예를 들면, 디바이스의 샤시일 수도 있는) 그라운드를 절연시키도록 구성될 수도 있다. 몇몇 경우들에서, 더 높은 Q (품질 인자) 네트워크가 수신 코일 (1218), 및 컴포넌트 값들에 민감할 수도 있는 다른 회로에 사용될 수도 있다. 도 12에 도시된 바처럼 밸런스드 구성은 민감성을 감소시키는데 바람직할 수도 있다. 2개의 밴드 스톱 필터 회로들 (1240a 및 1240b) 은 각각, 바람직하지 않은 주파수들을 거부하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 예시적인 실시형태들에서, 동작 주파수는 6.78 MHz일 수도 있다.
도 13은 도 12에 도시된 정류기 회로 (1220) 의 입력에서의 예시적인 가정적 전압 파형 (1302) 의 플롯이다. 도 13에 도시된 바처럼, 파형 (1302) 은, 제로 크로싱들에서 중간 정도 에지들 (1304) 을 가지고 도 9 및 도 11에 비해 더 대칭적이다. 이 파형 (1302) 은 현저히 감소된 방출들을 초래할 수도 있다.
상이한 주파수 대역들에서 전체 방출들을 더 감소시키기 위하여, 수신 회로는 추가 컴포넌트들을 사용할 수도 있다. 도 14는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 고 주파수 성분에 대한 방출들을 감소시키기 위한 페라이트 비드 및 커패시터 회로 구성을 더 포함하는 도 12에 도시된 수신 회로 (1410) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 도 14에 도시된 바처럼, 도 12에 도시된 컴포넌트들에 더하여, 수신 회로 (1410) 는, 고 주파수들에 기인한 방출들을 방지하기 위하여 정류기 회로 (1420) 의 AC 측에 페라이트 비드들 (1442a 및 1442b) 및 커패시터들 C3 및 C4 을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 페라이트 비드/커패시터 구성은 200 MHz보다 높은 주파수들을 필터링하도록 구성될 수도 있다. 송신기 (404) (도 4) 에서의 추가 AC 필터링 및 DC 라인 초킹이 또한 방출들을 방지하기 위하여 사용될 수도 있다.
도 6, 8, 10, 및 12 은 다이오드들 D1, D2, D3, 및 D4를 갖는 전파 브리지 정류기들 620, 820, 1020, 및 1220 들을 도시하지만, 다른 타입의 정류기 회로들이 사용될 수도 있다. 예를 들면, 다이오드들 대신에 게이트 드라이브들을 갖는 스위치들을 사용할 수도 있는 동기 또는 반동기 정류기 회로들이 사용될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 단일 밴드 스톱 필터 회로 (1540) 를 갖는 예시적 동기 정류기 회로 구성을 사용한 수신 회로 (1510) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 수신 회로 (1510) 는, 도 8의 다이오드 브리지 정류기 회로 (820) 대신에 동기 정류기 회로 (1520) 를 포함하는 것에 더하여 도 8에 도시된 것들과 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 동기 정류기 회로 (1520) 는, 프로세서 (516) (도 5) 에 의해 제어/구동될 수도 있는 게이트 드라이브 신호들을 통해 제어될 수도 있는 스위치들 S1, S2, S3, 및 S4 을 포함한다. 스위치들 S1, S2, S3, 및 S4 를 사용하는 것은 정류의 동작에 대한 보다 큰 제어를 제공할 수도 있다. 또한, 동작 정류기 회로 (1520) 는, 변화하는 전력 전송 조건들에 동적으로 적응될 수도 있다. 도 15에 도시된 바처럼, 동기 정류기 회로 (1520) 는, 도 8에 도시된 단일 밴드 스톱 필터 회로 (1540) 구성과 사용될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 도 12에 도시된 밸런스드 이중 밴드 스톱 필터 회로 (1640a 및 1640b) 구성을 갖는 예시적 동기 정류기 회로 (1620) 구성을 사용한 수신 회로 (1610) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 도 15에 도시된 바처럼, 도 16의 정류기 회로 (1620) 는 다이오드들 대신에 S1, S2, S3, 및 S4 를 포함한다. 수신 회로 (1610) 는, 도 12를 참조하여 전술된 바처럼 2개의 밴드 스톱 필터 회로들 (1640a 및 1640b) 을 더 포함한다. 이 경우에, 스위치들 S1, S2, S3, 및 S4 을 구동하기 위한 파형의 타이밍은, 정류기 회로 (1620) 의 "저" 측의 필터 회로 (1640b) 와 작동하도록 주의 깊게 동기화될 수도 있다.
도 17은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 단일 밴드 스톱 필터 회로 (1740) 를 갖는 예시적 반동기 정류기 회로 (1720) 구성을 사용한 수신 회로 (1710) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 도 17에서, 도 8의 2개의 다이오드들 D1 및 D3 은, 프로세서 또는 제어기 (516) (도 5) 에 의해 제어될 수도 있는 게이트 드라이브들을 각각 갖는 스위치들 S1 및 S2 로 교체될 수도 있다. 도 17에 도시된 바처럼, 동기 정류기 회로 (1520) 는, 도 8에 도시된 단일 밴드 스톱 필터 회로 (1740) 구성과 사용될 수도 있다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 밸런스드 이중 밴드 스톱 필터 (1840a 및 1840b) 회로 구성을 갖는 예시적 반동기 정류기 회로 (1820) 구성을 사용한 수신 회로 (1810) 의 예시적인 부분의 다른 계통도이다. 도 17에서 처럼, 반동기 정류기 회로 (1820) 에는 2개의 다이오드들 D1 및 D2 그리고 2개의 스위치들 S1 및 S2 이 제공된다. 수신 회로 (1810) 는, 도 12를 참조하여 전술된 바처럼 2개의 밴드 스톱 필터 회로들 (1840a 및 1840b) 을 포함한다. 이 경우에, 스위치들 S1 및 S2 을 구동하기 위한 신호들의 타이밍은, 정류기 회로 (1820) 의 "저" 측의 (정류기 회로 (1820) 와 그라운드 사이에 접속된) 필터 회로 (1640b) 와 작동하도록 주의 깊게 동기화될 수도 있다. 도 6, 8, 10, 12 및 14-18 에 도시되지 않은 다른 정류기 회로 구성들이 또한 생각될 수도 있고 사용될 수도 있다. 수신 회로는 도 8, 10, 12, 및 14-18에 도시된 구성들의 임의의 조합을 채용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 17 및 도 18을 참조하여 위에서 설명된 반동기 정류기 회로가, 페라이트 비드들 (1442a 및 1442b) 의 추가를 나타내는 도 14의 정류기 회로 (1420) 대신에 포함될 수도 있다.
전술된 실시형태들에서 컴포넌트들을 위한 값들은, 시스템 성능에 대한 현저한 영향 없이 변화될 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 그래서, 광범위하게 다양한 컴포넌트 값들이, 허용가능한 고조파 감소를 여전히 달성하면서 다양한 다른 목적들을 위해 필터 컴포넌트들에 대해 선택될 수도 있다.
아래 표 1은 6.78 MHz의 동작 주파수를 위해 위에서 설명된 다양한 필터 회로 구성들을 사용할 때 거부될 수도 있는 고조파 성분의 레벨들의 예시적인 값들을 나타낸다. 표 1에 나타낸 바처럼, 필터 회로들 (예를 들면, 840, 1040, 1240a, 1240b) 의 동작은, 전압 파형의 고조파 부분의 상당한 양이 필터링되게 할 수도 있고 바람직하지 않은 방출들을 방지할 수도 있다. 이들 값들은 단순히 예시적이고 전술된 회로 필터들의 결과들의 가정적인 상대 양들을 나타내도록 구성되었다는 것이 이해되야 한다. 200 MHz보다 높은 방출들은, 전술된 페라이트 비드에 의해 필터링될 수도 있다. 또한, 제 7 고조파 보다 낮은 방출들은, 위에서 언급된 송신기 측 DC 공통 모드 초크로 그리고 송신기 필터링에 의해 필터링될 수도 있다.
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전술된 바처럼, 정류기 회로의 필터 회로들의 기능들 중 하나는, 예를 들면, 정류기 회로로부터 반사될 수도 있는 고조파 및 불요 방출들 (이하 방출들이라 한다) 을 포함하는 원하지 않는 방출들을 제거하는 것이다. 예를 들면, 전술된 밴드 스톱 필터 회로들은 30 MHz 과 120 MHz 사이의 방출들을 거부/감소시키도록 구성될 수도 있다. 밴드 스톱 필터 회로들은 또한, 상이한 애플리케이션들 및 전력 요건들 및 상이한 동작 주파수들에 따라 다른 주파수 범위들에서의 방출들을 거부/감소시키도록 구성될 수도 있다는 것이 이해되야 한다.
무선 전력 수신기의 동작은 또한, 시스템의 상이한 부분들에서 바람직하지 않은 방출들을 초래할 수도 있다. 예를 들면, 송신기 및 수신기가 (타이트하게 커플링되는 것과 대조적으로) 루스하게 (loosely) 커플링되는 경우, 자기장들은 잘 포함되지 않을 수도 있고 바람직하지 않은 방출들을 증가시킬 수도 있다. 루스하게 커플링된 시스템은, 대략 0.5 미만 (예를 들면, 일반적으로 대략 0.2 또는 0.1 이거나, 0.2 또는 0.1 미만) 인 송신 코일로부터 수신기 코일을 관통하는 플럭스의 양을 나타내는 커플링 팩터 (k) 로 여기에서 설명된 시스템을 지칭할 수도 있다. 타이트하게 커플링된 시스템은, 0.5 초과 (예를 들면, 0.8 이상) 의 커플링 팩터 (k) 를 갖는 시스템을 지칭할 수도 있다. 그래서, 여기에 설명된 추가 실시형태들에 따르면, 바람직하지 않은 방출들을 위한 다수의 상이한 소스들 및 경로들은, 방출 제한들을 충족하도록 억제될 수도 있다.
도 19는 예시적인 실시형태들에 따라, 바람직하지 않은 방출들을 감소시키도록 구성된 수신 회로 (1910) 의 예시적인 부분의 개통도이다. 수신 회로 (1910) 는, 수신 회로 (1918) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에서, 수신 회로 (1918) 는, 예를 들면, 전술된 바처럼 공진 회로 내의 코일을 통해 전력을 무선으로 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 시변 전압은 무선 전력 송신기에 의해 생성된 무선 장을 통해 코일에서 생성될 수도 있다. 고조파 커플링을 감소시키기 위하여, 코일은 전기적 중심 그라운드 (예를 들면, 코일의 중심 탭에서의 그라운드 접속) 를 가질 수도 있다. 일 실시형태에서, 전기적 중심 그라운드는, 100 과 250 MHz 사이의 고조파 커플링을 감소시키도록 구성된다.
수신 회로 (1910) 는, 시변 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하도록 구성된 정류기 회로 (1920) 를 더 포함한다. 정류기 회로 (1920) 는, 전술된 정류기 회로들 (1920) 중 어느 것으로서 구현될 수도 있다. 제 1 필터 회로 (1950) 는, 정류기 회로 (1920) 와 수신 회로 (1918) 사이에 전기 접속되어, 정류기로부터 반사될 수 있고 그 후에 수신 회로 (1918) 로부터 무선으로 방사될 수 있는 바람직하지 않은 방출들 (예를 들면, 고조파 및 불요 방출들을 포함) 을 더 감소시킬 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 1 필터 회로 (1950) 는, 60-250 MHz 과 800-2000 MHz 사이의 정류기로부터의 방출들을 거부/감소시키도록 구성된다. 제 1 필터 회로 (1950) 는 또한, 최소 임피던스 변환을 제공하도록 구성된다. 다른 말로, 제 1 필터 회로 (1950) 는, 정류기 회로 (1920) 내에 보여지는 제 1 임피던스를 수신 회로 (1918) 로부터 필터 회로내에 보여지는 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지하도록 구성된다. 다른 말로, 제 1 필터 회로 (1950) 는, 정류기 회로 (1920) 에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 수신 회로 (1918) 로 필터 회로에 의해 나타내어진 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지하도록 구성된다. 일 양태에서, 동작 주파수에서 임피던스 투명 필터 (impedance transparent filter) 를 제공하는 것은, 수신 회로 (1918) 가 공진 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 코일을 포함하는 공진 회로를 포함하는 경우에, 유리할 수도 있다. 필터 회로가 정류기 회로 (1920) 와 수신 회로 (1918) 사이에 현저한 임피던스 변환을 초래하는 경우에, 전력 전송의 효율은 현저히 감소될 수 있다. 예를 들면, 임피던스 변환은 그 회로가 동작 주파수에서 최적으로 공진하는 것을 방지할 수도 있다. 그래서, 일 실시형태에서, 제 1 필터 회로 (1950) 는, 정류기 회로 (1920) 와 수신 회로 (1918) 사이의 임피던스를 변경하지 않고서 특정 주파수들에서 정류기 회로 (1920) 로부터의 방출들의 감소를 제공하도록 구성된다.
몇몇 주파수 범위들에서 방출들을 거부하기 위하여, 바람직하지 않은 임피던스 변환을 회피하는 것이 곤란할 수도 있다. 그래서, 전술된 실시형태들에 따르면, 제 2 필터 회로 (1940) 는, 정류기 회로 (1920) 의 DC 측에 포함되어, 정류기 회로 (1920) 로부터 수신 회로 (1918) 로의 고조파 방출들을 거부하는 한편, 임피던스 변환을 실질적으로 회피할 수도 있다. 제 2 필터 회로 (1940) 는, 도 8 -도 18을 참조하여 전술된 필터 회로들 중 어느 것으로서 구현될 수도 있다. 예를 들면, 제 2 필터 회로 (1840) 는, 전술된 밴드 스톱 필터 회로들의 어느 것으로서 구현될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 2 필터 회로 (1940) 는, 30-120 MHz 사이의 방출들 (예를 들면, 고조파 및 불요 방출의 양자 모두) 을 거부/감소시키도록 구성된다.
또한, 정류기 회로 (1920) 가 하나 이상의 다이오드들을 포함하는 경우에, 특정 다이오드들의 선택은 방출들을 더 감소시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 보다 느린 다이오드들이 사용될 수도 있다. 일 양태에서, 보다 느린 다이오드들은, 접합 커패시턴스를 위한 큰 값들을 갖는 다이오드들에 대응할 수도 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 75 pF 이상의 값을 갖는 접합 커패시턴스 (junction capacitance) 를 갖는 다이오드가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 75 pF 과 100 PF 사이의 접합 커패시턴스 값을 갖는 다이오드가 사용될 수도 있지만, 더 높은 값들이 추가적으로 사용될 수도 있다.
제 1 필터 회로 (1950) 및 제 2 필터 회로 (1940) 의 조합은, 가능할 때 전력 전송 효율의 감소를 회피하기 위하여 바람직하지 않은 임피던스 변환 없이 특정 방출 요건들이 충족되도록, 수신 회로 (1918) 로부터 방사될 수도 있는 정류기 회로 (1920) 로부터의 방출들을 감소시키는 것을 허용할 수도 있다.
제 1 및 제 2 필터 회로들 (1950 및 1940) 에 더하여, DC 부하 RL 에서의 제 3 필터 회로 (1960) 가 제공될 수도 있다. 제 3 필터 회로 (1960) 는, 예를 들면, 배터리에서 고조파 필터링을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일 양태에서, 제 3 필터 회로 (1960) 는, 100-200 MHz의 주파수에서 마진 (margin) 을 향상시키도록 구성될 수도 있다. 이것은, 배터리로 또는 다시 정류기 회로 (1920) 로 반사될 수도 있는 부하 RL 의 다른 고조파 및 다른 불요 방출들을 필터링하는 것을 허용할 수도 있다.
그래서, 도 19에 도시된 컴포넌트들의 조합은, 수신 회로 (1910) 로 하여금 선택된 동작 주파수에 대해 방출 순응적이 될 수 있게 한다. 필터 회로들 (1950, 1940, 및 1960) 을 위한 컴포넌트들은, 상이한 애플리케이션들 및 전력 요건들에 따라 상이한 동작 주파수들에 대해 방출들을 감소시키도록 선택될 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 또한, 전력 요건들은, 필터 회로들 (1950, 1940, 및 1960) 의 일부 또는 전부가 존재하거나 및/또는 동작 동안 활성화되는지를 결정할 수도 있다. 예를 들면, 일부의 경우들에서, 전력 요건들은, 예를 들면, 수신 코일의 중심 전기적 그라운드가 포함되지 않을 수도 있거나 및/또는 제 3 필터 회로 (1960) 가 포함되지 않고 수신 회로 (1910) 는 여전히 방출 순응적이게 하는 그러한 것일 수도 있다.
일 실시형태에서, 예를 들면 보다 낮은 전력 애플리케이션들 (예를 들면, 1/2 와트 이하) 에 대해, 제 1 필터 회로 (1950) 만이 포함될 수도 있다. 보다 낮은 방출들에 기인하여, 수신 회로 (1910) 는, 제 2 필터 회로 (1940) 또는 제 3 필터 회로 (1960) 없이도 방출 순응적일 수도 있다. 보다 높은 전력 애플리케이션들 (예를 들면, 수 와트 이를테면 1과 5 와트 사이) 에 대하여, 미리결정된 방출 한계들을 충족시키기 위하여 필요한 방출 감소들을 달성하기 위하여 제 1 및 제 2 필터 회로들 (1950 및 1940) 양자 모두를 포함하는 것이 바람직할 수도 있다.
도 20은 예시적인 실시형태들에 따라, 바람직하지 않은 방출들을 감소시키도록 구성된 수신 회로 (2010) 의 다른 예시적인 부분의 개통도이다. 도 20은 도 19를 참조하여 위에서 설명된 수신 회로 (1910) 의 일 실시형태의 계통도를 제공한다. 수신 회로 (2010) 는, 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 공진 회로를 형성할 수도 있는 튜닝 커패시터들 (CTuning+, CTuning-) 과 함께 수신 코일 (2070) 을 포함한다. 시변 전압은 송신기에 의해 생성된 무선 장을 통해 코일 (2018) 에서 생성될 수도 있다. 전기적 중심 그라운드 (2070) 는 코일 (2018) (예를 들면, 수신 코일 (2018) 의 중심 탭에서의 그라운드 접속 (2070)) 에 포함될 수도 있다. 일 양태에서, 이것은 도 19를 참조하여 위에서 설명된 고조파 커플링을 감소시키기 위하여 일부 실시형태에서 제공될 수도 있다.
수신 회로 (2010) 는, 제 1 필터 회로 (2050) 를 포함한다. 제 1 필터 회로 (2042a) 는, 션트 (shunt) 커패시터들 C3 및 C4 과 함께 페라이트 비드들 (2042a 및 2042b) 을 포함한다. 제 1 필터 회로 (2050) 는, 실질적으로 임피던스 변환을 초래하지 않고서, 도 19를 참조하여 전술된 정류기 회로 (2020) 로부터 방출들을 거부하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 제 1 필터 회로 (2050) 는, 220 nH의 인덕턴스를 가질 수도 있고, 59 pF (56 pF 공칭) 의 커패시턴스를 지닌 커패시터들 C3 및 C4 를 가질 수도 있다.
수신 회로 (2010) 는, 수신 코일 (2018) 에서 생성된 시변 전압에 응답하여 직류를 제공하도록 구성된 정류기 회로 (2020) 를 포함한다. 정류기 회로 (2020) 는 다이오드들 (D1, D2, D3, 및 D4) 을 포함한다. 전술된 바처럼, 다이오드들은, 고조파 방출 감소를 위해 높은 접합 커패시턴스 값들 (예를 들면, 75 pF) 를 갖도록 구성될 수도 있다. 수신 회로 (2010) 는, 정류기 회로 (2020) 의 DC 측에 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 을 더 포함한다. 밴드 스톱 필터 회로 (2040a 및 2040b) 는 인덕터 및 커패시터를 포함한다. 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 은, 커패시터 C2 로부터 고조파 및 불요 방출들을 포함하는 원하지 않은 방출들을 전기적으로 절연 및 거부하도록 구성되어, 결과적인 방출들이 정류기 회로 (2020) 로부터 코일 (2018) 로 반사되지 않는다. 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 은, 도 19를 참조하여 위에서 설명된 바처럼 방출들을 감소시키도록 구성된다. 일 실시형태에서, 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 은 680 pF의 커패시턴스를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 밴드 스톱 필터 회로들은 1 μH의 인덕턴스를 가질 수도 있다. 수신 회로 (2010) 는, 도 19를 참조하여 전술된 바처럼, 배터리 (예를 들면, 부하 RL) 로부터 방출들을 감소시키도록 구성된 제 3 필터 회로 (2060) 를 더 포함할 수도 있다.
도 21은, 상이한 부하들에 대해 정류기 회로 (2020) 에서의 예시적인 임피던스 변환을 나타내는 플롯이다. 그 플롯은, 필터가 없는 구현들, 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 로서 구현된 제 2 필터 회로들을 갖는 구현들, 그리고 전술된 바처럼 제 1 필터 회로 (2050) 를 갖는 구현들에 대해 상이한 부하들에 대한 임피던스 변환의 양을 나타낸다. 도시된 바처럼, 최소 임피던스 변환은 정류기 회로 (2020) 에서 75 오옴 부하에 이르기 까지 제공된다. 나타낸 부하 범위들은, 전력을 전달하기 위한 통상적인 부하 범위들에 대응할 수도 있다. 그래서, 도 21은, 전술된 실시형태들이 전력을 전달하기 위한 부하 범위를 위해 최소 임피던스 변환을 제공한다는 것을 보여준다. 또한, 방출들 감소가 달성될 수도 있다.
도 22는 전압의 함수로서 코일에서의 예시적인 전력 손실을 나타내는 플롯이다. 코일 전력 손실들은, 필터가 없는 구현들, 밴드 스톱 필터 회로들 (2040a 및 2040b) 을 갖는 구현들, 그리고 전술된 바처럼 제 1 필터 회로 (2050) 를 갖는 구현들에 대해 나타나 있다. 나타낸 바처럼, 코일 손실들의 최소 증가만이, 사소한 임피던스 변환에 기인하여 필터 회로들 (2040 및 2050) 에 대해 생긴다.
도 23은 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른 예시적인 무선 전력 수신기에서 필터링하는 방법 (2300) 의 플로우차트이다. 블록 (2302) 에서, 정류기 회로 (820) 는, 직류 (DC) 로 시변 전압의 적어도 일부를 정류할 수도 있다. 시변 전압은 무선 전력 송신기 (404) (도 4) 로부터 제공된 무선 장을 통해 생성된다. 블록 (2304) 에서, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 는 정류기 회로 (820) 의 출력을 필터링하여 동작 주파수에서 정류기 회로 (820) 로부터 커패시터 C2 를 전기적으로 절연시킬 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 그 방법 (2300) 은, 동작 주파수에서 정류기 회로 (820) 로부터 그라운드 접속을 전기적으로 절연하기 위하여 제 2 밴드 스톱 필터 (1240b) (도 12) 를 통해 정류기 회로 (820) 의 출력을 필터링하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 필터링하는 단계는 동작 주파수에서 커패시터 C2 와 정류기 회로 (820) 사이의 임피던스를 증가시키기 위해 필터링하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그 방법 (2300) 은, 정류기 회로 (820) 에 전기적으로 접속된 수신 코일 (818) 을 통해 시변 전압을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 필터링하는 단계는, 수신 코일 (818) 로부터 방사하는 무선 방출들을 감소시키기 위해 필터링하는 단계를 포함할 수도 있다. 수신 코일 (818) 은 동작 주파수에서 실질적으로 공진하도록 구성될 수도 있다. 그 방법은, 임계 주파수 (예를 들면, 200 MHz) 아래로 떨어지는 시변 전압의 주파수 성분들을 실질적으로 허용하기 위해 페라이트 비드 (1442a) 및 커패시터 회로 C3 를 통해 필터링하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 정류기 회로 (820) 는, 하나 이상의 다이오드들을 포함하는 전파 정류기 회로 및 하나 이상의 스위치들을 포함하는 동기 정류기 회로 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 동기 정류기는 하나 이상의 다이오드들을 포함할 수도 있다. 동작 주파수는 실질적으로 6.78 MHz일 수도 있다. 컴포넌트들을 위한 상이한 값들이, 동작 주파수 및 다른 변수들에 따라 필터 회로 (840) 에 사용될 수도 있다.
도 24는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른 무선 전력 수신기 (2400) 의 기능 블록도이다. 무선 전력 수신기 (2400) 는, 도 1 - 도 19에 관하여 논의된 다양한 액션들을 위한 수단 (2402 및 2404) 을 포함한다.
여기에 설명된 실시형태들은 또한, 수신 또는 송신 코일이 공진하도록 구성될 수도 있거나 그렇지 않을 수도 있는 비공진형 무선 전력 전송 시스템에 관한 것일 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 또한, 여기에 기재된 방법들은 다양한 시변 전압 (AC) 입력 소스들에 적용가능할 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 예를 들면, 수신 코일 (1218) 및 커패시터 C1 는 다양한 상이한 AC 입력 소스들로 교체될 수도 있고 상이한 시스템들에서 사용될 수도 있다. 또한, 동작 주파수는 특정 애플리케이션에 따라 변화될 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 예를 들면, 전술된 바처럼, 동작 주파수는 실질적으로 468.75 KHz, 6.78 MHz 및 13.56 MHz 중 하나일 수도 있다. 또한, 상이한 도면들에서 유사한 컴포넌트들이 상이한 참조 부호에 의해 표시될 수도 있지만, 그 컴포넌트들은 다른 도면들의 컴포넌트들과 상이하거나, 유사하거나 또는 동일할 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 예를 들면, 도 8의 정류기 회로 (820) 는, 도 12의 정류기 회로 (1220) 와 동일할 수도 있다.
도 25는 예시적인 실시형태들에 따른 무선 전력 수신기 (1910) (도 19) 에서의 다른 예시적인 필터링 방법의 플로우차트이다. 블록 (2502) 에서, 전력은 코일 회로 (1918) 를 통해 무선으로 수신되고, 그 무선으로 수신된 전력은 무선 전력 송신기에 의해 생성된 무선 장을 통해 수신된다. 블록 (2504) 에서, 수신된 전력의 적어도 일부가 정류기 회로 (1920) 를 통해 직류 (DC) 로 정류된다. 블록 (2506) 에서, 방출들은 제 1 필터 회로 (1950) 를 통해 정류기 회로 (1920) 로부터 필터링되는 한편, 정류기 회로 (1920) 에 의해 나타내어진 제 1 임피던스를 코일 회로 (1918) 에 나타내어진 제 2 임피던스와 실질적으로 동일하게 유지한다. 블록 (2508) 에서, (고조파 및 불요 방출들을 포함하는) 방출들이 밴드 스톱 필터 회로 (1940) 를 통해 정류기 회로 (1920) 로부터 전기적으로 절연 (되고 거부/감소) 된다.
도 26은 예시적인 실시형태들에 따른 다른 무선 전력 수신기 (2600) 의 기능 블록도이다. 수신기 (2600) 는, 전기적으로 접속될 수도 있는 도 1 - 도 25에 관하여 논의된 다양한 액션들을 위한 수단 (2602, 2604, 2606, 및 2608) 을 포함한다.
전술된 방법들의 다양한 동작들은, 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들 및/또는 모듈(들) 과 같은, 그 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에 예시된 임의의 동작들은 그 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 동작 수단에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들면, 도 12를 참조하여, 정류하는 수단은, 전파 정류기일 수도 있는 정류기 회로 (820) 를 포함할 수도 있다. 그 정류하는 수단은 전술된 바처럼, 다이오드 브리지 정류기 회로, 동기 정류기 회로, 반동기 정류기 회로, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 필터링하는 수단은, 밴드 스톱 필터 회로 (840) 와 같은 필터 회로 (840) 를 포함할 수도 있다. 전력을 무선으로 수신하는 수단은, 수신 코일 (818), 또는 커패시터와 결합해 수신 코일 (818) 을 포함하여 공진 회로를 형성할 수도 있다. 전력을 무선으로 송신하는 수단은, 전술된 바처럼, 송신 코일 및/또는 송신 회로 (410) (도 4) 를 포함할 수도 있다.
정보 및 신호들은 임의의 다양한 상이한 기술 및 기법을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 위의 상세한 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령, 커맨드, 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 자기입자, 광학장 (optical field) 또는 광학 입자, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 양자의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명확히 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로, 및 단계가 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될지는, 전체 시스템에 부과된 설계 제약 및 특정한 애플리케이션에 의존한다. 설명된 기능성은 특정 애플리케이션 각각에 대한 다양한 방식으로 구현할 수도 있지만, 이러한 구현 결정이 본 발명의 실시형태들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되지는 않아야 한다.
여기에 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 블록, 모듈, 및 회로는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트, 또는 여기에 설명된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다르게는, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 콘트롤러, 마이크로콘트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계는 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 그들의 조합으로 구체화될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 그 기능들은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장되거나 송신될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그램가능 ROM (EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능 ROM (EEPROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, CD ROM, 또는 업계에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있도록 프로세서에 연결된다. 다르게는, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 여기에 설명된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크 (disk) 는 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, 디스크 (disc) 는 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 또한, 앞서 말한 것의 조합이 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기에 상주할 수도 있다. 다르게는, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 이산 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
본 개시를 요약하는 목적으로, 본 발명의 특정 양태들, 이점들 및 신규한 특징들이 여기에서 설명되었다. 모든 그러한 이점들이 반드시 본 발명의 임의의 특정 실시형태에 따라 달성되는 것은 아닐 수도 있다는 것이 이해되야 한다. 따라서, 본 발명은, 여기에 교시되거나 또는 시사될 수도 있는 바처럼 반드시 다른 이점들을 달성하는 것은 아닌 여기에 교시된 바처럼 하나의 이점 또는 집단의 이점들을 달성하거나 또는 최적화하는 방식으로 구체화되거나 또는 수행될 수도 있다.
전술된 실시형태들의 다양한 변경들이 손쉽게 분명해질 것이고, 여기에 정의된 일반 원리들은, 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어남이 없이 다른 실시형태에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타낸 실시형태로 한정되도록 의도된 것이 아니라, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특성에 부합하는 최광의 범위가 허여되야 한다.

Claims (38)

  1. 무선 전력 수신기로서,
    무선 전력 송신기로부터 제공되는 무선 장 (wireless field) 을 통해 발생되는 시변 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 직류 (DC) 를 제공하도록 구성된 정류기 회로; 및
    상기 정류기 회로의 출력을 필터링하고 동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 커패시터를 전기적으로 절연하도록 구성된 밴드 스톱 필터 회로를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밴드 스톱 필터 회로는 제 1 밴드 스톱 필터 회로를 포함하고, 상기 수신기는, 상기 동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 그라운드 접속을 전기적으로 절연시키도록 구성된 제 2 밴드 스톱 필터 회로를 더 포함하는, 무선 전력 수신기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밴드 스톱 필터 회로는 상기 동작 주파수에서 상기 커패시터와 상기 정류기 회로 사이의 임피던스의 양을 증가시키도록 더 구성되는, 무선 전력 수신기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 장을 통해 상기 시변 전압을 발생시키도록 구성된 수신 코일을 더 포함하고, 상기 수신 코일은 상기 정류기 회로에 전기적으로 접속되고, 상기 밴드 스톱 필터 회로는 상기 수신 코일로부터 방사되는 무선 방출들을 감소시키도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 동작 주파수는 상기 시변 전압의 주파수에 실질적으로 대응하고, 상기 수신 코일은 상기 동작 주파수에서 실질적으로 공진하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신 코일로부터 방사되는 상기 무선 방출들의 적어도 일부는 상기 동작 주파수의 적어도 하나의 고조파에 대응하는, 무선 전력 수신기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밴드 스톱 필터는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  8. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인덕터는 상기 적어도 하나의 커패시터에 병렬로 전기적으로 접속되는, 무선 전력 수신기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    임계 주파수 아래로 떨어지는 상기 시변 전압의 주파수 성분들을 실질적으로 허용하도록 구성된 페라이트 비드 및 커패시터 회로를 더 포함하는, 무선 전력 수신기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 주파수는 실질적으로 6.78 MHz인, 무선 전력 수신기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는,
    하나 이상의 다이오드들을 포함하는 전파 정류기 회로; 및
    하나 이상의 스위치들을 포함하는 동기 정류기 회로
    중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 동기 정류기 회로는 하나 이상의 다이오드들을 포함하는, 무선 전력 수신기.
  13. 무선 전력 수신기에서 필터링하는 방법으로서,
    정류기 회로를 통해 직류 (DC) 로 시변 전압의 적어도 일부를 정류하는 단계로서, 상기 시변 전압은 무선 전력 송신기로부터 제공된 무선 장 (wireless field) 을 통해 발생되는, 상기 정류하는 단계; 및
    동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 커패시터를 전기적으로 절연하기 위하여 밴드 스톱 필터 회로를 통해 상기 정류기 회로의 출력을 필터링하는 단계를 포함하는, 필터링하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 동작 주파수에서 상기 정류기 회로로부터 그라운드 접속을 전기적으로 절연하기 위하여 제 2 밴드 스톱 필터 회로를 통해 상기 정류기 회로의 출력을 필터링하는 단계를 더 포함하는, 필터링하는 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    필터링하는 단계는 상기 동작 주파수에서 상기 커패시터와 상기 정류기 회로 사이의 임피던스를 증가시키기 위해 필터링하는 단계를 포함하는, 필터링하는 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정류기 회로에 전기적으로 접속된 수신 코일을 통해 상기 시변 전압을 발생시키는 단계를 더 포함하고, 필터링하는 단계는 상기 수신 코일로부터 방사되는 무선 방출들을 감소시키기 위하여 필터링하는 단계를 포함하는, 필터링하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수신 코일은 상기 동작 주파수에서 실질적으로 공진하도록 구성되는, 필터링하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 수신 코일로부터 방사되는 상기 무선 방출들의 적어도 일부는 상기 동작 주파수의 적어도 하나의 고조파에 대응하는, 필터링하는 방법.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밴드 스톱 필터 회로를 통해 정류기 회로의 출력을 필터링하는 단계는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 밴드 스톱 필터를 통해 필터링하는 단계를 포함하는, 필터링하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인덕터는 상기 적어도 하나의 커패시터에 병렬로 전기적으로 접속되는, 필터링하는 방법.
  21. 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    임계 주파수 아래로 떨어지는 상기 시변 전압의 주파수 성분들을 실질적으로 허용하도록 구성된 페라이트 비드 및 커패시터 회로를 통해 필터링하는 단계를 더 포함하는, 필터링하는 방법.
  22. 제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 주파수는 실질적으로 6.78 MHz인, 필터링하는 방법.
  23. 제 13 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는,
    하나 이상의 다이오드들을 포함하는 전파 정류기 회로; 및
    하나 이상의 스위치들을 포함하는 동기 정류기 회로
    중 적어도 하나를 포함하는, 필터링하는 방법.
  24. 제 13 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동기 정류기 회로는 하나 이상의 다이오드들을 포함하는, 필터링하는 방법.
  25. 무선 전력 수신기로서,
    직류 (DC) 로 시변 전압의 적어도 일부를 정류하는 수단으로서, 상기 시변 전압은 무선 전력 송신기로부터 제공된 무선 장 (wireless field) 을 통해 발생되는, 상기 정류하는 수단; 및
    동작 주파수에서 상기 정류하는 수단으로부터 커패시터를 전기적으로 절연하기 위하여 밴드 스톱 필터 회로를 통해 상기 정류하는 수단의 출력을 필터링하는 수단을 포함하는, 무선 전력 수신기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 필터링하는 수단은 필터링하는 제 1 수단을 포함하고, 상기 수신기는, 상기 동작 주파수에서 상기 정류하는 수단으로부터 그라운드 접속을 전기적으로 절연시키도록 구성된 제 2 밴드 스톱 필터 회로를 통해 필터링하는 제 2 수단을 더 포함하는, 무선 전력 수신기.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 필터링하는 수단은 상기 동작 주파수에서 상기 커패시터와 상기 정류하는 수단 사이의 임피던스의 양을 증가시키도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 장을 통해 상기 시변 전압을 발생시키도록 구성된 수신 코일을 더 포함하고, 상기 수신 코일은 상기 정류하는 수단에 전기적으로 접속되고, 상기 필터링하는 수단은 상기 수신 코일로부터 방사되는 무선 방출들을 감소시키도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 동작 주파수는 상기 시변 전압의 주파수에 실질적으로 대응하고, 상기 수신 코일은 상기 동작 주파수에서 실질적으로 공진하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 수신 코일로부터 방사되는 상기 무선 방출들의 적어도 일부는 상기 동작 주파수의 적어도 하나의 고조파에 대응하는, 무선 전력 수신기.
  31. 제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밴드 스톱 필터는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인덕터는 상기 적어도 하나의 커패시터에 병렬로 전기적으로 접속되는, 무선 전력 수신기.
  33. 제 25 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    임계 주파수 아래로 떨어지는 상기 시변 전압의 주파수 성분들을 실질적으로 허용하도록 구성된 페라이트 비드 및 커패시터 회로를 더 포함하는, 무선 전력 수신기.
  34. 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 주파수는 실질적으로 6.78 MHz인, 무선 전력 수신기.
  35. 제 25 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정류하는 수단은 정류기 회로를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 정류기 회로는,
    하나 이상의 다이오드들을 포함하는 전파 정류기 회로; 및
    하나 이상의 스위치들을 포함하는 동기 정류기 회로
    중 적어도 하나를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 동기 정류기 회로는 하나 이상의 다이오드들을 포함하는, 무선 전력 수신기.
  38. 제 25 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터링하는 수단은 필터 회로를 포함하는, 무선 전력 수신기.
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