KR20150082860A - Power generator, apparatus for transmitting wireless power and system for transferring wireless power - Google Patents

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Abstract

A power generator comprises: an alternative power control part which generates first to fourth alternative power control signals in accordance with PWM control signals; a transistor circuit part which has a full bridge structure; and a DC-AC converting part which generates alternative power including positive polarity voltage and negative polarity voltage in response to the first to fourth alternative power control signals. The DC-AC converting part generates positive voltage in response to the first alternative power control signal and the fourth alternative power control signal and generates negative voltage in response to a second alternative power control signal and a third alternative power control signal. Duty ratio of positive polarity voltage is determined by polling time of the fourth alternative power control signal and duty ratio of negative polarity voltage is determined by polling time of the third alternative power control signal.

Description

전력 생성 장치, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 전송 시스템 {POWER GENERATOR, APPARATUS FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER AND SYSTEM FOR TRANSFERRING WIRELESS POWER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation apparatus, a wireless power transmission apparatus,

실시예는 무선 전력 전송 기술에 관한 것이다. Embodiments relate to wireless power transmission techniques.

무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선 전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.In the 1800s, electric motors and transformers using electromagnetic induction principles began to be used, and then radio waves and lasers were used to transmit the electric energy to the desired devices wirelessly. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction. Electromagnetic induction is a phenomenon in which a voltage is induced and a current flows when a magnetic field is changed around a conductor. The electromagnetic induction method is rapidly commercialized mainly in small-sized devices, but there is a problem in that the transmission distance of electric power is short.

현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.Up to now, the energy transmission method using a wireless method includes a resonance method in addition to electromagnetic induction and a remote transmission technique using a short wavelength radio frequency.

최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.In recent years, resonance-based energy transmission methods have been widely used among such wireless power transmission techniques.

공진을 이용한 무선 전력 전송 시스템은 송신 측과 수신 측의 코일을 통해 전력이 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.In the wireless power transmission system using resonance, since the electric power is transmitted wirelessly through the coils of the transmission side and the reception side, the user can easily charge the electronic device such as the portable device.

그러나, 수신 측에서 손실되는 전류로 인해 전력 손실이 발생되는 문제가 있다.However, there is a problem that a power loss occurs due to a current lost at the receiving side.

실시예는 낭비되거나 소비되는 전류를 최소화할 수 있는 전력 생성 장치를 제공한다.Embodiments provide a power generation device that can minimize currents that are wasted or consumed.

실시예는 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있는 전력 생성 장치를 제공한다.The embodiment provides a power generation device capable of improving the wireless power transmission efficiency.

실시예는 상기 전력 생성 장치를 포함하는 무선 전력 송신 장치를 제공한다.The embodiment provides a wireless power transmission apparatus including the power generation apparatus.

실시예는 상기 무선 전력 송신 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.An embodiment provides a wireless power transmission system including the wireless power transmission apparatus.

실시예에 따르면, 전력 생성 장치는, 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호를 생성하는 교류 전력 제어부; 및 풀 브리지 구조의 트랜지스터 회로부를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 정극성 전압 및 부극성 전압을 포함하는 교류 전력을 생성하는 직류-교류 변환부를 포함한다. 상기 직류-교류 변환부는 상기 제1 교류 전력 제어 신호와 상기 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 상기 정극성 전압을 생성하고 상기 제2 교류 전력 제어 신호와 상기 제3 교류 전력 제어 신호에 응답하여 상기 부극성 전압을 생성한다. According to an embodiment, the power generation device includes: an AC power control unit for generating first to fourth AC power control signals; And a DC-AC converting part including a transistor circuit part of a full bridge structure and generating AC power including a positive voltage and a negative voltage in response to the first to fourth AC power control signals. Wherein the DC-AC converting unit generates the positive voltage in response to the first AC power control signal and the fourth AC power control signal, and generates the positive AC voltage in response to the second AC power control signal and the third AC power control signal, Thereby generating a negative voltage.

실시예에 따르면, 전력 생성 장치는, PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호에 따라 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호를 생성하는 교류 전력 제어부; 및 풀 브리지 구조의 트랜지스터 회로부를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 정극성 전압 및 부극성 전압을 포함하는 교류 전력을 생성하는 직류-교류 변환부를 포함한다. 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치는, 상기 전력 생성 장치; 상기 전력 생성 장치의 전력을 송신하는 송신 코일; 및 상기 무선 전력 수신 장치의 상태에 따라 상기 전력 생성 장치로부터 서로 상이한 전력을 생성하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다. According to an embodiment, the power generation device includes: an AC power control unit for generating first to fourth AC power control signals in accordance with a PWM (Pulse Width Modulation) control signal; And a DC-AC converting part including a transistor circuit part of a full bridge structure and generating AC power including a positive voltage and a negative voltage in response to the first to fourth AC power control signals. According to an embodiment, a wireless power transmission apparatus includes: the power generation apparatus; A transmitting coil for transmitting power of the power generating device; And a controller for generating a PWM control signal for generating power different from each other from the power generation apparatus according to the state of the wireless power receiving apparatus.

실시예에 따르면, 무선 전력 전송 시스템은, 상기 무선 전력 송신 장치; 및 상기 무선 전력 송신 장치의 상기 무선 전력을 수신하여 부하단에 전달하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.According to an embodiment, a wireless power transmission system comprises: the wireless power transmission device; And a wireless power receiving apparatus that receives the wireless power of the wireless power transmission apparatus and transmits the wireless power to the wireless power transmission apparatus.

실시예는 무선 전력 수신 장치의 수신 상태에 따라 교류 전력 생성부를 제어하는 교류 전력 제어 신호를 가변시키고, 이러한 교류 전력 제어 신호의 가변에 응답하여 교류 전력 생성부에서 출력되는 교류 전력의 교류 전압의 듀티 비를 조절하여 주어 교류 전력의 크기를 조절하여 줌으로써, 전류 손실의 발생을 차단하여 전력 소모를 방지할 수 있다. The embodiment is characterized by varying the AC power control signal for controlling the AC power generating section according to the reception state of the wireless power receiving apparatus and changing the duty ratio of the AC voltage of the AC power output from the AC power generating section in response to the variation of the AC power control signal The ratio is adjusted to adjust the size of the AC power, thereby preventing the current loss from occurring, thereby preventing power consumption.

한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiments to be described later.

도 1은 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 송신 유도 코일의 등가 회로도이다.
도 3은 실시예에 따른 전력 소스와 무선 전력 송신 장치의 등가 회로도이다.
도 4는 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가 회로도이다.
도 5는 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 교류 전력 생성부를 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 직류-교류 변환부를 도시한 회로도이다.
도 8은 도 5의 교류 전력 생성부에서 사용되는 신호 파형도의 일 예시도이다.
도 9는 도 5의 교류 전력 생성부에서 사용되는 신호 파형도의 다른 예시도이다.
도 10은 도 8의 교류 전력 생성부에서 출력되는 교류 전력의 주파수 성분에 따른 크기를 보여준다.
도 11은 도 9의 교류 전력 생성부에서 출력되는 교류 전력의 주파수 성분에 따른 크기를 보여준다.
도 12는 도 6의 직류-교류 변환부에서 제1 및 제4 트랜지스터가 도통될 때의 전류 통로를 보여준다.
도 13은 도 6의 직류-교류 변환부에서 제2 및 제3 트랜지스터가 도통될 때의 전류 통로를 보여준다.
1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment.
2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil according to the embodiment.
3 is an equivalent circuit diagram of a power source and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus according to an embodiment.
5 is a block diagram illustrating a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
6 is a block diagram showing the AC power generation unit of FIG.
7 is a circuit diagram showing the DC-AC converting unit of FIG.
8 is a diagram showing an example of a signal waveform diagram used in the AC power generation unit of FIG.
FIG. 9 is another example of a signal waveform diagram used in the AC power generation unit of FIG. 5; FIG.
FIG. 10 shows the magnitude of AC power output from the AC power generator of FIG. 8 according to frequency components.
FIG. 11 shows the magnitude of the AC power output from the AC power generator of FIG. 9 according to the frequency component.
FIG. 12 shows a current path when the first and fourth transistors are turned on in the DC-AC conversion unit of FIG. 6;
FIG. 13 shows a current path when the second and third transistors are turned on in the DC-AC converting unit of FIG. 6;

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed "above" or "below" each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.

도 1은 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전력 소스(100), 무선 전력 송신 장치(200), 무선 전력 수신 장치(300) 및 부하단(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system according to an embodiment may include a power source 100, a wireless power transmission device 200, a wireless power reception device 300, and an access terminal 400.

실시예에서 전력 소스(100)는 무선 전력 송신 장치(200)에 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.In an embodiment, the power source 100 may be included in the wireless power transmission device 200, but is not limited thereto.

무선 전력 송신 장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.

무선 전력 수신 장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320) 및 정류부(330)를 포함할 수 있다. The wireless power receiving apparatus 300 may include a receiving resonant coil 310, a receiving induction coil 320, and a rectifying unit 330.

전력 소스(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결될 수 있다.Both ends of the power source 100 may be connected to both ends of the transmission induction coil 210.

송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission resonant coil 220 may be disposed at a certain distance from the transmission induction coil 210.

수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다. The reception resonant coil 310 may be disposed at a certain distance from the reception induction coil 320. [

수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330)의 양단과 연결될 수 있고, 부하단(400)는 정류부(330)의 양단과 연결될 수 있다. 실시예에서 부하단(400)는 무선 전력 수신 장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the reception induction coil 320 can be connected to both ends of the rectification part 330 and the lower end 400 can be connected to both ends of the rectification part 330. In the embodiment, the terminal 400 may be included in the wireless power receiving apparatus 300.

전력 소스(100)에서 생성된 전력은 무선 전력 송신 장치(200)로 전달되고, 무선 전력 송신 장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다. The power generated by the power source 100 is transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 and the power transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 is resonated with the wireless power transmission apparatus 200, And the resonance frequency values can be transmitted to the same wireless power receiving apparatus 300.

이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.More specifically, the power transmission process will be described below.

전력 소스(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선 전력 송신 장치(200)에 전달할 수 있다.The power source 100 may generate and transmit AC power having a predetermined frequency to the wireless power transmission apparatus 200.

송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 유도 결합되어 있을 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 전력 소스(100)로부터 공급받은 교류 전력에 의해 교류 전류가 발생되고, 이러한 교류 전류에 의한 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도될 수 있다.The transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 may be inductively coupled. That is, in the transmission induction coil 210, an AC current is generated by the AC power supplied from the power source 100, and the transmission resonance coil 220, which is physically spaced apart by the electromagnetic induction by the AC current, Can be induced.

그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선 전력 송신 장치(200)와 주파수 공진 방식을 이용하여 동일한 공진 주파수를 갖는 무선 전력 수신 장치(300)로 전달될 수 있다. Thereafter, the power transmitted to the transmission resonance coil 220 can be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 having the same resonance frequency by using the frequency resonance method with the wireless power transmission apparatus 200 by resonance.

임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도 방식에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 전송 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power can be transmitted by resonance between two LC circuits whose impedance is matched. Such resonance-based power transmission enables power transmission to be performed at a higher transmission efficiency to a greater extent than the power transmission by the electromagnetic induction method.

수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 주파수 공진 방식을 이용하여 전달된 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐를 수 있고, 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 공진 코일(310)과 유도 결합된 수신 유도 코일(320)로 전달될 수 있다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하단(400)로 전달될 수 있다.The reception resonant coil 310 can receive the electric power transmitted from the transmission resonant coil 220 using the frequency resonance method. An AC current can flow in the reception resonance coil 310 due to the received power and the power transmitted to the reception resonance coil 310 is transmitted to the reception induction coil 320 inductively coupled to the reception resonance coil 310 by electromagnetic induction, Lt; / RTI > The power transmitted to the reception induction coil 320 may be rectified through the rectifying unit 330 and transmitted to the loading stage 400.

실시예에서 송신 유도 코일(210), 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)은 스파이럴(spiral) 또는 헬리컬(helical) 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.The transmission resonance coil 220, the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may have any one of a spiral structure and a helical structure, , But need not be limited thereto.

송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 전력 전달이 가능하도록 공진 결합될 수 있다. The transmitting resonant coil 220 and the receiving resonant coil 310 may be resonantly coupled so as to transmit electric power at a resonant frequency.

송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합으로 인해, 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율은 크게 향상될 수 있다.The power transmission efficiency between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 can be greatly improved due to the resonance coupling between the transmission resonance coil 220 and the reception resonance coil 310.

이상의 무선 전력 전송 시스템은 공진 주파수 방식에 의한 전력 전달을 설명하였다.The above-mentioned wireless power transmission system explained the power transmission by the resonance frequency method.

실시예는 이러한 공진 주파수 방식 이외에도 전자기 유도 방식에 의한 전력 전달에도 적용될 수 있다.The embodiment can be applied to power transmission by an electromagnetic induction method in addition to the resonance frequency method.

즉, 실시예에서 무선 전력 전송 시스템이 전자기 유도를 기반으로 전력 전송을 수행하는 경우, 무선 전력 송신 장치(200)에 포함된 송신 공진 코일(220)과 무선 전력 수신 장치(300)에 포함된 수신 공진 코일(310)이 생략될 수 있다. That is, in the embodiment, when the wireless power transmission system performs power transmission based on the electromagnetic induction, the transmission resonance coil 220 included in the wireless power transmission apparatus 200 and the reception The resonance coil 310 can be omitted.

무선 전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 가질 수 있다. 즉, 전력 전송 효율은 품질 지수 및 결합계수 각각과 비례 관계를 가질 수 있다. 따라서, 품질 지수 및 결합계수 중 적어도 어느 하나의 값이 커질수록 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.In wireless power transmission, quality factor and coupling coefficient can have important meaning. That is, the power transmission efficiency can be proportional to the quality index and the coupling coefficient, respectively. Therefore, as the value of at least one of the quality index and the coupling coefficient increases, the power transmission efficiency can be improved.

품질 지수(Quality Factor)는 무선 전력 송신 장치(200) 또는 무선 전력 수신 장치(300) 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The quality factor may mean an index of energy that can be accumulated in the vicinity of the wireless power transmission apparatus 200 or the wireless power reception apparatus 300.

품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 품질 지수는 다음의 식 1로 나타내어질 수 있다.The quality factor may vary depending on the operating frequency (w), the shape of the coil, the dimensions, and the material. The quality index can be expressed by the following equation (1).

[식 1][Formula 1]

Q=w*L/RQ = w * L / R

L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실량에 해당하는 저항을 의미한다.L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss occurring in the coil itself.

품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있고, 품질지수가 클수록 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.The quality factor can have a value from 0 to infinity. The larger the quality index, the higher the power transmission efficiency between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 can be.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling coefficient means the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and ranges from 0 to 1.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.

도 2는 실시예에 따른 송신 유도 코일의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil according to the embodiment.

도 2에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the transmission induction coil 210 may be constituted by an inductor L 1 and a capacitor C 1, thereby constituting a circuit having a proper inductance and a capacitance value.

송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.The transmission induction coil 210 may be constituted by an equivalent circuit in which both ends of the inductor L1 are connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be composed of an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.

캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 캐패시터(C1)의 캐패시턴스가 조절됨에 따라 임피던스 매칭이 수행될 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 또한, 도 2에 도시된 것과 동일하거나 유사할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The capacitor C1 may be a variable capacitor, and the impedance matching may be performed as the capacitance of the capacitor C1 is adjusted. The equivalent circuits of the transmission resonant coil 220, the reception resonant coil 310, and the reception induction coil 320 may also be the same as or similar to those shown in FIG. 2, but the invention is not limited thereto.

도 3은 실시예에 따른 전력 소스와 무선 전력 송신 장치의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a power source and a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다. 3, the transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 may include inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having inductance and capacitance values, respectively.

도 4는 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus according to an embodiment.

도 4에 도시된 바와 같이, 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다. 4, the reception resonant coil 310 and the reception induction coil 320 may include inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having inductance and capacitance values, respectively.

정류부(330)는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 변환된 직류 전력을 부하단(400)에 전달할 수 있다. The rectifying unit 330 may convert the AC power received from the reception induction coil 320 into DC power and transmit the converted DC power to the loading stage 400.

구체적으로, 정류부(330)는 도시되지 않았지만 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 실시예에서 정류기는 실리콘 정류기가 사용될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 다이오드(D1)로 등가화 될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Specifically, the rectification section 330 may include a rectifier and a smoothing circuit although not shown. In the embodiment, the rectifier may be a silicon rectifier, and may be equivalent to diode D1, as shown in FIG. 4, but this is not limiting.

정류기는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환할 수 있다.The rectifier can convert the DC power to the AC power received from the reception induction coil 320.

평활 회로는 정류기에서 변환된 직류 전력에 포함된 교류 성분을 제거하여 매끄러운 직류 전력을 출력할 수 있다. 실시예에서 평활 회로는 도 4에 도시된 바와 같이, 정류 캐패시터(C5)가 사용될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. The smoothing circuit can output smooth DC power by removing the AC component included in the DC power converted in the rectifier. In the embodiment, as the smoothing circuit, as shown in Fig. 4, a rectifying capacitor C5 may be used, but it need not be limited thereto.

정류부(330)로부터 전달된 직류 전력은 직류 전압이나 직류 전류일 수 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The DC power delivered from the rectifying unit 330 may be a DC voltage or a DC current, but the present invention is not limited thereto.

부하단(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하단(400)는 배터리를 의미할 수 있다.The lower stage 400 may be any rechargeable battery or device requiring direct current power. For example, the lower stage 400 may mean a battery.

무선 전력 수신 장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다. 이에 따라, 수신 공진 코일(310) 및 수신 유도 코일(320)은 전자기기의 형태에 맞는 형상을 가질 수 있다.The wireless power receiving apparatus 300 may be mounted on an electronic apparatus requiring power such as a mobile phone, a notebook computer, and a mouse. Accordingly, the reception resonant coil 310 and the reception induction coil 320 may have shapes conforming to the shape of the electronic device.

무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 수신 장치(300)와 인밴드(In band) 또는 아웃 오브 밴드(out of band) 통신을 이용하여 정보를 교환할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 can exchange information with the wireless power reception apparatus 300 using in-band or out-of-band communication.

인밴드(In band) 통신은 무선 전력 전송에 사용되는 주파수를 갖는 신호를 이용하여 무선 전력 송신 장치(200)와 무선 전력 수신 장치(300)간 정보를 교환하는 통신을 의미할 수 있다. 이를 위해 무선 전력 수신 장치(300)는 스위치를 더 포함할 수 있고, 스위치의 스위칭 동작을 통해 무선 전력 송신 장치(200)에서 송신되는 전력을 수신하거나, 수신하지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력량을 검출하여 무선 전력 수신 장치(300)에 포함된 스위치의 온 또는 오프 신호를 인식할 수 있다. In band communication may refer to a communication in which information is exchanged between a wireless power transmission apparatus 200 and a wireless power reception apparatus 300 using a signal having a frequency used for wireless power transmission. To this end, the wireless power receiving apparatus 300 may further include a switch and may not receive or receive the power transmitted from the wireless power transmitting apparatus 200 through the switching operation of the switch. Accordingly, the wireless power transmission apparatus 200 can detect the amount of power consumed in the wireless power transmission apparatus 200 and recognize the ON or OFF signal of the switch included in the wireless power reception apparatus 300. [

구체적으로, 무선 전력 수신 장치(300)는 저항 소자와 스위치를 이용해 저항에서 흡수하는 전력량을 변화시켜 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력량을 변경시킬 수 있다. 무선 전력 송신 장치(200)는 소모되는 전력의 변화를 감지하여 부하단(400)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 스위치와 저항 소자는 직렬로 연결될 수 있다. 실시예에서 부하단(400)의 상태 정보는 부하단(400)의 현재 충전량, 충전량 추이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 부하단(400)은 무선 전력 수신 장치(300)에 포함될 수 있다.Specifically, the wireless power receiving apparatus 300 can change the amount of power consumed in the wireless power transmission apparatus 200 by changing the amount of power absorbed in the resistance by using the resistance element and the switch. The wireless power transmission apparatus 200 can detect the change in the consumed power and acquire the status information of the lower stage 400. [ The switch and the resistive element can be connected in series. In the embodiment, the state information of the loading stage 400 may include information on the current loading amount and the charging amount variation of the loading stage 400. [ The lower stage 400 may be included in the wireless power receiving apparatus 300.

더 구체적으로, 스위치가 개방되면, 저항 소자가 흡수하는 전력은 0이 되고, 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력도 감소한다. More specifically, when the switch is opened, the power absorbed by the resistance element becomes zero, and the power consumed by the wireless power transmission apparatus 200 also decreases.

스위치가 단락되면, 저항 소자가 흡수하는 전력은 0보다 크게 되고, 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력은 증가한다. 무선 전력 수신 장치에서 이와 같은 동작을 반복하면, 무선 전력 송신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(200)에서 소모되는 전력을 검출하여 무선 전력 수신 장치(300)와 디지털 통신을 수행할 수 있다. When the switch is short-circuited, the power absorbed by the resistance element becomes larger than 0, and the power consumed by the wireless power transmission apparatus 200 increases. When the wireless power receiving apparatus 200 repeats this operation, the wireless power transmitting apparatus 200 can detect the power consumed in the wireless power transmitting apparatus 200 and perform digital communication with the wireless power receiving apparatus 300.

무선 전력 송신 장치(200)는 위와 같은 동작에 따라 부하단(400)의 상태 정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 can receive the state information of the lower stage 400 according to the above operation and transmit appropriate power thereto.

이와는 반대로, 무선 전력 송신 장치(200) 측에 저항 소자와 스위치를 구비하여 무선 전력 송신 장치(200)의 상태 정보를 무선 전력 수신 장치(300)에 전송하는 것도 가능하다. 실시예에서 무선 전력 송신 장치(200)의 상태 정보는 무선 전력 송신 장치(200)가 전송할 수 있는 최대공급 전력량, 무선 전력 송신 장치(200)가 전력을 제공하고 있는 무선 전력 수신 장치(300)의 개수 및 무선 전력 송신 장치(200)의 가용 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.Conversely, it is also possible to transmit the status information of the wireless power transmission apparatus 200 to the wireless power reception apparatus 300 by providing a resistance element and a switch on the wireless power transmission apparatus 200 side. The state information of the wireless power transmission apparatus 200 in the embodiment may include the maximum amount of power that can be transmitted by the wireless power transmission apparatus 200, the maximum power amount of the wireless power transmission apparatus 200 that the wireless power transmission apparatus 200 is providing power And information on the amount of available power of the wireless power transmission apparatus 200.

다음으로, 아웃 오브 밴드 통신에 대해 설명한다.Next, out-of-band communication will be described.

아웃 오브 밴드 통신은 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역을 이용하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환하는 통신을 말한다. 무선 전력 송신 장치(200)및 무선 전력 수신 장치(300) 각각에 아웃 오브 밴드 통신 모듈가 장착되어 양자 간에 전력 전송에 필요한 정보가 교환될 수 있다. 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 전력 소스(100)에 장착될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 실시예에서 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 블루투스(BlueTooth), 지그비(Zigbee), 무선랜, NFC(Near Field Communication)와 같은 근거리 통신 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
Out-of-band communication refers to communication in which information necessary for power transmission is exchanged by using a separate frequency band instead of the resonance frequency band. An out-of-band communication module is installed in each of the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 so that information necessary for power transmission can be exchanged between them. The out-of-band communication module may be mounted on the power source 100, but the invention is not limited thereto. In the embodiment, the out-of-band communication module may use a short-range communication method such as Bluetooth, Zigbee, wireless LAN, or NFC (Near Field Communication), but the present invention is not limited thereto.

도 5는 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 1 및 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(200)는 발진기(230), 교류 전력 생성부(240), 제어부(235) 및 송신 코일(205)을 포함할 수 있다.1 and 5, a wireless power transmission apparatus 200 according to an embodiment may include an oscillator 230, an AC power generation unit 240, a control unit 235, and a transmission coil 205.

발진기(230)는 사인파의 교류 신호를 생성할 수 있다. 교류 신호는 다수의 주기를 가질 수 있다. 한 주기는 제1 반주기와 제2 반주기를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 반주기의 교류 신호는 정극성의 사인파를 가질 수 있다. 예컨대 제2 반주기의 교류 신호는 부극성의 사인파를 가질 수 잇다. The oscillator 230 may generate an AC signal of a sinusoidal wave. The AC signal can have multiple cycles. One cycle may include a first half period and a second half period. For example, the AC signal of the first half cycle may have a positive sinusoidal wave. For example, the AC signal of the second half-cycle may have a sine wave of negative polarity.

다시 말해, 교류 신호는 정극성의 사인파와 부극성의 사인파를 한 주기로 하여 주기적으로 반복되는 신호일 수 있다. In other words, the alternating signal may be a periodically repeated signal with one cycle of a positive sine wave and a negative sine wave.

발진기(230)의 교류 신호는 교류 전력 생성부(240)로 공급될 수 있다. The AC signal of the oscillator 230 may be supplied to the AC power generation unit 240.

교류 전력 생성부(240)는 발진기(230)의 교류 신호를 바탕으로 전력 소스(100)의 전력으로부터 교류 전력을 생성할 수 있다. The AC power generation unit 240 can generate AC power from the power of the power source 100 based on the AC signal of the oscillator 230.

송신 코일(205)은 송신 유도 코일(210)와 송신 공진 코일(220)의 결합이거나 송신 공진 코일(220) 단독일 수 있다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 송신 코일(205)은 전기기 유도 방식인 경우 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다. 송신 코일(205)은 공진 방식인 경우 송신 공진 코일(220)일 수 있다. The transmission coil 205 may be a combination of the transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 or may be the transmission resonance coil 220 alone. That is, as shown in FIG. 1, the transmission coil 205 may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220 in the case of an electric device induction system. The transmission coil 205 may be a transmission resonance coil 220 in the case of a resonance type.

송신 코일(205)은 교류 전력 생성부(240)의 교류 전력을 무선 전력 수신 장치(300)으로 송신할 수 있다.The transmission coil 205 can transmit the AC power of the AC power generation unit 240 to the wireless power reception apparatus 300. [

제어부(235)는 무선 전력 송신 장치(200)를 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(235)는 교류 전력 생성부(240)를 제어할 수 있다. The control unit 235 can control the wireless power transmission apparatus 200 as a whole. The control unit 235 can control the AC power generation unit 240.

제어부(235)는 무선 전력 수신 장치(300)의 상태, 즉 충전 상태 또는 수신 상태에 따라 교류 전력 생성부(240)를 제어할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신 장치(300)에 더 높은 무선 전력이 요구되는 경우, 제어부(235)는 더 높은 무선 전력을 생성하여 무선 전력 수신 장치(300)로 송신되도록 교류 전력 생성부(240)를 제어할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신 장치(300)에 더 낮은 무선 전력이 요구되는 경우, 제어부(235)는 더 낮은 무선 전력을 생성하여 무선 전력 수신 장치(300)로 송신되도록 교류 전력 생성부(240)를 제어할 수 있다. The control unit 235 can control the AC power generation unit 240 according to the state of the wireless power receiving apparatus 300, that is, the charging state or the receiving state. For example, when higher radio power is required for the wireless power receiving apparatus 300, the control unit 235 controls the AC power generating unit 240 to generate and transmit higher radio power to the wireless power receiving apparatus 300 can do. For example, when lower wireless power is required for the wireless power receiving apparatus 300, the controller 235 controls the AC power generating unit 240 to generate lower wireless power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 can do.

무선 전력 수신 장치(300)의 상태는 무선 전력 송신 장치(200)의 요청에 응답하여 무선 전력 수신 장치(300)로부터 제공될 수도 있다. 또는 임의로 또는 일정 시간 간격으로 무선 전력 수신 장치(300)로부터 무선 전력 수신 장치(300)의 상태 정보가 무선 전력 송신 장치(200)로 제공될 수도 있다. The status of the wireless power receiving apparatus 300 may be provided from the wireless power receiving apparatus 300 in response to a request of the wireless power transmitting apparatus 200. [ Or the status information of the wireless power receiving apparatus 300 from the wireless power receiving apparatus 300 may be provided to the wireless power transmitting apparatus 200 at random or at predetermined time intervals.

제어부(235)는 무선 전력 수신 장치(300)로부터 제공된 상태 정보를 바탕으로 무선 전력 수신 장치(300)의 상태에 따라 조절된 PWM 제어 신호를 교류 전력 생성부(240)에 공급할 수 있다. The control unit 235 may supply the AC power generation unit 240 with the PWM control signal adjusted in accordance with the state of the wireless power receiving apparatus 300 based on the state information provided from the wireless power receiving apparatus 300. [

예컨대, PWM 제어 신호는 6비트의 이진수 데이터일 수 있다. 예컨대, PWM 제어 신호가 000001인 경우, 이러한 PWM 제어 신호에 응답하여 교류 전력 생성부(240)는 50%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다. 50%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력은 무선 전력 수신 장치(300)로 송신할 수 있는 최대 교류 전력일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. For example, the PWM control signal may be 6-bit binary data. For example, when the PWM control signal is 000001, the AC power generation section 240 can generate AC power having an AC voltage with a duty ratio of 50% in response to the PWM control signal. The AC power having the AC voltage having the duty ratio of 50% may be the maximum AC power that can be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300, but the present invention is not limited thereto.

예컨대, PWM 제어 신호가 000010인 경우, 이러한 제어 신호에 응답하여 교류 전력 생성부(240)는 40%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다.For example, when the PWM control signal is 000010, the AC power generation section 240 can generate AC power having an AC voltage with a duty ratio of 40% in response to the control signal.

예컨대, PWM 제어 신호가 000011인 경우, 이러한 제어 신호에 응답하여 교류 전력 생성부(240)는 30%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다.For example, when the PWM control signal is 000011, the AC power generation section 240 can generate AC power having an AC voltage with a duty ratio of 30% in response to the control signal.

예컨대, PWM 제어 신호가 000100인 경우, 이러한 제어 신호에 응답하여 교류 전력 생성부(240)는 20%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다.For example, when the PWM control signal is 000100, the AC power generation section 240 can generate AC power having an AC voltage having a duty ratio of 20% in response to the control signal.

예컨대, PWM 제어 신호가 000101인 경우, 이러한 제어 신호에 응답하여 교류 전력 생성부(240)는 10%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성할 수 있다.For example, when the PWM control signal is 000101, the AC power generation section 240 can generate AC power having an AC voltage having a duty ratio of 10% in response to the control signal.

이외에, PWM 제어 신호의 6비트 이진수 데이터를 설정함에 따라, 5% 듀티비 단위, 3% 듀티비 단위 또는 2% 듀티비 단위로 교류 전압을 갖는 교류 전력이 생성될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. In addition, by setting 6-bit binary data of the PWM control signal, AC power having an AC voltage in units of 5% duty ratio, 3% duty ratio, or 2% duty ratio may be generated, but this is not restrictive .

듀티비가 작아질수록 교류 전력의 크기 또한 작아질 수 있다.The smaller the duty ratio, the smaller the AC power can be.

따라서, 실시예는 무선 전력 수신 장치(300)로 송신하기 위한 교류 전력을 조절하기 위해 전력 소스(100)의 전력의 크기를 조절하는 대신 교류 전력을 생성하는데 사용되는 제어 신호를 조절하여 교류 전력의 크기를 가변시켜 줌으로써, 전류 손실이 발생되지 않아 전력 소모 또한 차단하여 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다. Thus, instead of adjusting the magnitude of the power of the power source 100 to regulate the alternating current power for transmission to the wireless power receiving apparatus 300, the embodiment may adjust the control signal used to generate the alternating current power, By varying the size, current loss is not generated, and power consumption is also cut off, thereby improving power transmission efficiency.

교류 전력 생성부(240)는 전력 소스(100)로부터 제공된 전력을 바탕으로 무선 전력 수신 장치(300)로 송신할 교류 전력을 생성할 수 있다. The AC power generating unit 240 may generate AC power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 based on the power supplied from the power source 100.

교류 전력 생성부(240)는 제어부(235)의 제어 하에 무선 전력 수신 장치(300)의 상태를 반영한 교류 전력을 생성할 수도 있다.The AC power generating unit 240 may generate AC power reflecting the state of the wireless power receiving apparatus 300 under the control of the controller 235.

교류 전력 생성부(240)는 전력 소스(100)로부터 제공된 전력을 교류 전력으로 변환하여 줄 수 있다.The AC power generation unit 240 may convert the power provided from the power source 100 into AC power.

교류 전력 생성부(240)는 전력 소스(100)로부터 제공된 전력을 증폭시킬 수 있다.AC power generation section 240 can amplify the power supplied from power source 100. [

교류 전력 생성부(240)는 전력 소스(100)로부터 제공된 전력을 교류 전력으로 변환한 후, 변환된 교류 전력을 증폭시킬 수 있다.The AC power generation unit 240 may convert the power provided from the power source 100 into AC power, and then amplify the converted AC power.

도면에서 교류 전력 생성부(240)는 무선 전력 송신 장치(200)에 포함되고 있지만, 교류 전력 생성부(240)는 무선 전력 송신 장치(200)와 별개로 구비될 수 있다. 또는, 교류 전력 생성부(240)는 전력 소스(100)에 포함될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. Although the AC power generation unit 240 is included in the wireless power transmission apparatus 200 in the drawing, the AC power generation unit 240 may be provided separately from the wireless power transmission apparatus 200. Alternatively, the AC power generation unit 240 may be included in the power source 100, but the present invention is not limited thereto.

도 6은 도 5의 교류 전력 생성부를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram showing the AC power generation unit of FIG.

도 6을 참조하면, 교류 전력 생성부(240)는 교류 전력 제어부(242) 및 직류-교류 변환부(244)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the AC power generation unit 240 may include an AC power control unit 242 and a DC-AC conversion unit 244.

도시되지 않았지만, 교류 전력 생성부(240)는 직류-직류 변환부를 더 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 직류-직류 변환부는 전력 소스(100)의 전력을 직류 전압을 갖는 직류 전력으로 변환하고 직류 전력을 직류-교류 변환부(244)로 제공할 수 있다.Although not shown, the AC power generating unit 240 may further include a DC-DC converting unit, but the present invention is not limited thereto. The DC-DC converter may convert the power of the power source 100 into DC power having a DC voltage and provide DC power to the DC-AC converter 244.

직류-직류 변환부의 출력 전압은 예컨대, 12V의 직류 전압일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The output voltage of the DC-DC converting section may be, for example, a DC voltage of 12 V, but it is not limited thereto.

만일 전력 소스(100)로부터 12V의 직류 전압이 출력되는 경우, 직류-직류 변환부는 생략될 수도 있다.If a DC voltage of 12V is output from the power source 100, the DC-DC converter may be omitted.

직류-교류 변환부(244)는 도 7에 도시된 바와 같이, 풀 브리지 구조(full-bridge structure)의 트랜지스터 회로부를 포함할 수 있다. The DC-AC converting portion 244 may include a transistor circuit portion of a full-bridge structure, as shown in FIG.

예컨대, 풀 브리지 구조의 트랜지스터 회로부는 제1 내지 제4 트랜지스터(T11, T12, T21, T22)를 포함할 수 있다.For example, the transistor circuit portion of the full bridge structure may include the first to fourth transistors T11, T12, T21, and T22.

예컨대, 제5 노드(n5)와 그라운드 단자 사이에 제1 트랜지스터(T11)와 제2 트랜지스터(T12)가 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 예컨대 제5 노드(n5)와 그라운드 단자 사이에 제3 트랜지스터(T21)와 제4 트랜지스터(T22)가 직렬로 연결될 수 있다. For example, the first transistor T11 and the second transistor T12 may be connected in series between the fifth node n5 and the ground terminal. In addition, for example, the third transistor T21 and the fourth transistor T22 may be connected in series between the fifth node n5 and the ground terminal.

제5 노드(n5)에 제1 트랜지스터(T11)와 제3 트랜지스터(T21)가 병렬로 연결되고, 그라운드 단자에 제2 트랜지스터(T12)와 제4 트랜지스터(T22)가 병렬로 연결될 수 있다. The first transistor T11 and the third transistor T21 may be connected in parallel to the fifth node n5 and the second transistor T12 and the fourth transistor T22 may be connected in parallel to the ground terminal.

제5 노드(n5)는 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부에 연결될 수 있다. The fifth node n5 may be connected to the power source 100 or the DC-DC converter.

제1 내지 제4 트랜지스터(T11, T12, T21, T22)는 N형 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. The first to fourth transistors T11, T12, T21 and T22 may be an N-type MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor), but the invention is not limited thereto.

제1 트랜지스터(T11)는 제1 노드(n1), 제5 노드(n5) 및 제6 노드(n6)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 트랜지스터(T11)의 게이트 단자는 제1 노드(n1)에 연결되고, 소오스 단자는 제5 노드(n5)에 연결되며, 드레인 단자는 제6 노드(n6)에 연결될 수 있다.The first transistor T11 may be connected to the first node n1, the fifth node n5, and the sixth node n6. That is, the gate terminal of the first transistor T11 may be connected to the first node n1, the source terminal may be connected to the fifth node n5, and the drain terminal may be connected to the sixth node n6.

제2 트랜지스터(T12)는 제2 노드(n2), 제6 노드(n6) 및 그라운드 단자에 연결될 수 있다. 즉, 제2 트랜지스터(T12)의 게이트 단자는 제2 노드(n2)에 연결되고, 소오스 단자는 제6 노드(n6)에 연결되며, 드레인 단자는 그라운드 단자에 연결될 수 있다.The second transistor T12 may be connected to the second node n2, the sixth node n6, and the ground terminal. That is, the gate terminal of the second transistor T12 may be connected to the second node n2, the source terminal may be connected to the sixth node n6, and the drain terminal may be connected to the ground terminal.

제3 트랜지스터(T21)는 제3 노드(n3), 제5 노드(n5) 및 제7 노드(n7)에 연결될 수 있다. 즉, 제3 트랜지스터(T21)의 게이트 단자는 제3 노드(n3)에 연결되고, 소오스 단자는 제5 노드(n5)에 연결되며, 드레인 단자는 제7 노드(n7)에 연결될 수 있다. The third transistor T21 may be connected to the third node n3, the fifth node n5, and the seventh node n7. That is, the gate terminal of the third transistor T21 may be connected to the third node n3, the source terminal may be connected to the fifth node n5, and the drain terminal may be connected to the seventh node n7.

제4 트랜지스터(T22)는 제4 노드(n4), 제7 노드(n7) 및 그라운드 단자에 연결될 수 있다. 즉, 제4 트랜지스터(T22)의 게이트 단자는 제4 노드(n4)에 연결되고, 소오스 단자는 제7 노드(n7)에 연결되며, 드레인 단자는 그라운드 단자에 연결될 수 있다. The fourth transistor T22 may be connected to the fourth node n4, the seventh node n7, and the ground terminal. That is, the gate terminal of the fourth transistor T22 may be connected to the fourth node n4, the source terminal thereof may be connected to the seventh node n7, and the drain terminal may be connected to the ground terminal.

제1 내지 제4 노드(n1, n2, n3, n4)는 교류 전력 제어부(242)의 출력 단자일 수 있다. 교류 전력 제어부(242)는 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)를 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 교류 전력 제어 신호(C11)는 제1 노드(n1)로 출력되고, 제2 교류 전력 제어 신호(C12)는 제2 노드(n2)로 출력될 수 있다. 예컨대, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)는 제3 노드(n3)로 출력되고 제4 교류 전력 제어 신호(C22)는 제4 노드(n4)로 출력될 수 있다. The first to fourth nodes n1, n2, n3, and n4 may be output terminals of the AC power control unit 242. The AC power control unit 242 may generate the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22. For example, the first AC power control signal C11 may be output to the first node n1, and the second AC power control signal C12 may be output to the second node n2. For example, the third AC power control signal C21 may be output to the third node n3 and the fourth AC power control signal C22 may be output to the fourth node n4.

제6 노드(n6)는 제1 트랜지스터(T11) 또는 제2 트랜지스터(T12)의 출력 단자이고, 제7 노드(n7)는 제3 트랜지스터(T21) 또는 제4 트랜지스터(T22)의 출력 단자일 수 있다.The sixth node n6 is an output terminal of the first transistor T11 or the second transistor T12 and the seventh node n7 is an output terminal of the third transistor T21 or the fourth transistor T22. have.

제1 트랜지스터(T11)는 제1 교류 전력 제어 신호(C11)가 하이 레벨일 때 도통되고 제1 교류 전력 제어 신호(C11)가 로우 레벨일 때 개방될 수 있다. 제2 트랜지스터(T12)는 제2 교류 전력 제어 신호(C12)가 하이 레벨일 때 도통되고 제2 교류 전력 제어 신호(C12)가 로우 레벨일 때 개방될 수 있다.The first transistor T11 may be opened when the first AC power control signal C11 is at a high level and open when the first AC power control signal C11 is at a low level. The second transistor T12 may be opened when the second AC power control signal C12 is at a high level and open when the second AC power control signal C12 is at a low level.

제3 트랜지스터(T21)는 제3 교류 전력 제어 신호(C21)가 하이 레벨일 때 도통되고 제3 교류 전력 제어 신호(C21)가 로우 레벨일 때 개방될 수 있다. 제4 트랜지스터(T22)는 제4 교류 전력 제어 신호(C22)가 하이 레벨일 때 도통되고 제4 교류 전력 제어 신호(C22)가 로우 레벨일 때 개방될 수 있다.The third transistor T21 may be opened when the third AC power control signal C21 is at a high level and open when the third AC power control signal C21 is at a low level. The fourth transistor T22 may be turned on when the fourth AC power control signal C22 is at a high level and open when the fourth AC power control signal C22 is at a low level.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제어부(235)로부터 제공된 PWM 제어 신호에 따라 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)는 달라질 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)의 하이 레벨의 라이징 시간(Tr11, Tr12, Tr21, Tr22)과 폴링 시간(Tf11, Tf12, Tf21, Tf22)이 달라질 수 있다. 이와 같이 달리진 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)의 응답으로 제1 내지 제4 트랜지스터(T11, T12, T21, T22)의 도통 시간이 달라지게 되어 결국 송신 코일(205)로 공급되는 교류 전력의 교류 전압(Vout)의 듀티비(Ton)가 달라질 수 있다. The first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 may be changed according to the PWM control signal provided from the controller 235, as shown in FIGS. The rising times Tr11, Tr12, Tr21 and Tr22 of the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21 and C22 and the polling times Tf11, Tf12, Tf21 and Tf22 may be different have. The conduction time of the first to fourth transistors T11, T12, T21 and T22 is changed in response to the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21 and C22, The duty ratio Ton of the AC voltage Vout of the AC power supplied to the AC power source 205 may be varied.

실시예는 무선 전력 수신 장치(300)의 상태, 예컨대 충전 상태 및/또는 수신 상태에 따라 교류 전력의 교류 전압(Vout)의 듀티비(Ton)를 달리하여 무선 전력 수신 장치(300)에서 일정한 전력이 수신되도록 할 수 있다.The embodiment may be configured to vary the duty ratio Ton of the AC voltage Vout of the AC power according to the state of the wireless power receiving apparatus 300 such as the charging state and / Can be received.

아울러, 실시예는 무선 전력 송신 장치(200)에서 교류 전력 생성시 손실될 수 있는 전류를 차단하여 전력 소모를 최소화할 수 있다.In addition, the embodiment can cut the current that may be lost in generating AC power in the wireless power transmission apparatus 200, thereby minimizing power consumption.

도 8은 50%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성하기 위한 PWM 제어 신호에 의해 생성되는 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호의 파형도를 보여준다.FIG. 8 shows waveform diagrams of first to fourth AC power control signals generated by a PWM control signal for generating AC power having an AC voltage having a duty ratio of 50%.

도 8에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)는 클럭 신호(Clock)를 기준으로 생성될 수 있다. As shown in FIG. 8, the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 may be generated based on the clock signal Clock.

클럭 신호(Clock)는 발진기(230)의 교류 신호를 기준으로 생성되거나 별도의 수단에 의해 생성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.The clock signal Clock may be generated on the basis of the AC signal of the oscillator 230 or may be generated by a separate means, but it is not limited thereto.

클럭 신호(Clock)는 하이 레벨의 펄스와 로우 레벨의 펄스를 1주기로 반복하여 생성될 수 있다. The clock signal Clock can be generated by repeating a high-level pulse and a low-level pulse in one cycle.

예컨대, 제1 교류 전력 제어 신호(C11)는 클럭 신호(Clock)에서 제1 하이 레벨의 펄스의 라이징 시간(rising time)으로부터 일정 시간 지연된 시간에서 하이 레벨을 위한 라이징 시간(Tr11)이 정의되고 다음 제2 하이 레벨의 펄스의 라이징 시간에서 로우 레벨을 위한 폴링 시간(falling time)(Tf11)이 정의될 수 있다. For example, the first AC power control signal C11 defines a rising time Tr11 for a high level at a time delayed by a predetermined time from a rising time of a first high level pulse in the clock signal (Clock) A falling time Tf11 for a low level in the rising time of the second high level pulse may be defined.

예컨대, 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 하이 레벨 구간은 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 하이 레벨 구간과 오버랩되지 않는다. 만일 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 하이 레벨 구간과 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 하이 레벨 구간이 오버랩되는 경우, 제1 트랜지스터(T11)와 제2 트랜지스터(T12)가 동시에 도통이 되어 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부의 출력 전압이 그라운드 단자로 방전되게 되어 제6 노드(n6)에 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부의 출력 전압이 걸리지 않게 되어 결국 송신 코일(205)로 전력이 전달되지 않게 된다. 따라서, 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 폴링 시간(Tf11)과 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 라이징 시간(Tr12) 사이 또는 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 라이징 시간(Tr11)과 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12) 사이에 제1 및 제2 교류 전력 제어 신호(C11, C12)의 하이 레벨 구간이 존재하지 않는 블랭크 구간(blank interval)(TPA)이 정의될 수 있다. For example, the high level section of the second AC power control signal C12 does not overlap the high level section of the first AC power control signal C11. If the high level section of the first AC power control signal C11 overlaps the high level section of the second AC power control signal C12, the first transistor T11 and the second transistor T12 are simultaneously turned on The output voltage of the power source 100 or the DC-DC converter is discharged to the ground terminal, and the output voltage of the power source 100 or the DC-DC converter is not applied to the sixth node n6, The power is not transmitted. The rising time Tr11 of the first AC power control signal C11 or the rising time Tr12 of the second AC power control signal C12 or the rising time Tr11 of the first AC power control signal C11, A blank interval T PA in which no high level interval of the first and second AC power control signals C11 and C12 is present between the first AC power control signal C12 and the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12, Can be defined.

제2 교류 전력 제어 신호(C12)는 클럭 신호(Clock)에서 제2 하이 레벨의 라이징 시간으로부터 일정 시간 지연된 시간에서 하이 레벨을 위한 라이징 시간(Tr12)이 정의되고 다음 제3 하이 레벨의 펄스의 라이징 시간에서 로우 레벨을 위한 폴링 시간(Tf12)이 정의될 수 있다.The second AC power control signal C12 has a rising time Tr12 defined for a high level at a time delayed from the rising time of the second high level in the clock signal Clock by a predetermined time, A polling time Tf12 for a low level in time can be defined.

예컨대, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 하이 레벨 구간은 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 하이 레벨 구간과 일부 오버랩되고 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 하이 레벨 구간과 일부 오버랩될 수 있다. 즉, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 라이징 시간(Tr21)은 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 폴링 시간(Tf11)보다 빠르고 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)은 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 라이징 시간(Tr12)보다 늦다. For example, the high level period of the third AC power control signal C21 partially overlaps the high level period of the first AC power control signal C11 and partially overlaps the high level period of the second AC power control signal C12 . That is, the rising time Tr21 of the third AC power control signal C21 is faster than the polling time Tf11 of the first AC power control signal C11 and is shorter than the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21. Is later than the rising time Tr12 of the second AC power control signal C12.

예컨대, 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 하이 레벨 구간은 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 하이 레벨 구간과 오버랩되지 않는다. 마찬가지로, 만일 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 하이 레벨 구간과 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 하이 레벨 구간이 오버랩되는 경우, 제3 트랜지스터(T21)와 제4 트랜지스터(T22)가 동시에 도통이 되어 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부의 출력 전압이 그라운드 단자로 방전되게 되어 제7 노드(n7)에 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부의 출력 전압이 걸리지 않게 되어 결국 송신 코일(205)로 전력이 전달되지 않게 된다. 따라서, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)과 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 라이징 시간(Tr22) 사이 또는 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 라이징 시간(Tr21)과 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22) 사이에 제3 및 제4 교류 전력 제어 신호(C21, C22)의 하이 레벨 구간이 존재하지 않는 블랭크 구간(blank interval)(TAP)이 정의될 수 있다. For example, the high level section of the fourth AC power control signal C22 does not overlap the high level section of the third AC power control signal C21. Likewise, if the high level section of the third AC power control signal C21 overlaps the high level section of the fourth AC power control signal C22, the third transistor T21 and the fourth transistor T22 simultaneously The output voltage of the power source 100 or the DC-DC converting unit is discharged to the ground terminal, and the output voltage of the power source 100 or the DC-DC converting unit is not applied to the seventh node n7, The electric power is not transmitted to the antenna 205. The rising time Tr21 of the third AC power control signal C21 or the rising time Tr22 of the fourth AC power control signal C22 or the rising time Tr22 of the third AC power control signal C21, A blank interval T AP in which there is no high level section of the third and fourth AC power control signals C21 and C22 between the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22 and the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22, Can be defined.

아울러, 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 하이 레벨 구간은 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 하이 레벨 구간과 일부 오버랩되고 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 하이 레벨 구간과 일부 오버랩될 수 있다. 즉, 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 라이징 시간(Tr22)은 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)보다 빠르고 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 라이징 시간(Tr11)보다 늦다. The high level section of the fourth AC power control signal C22 partially overlaps the high level section of the first AC power control signal C11 and partially overlaps the high level section of the second AC power control signal C12 . That is to say, the rising time Tr22 of the fourth AC power control signal C22 is faster than the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12 and the rising time Tr11 of the first AC power control signal C11, It is later.

제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22) 각각의 하이 레벨 구간은 클럭 신호(Clock)의 1주기 내에 정의될 수 있다. A high level interval of each of the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 may be defined within one period of the clock signal Clock.

제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)과 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22)은 제어부(235)로부터 제공된 PWM 제어 신호의 이진수 데이터 값에 따라 조정될 수 있다. The polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 and the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22 may be adjusted according to the binary data value of the PWM control signal provided from the control unit 235 .

도 12에 도시한 바와 같이, 제1 트랜지스터(T11)와 제4 트랜지스터(T22)가 도통되는 동안 정극성 전압을 갖는 교류 전력이 송신 코일(205)로 공급될 수 있다. 12, alternating-current power having a positive polarity voltage may be supplied to the transmission coil 205 while the first transistor T11 and the fourth transistor T22 are conducting.

제1 교류 전력 제어 신호(C11)는 제1 노드(n1)를 경유하여 제1 트랜지스터(T11)로 인가되고 제4 교류 전력 제어 신호(C22)는 제4 노드(n4)를 경유하여 제4 트랜지스터(T22)로 인가될 수 있다. The first AC power control signal C11 is applied to the first transistor T11 via the first node n1 and the fourth AC power control signal C22 is applied to the fourth transistor n14 via the fourth node n4, (T22).

제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 라이징 시간(Tr11)부터 제4 교류 전력 제어 신호(C22)와 오버랩되고, 이러한 오버랩은 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22)에서 종료될 수 있다. 따라서, 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 라이징 시간(Tr11)부터 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22)까지 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 하이 레벨과 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 하이 레벨이 오버랩될 수 있다. 제1 및 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C22)의 하이 레벨이 오버랩되는 동안, 제1 트랜지스터(T11)와 제4 트랜지스터(T22)가 도통되어 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부로부터 제5 노드(n5), 제1 트랜지스터(T11), 제6 노드(n6), 송신 코일(205), 제7 노드(n7) 및 제4 트랜지스터(T22)를 경유하여 그라운드 단자로 전류 통로가 형성되어, 송신 코일(205)에 정극성 전압이 제공될 수 있다. 한편, 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22)은 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 폴링 시간(Tf11)보다 앞설 수 있다. 따라서, 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22) 이후부터 제1 교류 전력 제어 신호(C11)의 폴링 시간(Tf11) 사이의 구간에서는 적어도 제4 트랜지스터(T22)가 개방되므로, 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부로부터 제5 노드(n5), 제1 트랜지스터(T11), 제6 노드(n6), 송신 코일(205), 제7 노드(n7) 및 제4 트랜지스터(T22)를 경유하여 그라운드 단자로 전류 통로가 형성되지 않게 되어 송신 코일(205)에 정극성 전압이 제공되지 않게 된다. The rising time Tr11 of the first AC power control signal C11 is overlapped with the fourth AC power control signal C22 and this overlap ends at the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22 . Therefore, the high level of the first AC power control signal C11 from the rising time Tr11 of the first AC power control signal C11 to the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22, The high level of the power control signal C22 may overlap. The first transistor T11 and the fourth transistor T22 are electrically connected to each other while the high level of the first and fourth AC power control signals C11 and C22 is overlapped with each other and the power source 100 and the DC- A current path is formed to the ground terminal via the fifth node n5, the first transistor T11, the sixth node n6, the transmission coil 205, the seventh node n7 and the fourth transistor T22 So that the positive polarity voltage can be supplied to the transmission coil 205. Meanwhile, the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22 may precede the polling time Tf11 of the first AC power control signal C11. Therefore, since at least the fourth transistor T22 is open during the period between the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22 and the polling time Tf11 of the first AC power control signal C11, The fifth node n5, the first transistor T11, the sixth node n6, the transmission coil 205, the seventh node n7 and the fourth transistor T22 from the source 100 or the DC- The current path is not formed at the ground terminal and the positive voltage is not supplied to the transmission coil 205. [

제1 및 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C22)의 하이 레벨의 오버랩 구간은 전력 전달 구간으로서, 듀티비(Ton)로 정의될 수 있다. 듀티비(Ton)는 1주기 동안의 전력 전달 가능 구간으로서 최대 50%가 설정될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대 50%의 듀티비(Ton)인 경우, 1주기의 반은 전력 전달이 가능하고 1주기의 나머지 반은 전력 전달이 가능하지 않게 된다. The high-level overlap period of the first and fourth AC power control signals C11 and C22 may be defined as a duty ratio Ton as a power transfer period. The duty ratio Ton can be set to a maximum of 50% as an electric power transferable period for one period, but the present invention is not limited thereto. For example, in the case of a duty ratio (Ton) of 50%, half of one cycle is capable of power transfer and the other half of one cycle is not capable of power transfer.

도 13에 도시한 바와 같이, 제2 트랜지스터(T12)와 제3 트랜지스터(T21)가 도통되는 동안 부극성 전압을 갖는 교류 전력이 송신 코일(205)로 공급될 수 있다.13, AC power having a negative voltage may be supplied to the transmission coil 205 while the second transistor T12 and the third transistor T21 are conducting.

제2 교류 전력 제어 신호(C12)는 제2 노드(n2)를 경유하여 제2 트랜지스터(T12)로 인가되고, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)는 제3 노드(n3)를 경유하여 제3 트랜지스터(T21)로 인가될 수 있다.The second AC power control signal C12 is applied to the second transistor T12 via the second node n2 and the third AC power control signal C21 is applied to the third node n3 via the third node n3, And may be applied to the transistor T21.

제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 라이징 시간(Tr12)부터 제3 교류 전력 제어 신호(C21)와 오버랩되고, 이러한 오버랩은 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)에서 종료될 수 있다 따라서, 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 라이징 시간(Tr12)부터 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)까지 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 하이 레벨과 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 하이 레벨이 오버랩될 수 있다. 제2 및 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 하이 레벨이 오버랩되는 동안, 제2 트랜지스터(T12)와 제3 트랜지스터(T21)가 도통되어 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부로부터 제5 노드(n5), 제3 트랜지스터(T21), 제7 노드(n7), 송신 코일(205), 제6 노드(n6) 및 제2 트랜지스터(T12)를 경유하여 그라운드 단자로 전류 통로가 형성되어, 송신 코일(205)에 부극성 전압이 제공될 수 있다. 한편, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)은 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)보다 앞설 수 있다. 따라서, 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21) 이후부터 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12) 사이의 구간에서는 적어도 제3 트랜지스터(T21)가 개방되므로, 전력 소스(100)나 직류-직류 변환부로부터 제5 노드(n5), 제3 트랜지스터(T21), 제7 노드(n7), 송신 코일(205), 제6 노드(n6) 및 제2 트랜지스터(T12)를 경유하여 그라운드 단자로 전류 통로가 형성되지 않게 되어 송신 코일(205)에 부극성 전압이 제공되지 않게 된다. Is overlapped with the third AC power control signal C21 from the rising time Tr12 of the second AC power control signal C12 and this overlap ends at the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 The high level of the second AC power control signal C12 from the rising time Tr12 of the second AC power control signal C12 to the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21, The high level of the three AC power control signal C21 may overlap. The second transistor T12 and the third transistor T21 are turned on while the high level of the second and third AC power control signals C21 overlap with each other and the fifth transistor T12 and the third transistor T21 from the power source 100 and the DC- A current path is formed to the ground terminal via the node n5, the third transistor T21, the seventh node n7, the transmission coil 205, the sixth node n6 and the second transistor T12, A negative voltage may be applied to the transmission coil 205. [ Meanwhile, the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 may precede the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12. Therefore, at least the third transistor T21 is opened during the period between the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 and the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12, A third transistor T21, a seventh node n7, a transmission coil 205, a sixth node n6 and a second transistor T12 from the source 100 or the DC- The current path is not formed at the ground terminal, so that the negative voltage is not supplied to the transmission coil 205.

제2 및 제3 교류 전력 제어 신호(C12, C21)의 하이 레벨의 오버랩 구간은 전력 전달 구간으로서, 듀티비(Ton)로 정의될 수 있다. The high-level overlap period of the second and third AC power control signals C12 and C21 may be defined as a duty ratio Ton as a power transfer period.

도 8로부터, 듀티비(Ton)는 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)이나 제4 교류 전력 제어 신호(C22)의 폴링 시간(Tf22)에 의해 결정됨을 알 수 있다. 이러한 폴링 시간(Tf22)이 지연되면 듀티비(Ton)는 증가되고 이러한 폴링 시간(Tf22)이 빨라지면 듀티비(Ton)는 감소될 수 있다. It can be seen from Fig. 8 that the duty ratio Ton is determined by the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 and the polling time Tf22 of the fourth AC power control signal C22. When the polling time Tf22 is delayed, the duty ratio Ton is increased and when the polling time Tf22 is increased, the duty ratio Ton can be reduced.

듀티비(Ton)가 증가되면 송신 코일(205)로 전달되는 교류 전력이 커지므로 무선 전력 수신 장치(300)에 의해 수신되는 무선 전력 또한 증가될 수 있다. 듀티비(Ton)가 감소되면 송신 코일(205)로 전달되는 교류 전력이 작아지므로 무선 전력 수신 장치(300)에 의해 수신되는 무선 전력 또한 감소될 수 있다. When the duty ratio Ton is increased, the AC power transmitted to the transmission coil 205 is increased, so that the wireless power received by the wireless power receiving apparatus 300 can also be increased. When the duty ratio Ton is reduced, the AC power transmitted to the transmitting coil 205 is reduced, so that the wireless power received by the wireless power receiving apparatus 300 can also be reduced.

실시예는 무선 전력 수신 장치(300)로 송신할 교류 전력의 증가 또는 감소를 반영하는 PWM 제어 신호에 따라 교류 전력 제어부(242)에서 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)가 생성되고, 이러한 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)에 의해 직류-교류 변환부(244)에서 출력되는 교류 전압(Vout)의 듀티비(Ton)가 조절되며, 이와 같이 조절된 듀티비(Ton)의 교류 전압(Vout)을 갖는 무선 전력이 송신 코일(205)에 의해 무선 전력 수신 장치(300)로 송신될 수 있다. The first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C21 in the AC power control unit 242 in accordance with the PWM control signal reflecting the increase or decrease of the AC power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300, And the duty ratio Ton of the AC voltage Vout output from the DC-AC converting portion 244 by the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 is And the radio power having the thus adjusted AC voltage Vout of the duty ratio Ton can be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 by the transmitting coil 205. [

도 9는 30%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력을 생성하기 위한 PWM 제어 신호에 의해 생성되는 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호의 파형도를 보여준다.FIG. 9 shows waveform diagrams of first to fourth AC power control signals generated by a PWM control signal for generating AC power having an AC voltage having a duty ratio of 30%.

도 9에서, 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)의 생성 방법은 도 8과 관련된 위 설명과 동일하다. 9, the method of generating the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 is the same as the above description related to Fig.

도 9에 도시된 교류 전압(Vout)은 30%의 듀티비(Ton)를 갖는 것으로서, 도 8에 도시된 교류 전압(Vout)의 50%의 듀티비(Ton)보다 작다. 다시 말해, 30%의 듀티비(Ton)를 갖는 정극성 전압 또는 부극성 전압의 폭은 50%의 듀티비(Ton)를 갖는 정극성 전압 또는 부극성 전압의 폭보다 작을 수 있다. The AC voltage Vout shown in FIG. 9 has a duty ratio Ton of 30%, which is smaller than the duty ratio Ton of 50% of the AC voltage Vout shown in FIG. In other words, the width of the positive or negative voltage with a duty ratio (Ton) of 30% may be less than the width of the positive or negative voltage having a duty ratio (Ton) of 50%.

이와 같이, 교류 전압(Vout)의 듀비티가 30%로 줄어들도록 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호(C11, C12, C21, C22)가 달라질 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)과 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)이 도 8에 도시된 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)과 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)보다 앞당겨질 수 있다. Thus, the first to fourth AC power control signals C11, C12, C21, and C22 may be varied so that the duty ratio of the AC voltage Vout is reduced to 30%. That is, the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12 and the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 shown in Fig. 9 are the second AC power control signal The polling time Tf12 of the third AC power control signal C12 and the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21.

따라서, 교류 전압(Vout)의 듀티비(Ton)가 줄어들수록, 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)과 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)이 앞당겨질 수 있다. 예컨대, 30%의 듀티비(Ton)보다는 20%의 듀티비(Ton)에서 제2 교류 전력 제어 신호(C12)의 폴링 시간(Tf12)과 제3 교류 전력 제어 신호(C21)의 폴링 시간(Tf21)이 더 앞당겨질 수 있다.Therefore, as the duty ratio Ton of the AC voltage Vout decreases, the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12 and the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 are advanced Can be. For example, the polling time Tf12 of the second AC power control signal C12 and the polling time Tf21 of the third AC power control signal C21 at a duty ratio Ton of 20% rather than a duty ratio Ton of 30% ) Can be made earlier.

도 10은 도 8의 50%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력의 주파수 성분에 따른 크기를 보여주고, 도 11은 도 9의 30%의 듀티비의 교류 전압을 갖는 교류 전력의 주파수 성분에 따른 크기를 보여준다.FIG. 10 shows the magnitude of AC power having an AC voltage of 50% duty ratio in FIG. 8, and FIG. 11 is a graph showing a magnitude of a frequency component of an AC power having an AC voltage of 30% .

도 10과 도 11은 시뮬레이션 기법을 이용한 실험 데이터로서 전압의 최대값은 1V이지만, 실제로 전력 전송에 사용되는 무선 전력의 크기는 예컨대 12V일 수 있다. 10 and 11 are experimental data using a simulation technique, and the maximum value of the voltage is 1 V, but the magnitude of the wireless power actually used for power transmission may be 12 V, for example.

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 기본 주파수 성분(fundamental frequency component)과 기본 주파수 성분의 배수인 다수의 조화 주파수 성분(harmonic frequency component)에서 전압이 생성될 수 있다. 이중에서 조화 주파수 성분에서의 전압은 무선 전력 수신 장치(300)로 송신할 전력에 아무런 기여를 하지 못한다. As shown in FIGS. 10 and 11, a voltage may be generated from a fundamental frequency component and a plurality of harmonic frequency components that are multiples of the fundamental frequency component. Of these, the voltage at the harmonic frequency component makes no contribution to the power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300.

도 10에 도시한 바와 같이, 50%의 듀티비(Ton)인 경우, 기본 주파수에서의 전압 크기는 0.64V이다.As shown in Fig. 10, when the duty ratio (Ton) is 50%, the voltage magnitude at the fundamental frequency is 0.64V.

이에 반해, 도 11에 도시한 바와 같이, 30%의 듀티비(Ton)인 경우, 기본 주파수에서의 전압 크기는 0.51V이다.On the other hand, as shown in Fig. 11, when the duty ratio (Ton) is 30%, the voltage magnitude at the fundamental frequency is 0.51V.

따라서, 듀티비(Ton)가 줄어들수록 기본 주파수에서의 전압 크기가 줄어듦을 알 수 있다. 이와 같이 전압 크기가 줄어듦에 따라 무선 전력 수신 장치(300)로 송신할 전력의 크기 또한 줄어들 수 있다. Therefore, it can be seen that as the duty ratio Ton decreases, the voltage magnitude at the fundamental frequency decreases. As the voltage magnitude decreases, the power to be transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 can also be reduced.

상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The method according to the above-described embodiments may be implemented as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD- , A floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet).

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional program, code, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(300)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등과 같은 이동 단말기에 장착될 수 있다. The wireless power receiving apparatus 300 according to the exemplary embodiment of the present invention can be applied to a portable device such as a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a portable multimedia player (PMP) And can be mounted on the terminal.

그러나, 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.However, it will be readily apparent to those skilled in the art that the configuration according to the embodiment may be applied to a fixed terminal such as a digital TV, a desktop computer, and the like, except when it is applicable only to a mobile terminal.

실시예에서 전자기 유도에 의해 전력을 전송하는 방식은 Q 값이 상대적으로 낮고, 밀착된 커플링(tightly coupling)을 의미하고, 공진에 의해 전력을 전송하는 방식은 Q 값이 상대적으로 높고, 느슨한 커플링(loosely coupling)을 의미할 수 있다.In the embodiment, the method of transmitting electric power by electromagnetic induction has a relatively low Q value and means tightly coupling, and a method of transmitting power by resonance has a relatively high Q value, May be referred to as loosely coupling.

100: 전력 소스
200: 무선 전력 송신 장치
205: 송신 코일
210: 송신 유도 코일
220: 송신 공진 코일
230: 발진기
235: 제어부
240: 교류 전력 생성부
242: 교류 전력 제어부
244: 직류-교류 변환부
300: 무선 전력 수신 장치
310: 수신 공진 코일
320: 수신 유도 코일
330: 정류부
400: 부하단
n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7: 노드
T11, T12, T21, T22: 트랜지스터
Tr11, Tr12, Tr21, Tr22: 라이징 시간
Tf11, Tf12, Tf21, Tf22: 폴링 시간
100: Power source
200: Wireless power transmitting device
205: transmission coil
210: transmission induction coil
220: transmission resonance coil
230: Oscillator
235:
240: AC power generating unit
242: AC power control unit
244: DC-AC conversion unit
300: Wireless power receiving device
310: Receive resonant coil
320: reception induction coil
330: rectification part
400:
n1, n2, n3, n4, n5, n6, n7:
T11, T12, T21, T22: transistors
Tr11, Tr12, Tr21, Tr22: Rising time
Tf11, Tf12, Tf21, Tf22: Polling time

Claims (13)

무선 전력 수신 장치로 송신하기 위한 전력을 생성하는 전력 생성 장치로서,
제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호를 생성하는 교류 전력 제어부; 및
상기 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 정극성 전압 및 부극성 전압을 포함하는 교류 전력을 생성하는 직류-교류 변환부를 포함하고,
상기 직류-교류 변환부는 상기 제1 교류 전력 제어 신호와 상기 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 상기 정극성 전압을 생성하고 상기 제2 교류 전력 제어 신호와 상기 제3 교류 전력 제어 신호에 응답하여 상기 부극성 전압을 생성하는 전력 생성 장치.
A power generation apparatus for generating power for transmission to a wireless power receiving apparatus,
An AC power control unit for generating first to fourth AC power control signals; And
And a DC-AC converting unit for generating AC power including a positive voltage and a negative voltage in response to the first to fourth AC power control signals,
Wherein the DC-AC converting unit generates the positive voltage in response to the first AC power control signal and the fourth AC power control signal, and generates the positive AC voltage in response to the second AC power control signal and the third AC power control signal, A power generation device for generating a negative voltage.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호는 PWM 제어 신호에 따라 생성되고,
상기 정극성 전압의 듀티비는 상기 제4 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간에 의해 결정되고,
상기 부극성 전압의 듀티비는 상기 제3 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간에 의해 결정되는 전력 생성 장치.
The method according to claim 1,
The first to fourth AC power control signals are generated according to a PWM control signal,
The duty ratio of the positive voltage is determined by the polling time of the fourth AC power control signal,
Wherein the duty ratio of the negative voltage is determined by a polling time of the third AC power control signal.
무선 전력 수신 장치로 송신하기 위한 전력을 생성하는 전력 생성 장치로서,
PWM 제어 신호에 따라 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호를 생성하는 교류 전력 제어부; 및
상기 제1 내지 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 정극성 전압 및 부극성 전압을 포함하는 교류 전력을 생성하는 직류-교류 변환부를 포함하는 전력 생성 장치.
A power generation apparatus for generating power for transmission to a wireless power receiving apparatus,
An AC power control unit for generating first to fourth AC power control signals according to a PWM control signal; And
And a DC-AC converting unit for generating AC power including a positive voltage and a negative voltage in response to the first to fourth AC power control signals.
제3항에 있어서,
상기 PWM 제어 신호는 상기 무선 전력 수신 장치의 상태에 따라 조절되는 전력의 크기를 반영한 이진수 데이터인 전력 생성 장치.
The method of claim 3,
Wherein the PWM control signal is binary data reflecting a magnitude of power adjusted according to a state of the wireless power receiving apparatus.
제3항에 있어서,
상기 PWM 제어 신호에 따라 상기 제3 교류 전력 제어 신호 및 상기 제4 교류 전력 제어 신호 각각의 폴링 시간이 조정되어 상기 정극성 전압 및 상기 부극성 전압 각각의 듀비티가 달라지는 전력 생성 장치.
The method of claim 3,
Wherein the poling time of each of the third AC power control signal and the fourth AC power control signal is adjusted according to the PWM control signal so that the duties of the positive voltage and the negative voltage are different.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 직류-교류 변환부는,
제1 노드, 제5 노드 및 제6 노드에 연결되어 상기 제1 노드의 상기 제1 교류 전력 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 제5 노드의 전압을 상기 제6 노드로 공급하는 제1 트랜지스터;
제2 노드, 상기 제6 노드 및 그라운드 단자에 연결되어 상기 제2 노드의 상기 제2 교류 전력 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 제6 노드의 전압을 상기 그라운드 단자로 공급하는 제2 트랜지스터;
제3 노드, 상기 제5 노드 및 제7 노드에 연결되어, 상기 제3 노드의 상기 제3 교류 전력 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 제5 노드의 전압을 상기 제7 노드로 공급하는 제3 트랜지스터; 및
제4 노드, 상기 제7 노드 및 상기 그라운드 단자에 연결되어, 상기 제4 노드의 상기 제4 교류 전력 제어 신호에 응답하여 도통되어 상기 제7 노드의 전압을 상기 그라운드 단자로 공급하는 제4 트랜지스터를 포함하는 전력 생성 장치.
The method according to claim 1 or 3,
The direct current-to-
A first transistor coupled to the first node, the fifth node, and the sixth node and rendered conductive in response to the first AC power control signal of the first node to supply the voltage of the fifth node to the sixth node;
A second transistor connected to the second node, the sixth node and the ground terminal and rendered conductive in response to the second AC power control signal of the second node to supply the voltage of the sixth node to the ground terminal;
A third transistor coupled to the third node, the fifth node and the seventh node and rendered conductive in response to the third AC power control signal of the third node and supplying the voltage of the fifth node to the seventh node; ; And
A fourth transistor coupled to the fourth node, the seventh node, and the ground terminal and rendered conductive in response to the fourth AC power control signal of the fourth node to supply a voltage of the seventh node to the ground terminal, Power generating device.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제4 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간은 상기 제1 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간보다 앞서는 전력 생성 장치.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the polling time of the fourth AC power control signal is ahead of the polling time of the first AC power control signal.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제3 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간은 상기 제2 교류 전력 제어 신호의 폴링 시간보다 앞서는 전력 생성 장치.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the polling time of the third AC power control signal is ahead of the polling time of the second AC power control signal.
제1항에 있어서,
상기 듀티비는 50%일 때, 최대 교류 전력이 생성되고,
상기 듀티비가 감소될 때, 상기 교류 전력의 크기는 작아지는 전력 생성 장치.
The method according to claim 1,
When the duty ratio is 50%, maximum AC power is generated,
And the magnitude of the AC power is reduced when the duty ratio is reduced.
제3항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 장치의 상태는 충전 상태나 수신 상태이며,
상기 무선 전력 수신 장치의 상태에 따라 상기 PWM 제어 신호의 이진수 데이터 값이 달라지는 전력 생성 장치.
The method of claim 3,
The state of the wireless power receiving apparatus is a charging state or a receiving state,
Wherein the binary data value of the PWM control signal varies according to a state of the wireless power receiving apparatus.
제10항에 있어서,
상기 이진수 데이터 값에 따라 상기 제3 교류 전력 제어 신호 및 상기 제4 교류 전력 제어 신호 각각의 폴링 시간이 조정되는 전력 생성 장치.
11. The method of claim 10,
And the polling time of each of the third AC power control signal and the fourth AC power control signal is adjusted according to the binary data value.
무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치로서,
제2항 또는 제3항에 의한 전력 생성 장치;
상기 전력 생성 장치의 전력을 송신하는 송신 코일; 및
상기 무선 전력 수신 장치의 상태에 따라 상기 전력 생성 장치로부터 서로 상이한 전력을 생성하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A wireless power transmission apparatus for transmitting wireless power to a wireless power receiving apparatus,
A power generation device according to claim 2 or 3;
A transmitting coil for transmitting power of the power generating device; And
And a controller for generating a PWM control signal for generating power different from each other from the power generation apparatus according to the state of the wireless power receiving apparatus.
무선 전력을 생성하는 제12항에 의한 무선 전력 송신 장치; 및
상기 무선 전력 송신 장치의 상기 무선 전력을 수신하여 부하단에 전달하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 무선 전력 전송 시스템.
A wireless power transmission apparatus according to claim 12, which generates wireless power; And
And a wireless power receiving apparatus for receiving the wireless power of the wireless power transmission apparatus and delivering the wireless power to a lower stage.
KR1020140002327A 2014-01-08 2014-01-08 Power generator, apparatus for transmitting wireless power and system for transferring wireless power KR102146484B1 (en)

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