KR20160018321A - 전자부품, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

전자부품, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 전자 부품, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치가 공개된다. 본 발명의 실시예에 따른 전자부품은 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함한다.

Description

전자부품, 이를 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 이를 포함하는 무선 전력 수신 장치{An electronic component, and a wireless power transmitter and a wireless power receiver including the same}
본 출원은 온도에 따른 커패시턴스의 변동을 방지할 수 있는 전자부품, 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.
공진 탱크는 다양한 전자 장치에서 폭넓게 사용되고 있다. 공진 탱크는 일반적으로 공진 커패시터와 공진 인덕터로 구성되며, 이중 공진 커패시터는 전극과 유전체로 구성된다. 그런데, 유전체의 유전율은 온도에 따라 변화한다. 따라서, 온도가 변화하면 공진 커패시터의 커패시턴스도 변화하게 되며, 결과적으로 공진 탱크의 공진 주파수도 변화하게 된다.
또한, 무선 전력 전송 (Wireless Power Transfer) 기술은 스마트폰을 비롯한 다양한 통신 기기 및 여러 가지 가전 기기의 충전기 분야에 폭넓게 적용되고 있는 추세이며, 향후 전기 자동차 등에도 적용될 수 있는 등, 그 활용분야가 매우 넓은 기술이다. 또한, 무선 전력 전송시 자기 공진 동작을 통해 전력 전송 거리를 늘리며, 전송 효율을 높이고 있다. 따라서, 무선 전력 전송시 자기 공진 동작을 구현하기 위해, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 각각은 공진 탱크를 구비하고 있다.
그런데, 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 용량이 늘어남에 따라 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치에서는 다양한 손실에 의해 열이 발생되고, 이 열에 의해 공진 커패시터 유전체의 유전율이 변화되며, 결과적으로 공진 탱크의 공진 주파수가 변화하게 된다. 특히, 공진 주파수가 높을수록(A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 방식에서 공진 주파수는 6.78MHz이다) 공진 주파수의 변화폭은 커지게 된다. 이러한 공진 주파수의 변화는 무선충전 효율을 감소시키며, 공진 탱크의 손실을 증가시킬 뿐만 아니라 발열 문제까지 야기한다.
일본 공개특허공보 제2005-176357호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 온도 변화와 무관하게 일정한 공진 주파수를 가지도록 하는 전자부품, 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품은 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 교류 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 교류 전원을 입력하고, 무선 전력을 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 송신부는 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함하는 전자부품, 및 상기 전자부품과 직렬로 연결된 송전 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력을 수신하는 수신 코일, 상기 수신 코일과 직렬로 연결된 전자 부품, 및 수신된 상기 무선 전력을 정류하여 출력 전압을 출력하는 정류부를 포함하고, 상기 전자 부품은 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품, 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치, 및 상기 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치는 온도 변화와 무관하게 일정한 공진 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 효율의 저감, 공진 탱크의 손실 증가, 및 방열 등의 문제 없이 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 용량을 키울 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 실제 구현예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치가 전자기기에 장착되는 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원부(1), 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2), 제1 커패시터(C1) 및 상기 제1 커패시터(C1)와 병렬로 연결된 제2 커패시터(C2)를 포함하는 전자부품(100), 송신 코일(L1), 및 제어부(2)를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서, 전자부품(100)과 송신 코일(L1)이 공진 탱크를 형성한다.
도 1에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.
전원부(1)는 입력되는 전원을 공급 전원(Vdc)으로 변환하여 출력한다. 상기 입력되는 전원은 교류 전원일 수 있으며, 상기 공급 전원(Vdc)은 직류 전원일 수 있다. 전원부(1)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
두 개의 스위치 소자(Q1, Q2)는 하프 브리지 스위칭 회로를 형성한다. 즉, 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2)는 제어부(2)로부터 인가되는 제어 신호들(con1, con2)에 응답하여 상보적으로 온/오프 스위칭 동작을 수행함으로써, 상기 공급 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 도 1에서는 무선 전력 송신 장치가 하프 브리지 스위칭 회로를 포함하는 경우를 예시하였으나, 무선 전력 송신 장치는 하프 브리지 스위칭 회로 대신 풀 브리지 스위칭 회로 등 다양한 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
전자부품(100)은 서로 병렬로 연결된 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)를 포함한다. 제1 커패시터(C1)는 온도가 증가함에 따라 유전율이 감소하는 유전체를 포함하며, 제2 커패시터(C2)는 온도가 증가함에 따라 유전율이 증가하는 유전체를 포함할 수 있다. 즉, 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스는 온도와 반비례하며, 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스는 온도에 비례할 수 있다. 이때, 동일한 온도에서 단위 온도 변화에 따른 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스의 변화량의 크기와 단위 온도 변화에 따른 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스의 변화량의 크기는 동일할 수 있다. 따라서, 온도가 변화하더라도, 전자부품(100)의 커패시턴스는 항상 일정할 수 있다.
즉, 전자부품(100)의 커패시턴스는 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스와 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스의 합으로 나타내어질 수 있다. 또한, 동일한 온도에서, 단위 온도 변화에 따른 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스의 변화량이 ?C인 경우, 단위 온도 변화에 따른 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스의 변화량은 -?C일 수 있다. 따라서, 온도가 변화하더라도 전자부품(100)의 커패시턴스는 항상 일정하게 된다.
상기 전자부품(100)은 분리된 두 개의 커패시터들로 구성될 수도 있으며, 두 개의 커패시터들이 하나의 부품, 예를 들면, 적층 세라믹 콘덴서로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2) 각각은 복수개의 커패시터들로 구성될 수도 있다.
제어부(2)는 상기 제어 신호들(con1, con2)을 출력한다. 예를 들면, 제어부(2)는 무선 전력 송신 장치가 송신하는 무선 전력의 공진 주파수에 연동되는 스위칭 주파수로 상기 제1 스위치(Q1) 및 상기 제2 스위치(Q2)를 상보적으로 온/오프 시키도록 상기 제어 신호들(con1, con2)을 출력할 수 있다.
송신 코일(L1)은 무선 전력을 송신한다.
즉, 도 1에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수는 전자부품(100)의 커패시턴스와 송신 코일(L1)의 인덕턴스의 곱에 의해 결정된다. 상술한 바와 같이, 전자부품(100)의 커패시턴스가 온도에 따라 변화하지 않기 때문에, 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수도 온도와 무관하게 일정한 값을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품의 구성을 나타낸 도면으로서, 전자부품은 제1 외부 전극(110), 제2 외부 전극(120), 제1 내부 전극(111), 제2 내부 전극(121), 제3 내부 전극(112), 제4 내부 전극(122), 제1 유전체층(131), 제2 유전체층(132), 및 세라믹 본체(140)를 포함할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 외부 전극(110)과 제2 외부 전극(120)은 제1 방향(도 2의 좌우 방향)으로 서로 대향되도록 세라믹 본체(140)의 양 단부에 형성된다. 제1 내부 전극(111), 제2 내부 전극(121), 제3 내부 전극(112), 및 제4 내부 전극(122)은 상기 제1 방향으로 연장되며, 제1 내부 전극(111) 및 제3 내부 전극(112)의 일측은 제1 외부 전극(110)과 연결되어 서로 도통되고, 제2 내부 전극(121) 및 제4 내부 전극(122)의 일측은 제2 외부 전극(120)과 연결되어 서로 도통된다.
제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(121)은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도 2의 상하 방향)으로 교대로 적층되며, 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(121) 사이에 제1 유전체층(131)이 채워질 수 있다. 또한, 제3 내부 전극(112)과 제4 내부 전극(122)은 상기 제2 방향으로 교대로 적층되며, 제3 내부 전극(112)과 제4 내부 전극(122) 사이에 제2 유전체층(132)이 채워질 수 있다. 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(121)은 세라믹 본체(140)의 상기 제2 방향의 일측에 배치될 수 있으며, 제3 내부 전극(112)과 제4 내부 전극(122)은 세라믹 본체(140)의 상기 제2 방향의 타측에 배치될 수 있다.
상기 제1 유전체층(131)의 유전율은 온도가 증가함에 따라 감소할 수 있으며, 상기 제2 유전체층(132)의 유전율은 온도가 증가함에 따라 증가할 수 있다.
즉, 도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품(100)에서, 제1 내부 전극(111), 제2 내부 전극(121) 및 제1 유전체층(131)은 도 1에 나타낸 제1 커패시터(C1)을 형성하고, 제3 내부 전극(112), 제4 내부 전극(122), 및 제2 유전체층(132)은 도 1에 나타낸 제2 커패시터(C2)를 형성한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품(100)에서, 제1 내부 전극(111), 제2 내부 전극(121), 제3 내부 전극(112), 및 제4 내부 전극(122) 각각은 복수개일 수 있다. 따라서, 큰 용량을 가지는 커패시터를 소형화하여 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정 측면에서도 대량 생산이 용이해질 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 1에 나타낸 전자부품(100)은 도 2에 나타낸 바와 같이 적층형세라믹콘센서와 같이 형성될 수 있다. 그러나, 도 1에 나타낸 전자부품(100)은 반드시 적층형세라믹콘센서로 한정되지 않으며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원부(1), 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2), 커패시터(C1) 및 상기 커패시터(C1)와 직렬로 연결된 인덕터(L2)를 포함하는 전자부품(200), 송신 코일(L1), 및 제어부(2)를 포함할 수 있다. 도 3에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서, 전자부품(200)과 송신 코일(L1)이 공진 탱크를 형성한다.
도 3에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.
전원부(1), 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2), 송신 코일(L1), 및 제어부(2)의 기능 및 동작은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.
전자부품(200)은 서로 직렬로 연결된 커패시터(C1)와 인덕터(L2)를 포함한다. 상기 커패시터(C1)의 커패시턴스는 온도와 반비례하며, 인덕터(L2)의 인덕턴스는 온도에 비례할 수 있다. 이때, 인덕터(L2)의 인덕턴스의 온도에 따른 변화량은 인덕터(L2)의 구조, 재질, 크기 등에 의해 결정될 수 있다. 즉, 인덕터(L2)의 구조, 재질, 및 크기 등을 적절히 결정함으로써, 커패시터(C1)의 커패시턴스의 온도에 따른 변화량을 인덕터(L2)의 인덕턴스의 온도에 따른 변화량으로 보상할 수 있다.
상기 전자부품(200)은 분리된 커패시터 및 인덕터로 구성될 수도 있으며, 커패시터 및 인덕터가 하나의 부품으로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 커패시터(C1)는 복수개의 커패시터들로 구성될 수 있으며, 상기 인덕터(L2)도 복수개의 인덕터로 구성될 수도 있다.
즉, 도 3에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수는 전자부품(200)의 커패시터(C1)의 커패시턴스, 전자부품(200)의 인덕터(L2)의 인덕턴스, 및 송신 코일(L1)의 인덕턴스에 의해 결정된다. 상술한 바와 같이, 인덕터(L2)의 구조, 재질, 및 크기 등을 적절히 결정함으로써, 커패시터(C1)의 커패시턴스의 온도에 따른 변화량을 인덕터(L2)의 인덕턴스의 온도에 따른 변화량으로 보상할 수 있으며, 결과적으로 무선 전력 전송 장치의 공진 주파수도 온도와 무관하게 일정한 값을 가지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품(200)은 커패시터부(210), 인덕터부(220), 제1 외부 전극(230), 제2 외부 전극(240), 및 제3 외부 전극(250)을 포함할 수 있다.
커패시터부(210)에는 유전체층과, 상기 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 제1 내부 전극 및 제2 내부 전극이 배치될 수 있다. 상기 제1 내부 전극은 제1 외부 전극(230)과 도통될 수 있으며, 상기 제2 내부 전극은 제3 외부 전극(250)과 도통될 수 있다.
인덕터부(220)는 얇은 페라이트 또는 글라스 세라믹 시트에 전극을 후막 인쇄하고 비아 홀을 통하여 여러 층의 코일 패턴이 인쇄된 시트를 적층, 내부 도선을 연결하는 방식으로 제조되는 적층형 인덕터를 포함할 수도 있고, 세라믹 기판 위에 코일 도선을 박막 스퍼터링이나 도금으로 형성시키고 페라이트 재료로 충진하여 제조되는 박막형 인덕터를 포함할 수도 있고, 코어에 선재(코일 도선)를 권취하여 제조되는 권선형 인덕터를 포함할 수도 있고, 세라믹 보빈에 전극층을 스퍼터링 하거나 도금하여 형성시킨 후 레이저 헬릭싱(Laser Helixing)에 의하여 코일 모양을 형성시켜 외부 보호막 수지와 단자 처리한 레이저 헬릭싱(Laser Helixing) 타입 인덕터를 포함할 수도 있다. 각 경우에 있어, 인덕터의 일단은 제3 외부 전극(250)과 도통될 수 있으며, 인덕터의 타단은 제2 외부 전극(240)과 도통될 수 있다.
상술한 바와 같이, 인덕터의 인덕턴스의 온도에 따른 변화량은 상기 인덕터의 구조, 재질, 및 크기 등에 따라 달라진다. 따라서, 전자부품(200)의 커패시터부(210)에 형성된 커패시터의 커패시턴스의 온도에 다른 변화량을 인덕터부(220)의 인덕터의 인덕턴스가 보상할 수 있도록 인덕터부(220)에 배치되는 인덕터의 구조, 재질, 및 크기 등을 적절히 선택함으로써, 상기 전자부품(200)을 포함하는 공진 탱크의 공진 주파수가 온도에 따라 변화하지 않도록 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원부(1), 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2), 커패시터(C1), 상기 커패시터(C1)와 직렬로 연결된 가변 인덕터(L3), 송신 코일(L1), 및 제어부(2)를 포함할 수 있다. 도 5에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서, 커패시터(C1), 가변 인덕터(L3), 및 송신 코일(L1)이 공진 탱크를 형성한다.
도 5에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.
전원부(1), 두 개의 스위치 소자(Q1, Q2) 및 송신 코일(L1)의 기능 및 동작은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.
제어부(2)의 기능 및 동작은 제어 전압(V_con)을 추가적으로 출력하는 것을 제외하면, 도 1에서 설명한 것과 동일하다. 즉, 제어부(2)는 가변 인덕터(L3)의 인덕턴스를 조정하기 위한 제어 전압(V_con)을 추가적으로 출력할 수 있다. 구체적으로, 온도가 변화하면 커패시터(C1)의 커패시턴스가 변화한다. 이러한 커패시턴스의 변화량을 보상하도록 제어 전압(V_con)을 적절히 결정함으로써, 온도 변화에도 불구하고 커패시터(C1), 가변 인덕터(L3), 및 송신 코일(L1)로 형성된 공진 탱크의 공진 주파수를 일정하게 유지할 수 있다. 제어 전압(V_con)의 크기는 온도 또는 송신 코일(L1)의 전압 크기 등에 따라 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 수신 코일(L4), 두 개의 커패시터(C3, C4), 및 정류부(3)를 포함할 수 있다. 도 6에서, 수신 코일(L4) 및 두 개의 커패시터(C3, C4)가 공진 탱크를 형성한다.
도 6에 나타낸 블록들 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.
수신 코일(L4)은 무선 전력을 수신한다.
커패시터(C3)는 온도가 증가함에 따라 유전율이 감소하는 유전체를 포함하며, 커패시터(C4)는 온도가 증가함에 따라 유전율이 증가하는 유전체를 포함할 수 있다. 즉, 커패시터(C3)의 커패시턴스는 온도와 반비례하며, 커패시터(C4)의 커패시턴스는 온도에 비례할 수 있다. 이때, 동일한 온도에서 단위 온도 변화에 따른 커패시터(C3)의 커패시턴스의 변화량과 단위 온도 변화에 따른 커패시터(C4)의 커패시턴스의 변화량은 동일할 수 있다. 따라서, 온도가 변화하더라도, 수신 코일(L4) 및 두 개의 커패시터(C3, C4)로 형성된 공진 탱크의 공진 주파수는 일정할 수 있다.
도 1에서 설명한 것과 유사하게, 무선 전력 수신 장치는 분리된 두 개의 커패시터들(C3, C4)을 포함할 수도 있으며, 두 개의 커패시터들(C3, C4)이 하나의 부품, 예를 들면, 적층 세라믹 콘덴서로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 커패시터들(C3, C4) 각각은 복수개의 커패시터들로 구성될 수도 있다.
두 개의 커패시터들(C3, C4)이 하나의 부품으로 구성될 경우, 그 구성은 도 2에서 나타낸 것과 동일할 수 있다.
정류부(3)는 수신된 무선 전력을 정류하여 출력 전압(V_out)을 출력한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 수신 코일(L4), 커패시터(C3), 인덕터(L5), 및 정류부(3)를 포함할 수 있다. 도 7에서, 수신 코일(L4), 커패시터(C3), 및 인덕터(L5)가 공진 탱크를 형성한다.
수신 코일(L4) 및 정류부(3)의 기능 및 동작은 도 6에서 설명한 것과 동일하다.
도 3에서 설명한 것과 유사하게, 커패시터(C3)의 커패시턴스는 온도와 반비례하며, 인덕터(L5)의 인덕턴스는 온도에 비례할 수 있다. 이때, 인덕터(L5)의 구조, 재질, 및 크기 등을 적절히 결정함으로써, 커패시터(C3)의 커패시턴스의 온도에 따른 변화량을 인덕터(L5)의 인덕턴스의 온도에 따른 변화량으로 보상할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 분리된 커패시터(C3) 및 인덕터(L5)를 포함할 수도 있고, 커패시터(C3) 및 인덕터(L5)가 일체화되어 구성된 하나의 부품을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 커패시터(C3)는 복수개의 커패시터들로 구성될 수 있으며, 상기 인덕터(L5)도 복수개의 인덕터로 구성될 수도 있다.
커패시터(C3) 및 인덕터(L5)가 일체화되어 하나의 부품을 구성할 경우, 그 구성은 도 4에 나타낸 것과 동일할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 수신 코일(L4), 커패시터(C3), 가변 인덕터(L6), 정류부(3), 및 제어부(4)를 포함할 수 있다. 도 8에서, 수신 코일(L4), 커패시터(C3), 및 가변 인덕터(L6)가 공진 탱크를 형성한다.
수신 코일(L4) 및 정류부(3)의 기능 및 동작은 도 6에서 설명한 것과 동일하다.
제어부(4)는 가변 인덕터(L6)의 인덕턴스를 조정하기 위한 제어 전압(V_con)을 출력할 수 있다. 도 5에서 설명한 것과 유사하게, 온도 변화에 따른 커패시터(C3)의 커패시턴스 변화량을 보상하도록 제어 전압(V_con)을 적절히 결정함으로써, 온도 변화에도 불구하고 커패시터(C3), 가변 인덕터(L6), 및 수신 코일(L4)로 형성된 공진 탱크의 공진 주파수를 일정하게 유지할 수 있다. 제어 전압(V_con)의 크기는 온도 또는 수신 코일(L4)의 양단 전압 크기 등에 따라 결정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치의 실제 구현예를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 코일 등이 형성되는 제1 영역(10)과 회로 및 전자 부품등이 실장되는 제2 영역(20)을 포함하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구성될 수 있다.
도 6 내지 도 8의 수신 코일(L4)는 상기 제1 영역(10)에 형성될 수 있으며, 커패시터(C3, C4), 인덕터(L5), 가변 인덕터(L6), 정류부(3) 및 제어부(4)는 제2 영역(20)에 실장될 수 있다. 실시예에 따라, 커패시터들(C3, C4)이 일체로 형성된 하나의 부품이 상기 제2 영역(20)에 실장될 수 있으며, 커패시터(C3)와 인덕터(L5)가 일체로 형성된 하나의 부품이 제2 영역(20)에 실장될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 커패시터들(C3, C4)은 제1 영역(10)에 배치될 수 있으며, 이 때, 상기 커패시터들(C3, C4)은 상기 인쇄 회로 기판 내부에 임베딩(embedding)되는 형태로 형성될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품을 포함하는 무선 전력 수신 장치가 전자기기에 장착되는 예를 나타낸 도면으로서, 도 10에서 300은 무선 전력 수신 장치를, 400은 충전지를, 500은 전자기기를 각각 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(300)는 전자기기(500)의 뒷면에 장착될 수 있다. 전자기기(500)는 상기 충전지(400)와 연결되는 단자를 포함할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 수신 장치(300)의 단자와 전자기기(500)의 단자가 서로 연결될 수 있는 위치에, 무선 전력 수신 장치(300)를 배치함으로써, 무선 전력 수신 장치(300)가 수신한 무선 전력이 충전지(400)로 전달될 수 있다.
도 10에는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(300)가 전자기기(500)의 뒷면에 장착되는 경우를 예시하고 있으나, 무선 전력 수신 장치(300)는 다양한 방법으로 전자기기(500)에 장착될 수 있다. 예를 들면, 전자기기(500)가 별도의 포트(예를 들면, USB 포트 등)를 구비하고 있고, 무선 전력 수신 장치(300)가 상기 포트에 연결되는 형태로 구현될 수도 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(300)는 충전지(400)와 일체형으로 구현될 수도 있으며, 무선 전력 수신 장치(300)는 전자기기(500)와 일체형으로 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 전원부 2, 4: 제어부
3 : 정류부 100, 200 : 전자부품
300 : 무선 전력 수신 장치 400 : 충전지
500 : 전자기기

Claims (15)

  1. 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터; 및
    상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함하는 전자부품.
  2. 제1항에 있어서,
    동일한 온도에서, 단위 온도 변화에 따른 상기 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량과 단위 온도 변화에 따른 상기 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량은 서로 크기는 동일하고 부호는 반대인 전자부품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전자부품은
    세라믹 본체;
    상기 세라믹 본체의 제1 방향의 양 단부에 각각 형성되는 제1 외부 전극 및 제2 외부 전극; 및
    상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 적층되는 제1 내부 전극, 제2 내부 전극, 제3 내부 전극, 및 제4 내부 전극을 포함하고,
    상기 제1 내부 전극과 상기 제3 내부 전극은 상기 제1 외부 전극과 연결되고, 상기 제2 내부 전극과 상기 제4 내부 전극은 상기 제2 외부 전극과 연결되고, 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이에는 상기 제1 유전체가 배치되고, 상기 제3 내부 전극과 상기 제4 내부 전극 사이에는 상기 제2 유전체가 배치되는 전자부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극은 상기 세라믹 본체의 상기 제2 방향의 일측에 배치되고, 상기 제3 내부 전극과 상기 제4 내부 전극은 상기 세라믹 본체의 상기 제2 방향의 타측에 배치되는 전자부품.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내부 전극, 상기 제2 내부 전극, 상기 제3 내부 전극, 및 상기 제4 내부 전극 각각은 복수개인 전자부품.
  6. 교류 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 교류 전원을 입력하고, 무선 전력을 송신하는 송신부를 포함하고,
    상기 송신부는
    온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함하는 전자부품; 및
    상기 전자부품과 직렬로 연결된 송전 코일을 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전원 공급부는
    제어 신호를 출력하는 제어부;
    입력되는 전원을 공급 전원으로 변환하여 출력하는 전원부; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 공급 전원을 상기 교류 전원으로 변환하여 출력하는 스위칭 회로를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전자 부품과 상기 송전 코일에 의해 결정된 공진 주파수에 연동되는 스위칭 주파수로 상기 스위칭 회로의 스위치가 온오프 되도록 상기 제어 신호를 출력하는 무선 전력 송신 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    동일한 온도에서, 단위 온도 변화에 따른 상기 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량과 단위 온도 변화에 따른 상기 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량은 서로 크기는 동일하고 부호는 반대인 무선 전력 송신 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 전자부품은
    세라믹 본체;
    상기 세라믹 본체의 제1 방향의 양 단부에 각각 형성되는 제1 외부 전극 및 제2 외부 전극; 및
    상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 적층되는 제1 내부 전극, 제2 내부 전극, 제3 내부 전극, 및 제4 내부 전극을 포함하고,
    상기 제1 내부 전극과 상기 제3 내부 전극은 상기 제1 외부 전극과 연결되고, 상기 제2 내부 전극과 상기 제4 내부 전극은 상기 제2 외부 전극과 연결되고, 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이에는 상기 제1 유전체가 배치되고, 상기 제3 내부 전극과 상기 제4 내부 전극 사이에는 상기 제2 유전체가 배치되는 무선 전력 송신 장치.
  11. 무선 전력을 수신하는 수신 코일;
    상기 수신 코일과 직렬로 연결된 전자 부품; 및
    수신된 상기 무선 전력을 정류하여 출력 전압을 출력하는 정류부를 포함하고,
    상기 전자 부품은 온도에 반비례하는 유전율을 가지는 제1 유전체를 포함하는 제1 커패시터, 및 상기 제1 커패시터와 병렬로 연결되고, 온도에 비례하는 유전율을 가지는 제2 유전체를 포함하는 제2 커패시터를 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 수신 코일이 형성되는 제1 영역 및 상기 정류부 및 상기 전자 부품이 실장되는 제2 영역을 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 수신 코일이 형성되는 제1 영역 및 상기 정류부가 실장되는 제2 영역을 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터는 상기 인쇄 회뢰 기판의 내부에 임베딩되는 무선 전력 수신 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    동일한 온도에서, 단위 온도 변화에 따른 상기 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량과 단위 온도 변화에 따른 상기 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량은 서로 크기는 동일하고 부호는 반대인 무선 전력 수신 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전자부품은
    세라믹 본체;
    상기 세라믹 본체의 제1 방향의 양 단부에 각각 형성되는 제1 외부 전극 및 제2 외부 전극; 및
    상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 적층되는 제1 내부 전극, 제2 내부 전극, 제3 내부 전극, 및 제4 내부 전극을 포함하고,
    상기 제1 내부 전극과 상기 제3 내부 전극은 상기 제1 외부 전극과 연결되고, 상기 제2 내부 전극과 상기 제4 내부 전극은 상기 제2 외부 전극과 연결되고, 상기 제1 내부 전극과 상기 제2 내부 전극 사이에는 상기 제1 유전체가 배치되고, 상기 제3 내부 전극과 상기 제4 내부 전극 사이에는 상기 제2 유전체가 배치되는 무선 전력 수신 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000252154A (ja) * 1999-02-24 2000-09-14 Hitachi Aic Inc 複合型積層セラミックコンデンサ
JP2005176357A (ja) 2003-12-11 2005-06-30 Seiko Epson Corp 引き込み範囲を狭めない可変周波数発振器の温度補償
JP2008085081A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Kyocera Corp 可変容量コンデンサ
KR20090105115A (ko) * 2008-04-01 2009-10-07 삼성전기주식회사 적층형 칩 커패시터
JP2012169589A (ja) * 2011-01-27 2012-09-06 Sony Corp 容量素子、容量素子の製造方法、共振回路、通信システム、ワイヤレス充電システム、電源装置及び電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000252154A (ja) * 1999-02-24 2000-09-14 Hitachi Aic Inc 複合型積層セラミックコンデンサ
JP2005176357A (ja) 2003-12-11 2005-06-30 Seiko Epson Corp 引き込み範囲を狭めない可変周波数発振器の温度補償
JP2008085081A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Kyocera Corp 可変容量コンデンサ
KR20090105115A (ko) * 2008-04-01 2009-10-07 삼성전기주식회사 적층형 칩 커패시터
JP2012169589A (ja) * 2011-01-27 2012-09-06 Sony Corp 容量素子、容量素子の製造方法、共振回路、通信システム、ワイヤレス充電システム、電源装置及び電子機器

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