KR20160042540A - 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력을 수신하는 복수의 무선 전력 수신부들 및 상기 복수의 무선 전력 수신부들에 각각 연결되고 상기 복수의 무선 전력 수신부들로부터 전달받은 전력을 이용하여 복수의 전력 제어신호들에 따른 충전 전류를 출력하는 복수의 전력 관리부들을 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 전자기기{WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 무선 전력 수신 장치 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.
근래에 무선으로 전력을 전송하는 기술의 적용은 핸드폰, 스마트폰 등에서 보다 대용량인 태블릿 등으로 확대되고 있다. 태블릿 무선충전은 스마트폰의 충전 전력에 비해 큰 전력 요구치를 가지나, 이러한 중용량급 무선 충전은 한 개의 무선 충전 수신기를 이용하기에는 발열 측면에서 불리하고 안정성이 보장되지 못하는 단점이 있다.
하기의 선행문헌인 특허문헌 1은 복수의 코일을 포함하는 무선 전력 수신 장치에 관한 발명으로, 무선 전력 수신 효율이 높은 수신 코일을 선택하고 선택된 무선 전력 수신 코일을 통해 수신된 전력을 이용하여 충전 기기를 충전하는 내용이 기재되어 있다.
한국 공개특허공보 KR 10-2013-0102218
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 복수의 무선 전력 수신부의 출력 부하를 분배할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력을 수신하는 복수의 무선 전력 수신부들; 및 상기 복수의 무선 전력 수신부들에 각각 연결되고 상기 복수의 무선 전력 수신부들로부터 전달받은 전력을 이용하여 복수의 전력 제어신호들에 따른 충전 전류를 출력하는 복수의 전력 관리부들을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 무선 전력을 수신하는 복수의 무선 전력 수신부들과 상기 복수의 무선 전력 수신부들에 각각 연결되고 상기 복수의 무선 전력 수신부들로부터 전달받은 전력을 이용하여 호스트 전력 제어신호에 따른 충전 전류를 출력하는 복수의 전력 관리부들을 포함하는 무선 전력 수신 장치; 상기 충전 전류를 전달받아 충전하는 배터리부; 및 상기 호스트 전력 제어신호를 제공하는 호스트 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 복수의 무선 전력 수신부를 채용하여 장치의 슬림화를 달성할 수 있고, 복수의 무선 전력 수신부들의 출력 부하를 분배하여 발열원을 분리하고 전력 제어신호에 따른 안정적인 전력 출력이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함한 전자기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 무선 전력 수신 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 전자기기를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 전자기기를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 무선 전력 수신 장치의 구성 중 무선 전력 수신부의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
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. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함한 전자기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자기기(300)는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있으며, 상기 무선 전력 수신 장치(200)는 복수의 무선 전력 수신부(210, 220)을 포함할 수 있다,
상기 복수의 무선 전력 수신부(210, 220)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
이때, 자기 유도 방식은 WPC(Wireless Power Consortium) 표준을 사용할 수 있고, 자기 공명 방식은 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준을 사용할 수 있으며, 이외의 표준 또는 비표준 방식을 사용할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(100)가 무선으로 송신한 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)에 의해 수신된 전력은 전자기기(300)에 포함된 배터리(미도시)를 충전하는 등에 사용될 수 있다.
도 2는 무선 전력 수신 장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 제1 무선 전력 수신부(210), 제2 무선 전력 수신부(220) 및 전력 관리부(230)를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 수신 장치(200)를 포함하는 전자기기(300)는 배터리부(310) 및 호스트 제어부(320)를 더 포함할 수 있다.
제1 무선 전력 수신부(210)와 제2 무선 전력 수신부(220)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
상기 수신된 전력은 전력 관리부(230)으로 전달되며, 전력관리부(230)는 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)에 따라 충전 전류(Ic)를 배터리부(310)로 출력할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 전력 관리부(230)로 전달되는 입력 전원은 전자기기(300)에 포함된 카메라, 백라이트, 디스플레이 등의 동작 전원으로 공급될 수도 있다.
상기 전력 관리부(230)는 컨트롤러, 복수의 DC/DC 컨버터 및 복수의 LDO(Low Drop Out) 레귤레이터(Regulator)를 포함할 수 있다.
이하에서는 전력 관리부(230)의 기능 중 복수의 무선 전력 수신부로부터 전달받은 전력을 이용하여 충전 전류(Ic )를 출력하는 기능에 주목하여 설명한다.
전력 관리부(230)가 제공받는 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)는 전류정보, 전압정보 및 출력제어정보를 포함할 수 있고 호스트 제어부(320)로부터 제공될 수 있다.
호스트 제어부(320)는 현재 배터리부(310)의 상태를 확인하여 배터리부(310)의 전력 요구치를 판단할 수 있고, 판단 이후에 전력 요구치를 전력 관리부(230)에 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)로서 제공하여 전력 관리부(230)가 전력 요구치에 부합하는 충전 전류를 출력할 수 있도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 호스트 제어부(320)는 전자기기(300)에 포함된 AP(application processor)에 포함될 수 있다.
호스트 전력 제어신호(Host_ctr)에 포함된 전류정보가 2A(ampere)로 설정되었다고 가정하고 설명하면, 제1 무선 전력 수신부(210)와 제2 무선 전력 수신부간의 부하 분할이 불가능한 경우, 제1 무선 전력 수신부(210)에서 출력되는 전류는 1.7A일 수 있고, 제2 무선 전력 수신부(220)에서 출력되는 전류는 0,3A일 수 있다.
이러한 전력 불균형에 따라 무선 전력 수신부들간 출력 전력의 불균형이 발생할 수 있고, 효율저하 및 발열 증가의 원인이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 전자기기를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(200)는 제1 무선 전력 수신부(210), 제2 무선 전력 수신부(220), 제1 전력 관리부(231) 및 제2 전력 관리부(232)를 포함할 수 있고, 상기 무선 전력 수신 장치(200)를 포함하는 전자기기(300)는 배터리부(310) 및 호스트 제어부(320)를 더 포함할 수 있다.
도 3에서는 두개의 무선 전력 수신부(210, 220)을 예시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(200)는 전자기기(300)의 전력 요구치에 따라 세 개 이상의 무선 전력 수신부를 포함할 수 있다.
제1 무선 전력 수신부(210)와 제2 무선 전력 수신부(220)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전력을 수신할 수 있다.
제1 무선 전력 수신부(210)에 수신된 전력은 제1 무선 전력 수신부(210)에 연결된 제1 전력 관리부(231)에 전달될 수 있다. 제1 전력 관리부(231)은 상기 전달받은 전력을 이용하여 제1 전력 제어 신호(ctr1)에 따른 제1 충전 전류(Ic1)를 출력할 수 있다.
또한, 제2 무선 전력 수신부(220)에 수신된 전력은 제2 무선 전력 수신부에 연결된 제2 전력 관리부(232)에 전달될 수 있다. 제2 전력 관리부(231)은 상기 전달받은 전력을 이용하여 제2 전력 제어 신호(ctr2)에 따른 제2 충전 전류(Ic2)를 출력할 수 있다.
제1 전력 관리부(231) 및 제2 전력 관리부(232)가 제공받는 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)은 전류정보, 전압정보 및 출력제어정보를 포함할 수 있고 호스트 제어부(320)로부터 제공될 수 있다.
호스트 제어부(320)는 현재 배터리부(310)의 상태를 확인하여 배터리부(310)의 전력 요구치를 판단하고, 상기 전력 요구치와 무선 전력 수신 장치(200)에 포함된 복수의 전력 관리부(231, 232)의 개수에 따라 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)에 포함된 전류정보를 결정할 수 있다.
한편, 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)은 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)와 동일한 신호일 수 있고, 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)는 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)을 포함할 수 있다.
전력 요구치가 2A이고, 도 3에 도시된 바와 같이 전력 관리부의 개수가 2인 경우, 호스트 제어부(320)는 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)에 포함된 전류정보를 1A로 결정할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)에 포함된 전류정보도 1A로 설정되며, 제1 전력 관리부(231)와 제2 전력 관리부(232)는 모두 1A의 동일한 전류를 출력하게 된다. 즉, 제1 무선 전력 수신부(210)와 제2 무선 전력 수신부(220) 각각에 연결되는 복수개의 전력 관리부들(231, 232)에 의해 부하 분할이 이루어지기 때문에, 제1 무선 전력 수신부(210) 및 제2 무선 전력 수신부(220)는 1A의 동일한 전류를 출력할 수 있다.
이에 따라, 높은 전력 요구치를 가지는 전자기기에 있어서 출력 부하가 분배된 복수의 무선 충전 수신부를 배치함으로써 전자기기 내에서의 발열원을 분산할 수 있고, 무선 전력 수신 장치의 슬림화가 가능하며, 전력 제어신호에 따른 안정적인 전력 출력이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치를 포함하는 전자기기를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(200)는 제1 무선 전력 수신부(210), 제2 무선 전력 수신부(220), 제1 전력 관리부(231), 제2 전력 관리부(232) 및 제어신호 분배부(233)를 포함할 수 있고, 상기 무선 전력 수신 장치(200)를 포함하는 전자기기(300)는 배터리부(310) 및 호스트 제어부(320)를 더 포함할 수 있다.
추가된 제어 신호 분배부(233) 이외의 구성은 상기 서술한 무선 전력 수신 장치(200)를 포함하는 전자기기(300)와 동일하게 구성될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
호스트 제어부(320)는 현재 배터리부(310)의 상태를 확인하여 배터리부(310)의 전력 요구치를 판단하고, 판단 이후에 전력 요구치를 제어 신호 분배부(233)에 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)로서 제공할 수 있다.
이때, 제어 신호 분배부(233)은 상기 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)를 입력받아 복수의 전력 관리부(231, 232)의 개수에 따라 전류정보를 결정하여, 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)을 생성한 후, 이를 복수의 전력 관리부(231, 232)에 분배할 수 있다.
한편, 복수의 전력관리부(231, 232)에 제공되는 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)에 포함된 전류정보는 동일한 전류값을 가질 수 있다.
예를 들면, 전력 요구치가 2A인 경우, 호스트 제어부(320)는 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)에 포함된 전류정보를 2A로 설정하고, 상기 호스트 전력 제어신호(Host_ctr)를 출력할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 전력 관리부의 개수가 2인 경우, 제어신호 분배부(233)는 전류정보를 1A로 결정하고, 상기 전류정보가 포함된 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)을 생성한 후, 이를 제1 전력 관리부(231)와 제2 전력 관리부(232)로 분배한다. 이에 따라, 제1 전력 관리부(231)와 제2 전력 관리부(232)는 모두 1A의 동일한 전류를 출력하게 된다.
이에 따라 전자기기(300)에 포함된 호스트 제어부(320)의 추가적인 설정 없이 분배된 전류값을 가지는 복수개의 전력 제어신호들(ctr1, ctr2)을 복수의 전력 관리부들(231, 232)에 제공하여 무선 수신 장치의 호환성이 증대될 수 있다.
도 5는 본 발명의 무선 전력 수신 장치의 구성 중 무선 전력 수신부의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제1 무선 전력 수신부(210)는 코일부(211), 정류기(212), 컨버터부(213) 및 제어부(214)를 포함할 수 있다.
상기 코일부(211)는 무선 전력 송신 장치(100)가 송신하는 무선 전력을 상술한 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 수신할 수 있다.
이후, 코일부(211)로부터 제공받은 전력은 정류기(212)를 통해 정류될 수 있고, 정류된 전력은 상기 컨버터부(213)를 통해 출력 전압을 가지도록 변환하여 제1 전력 관리부(231)로 전달될 수 있다.
제 1 전력 관리부(231)는 컨버터부(213)로부터 출력되는 상기 출력 전압을 가지는 전력을 전달받으며, 일정한 부하를 가지도록 설정될 수 있으므로 제1 무선 전력 수신부로부터 전달받는 전력의 전류를 조절할 수 있다.
한편, 상기 제어부(214)는 상기 코일부(211)로부터 제공받은 전력이 임계치 이상인 경우 상기 컨버터부(213)를 제어하여 출력을 차단할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 무선 전력 송신 장치
200: 전자기기
210, 220: 무선 전력 수신부
230, 231, 232: 전력 관리부
233: 제어 신호 분배부
310: 배터리부
320: 호스트 제어부

Claims (11)

  1. 무선 전력을 수신하는 복수의 무선 전력 수신부들; 및
    상기 복수의 무선 전력 수신부들에 각각 연결되고 상기 복수의 무선 전력 수신부들로부터 전달받은 전력을 이용하여 복수의 전력 제어신호들에 따른 충전 전류를 각각 출력하는 복수의 전력 관리부들
    을 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    호스트 전력 제어신호를 입력받아 상기 복수의 전력 제어신호들을 생성하고, 상기 복수의 전력 제어 신호들을 상기 복수의 전력 관리부들에 분배하는 제어신호 분배부를 더 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전력 제어신호들은 동일한 전류값을 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 수신부는
    코일부; 및
    상기 코일부로부터 제공받은 전력을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기로부터 제공된 전력을 출력 전압을 가지도록 변환하는 컨버터부
    를 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무선 전력 수신부는
    상기 코일부로부터 제공받은 전력이 임계치 이상인 경우 상기 컨버터부를 제어하여 출력을 차단하는 제어부를 더 포함하는 무선 전력 수신 장치.
  6. 무선 전력을 수신하는 복수의 무선 전력 수신부들과 상기 복수의 무선 전력 수신부들에 각각 연결되고 상기 복수의 무선 전력 수신부들로부터 전달받은 전력을 이용하여 호스트 전력 제어신호에 따른 충전 전류를 각각 출력하는 복수의 전력 관리부들을 포함하는 무선 전력 수신 장치;
    상기 충전 전류를 전달받아 충전하는 배터리부; 및
    상기 호스트 전력 제어신호를 제공하는 호스트 제어부;
    를 포함하는 전자기기
  7. 제6항에 있어서,
    상기 호스트 전력 제어신호는 복수개의 전력 제어신호들을 포함하고,
    상기 복수개의 전력 관리부들 각각은 상기 복수개의 전력 제어신호들 중 대응하는 전력 제어신호에 응답하여 상기 충전 전류를 출력하는 전자기기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 호스트 전력 제어신호를 입력받아 복수개의 전력 제어신호들을 생성하는 제어신호 분배부를 더 포함하고,
    상기 복수개의 전력 관리부들 각각은 상기 복수개의 전력 제어신호들 중 대응하는 전력 제어신호에 응답하여 상기 충전 전류를 출력하는 전자기기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 전력 제어신호들은 동일한 전류값을 포함하는 전자기기.
  10. 제6항에 있어서, 상기 무선 전력 수신부는
    코일부; 및
    상기 코일부로부터 제공받은 전력을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기로부터 제공된 전력을 출력 전압을 가지도록 변환하는 컨버터부
    를 포함하는 전자기기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 무선 전력 수신부는
    상기 코일부로부터 제공받은 전력이 임계치 이상인 경우 상기 컨버터부를 제어하여 출력을 차단하는 제어부를 더 포함하는 전자 기기.
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