KR20160070709A - 무선 전력 수신기 - Google Patents

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Abstract

무선 전력 수신기가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부, 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부 또는 상기 공진 수신부 에서 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함할 수 있다. 상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 유도 수신부에 흐르는 전류가 상기 공진 수신부에 흐르는 전류보다 크고, 상기 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진 수신부에 흐르는 전류가 상기 유도 수신부에 흐르는 전류보다 클 수 있다.

Description

무선 전력 수신기{WIRELESS POWER RECEIVER}
본 발명은 무선 전력 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기에 관한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시킴으로 인하여 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉽고 이러한 이유로 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생한다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않는다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등으로 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식은, 2005년 MIT의 Soljacic 교수가 Coupled Mode Theory로 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표했다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
유도 방식에 의한 무선 전력 송수신 방법과 공진 방식에 의한 무선 전력 송수신 방법은 상이할 수 있다. 예를 들어, 유도 방식 및 공진 방식 각각에 의한 무선 전력 송수신 주파수는 상이할 수 있으며, 회로의 소자의 값들 또한 상이할 수 있다. 이에 따라, 공진 방식용으로 제작된 무선 전력 수신기는 유도 방식의 무선 전력 송신기가 배치된 환경에서는 무선 전력을 수신할 수 없으며, 유도 방식용으로 제작된 무선 전력 수신기는 공진 방식의 무선 전력 송신기가 배치된 환경에서는 무선 전력을 수신할 수 없다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 전술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위한 무선 전력 수신기를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부; 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및 상기 공진 수신부 또는 상기 유도 수신부에서 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함할 수 있으며, 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 유도 수신부에 흐르는 전류가 상기 공진 수신부에 흐르는 전류보다 크고, 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진 수신부에 흐르는 전류가 상기 유도 수신부에 흐르는 전류보다 클 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 회로; 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 코일; 및 상기 공진회로와 상기 코일을 통해 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함하며, 상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 코일에 흐르는 전류가 상기 공진회로에 흐르는 전류보다 크고, 상기 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진 회로에 흐르는 전류가 상기 코일에 흐르는 전류보다 클 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 제 1 주파수의 무선 전력을 유도 방식으로 수신하고, 제 2 주파수의 무선 전력을 공진 방식으로 수신하는 전력 수신부; 및 상기 제 1 주파수의 무선 전력 또는 상기 제 2 주파수의 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 적어도 하나의 제 1 커패시터를 포함하고, 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및 적어도 하나의 제 2 커패시터 및 코일을 포함하고, 연결된 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 코일이 공진 주파수를 형성하여, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 전자기 유도에 의한 유도 방식 및 전자기 공진에 의한 공진 방식 양자 모두에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라서 유도 방식에 근거한 무선 전력 송신기 및 공진 방식에 근거한 무선 전력 송신기 양자 모두로부터 무선 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다. 이에 따라서, 무선 충전 환경에 구애받지 않고, 다양한 무선 충전 환경에서 충전이 가능한 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 다른 무선 전력 수신기에서는, 유도 방식을 위한 회로 및 공진 방식을 위한 회로가 서로 직접적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 공진 방식 및 유도 방식 중 하나를 선택하기 위한 추가적인 스위치 및 스위치 제어 알고리즘을 요구하지 않을 수 있다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 의한 무선 전력 수신기의 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8k는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식을 위한 코일 및 공진 방식을 위한 코일의 배치를 설명하는 개념도들을 도시한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식을 위한 코일 및 공진 방식을 위한 코일의 배치를 설명하는 개념도들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 구성의 개념도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 수신부의 블록도를 도시한다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, “A 또는 B,”“A 또는/및 B 중 적어도 하나,”또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상”등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B,” “ A 및 B 중 적어도 하나,”또는 “ A 또는 B 중 적어도 하나”는,(1) 적어도 하나의 A를 포함,(2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한(suitable for),” “~하는 능력을 가지는(having the capacity to),” “~하도록 설계된(designed to),” “~하도록 변경된(adapted to),” “~하도록 만들어진(made to),”또는 “~를 할 수 있는(capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성(또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된(specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 장치”라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 수신기는 다양한 종류의 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 적용될 수 있는 무선 충전 시스템의 개념을 설명한다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다. 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 인증절차를 수행한 인증된 무선 전력 수신기에 대하여서만 무선으로 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 전자기파 형태의 무선 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기(100)는 유도 방식 또는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 특히, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 1110-n) 사이의 거리는 실내 환경에서 동작하는 거리일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 전력제공장치(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다.
또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각에 무선 충전 기능을 디스에이블(disabled)하도록 하는 제어 신호를 송신할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 충전 기능의 디스에이블 제어 신호를 수신한 무선 전력 수신기는 무선 충전 기능을 디스에이블할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212) 및 통신부(213)를 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신부(253)를 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 송신기(200)가 요구하는 전력을 제공할 수 있으며, 무선으로 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 여기에서, 전력 송신부(211)는 교류 파형의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 직류 파형의 형태로 전력을 공급하면서 이를 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하여 교류 파형의 형태로 공급할 수도 있다. 전력 송신부(211)는 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하여 다른 구성 요소에 공급하는 형태로도 구현될 수 있다. 전력 송신부(211)는 일정한 교류 파형의 전력을 제공할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
아울러, 전력 송신부(211)는 교류 파형을 무선 전력 수신기(250)로 제공할 수 있다. 전력 송신부(211)는 추가적으로 공진회로 또는 유도회로를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 소정의 전자기파를 송신 또는 수신할 수 있다. 전력 송신부(211)가 공진회로로 구현되는 경우, 공진회로의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경가능할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기파를 송수신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212) 또는 제어부(252)는 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다. 한편, 제어부(252)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 통신부(253)와 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 통신부(213)는 CSMA/CA 알고리즘을 이용할 수도 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신부(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
한편, 통신부(213)는 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 통신부(213)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
또한, 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)로부터 전력 정보를 수신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(250)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 통신부(213)는 무선 전력 수신기(250)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(250)의 무선 전력 수신부(251)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다.
통신부(213)는 무선 전력 수신기(250) 뿐만 아니라, 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터의 신호를 수신할 수도 있다. 예를 들어, 통신부(213)는 다른 무선 전력 송신기로부터 Notice 신호를 수신할 수 있다.
한편, 도 2에서는 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 상이한 하드웨어로 구성되어 무선 전력 송신기(200)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신되는 것과 같이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 본 발명은 전력 송신부(211) 및 통신부(213)가 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(200)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(200) 및 무선 전력 수신기(250)는 각종 신호를 송수신할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(200)가 주관하는 무선 전력 네트워크로의 무선 전력 수신기(250)의 가입과 무선 전력 송수신을 통한 충전 과정이 수행될 수 있다.
전력 수신부(251)는 전력 송신부(211)로부터 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기(300)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유도 수신부(310), 공진 수신부(320), 정류부(330), DC/DC 컨버터부(340), 로드부(350), 제어부(360) 및 커넥터(370)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 전력 처리부(364)는 정류부(330), DC/DC 컨버터부(340) 및 제어부(360)를 포함할 수 있다.
유도 수신부(310)는, 유도 방식에 근거하여 무선 전력(301)을 무선 전력 송신기로부터 수신할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 유도 방식에 근거하여 무선 전력을 송신하도록 제작될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 1 주파수, 예를 들어 유도 방식에서 정의된 제 1 주파수의 무선 전력을 송신할 수 있다. WPC 표준에서는 제 1 주파수가, 예를 들어 100kHz로 정의될 수 있다. 또는, 제 1 주파수는 100~200kHz의 범위 내에서 결정될 수도 있다.
유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력을 수신할 수 있다. 유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력을 효율적으로 수신하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 유도 수신부(310)가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일의 연결과 관련하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 유도 수신부(310)가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일 각각의 커패시턴스 및 인덕턴스는, 제 1 주파수에 대응하여 결정될 수 있다. 또는 커패시턴스 및 인덕턴스는 유도 방식에서 정의된 바에 따라 결정될 수도 있다. 아울러, 유도 수신부(310)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있는 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다. 유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력의 수신이 고효율 또는 고출력으로 전달되기 위한 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다.
공진 수신부(320)는, 공진 방식에 근거하여 무선 전력(302)을 무선 전력 송신기로부터 수신할 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신하도록 제작될 수 있다. 무선 전력 송신기는 제 2 주파수, 예를 들어 공진 방식에서 정의된 제 2 주파수의 무선 전력을 송신할 수 있다. A4WP의 표준에서는 제 2 주파수가, 예를 들어 6.78MHz로 정의될 수 있다.
공진 수신부(320)는 제 2 주파수의 무선 전력을 수신할 수 있다. 공진 수신부(320)는 제 2 주파수의 무선 전력을 효율적으로 수신하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 코일을 포함할 수 있다. 공진 수신부(320)가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일의 연결과 관련하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 공진 수신부(320)가 포함하는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일 각각의 커패시턴스 및 인덕턴스는, 제 2 주파수에 대응하여 결정될 수 있다. 또는 커패시턴스 및 인덕턴스는 공진 방식에서 정의된 바에 따라 결정될 수도 있다. 아울러, 공진 수신부(320)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있는 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다. 공진 수신부(320)는 제 2 주파수의 무선 전력의 수신이 고효율 또는 고출력으로 전달되기 위한 매칭 소자를 더 포함할 수도 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 유도 수신부(310)는 공진 수신부(320)에 직접 연결될 수 있다. 즉, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320) 사이에는 스위칭 소자가 포함되지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신기(300)는 유도 수신부(310)와 정류부(330) 사이에 추가적인 스위칭 소자를 포함하지 않을 수 있다. 아울러, 무선 전력 수신기(300)는 공진 수신부(320)와 정류부(330) 사이에 추가적인 스위칭 소자를 포함하지 않을 수 있다.
한편, 유도 수신부(310)가 수신한 제 1 주파수의 무선 전력(301)은 정류부(330)로 전달될 수 있다. 이 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이 유도 수신부(310)와 공진 수신부(320)가 직렬로 연결되고, 제 1 주파수의 무선 전력이 수신되는 경우에, 제 1 주파수의 무선 전력(301)은 공진 수신부(320)의 영향을 받지 않고, 정류부(330)로 전달될 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 1 주파수에서의 공진 수신부(320)의 임피던스는 유도 수신부(310) 및 전력 처리부와 비교하여 상대적으로 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수에서는, 유도 수신부(310) 및 정류부(330)가 쇼트된 것으로 해석될 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수의 무선 전력은 유도 수신부(310)에서 정류부(330)로 전달될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 공진 수신부(320)는 유도 수신부(310)에 직렬로 연결된 경우 제 1 주파수에서 임계치 미만의 임피던스를 가질 수 있다. 결국, 제 1 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 유도 수신부(310)의 코일에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)의 공진 회로에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
공진 수신부(320)는 제 2 주파수의 무선 전력(302)을 수신할 수 있다. 공진 수신부(320)는 수신된 무선 전력(302)을 정류부(330)로 전달할 수 있다.
정류부(330)는 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320) 중 적어도 하나에서 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있다. 예를 들어 정류부(330)는 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다. DC/DC 컨버터부(340)는 정류된 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터부(340)는 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터부(340)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 및 최댓값이 기설정될 수 있다. 로드부(350)는 DC/DC 컨버터부(340)로부터 입력되는 컨버팅된 전력을 저장할 수 있다.
제어부(360)는 무선 전력 수신기(300)의 각 구성 요소의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(360)는 예를 들어, PMIC(power management integrated chip), 프로세서(processor) 등으로 구현될 수 있다. 프로세서는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서는, 예를 들면, 무선 전력 수신기의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
커넥터(370)는 DC/DC 컨버터부(340)에 연결될 수 있다. 커넥터(370)는 유선으로 외부로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 커넥터(370)는 전력 급전을 위한 단자가 인입될 수 있는 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. DC/DC 컨버터부(340)는 커넥터(370)로부터 유선으로 전력이 수신되는 경우에, 전력의 전압의 크기를 로드부(350)에 대응되는 크기로 컨버팅하여 로드부(350)로 전달할 수 있다. 구현에 따라서, DC/DC 컨버터부(340)는 PMIC(power management integrated circuit)로 구현될 수도 있다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 공진 수신부(320)는 유도 수신부(310)에 연결될 수 있으며, 유도 수신부(310)는 정류부(330)에 연결될 수 있다. 공진 수신부(320)는 제 2 주파수의 무선 전력(302)을 수신할 수 있다.
공진 수신부(320)가 수신한 제 2 주파수의 무선 전력(302)은 정류부(330)로 전달될 수 있다. 이 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이 유도 수신부(310)와 공진 수신부(320)가 직렬로 연결되고, 제 2 주파수의 무선 전력이 수신되는 경우에, 제 2 주파수의 무선 전력(302)은 유도 수신부(310)의 영향을 받지 않고, 정류부(330)로 전달될 수 있다. 더욱 상세하게는, 제 2 주파수에서의 유도 수신부(310) 내에서 서로 병렬로 연결된 소자 중 적어도 일부의 임피던스는 공진 수신부(320) 및 전력 처리부와 비교하여 상대적으로 높아서 무시될 수도 있다. 이에 따라, 제 2 주파수에서는, 유도 수신부(310)의 소자 일부가 무시될 수 있다. 이에 따라, 제 2 주파수의 무선 전력은 공진 수신부(320)에서 정류부(330)로 전달될 수 있다.
결국, 제 2 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 공진 수신부(320)의 공진 회로에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)의 코일에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력(301)을 수신할 수 있다. 유도 수신부(310)는 수신된 무선 전력(301)을 정류부(330)로 전달할 수 있다.
도 3a 및 3b에서 상술한 바와 같이, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 직렬로 연결될 수 있다. 아울러, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320) 중 하나는 전력 처리부로 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 주파수의 무선 전력(301)이 수신되는 상황에서는, 유도 수신부(310)에 직렬로 연결된 공진 수신부(320)가 쇼트된 것과 같이 구성될 수 있다. 아울러, 제 2 주파수의 무선 전력(302)이 수신되는 상황에서는, 공진 수신부(320)에 직렬로 연결된 유도 수신부(310) 중 일부의 소자의 임피던스가 무시될 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수의 무선 전력(301) 및 제 2 주파수의 무선 전력(302) 각각이 수신되는 상황에서도, 공진 수신부(320) 및 유도 수신부(310)의 구성은 무선 전력 처리에 영향을 주지 않을 수 있다. 유도 수신부(310)와 공진 수신부(320)가 서로 직렬로 연결된 경우의, 제 1 주파수 및 제 2 주파수에서의 임피던스에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기(300)의 블록도를 도시한다. 특히, 도 4는 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)가 서로 병렬로 연결된 경우를 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유도 수신부(310)는 정류부(330)로 연결될 수 있다. 공진 수신부(320)는 정류부(330)로 연결될 수 있다. 아울러, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
우선, 제 1 주파수의 무선 전력(301)이 수신되는 상황을 상정하도록 한다. 제 1 주파수의 무선 전력(301)은 유도 수신부(310)에서 수신될 수 있다. 한편, 유도 수신부(310)에 병렬로 연결된 공진 수신부(320)의 제 1 주파수에서의 임피던스는, 유도 수신부(310) 및 전력 처리부의 임피던스와 비교하여 상대적으로 높을 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수에서는, 유도 수신부(310)에 병렬로 연결된 공진 수신부(320)가 오픈(open)된 것으로 해석될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 공진 수신부(320)는 유도 수신부(310)에 병렬로 연결된 경우 제 1 주파수에서 임계치를 초과하는 임피던스를 가질 수 있다.
이에 따라, 제 1 주파수의 무선 전력(301)은 유도 수신부(310)에서 수신되어 정류부(330)로 전달될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 주파수에서는 유도 수신부(310)에 병렬로 연결된 공진 수신부(320)가 오픈된 것으로 해석될 수 있으며, 제 1 주파수의 무선 전력(301)은 공진 수신부(320)의 영향 없이 유도 수신부(310)로부터 정류부(330)로 전달될 수 있다.
결국, 제 1 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 유도 수신부(310)의 코일에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)의 공진 회로에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
다음으로, 제 2 주파수의 무선 전력(302)이 수신되는 상황을 상정하도록 한다. 제 2 주파수의 무선 전력(302)은 공진 수신부(320)에서 수신될 수 있다. 한편, 공진 수신부(320)에 병렬로 연결된 유도 수신부(310)의 제 2 주파수에서의 임피던스는, 공진 수신부(320) 및 전력 처리부의 임피던스와 비교하여 상대적으로 높을 수 있다. 이에 따라, 제 2 주파수에서는, 공진 수신부(320)에 병렬로 연결된 유도 수신부(310)가 오픈(open)된 것으로 해석될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 수신부(310)는 공진 수신부(320)에 병렬로 연결된 경우 제 2 주파수에서 임계치를 초과하는 임피던스를 가질 수 있다.
이에 따라, 제 2 주파수의 무선 전력(302)은 공진 수신부(320)에서 수신되어 정류부(330)로 전달될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 주파수에서는 공진 수신부(320)에 병렬로 연결된 유도 수신부(310)가 오픈된 것으로 해석될 수 있으며, 제 2 주파수의 무선 전력(302)은 유도 수신부(310)의 영향 없이 공진 수신부(320)로부터 정류부(330)로 전달될 수 있다.
결국, 제 2 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 공진 수신부(320)의 공진 회로에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)의 코일에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
제 1 주파수 및 제 2 주파수 각각에서의, 서로에게 병렬로 연결된 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320) 각각의 임피던스에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
상술한 바와 같이, 제 1 주파수에서 공진 수신부(320)의 영향과 제 2 주파수에서의 유도 수신부(310)의 영향이 차단될 수 있어, 본 발명의 실시예에 의한 무선 전력 수신기(300)는 양 주파수 각각에서 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 5는 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 의한 무선 전력 수신기의 개념도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비교예에 의한 무선 전력 수신기는 유도 수신부(510) 및 공진 수신부(520)를 포함한다. 유도 수신부(510)는 제 1 스위치(511)로 연결될 수 있으며, 제 1 스위치(511)는 유도 수신부(510) 및 정류부(530) 사이의 연결을 온/오프할 수 있다. 공진 수신부(520)는 제 2 스위치(512)로 연결될 수 있으며, 제 2 스위치(512)는 공진 수신부(520) 및 정류부(530) 사이의 연결을 온/오프할 수 있다.
제어부(560)는 제 1 스위치(511) 및 제 2 스위치(512) 각각의 온/오프를 제어하는 스위치 제어 신호(561,562)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주파수의 무선 전력이 수신된다고 판단되면, 제어부(560)는 제 1 스위치(511)를 온하는 스위치 제어 신호(561) 및 제 2 스위치(512)를 오프하는 스위치 제어 신호(562)를 출력할 수 있다. 스위치 제어 신호(561,562)에 의하여, 제 1 스위치(511)는 유도 수신부(510) 및 정류부(530) 사이를 연결할 수 있으며, 제 2 스위치(512)는 공진 수신부(520) 및 정류부(530) 사이를 연결하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수의 무선 전력은 유도 수신부(510)에서 수신되어 정류부(530)로 전달될 수 있다.
한편, 제 2 주파수의 무선 전력이 수신된다고 판단되면, 제어부(560)는 제 1 스위치(511)를 오프하는 스위치 제어 신호(561) 및 제 2 스위치(512)를 온하는 스위치 제어 신호(562)를 출력할 수 있다. 스위치 제어 신호(561,562)에 의하여, 제 1 스위치(511)는 유도 수신부(510) 및 정류부(530) 사이를 연결하지 않을 수 있으며, 제 2 스위치(512)는 공진 수신부(520) 및 정류부(530) 사이를 연결할 수 있다. 이에 따라, 제 2 주파수의 무선 전력은 공진 수신부(520)에서 수신되어 정류부(530)로 전달될 수 있다.
즉, 비교예에 의한 무선 전력 수신기는 유도 수신부(510) 및 공진 수신부(520)를 서로 격리(isolate)한다. 즉, 비교예에 의한 무선 전력 수신기는, 제 1 주파수의 무선 전력 수신 시에는 공진 수신부(520)를 유도 수신부(510)로부터 격리시키며, 제 2 주파수의 무선 전력 수신 시에는 유도 수신부(510)를 공진 수신부(520)로부터 격리시킨다. 이에 따라, 비교예에 의한 무선 전력 수신기는, 상술한 본 발명의 다양한 무선 전력 수신기(300)와는 대조적으로, 격리를 위한 소자, 예를 들어 제 1 스위치(511) 및 제 2 스위치(512)를 요구한다. 아울러, 비교예에 의한 무선 전력 수신기는, 상술한 본 발명의 다양한 무선 전력 수신기(300)와는 대조적으로, 격리를 위한 프로그램, 예를 들어 스위치 제어 신호(561,562) 타이밍 제어 프로그램 등을 요구한다. 도 3a, 3b 및 4에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 비교예에 의한 무선 전력 수신기의 격리를 위한 소자 또는 격리를 위한 프로그램을 포함하지 않아, 실장 면적의 감소, 프로그램의 간소화 및 프로그램 구동을 위한 리소스 감소 등이 창출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유도 수신부(310)는 제 1 코일(311), 제 1 커패시터(312) 및 제 2 커패시터(314)를 포함할 수 있다. 공진 수신부(320)는 제 2 코일(321), 제 3 커패시터(323) 및 제 4 커패시터(322)를 포함할 수 있다. 도 6의 실시예에 의한 유도 수신부(310)는 제 1 노드(601) 및 제 2 노드(602)에 연결될 수 있으며, 제 1 노드(601) 및 제 2 노드(602)는 전력 처리부(610)로 연결될 수 있다. 도 6의 실시예에 의한 공진 수신부(320)는 제 1 노드(601) 및 제 2 노드(602)에 연결될 수 있으며, 제 1 노드(601) 및 제 2 노드(602)는 전력 처리부(610)로 연결될 수 있다. 즉, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
제 1 코일(311)의 일단은 제 4 노드(315)로 연결될 수 있다. 제 1 코일(311)의 타단은 제 1 커패시터(312)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(312)의 타단은 제 3 노드(313)에 연결될 수 있다. 제 3 노드(313)는 제 1 노드(601)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(314)의 일단은 제 3 노드(313)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(314)의 타단은 제 4 노드(315)에 연결될 수 있다. 제 4 노드(315)는 제 2 노드(602)에 연결될 수 있다. 제 1 코일(311)은 L1의 인덕턴스를 가지며, 제 1 커패시터(312)는 C1의 커패시턴스를 가지며, 제 2 커패시터(314)는 C2의 커패시턴스를 가진다.
제 2 코일(321)의 일단은 제 5 노드(324)에 연결될 수 있다. 제 5 노드(324)에는 제 3 커패시터(323)의 일단 및 제 4 커패시터(322)의 일단이 연결될 수 있다. 제 4 커패시터(322)의 타단은 제 6 노드(325)에 연결될 수 있으며, 제 6 노드(325)에는 제 2 코일(321)의 타단과 제 2 노드(602)가 연결될 수 있다. 제 3 커패시터(323)의 타단은 제 1 노드(601)에 연결될 수 있다. 제 2 코일(312)은 L2의 인덕턴스를 가지며, 제 3 커패시터(323)는 C3의 커패시턴스를 가지며, 제 4 커패시터(322)는 C4의 커패시턴스를 가진다.
한편, 전력 처리부(610)의 관점에서의 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)의 임피던스는 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
Z①은 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z①은
Figure pat00002
, 즉
Figure pat00003
일 수 있다.
Z②은 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 커패시터(314)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z②은
Figure pat00004
일 수 있다.
Z③은 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 코일(321), 제 3 커패시터(323) 및 제 4 커패시터(322)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z③은
Figure pat00005
, 즉
Figure pat00006
일 수 있다.
표 1은 Z①, Z②, Z③각각의 제 1 주파수 및 제 2 주파수에서의 임피던스를 나타낸다.
제 1 주파수(예를 들어, 100kHz)인 경우 제 2 주파수(예를 들어, 6.78MHz)인 경우
Z①
Figure pat00007
Figure pat00008
>>1 이므로,
Figure pat00009
Z②
Figure pat00010
Figure pat00011
Z③
Figure pat00012
<<1 이므로,
Figure pat00013
Figure pat00014
우선, 제 1 주파수가 100kHz인 경우를 상정하도록 한다. 이 경우, ω는 6.28 × 105일 수 있다. 한편, L1은 10μH, L2는 500 nH, C1은 300nF, C2는 1nF, C3는 1nF, C4는 500pF일 수 있다.
이 경우, Z①은 j11.6, Z②는 -j1592, Z③는 -j1592일 수 있다. 즉, 제 1 주파수, 즉 100kHz의 환경에서, 무선 전력 수신기에서는 Z①이 우세(dominant)한 것을 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 상대적으로 높은 임피던스를 가지는 Z③에 대응하는 공진 수신부(320)는 전체 무선 전력 수신기에 미치는 영향이 상대적으로 미미할 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수의 환경에서는 공진 수신부(320)가 무시되는 것으로 해석될 수 있으며, 유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(610)로 전달할 수 있다.
결국, 제 1 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 유도 수신부(310)의 코일(311)에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)의 공진 회로(321,322,323)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 더욱 상세하게, 코일(311)로부터 출력되는 전류는 Z②방향, Z③방향과 전력 처리부(610) 방향의 세 가지 경로로 분기되어 흐를 수 있다. 상술한 바와 같이, Z②방향, Z③방향의 임피던스는 상대적으로 큰 수치를 가질 수 있으며, 상대적으로 작은 수치의 임피던스를 가지는 전력 처리부(610) 쪽으로 전류의 대부분이 흐를 수 있다. 예를 들어, 전력 처리부(610)의 임피던스는 10Ω의 크기를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 무선 전력 송신기의 1차측 코일로부터의 자기장에 의하여 유도 수신부(310)의 코일(311)에서 유도되는 전류의 크기는, 공진 수신부(320)의 코일(321)에서 유도되는 전류의 크기보다 상대적으로 매우 클 수 있다. 이는, 무선 전력 송신기와 유도 수신부(310)는 임피던스 매칭이 됨에 따라서 자기장의 반사파의 세기가 작은 것으로부터 기인할 수 있다. 무선 전력 송신기와 공진 수신부(320)는 임피던스 매칭이 되지 않도록 설계됨에 따라서, 무선 전력 송신기의 1차측 코일로부터의 자기장에 의해서 공진 수신부(320)의 코일(321)에서 유도되는 전류의 크기는, 유도 수신부(310)의 코일(311)에서 유도되는 전류의 크기보다 상대적으로 매우 작을 수 있다. 이는, 무선 전력 송신기의 1차측 코일로부터의 자기장이 공진 수신부(320)에 의하여 반사되는 반사파의 세기가 상대적으로 큰 것으로부터 기인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 유도 수신부(310)가 유도 방식의 무선 전력 송신기와 임피던스 매칭이 되도록 설계되고, 공진 수신부(320)가 유도 방식의 무선 전력 송신기와 임피던스 매칭이 되지 않도록 설계될 수 있다.
다음으로, 제 2 주파수가 6.78MHz인 경우를 상정하도록 한다. 이 경우, ω는 4.26 × 107일 수 있다. 한편, L1은 10μH, L2는 500 nH, C1은 300nF, C2는 1nF, C3는 1nF, C4는 500pF일 수 있다.
이 경우, Z①은 j426, Z②는 -j23.5, Z③는 j15.4일 수 있다. 즉, 제 1 주파수, 즉 6.78MHz의 환경에서, 무선 전력 수신기에서는 Z② 및 Z③이 우세(dominant)한 것을 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 상대적으로 높은 임피던스를 가지는 Z①에 대응하는 유도 수신부(310)의 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)는 전체 무선 전력 수신기에 미치는 영향이 상대적으로 미미할 수 있다. 이에 따라, 제 2 주파수의 환경에서는 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)가 무시되는 것으로 해석될 수 있으며, 공진 수신부(320) 및 제 2 커패시터(314)는 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(610)로 전달할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 2 코일(321), 제 3 커패시터(323), 제 4 커패시터(322)와 제 2 커패시터(314)가 단독 또는 다른 소자와 함께 6.78MHz의 공진 주파수를 가지는 공진 회로를 가지도록 설계될 수 있다.
결국, 제 2 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 공진 수신부(320)의 공진 회로(321,322,323)에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)의 코일(311)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다.
더욱 상세하게, 코일(311)로부터 출력되는 전류는 Z①방향, Z②방향 과 전력 처리부(610) 방향의 세 가지 경로로 분기되어 흐를 수 있다. 상술한 바와 같이, Z①방향, Z②방향의 임피던스는 상대적으로 큰 수치를 가질 수 있으며, 상대적으로 작은 수치의 임피던스를 가지는 전력 처리부(610) 쪽으로 전류의 대부분이 흐를 수 있다. 예를 들어, 전력 처리부(610)의 임피던스는 10Ω의 크기를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 무선 전력 송신기의 공진회로로부터 전송된 전자기장에 의해 무선 전력 수신기(251)에서 발생되는 전류의 대부분은 공진 수신부(320)의 공진 회로에서 생성될 수 있다. 이는, 무선 전력 송신기의 공진회로와 공진 수신부(320)의 공진 회로가 동일한 공진 주파수를 가진 것으로부터 기인한다. 유도 수신부(310) 또한 공진회로를 가질 수 있지만, 유도 수신부(310)의 공진회로는 무선 전력 송신기의 공진 주파수와 상이한 공진 주파수를 가짐에 따라서, 무선 전력 송신기의 공진 회로로부터 전송된 전자기장에 의해 유도 수신부(310)에서 발생되는 전류의 크기는 공진 수신부(320)의 공진 회로에서 생성되는 전류의 크기보다 상대적으로 매우 작을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제 2 커패시터(314)는 유도 수신부(310)에서도 이용되며, 공진 수신부(320)에서도 이용되는바, 공유 커패시터라 명명될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도를 도시한다.
도 7의 실시예에서는, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)가 서로 직렬로 연결될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 유도 수신부(310)는 제 1 코일(311), 제 1 커패시터(312) 및 제 2 커패시터(314)를 포함할 수 있다. 공진 수신부(320)는 제 2 코일(321) 및 제 4 커패시터(322)를 포함할 수 있다. 도 6의 실시예와 비교하여, 공진 수신부(320)는 제 3 커패시터(323)를 포함하지 않을 수 있다.
도 7의 실시예에 의한 유도 수신부(310)는 제 1 노드(701)에 연결될 수 있으며, 공진 수신부(320)는 제 2 노드(702)에 연결될 수 있다. 제 1 노드(701) 및 제 2 노드(702)는 전력 처리부(710)로 연결될 수 있다.
제 1 코일(311)의 일단은 제 4 노드(315)로 연결될 수 있다. 제 1 코일(311)의 타단은 제 1 커패시터(312)의 일단에 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(312)의 타단은 제 3 노드(313)에 연결될 수 있다. 제 3 노드(313)는 제 1 노드(701)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(314)의 일단은 제 3 노드(313)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(314)의 타단은 제 4 노드(315)에 연결될 수 있다. 제 4 노드(315)는 제 6 노드(325)에 연결될 수 있다. 제 1 코일(311)은 L1의 인덕턴스를 가지며, 제 1 커패시터(312)는 C1의 커패시턴스를 가지며, 제 2 커패시터(314)는 C2의 커패시턴스를 가진다.
제 2 코일(321)의 일단은 제 5 노드(324)에 연결될 수 있다. 제 5 노드(324)에는 제 4 커패시터(322)의 일단이 연결될 수 있다. 제 4 커패시터(322)의 타단은 제 6 노드(325)에 연결될 수 있으며, 제 6 노드(325)에는 제 2 코일(321)의 타단과 제 4 노드(315)가 연결될 수 있다. 제 2 코일(321)은 L2의 인덕턴스를 가지며, 제 4 커패시터(322)는 C4의 커패시턴스를 가진다.
한편, 전력 처리부(710)의 관점에서의 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)의 임피던스는 수학식 3과 같을 수 있다.
Figure pat00015
Z①은 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z①은
Figure pat00016
, 즉
Figure pat00017
일 수 있다.
Z②은 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 커패시터(314)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z②은
Figure pat00018
일 수 있다.
Z③은 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 코일(321) 및 제 4 커패시터(322)에 대한 임피던스를 나타낼 수 있다. ω의 각주파수에서 Z③은
Figure pat00019
, 즉
Figure pat00020
일 수 있다.
표 2는 Z①, Z②, Z③각각의 제 1 주파수 및 제 2 주파수에서의 임피던스를 나타낸다.
제 1 주파수(예를 들어, 100kHz)인 경우 제 2 주파수(예를 들어, 6.78MHz)인 경우
Z①
Figure pat00021
Figure pat00022
>>1 이므로,
Figure pat00023
Z②
Figure pat00024
Figure pat00025
Z③
Figure pat00026
<<1 이므로,
Figure pat00027
Figure pat00028
우선, 제 1 주파수가 100kHz인 경우를 상정하도록 한다. 이 경우, ω는 6.28 × 105일 수 있다. 한편, L1은 10μH, L2는 500 nH, C1은 300nF, C2는 1nF, C4는 500pF일 수 있다.
이 경우, Z①은 j11.6, Z②는 -j1592, Z③는 j0.314일 수 있다. 즉, 제 1 주파수, 즉 100kHz의 환경에서, 무선 전력 수신기에서는 (Z①||Z②)가 우세(dominant)한 것을 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, 유도 수신부(310) 및 공진 수신부(320)는 서로 직렬로 연결되어 있기 때문에, 상대적으로 낮은 임피던스를 가지는 Z③에 대응하는 공진 수신부(320)는 전체 무선 전력 수신기에 미치는 영향이 상대적으로 미미할 수 있다. 이에 따라, 제 1 주파수의 환경에서는 공진 수신부(320)가 무시, 예를 들어 쇼트(short)된 것으로 해석될 수 있으며, 유도 수신부(310)는 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(610)로 전달할 수 있다. 즉, 공진 수신부(320)에서 소모되는 전력이 상대적으로 미미할 수 있어, 유도 수신부(310)로부터의 전력의 대부분은 소모 없이 전력 처리부(710)로 전달될 수 있다.
결국, 제 1 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기가 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 유도 수신부(310)와 공진 수신부(320)는 격리(isolate)될 수 있으므로, 유도 방식으로 전력을 수신할 시에 공진 수신부(320)의 코일(321)로부터 출력되는 전류의 세기는 상대적으로 작을 수 있다.
다음으로, 제 2 주파수가 6.78MHz인 경우를 상정하도록 한다. 이 경우, ω는 4.26 × 107일 수 있다. 한편, L1은 10μH, L2는 500 nH, C1은 300nF, C2는 1nF, C4는 500pF일 수 있다.
이 경우, Z①은 j426, Z②는 -j23.5, Z③는 j38.9일 수 있다. 즉, 제 2 주파수, 즉 6.78MHz의 환경에서, 무선 전력 수신기에서는 Z② 및 Z③이 우세(dominant)한 것을 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, Z①와 Z② 는 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 상대적으로 높은 임피던스를 가지는 Z①의 영향이 상대적으로 미미할 수 있다. 이에 따라, 제 2 주파수의 환경에서는 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)가 무시, 예를 들어 오픈(open)된 것으로 해석될 수 있으며, 공진 수신부(320) 및 제 2 커패시터(314)는 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(710)로 전달할 수 있다. 즉, 제 1 코일(311) 및 제 1 커패시터(312)에 의한 전력 소모가 상대적으로 미미할 수 있어, 공진 수신부(320)로부터의 전력 대부분이 전력 처리부(710)로 전달될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 2 코일(321), 제 4 커패시터(322)와 제 2 커패시터(314)가, 단독 또는 다른 소자와 함께 6.78MHz의 공진 주파수를 가지는 공진 회로를 가지도록 설계될 수 있다.
결국, 제 2 주파수에서 무선 충전을 수행하는 경우에는, 공진 수신부(320)에 흐르는 전류의 크기가 유도 수신부(310)에 흐르는 전류의 크기보다 클 수 있다. 상술한 바와 같이, 공진 수신부(320)가 공진 방식의 무선 전력 송신기와 동일한 주파수를 가지기 때문에, 제 2 주파수에서의 무선 전력 송신기로부터 전송된 전자기파에 의한 전류는 대부분은 공진 수신부(320)에서 발생될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제 2 커패시터(314)는 유도 수신부(310)에서도 이용되며, 공진 수신부(320)에서도 이용되는바, 공유 커패시터라 명명될 수도 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식을 위한 코일 및 공진 방식을 위한 코일의 배치를 설명하는 개념도들을 도시한다.
도 8a를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 한편, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치된 것은 단순히 예시적인 것으로, 유도 방식을 위한 코일(820)의 내측에 공진 방식을 위한 코일(810)이 배치될 수도 있다. 도 8a의 실시예에서는, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 중심부에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다.
공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 서로 직렬(830)로 연결될 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 각각의 매칭 회로를 더 포함할 수도 있다. 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 사이에 매칭 회로를 포함하여 서로 직렬 연결될 수도 있다.
상술한 바에 따라, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 하나의 PCB에 형성될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 서로 병렬(840)로 연결될 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 각각의 매칭 회로를 더 포함할 수도 있다. 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)은 사이에 매칭 회로를 포함하여 서로 병렬 연결될 수도 있다. 아울러, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820) 사이에 추가적인 커패시터가, 예를 들어 도 6등과 같이 더 포함될 수도 있다.
도 8c를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 한편, 통신 안테나(850)가 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 추가적으로 더 형성될 수도 있다. 여기에서, 통신 안테나(850)는 무선 전력 수신기를 포함한 전자 장치가 다른 전자 장치와 통신을 수행하기 위한 것으로, 예를 들어, NFC(near field communication), 블루투스 통신, 블루투스 저에너지 통신, 지그비(Zig-bee) 통신 등의 다양한 통신 방식에 기초한 안테나일 수 있다. 도 8c의 실시예에서는, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 중심부에 통신 안테나(850)이 배치될 수 있다.
상술한 바에 따라서, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820)뿐만 아니라, 통신 안테나(850)가 하나의 PCB에 형성될 수 있다. 이에 따라, 실장 면적이 감소할 수 있다.
도 8d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현을 도시한다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 공진 방식을 위한 코일(811)은 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수 있다. 아울러, 유도 방식을 위한 코일(821) 또한 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 8d의 실시예에서는, NFC 안테나(851)가 유도 방식을 위한 코일(821) 외측 및 공진 방식을 위한 코일(811) 내측에 배치될 수 있다. 도 8e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현으로, 공진 방식을 위한 코일(811)은 1회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 8f를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 우측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 아울러, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 좌측에 유도 방식을 위한 통신 안테나(850)가 배치될 수 있다. 도 8g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현을 도시한 것으로, 공진 방식을 위한 코일(811)은 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수 있다. 아울러, 유도 방식을 위한 코일(821) 또한 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 8g의 실시예에서는, NFC 안테나(851)가 공진 방식을 위한 코일(811) 내측의 상대적으로 좌측에 배치되며, 유도 방식을 위한 코일(821)이 공진 방식을 위한 코일(811) 내측의 상대적으로 우측에 배치될 수 있다.
도 8h를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 우측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 아울러, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 좌측에 유도 방식을 위한 통신 안테나(850)가 배치될 수 있다. 한편, 통신 안테나(850)의 일부와 공진 방식을 위한 코일(810)의 일부는 서로 겹쳐지도록 배치될 수도 있다. 도 8i는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현을 도시한 것으로, 공진 방식을 위한 코일(811)은 1 회 권선된 루프 형태를 가질 수 있다. 아울러, 유도 방식을 위한 코일(821) 또한 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 8i의 실시예에서는, NFC 안테나(851) 의 일부와 공진 방식을 위한 코일(811)의 일부는 서로 겹쳐지도록 배치될 수도 있다.
도 8j를 참조하면, 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 우측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 아울러, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 좌측에 유도 방식을 위한 통신 안테나(850)가 배치될 수 있다. 한편, 통신 안테나(850)의 일부가 공진 방식을 위한 코일(810)의 외부에 위치하도록 배치될 수도 있다. 도 8k는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현을 도시한 것으로, 공진 방식을 위한 코일(811)은 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수 있다. 아울러, 유도 방식을 위한 코일(821) 또한 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 8i의 실시예에서는, NFC 안테나(851)의 일부가 공진 방식을 위한 코일(811)의 외부에 배치될 수도 있다.
도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유도 방식을 위한 코일 및 공진 방식을 위한 코일의 배치를 설명하는 개념도들을 도시한다.
공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 유도 방식을 위한 코일(820)이 배치될 수 있다. 한편, 통신 안테나(850)가 공진 방식을 위한 코일(810)의 내측에 추가적으로 더 형성될 수도 있다. 도 9의 실시예에서는, 공진 방식을 위한 코일(810)의 상대적으로 중심부에 통신 안테나(850)이 배치될 수 있다. 한편, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나(860)는 공진 방식을 위한 코일(810)의 외부에 위치하도록 배치될 수도 있다. 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구현을 도시한 것으로, 공진 방식을 위한 코일(811)은 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수 있다. 아울러, 유도 방식을 위한 코일(821) 또한 복수 회 권선된 루프 형태를 가질 수도 있다. 도 9b의 실시예에서는, NFC 안테나(851)가 유도 방식을 위한 코일(821) 외측 및 공진 방식을 위한 코일(811) 내측에 배치될 수 있다. 한편, MST 안테나(861)는 공진 방식을 위한 코일(810)의 외부에 위치하도록 배치될 수도 있다. 상술한 바에 따라서, 공진 방식을 위한 코일(810) 및 유도 방식을 위한 코일(820), 통신 안테나(850) 뿐만 아니라, MST 안테나(860)가 하나의 PCB에 형성될 수 있다. 이에 따라, 실장 면적이 감소할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 구성의 개념도를 도시한다.
예를 들어, 유도 방식의 코일 또는 MST 안테나로 이용되는 코일은 일반적으로 수 uH 이상의 높은 인덕턴스와 1Ω 미만의 낮은 저항값을 요구한다. 이를 만족하기 위하여, 유도 방식의 코일 또는 MST 안테나로 이용되는 코일이 차지하는 면적이 커져 실장 면적이 증가하는 문제점이 있었다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일은 차지하는 면적 감소 및 인덕턴스 증가를 위하여 도 10에 도시된 바와 같은 2층의 서브 코일(1010,1020)로 구성될 수 있다. 한편, 상술한 2층의 구성은 단순히 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일은 복수 개의 서브 코일을 포함할 수 있으며, 복수 개의 서브 코일은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 전력 수신부(1110) 및 전력 처리부(1120)를 포함할 수 있다.
전력 수신부(1110)는 제 1 주파수의 무선 전력을 유도 방식으로 수신하여 전력 처리부(1120)로 전달할 수 있다. 전력 수신부(1110)는 제 2 주파수의 무선 전력을 공진 방식으로 수신하여 전력 처리부(1120)로 전달할 수도 있다. 즉, 전력 수신부(1110)는 유도 방식 및 공진 방식의 양 방식 모두에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
전력 처리부(1120)는 전력 수신부(1110)로부터 전달받은 제 1 주파수의 무선 전력 또는 제 2 주파수의 무선 전력을 처리할 수 있다. 예를 들어, 전력 처리부(1120)는 정류부, DC/DC 컨버터부 및 로드부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 전력 수신부(1110)는 제 1 회로(1210) 및 제 2 회로(1220)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제 1 회로(1210)는, 예를 들어 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 제 1 회로(1210)의 코일은 유도 방식, 즉 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하기 위한 것일 수 있다. 제 2 회로(1220)는, 예를 들어 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 제 2 회로(1220)의 코일은 공진 방식, 즉 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하기 위한 것일 수 있다.
제 1 회로(1210)의 임피던스(1211)는 제 2 주파수에서 임계치를 초과할 수 있으며, 이에 따라 병렬 연결에서 오픈된 것으로 해석될 수 있다. 아울러, 제 2 회로(1220)의 임피던스(1221)는 제 1 주파수에서 임계치를 초과할 수 있으며, 이에 따라 병렬 연결에서 오픈된 것으로 해석될 수 있다.
한편, 전력 수신부(1110)는 공유 커패시터(1230)를 더 포함할 수 있다.
제 1 회로(1210) 및 공유 커패시터(1230)는 유도 방식에 의하여 제 1 주파수의 무선 전력을 수신할 수 있다. 제 1 주파수에서, 제 2 회로(1220)는 오픈된 것으로 해석될 수 있으며, 제 1 회로(1210) 및 공유 커패시터(1230)는 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(1120)로 전달할 수 있다.
제 2 회로(1220) 및 공유 커패시터(1230)는 공진 회로를 형성할 수 있다. 공진 회로의 공진 주파수는, 예를 들어 제 2 주파수로 설정될 수 있다. 제 2 주파수에서, 제 1 회로(1210)는 오픈된 것으로 해석될 수 있으며, 제 2 회로(1220) 및 공유 커패시터(1230)는 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하여 전력 처리부(1120)로 전달할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부; 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및 상기 공진 수신부 또는 상기 유도 수신부에서 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함할 수 있으며, 상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 유도 수신부에 흐르는 전류가 상기 공진 수신부에 흐르는 전류보다 크고, 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진 수신부에 흐르는 전류가 상기 유도 수신부에 흐르는 전류보다 클 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공진 수신부 및 상기 유도 수신부는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 유도 수신부는, 일단이 상기 전력 처리부에 연결되는 제 1 코일; 일단이 상기 제 1 코일의 타단에 연결되는 제 1 커패시터; 및 일단이 상기 제 1 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 코일의 타단 에 연결되는 제 2 커패시터를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공진 수신부는, 제 2 코일; 일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 커패시터의 타단에 연결되는 제 3 커패시터; 및 일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 코일의 타단, 상기 제 1 코일의 일단 및 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 4 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 커패시터, 상기 제 3 커패시터, 상기 제 4 커패시터 및 상기 제 2 코일은 공진 회로일 수 있다. 상기 공진 회로의 공진 주파수는, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과할 수 있다. 상기 유도 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 2 코일, 상기 제 3 커패시터 및 상기 제 4 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은, 하나의 PCB(printed circuit board) 상에 형성되며, 상기 제 1 코일은 상기 제 2 코일의 내측에 형성될 수 있다. 아울러, 상기 PCB 상에 안테나가 더 형성될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공진 수신부 및 상기 유도 수신부는 서로 직렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 유도 수신부는, 일단이 상기 전력 처리부에 연결되는 제 1 코일; 일단이 상기 제 1 코일의 타단에 연결되는 제 1 커패시터; 및 일단이 상기 제 1 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 코일의 타단 에 연결되는 제 2 커패시터를 포함하고, 상기 공진 수신부는, 제 2 코일; 및 일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 코일의 타단, 상기 제 1 코일의 일단 및 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 4 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 커패시터, 상기 제 4 커패시터 및 상기 제 2 코일은 공진 회로일 수 있다. 상기 공진 회로의 공진 주파수는, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 유도 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 2 코일 및 상기 제 4 커패시터의 임피던스는 상기 임계치와 상이한 제 2 임계치 미만일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전력 처리부는, 상기 유도 수신부 및 상기 공진 수신부 중 적어도 하나로부터의 교류 형태의 무선 전력을 직류 형태로 정류하는 정류부; 상기 정류된 무선 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터부; 및 상기 컨버팅된 무선 전력을 저장하는 로드부중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기는, 제 1 주파수의 무선 전력을 유도 방식으로 수신하고, 제 2 주파수의 무선 전력을 공진 방식으로 수신하는 전력 수신부; 및 상기 제 1 주파수의 무선 전력 또는 상기 제 2 주파수의 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 수신부는, 상기 유도 방식 및 상기 공진 방식에 모두 이용되는 공유 커패시터; 상기 공유 커패시터와, 상기 유도 방식으로 상기 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하는 제 1 회로; 및 상기 공유 커패시터와, 상기 공진 방식으로 상기 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하는 제 2 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서 상기 제 1 회로의 임피던스가 임계치를 초과할 수 있다. 상기 제 1 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서 상기 제 2 회로의 임피던스가 임계치를 초과할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 회로 및 상기 공유 커패시터는 공진 회로이며, 상기 공진 회로는 상기 공진 방식에서 정의되는 공진 주파수를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기는, 적어도 하나의 제 1 커패시터를 포함하고, 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및 적어도 하나의 제 2 커패시터 및 코일을 포함하고, 연결된 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 코일이 공진 주파수를 형성하여, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 회로; 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 코일; 및 상기 공진회로와 상기 코일을 통해 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함하며, 상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 코일에 흐르는 전류가 상기 공진회로에 흐르는 전류보다 크고, 상기 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진회로에 흐르는 전류가 상기 코일에 흐르는 전류보다 클 수 있다.
상기 무선 전력 수신기의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “유닛”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “유닛”은, 예를 들면, 모듈(module), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “유닛”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “유닛”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “유닛”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (24)

  1. 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부;
    유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및
    상기 공진 수신부와 상기 유도 수신부에서 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부
    를 포함하며,
    상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 유도 수신부에 흐르는 전류가 상기 공진 수신부에 흐르는 전류보다 크고,
    상기 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진 수신부에 흐르는 전류가 상기 유도 수신부에 흐르는 전류보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진 수신부 및 상기 유도 수신부는 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유도 수신부는,
    일단이 상기 전력 처리부에 연결되는 제 1 코일;
    일단이 상기 제 1 코일의 타단에 연결되는 제 1 커패시터; 및
    일단이 상기 제 1 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 코일의 타단 에 연결되는 제 2 커패시터를 포함하고,
    상기 공진 수신부는,
    제 2 코일;
    일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 커패시터의 타단에 연결되는 제 3 커패시터; 및
    일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 코일의 타단, 상기 제 1 코일의 일단 및 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 4 커패시터
    를 포함하는 무선 전력 수신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 커패시터, 상기 제 3 커패시터, 상기 제 4 커패시터 및 상기 제 2 코일은 공진 회로인 무선 전력 수신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공진 회로의 공진 주파수는, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수인 무선 전력 수신기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 공진 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과하는 무선 전력 수신기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 유도 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 2 코일, 상기 제 3 커패시터 및 상기 제 4 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과하는 무선 전력 수신기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은, 하나의 PCB(printed circuit board) 상에 형성되며, 상기 제 1 코일은 상기 제 2 코일의 내측에 형성되는 무선 전력 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 PCB 상에 형성된 안테나
    를 더 포함하는 무선 전력 수신기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공진 수신부 및 상기 유도 수신부는 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유도 수신부는,
    일단이 상기 전력 처리부에 연결되는 제 1 코일;
    일단이 상기 제 1 코일의 타단에 연결되는 제 1 커패시터; 및
    일단이 상기 제 1 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 1 코일의 타단 에 연결되는 제 2 커패시터를 포함하고,
    상기 공진 수신부는,
    제 2 코일; 및
    일단이 상기 제 2 코일의 일단에 연결되고, 타단이 상기 제 2 코일의 타단, 상기 제 1 코일의 일단 및 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 제 4 커패시터
    를 포함하는 무선 전력 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 커패시터, 상기 제 4 커패시터 및 상기 제 2 코일은 공진 회로인 무선 전력 수신기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공진 회로의 공진 주파수는, 상기 공진 방식에서 정의되는 주파수인 무선 전력 수신기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 공진 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 1 코일 및 상기 제 1 커패시터의 임피던스는 임계치를 초과하는 무선 전력 수신기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유도 방식에서 정의되는 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서의 상기 제 2 코일 및 상기 제 4 커패시터의 임피던스는 상기 임계치와 상이한 제 2 임계치 미만인 무선 전력 수신기.
  16. 제 1 항에 있어서
    전력 처리부는,
    상기 유도 수신부 및 상기 공진 수신부 중 적어도 하나로부터의 교류 형태의 무선 전력을 직류 형태로 정류하는 정류부;
    상기 정류된 무선 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터부; 및
    상기 컨버팅된 무선 전력을 저장하는 로드부
    중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 수신기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 수신부는, 상기 공진 수신부에 직접 연결된 무선 전력 수신기.
  18. 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진회로;
    유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 코일; 및
    상기 공진회로와 상기 코일을 통해 수신되는 무선 전력을 처리하는 전력 처리부를 포함하며,
    상기 유도 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 코일에 흐르는 전류가 상기 공진회로에 흐르는 전류보다 크고,
    상기 공진 방식으로 무선 전력 수신 시는 상기 공진회로에 흐르는 전류가 상기 코일에 흐르는 전류보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  19. 제 1 주파수의 무선 전력을 유도 방식으로 수신하고, 제 2 주파수의 무선 전력을 공진 방식으로 수신하는 전력 수신부; 및
    상기 제 1 주파수의 무선 전력 또는 상기 제 2 주파수의 무선 전력을 처리하는 전력 처리부
    를 포함하는 전력 수신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전력 수신부는,
    상기 유도 방식 및 상기 공진 방식에 모두 이용되는 공유 커패시터;
    상기 공유 커패시터와, 상기 유도 방식으로 상기 제 1 주파수의 무선 전력을 수신하는 제 1 회로; 및
    상기 공유 커패시터와, 상기 공진 방식으로 상기 제 2 주파수의 무선 전력을 수신하는 제 2 회로
    를 포함하는 전력 수신 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서 상기 제 1 회로의 임피던스가 임계치를 초과하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수에서, 상기 전력 처리부의 관점에서 상기 제 2 회로의 임피던스가 임계치를 초과하는 것을 특징으로 하는 전력 수신 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 및 상기 공유 커패시터는 공진 회로이며, 상기 공진 회로는 상기 공진 방식에서 정의되는 공진 주파수를 가지는 전력 수신 장치.
  24. 적어도 하나의 제 1 커패시터를 포함하고, 유도 방식으로 무선 전력을 수신하는 유도 수신부; 및
    적어도 하나의 제 2 커패시터 및 코일을 포함하고, 연결된 상기 제 1 커패시터, 상기 제 2 커패시터 및 상기 코일이 공진 주파수를 형성하여, 공진 방식으로 무선 전력을 수신하는 공진 수신부
    를 포함하는 무선 전력 수신기.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101944387B1 (ko) * 2018-03-29 2019-04-17 주식회사 지니틱스 무선전력전송 및 mst 데이터 전송을 위한 제어방법 및 이를 위한 장치
WO2022158851A1 (ko) * 2021-01-20 2022-07-28 엘지전자 주식회사 코일 기판
WO2022244981A1 (ko) * 2021-05-21 2022-11-24 삼성전자 주식회사 이물질 검출을 위한 코일 및 이를 포함하는 무선 전력 송신기
WO2022255617A1 (ko) * 2021-06-02 2022-12-08 삼성전자 주식회사 무선 전력 수신기 및 무선 전력 수신기에서 수행되는 방법
US11923698B2 (en) 2021-05-21 2024-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Coil for foreign object detection and wireless power transmitter comprising the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111247712B (zh) * 2017-09-17 2024-01-16 毛恒春 模块化高效无线功率传输系统
CN108390471A (zh) * 2018-03-09 2018-08-10 山东大学 一种多频率磁耦合谐振式无线电能传输系统及充电系统
CN108847706A (zh) * 2018-09-03 2018-11-20 北京有感科技有限责任公司 一种多频率无线充电装置及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246816A (ja) * 2000-12-12 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd リング型共振器及びリング型アンテナ
KR20130033867A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 시스템
WO2013141658A1 (ko) * 2012-03-23 2013-09-26 엘지이노텍 주식회사 안테나 어셈블리 및 그의 제조 방법
KR20140031709A (ko) * 2012-09-05 2014-03-13 엘지전자 주식회사 유도 방식과 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신장치 및 무선 전력 수신방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9601266B2 (en) * 2008-09-27 2017-03-21 Witricity Corporation Multiple connected resonators with a single electronic circuit
FR2974259B1 (fr) * 2011-04-18 2013-06-07 Commissariat Energie Atomique Recepteur alimente par une interface sans fil de type inductif
JP5338862B2 (ja) * 2011-06-29 2013-11-13 株式会社ダイフク 無接触給電設備
KR101349557B1 (ko) * 2012-03-19 2014-01-10 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치 및 무선전력 전달 방법
WO2014018974A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Thoratec Corporation Magnetic power transmission utilizing phased transmitter coil arrays and phased receiver coil arrays
US9859744B2 (en) * 2012-08-03 2018-01-02 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Dual-mode wireless power receiver
EP2907216A4 (en) * 2012-10-11 2016-08-24 Powermat Technologies Ltd INDUCTIVE POWER TRANSMISSION SYSTEM AND METHOD FOR THE SIMULTANEOUS TRANSMISSION OF DIGITAL NEWS
KR101967340B1 (ko) * 2012-11-20 2019-08-13 삼성전자주식회사 무선 전력 수신기
KR102007226B1 (ko) * 2013-01-08 2019-08-06 엘지전자 주식회사 이동 단말기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246816A (ja) * 2000-12-12 2002-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd リング型共振器及びリング型アンテナ
KR20130033867A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 시스템
WO2013141658A1 (ko) * 2012-03-23 2013-09-26 엘지이노텍 주식회사 안테나 어셈블리 및 그의 제조 방법
KR20140031709A (ko) * 2012-09-05 2014-03-13 엘지전자 주식회사 유도 방식과 공진 방식을 지원하는 무선 전력 수신장치 및 무선 전력 수신방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101944387B1 (ko) * 2018-03-29 2019-04-17 주식회사 지니틱스 무선전력전송 및 mst 데이터 전송을 위한 제어방법 및 이를 위한 장치
WO2022158851A1 (ko) * 2021-01-20 2022-07-28 엘지전자 주식회사 코일 기판
WO2022244981A1 (ko) * 2021-05-21 2022-11-24 삼성전자 주식회사 이물질 검출을 위한 코일 및 이를 포함하는 무선 전력 송신기
US11923698B2 (en) 2021-05-21 2024-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Coil for foreign object detection and wireless power transmitter comprising the same
WO2022255617A1 (ko) * 2021-06-02 2022-12-08 삼성전자 주식회사 무선 전력 수신기 및 무선 전력 수신기에서 수행되는 방법

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