KR20160087319A - 무선 전력 송신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치가 공개된다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 전원 어댑터로부터 외부 전원을 입력받을 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 외부 전원으로부터 조정 신호를 생성하고, 생성된 상기 조정 신호를 상기 전원 어댑터에 제공하는 조정 신호 발생부 및 상기 조정 신호를 수신한 상기 전원 어댑터로부터 제공되는 외부 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 생성부를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 장치{Wireless Power Transmitter}
본 출원은 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.
무선 전력 전송 (Wireless Power Transfer) 기술은 스마트폰을 비롯한 다양한 통신 기기 및 여러가지 가전 기기의 충전기 분야에 폭넓게 적용되고 있는 추세이며, 향후 전기 자동차 등에도 적용될 수 있는 등, 그 활용분야가 매우 넓은 기술이다.
무선 전력을 송신하는 송신 장치는 외부 전원을 입력하여 무선 전력을 발생시키는데, 일정한 경우, 예를 들면, 급속 충전을 해야 할 필요가 있는 경우에는 상기 외부 전원의 크기가 변경되어야 할 필요가 있다.
이러한 종래 기술은 한국 공개특허공보 제2012-0109067호 또는 일본 공개특허공보 제2014-003877호를 참조하여 이해할 수 있다.
한국 공개특허공보 제2012-0109067호 일본 공개특허공보 제2014-003877호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 일 실시형태는, 필요한 외부 전원의 크기에 대한 정보를 외부로 제공할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치의 일 실시예를 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치는 전원 어댑터로부터 외부 전원을 입력받을 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 외부 전원으로부터 조정 신호를 생성하고, 생성된 상기 조정 신호를 상기 전원 어댑터에 제공하는 조정 신호 발생부 및 상기 조정 신호를 수신한 상기 전원 어댑터로부터 제공되는 외부 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치의 다른 일 실시예를 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치는 전원 어댑터로부터 제1 직류 전원 또는 상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원 중 어느 하나를 입력받을 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 상기 제1 직류 전원으로부터 조정 신호를 생성하고, 생성된 상기 조정 신호를 상기 전원 어댑터에 제공하는 조정 신호 발생부 및 상기 조정 신호를 수신한 상기 전원 어댑터로부터 제공되는 상기 제1 직류 전류 또는 상기 제2 직류 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 생성부를 포함할 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 송신 장치는, 필요한 외부 전원의 크기에 대한 정보를 외부로 제공하는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 20은 각각 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 조정 신호 발생부의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 21 및 도 22는 각각 도 18 내지 도 20에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 조정 신호 발생부의 지연 회로의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
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 무선 전력 송신 장치를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 예에서, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)는 전자 기기(300)에 연결되어, 수신한 전력을 전자 기기(300)에 제공할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 외부에서 제공되는 전원을 이용하여 외부에 무선으로 전력을 송출할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치(100)는 전원 어댑터(400)로부터 전원을 입력받고, 무선 전력 수신 장치(200)에 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 본 명세서에서, 전원 어댑터(400)로부터 무선 전력 송신 장치(100)에 제공되는 전원을 '외부 전원'이라 칭한다.
전원 어댑터(400)는 무선 전력 송신 장치(100)에 외부 전원을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원 어댑터(400)는 상용 교류 전원을 입력받아 이를 직류 전원으로 변환하여 무선 전력 송신 장치(100)에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 전원 어댑터(400)는 상기 외부 전원의 크기가 가변되는 가변형 전원 어댑터 일 수 있다. 즉, 전원 어댑터(400)는 제1 직류 전원과, 상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원을 출력할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는 전원 어댑터(400)로부터 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원 중 어느 하나를 입력받을 수 있다.
여기에서, 제1 직류 전원은 일반 충전용 전원일 수 있고, 제2 직류 전원은 급속 충전을 위한 전원일 수 있다. 즉, 제2 직류 전원은 제1 직류 전원보다 전압 레벨이 크므로, 급속 충전에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전원 어댑터(400)는 제1 직류전원으로 5V, 2A를 가지는 10W 전원을, 또는 제2 직류 전원으로 9V, 1.67A를 가지는 15W 전원을 출력할 수 있다.
전원 어댑터(400)는 무선 전력 송신 장치(100)로부터 소정의 신호를 입력받으면 제2 직류 전원을 출력할 수 있다. 본 명세서에서, 전원 어댑터(400)가 제2 직류전원을 출력하도록 무선 전력 송신 장치(100)에서 상기 전원 어댑터(400)에 제공하는 신호를 '조정 신호 '라 칭한다.
일 실시예에서, 전원 어댑터(400)는 제1 직류 전원을 출력하다가, 무선 전력 송신 장치(100)로부터 조정 신호를 수신하면, 제2 직류 전원을 출력할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(100)는 전원 어댑터(400)에 상기 조정 신호를 송신하고, 전원 어댑터(400)로부터 제2 직류전원이 제공되면 상기 제2 직류 전원을 이용하여 무선으로 송신할 전력을 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 직류 전원은 급속 충전을 위한 전원일 수 있으며, 따라서, 무선 전력 송신 장치(100)는 보다 높은 전력을 제공하는 제2 직류 전원을 이용하여 무선으로 전력을 급속 충전할 수 있다.
이하, 가변형으로 직류 전원을 제공하는 전원 어댑터(400)를 이용하여 무선으로 전력을 충전하는 무선 전력 송신 장치(100)의 다양한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 조정 신호를 출력하는 조정 신호 발생부(50)와, 컨버터(10), 인버터(20), 제어부(30) 및 코일(40)을 포함하는 무선 전력 생성부(110)를 포함할 수 있다.
무선 전력 생성부(110)는 전원 어댑터(400)에서 제공되는 외부 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 생성부(110)는 생성된 전력을 무선으로 무선 전력 수신 장치에 송신할 수 있다.
컨버터(10)는 외부 전원(Vext)을 인버터 구동을 위한 구동 전원으로 변환할 수 있다. 상기 외부 전원(Vext)은 직류 전원일 수 있으며, 상기 구동 전원도 직류 전원일 수 있다.
일 실시예에서, 컨버터(10)로는 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 세픽 컨버터, 플라이백 컨버터 등의 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply)가 사용될 수 있다.
컨버터(10)는 스위치 소자-예컨대, 전계 효과 트랜지스터(FET)- 및 자성체 소자를 포함하여 스위치 소자의 온-오프 동작을 통해 원하는 전압을 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 무선 전력 생성부(110)에서 컨버터(10)는 생략될 수 있다.
인버터(20)는 구동 전원을 교류 전원으로 변환할 수 있다. 인버터(20)는 적어도 하나의 스위치 소자-예컨대, 전계 효과 트랜지스터(FET)-를 포함할 수 있다.
예를 들어, 인버터(20)로는 2개의 FET로 구성되는 하프 브리지 인버터나, 또는 4개의 FET로 구성되는 풀 브리지 인버터가 사용될 수 있다.
제어부(30)는 무선으로 전력을 송신하도록 컨버터(10)나 인버터(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)는 컨버터(10)와 인버터(20)에 포함된 스위치들의 온 오프 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(30)는 인버터(20)를 주파수 변조 방식, 시비율 변조 방식, 페이지 쉬프트(phase-shift) 방식 및 고정 주파수 방식 중 적어도 하나로 제어할 수 있다. 인버터(20)가 고정 주파수 제어 방식으로 제어되는 경우, 제어부(30)는 컨버터의 출력 전압 제어를 통해 무선 충전 송신 장치가 전송하는 무선 전원의 크기를 제어할 수 있다.
코일(40)에는 상기 교류 전원이 인가될 수 있으며, 코일(40)을 통해 무선 전원이 송신될 수 있다.
조정 신호 발생부(50)는 외부 전원으로부터 조정 신호(V1, V2)를 생성하고, 이를 전원 어댑터에 제공할 수 있다. 조정 신호(V1, V2)에 의하여 전원 어댑터에서 제공되는 외부 전원(Vext)의 크기가 조정될 수 있다.
조정 신호는 제1 조정 전압 신호(V1)과 제2 조정 전압 신호(V2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 외부 전원은 제1 직류 전원과, 상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원을 포함할 수 있다. 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원이 제1 직류 전원이면, 상기 제1 직류 전원으로부터 조정 신호(V1, V2)를 생성할 수 있다. 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원이 제2 직류 전원이면 조정 신호(V1, V2)를 생성하지 않을 수 있다. 또는 조정 신호 발생부(50)가 제2 직류 전원으로부터 조정 신호를 생성하더라도, 전원 어댑터는 제2 직류 전원으로부터 생성된 조정 신호에 대하여 별도의 반응이 없을 수 있다.
일 실시예에서, 조정 신호(V1, V2)는 제1 직류 전원의 전압 레벨보다 작은 전압 레벨을 가지는 전압 신호일 수 있다. 따라서, 조정 신호 발생부(50)는 제1 직류 전원을 감압하여, 조정 신호(V1, V2)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 조정 전압 신호(V1)과 제2 조정 전압 신호(V2)은 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 조정 전압 신호(V1)은 3.3 V의 전압일 수 있고, 제2 조정 전압 신호(V2)은 0.6V의 전압일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 조정 전압 신호(V1)과 상기 제2 조정 전압 신호(V2)은 시간차를 두고 출력될 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 조정 신호 발생부(50)는 제어부(30)에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 조정 신호 발생부(50)는 제어부(30)의 제어에 의하여 상기 제1 조정 전압 신호(V1)과 상기 제2 조정 전압 신호(V2)을 시간차를 두고 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 조정 신호 발생부(50)는 제어부(30)의 제어에 따라, 상기 제1 조정 전압 신호(V1)과 상기 제2 조정 전압 신호(V2)의 출력 여부가 결정될 수도 있다.
조정 신호 발생부(50)의 다양한 실시 형태에 대하여는 도 3 및 도 22을 참조하여 후술한다. 또한, 도 2에서는 조정 신호(V1, V2)가 두 개의 전압 신호인 경우를 도시하였으나, 실시예에 따라 조정 신호는 다양한 형태로 출력될 수 있다.
도 3 내지 도 20은 각각 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 조정 신호 발생부의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 적어도 하나 이상의 엘디오(LDO) 레귤레이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 LDO (Low Drop Out) 레귤레이터(51)와 외부 전원(Vext)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 LDO 레귤레이터(52)를 포함할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 저항 소자들(R1, R2)을 포함하는 전압 분배 회로 및 엘디오(LDO) 레귤레이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 LDO 레귤레이터(51)와, 상기 제1 조정 전압 신호를 분압하여 제2 조정 전압 신호(V2)를 출력하는 적어도 하나의 저항 소자를 포함할 수 있다.
이하에서는, 전압 분배 회로로서 직렬 연결된 한 쌍의 저항 소자(R1, R2)을 이용하고 있으나, 이는 예시적인 것이며, 다양하게 변형 실시 가능함은 자명하다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 복수개의 엘디오(LDO) 레귤레이터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 LDO 레귤레이터(51)와, 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 LDO 레귤레이터(52)를 포함할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 적어도 하나 이상의 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터(51)와, 외부 전원(Vext)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터(52)를 포함할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 저항 소자들(R1, R2)을 포함하는 전압 분배 회로 및 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 DC/DC 컨버터(51)와 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 분압하여 제2 조정 전압 신호(V2)을 발생하는 적어도 하나의 저항 소자(R1, R2)를 포함할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 복수개의 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터(51)와 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터(52)를 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예의 DC/DC 컨버터로는 벅 컨버터 등과 같은 스텝 다운(step-down) 컨버터가 사용될 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 적어도 하나 이상의 리니어 레귤레이터(Linear regulator)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 리니어 레귤레이터(Linear regulator)(51)와, 외부 전원(Vext)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 리니어 레귤레이터(Linear regulator)(52)를 포함할 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 저항 소자들(R1, R2)을 포함하는 전압 분배 회로 및 리니어 레귤레이터(Linear regulator)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 리니어 레귤레이터(Linear regulator)(51)와, 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 분압하여 제2 조정 전압 신호(V2)을 발생하는 적어도 하나의 저항 소자(R1, R2)를 포함할 수 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 복수개의 리니어 레귤레이터(Linear regulator)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)을 제1 조정 전압 신호(V1)으로 변환하는 제1 리니어 레귤레이터(Linear regulator)(51)와, 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 제2 조정 전압 신호(V2)으로 변환하는 제2 리니어 레귤레이터(Linear regulator)(52)를 포함할 수 있다.
도 9 내지 도 11에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예의 리니어 레귤레이터(Linear regulator)는 바이폴라접합트랜지스터(BJT) 등을 포함할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 적어도 하나 이상의 제너 다이오드와 저항 소자들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)이 입력되는 단자와 접지 전압 사이에 직렬로 연결된 저항 소자(R1) 및 제너 다이오드(D1)를 포함하는 제1 제너 레귤레이터(51)를 포함할 수 있다. 제1 제너 레귤레이터(51)는 상기 저항 소자(R1)과 상기 제너 다이오드(D1)가 연결되는 노드에서 제1 조정 전압 신호(V1)을 출력할 수 있다.
조정 신호 발생부(50)는 상기 외부 전원(Vext)이 입력되는 단자와 접지 전압 사이에 직렬로 연결된 저항 소자(R2) 및 제너 다이오드(D2)를 포함하는 제2 제너 레귤레이터(52)를 더 포함할 수 있다. 제2 제너 레귤레이터(52)는 상기 저항 소자(R2) 및 제너 다이오드(D2)가 연결되는 노드에서 제2 조정 전압 신호(V2)을 출력할 수 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 저항 소자들(R2, R3)을 포함하는 전압 분배 회로 및 제너 다이오드와 저항 소자(R1)을 포함하는 제너 레귤레이터(51)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)이 입력되는 단자와 접지 전압 사이에 직렬로 연결된 저항 소자(R1) 및 제너 다이오드(D1)를 포함하는 제1 제너 레귤레이터(51)를 포함할 수 있다. 제1 제너 레귤레이터(51)는 상기 저항 소자(R1)과 상기 제너 다이오드(D1)가 연결되는 노드에서 제1 조정 전압 신호(V1)을 출력할 수 있다.
조정 신호 발생부(50)는 상기 제1 조정 전압 신호(V1)을 분압하여 제2 조정 전압 신호(V2)을 발생하는 적어도 하나의 저항 소자(R2, R3)을 포함할 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 복수개의 제너 레귤레이터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 구체적으로, 조정 신호 발생부(50)는 외부 전원(Vext)이 입력되는 단자와 접지 전압 사이에 직렬로 연결된 저항 소자(R1) 및 제너 다이오드(D1)를 포함하는 제1 제너 레귤레이터(51)를 포함할 수 있다. 제1 제너 레귤레이터(51)는 상기 저항 소자(R1)과 상기 제너 다이오드(D1)가 연결되는 노드에서 제1 조정 전압 신호(V1)을 출력할 수 있다.
또한, 조정 신호 발생부(50)는 제1 조정 전압 신호(V1)이 출력되는 단자와 접지 전압 사이에 직렬로 연결된 저항 소자(R2) 및 제너 다이오드(D2)를 포함하는 제2 제너 레귤레이터(52)를 더 포함할 수 있다. 제2 제너 레귤레이터(52)는 상기 저항 소자(R2) 및 제너 다이오드(D2)가 연결되는 노드에서 제2 조정 전압 신호(V2)을 출력할 수 있다.
도 15 내지 도 17에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 버퍼를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 제1 조정 전압 신호(V1) 및 제2 조정 전압 신호(V2) 모두 버퍼를 통하여 출력될 수도 있으며, 도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이 제2 조정 전압 신호(V2)이 버퍼를 통하여 출력될 수도 있다.
도 15에는 도 12에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예에 버퍼가 추가되는 구성을 도시하였으나, 도 3 내지 도 14에 나타낸 모든 실시예에서 버퍼가 추가될 수도 있다.
또한, 도 16에는 도 13에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예에 버퍼가 추가되는 구성을 도시하였고, 도 17에는 도 14에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예에 버퍼가 추가되는 구성을 도시하였으나, 도 3 내지 도 12에 나타낸 모든 실시예에서 버퍼가 추가될 수도 있다.
도한, 도 16 및 도 17에는 제2 조정 전압 신호(V2)이 버퍼를 통하여 출력되는 경우를 도시하였으나, 제1 조정 전압 신호(V1)이 버퍼를 통하여 출력될 수도 있다.
도 15 내지 도 17에 나타낸 버퍼는 연산 증폭기(OP Amp)와 같은 소자를 사용한 전압 플로어(Voltage follower)로 구성될 수 있다.
도 18 내지 도 20에 나타낸 바와 같이, 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예는 지연 회로를 추가적으로 포함함으로써, 제1 조정 전압 신호(V1)이 출력되는 시점과 제2 조정 전압 신호(V2)이 출력되는 시점 사이에 소정의 시간차가 발생하도록 할 수 있다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 제1 조정 전압 신호(V1)는 지연 회로(51)를 통하여 출력될 수도 있다.
도 19에 나타낸 바와 같이 제2 조정 전압 신호(V2)는 지연 회로를 통하여 출력될 수도 있다.
도 20에 나타낸 바와 같이 제1 조정 전압 신호(V1)과 제2 조정 전압 신호(V2) 모두 지연 회로를 통하여 출력될 수도 있다.
도 18에는 도 3에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예, 즉, 두 개의 LDO(52,53)을 사용하는 실시예에 지연 회로가 추가되는 구성을 도시하였으나, 도 3 내지 도 17에 나타낸 모든 실시예에서 도 18에 나타낸 것과 유사한 구성으로 지연 회로가 추가될 수도 있다.
또한, 도 19에는 도 7에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예, 즉, DC/DC 컨버터(51)와 전압 분배회로를 사용하는 실시예에 지연 회로가 추가되는 구성을 도시하였으나, 도 3 내지 도 17에 나타낸 모든 실시예에서 도 19에 나타낸 것과 유사한 구성으로 지연 회로가 추가될 수도 있다.
또한, 도 20에는 도 14에 나타낸 조정 신호 발생부(50)의 일 실시예, 즉, 두 개의 제너 레귤레이터(51, 52)를 사용하는 실시예에 지연 회로가 추가되는 구성을 도시하였으나, 마찬가지로, 도 3 내지 도 17에 나타낸 모든 실시예에서 도 20에 나타낸 것과 유사한 구성으로 지연 회로가 추가될 수도 있다.
도 21 및 도 22는 각각 도 18 내지 도 20에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 조정 신호 발생부(50)의 지연 회로의 다양한 실시예들을 나타낸 도면으로서, 지연 회로는 저항 소자들, 스위칭 소자들, 또는 오실레이터 카운터 타이머 중 적어도 하나로서 구성될 수 있다.
도 21 및 도 22에 도시된 지연 회로는 VDD 단자를 통해 입력된 전압을 일정한 시간 지연동안 지연 시킨 후 OUT 단자로 출력시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, VDD 단자를 통해 기준 전압 Vref보다 높은 전압이 입력되면, 오실레이터 계수기 타이머(Oscillator counter timer)가 활성화된다. 오실레이터 계수기 타이머는 오실레이터에서 발생되는 신호의 개수를 세어 설정된 개수가 계수되면, 즉, 설정한 시간이 지나면, 스위치(예컨대, FET 등)를 턴-온 또는 턴-오프시켜 VDD 전압을 OUT 단자로 출력한다.
도 21에 도시된 지연 회로는 외부에 저항이 구성된 실시예에 관한 것이다. 예를 들어, 도 21에 도시된 지연 회로는 VDD 단자의 외부와, OUT 단자의 외부 사이에 외부 저항이 구성된 실시예에 관한 것으로서, VDD 전압이 입력되면 OUT 단자에 연결되어 있는 스위치(FET)를 턴-온하여 OUT 단자로 0V를 출력하고, 일정 시간 지연 후 스위치(FET)를 턴-오프하여 외부 저항을 통해 VDD 전압이 OUT 단자로 출력된다.
도 22의 도시된 지연 회로는 외부에 별도의 저항이 요구되지 않는 실시예에 관한 것이다. 지연 회로는 VDD 전압이 입력되면 OUT 단자에 연결되어 있는 아래 스위치를 턴-온하여 OUT 단자로 0V를 출력하고 일정 시간 지연 후 위쪽의 스위치를 턴-온하여 VDD 전압이 OUT 단자로 출력된다.
도시하지는 않았지만, 조정 신호 발생부(50)는 프로토콜 집적회로(protocol IC)를 포함할 수 있다. 이 경우, 조정 신호 발생부(50)는 상기 프로토콜 집적회로(protocol IC)를 이용하여 상기 제1 조정 전압 신호(V1) 및 상기 제2 조정 전압 신호(V2)이 출력되는 단자를 통해 일정한 디지털 신호를 출력하도록 구성될 수도 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타낸 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 컨버터(10), 인버터(20), 제어부(31), 코일(40), 및 조정 신호 발생부(50)를 포함할 수 있다.
컨버터(10), 인버터(20), 코일(40), 및 조정 신호 발생부(50)의 기능 및 동작은 도 2에서 설명한 것과 동일하며, 조정 신호 발생부(50)는 도 3 내지 도 20에 도시된 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제어부(31)는 외부 전원(Vext)에 따라 컨버터(10) 및/또는 인버터(20)를 상이하게 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(31)는 전원 어댑터로부터 제공되는 외부 전원의 크기에 따라, 상기 인버터의 출력을 가변적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(31)는 인버터(20)로 입력되는 입력 전압 및/또는 입력 전류를 검출하여 외부 전원(Vext)의 크기를 판단할 수 있다.
제어부(31)는 외부 전원(Vext)의 크기가 작은 경우, 예컨대, 전원 어댑터가 제1 직류 전원을 제공하는 경우, 컨버터(10)를 구성하는 스위치(예컨대, FET 등)의 시비율을 증가시킬 수 있다.
제어부(31)는 외부 전원(Vext)의 크기가 큰 경우, 예컨대, 전원 어댑터가 상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원을 제공하는 경우, 컨버터(10)를 구성하는 스위치(예컨대, FET 등)의 시비율을 감소시킴으로써, 컨버터(10)의 출력 전압, 즉, 인버터(20)의 입력 전압을 원하는 값으로 제어할 수 있다.
따라서, 제어부(31)는 외부 전원(Vext)의 크기가 작은 경우, 인버터(20)의 출력 전력을 소용량으로 제한하고, 외부 전원(Vext)의 크기가 큰 경우, 인버터(20)의 출력 전력을 중용량으로 증가시킬 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 블록도를 나타낸 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 컨버터(10), 인버터(20), 제어부(32), 코일(40) 및 전압입력 판단부(60)를 포함할 수 있으며, 전압입력 판단부(60)는 복수개의 저항 소자들(R1 ~ R5)과 비교기(CP1)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치에 입력되는 입력 전압(Vext)는 가변적으로 입력될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치는 입력 전압(Vext)으로서 5V 또는 9V를 입력받을 수 있다.
이와 같이, 입력 전압이 5V 내지 9V로 가변되는 경우, 종래와 같이 단순한 저항 분배 방식을 사용하게 되면, 입력 전압(Vext)의 크기에 따라 제어부(31)에 입력되는 전압이 바뀌기 때문에 제어부(31)는 정상적인 동작을 수행할 수 없다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는, 입력 전압(Vext)의 크기가 5V 또는 9V가 입력이 되더라도 제어부(31)에 일정한 전압을 입력해줄 수 있는 전압 입력 판단부(60)를 포함할 수 있다.
이하 입력 전압(Vext)의 크기에 따른 전압 입력 판단부(60)의 동작을 설명한다.
입력 전압(Vext)의 크기가 5V인 경우, 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 입력 전압(Vext) 5V가 분압되어 비교기(CP1)의 양의 단자로 입력될 수 있다. 이 때 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압은 전압 V1보다 작을 수 있다. 즉, 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압이 전압 V1보다 작도록, 저항 R1 및 저항 R3의 저항값이 결정될 수 있다.
전압 V1과 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압을 비교하여, 비교기(CP1)의 출력은 LOW가 출력될 수 있다. 비교기(CP1)의 LOW 출력은 스위치를 턴-오프시킬 수 있으며, 이에 따라 제어부(32)에는 이하의 수학식 1과 같은 제1 입력 전압(Vin1)이 입력될 수 있다.
[수학식 1]
Vin1 = 5*R4/(R2+R4)
한편, 입력 전압(Vext)의 크기가 9V인 경우, 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 입력 전압(Vext) 9V가 분압되어 비교기(CP1)의 양의 단자로 입력될 수 있으며, 이때 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압은 V1보다 클 수 있다. 마찬가지로 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압이 전압 V1보다 크도록, 저항 R1 및 저항 R3의 저항값이 결정될 수 있다.
전압 V1과 저항 R1 및 저항 R3에 의하여 분압된 전압을 비교하여, 비교기(CP1)의 출력은 HIGH가 출력될 수 있다. 비교기(CP1)의 HIGH 출력은 스위치를 턴-온 시킬 수 있으며, 이에 따라 제어부(32)에는 이하의 수학식 2과 같은 제2 입력 전압(Vin2)이 입력될 수 있다.
[수학식 2]
Vin2 = 9*(R4//R5)/(R2+R4//R5)
따라서, 저항 R2 내지 R5는, 수학식 1에 의하여 결정되는 제1 입력 전압(Vin1)이, 수학식 2에 의하여 결정되는 제2 입력 전압(Vin2)과 같도록 그 저항값을 가질 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 입력 전압(Vext)가 5V나 9V로 가변적으로 변하더라도, 제어부(32)에는 항상 일정한 전압이 입력되기 때문에 제어부의 정상적인 동작을 보장할 수 있다.
컨버터(10), 인버터(20), 코일(40), 및 조정 신호 발생부(50)의 기능 및 동작은 도 2에서 설명한 것과 동일하며, 조정 신호 발생부(50)는 도 3 내지 도 20에 도시된 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제어부(32)는 도 23에서 설명한 제어부(31)와 동일한 기능을 수행하며, 추가적으로 전압입력 판단부(60)의 출력 신호를 이용하여 외부 전원(Vext)가 입력되었는지를 판단할 수 있다.
전압입력 판단부(60)는 제1 조정 전압 신호(V1)의 크기에 따라 감지 신호를 생성하고, 이를 제어부(32)로 출력한다. 감지 신호는 외부 전원(Vext)이 입력되었는지 판단하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치로 입력되는 외부 전원(Vext)은 크기가 가변될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전원(Vext)의 크기가 가변되더라도 일정한 크기의 전압이 출력되는 제1 조정 신호를 이용하여 감지 신호를 발생시키고, 상기 감지 신호를 이용하여 제어부(22)가 외부 전원(Vext)이 입력되었는지 여부를 판단할 수 있다.
따라서, 외부 전원(Vext)의 크기가 가변되더라도 제어부(22)가 정상적으로 외부 전원(Vext)이 입력되었는지 여부를 판단할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 도 24에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 도 3 내지 도 20에 도시된 조정 신호 발생부를 추가적으로 포함할 수 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.
10 : 컨버터
20 : 인버터
30 : 제어부
40 : 코일
50 : 조정 신호 발생부
100 : 무선 전력 송신 장치
110 : 무선 전력 생성부
200 : 무선 전력 수신 장치
300 : 전자 기기
400 : 전원 어댑터

Claims (21)

  1. 전원 어댑터로부터 외부 전원을 입력받는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    상기 외부 전원으로부터 조정 신호를 생성하고, 생성된 상기 조정 신호를 상기 전원 어댑터에 제공하는 조정 신호 발생부; 및
    상기 조정 신호를 수신한 상기 전원 어댑터로부터 제공되는 외부 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 생성부;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 전원은
    제1 직류 전원과,
    상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원을 포함하고,
    상기 조정 신호 발생부는
    상기 제1 직류 전원으로부터 상기 조정 신호를 생성하는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 제1 직류 전원을 감압하여 상기 조정 신호를 생성하는 무선 전력 송신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조정 신호는
    제1 조정 전압 신호 및
    상기 제1 조정 전압 신호보다 작은 전압 레벨을 가지는 제2 조정 전압 신호를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 LDO (Low Drop Out) 레귤레이터; 및
    상기 외부 전원을 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 LDO 레귤레이터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 LDO 레귤레이터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 분압하여 상기 제2 조정 전압 신호를 출력하는 적어도 하나의 저항 소자; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 LDO 레귤레이터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 LDO 레귤레이터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 LDO 레귤레이터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 LDO 레귤레이터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터; 및
    상기 외부 전원을 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 분압하여 상기 제2 조정 전압 신호를 출력하는 적어도 하나의 저항 소자; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 리니어 레귤레이터; 및
    상기 외부 전원을 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 리니어 레귤레이터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  13. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 리니어 레귤레이터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 상기 제2 조정 전압 신호로 변환하는 제2 리니어 레귤레이터; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  14. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원을 상기 제1 조정 전압 신호로 변환하는 제1 리니어 레귤레이터; 및
    상기 제1 조정 전압 신호를 분압하여 상기 제2 조정 전압 신호를 출력하는 적어도 하나의 저항 소자; 를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  15. 제4항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 외부 전원이 입력되는 단자와 접지 단자 사이에 직렬로 연결되고, 상기 외부 전원으로부터 상기 제1 조정 전압 신호를 출력하는 제1 제너 레귤레이터; 및
    상기 외부 전원이 입력되는 단자와 접지 단자 사이에 직렬로 연결되고, 상기 외부 전원으로부터 상기 제2 조정 전압 신호를 출력하는 제2 제너 레귤레이터; 를 포함하고,
    상기 제1 및 상기 제2 제너 레귤레이터는
    직렬 연결된 저항 소자 및 제너 다이오드를 각각 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  16. 전원 어댑터로부터 제1 직류 전원 또는 상기 제1 직류 전원보다 큰 전압 레벨을 가지는 제2 직류 전원 중 어느 하나를 입력받는 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    상기 제1 직류 전원으로부터 조정 신호를 생성하고, 생성된 상기 조정 신호를 상기 전원 어댑터에 제공하는 조정 신호 발생부; 및
    상기 조정 신호를 수신한 상기 전원 어댑터로부터 제공되는 상기 제2 직류 전원을 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 생성부;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 조정 신호 발생부는
    상기 제1 직류 전원을 감압하여 상기 조정 신호를 생성하는 무선 전력 송신 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 무선 전력 생성부는
    상기 제1 직류 전원 또는 상기 제2 직류 전원을 구동 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 구동 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터; 및
    상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 송신하도록 상기 컨버터 및 상기 인버터의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원 어댑터로부터 제공되는 직류 전원의 크기에 따라, 상기 인버터의 출력을 가변적으로 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 직류 전원이 입력되면, 상기 컨버터에 포함된 스위치의 시비율을 증가시키는 무선 전력 송신 장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전원 어댑터로부터 상기 제2 직류 전원이 입력되면, 상기 컨버터에 포함된 스위치의 시비율을 감소시키는 무선 전력 송신 장치.

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