KR20160144290A - Wireless power transmitter - Google Patents

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KR20160144290A
KR20160144290A KR1020150130545A KR20150130545A KR20160144290A KR 20160144290 A KR20160144290 A KR 20160144290A KR 1020150130545 A KR1020150130545 A KR 1020150130545A KR 20150130545 A KR20150130545 A KR 20150130545A KR 20160144290 A KR20160144290 A KR 20160144290A
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최영운
허태원
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삼성전기주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a wireless power transmitter comprises: a rectifying unit for rectifying alternating current power; an input capacitor for storing the rectified alternating current power as direct current power; a voltage dividing unit for dividing voltage of the direct current power; and a wireless power transmitting unit for wirelessly transmitting power by using the voltage divided by the voltage dividing unit. According to an embodiment of the present invention, the efficiency of the wireless power transmitter can be improved.

Description

무선 전력 송신 장치{WIRELESS POWER TRANSMITTER}[0001] WIRELESS POWER TRANSMITTER [0002]

본 출원은, 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.
The present application relates to a wireless power transmission apparatus.

현재 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer) 기술은 스마트폰을 비롯한 다양한 통신 기기의 충전기 분야에 폭넓게 적용되고 있는 추세이다. Currently, wireless power transfer technology is widely used in the field of chargers for various communication devices including smart phones.

무선 전력 전송 기술은 크게 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 개발되고 있다. WPC(Wireless Power Consortium) 표준 방식에 따른 자기 유도 방식은 110kHz~205kHz의 주파수를 사용하고 있으며, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 방식에 따른 자기 공진 방식은 6.78MHz의 주파수를 사용하고 있다.Wireless power transmission technology is largely developed by magnetic induction method and self resonance method. The magnetic induction method according to the WPC (Wireless Power Consortium) standard method uses a frequency of 110 kHz to 205 kHz, and the self resonance method according to the A4WP (Alliance for Wireless Power) standard method uses a frequency of 6.78 MHz.

자기 유도 방식을 이용할 경우 원거리 무선 충전이 어려운 단점이 있고, 자기 공진 방식을 이용할 경우 회로가 복잡해지거나 공진 주파수가 하나로 고정되어 있음으로 인해 무선 전력 수신에 한계가 있다는 문제점이 있었다.
There is a disadvantage that it is difficult to charge the remote radio by using the magnetic induction method, and there is a problem in that when the self resonance method is used, the circuit is complicated or the resonance frequency is fixed to one.

한국 실용신안공보 제 0217303호Korean Utility Model Publication No. 0217303 한국 공개특허공보 제 2015-0049858호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0049858

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 무선 전력 송신 장치의 효율을 개선하고 소형화 및 스위칭 손실과 스위칭 스트레스를 저감할 수 있는 무선 전력 송신 장치를 제공한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus capable of improving the efficiency of a wireless power transmission apparatus and downsizing and reducing switching loss and switching stress.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 교류 전원을 정류하는 정류부; 상기 정류된 교류 전원을 직류 전력으로 저장하는 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하고 제1 무선 통신 방식에 따라 전력을 전송하는 제1 무선 전력 송신부; 및 상기 입력 커패시터에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하고 제2 무선 통신 방식에 따라 전력을 전송하는 제2 무선 전력 송신부를 포함하는 무선 전력 송신 장치가 제공된다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying AC power; An input capacitor for storing the rectified AC power as DC power; A first wireless power transmitter for dividing the voltage of the DC power stored in the input capacitor and transmitting power according to a first wireless communication scheme; And a second wireless power transmission unit for dividing the voltage of the DC power stored in the input capacitor and transmitting power according to a second wireless communication scheme.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 무선 전력 송신 장치의 효율이 개선될 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the efficiency of the wireless power transmission apparatus can be improved.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 낮은 정격 전압을 입력으로 하여 고주파 스위칭이 가능하므로, 무선 전력 송신 장치의 소형화 및 스위칭 손실과 스위칭 스트레스가 저감될 수 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, high-frequency switching can be performed by using a low rated voltage as an input, so that miniaturization and switching loss and switching stress of the wireless power transmission apparatus can be reduced.

도 1은 무선 전력 송신 장치 및 수신 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이종의 표준에 따라 전력 송신이 가능한 무선 전력 송신 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도이다.
도 4 및 도 5는 스위칭 듀티에 따른 고조파 성분을 비교하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도이다.1 is a diagram showing an example of a wireless power transmission apparatus and a reception apparatus.
2 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus capable of power transmission according to a heterogeneous standard according to the first embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for comparing harmonic components according to the switching duty.
6 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 예는 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.However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive.

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.Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

또한, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 구성은 동일한 하위 구성을 포함하고 동일한 동작을 가지는 요소이다.
In addition, the components denoted by the same reference numerals in the drawings are elements having the same sub-configuration and having the same operation.

도 1은 무선 전력 송신 장치 및 수신 장치의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing an example of a wireless power transmission apparatus and a reception apparatus.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는 교류 전원(10), AC-DC 어댑터(20), 무선 전력 송신부(30)를 포함할 수 있다. 또한, 수신 장치(40)는 수신 코일(41) 및 배터리(42)를 포함할 수 있다.
As shown in FIG. 1, the wireless power transmission apparatus may include an AC power source 10, an AC-DC adapter 20, and a wireless power transmission unit 30. In addition, the receiving apparatus 40 may include a receiving coil 41 and a battery 42.

구체적으로, 무선 전력 송신 장치 중 AC-DC 어댑터(20)는 교류 전원(10)으로부터 제공되는 교류 전원을 정류하는 정류부(21), 정류부(21)에 의해 정류된 전원을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 플라이백 컨버터(22) 및 AC/DC 플라이백 컨버터(22)를 스위칭하는 제1 컨트롤러(23)를 포함한다.
Specifically, the AC-DC adapter 20 of the wireless power transmission apparatus includes a rectifying section 21 for rectifying the AC power supplied from the AC power source 10, an AC (direct current) power source for rectifying the power rectified by the rectifying section 21, / DC flyback converter 22 and a first controller 23 for switching the AC / DC flyback converter 22.

한편, 무선 전력 송신 장치 중 무선 전력 송신부(30)는 AC/DC 어댑터(20)에 의해 변환된 직류 전원을 무선 전력에 적합한 교류 전원으로 변환하는 DC/AC 컨버터(31), AC/DC 컨버터(31)에 의해 변환된 교류 전원에 기초하여 전력을 무선으로 송신하는 송신 코일(32) 및 DC/AC 컨버터(31)를 스위칭하는 제2 컨트롤러(33)를 포함할 수 있다.
Meanwhile, the wireless power transmission unit 30 of the wireless power transmission device includes a DC / AC converter 31 for converting the DC power converted by the AC / DC adapter 20 into an AC power suitable for wireless power, an AC / DC converter 31), and a second controller (33) for switching the DC / AC converter (31) and a transmission coil (32) for wirelessly transmitting power based on the AC power converted by the AC power supply.

한편, 무선 전력 수신 장치는 수신 코일(41) 및 배터리(42)를 포함할 수 있으며, 송신 코일(32)에 의해 무선으로 송신된 전력을 수신한 후 배터리(42)를 충전할 수 있다.
The wireless power receiving apparatus may include a receiving coil 41 and a battery 42 and may charge the battery 42 after receiving the power wirelessly transmitted by the transmitting coil 32. [

가. 제1 실시 예end. First Embodiment

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이종의 표준에 따라 전력 송신이 가능한 무선 전력 송신 장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus capable of power transmission according to a heterogeneous standard according to the first embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는 교류 전원(10), 정류부(210), 입력 커패시터(220), 분압부(225), 제1 무선 전력 송신부(230) 및 제2 무선 전력 송신부(240)를 포함할 수 있다.
2, the wireless power transmission apparatus includes an AC power source 10, a rectification unit 210, an input capacitor 220, a voltage division unit 225, a first wireless power transmission unit 230, (240).

그리고, 분압부(225)는 제1 커패시터(CDC1) 및 제2 커패시터(CDC2)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 무선 전력 송신부(230)는 제1 직류-교류 변환부(231) 및 제1 송신 공진부(232)를, 제2 무선 전력 송신부(240)는 제2 직류-교류 변환부(241) 및 제2 송신 공진부(242)를 포함할 수 있다.
The voltage dividing unit 225 may include a first capacitor C DC1 and a second capacitor C DC2 . The first wireless power transmission unit 230 may include a first DC-AC conversion unit 231 and a first transmission resonance unit 232. The second wireless power transmission unit 240 may include a second DC-AC conversion unit 241 And a second transmission resonance part 242. [

구체적으로, 정류부(210)는 교류 전원(10)에 의해 제공되는 교류 전원을 정류하며, 정류된 교류 전원은 입력 커패시터(220)에 직류 전력으로 저장될 수 있다.
Specifically, the rectifying unit 210 rectifies the AC power supplied by the AC power supply 10, and the rectified AC power may be stored as DC power in the input capacitor 220.

한편, 제1 커패시터(CDC1)는 입력 커패시터(220)에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하여 제1 분압 전력을 저장하고, 제1 무선 전력 송신부(230)는 제1 분압 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신할 수 있다.Meanwhile, the first capacitor C DC1 divides the voltage of the DC power stored in the input capacitor 220 to store the first divided voltage, and the first wireless power transmitter 230 uses the first divided voltage to power It can be transmitted wirelessly.

구체적으로, 제1 직류-교류 변환부(231)는 제1 분압 전력의 전압을 무선 전력 전송을 위한 제1 출력 전압으로 변환하며, 상기 제1 출력 전압에 의한 전력은 제1 송신 공진부(232)에 의해 수신측으로 무선 전송될 수 있다.
Specifically, the first DC-AC converting unit 231 converts the voltage of the first divided voltage into a first output voltage for wireless power transmission, and the power by the first output voltage is applied to the first transmission resonance unit 232 To the receiving side.

여기서, 제1 직류-교류 변환부(231)는 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 스위치(S1, S2)가 직렬 연결된 하프 브리지 타입이 사용될 수 있고, 도 2에 도시되지 않았지만 풀 브리지 타입이 사용될 수 있다. 또한, 제1 송신 공진부(232)는 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터(Cr1)와 인덕터(Tx1)로 구성되어 제1 공진 주파수를 결정할 수 있다. 한편, 상기 인덕터(Tx1)는 송신을 위한 코일의 형태가 될 수 있다.
The first DC-AC converting unit 231 may be a half bridge type in which two switches S1 and S2 are connected in series as shown in FIG. 2, and a full bridge type . The first transmission resonance unit 232 may include a capacitor Cr1 and an inductor Tx1 for determining a resonance frequency to determine a first resonance frequency. Meanwhile, the inductor Tx1 may be in the form of a coil for transmission.

마찬가지로, 제2 커패시터(CDC2)는 입력 커패시터(220)에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하여 제2 분압 전력을 저장하고, 제2 무선 전력 송신부(240)는 제2 분압 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신할 수 있다.Similarly, the second capacitor C DC2 divides the voltage of the DC power stored in the input capacitor 220 to store the second divided voltage, and the second wireless power transmission unit 240 uses the second divided voltage to power It can be transmitted wirelessly.

구체적으로, 제2 직류-교류 변환부(241)는 제2 분압 전력의 전압을 무선 전력 전송을 위한 제2 출력 전압으로 변환하며, 상기 제2 출력 전압에 의한 전력은 제2 송신 공진부(242)에 의해 수신측으로 무선 전송될 수 있다.
Specifically, the second DC-AC converting section 241 converts the voltage of the second divided voltage into a second output voltage for radio power transmission, and the power by the second output voltage is supplied to the second transmission resonance section 242 To the receiving side.

여기서, 제2 직류-교류 변환부(241)는, 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 스위치(S3, S4)가 직렬 연결된 하프 브리지 타입이 사용될 수 있고, 도 2에 도시되지 않았지만 풀 브리지 타입이 사용될 수 있다. 또한, 제2 송신 공진부(242)는 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터(Cr2)와 인덕터(Tx2)로 구성되어 제2 공진 주파수를 결정할 수 있다. 한편, 상기 인덕터(Tx2)는 송신을 위한 코일의 형태가 될 수 있다.
2, a half bridge type in which two switches S3 and S4 are connected in series may be used, and a full bridge type (not shown in FIG. 2) may be used as the second DC- Can be used. The second transmission resonance unit 242 may include a capacitor Cr2 and an inductor Tx2 for determining a resonance frequency to determine a second resonance frequency. Meanwhile, the inductor Tx2 may be in the form of a coil for transmission.

일 실시 예에 있어서, 제1 공진 주파수(fr1)과 제2 공진 주파수(fr2)는 서로 상이한 공진 주파수일 수 있다. 예를 들면, 제1 공진 주파수(fr1)는 WPC(Wireless Power Consortium) 표준 주파수 또는 PMA(Power Matters Alliance) 표준 주파수일 수 있으며, 제2 공진 주파수(fr2)는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 주파수일 수 있다. 상기 WPC 표준 주파수는 110kHz 내지 205kHz이고, 상기 PMA 표준 주파수는 277kHz 내지 357kHz이고, 상기 A4WP 표준 주파수는 6.78MHz일 수 있다.In one embodiment, the first resonance frequency fr1 and the second resonance frequency fr2 may be resonance frequencies that are different from each other. For example, the first resonance frequency fr1 may be a WPC (Wireless Power Consortium) standard frequency or a PMA (Power Matrix Alliance) standard frequency, and the second resonance frequency fr2 may be an Alliance for Wireless Power Lt; / RTI > The WPC standard frequency may be between 110 kHz and 205 kHz, the PMA standard frequency may be between 277 kHz and 357 kHz, and the A4WP standard frequency may be 6.78 MHz.

즉, 상술한 제1 무선 전력 송신부(230)는, 자기 유도 방식에 따른 무선 충전 표준, 예를 들면 WPC(Wireless Power Consortium) 또는 PMA(Power Matters Alliance) 표준에 따라 전력을 무선으로 송신할 수 있고, 상술한 제2 무선 전력 송신부(240)는, 자기 공진 방식에 따른 무선 충전 표준, 예를 들면 A4WP 표준에 따라 전력을 무선으로 송신할 수 있다.
That is, the first wireless power transmission unit 230 may transmit power wirelessly according to a wireless charging standard according to a magnetic induction method, for example, a Wireless Power Consortium (WPC) or a Power Matrix Alliance (PMA) standard , The above-described second wireless power transmission unit 240 can wirelessly transmit power according to a wireless charging standard according to a self-resonance method, for example, the A4WP standard.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 기존의 AC-DC 어댑터를 제거하여 단일 스테이지로 구성함으로써, 무선 전력 송신 장치의 효율을 개선할 수 있다.
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the efficiency of the wireless power transmission apparatus can be improved by constructing a single stage by removing the existing AC-DC adapter.

또한, 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 커패시터를 이용하여 기존의 높은 입력 전압을 낮은 전압으로 분압하여 이용함으로써, 커패시터나 스위칭 소자의 크기를 소형화할 수 있다. 특히 낮은 정격 전압과 높은 스위칭 주파수(6.78MHz)를 요구하는 A4WP 방식에 있어서 스위칭 손실과 스위칭 스트레스를 저감할 수 있다.
In addition, according to the first embodiment of the present invention, the size of the capacitor and the switching element can be reduced by dividing the existing high input voltage into a low voltage by using the capacitor. In particular, switching loss and switching stress can be reduced in the A4WP method, which requires a lower rated voltage and a higher switching frequency (6.78 MHz).

나. 제2 실시 예I. Second Embodiment

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도이다. 도 4 및 도 5는 스위칭 듀티에 따른 고조파 성분을 비교하기 위한 도면이다.
3 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus according to a second embodiment of the present invention. 4 and 5 are diagrams for comparing harmonic components according to the switching duty.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 교류 전원(10), 정류부(210), 입력 커패시터(220), 직렬 연결된 다수의 커패시터를 포함하는 분압부(310), 직류-교류 변환부(231) 및 송신 공진부(232)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 분압부(310)는 복수의 커패시터들(CDDC1 내지 CDC3) 및 커패시터 스위치(301)을 포함할 수 있다.
3, the wireless power transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention includes an AC power source 10, a rectifier 210, an input capacitor 220, and a voltage divider (not shown) including a plurality of capacitors connected in series 310, a DC-AC conversion unit 231, and a transmission resonance unit 232. In addition, the voltage divider 310 may include a plurality of capacitors CD DC1 to CD3 and a capacitor switch 301.

구체적으로, 정류부(210)는 교류 전원(10)에 의해 제공되는 교류 전원을 정류하며, 정류된 교류 전원은 입력 커패시터(220)에 직류 전력으로 저장될 수 있다.
Specifically, the rectifying unit 210 rectifies the AC power supplied by the AC power supply 10, and the rectified AC power may be stored as DC power in the input capacitor 220.

한편, 분압부(310)는 입력 커패시터(220)에 저장된 직류 전력의 전압을 커패시터의 비에 따라 분압한 후, 복수의 커패시터들(CDDC1 내지 CDC3) 각각에 저장할 수 있다.Meanwhile, the voltage dividing unit 310 may divide the voltage of the DC power stored in the input capacitor 220 according to the ratio of the capacitors, and then store the voltage in each of the plurality of capacitors CD DC1 to CD DC3 .

커패시터 스위치(301)는 직류-교류 변환부(231)의 입력단을 커패시터들(CDDC1 내지 CDC3) 중 어느 하나에 연결함으로서, 직류-교류 변환부(231)로 입력되는 입력 전압(Vi)의 크기를 가변시킬 수 있다.
The capacitor switch 301 connects the input terminal of the DC-AC converting section 231 to any one of the capacitors CD DC1 to CD DC3 so that the input voltage Vi input to the DC- The size can be varied.

직류-교류 변환부(331)는 입력 전압(Vi)을 이용하여 무선 전력 전송을 위한 출력 전압을 출력하며, 상기 출력 전압에 의한 전력은 송신 공진부(232)에 의해 수신측으로 무선 전송될 수 있다.
The DC-AC converting unit 331 outputs an output voltage for wireless power transmission using the input voltage Vi, and the power by the output voltage can be wirelessly transmitted to the receiving side by the transmitting resonance unit 232 .

여기서, 직류-교류 변환부(231)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 스위치가 직렬 연결된 하프 브리지 타입이 사용될 수 있다. 또한, 송신 공진부(242)는 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터(Cr)와 인덕터(Tx)로 구성되어 공진 주파수를 결정할 수 있다.
Here, as shown in FIG. 3, a half bridge type in which two switches are connected in series may be used as the DC-AC converting unit 231. [ The transmission resonance unit 242 may include a capacitor (Cr) and an inductor (Tx) for determining the resonance frequency to determine the resonance frequency.

여기서, 직류-교류 변환부(231)로부터 원하는 출력 전원의 전압(Vo, 이하, 출력 전압)을 얻기 위해서는 직류-교류 변환부(231)에 포함된 스위치(S1 내지 S2)의 스위칭 듀티를 조절하는 방법과 직류-교류 변환부(231)의 입력 전압(Vi)의 크기를 가변시키는 방법이 있다.
Here, in order to obtain a desired output power supply voltage Vo (hereinafter referred to as an output voltage) from the DC-AC converting portion 231, the switching duty of the switches S1 to S2 included in the DC- And a method of varying the magnitude of the input voltage Vi of the DC-AC converting unit 231. [

하지만, 일반적으로 스위칭 듀티에 따라 고조파 성분이 달라질 수 있다.However, in general, the harmonic components may vary depending on the switching duty.

구체적으로, 도 4 및 도 5는 스위칭 듀티에 따른 고조파 성분을 비교하기 위한 도면으로, 도 4 및 도 5의 (a)는 시간 영역(Time Domain)에서의 직류-교류 변환부(331)의 출력 전압(Vo)을, 도 4 및 도 5의 (b)는 주파수 영역(Frequency Domain)에서의 직류-교류 변환부(331)의 출력 전압(Vo)을 도시한 도면이다.4 and 5 are diagrams for comparing the harmonic components according to the switching duty. FIG. 4 and FIG. 5 (a) are graphs for comparing the harmonic components according to the output of the DC-AC converting unit 331 in the time domain 4A and FIG. 5B are diagrams showing the output voltage Vo of the DC-AC converting unit 331 in the frequency domain.

또한, 도 4는 스위칭 듀티가 0.27인 출력 전압(Vo)을 도시한 도면이고 도 5는 스위칭 듀티가 0.5인 출력 전압(Vo)을 도시한 도면이다.
Figure 4 also shows the output voltage Vo with a switching duty of 0.27 and Figure 5 shows an output voltage Vo with a switching duty of 0.5.

스위칭 듀티가 0.5인 경우는, 예를 들면 스위칭 듀티가 0.27인 경우에 비해 작은 고조파 성분을 가짐을 알 수 있다. 이러한 이유로 스위칭 듀티가 0.5 부근일 때 고조파 손실이나 EMI 문제를 감소시킬 수 있다.
It can be seen that when the switching duty is 0.5, it has a smaller harmonic component than, for example, the switching duty is 0.27. For this reason, harmonic loss and EMI problems can be reduced when the switching duty is around 0.5.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 직류-교류 변환부(231)의 스위칭 듀티를 0.5로 고정시킨 상태에서 원하는 직류-교류 변환부(231)의 출력 전압(Vo)을 얻기 위한 직류-교류 변환부(231)의 입력 전압(Vi)의 크기를 결정한다. 이후 결정된 입력 전압(Vi)의 크기를 만족시키도록 커패시터 스위치(301)를 제어하여 직류-교류 변환부(331)의 입력단을 커패시터들(CDC1 내지 CDC3) 중 어느 하나에 연결할 수 있다.
Thus, in accordance with an embodiment of the present invention, a DC-AC converter 231 for obtaining the output voltage Vo of the desired DC-AC converter 231 while the switching duty of the DC-AC converter 231 is fixed at 0.5, And determines the magnitude of the input voltage Vi of the converting unit 231. The input terminal of the DC-AC converting unit 331 may be connected to any one of the capacitors C DC1 to C DC3 by controlling the capacitor switch 301 so as to satisfy the magnitude of the input voltage Vi determined subsequently.

예를 들면, 도 3과 같이 분압부(310)가 직렬 연결된 3개의 커패시터(CDC1 내지 CDC3)를 포함하고, 3개의 커패시터들(CDC1 내지 CDC3) 각각의 용량이 동일하다고 가정하면, 노드 1(N1)의 전압은 Vdc/3, 노드 2(N2)의 전압은 2Vdc/3, 노드 3(N3)의 전압은 Vdc가 될 수 있으며, 직류-교류 변환부(331)의 입력 전압(Vi)의 크기가 Vdc/3, 2Vdc/3 및 Vdc 중 어느 하나가 되도록 커패시터 스위치(301)를 제어할 수 있다.
For example, assuming that the voltage divider 310 includes three capacitors C DC1 to C DC3 connected in series and the capacitances of the three capacitors C DC1 to C DC3 are the same as shown in Fig. 3, The voltage of the node 1 N1 may be Vdc / 3, the voltage of the node 2 N2 may be 2 Vdc / 3, and the voltage of the node 3 N3 may be Vdc and the input voltage of the DC- Vi can be any one of Vdc / 3, 2Vdc / 3, and Vdc.

다만, 상술한 실시 예에서 각 노드(N1 내지 N3)의 전압은 이산적(discrete)인 값을 가지기 때문에, 원하는 입력 전압(Vi)의 크기를 정확히 만족시킬 수 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 원하는 입력 전압(Vi)에 가장 근사한 값이 되도록 커패시터들을 결정하고, 원하는 직류-교류 변환부(320)의 출력 전압(Vo)을 얻기 위해 직류-교류 변환부(331)의 스위칭 듀티를 0.5를 중심으로 미세하게 제어할 수 있다.
However, since the voltage of each of the nodes N1 to N3 has a discrete value in the above-described embodiment, the magnitude of the desired input voltage Vi can not be exactly satisfied. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the capacitors are determined to be a value closest to the desired input voltage Vi, and the DC-AC conversion is performed to obtain the output voltage Vo of the desired DC- The switching duty of the unit 331 can be finely controlled around 0.5.

또는, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 분압부(310)를 직렬 연결된 2개의 커패시터로 구성하되, 2개 중 하나는 가변 커패시터로 함으로써, 더욱 정밀하게 원하는 입력 전압(Vi)의 크기를 맞출 수도 있을 것이다.
Alternatively, according to another embodiment of the present invention, the voltage divider 310 may be composed of two capacitors connected in series, and one of the two capacitors may be a variable capacitor to more precisely match the magnitude of the desired input voltage Vi There will be.

다. 제3 실시 예All. Third Embodiment

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 회로도로, 도 3의 분압부(310)를 도 2의 제1 무선 전력 송신부 및 제2 무선 전력 송신부(230, 240, 도 2)에 적용한 것이다. 따라서, 중복되는 구성 및 동작에 대한 서술은 생략한다.
3 is a block diagram of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the first and second wireless power transmission units 230 and 240 (FIG. 2) . Therefore, redundant description of the configuration and operation is omitted.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 분압부는 제1 분압부(610) 및 제2 분압부(620)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 무선 전력 송신부(630)는 제1 직류-교류 변환부(231) 및 제1 송신 공진부(232)를, 제2 무선 전력 송신부(640)는 제2 직류-교류 변환부(241) 및 제2 송신 공진부(242)를 포함할 수 있다.
6, the division unit may include a first division unit 610 and a second division unit 620. The first wireless power transmission unit 630 may include a first DC-AC conversion unit 231 and a first transmission resonance unit 232. The second wireless power transmission unit 640 may include a second DC-AC conversion unit 241 And a second transmission resonance part 242. [

제1 분압부(610)는 복수의 커패시터들로 이루어지는 제1 커패시터 가변부(611) 및 제1 커패시터 스위치(612)를 포함하고, 제2 분압부(620)는 복수의 커패시터들로 이루어지는 제2 커패시터 가변부(621) 및 제2 커패시터 스위치(622)를 포함할 수 있다.
The first voltage divider 610 includes a first capacitor variable portion 611 and a first capacitor switch 612 which are formed of a plurality of capacitors and the second voltage divider 620 includes a second capacitor 612, And may include a capacitor variable portion 621 and a second capacitor switch 622.

제1 커패시터 가변부(611)는 입력 커패시터(Cin)에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하여 저장하는 복수의 캐패시터들을 포함할 수 있고, 제1 커패시터 스위치(612)는 제1 직류-교류 변환부(231)의 입력단을 상기 복수의 커패시터들 중 하나의 커패시터의 일단에 연결하도록 제어될 수 있다.The first capacitor variable portion 611 may include a plurality of capacitors for dividing and storing the voltage of the DC power stored in the input capacitor Cin and the first capacitor switch 612 may include a first DC- 231 may be connected to one end of one of the plurality of capacitors.

즉, 제1 분압부(610)는 복수의 커패시터들에 저장된 분압된 복수의 직류 전압 중 하나의 전압을 제1 입력 전압(Vi1)으로 선택할 수 있다.That is, the first voltage divider 610 can select one of the plurality of divided DC voltages stored in the plurality of capacitors as the first input voltage Vi1.

제1 커패시터 스위치(612)를 이용하여 제1 직류-교류 변환부(231)의 제1 입력 전압(Vi1)을 가변시키는 방법은 도 3에서 설명한 바와 같으므로 구체적인 설명은 생략한다.
A method of varying the first input voltage Vi1 of the first DC-AC converting unit 231 using the first capacitor switch 612 is the same as that described with reference to FIG. 3, and thus a detailed description thereof will be omitted.

한편, 제1 무선 전력 송신부(630)는 상기 제1 입력 전압(Vi1)을 이용하여 전력을 무선으로 송신할 수 있다.Meanwhile, the first wireless power transmission unit 630 may wirelessly transmit the power using the first input voltage Vi1.

구체적으로, 제1 직류-교류 변환부(231)는 제1 입력 전압(Vi1)을 무선 전력 전송을 위한 제1 출력 전압(Vo1)으로 변환할 수 있고, 제1 송신 공진부(232)는 상기 제1 출력 전압(Vo1)에 의한 전력을 송신할 수 있다.
Specifically, the first DC-AC converting unit 231 may convert the first input voltage Vi1 into a first output voltage Vo1 for radio power transmission, and the first transmitting resonance unit 232 may convert The power by the first output voltage Vo1 can be transmitted.

또한, 제2 분압부(620) 및 제2 무선 전력 송신부(640)의 구성 및 동작은 상기 서술한 제1 분압부(610) 및 제1 무선 전력 송신부(630)의 구성 및 동작에 의해 이해될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
The configuration and operation of the second voltage division unit 620 and the second wireless power transmission unit 640 can be understood by the configuration and operation of the first voltage division unit 610 and the first wireless power transmission unit 630 described above Therefore, a detailed description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 무선 전력 송신 장치의 효율이 개선될 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, the efficiency of the wireless power transmission apparatus can be improved.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 낮은 정격 전압을 입력으로 하여 고주파 스위칭이 가능하므로, 무선 전력 송신 장치의 소형화 및 스위칭 손실과 스위칭 스트레스가 저감될 수 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, high-frequency switching can be performed by using a low rated voltage as an input, so that miniaturization and switching loss and switching stress of the wireless power transmission apparatus can be reduced.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be self-evident.

10: 교류 전원
210: 정류부
220: 입력 커패시터
230, 630: 제1 무선 전력 송신부
240, 640: 제2 무선 전력 송신부
231, 241: 직류-교류 변환부
232, 242: 송신 공진부
310: 분압부
610: 제1 분압부
620: 제2 분압부 10: AC power source
210: rectification part
220: Input capacitor
230, and 630: a first wireless power transmission unit
240, and 640: a second wireless power transmitter
231, 241: DC-AC conversion unit
232, 242: transmission resonance section
310:
610:
620:

Claims (14)

교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류된 교류 전원을 직류 전력으로 저장하는 입력 커패시터;
상기 직류 전력의 전압을 분압하는 분압부; 및
상기 분압부에 의해 분압된 전압을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 무선 전력 송신부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A rectifying part for rectifying AC power;
An input capacitor for storing the rectified AC power as DC power;
A voltage divider for dividing the voltage of the direct current power; And
And a wireless power transmission unit for wirelessly transmitting power using the voltage divided by the voltage division unit
And a wireless power transmitter.
제1항에 있어서, 상기 분압부는
상기 직류 전력의 전압을 분압하여 제1 분압 전력을 저장하는 제1 커패시터; 및
상기 직류 전력의 전압을 분압하여 제2 분압 전력을 저장하는 제2 커패시터
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The apparatus as claimed in claim 1,
A first capacitor for dividing a voltage of the DC power to store a first divided voltage; And
A second capacitor for dividing a voltage of the direct current power and storing a second divided voltage,
And a wireless power transmitter.
제2항에 있어서, 상기 무선 전력 송신부는
상기 제1 분압 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 제1 무선 전력 송신부; 및
상기 제2 분압 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 제2 무선 전력 송신부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
3. The wireless communication system according to claim 2,
A first wireless power transmission unit wirelessly transmitting power using the first divided voltage; And
A second wireless power transmission section for wirelessly transmitting power using the second divided voltage,
And a wireless power transmitter.
제3항에 있어서,
상기 제1 무선 전력 송신부는
상기 제1 분압 전력의 전압을 무선 전력 전송을 위한 제1 출력 전압으로 변환하는 제1 직류-교류 변환부; 및
상기 제1 출력 전압에 의한 전력을 송신하는 제1 송신 공진부를 포함하고,
상기 제2 무선 전력 송신부는
상기 제2 분압 전력의 전압을 무선 전력 전송을 위한 제2 출력 전압으로 변환하는 제2 직류-교류 변환부; 및
상기 제2 출력 전압에 의한 전력을 송신하는 제2 송신 공진부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 3,
The first wireless power transmission unit
A first DC-AC converting unit converting a voltage of the first divided voltage into a first output voltage for wireless power transmission; And
And a first transmission resonance section for transmitting power by the first output voltage,
The second wireless power transmission unit
A second DC-AC converting unit converting the voltage of the second divided voltage into a second output voltage for wireless power transmission; And
A second transmission resonance part for transmitting power by the second output voltage,
And a wireless power transmitter.
제4항에 있어서,
상기 제1 직류-교류 변환부 및 상기 제2 직류-교류 변환부 각각은 직렬 연결된 하브 프리지 또는 풀 브리지 구조를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein each of the first DC-AC converting unit and the second DC-AC converting unit includes a hub-free or full-bridge structure connected in series.
제4항에 있어서,
상기 제1 송신 공진부는 제1 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터 및 인덕터를 포함하고,
상기 제2 송신 공진부는 제2 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터 및 인덕터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the first transmission resonance section includes a capacitor and an inductor for determining a first resonance frequency,
And the second transmission resonance part includes a capacitor and an inductor for determining a second resonance frequency.
제6항에 있어서,
상기 제1 송신 공진부의 공진 주파수와 상기 제2 송신 공진부의 공진 주파수는 서로 상이한 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the resonance frequency of the first transmission resonance part and the resonance frequency of the second transmission resonance part are different from each other.
교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류된 교류 전원을 직류 전력으로 저장하는 입력 커패시터;
상기 입력 커패시터에 병렬 연결되고, 상기 직류 전력의 전압을 분압하는 복수의 커패시터들을 포함하는 분압부;
상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나 이상의 커패시터의 일단에 연결되고, 전력을 무선으로 송신하는 무선 전력 송신부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
A rectifying part for rectifying AC power;
An input capacitor for storing the rectified AC power as DC power;
A voltage dividing unit connected in parallel to the input capacitor and including a plurality of capacitors for dividing a voltage of the direct current power;
A plurality of capacitors connected to one ends of at least one of the plurality of capacitors,
And a wireless power transmitter.
제8항에 있어서, 상기 분압부는
상기 입력 커패시터에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하여 저장하는 복수의 커패시터들 및 상기 복수의 커패시터들 중 하나의 커패시터의 일단의 전압을 제1 입력 전압으로 선택하는 제1 커패시터 스위치를 포함하는 제1 분압부; 및
상기 입력 커패시터에 저장된 직류 전력의 전압을 분압하여 저장하는 복수의 커패시터들 및 상기 복수의 커패시터들 중 하나의 커패시터의 일단의 전압을 제2 입력 전압으로 선택하는 제2 커패시터 스위치를 포함하는 제2 분압부;
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The apparatus as claimed in claim 8, wherein the dividing portion
A first capacitor switch for dividing a voltage of the DC power stored in the input capacitor and storing the divided voltage, and a first capacitor switch for selecting a voltage at one end of one of the plurality of capacitors as a first input voltage, part; And
And a second capacitor switch for selecting a voltage at one end of one of the plurality of capacitors as a second input voltage, wherein the second partial pressure part;
And a wireless power transmitter.
제9항에 있어서, 상기 무선 전력 송신부는
상기 제1 입력 전압을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 제1 무선 전력 송신부; 및
상기 제2 입력 전압을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 제2 무선 전력 송신부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
10. The wireless terminal of claim 9, wherein the wireless power transmitter
A first wireless power transmission unit wirelessly transmitting power using the first input voltage; And
A second wireless power transmission unit for wirelessly transmitting power using the second input voltage,
And a wireless power transmitter.
제10항에 있어서,
상기 제1 무선 전력 송신부는
상기 제1 입력 전압을 무선 전력 전송을 위한 제1 출력 전압으로 변환하는 제1 직류-교류 변환부; 및
상기 제1 출력 전압에 의한 전력을 송신하는 제1 송신 공진부를 포함하고,
상기 제2 무선 전력 송신부는
상기 제2 입력 전압을 무선 전력 전송을 위한 제2 출력 전압으로 변환하는 제2 직류-교류 변환부; 및
상기 제2 출력 전압에 의한 전력을 송신하는 제2 송신 공진부
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
11. The method of claim 10,
The first wireless power transmission unit
A first DC-AC converting unit converting the first input voltage into a first output voltage for wireless power transmission; And
And a first transmission resonance section for transmitting power by the first output voltage,
The second wireless power transmission unit
A second DC-AC converting unit converting the second input voltage into a second output voltage for wireless power transmission; And
A second transmission resonance part for transmitting power by the second output voltage,
And a wireless power transmitter.
제11항에 있어서,
상기 제1 직류-교류 변환부 및 상기 제2 직류-교류 변환부 각각은 직렬 연결된 하브 프리지 또는 풀 브리지 구조를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein each of the first DC-AC converting unit and the second DC-AC converting unit includes a hub-free or full-bridge structure connected in series.
제11항에 있어서,
상기 제1 송신 공진부는 제1 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터 및 인덕터를 포함하고,
상기 제2 송신 공진부는 제2 공진 주파수를 결정하기 위한 커패시터 및 인덕터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the first transmission resonance section includes a capacitor and an inductor for determining a first resonance frequency,
And the second transmission resonance part includes a capacitor and an inductor for determining a second resonance frequency.
제13항에 있어서,
상기 제1 송신 공진부의 공진 주파수와 상기 제2 송신 공진부의 공진 주파수는 서로 상이한 무선 전력 송신 장치.

14. The method of claim 13,
Wherein the resonance frequency of the first transmission resonance part and the resonance frequency of the second transmission resonance part are different from each other.

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