KR20170034240A - 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 차동 신호 보정 회로 - Google Patents

Abstract

무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기는, 전력을 제공하는 전력 제공부, 상기 전력 제공부로부터 제공되는 상기 전력으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 생성하는 게이트 드라이버, 상기 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기, 상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 전력 송신부 및 상기 게이트 드라이버 및 상기 증폭기 사이에 배치되어, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 차동 신호 보정 회로{WIRELESS POWER RECEIVER, WIRELESS POWER TRANSMITTER AND CIRCUIT FOR CORRECTING DIFFERENTIAL SIGNAL}

본 발명은 무선 전력 송신기, 무선 전력 수신기 및 차동 신호 보정 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선으로 전력을 송수신할 수 있는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로에 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 올려놓기만 하면 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.

현재까지는 전자기 유도를 이용한 방식이 주류를 이루고 있으나, 최근 국내외에서 마이크로파를 이용하여 수십 미터 거리에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공하고 있어, 가까운 미래에는 언제 어디서나 전선 없이 모든 전자제품을 무선으로 충전하는 세상이 열릴 것으로 보인다.

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.

근자에 들어서는, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 내부에서 전력을 입출력하는 과정에서, 차동 신호를 생성하여 생성된 차동 신호를 입출력하는 기술이 개발되고 있다. 차동 신호를 이용함으로써 무선 전력 송수신 효율이 증가할 수 있으며, EMI(electro magnetic interference)가 감소할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는 차동 신호를 생성하여 각 소자간 입출력시킬 수 있다. 차동 신호를 이용하는 경우에, 차동 신호를 구성하는 2개의 신호 사이의 180도 위상 차이가 유지되어야 하며, 신호의 밸런스(balance)가 일정하게 유지될 것이 요구된다. 하지만, 종래의 무선 충전 시스템에서는, 각 노드 별로 차동 신호의 밸런스 유지를 위하여 로스(loss)가 큰 어댑티브 스위치(adaptive switch)가 이용된다. 뿐만 아니라, 무선 전력 수신기의 위치가 변경되는 경우에 공진 임피던스의 변화가 발생할 수 있다. 이 경우, 공진 임피던스의 변화에 따라 차동 신호의 파형이 왜곡될 수 있으며, 밸런스가 깨질 수 있다. 밸런스가 깨짐에 따라서, EMI가 증가할 뿐만 아니라, 충전 효율이 저하될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예들에 의하여 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 유지되도록 차동 신호를 보정하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 차동 신호 보정 회로가 제공될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기는, 전력을 제공하는 전력 제공부; 상기 전력 제공부로부터 제공되는 상기 전력으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 상기 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 전력 송신부; 및 상기 게이트 드라이버 및 상기 증폭기 사이에 배치되어, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기는, 전력을 제공하는 전력 제공부; 상기 전력 제공부로부터 제공되는 상기 전력으로부터 차동 신호를 생성하는 게이트 드라이버; 상기 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 전력 송신부; 및 상기 증폭기 및 상기 전력 송신부 사이에 배치되어, 상기 증폭된 차동 신호를 구성하는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 송신기로부터 무선으로 상기 전력을 수신하는 전력 수신부; 상기 전력 수신부로부터 출력되는 차동 신호를 정류하는 정류기; 상기 정류된 차동 신호를 DC/DC 컨버팅하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 전력 수신부 및 상기 정류기 사이에 배치되어, 상기 차동 신호를 구성하는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로는, 제 1 입력단에서 상기 제 1 신호를 입력받는 제 1 NAND 게이트; 제 3 입력단에서 상기 제 2 신호를 입력받는 제 2 NAND 게이트를 포함하며, 상기 제 1 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 2 NAND 게이트의 제 4 입력단에 연결되며, 상기 제 2 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 1 NAND 게이트의 제 2 입력단에 연결될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로는, 제 1 드레인에 상기 제 1 신호가 인가되는 제 1 N-MOSFTET; 및 제 2 드레인에 상기 제 2 신호가 인가되는 제 2 N-MOSFET을 포함하며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 소스는 접지되며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 게이트는 상기 제 2 N-MOSFET의 상기 제 2 드레인에 연결되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 소스는 접지되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 게이트는 상기 제 1 N-MOSFET의 상기 제 1 드레인에 연결될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 의하여 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 유지되도록 차동 신호를 보정하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 차동 신호 보정 회로가 제공될 수 있다. 이에 따라, EMI가 감소할 수 있으며, 충전 효율이 증가할 수 있다. 뿐만 아니라, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호에 의한 이븐 모드(even mode) 하모닉(harmonic)이 감소될 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 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명과의 비교를 위한 차동 신호 생성 과정을 설명하기 위한 비교예이다.
도 5a 및 5b는, 비교 예에 의한 신호 파형을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로의 회로도를 도시한다.
도 7a 및 7b는, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 신호 파형을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로의 구성을 설명하기 위한 회로도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 13는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 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 통신 모듈(213)을 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신 모듈(253)을 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.

통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250)의 통신 모듈(253)과 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(213)은 CSMA/CA 알고리즘을 이용할 수도 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 모듈(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.

한편, 통신 모듈(213)은 무선 전력 송신기(200)의 정보에 대한 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 통신 모듈(213)은 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.

또한, 통신 모듈(213)은 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 통신 모듈(213)은 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.

통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250) 뿐만 아니라, 다른 무선 전력 송신기(미도시)로부터의 신호를 수신할 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 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(310), 게이트 드라이버(320), 차동 신호 보정 회로(330), 증폭기(340), 차동 신호 보정 회로(350) 및 전력 송신부(360)를 포함할 수 있다.

전력 제공부(310)는 무선 전력 수신기로 송신할 전력을 제공할 수 있다. 전력 제공부(310)는 배터리 형태로 구현될 수 있거나 또는 외부로부터 전력을 수신하여 제공하는 전력 인터페이스의 형태로 구현될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 전력 제공부(310)가 직류 형태의 전력을 제공하는 경우에는, 전력 제공부(310)는 추가적으로 직류 형태를 교류 형태로 변경하여 출력하는 인버터를 포함할 수도 있다. 전력 제공부(310)는 교류 형태의 전력을 출력할 수도 있다.

게이트 드라이버(320)는 전력 제공부(310)로부터의 전력을 이용하여 차동 신호를 생성할 수 있다. 차동 신호는 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 제 1 신호 및 제 2 신호는 기설정된 위상 차이, 예를 들어 180도의 위상 차이를 가질 수 있다.

차동 신호 보정 회로(330)는 차동 신호의 제 1 신호 및 제 2 신호가 기설정된 위상 차이를 가지도록, 차동 신호를 보정할 수 있다. 차동 신호의 다양한 구현 형태에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 예를 들어, 무선 전력 수신기의 위치 변경 등에 의하여 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 180도를 벗어난 경우에도, 차동 신호 보정 회로(330)에 의하여 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 180도로 유지되도록 차동 신호가 보정될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 무선 충전 효율 및 상대적으로 낮은 EMI를 유지할 수 있다.

증폭기(340)는 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 증폭기(340)는 예를 들어 클래스 D 또는 클래스 E 증폭기로 구현될 수 있으나, 증폭기의 종류에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

차동 신호 보정 회로(350)는 증폭된 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이를 기설정된 위상 차이, 예를 들어 180도의 위상 차이를 가지도록 보정할 수 있다. 차동 신호 보정 회로(350)는 증폭기(340) 및 전력 송신부(360) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는 게이트 드라이버(320) 및 증폭기(340) 사이에 차동 신호 보정 회로(330)를 포함할 수 있거나 또는 증폭기(340) 및 전력 송신부(360) 사이에 차동 신호 보정 회로(330)를 포함할 수 있다. 또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 게이트 드라이버(320) 및 증폭기(340) 사이와 증폭기(340) 및 전력 송신부(360) 사이 모두에 차동 신호 보정 회로(330,350)를 포함할 수도 있다.

전력 송신부(360)는 차동 신호를 수신하여, 이를 이용하여 전력을 무선으로 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기가 공진 방식에 기초한 경우에는, 전력 송신부(360)는 공진 방식의 표준에 의거한 공진 주파수를 가지도록 하는 공진 회로를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기가 유도 방식에 기초한 경우에는, 전력 송신부(360)는 일차측 코일을 포함할 수 있다. 즉, 전력 송신부(360)는 무선 전력 송신 방식에 구애받지 않고, 다양한 무선 전력 송신 방식에 기초하여 전력을 무선으로 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다.

상술한 바에 따라서, 적어도 하나의 차동 신호 보정 회로(330,350)에 의하여 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있어, 상대적으로 높은 무선 충전 효율 및 상대적으로 낮은 EMI가 보장될 수 있다.

도 4는 본 발명과의 비교를 위한 차동 신호 생성 과정을 설명하기 위한 비교예이다. 비교 예에서, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(401)를 포함할 수 있다. 전력 제공부(401)는 전력(411)을 제공할 수 있다. 전력 제공부(401)에 연결된 제 1 단자(402)에는 전력(411)과 동일한 위상의 제 1 신호(412)가 출력될 수 있다. 전력 제공부(401)에 연결되고, 제 1 단자(401)와 병렬인 제 2 단자(403)에는 전력(411)의 반전 신호인 제 2 신호(413)가 출력될 수 있다. 더욱 상세하게, 전력 제공부(401) 및 제 2 단자(403) 사이에 배치되는 인버터(404)는 전력(411)을 반전시켜 출력할 수 있으며, 이에 따라 제 2 신호(413)는 전력(411)의 반전 신호일 수 있다. 이에 따라, 제 1 신호(412) 및 제 2 신호(413)는 180도의 위상 차이를 가지며, 차동 신호를 구성할 수 있다.

도 5a 및 5b는, 비교 예에 의한 신호 파형을 도시한다.

도 5a는 도 4에서의 제 1 신호(412) 및 제 2 신호(413) 각각에 대한 제 1 파형(512) 및 제 2 파형(513)이 도시된다. 제 1 신호(412)의 제 1 파형(512)은 구형파의 형태를 가질 수 있으며, 제 2 신호(413)의 제 2 파형(513)은 구형파의 형태를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 신호(412) 및 제 2 신호(413)는 180도의 위상 차이를 가질 수 있으며, 이에 따라 제 1 파형(512) 및 제 2 파형(513)은 180도의 위상 차이를 가지는 것과 같이 도시됨을 확인할 수 있다.

한편, 예를 들어 무선 전력 수신기의 위치 변경 등에 의하여, 제 1 신호(412) 및 제 2 신호(413)의 위상 차이가 180도를 유지하지 못할 수 있다. 도 5b에서와 같이, 제 2 신호(413)에 대응하는 제 2 파형(514)이 도 5a와 비교하여 우측으로 이동한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 제 1 파형(512) 및 제 2 파형(514)은 180도의 위상 차이를 유지하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 제 1 파형(512) 및 제 2 파형(514)이 180도의 위상 차이를 유지하지 못함에 따라서, 제 1 파형(512)의 일부 및 제 2 파형(514)의 일부가 겹치는 부분(521,522,523)이 발생할 수 있다. 제 1 파형(512)의 일부 및 제 2 파형(514)의 일부가 겹치는 부분(521,522,523)이 발생함에 따라서, EMI가 증가할 수 있으며, 전체 무선 충전 효율이 감소할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로의 회로도를 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로는, 2개의 NAND 게이트(605,606)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 전력 제공부(601)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 제공부(601)는 전력을 제공할 수 있으며, 인버터(604)는 제공된 전력의 반전 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 제 1 NAND 게이트(605)의 제 1 입력단에는 전력과 동일한 위상을 가지는 제 1 신호가 입력될 수 있으며, 제 2 NAND 게이트(606)의 제 3 입력단에는 전력과 180도의 위상 차이를 가지는 제 2 신호가 입력될 수 있다.

한편, 제 1 NAND 게이트(605)의 제 2 입력단은 제 2 NAND 게이트(606)의 출력단에 연결될 수 있다. 아울러, 제 2 NAND 게이트(606)의 제 4 입력단은 제 1 NAND 게이트(605)의 출력단에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 1 출력단(602)에서 출력되는 차동 신호를 구성하는 제 1 신호와 제 2 출력단(603)에서 출력되는 차동 신호를 구성하는 제 2 신호의 위상 차이가 180도로 유지될 수 있다.

더욱 상세하게, 도 7a를 참조하여, 무선 전력 수신기의 위치 변경 등에 의하여 제 1 신호의 파형(712) 및 제 2 신호의 파형(714) 사이의 위상 차이가 180도에서 벗어난 경우를 상정하도록 한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 예를 들어 무선 전력 수신기의 위치 변경 등에 의하여, 제 2 신호의 파형(714)이 우측으로 이동하여, 제 1 신호의 파형(712) 및 제 2 신호의 파형(714) 사이의 위상 차이가 180도에서 벗어날 수 있다.

이 경우, 제 1 신호 및 제 2 신호 사이에 겹치는 부분이 발생할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로는 도 7b에서와 같이, 제 1 신호 및 제 2 신호 사이에 겹치는 부분에서는 양 신호 모두를 출력하지 않도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 보정된 제 1 신호의 파형(722) 및 보정된 제 2 신호의 파형(724)은 겹치는 부분이 없는 180도의 위상 차이를 유지할 수 있다.

제 1 NAND 게이트(605) 및 제 2 NAND 게이트(606)의 입력 및 출력 사이의 진리표는 표 1과 같을 수 있다.

입력	출력
1,1	0
0,1	1
1,0	1
0,0	1

도 6에서의 회로의 연결 상, NAND 게이트(605,606)의 출력단의 신호가 on 상태여야만 NAND 게이트(605,606)의 출력단에 크로스 연결된 입력단 쪽에 신호가 인가될 수 있다. 만약 제 1 NAND 게이트(605)의 제 1 입력단에 인가되는 신호와 제 2 NAND 게이트(606)의 제 4 입력단에 인가되는 신호가 동일한 위상을 가지는 경우라면, 제 1 NAND 게이트(605) 및 제 2 NAND 게이트(606) 중 적어도 하나로부터 신호가 출력되지 않을 수 있으며, 이에 따라 전체 NAND 게이트(605,606)로부터 신호가 출력되지 않을 수 있다.

상술한 바에 따라서, NAND 게이트(605,606)로부터의 출력이 반드시 on 상태인 경우에, NAND 게이트(605,606)로부터 신호가 출력될 수 있으며, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호가 동상을 가지는 부분이 배제될 수 있다. 이에 따라, 도 7b에서와 같이, 두 개의 신호의 파형이 겹치는 구간이 배제된 보정된 차동 신호의 파형(722,724)이 도시된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로는, 차동 신호 사이의 위상 차이가 180도를 벗어나는 구간에서는 양 신호를 출력하지 않는 방식으로 보정을 수행할 수 있으며, 보정된 차동 신호를 구성한 두 개의 신호의 위상 차이가 180도로 유지될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 전력 수신부(810), 차동 신호 보정 회로(820), 정류기(830), DC/DC 컨버터(840), PMIC(850), 시스템(870) 및 배터리(860)를 포함할 수 있다.

전력 수신부(810)는 무선 전력 송신기로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기가 공진 방식에 기초한 경우에는, 전력 수신부(810)는 공진 방식의 표준에 의거한 공진 주파수를 가지도록 하는 공진 회로를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기가 유도 방식에 기초한 경우에는, 전력 수신부(810)는 이차측 코일을 포함할 수 있다. 즉, 전력 수신부(810)는 무선 전력 수신 방식에 구애받지 않고, 다양한 무선 전력 수신 방식에 기초하여 전력을 무선으로 무선 전력 송신기로부터 수신할 수 있다.

차동 신호 보정 회로(820)는 전력 수신부(810)로부터의 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호가 기설정된 위상 차이, 예를 들어 180도의 위상 차이를 유지하도록 차동 신호를 보정할 수 있다. 예를 들어, 차동 신호 보정 회로(820)는 도 6과 같은 구조를 포함할 수 있으며, 또 다른 예에서 차동 신호 보정 회로(820)는 도 10과 같은 구조를 포함할 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.

정류기(830)는 보정된 차동 신호를 정류하여 직류 형태의 신호를 출력할 수 있다. DC/DC 컨버터(840)는 직류 형태의 신호의 전압을 컨버팅할 수 있다. PMIC(850)는 무선 전력 수신기의 각 소자가 입출력되는 전력을 관리할 수 있으며, 무선으로 수신된 전력을 배터리(860) 또는 시스템(870)으로 출력할 수 있다. 배터리(860)는 충전이 가능한 배터리로, 착탈 가능하거나 또는 무선 전력 수신기에 일체형으로 내장될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 무선 전력 수신기 또한 차동 신호 보정 회로(820)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 유지될 수 있어, 상대적으로 높은 충전 효율 및 상대적으로 낮은 EMI가 구현될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(901), 게이트 드라이버(902), 증폭기(905) 및 전력 송신부(908)를 포함할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 게이트 드라이버(902) 및 증폭기(905) 사이에 배치되는 두 개의 NAND 게이트(903,904)를 포함할 수 있다. NAND 게이트(903)의 하나의 입력단에는 전력 제공부(901)에서 제공된 전력(911)과 동일한 위상을 가지는 제 1 신호(912)가 입력될 수 있다. NAND 게이트(904)의 하나의 입력단에는 전력 제공부(901)에서 제공된 전력(912)의 반전 신호인 제 2 신호(913)가 입력될 수 있다. 한편, NAND 게이트(903)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(904)의 출력단이 연결될 수 있으며, NAND 게이트(904)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(903)의 출력단이 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(912) 및 제 2 신호(913) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

한편, 무선 전력 송신기는 증폭기(905) 및 전력 송신부(908) 사이에 배치되는 두 개의 NAND 게이트(906,907)를 포함할 수 있다. NAND 게이트(906)의 하나의 입력단에는 제 1 신호(914)가 입력될 수 있다. NAND 게이트(907)의 하나의 입력단에는 제 1 신호(914)와 180도의 위상 차이를 가지는 제 2 신호(915)가 입력될 수 있다. 한편, NAND 게이트(906)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(907)의 출력단이 연결될 수 있으며, NAND 게이트(907)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(906)의 출력단이 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(914) 및 제 2 신호(915) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

무선 전력 수신기는 전력 수신부(921), 정류기(924), DC/DC 컨버터(925) 및 배터리(926)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기는 전력 수신부(921) 및 정류기(924) 사이에 배치되는 2개의 NAND 게이트(922,923)를 포함할 수 있다. NAND 게이트(922)의 하나의 입력단에는 제 1 신호(931)가 입력될 수 있다. NAND 게이트(923)의 하나의 입력단에는 제 1 신호(931)와 180도의 위상 차이를 가지는 제 2 신호(932)가 입력될 수 있다. 한편, NAND 게이트(922)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(923)의 출력단이 연결될 수 있으며, NAND 게이트(923)의 다른 입력단에는 NAND 게이트(922)의 출력단이 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(931) 및 제 2 신호(932) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차동 신호 보정 회로의 구성을 설명하기 위한 회로도를 도시한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 차동 신호 보정 회로는 제 1 입력단(1001) 및 제 2 입력단(1002)을 가질 수 있다. 차동 신호 보정 회로는 제 1 입력단(1001)에 제 1 드레인이 연결되는 제 1 N-MOSFTET(1011) 및 제 2 입력단(1002)에 제 2 드레인이 연결되는 제 2 N-MOSFET(1012)을 포함할 수 있다. 제 1 N-MOSFTET(1011)의 제 1 소스는 접지될 수 있으며, 제 2 N-MOSFTET(1012)의 제 2 소스는 접지될 수 있다. 제 1 N-MOSFTET(1011)의 제 1 게이트는 제 2 입력단(1002) 및 제 2 출력단(1004)에 연결될 수 있으며, 제 2 N-MOSFTET(1012)의 제 2 게이트는 제 1 입력단(1001) 및 제 1 출력단(1003)에 연결될 수 있다.

제 1 출력단(1003) 및 제 2 출력단(1004) 각각은 제 1 N-MOSFTET(1011)의 제 1 드레인 및 제 2 N-MOSFTET(1012)의 제 2 드레인 각각에 연결되므로, 제 1 드레인 및 제 2 드레인이 on 상태가 되어야, 제 2 게이트 및 제 1 게이트 각각이 on 상태가 될 수 있다. 이에 따라, 제 1 입력단(1001) 및 제 2 입력단(1002) 각각에 반대 위상의 신호들 각각이 입력되어야 출력단(1003,1004)에서 신호가 출력될 수 있다. 제 1 입력단(1001) 및 제 2 입력단(1002) 각각에 동상의 신호들이 각각 입력된 경우에는, 출력단(1003,1004)에서 신호가 출력되지 않을 수 있다.

상술한 바에 따라서, 출력단(1003,1004) 각각에서 출력되는 신호들은 반대의 위상, 예를 들어 180도의 위상 차이를 가질 수 있으며, 동상으로 판단되는 신호들의 출력이 제한될 수 있다. 즉, 무선 전력 수신기의 위치 변경 등에 의하여 야기되는 차동 신호를 구성하는 두 신호가 겹치는 부분의 출력이 제한될 수 있으며, 보정된 차동 신호를 구성하는 두 신호의 위상 차이는 180도로 유지될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(1101), 게이트 드라이버(1102), 증폭기(1105) 및 전력 송신부(1108)를 포함할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는 게이트 드라이버(1102) 및 증폭기(1105) 사이에 배치되는 두 개의 N-MOSFET(1103,1104)를 포함할 수 있다. N-MOSFET(1103)의 드레인에는 제공된 전력(1111)과 동일한 위상을 가지는 제 1 신호(1112)가 입력될 수 있다. N-MOSFET(1104)의 드레인에는 전력 제공부(1101)에서 제공된 전력(1112)의 반전 신호인 제 2 신호(1113)가 입력될 수 있다. 한편, N-MOSFET(1103)의 소스 및 N-MOSFET(1104)의 소스는 접지될 수 있다. N-MOSFET(1103)의 게이트는 N-MOSFET(1104)의 드레인에 연결될 수 있으며, N-MOSFET(1104)의 게이트는 N-MOSFET(1103)의 드레인에 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(1112) 및 제 2 신호(1113) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

한편, 무선 전력 송신기는 증폭기(1105) 및 전력 송신부(1108) 사이에 배치되는 두 개의 N-MOSFET(1106,1107)를 포함할 수 있다. N-MOSFET(1106)의 드레인에는 제 1 신호(1114)가 입력될 수 있다. N-MOSFET(1107)의 드레인에는 제 1 신호(1114)와 180도의 위상 차이를 가지는 제 2 신호(1115)가 입력될 수 있다. 한편, N-MOSFET(1106)의 소스 및 N-MOSFET(1107)의 소스는 접지될 수 있다. N-MOSFET(1106)의 게이트는 N-MOSFET(1107)의 드레인에 연결될 수 있으며, N-MOSFET(1107)의 게이트는 N-MOSFET(1106)의 드레인에 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(1114) 및 제 2 신호(1115) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

무선 전력 수신기는 전력 수신부(1121), 정류기(1124), DC/DC 컨버터(1125) 및 배터리(1126)를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기는 전력 수신부(1121) 및 정류기(1124) 사이에 배치되는 2개의 N-MOSFET(1122,1123)를 포함할 수 있다. N-MOSFET(1122)의 드레인에는 제 1 신호(1131)가 입력될 수 있다. N-MOSFET(1123)의 드레인에는 제 1 신호(1131)와 180도의 위상 차이를 가지는 제 2 신호(1132)가 입력될 수 있다. 한편, N-MOSFET(1122)의 소스 및 N-MOSFET(1123)의 소스는 접지될 수 있다. N-MOSFET(1122)의 게이트는 N-MOSFET(1123)의 드레인에 연결될 수 있으며, N-MOSFET(1123)의 게이트는 N-MOSFET(1122)의 드레인에 연결될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 제 1 신호(1131) 및 제 2 신호(1132) 사이의 위상 차이는 기설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다.

도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(1201), 게이트 드라이버(1202), 차동 신호 보정 회로(1203), 딜레이 보상 회로(1204), 증폭기(1205), 전력 송신부(1206), 제어부(1211) 및 검출부(1212)를 포함할 수 있다.

딜레이 보상 회로(1204)는 차동 신호의 두 개의 신호 사이의 딜레이를 보상할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서와 같이 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생한 경우, 딜레이 보상 회로(1204)는 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생하지 않도록 적어도 하나의 신호를 지연시킬 수 있다. 딜레이 보상 회로(1204)가 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상함에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

검출부(1212)는 무선 전력 송신기의 적어도 일 지점에서의 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 제어부(1211)는 검출부(1212)에서 검출된 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 이용하여 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 계산할 수 있다. 제어부(1211)는 계산된 딜레이를 이용하여 적어도 하나의 신호의 지연 정도를 계산할 수 있다. 제어부(1211)는 지연 정도를 이용하여 딜레이 보상 회로(1204)를 제어함으로써, 적어도 하나의 신호가 지연되도록 할 수 있다. 적어도 하나의 신호가 지연됨에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

도 13는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(1301), 게이트 드라이버(1302), 차동 신호 보정 회로(1303), 딜레이 보상 회로(1304), 증폭기(1305), 전력 송신부(1306), 제어부(1311) 및 통신부(1312)를 포함할 수 있다.

딜레이 보상 회로(1304)는 차동 신호의 두 개의 신호 사이의 딜레이를 보상할 수 있다. 예를 들어, 도 7a에서와 같이 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생한 경우, 딜레이 보상 회로(1304)는 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생하지 않도록 적어도 하나의 신호를 지연시킬 수 있다. 딜레이 보상 회로(1304)가 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상함에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

통신부(1312)는 무선 전력 수신기로부터 통신을 통하여 차동 신호를 구성하는 하나의 신호 및 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이 정보를 수신할 수 있다. 제어부(1311)는 수신된 딜레이 정보를 이용하여 적어도 하나의 신호의 지연 정도를 계산할 수 있다. 제어부(1311)는 지연 정도를 이용하여 딜레이 보상 회로(1304)를 제어함으로써, 적어도 하나의 신호가 지연되도록 할 수 있다. 적어도 하나의 신호가 지연됨에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

도 14는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구성을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.

도 14를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 제공부(1401), 인버터(1402), 두 개의 NAND 게이트(1403,1404), 딜레이 보상 회로(1410,1420), 증폭기(1430), 검출부(1440) 및 제어부(1450)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 딜레이 보상 회로(1410,1420) 각각은 입력되는 신호를 딜레이할 수 있는 소자(1411,1412,1413,1421,1422,1423)를 포함할 수 있다. 제어부(1450)는 검출부(1440)로부터 입력된 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 이용하여, 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 계산할 수 있다. 제어부(1450)는 계산된 딜레이를 이용하여, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 중 어떤 신호를 지연시킬지를 결정할 수 있다. 아울러, 제어부(1450)는 지연하기로 결정된 신호에 대응하여 구동한 딜레이 보상 회로를 선택할 수 있으며, 구동할 딜레이할 수 있는 소자의 개수를 결정하여 구동시킬 수 있다.

증폭기(1430)는 적어도 하나의 코일(1431,1432,1436,1437), 커패시터(1435,1438) 및 트랜지스터(1433,1434)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 클래스 D 증폭기로 구현될 수 있으나, 종류에는 제한이 없다.

한편, 본 발명의 다양한 실시예에서는, 제어부(1450)는 통신부를 통하여 무선 전력 수신기로부터 딜레이 정보를 수신할 수도 있다. 이 경우, 제어부(1450)는 수신된 딜레이 정보를 이용하여 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 중 어떤 신호를 지연시킬지를 결정할 수 있다. 아울러, 제어부(1450)는 지연하기로 결정된 신호에 대응하여 구동한 딜레이 보상 회로를 선택할 수 있으며, 구동할 딜레이할 수 있는 소자의 개수를 결정하여 구동시킬 수 있다.

도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 전력 수신부(1501), 차동 신호 보정 회로(1502), 딜레이 보상 회로(1503), 정류기(1504), 배터리(1505), 제어부(1511), 검출부(1512) 및 통신부(1513)를 포함할 수 있다.

딜레이 보상 회로(1503)는 차동 신호의 두 개의 신호 사이의 딜레이를 보상할 수 있다. 예를 들어, 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생한 경우, 딜레이 보상 회로(1503)는 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이에 딜레이가 발생하지 않도록 적어도 하나의 신호를 지연시킬 수 있다. 딜레이 보상 회로(1503)가 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상함에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

검출부(1512)는 무선 전력 송신기의 적어도 일 지점에서의 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 제어부(1511)는 검출부(1512)에서 검출된 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 이용하여 차동 신호를 구성하는 하나의 신호와 다른 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 계산할 수 있다. 제어부(1511)는 계산된 딜레이를 이용하여 적어도 하나의 신호의 지연 정도를 계산할 수 있다. 제어부(1511)는 지연 정도를 이용하여 딜레이 보상 회로(1503)를 제어함으로써, 적어도 하나의 신호가 지연되도록 할 수 있다. 적어도 하나의 신호가 지연됨에 따라서, 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 사이의 위상 차이가 180도로 조정될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 제어부(1511)는 계산된 딜레이 정보를 통신부(1513)를 통하여 무선 전력 송신기로 송신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기의 제어부는 수신된 딜레이 정보를 이용하여 차동 신호를 구성하는 두 개의 신호 중 적어도 하나를 지연시킬 수 있다.

상기 무선 전력 송신기 또는 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 (25)

1. 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기에 있어서,
   전력을 제공하는 전력 제공부;
   상기 전력 제공부로부터 제공되는 상기 전력으로부터 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 생성하는 게이트 드라이버;
   상기 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기;
   상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 전력 송신부; 및
   상기 게이트 드라이버 및 상기 증폭기 사이에 배치되어, 상기 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로
   를 포함하는 무선 전력 송신기.
2. 제 1 항에 있어서
   상기 차동 신호 보정 회로는,
   제 1 입력단에서 상기 제 1 신호를 입력받는 제 1 NAND 게이트;
   제 3 입력단에서 상기 제 2 신호를 입력받는 제 2 NAND 게이트
   를 포함하는 무선 전력 송신기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 2 NAND 게이트의 제 4 입력단에 연결되며, 상기 제 2 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 1 NAND 게이트의 제 2 입력단에 연결되는 무선 전력 송신기.
4. 제 1 항에 있어서
   상기 차동 신호 보정 회로는,
   제 1 드레인에 상기 제 1 신호가 인가되는 제 1 N-MOSFTET; 및
   제 2 드레인에 상기 제 2 신호가 인가되는 제 2 N-MOSFET
   을 포함하는 무선 전력 송신기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 소스는 접지되며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 게이트는 상기 제 2 N-MOSFET의 상기 제 2 드레인에 연결되며,
   상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 소스는 접지되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 게이트는 상기 제 1 N-MOSFET의 상기 제 1 드레인에 연결되는 무선 전력 송신기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상하는 딜레이 보상 회로
   를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 지점에서의 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및
   상기 로드, 상기 전압 및 상기 전류 중 적어도 하나를 이용하여 상기 보상하는 딜레이를 결정하는 제어부
   를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이에 대한 정보를 수신하고,
   상기 수신된 정보에 기초하여, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상하도록 상기 딜레이 보상 회로를 제어하는 제어부
   를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
9. 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기에 있어서,
   전력을 제공하는 전력 제공부;
   상기 전력 제공부로부터 제공되는 상기 전력으로부터 차동 신호를 생성하는 게이트 드라이버;
   상기 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기;
   상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 전력 송신부; 및
   상기 증폭기 및 상기 전력 송신부 사이에 배치되어, 상기 증폭된 차동 신호를 구성하는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로
   를 포함하는 무선 전력 송신기.
10. 제 9 항에 있어서
    상기 차동 신호 보정 회로는,
    제 1 입력단에서 상기 제 1 신호를 입력받는 제 1 NAND 게이트;
    제 3 입력단에서 상기 제 2 신호를 입력받는 제 2 NAND 게이트
    를 포함하는 무선 전력 송신기.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 2 NAND 게이트의 제 4 입력단에 연결되며, 상기 제 2 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 1 NAND 게이트의 제 2 입력단에 연결되는 무선 전력 송신기.
12. 제 9 항에 있어서
    상기 차동 신호 보정 회로는,
    제 1 드레인에 상기 제 1 신호가 인가되는 제 1 N-MOSFTET; 및
    제 2 드레인에 상기 제 2 신호가 인가되는 제 2 N-MOSFET
    을 포함하는 무선 전력 송신기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 소스는 접지되며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 게이트는 상기 제 2 N-MOSFET의 상기 제 2 드레인에 연결되며,
    상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 소스는 접지되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 게이트는 상기 제 1 N-MOSFET의 상기 제 1 드레인에 연결되는 무선 전력 송신기.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상하는 딜레이 보상 회로
    를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 지점에서의 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및
    상기 로드, 상기 전압 및 상기 전류 중 적어도 하나를 이용하여 상기 보상하는 딜레이를 결정하는 제어부
    를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기로부터 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이에 대한 정보를 수신하고,
    상기 수신된 정보에 기초하여, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상하도록 상기 딜레이 보상 회로를 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 무선 전력 송신기.
17. 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기로부터 무선으로 상기 전력을 수신하는 전력 수신부;
    상기 전력 수신부로부터 출력되는 차동 신호를 정류하는 정류기;
    상기 정류된 차동 신호를 DC/DC 컨버팅하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 전력 수신부 및 상기 정류기 사이에 배치되어, 상기 차동 신호를 구성하는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 기설정된 위상 차이를 유지하도록 상기 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로
    를 포함하는 무선 전력 수신기.
18. 제 17 항에 있어서
    상기 차동 신호 보정 회로는,
    제 1 입력단에서 상기 제 1 신호를 입력받는 제 1 NAND 게이트;
    제 3 입력단에서 상기 제 2 신호를 입력받는 제 2 NAND 게이트
    를 포함하는 무선 전력 수신기.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 2 NAND 게이트의 제 4 입력단에 연결되며, 상기 제 2 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 1 NAND 게이트의 제 2 입력단에 연결되는 무선 전력 수신기.
20. 제 17 항에 있어서
    상기 차동 신호 보정 회로는,
    제 1 드레인에 상기 제 1 신호가 인가되는 제 1 N-MOSFTET; 및
    제 2 드레인에 상기 제 2 신호가 인가되는 제 2 N-MOSFET
    을 포함하는 무선 전력 수신기.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 소스는 접지되며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 게이트는 상기 제 2 N-MOSFET의 상기 제 2 드레인에 연결되며,
    상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 소스는 접지되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 게이트는 상기 제 1 N-MOSFET의 상기 제 1 드레인에 연결되는 무선 전력 수신기.
22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호의 반전 신호 사이의 딜레이를 보상하는 딜레이 보상 회로
    를 더 포함하는 무선 전력 수신기.
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 지점에서의 로드, 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정부; 및
    상기 로드, 상기 전압 및 상기 전류 중 적어도 하나를 이용하여 상기 보상하는 딜레이를 결정하는 제어부
    를 더 포함하는 무선 전력 수신기.
24. 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로에 있어서,
    제 1 입력단에서 상기 제 1 신호를 입력받는 제 1 NAND 게이트;
    제 3 입력단에서 상기 제 2 신호를 입력받는 제 2 NAND 게이트
    를 포함하며,
    상기 제 1 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 2 NAND 게이트의 제 4 입력단에 연결되며, 상기 제 2 NAND 게이트의 출력단은 상기 제 1 NAND 게이트의 제 2 입력단에 연결되는 차동 신호 보정 회로.
25. 제 1 신호 및 제 2 신호로 구성되는 차동 신호를 보정하는 차동 신호 보정 회로에 있어서,
    제 1 드레인에 상기 제 1 신호가 인가되는 제 1 N-MOSFTET; 및
    제 2 드레인에 상기 제 2 신호가 인가되는 제 2 N-MOSFET
    을 포함하며,
    상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 소스는 접지되며, 상기 제 1 N-MOSFET의 제 1 게이트는 상기 제 2 N-MOSFET의 상기 제 2 드레인에 연결되며,
    상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 소스는 접지되며, 상기 제 2 N-MOSFET의 제 2 게이트는 상기 제 1 N-MOSFET의 상기 제 1 드레인에 연결되는 차동 신호 보정 회로.

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