KR20170037339A - Wireless power transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 송신기에 관한 것으로, 적어도 하나의 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmitter, and more particularly to a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to at least one wireless power receiver.
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 접촉시켜 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.BACKGROUND ART A mobile terminal such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistants) is driven by a rechargeable battery. In order to charge the battery, a separate charging device is used to supply electric energy to the battery of the mobile terminal. Typically, the charging device and the battery are each provided with a separate contact terminal on the outside thereof, which are in contact with each other to electrically connect the charging device and the battery.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉽고 이러한 이유로 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않을 수 있다.However, in the contact type charging method, since the contact terminal protrudes to the outside, contamination by foreign matter is easy, and battery charging may not be performed properly for this reason. Also, even if the contact terminal is exposed to moisture, charging may not be performed properly.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.In order to solve these problems, wireless charging or non-contact charging technology has recently been developed and used in many electronic devices.
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.This wireless charging technique uses wireless power transmission and reception, for example, a system in which a battery can be automatically charged by simply placing a cellular phone on a charging pad without connecting a separate charging connector. It is generally known to the general public as a wireless electric toothbrush or a wireless electric shaver. Such wireless charging technology can enhance the waterproof function by charging the electronic products wirelessly, and it is advantageous to increase the portability of the electronic devices since the wired charger is not required, and the related technology is expected to greatly develop in the upcoming electric car era .
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.Such wireless charging techniques include an electromagnetic induction method using a coil, a resonance method using resonance, and a radio frequency (RF) / microwave radiation (RF) method in which electric energy is converted into a microwave.
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.Currently, electromagnetic induction is the main method. However, in recent years, experiments have been successfully conducted to transmit electric power wirelessly from a distance of several tens of meters using microwaves at home and abroad. In the near future, The world seems to be opened.
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.The power transmission method by electromagnetic induction is a method of transmitting power between the primary coil and the secondary coil. When a magnet is moved to a coil, an induced current is generated, which generates a magnetic field at the transmitting end and induces a current according to the change of the magnetic field at the receiving end to generate energy. This phenomenon is called magnetic induction phenomenon, and the power transmission method using the phenomenon is excellent in energy transmission efficiency.
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.In 2005, Professor Soljacic of MIT announced Coupled Mode Theory, a system in which electricity is delivered wirelessly, even at distances of a few meters (m) from the charging device, using resonant power transmission principles. The MIT team's wireless charging system uses resonance (resonance), which uses a physics concept that resonates at the same frequency as a wine bottle next to the tuning fork. Instead of resonating the sound, the researchers resonated electromagnetic waves that contained electrical energy. The resonant electrical energy is transmitted directly only when there is a device with a resonant frequency, and unused portions are not re-absorbed into the air, but are reabsorbed into the electromagnetic field. Therefore, unlike other electromagnetic waves, they will not affect the surrounding machine or body .
종래의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는 차동 신호 또는 싱글-엔디드(single-ended) 신호를 생성하여 각 소자간 입출력시킬 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기는 고효율을 위해 클래스 E/D 등의 스위칭 방식의 전력 증폭기를 사용한다. 이 경우, 전력 증폭기로 공급되는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호가 구형파에 가까워 매우 높은 고조파 신호의 잡음이 크게 발생할 수 있다. 또한, 싱글-엔디드 구조와 같은 회로 구조를 사용할 경우, 전력 소모도 증가하며 싱글-엔디드 특성에 의해 구동 전압이 구형파일 경우 라이징 엣지(rising edge)나 폴링 엣지(falling edge)에서 순간적으로 전류의 피크가 생기고, 이로 인해 높은 주파수의 큰 EMI(electro magnetic interference) 신호 방사가 발생할 수 있다. EMI 방사는 모듈이나 시스템에서 다양한 주파수의 잡음원으로 작용하여 다른 회로나 모듈에 영향을 주어 성능을 저하시키고 오동작이 야기될 수 있다.Conventional wireless power transmitters and wireless power receivers can generate a differential signal or a single-ended signal and input / output between the devices. In addition, a wireless power transmitter uses a switching power amplifier such as a class E / D for high efficiency. In this case, a differential signal or a single-ended signal supplied to the power amplifier is close to a square wave, so that a noise of a very high harmonic signal may occur. In addition, when a circuit structure such as a single-ended structure is used, power consumption is also increased and the driving voltage is instantaneously detected at the rising edge or the falling edge of the current peak in the case of a spherical file due to the single- Resulting in a large EMI (electro magnetic interference) signal emission of a high frequency. EMI emissions can act as noise sources at various frequencies in a module or system, affecting other circuits or modules, which can degrade performance and cause malfunctions.
본 발명의 다양한 실시예들에 의하여 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호의 잡음을 제거하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기와 PA 드라이버가 제공될 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a wireless power transmitter and a wireless power receiver and a PA driver may be provided to eliminate noise in differential or single-ended signals.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기는, 차동 신호를 생성하는 차동 신호 생성부, 복수 개의 트랜지스터들, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고, 상기 차동 신호의 잡음을 제거하는 PA 드라이버, 상기 잡음이 제거된 차동 신호를 기 설정된 이득으로 증폭하는 증폭기 및 상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 공진부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a wireless power transmitter for wirelessly charging a wireless power receiver includes a differential signal generator for generating a differential signal, a plurality of transistors, a plurality of transistors disposed between the plurality of transistors and the drive voltage input A PA driver that includes a first inductor, a second inductor disposed between the plurality of transistors and a ground terminal, and removes noise of the differential signal, an amplifier that amplifies the noise canceled differential signal by a predetermined gain, And a resonance unit for transmitting the amplified differential signal to the wireless power receiver.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 수신기를 무선으로 충전하는 무선 전력 송신기는, 싱글 엔디드 신호를 생성하는 신호 생성부, 복수 개의 트랜지스터들, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고, 상기 싱글 엔디드 신호의 잡음을 제거하는 PA 드라이버, 상기 잡음이 제거된 싱글 엔디드 신호를 기 설정된 이득으로 증폭하는 증폭기 및 상기 증폭된 싱글 엔디드 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 공진부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, a wireless power transmitter for wirelessly charging a wireless power receiver includes a signal generator for generating a single-ended signal, a plurality of transistors, a plurality of transistors disposed between the plurality of transistors and the driving voltage input A PA driver includes a first inductor, a second inductor disposed between the plurality of transistors and a ground terminal, and configured to remove noise of the single-ended signal. The PA driver amplifies the single- An amplifier, and a resonator for transmitting the amplified single-ended signal to the wireless power receiver.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신을 위한 차동 신호를 증폭하는 증폭기에 공급되는 차동 신호의 잡음을 제거하기 위한 IC(Integrated Circuit)는, 상기 칩에 공급되는 차동 신호에 포함되는 제1 신호를 각각의 게이트를 통하여 공급받는 제1 N-MOSFET과 제1 P-MOSFET, 상기 차동 신호에 포함되는 제2 신호를 각각의 게이트를 통하여 공급받는 제2 N-MOSFET과 제2 P-MOSFET, 상기 제1 P-MOSFET 및 상기 제2 P-MOSFET과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터 및 상기 제1 N-MOSFET 및 상기 제2 N-MOSFET과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, an integrated circuit (IC) for eliminating noise of a differential signal supplied to an amplifier for amplifying a differential signal for wireless power transmission includes an integrated circuit A first N-MOSFET and a first P-MOSFET supplied with a signal through respective gates, a second N-MOSFET and a second P-MOSFET supplied with a second signal included in the differential signal through respective gates, A first inductor disposed between the first P-MOSFET and the second P-MOSFET and a driving voltage input terminal, and a second inductor disposed between the first N-MOSFET and the second N-MOSFET and the ground terminal can do.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여 무선 전력 송신기 내에서 발생하는 고조파에 의한 잡음을 제거함으로써 무선 충전 효율이 증가하며, EMI가 감소할 수 있다.In accordance with various embodiments of the present invention, the elimination of harmonics generated in the wireless power transmitter increases the wireless charging efficiency and EMI can be reduced.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예에 의하여 CMOS와 같은 상보성 소자를 이용하여 인버터 구조의 출력 또는 구동 회로를 구성함으로써, 저전력의 출력회로를 구성할 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present invention, a low-power output circuit can be constituted by configuring the output or drive circuit of the inverter structure using complementary elements such as CMOS.
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 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 변조부의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 신호 생성부 및 위상 제어부의 개념도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다.
도 9a는 6.78Mhz의 공진 주파수에서, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 CMOS 공정의 소자들을 포함하는 무선 전력 송신기에서의 구형파의 시간 지연, 즉 위상 지연의 변화를 도시한다.
도 9b는, 도 9a를 설명하기 위한 측정 결과를 도시한다.
도 10a 내지 도 10g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 PA 드라이버의 회로도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 PA 드라이버를 통한 잡음 제거 전과 후의 신호의 파형을 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 상에서의 무선 전력 수신기의 위치 변화를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 비교 예에 의한 신호 파형을 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 상에서의 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치를 벗어난 상태임을 알리는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 차동 구조의 전류 감지 회로에 대한 구성도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상기 전류 감지 회로에 연결되는 증폭부 회로에 대한 구성도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정류 회로부에 대한 구성도이다.1 is a conceptual diagram for explaining overall operation of a wireless charging system.
2 is a block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in accordance with an embodiment of the present invention.
Figures 3A-3C show block diagrams of a wireless power transmitter in accordance with various embodiments of the present invention.
4 shows a block diagram of a modulator according to various embodiments of the present invention.
5 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention.
6 shows a conceptual diagram of a signal generator and a phase controller according to various embodiments of the present invention.
7 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention.
8 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention.
Figure 9A shows the time delay, or phase delay, of a square wave at a wireless power transmitter including elements of a CMOS process according to various embodiments of the present invention at a resonant frequency of 6.78Mhz.
FIG. 9B shows measurement results for explaining FIG. 9A.
Figures 10A-10G show circuit diagrams of a PA driver in accordance with various embodiments of the present invention.
11 shows waveforms of signals before and after noise cancellation through a PA driver according to various embodiments of the present invention.
12 is a diagram illustrating a method for sensing a position change of a wireless power receiver on a wireless power transmitter according to various embodiments of the present invention.
13A to 13C show signal waveforms according to comparative examples.
14A and 14B are diagrams illustrating a method for indicating that a position of a wireless power receiver on a wireless power transmitter is out of a predetermined position according to various embodiments of the present invention.
15 is a configuration diagram of a current sensing circuit of a differential structure according to various embodiments of the present invention.
16 is a configuration diagram of an amplifier circuit connected to the current sensing circuit according to various embodiments of the present invention.
17 is a configuration diagram of a rectifier circuit according to various embodiments of the present invention.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that this invention is not intended to be limited to the particular embodiments described herein but includes various modifications, equivalents, and / or alternatives of the embodiments of this document . In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for similar components.
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.In this document, the expressions "having," " having, "" comprising," or &Quot;, and does not exclude the presence of additional features.
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.In this document, the expressions "A or B," "at least one of A or / and B," or "one or more of A and / or B," etc. may include all possible combinations of the listed items . For example, "A or B," "at least one of A and B," or "at least one of A or B" includes (1) at least one A, (2) Or (3) at least one A and at least one B all together.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.As used herein, the terms "first," "second," "first," or "second," and the like may denote various components, regardless of their order and / or importance, But is used to distinguish it from other components and does not limit the components. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment, regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, the first component can be named as the second component, and similarly the second component can also be named as the first component.
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.(Or functionally or communicatively) coupled with / to "another component (eg, a second component), or a component (eg, a second component) Quot; connected to ", it is to be understood that any such element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (e.g., a third element). On the other hand, when it is mentioned that a component (e.g., a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (e.g., a second component) It can be understood that there is no other component (e.g., a third component) between other components.
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 구성된(또는 설정된)"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 구성된(또는 설정된) 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. As used herein, the phrase " configured to " (or set) to be "configured according to circumstances may include, for example, having the capacity to, To be designed to, "" adapted to, "" made to, "or" capable of ". The term " configured to (or set up) "may not necessarily mean" specifically designed to "in hardware. Instead, in some situations, the expression "configured to" may mean that the device can "do " with other devices or components. For example, a processor configured (or configured) to perform the phrases "A, B, and C" may be implemented by executing one or more software programs stored in a memory device or a dedicated processor (e.g., an embedded processor) , And a generic-purpose processor (e.g., a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.
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 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the other embodiments. The singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. The general predefined terms used in this document may be interpreted in the same or similar sense as the contextual meanings of the related art and, unless expressly defined in this document, include ideally or excessively formal meanings . In some cases, even the terms defined in this document can not be construed as excluding the embodiments of this document.
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.1 is a conceptual diagram for explaining overall operation of a wireless charging system. As shown in FIG. 1, the wireless charging system includes a
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.The
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 전자기장 또는 자기장을 방사함으로써, 무선 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기(100)는 유도 방식 또는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신할 수 있다.The
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 아웃밴드 방식으로 통신하는 경우에, 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, 웨어러블 전자 장치 등으로 구현될 수 있다. 인밴드 방식으로 통신하는 경우에, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 로드 변조를 수행할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 로드 변경을 검출함에 따라서 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)의 보고를 획득할 있다. Meanwhile, the
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, 110-n) 사이의 거리는 실내 환경에서 동작하는 거리일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다.The
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.The wireless power receivers 110-1, 110-2, and 110-n may receive wireless power from the
또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 인밴드 방식 또는 아웃밴드 방식으로 송신할 수 있다.The wireless power receivers 110-1, 110-2, and 110-n may also transmit messages indicating their respective charging states to the
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.The
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.2 is a block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver in accordance with an embodiment of the present invention.
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.2, the
전력 송신부(211)는 무선 전력 수신기(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. The
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 변경 가능 할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기장 또는 자기장을 송신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.In addition, the
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212) 또는 제어부(252)는 메모리(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200) 또는 무선 전력 수신기(250)의 동작 전반을 제어할 수 있다.The
통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250) 또는 또 다른 전자 장치와 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, MST(magnetic secure transfer) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 모듈(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
전력 수신부(251)는 전력 송신부(211)로부터 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.The
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.Figures 3A-3C show block diagrams of a wireless power transmitter in accordance with various embodiments of the present invention.
도 3a를 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 신호 조정부(310), 증폭기(320), 매칭부(330) 및 공진부(340)를 포함할 수 있다.3A, the
신호 조정부(310)는 전류 센싱 회로(311), 전압 센싱 회로(312), ADC(313, 314), 제어부(315), 변조부(316), PA(power amplifier) 드라이버(317) 및 신호 생성부(318)를 포함할 수 있다. 신호 조정부(310)는 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있으나, 그 구현 종류에는 제한이 없다.The
도 3a의 실시예에서, 신호 조정부(310)는 신호 생성부(318)을 이용하여 차동 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 차동 신호를 증폭기(320)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성부(318)는 싱글-엔디드(single-ended) 신호를 생성할 수 있는 전력 제공 수단을 포함할 수 있다. 전력 제공 수단은 무선 전력 송신기(300)에 포함된 배터리로 구현될 수 있거나 또는 외부로부터 전력을 수신하는 전력 인터페이스로 구현될 수도 있다. 전력 제공 수단이 배터리로 구현된 경우, 신호 생성부(318)는 배터리로부터 출력되는 DC 전력을 AC로 변환하는 인버터를 더 포함할 수 있다. 전력 제공 수단이 전력 인터페이스로 구현되는 경우에, 전력 제공 수단은 외부로부터 AC의 전력을 수신할 수 있거나, 또는 DC의 전력을 수신하여 AC로 변환할 수도 있으며, 이 경우에는 인버터를 더 포함할 수도 있다.In the embodiment of FIG. 3A, the
한편, 신호 생성부(318)는 싱글-엔디드 신호로부터 차동 신호를 생성할 수 있다. 신호 생성부(318)는, 예를 들어 싱글-엔디드 신호를 수신하는 레일에 병렬로 연결되는 분기 레일을 포함할 수 있으며, 분기 레일 상에 위치하는 인버터 등의 반전 신호 생성부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 신호 생성부(318)의 하나의 레일에서는 싱글-엔디드 신호와 동일한 위상을 가지는 제1 신호가 출력될 수 있으며, 분기 레일에서는 반전 신호 생성부를 통하여 싱글-엔디드 신호와 180도 위상 차이를 가지는 제2 신호가 출력될 수 있다. 이에 따라, 신호 생성부(318)는 서로 180도의 위상 차이를 가지는 제1 신호 및 제2 신호로 구성되는 차동 신호를 생성할 수 있다.On the other hand, the
변조부(316)는 차동 신호 중 적어도 하나의 신호를 조정할 수 있다. 변조부(316)는 차동 신호 중 적어도 하나의 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 하나의 실시예에서, 변조부(316)는 차동 신호 중 적어도 하나의 신호를 지연(delay)시킴으로써, 차동 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조정할 수 있다. 변조부(316)는 DC/DC 컨버팅 수단 또는 전압 분배기 등을 포함할 수 있으며, 이에 따라 차동 신호 중 적어도 하나의 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 변조부(316)가 아닌, 증폭기(320)의 구동 전압(VDD)이 조정됨으로써 차동 신호 중 적어도 하나의 신호의 진폭이 조정될 수도 있다. 이 경우에는, 증폭기(320)의 구동 전압(VDD)이 인가되는 레일에 DC/DC 컨버팅 수단 또는 전압 분배기 등이 배치될 수 있다.The
PA 드라이버(317)는 변조부(316)로부터 출력되는 차동 신호에 대하여 전류 펌핑(pumping)을 수행할 수 있으며, 이에 따라 증폭기(320)의 입력신호의 On/Off Delay 시간이 단축되며, 입력신호의 잡음이 제거되고, 상기 잡음이 제거된 입력 신호가 기설정된 이득으로 증폭될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 입력 신호는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호가 될 수 있다.The
본 발명의 다양한 실시예에서, PA 드라이버(317)는 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 인덕터는 전류에 대한 급작스러운(abrupt) 변경을 방지할 수 있으며, 이에 따라 PA 드라이버(17)는 입력되는 차동 신호에 피크(peak)가 포함된 경우, 피크(peak)를 제외시켜 출력할 수 있다. 더욱 상세하게 후술할 것으로, 무선 전력 수신기의 무선 전력 송신기에 대한 상대적인 위치는 변경될 수 있다. 무선 전력 수신기 또한 인덕터를 포함할 수 있기 때문에, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기는 회로적으로 커플링될 수 있으며, 이에 따라 상대적인 위치 변경에 의한 임피던스가 변경될 수 있다. 임피던스 변경에 따라 PA 드라이버(317)로 입력되는 차동 신호에 피크가 포함될 수 있으며, PA 드라이버(317)에 포함된 인덕터에 의하여 피크 발생이 방지될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기가, 예를 들어 A4WP 표준 방식에 기초하여 동작하는 경우에는, 6.78MHz의 상대적으로 높은 주파수를 공진 주파수로 이용할 수 있다. 또는, 공진부, 안테나 또는 부하의 임피던스에 따라 성능이 변경되는 경우에도, 인덕터를 포함한 PA 드라이버(317)는 변경에 강인한 특성을 가지게 되어, 보다 안정적인 신호 증폭이 가능할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, PA 드라이버(317)는 인덕터 뿐만 아니라 추가적으로 커패시터 또는 FET 소자를 더 포함할 수도 있으며, 다양한 실시예에 대하여서는 도 10a 내지 10g를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.In various embodiments of the present invention, the
증폭기(320)는, PA 드라이버(317)로부터 출력되는 차동 신호를 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 증폭기(320)는, 예를 들어 클래스-D 또는 클래스-E의 증폭기로 구현될 수 있다. 증폭기(320)는 구동 전압(VDD)을 이용하여 증폭을 수행할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 하나의 실시예에서는, 구동 전압(VDD)이 변경될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(300)는 증폭기(320)에 구동 전압(VDD)을 제공하는 레일 상에 배치되는 DC/DC 컨버터 또는 전압 분배기 등의 전압을 변경할 수 있는 소자를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(300)는 증폭기(320)로부터 출력되는 차동 신호의 진폭을 조정할 필요가 있다고 판단된 경우에, DC/DC 컨버터 또는 전압 분배기를 동작시켜, 증폭기(320)의 이득을 변경할 수 있어 출력되는 차동 신호의 진폭을 조정할 수 있다.The
매칭부(330)는 임피던스 매칭을 위한 다양한 소자, 예를 들어 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 수신기의 무선 전력 송신기에 대한 상대적인 위치는 가변적이며, 이에 따라 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기 상에 배치된 경우에, 다양한 임피던스를 가질 수 있다. 무선 전력 송신기(300)는 임피던스 매칭을 통하여, 무선 충전 효율을 높일 수 있다.The
공진부(340)는 증폭기(320)로부터의 차동 신호를 이용하여 전자기장을 생성하여 외부로 방사시킬 수 있다. 무선 전력 송신기(300)가 A4WP 방식에 기초하여 동작하는 경우에, 공진부(340)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있으며, 공진 주파수를 가지는 전자기장을 생성하여 외부로 방사시킬 수 있다. 공진부(340)는 공진 회로를 구성하는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.The
전류 센싱 회로(311)는 공진부(340)의 제 1 입력단에서의 제 1 신호의 전기적인 특성, 예를 들어 전류값을 센싱할 수 있다. 전압 센싱 회로(312)는 공진부(340)의 제 2 입력단에서의 제 2 신호의 전기적인 특성, 예를 들어 전압값을 센싱할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전류 센싱 회로(311)가 공진부(340)의 제 2 입력단에 연결되고, 전압 센싱 회로(312)가 공진부(340)의 제 1 입력단에 연결될 수도 있다. 아울러, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 두 개의 전류 센싱 회로 각각이 공진부(340)의 제 1 입력단 및 제 2 입력단 각각에 연결될 수도 있으며, 두 개의 전압 센싱 회로 각각이 공진부(340)의 제 1 입력단 및 제 2 입력단 각각에 연결될 수도 있다.The
ADC(313)는 전류 센싱 회로(311)에서 센싱된 전류값의 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 제어부(315)로 출력할 수 있다. ADC(314)는 전압 센싱 회로(312)에서 센싱된 전압값의 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 제어부(315)로 출력할 수 있다.The
제어부(315)는 제 1 신호의 전류값 및 제 2 신호의 전압값을 이용하여 신호의 변조 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(315)는 제 1 신호의 전류값 및 제 2 신호의 전압값을 이용하여 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이를 판단할 수 있다. 제어부(315)는, 예를 들어 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 183도인 것으로 판단할 수 있다. 제어부(315)는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이를 180도로 유지시키기 위한 신호의 변조 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(315)는 제 2 신호를 t만큼 딜레이시키는 변조 정보를 결정할 수 있다. 제어부(315)는 결정된 변조 정보에 대응하는 제어 신호를 변조부(316)로 출력할 수 있다. 변조부(316)는 입력된 제어 신호에 기초하여 제 2 신호를 t만큼 딜레이시킬 수 있으며, 이에 따라 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 기 설정된 수치, 예를 들어 180도로 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어부(315)는 예를 들어 제 2 신호의 진폭이 A'인 것을 ADC(314)로부터의 디지털 값으로부터 판단할 수 있다. 제어부(315)는 제 2 신호의 진폭을 A로 조정할 수 있도록 하는 변조 정보를 결정하여, 이에 대응하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 변조부(316)가 진폭을 조정하는 경우에는, 제어부(315)는 변조부(316)로 진폭을 조정하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 예에서, 증폭기(320)가 진폭을 조정하는 경우에는, 제어부(315)는 증폭기(320)의 구동 전압이 인가되는 레일 상에 배치되는 DC/DC 컨버터, 전압 분배기 등의 장치로 제어 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 임피던스의 변경, 또는 차동 신호의 부정합, 또는 신호의 왜곡등을 실시간으로 모니터링하여 제어할 수 있어, 충전 효율이 증가하고, EMI가 감소할 수 있다.The
상술한 바에 따라서, 변조부(316)는 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 기설정된 수치를 유지하거나 또는 제 1 신호 및 제 2 신호 중 적어도 하나의 진폭이 기설정된 수치를 유지하도록, 차동 신호를 조정할 수 있다. 이에 따라, 차동 신호를 구성하는 제 1 신호 및 제 2 신호는 임피던스 변경에도 불구하고 기설정된 위상 차이를 가지면서, 왜곡되지 않은 파형을 가짐으로써, 상대적으로 낮은 EMI 및 높은 충전 효율이 창출될 수 있다.According to the above description, the modulating
증폭기(320)가 클래스 D, E 또는 F의 스위칭 방식을 채택한 경우에는, 증폭기(320)는 입력 신호로 전력 소자를 온/오프할 수 있는 구형파의 신호를 이용할 수 있다. 구형파의 차동 신호는 두 개의 신호가 단조, 연속적인 위상차를 유지하여야 한다. 가변하고자 하는 위상차의 최대범위와 위상차의 최소 변화폭에 따라 디지털 제어의 비트수가 달라지게 된다. 최대범위가 크고 최소변화폭이 매우 작고 정교한 경우는 많은 위상 스텝이 많아져 제어비트수가 많고 반대로 최대범위는 작으면서 최소변화폭은 비교적 큰 경우는 제어 비트가 적게 필요하게 된다. 위상의 제어는 연속적이면서도 단조증가 혹은 단조감소로 이루어져야 한다. 단조로 변하여야 디지털 제어 시 코드의 조정을 통해 위상차 제어를 할 때 불연속점이나 제어불안정의 상태가 발생하지 않게 된다. 그러면서도 위상제어를 위하여, 증폭기(320)의 입력단을 충분히 구동할 수 있는 능력을 가지면서도 전체 송신부의 전력효율을 위해 저전력 회로로 설계가 되어야 한다. 따라서 저전력의 특성을 위해 디지털 회로들만으로 위상을 제어하면서 위상의 제어가 연속적이면서 단조증가 형태로 제어가 되는 구형파를 출력하는 신호 조정부(310)가 제공될 수 있다. 그리고 추가로 증폭기(320)의 효율에 큰 영향을 주는 입력 신호인 PWM신호의 진폭을 PWM생성을 하는 인버터 등의 logic회로의 전원을 조절하여 증폭기(320) 효율을 극대화하는 신호 조정부(310)가 제공될 수 있다.When the
본 발명의 다양한 실시예에서, 증폭기(320), 매칭부(330) 및 공진부(340)는 신호 조정부(310) 외부에 배치될 수 있다. 아울러, 전력 제공부(318) 또한 실시예에 따라 신호 조정부(310) 외부에 배치되거나 또는 신호 조정부(310)에 포함될 수 있다. 더욱 상세하게, 전력 제공부(318)가 배터리로 구현된 경우에는, 전력 제공부(318)는 신호 조정부(310) 외부에 배치될 수 있다. 전력 제공부(318)가 전력 인터페이스로 구현된 경우에는, 전력 제공부(318)는 신호 조정부(310)에 포함될 수 있다. 신호 조정부(310)의 외부에 배치되는 소자는 아날로그 소자로 구현될 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 공진부(340)의 입력단 뿐만 아니라, 다양한 위치에서의 전류값 및 전압값을 센싱할 수 있다.In various embodiments of the present invention, the
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 싱글-엔디드 신호를 이용하는 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.Figure 3B shows a block diagram of a wireless power transmitter using a single-ended signal according to various embodiments of the present invention.
도 3b를 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 신호 조정부(350), 증폭기(360), 매칭부(370) 및 공진부(380)를 포함할 수 있다.3B, the
신호 조정부(350)는 센싱 회로(351), ADC(353), 제어부(355), 변조부(356), PA(power amplifier) 드라이버(357) 및 신호 생성부(358)를 포함할 수 있다. 신호 조정부(350)는 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있으나, 그 구현 종류에는 제한이 없다.The
도 3b의 실시예에서, 신호 조정부(350)는 싱글-엔디드 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 싱글-엔디드 신호를 증폭기(360)로 출력할 수 있다. 신호 생성부(358)는 싱글-엔디드 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성부(358)는 싱글-엔디드 신호를 생성할 수 있는 전력 제공 수단을 포함할 수 있다. 전력 제공 수단은 무선 전력 송신기(300)에 포함된 배터리로 구현될 수 있거나 또는 외부로부터 전력을 수신하는 전력 인터페이스로 구현될 수도 있다. 전력 제공 수단이 배터리로 구현된 경우, 신호 생성부(358)는 배터리로부터 출력되는 DC의 전력을 AC로 변환하는 인버터를 더 포함할 수도 있다. 전력 제공 수단이 전력 인터페이스로 구현되는 경우에, 전력 제공 수단은 외부로부터 AC의 전력을 수신할 수 있거나, 또는 DC의 전력을 수신하여 AC로 변환할 수도 있으며, 이 경우에는 인버터를 더 포함할 수도 있다.In the embodiment of FIG. 3B, the
변조부(356)는 싱글-엔디드 신호를 조정할 수 있다. 변조부(356)는 싱글-엔디드 신호의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 하나의 실시예에서, 변조부(356)는 싱글-엔디드 신호를 지연(delay)시킴으로써, 싱글-엔디드 신호의 위상을 조정할 수 있다. 변조부(356)는 DC/DC 컨버팅 수단 또는 전압 분배기 등을 포함할 수 있으며, 이에 따라 싱글-엔디드 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 변조부(356)가 아닌, 증폭기(360)의 구동 전압(VDD)이 조정됨으로써 싱글-엔디드 신호의 진폭이 조정될 수도 있다. 이 경우에는, 증폭기(360)의 구동 전압(VDD)이 인가되는 레일에 DC/DC 컨버팅 수단 또는 전압 분배기 등이 배치될 수 있다.The
PA 드라이버(357)는 변조부(356)로부터 출력되는 차동 신호에 대하여 전류 펌핑(pumping)을 수행할 수 있으며, 이에 따라 증폭기(360)의 입력 신호의 On/Off Delay 시간이 단축되며, 입력신호의 잡음이 제거되고, 상기 잡음이 제거된 입력 신호가 기설정된 이득으로 증폭될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 입력 신호는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호가 될 수 있다.The
본 발명의 다양한 실시예에서, PA 드라이버(357)는 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 인덕터는 전류에 대한 급작스러운(abrupt) 변경을 방지할 수 있으며, 이에 따라 PA 드라이버(357)는 입력되는 차동 신호에 피크(peak)가 포함된 경우, 피크(peak)를 제외시켜 출력할 수 있다.In various embodiments of the present invention, the
증폭기(360)는, PA 드라이버(357)로부터 출력되는 싱글-엔디드 신호를 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 증폭기(360)는, 예를 들어 클래스-D 또는 클래스-E의 증폭기로 구현될 수 있다. 증폭기(360)는 구동 전압(VDD)을 이용하여 증폭을 수행할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 하나의 실시예에서는, 구동 전압(VDD)이 변경될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(300)는 증폭기(360)에 구동 전압(VDD)을 제공하는 레일 상에 배치되는 DC/DC 컨버터 또는 전압 분배기 등의 전압을 변경할 수 있는 소자를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(300)는 증폭기(360)로부터 출력되는 싱글-엔디드 신호의 진폭을 조정할 필요가 있다고 판단된 경우에, DC/DC 컨버터 또는 전압 분배기를 동작시켜, 증폭기(360)의 이득을 변경할 수 있어 출력되는 싱글-엔디드 신호의 진폭을 조정할 수 있다.The
매칭부(370)는 임피던스 매칭을 위한 다양한 소자, 예를 들어 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 수신기의 무선 전력 송신기에 대한 상대적인 위치는 가변적이며, 이에 따라 무선 전력 수신기가 무선 전력 송신기 상에 배치된 경우에, 다양한 임피던스를 가질 수 있다. 무선 전력 송신기(300)는 임피던스 매칭을 통하여, 무선 충전 효율을 높일 수 있다.The matching
공진부(380)는 증폭기(360)로부터의 싱글-엔디드 신호를 이용하여 전자기장을 생성하여 외부로 방사시킬 수 있다. 무선 전력 송신기(300)가 A4WP 방식에 기초하여 동작하는 경우에, 공진부(380)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있으며, 공진 주파수를 가지는 전자기장을 생성하여 외부로 방사시킬 수 있다. 공진부(380)는 공진 회로를 구성하는 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.The
센싱 회로(351)는 공진부(380)의 입력단에서의 싱글-엔디드 신호의 전기적인 특성, 예를 들어 전류값 및 전압값 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.The
ADC(353)는 전류 센싱 회로(351)에서 센싱된 전류값 및 전압값 중 적어도 하나의 아날로그값을 디지털값으로 변환하여 제어부(355)로 출력할 수 있다.The
제어부(355)는 싱글-엔디드 신호의 전류값 및 전압값 중 적어도 하나를 이용하여 신호의 변조 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(355)는 싱글-엔디드 신호의 전류값 및 전압값 중 적어도 하나를 이용하여 싱글-엔디드 신호의 위상을 판단할 수 있다. 제어부(355)는 싱글-엔디드 신호의 위상을 기설정된 값을 유지하도록 하기 위한 신호의 변조 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(355)는 싱글-엔디드 신호를 t만큼 딜레이시키는 변조 정보를 결정할 수 있다. 제어부(355)는 결정된 변조 정보에 대응하는 제어 신호를 변조부(356)로 출력할 수 있다. 변조부(356)는 입력된 제어 신호에 기초하여 싱글-엔디드 신호를 t만큼 딜레이시킬 수 있으며, 이에 따라 싱글-엔디드 신호의 위상이 기설정된 값으로 유지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어부(355)는 예를 들어 싱글-엔디드 신호의 진폭이 A'인 것을 ADC(354)로부터의 디지털값으로부터 판단할 수 있다. 제어부(355)는 싱글-엔디드 신호의 진폭을 A로 조정할 수 있도록 하는 변조 정보를 결정하여, 이에 대응하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 변조부(356)가 진폭을 조정하는 경우에는, 제어부(355)는 변조부(356)로 진폭을 조정하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 또 다른 예에서, 증폭기(360)가 진폭을 조정하는 경우에는, 제어부(355)는 증폭기(360)의 구동 전압이 인가되는 레일 상에 배치되는 DC/DC 컨버터, 전압 분배기 등의 장치로 제어 신호를 출력할 수 있다.The
상술한 바에 따라서, 변조부(356)는 싱글-엔디드 신호의 위상이 기설정된 수치를 유지하거나 또는 싱글-엔디드 신호의 진폭이 기설정된 수치를 유지하도록, 싱글-엔디드 신호를 조정할 수 있다.According to the above description, the modulating
본 발명의 다양한 실시예에서, 증폭기(360), 매칭부(370) 및 공진부(380)는 신호 조정부(350) 외부에 배치될 수 있다. 아울러, 신호 생성부(358) 또한 실시예에 따라 신호 조정부(350) 외부에 배치되거나 또는 신호 조정부(350)에 포함될 수 있다. 더욱 상세하게, 전력 제공부(358)가 배터리로 구현된 경우에는, 전력 제공부(358)는 신호 조정부(350) 외부에 배치될 수 있다. 전력 제공부(358)가 전력 인터페이스로 구현된 경우에는, 전력 제공부(358)는 신호 조정부(350)에 포함될 수 있다.In various embodiments of the present invention, the
도 3c를 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 전류 센싱 회로(311), 전압 센싱 회로(312), ADC(313, 314), 제어부(315), 변조부(316), PA(power amplifier) 드라이버(317), 신호 생성부(318), 증폭기(320), 매칭부(330) 및 공진부(340)를 포함할 수 있다.3C, the
도 3a에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신기(300)에 포함된 구성 중 적어도 하나의 구성은 하나의 상기 신호 조정부(310)와 같이 하나의 IC를 통해 구현될 수 있다. 또한, 도 3c와 같이, 각각이 별도의 하드웨어 (예: 아날로그 소자, IC(integrated circuit) 등)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 변조부(316) 또는 PA 드라이버(317) 등이 별도의 IC와 같은 하드웨어로 구성될 수 있다.As illustrated in FIG. 3A, at least one configuration included in the
더불어, 도시되지는 않았으나, 도 3b에 도시된 싱글-엔디드 신호를 이용하는 무선 전력 송신기에 포함된 각 구성요소들 역시 별도의 하드웨어로 구현될 수 있다.In addition, although not shown, each component included in the wireless power transmitter using the single-ended signal shown in FIG. 3B may also be implemented as separate hardware.
도 3c에 도시된 각 구성 요소들에 대해서는 도 3a에서 설명한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.The components shown in FIG. 3C are the same as those described with reference to FIG. 3A, and a detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 변조부의 블록도를 도시한다.4 shows a block diagram of a modulator according to various embodiments of the present invention.
변조부(410)는, 전압 조정부(411), 진폭 제어부(412) 및 위상 제어부(413)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 변조부(410)는 차동 신호의 위상을 디지털 방식으로 제어할 수 있어, MCU나 FPGA를 통한 다양한 디지털 제어 알고리즘의 적용이 가능할 수 있고, 보정 및 위상 변화의 연속성이 보장될 수 있다.The
위상 제어부(413)는 차동 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조정할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 위상 제어부(413)는 적어도 하나의 신호를 딜레이시킬 수 있는 딜레이 소자를 포함할 수 있다. 위상 제어부(413)는 제어부로부터의 제어 신호에 기초하여 결정된 딜레이 타임 동안 적어도 하나의 신호를 딜레이시킬 수 있다. 예를 들어, 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다. 도 5를 참조하면, 위상 제어부(500)는 복수 개의 딜레이 소자(511 내지 515)를 포함할 수 있다. 복수 개의 딜레이 소자(511 내지 515) 중 일부 딜레이 소자가 온 상태로 제어될 수 있으며, 딜레이 시간(Δt)만큼 신호가 지연될 수 있다. 제어부는 딜레이 시간(Δt)을 결정할 수 있으며, 결정된 딜레이 시간(Δt)에 기초하여 온 상태로 제어할 딜레이 소자의 개수를 결정하여, 제어 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 위상 제어부(413)는 상기 복수 개의 딜레이 소자(511 내지 515) 중 상기 결정된 딜레이 소자의 개수에 대응하는 제1 딜레이 소자를 결정할 수 있다. 상기 위상 제어부(413)는 상기 제1 딜레이 소자의 출력을 출력함으로써 상기 결정된 딜레이 시간(Δt)만큼 상기 신호를 딜레이 시켜 상기 신호의 위상을 조정할 수 있다.The
본 발명의 다양한 실시예에서, 위상 제어부(413)는 제 1 신호 또는 제 2 신호 중 적어도 하나의 신호를 딜레이시킬 수 있으며, 제 1 신호 및 제 2 신호 사이의 위상 차이가 180도로 유지될 수 있다.In various embodiments of the present invention, the
또는, 무선 전력 송신기가 차동 신호가 아닌 싱글-엔디드 신호를 이용하는 경우에는, 제어부가 싱글-엔디드 신호의 위상이 기설정된 수치를 가지도록 하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 위상 제어부(413)는 제어 신호에 기초하여 딜레이 소자의 적어도 일부를 온 상태로 제어할 수 있어, 싱글-엔디드 신호를 딜레이 시간(Δt)만큼 지연시켜, 싱글-엔디드 신호가 기설정된 수치의 위상을 가지도록 할 수 있다.Alternatively, when the wireless power transmitter uses a single-ended signal rather than a differential signal, the control unit may output a control signal that causes the phase of the single-ended signal to have a predetermined value. The
진폭 제어부(413)는 전압 조정부(411)로부터 입력되는 구동 전압을 이용하여 상기 차동 신호의 적어도 하나의 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 예를 들어, 상기 진폭 제어부(413)는 상기 전압 조정부(411)로부터 입력되는 구동 전압의 크기에 기초하여, 차동 신호의 적어도 하나의 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 적어도 하나의 신호의 진폭이 기설정된 수치와 차이를 가짐을 판단할 수 있으며, 이에 따라 적어도 하나의 신호의 진폭이 기설정된 수치를 가지도록 하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 전압 조정부(411)는 상기 제어부에서 출력되는 제어 신호에 기초하여 진폭 제어부(412)의 구동 전압을 조정함으로써, 진폭 제어부(412)로부터 출력되는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호의 진폭을 조정할 수 있다.The
상술한 바에 따라서, 변조부(410)는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.According to the above description, the modulating
증폭기(420)는, 예를 들어 클래스 D 또는 E의 증폭기로 구현될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 인덕터(421,422) 및 FET(423,424)를 포함할 수 있다. FET(423)의 게이트에는 변조부(410)로부터 변조된 제 1 신호가 입력될 수 있으며, FET(414)의 게이트에는 변조부(410)로부터 변조된 제 2 신호가 입력될 수 있다. 증폭기(420)의 출력단에는 인덕터(421,422)가 연결될 수 있으며, 인덕터(421,422) 각각은 FET(423,424) 각각의 드레인에 연결될 수 있다.The
도 4에서는 변조부(410)에 입력되는 차동 신호의 위상이 위상 제어부(413)를 통해 조정된 후, 위상이 조정된 차동 신호의 진폭이 진폭 제어부(412)를 통해 조정되는 것으로 도시되었으나 이는 설명의 목적을 위한 일 예일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 변조부(410)에 입력되는 차동 신호의 진폭이 진폭 제어부(412)를 통해 조정된 후, 진폭이 조정된 차동 신호의 위상이 위상 제어부(413)를 통해 조정될 수도 있다. 상기 변조부(410)를 통하여 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 조정된 차동 신호에 포함된 신호들 각각은 증폭기(420)의 입력단으로 출력될 수 있다.4, after the phase of the differential signal input to the
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 신호 생성부 및 위상 제어부의 개념도를 도시한다.6 shows a conceptual diagram of a signal generator and a phase controller according to various embodiments of the present invention.
도 6을 참조하면, 위상 제어부는 제1 위상 지연 회로(630), 제2 위상 지연 회로(631), 제1 버퍼(640) 및 제2 버퍼(641)를 포함할 수 있다. 상기 위상 제어부에 차동 신호를 출력하는 신호 생성부는 차동 신호 생성부(610), 제1 비교기(620) 및 제2 비교기(621)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the phase controller may include a first
차동 신호 생성부(610)는 싱글-엔디드 신호를 입력받아 차동 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 차동 신호 생성부(610)는 single to differential(S2D)회로를 포함할 수 있으며, S2D 회로를 이용하여 차동 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 차동 신호를 구성하는 제1 신호 및 제2 신호는 180도의 위상 차이를 가질 수 있다.The
생성된 차동 신호를 구성하는 제1 신호 및 제2 신호 각각은 제1 비교기(comparator)(620) 및 제2 비교기(621)를 거쳐 구형파의 형태로 바뀌게 될 수 있다. 입력되는 신호가 180도의 차이를 갖는 차동 신호이므로 두 개의 비교기(620,621)의 출력은 위상이 180도 차이가 나는 차동의 구형파가 된다.Each of the first and second signals constituting the generated differential signal may be converted into a square wave through a
상기 위상 제어부는 상기 차동 신호를 공급하는 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 각각의 위상을 조정하기 위한 제1 위상 제어부 및 제2 위상 제어부로 구성될 수 있다. 상기 제1 위상 제어부는 제1 위상 지연 회로(630) 및 제1 버퍼(640)를 포함하고, 상기 제2 위상 제어부는 제2 위상 지연 회로(631) 및 제2 버퍼(641)를 포함할 수 있다.The phase control unit may include a first phase control unit and a second phase control unit for adjusting phases of the first signal and the second signal for supplying the differential signal. The first phase control unit may include a first
상기 제1 위상 지연 회로(630) 및 상기 제2 위상 지연 회로(631)는 각각 적어도 하나의 딜레이 소자가 직렬로 연결되어 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 위상 지연 회로(630)는 상기 위상 제어부에 포함되는 복수 개의 딜레이 소자들 중 적어도 하나의 제1 딜레이 소자가 직렬로 연결되어 구성되고, 상기 적어도 하나의 제1 딜레이 소자를 통해 상기 제1 신호의 위상을 지연시켜 상기 제1 신호의 위상을 조정할 수 있다. 상기 제2 위상 지연 회로(631)는 상기 위상 제어부에 포함되는 복수 개의 딜레이 소자들 중 적어도 하나의 제2 딜레이 소자가 직렬로 연결되어 구성되고, 상기 적어도 하나의 제2 딜레이 소자를 통해 상기 제2 신호의 위상을 지연 시켜 상기 제2 신호의 위상을 조정할 수 있다.The first
제1 위상 지연 회로(630) 및 제2 위상 지연 회로(631)는 제1 신호의 구형파 및 제2 신호의 구형파 중 적어도 하나를 딜레이시킬 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제1 위상 지연 회로(630) 및 제2 위상 지연 회로(631)는 디지털 차원에서 구동될 수 있으며, 외부의 디지털 제어입력에 따라 연속적, 단조증감의 형태로 신호의 위상을 제어할 수 있다. 도 6의 실시예에서, 제1 위상 지연 회로(630) 및 제2 위상 지연 회로(631)는 아날로그 스위치를 포함한 구조로 구현될 수 있다. 아날로그 스위치가 연결되는 위치에 따라, 제1 위상 지연 회로(630) 및 제2 위상 지연 회로(631) 각각에서 온 상태로 동작하는 딜레이 소자의 개수가 결정될 수 있으며, 이에 따라 딜레이 시간(td)이 결정될 수 있다.The first
제1 버퍼(640) 및 제2 버퍼(641)는 위상이 조정된 제1 신호 및 제2 신호 각각을 임시 저장한 후에 출력할 수 있다. 상기 위상이 조정된 제1 신호 및 제2 신호 각각은 증폭기의 입력단으로 출력되거나, 차동 신호의 진폭을 조정하기 위한 진폭 제어부로 출력될 수 있다.The
한편, 비교기(620,621)의 비교 전압인 Vref전압을 조절하면 '1'의 전압과 '0'의 전압으로 이동하는 기준 전압이 달라져 구형파의 듀티 사이클(duty cycle)의 조절이 가능할 수 있다.If the voltage Vref, which is a comparison voltage of the
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다.7 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 위상 제어부(710)는 적어도 하나의 인버터(711,712,713) 및 멀티플렉서(multiplexer:MUX)(720)를 포함할 수 있다. 인버터(711,712,713)의 개수가 N개이면, 멀티플렉서의 채널의 개수는 N-1개일 수 있다. 멀티플렉서(720)는 입력되는 제어 신호에 기초하여 온 상태로 제어할 인버터를 결정하고, 상기 결정된 인버터의 출력이 출력되도록 할 수 있다.7 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention. 7, the
이하에서는 제1 신호는 제1 위상 제어부에 의해 조정되고, 제2 신호는 제2 위상 제어부에 조정되는 것으로 상정하도록 한다. 상기 제1 위상 제어부는 적어도 하나의 제1 인버터 및 제1 멀티 플렉서를 포함하고, 상기 제2 위상 제어부는 적어도 하나의 제2 인버터 및 제2 멀티 플렉서를 포함할 수 있다. 또한, 제1 위상 제어부는 제어 신호에 기초하여 m 번째 제1 인버터까지 온 상태로 제어하고, 제2 위상 제어부는 제어 신호에 기초하여 n 번째 제2 인버터까지 온 상태로 제어하는 것으로 상정하도록 한다.Hereinafter, it is assumed that the first signal is adjusted by the first phase control unit and the second signal is adjusted by the second phase control unit. The first phase control unit may include at least one first inverter and a first multiplexer, and the second phase control unit may include at least one second inverter and a second multiplexer. It is also assumed that the first phase control unit controls the m th first inverter to the ON state based on the control signal and the second phase control unit controls the n th second inverter to the ON state based on the control signal.
제1 인버터 및 제2 인버터 각각의 지연시간을 td라고 할 때, m번째 제1 인버터의 출력은 입력 신호 대비 m × td 의 시간지연을 갖는 신호가 된다. 상기 제1 신호는 m 개의 인버터를 통과함으로써, 상기 제1 신호가 m × td 의 시간지연을 가지게 될 수 있다. 또한, m × td 의 시간이 지연된 제1 신호에 대응하는 상기 m번째 인버터의 출력이 멀티 플렉서를 통해 출력될 수 있다.When the delay time of each of the first inverter and the second inverter is td, the output of the mth first inverter becomes a signal having a time delay of m x td with respect to the input signal. The first signal may pass through m inverters so that the first signal may have a time delay of m x td. Further, the output of the m-th inverter corresponding to the first signal delayed by m x td may be outputted through the multiplexer.
또한, 상기 제2 신호는 n 개의 인버터를 통과함으로써, 상기 제2 신호가 n × td의 시간 지연을 가지게 될 수 있다. n × td의 시간이 지연된 제2 신호에 대응하는 상기 n번째 인버터의 출력이 멀티 플렉서를 통해 출력될 수 있다. 이 경우, m 번째 인버터의 출력인 제1 위상 제어부의 출력(Vout,p)과 n 번째 인버터의 출력인 제2 위상 제어부의 출력(Vout,n)의 시간차이는 위상차 180도에 의한 T/2의 시간차이 외에도 (n-m) × td 의 시간차가 합쳐진 T/2 + (n-m) td 의 시간차가 될 수 있다 즉 위상으로 계산하면 180° + ((n-m)td/T) × 360°의 위상차를 갖는 제1 신호 및 제2 신호로 구성된 차동 신호의 생성 가능하다. 이때 디지털 제어로 n과 m을 제어하면 연속적으로 단조 증감하는 위상차의 차동 신호가 생성될 수 있다. 여기서 위상제어의 최대범위는 제1 위상 제어부의 출력을 최소의 지연으로, 그리고 제2 위상 제어부의 출력을 최대의 지연으로 한 경우와 그 반대의 경우의 차이이므로 (2Ntd/T) × 360°가 최대로 제어할 수 있는 위상차 제어범위이다. 여기에서 N은 위상 제어부에 포함되는 인버터의 개수이고, 상기 제1 위상 제어부 및 상기 제2 위상 제어부 각각에 포함된 인버터의 개수는 동일하게 N개인 것으로 상정하도록 한다. 상기 제1 위상 제어부 및 상기 제2 위상 제어부 각각에 포함된 인버터의 개수가 상이한 경우에도 동일한 방식으로 최대로 제어할 수 있는 위상차 제어 범위가 결정될 수 있다.In addition, the second signal may be passed through n inverters so that the second signal may have a time delay of n x td. the output of the n-th inverter corresponding to the second signal delayed by n x td may be output through the multiplexer. In this case, the time difference between the output (Vout, p) of the first phase control unit, which is the output of the mth inverter, and the output (Vout, n), which is the output of the second phase control unit, (Nm) td / T) × 360 ° in addition to the time difference of (nm) × td in addition to the time difference of T / 2 + (nm) It is possible to generate a differential signal composed of the first signal and the second signal. At this time, if n and m are controlled by the digital control, a differential signal of phase difference that continuously increases or decreases monotonously can be generated. Here, the maximum range of the phase control is the difference between the case where the output of the first phase control unit is the minimum delay and the output of the second phase control unit is the maximum delay and vice versa, so (2Ntd / T) x 360 deg. This is the phase difference control range that can be controlled to the maximum. Here, N is the number of inverters included in the phase control unit, and it is assumed that the number of inverters included in each of the first phase control unit and the second phase control unit is equal to N. [ Even when the number of inverters included in each of the first and second phase controllers is different, a phase difference control range that can be controlled to the maximum in the same manner can be determined.
그리고 제어할 수 있는 최소의 위상차 제어 정밀도는 제어의 경우 인버터의 개수를 많이 하면 위상제어 정밀도가 높아지게 되며 td/T × 360° 가 된다. 즉 인버터의 시간지연을 조절하여 위상제어 정밀도를 결정할 수 있고 인버터의 개수를 조절하여 최대 위상제어 범위를 조절할 수 있다. N개의 제어를 하기 위해 외부에서 디지털제어로 k bit의 제어신호를 멀티 플렉서에 입력해 주면 된다. 그러면 각 인버터들의 N개의 출력을 멀티 플렉서를 통해 선택적으로 출력할 수 있게 된다.If the number of inverters is large, the phase control precision becomes high and becomes td / T × 360 °. That is, it is possible to determine the phase control accuracy by adjusting the time delay of the inverter and to adjust the maximum phase control range by adjusting the number of inverters. In order to perform N control, input the k bit control signal from the external to the multiplexer. Then, the N outputs of the inverters can be selectively outputted through the multiplexer.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 위상 제어부의 개념도를 도시한다.8 shows a conceptual diagram of a phase control unit according to various embodiments of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 위상 제어부는 적어도 하나의 인버터(810,811)를 포함할 수 있다. 도 8의 위상 제어부는 인버터(810)의 출력 단 및 인버터(811)의 입력단과 그라운드 단자 사이에 배치되는 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인버터(810)와 인버터(811) 사이에 일단이 연결되며, 타단이 접지되는 커패시터(820)를 포함할 수 있다. 커패시터(820)는 충전 및 방전을 수행할 수 있어, 신호를 추가적으로 딜레이시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 커패시터(820)는 가변 커패시터로 구현될 수도 있다.As shown in FIG. 8, the phase control unit may include at least one
상기 커패시터의 커패시턴스는 제어부에서 생성되는 제어 신호에 기초하여 조정될 수 있다. 상기 위상 제어부는 상기 제어 신호에 기초하여 적어도 하나의 인버터 중 하나의 인버터를 결정하고, 상기 결정된 인버터의 출력을 출력함과 더불어, 상기 커패시터의 커패시턴스를 조정하여 차동 신호의 위상을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.The capacitance of the capacitor may be adjusted based on a control signal generated in the control unit. The phase control unit determines one inverter of at least one inverter based on the control signal, outputs the output of the determined inverter, adjusts the capacitance of the capacitor, and controls the phase of the differential signal more precisely .
도 9a는 6.78Mhz의 공진 주파수에서, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 CMOS 공정의 소자들을 포함하는 무선 전력 송신기에서의 구형파의 시간 지연, 즉 위상 지연의 변화를 도시한다.Figure 9A shows the time delay, or phase delay, of a square wave at a wireless power transmitter including elements of a CMOS process according to various embodiments of the present invention at a resonant frequency of 6.78Mhz.
도 9a는 6.78 MHz의 공진 주파수에서, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 CMOS공정의 소자들을 포함하는 무선 전력 송신기에서의 구형파의 시간지연, 즉 위상지연의 변화를 도시한다. 증폭기의 효율은 증폭기의 전원 VDD와 위상뿐만 아니라 증폭기의 입력신호인 PWM신호의 진폭에 의하여서도 영향을 받음을 확인할 수 있다.Figure 9A illustrates the time delay, or phase delay, of a square wave at a wireless power transmitter including elements of a CMOS process according to various embodiments of the present invention at a resonant frequency of 6.78 MHz. It can be seen that the efficiency of the amplifier is affected not only by the power VDD and phase of the amplifier but also by the amplitude of the PWM signal, which is the input signal of the amplifier.
도 9a는 위상 차이의 제어에 따른 차동 출력 전압 각각의 크기 변화를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 9a에서는, 위상 차 제어 코드와, 차동의 출력 전압들인 VTXP와 VTXN (P는 positive, N은 negative를 의미함) 사이의 상관 관계가 도시된다. 여기에서, 위상 차 제어 코드는, 차동의 출력 사이의 위상 차이를 제어할 수 있는 디지털 코드를 의미할 수 있다.9A is a graph showing a magnitude variation of each of the differential output voltages according to the control of the phase difference. In Fig. 9A, the correlation between the phase difference control code and the differential output voltages VTXP and VTXN (where P is positive and N is negative) is shown. Here, the phase difference control code may mean a digital code capable of controlling the phase difference between the outputs of the differential.
도 9a를 참조하면, 위상 차 제어 코드가 증가할수록, VTXP가 증가하고 VTXN은 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 위상 차 제어 코드가 감소할수록 VTXP가 감소하고 VTXN은 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 VTXP와 VTXN의 크기를 센싱하고, 제어부가 각각의 크기에 따라 위상 차 제어를 수행함으로써, 출력되는 차동 신호의 대칭성이 보장될 수 있다.Referring to FIG. 9A, it can be seen that as the phase difference control code increases, the VTXP increases and the VTXN decreases. As the phase difference control code decreases, the VTXP decreases and the VTXN increases. Accordingly, the size of the VTXP and the VTXN are sensed, and the control unit performs the phase difference control according to each size, so that the symmetry of the output differential signal can be guaranteed.
도 9b는, 도 9a를 설명하기 위한 측정 결과를 도시한다. 도 9b를 참조하면, PWM의 진폭이 3V/3.2V/3.4V 로 바뀜에 따라 증폭기의 효율이 변화하는 것을 볼 수 있다. 따라서 PWM신호의 진폭을 제어하여 전력효율을 최적화할 필요가 있다. 이를 구현하기 위해 일반적으로 전력증폭기의 PWM신호를 만들기 위해 invertor나 EXOR등의 논리 회로를 사용할 수 있는데 이들 논리 회로의 전원인 VDD를 DC-DC 컨버터 등으로 제어함으로써 최적화하여 전력증폭기의 효율을 극대화할 수 있다. 즉 위상제어와 동시에 로직 회로의 전원도 함께 제어하여 전력증폭기의 효율을 최적화한다.FIG. 9B shows measurement results for explaining FIG. 9A. Referring to FIG. 9B, it can be seen that the efficiency of the amplifier changes as the PWM amplitude is changed to 3V / 3.2V / 3.4V. Therefore, it is necessary to optimize the power efficiency by controlling the amplitude of the PWM signal. In order to realize this, a logic circuit such as an invertor or an EXOR can be used to generate a PWM signal of a power amplifier. By optimizing VDD as a power source of these logic circuits by a DC-DC converter or the like, the efficiency of a power amplifier can be maximized . In other words, the power of the logic circuit is also controlled at the same time as the phase control to optimize the efficiency of the power amplifier.
도 9b는 구동 전압의 진폭에 따라 증폭기의 효율이 변경됨을 도시하는 그래프이다. 도 9b를 참조하면, 상대적으로 높은 전력 효율을 얻기 위한 최적의 진폭이 존재하므로, 무선 전력 송신기는 최적의 진폭을 가지도록 신호를 처리할 수 있다. 더욱 상세하게, 제어부는 검출된 신호의 진폭이 최적의 진폭에 대응되지 않는 경우, 진폭 제어를 수행함으로써 출력되는 차동 신호 또는 싱글-엔디드 신호의 진폭을 조정할 수 있다.9B is a graph showing that the efficiency of the amplifier is changed according to the amplitude of the driving voltage. Referring to FIG. 9B, since there is an optimum amplitude for obtaining a relatively high power efficiency, the wireless power transmitter can process the signal to have an optimum amplitude. More specifically, when the amplitude of the detected signal does not correspond to the optimum amplitude, the control section can adjust the amplitude of the differential signal or the single-ended signal to be outputted by performing the amplitude control.
도 10a 내지 도 10g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 PA 드라이버의 회로도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기에서 순간적인 피크 전류가 높은 고조파가 생성되는 경우에, 인덕터에서 감쇄하여 EMI방사가 감소하도록 할 수 있다. 또한, MOS또는 BJT의 회로가 무선 전력 송신기에 포함되는 경우, 전류원 회로의 gate-drain, 또는 base-collector간에 커패시터가 배치되어, 피드백(feedback)이 가능하여, 고조파의 피크 전류가 완화될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기는, CMOS와 같은 상보성소자를 포함할 수도 있으며, NMOS와 PMOS의 상보성 소자에 의하여 저전력에서 동작이 가능할 수 있다. 예를 들어, 인버터(inverter) 구조의 출력 또는 구동회로를 구성하여 신호가 입력되지 않은 경우에는, 전류가 흐르지 않게 하여 저전력에서의 동작이 가능할 수 있다.Figures 10A-10G show circuit diagrams of a PA driver in accordance with various embodiments of the present invention. In various embodiments of the invention, instantaneous peak current in a wireless power transmitter can be attenuated in the inductor to reduce EMI emissions when high harmonics are generated. Further, when a MOS or BJT circuit is included in a wireless power transmitter, a capacitor is disposed between the gate-drain or the base-collector of the current source circuit, and feedback is enabled, so that the peak current of harmonics can be mitigated . In addition, the wireless power transmitter may include complementary elements such as CMOS, and may operate at low power by complementary elements of NMOS and PMOS. For example, when an output of an inverter structure or a driving circuit is constituted so that no signal is inputted, current can be prevented from flowing and operation at low power can be possible.
도 10a를 참조하면, PA 드라이버는 복수 개의 트랜지스터들(1010,1011,1020,1021)과 인덕터(1030,1031)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 P-MOSFET(1011)의 드레인 단은 상기 제1 N-MOSFET(1010)의 드레인 단과 연결되고 제1 N-MOSFET(1010)과 제1 P-MOSFET(1011)은 각각의 게이트를 통해 차동 신호 중 제 1 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 제1 N-MOSFET(1010)과 제1 P-MOSFET(1011)은 상기 제1 신호를 처리하여 V0+의 전압을 가진 신호를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 10A, the PA driver may include a plurality of
제2 P-MOSFET(1021)의 드레인 단은 상기 제2 N-MOSFET(1020)의 드레인 단과 연결되고, 제2 N-MOSFET(1020)과 제2 P-MOSFET(1021)은 각각의 게이트를 통해 차동 신호 중 제 2 신호 입력받을 수 있다. 제2 N-MOSFET(1020)과 제2 P-MOSFET(1021)은 상기 제2 신호를 처리하여 V0-의 전압을 가진 신호를 출력할 수 있다.The drain terminal of the second P-
또한, 제1 P-MOSFET(1011)의 소스 및 제2 P-MOSFET(1021)의 소스에는 제1 인덕터(1031)가 연결될 수 있으며, 제1 N-MOSFET(1010)의 소스 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스에는 제2 인덕터(1030)가 연결될 수 있다.A source of the first P-
일반적으로 무선 전력 송신기는 상대적으로 큰 전력을 송출하므로, 무선 전력 송신기 내에서는 상대적으로 큰 전압스윙 및 전류스윙이 발생할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기 내에 순간적으로 큰 AC 전류가 흐르게 되며 이로 인해 높은 주파수의 큰 잡음신호가 방사되거나 전도되는 문제가 발생할 수 있다. 특히 무선 전력 송신기가 스위칭으로 동작하는 클래스 D 또는 E 증폭기 등을 사용할 경우 전압신호가 구형파로 0V에서 VDD, 혹은 VDD에서 0V로 전이되므로, 상대적으로 큰 크기를 가지는 피크 전류가 발생할 수 있다. 발생된 피크 전류는 PA 드라이버의 접지를 위한 그라운드 단자 또는 구동 전력 입력단으로 흐르면서 전원잡음이 발생할 수 있고, 전원 잡음이 다른 회로 및 기판을 타고 전달되어 잡음문제가 심화될 수 있다. In general, a wireless power transmitter transmits a relatively large amount of power, so that a relatively large voltage swing and a current swing may occur in the wireless power transmitter. Accordingly, a large AC current flows instantaneously in the wireless power transmitter, thereby causing a problem that a large noise signal of a high frequency is radiated or conducted. Particularly, when a class D or E amplifier in which a wireless power transmitter operates by switching is used, a peak current having a relatively large magnitude can be generated because the voltage signal transits from 0V to VDD or VDD to 0V as a square wave. The generated peak current may flow to the ground terminal or the drive power input terminal for grounding of the PA driver, and power noise may be transmitted on other circuits and substrates, thereby increasing the noise problem.
복수 개의 트랜지스터들(1010,1011,1020,1021)의 소스 또는 에미터 단자가 서로 연결되어 공통이 되므로 입력전압의 순간 전이에서 상반된 부호의 피크 전류가 발생하고 이들이 상쇄될 수 있으므로, 피크 전류의 잡음 신호가 PA 드라이버의 그라운드 단자 또는 구동 전력 입력단자로 전달되는 것이 차단될 수 있다. PA 드라이버의 그라운드 단자 및 구동 전력 입력 단자 각각에 직렬로 연결되는 인덕터(1030,1031)에 의하여 피크 전류가 제거될 수 있다.Since the source or emitter terminals of the plurality of
도 10b 내지 10d는 추가적으로 트랜지스터 전류원을 더 포함한 PA 드라이버의 회로도를 도시한다. 도 10b의 실시예에서는, 제3 N-MOSFET(1040)이 1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 N-MOSFET(1040)의 드레인에 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제3 N-MOSFET(1040)의 소스에는 제2 인덕터(1030)가 연결될 수 있다. 도 10c의 실시예에서는, 제3 P-MOSFET(1041)이 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 P-MOSFET(1041)의 드레인에 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 제3 P-MOSFET(1041)의 소스에는 제1 인덕터(1031)가 연결될 수 있다. 도 10d의 실시예에서는, 제3 N-MOSFET(1040)의 드레인에 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제3 N-MOSFET(1040)의 소스에는 제2 인덕터(1030)가 연결될 수 있다. 아울러, 제3 P-MOSFET(1041)의 드레인에 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 제3 P-MOSFET(1041)의 소스에는 제1 인덕터(1031)가 연결될 수 있다.Figures 10B-10D show a circuit diagram of a PA driver further comprising a transistor current source. 10B, a third N-
도 10e 내지 10g는 추가적으로 트랜지스터 전류원 및 커패시터를 더 포함한 PA 드라이버의 회로도를 도시한다. 도 10e의 실시예에서는, 제3 N-MOSFET(1040)의 드레인에 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제3 N-MOSFET(1040)의 소스에는 제2 인덕터(1030)가 연결될 수 있다. 한편, 제1 커패시터(1050)는 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET 각각의 소스와 제3 N-MOSFET(1040) 게이트 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(1050)의 일단에는 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제1 커패시터(1050)의 타단에는 제3 MOSFET(1040)의 게이트가 연결될 수 있다. 도 10f의 실시예에서는, 제3 P-MOSFET(1041)의 드레인이 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 제3 P-MOSFET(1041)의 소스에는 제1 인덕터(1031)가 연결될 수 있다. 한편, 제2 커패시터(1051)는 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스와 제3 P-MOSFET의 게이트 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 커패시터(1051)의 일단에는 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 커패시터(1051)의 타단에는 제3 P-MOSFET(1041)의 게이트가 연결될 수 있다. 도 10g의 실시예에서는, 제3 N-MOSFET(1040)의 드레인에 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제3 N-MOSFET(1040)의 소스에는 제2 인덕터(1030)가 연결될 수 있다. 한편, 제1 커패시터(1050)의 일단에는 제1 N-MOSFET(1010) 및 제2 N-MOSFET(1020)의 소스가 연결될 수 있다. 제1 커패시터(1050)의 타단에는 제3 N-MOSFET(1040)의 게이트가 연결될 수 있다. 제3 P-MOSFET(1041)의 드레인에 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 제3 P-MOSFET(1041)의 소스에는 제1 인덕터(1031)가 연결될 수 있다. 한편, 제2 커패시터(1051)의 일단에는 제1 P-MOSFET(1011) 및 제2 P-MOSFET(1021) 각각의 소스에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(1051)의 타단에는 제3 P-MOSFET(1041)의 게이트가 연결될 수 있다. 커패시터가 추가적으로 포함됨에 따라서, 피크 전류가 완화될 수 있다.Figures 10E through 10G show a circuit diagram of a PA driver further comprising a transistor current source and a capacitor. 10E, the source of the first N-
순간적인 피크 전류는 MOSFET의 드레인 전압을 순간적으로 올릴 수 있으나 이때 게이트의 전압이 같이 올라가면서 MOSFET의 임피던스가 줄어들 수 있다. 이 경우, 회로에 기생하는 저항 또는 커패시터에 의한 전이현상에 의해 순간적인 피크 전류, 전압의 크기가 작아질 수 있어, PA 드라이버의 접지 또는 구동 전력 입력단으로 전달되는 스파이크(spike) 형태의 고조파 전류, 전압 잡음이 감소할 수 있다.The instantaneous peak current can instantaneously raise the drain voltage of the MOSFET, but at this time the MOSFET's impedance can be reduced as the gate voltage increases. In this case, the magnitude of the instantaneous peak current and the voltage can be reduced by the resistance caused by the parasitic circuit or the capacitor, and the spike type harmonic current, which is transmitted to the ground or the driving power input terminal of the PA driver, Voltage noise can be reduced.
도 10a 내지 도 10g에 도시된 PA 드라이버를 통해 신호가 증폭기로 출력되며, 상기 증폭기는 상기 PA 드라이버를 통해 잡음이 제거된 신호를 증폭할 수 있다.A signal is output to an amplifier through the PA driver shown in FIGS. 10A to 10G, and the amplifier can amplify the noise canceled signal through the PA driver.
또한, 도 10a 내지 도 10g에서는 차동 신호를 위한 PA 드라이버를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 PA 드라이버는 싱글-엔디드 신호에 적합하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 싱글-엔디드 신호를 대상으로 하는 경우, 도 10a 내지 10g에서 제2 N-MOSFET(1020) 및 제2 P-MOSFET(1021)은 제거될 수 있다.10A to 10G illustrate a PA driver for a differential signal. However, the present invention is not limited thereto, and the PA driver may be implemented as a single-ended signal. For example, in the case of a single-ended signal, the second N-
아울러, 도 10a 내지 도 10g에서는 CMOS 트랜지스터들로 도시되었으나, 이는 설명의 목적을 위한 일 예일 뿐이고, BJT(bipolar junction transistor)와 같은 다른 종류의 트랜지스터를 통해서도 동일한 방식으로 구현 가능함은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 명백하다.In addition, although FIGS. 10A to 10G are shown as CMOS transistors, they are only for illustrative purposes and can be implemented in the same manner through other types of transistors such as bipolar junction transistors (BJTs) Lt; / RTI >
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 PA 드라이버를 통한 잡음 제거 전과 후의 신호의 파형을 도시한다.11 shows waveforms of signals before and after noise cancellation through a PA driver according to various embodiments of the present invention.
도 11의 (a)에서는 PA 드라이버를 통해 잡음이 제거되기 전의 신호의 파형을 도시한다. 도 11의 (a)에 도시된 신호의 파형과 같이, 무선 전력 송신기는 상대적으로 큰 전력을 송출하므로, 무선 전력 송신기 내에서는 상대적으로 큰 전압스윙 및 전류스윙이 발생할 수 있다. 특히 무선 전력 송신기가 스위칭으로 동작하는 클래스 D 또는 E 증폭기 등을 사용할 경우 전압신호가 구형파로 0V에서 VDD, 혹은 VDD에서 0V로 전이되므로, 상대적으로 큰 크기를 가지는 피크 전류가 도 11의 (a)에 도시된 신호의 파형과 같이 발생할 수 있다.11 (a) shows the waveform of the signal before the noise is removed through the PA driver. As with the waveform of the signal shown in Figure 11 (a), the wireless power transmitter transmits a relatively large amount of power, so that a relatively large voltage swing and current swing can occur in the wireless power transmitter. Particularly, when a class D or E amplifier in which a wireless power transmitter operates in a switching mode is used, a voltage signal shifts from 0 V to VDD or from VDD to 0 V as a square wave, The waveform of the signal shown in FIG.
도 11의 (b)에서는 PA 드라이버를 통해 잡음이 제거되기 전의 신호의 파형을 도시한다. 도 11의 (b)에 도시된 신호의 파형과 같이, 무선 전력 송신기에서 순간적인 피크 전류가 높은 고조파가 생성되는 경우에, 인덕터에서 감쇄하여 EMI방사가 감소하도록 할 수 있다. 또한, MOS또는 BJT의 회로가 무선 전력 송신기에 포함되는 경우, 전류원 회로의 gate-drain, 또는 base-collector간에 커패시터가 배치되어, 피드백(feedback)이 가능하여, 고조파의 피크 전류가 도 11의 (b)에 도시된 신호의 파형과 같이 완화될 수 있다.11 (b) shows the waveform of the signal before noise is removed through the PA driver. As shown in the waveform of the signal shown in FIG. 11 (b), when harmonics with high instantaneous peak current are generated in the wireless power transmitter, it is possible to attenuate in the inductor to reduce EMI emission. When a MOS or BJT circuit is included in the wireless power transmitter, a capacitor is disposed between the gate-drain or the base-collector of the current source circuit so that feedback can be performed, the waveform of the signal shown in Fig.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 상에서의 무선 전력 수신기의 위치 변화를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram illustrating a method for sensing a position change of a wireless power receiver on a wireless power transmitter according to various embodiments of the present invention.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기(1200)는 무선 전력 수신기의 위치 변화를 감지할 수 있다. 무선 전력 송신기(1200)는 무선 전력 수신기와의 상대적인 위치 변경에 의한 공진 임피던스의 변화를 감지할 수 있다. 이와 같이, 무선 전력 송신기(1200)는 공진 임피던스의 변화를 감지하고, 감지된 공진 임피던스의 변화에 기초하여 상기 무선 전력 수신기의 위치 변화를 감지할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, the
예를 들어, 무선 전력 수신기가 제1 위치(1210)에서 제2 위치(1211)로 이동되는 경우, 상기 무선 전력 송신기(1200)는 공진 임피던스의 변화를 감지하고, 상기 감지된 공진 임피던스 변화에 기초하여 무선 전력 송신기가 제1 위치(1210)에서 제2 위치(1211)로 이동되었음을 감지할 수 있다.For example, when a wireless power receiver is moved from a
도 13a 내지 도 13c는 비교 예에 의한 신호 파형을 도시한다.13A to 13C show signal waveforms according to comparative examples.
도 13a에서는 증폭기를 통하여 증폭된 차동 신호를 구성하는 제1 신호 및 제2 신호 각각에 대한 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1313)이 도시된다. 제1 신호의 제1 파형(1312)은 구형파의 형태를 가질 수 있으며, 제2 신호의 제2 파형(1313)은 구형파의 형태를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 신호 및 제2 신호는 180도의 위상 차이를 가질 수 있으며, 이에 따라 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1313)은 180도의 위상 차이를 가지는 것과 같이 도시됨을 확인할 수 있다.13A shows a
한편, 예를 들어 무선 전력 수신기의 위치 변경 등과 같은 공진기 주변의 환경 또는 안테나 주변의 환경에 의하여 무선 전력 송신기의 공진 임피던스가 변화하는 경우, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호의 위상 차이가 180도를 유지하지 못할 수 있다. 도 13b에서와 같이, 제2 신호에 대응하는 제2 파형(1314)이 도 13a와 비교하여 우측으로 이동한 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1314)은 180도의 위상 차이를 유지하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1314)이 180도의 위상 차이를 유지하지 못함에 따라서, 제1 파형(1312)의 일부 및 제2 파형(1314)의 일부가 겹치는 부분(1321, 1322, 1323)이 발생할 수 있다. 제1 파형(1312)의 일부 및 제2 파형(1314)의 일부가 겹치는 부분(1321, 1322, 1323)이 발생함에 따라서, EMI가 증가할 수 있으며, 전체 무선 충전 효율이 감소할 수 있다.On the other hand, when the resonance impedance of the wireless power transmitter changes due to the environment around the resonator or the environment around the antenna, such as for example changing the position of the wireless power receiver, the phase difference between the first signal and the second signal is 180 degrees May not be maintained. 13B, it can be seen that the
또한, 무선 전력 수신기의 위치 변경 등과 같은 공진기 주변의 환경 또는 안테나 주변의 환경에 의하여 무선 전력 송신기의 공진 임피던스가 변화하는 경우, 제1 신호 및 제2 신호의 진폭의 크기가 상이해질 수 있다. 도 13c에서와 같이, 제2 신호에 대응하는 제2 파형(1331)의 진폭이 도 13a와 비교하여 작아진 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1331)의 진폭이 상이해 진 것을 확인할 수 있다. 제1 신호 및 제2 신호의 진폭에 따라 무선 전력 송신기의 무선 충전 효율이 변화하며, 제1 파형(1312) 및 제2 파형(1331)의 진폭이 상이해짐에 따라서, 전체 무선 충전 효율이 감소할 수 있다.In addition, when the resonant impedance of the wireless power transmitter changes due to the environment around the resonator or the environment around the antenna, such as the change of the position of the wireless power receiver, the amplitudes of the amplitudes of the first signal and the second signal may be different. As shown in FIG. 13C, it can be seen that the amplitude of the
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 상에서의 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치를 벗어난 상태임을 알리는 방법을 설명하기 위한 도면이다.14A and 14B are diagrams illustrating a method for indicating that a position of a wireless power receiver on a wireless power transmitter is out of a predetermined position according to various embodiments of the present invention.
도 12에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기의 위치 변화를 감지할 수 있다. 이에 따라서, 무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기의 위치가 무선 충전 효율에 최적화 되도록 기 설정된 위치(1411)를 벗어나는 경우, 사용자에게 알림을 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 벗어나 제1 위치(1412)로 이동되는 경우, 무선 전력 송신기(1400)의 공진 임피던스가 변화하게 되고, 이에 따라 무선 전력 송신기(1400)의 무선 충전 효율이 감소될 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 벗어나는 경우, 사용자에게 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 이탈하였음을 나타내는 알림을 제공하여 사용자가 무선 전력 수신기의 위치를 기 설정된 위치(141)로 이동시키도록 유도할 수 잇다.As described in FIG. 12, the
도 14a와 같이, 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 벗어나는 경우 무선 전력 송신기(1400)는 LED 램프 등과 같이 무선 전력 송신기(1400)에 포함된 표시부(1401)를 통하여 사용자에게 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 이탈하였음을 나타내는 알림을 제공할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1400)는 LED 램프(1401)를 특정 색으로 점등하거나, LED 램프(1401)를 점멸시킴으로써, 사용자에게 알림을 제공할 수 있다.14A, when the position of the wireless power receiver deviates from the
또한, 도 14b와 같이, 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 벗어나는 경우 무선 전력 송신기(1400)는 무선 전력 수신기가 기 설정된 위치(1411)를 이탈하였음을 나타내는 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 상기 신호를 수신하는 경우, 디스플레이와 같은 표시부를 통해 사용자에게 무선 전력 수신기의 위치가 기 설정된 위치(1411)를 이탈하였음을 나타내는 알림을 제공할 수 있다.14B, when the position of the wireless power receiver is out of the
또한, 무선 전력 송신기(1400)는 상기 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신함과 동시에, 상기 무선 전력 송신기(1400)에 포함된 표시부(1401)를 통해서도 사용자에게 알림을 제공할 수 있다.In addition, the
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 차동 구조의 전류 감지 회로에 대한 구성도이다. 15 is a configuration diagram of a current sensing circuit of a differential structure according to various embodiments of the present invention.
도 15를 참조하면, 전류 감지 회로는 크게 전력 증폭기(1500), 제1전류 검출용 저항(1530), 제2전류 검출용 저항(1535) 및 부하 검출을 위한 부하 저항(1505)을 포함할 수 있다. 도 15의 전류 감지 회로는 전력 증폭기(1500)로부터 출력되는 또는 공진기로 전달되는 AC/RF 전류를 측정하기 위한 신호 경로에 직렬로 전류 검출용 저항을 배치하고, 그 전류 검출용 저항 양단에 걸리는 전압의 차이를 측정하는 방식이다. 특히 차동 구조에서 포지티브(positive), 네거티브(negative)에 동일하게 2개의 전류 검출용 저항을 배치하여 그 전류 검출용 저항들의 양단 즉, 4 군데의 전압을 서로 크로스하여 샘플링하는 방식이다. 이때, 크로스 방식은 공통 모드(common mode)가 줄어들고 비대칭의 효과가 상쇄되도록 구성된 것이다. 15, the current sensing circuit may include a
전력 증폭기(1500)는 제1출력 전압을 부하(1505)의 일단에 인가하며, 상기 제1출력 전압과는 상반된 제2출력 전압을 상기 부하(1505)의 다른 일단에 인가한다. 이때, 제2출력 전압은 상기 제1출력 전압의 극성과는 반대인 것을 나타낸다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전력 증폭기(1500)는 클래스 D 또는 E 증폭기일 수 있다. 여기서, 부하(1505)는 안테나 또는 공진기에 대응하는 부하일 수 있다. The
부하 저항(1505)은 'RL'로 표기될 수 있으며, 차동 회로 관점에서 비대칭을 표현하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 2개의 제1저항 및 제2저항으로 구현될 수 있다. 이때, 제1저항과 제2저항은 서로 ΔRL 만큼 차이가 있으며, 이러한 경우 제1저항은 '0.5RL +ΔRL'이며, 제2저항은 '0.5RL - ΔRL'로 표현될 수 있다. 이러한 제1저항과 제2저항의 중간이 접지가 된다. The
제1전류 검출용 저항(1530) 및 제2전류 검출용 저항(1535)은 각각 'RS'로 표기될 수 있다. 전류 감지 회로는 제1전류 검출용 저항(1530)의 양단에 걸리는 전압 'VRS'를 구하기 위한 것이다. 이러한 'VRS'를 구하게 되면 전류 감지 회로에 연결되는 회로에서 증폭되어 전류 크기를 감지하는 데 이용될 수 있다. 하지만, 하나의 전류 검출용 저항이 배치된 전류 감지 회로의 경우에는 그 저항의 양단에 걸리는 전압 간의 차이가 매우 커서 공통 모드의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 감지하고자 하는 신호의 전압 스윙이 매우 큰 경우, 내부 회로의 공통 모드, 비대칭에 의한 문제 등에 영향을 받지 않도록 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전류 감지 회로는 2개의 전류 검출용 저항이 배치된다. The first current detecting resistor 1530 and the second current detecting
이러한 2개의 전류 검출용 저항(1530, 1535)은 전력 증폭기(1500)로부터 출력되는 전압, 전류 신호가 안테나 혹은 공진기와 같은 부하 예컨대, 부하(1505)에 인가될 때 부하 임피던스가 변함에 따라 변경되는 전류 신호(IRF)를 측정하여 연산 증폭기를 제어하는 데에 이용될 수 있다. These two
먼저, 제1전류 검출용 저항(1530)은 전력 증폭기(1500)의 제1출력과 상기 부하(1505) 사이에 배치되며, 제2전류 검출용 저항(1535)은 상기 전력 증폭기(1500)의 제2출력과 상기 부하(1505) 사이에 배치될 수 있다. The first current detection resistor 1530 is disposed between the first output of the
제1전압(V1)(1510)은 상기 제1전류 검출용 저항(1530)의 앞단에 인가되는 전압이며, 제2전압(V2)(1515)는 제1전류 검출용 저항(1530)의 뒷단에 인가되는 전압이다. 제3전압(V3)(1520)는 제2전류 검출용 저항(1535)의 앞단에 인가되는 전압이며, 제4전압(V4)(1525)는 제2전류 검출용 저항(1535)의 뒷단에 인가되는 전압이다. The
전류 감지 회로는 하기 수학식 1 및 수학식 2를 기반으로 도 16의 연산 증폭기(1600)로 입력되는 전압들을 구할 수 있다. The current sensing circuit can obtain the voltages input to the
상기 수학식 1, 2에서 VP 및 VN는 각각 부하(1505)의 양단에 걸리는 신호 전압의 포지티브와 네거티브의 전압이며, 본 발명의 다양한 실시 예에서는 VP 를 제1기준 전압이라고 칭하며, VN를 제2기준 전압이라고 칭할 수 있다. 또한, 상기 수학식 1, 2에서 상기 VRS는 제1전류 검출용 저항(1530) 및 제2전류 검출용 저항(1535) 각각에 걸리는 전압이다. 이러한 VRS는 감지하고자 하는 전류(IRF)와 저항(RS)값의 곱으로써, 매우 작은 전압이다. 즉, VRS는 하기 수학식 3에서와 같이 표현될 수 있다. In the
한편, 상기 수학식 1에 따르면, 제1전압(V1)(1510)과 제4전압(V4)(1525)를 합하여 제5전압(V5)이 구해질 수 있다. 또한, 수학식 2에 따르면, 제2전압(V2)(1515)과 제3전압(V3)(1520)를 합하여 제6전압(V6)이 구해질 수 있다. According to
이를 회로로 구현하면 도 16에 도시된 바와 같다. This is realized as a circuit as shown in FIG.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상기 전류 감지 회로에 연결되는 증폭부 회로에 대한 구성도이다.16 is a configuration diagram of an amplifier circuit connected to the current sensing circuit according to various embodiments of the present invention.
도 16에 도시된 바와 같이, 도 15의 제1전류 검출용 저항(1530) 및 제2전류 검출용 저항(1535) 각각의 양단에 걸리는 전압들(V1, V2, V3, V4)들은 전압 분배기를 통해 서로 크로스 형태로 합산되어 제5전압(V5) 및 제6전압(V6) 형태로 출력될 수 있다. 여기서, 제1전압 분배기는 상기 제1전류 검출용 저항(1530)의 앞단에 걸리는 제1전압(V1)과 상기 제2전류 검출용 저항(1535)의 뒷단에 걸리는 제4전압(V4)을 합하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제2전압 분배기는 상기 제1전류 검출용 저항(1530)의 뒷단에 걸리는 제2전압(V2)과 상기 제2전류 검출용 저항(1535)의 앞단에 걸리는 제3전압(V3)을 합하는 역할을 할 수 있다. 이러한 제1전압 분배기 및 제2전압 분배기는 연산 증폭기(1600)의 앞단에 연결될 수 있다. Voltages V 1, V 2 , V 3 , and V 4 applied to both ends of the first current detecting resistor 1530 and the second current detecting
이에 따라 제5전압(V5) 및 제6전압(V6)은 연산 증폭기(1600)로 입력되며, 이러한 연산 증폭기(1600)를 통해 제5전압(V5) 및 제6전압(V6) 간의 차이가 구해질 수 있다. 이러한 연산 증폭기(1600)를 이용한 뺄셈 회로를 통해 얻어지는 출력 전압(VO)은 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. 이때, 연산 증폭기(1600)는 제5전압(V5) 및 제6전압(V6) 간의 차이에 이득 A만큼 증폭을 수행하는 역할을 한다. In the fifth voltage (V 5) and the sixth voltage (V 6) are calculated and input to the
상기 수학식 4에서 A는 기 설정된 이득으로 연산 증폭기(1600)에서의 이득을 나타낸다. In Equation (4), A represents a gain in the
상기 수학식 4에 따르면, 연산 증폭기(1600)로부터 출력되는 출력 전압(VO)은 VP , VN에 영향을 받지 않으며 즉, 부하(1505)인 'RL'에 영향을 받지 않는 전압으로써 출력될 수 있다. According to Equation (4), the output voltage V O output from the
상기한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 부하(1505)인 'RL'의 변화에 영향을 받지 않는 출력 전압(VO)인 2A * VRS를 구할 수 있다. As described above, the output voltage (V O ) 2A * V RS that is not affected by the change of 'R L ' which is the
게다가 차동 구조의 비대칭에 비해 VP 와 VN의 크기가 서로 다른 경우에도 상기 수학식들을 적용할 수 있어, 비대칭에 의한 감지 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 공통 모드 문제도 연산 증폭기(1600)의 입력에서 볼 때 V5나 V6은 VP - VN으로 표현되는 것이므로, 비대칭이 심하지 않은 경우 즉, VP 와 VN의 크기 차이가 미리 정해진 범위 이내에 속할 경우 부하의 전압 스윙인 VP 와 VN의 절대 크기보다 상당히 줄어든 크기가 공통 모드로 인가되어 공통 모드 신호의 출력크기에 의해 원하는 신호가 보이지 않는 문제를 해결할 수 있다.In addition, the above equations can be applied even when the magnitudes of V P and V N are different from each other in the asymmetry of the differential structure, thereby improving the detection performance by asymmetry. In addition, the common mode problem is also calculated as viewed from the input V 5 and V 6 of the
한편, 연산 증폭기(1600)로부터 출력되는 출력 전압(VO)은 제어부 및 통신부(312, 313)로 입력되기 위해 교류 형태의 신호에서 다시 직류 형태의 일정한 전압으로의 변환이 필요하다. 이를 위해 도 17에 도시된 바와 같이 직류 레벨화하는 정류 회로부(1700)가 구현될 수 있다. On the other hand, the output voltage V O output from the
이에 따라 무선 전력 송신기의 제어부 및 통신부는 센싱 회로로부터 제공되는 출력 전압(VO)을 기반으로 제어 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라 신호 생성부는 제어부로부터 제공된 제어 신호를 근거로 전원을 발생시킬 수 있다.Accordingly, the control unit and the communication unit of the wireless power transmitter can generate the control signal based on the output voltage (V O ) provided from the sensing circuit. Accordingly, the signal generating unit can generate power based on the control signal provided from the control unit.
상기한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 센싱 회로는 상기 도 15 및 도 16을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제어부 및 통신부로 상기 출력 전압(VO)이 제공될 수 있도록 도 17의 정류 회로부(1700)를 더 포함하여 구성될 수 있다. As described above, the sensing circuit according to various embodiments of the present invention can be configured to include the above-described FIG. 15 and FIG. 16, and the output voltage V O can be supplied to the control unit and the communication unit, And may further include a
만일 상기 센싱 회로가 상기 도 15 및 도 16의 구성을 포함하도록 구현될 경우, 상기 센싱 회로는 제1출력 전압을 부하의 일단에 공급하며, 상기 제1출력 전압과는 상반된 제2출력 전압을 상기 부하의 다른 일단에 공급하는 제1증폭기와, 상기 제1증폭기의 제1출력과 상기 부하 사이에 배치되는 제1전류 검출용 저항과, 상기 제1증폭기의 제2출력과 상기 부하 사이에 배치되는 제2전류 검출 저항과, 상기 제1전류 검출 저항의 앞단에 걸리는 제1전압과 상기 제2전류 검출 저항의 뒷단에 걸리는 제4전압을 합한 제5전압과, 상기 제1전류 검출 저항의 뒷단에 걸리는 제2전압과 상기 제2전류 검출 저항의 앞단에 걸리는 제3전압을 합한 제6전압을 구한 후, 상기 제5전압과 상기 제6전압과의 차이에 비례하는 출력 전압을 출력하는 제2증폭기를 포함할 수 있다.If the sensing circuit is implemented to include the configurations of Figs. 15 and 16, the sensing circuit supplies the first output voltage to one end of the load, and the second output voltage, which is opposite to the first output voltage, A first current detecting resistor disposed between the first output of the first amplifier and the load and a second current detecting resistor disposed between the second output of the first amplifier and the load; A fifth voltage obtained by adding a first voltage across the first end of the first current detection resistor and a fourth voltage across the rear end of the second current detection resistor, Detecting a sixth voltage which is a sum of a second voltage applied and a third voltage applied to a front end of the second current detecting resistor and outputs an output voltage proportional to a difference between the fifth voltage and the sixth voltage, . ≪ / RTI >
본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 본 문서에서 기술된 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 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.Each of the components described in this document may be composed of one or more components, and the name of the component may be changed according to the type of the electronic device. In various embodiments, the electronic device may comprise at least one of the components described herein, some components may be omitted, or may further include additional other components. In addition, some of the components of the electronic device according to various embodiments may be combined into one entity, so that the functions of the components before being combined can be performed in the same manner.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"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. As used in this document, the term "module" may refer to a unit comprising, for example, one or a combination of two or more of hardware, software or firmware. A "module" may be interchangeably used with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, or circuit. A "module" may be a minimum unit or a portion of an integrally constructed component. A "module" may be a minimum unit or a portion thereof that performs one or more functions. "Modules" may be implemented either mechanically or electronically. For example, a "module" may be an application-specific integrated circuit (ASIC) chip, field-programmable gate arrays (FPGAs) or programmable-logic devices And may include at least one.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리가 될 수 있다.At least a portion of a device (e.g., modules or functions thereof) or a method (e.g., operations) according to various embodiments may include, for example, computer-readable storage media in the form of program modules, As shown in FIG. When the instruction is executed by a processor, the one or more processors may perform a function corresponding to the instruction. The computer readable storage medium may be, for example, a memory.
컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.The computer readable recording medium may be a hard disk, a floppy disk, a magnetic media (e.g., a magnetic tape), an optical media (e.g., a compact disc read only memory (CD-ROM) digital versatile discs, magneto-optical media such as floptical disks, hardware devices such as read only memory (ROM), random access memory (RAM) Etc. The program instructions may also include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter, etc. The above- May be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiment, and vice versa.
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.Modules or program modules according to various embodiments may include at least one or more of the elements described above, some of which may be omitted, or may further include additional other elements. Operations performed by modules, program modules, or other components in accordance with various embodiments may be performed in a sequential, parallel, iterative, or heuristic manner. Also, some operations may be performed in a different order, omitted, or other operations may be added.
다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것일 수 있다.According to various embodiments, in a storage medium storing instructions, the instructions may be configured to cause the at least one processor to perform at least one operation when executed by at least one processor.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 문서에서 기재된 기술의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 문서의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.And the embodiments disclosed in this document are presented for the purpose of explanation and understanding of the disclosed technology and do not limit the scope of the technology described in this document. Accordingly, the scope of this document should be interpreted to include all modifications based on the technical idea of this document or various other embodiments.
Claims (21)
차동 신호를 생성하는 차동 신호 생성부;
복수 개의 트랜지스터들, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고, 상기 차동 신호의 잡음을 제거하는 PA 드라이버;
상기 잡음이 제거된 차동 신호를 기 설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 및
상기 증폭된 차동 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 공진부
를 포함하는 무선 전력 송신기.1. A wireless power transmitter for wirelessly charging a wireless power receiver,
A differential signal generator for generating a differential signal;
A plurality of transistors, a first inductor disposed between the plurality of transistors and the driving voltage input terminal, and a second inductor disposed between the plurality of transistors and the ground terminal, driver;
An amplifier for amplifying the noise-removed differential signal to a predetermined gain; And
And a resonance part for transmitting the amplified differential signal to the wireless power receiver
Gt;
상기 복수 개의 트랜지스터들은,
각각의 게이트를 통하여 상기 차동 신호에 포함된 제1 신호를 공급받는 제1 N-MOSFET과 제1 P-MOSFET; 및
각각의 게이트를 통하여 상기 차동 신호에 포함된 제2 신호를 공급받는 제2 N-MOSFET과 제2 P-MOSFET
을 포함하는 무선 전력 송신기.The method according to claim 1,
The plurality of transistors including:
A first N-MOSFET and a first P-MOSFET that are supplied with a first signal included in the differential signal through respective gates; And
And a second N-MOSFET supplied with a second signal included in the differential signal through each of the gates and the second P-MOSFET
Gt; wherein < / RTI >
상기 제1 P-MOSFET의 드레인은 상기 제1 N-MOSFET의 드레인과 연결되고,
상기 제2 P-MOSFET의 드레인은 상기 제2 N-MOSFET의 드레인과 연결되는, 무선 전력 송신기.3. The method of claim 2,
A drain of the first P-MOSFET is connected to a drain of the first N-MOSFET,
And a drain of the second P-MOSFET is coupled to a drain of the second N-MOSFET.
상기 제1 P-MOSFET의 소스와 상기 제2 P-MOSFET의 소스는 상기 제1 인덕터와 연결되고,
상기 제1 N-MOSFET의 소스와 상기 제2 N-MOSFET의 소스는 상기 제2 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.The method of claim 3,
A source of the first P-MOSFET and a source of the second P-MOSFET are connected to the first inductor,
Wherein a source of the first N-MOSFET and a source of the second N-MOSFET are coupled to the second inductor.
상기 PA 드라이버는,
상기 제1 N-MOSFET과 상기 제2 N-MOSFET 및 상기 제2 인덕터 사이에 배치되는 제3 N-MOSFET
을 더 포함하는, 무선 전력 송신기.The method of claim 3,
The PA driver,
And a third N-MOSFET disposed between the first N-MOSFET and the second N-MOSFET and the second inductor.
≪ / RTI >
상기 제3 N-MOSFET의 드레인은 상기 제1 N-MOSFET의 소스와 상기 제2 N-MOSFET의 소스와 연결되고, 상기 제3 N-MOSFET의 소스는 상기 제2 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.6. The method of claim 5,
Wherein a drain of the third N-MOSFET is connected to a source of the first N-MOSFET and a source of the second N-MOSFET, and a source of the third N-MOSFET is coupled to the second inductor. .
상기 PA 드라이버는,
상기 제1 N-MOSFET 및 상기 제2 N-MOSFET 각각의 소스와 상기 제3 N-MOSFET 사이에 배치되는 제1 커패시터
상기 제3 N-MOSFET의 게이트와 상기 제1 N-MOSFET의 소스 및 상기 제2 N-MOSFET의 소스 사이에 배치되는 제1 커패시터
를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.The method according to claim 6,
The PA driver,
A first capacitor disposed between the source of each of the first N-MOSFET and the second N-MOSFET and the third N-MOSFET,
A first capacitor disposed between a gate of the third N-MOSFET and a source of the first N-MOSFET and a source of the second N-
Further comprising a wireless power transmitter.
상기 PA 드라이버는,
상기 제1 P-MOSFET과 상기 제2 P-MOSFET 및 상기 제1 인덕터 사이에 배치되는 제3 P-MOSFET
을 더 포함하는, 무선 전력 송신기.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
The PA driver,
And a third P-MOSFET disposed between the first P-MOSFET and the second P-MOSFET and the first inductor.
≪ / RTI >
상기 제3 P-MOSFET의 드레인은 상기 제1 P-MOSFET의 소스와 상기 제2 P-MOSFET의 소스와 연결되고, 상기 제3 P-MOSFET의 소스는 상기 제1 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.8. The method of claim 7,
Wherein a drain of the third P-MOSFET is connected to a source of the first P-MOSFET and a source of the second P-MOSFET, and a source of the third P-MOSFET is connected to the first inductor. .
상기 PA 드라이버는,
상기 제3 P-MOSFET의 게이트와 상기 제1 P-MOSFET의 소스 및 상기 제2 P-MOSFET의 소스 사이에 배치되는 제2 커패시터
를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.10. The method of claim 9,
The PA driver,
A second capacitor disposed between a gate of the third P-MOSFET and a source of the first P-MOSFET and a source of the second P-MOSFET;
Further comprising a wireless power transmitter.
싱글 엔디드 신호를 생성하는 신호 생성부;
복수 개의 트랜지스터들, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터, 상기 복수 개의 트랜지스터들과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고, 상기 싱글 엔디드 신호의 잡음을 제거하는 PA 드라이버;
상기 잡음이 제거된 싱글 엔디드 신호를 기 설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 및
상기 증폭된 싱글 엔디드 신호를 상기 무선 전력 수신기로 송신하는 공진부
를 포함하는 무선 전력 송신기.1. A wireless power transmitter for wirelessly charging a wireless power receiver,
A signal generator for generating a single-ended signal;
A plurality of transistors, a first inductor disposed between the plurality of transistors and the driving voltage input terminal, and a second inductor disposed between the plurality of transistors and the ground terminal, PA driver;
An amplifier for amplifying the noise-removed single-ended signal with a predetermined gain; And
And for transmitting the amplified single ended signal to the wireless power receiver,
Gt;
상기 복수 개의 트랜지스터들은,
각각의 게이트를 통하여 상기 싱글 엔디드 신호를 공급받는 제1 N-MOSFET과 제1 P-MOSFET
을 포함하는 무선 전력 송신기.12. The method of claim 11,
The plurality of transistors including:
The first N-MOSFET and the first P-MOSFET, which receive the single-ended signal through respective gates,
Gt; wherein < / RTI >
상기 제1 P-MOSFET의 드레인은 상기 제1 N-MOSFET의 드레인과 연결되는, 무선 전력 송신기.13. The method of claim 12,
And a drain of the first P-MOSFET is coupled to a drain of the first N-MOSFET.
상기 제1 P-MOSFET의 소스는 상기 제1 인덕터와 연결되고,
상기 제1 N-MOSFET의 소스는 상기 제2 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.14. The method of claim 13,
A source of the first P-MOSFET is connected to the first inductor,
And a source of the first N-MOSFET is coupled to the second inductor.
상기 PA 드라이버는,
상기 제1 N-MOSFET과 상기 제2 인덕터 사이에 배치되는 제2 N-MOSFET
을 더 포함하는, 무선 전력 송신기.14. The method of claim 13,
The PA driver,
And a second N-MOSFET disposed between the first N-MOSFET and the second inductor.
≪ / RTI >
상기 제2 N-MOSFET의 드레인은 상기 제1 N-MOSFET의 소스와 연결되고, 상기 제2 N-MOSFET의 소스는 상기 제2 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.16. The method of claim 15,
Wherein the drain of the second N-MOSFET is connected to the source of the first N-MOSFET and the source of the second N-MOSFET is connected to the second inductor.
상기 PA 드라이버는,
상기 제2 N-MOSFET의 게이트와 상기 제1 N-MOSFET의 소스 사이에 배치되는 제1 커패시터
를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.17. The method of claim 16,
The PA driver,
A first capacitor disposed between the gate of the second N-MOSFET and the source of the first N-
Further comprising a wireless power transmitter.
상기 PA 드라이버는,
상기 제1 P-MOSFET과 및 상기 제1 인덕터 사이에 배치되는 제2 P-MOSFET
을 더 포함하는, 무선 전력 송신기.16. The method according to any one of claims 13 to 15,
The PA driver,
And a second P-MOSFET disposed between the first P-MOSFET and the first inductor.
≪ / RTI >
상기 제2 P-MOSFET의 드레인은 상기 제1 P-MOSFET의 소스와 연결되고, 상기 제2 P-MOSFET의 소스는 상기 제1 인덕터와 연결되는, 무선 전력 송신기.18. The method of claim 17,
Wherein the drain of the second P-MOSFET is connected to the source of the first P-MOSFET and the source of the second P-MOSFET is connected to the first inductor.
상기 PA 드라이버는,
상기 제2 P-MOSFET의 게이트 및 상기 제1 P-MOSFET의 소스 사이에 배치되는 제2 커패시터
를 더 포함하는, 무선 전력 송신기.20. The method of claim 19,
The PA driver,
A second capacitor disposed between the gate of the second P-MOSFET and the source of the first P-MOSFET;
Further comprising a wireless power transmitter.
상기 IC에 공급되는 차동 신호에 포함되는 제1 신호를 각각의 게이트를 통하여 공급받는 제1 N-MOSFET과 제1 P-MOSFET;
상기 차동 신호에 포함되는 제2 신호를 각각의 게이트를 통하여 공급받는 제2 N-MOSFET과 제2 P-MOSFET;
상기 제1 P-MOSFET 및 상기 제2 P-MOSFET과 구동 전압 입력단 사이에 배치되는 제1 인덕터; 및
상기 제1 N-MOSFET 및 상기 제2 N-MOSFET과 그라운드 단자 사이에 배치되는 제2 인덕터
를 포함하는 IC.An integrated circuit (IC) for eliminating noise of a differential signal supplied to an amplifier for amplifying a differential signal for wireless power transmission,
A first N-MOSFET and a first P-MOSFET that receive a first signal included in a differential signal supplied to the IC through respective gates;
A second N-MOSFET and a second P-MOSFET that receive a second signal included in the differential signal through respective gates;
A first inductor disposed between the first P-MOSFET and the second P-MOSFET and a driving voltage input terminal; And
And a second inductor disposed between the first N-MOSFET and the second N-MOSFET and a ground terminal,
≪ / RTI >
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
KR1020150136803A KR102481724B1 (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Wireless power transmitter |
US15/762,867 US10680465B2 (en) | 2015-09-25 | 2016-09-12 | Wireless power transmitter |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150136803A KR102481724B1 (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Wireless power transmitter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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KR102481724B1 KR102481724B1 (en) | 2022-12-29 |
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KR1020150136803A KR102481724B1 (en) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | Wireless power transmitter |
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KR20190056572A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 주식회사 지니틱스 | Magnetic stripe transmitter driving device with low power consumption using current shaper |
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- 2015-09-25 KR KR1020150136803A patent/KR102481724B1/en active IP Right Grant
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KR102481724B1 (en) | 2022-12-29 |
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