KR20180022522A - 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20180022522A
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유영호
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 전력 수신부, 복수 개의 정류기 및 상기 수신된 전력의 크기를 검출하고 상기 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 전력의 크기에 기초하여 선택하고, 상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하도록 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 제어 방법{ELECTRONIC DEVICE FOR WIRELESSLY RECEIVING POWER AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (internet of things) 기술의 발달로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있으며, 그 중 전자기파 방식은 다른 방식에 비해 원거리 전력 전송에 보다 유리하다는 장점이 있다.
전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 충전 대상 전자 장치의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달하는 것이 관건이다.
전자기파 방식은 전자 장치의 정확한 위치를 파악하는 경우에는 상대적으로 높은 효율로 충전을 수행할 수 있으나, 전자 장치의 위치가 부정확한 경우에는 상대적으로 낮은 효율로 충전을 수행할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치의 위치 변경이 자주 발생하는 경우에, 전자 장치가 무선 전력 송신기로부터 수신하는 전력의 크기가 변경될 수 있다.
또한, 전자 장치가 복수 개의 무선 충전 방식을 지원하도록 제작될 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치는 공진 방식에 따른 충전을 위한 회로 및 전자기파 방식에 따른 충전을 위한 회로를 포함할 수 있다. 한편, 공진 방식에 따라 충전을 수행하는 경우의 수신 전력의 크기가 전자기파 방식에 따라 충전을 수행하는 경우의 수신 전력의 크기와 상대적으로 크게 차이가 날 수도 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치에서 수신되는 전력의 크기가 다양한 이유에 따라 상대적으로 큰 폭으로 변경될 수 있다. 한편, 전자 장치는 수신되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다. 전자 장치에 포함된 정류기의 효율은, 입력되는 전력의 크기가 특정 범위에 포함된 경우에는 상대적으로 높을 수 있다. 하지만, 입력되는 전력의 크기가 특정 범위에서 벗어난 경우에는, 정류기의 정류 효율이 상대적으로 낮을 수 있다. 이에 따라, 전자 장치의 정류기에 입력되는 전력의 크기가 상대적으로 큰 폭으로 변경되는 경우에, 정류기의 효율 또한 변경되며, 상대적으로 높은 효율이 보장될 수 없다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르는 전자 장치는, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 전력 수신부; 복수 개의 정류기; 및 상기 수신된 전력의 크기를 검출하고 상기 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 전력의 크기에 기초하여 선택하고, 상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하도록 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르는 전자 장치의 제어 방법은, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 동작; 상기 수신된 전력의 크기를 검출하고 상기 전자 장치에 포함된 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 수신된 전력의 크기에 기초하여 선택하는 동작; 및 상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 입력되는 전력의 크기에 따라 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있는 전자 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다. 이에 따라, 입력되는 전력의 크기에서 상대적으로 높은 효율을 가지는 정류기를 통해 정류를 수행함에 따라, 무선으로 수신한 전력을 상대적으로 높은 효율로 처리할 수 있는 전자 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
도 2는 전자 장치의 다양한 위치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 하나의 정류기의 효율을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정류기들의 효율을 나타내는 그래프들을 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 입력 전력의 크기에 대한 RF-DC 변환 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 8d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다양한 정류기의 회로도들을 도시한다.
도 9a 내지 9g는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 14a 및 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 15a 및 15b는 장애물을 검출하는 방법을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장애물 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장애물 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 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(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신기 또는 전자장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈) 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 플렉서블(flexible)하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신기 또는 전자장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신기 또는 전자장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 전자장치(150,160)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 패치 안테나(patch antenna)(111 내지 126)를 포함할 수 있다. 패치 안테나(111 내지 126)는 각각이 RF 웨이브를 발생시킬 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 패치 안테나(111 내지 126)가 발생시키는 RF 웨이브의 진폭 및 위상 중 적어도 하나는 무선 전력 송신기(100)에 의하여 조정될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 패치 안테나(111 내지 126) 각각이 발생시키는 RF 웨이브를 서브 RF 웨이브라 명명하도록 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기(100)는 패치 안테나(111 내지 126)에서 발생되는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 한편, 서브 RF 웨이브들은 서로 간섭될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있으며, 또 다른 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 상쇄 간섭될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있도록, 패치 안테나(111 내지 126)가 발생하는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에 전자장치(150)가 배치된 것을 결정할 수 있다. 여기에서, 전자장치(150)의 위치는, 예를 들어 전자장치(150)의 전력 수신용 안테나가 위치한 지점일 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 전자장치(150)의 위치를 결정하는 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 전자장치(150)가 높은 송신 효율로 무선으로 전력을 수신하기 위하여서는, 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되어야 한다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 여기에서, 패치 안테나(111 내지 126)를 제어한다는 것은, 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 크기를 제어하거나 또는 패치 안테나(111 내지 126)로 입력되는 신호의 위상(또는 딜레이)을 제어하는 것을 의미할 수 있다. 한편, 특정 지점에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록 제어하는 기술인 빔-포밍(beam forming)에 대해서는 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 본 발명에서 이용되는 빔-포밍의 종류에 대하여 제한이 없음 또한 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 공개특허 2016/0099611, 미국 공개특허 2016/0099755, 미국 공개특허 2016/0100124 등에 개시된 바와 같은, 다양한 빔 포밍 방법이 이용될 수 있다. 빔-포밍에 의하여 형성된 RF 웨이브의 형태를, 에너지 포켓(pockets of energy)이라 명명할 수도 있다.
이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(130)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 이에 따라 전자장치(150)는 높은 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(100)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에 전자장치(160)가 배치된 것을 감지할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(160)를 충전하기 위하여 서브 RF 웨이브들이 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(131)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 전자장치(160)는 높은 송신 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다.
더욱 상세하게, 전자장치(150)는 상대적으로 우측에 배치될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기(100)는 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들에 상대적으로 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 즉, 상대적으로 좌측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들이 먼저 형성된 이후에, 소정의 시간이 흐른 후에 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 서브 RF 웨이브가 발생될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 동시에 만날 수 있으며, 즉 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭될 수 있다. 만약, 상대적으로 중앙의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신기(100)는 좌측의 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)와 우측의 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)와 실질적으로 동일한 딜레이를 적용할 수 있다. 또한, 상대적으로 좌측의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신기(100)는 좌측의 패치 안테나(예를 들어, 111,115,119,123)에 우측의 패치 안테나(예를 들어, 114,118,122,126)보다 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 무선 전력 송신기(100)는 패치 안테나(111 내지 126) 전체에서 서브 RF 웨이브들을 실질적으로 동시에 발진시킬 수 있으며, 상술한 딜레이에 대응되는 위상을 조정함으로써 빔-포밍을 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(150,160)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되게 하여, 높은 송신 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신기(100)는 전자장치(150,160)의 위치를 정확히 파악하여야만, 높은 송신 효율의 무선 충전이 가능할 수 있다.
도 2는 전자 장치의 다양한 위치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(250)가 무선 전력 송신기(200)로부터 다양한 위치들(201,202,203)에 배치될 수 있다. 무선 전력 송신기(200)가 일정한 RF 웨이브를 형성하는 경우에는, 전자 장치(250)가 수신하는 전력의 크기가 다양한 위치들(201,202,203) 별로 상이할 수 있다. 여기에서, 전자 장치(250)가 수신하는 전력의 크기는, 예를 들어 정류기로 입력되는 전력의 전압의 크기 또는 전류의 크기 중 적어도 하나로 표현될 수 있다. 한편, 다양한 실시예에서, 전력의 크기는, 정류기에서 출력된 전력의 전압의 크기 또는 전류의 크기, 즉 정류기 출력단의 전압 또는 전류로 표현될 수도 있다. 전자 장치(350)가 수신하는 전력의 크기가 변경될 수 있으며, 이는 정류기의 효율에 영향을 미칠 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 하나의 정류기의 효율을 나타내는 그래프를 도시한다. 도 3을 참조하면, 정류기의 효율(310)은 정류기로 입력되는 전력의 크기에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(250)가 도 2의 제 1 위치(201)에 위치한 경우의 입력 전력의 크기를 A, 전자 장치(250)가 도 2의 제 2 위치(202)에 위치한 경우의 입력 전력의 크기를 B, 전자 장치(250)가 도 2의 제 3 위치(203)에 위치한 경우의 입력 전력의 크기를 C라고 상정하도록 한다. 만약, 입력 전력의 크기를 나타내는 지표가 정류기로 입력되는 전력의 전압의 크기라면, A, B, C의 단위는 볼트(volt, V)일 수 있다. 또는, 입력 전력의 크기를 나타내는 지표가 정류기로 입력되는 전력의 전류의 크기라면, A, B, C의 단위는 암페어(ampere, A)일 수 있다. 또는, A, B, C의 단위는 와트(watt, W)일 수도 있다. 하나의 정류기는 A의 크기의 전력을 정류할 수 있으며, 이 경우의 효율은 a일 수 있다. a는, 출력되는 전력의 크기에 대한 입력되는 전력의 크기의 비율일 수 있다. 한편, 정류기가 B의 크기의 전력을 정류하는 경우에는 효율이 b일 수 있으며, C의 크기의 전력을 정류하는 경우의 효율은 c일 수 있다. 비교적 안정적인 크기의 전력을 제공하는 경우에는, 정류기가 상대적으로 높은 효율로 정류를 수행할 수 있다. 하지만, 입력 전력의 크기가 변경되는 환경에서는, 정류기의 효율 또한 변경됨에 따라, 정류기가 상대적으로 낮은 효율로 정류를 수행할 가능성이 있다. 특히, 도 2와 같이 전자 장치(250)의 위치에 따라 입력 전력의 크기의 변경 폭이 큰 경우, 하나의 정류기로는 상대적으로 높은 효율의 정류가 보장될 수 없다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자 장치는 전력 수신부(410), 스위치(420), 제 1 정류기(430), 제 2 정류기(440), 검출기(450), 컨트롤러(460), 컨버터(470) 및 차저(480)를 포함할 수 있다.
전력 수신부(410)는, 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치가 유도 방식을 지원하는 경우에는, 전력 수신부(410)는 일차측 코일(primary coil)로부터 유도되는 자기장을 이용하여 유도 기전력을 생성할 수 있는 이차측 코일(secondary coil)을 포함할 수 있다. 전자 장치가 공진 방식을 지원하는 경우에는, 전력 수신부(410)는 전자기파를 이용하여 공진(resonance)을 생성할 수 있는 공진 회로를 포함할 수 있다. 전자 장치가 전자기파 방식을 지원하는 경우에는, 전력 수신부(410)는 RF 웨이브를 이용하여 전기적인 신호를 출력할 수 있는 적어도 하나의 패치 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는 두 개 이상의 무선 충전 방식을 지원할 수도 있다. 예를 들어, 전력 수신부(410)는, 공진 방식을 지원하는 공진 회로 및 전자기파 방식을 지원하는 패치 안테나를 함께 포함할 수도 있다. 전력 수신부(410)는 복수 개의 패치 안테나들이 2차원으로 배열된 안테나 어레이를 포함할 수도 있다. 전력 수신부(410)는 무선으로 수신한 교류의 전력을 출력할 수 있다.
검출기(450)는 전력 수신부(410)의 출력단(411)에서의 전력의 크기를 검출할 수 있다. 검출기(450)는, 예를 들어 전력 수신부(410)의 출력단(411)에 인가되는 전압의 크기를 검출할 수 있는 전압계를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전압계는, 전류력계형(electro dynamic instrument) 전압계, 정전기형 전압계, 디지털 전압계 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 또는, 검출기(450)는, 예를 들어 전력 수신부(410)의 출력단(411)에 흐르는 전류의 크기를 검출할 수 있는 전류계를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전류계는 직류 전류계, 교류 전류계, 디지털 전류계 등으로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 이에 따라, 검출기(450)는 출력단(411)에서의 전류의 크기 또는 전압의 크기를 검출할 수 있으며, 검출된 전류의 크기 또는 전압의 크기에 대한 정보를 컨트롤러(460)에 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수신된 전력의 크기는 전압의 크기 또는 전류의 크기로 표현될 수 있으며, 이에 따라 컨트롤러(460)는 전력 수신부(410)의 출력단(411)에서의 전압 크기 또는 전류 크기에 기초하여 무선으로 수신된 전력의 크기를 판단할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 검출기(450)는 참조(reference) 전압이 인가되는 제 1 입력단을 가지는 비교기(comparator)로 구현될 수도 있다. 이 경우, 비교기의 제 2 입력단에는 전력 수신부(410)의 출력단(411)의 전압이 인가될 수 있다. 참조 전압은, 제 1 정류기(430) 및 제 2 정류기(440) 중 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있는 기준값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 참조 전압 이상의 전압을 가지는 전력에 대하여서는 제 1 정류기(430)가 상대적으로 높은 효율로 정류를 수 있으며, 참조 전압 미만의 전압을 가지는 전력에 대하여서는 제 2 정류기(440)가 상대적으로 높은 효율로 정류를 수행할 수 있도록 참조 전압이 설정될 수 있다. 컨트롤러(460)는 비교기로부터 비교 결과를 수신할 수 있으며, 비교 결과에 기초하여 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 비교 결과가 출력단(411)의 전압이 참조 전압 이상인 것을 나타내면, 컨트롤러(460)는 제 1 정류기(430)를 정류를 수행할 정류기로 선택할 수 있다. 또는, 비교 결과가 출력단(411)의 전압이 참조 전압 미만인 것을 나타내면, 컨트롤러(460)는 제 2 정류기(430)를 정류를 수행할 정류기로 선택할 수 있다. 한편, 또 다른 실시예에서, 전자 장치는 3개 이상의 정류기를 포함할 수도 있다. 이 경우에는, 검출기(450)는 복수 개의 비교기를 포함할 수도 있으며, 복수 개의 비교기 각각에 인가되는 참조 전압들 각각은 3 개 이상의 정류기가 상대적으로 높은 효율을 가지는 구간을 구분할 수 있도록 설정될 수도 있다. 컨트롤러(450)는, 복수 개의 비교기들로부터 비교 결과들을 수신할 수 있다. 컨트롤러(450)는 비교 결과들에 기초하여 3 개 이상의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 선택할 수도 있다.
컨트롤러(460)는 수신된 전력의 크기에 기초하여 정류를 수행할 정류기를 복수 개의 정류기(430,440) 중에서 선택할 수 있다. 제 1 정류기(430)의 입력되는 전력의 크기에 대한 효율은, 제 2 정류기(440)의 입력되는 전력의 크기에 대한 효율과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제 1 정류기(430)는 입력 전력의 크기가 제 1 범위에 포함된 경우에, 상대적으로 높은 효율로 정류를 수행할 수 있다. 제 2 정류기(440)는 입력 전력의 크기가 제 2 범위에 포함된 경우에, 상대적으로 높은 효율로 정류를 수행할 수 있다. 제 1 범위 및 제 2 범위는 상이할 수 있으며, 서로 겹치지 않거나 또는 일부가 겹치도록 설정될 수도 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 정류기(430)는 상대적으로 큰 크기의 전력을 높은 효율로 정류할 수 있으며, 제 2 정류기(440)는 상대적으로 낮은 크기의 전력을 높은 효율로 정류할 수 있다. 예를 들어, 제 1 정류기(430)는 크기가 1 W 이상 1000 W 미만인 전력, 즉 와트급의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있으며, 제 2 정류기(440)는 크기가 1 mW 이상 1000mW 미만인 전력, 즉 밀리와트급의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있다. 컨트롤러(460)는, 입력된 전력의 크기에 대응하는 정류기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 입력된 전력의 크기가 500mW로 판단된 경우에는, 정류를 수행할 정류기를 제 2 정류기(440)로 선택할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는 표 1과 같은 전력의 크기와 정류기 사이의 연관 정보를 저장할 수 있다.
입력 전력의 크기(W) 정류를 수행하는 정류기
1 W 이상 1000 W 미만 제 1 정류기
1 mW 이상 1000mW 미만 제 2 정류기
컨트롤러(460)는 표 1과 같은 연관 정보를 참조하여, 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 컨트롤러(460)는 선택된 정류기에 전력 수신부(410)를 연결하도록 스위치(420)를 제어할 수 있다. 또는, 컨트롤러(460)는 입력 전력의 전압의 크기와 정류를 수행하는 정류기 사이의 연관 정보를, 검출기(450)로부터 전달받은 전압의 크기와 비교함으로써 정류를 수행할 정류기를 선택할 수도 있다. 또는, 컨트롤러(460)는 입력 전력의 전류의 크기와 정류를 수행하는 정류기 사이의 연관 정보를, 검출기(450)로부터 전달받은 전류의 크기와 비교함으로써 정류를 수행할 정류기를 선택할 수도 있다.
또는, 컨트롤러(460)는 표 2와 같은 전력의 크기와 스위치 제어 신호 사이의 정보를 저장할 수도 있다.
입력 전력의 크기(W) 스위치 제어 신호
1 W 이상 1000 W 미만 제 1 정류기로 연결하도록 제어하는 신호
1 mW 이상 1000mW 미만 제 2 정류기로 연결하도록 제어하는 신호
컨트롤러(460)는 표 2와 같은 연관 정보를 참조하여, 스위치 제어 신호를 스위치(420)로 출력할 수 있다. 또는, 컨트롤러(460)는 입력 전력의 전압의 크기와 스위치 제어 신호 사이의 연관 정보를, 검출기(450)로부터 전달받은 전압의 크기와 비교하고, 비교 결과에 따라 선택된 스위치 제어 신호를 스위치(420)로 출력할 수 있다. 또는, 컨트롤러(460)는 입력 전력의 전류의 크기와 스위치 제어 신호 사이의 연관 정보를, 검출기(450)로부터 전달받은 전류의 크기와 비교하고, 비교 결과에 따라 선택된 스위치 제어 신호를 스위치(420)로 출력할 수 있다.
컨트롤러(460)는 선택된 정류기가 전력 수신부(410)와 연결되도록 스위치(420)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 전력 수신부(410)로부터 출력되는 전력이 복수 개의 정류기들(430,440) 중 하나의 정류기로 전달될 수 있으며, 상대적으로 높은 효율로 정류가 수행될 수 있다. 한편, 정류기의 개수가 2개인 것은 단순히 예시적인 것이며, 전자 장치는 3개 이상의 정류기를 포함할 수도 있다.
복수 개의 정류기들(430,440)의 출력단은 컨버터(470)에 연결될 수 있다. 복수 개의 정류기들(430,440) 중 하나에 의하여 정류된 전력은 컨버터(470)로 입력될 수 있다. 컨버터(470)는 차저(480)에 적합하도록 전압을 컨버팅하여 출력할 수 있다. 컨버터(470)는 입력받은 전력의 전압을 증가시키거나 또는 감소시켜서 차저(480)로 출력할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 컨버터(470)는 벅(buck) 컨버팅, 즉 다운 컨버팅 및 부스트(boost) 컨버팅, 즉 업 컨버팅을 모두 수행할 수 있는 컨버터로 구현될 수 있다. 차저(480)는 입력된 전력을 이용하여 배터리(미도시)를 충전할 수 있다. 한편, 또 다른 실시예에서, 컨버터(470)는 컨버팅한 전력을 PMIC(power management integrated chip)로 출력할 수도 있으며, PMIC는 수신된 전력을 전달하고자 하는 하드웨어에 적합하게 처리하여 출력할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 예를 들어 전자 장치가 전자기파 방식으로 무선 충전을 수행하는 경우에, 상대적으로 RF 웨이브가 빔 포밍되는 지점에 가까워 상대적으로 큰 크기의 전력을 수신하는 경우에는, 전자 장치는 제 1 정류기(430)를 이용하여 상대적으로 높은 효율로 수신된 전력을 처리할 수 있다. 아울러, 전자 장치가 상대적으로 RF 웨이브가 빔 포밍되는 지점에서 멀어 상대적으로 작은 크기의 전력을 수신하는 경우에는, 전자 장치는 제 2 정류기(440)를 이용하여 상대적으로 높은 효율로 수신된 전력을 처리할 수 있다. 또는, 전자 장치가 공진 방식 또는 유도 방식으로 무선 충전을 수행함으로써 상대적으로 큰 크기의 전력을 수신하는 경우에는, 전자 장치는 제 1 정류기(430)를 이용하여 상대적으로 높은 효율로 수신된 전력을 정류할 수 있다. 아울러, 전자 장치가 전자기파 방식으로 무선 충전을 수행하거나 또는 에너지 하베스팅을 수행함으로써 상대적으로 작은 크기의 전력을 수신하는 경우에는, 전자 장치는 제 2 정류기(440)를 이용하여 상대적으로 높은 효율로 수신된 전력을 정류할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 컨트롤러(460)는 무선 충전 방식을 판단할 수도 있다. 예를 들어, 유도 방식을 위한 WPC(Wireless Power Consortium) 표준 또는 공진 방식을 위한 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준에서는 충전을 위한 절차를 정의하며, 컨트롤러(460)는 정의된 절차를 수행하면서 무선 충전 방식을 판단할 수도 있다. 컨트롤러(460)는 판단된 무선 충전 방식에 대응하는 정류기를 선택하여, 정류를 수행하도록 제어할 수도 있다.
컨트롤러(460)는 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 또는, 컨트롤러(460)는 MCU(micro controlling unit) 또는 미니 컴퓨터로 구현될 수도 있다. 컨트롤러(460)는, 예를 들면, 전자 장치의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 한편, 컨트롤러(460)는 하나 이상의 프로세서를 포함하도록 구현될 수도 있다 .
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 이하에서, 전자 장치가 특정 동작을 수행한다는 표현은, 전자 장치에 포함된 컨트롤러가 특정 동작을 수행하거나, 또는 컨트롤러가 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다.
510 동작에서, 전자 장치는 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 520 동작에서, 전자 장치는 수신되는 전력의 크기를 검출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 장치는 수신되는 전력의 전압의 크기 또는 전류의 크기를 검출할 수 있다. 530 동작에서, 전자 장치는 전력의 크기가 포함되는 범위를 판단할 수 있다. 전자 장치는, 정류기의 효율에 기초하여 전력의 크기 범위를 미리 설정할 수 있다. 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정류기들의 효율을 나타내는 그래프들을 도시한다. 예를 들어, 제 1 정류기의 효율(621) 및 제 2 정류기의 효율(622)은 입력 전력의 크기에 따라 변경될 수 있으며, 최대 효율을 가지는 입력 전력의 크기가 상이할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는 제 1 정류기의 효율(621) 및 제 2 정류기의 효율(622)이 교차하는 크기(C)를 기준으로 입력 전력의 크기 범위를 설정할 수 있다. 전자 장치는 크기(C) 초과의 범위를 제 1 범위로 설정하고, 크기(C) 이하의 범위를 제 2 범위로 설정할 수 있다. 한편, 제 1 정류기의 효율(621) 및 제 2 정류기의 효율(622)이 교차하지 않는 경우라도, 전자 장치는 제 1 정류기의 효율(621)이 최댓값을 가지는 전력의 크기와 제 2 정류기의 효율(622)이 최댓값을 가지는 전력의 크기 사이의 임의의 지점을 기준으로 제 1 범위 및 제 2 범위를 설정할 수 있다. 한편, 정류기가 3개 이상인 경우에는, 전자 장치는 정류기 각각이 다른 정류기들에 비하여 상대적으로 높은 효율을 가지는 구간에 기초하여 3개 이상의 범위를 설정할 수 있다. 전자 장치는 설정된 범위 및 정류를 수행할 정류기 사이의 연관 정보를 미리 저장할 수 있다.
검출된 전력의 크기가 제 1 범위에 포함되는 경우에는, 540 동작에서, 전자 장치는 제 1 정류기를 이용하여 수신된 전력을 정류할 수 있다. 검출된 전력의 크기가 제 2 범위에 포함되는 경우에는, 550 동작에서, 전자 장치는 제 2 정류기를 이용하여 수신된 전력을 정류할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 입력 전력의 크기가 D인 경우에는, 전자 장치는 제 1 정류기를 이용함으로써 상대적으로 높은 c의 효율로 정류를 수행할 수 있으며, 제 2 정류기가 정류를 수행함으로써 상대적으로 낮은 d의 효율로 정류를 수행하는 것을 방지할 수 있다. 560 동작에서, 전자 장치는 정류된 전력을 이용하여 배터리를 충전하거나, 전자 장치의 다른 동작을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 입력 전력의 크기에 대한 RF-DC 변환 효율을 나타내는 그래프이다. 여기에서, RF-DC 변환 효율은, RF 웨이브 등의 무선으로 수신한 전력의 크기에 대한 정류(DC)된 전력의 크기의 비율을 의미할 수 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 예를 들어 3개 이상의 정류기를 포함할 수 있다. 입력 전력의 크기가 A 미만인 경우에는, 전자 장치는 제 3 정류기를 이용하여 정류를 수행할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 단일 정류기의 효율은 입력 전력의 크기에 따라 변경될 수 있다. 입력 전력의 크기가 A 이상 B 미만인 것으로 판단되면, 전자 장치는 제 2 정류기를 이용하여 정류를 수행할 수 있다. 아울러, 입력 전력의 크기가 B 이상인 것으로 판단되면, 전자 장치는 제 1 정류기를 이용하여 정류를 수행할 수 있다. 상술한 바에 따라서, RF-DC 변환 효율이, 입력 전력의 크기가 증가함에 따라 지속적으로 감소하지 않으면서, 복수 개의 로컬 최댓값을 가질 수 있다.
도 8a 내지 8d는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다양한 정류기의 회로도들을 도시한다.
도 8a는 와트(watt)급의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있는 정류기의 회로도를 도시한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 정류기는 다이오드들(801,802,803,804)을 포함하는 브리지 다이오드(bridge diode)로 구현될 수 있으며, 상대적으로 큰 크기의 와트급의 교류 전력을 정류하여 Vout의 출력 전압을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다.
도 8b는 밀리와트(miliiwatt)급의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있는 정류기의 회로도를 도시한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 정류기는 커패시터들(811,814)과 다이오드들(812,813)을 포함할 수 있다. 커패시터(811)의 일단은 정류기의 제1입력단에 연결될 수 있으며, 커패시터(811)의 타단은 다이오드(812)의 입력단과 다이오드(813)의 출력단에 연결될 수 있다. 다이오드(812)의 출력단은 커패시터(814)의 일단 및 정류기의 제1출력단에 연결될 수 있다. 커패시터(814)의 타단은 정류기의 제2출력단, 다이오드(813)의 입력단과 정류기의 제1입력단에 연결될 수 있다. 도 8b의 정류기는 상대적으로 크기가 작은 밀리와트급의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류하여 Vout의 크기를 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다.
도 8c 및 8d는 하베스팅(harvesting)된 저전력을 정류하기 위한 정류기의 회로도를 도시한다. 도 8c를 참조하면, 정류기는 입력단이 정류기의 제1입력단에 연결되는 다이오드(821)를 포함할 수 있다. 다이오드(821)의 출력단은 커패시터(822)의 일단 및 정류기의 제1출력단에 연결될 수 있다. 커패시터(822)의 타단은 정류기의 제2출력단 및 정류기의 제2입력단에 연결될 수 있다. 도 8d를 참조하면, 정류기는 일단이 정류기의 제1입력단에 연결되는 커패시터(831)를 포함할 수 있다. 커패시터(831)의 타단은 다이오드(832)의 출력단 및 정류기의 제1출력단에 연결될 수 있다. 다이오드(832)의 입력단은 정류기의 제2입력단 및 정류기의 제2출력단에 연결될 수 있다. 도 8c 또는 8d에 의한 정류기는 하베스팅되는 저전력을 상대적으로 높은 효율로 정류하여 Vout의 크기를 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 한편, 도 8a 내지 8d의 회로들은 단순히 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 다양한 다른 구성의 정류기를 포함할 수도 있다. 아울러, 전자 장치는, 도 8a의 정류기를 밀리와트급 전력 또는 하베스팅된 전력의 정류에도 이용할 수도 있으며, 도 8b의 정류기를 와트급 전력 또는 하베스팅된 전력의 정류에도 이용할 수 있으며, 도 8c 또는 도 8d의 정류기를 와트급 전력 또는 밀리와트급 전력의 정류에도 이용할 수도 있다.
도 9a 내지 9g는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 9a를 참조하면, 전자 장치는 전력 수신부(910), 커플러(coupler)(920), 검출기(930), 컨트롤러(940), ADC(analog-to-digital converter)(945), 스위치(950), 제 1 정류기(961), 제 2 정류기(962), 컨버터(970) 및 차저(980)를 포함할 수 있다.
전력 수신부(910)는 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전력 수신부(910)는 유도 방식, 공진 방식, 전자기파 방식 등의 다양한 방식 중 적어도 하나에 따라서 전력을 무선으로 수신할 수 있으며, 유도 방식, 공진 방식, 전자기파 방식 등의 다양한 방식 중 적어도 하나에 대한 수신 회로를 포함할 수 있다.
전력 수신부(910)는 수신된 전력을 커플러(920)로 전달할 수 있다. 커플러(920)는 입력받은 전력을 제 1 경로(921) 및 제 2 경로(922)로 나누어 출력할 수 있다. 예를 들어, 제 1 경로(921)는 전력 제공용으로 이용되는 경로일 수 있으며, 제 2 경로(922)는 전력의 크기 검출용으로 이용되는 경로일 수 있다. 이에 따라, 커플러(920)는 제 1 경로(921)로 대부분의 전력을 제공할 수 있다. 커플러(920)는, 예를 들어 전력 수신부(910)로부터 제 1 경로(921)와 물리적으로 떨어진 제 2 경로(922)를 포함할 수 있다. 제 2 경로(922)가 제 1 경로(921)와 커플링됨에 따라서, 전력 일부가 제 2 경로(922)로 제공될 수 있다. 커플러(920)는, 예를 들어 1M810 등의 모델로 구현될 수 있으며, 제 1 경로(921)로 제공되는 전력 중 일부를 제 2 경로(922)로 제공하도록 하는 소자라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
검출기(930)는, 제 2 경로(922)를 통하여 출력되는 전력의 크기를 검출할 수 있다. 검출기(930)는, 예를 들어 제 2 경로(922)를 통하여 제공되는 전력의 전압의 크기 또는 전류의 크기를 검출할 수 있다. 또는, 검출기(930)는, 제 2 경로(922)를 통하여 제공되는 교류의 전력을 직류로 정류할 수도 있으며, 정류된 전력을 ADC(945)로 전달할 수 있다. ADC(945)는 입력되는 정류된 전력의 크기를 디지털 값으로 변환하여 컨트롤러(940)에 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 검출기(930)가 검출한 전압의 크기 또는 전류의 크기를 디지털 값으로 출력하도록 구현될 수도 있으며, 이 경우에는 ADC(945)는 전자 장치에 포함되지 않을 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 컨트롤러(940)가 ADC를 포함하도록 구현될 수도 있다.
컨트롤러(940)는 검출기(930) 및 ADC(945)를 통해 획득된 전력의 크기를 이용하여 제 1 정류기(961) 또는 제 2 정류기(962) 중 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(940)는 표 1 또는 표 2와 같은 연관 정보를 전달받은 디지털 값과 비교할 수 있으며, 비교 결과에 기초하여 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 한편, 표 1 또는 표 2와 같은 연관 정보는, 커플러(920)에 의하여 제 2 경로(922)로 제공되는 전력의 크기를 기준으로 정의될 수도 있다.
컨트롤러(940)는, 선택된 정류기가 제 1 경로(921)에 연결되도록 스위치(950)를 제어하는 스위치 제어 신호(941)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 복수 개의 정류기들(961,962) 중 하나의 정류기가 정류를 수행할 수 있다. 컨버터(970)는 복수 개의 정류기들(961,962) 중 하나로부터 제공되는 정류된 전력을 컨버팅하여 차저(980)로 전달할 수 있다. 차저(980)는 컨버팅된 전력을 이용하여 배터리(미도시)를 충전할 수 있다.
도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9b에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 도 9a에 의한 실시예와 비교하여 매칭 및 필터링 회로들(963,964)을 더 포함할 수 있다. 제 1 매칭 및 필터링 회로(963)는 제 1 정류기(961)에 대한 임피던스 매칭을 위한 소자를 포함할 수 있으며, 전력에 포함된 하모닉(harmonic) 성분을 필터링할 수 있다. 제 2 매칭 및 필터링 회로(964)는 제 2 정류기(962)에 대한 임피던스 매칭을 위한 소자를 포함할 수 있으며, 전력에 포함된 하모닉 성분을 필터링할 수 있다.
도 9c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9c에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 도 9a에 의한 실시예와 비교하여 매칭 회로들(965,966) 및 필터링 회로(967)를 더 포함할 수 있다. 제 1 매칭 회로(965)는 제 1 정류기(961)에 대한 임피던스 매칭을 위한 소자를 포함할 수 있다. 제 2 매칭 회로(966)는 제 2 정류기(962)에 대한 임피던스 매칭을 위한 소자를 포함할 수 있다. 필터링 회로(967)는 제 1 경로(921)에서 제공되는 전력의 하모닉 성분을 필터링할 수 있다.
도 9d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9d에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 도 9a에 의한 실시예와 비교하여 벅(buck)-컨버터(971), 부스트(boost)-컨버터(972) 및 컴바이너(combiner)(973)를 더 포함할 수 있으며, 컨버터(970)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 정류기(961)는 상대적으로 큰 크기의 전력을 정류하는데 이용되며, 제 2 정류기(962)는 상대적으로 작은 크기의 전력을 정류하는데 이용될 수 있음을 상정하도록 한다. 이 경우, 제 1 정류기(961)로부터 출력되는 전력의 전압값은 차저(980)에서 요구하는 전압값보다 클 수도 있다. 이에 따라, 벅-컨버터(971)는 제 1 정류기(961)로부터 출력되는 전력의 전압값을 감소, 즉 출력되는 전력을 감소시켜 컴바이너(973)로 출력할 수 있다. 한편, 제 2 정류기(962)로부터 출력되는 전력의 전압값은 차저(980)에서 요구하는 전압값보다 작을 수도 있다. 이에 따라, 부스트-컨버터(972)는 제 2 정류기(962)로부터 출력되는 전력의 전압값을 증가, 즉 출력되는 전력을 증폭시켜 컴바이너(973)로 출력할 수 있다. 컴바이너(973)는 전달받은 전력을 차저(980)로 전달할 수 있다.
도 9e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9e에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 도 9a에 의한 실시예와 비교하여 제 3 정류기(981), 컨버터(982) 및 소형 배터리(983)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 도 9e에 의한 전자 장치는 제 1 정류기(961), 제 2 정류기(962) 또는 제 3 정류기(981) 중 어느 하나로 제 1 경로(921)를 연결할 수 있는 스위치(951)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 정류기(961)는 와트급 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있으며, 제 2 정류기(962)는 밀리와트급 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류할 수 있다. 제 3 정류기(981)는 하베스팅(harvesting)되는 상대적으로 작은 크기의 전력을 상대적으로 높은 효율로 정류하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신부(910)는 Wi-Fi 신호의 하베스팅 회로를 포함할 수 있다. Wi-Fi 하베스팅 회로는, Wi-Fi 신호에 의한 전력을 수신할 수 있으며, 하베스팅된 전력은 다른 무선 충전 방식에 의하여 수신된 전력보다 작은 크기를 가질 수 있다. 컨트롤러(940)는 전력 수신부(910)에서 수신된 전력의 크기 또는 제 2 경로(922)에서 측정된 전력의 크기에 기초하여, 제 3 정류기(981)를 정류를 수행할 정류기로 선택할 수 있다. 컨트롤러(940)는, 제 3 정류기(981)로 제 1 경로(921)가 연결되도록 스위치(951)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(940)는 스위치 제어신호(941)를 스위치(951)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 제 3 정류기(981)가 정류를 수행할 수 있으며, 정류된 전력은 컨버터(982)로 제공될 수 있다. 컨버터(982)는 정류된 전력을 컨버팅하여 소형 배터리(983)에 저장할 수 있다. 소형 배터리(983)는, 예를 들어 무선 전력 수신을 위한 도 9e에 도시된 소자들의 동작을 위한 전력을 저장하고, 제공할 수 있다.
도 9f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9f에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 도 9a에 의한 실시예와 비교하여 통신 모듈(991), 증폭기(power amplifier: PA)(992) 및 컴바이너/디바이더(993)를 더 포함할 수 있다.
컨트롤러(940)는, 수신된 전력의 크기에 대한 정보를 통신 모듈(991)로 전달할 수 있다. 통신 모듈(991)은, 수신된 전력의 크기에 대한 정보를 이용하여 다양한 통신 방식에 기초한 통신 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 통신 신호를 증폭기(992)로 전달할 수 있다. 증폭기(992)는 수신된 통신 신호를 컴바이너/디바이더(993)로 제공할 수 있다. 컴바이너/디바이더(993)는 수신된 통신 신호를 전력 수신부(910)로 제공할 수 있다. 전력 수신부(910)는, 수신된 통신 신호를 이용하여 전자기파를 형성할 수 있으며, 무선 전력 송신기는 전력 수신부(910)로부터의 전자기파를 수신함으로써, 전자 장치에서 수신된 전력의 크기에 대한 정보를 식별할 수 있다. 컴바이너/디바이더(993)는, 전력 수신부(910)로부터 전력이 수신되는 경우에는, 커플러(920)로 수신되는 전력을 제공할 수 있으며, 증폭기(992)로부터 신호가 수신되는 경우에는 전력 수신부(910)로 신호를 전달할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컴바이너/디바이더(993)는 수신된 전력의 및 통신을 위한 신호의 양방향 전달을 동시에 수행할 수도 있다.
도 9g는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 도 9g에 의한 실시예에 의한 전자 장치는, 복수 개의 충전 방식에 따른 전력 수신 회로를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 전자 장치는 예를 들어 공진 방식에 기초하여 전력을 무선으로 수신할 수 있는 공진 회로(911) 및 전자기파 방식에 기초하여 전력을 무선으로 수신할 수 있는 패치 안테나(912)를 포함할 수 있다. 한편, 상술한 공진 회로(911) 및 패치 안테나(912)의 조합은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는, 다양한 무선 충전 방식에 따른 복수 개의 수신 회로를 포함하도록 구현될 수 있다.
공진 회로(911)에서 수신된 전력의 크기는 패치 안테나(912)에서 수신된 전력의 크기보다 클 수도 있다. 이 경우, 컨트롤러(940)는 수신된 전력의 크기 또는 제 2 경로(922)에서 검출된 전력의 크기에 기초하여 상대적으로 큰 크기의 전력을 정류하도록 하는 제 1 정류기(961)를 정류를 수행할 정류기로 선택할 수 있다. 한편, 패치 안테나(912)에서 수신된 전력의 크기는 상대적으로 작을 수도 있다. 이 경우, 컨트롤러(940)는 수신된 전력의 크기 또는 제 2 경로(922)에서 검출된 전력의 크기에 기초하여 상대적으로 작은 크기의 전력을 정류하도록 하는 제 2 정류기(962)를 정류를 수행할 정류기로 선택할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 컨트롤러(940)는 무선 충전 방식을 식별할 수도 있으며, 식별된 무선 충전 방식에 대응하는 정류기를 이용하여 정류를 수행하도록 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 정류기(961)가 공진 방식에 대응하는 정류기로 미리 설정될 수 있으며, 제 2 정류기(962)가 전자기파 방식에 대응하는 정류기로 미리 설정될 수도 있다. 컨트롤러(940)는, 전력의 크기 측정 과정을 이용하지 않고, 식별된 무선 충전 방식에 대응하는 정류기를 선택하는 방식으로도 동작할 수 있다. 더욱 상세하게, 컨트롤러(940)는, 무선 충전 방식이 유도 방식, 공진 방식 또는 RF 방식 중 하나로 수행됨을 판단할 수 있다. 컨트롤러(940)는, 수행되고 있는 충전 방식에 대응하는 정류기를 정류를 수행할 정류기로 결정할 수 있다 .
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1010 동작에서, 전자 장치는 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 1020 동작에서, 전자 장치는 수신되는 전력의 커플링 경로, 예를 들어 도 9a에서의 제 2 경로(922)에서의 전력의 크기를 검출할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 검출된 전력의 크기를 디지털 신호로 컨버팅할 수 있다.
1030 동작에서, 전자 장치는 검출된 전력의 크기에 기초하여, 복수 개의 정류기 중 하나를 정류를 수행할 정류기를 선택하고, 선택된 정류기를 커플러로 연결시키도록 하는 스위치 제어 신호 발생시킬 수 있다. 1050 동작에서, 전자 장치는 선택된 정류기를 이용하여 정류 수행할 수 있다. 1060 동작에서, 전자 장치는 정류된 전력을 이용하여 충전 또는 다른 동작을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 11의 실시예는 도 12a 및 12b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 12a 및 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
1105 동작에서, 도 12a에서와 같이 무선 전력 송신기(1100)는 RF 웨이브(1201)를 형성하기 위한 제 1 조건을 선택할 수 있다. 무선 전력 송신기(1100)는, RF 웨이브(1201)를 빔-포밍할 수 있는 패치 안테나들 각각으로 입력되는 전기적인 신호의 진폭 및 위상을 제 1 조건으로서 선택할 수 있다. 1110 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 제 1 조건으로 RF 웨이브(1201)를 형성시킴으로써, 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 안테나(1251)는 RF 웨이브(1201)를 이용하여 전기적인 신호를 출력함으로써, 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
1115 동작에서, 전자 장치(1101)는 수신되는 전력의 크기가 제 2 범위에 포함되는 것을 판단할 수 있다. 여기에서, 제 2 범위는 상대적으로 낮은 전력의 크기를 나타내는 범위일 수 있다. 도 12a에서와 같이, 형성된 RF 웨이브(1201)가 빔 포밍되는 지점으로부터 전자 장치(1101)가 상대적으로 멀리 떨어져 위치할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(1101)는 상대적으로 낮은 크기의 전력을 수신할 수 있다. 1120 동작에서, 전자 장치(1101)는 제 2 범위에 대응하는 제 2 정류기(1254)로 정류를 수행하도록 스위치(1252)를 제어할 수 있다. 컨버터(1255)는 정류된 전력을 컨버팅할 수 있으며, 차저(1256)는 컨버팅된 전력을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
1125 동작에서, 전자 장치(1101)는 수신되는 전력과 관련된 정보를 무선 전력 송신기로 보고하는 통신 신호(1258)를 송신하도록 통신 모듈(1257)을 제어할 수 있다. 1130 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 수신되는 전력과 관련된 정보를 이용하여, RF 웨이브를 형성하는 조건을 제 2 조건으로 변경할 수 있다. 무선 전력 송신기(1100)는, 전자 장치(1101)에서 수신되는 전력이 상대적으로 낮은 것을 판단할 수 있으며, 이에 따라 RF 웨이브의 형성 조건, 즉 패치 안테나들 각각으로 입력되는 진폭 및 위상 중 적어도 하나를 변경할 수 있다. 1135 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는, 도 12b에서와 같이, 제 2 조건으로 RF 웨이브(1202)를 형성시킴으로써, 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 도 12a 및 12b에서는, 무선 전력 송신기(1100)가 한 번의 조건 변경으로, 전자 장치(1101)가 위치한 지점에서 RF 웨이브(1202)가 빔 포밍되는 것과 같이 도시되었지만 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 무선 전력 송신기(1100)는 RF 웨이브의 형성 조건을 단계적으로 2회 이상 변경할 수 있으며, 피드백되는 통신 신호에 포함된 수신되는 전력과 관련된 정보가 기설정된 조건을 만족할 때까지 RF 웨이브의 형성 조건을 변경할 수도 있다.
1140 동작에서, 전자 장치(1101)는 수신되는 전력의 크기가 제 1 범위에 포함되는 것을 판단할 수 있다. 1145 동작에서, 도 12b에서와 같이, 전자 장치(1101)는 정류를 수행하는 정류기를 제 1 정류기(1253)로 변경하도록 스위치(1252)를 제어할 수 있다. 1150 동작에서, 전자 장치(1101)는 제 1 정류기(1253)를 이용하여 정류를 수행할 수 있다. 한편, 전자 장치(1101)는 수신된 전력과 관련된 정보를 포함하는 통신 신호(1259)를 무선 전력 송신기(1100)로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신기(1100)는 전자 장치(1101)가 충분한 큰 전력을 수신하는 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라 RF 웨이브(1202)의 형성을 유지할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 무선 전력 송신기의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 13의 실시예는 도 14a 및 14b를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 14a 및 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 RF 웨이브 형성을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
1305 동작에서, 도 14a에서와 같이 무선 전력 송신기(1100)는 RF 웨이브(1401)를 형성하기 위한 제 1 조건을 선택할 수 있다. 1310 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 제 1 조건으로 RF 웨이브(1401)를 형성시킴으로써, 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 1315 동작에서, 전자 장치(1101)는 수신되는 전력의 크기가 제 2 범위, 예를 들어 상대적으로 작은 크기의 전력 범위에 포함되는 것을 판단할 수 있다. 도 14a에서와 같이, 무선 전력 송신기(1100)와 전자 장치(1101) 사이에는 장애물(1400)이 위치할 수 있다. 장애물(1400)에 의하여 전자 장치(1101)가 충분한 크기의 전력을 수신하지 못할 수 있으며, 이에 따라 전자 장치(1101)는 수신되는 전력의 크기가 제 2 범위에 포함되는 것을 판단할 수 있다. 1320 동작에서, 전자 장치(1101)는 제 2 범위에 대응하는 제 2 정류기(1254)로 정류를 수행하도록 스위치(1252)를 제어할 수 있다.
1325 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 장애물(1400)을 검출할 수 있다. 무선 전력 송신기(1100)가 장애물(1400)을 검출하는 방법에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 1330 동작에서, 예를 들어 도 14b에서와 같이, 무선 전력 송신기(1100)는 장애물(1400)을 회피할 수 있는 RF 웨이브(1402)를 형성하기 위한 제 2 조건을 선택할 수 있다. 1335 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 제 2 조건으로 RF 웨이브(1402)를 형성시킴으로써, 무선으로 전력을 송신할 수 있다. RF 웨이브(1402)는 실내의 벽 또는 다른 구조물에 의하여 반사되어 안테나(1251)로 향할 수 있다. 1340 동작에서, 전자 장치(1101)는, 수신되는 전력의 크기가 제 1 범위, 즉 상대적으로 큰 범위에 포함되는 것을 판단하여, 정류를 수행하는 정류기를 제 1 정류기(1253)로 변경할 수 있다. 1345 동작에서, 무선 전력 송신기(1100)는 제 1 정류기(1253)를 이용하여 정류를 수행할 수 있다.
도 15a 및 15b는 장애물을 검출하는 방법을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다. 무선 전력 송신기(1510)는 통신용 안테나(1511)를 포함할 수 있으며, 전자 장치(1550)는 복수 개의 통신용 안테나(1551,1552)를 포함할 수 있다. 통신용 안테나(1551)가 송신한 제 1 통신 신호는 통신용 안테나(1511)로 수신될 때까지 제1시간(Δt1)이 소요될 수 있다. 통신용 안테나(1552)가 송신한 제 2 통신 신호는 통신용 안테나(1511)로 수신될 때까지 제2시간(Δt2)이 소요될 수 있다. 전자 장치(1550) 및 무선 전력 송신기(1510) 사이에 별다른 장애물이 배치되지 않으면, 제1시간(Δt1) 및 제2시간(Δt2) 사이의 차이는 크지 않다. 한편, 도 15b에서와 같이, 장애물(1560)이 무선 전력 송신기(1510) 및 전자 장치(1550) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우에는, 통신 신호들은 장애물(1560)을 우회하여 통신용 안테나(1511)로 수신될 수 있다. 이에 따라, 통신용 안테나(1551)가 송신한 제 1 통신 신호는 통신용 안테나(1511)로 수신될 때까지 제3시간(Δt3)이 소요될 수 있다. 통신용 안테나(1552)가 송신한 제 2 통신 신호는 통신용 안테나(1511)로 수신될 때까지 제4시간(Δt4)이 소요될 수 있다. 이 경우, 제3시간(Δt3) 및 제4시간(Δt4) 사이의 차이는 상대적으로 클 수 있다. 이는, 제 1 통신 신호 및 제 2 통신 신호의 경로가 상이한 것으로부터 기인한다. 결국, 제 1 통신 신호 및 제 2 통신 신호의 수신 시점 사이가 기설정된 임계치보다 큰 것으로 판단하면, 무선 전력 송신기(1510)는 전자 장치(1550) 및 무선 전력 송신기(1510) 사이에 장애물(1560)이 배치되는 것으로 판단할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장애물 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1610 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 1 시점에서, 전자 장치의 제 1 안테나로부터 제 1 송신 신호를 수신할 수 있다. 1620 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 2 시점에서, 전자 장치의 제 2 안테나로부터 제 2 송신 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는, 우선 제 1 안테나로 제 1 송신 신호를 송신하며, 기설정된 시간 이후에 제 2 안테나로 제 2 송신 신호를 송신하도록 설정될 수 있다. 기설정된 시간은, 무선 전력 송신기 또한 미리 저장할 수 있다. 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호 각각은 제 1 안테나 및 제 2 안테나 각각으로부터 송신되었다는 식별 정보를 포함할 수 있다.
1630 동작에서, 무선 전력 송신기는 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 도 15a 및 15b에서 상술한 바와 같이, 장애물이 존재하지 않는 경우에는 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 시간과 큰 차이가 없을 수 있다. 즉, 장애물이 존재하지 않는 경우에는, 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호가 실질적으로 동일하게 수신될 수 있다. 기설정된 임계치는, 기설정된 시간에 추가적으로 제 1 송신 신호 및 제 2 송신 신호가 실질적으로 동일하게 수신된 것으로 판단될 수 있는 값을 더한 값으로 설정될 수 있다.
제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는 것으로 판단되면, 1640 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치된 것으로 판단할 수 있다. 제 1 수신 시각 및 제 2 수신 시각의 차이가 기설정된 임계치를 초과하는 것으로 판단되지 않으면, 무선 전력 송신기는 전자 장치와 무선 전력 송신기 사이에 장애물이 배치되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 통신 신호들 각각의 진행 시간(TOF, time of flight)을 판단하여, 장애물 존재 여부를 판단할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 통신 신호는 송신 시점의 타임 스탬프를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 1 통신 신호는 제 1 통신 신호의 송신 시점의 타임 스탬프를 포함하며, 제 2 통신 신호는 제 2 통신 신호의 송신 시점의 타임 스탬프를 포함할수 있다. 무선 전력 송신기는, 제 1 통신 신호의 수신 시점 및 송신 시점을 비교하여, 제 1 통신 신호의 제 1 진행 시간을 판단할 수 있으며, 제 2 통신 신호의 수신 시점 및 송신 시점을 비교하여, 제 2 통신 신호의 제 2 진행 시간을 판단할 수 있다. 도 15a 및 15b를 참조하여 상술한 바와 같이, 장애물이 없는 경우에는 제 1 진행 시간 및 제 2 진행 시간이 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 제 1 진행 시간 및 제 2 진행 시간의 차이를 이용하여 장애물의 배치 여부를 판단할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1710 동작에서, 무선 전력 송신기는 전자 장치로부터 송신 세기가 포함된 통신 신호를 수신할 수 있다. 여기에서 송신 세기는 전자 장치가 보내는 통신 신호의 크기를 의미할 수 있다. 즉, 전자 장치는 무선 전력 송신기로 전송하는 통신 신호의 크기를 포함하는 통신 신호를 무선 전력 송신기로 송신한다. 1720 동작에서, 무선 전력 송신기는 통신 신호를 수신할 수 있으며, 통신 신호의 수신 세기 및 송신 세기를 비교할 수 있다. 무선 전력 송신기는 통신 신호의 수신 세기를 측정할 수 있으며, 이를 통신 신호 내에 포함된 송신 세기와 비교함으로써 감쇠 정도를 판단할 수 있다.
1730 동작에서, 무선 전력 송신기는 비교 결과에 기초하여, 장애물의 배치 여부를 판단할 수 있다. 장애물이 배치되면, 통신 신호가 장애물에 흡수되거나 또는 통신 신호가 장애물을 회피하여 우회 경로를 통하여 무선 전력 송신기로 전달될 수 있으며, 이에 따라 감쇠 정도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기는 감쇠 정도가 임계치를 초과하는 것으로 판단되면, 장애물이 배치된 것으로 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신기는 통신 신호의 수신 방향을 판단할 수 있으며, 이에 따라 장애물이 위치한 방향 또한 판단할 수 있다.
도 18a 및 18b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 18a를 참조하면, 1805 동작에서, 무선 전력 송신기(1801)는 전자 장치(1802)로 무선 전력을 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(1801)는, 전자 장치(1802)에 대응하여 미리 설정된 크기의 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 한편, 1805 동작은 생략될 수도 있으며, 이 경우에는, 무선 전력 송신기(1801)는, 전자 장치(1802)의 가입 절차를 수행하거나 또는 전력 송신을 대기하는 상태에 있을 수 있다.
1810 동작에서, 전자 장치(1802)는, 전자 장치(1802)의 상태에 기초하여 전력 송신 최적 조건을 판단할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1802)는, 포함하고 있는 배터리의 전력 잔량, 어플리케이션의 실행 상태, 전자 장치의 온도 등에 기초하여 전력 송신 최적 조건을 판단할 수 있다. 전력 송신 조건은, 무선 전력 송신기(1801)가 송신하는 전력의 크기 및 전력의 송신 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전자 장치(1802)는, 배터리의 전력 잔량, 어플리케이션의 실행 상태, 전자 장치의 온도 등에 기초하여, 무선 전력 송신기(1801)가 송신할 전력의 최적의 크기 및 최적의 송신 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 하나의 실시예에서, 전자 장치(1802)는, 어플리케이션의 실행 상태가 전화 어플리케이션 실행중인 것으로 판단할 수 있다. 전자 장치(1802)는, 전화 어플리케이션 실행 중인 경우에 대응되는 전력 송신의 조건을 판단할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1802)는, 전화 어플리케이션 사용중인 경우에는, 상대적으로 작은 전력 크기를 전력 송신 최적 조건으로 미리 저장할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(1802)는, 전화 어플리케이션 사용중의 전자 장치의 상태에 대응하는 전력 송신 최적 조건을 판단할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(1802)는, 어플리케이션의 실행 상태가 열 발생을 유도하는 어플리케이션, 예를 들어 게임 어플리케이션 실행 중인 것으로 판단할 수 있다. 전자 장치(1802)는 해당 어플리케이션 실행 중의 전자 장치의 상태에 대응하는 전력 송신 최적 조건을 판단할 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(1802)가 직접 전자 장치의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 대응하는 전력 송신 최적 조건을 판단할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 전자 장치(1802)는, 배터리 전력 잔량에 대응하는 전력 송신 최적 조건을 판단할 수도 있다.
1815 동작에서, 전자 장치(1802)는 무선 전력 송신기(1801)로 판단된 전력 송신 최적 조건을 송신할 수 있다. 1820 동작에서, 무선 전력 송신기(1801)는, 수신된 전력 송신 최적 조건에 따라 송신할 전력의 크기를 결정할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(1801)는, 수신된 전력 송신 최적 조건에 따라 전력의 송신 시간을 결정할 수도 있다. 1825 동작에서, 무선 전력 송신기(1801)는 결정한 크기의 전력을 송신할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신기(1802)는, 결정한 송신 시간에 전력을 송신할 수도 있다. 1830 동작에서, 전자 장치(1802)는 수신된 전력의 크기를 검출할 수 있다. 1835 동작에서, 전자 장치(1802)는 전력의 크기에 대응하는 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 1840 동작에서, 전자 장치(1802)는 선택한 정류기로 정류를 수행하고, 정류된 전력을 이용하여 배터리를 충전하거나 또는 다른 동작을 수행할 수 있다. 1830 동작 내지 1840 동작에서의, 전자 장치(1802)가 수신한 전력의 크기를 검출하고, 이에 대응하는 정류를 수행할 정류기를 선택하는 과정은 이미 상세하게 설명한 바, 여기에서의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 18b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 18b의 동작들 중, 도 18a에서 이미 설명이 된 부분에 대하여서는, 그 설명을 생략하도록 한다.
1816 동작에서, 전자 장치(1802)는 무선으로 송신하는 전력의 크기에 대한 정보를 송신할 수 있다. 전자 장치(1802)는, 판단된 전력 송신 최적 조건에 대응하는 전력의 크기에 대한 정보를 무선 전력 송신기(1801)로 송신할 수 있으며, 1826 동작에서 , 전력의 크기에 대한 정보에 대응하는 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다. 즉, 전자 장치(1802)는, 수신된 전력의 크기를 검출하지 않고, 스스로 판단한 전력의 크기에 대한 정보에 기초하여 정류를 수행할 정류기를 선택할 수 있다.
아울러, 전자 장치(1802)는, 전자 장치(1802)의 상태가 변경되면, 변경된 상태에 따라서 전력 송신 최적 조건을 변경할 수 있다. 전자 장치(1802)는, 변경된 전력 송신 최적 조건 또는 변경 전력 송신 최적 조건에 대응하는 전력의 크기에 대한 정보를 무선 전력 송신기(1801)로 송신할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(1802)는, 변경된 전자 장치의 상태에 대응하는 전력을 수신할 수 있다. 전자 장치(1802)는, 수신되는 전력이 변경됨에 따라 정류를 수행할 정류기 또한 변경할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1802)는 수신되는 전력의 크기를 검출하고, 검출된 전력의 크기의 변경에 따라 정류를 수행할 정류기를 변경할 수 있다. 또는, 전자 장치(1802)는, 변경된 전자 장치의 상태에 대응하여 정류를 수행할 정류기를 변경할 수도 있다. 한편, 무선 전력 송신기(1801)는, 복수 개의 전자 장치들에게 전력을 송신할 수도 있으며, 각각의 전자 장치의 상태에 따라 상이한 전력들 각각을 전자 장치들 각각으로 송신할 수도 있다.
본 발명의 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 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 동작; 상기 수신된 전력의 크기를 검출하고 상기 전자 장치에 포함된 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 전력의 크기에 기초하여 선택하는 동작; 및 상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은, 명령들은 외부 서버에 저장될 수 있으며, 무선 전력 송신기와 같은 전자 장치에 다운로드되어 설치될 수도 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 외부 서버는, 무선 전력 송신기가 다운로드할 수 있는 명령들을 저장할 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (24)

  1. 전자 장치에 있어서,
    무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 전력 수신부;
    복수 개의 정류기; 및
    상기 수신된 전력의 크기를 검출하고, 상기 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 전력의 크기에 기초하여 선택하고, 상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하도록 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 복수 개의 미리 설정된 범위들 중 상기 수신된 전력의 크기가 포함되는 범위를 선택하고, 상기 선택된 범위에 대응하는 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 수신된 전력의 크기가 1W 이상 1000W 미만의 제 1 범위에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 복수 개의 정류기 중 제 1 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하고,
    상기 수신된 전력의 크기가 1mW 이상 1000mW 미만의 제 2 범위에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 복수 개의 정류기 중 제 2 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 정류기는, 브리지 다이오드를 포함하는 전자 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 정류기는,
    일단이 상기 제 2 정류기의 제 1 입력단에 연결되는 제 1 커패시터;
    상기 제 1 커패시터의 타단에 입력단이 연결되고, 상기 제 2 정류기의 제 1 출력단에 출력단이 연결되는 제 1 다이오드;
    상기 제 1 커패시터의 타단 및 상기 제 1 다이오드의 입력단에 출력단이 연결되는 제 2 다이오드; 및
    상기 제 1 다이오드의 출력단 및 상기 제 2 정류기의 제 1 출력단에 일단이 연결되는 제 2 커패시터
    를 포함하며,
    상기 제 2 커패시터의 타단 및 상기 제 2 다이오드의 입력단은, 상기 제 2 정류기의 제 2 입력단 및 제 2 출력단에 연결되는 전자 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 전력 수신부는, Wi-Fi 신호에 의한 전력을 하베스팅(harvesting)하는 하베스팅 회로를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 전력의 크기가 상기 Wi-Fi 신호에 의한 전력을 하베스팅한 크기에 대응되면, 상기 복수 개의 정류기 중 제 3 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 정류기는,
    상기 제 3 정류기의 제 1 입력단에 입력단이 연결되고, 상기 제 3 정류기의 제 1 출력단에 출력단이 연결되는 다이오드; 및
    상기 다이오드의 출력단에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제 3 정류기의 제 2 입력단 및 상기 제 3 정류기의 제 2 출력단에 연결되는 커패시터
    를 포함하는 전자 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 정류기는,
    상기 제 3 정류기의 제 1 입력단에 일단이 연결되고, 상기 제 3 정류기의 제 1 출력단에 타단이 연결되는 커패시터; 및
    상기 커패시터의 타단에 출력단이 연결되고, 입력단이 상기 제 3 정류기의 제 2 입력단 및 상기 제 3 정류기의 제 2 출력단에 연결되는 다이오드
    를 포함하는 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 수신부는, 제 1 무선 충전 방식으로 상기 전력을 무선으로 수신하는 제 1 전력 수신 회로 및 제 2 무선 충전 방식으로 상기 전력을 무선으로 수신하는 제 2 전력 수신 회로를 포함하는 전자 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제 1 전력 수신 회로로부터 상기 전력이 제공되면 상기 복수 개의 정류기 중 제 1 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하고,
    상기 제 2 전력 수신 회로로부터 상기 전력이 제공되면 상기 복수 개의 정류기 중 제 2 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 전자 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    미리 저장된 입력되는 전력의 크기 및 대응하는 정류기 사이의 연관 정보를, 상기 검출된 전력의 크기와 비교하고,
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 복수 개의 정류기 중 상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 전자 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 수신부를 상기 복수 개의 정류기 중 하나로 연결하는 스위치
    를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 전력 수신부가 상기 선택된 정류기로 연결하도록 상기 스위치를 제어하는 전자 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 수신부로부터 상기 전력을 제공받고, 제 1 경로를 통하여 상기 선택된 정류기로 상기 전력의 제 1 부분을 제공하고, 제 2 경로를 통하여 상기 전력의 제 2 부분을 상기 검출기로 제공하는 커플러(coupler)
    를 더 포함하는 전자 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기에 의하여 정류된 전력의 크기를 디지털 값으로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)
    를 더 포함하는 전자 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러로부터 상기 전력의 크기에 대한 정보를 수신하고, 상기 전력의 크기에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 생성하는 통신 모듈
    을 더 포함하고,
    상기 전력 수신부는, 상기 통신 모듈로부터 수신한 통신 신호를 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 전자 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    통신 모듈
    을 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 전자 장치의 배터리의 전력 잔량, 상기 전자 장치의 어플리케이션 사용 정보 및 상기 전자 장치의 온도 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 무선 전력 송신기로부터의 전력 송신 최적 조건을 결정하고,
    상기 결정된 전력 송신 최적 조건을, 상기 통신 모듈을 통하여, 상기 무선 전력 송신기로 송신하도록 제어하는 전자 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 전력의 크기를 검출하는 검출기를 더 포함하는 전자 장치.
  18. 전자 장치의 제어 방법에 있어서,
    무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 동작;
    상기 수신된 전력의 크기를 검출하고, 상기 전자 장치에 포함된 복수 개의 정류기 중 정류를 수행할 정류기를 상기 전력의 크기에 기초하여 선택하는 동작; 및
    상기 선택된 정류기로 상기 수신된 전력을 정류하는 동작
    을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 동작은,
    복수 개의 미리 설정된 범위들 중 상기 수신된 전력의 크기가 포함되는 범위를 선택하는 동작; 및
    상기 선택된 범위에 대응하는 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 동작
    을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 동작은,
    상기 수신된 전력의 크기가 1W 이상 1000W 미만의 제 1 범위에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 복수 개의 정류기 중 제 1 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 동작;
    상기 수신된 전력의 크기가 1mW 이상 1000mW 미만의 제 2 범위에 포함되는 것으로 판단되면, 상기 복수 개의 정류기 중 제 2 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 동작
    을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 동작은,
    제 1 무선 충전 방식으로 상기 전력을 무선으로 수신하거나 또는 제 2 무선 충전 방식으로 상기 전력을 무선으로 수신하는 전자 장치의 제어 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 동작은,
    제 1 무선 충전 방식으로 상기 전력을 수신하면 상기 복수 개의 정류기 중 제 1 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 동작; 및
    제 2 무선 충전 방식으로 상기 전력을 수신하면 상기 복수 개의 정류기 중 제 2 정류기를 상기 정류를 수행할 정류기로 선택하는 동작
    을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 동작은,
    미리 저장된 입력되는 전력의 크기 및 대응하는 정류기 사이의 연관 정보를, 상기 검출된 전력의 크기와 비교하는 동작; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 복수 개의 정류기 중 상기 정류를 수행할 정류기를 선택하는 동작
    을 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력의 크기에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 상기 무선 전력 송신기로 송신하는 동작
    을 더 포함하는 전자 장치의 제어 방법.
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