KR20190027679A - 무선충전 코일 및 nfc 안테나를 포함하는 무선 충전 장치 - Google Patents

무선충전 코일 및 nfc 안테나를 포함하는 무선 충전 장치 Download PDF

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Abstract

무선 전력 수신 장치는 NFC(Near Field Communication)용 안테나가 외곽영역에 배치되는 회로 기판, NFC용 안테나가 배치된 외곽영역 안에 배치되는 차폐재, 차폐재 상에 배치되어 무선 전력신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 무선충전 코일, 및 NFC용 안테나와 상기 회로 기판의 에지(edge) 사이에 배치되는 NFC 모듈을 포함한다.

Description

무선충전 코일 및 NFC 안테나를 포함하는 무선 전력 수신 장치{WIRELESS POWER RECEIVING APPARATUS WITH WIRELESS CHARGING COIL AND NFC ANTENNA}
본 발명은 무선충전 코일 및 NFC 안테나를 포함하는 무선 충전 수신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 충전 신호를 수신하기 위한 코일(혹은 안테나)과 NFC(Near Field Communication)용 안테나를 함께 구비하고 있는 휴대용 단말기에서 NFC용 안테나의 열화를 방지하고 발생한 발열을 제어하기 위한 장치와 구조에 관한 것이다.
휴대용 단말기는 이동 통신 및 정보처리 기술의 발전으로 인하여 화상 통화뿐만 아니라, 컨텐츠 서비스와 같은 다양한 무선 인터넷 서비스를 제공한다. 이러한 휴대용 단말기는 NFC(Near Field Communication) 기술을 적용하여 전술한 서비스를 제공할 수 있다. 여기서, NFC 기술은 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선 통신으로서, 10cm 이내의 가까운 거리에 있는 단말기들 사이에서 쌍방향으로 데이터를 전송하는 통신 기술을 의미한다.
더 나아가, 휴대용 단말기는 사용자 편의성을 증대시키기 위하여 전술한 NFC 기능을 가진 루프 안테나에 무선 충전 기능을 가진 루프 안테나 혹은 코일을 함께 포함하고 있다. 무선 충전은 휴대용 단말기를 충전 장치에 직접 올려놓거나, 충전 장치의 근처에 두기만 하여도 휴대용 단말기의 내부 배터리가 충전이 되는 비접속식 충전을 의미한다. 무선 충전을 위한 방식으로는 자기유도 방식, 자기공명 방식 및 전자기파 방식을 들 수 있는데, 이중에서 자기유도 방식이 최근 각광받고 있다.
휴대용 단말기는 사용자의 휴대성을 방해할 만큼 크게 설계되지 않는다. 따라서, 휴대용 단말기에 서로 다른 방식으로 동작하는 무선 충전용 코일(혹은 안테나)과 NFC용 안테나가 서로 가까운 공간에 배치되는 경우, 두 구성 요소 간 간섭 영향에 의한 충전 효율이 저하되거나 NFC 인식 효율이 저하뿐만 아니라 두 구성 요소가 동작 중 서로에게 영향을 미쳐 성능이 저하될 수 있는 문제점을 안고 있었다.
본 발명은 무선 충전용 코일(또는 안테나)와 NFC(Near Field Communication)용 안테나를 포함하는 휴대용 단말기에서 무선 충전용 코일과 NFC용 안테나를 포함하는 안테나 구조에 NFC용 안테나의 제어 모듈을 포함시켜 NFC 동작에 무선 충전용 코일이 간섭작용을 일으키거나 그 반대의 경우에 전자파 방해(Electro Magnetic Interference, EMI)를 감소시킬 수 있는 휴대용 단말기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전용 코일과 NFC용 안테나를 동일한 평면 상에 위치시키지 않음으로써, 무선 충전용 코일을 통해 무선 충전 동작을 수행하는 중 NFC용 안테나의 성능이 열화(deterioration)되는 것을 방지할 수 있는 휴대용 단말기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 NFC용 안테나가 배치되는 회로기판과 무선 충전용 코일(또는 안테나) 사이에 차폐재를 위치시켜 무선 충전용 코일(또는 안테나)와 NFC용 안테나를 서로 다른 높이(LEVEL)에 배치될 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라 휴대용 단말기 내 안테나 구조물의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 휴대용 단말기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전용 코일과 NFC용 안테나가 배치되는 기판 상에 가장자리의 여유 공간에 NFC용 안테나의 제어 모듈을 포함시켜 두께의 증가를 억제하면서 집적도를 높일 수 있는 휴대용 단말기를 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 NFC(Near Field Communication)용 안테나가 외곽영역에 배치되는 회로 기판; 상기 NFC용 안테나가 배치된 외곽영역 안에 배치되는 차폐재; 상기 차폐재 상에 배치되어 무선 전력신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 무선충전 코일; 및 상기 NFC용 안테나와 상기 회로 기판의 에지(edge) 사이에 배치되는 NFC 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 NFC 모듈은 상기 NFC용 안테나를 통해 송수신되는 NFC 신호의 임피던스를 변환하는 임피던스 매칭부; 상기 NFC 신호를 발생하거나 수신하는 NFC 송수신부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 임피던스 매칭부와 상기 NFC 송수신부는 직렬(serial) 혹은 병렬(parallel) 통신을 통해 상기 NFC 신호를 서로에게 전달할 수 있다.
또한, 상기 NFC 송수신부는 수동 통신 모드와 능동 통신 모드에 따라 상기 NFC용 안테나를 통해 전달되는 NFC 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 NFC용 안테나와 상기 적어도 하나의 무선충전 코일은 상기 차폐재의 두께만큼의 다른 높이로 상기 회로 기판 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 회로 기판은 사각형 형상의 적어도 2면에 서로 다른 돌출부를 포함하고, 적어도 하나의 돌출부에는 전원을 공급하는 복수의 단자를 포함하고, 적어도 하나의 다른 돌출부에는 상기 NFC용 모듈이 배치될 수 있다.
또한, 상기 NFC용 모듈의 평면적은 상기 회로 기판의 평면적에 2~4%일 수 있다.
또한, 상기 회로 기판 상에 배치되는 상기 NFC용 모듈의 높이는 상기 적어도 하나의 무선충전 코일의 가장 높은 높이보다 낮을 수 있다.
또한, 무선 전력 수신 장치는 상기 NFC용 모듈을 상기 적어도 하나의 무선충전 코일을 통해 발생하는 전자기장으로부터 보호하기 위한 보호캡을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호캡의 높이는 상기 적어도 하나의 무선충전 코일의 높이보다 낮을 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 충전용 코일(또는 안테나)와 NFC(Near Field Communication)용 안테나를 포함하는 휴대용 단말기에서 무선 충전 동작과 NFC 통신 동작에서 서로의 전자파 간섭/방해(EMI)를 줄이고, 전원/접지 단자의 연결을 통해 전달될 수 있는 외부 기생주파수로부터 NFC 통신이 방해되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전 코일이 NFC(Near Field Communication)용 안테나와 커플링(Coupling)되는 것을 방지하여 NFC용 안테나의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전 코일과 NFC(Near Field Communication)용 안테나를 함께 구비하는 휴대용 단말기의 두께를 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간의 무선 충전 동작을 설명한다.
도2는 무선전력 송신장치 및 무선전력 수신장치의 예를 설명한다.
도3은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제1예를 설명한다.
도4는 도3의 안테나 구조의 단면을 설명한다.
도5는 NFC 모듈을 설명한다.
도6은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제2예를 설명한다.
도7은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제3예를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기 유도 방식을 지원하는 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.
도1은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간의 무선 충전 동작을 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선전력 송신장치(4)와 무선전력 수신장치(2)는 물리적으로 분리되어, 와이어 혹은 배선 등과 같은 전력(전기에너지)를 전달할 수 있는 물질을 통해 직접 연결되어 있지 않다. 무선전력 송신장치(4)와 무선전력 수신장치(2)가 물리적으로 직접 연결되지 않았지만, 무선전력 송신장치(4)와 무선전력 수신장치(2) 사이에 전자기적인 연결을 통해 전력신호가 전달될 수 있다. 한편, 무선전력수신장치(2)는 전력신호의 수신과 함께 충전 과정에서 요구되는 제어 동작, 메커니즘 등을 위한 피드백 신호(예, EPT, EOC 신호 등등)를 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치(2)는 휴대폰 등과 같은 이동 단말기일 수 있고, 무선전력 송신장치(4)는 충전 패드와 같은 저전압 혹은 저전력 충전 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 무선충전 과정에서 위험을 예방하기 위해, 무선충전 과정 중 무선전력 송신장치(4) 또는 무선전력 수신장치(2) 중 적어도 하나의 온도가 기 설정된 범위를 넘어서는 경우, 충전 중단 요청 신호(End Power Transfer (EPT) 또는 End of Charge (EOC) 등)를 상대방에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선전력 수신장치(2)가 충전 중단 요청 신호(End Power Transfer (EPT) 또는 End of Charge (EOC) 등)을 무선전력 송신장치(4)에 전달하면, 무선전력 송신장치(4)는 전력신호의 전송을 중단할 수 있다.
일 예로, 무선전력송신장치(4)과 무선전력수신장치(2)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선전력송신장치(4)과 무선전력수신장치(2)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선전력송신장치(4)과 무선전력수신장치(2) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다.
상세하게, 무선 전력 송수신기 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 무선 전력 송수신기 사이에 대역외 통신 링크를 설정하고, 설정된 대역외 통신 링크를 통해 자신의 정적 상태 정보를 전송할 수 있다.
여기서, 무선전력수신장치(2)의 정적 상태 정보는 카테고리 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 최대 정류기 출력 전력 정보, 전력 제어를 위한 초기 기준 파라메터 정보, 요구 전압 또는 전력에 관한 정보, 전력 조절 기능 탑재 여부를 식별하기 위한 정보, 지원 가능한 대역외 통신 방식에 관한 정보, 지원 가능한 전력 제어 알고리즘에 관한 정보, 무선전력수신기에 초기 설정된 선호 정류기단 전압값 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
무선전력송신장치(4)는 무선전력수신장치(2)의 정적 상태 정보가 수신되면, 무선전력송신장치(4)의 정적 상태 정보를 대역외 통신 링크를 통해 무선 전력 수신기에 전송할 수 있다.
여기서, 무선전력송신장치(4)의 정적 상태 정보는 송신기 전력 정보, 클래스 정보, 하드웨어 및 소프트웨어 버전 정보, 지원 가능한 무선 전력 수신기의 최대 개수에 관한 정보 및/또는 현재 접속된 무선 전력 수신기의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
이 후, 무선전력수신장치(2)는 자신의 실시간 전력 수신 상태 및 충전 상태를 모니터링하며, 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 동적 상태 정보를 무선전력송신장치(4)에 전송할 수 있다.
여기서, 무선전력수신장치(2)의 동적 상태 정보는 정류기 출력 전압 및 전류에 관한 정보, 부하에 인가되는 전압 및 전류에 관한 정보, 무선 전력 수신기의 내부 측정 온도에 관한 정보(과열 정보), 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보(정류 전압 최소 값, 정류 전압 최대 값, 초기 설정된 선호 정류기단 전압 변경 값), 충전 상태 정보, 시스템 오류 정보, 경보 정보 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 무선전력송신장치(4)는 상기 전력 제어를 위한 기준 파라메터 변경 정보 수신 시 기존 정적 상태 정보에 포함된 설정 값을 변경하여 전력 조절을 수행할 수 있다.
또한, 무선전력송신장치(4)는 무선전력수신장치(2)를 충전하기 위한 충분한 전력이 준비되면, 대역외 통신 링크를 통해 소정 제어 명령을 송출하여 무선전력수신장치(2)가 충전을 개시하도록 제어할 수 있다.
이 후, 무선전력송신장치(4)는 무선전력수신장치(2)로부터 동적 상태 정보를 수신하여 송출 전력을 동적으로 제어할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 내부 시스템 오류가 감지되거나 충전이 완료된 경우, 동적 상태 정보에 해당 시스템 오류를 식별하기 위한 데이터 및/또는 충전이 완료되었음을 지시하는 데이터를 포함하여 무선 전력 송신기에 전송할 수도 있다(S617). 여기서, 시스템 오류는 과전류, 과전압, 과열 상태 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 과열에 따라 시스템 오류 상태로 천이된 경우, 무선전력수신장치(2)는 과열 발생을 알리는 소정 메시지를 무선전력송신장치(4)에 전송할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기는 구비된 냉각팬 등을 구동하여 내부 발생된 열을 감소시킬 수도 있다. 반대로, 무선전력송신장치(4)도 내부 온도의 과열 발생을 모니터링 하여 무선전력수신장치(2)에 전송할 수 있고, 과열 상태를 해결하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선전력수신장치(2)이 무선전력송신장치(4)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선전력송신장치(4)이 무선전력수신장치(2)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선전력수신장치(2)과 무선전력송신장치(4) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신장치(2)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력송신장치(4)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선전력수신장치(2)에 전송할 수 있다. 무선전력수신장치(2)은 접속된 무선전력송신장치(4)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선전력송신장치(4)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선전력수신장치(2)에 전송할 수 있다. 무선전력수신장치(2)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선전력송신장치(4)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도2는 무선전력 송신장치 및 무선전력 수신장치의 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
도2에는 무선 전력 송신기(100)가 하나의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(200)에 무선 파워를 전송할 수도 있다. 또 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기(200)는 복수의 무선 전력 송신기(100)로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있음을 주의해야 한다.
무선 전력 송신기(100)는 특정 전력 전송 주파수를 이용하여 자기장을 발생시켜 무선 전력 수신기(200)에 전력을 송신할 수 있다.
무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)에 의해 사용되는 주파수와 동일한 주파수로 동조하여 전력을 수신할 수 있다.
일 예로, 전력 전송을 위한 주파수는 6.78MHz 대역일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.
즉, 무선 전력 송신기(100)에 의해 전송된 전력은 무선 전력 송신기(100)와 공진을 이루는 무선 전력 수신기(200)에 전달될 수 있다.
하나의 무선 전력 송신기(100)로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 전력 수신기(200)의 최대 개수는 무선 전력 송신기(100)의 최대 전송 파워 레벨, 무선 전력 수신기(200)의 최대 전력 수신 레벨, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(200)의 물리적인 구조에 기반하여 결정될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 전송을 위한 주파수 대역-즉, 공진 주파수 대역-과는 상이한 주파수 대역으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 양방향 통신은 반이중 방식의 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 프로토콜이 사용될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(200)는 상기 양방향 통신을 통해 서로의 특성 및 상태 정보-즉, 전력 협상 정보-를 교환할 수 있다.
일 예로, 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(100)로부터 수신되는 전력 레벨을 제어하기 위한 소정 전력 수신 상태 정보를 양방향 통신을 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 수신된 전력 수신 상태 정보에 기반하여 동적으로 전송 전력 레벨을 제어할 수 있다. 이를 통해, 무선 전력 송신기(100)는 전력 전송 효율을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 과전압(Over-Voltage)에 따른 부하 파손을 방지하는 기능, 저전압(Under-Voltage)에 따라 불필요한 전력이 낭비되는 것을 방지하는 기능 등을 제공할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신기(100)는 양방향 통신을 통해 무선 전력 수신기(200)에 대한 인증 및 식별하는 기능, 호환되지 않는 장치 또는 충전이 불가능한 물체를 식별하는 기능, 유효한 부하를 식별하는 기능 등을 수행할 수도 있다.
이하에서는, 보다 구체적으로 공진 방식의 무선 전력 전송 과정을 도2를 참조하여 설명하기로 한다.
무선 전력 송신기(100)는 전원공급부(power supplier, 110), 전력변환부(Power Conversion Unit, 120), 매칭회로(Matching Circuit, 130), 송신공진기(Transmission Resonator, 140), 주제어부(Main Controller, 150) 및 통신부(Communication Unit, 160)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.
전원공급부(110)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력변환부(120)에 특정 공급 전압을 공급할 수 있다. 이때, 공급 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다.
전력변환부(210)는 주제어부(150)의 제어에 따라 전력공급부(110)로부터 수신된 전압을 특정 전압으로 변환시킬 수 있다. 이를 위해, 전력변환부(210)는 DC/DC 변환기(DC/DC convertor), AC/DC 변환기(AC/DC convertor), 파워 증폭기(Power amplifier) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
매칭회로(130)는 전력 전송 효율을 극대화시키기 위해 전력변환부(210)와 송신공진기(140) 사이의 임피던스를 정합하는 회로이다.
송신공진기(140)는 매칭회로(130)로부터 인가된 전압에 따라 특정 공진 주파수를 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
무선 전력 수신기(100)는 수신공진기(Reception Resonator, 210), 정류기(Rectifier, 20), DC-DC 변환기(DC-DC Converter, 230), 부하(Load, 40), 주제어부(Main Controller, 250) 및 통신부(Communication Unit, 260)를 포함하여 구성될 수 있다. 통신부는 데이터 송신기(Data Transmitter)와 데이터 수신기(Data receiver)를 포함할 수 있다.
수신공진기(210)는 공진 현상을 통해 송신공진기(140)에 의해 송출된 전력을 수신할 수 있다.
정류기(210)는 수신공진기(210)로부터 인가되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
DC-DC 변환기(230)는 정류된 DC 전압을 부하(40)에 요구되는 특정 DC 전압으로 변환할 수 있다.
주제어부(250)는 정류기(20) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 생성하고 통신부(260)를 제어하여 무선 전력 송신기(100)에 상기 무선 전력 수신기(200)의 특성 및 상태 정보를 전송할 수 있다. 일 예로, 주제어부(250)는 정류기(20)와 DC-DC 변환기(230)에서의 출력 전압 및 전류의 세기를 모니터링하여 정류기(20) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어할 수 있다.
모니터링된 출력 전압 및 전류의 세기 정보는 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 실시간으로 전송될 수 있다.
또한, 주제어부(250)는 정류된 DC 전압을 소정 기준 전압과 비교하여 과전압 상태(Over-Voltage State)인지 저전압 상태(Under-Voltage State)인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 시스템 오류 상태가 감지되면, 감지 결과를 통신부(260)를 통해 무선 전력 송신기(100)에 전송할 수도 있다.
또한, 주제어부(250)는 시스템 오류 상태가 감지되면, 부하의 훼손을 방지하기 위해 정류기(20) 및 DC-DC 변환기(230)의 동작을 제어하거나 스위치 또는(및) 제너 다이오드를 포함한 소정 과전류 차단 회로를 이용하여 부하(40)에 인가되는 전력을 제어할 수도 있다.
상기한 도 2에서는 주제어부(150, 250)와 통신부(160, 260)가 서로 다른 모듈로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예는 주제어부(150, 250)와 통신부(160, 260)가 하나의 모듈로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.
일 예로, 무선 전력 수신기(100)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신기(100)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신기(100)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(100)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신기(100)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 무선 전력 송신기(100)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기(100)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신기(100)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신기(100)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
최근, 무선 충전 시스템은 가정 혹은 업무용 공간 등의 건물에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량 내부에도 탑재되어 사용되고 있다. 차량 내부에 탑재된 무선 충전 시스템은 운전자를 포함한 탑승자의 휴대용 장치를 충전하기 위해 사용될 수 있다.
한편, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기에도 근거리 무선 통신을 수행할 수 있는 안테나가 탑재될 수 있다. 일 실시예로, 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication) 통신일 수 있으나, 그 밖의 블루투스 통신, 비콘 통신, 지그비 통신, 와이파이 통신 등을 포함할 수 있다.
차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 사용자의 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 수행하여 다양한 기능을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 차량에 탑재된 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스와 근거리 무선 통신을 통해 차량 주행 중 발생하는 금융 결재 서비스(예를 들어, 하이 패스(High-Pass)서비스, 주유 결재 서비스)를 수행할 수 있다. 또한, 휴대용 디바이스와의 근거리 무선 통신을 통해 차량의 원격 시동 서비스를 이용할 수 있으며, 차량의 운전자로서 주행에 대한 접근 권한이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신기를 매개로 하여 차량의 위치 정보를 휴대용 디바이스로 전송하여 차량의 위치를 사용자가 확인하도록 할 수도 있다.
일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 근거리 무선 통신을 통해 결재 요청 신호를 전송할 수 있고, 휴대용 디바이스는 그에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예로, 휴대용 디바이스는 근거리 무선 통신을 통해 원격 시동 신호를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다. 일 실시예로, 무선 전력 송신기는 휴대용 디바이스로 차량의 위치 정보가 포함된 신호를 전송할 수 있다. 이외에도 일 실시예로 무선 전력 송신기는 근거리 무선 통신을 이용하여 다양한 동작의 제어 신호를 전송할 수 있다.
도3은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제1예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전용 코일(또는 안테나)와 NFC(Near Field Communication)용 안테나를 함께 구비하고 있는 휴대용 단말기에는 NFC(Near Field Communication)용 안테나(14)가 외곽영역에 배치되는 회로 기판(10A)이 포함될 수 있다. 회로 기판(10A)은 휴대용 단말기 내부에 포함되는 것으로, 절연판 위와 그 내부에 회로를 형성시켜 그 위에 실장된 부품을 전기적으로 연결시켜 전기적으로 동작을 시켜주는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 등으로 구현될 수 있다.
회로 기판(10A) 상에는 NFC용 안테나(14)가 배치된 외곽영역의 안쪽으로(중심부에 가까운 영역)에 차폐재(20)이 배치될 수 있다. 배터리를 내장한 휴대형 단말기에 적용되고 있는 무선전력 전송기술(WPC; wireless power charger)는 전력공급원과 전력수신부 사이에 전자기 유도 현상 혹은 자기 공명 커플링 현상을 이용한다. 즉, 무선방식의 전력전송은 공기 및 기타 비전도성 매질을 통하여 전자기장 에너지를 전달한다. 전자기장 에너지는 공간으로 방사되는 특성을 가지므로 이러한 전자기장을 효과적으로 차폐하면 무선전력 전송 효율을 높일 수 있다. 전자기장 차폐재로서 사용되는 연자성 재료는, 외부 교류 자기장의 위상변화에 따라 재료 내부의 자화 방향이 용이하게 반응하는 자성 재료로서, 현상적으로는 공간에 분포한 자기장을 재료 내부로 끌어들여 높은 밀도의 자력선속을 갖는 자기회로를 형성하는 역할을 한다. 이때 자성소재의 투자율은 자력선속을 높이는 정도를 나타내는 지표로서, 높은 투자율의 연자성 재료를 사용하면 소재 주변에 분포한 자기장을 소재 내부로 대부분 끌여 들여 누설 자기장을 최소화시킬 수 있다. 예를 들어, 연자성 재료는 연자성 합금, 연자성 페라이트(Ferrite) 소결체와 같이 단일 소재로 사용하거나, 연자성 금속분말 및 연자성 페라이트 분말을 절연성 수지나 세라믹 혹은 비자성 금속 등과 혼합하여 압출, 프레스, 필름 캐스팅 등의 방법으로 성형한 복합 소재(composite) 형태 등으로 사용될 수 있다.
또한, 차폐재(20) 상에는 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)이 배치될 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)은 차폐재(20)의 상면에만 위치할 수 있다. 차폐재(20)은 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)의 배치 구조에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
한편, 회로 기판(10A)은 NFC용 안테나(14)와 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)에 전원을 공급하기 위한 복수의 단자(12a)를 포함할 수 있다. 복수의 단자(12a)는 NFC용 안테나(14)의 외측에 돌출 영역(12)에 배치될 수 있다.
도3에 도시된 회로 기판(10A)은 사각형 형상의 기판의 3면에 돌출부가 형성되어 있다. 이 중 복수의 단자(12a)를 포함하는 돌출 영역(12) 외에 다른 두 돌출 영역은 접지 영역으로 사용될 수 있다. 한편, 실시예에 따라 회로 기판(10A)은 사각형 형상의 기판의 2면 혹은 4면에 돌출부가 형성될 수 있으며, 이는 회로 기판(10A)이 탑재되는 휴대용 단말기의 설계 요구 조건에 대응하여 결정될 수 있다.
또한, 회로 기판(10A)의 에지(edge)와 NFC용 안테나(14) 사이에 NFC 모듈(16)이 더 배치될 수 있다. 여기서, NFC 모듈(16)은 근거리 무선 통신(NFC)을 수행하기 위한 신호의 송수신을 위한 것으로, 휴대용 단말기의 내부의 베이스 밴드 칩에 전기적으로 연결될 수도 있고, 휴대용 단말기 내부의 마이크로 프로세서와 연결될 수도 있다. 실시예에 따라, NFC 모듈(16)은 특정 주파수 대역(예, 13.56Mhz)의 신호를 생성하기 위한 신호 변환 회로 등을 포함할 수 있다.
통상적으로, NFC용 안테나(14) 및 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)을 포함하는 휴대용 단말기의 안테나 구조에서 NFC 동작을 제어하거나 무선충전 동작을 제어하기 위한 제어 회로 또는 모듈은 회로 기판(10A)을 기준으로 NFC용 안테나(14) 및 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)이 배치되지 않은 측면에 위치하는 것이 일반적이다. 이는 NFC 동작을 제어하거나 무선충전 동작을 제어하기 위한 제어 회로 또는 모듈 모두 전기전자 소자(예, 반도체 칩 등)로 구성되어 있어, NFC 동작 및 무선충전 동작 중 발생하는 전자기장에 의해 동작에 영향을 받을 수 있기 때문이다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 NFC 모듈(16)을 NFC용 안테나(14) 및 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)과 회로 기판(10A)의 동일한 측면에 배치할 수 있다. 도3을 참조하면, 회로 기판(10A)의 외곽 영역에 NFC용 안테나(14)가 배치되고 있지만, NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10A)의 에지(edge) 사이에는 빈 공간이 존재할 수 있다. 이러한 빈 공간은 복수의 단자(12a)가 배치되기도 하고, 회로 기판(10A)이 휴대용 단말기의 다른 구성 요소(다른 기판 등)과의 물리적 연결을 위해 남겨진 공간일 수 있다. 회로 기판(10A)에서 이렇게 사용되지 않는 공간에 NFC 모듈(16)을 배치하면, 휴대용 단말기의 집적도가 향상될 수 있다.
예를 들면, 회로 기판(10A)은 가로 134.4mm 세로 67.8mm의 평면 크기를 가진다고 가정한다. 이때, 회로 기판(10A)에 배치된 NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10A)의 에지(edge) 사이에는 빈 공간이 발생할 수 있다. 빈 공간은 약 가로 12mm 세로 18mm의 크기를 가지는 NFC 모듈(16)이 배치되기에 충분할 수 있다. NFC용 모듈(16)의 평면적은 회로 기판(10A)의 평면적에 2~4% 정도를 차지할 수 있다.
한편, NFC 모듈(16)이 NFC용 안테나(14) 및 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)과 동일한 측면에 배치되면서, NFC 모듈(16)에 NFC용 안테나(14) 및 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)에서 발생하는 전자기장으로 인한 오동작이 발생하는 것을 방지하기 위한 보호캡(미도시)이 더 포함될 수 있다. 여기서, 보호캡은 적어도 하나의 반도체 칩 및 캐패시터 등을 포함하는 NFC 모듈(16)의 전체를 덮을 수 있으며, 실시예에 따라 반구, 반 육면체 등의 형상을 가질 수 있다.
도4는 도3의 안테나 구조의 단면을 설명한다. 구체적으로, 도3의 두 지점(A, A')의 단면을 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전용 코일(30a, 30b, 30c)와 NFC용 안테나(14)가 배치되는 회로 기판(10A)에 NFC용 안테나(14)의 사이에 차폐재(20)이 배치될 수 있다. 무선 충전용 코일(30a, 30b, 30c)은 차폐재(20) 상에 배치될 수 있다. 즉, NFC용 안테나(14)와 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)은 차폐재(20)의 두께만큼 다른 높이로 회로 기판(10A) 상에 배치될 수 있다. 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)이 NFC용 안테나(14) 보다 더 높이 배치되면, 휴대용 단말기의 기준으로 더 외곽(바깥면에 가깝게)에 배치될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)에 의해 NFC용 안테나(14)가 커플링되는 것을 크게 줄일 수 있고, 이로 인해 NFC용 안테나(14)가 열화되는 문제를 개선할 수 있다.
또한, 회로 기판(10A)의 외곽 영역에 배치된 NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10A)의 에지(edge) 사이에 NFC 모듈(16)이 배치될 수 있다. NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10A)의 에지(edge) 사이는 통상적으로 비어있는 공간이지만, 여기에 NFC 모듈(16)을 배치시켜 공간 효율성 혹은 집적도를 향상시킬 수 있다. 이때, 휴대용 단말기의 두께가 증가하는 것을 방지하기 위해, 회로 기판(10A) 상에 배치되는 NFC 모듈(16)의 높이는 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)의 가장 높은 높이보다 낮을 수 있다.
한편, 휴대용 단말기의 두께 증가를 방지하기 위해, NFC 모듈(16)이 보호캡을 통해 보호되는 경우에도, 보호캡의 높이는 적어도 하나의 무선충전 코일(30a, 30b, 30c)의 가장 높은 높이보다 낮을 수 있다.
도5는 NFC 모듈(16)을 설명한다.
도시된 바와 같이, NFC 모듈(16)은 회로 기판(10A, 도3참조)에 배치되는 NFC용 안테나(14)와 연결되어, NFC용 안테나(14)를 통해 송수신되는 NFC 신호의 임피던스를 변환하는 임피던스 매칭부(62), NFC 신호를 발생하거나 수신하는 NFC 송수신부(64)를 포함할 수 있다. 여기서, 임피던스 매칭부(62)와 NFC 송수신부(64)는 직렬(serial) 혹은 병렬(parallel) 통신을 통해 NFC 신호를 서로에게 전달할 수 있다.
NFC 송수신부(64)는 수동 통신 모드와 능동 통신 모드에 따라 NFC용 안테나(14)를 통해 전달되는 NFC 신호를 송수신할 수 있다. NFC 송수신부(64)는 휴대용 단말기 내의 제어부 혹은 마이크로 프로세서(50)와 연결되어 NFC 동작을 위한 신호를 생성, 변환할 수 있으며, 전달된 NFC 신호를 인지하여 그 내용을 제어부 혹은 마이크로 프로세서(50)에 전달할 수 있다. 실시예에 따라, NFC 송수신부(64)는 제어부 혹은 마이크로 프로세서(50)는 싱글 와이어 프로토콜(SWP) 혹은 시리얼 통신(UART) 등을 통해 연결될 수 있다.
한편, 실시예에 따라, NFC 송수신부(64)는 하나의 칩 또는 복수의 칩 또는 구성 요소들로 구현될 수 있다. NFC 송수신부(64)는 NFC 신호의 동작 주파수를 결정할 수도 있고, 전달하고자 하는 신호의 형태를 변환할 수도 있다. 또한, NFC 송수신부(64)는 NFC 신호의 동작 주파수를 결정하기 위한 캐패시터 등의 회로를 구비할 수 있다.
도6은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제2예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 휴대용 단말기의 안테나 구조에서 회로 기판(10B)은 복수의 단자(12a)가 배치될 수 있는 돌출 영역(12, 도3참조)이 포함되지 않을 수 있다. 다만, 이 경우에도 복수의 단자(12a)는 NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10B)의 에지(edge) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 회로 기판(10B)의 다른 돌출 영역에는 NFC 모듈(16)이 배치될 수 있다. NFC 모듈(16)은 회로 기판(10B)이 다른 구성 요소들과의 물리적 결합 혹은 휴대용 단말기의 조립을 위한 공정 마진을 위해 남겨두는 빈 공간에 배치될 수 있기 때문에, 회로 기판(10B)의 형상에 변화가 발생하더라도 NFC 모듈(16)을 배치시키는 것이 가능하다.
도7은 휴대용 단말기의 안테나 구조의 제3예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 휴대용 단말기의 안테나 구조에서 회로 기판(10C)은 돌출 영역이 없이 사각형 형상을 가질 수 있다. 돌출 영역이 없는 회로 기판(10C)의 경우에도, 다른 구성 요소들과의 물리적 결합 혹은 휴대용 단말기의 조립을 위한 공정 마진을 위해 남겨두는 빈 공간은 존재한다. 따라서, 해당 빈 공간에 NFC 모듈(16)을 배치시키는 것은 가능하다.
전술한 바와 같이, NFC 모듈(16)을 무선 충전용 코일(30a, 30b, 30c) 및 NFC용 안테나(14)와 회로 기판(10A, 10B, 10C)의 동일한 측면에 배치시켜, 공간 집적도를 높일 수 있다. 또한, NFC 모듈(16)과 NFC 안테나(14)를 근접 배치시켜, 무선 충전용 코일(30a, 30b, 30c)을 통한 무선 충전 동작에서의 전자기장 방해를 억제할 수 있다. 또한, NFC 모듈(16)에는 보호캡을 씌우고, 별도의 전원, 접지 단자를 연결함으로써, 외부 기생주파수로부터 동작이 방해되는 것을 보호할 수 있고, NFC 동작의 성능을 강화시킬 수 있다.
전술한 실시예에 따른 무선 충전용 코일(30a, 30b, 30c) 및 NFC용 안테나(14)를 포함하는 안테나 구조를 휴대용 단말기에 적용하는 경우, 무선충전코일을 고정하기 위한 플라스틱 등으로 구성된 사출물, 전원을 공급하기 위한 단자가 포함된 별도의 기판 등을 생략할 수 있다. 이를 통해, 안테나 구조의 두께를 감소시킬 수 있으며, 생산원가의 절감을 가져올 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. NFC(Near Field Communication)용 안테나가 외곽영역에 배치되는 회로 기판;
    상기 NFC용 안테나가 배치된 외곽영역 안에 배치되는 차폐재;
    상기 차폐재 상에 배치되어 무선 전력신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 무선충전 코일; 및
    상기 NFC용 안테나와 상기 회로 기판의 에지(edge) 사이에 배치되는 NFC 모듈
    을 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 NFC 모듈은
    상기 NFC용 안테나를 통해 송수신되는 NFC 신호의 임피던스를 변환하는 임피던스 매칭부;
    상기 NFC 신호를 발생하거나 수신하는 NFC 송수신부
    를 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부와 상기 NFC 송수신부는 직렬(serial) 혹은 병렬(parallel) 통신을 통해 상기 NFC 신호를 서로에게 전달하는, 무선 전력 수신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 NFC 송수신부는 수동 통신 모드와 능동 통신 모드에 따라 상기 NFC용 안테나를 통해 전달되는 NFC 신호를 송수신하는, 무선 전력 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 NFC용 안테나와 상기 적어도 하나의 무선충전 코일은 상기 차폐재의 두께만큼의 다른 높이로 상기 회로 기판 상에 배치된, 무선 전력 수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 사각형 형상의 적어도 2면에 서로 다른 돌출부를 포함하고, 적어도 하나의 돌출부에는 전원을 공급하는 복수의 단자를 포함하고, 적어도 하나의 다른 돌출부에는 상기 NFC용 모듈이 배치되는, 무선 전력 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 NFC용 모듈의 평면적은 상기 회로 기판의 평면적에 2~4%인, 무선 전력 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 배치되는 상기 NFC용 모듈의 높이는 상기 적어도 하나의 무선충전 코일의 가장 높은 높이보다 낮은, 무선 전력 수신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 NFC용 모듈을 상기 적어도 하나의 무선충전 코일을 통해 발생하는 전자기장으로부터 보호하기 위한 보호캡
    을 더 포함하는, 무선 전력 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호캡의 높이는 상기 적어도 하나의 무선충전 코일의 높이보다 낮은, 무선 전력 수신 장치.
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