KR20190047308A - Wireless Power Reception Method and Apparatus - Google Patents
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- H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
Abstract
Description
본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 송신 코일에 DC 전원을 공급하는 스위칭 모드 전력 공급기(Switching Mode Power Supplier, SMPS)의 스위칭 주파수를 가변함으로써 전자파 간섭(Electromagnetic Interference, EMI) 성능을 개선하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.Recently, as the information and communication technology rapidly develops, a ubiquitous society based on information and communication technology is being made.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In order for information communication devices to be connected anytime and anywhere, sensors equipped with a computer chip having a communication function must be installed in all facilities of the society. Therefore, power supply problems of these devices and sensors are becoming a new challenge. In addition, mobile devices such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have been rapidly increasing in number, and charging the battery has required users time and effort. As a way to solve this problem, wireless power transmission technology has recently attracted attention.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.The wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology to transmit electric energy from the transmitter to the receiver wirelessly using the induction principle of the magnetic field. In the 1800s, electric motor or transformer And thereafter, a method of transmitting electrical energy by radiating electromagnetic waves such as high frequency, microwave, and laser has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.Up to the present, energy transmission using radio may be roughly classified into a magnetic induction method, an electromagnetic resonance method, and an RF transmission method using a short wavelength radio frequency.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(MagneticFlux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.In the magnetic induction method, when two coils are adjacent to each other and a current is supplied to one coil, a magnetic flux generated at this time causes an electromotive force to the other coils. As a technology, . The magnetic induction method has the disadvantage that it can transmit power of up to several hundred kilowatts (kW) and the efficiency is high, but the maximum transmission distance is 1 centimeter (cm) or less, so it is usually adjacent to the charger or the floor.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.The self-resonance method is characterized by using an electric field or a magnetic field instead of using electromagnetic waves or currents. The self-resonance method is advantageous in that it is safe to other electronic devices or human body since it is hardly influenced by the electromagnetic wave problem. On the other hand, it can be used only at a limited distance and space, and has a disadvantage that energy transfer efficiency is somewhat low.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Short wavelength wireless power transmission - simply, RF transmission - takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in radio wave form. This technology is a RF power transmission system using a rectenna. Rectena is a combination of an antenna and a rectifier, which means a device that converts RF power directly into direct current power. That is, the RF method is a technique of converting an AC radio wave into DC and using it. Recently, as the efficiency has improved, commercialization has been actively researched.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transmission technology can be applied not only to mobile, but also to various industries such as IT, railroad, and household appliance industry.
다양한 분야의 기기에 무선 충전 장치가 탑재됨에 따라, 무선 충전 장치에 의해 야기되는 전자파 간섭을 효과적으로 차단하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.BACKGROUND ART [0002] As a wireless charging device is mounted on devices of various fields, researches on a method for effectively blocking electromagnetic wave interference caused by a wireless charging device have been actively conducted.
실제로, 종래 무선 충전을 위한 무선 전력 송신 장치에서 외부 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 송신 코일에 공급하는 SMPS(Switching Mode Power Supplier)의 경우, 고정된 특정 기준 주파수-예를 들면, 400Khz-를 이용하여 스위칭 동작을 수행하였다. 하지만, 기본 주파수의 하모닉(harmonic) 성분인 4체배 주파수에서 전자파 간섭이 발생되는 문제점이 있었다.Actually, in a conventional wireless power transmission apparatus for wireless charging, in the case of an SMPS (Switching Mode Power Supplier) that converts an external AC power supply to a DC power supply and supplies the DC power to the transmission coil, a fixed specific reference frequency, for example, 400 KHz Thereby performing a switching operation. However, there has been a problem that electromagnetic interference is generated at a quadruple frequency which is a harmonic component of the fundamental frequency.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 EMI 성능이 개선된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus with improved EMI performance.
본 발명의 다른 목적은 SMPS 스위칭 주파수를 가변하여 전자파 간섭을 야기하는 피크 성분을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus capable of varying an SMPS switching frequency to remove a peak component causing electromagnetic interference.
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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.
본 발명은 무선 충전을 위한 무선 전력 송신기 및 그것에 장착되는 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기를 제공할 수 있다.The present invention can provide a wireless power transmitter for wireless charging and a variable frequency switched mode power supply mounted thereto.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기와 레퍼런스 클락을 공급하는 주제어기와 상기 레퍼런스 클락을 이용하여 복수의 스위치 제어 신호를 생성하는 게이트 드라이버와 상기 직류 전원 및 상기 복수의 스위치 제어 신호에 기반하여 교류 전력 신호를 생성하는 인버터와 상기 교류 전력 신호를 무선으로 전송하는 전력 전송기를 포함하고, 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기의 기준 주파수가 가변되는 것을 특징으로 한다.A wireless power transmission apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a variable frequency switching mode power supply for converting an AC power source to a DC power source, a main controller for supplying a reference clock and a gate for generating a plurality of switch control signals using the reference clock An inverter for generating an AC power signal based on the driver, the DC power source and the plurality of switch control signals, and a power transmitter for wirelessly transmitting the AC power signal, wherein the reference frequency of the variable frequency switching mode power supply is variable .
여기서, 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기가 상기 주제어기로부터 수신되는 소정 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 기준 주파수를 가변시킬 수 있다.Here, the variable frequency switching mode power supply may vary the reference frequency according to a predetermined frequency switching signal received from the main controller.
또한, 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기는 복수의 저항 소자와 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC와 상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 저항 소자를 스위칭 제어하는 저항 제어 스위치를 포함할 수 있다.The variable frequency switching mode power supply may include a plurality of resistance elements, a Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC, and a resistance control switch for switching controlling the plurality of resistance elements according to the frequency switching signal.
일 실시 예로, 상기 저항 소자의 개수가 2이면, 상기 저항 제어 스위치는 2채널 아날로그 스위치일 수 있다.In one embodiment, if the number of resistance elements is two, the resistance control switch may be a two-channel analog switch.
여기서, 상기 주파수 스위칭 신호는 두 개의 레벨을 가지는 구형 펄스파일 수 있다.Here, the frequency switching signal may be a rectangular pulse file having two levels.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 HIGH이면, 상기 2개의 저항 소자가 병렬로 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결될 수 있다.If the level of the frequency switching signal is HIGH, the two resistive elements can be connected in parallel to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC.
반면, 상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 LOW이면, 상기 2개의 저항 소자 중 어느 하나가 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결될 수 있다.On the other hand, if the level of the frequency switching signal is LOW, one of the two resistance elements can be connected to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC.
또한, 상기 주파수 스위칭 신호의 레벨은 일정 시간 주기로 변경될 수 있다.In addition, the level of the frequency switching signal may be changed at a predetermined time period.
또한, 상기 주제어기가 구비된 GPIO(General Purpose Input Output) 포트 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 스위칭 신호를 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기에 전송할 수 있다.Also, the frequency switching signal may be transmitted to the variable frequency switching mode power supply using any one of general purpose input output (GPIO) ports equipped with the main controller.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에 장착되어 무선 전력 전송에 필요한 전원을 공급하는 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기는 교류 전원을 스위칭 제어하여 직류 전원을 공급하는 SMPS(Switching Mode Power Supplier IC)와 외부 주파수 스위칭 신호에 따라 기준 주파수 변경에 필요한 저항 값을 상기 SMPS IC에 제공하는 스위칭 주파수 제어 회로를 포함할 수 있다.A variable frequency switching mode power supply, which is installed in a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention and supplies power required for wireless power transmission, includes a Switching Mode Power Supplier IC (SMPS) And a switching frequency control circuit for providing the SMPS IC with a resistance value required for changing the reference frequency according to an external frequency switching signal.
여기서, 상기 주파수 스위칭 신호는 상기 무선 전력 송신 장치에 구비된 주제어기로부터 수신되고, 상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 기준 주파수가 일정 시간 간격으로 가변될 수 있다.Here, the frequency switching signal is received from a main controller provided in the wireless power transmission apparatus, and the reference frequency may be changed at a predetermined time interval according to the frequency switching signal.
상기 스위칭 주파수 제어 회로는 복수의 저항 소자와 상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 저항 소자를 스위칭 제어하는 저항 제어 스위치를 포함할 수 있다.The switching frequency control circuit may include a plurality of resistance elements and a resistance control switch for switching-controlling the plurality of resistance elements according to the frequency switching signal.
일 실시 예로, 상기 저항 소자의 개수가 2이면, 상기 저항 제어 스위치는 2채널 아날로그 스위치일 수 있다.In one embodiment, if the number of resistance elements is two, the resistance control switch may be a two-channel analog switch.
또한, 상기 주파수 스위칭 신호는 두 개의 레벨을 가지는 구형 펄스파일 수 있다.Also, the frequency switching signal may be a rectangular pulse file having two levels.
만약, 상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 HIGH이면, 상기 2개의 저항 소자가 병렬로 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결될 수 있다.If the level of the frequency switching signal is HIGH, the two resistive elements can be connected in parallel to the RT port of the SMPS (Switching Mode Power Supplier) IC.
반면, 상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 LOW이면, 상기 2개의 저항 소자 중 어느 하나가 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결될 수 있다.On the other hand, if the level of the frequency switching signal is LOW, one of the two resistance elements can be connected to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC.
또한, 상기 주파수 스위칭 신호의 레벨은 일정 시간 주기로 변경될 수 있다.In addition, the level of the frequency switching signal may be changed at a predetermined time period.
또한, 상기 주제어기가 구비된 GPIO(General Purpose Input Output) 포트 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 스위칭 신호를 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기에 전송할 수 있다.Also, the frequency switching signal may be transmitted to the variable frequency switching mode power supply using any one of general purpose input output (GPIO) ports equipped with the main controller.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And can be understood and understood.
본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the method, apparatus and system according to the present invention will be described as follows.
본 발명은 EMI 성능이 개선된 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing a wireless power transmission apparatus with improved EMI performance.
또한, 본 발명은 SMPS 스위칭 주파수를 가변하여 전자파 간섭을 야기하는 피크 성분을 제거하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치를 제공하는 장점이 있다.It is another advantage of the present invention to provide a wireless power transmission apparatus capable of varying an SMPS switching frequency to remove a peak component causing electromagnetic interference.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EMI 성능이 개선된 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 상용 SMPS IC인 LM25118의 핀 배치 및 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 성능 개선을 위한 스위칭 주파수 제어 회로 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명에 따른 가변 주파수 SMPS를 이용한 계측기 실험 결과를 보여준다.
도 12는 본 발명에 따른 가변 주파수 SMPS의 효과를 설명하기 위한 계측기 실험 결과이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG.
5 is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a detailed structure of a wireless power transmission apparatus with improved EMI performance according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining the pin arrangement and circuit configuration of the commercial SMPS IC LM25118.
8 is a diagram for explaining a switching frequency control circuit structure for improving EMI performance of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an EMI improvement effect of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
10 to 11 show experimental results of a measuring instrument using a variable frequency SMPS according to the present invention.
FIG. 12 is a result of a meter test to explain the effect of the variable frequency SMPS according to the present invention.
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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in detail with reference to the drawings. The suffix " module " and " part " for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 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.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being formed "above" or "below" each element, the upper or lower (lower) And that at least one further component is formed and arranged between the two components. Also, in the case of "upper (upper) or lower (lower)", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiments, an apparatus equipped with a function of transmitting wireless power on a wireless charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, , A transmitting side, a wireless power transmission device, a wireless power transmitter, and the like are used in combination. Further, for the sake of convenience of explanation, it is to be understood that a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power receiving apparatus, a receiving terminal, a receiving side, A receiver, a receiver, and the like can be used in combination.
본 발명에 따른 송신기는 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 파워를 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 여기서, 무선파워 전송 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.The transmitter according to the present invention may be configured as a pad type, a cradle type, an access point (AP) type, a small base type, a stand type, a ceiling embedded type, a wall type, Power can also be transmitted. To this end, the transmitter may comprise at least one radio power transmission means. Here, the radio power transmitting means may be various non-electric power transmission standards based on an electromagnetic induction method in which a magnetic field is generated in a power transmitting terminal coil and charged using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in a receiving terminal coil under the influence of the magnetic field. Here, the wireless power transmission means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA), which are standard wireless charging technologies.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다. 여기서, 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.Also, a receiver according to an embodiment of the present invention may include at least one wireless power receiving means, and may receive wireless power from two or more transmitters at the same time. Here, the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technique defined by Wireless Power Consortium (WPC) and Power Matters Alliance (PMA), which are standard wireless charging technologies.
본 발명에 따른 수신기는 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, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the present invention may be used in a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a PDA (Personal Digital Assistants), a PMP (Portable Multimedia Player), a navigation device, A portable electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing rod, a smart watch, etc. However, the present invention is not limited thereto. It suffices.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the wireless
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.The in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may be provided.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be that the wireless
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.In the half duplex communication mode, bidirectional communication is possible between the wireless
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)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.The wireless
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)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.In particular, the wireless
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)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 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.Also, the user of the
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송출할 수 있다.For example, as shown in 200a, the wireless
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)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.At this time, the number of wireless power receiving apparatuses connectable to one wireless
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)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 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.As another example, as shown in 200b, the wireless
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면 무선 전력 송신기(300)는 크게, 전력 변환부(310), 전력 전송부(320), 통신부(330), 제어부(340), 센싱부(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(300)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.3, the
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(310)는 전원부(360)로부터 DC 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 교류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.3, when the DC power is supplied from the
이를 위해, 전력 변환부(310)는 DC/DC 변환부(311), 인버터(312) 및 주파수 생성기(313)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인버터(312)는 하프 브릿지 인버터 또는 풀 브릿지 인버터일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 직류 전력을 특정 동작 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있는 회로 구성이면 족하다.The
DC/DC 변환부(311)는 전원부(350)로부터 공급된 DC 전력을 제어부(340)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC /
이때, 센싱부(350)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(340)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(340)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(340)는 센싱부(350)에 의해 측정된 전압/전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(350)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 인버터(312)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 전력 변환부(310)의 일측에는 전원부(350)로부터 공급되는 전원을 차단하거나, 인버터(312)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 더 구비될 수도 있다.At this time, the
인버터(312)는 DC/DC 변환된 직류 전력을 주파수 생성기(313)에 의해 생성된 기준 교류 신호-예를 들면, 펄스 폭 변조 신호일 수 있음-에 기반하여 교류 전력으로 변환할 수 있다. 이때, 기준 교류 신호의 주파수 는 제어부(340)의 제어 신호에 따라 동적으로 변경될 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 동작 주파수를 조절하여 송출 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 일 예로, 제어부(340)는 통신부(330)를 통해 무선 전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는(및) 전력 제어 신호에 기반하여 송출 전력의 세기를 조절할 수 있다.The
일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.For example, the power reception status information may include, but is not limited to, the intensity information of the rectifier output voltage, the intensity information of the current applied to the reception coil, and the like. The power control signal may include a signal for requesting power increase, a signal for requesting power reduction, and the like.
전력 전송부(320)는 다중화기(321)(또는 멀티플렉서), 송신 코일부(322)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 송신 코일부(322)는 제1 내지 제n 송신 코일로 구성될 수 있다.The
또한, 전력 전송부(320)는 전력 전송을 위한 특정 캐리어 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 반송파 생성기는 다중화기(321)를 통해 전달 받은 인버터(312)의 출력 교류 전력과 믹싱하기 위한 특정 캐리어 주파수를 생성할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예는 각각의 송신 코일에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있음을 주의해야 한다.It should be noted that one embodiment of the present invention may have different frequencies of AC power delivered to each transmit coil.
본 발명의 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 송신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 송신 코일 별 공진 주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the resonance frequency of each transmission coil may be set differently by using a predetermined frequency controller having a function of controlling LC resonance characteristics for different transmission coils.
다중화기(321)는 제어부(340)에 의해 선택된 송신 코일로 교류 전력을 전달하기 위한 스위치 기능을 수행할 수 있다. 제어부(340)는 송신 코일 별 무선 전력 수신기로부터 수신되는 소정 신호 세기 지시자에 기반하여 해당 무선 전력 수신기로의 전력 전송에 사용할 송신 코일을 선택할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(340)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다.The
예를 들어, 무선 전력 송신기(300)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(340)는 다중화기(321)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해서만 교류 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수도 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안 DC/DC 변환기(311)의 출력 직류 전력의 세기를 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.For example, if three wireless power receivers-i. E., The first through third wireless power receivers-are each identified through three different transmit coils-i. E., First through third transmit coils-in the
제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(322)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(321)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(340)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(355)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 다중화기(321)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
일 예로, 타이머(350)는 감지 신호를 전송해야 하는 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(340)에 송출할 수 있으며, 제어부(340)는 해당 이벤트 신호가 감지될 때마다, 다중화기(321)를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 특정 감지 신호가이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
또한, 제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(332)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다.In addition, the
연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(321)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(340)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(321)를 제어할 수도 있다.The
통신부(330)는 변조부(331)와 복조부(332) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The
변조부(331)는 제어부(340)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(321)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(332)는 송신 코일을 통해 특정 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(340)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC:Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.When a specific signal is detected through the transmission coil, the
또한, 복조부(332)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(340)에 제공할 수도 있다.In addition, the
또한, 복조부(332)는 송신 코일(323)을 통해 수신된 신호를 복조하여 제어부(340)에 전달할 수 있다. 일 예로, 복조된 신호는 신호 세기 지시자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 복조 신호는 무선 전력 수신기의 각종 상태 정보를 포함할 수 있다. The
일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수도 있다.In one example, the
또한, 무선 전력 송신기(300)는 송신 코일부(322)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일부(322)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 제어 신호 및 상태 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 송신 코일부(322)의 제1 내지 제n 송신 코일에 각각 대응되는 별도의 코일이 무선 전력 송신기(300)에 추가로 구비될 수 있으며, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.In addition, the
이상이 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.In the description of FIG. 3, the
또한, 이상의 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)의 전력 전송부(320)가 다중화기(321)와 복수의 송신 코일(322)을 포함하나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 전력 전송부(320)는 하나의 송신 코일로 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.3, the
도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter of FIG.
도 4를 참조하면, 무선 전력 수신기(400)는 수신 코일(410), 정류기(420), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 430), 부하(440), 센싱부(450), 통신부(460), 주제어부(470)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(460)는 복조부(461) 및 변조부(462) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.4, the
상기한 도 4의 예에 도시된 무선 전력 수신기(400)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기(300)와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 통신부(460)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.Although the
수신 코일(410)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류기(420)에 전달할 수 있다. 정류기(420)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(430)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(430)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(440)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(440)에 전달할 수 있다.The AC power received through the receive
센싱부(450)는 정류기(420) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(410)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(470)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(470)에 제공할 수도 있다.The
일 예로, 주제어부(470)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(462)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(462)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(410) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(470)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(761)는 수신 코일(410)과 정류기(420) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(420) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(470)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(500)는 주제어기(510), 게이트 드라이버(520), 인버터(Invertor, 530), 전력 전송기(540), AC 전원(550) 및 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기(Variable Frequency Switching Mode Power Supply(VF SMPS), 560)을 포함하여 구성될 수 있다.5, the wireless
AC 전원(550)으로부터 공급되는 교류 전압 신호(V_in)는 VF SMPS(560)에 의해 직류 전압 신호(V_rail)로 변환된 후 인버터(530)에 공급될 수 있다.The AC voltage signal V_in supplied from the
일반적으로, 스위칭 모드 전력 공급기(Switching Mode Power Supply, SMPS)는 전원 공급기로서, 스위칭 트랜지스터, 필터 및 정류기 등을 이용하여 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위치 제어 방식을 사용한다. 여기서, 정류기 및 필터가 독립적으로 구성되어 AC 전원과 SMPS 사이에 배치될 수도 있다.In general, a switching mode power supply (SMPS) is a power supply, and uses a switch control method for converting an AC power to a DC power using a switching transistor, a filter, and a rectifier. Here, the rectifier and the filter may be independently configured and disposed between the AC power source and the SMPS.
SMPS는 반도체 스위치 소자의 온/오프(on/off) 시간 비율을 제어하여 출력이 안정화된 직류 전원을 해당 디바이스, 또는 회로 소자에 공급하는 전원 장치로서, 고효율, 소형 및 경량화가 가능하여 대부분의 전자기기 및 장비 등에 널리 사용되고 있다.SMPS is a power supply device that supplies a DC power source with stable output power by controlling the on / off time ratio of a semiconductor switch device. It is possible to achieve high efficiency, small size and weight, Equipment and equipment.
전원의 품질에 따라 전자 회로 동작의 안정성이나 정밀도가 좌우되는 경우가 많다.Depending on the quality of the power supply, stability and precision of electronic circuit operation are often influenced.
일반적으로 배터리 및 상용 AC 전원으로부터 안정적 전원을 변환하여 공급하는 방식에는 크게 선형 제어(series regulator) 방식과 스위치 모드(switched mode) 방식이 있다.In general, there are a series regulator method and a switched mode method in which a stable power source is converted from a battery and a commercial AC power source.
TV 수상기나 CRT 모니터 등에 사용되는 선형 제어 방식은 주위 회로가 간단하고 가격이 저렴하지만, 열 발생이 많고 전원 효율이 낮으며 부피가 크다는 단점이 있다.The linear control method used in a TV set or a CRT monitor has a drawback in that the surrounding circuit is simple and the price is low, but the heat generation is large, the power efficiency is low, and the bulky is large.
반면, 스위칭 모드 방식은 열 발생이 거의 없고 전력 효율이 높으며 부피가 작다는 장점이 있는 반면, 가격이 비싸고 회로가 복잡하며 고주파 스위칭에 의한 출력 노이즈와 전자파 간섭이 발생될 수 있는 단점이 있다.On the other hand, the switching mode method has a merit that there is little heat generation, high power efficiency, and small volume, but it is expensive, has a complicated circuit, and can generate output noise and electromagnetic interference due to high frequency switching.
무선 충전 시스템에 적용되는 가변 SMPS(Variable Switching Mode Power Supply)는 교류 전원(AC Power Supply)으로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭 및 정류하여 DC 전압을 생성한다.A variable SMPS (Variable Switching Mode Power Supply) applied to a wireless charging system generates a DC voltage by switching and rectifying an AC voltage of several tens Hz range output from an AC power supply.
가변 SMPS(Variable SMPS)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 송신 제어기(Tx Controller)의 소정 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수도 있다. 가변 SMPS는 무선 전력 송신기의 전력 증폭기가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기-즉, 인버터(530)-의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대 효율을 유지하게 할 수 있다.The variable SMPS may output a constant level of DC voltage or adjust the output level of the DC voltage according to a predetermined control of the transmission controller (Tx Controller). The variable SMPS controls the supply voltage according to the output power level of the power amplifier - that is, the inverter 530 - so that the power amplifier of the wireless power transmitter can always operate in a highly efficient saturation region, Can be maintained.
가변 SMPS 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 가변 DC/DC 변환기(Variable DC/DC)를 사용할 수 있다.Variable DC / DC converters (Variable DC / DC) can be used in addition to the commonly used commercial SMPS instead of the variable SMPS.
상용 SMPS와 가변 DC/DC 변환기는 전력 증폭기가 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다.Commercial SMPS and variable DC / DC converters can control the supply voltage according to the output power level of the power amplifier so that the power amplifier can operate in a highly efficient saturation region, maintaining maximum efficiency at all output levels.
일 실시예에서, 전력 증폭기는 Class E 타입이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In one embodiment, the power amplifier may be of the Class E type, but is not limited thereto.
인버터(530)는 게이트 드라이버(520)를 통해 수신되는 수 MHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호-즉, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulated) 신호-에 의하여 일정한 레벨의 DC 전압(V_rail)을 AC 전압으로 변환함으로써 무선으로 전송될 교류 전력을 생성할 수 있다.The
이때, 게이트 드라이버(520)는 주제어기(510)로부터 공급되는 레퍼런스 클락(Ref_CLK) 신호를 이용하여 인버터(530)에 포함된 복수의 스위치를 제어하기 위한 복수의 PWM 신호를 생성할 수 있다.At this time, the
상기한, 도 5의 실시 예에서는 인버터(530)가 구비된 4개의 스위치로 각각을 제어하기 위한 4개의 PWM 신호(SC1, SC2, SC3, SC4)를 게이트 드라이버(520)로부터 수신하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예에 따른 인버터가 하프 브릿지로 구성된 경우, 구비된 2개의 스위치를 각각 제어하기 위한 2개의 PWM 신호를 게이트 드라이버(520)로부터 수신할 수도 있다.5, it is shown that four PWM signals SC1, SC2, SC3 and SC4 for controlling each of the four switches provided with the
VF SMPS(560)는 주제어기(510)의 제어 신호에 따라 출력되는 DC 전압(V_rail)을 동적으로 조절할 수도 있다.The
일 예로, 주제어기(510)는 충전 대상 수신기에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 동적으로 VF SMPS(560)의 출력 DC 전압을 제어할 수도 있다.In one example, the
다른 일 예로, 주제어기(510)는 구비된 센서에 의해 과전압, 과전류, 과열 등이 감지되면, 동적으로 AC 전원(550)을 차단하거나, VF SMPS(560)의 출력 DC 전압(V_rail)을 감소 또는 차단시킬 수 있다.The
주제어기(510)는 무선 전력 송신 장치(500)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다.The
전력 전송기(540)는 인버터(530)로부터 출력된 교류 전력 신호를 무선으로 전송하기 위한 적어도 하나의 전력 전송 안테나(미도시)-예를 들면, LC 공진 회로- 및 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.The
또한, 전력 전송기(540)에 복수의 송신 코일이 구비된 경우, 전력 전송기(540)에는 복수의 송신 코일 중 무선 전력 전송에 사용될 송신 코일을 선택하기 위한 선택 스위칭 회로가 더 포함될 수도 있다.Further, when the
또한, 전력 전송기(540)는 인버터(530)로부터 입력되는 전력의 세기 또는(및) 송신 코일을 통해 송출되는 전력의 세기, 온도 등을 측정하기 위한 각종 센싱 회로를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 여기서, 센싱 결과는 주제어기(510)로 전달될 수 있다.The
특히, 본 발명에 따른 VF SMPS(560)의 내부 오실레이터 주파수는 주제어기(510)로부터 공급되는 주파수 스위칭 제어 신호-이하, 설명의 편의를 위해, FREQ_SW라 명함-에 따라 동적으로 변경될 수 있다.In particular, the internal oscillator frequency of the
따라서, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 SMPS의 스위칭 주파수를 고정시키지 않고 일정 주기로 기준 주파수를 가변시킴으로써 전체적인 Noise Level을 낮출 수 있으며, 이에 따라, EMI(Electromagnetic Interference) 성능을 개선시킬 수 있다.Accordingly, the wireless power transmission apparatus according to the present invention can lower the overall noise level by varying the reference frequency at regular intervals without fixing the switching frequency of the SMPS, thereby improving EMI (electromagnetic interference) performance.
종래의 무선 충전 전송 시스템에 구비되는 상용 SMPS는 고정된 내부 오실레이터 주파수(보통 400khz)를 가지고 있었다. 따라서 기본 주파수의 4체배 주파수에서 전자파간섭이 발생되는 문제점이 있었다.Commercial SMPSs in conventional wireless charge transfer systems have a fixed internal oscillator frequency (typically 400 kHz). Therefore, there has been a problem that electromagnetic interference is generated at a fourfold frequency of the fundamental frequency.
본 발명에 따른 VF SMPS(560)에서 내부 오실레이터 주파수가 변경되는 방법 및 그를 위한 회로 구성은 후술할 도 6 내지 도 10의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.A method of changing the internal oscillator frequency in the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 EMI 성능이 개선된 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a detailed structure of a wireless power transmission apparatus with improved EMI performance according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기한 도 5의 VF SMPS(560)는 SMPS IC(561)와 스위치 주파수 제어 회로(561)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
여기서, 스위칭 주파수 제어 회로(561)는 주제어기(510)에 의해 제어될 수 있다. 일 예로, 주제어기(510)는 펄스 형태의 소정 주파수 스위칭 신호(FREQ_SW)를 생성하여 스위칭 주파수 제어 회로(561)에 공급할 수 있다. 스위칭 주파수 제어 회로(561)에는 저항 제어 스위치가 구비될 수 있다. 여기서, 저항 제어 스위치는 FREQ_SW에 따라 구동될 수 있다. 일 예로, 저항 제어 스위치는 2채널 아날로그 스위치일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 스위칭 주파수 제어 회로(561)에 구비되는 저항의 개수에 따라 3개 또는 그 이상의 채널들을 가지는 아날로그 스위치가 사용될 수도 있다.Here, the switching
도 7은 상용 SMPS IC인 LM25118의 핀 배치 및 회로 구성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining the pin arrangement and circuit configuration of the commercial SMPS IC LM25118.
도 7의 도면 번호 560을 참조하면, 상용 SMPS(700)의 내부 오실레이터 주파수는 RT 포트에 연결된 저항 성분에 의해 결정된다.Referring to reference numeral 560 in FIG. 7, the internal oscillator frequency of the
일 예로, 상용 SMPS인 LM25118의 경우, 기준 주파수(f)와 RT 포트에 연결된 저항 소자의 저항 값인 RT와의 관계는 하기 [수학식 1]에 의해 결정될 수 있다.For example, in the case of the commercial SMPS LM25118, the relation between the reference frequency f and the resistance value R T of the resistance element connected to the RT port can be determined by the following equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
현재 상용 SMPS(700)의 RT 포트에 연결된 저항의 개수는 1개이며, 이에 따라, 상용 SMPS(700)에서는 고정된 내부 오실레이터 주파수-이하, 기본 주파수와 혼용하여 사용함-가 사용된다. 하지만, 고정된 기본 주파수가 사용되면, 기본 주파수의 특정 체배 주파수 성분이 전자파간섭을 발생시키는 문제점이 있다.The number of resistors connected to the RT port of the
즉, 기본 주파수의 특정 고조파(harmonic) 성분은 기 정의된 타 주파수 대역-예를 들면, 라이오 주파수 대역-의 전자파 간섭 성분으로 작용할 수 있다. 특히, 하나의 고정된 기본 주파수만이 사용되는 경우, 전력 밀도가 피크인 특정 주파수가 발생될 있으며, 그에 따라, EMI 잡음 성분이 발생될 수 있다.That is, the harmonic component of the fundamental frequency can act as an electromagnetic interference component of another predefined frequency band - for example, the lyoth frequency band. In particular, when only one fixed fundamental frequency is used, a specific frequency with a power density peak is generated, and thus an EMI noise component can be generated.
따라서, 기본 주파수의 고조파 성분에 의한 EMI 잡음이 주파수 축에서 분산되도록 가변적인 기본 주파수가 공급되는 것이 중요하다.Therefore, it is important that a variable fundamental frequency is supplied so that the EMI noise due to the harmonic component of the fundamental frequency is distributed in the frequency axis.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 기존의 특정 하나의 기본 주파수에서 Peak로 튀는 EMI Noise를 주파수 스위칭을 통해 여러 주파수 성분으로 분산시킴으로써 전체적인 잡음 레벨을 낮추는 효과를 기대할 수 있다.The wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention can reduce the overall noise level by dispersing EMI noise bouncing from one specific fundamental frequency to the peak through frequency switching.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 성능 개선을 위한 스위칭 주파수 제어 회로 구조를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining a switching frequency control circuit structure for improving EMI performance of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, EMI 성능 개선을 위한 무선 전력 송신 장치(800)의 스위칭 주파수 제어 회로(820)는 주제어기(810) 및 SMPS IC(830)과 연결될 수 있다.8, the switching
일 실시 예에 따른 스위칭 주파수 제어 회로(820)는 제1 저항 소자(821), 제2 저항 소자(822) 및 저항 제어 스위치(823)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 저항 제어 스위치(823)는 주제어기(810)로부터 수신되는 FREQ_SW에 따라 제어될 수 있다.The switching
저항 제어 스위치(823)가 FREQ_SW에 따라 제1 단자(823-1)에 연결되면, 기본 주파수는 제1 저항 소자(821)에 의해 결정된다. 반면, 저항 제어 스위치(823)가 FREQ_SW에 따라 제2 단자(823-2)에 연결되면, 기본 주파수는 병렬 연결된 제1 저항 소자(821) 및 제2 저장 소자(822)에 의해 결정된다. 따라서, 병렬 연결된 제1 저항 소자(821) 및 제2 저장 소자(822)의 합성 저항에 의해 기본 주파수가 결정된다.When the
일 예로, 주제어기(810)는 마이크로 프로세서 칩일 수 있으며, 주제어기(810)는 구비된 GPIO(General Purpose Input Output) 포트의 어느 하나를 통해 FREQ_SW를 스위칭 주파수 제어 회로(820)에 공급할 수 있다.For example, the
또한, 스위칭 주파수 제어 회로(820)는 SMPS IC(830)에 구비된 RT 포트에 연결될 수 있다.In addition, the switching
상기한 도 8의 실시 예에 따른 스위칭 주파수 제어 회로(820)는 2개의 저항 소자를 포함하는 2 채널 아날로그 스위치인 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 아날로그 채널의 개수 및 그에 따른 저항 소자의 개수를 증가시키면, 3개 또는 그 이상의 기본 주파수를 가변적으로 제공하는 스위칭 주파수 제어 회로를 제공할 수도 있음을 주의해야 한다.Although the switching
물론, 아날로그 채널의 개수가 증가되는 경우, FREQ_SW의 신호 레벨도 아날로그 채널의 개수에 상응하는 만큼 증가될 수 있음을 주의해야 한다.Of course, it should be noted that, when the number of analog channels is increased, the signal level of FREQ_SW can also be increased corresponding to the number of analog channels.
이상에서는 스위칭 주파수 제어 회로(820)가 다채널 아날로그 스위치를 포함하여 구성되는 것으로 설명되고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 실시 예는 다채널 디지털 스위치가 사용될 수도 있다. 이를 위해, 주제어기(810)는 다채널 디지털 스위치를 제어하기 위한 특정 디지털 신호를 생성하여 스위칭 주파수 제어 회로(820)에 공급할 수도 있다.In the above description, the switching
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 EMI 개선 효과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a diagram for explaining an EMI improvement effect of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 9를 참조하면, 주파수 스위치 신호(FREQ_SW)는 0(Low) 또는 1(High)를 가지는 2 레벨 구형 펄스파일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 파형의 신호가 사용될 수도 있음을 주의해야 한다.Referring to FIG. 9, the frequency switch signal FREQ_SW may be a two-level rectangular pulse file having either 0 (Low) or 1 (High), but this is only one example and signals of other waveforms may be used Be careful.
상기 도 9의 도면 번호 910은 상기 도 8의 실시 예에서 제1 저항 소자(R1, 821)가 12.7KΩ이고, 제2 저항 소자(R2, 822)가 39KΩ일 때, FREQ_SW에 따라 변하는 스위칭 주파수-즉, 기본 주파수-를 보여준다.9, the
도면 번호 910을 참조하면, FREQ_SW의 레벨이 HIGH이면, R1과 R2의 합성 저항에 의해 스위칭 주파수는 500Khz로 결정된다.Referring to reference numeral 910, if the level of FREQ_SW is HIGH, the switching frequency is determined to be 500 KHz by the combined resistance of R1 and R2.
반면, FREQ_SW의 레벨이 LOW이면, R1에 의해서 스위칭 주파수가 400Khz로 결정된다.On the other hand, if the level of FREQ_SW is LOW, the switching frequency is determined as 400 KHz by R1.
도면번호 920은 종래 기술과 본 발명의 주파수 축 상에서의 방사 에너지 분포를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도면 번호 921은 종래 하나의 고정된 기준 주파수를 사용하는 SMPS에서 방사되는 에너지 패턴을 보여준다. 종래 SMPS의 방사 에너지는 EMI 기준치를 초과하는 피크 성분이 존재하는 문제점이 있었다.
하지만, 도면 번호 922에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변 기준 주파수를 사용하는 SMPS에서 방사되는 에너지 패턴은 전체 주파수 대역에서 EMI 기준치 이하로 유지되는 것을 알 수 있다.However, as shown in
따라서, 본 발명에 다른 가변 주파수 SMPS는 전체적인 방사 에너지 레벨을 낮추어 전자파 간섭을 야기하는 피크 성분(923)을 효과적으로 제거할 수 있으므로, 무선 전력 송신 장치의 EMI 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the variable frequency SMPS according to the present invention has an advantage that the EMI performance of the wireless power transmission apparatus can be improved because the
도 10 내지 도 11은 본 발명에 따른 가변 주파수 SMPS를 이용한 계측기 실험 결과를 보여준다.10 to 11 show experimental results of a measuring instrument using a variable frequency SMPS according to the present invention.
상세하게 도 10은 상기한 도 8 내지 도 9의 실시 예에서, FREQ_SW 신호에 따라 스위칭 주파수 제어 회로(820)의 제1 저항 소자(R1, 821)만이 SMPS IC(830)의 RT 포트에 연결되었을 때, 계측기에서 측정되는 기준 주파수가 401.7045Khz-즉, 약 400Khz-이고, 피크 전압 값이 11.691V인 것을 보여준다.10 shows that only the first resistive elements R1 and 821 of the switching
반면, 도 11은 상기한 도 8 내지 도 9의 실시 예에서, 스위칭 주파수 제어 회로(820)의 제1 저항 소자(R1, 821)와 제2 저항 소자(R2, 822)가 FREQ_SW 신호에 따라 병렬로 SMPS IC(830)의 RT 포트에 연결되었을 때, 계측기에서 측정되는 기준 주파수가 499.2481Khz-즉, 약 500Khz-이고, 피크 전압 값이 11.692V인 것을 보여준다.11, the first resistive elements R1 and 821 and the second resistive elements R2 and 822 of the switching
또한, 도면번호, 도 10의 도면 번호 1010은 상기한 도 8 내지 도 9의 실시 예에서, FREQ_SW 신호에 따라 스위칭 주파수 제어 회로(820)의 제1 저항 소자(R1, 821)가 단독으로 SMPS IC(830)의 RT 포트에 연결되었을 때, 계측기에서 측정되는 기준 주파수가 약 400Khz인 것을 보여준다.In the embodiments of FIGS. 8 to 9 described above, the first resistive element (R1, 821) of the switching
도 12는 본 발명에 따른 가변 주파수 SMPS의 효과를 설명하기 위한 계측기 실험 결과이다.FIG. 12 is a result of a meter test to explain the effect of the variable frequency SMPS according to the present invention.
상세하게 도 12의 도면 번호 1210은 상기한 도 8 내지 도 9의 실시 예에서, FREQ_SW 신호에 따라 스위칭 주파수 제어 회로(820)의 제1 저항 소자(R1, 821)만이 SMPS IC(830)의 RT 포트에 연결되었을 때, 계측기에서 측정되는 기준 주파수가 400.04840KHz-즉, 약 400Khz-이고, 피크 전압 값이 11.800V인 것을 보여준다.12, only the first resistive elements R1 and 821 of the switching
반면, 도 12의 도면 번호 1220을 참조하면, 상기한 도 8 내지 도 9의 실시 예에서, 스위칭 주파수 제어 회로(820)의 제1 저항 소자(R1, 821)와 제2 저항 소자(R2, 822)가 FREQ_SW 신호에 따라 병렬로 SMPS IC(830)의 RT 포트에 연결되었을 때, 계측기에서 측정되는 기준 주파수가 505.81954Khz-즉, 약 500Khz-이고, 피크 전압 값이 11.768V인 것을 보여준다.8 to 9, the first
특히, 도면 번호 1210 내지 1220을 비교하면, 400Khz와 500Khz에서의 피크 노이즈 레벨(Peak Noise Level)은 거의 동일하나, 에버리지 노이즈 레벨(Average Noise Level)은 500Khz가 400Khz에 비해 평균 10dB 정도 낮은 것을 알 수 있다.In particular, when the
즉, 종래의 단일 저항을 이용한 고정 주파수 스위칭 방식보다 본원의 복수 저항을 이용한 가변 주파수 스위칭 방식을 사용하는 가변 주파수 SMPS를 무선 전력 송신기에 적용함으로써, 전체적인 노이즈 레벨을 감소시키는 효과를 기대할 수 있으며, 이를 통해 EMI 성능을 개선시킬 수 있는 장점이 있다.That is, by applying a variable frequency SMPS using a variable frequency switching scheme using a plurality of resistors according to the present invention to a wireless power transmitter rather than a conventional fixed frequency switching scheme using a single resistor, an effect of reducing the overall noise level can be expected. The EMI performance can be improved.
상술한 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The methods according to the above-described embodiments may be implemented as a program for execution in a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD- , A floppy disk, an optical data storage device, and the like.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional program, code, and code segments for implementing the above-described method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the embodiment belongs.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
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.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (18)
레퍼런스 클락을 공급하는 주제어기;
상기 레퍼런스 클락을 이용하여 복수의 스위치 제어 신호를 생성하는 게이트 드라이버;
상기 직류 전원 및 상기 복수의 스위치 제어 신호에 기반하여 교류 전력 신호를 생성하는 인버터; 및
상기 교류 전력 신호를 무선으로 전송하는 전력 전송기
를 포함하고, 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기의 기준 주파수가 가변되는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 송신 장치.A variable frequency switching mode power supply for converting AC power to DC power;
Main controller supplying reference clock;
A gate driver for generating a plurality of switch control signals using the reference clock;
An inverter for generating an AC power signal based on the DC power source and the plurality of switch control signals; And
A power transmitter for wirelessly transmitting the AC power signal;
Wherein the reference frequency of the variable frequency switched mode power supply is variable.
상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기가 상기 주제어기로부터 수신되는 소정 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 기준 주파수를 가변하는, 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 1,
Wherein the variable frequency switched mode power supply varies the reference frequency according to a predetermined frequency switching signal received from the main controller.
상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기는
복수의 저항 소자;
SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC; 및
상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 저항 소자를 스위칭 제어하는 저항 제어 스위치
를 포함하는, 무선 전력 송신 장치.3. The method of claim 2,
The variable frequency switched mode power supply
A plurality of resistive elements;
Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC; And
And a resistance control switch for switching-controlling the plurality of resistance elements according to the frequency switching signal
And a second power supply.
상기 저항 소자의 개수가 2이면, 상기 저항 제어 스위치는 2채널 아날로그 스위치인, 무선 전력 송신 장치.The method of claim 3,
And the resistance control switch is a two-channel analog switch when the number of the resistance elements is two.
상기 주파수 스위칭 신호는 두 개의 레벨을 가지는 구형 펄스파인, 무선 전력 송신 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the frequency switching signal is a rectangular pulse having two levels.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 HIGH이면, 상기 2개의 저항 소자가 병렬로 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결되는, 무선 전력 송신 장치.6. The method of claim 5,
And the two resistive elements are connected in parallel to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC if the level of the frequency switching signal is HIGH.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 LOW이면, 상기 2개의 저항 소자 중 어느 하나가 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결되는, 무선 전력 송신 장치.The method according to claim 6,
And one of the two resistive elements is connected to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC when the level of the frequency switching signal is LOW.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨은 일정 시간 주기로 변경되는, 무선 전력 송신 장치.8. The method of claim 7,
And the level of the frequency switching signal is changed at a predetermined time period.
상기 주제어기가 구비된 GPIO(General Purpose Input Output) 포트 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 스위칭 신호를 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기에 전송하는, 무선 전력 송신 장치.3. The method of claim 2,
And transmits the frequency switching signal to the variable frequency switching mode power supply using any one of general purpose input output (GPIO) ports equipped with the main controller.
외부 교류 전원을 스위칭 제어하여 직류 전원을 공급하는 SMPS(Switching Mode Power Supplier IC); 및
외부 주파수 스위칭 신호에 따라 기준 주파수 변경에 필요한 저항 값을 상기 SMPS IC에 제공하는 스위칭 주파수 제어 회로
를 포함하는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.CLAIMS 1. A variable frequency switched mode power supply mounted on a wireless power transmission device for supplying power required for wireless power transmission to a power amplifier,
A Switching Mode Power Supplier IC (SMPS) for controlling the external AC power supply to supply DC power; And
A switching frequency control circuit for providing a resistance value necessary for changing the reference frequency to the SMPS IC according to an external frequency switching signal;
And a variable frequency switching mode power supply.
상기 주파수 스위칭 신호는 상기 무선 전력 송신기에 구비된 주제어기로부터 수신되고, 상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 기준 주파수가 일정 시간 간격으로 가변되는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.11. The method of claim 10,
Wherein the frequency switching signal is received from a main controller provided in the wireless power transmitter and the reference frequency is varied at regular time intervals according to the frequency switching signal.
상기 스위칭 주파수 제어 회로는
복수의 저항 소자; 및
상기 주파수 스위칭 신호에 따라 상기 복수의 저항 소자를 스위칭 제어하는 저항 제어 스위치
를 포함하는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.12. The method of claim 11,
The switching frequency control circuit
A plurality of resistive elements; And
And a resistance control switch for switching-controlling the plurality of resistance elements according to the frequency switching signal
And a variable frequency switching mode power supply.
상기 저항 소자의 개수가 2이면, 상기 저항 제어 스위치는 2채널 아날로그 스위치인, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.13. The method of claim 12,
Wherein the resistance control switch is a two-channel analog switch if the number of resistance elements is two.
상기 주파수 스위칭 신호는 두 개의 레벨을 가지는 구형 펄스파인, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.14. The method of claim 13,
Wherein the frequency switching signal is a rectangular pulse having two levels.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 HIGH이면, 상기 2개의 저항 소자가 병렬로 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결되는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.15. The method of claim 14,
Wherein the two resistive elements are connected in parallel to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC if the level of the frequency switching signal is HIGH.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨이 LOW이면, 상기 2개의 저항 소자 중 어느 하나가 상기 SMPS(Switching Mode Power Supplier) IC의 RT 포트에 연결되는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.16. The method of claim 15,
Wherein one of the two resistive elements is coupled to the RT port of the Switching Mode Power Supplier (SMPS) IC if the level of the frequency switching signal is LOW.
상기 주파수 스위칭 신호의 레벨은 일정 시간 주기로 변경되는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.17. The method of claim 16,
Wherein the level of the frequency switching signal is changed at a constant time period.
상기 주제어기가 구비된 GPIO(General Purpose Input Output) 포트 중 어느 하나를 이용하여 상기 주파수 스위칭 신호를 상기 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기에 전송하는, 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기.12. The method of claim 11,
And the frequency switching signal is transmitted to the variable frequency switching mode power supply using any one of general purpose input output (GPIO) ports equipped with the main controller.
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