KR20190069982A - 거리에 따라 최대전력전달 및 최대효율을 가질 수 있는 능동형 정류기 - Google Patents

거리에 따라 최대전력전달 및 최대효율을 가질 수 있는 능동형 정류기 Download PDF

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Abstract

턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버, 인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함하는 정류기, 상기 정류기의 출력값을 감지하는 정류기 출력 감지부, 및 상기 출력값을 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 제어함으로써 상기 정류기의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부를 포함하는, 무선전력 수신장치를 공개한다.

Description

거리에 따라 최대전력전달 및 최대효율을 가질 수 있는 능동형 정류기{Active rectifier with maximum power transfer and/or maximum efficiency according to the distance between power transmitter and power receiver}
본 발명은 무선전력 수신장치에 포함된 능동형 정류기의 임피던스를 변화시켜 전력전달의 효율을 최대화하고 출력전력을 최대화 할 수 있는 능동형 정류기에 관한 기술이다.
도 1은 종래의 일반적인 수동형 정류기 또는 능동형 정류기를 사용한 무선충전 시스템을 나타낸 것이다.
무선충전 수신 시스템(200)은 송신장치(201), 한 쌍의 안테나(202), 외부 매칭소자(203), 수동형 정류기 또는 능동형 정류기(204), 및 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)(205)를 포함할 수 있다. 여기서, 외부 매칭소자(203), 수동형 정류기 또는 능동형 정류기(204), 및 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)(205)는 수신장치에 포함될 수 있다.
상기 무선충전 수신 시스템은 안테나(202)를 기준으로 송신장치 쪽을 1차측, 수신장치 쪽을 2차측으로 간주할 수 있다. 수동형 정류기 또는 종래의 능동형 정류기(204)를 사용한 무선충전 수신 시스템에서는 송신장치와 수신장치의 거리(d)에 따라 송신장치에서 보이는 임피던스가 변화하게 된다. 이러한 원인으로 송신장치와 수신장치 간의 거리가 멀어짐에 따라 전력전달 효율이 낮아진다는 문제가 있다.
도 2는 도 1의 무선충전 시스템에서 보이는 임피던스의 등가회로를 나타낸 것이다. 임피던스 등가회로는 송신장치의 임피던스(210) 및 수신장치의 임피던스(211)를 포함할 수 있다. 상기 무선충전 수신 시스템에서 송신장치의 임피던스(210)는 송신장치와 수신장치의 거리(d)에 따라 임피던스 값이 다르게 보이므로 등가회로로 표현할 수 있다.
도 3은 임피던스에 대한 전력전달 효율과 출력 전력의 관계 그래프를 나타낸 것이다. 가로축은 임피던스(RL/RS)를 나타내며, 좌측 세로축은 효율(Efficiency), 우측 세로축은 출력 전력(Output Power)을 나타낸다.
종래의 무선전력 전송 시스템은 수신장치의 임피던스가 고정되어 있어 거리에 따라 임피던스가 보상될 수 없는 구조로 사용되었다. 따라서 거리에 따라 출력 전력 및 효율이 최적화 되지 못하였다. 이러한 부분을 보완하고자, 거리에 따라서 수신장치의 임피던스를 외부 커패시턴스 매트릭스(capacitance matrix) 등을 이용하여 보상하는 방안도 제안되었으나, 이러한 방식은 외부 소자의 증가에 따른 비용 및 면적이 증가한다는 문제점을 가지고 있으며, 외부 커패시턴스(capacitance)에 따라 보상되는 양이 제한되는 문제점을 가지고 있다.
또 다른 종래의 무선전력 전송 시스템에 사용된 임피던스 변환을 포함한 정류기는 부하 임피던스를 변환하는 구조를 포함한다. 부하 임피던스를 변환하는 것은 부하 전류 또는 전압을 제한하는 것이기 때문에 어플리케이션(application)에 따라 동작제한이 있을 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선전력 전송 시스템에서 수신장치의 출력전력과 전력전달 효율은 회로의 동작이나 회로에서 소비되는 손실, 안테나에서 소비되는 손실, 및 전력이 전달되면서 발생되는 안테나의 결합계수에 의한 손실에 의해 주로 영향을 받는다.
회로의 전력손실을 최소화하기 위해, 송신부와 수신부 간의 임피던스 매칭을 통해 리액턴스 성분을 최소화하고, 도통 손실을 최소화하기 위해 저항성분을 작게 설계할 필요가 있다. 이와 관련하여 송신장치와 수신장치의 거리는 임피던스 변화에 영향을 주며, 전력전달 효율 및 출력 전력에 큰 영향을 주게 된다. 송신장치와 수신장치의 거리에 따라 임피던스를 일정하게 유지시켜줄 수 있다면, 높은 전력전달 효율 및 출력 전력을 얻을 수 있다.
본 발명에서는 능동형 정류기에서 사용되는 스위치의 턴온 시간, 게이트 전압 레벨, 및 정류기 내부의 스위치 저항을 조절하여 능동형 정류기의 임피던스를 가변시키는 방식을 제공하고자 한다. 상기 방식을 사용하여 거리에 따라 임피던스를 조절하여, 최대전력전달 효율 또는 최대 출력전력을 받을 수 있도록 능동형 정류기의 임피던스를 조절하는 무선전력 수신장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따르면, 무선충전 수신장치의 효율 또는 최대 출력 전력을 추가의 외부소자 없이 임피던스를 변경하여 얻을 수 있다. 추가의 외부소자 없이 입력 임피던스를 변화하기 위해 능동형 정류기의 턴온 시간, 게이트 전압 레벨과 정류기 내부의 스위치 저항을 조절할 수 있다. 이를 위해 본 발명은, 능동형 정류기, 신호생성부, 및 최대효율 또는 최대전력을 연산하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 무선전력 수신장치는, 턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버, 인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함하는 정류기, 상기 정류기의 출력값을 감지하는 정류기 출력 감지부, 및 상기 출력값을 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 제어함으로써 상기 정류기의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 출력값은 상기 정류기의 출력전압 및 출력전류를 포함하며, 상기 임피던스 제어부는, 상기 출력값을 기초로, 상기 무선전력 수신장치와 상기 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 최대화하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 게이트 신호는 상기 FET의 게이트에 직접 제공되는 PWM 신호이며, 상기 PWM 신호는 상기 턴오프전압 및 상기 턴온전압 중 어느 하나를 가지며, 상기 턴온전압의 크기는 상기 임피던스 제어부에 의해 제어될 수 있다.
이때, 상기 임피던스 제어부는, 게이트 전압조절부, 상기 무선전력 수신장치와 상기 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 계산하는 전력/효율 계산부, 상기 계산된 전력전송효율 또는 출력전력을 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비를 결정하여 상기 결정된 듀티비를 상기 게이트 드라이버에게 제공하고, 그리고 상기 FET를 턴온하는 게이트 전압레벨을 결정하여 상기 결정된 게이트 전압레벨을 상기 게이트 전압조절부에게 제공하는 파라미터 설정부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 게이트 전압조절부는, 상기 게이트 신호의 상기 턴온전압을 상기 제공된 게이트 전압레벨에 따라 조절하도록 되어 있고, 상기 게이트 드라이버는 상기 게이트 신호의 듀티비가 상기 결정된 듀티비를 갖도록 상기 게이트 신호를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 정류기는, 상기 인덕터에 의해 브릿지 형태로 연결된 4개의 FET들을 포함할 수 있다.
이때, 상기 게이트 전압조절부의 동작전원은 상기 정류기로부터 제공될 수 있다.
이때, 상기 정류기의 출력을 레귤레이션하는 전압 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 정류기 출력 감지부는 상기 정류기의 출력전압을 감지하는 전압 감지부 및 상기 정류기의 출력전류를 감지하는 전류 감지부를 포함하며, 상기 전력/효율 게산부는 상기 전압 감지부가 감지한 상기 출력전압 및 상기 전류 감지부가 감지한 상기 출력전류를 이용하여 상기 전력전송효율 또는 상기 출력전력을 계산하도록 되어 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, ① 턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버, ② 인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함하는 정류기, ③ 상기 정류기의 출력값을 감지하는 정류기 출력 감지부, 및 ④ 상기 정류기의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부를 포함하는 능동형 정류기에서, 무선전력의 전달효율 및 무선전력의 최대전력값을 제어하는 무선전력전달 제어방법이 제공될 수 있다. 이 방법은, 상기 출력 감지부가, 상기 정류기의 출력전압 및 출력전류를 감지하는 단계; 상기 임피던스 제어부가, 상기 출력전압 및 상기 출력전류를 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 변화시키는 단계; 및 상기 임피던스 제어부가, 상기 능동형 정류기와 상기 능동형 정류기에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 능동형 정류기의 출력전력을 최대화하도록 되어 있는 상기 듀티비 및 상기 턴온전압을 결정하여 상기 결정된 값으로 유지하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 정류기는, 상기 인덕터에 의해 브릿지 형태로 연결된 4개의 FET들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선충전 수신장치와 송신장치의 거리에 따라 외부소자의 추가 없이 최대효율 또는 최대전력전달이 가능하도록 무선충전 수신장치의 입력 임피던스를 변경할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 외부 소자를 사용하지 않기 때문에 비용과 면적 감소에 유리하며 임피던스 보상을 세밀하게 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 종래의 무선충전 수신장치보다 전력전달 거리를 늘릴 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 수동형 정류기나 또는 능동형 정류기를 사용한 무선충전 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 무선충전 시스템에서 보이는 임피던스의 등가회로를 나타낸 것이다.
도 3은 임피던스에 대한 전력전달 효율과 출력 전력의 관계 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 추가의 외부소자 없이 무선충전 수신장치의 입력 임피던스를 변경하는 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 능동형 정류기의 세부 구성도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 보상이 되는 능동형 정류기의 일 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동소자의 스위칭 신호에 따라 보이는 임피던스에 대한 타이밍 개념도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트-소오스 전압에 대한 임피던스 변화량과 턴온 시간/주기에 대한 능동형 정류기의 입력 임피던스 변화량을 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 전력 또는 효율을 보상하는 예를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간에 따른 게이트 신호의 전압을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 능동형 정류기의 세부 구성도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 수신 시스템을 나타낸 것이다.
즉, 도 4는 추가의 외부소자 없이 무선전력 수신장치의 입력 임피던스를 변경할 수 있도록 설계된 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 수신장치의 구조를 포함한다.
무선충전 수신 시스템은 송신장치(1), 안테나(2), 무선충전 수신장치를 포함할 수 있다.
무선전력 수신장치는 안테나(2) 중 수신장치측 안테나, 외부 매칭소자(3), 능동형 정류기(4), 전압 레귤레이터(5), 임피던스 수신부(6)를 포함할 수 있다.
송신장치(1), 안테나(2), 외부 매칭소자(3)는 종래의 구성요소와 동일할 수 있다.
능동형 정류기(4)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 것으로서, 임피던스 보상이 되는 능동형 정류기일 수 있다.
임피던스 수신부(6)는 최대전력 계산부 및 최대효율 계산부를 포함할 수 있다.
안테나(2)를 통해 전달 받은 전력은 임피던스 보상이 되는 능동형 정류기(4)를 통해 전압이 정류될 수 있다. 그리고 최종적으로 전압 레귤레이터(Voltage Regulator)(5)를 통해 출력 전압이 형성될 수 있다. 임피던스 수신부(6)는 전압 레귤레이터(5)의 출력 전압(또는 능동형 정류기(4)의 출력 전압)과 전류를 감지하여 최대 출력 전력과 최대효율을 계산할 수 있다. 상기 계산 값에 따라 능동형 정류기(4)의 입력 임피던스를 변경할 수 있다. 상술한 방법으로 최대전력 또는 최대효율을 가질 수 있도록 임피던스를 보상할 수 있다. 최대전력을 얻는 방법으로는 현재의 출력 전력과 이 전의 출력 전력을 비교하여 최대전력전달이 되고 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 무선전력 수신장치의 세부 구성도를 나타낸 것이다.
무선전력 수신장치는 외부 매칭소자(3), 능동형 정류기(4), 게이트 드라이버(41), 전류 감지부(51), 전압 감지부(52), 게이트 전압조절부(61), 전력/효율 계산부(62), 및 게이트신호 생성&듀티비 조절&게이트 전압레벨 설정부(63)를 포함할 수 있다.
능동형 정류기(4)는 스위치 저항(M1, M2, M3, M4)을 포함할 수 있다. 스위치 저항(M1, M2, M3, M4)은 턴온 저항을 의미할 수 있다.
게이트 드라이버(41)는 게이트 저압조절부(61)의 출력값에 따라 정류기(4)의 스위치 저항을 온/오프 제어할 수 있다.
능동형 정류기(4)에 의해 정류된 부하 전류(IRECT)와 전압(VRECT)을 전류감지부(51)와 전압감지부(52)를 이용하여 감지전류와 감지전압으로 감지할 수 있다.
전력/효율 계산부(62)는 감지된 전압과 전류를 사용하여 출력 전력을 구할 수 있다.
게이트신호 생성&듀티비 조절&게이트 전압레벨 설정부(63)는 턴온시간, 게이트전압 또는 스위치 저항을 조절하여 능동형 정류기의 입력 임피던스를 변화할 수 있다. 이때, 변화된 임피던스에 따라 능동형 정류기(4)의 출력 전력을 이전 출력 전력과 비교하여 최대전력 또는 최대효율을 얻을 수 있다. 그리고 게이트 전압조절을 통해 아래와 같은 정밀한 임피던스 조절이 가능해진다. 스위치의 턴온 저항인 Ron은 게이트-소오스 전압에 아래 수식 1과 같이 반비례한다.
[수식 1]
Figure pat00001
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임피던스 보상이 되는 능동형 정류기를 나타낸 것이다.
일 실시예에서, 능동형 정류기(4)는 스위치 저항(M1)과 스위치 저항(M2)만 능동형 소자일 수 있다. 즉, 스위치 저항(M3)와 스위치 저항(M4)은 수동소자를 사용할 수도 있다.
반면, 도 5는 스위치 저항을 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 사용한 실시예이며, 스위치로 사용할 수 있는 모든 능동형소자를 포함한다.
다른 실시예에서는, 정류기(4)에 능동형 소자와 수동수자를 혼합하여 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동소자의 스위칭 신호에 따라 보이는 임피던스에 대한 타이밍 개념도를 나타낸 것이다.
도 7의 (a)는 시간에 따른 임피던스값을 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 시간에 따른 게이트 신호의 전압을 나타낸 것이다.
게이트 신호(S_g0)가 켜지면, 임피던스가 작게 보이고(ZLow), 게이트 신호(S_g0)가 꺼지면, 스위치가 꺼지기 때문에 임피던스가 매우 크게 보이게 된다(ZHigh).
아래 수식 2는 도 5에서 스위치의 턴온 저항은 Ron이고, 턴오프 저항을 무한대로 가정하였을 때, 능동형 정류기(4)의 입력임피던스의 값이다.
[수식 2]
Figure pat00002
Figure pat00003
따라서 능동형 정류기의 한 주기동안 입력 임피던스(Zin)는 아래와 같다.
Figure pat00004
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트-소오스 전압(VGS)에 대한 임피던스 변화량(ZLOW)과 턴온 시간/주기(T1/T)에 대한 능동형 정류기의 입력 임피던스 변화량(Zin)을 그래프로 나타낸 것이다.
도 8의 (a)는 게이트-소오스 전압(VGS)에 대한 임피던스 변화량(ZLOW)을 나타낸 것이며, 도 8의 (b)는 턴온 시간/주기(T1/T)에 대한 능동형 정류기의 입력 임피던스 변화량(Zin)을 나타낸 것이다.
턴온 시간(T1)에 따라 변경 가능한 입력 임피던스 범위는 ZHigh에서 ZLow 까지이다. 좀더 세밀하게, 드라이버의 게이트-소오스 전압(VGS)을 사용하여 입력 임피던스를 조절하거나 스위치의 턴온 저항을 변경할 수 있다. 따라서 외부 소자를 사용하지 않고 능동형 정류기의 입력 임피던스를 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 전력 또는 효율을 보상한 결과의 예를 나타낸 것이다.
즉, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성에 의해 얻을 수 있는 효과를 나타낸 것으로서, 송수신장치의 거리에 따라 효율을 보상하다가 출력 전력을 보상하는 활용 예를 나타낸 것이다.
송수신장치의 거리(d)에 따라 임피던스(Impedance)가 달라져 효율(Efficiency)이 급격하게 낮아지지만, 능동형 정류기가 임피던스를 변화시키며, 최적의 효율로 찾아갈 수 있다. 또한 효율보다 출력 전력(Output Power)이 더 중요한 상황의 경우, 최대전력을 얻을 수 있도록 임피던스를 변화시켜 더욱 먼 거리에서 무선충전이 가능하도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 시간(time)에 따른 게이트 신호(S_g1)의 전압을 나타낸 것이다. 게이트 신호(S_g1)는 펄스 트레인 형태의 파형을 가질 수 있고, 특히 PWM 파형일 수도 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선전력 수신장치(100)의 세부 구성도를 나타낸 것이다.
이하, 도 10 내지 도 11을 함께 참조하여 설명한다.
무선전력 수신장치(100)는 게이트 드라이버(110), 정류기(120), 정류기 출력 감지부(130), 임피던스 제어부(140)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(110)는 턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호(S_g1)를 생성할 수 있다.
정류기(120)는 인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호(S_g1)에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함할 수 있다. 즉, 정류기(120)는 상기 인덕터에 의해 브릿지 형태로 연결된 4개의 FET들(M1, M2, M3, M4)을 포함할 수 있다.
정류기 출력 감지부(130)는 상기 정류기(120)의 출력값을 감지할 수 있다. 상기 출력값은 상기 정류기(120)의 출력전압 및 출력전류를 포함할 수 있다.
임피던스 제어부(140)는 게이트 전압조절부(141), 전력/효율 계산부(142), 및 파라미터 설정부(143)를 포함할 수 있다.
임피던스 제어부(140)는 상기 출력값을 기초로, 상기 게이트 신호(S_g1)의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 제어함으로써 상기 정류기(120)의 임피던스를 제어할 수 있다. 이때, 상기 게이트 신호(S_g1)는 상기 FET의 게이트에 직접 제공되는 PWM 신호일 수 있다. 그리고 상기 PWM 신호는 상기 턴오프전압 및 상기 턴온전압 중 어느 하나를 가지며, 상기 턴온전압의 크기는 상기 임피던스 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다.
임피던스 제어부(140)의 전력/효율 계산부(142)는, 무선전력 수신장치(100)와 상기 무선전력 수신장치(100)에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 계산할 수 있다. 즉, 임피던스 제어부(140)는 정류기(120)의 상기 출력값을 기초로, 무선전력 수신장치(100)와 상기 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 최대화하도록 되어 있을 수 있다.
임피던스 제어부(140)의 파라미터 설정부(143)는, 상기 계산된 전력전송효율 또는 출력전력을 기초로, 상기 게이트 신호(S_g1)의 듀티비를 결정하여 상기 결정된 듀티비를 상기 게이트 드라이버에게 제공하고, 그리고 상기 FET를 턴온하는 게이트 전압레벨을 결정하여 상기 결정된 게이트 전압레벨을 게이트 전압조절부(141)에게 제공할 수 있다.
게이트 전압조절부(141)는, 상기 게이트 신호(S_g1)의 상기 턴온전압을 상기 제공된 게이트 전압레벨에 따라 조절하도록 되어 있을 수 있다.
게이트 드라이버(110)는 상기 게이트 신호(S_g1)의 듀티비가 상기 결정된 듀티비를 갖도록 상기 게이트 신호(S_g1)를 출력할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버;
    인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함하는 정류기;
    상기 정류기의 출력값을 감지하는 정류기 출력 감지부; 및
    상기 출력값을 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 제어함으로써 상기 정류기의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부
    를 포함하는,
    무선전력 수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력값은 상기 정류기의 출력전압 및 출력전류를 포함하며,
    상기 임피던스 제어부는, 상기 출력값을 기초로, 상기 무선전력 수신장치와 상기 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 최대화하도록 되어 있는,
    무선전력 수신장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 신호는 상기 FET의 게이트에 직접 제공되는 PWM 신호이며,
    상기 PWM 신호는 상기 턴오프전압 및 상기 턴온전압 중 어느 하나를 가지며, 상기 턴온전압의 크기는 상기 임피던스 제어부에 의해 제어되는,
    무선전력 수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 제어부는,
    게이트 전압조절부;
    상기 무선전력 수신장치와 상기 무선전력 수신장치에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 무선전력 수신장치의 출력전력을 계산하는 전력/효율 계산부;
    상기 계산된 전력전송효율 또는 출력전력을 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비를 결정하여 상기 결정된 듀티비를 상기 게이트 드라이버에게 제공하고, 그리고 상기 FET를 턴온하는 게이트 전압레벨을 결정하여 상기 결정된 게이트 전압레벨을 상기 게이트 전압조절부에게 제공하는 파라미터 설정부;
    를 포함하며,
    상기 게이트 전압조절부는, 상기 게이트 신호의 상기 턴온전압을 상기 제공된 게이트 전압레벨에 따라 조절하도록 되어 있고,
    상기 게이트 드라이버는 상기 게이트 신호의 듀티비가 상기 결정된 듀티비를 갖도록 상기 게이트 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는,
    무선전력 수신장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정류기는, 상기 인덕터에 의해 브릿지 형태로 연결된 4개의 FET들을 포함하는, 무선전력 수신장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 게이트 전압조절부의 동작전원은 상기 정류기로부터 제공되는 것을 특징으로 하는, 무선전력 수신장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정류기의 출력을 레귤레이션하는 전압 레귤레이터를 더 포함하는, 무선전력 수신장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 정류기 출력 감지부는 상기 정류기의 출력전압을 감지하는 전압 감지부 및 상기 정류기의 출력전류를 감지하는 전류 감지부를 포함하며,
    상기 전력/효율 게산부는 상기 전압 감지부가 감지한 상기 출력전압 및 상기 전류 감지부가 감지한 상기 출력전류를 이용하여 상기 전력전송효율 또는 상기 출력전력을 계산하도록 되어 있는,
    무선전력 수신장치.
  9. ① 턴온전압과 턴오프전압 간을 전환하는 게이트 신호를 생성하는 게이트 드라이버, ② 인덕터의 양단에 연결되어 있으며, 각각 상기 게이트 신호에 의해 온/오프 상태가 제어되는 FET를 포함하는 정류기, ③ 상기 정류기의 출력값을 감지하는 정류기 출력 감지부, 및 ④ 상기 정류기의 임피던스를 제어하는 임피던스 제어부를 포함하는 능동형 정류기에서, 무선전력의 전달효율 및 무선전력의 최대전력값을 제어하는 무선전력전달 제어방법으로서,
    상기 출력 감지부가, 상기 정류기의 출력전압 및 출력전류를 감지하는 단계;
    상기 임피던스 제어부가, 상기 출력전압 및 상기 출력전류를 기초로, 상기 게이트 신호의 듀티비 및 상기 FET를 온 상태로 만드는 상기 턴온전압 중 하나 이상을 변화시키는 단계; 및
    상기 임피던스 제어부가, 상기 능동형 정류기와 상기 능동형 정류기에 전력을 송신하는 무선전력 송신장치 간의 전력전송효율 또는 상기 능동형 정류기의 출력전력을 최대화하도록 되어 있는 상기 듀티비 및 상기 턴온전압을 결정하여 상기 결정된 값으로 유지하는 단계
    를 포함하는,
    무선전력전달 제어방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 정류기는, 상기 인덕터에 의해 브릿지 형태로 연결된 4개의 FET들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선전력전달 제어방법.
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