KR20190076345A

KR20190076345A - 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치

Info

Publication number: KR20190076345A
Application number: KR1020170178068A
Authority: KR
Inventors: 임성현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-02
Also published as: WO2019124756A1

Abstract

본 실시 예는 무선통신코일을 구비하는 무선충전장치에 관한 것이다.
본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 무선 통신 코일; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 무선 통신 코일의 일부와 중첩되게 배치되는 차폐재; 및 상기 기판 및 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 코일은 제1 내지 제5 코일 패턴이 연결되어 형성되고, 상기 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴은 상기 차폐재와 이격되어 배치되고, 상기 제3 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴은 상기 차폐재와 중첩되어 배치된다.

Description

무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치 {WIRELESS CHARGER HAVING WIRELESS COMMUNICATION COIL}

본 실시 예는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다.

또한, 휴대용 단말은 이동 통신 및 정보처리 기술의 발전으로 인하여 화상 통화뿐만 아니라, 컨텐츠 서비스와 같은 다양 한 무선 인터넷 서비스를 제공한다. 이러한 휴대용 단말은 전술한 서비스를 제공하고자 NFC(Near Field Communication) 기술을 적용하고 있다. NFC 기술은 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선 통신으로서, 10cm 이내의 가까운 거리에 있는 단말기들 사이에서 쌍방향으로 데이터를 전송하는 통신 기술을 의미한다.

아울러, 최근의 휴대용 단말은 사용자 편의성을 증대시키기 위하여 전술한 NFC 기능을 무선 통신 코일에 무선 충전 기능을 가진 무선 충전 코일을 동시에 제공하는 형태로 무선충전장치의 설계 기술이 발전하고 있다.

본 실시 예는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 실시 예의 목적은 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 실시 예는 무선 통신과 무선 충전이 가능한 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 실시 예는 소형화된 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 실시 예는 무선 통신 효율이 우수한 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 실시 예는 무선 충전 및 무선 통신에 대한 상호 간섭을 최소화하는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

또한 본 실시 예는 무선 통신 코일의 인덕턴스 및 저항 특성을 향상 시킬 수 있는 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 제공하는 것이다.

본 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 무선 통신 코일; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 무선 통신 코일의 일부와 중첩되게 배치되는 차폐재; 및 상기 기판 및 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 코일은 제1 내지 제5 코일 패턴이 연결되어 형성되고, 상기 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴은 상기 차폐재와 이격되어 배치되고, 상기 제3 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴은 상기 차폐재와 중첩되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 무선 충전 코일은 제1 내지 제3 무선 충전 코일을 포함하고, 상기 제3 및 제4 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 외곽 영역에 대응하도록 배치되고, 상기 제5 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일과 중첩되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 제3 코일 패턴과 상기 제4 코일 패턴은 상기 제5 무선 통신 코일 패턴의 일측으로부터 분기되고, 상기 제3 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 일측 외곽 영역에 대응되도록 배치되고, 상기 제4 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 타측 외곽 영역에 대응되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 기판의 상면 및 하면에 배치되고, 비아홀을 통해 상기 무선 통신 코일과 전기적으로 연결되는 단자부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단자부는 상기 제1 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제1 단자부; 상기 제2 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제2 단자부; 및 상기 제5 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제3 단자부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 단자부는 상기 기판의 일측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부는 기판의 하면에 배치되고, 상기 제1 코일 패턴과 상기 제2 코일 패턴은 비아홀을 통하여 상기 제1 단자부 및 제2 단자부에 각각 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일 패턴, 상기 제3 코일 패턴, 상기 제4 코일 패턴 및 상기 제5 코일 패턴은 상기 기판의 상면에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일 패턴은 상기 기판의 상면에 배치되고, 상기 제3 및 제5 코일 패턴은 상기 기판의 하면에 배치될 수 있다.

또한, 제1 내지 제3 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제1 온도 센서는 상기 제1 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치되고, 상기 제2 온도 센서는 상기 제2 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치되고, 상기 제3 온도 센서는 상기 제3 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 제5 무선 통신 코일 패턴은 상기 제1 온도 센서와 중첩되지 않는 벤딩부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차폐재에는 상기 제1 내지 제3 온도 센서에 대응하는 제1 내지 제3 방열홀을 포함할 수 있다.

또한 상기 기판과 상기 차폐재 사이에 배치되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치에 대한 효과는 다음과 같다.

본 실시 예에 따르면 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 구현할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선 충전장치는 무선 통신과 무선 충전이 가능하다.

또한, 본 실시 예에 따르면 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치의 소형화를 구현할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 무선 통신 효율을 증대 시킬 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 무선 통신 코일 및 무선 충전 코일 간 간섭을 최소화할 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 무선 통신 코일의 인덕턴스 및 저항 특성을 향상 시킬 수 있다.

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.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해사시도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 상면도이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도 및 하측 평면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 무선충전장치의 측면 사시도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 측면 사시도이다.

이하, 실시 예들이 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.

이상에서, 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시 예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "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, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

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.

실시 예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스탠드 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.

실시 예에 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 실시 예에 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. 다른 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

실시 예에 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.

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.

도 1은 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드 통신을 수행할 수 있다. 다른 일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20)은 무선전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역 외 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선전력 송신단(10)과 무선전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시 예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시 예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선전력 수신단(20)이 무선전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선전력 송신단(10)이 무선전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선전력 수신단(20)과 무선전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

실시 예에 따른 무선전력 수신단(20)은 전자기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로 전자기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 실시 예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 무선전력 송신기(200)는 전력변환부(210), 전력 전송부(220), 무선충전 통신부(230), 제어부(240), 전류센서(250), 온도센서(260), 저장부(270), 팬(280), 타이머(290), 근거리 통신부(201), 무선 통신 코일(202)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선전력 송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성요소를 포함하여 구성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 전원부(100)는 공급 전력을 제공할 수 있다. 전원부(100)는 무선전력 송신기(200)에 내장된 배터리에 해당될 수도 있고, 외부 전원일 수도 있다. 실시 예는 전원부(100)의 형태에 제한되지 않는다.

전력 변환부(210)는 전원부(100)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해 전력 변환부(210)는 DC/DC변환부(211), 증폭기(212)를 포함하여 구성될 수 있다.

DC/DC변환부(211)는 전원부(100)로부터 공급된 DC전력을 제어부(240)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 DC전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

증폭기(212)는 DC/DC변환된 전력의 세기를 제어부(240)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로 제어부(240)는 무선충전 통신부(230)를 통해 무선전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 도는 전력 제어 신호에 기반하여 증폭기(212)의 증폭률을 정도를 조정할 수 있다. 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.

전류센서(250)는 구동부(210)에 입력되는 입력 전류를 측정할 수 있다. 전류센서(250)는 측정된 입력 전류값을 제어부(240)에 제공할 수 있다. 일 예로, 제어부(240)는 전류센서(250)에 의해 측정된 입력 전류 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터 전원의 공급을 차단하거나 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.

온도센서(260)는 무선전력 송신기(200)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(240)에 제공할 수 있다. 구체적으로 온도센서(260)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도센서는 전력 전송부(220)의 송신 코일(223)에 대응하여 배치하여 송신 코일(223)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(100)로부터 전원 공급을 차단하거나 증폭기(212)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해 전력 변환부(210)의 일측에는 전원부(100)로부터 공급되는 전원을 차단하거나 증폭기(212)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단회로가 더 구비될 수도 있다. 다른 예로 제어부(240)는 온도센서(260)에 의해 측정된 온도 값에 기반하여 전력 전송부(220)에 제공되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 이에 실시 예에 따른 무선전력 송신기는 과열로 인해 내부 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

전력 전송부(220)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 전력 신호를 무선전력 수신기로 전송하는 역할을 한다. 이를 위해 전력 전송부(2200는 구동부(221), 선택부(222) 및 하나 이상의 송신 코일(223)을 포함할 수 있다.

구동부(221)는 전력 변환부(210)로부터 출력되는 DC전력 신호에 특정 주파수를 갖는 교류(AC)성분이 삽입된 AC전력 신호를 생성하여 송신 코일(223)로 전송할 수 있다. 이때 송신 코일(223)에 포함된 복수의 송신 코일에 전달되는 AC전력 신호의 주파수는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.

선택부(222)는 특정 주파수를 갖는 AC전력 신호를 구동부(221)로부터 받아서, 복수의 송신 코일 중에서 선택된 송신 코일로 AC전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 코일 선택부(222)는 제어부(240)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(240)에 의해 선택된 송신 코일로 AC전력 신호가 전달될 수 있도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 선택부(222)는 복수의 송신 코일(223)에 대응하여 LC공진회로를 연결하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 선택부(222)는 송신 코일(2230)이 하나의 송신 코일로 구성될 경우 전력 전송부(220)에서 제외될 수 있다.

송신 코일(223)은 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 선택부(222)로부터 수신된 AC전력 신호를 해당 송신 코일을 토해 수신기로 송출할 수 있다. 송신 코일이 복수인 경우 송신 코일(223)은 제1 내지 제n송신 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 송신 코일 중에서 "해당하는 송신 코일"을 선택하기 위해, 선택부(222)는 스위치로 구현되거나, 멀티플렉서로 구현될 수 있다. 또한 송신 코일(223)은 LC공진회로를 구현하기 위하여 복수의 송신 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터는 일단이 송신 코일(223)과 연결되고, 타단이 구동부(221)와 연결될 수 있다. 여기서 "해당하는 송신 코""이란 무선으로 전력을 받을 수 잇도록 자격이 부여된 무선전력 수신기의 수신 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 잇는 상태를 갖는 송신 코일을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 제어부(240)는 송신 코일 별 전송한 디지털 핑 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 송신 코일 중 무선전력 전송에 사용할 송신 코일을 동적으로 선택할 수 있다.

제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n송신 코일(223)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 선택부(222) 또는 다중화기를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(240)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(290)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면 선택부(222) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로 타이머(290)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(240)에 송출할 수 있으며, 제어부(240)는 해당 이벤트 신호가 감지되면 선택부(222) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.

변조부(231)는 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 구동부(221)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.

복조부(232)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction)지시자, 충전 완료(EOC: End of Charge)지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한 복조부(232)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(240)에 제공할 수도 있다.

일 예로 무선전력 송신기(200)는 무선전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-band)통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한 무선전력 송신기(200)는 송신 코일(223)을 이용하여 무선전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(223)을 통해 무선전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로 무선전력 송신기(200)는 송신 코일에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있다.

저장부(270)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따른 무선전력 송신기의 입력 전류 값, 충전 전력 세기, 충전 중단 여부, 충전 재시작을 위한 무선전력 송신기의 온도, 충전 재시작을 위한 충전 중단 후 시간, 팬 동작 여부, 팬 RPM등을 저장할 수 있다.

팬(280)은 모터에 의해 회전하여 과열된 무선전력 송신기(200)를 냉각시킬 수 있다. 팬(280)은 과열 정도가 신한 구성에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어 팬(280)은 전력 전송부(220)에 대응하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 팬(280)은 전력 전송부(220)의 송신 코일(223)에 대응하여 배치될 수 있다. 제어부(240)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따라 팬(280)을 동작 시킬 수 있다.

근거리 통신부(201)는 무선전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 NFC(Near Field Communication)방식일 수 있다. NFC는 전파 식별(Radio Frequency Identification: RFID)기술 중의 하나로 13.56MGz의 주파수를 이용하여 10cm 내의 가까움 거리에서 다양한 무선 데이터를 주고받는 무선통신 기술이다.

무선통신 코일(202)은 무선전력 수신기와 근거리 양방향 통신할 경우 이용하는 신호를 송수신할 수 있다.

도 3은 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 무선충전장치는 무선 충전 코일 모듈(610)을 포함할 수 있다. 무선충전 코일 모듈(610)은 하나 이상의 무선충전 코일을 포함할 수 있다.

하나 이상의 무선충전 코일은 전력 송신기의 하나 이상의 송신 코일이거나 무선전력 수신기의 하나 이상의 수신 코일일 수 있다. 또한 예를 들어 무선충전 코일이 복수일 경우 각각의 무선충전 코일은 동일한 턴 수로 감겨 있을 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 턴수로 감겨 있을 수 있다. 또한 복수의 무선충전 코일은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니고, 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 또한 복수의 무선 충전 코일은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 복수의 무선 충전 코일은 제1 무선 충전 코일 내지 제3 무선 충전 코일(611 내지 613)을 포함할 수 있다. 제2 무선 충전 코일(612)과 제3 무선 충전 코일(613)은 동일한 층에 배치되도록 제1 층에 배치될 수 있다. 제1 무선 충전 코일(611)은 제2 무선 충전 코일(612)과 제3 무선 충전 코일(613)의 상부에 배치되도록 제2 층에 배치될 수 있다. 따라서 복수의 무선 충전 코일을 서로 다른 층에 배치하여 무선 전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전 영역을 확장 시킬 수 있다.

또한 하나 이상의 무선 충전 코일은 교류 신호가 입력 또는 출력되는 제1 및 제2 연결부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 연결부는 피복으로 코팅된 전선 또는 케이블일 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 코일이 복수인 경우 제1 무선 충전 코일(611)은 제1-1 충전 코일 연결부(621) 및 제1-2 충전 코일 연결부(622)를 포함할 수 있다. 제-1 충전 코일 연결부(621)는 제1 무선 충전 코일(611) 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제1-2 충전 코일 연결부(622)는 제1 무선 충전 코일(611)의 외측에 배치되도록 코일선에서 연장될 수 있다. 제2 무선 충전 코일(612)는 제2-1 충전 코일 연결부(623) 및 제2-2 충전 코일 연결부(624)를 포함할 수 있다. 제2-1 충전 코일 연결부(623)은 제2 무선 충전 코일(612)의 내측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다. 제2-2 충전 코일 연결부(624)는 제2 무선 충전 코일(612)의 외측에 배치되도록 코일선에서 연장될 수 있다. 제3 무선 충전 코일(613)은 제3-1 충전 코일 연결부(625) 및 제3-2 충전 코일 연결부(626)를 포함할 수 있다. 제3-1 충전 코일 연결부(625)는 제3 무선 충전 코일(613)의 내측에 배치되도록 코일선에서 연장될 수 있다. 제3-2 충전 코일 연결부(626)는 제3 무선 충전 코일(613)의 외측에 배치된 코일선에서 연장될 수 있다.

또한 실시 예에 따른 무선충전장치는 차폐재(700)를 포함할 수 있다. 차폐재(700)는 무선 충전 코일 모듈 하면 또는 그 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 무선 충전 코일이 복수일 경우 차폐재(700)는 제2 무선 충전 코일(312)와 제3 무선 충전 코일(313)의 하면 또는 그 아래에 배치 될 수 있다. 차폐재(700)의 상면과 제2 무선 충전 코일(612)과 제3 무선 충전 코일(613)의 하면 사이에는 접착제 또는 접착부재(미도시)가 배치되어 차폐재(700)와 제2 및 제3 무선 충전 코일(612, 613)이 고정될 수 있다.

차폐재(700)는 상부에 배치된 무선 충전 코일 모듈에서 발생된 무선 전력을 충전 방향으로 가이드할 수 있고, 하부에 배치되는 각종 회로들을 전자기장으로부터 보호할 수 있다. 또한 차폐재(700)는 제1 내지 제3 방열홀(또는 기능홀)(711, 712, 713)을 포함할 수 있다. 차폐재(700)는 제1 내지 제3 방열홀(711, 712, 713)을 통하여 무선 충전 코일 모듈에서 발생된 열을 하부로 전달하여 무선 충전 코일 모듈의 냉각을 도울 수 있다. 또한 상기 제1 내지 제3 방열홀(711, 712, 713)은 후술하는 기판(300) 또는 방열부재(500)에 배치되는 온도 센서(써미스터)(310, 510)와 동일한 영역에 형성되어, 무선 충전 코일 모듈의 온도를 온도 센서가 정확하게 측정할 수 있도록 한다.

또한 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판(300)을 포함할 수 있다. 기판(300)은 무선 충전 코일 모듈(610)과 차폐재(700)를 지지할 수 있다. 또한 기판(300)은 리지드할 수 있다. 리지드한 기판(300)은 상면에 배치되는 무선 통신 코일(410) 및 차폐재(700)의 면적보다 클 수 있다. 또한 기판(300)은 일면에 단자부를 포함할 수 있다. 단자부는 복수의 연결패턴, 복수의 내측패드, 복수의 외측 패드, 복수의 비아홀을 포함할 수 있다.

기판(300)의 상면 외곽 일 영역에는 복수의 외측패드(OP: Outer Pad)를 포함할 수 있다. 외측 패드(OP)들은 각각 송신 코일로부터 연장되는 코일 패턴이 연결될 수 있다. 또한 본 실시 예에 따라 무선 통신 코일로부터 연장되는 코일 패턴이 연결될 수 있다. 또한, 각 외측 패드(OP)들에는 홀을 포함하고, 상기 홀들에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

또한 기판(300)은 제1 내지 제3 온도센서(310:311,312,313)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 온도센서(310:311,312,313)은 무선 충전 코일 모듈의 온도를 측정할 수 있다. 또한 기판(300)에는 방열홀(320)을 포함할 수 있다. 상기 방열홀(320)은 기판(300)의 일부에 형성되거나 전면에 형성될 수 있다. 상기 방열홀(320)은 무선 충전 코일 모듈에서 발생된 열의 냉각을 도울 수 있다.

또한 실시 예에 따른 무선충전장치는 무선 통신 코일(410)을 포함할 수 있다. 무선 통신 코일(410)은 기판(300)의 상면에 배치될 수 있다. 또는 무선 통신 코일(410)의 일부는 기판(300)의 상면에 배치되고 일부는 기판(300)의 하면에 배치될 수 있다.

도 3에서는 무선 통신 코일(410)이 기판(300)의 상면에 배치되는 것으로 설명한다.

본 실시 예에 따른 무선 통신 코일(410)은 기판의 외곽으로부터 중심 영역으로 연장하여 복수번 턴하는 형상으로 배치될 수 있다.

구체적으로 무선 통신 코일(410)은 기판(500)에 패턴 인쇄되어 배치된 무선 통신 코일 패턴일 수 있다.

무선 통신 코일 패턴(410)은 복수의 코일 패턴이 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 통신 코일 패턴(410)은 제1 내지 제5 코일 패턴(411 내지 415)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 코일 패턴(411 내지 415)는 서로 순차적으로 연결될 수 있다. 또한 제1 및 제2 코일 패턴(411, 412)은 기판(300)의 외측에 배치될 수 있다. 또한 제3 코일 패턴, 제4 코일 패턴 및 제5 코일 패턴(413,414,415)은 기판(300)의 내측에 배치될 수 있다.

또한 제3 코일 패턴(413) 및 제4 코일 패턴(414)는 제1 코일 패턴(411)으로부터 연장되고, 상기 제5 코일 패턴(415)는 상기 제3 코일 패턴(413) 및 제4 코일 패턴(414)으로부터 연장될 수 있다. 이하 상기 무선 통신 코일의 배치 구조에 대해서는 이하 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판(300)의 상면에 방열부(500)를 포함할 수 있다. 상기 방열부(500)는 차폐재(700)의 하면에 배치될 수 있다. 상기 방열부(500)는 무선 충전 코일 모듈(610)에서 발생되는 열을 상기 차폐재(700)를 통해 직접 전달되거나 차폐재(700)의 제1 내지 제3 방열 홀(711, 712, 713)을 통해 전달되면 외부로 열을 방출 시킬 수 있다. 방열부(500)는 제1 내지 제3 온도센서(510:511,512,513)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 온도센서(510:511,512,513)은 무선 충전 코일 모듈의 온도를 측정할 수 있다. 방열부(500)는 복수의 방열홀(520)을 포함할 수 있다. 상기 방열홀은 무선 충전 코일 모듈에서 발생하는 열을 외부로 전달하여 무선 충전 코일 모듈의 냉각을 도울 수 있다. 상기 방열부(500)의 방열홀(520)은 기판(300)의 방열홀(320) 및 차폐재(700)의 방열홀(710)의 위치, 모양, 크기와 대응될 수 있다.

이하 도 4에서는 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비하는 무선충전장치의 배치 특성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 상면도이고, 도 5는 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 상측 평면도 및 하측 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 무선충전장치의 무선 통신 코일(410)은 무선 통신 코일 패턴으로 형성되고, 상기 무선 통신 코일 패턴이 기판의 외곽 및 중심 영역으로 서로 연결되어 복수 번 턴하는 형상으로 배치될 수 있다. 이때, 무선충전장치의 기판(300)에는 복수의 연결핀을 포함할 수 있다. 기판(300)의 상면(300A)에는 복수의 연결핀에 대응하는 핀 홀(Ph)을 포함하고, 상기 핀홀(Ph)에 대응하게 기판(300)의 하면(300B)에는 연결핀을 포함할 수 있다. 상기 복수의 연결핀은 복수의 외측 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 복수의 외측 패드에 연결되는 무선 통신 코일과 연결핀은 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 연결핀은 외부의 장치와 연결하여 신호를 출력하거나 입력 받을 수 있다. 본 실시 예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 연결핀에 대응하는 핀 홀이 기판(300)의 외측에 배치되고, 제1 내지 제6 핀 홀은 순서대로 제2 코일 패턴(412), 제5 코일 패턴(415) 및 제1 코일 패턴(411)을 연결하는 외측 패드(OP1, OP3, OP2)와 연결될 수 있다.

기판(300)의 상면(300A)에는 무선 통신 코일 패턴(410)이 배치될 수 있다.

본 실시 예에 따른 무선 통신 코일 패턴(410)은 제1 내지 제5 코일 패턴(411 내지 415)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 코일 패턴(411 내지 415)은 서로 순차적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 내지 제5 코일 패턴(411 내지 415)는 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.

본 실시 예에 따른 제1 코일 패턴(411)과 제2 코일 패턴(412)은 기판의 외곽 영역에 배치되고, 제3 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)은 기판의 중심 영역에 배치될 수 있다.

특히 제3 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)는 무선 충전 코일 모듈의 하부에 배치되는 차폐재(700)와 중첩되어 배치될 수 있다. 구체적으로 제3 내지 제5 코일(413 내지 415)는 무선 충전 코일 모듈(610)에 포함되는 제1 무선 충전 코일(611)에 인접하거나 중첩되어 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 제1 코일 패턴(411)은 일단이 제1 비아홀(h1)과 연결되고, 타단이 제4 코일 패턴(414)과 연결될 수 있다. 제1 코일 패턴(411)은 제1 비아홀(h1)을 통하여 기판(300)의 하면(300B)에 배치되는 제2 외측 패드(OP2)와 연결될 수 있다. 상기 제2 외측 패드(OP2)는 복수의 핀홀(Ph)과 연결될 수 있다. 핀홀(Ph)은 기판(300)의 하면(300B)에 배치되는 연결핀에 대응될 수 있다. 제1 코일 패턴(411)은 제1 비아홀(h1)에서 반시계 방향으로 1회 턴 연장되어 제4 코일 패턴(414)의 일단과 연결될 수 있다. 이 때, 제1 코일 패턴(411)은 제4 코일 패턴(414), 제5 코일 패턴(415) 및 제3 코일 패턴(413)과 연결되어 제2 코일 패턴(412)까지 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 제2 코일 패턴(412)은 일단이 제3 코일 패턴(413)과 연결되고, 타단이 제2 비아홀(h2)과 연결될 수 있다. 제2 코일 패턴(412)은 제2 비아홀(h2)을 통하여 기판(300)의 하면(300B)에 배치되는 제1 외측 패드(OP3)와 연결될 수 있다. 상기 제1 외측 패드(OP1)는 복수의 핀홀(Ph)과 연결될 수 있다. 핀홀(Ph)은 기판(300)의 하면(300B)에 배치되는 연결핀에 대응될 수 있다. 제2 코일 패턴(412)은 시계 방향으로 1회 턴 연장되어 제3 코일 패턴(413)의 타단과 연결될 수 있다. 제2 코일 패턴(412)는 제1 코일 패턴(411)과 겹쳐지는 부분에서 제3 비아홀(h3), 제4 비아홀(h4) 및 기판의 하면의 연결 패턴(416)에 의하여 연결될 수 있다.

실시예에 따른 제4 코일 패턴(414)는 일단이 제1 코일 패턴(411)의 타단과 연결되어 시계방향으로 기판(300)의 중심 영역으로 연장되어 형성될 수 있다. 구체적으로 제4 코일 패턴(414)은 제1 코일 패턴(411)에서 기판(300)의 중심 영역으로 방향이 변경되어 배치될 수 있다. 제4 코일 패턴(414)는 시계 방향으로 연장되어 타단이 제3 코일 태턴(413) 및 제5 코일 패턴(415)과 연결될 수 있다.

실시예에 따른 제3 코일 패턴(413)은 일단이 제 4 코일 패턴(414)과 연결되고, 타단은 제2 코일 패턴(412)의 일단과 연결될 수 있다. 제3 코일 패턴(413)은 제4 코일 패턴(414)과 연결되어 시계방향으로 연장될 수 있다. 즉, 제3 코일 패턴(413)과 제4 코일 패턴(414)은 기판의 중심 영역에 배치되는 제1 무선 충전 코일(611)의 외측과 대응되는 형상으로 배치될 수 있다. 즉, 제3 코일 패턴(413)은 제1 무선 충전 코일(611)의 일측을 감싸는 형태로 배치되고, 제4 코일 패턴(414)는 제1 무선 충전 코일(611)의 타측을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.

한편, 제3 코일 패턴(413)과 제4 코일 패턴(414)은 그 길이가 상이하게 형성될 수 있다. 즉, 제3 코일 패턴(413)의 길이는 제4 코일 패턴(414)의 길이 보다 짧게 배치될 수 있다.

제5 코일 패턴(415)은 제4 코일 패턴(414)의 타측과 상기 제3 코일 패턴(413)의 일측으로부터 분기되어 배치될 수 있다. 이때 제5 코일 패턴(415)은 제4 코일 패턴(414) 및 제3 코일 패턴(313)과 연결되어 형성될 수 있다.

구체적으로 제5 코일 패턴(415)은 제3 코일 패턴(413)과 제4 코일 패턴(414)으로부터 분기되어 기판의 중심 영역을 가로질러 배치될 수 있다. 즉, 제5 코일 패턴(415)은 제1 무선 충전 코일(611)의 중심 영역을 가로질러 배치될 수 있다. 이때 제5 코일 패턴(415)은 방열홀(711) 및 온도 센서(321)와 중첩되어 배치되지 않으며, 방열홀(711) 및 온도 센서(321)가 배치되는 부분에서는 일부가 밴딩되는 밴딩부를 가지도록 배치될 수 있다. 제5 코일 패턴(415)은 타측이 제3 외측 패드(OP3)과 연결될 수 있다. 즉, 제5 코일 패턴(415)은 일측이 제3 및 제4 코일 패턴(413, 414)과 연결되고, 타측이 기판(300)에 배치되는 제3 외측 패드(OP3)와 연결될 수 있다. 상기 제3 외측 패드(OP3)는 그라운드 단자로 형성될 수 있다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 외측 패드(OP1), 제2 외측 패드(OP2) 및 제3 외측 패드(OP)는 기판의 일측으로 편향되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 외측 패드(OP1 내지 OP3)는 각각 제2 코일 패턴(412), 제1 코일 패턴(411) 및 제5 코일 패턴(415)이 연결될 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 외측 패드(OP1 내지 OP3)은 제1 내지 제5 코일 패턴(415)의 각 길이를 고려하여 기판(300)의 일측으로 편향되게 배치될 수 있다.

한편, 도 5의 (b) 예시도와 같이 기판(300)의 하면(300B)에는 제1 외측 패드(OP1), 제2 외측 패드(OP2) 및 연결 패턴(416)이 배치될 수 있다. 구체적으로 기판(300)의 하면(300B)에는 제1 비아홀(h1)을 통하여 기판(300)의 상면(300A)으로부터 연장되는 제2 코일 패턴(412)이 연결되는 제1 외측 패드(OP1)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 비아홀(h2)을 통하여 기판(300)의 상면(300A)으로부터 연장되는 제1 코일 패턴(411)이 연결되는 제2 외측 패드(OP2)가 배치될 수 있다.

또한 상기 외측 패드들이 배치되는 기판(300)의 하면(300B) 상측과 대향되는 하측에는 제2 코일 패턴이 제1 코일 패턴(411)과 중첩되지 않도록 연결하는 연결 패턴(416)이 배치될 수 있다. 상기 기판(300)의 상면(300A)에 배치되는 제2 코일 패턴(412)이 제3 비아홀(h3) 제4 비아홀(h4)을 통하여 기판(300)의 하면(300B)으로 연장된다. 이때, 연결 패턴(416)은 상기 제3 비아홀(h3)과 제4 비아홀(h4)을 연결하여 제1 코일 패턴(411)과 제2 코일 패턴(412)이 겹쳐지지 않고 연결할 수 있다.

상기와 같이 본 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치는 무선 통신 코일을 일체로 형성되는 복수의 코일 패턴으로 형성하고, 상기 복수의 코일 패턴 중 일부의 코일패턴은 기판의 외곽에 형성되고, 일부의 코일 패턴은 기판의 중심 영역에 배치되도록 한다. 특히, 기판의 중심 영역에 배치되는 코일 패턴은 무선 충전 코일 모듈의 아래에 배치되는 차폐재와 중첩되도록 배치하고 일부 무선 충전 코일의 외측에 대응하게 배치되도록 하여 무선 통신 코일의 연장 길이를 증가시킬 수 있다.

이러한 경우 종래의 기판의 외측 영역을 2회 턴하여 배치되는 무선 통신 코일 패턴에 비하여 무선 통신 코일 패턴의 증가로 인해 상기 무선 통신 코일의 인덕턴스 및 저항 특성이 개선될 수 있다. 일 예로, 종래의 2회 턴으로 형성되는 무선 통신 코일 패턴은 인덕턴스 특성이 0.78uH, 저항 특성이 0.52Ω으로 나타났다. 그러나 본 실시 예가 적용된 무선충전장치에서 무선 통신 코일 패턴의 특성을 확인한 결과 인덕턴스 특성은 1.42uH로 증가하고, 저항 특성은 0.33Ω으로 감소하여 나타났다. 즉, 본 실시 예가 적용되는 무선충전장치는 무선 충전 코일의 특성을 저해하지 않으면서도 무선 통신 코일의 특성을 개선할 수 있는 배치 구조 및 길이를 가지도록 할 수 있다.

이하 도 6 및 도 7에서는 다양한 실시 예에 따른 무선 통신 코일을 구비한 무선충전장치를 상세하게 설명한다.

도 6은 일 실시 예에 따른 무선충전장치의 측면 사시도이다.

도 6을 참조하면 일 실시 예에 따른 무선충전장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기판(300)의 상면(300A)에 무선 통신 코일이 배치될 수 있다.

구체적으로 기판(300)의 상면(300A)에는 제1 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴(415)이 연결되어 일체로 형성되는 무선 통신 코일(410)이 배치될 수 있다. 상기 제1 코일 패턴(411)과 제2 코일 패턴(412)은 무선 충전 코일들(611,612,613) 및 차폐재(700)와 중첩되지 않는 기판(300)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 한편, 제3 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)은 무선 충전 코일들(611, 612, 613) 및 차폐재(700)의 하부에 배치될 수 있다. 즉, 제3 코일 패턴(413)과 제4 코일 패턴(414)은 제1 무선 충전 코일(611)의 외곽 영역에 대응하게 차폐재(700)의 하부에 배치될 수 있다. 또한 제5 코일 패턴(415)은 제1 무선 충전 코일(611)의 중심 영역을 지나가도록 차폐재(700)의 하부에 배치될 수 있다.

또한, 본 실시 예에서는 차폐재(700)는 기판(300)에 고정시키기 위하여 접착제 또는 접착 부재(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 접착제 또는 접착 부재는 차페재(700)의 하부에 제3 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)들 사이에 배치될 수 있다.

즉, 일 실시 예에서는 기판(300)의 상면(300A)에 제1 내지 제5 코일 패턴이 연결되어 일체로 형성되는 무선 통신 코일이 배치되고, 상기 무선 통신 코일 중 제3 내지 제5 코일 패턴은 기판(300)의 중심 영역에 배치될 수 있다. 특히 제3 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)은 차폐재(700)와 중첩되도록 배치되고. 이중 제3 및 제4 코일 패턴(413, 414)는 제1 무선 충전 코일(611)의 일측과 타측을 각각 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.

이로써, 일 실시 예에서는 종래의 무선 통신 코일이 기판의 외곽 영역만을 2회 턴하는 형식으로 배치되는 것과 비교하여 무선 통신 코일의 길이를 연장하면서도 무선 충전의 음영지역이 발생하지 않는 소정의 폭으로 배치되도록 함으로써, 무선 통신 코일의 특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 7에서는 다른 실시 예에 따른 무선 통신 코일의 배치를 설명한다.

도 7은 다른 실시 예에 따른 무선충전장치의 측면 사시도이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시 예에 따른 무선충전장치는 기판(300)의 상면(300A) 및 하면(300B)에 무선 통신 코일이 배치될 수 있다.

기판(300)의 상면(300A)에는 제1 코일 패턴(411) 및 제2 코일 패턴(413)이 연결되어 배치되고, 제3 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)는 기판(300)의 하면(300B)에 배치될 수 있다. 이때, 제1 코일 패턴(411) 및 제2 코일 패턴(412)은 비아홀(미도시)을 통하여 제3 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴(415)과 전기적으로 연결될 수 있다.

구체적으로 제1 코일 패턴(411) 및 제2 코일 패턴(412)은 기판(300)의 상면(300A)에서 무선 충전 코일들(611,612,613) 및 차폐재(700)와 중첩되지 않는 기판(300)의 외곽 영역에 배치될 수 있다. 한편, 도3 내지 도 5 코일 패턴(413 내지 415)은 기판(300)의 하면(300B)에서 무서 충전 코일들(611, 612, 613) 및 차폐재(700)와 중첩되어 배치될 수 있다. 즉, 제3 코일 패턴(413)과 제4 코일 패턴(414)은 제1 무선 충전 코일(611)의 외곽 영역에 대응하게 배치될 수 있다. 또한 제5 코일 패턴(415)은 제1 무선 충전 코일(611)의 중심 영역을 지나가도록 배치될 수 있다.

즉, 다른 실시 예에서는 기판(300)의 상면(300A)에 제1 및 제2 코일 패턴이 배치되고, 기판(300)의 하면(300B)에 제3 내지 제5 코일 패턴이 배치되어 일체로 형성되는 무선 통신 코일을 형성한다. 특히 제3 코일 내지 제5 코일 패턴(413 내지 415)는 차폐재(700)와 중첩되도록 배치되고, 이중 제3 및 제4 코일 패턴(413, 414)는 제1 무선 충전 코일(611)의 일측과 타측을 각각 둘러싸는 형상으로 배치될 수 있다.

이로써, 다른 실시 예에서는 종래의 무선 통신 코일이 기판의 외곽 영역만을 2회 턴하는 형식으로 배치되는 것과 비교하여 무선 통신 코일의 길이를 연장하면서도 무선 충전의 음영지역이 발생하지 않는 소정의 폭으로 배치되도록 함으로써, 무선 통신 코일의 특성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 예는 본 실시 예의 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

기판;
상기 기판 상에 배치되는 무선 통신 코일;
상기 기판 상에 배치되고, 상기 무선 통신 코일의 일부와 중첩되게 배치되는 차폐재;및
상기 기판 및 차폐재 상에 배치되는 무선 충전 코일 모듈;을 포함하고
상기 무선 통신 코일은 제1 내지 제5 코일 패턴이 연결되어 형성되고,
상기 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴은 상기 차폐재와 이격되어 배치되고,
상기 제3 코일 패턴 내지 제5 코일 패턴은 상기 차폐재와 중첩되어 배치되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 무선 충전 코일은 제1 내지 제3 무선 충전 코일을 포함하고,
상기 제3 및 제4 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 외곽 영역에 대응하도록 배치되고,
상기 제5 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일과 중첩되어 배치되는 무선 충전장치.
제2항에 있어서,
상기 제3 코일 패턴과 상기 제4 코일 패턴은 상기 제5 무선 통신 코일 패턴의 일측으로부터 분기되고,
상기 제3 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 일측 외곽 영역에 대응되도록 배치되고,
상기 제4 코일 패턴은 상기 제1 무선 충전 코일의 타측 외곽 영역에 대응되도록 배치되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 기판의 상면 및 하면에 배치되고, 비아홀을 통해 상기 무선 통신 코일과 전기적으로 연결되는 단자부를 포함하는 무선충전장치.
제4항에 있어서,
상기 단자부는
상기 제1 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제1 단자부;
상기 제2 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제2 단자부; 및
상기 제5 무선 통신 코일 패턴을 연결하는 제3 단자부를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 단자부는 상기 기판의 일측에배치되는 무선충전장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부는 기판의 하면에 배치되고,
상기 제1 코일 패턴과 상기 제2 코일 패턴은 비아홀을 통하여 상기 제1 단자부 및 제2 단자부에 각각 연결되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 코일 패턴, 상기 제3 코일 패턴, 상기 제4 코일 패턴 및 사익 제5 코일 패턴은 상기 기판의 상면에 배치되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 코일 패턴은 상기 기판의 상면에 배치되고,
상기 제3 및 제5 코일 패턴은 상기 기판의 하면에 배치되는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
제1 내지 제3 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제1 온도 센서는 상기 제1 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치되고,
상기 제2 온도 센서는 상기 제2 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치되고,
상기 제3 온도 센서는 상기 제3 무선 충전 코일 내측에 대응하여 배치되는 무선충전장치.
제10항에 있어서,
상기 제5 무선 통신 코일 패턴은 상기 제1 온도 센서와 중첩되지 않는 밴딩부를 포함하는무선충전장치.
제10항에 있어서,
상기 차폐재에는 상기 제1 내지 제3 온도 센서에 대응하는 제1 내지 제3 방열홀을 포함하는 무선충전장치.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 차폐재 사이에 배치되는 방열부재를 더 포함하는 무선충전장치.