KR20190090918A - Adaptive Wireless Power Reception Method and Apparatus - Google Patents

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KR20190090918A
KR20190090918A KR1020180009696A KR20180009696A KR20190090918A KR 20190090918 A KR20190090918 A KR 20190090918A KR 1020180009696 A KR1020180009696 A KR 1020180009696A KR 20180009696 A KR20180009696 A KR 20180009696A KR 20190090918 A KR20190090918 A KR 20190090918A
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송일종
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a wireless power transmission method and an apparatus thereof. According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission apparatus comprises: an inverter; a transmission coil wirelessly transmitting an alternating current power signal received from the inverter; a receiver detector generating first to second output signals by using an inverter input voltage applied to at least the inverter, and a coil voltage applied to the transmission coil; and a main controller distinguishing an object arranged in a charging region based on the first to second output signals and controlling the inverter input voltage in accordance with a distinguishing result. Therefore, the present invention provides the wireless power transmission apparatus which is excellent in charging efficiency and heat dissipation performance.

Description

적응적 무선 전력 송신 방법 및 장치{Adaptive Wireless Power Reception Method and Apparatus}Adaptive Wireless Power Reception Method and Apparatus

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 충전 영역에 배치된 물체의 종류 및 상태에 따라 적응적으로 인버터 입력 전압-즉, 브이 레일(V_RAIL)-을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless power transmission method capable of adaptively controlling an inverter input voltage (ie, V_RAIL) according to the type and state of an object disposed in a charging region. And to an apparatus.

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.Energy transmission using wireless may be 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.The magnetic induction method uses the phenomenon that magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows to one coil, and is rapidly commercialized in small devices such as mobile phones. Is going on. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).

자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. The magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current.

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.Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.

단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. The short wavelength wireless power transmission scheme—simply, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.

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. This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.

즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In other words, the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.

무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.Wireless power transfer technology can be used in various industries, such as the mobile, IT, railroad and consumer electronics industries.

종래의 12와트(W)급 무선 충전을 제공하는무선 전력 송신 장치는 수신기 감지를 위한 대기 상태와 무선 전력 전송을 위한 충전 상태에서 인버터에 동일한 입력 전압-즉, 브이 레일(V_rail)-을 제공하였다.The conventional wireless power transmitter providing 12 watts of wireless charging provided the same input voltage to the inverter in a standby state for receiver sensing and a charging state for wireless power transmission, that is, V_rail. .

최근 고전력 충전을 제공하는 무선 전력 송신 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 60와트(W)이상의 고전력 충전을 요구하는 무선 전력 수신 장치가 개발되고 있는 실정이다.Recently, research on a wireless power transmitter providing high power charging has been actively conducted, and a wireless power receiver requiring high power charging of more than 60 watts (W) has been developed.

하지만, 저발열, 고효율 무선 전력 송신 장치를 제공하기 위해서는 고전압/저전류 무선 전력 송신을 수행해야 한다.However, in order to provide a low heat generation, high efficiency wireless power transmission apparatus, it is necessary to perform high voltage / low current wireless power transmission.

만약, 대기 상태에서 무선 전력 송신기가 고전압/저전류 전력 신호를 무선으로 전송하는 경우, 대기 전력 소모가 증가될 뿐만 아니라 주변 전자 기기가 파손될 위험성이 높아지는 문제점이 있다.If the wireless power transmitter wirelessly transmits a high voltage / low current power signal in the standby state, there is a problem that not only the standby power consumption is increased but also the risk that the peripheral electronic device is damaged.

반면, 고전력 충전 수신기를 위해 저전압/고전류 전력 신호가 전송되는 경우, 정상적인 충전이 불가할 뿐만 아니라 높은 발열로 인해 수신기가 파손될 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, when a low voltage / high current power signal is transmitted for the high power charging receiver, not only normal charging is possible but also the receiver may be damaged due to high heat generation.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 적응적 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an adaptive wireless power transmission method and apparatus.

본 발명의 다른 목적은 충전 영역에 배치된 물체의 종류 및 상태에 따라 적응적으로 인버터 입력 전압을 제어하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission method and apparatus capable of adaptively controlling an inverter input voltage according to the type and state of an object disposed in a charging region.

본 발명의 또 다른 목적은 충전 효율 및 발열 특성이 우수한 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a wireless power transmission method and apparatus having excellent charging efficiency and heat generation characteristics.

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.Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

본 발명은 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a method and apparatus for wireless power transmission.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 인버터와 상기 인버터로부터 수신되는 교류 전력 신호를 무선으로 전송하는 송신 코일과 적어도 상기 인버터로 인가되는 인버터 입력 전압, 상기 송신 코일에 인가되는 코일 전압을 이용하여 제1 내지 제2 출력 신호를 생성하는 수신기 감지기와 상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 충전 영역에 배치된 물체를 식별하고, 상기 식별 결과에 따라 상기 인버터 입력 전압을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함할 수 있다.A wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention uses an inverter and a transmission coil for wirelessly transmitting an AC power signal received from the inverter, at least an inverter input voltage applied to the inverter, and a coil voltage applied to the transmission coil. A main controller for identifying a receiver disposed to generate first to second output signals and an object disposed in a charging region based on the first to second output signals, and controlling the inverter input voltage according to the identification result. It may include.

여기서, 상기 메인 컨트롤러는 대기 상태에서 상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 상기 충전 영역에 배치된 수신기를 감지하면, 상기 인버터 입력 전압을 제1 전압에서 제2 전압으로 증가시켜 충전할 수 있다. Here, when the main controller detects a receiver disposed in the charging region based on the first to second output signals in a standby state, the main controller may increase the inverter input voltage from the first voltage to the second voltage to charge the receiver. .

또한, 상기 충전 중, 상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 상기 충전 영역에 배치된 수신기가 제거되었음을 감지하면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 인버터 입력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 강하시켜 상기 대기 상태로 진입할 수 있다.In addition, when detecting that the receiver disposed in the charging region is removed based on the first to second output signals, the main controller drops the inverter input voltage from the second voltage to the first voltage during the charging. Can enter the standby state.

또한, 상기 무선 전력 송신 장치는 전원으로부터 입력되는 전압을 변환하여 상기 제1 전압을 생성하는 변환기와 상기 인버터에 인가되는 상기 제1 전압을 ON/OFF 제어하도록 구성된 스위치와 상기 메인 컨트롤러의 제어에 따라 상기 스위치를 제어하는 인버터 입력 전압 제어기를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmitter may be configured to convert a voltage input from a power source to generate the first voltage, and to switch the ON / OFF control of the first voltage applied to the inverter and the control of the main controller. It may further include an inverter input voltage controller for controlling the switch.

또한, 상기 대기 상태에서 상기 충전 영역에 상기 수신기가 배치되면, 상기 스위치가 ON되고, 상기 충전 중 상기 수신기가 제거되면, 상기 스위치가 OFF될 수 있다.In addition, when the receiver is disposed in the charging area in the standby state, the switch is turned on, and when the receiver is removed during charging, the switch may be turned off.

여기서, 상기 수신기는 전력 등급이 60W급일 수 있다.In this case, the receiver may have a power class of 60W.

또한, 상기 제1 전압은 5V이하이고, 상기 제2 전압은 300V 이상일 수 있다.In addition, the first voltage may be 5 V or less, and the second voltage may be 300 V or more.

또한, 상기 제1 내지 제2 출력 신호는 레퍼런스 전압을 더 이용하여 생성될 수 있다.In addition, the first to second output signals may be generated by further using a reference voltage.

여기서, 상기 레퍼런스 전압은 상기 변환기의 출력 전압일 수 있다.Here, the reference voltage may be an output voltage of the converter.

또한, 상기 제1 전압은 상기 변환기의 출력 전압이 다이오드를 통과하여 생성될 수 있다.In addition, the first voltage may be generated when an output voltage of the converter passes through a diode.

또한, 상기 다이오드는 상기 스위치를 통과한 제2 전압이 상기 메인 컨트롤러 및 상기 변환기에 인가되는 것을 차단하는 보호 회로일 수 있다.In addition, the diode may be a protection circuit that blocks the second voltage passing through the switch from being applied to the main controller and the converter.

또한, 상기 수신기 감지기는 제1 비교기 및 제2 비교기를 포함하고, 상기 제1 내지 제2 출력 신호는 각각 상기 제1 비교기의 출력과 상기 제2 비교기의 출력일 수 있다.In addition, the receiver detector may include a first comparator and a second comparator, and the first to second output signals may be outputs of the first comparator and outputs of the second comparator, respectively.

또한, 상기 제1 비교기의 출력은 상기 인버터 입력 전압과 상기 코일 전압에 기반하여 결정되고, 상기 제2 비교기의 출력은 상기 코일 전압과 상기 레퍼런스 전압에 기반하여 결정될 수 있다.The output of the first comparator may be determined based on the inverter input voltage and the coil voltage, and the output of the second comparator may be determined based on the coil voltage and the reference voltage.

또한, 상기 수신기 감지기는 상기 메인 컨트롤러의 제어에 따라 상기 인버터 입력 전압 및 상기 코일 전압의 레벨을 강하하는 제1 내지 제2 전압 제어 회로와 상기 제1 내지 제2 전압 제어 회로에 각각 연결되어 전압 팔로워로 동작하는 제1 내지 제2 버퍼와 상기 제1 내지 제2 버퍼의 출력 전압 및 상기 레퍼런스 전압을 각각 강하하는 제1 내지 제3 필터와 상기 코일 전압을 직류로 변환하는 평활 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, the receiver detector is connected to the first to second voltage control circuit and the first to second voltage control circuit for dropping the level of the inverter input voltage and the coil voltage under the control of the main controller, respectively, the voltage follower And a first to third filter and a smoothing circuit for converting the coil voltage into direct current, respectively. have.

또한, 상기 인버터 입력 전압은 상기 제1 전압 제어 회로, 상기 제1 버퍼, 상기 제1 필터를 통과하여 상기 제1 비교기의 제1 입력 단자에 연결되고, 상기 코일 전압은 상기 평활 회로, 상기 제2 전압 제어 회로, 상기 제2 버퍼, 상기 제2 필터를 통과하여 상기 제1 비교기의 제2 입력 단자 및 상기 제2 비교기의 제1 입력 단자에 연결되고, 상기 레퍼런스 전압은 상기 제3 필터를 통과하여 상기 제2 비교기의 제2 입력 단자에 연결될 수 있다.In addition, the inverter input voltage is connected to the first input terminal of the first comparator through the first voltage control circuit, the first buffer, and the first filter, the coil voltage is the smoothing circuit, the second A voltage control circuit, the second buffer, and the second filter to be connected to the second input terminal of the first comparator and the first input terminal of the second comparator; and the reference voltage is passed through the third filter. It may be connected to the second input terminal of the second comparator.

또한, 상기 대기 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 제1 값이면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 영역에 상기 수신기가 배치된 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the output of the first comparator and the output of the second comparator are both first values in the standby state, the main controller may determine that the receiver is disposed in the charging region.

또한, 상기 대기 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 제2 값이면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 영역에 이물질이 배치된 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the output of the first comparator and the output of the second comparator are both second values in the standby state, the main controller may determine that the foreign material is disposed in the charging region.

또한, 상기 충전 중인 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 상기 제2 값으로 변경되며, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 중인 수신기가 상기 충전 영역에서 제거된 것으로 판단할 수 있다.In addition, the output of the first comparator and the output of the second comparator are both changed to the second value in the charging state, and the main controller may determine that the receiver being charged is removed from the charging region.

여기서, 상기 제1 값은 HIGH이고, 상기 제2 값은 LOW일 수 있다.Here, the first value may be HIGH and the second value may be LOW.

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.The above aspects of the present invention are only some of the preferred embodiments of the present invention, and various embodiments in which the technical features of the present invention are reflected will be described in detail below by those skilled in the art. Can be derived and understood.

본 발명에 따른 방법, 장치 및 시스템에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.The effects on the method, apparatus and system according to the present invention are described as follows.

본 발명은 적응적 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.The present invention has the advantage of providing an adaptive wireless power transmission method and apparatus.

또한, 본 발명은 충전 영역에 배치된 물체의 종류 및 상태에 따라 적응적으로 인버터 입력 전압을 제어함으로써, 고전력 충전을 가능하게 하는 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a wireless power transmission method and apparatus that enables high power charging by adaptively controlling the inverter input voltage according to the type and state of the object disposed in the charging region.

또한, 본 발명은 대기 상태와 충전 상태에서 인버터 입력 전압을 차등적으로 제공함으로써, 수신기 파손을 미연에 방지하는 것이 가능한 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a wireless power transmission method and apparatus that can prevent the damage to the receiver by providing the inverter input voltage differentially in the standby state and the charged state.

또한, 본 발명은 충전 효율 및 발열 특성이 우수한 무선 전력 송신 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a wireless power transmission method and apparatus excellent in charging efficiency and heat generation characteristics.

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 obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may 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 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전력 공급기가 구비된 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC/DC 변환기가 구비된 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고출력 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 메인 컨트롤러와 수신기 감지기의 구성 및 연결 관계를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 메인 컨트롤러와 수신기 감지기의 세부 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기 감지기의 비교기 출력 전압에 따른 수신기 감지 결과를 보여주는 실험 결과 테이블이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수신기 감지기의 비교기 출력 전압에 따른 감지 결과를 보여주는 실험 결과 테이블이다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 8 내지 9에 개시된 제1 전압 제어 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 8 내지 9에 개시된 제2 전압 제어 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
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.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 3.
5A is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmitter having a switched mode power supply according to an embodiment of the present invention.
5B is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmitter having a DC / DC converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the structure of a high power wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship between a main controller and a receiver detector of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
9 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of a main controller and a receiver detector of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is an experimental result table showing a receiver detection result according to a comparator output voltage of a receiver detector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an experimental result table showing a sensing result according to a comparator output voltage of a receiver detector according to another exemplary embodiment.
12A to 12B are diagrams for describing a detailed configuration of the first voltage control circuit disclosed in FIGS. 8 to 9 according to one embodiment of the present invention.
13A to 13B are diagrams for describing a detailed configuration of the second voltage control circuit disclosed in FIGS. 8 to 9 according to one embodiment of 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.Hereinafter, an apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.

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 embodiments, where it is described as being formed on the "top" or "bottom" of each component, the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)" may include the meaning of the down direction as well as the up 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. In the description of the embodiment, a device equipped with a function for transmitting wireless power on the wireless charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter for convenience of description. , A transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.

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 addition, as a representation of a device equipped with a function for receiving wireless power from the wireless power transmitter, for convenience of description, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, Receivers, receivers and the like can be used interchangeably.

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. The transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an access point (AP) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall hanging form, and the like. You can also transfer power.

이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. To this end, the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.

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. Herein, the wireless power transmission means may use various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the power transmitter coil and charges using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field.

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.Here, the wireless power transmission means may include a wireless charging technology of the electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA) which is a wireless charging technology standard apparatus.

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.In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters. Here, the wireless power receiving means may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standard organizations.

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 is a mobile phone, smart phone, laptop computer, digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in a small electronic device such as a toothbrush, an electronic tag, a lighting device, a remote control, a fishing bobber, a wearable device such as a smart watch, but is not limited thereto. If the device is equipped with a wireless power receiver according to the present invention, the battery can be charged. It is enough.

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, a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 30 that receives the received power. Can be configured.

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. For example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.

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.In another example, the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.

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, the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other. Here, the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.

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 are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.

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 performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto. The wireless power transmitter 10 may transmit information to the wireless power receiver 20. It may be to transmit.

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 method, bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. The wireless power receiver 20 according to an embodiment of the present invention may obtain various state information of the electronic device 30.

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. For example, the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like. The information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.

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. In particular, the wireless power transmitter 10 according to an embodiment of the present invention may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20.

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. The wireless power receiver 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode.

전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.The electronic device 30 may indicate that fast charging is possible through predetermined display means provided, for example, it may be a liquid crystal display.

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. In addition, the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display.

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. In this case, when the quick charge request button is selected by the user, the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20.

무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 제2전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다. The wireless power receiver 20 may generate a charging mode packet corresponding to the received fast charge request signal and transmit the generated charging mode packet to the wireless power transmitter 10, thereby converting the general second power charging mode into the fast charging mode.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신단은 두 개의 송신기를 구비할 수 있다. 이때, 일반 충전 모드에서는 하나의 송신기를 이용하여 충전을 수행하다가 고속 충전 모드로 전환되면, 두 개의 송신기를 이용하여 충전을 수행할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신단은 충전 모드에 따라 동적으로 충전에 사용되는 송신기의 개수를 제어할 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention may include two transmitters. In this case, in the normal charging mode, when charging is performed using one transmitter and then switched to the fast charging mode, charging may be performed using two transmitters. That is, the wireless power transmitter may dynamically control the number of transmitters used for charging according to the charging mode.

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. For example, as illustrated by reference numeral 200a, the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed.

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.In this case, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto. In another example, the wireless power transmitter 10 may be allocated for each wireless power receiver. By using different frequency bands, power may be distributed and transmitted to a plurality of wireless power receivers.

이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.In this case, the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of required power for each wireless power receiver, a state of charge of a battery, power consumption of an electronic device, and available power of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the

다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. As another example, as shown at 200b, the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters.

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. In this case, the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.

이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.In this case, the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 is adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, the available power of the wireless power transmitter, and the like. Can be determined.

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.Referring to FIG. 3, the wireless power transmitter 300 may largely include a power converter 310, a power transmitter 320, a communicator 330, a controller 340, and a sensor 350. . It should be noted that the configuration of the wireless power transmitter 300 is not necessarily an essential configuration, and may include more or fewer components.

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.As shown in FIG. 3, when the DC power is supplied from the power supply unit 360, the power converter 310 may perform a function of converting the power into AC power having a predetermined intensity.

이를 위해, 전력 변환부(310)는 DC/DC 변환부(311), 인버터(312) 및 주파수 생성기(313)를 포함하여 구성될 수 있다. To this end, the power converter 310 may include a DC / DC converter 311, an inverter 312, and a frequency generator 313.

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.Here, the inverter 312 may be a half bridge inverter or a full bridge inverter, but is not limited thereto. The inverter 312 may be a circuit configuration capable of converting DC power into AC power having a specific operating frequency.

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 / DC converter 311 may perform a function of converting DC power supplied from the power supply unit 350 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the controller 340.

이때, 센싱부(350)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(340)에 제공할 수 있다. In this case, the sensing unit 350 may measure the voltage / current of the DC-converted power and provide the same to the controller 340.

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. In addition, the sensing unit 350 may measure the internal temperature of the wireless power transmitter 300 to determine whether overheating occurs, and provide the measurement result to the controller 340.

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. For example, the controller 340 may adaptively block power supply from the power supply unit 350 or block power from being supplied to the inverter 312 based on the voltage / current value measured by the sensing unit 350. Can be.

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.To this end, one side of the power converter 310 may further include a predetermined power cut-off circuit for cutting off the power supplied from the power supply unit 350 or cutting off the power supplied to the inverter 312.

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 inverter 312 may convert the DC / DC converted DC power into AC power based on a reference AC signal generated by the frequency generator 313, which may be, for example, a pulse width modulated signal. In this case, the frequency of the reference AC signal may be dynamically changed according to the control signal of the controller 340.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 동작 주파수를 조절하여 송출 전력의 세기를 조절할 수도 있다. The wireless power transmitter 300 according to an embodiment of the present invention may adjust the intensity of the output power by adjusting the operating frequency.

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. For example, the controller 340 may receive power reception state information and / or power control signal of the wireless power receiver through the communication unit 330, and may be based on the received power reception state information or (and) power control signal. It is possible to adjust the intensity of the power output.

일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. For example, the power reception state information may include, but is not limited to, strength information of the rectifier output voltage and strength information of a current applied to the receiving coil.

전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. 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 power transmitter 320 may include a multiplexer 321 (or multiplexer) and a transmission coil unit 322. Here, the transmitting coil unit 322 may be composed of first to nth transmitting coils.

또한, 전력 전송부(320)는 전력 전송을 위한 특정 캐리어 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. In addition, the power transmitter 320 may further include a carrier generator (not shown) for generating a specific carrier frequency for power transmission.

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 this case, the carrier generator may generate a specific carrier frequency for mixing with the output AC power of the inverter 312 received through the multiplexer 321.

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 transmitting 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.According to 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 differently adjusting the LC resonance characteristics for each transmission coil.

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 multiplexer 321 may perform a switch function for transferring AC power to a transmission coil selected by the controller 340. The controller 340 may select a transmission coil to be used for power transmission to the corresponding wireless power receiver based on a predetermined signal strength indicator received from the wireless power receiver for each transmission coil.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(340)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. When a plurality of wireless power receivers are connected, the controller 340 according to an embodiment of the present invention may transmit power through time division multiplexing for each transmission coil.

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. For example, in the wireless power transmitter 300, three wireless power receivers, i.e., the first to third wireless power receivers, are each identified through three different transmitting coils, i.e., the first to third transmitting coils. In addition, the controller 340 may control the multiplexer 321 to control AC power to be transmitted only through a specific transmission coil in a specific time slot.

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 수신기로 송출되는 전력을 제어할 수도 있다.In this case, the amount of power transmitted to the corresponding wireless power receiver may be controlled according to the length of the time slot allocated to each transmitting coil, but this is only one embodiment. The power output to the wireless power receiver may be controlled by controlling the intensity of the output DC power of the DC / DC converter 311.

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. The controller 340 may control the multiplexer 321 to sequentially transmit the detection signals through the first to nth transmission coils 322 during the first detection signal transmission procedure.

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. In this case, the controller 340 may identify a time point at which the detection signal is transmitted using the timer 355. When the detection signal transmission time arrives, the control unit 340 controls the multiplexer 321 to detect the detection signal through the corresponding transmission coil. Can be controlled to be sent.

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 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.For example, the timer 350 may transmit a specific event signal to the controller 340 at a predetermined period during the step of transmitting a detection signal, and the controller 340 may multiplexer 321 whenever the corresponding event signal is detected. ) Can be controlled to transmit a specific detection signal through the corresponding transmission coil.

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 control unit 340 transmits a predetermined transmission coil identifier and a corresponding transmission coil for identifying which transmission coil has received a signal strength indicator from the demodulator 332 during the first detection signal transmission procedure. Signal strength indicator received through the can be received.

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. Subsequently, in the second detection signal transmission procedure, the control unit 340 controls the multiplexer 321 so that the detection signal may be transmitted only through the transmission coil (s) in which the signal strength indicator has been received during the first detection signal transmission procedure. You may.

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. As another example, the control unit 340 transmits the second sensed signal to the transmitting coil in which the signal strength indicator having the largest value is received when there are a plurality of transmit coils in which the signal strength indicator is received during the first sensed signal transmitting procedure. In the procedure, the detection signal may be determined as the transmission coil to be transmitted first, and the multiplexer 321 may be controlled according to the determination result.

통신부(330)는 변조부(331)와 복조부(332) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. The communicator 330 may include at least one of a modulator 331 and a demodulator 332.

변조부(331)는 제어부(340)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(321)에 전달할 수 있다. The modulator 331 may modulate the control signal generated by the controller 340 and transmit the modulated control signal to the multiplexer 321.

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.Here, the modulation scheme for modulating the control signal is a frequency shift keying (FSK) modulation scheme, a Manchester coding modulation scheme, a PSK (Phase Shift Keying) modulation scheme, a pulse width modulation scheme, a differential 2 Differential bi-phase modulation schemes may be included, but is not limited thereto.

복조부(332)는 송신 코일을 통해 특정 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(340)에 전송할 수 있다. When a specific signal is detected through the transmitting coil, the demodulator 332 may demodulate the detected signal and transmit the demodulated signal to the controller 340.

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.Here, the demodulated signal may include a signal strength indicator, an error correction (EC) indicator for controlling power during wireless power transmission, an end of charge (EOC) indicator, an overvoltage / overcurrent / overheat indicator, and the like. However, the present invention is not limited thereto, and may include various state information for identifying a state of the wireless power receiver.

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 demodulator 332 may identify from which transmission coil the demodulated signal is received, and may provide the control unit 340 with a predetermined transmission coil identifier corresponding to the identified transmission coil.

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.  In addition, the demodulator 332 may demodulate a signal received through the transmission coil 323 and transmit the demodulated signal to the controller 340. For example, the demodulated signal may include a signal strength indicator, but is not limited thereto. The demodulated signal may include various state information of the wireless power receiver.

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.For example, the wireless power transmitter 300 may obtain the signal strength indicator through in-band communication that communicates with the wireless power receiver using the same frequency used for wireless power transmission.

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. In addition, the wireless power transmitter 300 may not only transmit wireless power using the transmission coil unit 322 but also exchange various control signals and state information with the wireless power receiver through the transmission coil unit 322. .

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.As another example, a separate coil corresponding to each of the first to nth transmitting coils of the transmitting coil unit 322 may be additionally provided in the wireless power transmitter 300, and wireless power may be provided by using the provided separate coil. Note that in-band communication with the receiver may also be performed.

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. In the description of FIG. 3, the wireless power transmitter 300 and the wireless power receiver perform in-band communication by way of example. However, this is only one embodiment. Short-range bidirectional communication may be performed through a frequency band different from that of FIG.

일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.For example, the short-range bidirectional communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.

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. 이 경우, 전력 전송부(320)는 다중화기(321)가 구비되지 않을 수 있다.In addition, in the description of FIG. 3, the power transmitter 320 of the wireless power transmitter 300 includes a multiplexer 321 and a plurality of transmission coils 322, but this is only one embodiment. It should be noted that the power transmitter 320 according to the embodiment may be composed of one transmitting coil. In this case, the power transmitter 320 may not be provided with the multiplexer 321.

도 4는 상기 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 3.

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.Referring to FIG. 4, the wireless power receiver 400 includes a receiving coil 410, a rectifier 420, a DC / DC converter 430, a load 440, a sensing unit 450, and a communication unit ( 460, the main controller 470 may be configured. Here, the communicator 460 may include at least one of a demodulator 461 and a modulator 462.

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 wireless power receiver 400 illustrated in the example of FIG. 4 is illustrated as being capable of exchanging information with the wireless power transmitter 300 through in-band communication, this is only one embodiment. The communication unit 460 according to another embodiment may provide short-range bidirectional communication through a frequency band different from the frequency band used for wireless power signal transmission.

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.AC power received through the receiving coil 410 may be delivered to the rectifier 420. The rectifier 420 may convert AC power into DC power and transmit the DC power to the DC / DC converter 430. The DC / DC converter 430 may convert the strength of the rectifier output DC power into a specific strength required by the load 440 and then transfer the power to the load 440.

센싱부(450)는 정류기(420) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. The sensing unit 450 may measure the intensity of the output DC power of the rectifier 420 and provide it to the main controller 470.

또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(410)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(470)에 전송할 수도 있다. In addition, the sensing unit 450 may measure the strength of the current applied to the receiving coil 410 according to the wireless power reception, and may transmit the measurement result to the main controller 470.

또한, 센싱부(450)는 무선 전력 수신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(470)에 제공할 수도 있다. In addition, the sensing unit 450 may measure the internal temperature of the wireless power receiver 400 and provide the measured temperature value to the main controller 470.

일 예로, 주제어부(470)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. For example, the main controller 470 may determine whether the overvoltage occurs by comparing the measured intensity of the rectifier output DC power with a predetermined reference value.

판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(462)에 전송할 수 있다. As a result of the determination, when the overvoltage is generated, a predetermined packet indicating that the overvoltage has occurred may be generated and transmitted to the modulator 462.

여기서, 변조부(462)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(410) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기(300)에 전송될 수 있다. Here, the signal modulated by the modulator 462 may be transmitted to the wireless power transmitter 300 through the receiving coil 410 or a separate coil (not shown).

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. In addition, the main controller 470 may determine that the detection signal is received when the intensity of the rectifier output DC power is greater than or equal to a predetermined reference value. When the detection signal is received, a signal strength indicator corresponding to the detection signal may be modulated by the modulator 462. ) To be transmitted to the wireless power transmitter 300.

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. As another example, the demodulator 761 demodulates an AC power signal or a rectifier 420 output DC power signal between the receiving coil 410 and the rectifier 420 to identify whether a sensing signal is received, and then, the demodulation unit 761 may control the identification result. It may be provided to the unit 470.

이때, 주제어부(470)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.In this case, the main controller 470 may control the signal strength indicator corresponding to the detection signal to be transmitted through the modulator 462.

도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전력 공급기가 구비된 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.5A is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmitter having a switched mode power supply according to an embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(500)는 주제어기(510), 게이트 드라이버(520), 인버터(Invertor, 530), 전력 전송기(540), AC 전원(550), 가변 주파수 스위칭 모드 전력 공급기(Variable Frequency Switching Mode Power Supply(VF SMPS), 560) 및 통신 복조기(570)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5A, the wireless power transmitter 500 may include a main controller 510, a gate driver 520, an inverter 530, a power transmitter 540, an AC power source 550, and variable frequency switching mode power. It may include a supply (Variable Frequency Switching Mode Power Supply (VF SMPS), 560) and the communication demodulator 570.

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 AC power source 550 may be converted into the DC voltage signal V_rail by the VF SMPS 560 and then supplied to the inverter 530.

일반적으로, 스위칭 모드 전력 공급기(Switching Mode Power Supply, SMPS)는 전원 공급 장치로서, 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) uses a switch control scheme that converts AC power into DC power using a switching transistor, a filter, a rectifier, and the like as a power supply. Here, the rectifier and the filter may be configured independently 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 that controls the on / off time ratio of semiconductor switch element and supplies the stabilized output DC power to the device or circuit element. It is widely used in equipment and equipment.

전원의 품질에 따라 전자 회로 동작의 안정성이나 정밀도가 좌우되는 경우가 많다. 일반적으로 배터리 및 상용 AC 전원으로부터 안정적 전원을 변환하여 공급하는 방식에는 크게 선형 제어(series regulator) 방식과 스위치 모드(switched mode) 방식이 있다. In many cases, the stability and precision of electronic circuit operation depends on the quality of the power supply. In general, there are two methods of converting a stable power supply from a battery and a commercial AC power supply, a series regulator method and a switched mode method.

TV 수상기나 CRT 모니터 등에 사용되는 선형 제어 방식은 주위 회로가 간단하고 가격이 저렴하지만, 열 발생이 많고 전원 효율이 낮으며 부피가 크다는 단점이 있다. Linear control schemes used in TV receivers, CRT monitors, and the like have simple peripheral circuits and are inexpensive, but have disadvantages such as high heat generation, low power efficiency, and large volume.

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 the advantages of almost no heat generation, high power efficiency, and small volume. However, the switching mode method is expensive, complicated circuit, and 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 variable switching mode power supply (SMPS) applied to a wireless charging system generates a DC voltage by switching and rectifying AC voltages of several tens of Hz bands 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. A variable SMPS may output a DC voltage of a constant level or adjust the output level of the DC voltage according to a predetermined control of a Tx controller.

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 controls the supply voltage according to the output power level of the power amplifier, i.e., the inverter 530, so that the power amplifier of the wireless power transmitter can always operate in the highly efficient saturation region, thus providing maximum efficiency at all output levels. Can be maintained.

가변 SMPS 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 가변 DC/DC 변환기(Variable DC/DC Converter)를 사용할 수 있다. If a commercially available SMPS is used instead of the variable SMPS, a variable DC / DC converter may be additionally used.

상용 SMPS와 가변 DC/DC 변환기는 전력 증폭기가 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있게 전력 증폭기의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대 효율을 유지하게 할 수 있다. Commercial SMPSs and variable DC / DC converters can control the supply voltage according to the power amplifier's output power level, allowing the power amplifier to operate in a highly efficient saturation region, ensuring 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 a 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 inverter 530 converts the DC voltage V_rail of a constant level to a AC voltage by a switching pulse signal of a few MHz to several tens of MHz bands, that is, a pulse width modulated signal, received through the gate driver 520. The AC power to be transmitted wirelessly can be generated by converting to.

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.In this case, the gate driver 520 may generate a plurality of PWM signals for controlling the plurality of switches included in the inverter 530 using the reference clock signal Ref_CLK supplied from the main controller 510.

상기한, 도 5a의 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 구성되는 경우, 구비된 2개의 스위치를 각각 제어하기 위한 2개의 PWM 신호를 게이트 드라이버(520)로부터 수신할 수도 있다. In the embodiment of FIG. 5A, four PWM signals SC1, SC2, SC3, and SC4 for controlling each of the four switches provided with the inverter 530 are illustrated as receiving from the gate driver 520. However, this is only one embodiment, and when the inverter is configured as a half bridge according to another embodiment, two PWM signals for controlling each of the two switches may be received from the gate driver 520. .

여기서, 스위치는 모스펫(MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)로 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 형태의 스위치가 사용될 수도 있다. Here, the switch may be formed of a MOSFET (MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor), but this is only one embodiment, other types of switches may be used.

VF SMPS(560)는 주제어기(510)의 제어 신호에 따라 출력되는 DC 전압(V_rail)을 동적으로 조절할 수도 있다. The VF SMPS 560 may dynamically adjust the DC voltage V_rail output according to the control signal of the main controller 510.

일 예로, 주제어기(510)는 충전 대상 수신기에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 동적으로 VF SMPS(560)의 출력 DC 전압을 제어할 수도 있다. For example, the main controller 510 may dynamically control the output DC voltage of the VF SMPS 560 according to the strength of power required by the receiver to be charged.

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.As another example, when the main controller 510 detects an overvoltage, an overcurrent, an overheat, etc. by a sensor provided, the main controller 510 dynamically cuts off the AC power source 550 or reduces the output DC voltage V_rail of the VF SMPS 560. Or blocked.

또한, VF SMPS(560) 및 가변 DC/DC 변환기는 그것의 제조사 및 용도에 따라 입력 전류에 대한 효율 특성이 상이할 수 있다.In addition, the VF SMPS 560 and the variable DC / DC converter may have different efficiency characteristics for the input current depending on the manufacturer and the application thereof.

일 예로, 제1 제조사의 가변 DC/DC 변환기는 입력 전류가 1A일 때 효율이 85%이고, 전류 2A일 때 효율이 95%일 수 있다. 반면, 제2 제조사의 가변 DC/DC 변환기는 입력 전류가 1A일 때 효율이 95%이고, 전류 2A일 때 효율이 85%일 수도 있다.For example, the variable DC / DC converter of the first manufacturer may have an efficiency of 85% when the input current is 1A, and an efficiency of 95% when the current is 2A. On the other hand, the variable DC / DC converter of the second manufacturer has an efficiency of 95% when the input current is 1A, and an efficiency of 85% when the current is 2A.

주제어기(510)는 무선 전력 송신 장치(500)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. The main controller 510 may control the overall operation of the wireless power transmitter 500.

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 power transmitter 540 includes at least one power transmission antenna (not shown)-for example, an LC resonant circuit-and a matching circuit for impedance matching, for wirelessly transmitting an AC power signal output from the inverter 530. It may be configured to include).

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.In addition, when the power transmitter 540 is provided with a plurality of transmission coils, the power transmitter 540 may further include a selection switching circuit for selecting a transmission coil to be used for wireless power transmission among the plurality of transmission coils.

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. In addition, the power transmitter 540 may further include various sensing circuits for measuring the strength of the power input from the inverter 530 or the strength, temperature, etc. of the power transmitted through the transmission coil. Here, the sensing result may be transmitted to the main controller 510.

통신 복조기(570)는 전력 전송기(540)를 통해 수신되는 제어 신호를 복조하여 주제어기(510)에 전달할 수 있다. The communication demodulator 570 may demodulate and transmit the control signal received through the power transmitter 540 to the main controller 510.

전력 전송기(540)는 인밴드 통신을 통해 수신되는 제어 신호를 통신 복조기(570)에 제공할 수 있다.The power transmitter 540 may provide a control signal received through in-band communication to the communication demodulator 570.

도 5b는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 따른 DC/DC 변환기가 구비된 무선 전력 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.5B is a block diagram illustrating an internal structure of a wireless power transmission apparatus equipped with a DC / DC converter according to another embodiment of the present invention.

도 5b을 참조하면, 본 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(501)는 DC 전원(580)으로부터 인가되는 직류 전력을 주제어기(510)의 제어 신호에 따라 특정 세기의 직류 전력으로 변환하는 DC/DC 변환기(590)를 포함하여 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 5B, the wireless power transmitter 501 according to the present embodiment may convert DC power applied from the DC power source 580 into DC power having a specific intensity according to a control signal of the main controller 510. It may also be configured to include a DC converter 590.

일 예로, 주제어기(510)는 PWM 신호의 듀티 레이트를 조절하여 DC/DC 변환기(590)의 직류 변환 비율을 조절할 수 있다. For example, the main controller 510 may adjust the DC conversion ratio of the DC / DC converter 590 by adjusting the duty rate of the PWM signal.

일 예로, 듀티 레이트가 0.5이면, 입력 전압 대비 출력 전압의 비율은 50%일 수 있다. For example, when the duty rate is 0.5, the ratio of the output voltage to the input voltage may be 50%.

다른 일 예로, 듀티 레이트가 0.2이면, 입력 전압 대비 출력 전압의 비율은 20%일 수 있다.As another example, when the duty rate is 0.2, the ratio of the output voltage to the input voltage may be 20%.

무선 전력 송신 장치(600)를 구성하는 나머지 구성 요소들에 대한 설명은 상술한 도 5a의 설명으로 대체하기로 한다.Description of the remaining components constituting the wireless power transmission apparatus 600 will be replaced with the description of FIG. 5A described above.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.6 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 절차는 크게 선택 단계(Selection Phase, 610), 핑 단계(Ping Phase, 620), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 630), 협상 단계(Negotiation Phase, 640), 보정 단계(Calibration Phase, 650), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 660) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 670)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 6, the wireless power transmission procedure for wireless charging may be divided into a selection phase (610), a ping phase (620), an identification and configuration phase (630), and a negotiation phase ( Negotiation phase 640, a calibration phase 650, a power transfer phase 660, and a renegotiation phase 670.

송신기는 상기 무선 전력 전송 절차에 포함된 단계들 중 선택 단계(610)를 제외한 어느 하나의 단계에서 특정 오류 또는 특정 이벤트를 감지하면, 선택 단계(610)로 회귀할 수 있다. When the transmitter detects a specific error or a specific event at any one of the steps included in the wireless power transmission procedure except for the selection step 610, the transmitter may return to the selection step 610.

여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. Here, specific errors and specific events will be apparent from the following description.

또한, 선택 단계(610)에서 송신기는 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 영역 또는 충전 베드-에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. In addition, in the selection step 610, the transmitter may monitor the presence of an object on the interface surface, such as a charging area or a charging bed.

만약, 송신기가 인터페이스 표면-예를 들면, 충전 베드-에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(620)로 천이할 수 있다. If the transmitter detects that an object has been placed on an interface surface, eg, a charging bed, it may transition to ping step 620.

선택 단계(610)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일 또는 1차 코일(Primary Coil)의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다. In the selection step 610, the transmitter transmits a very short pulse of an analog ping signal and an object in the active area of the interface surface based on the current change of the transmitting coil or the primary coil. Can detect the presence of

핑 단계(620)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 특정 표준-예를 들면, WPC 표준-이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. In ping step 620, when an object is detected, the transmitter activates the receiver and sends a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that is compatible with a particular standard, such as a WPC standard.

핑 단계(620)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(610)로 천이할 수 있다. If in ping step 620 the transmitter does not receive a response signal (eg, a signal strength packet) to the digital ping from the receiver, it may transition back to selection step 610.

또한, 핑 단계(620)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(610)로 천이할 수도 있다.In addition, in the ping step 620, when the transmitter receives a signal indicating that power transmission is completed, that is, a charging completion packet, the transmitter may transition to the selection step 610.

핑 단계(620)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(630)로 천이할 수 있다.Once the ping step 620 is complete, the transmitter may transition to the identification and configuration step 630 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.

식별 및 구성 단계(630)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 패킷 전송 오류가 있거나(transmission error), 파워 전송 계약이 설정되지 않으면(no power transfer contract) 선택 단계(610)로 천이할 수 있다.In the identification and configuration step 630, the transmitter receives an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, a packet transmission error, or a power transmission agreement. If this is not set (no power transfer contract) it may transition to selection step 610.

송신기는 식별 및 구성 단계(630)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(640)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may determine whether entry into the negotiation step 640 is necessary based on a negotiation field value of the configuration packet received in the identification and configuration step 630.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(640)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.As a result of the check, if negotiation is necessary, the transmitter may enter a negotiation step 640 to perform a predetermined FOD detection procedure.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(660)로 진입할 수도 있다.On the other hand, if no verification is required as a result of the check, the transmitter may immediately enter the power transmission step 660.

협상 단계(640)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. In the negotiation step 640, the transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value.

이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.In this case, the transmitter may determine a threshold for FO detection based on the reference quality factor value.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. The transmitter may detect whether the FO exists in the charging region by using the determined threshold for FO detection and the currently measured quality factor value, and control power transmission according to the FO detection result.

일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.For example, when the FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.

FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(660)로 진입할 수도 있다. If the FO is detected, the transmitter may return to selection step 510. On the other hand, when no FO is detected, the transmitter may enter the power transfer step 660 via the correction step 550.

상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(650)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. In detail, when the FO is not detected, the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end in the correction step 650, and calculates the power loss at the receiving end and the transmitting end to determine the strength of the power transmitted at the transmitting end. It can be measured.

송신기는 보정 단계(650)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.The transmitter may predict power loss based on the difference between the transmit power of the transmit end and the receive power of the receive end in the correction step 650. The transmitter according to an embodiment may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.

전력 전송 단계(640)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpected packet), 미리 정의된 시간 동안 원하는 패킷이 수신되지 않거나(time out), 기 설정된 파워 전송 계약에 대한 위반이 발생되거나(power transfer contract violation), 충전이 완료된 경우, 선택 단계(610)로 천이할 수 있다.In the power transfer step 640, the transmitter receives an unexpected packet, an outgoing desired packet for a predefined time, or a violation of a preset power transfer contract. transfer contract violation), if filling is complete, then transition to optional step 610.

또한, 전력 전송 단계(660)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(670)로 천이할 수 있다. 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(660)로 회귀할 수 있다.Further, in power transfer step 660, the transmitter may transition to renegotiation step 670 if it is necessary to reconfigure the power transfer agreement in accordance with a change in transmitter state or the like. At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step (660).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. The power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver.

일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 전력에 대한 정보, 가용 전력에 관한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. For example, the transmitter status information may include information on the maximum transmittable power, information on the available power, information on the maximum number of receivers, etc. The receiver status information may include information on the required power, etc. have.

여기서, 수신기는 송신기의 가용 전력에 관한 정보 및 현재 수신되고 있는 전력에 기반하여 요구 전력을 결정할 수 있다. Here, the receiver may determine the required power based on the information on the available power of the transmitter and the power currently being received.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고출력 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the structure of a high power wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(700)는 교류 전원(701), 노이즈 필터(Noise Filter, 702), 정류기(Rectifier, 703), 인버터 입력 전압 제어기(Inverter Input Voltage Controller, 704), 스위치(705), 변환기(Transformer, 706), 메인 컨트롤러(Main Controller, 707), 게이트 드라이버(Gate Driver, 708), 인버터(Inverter, 709), 코일 유닛(Coil Unit, 710), 전력 센서(711), 수신기 감지기(Receiver Detecting Circuit, 712), 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog Digital Converter, 713) 및 다이오드(718) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7, an apparatus 700 for transmitting power wirelessly includes an AC power source 701, a noise filter 702, a rectifier 703, an inverter input voltage controller 704, and a switch. 705, Transformer 706, Main Controller 707, Gate Driver 708, Inverter 709, Coil Unit 710, Power Sensor 711 , A receiver detector (712), an analog to digital converter (ADC: Analog Digital Converter, 713) and may include at least one of the diode 718.

노이즈 필터(702)는 교류 전원(701)에 포함된 전자파 간섭(EMI: ElectroMagnetic Interference)을 제거하는 EMI 필터 회로 및(또는) 수 Kv의 서지(Surge) 전압을 잡기 위한 서지 프로텍터(Surge Protector) 소자를 포함하여 구성될 수 있다.The noise filter 702 may include an EMI filter circuit for eliminating electromagnetic interference (EMI) included in the AC power supply 701 and / or a surge protector element for catching a surge voltage of several Kv. It may be configured to include.

정류기(703)는 노이즈 필터(703)를 통과한 교류 전원을 직류로 변환할 수 있다.The rectifier 703 may convert an AC power supply passing through the noise filter 703 into a direct current.

인버터 입력 전압 제어기(704)는 변환기(706)로부터 동작 전원을 공급받고, 메인 컨트롤러(707)의 소정 제어 신호에 따라 스위치(705)를 ON/OFF 제어할 수 있다. The inverter input voltage controller 704 may receive operating power from the converter 706 and control the switch 705 ON / OFF according to a predetermined control signal of the main controller 707.

일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태-예를 들면, 선택 단계(610) 및 핑 단계(620)를 포함함-에서 인버터(709)에 제2 인버터 입력 전압-즉, V_RAIL #2-이 인가되도록 제어할 수 있다. As an example, the main controller 707 has a second inverter input voltage, i.e., V_RAIL # 2-, in the inverter 709 in a standby state, including, for example, a selection step 610 and a ping step 620. It can be controlled to be applied.

상세하게, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태로 진입하면 인버터 입력 전압 제어기(704)에 소정 제어 신호를 전송하여 스위치(705)가 오픈(OFF)되도록 제어할 수 있다. 스위치(705)가 OFF되면, 인버터(709)로 제2 인버터 입력 전압이 입력될 수 있다. In detail, when the main controller 707 enters the standby state, the main controller 707 may transmit a predetermined control signal to the inverter input voltage controller 704 to control the switch 705 to be open (OFF). When the switch 705 is OFF, the second inverter input voltage may be input to the inverter 709.

다른 일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태에서 충전 영역에 수신기-예를 들면, 60W급의 전력 수신이 가능한 수신기일 수 있음-가 배치되었음을 감지하면, 인버터 입력 전압 제어기(704)에 소정 제어 신호를 전송하여, 스위치(705)를 단락(ON)되도록 제어할 수 있다. As another example, when the main controller 707 detects that a receiver, for example, a receiver capable of receiving power of 60 W, is disposed in the charging area in the standby state, the main controller 707 may control the inverter input voltage controller 704. By transmitting a signal, the switch 705 can be controlled to be shorted (ON).

이때, 인버터에는 제1 인버터 입력 전압-즉, V_RAIL #1-이 인가될 수 있다.In this case, a first inverter input voltage, that is, V_RAIL # 1- may be applied to the inverter.

또 다른 일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태에서 충전 영역에 이물질이 배치되었음을 감지하면, 스위치(705)가 오픈(OFF) 상태를 유지하도록 제어할 수도 있다.As another example, the main controller 707 may control the switch 705 to remain open (OFF) when it detects that the foreign matter is disposed in the charging area in the standby state.

또 다른 일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 수신기를 충전 중인 상태-즉, 인버터(702)에 제1 인버터 입력 전압이 공급되는 상태임-에서, 수신기가 충전 영역에서 제거되었음을 감지하면, 인버터 입력 전압 제어기(704)에 소정 제어 신호를 전송하여 스위치(705)가 오픈(OFF)되도록 제어할 수 있다. As another example, when the main controller 707 detects that the receiver is removed from the charging region while the main controller 707 is charging the receiver, that is, the first inverter input voltage is supplied to the inverter 702, the inverter input voltage The switch 705 may be controlled to be open (OFF) by transmitting a predetermined control signal to the controller 704.

스위치(705)가 OFF되면, 인버터(709)로 인가되는 전압은 제1 인버터 입력 전압에서 제2 인버터 입력 전압으로 변경될 수 있다.When the switch 705 is OFF, the voltage applied to the inverter 709 may be changed from the first inverter input voltage to the second inverter input voltage.

본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 메인 컨트롤러(707)는 충전 영역에 배치된 수신기의 타입을 식별할 수도 있다. According to another embodiment of the present disclosure, the main controller 707 may identify the type of the receiver disposed in the charging area.

일 예로, 수신기의 타입은 5~15W급의 제1 수신기와 60W급의 제2 수신기로 구분될 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 보다 세분화된 전력 등급에 따라 더 많은 수신기 타입이 정의될 수 있음을 주의해야 한다.For example, the type of receiver may be divided into a first receiver of 5-15W class and a second receiver of 60W class, but this is only one embodiment, and more receiver types are defined according to more granular power classes. Care should be taken.

일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태에서 감지된 수신기가 제1 수신기인 경우, 메인 컨트롤러(707)는 스위치(705)가 오픈(OFF) 상태를 유지하도록 제어할 수도 있다.For example, when the receiver sensed in the standby state is the first receiver, the main controller 707 may control the switch 705 to maintain the open state.

즉, 메인 컨트롤러(707)는 제1 수신기가 감지되면 인버터(709)에 제2 인버터 입력 전압이 공급되도록 제어할 수 있다.That is, the main controller 707 may control the second inverter input voltage to be supplied to the inverter 709 when the first receiver is detected.

다른 일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 대기 상태에서 감지된 수신기가 제2 수신기인 경우, 메인 컨트롤러(707)는 스위치(705)를 오픈(OFF) 상태에서 단락(ON) 상태로 전환시킬 수 있다. As another example, when the receiver sensed in the standby state is the second receiver, the main controller 707 may switch the switch 705 from the open (OFF) state to the short state (ON) state. .

즉, 메인 컨트롤러(707)는 제2 수신기가 감지되면 인버터(709)에 제1 인버터 입력 전압이 공급되도록 제어할 수 있다.That is, the main controller 707 may control the first inverter input voltage to be supplied to the inverter 709 when the second receiver is detected.

일 예로, 제1 인버터 입력 전압은 330V이고, 제2 인버터 입력 전압은 12V의 전압일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제1 인버터 입력 전압이 제2 인버터 입력 전압보다 수배 또는 수십배 이상 높은 전압이면 족하다.For example, the first inverter input voltage is 330V, the second inverter input voltage may be a voltage of 12V, but is not limited thereto, and if the first inverter input voltage is several times or tens of times higher than the second inverter input voltage. It is enough.

인버터 입력 전압 제어기(704)는 메인 컨트롤러(707)의 제어 신호에 따라 스위치(705)를 제어하여 정류기(703)에 의해 정류된 직류 전압인 제1 인버터 입력 전압(V_RAIL#1)이 스위치(705)를 통해 인버터(709)에 공급되도록 제어하거나, 변환기(706)에 의해 변환되어 전압 강하된 전압인 제2 인버터 입력 전압(V_RAIL#2)이 인버터(709)에 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.The inverter input voltage controller 704 controls the switch 705 according to the control signal of the main controller 707 so that the first inverter input voltage V_RAIL # 1, which is a DC voltage rectified by the rectifier 703, is switched by the switch 705. ) May be controlled to be supplied to the inverter 709, or may be controlled so that the second inverter input voltage V_RAIL # 2, which is a voltage dropped by the converter 706, may be supplied to the inverter 709. .

본 발명에 있어서, 인버터 입력 전압은 인버터(709)에 인가되는 직류 전압으로 정의될 수 있다. In the present invention, the inverter input voltage may be defined as a DC voltage applied to the inverter 709.

만약, 인버터 입력 전압 제어기(740)가 스위치(705)를 ON시키면, V4(716)-즉, V_RAIL#2-는 다이오드(718)에 의해 차단되고, V_RAIL#1만이 인버터(703)에 공급될 수 있다.If the inverter input voltage controller 740 turns the switch 705 on, V4 716-that is, V_RAIL # 2- is cut off by the diode 718, and only V_RAIL # 1 can be supplied to the inverter 703. Can be.

반면, 인버터 입력 전압 제어기(740)가 스위치(705)를 OFF시키면, V4(716)-즉, V_RAIL#2-는 다이오드(718)를 통해 인버터(703)에 공급되고, V_RAIL#1은 스위치(705)에 의해 차단될 수 있다.On the other hand, when the inverter input voltage controller 740 turns off the switch 705, V4 716-that is, V_RAIL # 2- is supplied to the inverter 703 through the diode 718, and V_RAIL # 1 is connected to the switch ( 705 may be blocked.

이하 설명의 편의를 위해, 스위치(705)를 통해 인버터(709)에 전달되는 직류 전압(V_RAIL#1)을 제1 V_RAIL 또는 제1 인버터 입력 전압으로 혼용하여 사용하고, 변환기(706) 및 다이오드(718)를 통해 인버터(709)에 전달되는 인버터 입력 전압(V_RAIL#2)을 제2 V_RAIL 또는 제2 인버터 입력 전압과 혼?O하여 사용하기로 한다.For convenience of description below, the DC voltage V_RAIL # 1 transmitted to the inverter 709 through the switch 705 is mixed with the first V_RAIL or the first inverter input voltage, and the converter 706 and the diode ( The inverter input voltage V_RAIL # 2 transmitted to the inverter 709 through 718 is mixed with the second V_RAIL or the second inverter input voltage.

정류기 출력 전압 V1(714)-이하, 설명의 편의를 위해, V1(714)을 제1 전압과 혼용하여 사용하기로 함-이 변환기(706)에 인가되면, 변환기(706)는 제1 전압(714)을 전압 강하하여 제2 전압(V2, 714), 제5 전압(V5, 717) 및 제6 전압(V6, 718)을 생성할 수 있다. Rectifier output voltage V1 714-hereafter, for convenience of explanation, to use V1 714 in combination with the first voltage-when applied to converter 706, converter 706 is applied to the first voltage ( The voltage drop 714 may be performed to generate second voltages V2 and 714, fifth voltages V5 and 717, and sixth voltages V6 and 718.

여기서, 제5 전압(717)과 제6 전압(718)은 각각 게이트 드라이버(708)와 인버터 입력 전압 제어기(707)의 구동 전압으로 사용될 수 있다. 일 예로, 제5 전압(717)은 12V일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Here, the fifth voltage 717 and the sixth voltage 718 may be used as driving voltages of the gate driver 708 and the inverter input voltage controller 707, respectively. For example, the fifth voltage 717 may be 12V, but is not limited thereto.

변환기(706)는 제1 전압(714)을 제2 전압(714)으로 변환할 수 있다. 이때, 변환된 제2 전압(714)은 제3 전압(715)과 제4 전압(716)으로 분배되어 각각 메인 컨트롤러(707)와 다이오드(718)에 인가될 수 있다. The converter 706 may convert the first voltage 714 into the second voltage 714. In this case, the converted second voltage 714 may be divided into a third voltage 715 and a fourth voltage 716 and applied to the main controller 707 and the diode 718, respectively.

만약, 스위치(705)가 ON되는 경우, 상대적으로 높은 전압인 제1 V_RAIL이 인버터(709)에 공급되므로, 제2 V_RAIL-즉, 제4 전압(716)-은 무시될 수 있을 만큼 낮은 전압일 수 있다. If the switch 705 is ON, the first V_RAIL, which is a relatively high voltage, is supplied to the inverter 709, so that the second V_RAIL, that is, the fourth voltage 716, is a voltage that is low enough to be ignored. Can be.

반면, 스위치(705)가 OFF되면, 제1 V_RAIL이 인버터(709)에 공급되는 것이 차단되고, 다이오드(718)를 통해 제2 인버터 입력 전압-즉, 제4 전압(716)-이 인버터(709)에 공급될 수 있다.On the other hand, when the switch 705 is turned OFF, the first V_RAIL is blocked from being supplied to the inverter 709, and the second inverter input voltage, ie, the fourth voltage 716, is passed through the diode 718 to the inverter 709. ) Can be supplied.

여기서, 제2 전압(714)은 제1 전압(714)보다 낮은 전압인 것을 주의해야 한다. Here, it should be noted that the second voltage 714 is lower than the first voltage 714.

예를 들면, 제1 전압(714)은 DC 310V이고, 제2 전압(714)은 DC 5V일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 제1 전압(714) 및 변환기(706)의 전압 강하 비율은 당업자의 설계에 따라 상이할 수 있다. For example, the first voltage 714 may be DC 310V, and the second voltage 714 may be DC 5V. However, this is only one embodiment, and the voltage of the first voltage 714 and the converter 706 may be different. The rate of descent may be different depending on the design of those skilled in the art.

만약, 제2 전압(714)이 DC 5V인 경우, 제3 전압(715)은 DC 3.3V이고, 제2 전압(716)은 DC 2.5V일 수 있으나, 메인 컨트롤러(707)와 다이오드(718)에 인가되는 전압은 당업자의 설계에 따라 다르게 분배될 수 있다.If the second voltage 714 is DC 5V, the third voltage 715 may be DC 3.3V, and the second voltage 716 may be DC 2.5V. However, the main controller 707 and the diode 718 may be used. The voltage applied to may be distributed differently according to the design of those skilled in the art.

이상에서 설명된 바와 같이, 인버터 입력 전압 제어기(704)는 스위치(705)를 제어하여 제1 인버터 입력 전압 및 제2 인버터 입력 전압 중 어느 하나가 인버터(709)에 공급되도록 제어할 수 있다. As described above, the inverter input voltage controller 704 may control the switch 705 so that any one of the first inverter input voltage and the second inverter input voltage is supplied to the inverter 709.

다이오드(718)는 스위치(705)가 ON되었을 때, 상대적으로 높은 전압인 제1 인버터 입력 전압(V_RAIL#1)이 메인 컨트롤로(707)나 변환기(706)에 인가되는 것을 차단할 수 있다. The diode 718 may block the first inverter input voltage V_RAIL # 1, which is a relatively high voltage, from being applied to the main control path 707 or the converter 706 when the switch 705 is turned on.

메인 컨트롤러(707)는 수신기 감지기(714)의 출력 신호에 기반하여 인버터 입력 전압 제어기(703)의 동작을 제어할 수 있다.The main controller 707 may control the operation of the inverter input voltage controller 703 based on the output signal of the receiver detector 714.

일 예로, 수신기 감지기(712)는 코일 유닛(710)에 인가되는 전압(V_CL)-이하, 코일 전압이라 명함-, 인버터 입력 전압(V_RAIL) 및 특정 레퍼런스 전압(V_RF)-예를 들면, 레퍼런스 전압으로 상기 제2 전압(V2)이 사용될 수 있음-에 기반하여 수신기가 충전 영역에 정상 배치되었는지 여부 및 이물질 배치 여부 및 충전 영역에 배치된 수신기의 제거 여부 등을 식별할 수 있는 소정 제어 신호를 생성할 수 있다. As an example, the receiver detector 712 is a voltage V_CL, hereinafter referred to as a coil voltage, an inverter input voltage V_RAIL, and a specific reference voltage V_RF, for example, a reference voltage applied to the coil unit 710. Based on the second voltage V2 may be used to generate a predetermined control signal for identifying whether the receiver is normally disposed in the charging region, whether foreign matter is disposed, and whether the receiver disposed in the charging region is removed. can do.

여기서, 생성된 제어 신호는 메인 컨트롤러(707)에 전달되고, 메인 컨트롤러(707) 수신기 감지기(712)로부터 수신되는 제어 신호에 기반하여 인버터 입력 전압 제어기(704)를 동적으로 제어할 수 있다. Here, the generated control signal is transmitted to the main controller 707, and may dynamically control the inverter input voltage controller 704 based on the control signal received from the main controller 707 and the receiver detector 712.

일 예로, 메인 컨트롤러(707)는 충전 영역에 수신기가 배치되지 않았거나, 이물질이 배치된 것으로 판단하면, 인버터 입력 전압 제어기(707)를 제어하여 스위치(705)를 OFF시킬 수 있다, For example, if it is determined that the receiver is not disposed in the charging region or the foreign material is disposed, the main controller 707 may turn off the switch 705 by controlling the inverter input voltage controller 707.

이 경우, 비교적 낮은 전압의 핑 신호 또는 무선 전력 신호가 코일 유닛(710)을 통해 전송되어, 무선 전력 송신 장치(700)의 대기 전력 소모가 최소화될 수 있을 뿐만 아니라 충전 영역에 배치된 디바이스의 손상을 최소화시킬 수 있다.In this case, a ping signal or a wireless power signal of a relatively low voltage is transmitted through the coil unit 710, so that standby power consumption of the wireless power transmission apparatus 700 can be minimized as well as damage of the device disposed in the charging region. Can be minimized.

반면, 메인 컨트롤러(707)가 충전 영역에 수신기가 배치된 것으로 판단하면, 인버터 입력 전압 제어기(707)를 제어하여 스위치(705)를 ON시킬 수 있다. On the other hand, if the main controller 707 determines that the receiver is disposed in the charging region, the switch 705 may be turned on by controlling the inverter input voltage controller 707.

이 경우, 상대적으로 높은 전압인 제1 인버터 입력 전압이 인터터(709)로 공급되어 해당 수신기에 대한 정상적인 충전이 이루어질 수 있다. 일 예로, 수신기는 전력 등급이 60W인 고전력 수신기일 수 있다. In this case, the first inverter input voltage, which is a relatively high voltage, may be supplied to the interceptor 709 to perform normal charging of the corresponding receiver. As an example, the receiver may be a high power receiver having a power rating of 60W.

만약, 충전 영역에 수신기가 정상 배치되었음에도 불구하고 인버터 입력 전압이 낮게 유지되는 경우, 해당 수신기에 대한 정상적인 충전이 불가할 수 있다. 뿐만 아니라, 수신기의 요구 전력이 높아짐에 따라 코일 유닛(710)에 높은 전류가 흐르게 되면, 무선 전력 송신 장치(700)에는 심각한 발열과 그에 따른 많은 전력 손실이 발생될 수 있다.If the inverter input voltage is kept low even though the receiver is normally disposed in the charging region, normal charging of the receiver may not be possible. In addition, when a high current flows in the coil unit 710 as the required power of the receiver increases, the wireless power transmitter 700 may generate severe heat generation and a lot of power loss.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(700)는 수신기 감지 후 무선 충전이 개시되면-즉, 전력 전송 단계(660)로 진입하면, 수신기의 요구 전력에 상응하는 고전압 및 저전류 무선 전력 신호를 코일 유닛(710)을 통해 전송함으로써, 저발열 및 고효율 충전이 이루어지도록 제어할 수 있는 장점이 있다.Therefore, the wireless power transmission apparatus 700 according to an embodiment of the present invention, when the wireless charging is started after the receiver sensing-that is, when entering the power transmission step 660, high voltage and low current corresponding to the required power of the receiver By transmitting the wireless power signal through the coil unit 710, there is an advantage that can be controlled to achieve low heat generation and high efficiency charging.

전력 센서(711)는 인버터(709)에 공급되는 브이 레일 전압(V_RAIL), 브이 레일 전류(I_RAIL) 등을 측정하여 메인 컨트롤러(707)에 제공할 수 있다.The power sensor 711 may measure the V rail voltage V_RAIL and the V rail current I_RAIL supplied to the inverter 709 and provide the same to the main controller 707.

ADC(713)는 코일 유닛(710)에 인가되는 코일 전류(I_CL) 및 코일 전압(V_CL)를 측정하고, 이를 디지털 변환하여 메인 컨트롤러(707)에 제공할 수 있다.The ADC 713 may measure the coil current I_CL and the coil voltage V_CL applied to the coil unit 710, and digitally convert the coil current I_CL to the main controller 707.

또한, ADC(713)는 무선 전력 수신기의 아날로그 피드백 신호를 복조하기 위한 전압 측정 값(I_SENCE) 및 전류 측정 값(V_SENCE)을 디지털 신호로 변환하여 메인 컨트롤러(707)에 제공할 수도 있다.In addition, the ADC 713 may convert the voltage measurement value I_SENCE and the current measurement value V_SENCE for demodulating the analog feedback signal of the wireless power receiver into a digital signal and provide the same to the main controller 707.

수신기 감지기(712)와 메인 컨트롤로(707)의 세부 구성 및 동작은 후술할 도 8 내지 도 10의 설명을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.Detailed configuration and operation of the receiver detector 712 and the main control channel 707 will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 10 to be described later.

상기한 구성을 통해 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(700)는 핑 단계에 진입하면 구비된 수신기 감지기(712)를 이용하여 충전 영역에 배치된 수신기를 식별할 수 있다. Through the above configuration, the wireless power transmission apparatus 700 according to the present invention may identify the receiver disposed in the charging region by using the receiver detector 712 provided when entering the ping phase.

또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(700)는 식별 및 구성 단계(630)에 진입하여 충전 영역에 배치된 수신기의 타입을 식별할 수도 있다. In addition, the wireless power transmission apparatus 700 according to the present invention may enter the identification and configuration step 630 to identify the type of the receiver disposed in the charging area.

이 경우, 무선 전력 송신 장치(700)는 식별된 수신기의 타입에 따라 인버터 입력 전압을 적응적으로 제어함으로써, 저전력 수신기의 파손을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 고전력 수신기에 대한 충전 효율을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.In this case, the wireless power transmission apparatus 700 may adaptively control the inverter input voltage according to the identified receiver type, thereby preventing damage of the low power receiver in advance and maximizing charging efficiency for the high power receiver. There are advantages to it.

또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(700)는 무선 전력 수신기의 타입을 식별할 수 있는 식별 및 구성 단계로의 진입 이전에도 수신기 감지기(712)의 출력에 기반하여 무선 전력 수신기의 타입을 식별할 수 있는 장점이 있다. In addition, the wireless power transmission apparatus 700 according to the present invention identifies the type of the wireless power receiver based on the output of the receiver detector 712 even before entering the identification and configuration step for identifying the type of the wireless power receiver. There is an advantage to this.

또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(700)는 무선 전력 수신기와의 통신 설정 이전에도 수신기 감지기(712)의 출력에 기반하여 수신기의 타입을 식별할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus 700 according to the present invention has an advantage of identifying the type of the receiver based on the output of the receiver detector 712 even before establishing communication with the wireless power receiver.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 메인 컨트롤러와 수신기 감지기의 구성 및 연결 관계를 설명하기 위한 블록도이다.8 is a block diagram illustrating a configuration and a connection relationship between a main controller and a receiver detector of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 메인 컨트롤러(707)는 제1 포트(801) 및 제2 포트(802)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the main controller 707 may include a first port 801 and a second port 802.

수신기 감지기(712)는 제1 비교기(811), 제2 비교기(812), 제1 필터(813), 제2 필터(814), 제3 필터(815), 제1 버퍼(816), 제2 버퍼(817), 제1 전압 제어 회로(818), 제2 전압 제어 회로(819)를 포함하여 구성될 수 있다.The receiver detector 712 includes a first comparator 811, a second comparator 812, a first filter 813, a second filter 814, a third filter 815, a first buffer 816, a second A buffer 817, a first voltage control circuit 818, and a second voltage control circuit 819 may be included.

인버터 입력 전압인 브이 레일(V_RAIL)은 제1 전압 제어 회로(818), 제1 버퍼(816) 및 제1 필터(813)를 통과한 후 제1 비교기(811)의 제1 입력 단자에 입력될 수 있다.The V-rail V_RAIL, which is an inverter input voltage, passes through the first voltage control circuit 818, the first buffer 816, and the first filter 813 to be input to the first input terminal of the first comparator 811. Can be.

코일 전압(V_CL)은 제2 전압 제어 회로(819), 제2 버퍼(817) 및 제2 필터(814)를 통과한 후 제1 비교기(811)의 제2 입력 단자에 입력될 수 있다.The coil voltage V_CL may be input to the second input terminal of the first comparator 811 after passing through the second voltage control circuit 819, the second buffer 817, and the second filter 814.

또한, 코일 전압(V_CL)은 제2 전압 제어 회로(819), 제2 버퍼(817) 및 제2 필터(814)를 통과한 후 제2 비교기(812)의 제1 입력 단자에 입력될 수 있다.In addition, the coil voltage V_CL may be input to the first input terminal of the second comparator 812 after passing through the second voltage control circuit 819, the second buffer 817, and the second filter 814. .

레퍼런스 전압(V2)은 제3 필터(815)를 통해 제2 비교기(812)의 제2 입력 단자에 입력될 수 있다.The reference voltage V2 may be input to the second input terminal of the second comparator 812 through the third filter 815.

본 실시 예에 따른 제1 필터 내지 제3 필터(813)는 내부 회로 구성이 일부 상이할 수는 있으나, 입력 전압을 강하시키는 전압 필터로서 동작할 수 있다.The first to third filters 813 according to the present embodiment may have different internal circuit configurations, but may operate as a voltage filter for dropping an input voltage.

본 실시 예에 따른 제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)에는 메인 컨트롤러(707)의 제어 신호에 따라 인버터 입력 전압(V_RAIL)과 코일 전압(V_CL)의 강하 레벨이 제어되도록 구성된 회로 소자들이 포함될 수 있다. In the first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 according to the present embodiment, the drop levels of the inverter input voltage V_RAIL and the coil voltage V_CL are controlled according to the control signal of the main controller 707. Circuit elements configured to be included may be included.

이때, 제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)에 인가되는 메인 컨트롤러(707)의 제어 신호는 상기한 도 7에서 인버터 입력 전압 제어기(704)가 스위치(705)를 제어하기 위해 사용되는 스위치 제어 신호와 동일하거나 그에 상응하는 신호일 수 있다. At this time, the control signal of the main controller 707 applied to the first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 is controlled by the inverter input voltage controller 704 in FIG. The signal may be the same as or correspond to the switch control signal used to.

일 예로, 상기 도 7을 참조하면, 인버터 입력 전압 제어기(707)가 스위치(705)를 단락(ON)시키기 위한 제어 신호-이하, 스위치 단락 제어 신호라 명함-를 출력하면, 수신기 감지기(712)에도 스위치 단락 제어 신호가 인가될 수 있다. For example, referring to FIG. 7, when the inverter input voltage controller 707 outputs a control signal (hereinafter, referred to as a switch short control signal) to short-circuit the switch 705, the receiver detector 712. The switch short control signal may also be applied.

다른 일 예로, 상기 도 7을 참조하면, 인버터 입력 전압 제어기(707)가 스위치(705)를 개방(OFF)시키기 위한 제어 신호-이하, 스위치 개방 제어 신호라 명함-를 출력하면, 수신기 감지기(712)에도 스위치 개방 제어 신호가 인가될 수 있다. As another example, referring to FIG. 7, when the inverter input voltage controller 707 outputs a control signal (hereinafter, referred to as a switch open control signal) to open the switch 705, the receiver detector 712. ) May also be applied to the switch open control signal.

제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)는 전압 강하 레벨을 제어하기 위한 복수의 저항 소자와 스위치를 포함하여 구성될 수 있다. The first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 may include a plurality of resistors and switches for controlling the voltage drop level.

또한, 제2 전압 제어 회로(819)는 교류 전압인 코일 전압(V_CL)을 정류하여 직류 전압으로 변경하는 정류 소자-예를 들면, 정류 소자는 다이오드를 포함함- 및 정류된 신호의 리플 성분을 제거하기 위한 평활 소자-예를 들면, 평활 소자는 캐패시터를 포함함- 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.Further, the second voltage control circuit 819 rectifies the coil voltage V_CL, which is an alternating voltage, and converts the rectified element into a direct current voltage, for example, the rectifying element includes a diode and a ripple component of the rectified signal. And may further comprise a smoothing element for removal, for example, the smoothing element includes a capacitor.

제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)는 세부 회로 구성 및 동작은 후술할 도 12 내지 도 13의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다. Detailed circuit configuration and operation of the first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 will be more clearly understood through the description of FIGS. 12 to 13 to be described later.

여기서, 메인 컨트롤러(707)는 수신기의 감지 여부, 이물질의 감지 여부, 충전 중인 수신기의 제거 여부 등에 기반하여 동적으로 제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)의 전압 강하 레벨을 제어할 수 있다.Here, the main controller 707 dynamically lowers the voltage drop level of the first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 based on whether the receiver is detected, the foreign matter is detected, or the receiver is being removed. Can be controlled.

제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)는 각각 고전압의 인버터 입력 전압(V_RAIL) 및 코일 전압(V_CL)으로부터 제1 버퍼(816)와 제2 버퍼(817)의 파손을 방지하는 기능을 수행할 수도 있다.The first voltage control circuit 818 and the second voltage control circuit 819 respectively break the first buffer 816 and the second buffer 817 from the high voltage inverter input voltage V_RAIL and the coil voltage V_CL. You can also perform a function to prevent.

일 예로, 수신기의 감지에 따라 V_RAIL이 제1 인버터 입력 전압-예를 들면, DC 330V-로 제공되는 시점의 제1 전압 제어 회로(818) 의 출력 전압-이하, 제1 출력 전압-과 고전력 수신기가 아닌 일반 수신기-예를 들면, 5~15W 전력 수신이 가능한 수신기일 수 있음- 또는 이물질 등이 감지되어 V_RAIL이 제2 인버터 입력 전압-예를 들면, DC 2.5V-으로 제공되는 시점의 제1 전압 제어 회로(818)의 출력 전압-이하, 제2 출력 전압-이 상이한 레벨을 가질 수 있다. For example, in response to the detection of the receiver, the output voltage of the first voltage control circuit 818 at the time when V_RAIL is provided to the first inverter input voltage, for example, DC 330V-, the first output voltage and the high power receiver. Non-generic receiver—for example, may be a receiver capable of receiving 5 to 15W of power—or a first time at which V_RAIL is provided to a second inverter input voltage—for example, DC 2.5V—by detecting a foreign object or the like. The output voltage of the voltage control circuit 818, hereinafter, the second output voltage, may have different levels.

여기서, 제1 출력 전압은 제2 출력 전압 보다 낮은 값일 수 있다. 또한, 메인 컨트롤러(707)는 핑 신호를 전송하는 핑 모드 또는 대기 상태에서도 제1 전압 제어 회로(818)에 의해 제2 출력 전압이 출력되도록 제어할 수 있다.Here, the first output voltage may be lower than the second output voltage. In addition, the main controller 707 may control the second output voltage to be output by the first voltage control circuit 818 even in the ping mode or the standby state for transmitting the ping signal.

제1 비교기(811)의 출력은 메인 컨트롤러(801)의 제1 포트(801)에 연결되고, 제2 비교기(812)의 출력은 메인 컨트롤러(801)의 제2 포트(802)에 연결될 수 있다.The output of the first comparator 811 may be connected to the first port 801 of the main controller 801, and the output of the second comparator 812 may be connected to the second port 802 of the main controller 801. .

제1 내지 제3 필터(813, 814, 815)는 저항 소자와 캐패시터로 구성되어 저주파 신호를 통과시키고 고주파 신호를 차단시키는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)로 구성될 수 있다.The first to third filters 813, 814, and 815 may be configured as a low pass filter configured by a resistor and a capacitor to pass a low frequency signal and block a high frequency signal.

제1 버퍼 및 제2 버퍼(816, 817)은 전기적 특성이 서로 상이한 회로 사이에서 전기적인 완충 작용을 제공할 수 있다. The first buffer and the second buffer 816 and 817 may provide electrical buffering between circuits having different electrical characteristics.

일 예로, 전압 팔로워(Voltage Follower) 또는 단순히 버퍼(Buffer)라고도 불리우는 궤환 이득이 대략 1인 연산 증폭기(op-amp)로 구성될 수 있다.For example, it may be configured as an operational amplifier (op-amp) having a feedback gain of approximately 1, also called a voltage follower or simply a buffer.

메인 컨트롤러(707)는 제1 포트(801)와 제2 포트(802)에서 감지되는 신호의 레벨에 기반하여 충전 영역에 배치된 수신기를 감지할 수 있다.The main controller 707 may detect a receiver disposed in the charging area based on the level of the signal detected by the first port 801 and the second port 802.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 메인 컨트롤러와 수신기 감지기의 세부 구성을 설명하기 위한 회로도이다.9 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of a main controller and a receiver detector of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 메인 컨트롤러(707)는 제1 비교기 출력(COMP#1)을 결정하기 위한 제1 포트(801) 및 제2 비교기 출력(COMP#1)을 결정하기 위한 제2 포트(802)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the main controller 707 may include a first port 801 for determining the first comparator output COMP # 1 and a second port 802 for determining the second comparator output COMP # 1. It may be configured to include).

수신기 감지기(712)는 제1 비교기(811), 제2 비교기(812), 제1 필터(813), 제2 필터(814), 제3 필터(815), 제1 버퍼(816), 제2 버퍼(817), 제1 전압 제어 회로(818) 및 제2 전압 제어 회로(819)를 포함하여 구성될 수 있다. The receiver detector 712 includes a first comparator 811, a second comparator 812, a first filter 813, a second filter 814, a third filter 815, a first buffer 816, a second A buffer 817, a first voltage control circuit 818, and a second voltage control circuit 819 may be included.

인버터 입력 전압은 제1 전압 제어 회로(818), 제1 버퍼(816) 및 제1 필터(813)를 통과한 후 제1 비교기(811)의 제1 입력 단자(+)에 입력될 수 있다.The inverter input voltage may be input to the first input terminal (+) of the first comparator 811 after passing through the first voltage control circuit 818, the first buffer 816, and the first filter 813.

여기서, 제1 버퍼(816)의 제1 입력 단자(-)는 제1 버퍼(816) 출력 단과 연결되어 궤환 루프를 형성하고, 제2 입력 단자(+)는 제1 저항 소자(901)를 통해 인버터 입력 전압과 연결될 수 있다.Here, the first input terminal (-) of the first buffer 816 is connected to the output terminal of the first buffer 816 to form a feedback loop, and the second input terminal (+) is connected through the first resistor element 901. It can be connected to the inverter input voltage.

또한, 제1 버퍼(816)의 출력과 제1 필터(813) 사이에는 제2 저항 소자(902)가 배치되어 제1 버퍼(816)의 출력 전압을 강하시킬 수 있다.In addition, a second resistance element 902 may be disposed between the output of the first buffer 816 and the first filter 813 to drop the output voltage of the first buffer 816.

제1 비교기(811)와 제1 포트(801) 사이에는 제3 저항 소자(903) 내지 제4 저항 소자(904)가 병렬로 배치되어 제1 비교기(811) 출력 전압을 분배하고, 제2 비교기(812)와 제2 포트(802) 사이에는 제6 저항 소자(906) 내지 제7 저항 소자(907)가 병렬로 배치되어 제2 비교기(812) 출력 전압을 분배할 수 있다.Between the first comparator 811 and the first port 801, a third resistor element 903 to a fourth resistor element 904 are disposed in parallel to distribute the output voltage of the first comparator 811, and the second comparator. Sixth and seventh resistor elements 906 to 907 may be disposed in parallel between 812 and the second port 802 to distribute the output voltage of the second comparator 812.

코일 전압(V_CL)은 제2 전압 제어 회로(819), 제2 버퍼(817) 및 제2 필터(814)를 통과한 후 제1 비교기(811)의 제2 입력 단자(-)에 입력될 수 있다.The coil voltage V_CL may be input to the second input terminal (-) of the first comparator 811 after passing through the second voltage control circuit 819, the second buffer 817, and the second filter 814. have.

또한, 코일 전압(V_CL)은 제2 전압 강하 회로(819), 제2 버퍼(817) 및 제2 필터(814)를 통과한 후 제2 비교기(812)의 제1 입력 단자(-)에 입력될 수 있다.In addition, the coil voltage V_CL is input to the first input terminal (-) of the second comparator 812 after passing through the second voltage drop circuit 819, the second buffer 817, and the second filter 814. Can be.

인버터 입력 전압(V_RAIL)의 전압 강하 레벨은 제1 전압 제어 회로(818)에 포함된 스위치 제어를 통해 이루어질 수 있다.The voltage drop level of the inverter input voltage V_RAIL may be achieved through switch control included in the first voltage control circuit 818.

코일 전압(V_CL)의 전압 강하 레벨은 제2 전압 제어 회로(819)에 포함된 스위치 제어를 통해 이루어질 수 있다.강하 레벨이 제어될 수 있다.\The voltage drop level of the coil voltage V_CL may be achieved through a switch control included in the second voltage control circuit 819. The drop level may be controlled.

레퍼런스 전압(V_RF)은 제3 필터(815)를 통해 제2 비교기(812)의 제2 입력 단자(+)에 입력될 수 있다. 여기서, 레퍼런스 전압(RF)은 제8 저항 소자(908)를 통해 제3 필터(815)에 인가될 수 있다.The reference voltage V_RF may be input to the second input terminal (+) of the second comparator 812 through the third filter 815. Here, the reference voltage RF may be applied to the third filter 815 through the eighth resistor element 908.

도 9를 참조하면, 제1 비교기(811)의 출력은 메인 컨트롤러(801)의 제1 포트(801)에 연결되고, 제2 비교기(812)의 출력은 메인 컨트롤러(801)의 제2 포트(802)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 9, an output of the first comparator 811 is connected to a first port 801 of the main controller 801, and an output of the second comparator 812 is connected to a second port (of the main controller 801). 802.

제1 내지 제3 필터(813, 814, 815)는 저항 소자와 캐패시터로 구성되어 저주파 신호를 통과시키고 고주파 신호를 차단시키는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)로 구성될 수 있다.The first to third filters 813, 814, and 815 may be configured as a low pass filter configured by a resistor and a capacitor to pass a low frequency signal and block a high frequency signal.

제1 버퍼 및 제2 버퍼(816, 817)은 전기적 특성이 서로 상이한 회로 사이에서 전기적인 완충 작용을 제공할 수 있다. The first buffer and the second buffer 816 and 817 may provide electrical buffering between circuits having different electrical characteristics.

일 예로, 전압 팔로워(Voltage Follower) 또는 단순히 버퍼(Buffer)라고도 불리우는 궤환 이득이 대략 1인 연산 증폭기(op-amp)로 구성될 수 있다.For example, it may be configured as an operational amplifier (op-amp) having a feedback gain of approximately 1, also called a voltage follower or simply a buffer.

메인 컨트롤러(707)는 제1 포트(801)와 제2 포트(802)에서 감지되는 신호의 레벨에 기반하여 충전 영역에 배치된 수신기를 감지할 수 있다.The main controller 707 may detect a receiver disposed in the charging area based on the level of the signal detected by the first port 801 and the second port 802.

메인 컨트롤러(707)는 후술할 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 포트(801)의 출력 전압 레벨(COMP#1)과 제2 포트(802)의 출력 전압 레벨(COMP#2)에 기반하여 메인 컨트롤러(707)는 충전 영역에 수신기가 배치되었는지 이물질이 배치되었는지를 식별할 수 있을 뿐만 아니라 충전 중인 수신기가 충전 영역에서 제거되었는지 여부를 식별할 수 있다.As illustrated in FIG. 10 to be described later, the main controller 707 is based on the output voltage level COMP # 1 of the first port 801 and the output voltage level COMPP2 of the second port 802. The main controller 707 may not only identify whether the receiver is disposed in the charging region or the foreign substance, but also identify whether the receiver being charged is removed from the charging region.

메인 컨트롤러(707)는 핑 모드에서 수신기가 감지되면, 스위치(705)를 ON시켜, 고전압/저전류 충전 모드-즉, 제1 인버터 입력 전압이 인버터(709)로 공급됨-로 동작하도록 제어할 수 있다. When the receiver is detected in the ping mode, the main controller 707 turns on the switch 705 to control to operate in a high voltage / low current charging mode, that is, a first inverter input voltage is supplied to the inverter 709. Can be.

만약, 충전 중인 상태-즉, 전력 전송 단계(660)에서 수신기가 충전 영역에서 제거되었음이 확인되면, 메인 컨트롤러(707)는 스위치(705)를 OFF시켜, 저전압/저전류 충전 모드-즉, 제2 인버터 입력 전압이 인버터(709)로 공급됨-로 동작하도록 제어할 수 있다.If in the charging state, i.e., in the power transfer step 660, it is confirmed that the receiver has been removed from the charging area, the main controller 707 turns off the switch 705 to turn off the low voltage / low current charge mode, i.e. 2 may be controlled to operate with an inverter input voltage supplied to inverter 709.

즉, 메인 컨트롤러(707)는 고전압/저전류 충전 중 수신기가 충전 영역에서 제거되면, 스위치(705)를 OFF시켜, 핑 모드로 전환시킬 수 있다.That is, when the receiver is removed from the charging region during the high voltage / low current charging, the main controller 707 may turn off the switch 705 to switch to the ping mode.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신기 감지기의 비교기 출력 전압에 따른 수신기 감지 결과를 보여주는 실험 결과 테이블이다.10 is an experimental result table showing a receiver detection result according to a comparator output voltage of a receiver detector according to an embodiment of the present invention.

상기 도 10의 도면 번호 1010을 참조하면, 인버터 입력 전압이 제2 인버터 입력 전압(V_RAIL#2)-즉, 스위치(705)가 OFF된 상태에서 인버터(709)로 공급되는 전압-인 핑 모드에서, 충전 영역에 수신기가 배치되지 않은 경우, 제1 비교기(811)의 출력(COMP#1)은 HIGH이고, 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)은 LOW일 수 있다.Referring to reference numeral 1010 of FIG. 10, the inverter input voltage is the second inverter input voltage (V_RAIL # 2), that is, in the voltage-ing mode in which the switch 705 is supplied to the inverter 709 in the OFF state. When the receiver is not disposed in the charging region, the output COMPP1 of the first comparator 811 may be HIGH, and the output COMPP # 2 of the second comparator 812 may be LOW.

반면, 인버터 입력 전압이 제2 인버터 입력 전압(V_RAIL#2)인 핑 모드 상태에서, 충전 영역에 수신기가 정상적으로 배치된 경우, 제1 비교기(811)의 출력(COMP#1)과 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)은 도면 번호 1011에 도시된 바와 같이 모두 안정적으로 HIGH일 수 있다. On the other hand, in a ping mode state in which the inverter input voltage is the second inverter input voltage V_RAIL # 2, when the receiver is normally disposed in the charging region, the output COMPP1 of the first comparator 811 and the second comparator ( 812) The output COMP # 2 may be stably HIGH as shown in FIG. 1011.

상세하게, 도면 번호 1011을 참조하면, 수신기가 충전 베드로부터 7mm이내 수직으로 이격되게 배치되는 경우, 제1 비교기(811) 출력(COMP#1)과 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)은 모두 안정적으로 HIGH 값을 가진다.Specifically, referring to reference numeral 1011, when the receiver is disposed vertically spaced within 7 mm from the charging bed, the first comparator 811 output COMPP1 and the second comparator 812 output COMPP2. All have a stable HIGH value.

반면, 도면 번호 1012를 참조하면, 수신기가 충전 베드로부터 10mm이내 수직으로 이격되게 배치되는 경우, 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)만이 안정적으로 HIGH임을 보여준다. On the other hand, referring to reference numeral 1012, when the receiver is disposed vertically spaced apart within 10 mm from the charging bed, only the second comparator 812 output COMP # 2 is stably HIGH.

하지만, 도면 번호 1013을 참조하면, 수신기가 충전 베드로부터 수직으로 10mm 초과하여 이격되게 배치되는 경우, 제1 비교기(811) 출력(COMP#1)은 LOW 값을 가지고, 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)은 불안정한 값을 가지는 것을 보여준다.However, referring to reference numeral 1013, when the receiver is arranged to be spaced apart by more than 10 mm vertically from the charging bed, the first comparator 811 output COMP # 1 has a LOW value and the second comparator 812 output. (COMP # 2) shows an unstable value.

메인 컨트롤러(707)이 수신기가 감지되면 인버터(709)에 제1 인버터 입력 전압이 공급되도록 제어하여 고전압/저전류 충전을 수행할 수 있다. When the main controller 707 detects the receiver, the main controller 707 may control the first inverter input voltage to be supplied to the inverter 709 to perform high voltage / low current charging.

이때, 고전압/저전류 충전 중인 수신기가 충전 영역에서 제거되면, 도면 번호 1020에 도시된 바와 같이, 제1 비교기(811)의 출력(COMP#2)과 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)은 모두 LOW 값을 가질 수 있다. At this time, when the receiver under high voltage / low current charging is removed from the charging region, as illustrated in FIG. 1020, the output COMP1 of the first comparator 811 and the output COMP2 of the second comparator 812 are not shown. ) Can all have a LOW value.

메인 컨트롤러(707)는 고전압/저전류 충전 중 제1 비교기(811)의 출력(COMP#2)과 제2 비교기(812) 출력(COMP#2)이 모두 LOW로 전환되면, 충전 중인 수신기가 충전 영역에서 제거된 것으로 판단하고, 핑 모드로 전환할 수 있다. When the output (COMP # 2) of the first comparator 811 and the output (COMP # 2) of the second comparator 811 are both turned LOW during the high voltage / low current charging, the main controller 707 is charged. It can be determined that it has been removed from the region, and can switch to the ping mode.

메인 컨트롤러(707)는 충전을 중단하고 핑 모드로 전환하면 인버터(709)에 제2 인버터 입력 전압이 공급되도록 제어하여 저전압/저전류의 핑 신호가 전송되도록 제어할 수 있다.When the main controller 707 stops charging and switches to the ping mode, the main controller 707 may control the second inverter input voltage to be supplied to the inverter 709 to transmit a low voltage / low current ping signal.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수신기 감지기의 비교기 출력 전압에 따른 감지 결과를 보여주는 실험 결과 테이블이다.FIG. 11 is an experimental result table showing a sensing result according to a comparator output voltage of a receiver detector according to another exemplary embodiment.

도 11의 도면 번호 1100에 도시된 바와 같이, 제2 인버터 입력 전압이 인버터(709)로 공급되고 있는 핑 모드에서 제1 비교기(811)의 출력(COMP#1)과 제2 비교기(812)의 출력(COMP#1)이 모두 LOW이면, 메인 컨트롤러(707)는 충전 영역에 이물질이 배치된 것으로 판단할 수 있다. As shown in reference numeral 1100 of FIG. 11, the output (COMP # 1) of the first comparator 811 and the second comparator 812 in the ping mode in which the second inverter input voltage is being supplied to the inverter 709. If the output COMPP1 is all LOW, the main controller 707 may determine that the foreign matter is disposed in the charging region.

이 경우, 메인 컨트롤러(707)는 전력 전송을 일시 중단시키고, 구비된 소정 알람 수단-예를 들면, 비퍼, 진동 수단, 디스플레이, 스피커 등을 포함함-을 통해 이물질이 검출되었음을 알리는 소정 경고 메시지를 출력할 수 있다.In this case, the main controller 707 suspends the power transmission and generates a predetermined warning message indicating that a foreign object is detected through a predetermined alarm means (including, for example, a beeper, vibration means, a display, a speaker, and the like). You can print

또한, 메인 컨트롤러(707)는 전력 전송 중 이물질을 검출할 수도 있다. 이 경우, 메인 컨트롤러(707)는 송출 전력의 세기를 줄이거나 중단하고, 구비된 소정 알람 수단-예를 들면, 비퍼, 진동 수단, 디스플레이, 스피커 등을 포함함-을 통해 이물질이 검출되었음을 알리는 소정 경고 메시지를 출력할 수도 있다.In addition, the main controller 707 may detect a foreign substance during power transmission. In this case, the main controller 707 reduces or stops the intensity of the output power, and informs that a foreign object has been detected through a predetermined alarm means, including, for example, a beeper, a vibration means, a display, a speaker, and the like. You can also output a warning message.

도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 8 내지 9에 개시된 제1 전압 제어 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.12A to 12B are diagrams for describing a detailed configuration of the first voltage control circuit disclosed in FIGS. 8 to 9 according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 제1 전압 제어 회로(818)는 제1 내지 제5 저항(1201, 1202, 1203, 1204, 1205)과 제1 전압 분배 스위치(1210)를 포함하여 구성될 수 있다.The first voltage control circuit 818 according to an embodiment of the present invention may include first to fifth resistors 1201, 1202, 1203, 1204, and 1205 and a first voltage distribution switch 1210.

도 12a를 참조하면, 제1 내지 제3 저항(1201, 1202, 1203)은 인버터 입력 전압(V_RAIL)과 제1 전압 분배 스위치(1210) 사이에 직렬로 배치되고, 제4 저항(1204)와 제5 저항(1205)는 각각 스위치 제어 신호와 동작 전압에 연결될 수 있다. 제2 저항(1202)과 제3 저항(1203) 사이의 전압이 제1 버퍼(816)의 입력 단자에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 12A, the first to third resistors 1201, 1202, and 1203 are disposed in series between the inverter input voltage V_RAIL and the first voltage distribution switch 1210, and the fourth resistor 1204 and the fourth resistor 1203 are disposed in series. The five resistors 1205 may be connected to a switch control signal and an operating voltage, respectively. A voltage between the second resistor 1202 and the third resistor 1203 may be connected to an input terminal of the first buffer 816.

특히, 상기 스위치 제어 신호는 상기 도 7의 스위치(705) 제어를 위한 제어 신호와 동일하거나 그에 상응하여 결정되는 신호일 수 있다. In particular, the switch control signal may be a signal that is identical to or corresponding to a control signal for controlling the switch 705 of FIG. 7.

일 예로, 상기 도 7의 스위치(705)가 OFF되면, 제2 인버터 입력 전압이 제1 전압 제어 회로(818)에 공급되고, OFF 신호에 대응되는 스위치 제어 신호가 제4 저항(1204)에 인가될 수 있다. For example, when the switch 705 of FIG. 7 is turned off, the second inverter input voltage is supplied to the first voltage control circuit 818, and the switch control signal corresponding to the OFF signal is applied to the fourth resistor 1204. Can be.

이 경우, 제1 전압 분배 스위치(1210)는 OFF될 수 있다. 일 예로, 제2 인버터 입력 전압은 2.5V일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 5V 이하의 전압 중 선택된 특정 전압이 인가될 수 있다.In this case, the first voltage distribution switch 1210 may be turned off. For example, the second inverter input voltage may be 2.5V, but is not limited thereto, and a specific voltage selected from a voltage of 5V or less may be applied.

제1 전압 분배 스위치(1210)가 OFF되면, 제1 전압 제어 회로(818)의 전류는 도면 번호 1220에 도시된 바와 같이 제1 내지 제2 저항(1201, 1202)을 통해 제1 버퍼(816)에 입력된다. When the first voltage distribution switch 1210 is turned off, the current of the first voltage control circuit 818 passes through the first buffer 816 through the first to second resistors 1201 and 1202 as shown in FIG. 1220. Is entered.

즉, 제1 전압 분배 스위치(1210)가 OFF되면, 제2 인버터 입력 전압은 제1 내지 제2 저항(1201, 1202)에 의해 전압 강하된 후 제1 버퍼(816)에 입력된다. That is, when the first voltage divider switch 1210 is turned off, the second inverter input voltage is input to the first buffer 816 after the voltage drops by the first to second resistors 1201 and 1202.

상기 도 7 및 도 12b를 참조하면, 상기 도 7의 스위치(705)가 ON되면, 제1 인버터 입력 전압이 제1 전압 제어 회로(818)에 공급되고, ON 신호에 대응되는 스위치 제어 신호가 제4 저항(1204)에 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 전압 분배 스위치(1210)는 ON될 수 있다. 일 예로, 제1 인버터 입력 전압은 330V일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 300V 이상의 전압 중 선택된 특정 전압이 인가될 수 있다.7 and 12B, when the switch 705 of FIG. 7 is turned on, the first inverter input voltage is supplied to the first voltage control circuit 818, and the switch control signal corresponding to the ON signal is provided. 4 may be applied to the resistor 1204. In this case, the first voltage distribution switch 1210 may be turned on. For example, the first inverter input voltage may be 330V, but is not limited thereto. A specific voltage selected from a voltage of 300V or more may be applied.

제1 전압 분배 스위치(1210)가 ON되면, 제1 전압 제어 회로(818)의 전류는 도면 번호 1230에 도시된 바와 같이 일부는 제1 내지 제2 저항(1201, 1202)을 통해 제1 버퍼(816)에 입력되고, 나머지는 제3 저항(1203) 및 제1 전압 분배 스위치(1210)을 통해 접지로 흘러 들어 갈 수 있다. When the first voltage divider switch 1210 is turned on, the current of the first voltage control circuit 818 may be partially transferred to the first buffer through the first to second resistors 1201 and 1202 as shown in reference numeral 1230. 816, the remainder may flow into ground through third resistor 1203 and first voltage divider switch 1210.

즉, 제1 전압 분배 스위치(1210)가 ON되면, 제1 인버터 입력 전압은 제1 내지 제2 저항(1201, 1202) 뿐만 아니라 제3 저항(1203)에 의해 전압 분배되며, 제2 저항(1202)과 제3 저항(1203) 사이의 전압이 제1 버퍼(816)에 입력된다.That is, when the first voltage division switch 1210 is turned on, the first inverter input voltage is voltage-divided by the third resistor 1203 as well as the first to second resistors 1201 and 1202, and the second resistor 1202. ) And the third resistor 1203 are input to the first buffer 816.

도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 8 내지 9에 개시된 제2 전압 제어 회로의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.13A to 13B are diagrams for describing a detailed configuration of the second voltage control circuit disclosed in FIGS. 8 to 9 according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 제2 전압 제어 회로(819)는 제6 내지 제11 저항(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306), 다이오드(1307), 제1 내지 제2 캐패시터(1308, 1309) 및 제2 전압 분배 스위치(1310)를 포함하여 구성될 수 있다.The second voltage control circuit 819 according to the embodiment of the present invention may include the sixth to eleventh resistors 1301, 1302, 1303, 1304, 1305, and 1306, the diode 1307, and the first to second capacitors 1308. 1309 and the second voltage distribution switch 1310.

도 13a를 참조하면, 제2 전압 제어 회로(819)에 인가되는 코일 전압(V_CL)은 제6 저항(1301)에 의해 전압 강하된 후 다이오드(1307)에 의해 정류될 수 있다. Referring to FIG. 13A, the coil voltage V_CL applied to the second voltage control circuit 819 may be rectified by the diode 1307 after the voltage drops by the sixth resistor 1301.

다이오드(1307)를 통과한 전류는 제7 저항(1302)를 통과한 후 일부가 제8 저항(1303)을 통해 접지로 흐르고, 나머지는 제2 버퍼(817) 방향으로 흐른다.The current passing through the diode 1307 passes through the seventh resistor 1302, and a part of the current flows to the ground through the eighth resistor 1303, and the others flow toward the second buffer 817.

제9 저항(1304)와 제10 저항(1305)는 각각 스위치 제어 신호와 동작 전압에 연결될 수 있다. The ninth resistor 1304 and the tenth resistor 1305 may be connected to a switch control signal and an operating voltage, respectively.

여기서, 스위치 제어 신호는 상기 도 7의 스위치(705) 제어를 위한 제어 신호와 동일하거나 그에 상응하여 결정되는 신호일 수 있다. Here, the switch control signal may be a signal that is the same as or corresponding to the control signal for controlling the switch 705 of FIG. 7.

일 예로, 상기 도 13a를 참조하면, 상기 도 7의 스위치(705)가 OFF되면, OFF 신호에 대응되는 스위치 제어 신호가 제9 저항(1304)에 인가될 수 있다. 이 경우, 제2 전압 분배 스위치(1310)는 OFF될 수 있다. For example, referring to FIG. 13A, when the switch 705 of FIG. 7 is turned off, a switch control signal corresponding to the OFF signal may be applied to the ninth resistor 1304. In this case, the second voltage distribution switch 1310 may be turned off.

제2 전압 분배 스위치(1310)가 OFF되면, 제2 전압 제어 회로(819) 내의 전류 흐름은 도면 번호 1320에 도시된 바와 같을 수 있다.When the second voltage distribution switch 1310 is OFF, the current flow in the second voltage control circuit 819 may be as shown at 1320.

제1 내지 제2 캐패시터(1308, 1309)는 반파 정류된 신호를 일정한 레벨의 직류 신호로 변환하는 평활 소자 및 리플 제거 소자로서 동작할 수 있다.The first to second capacitors 1308 and 1309 may operate as smoothing elements and ripple cancellation elements for converting the half-wave rectified signal into a DC signal of a constant level.

다른 일 예로, 상기 도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 도 7의 스위치(705)가 ON되면, ON 신호에 대응되는 스위치 제어 신호가 제9 저항(1304)에 인가될 수 있다. 이 경우, 제2 전압 분배 스위치(1310)는 단락(ON)될 수 있다. As another example, as shown in FIG. 13B, when the switch 705 of FIG. 7 is turned on, a switch control signal corresponding to the ON signal may be applied to the ninth resistor 1304. In this case, the second voltage distribution switch 1310 may be shorted (ON).

제2 전압 분배 스위치(1310)가 단락되면, 제2 전압 제어 회로(819) 내의 전류 흐름은 도면 번호 1330에 도시된 바와 같을 수 있다.If the second voltage distribution switch 1310 is shorted, the current flow in the second voltage control circuit 819 may be as shown at 1330.

따라서, 상기 도 7의 스위치(705)의 제어에 따라 제2 버퍼(817)에 입력되는 전압의 레벨은 상이할 수도 있다.Therefore, the level of the voltage input to the second buffer 817 may be different under the control of the switch 705 of FIG. 7.

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 embodiments described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution in a computer, and examples of the computer-readable recording medium may include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , Floppy disks, optical data storage devices, 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 can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above-described method may be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.

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 detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

Claims (19)

인버터;
상기 인버터로부터 수신되는 교류 전력 신호를 무선으로 전송하는 송신 코일;
적어도 상기 인버터로 인가되는 인버터 입력 전압, 상기 송신 코일에 인가되는 코일 전압을 이용하여 제1 내지 제2 출력 신호를 생성하는 수신기 감지기; 및
상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 충전 영역에 배치된 물체를 식별하고, 상기 식별 결과에 따라 상기 인버터 입력 전압을 제어하는 메인 컨트롤러
를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
inverter;
A transmission coil for wirelessly transmitting an AC power signal received from the inverter;
A receiver detector for generating first to second output signals using at least an inverter input voltage applied to the inverter and a coil voltage applied to the transmitting coil; And
A main controller for identifying an object disposed in a charging region based on the first to second output signals, and controlling the inverter input voltage according to the identification result
Wireless power transmission device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 메인 컨트롤러는 대기 상태에서 상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 상기 충전 영역에 배치된 수신기를 감지하면, 상기 인버터 입력 전압을 제1 전압에서 제2 전압으로 증가시켜 충전하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 1,
When the main controller detects a receiver disposed in the charging area based on the first to second output signals in a standby state, the main controller increases the inverter input voltage from the first voltage to the second voltage to charge the wireless power transmitter. .
제2항에 있어서,
상기 충전 중, 상기 제1 내지 제2 출력 신호에 기반하여 상기 충전 영역에 배치된 수신기가 제거되었음을 감지하면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 인버터 입력 전압을 제2 전압에서 제1 전압으로 강하시켜 상기 대기 상태로 진입하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 2,
During the charging, when the receiver disposed in the charging region is detected based on the first to second output signals, the main controller drops the inverter input voltage from the second voltage to the first voltage to the standby state. Wireless power transmission device to enter.
제3항에 있어서,
전원으로부터 입력되는 전압을 변환하여 상기 제1 전압을 생성하는 변환기;
상기 인버터에 인가되는 상기 제1 전압을 ON/OFF 제어하도록 구성된 스위치; 및
상기 메인 컨트롤러의 제어에 따라 상기 스위치를 제어하는 인버터 입력 전압 제어기
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 3,
A converter for converting a voltage input from a power supply to generate the first voltage;
A switch configured to ON / OFF control the first voltage applied to the inverter; And
An inverter input voltage controller controlling the switch according to the control of the main controller
Wireless power transmission device further comprising.
제4항에 있어서,
상기 대기 상태에서 상기 충전 영역에 상기 수신기가 배치되면, 상기 스위치가 ON되고, 상기 충전 중 상기 수신기가 제거되면, 상기 스위치가 OFF되는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 4, wherein
And the switch is turned on when the receiver is disposed in the charging region in the standby state, and the switch is turned off when the receiver is removed during charging.
제5항에 있어서,
상기 수신기는 전력 등급이 60W급인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 5,
The receiver has a power rating of 60W class wireless power transmitter.
제6항에 있어서,
상기 제1 전압은 5V이하이고, 상기 제2 전압은 300V 이상인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 6,
The first voltage is 5V or less, the second voltage is 300V or more wireless power transmitter.
제7항에 있어서,
상기 제1 내지 제2 출력 신호는 레퍼런스 전압을 더 이용하여 생성되는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 7, wherein
And the first to second output signals are further generated using a reference voltage.
제8항에 있어서,
상기 레퍼런스 전압은 상기 변환기의 출력 전압인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 8,
And the reference voltage is an output voltage of the converter.
제9항에 있어서,
상기 제1 전압은 상기 변환기의 출력 전압이 다이오드를 통과하여 생성되는 무선 전력 송신 장치.
10. The method of claim 9,
And the first voltage is generated by output voltage of the converter passing through a diode.
제10항에 있어서,
상기 다이오드는 상기 스위치를 통과한 제2 전압이 상기 메인 컨트롤러 및 상기 변환기에 인가되는 것을 차단하는 보호 회로인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 10,
And the diode is a protection circuit that blocks the second voltage passing through the switch from being applied to the main controller and the converter.
제11항에 있어서,
상기 수신기 감지기는
제1 비교기 및 제2 비교기를 포함하고, 상기 제1 내지 제2 출력 신호는 각각 상기 제1 비교기의 출력과 상기 제2 비교기의 출력인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 11,
The receiver detector is
And a first comparator and a second comparator, wherein the first to second output signals are outputs of the first comparator and outputs of the second comparator, respectively.
제12항에 있어서,
상기 제1 비교기의 출력은 상기 인버터 입력 전압과 상기 코일 전압에 기반하여 결정되고, 상기 제2 비교기의 출력은 상기 코일 전압과 상기 레퍼런스 전압에 기반하여 결정되는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 12,
The output of the first comparator is determined based on the inverter input voltage and the coil voltage, the output of the second comparator is determined based on the coil voltage and the reference voltage.
제13항에 있어서,
상기 수신기 감지기는
상기 메인 컨트롤러의 제어에 따라 상기 인버터 입력 전압 및 상기 코일 전압의 레벨을 강하하는 제1 내지 제2 전압 제어 회로;
상기 제1 내지 제2 전압 제어 회로에 각각 연결되어 전압 팔로워로 동작하는 제1 내지 제2 버퍼;
상기 제1 내지 제2 버퍼의 출력 전압 및 상기 레퍼런스 전압을 각각 강하하는 제1 내지 제3 필터; 및
상기 코일 전압을 직류로 변환하는 평활 회로
를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 13,
The receiver detector is
First to second voltage control circuits for dropping levels of the inverter input voltage and the coil voltage according to the control of the main controller;
First to second buffers connected to the first to second voltage control circuits to operate as voltage followers;
First to third filters that respectively drop the output voltages of the first to second buffers and the reference voltages; And
Smoothing circuit converts the coil voltage into direct current
Wireless power transmission device further comprising.
제14항에 있어서,
상기 인버터 입력 전압은 상기 제1 전압 제어 회로, 상기 제1 버퍼, 상기 제1 필터를 통과하여 상기 제1 비교기의 제1 입력 단자에 연결되고,
상기 코일 전압은 상기 평활 회로, 상기 제2 전압 제어 회로, 상기 제2 버퍼, 상기 제2 필터를 통과하여 상기 제1 비교기의 제2 입력 단자 및 상기 제2 비교기의 제1 입력 단자에 연결되고,
상기 레퍼런스 전압은 상기 제3 필터를 통과하여 상기 제2 비교기의 제2 입력 단자에 연결되는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 14,
The inverter input voltage is connected to a first input terminal of the first comparator through the first voltage control circuit, the first buffer, and the first filter,
The coil voltage is connected to the second input terminal of the first comparator and the first input terminal of the second comparator through the smoothing circuit, the second voltage control circuit, the second buffer, and the second filter,
And the reference voltage is connected to a second input terminal of the second comparator through the third filter.
제15항에 있어서,
상기 대기 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 제1 값이면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 영역에 상기 수신기가 배치된 것으로 판단하는 무선 전력 송신 장치.
16. The method of claim 15,
And when the output of the first comparator and the output of the second comparator are both first values in the standby state, the main controller determines that the receiver is disposed in the charging region.
제16항에 있어서,
상기 대기 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 제2 값이면, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 영역에 이물질이 배치된 것으로 판단하는 무선 전력 송신 장치
The method of claim 16,
When the output of the first comparator and the output of the second comparator are both second values in the standby state, the main controller determines that the foreign material is disposed in the charging region.
제17항에 있어서,
상기 충전 중인 상태에서 상기 제1 비교기의 출력 및 제2 비교기의 출력이 모두 상기 제2 값으로 변경되며, 상기 메인 컨트롤러가 상기 충전 중인 수신기가 상기 충전 영역에서 제거된 것으로 판단하는 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 17,
And the output of the first comparator and the output of the second comparator are both changed to the second value in the charging state, and the main controller determines that the receiver being charged is removed from the charging region.
제18항에 있어서,
상기 제1 값은 HIGH이고, 상기 제2 값은 LOW인 무선 전력 송신 장치.
The method of claim 18,
Wherein the first value is HIGH and the second value is LOW.
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