KR20190114185A - Wireless charging device and wireless charging method - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 충전 불량을 방지하기 위한 무선 충전 장치 및 무선 충전 방법에 관한 것이다.An embodiment relates to a wireless charging device and a wireless charging method for preventing a charging failure.
휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다. Portable terminals such as mobile phones and laptops include a battery that stores power and circuits for charging and discharging the battery. In order for the battery of the terminal to be charged, power must be supplied from an external charger.
일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한, 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.In general, as an example of an electrical connection method between a charging device and a battery for charging power to a battery, the terminal is supplied with commercial power and converted into a voltage and a current corresponding to the battery to supply electrical energy to the battery through the terminal of the battery. Supply method. This terminal supply method is accompanied by the use of a physical cable (cable) or wire. Therefore, when handling a lot of terminal supply equipment, many cables occupy considerable working space, are difficult to organize, and are not good in appearance. In addition, the terminal supply method may cause problems such as instantaneous discharge phenomenon due to different potential difference between the terminals, burnout and fire caused by foreign matter, natural discharge, deterioration of battery life and performance.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 "무선 충전 시스템"이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선 충전 시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선 충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선 충전 시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선 충전 사용자가 급격히 늘어나고 있으며, 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본으로 탑재하고 있다.In order to solve this problem, a charging system (hereinafter referred to as a "wireless charging system") and a control method using a method of transmitting power wirelessly have been proposed. In addition, the wireless charging system was not pre-installed in some portable terminals in the past, and consumers had to separately purchase a wireless charging receiver accessory, so the demand for the wireless charging system was low. It has a built-in function.
일반적으로 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기로 구성된다. In general, the wireless charging system includes a wireless power transmitter for supplying electrical energy through a wireless power transmission method and a wireless power receiver for charging the battery by receiving the electrical energy supplied from the wireless power transmitter.
이러한 무선 충전 시스템은 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식(예를 들어, 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 등)에 의해 전력을 전송할 수 있다.The wireless charging system may transmit power by at least one wireless power transmission method (eg, electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method, etc.).
휴대폰과 같은 5v동작 전원을 사용하는 휴대용 장치들은 보통 5~15W로 설계된 무선충전기를 이용하여 무선충전 할 수 있다. 설계된 전력대로 무선전력 전송을 보증하기 위해서는 입력 전원이 충분하도록 전력을 충분히 공급할 수 있는 아답터를 사용해야 한다. 예를들어 15W를 보증하는 무선충전기는 15W 이상의 전력을 공급할 수 있는 아답터를 사용해야 한다.Portable devices using 5V operating power sources such as mobile phones can be wirelessly charged using wireless chargers, usually designed for 5-15W. To ensure wireless power transfer at the designed power, an adapter that can supply enough power to supply enough input power must be used. For example, a wireless charger that guarantees 15W should use an adapter that can supply more than 15W.
하지만, 무선충전기와 페어되도록 설계된 아답터가 아닌 경우, 아답터의 종류가 매우 다양하며 일부 아답터는 15W를 제공하지 못할 수도 있다. 15W를 제공하지 못하는 아답터를 사용하여 무선 충전기를 충전할 경우, 15W의 충전 시 입력 전원의 파워가 충분하지 않게 되어 충전이 끊기는 문제점이 생길 수 있다.However, if the adapter is not designed to be paired with a wireless charger, there are many types of adapters and some adapters may not provide 15W. If you charge the wireless charger using an adapter that does not provide 15W, the input power may not be enough when charging 15W, which may cause a problem that the charging is cut off.
실시예는 입력 전원의 종류에 관계없이 충전이 끊기는 것을 방지하기 위한 무선 충전 장치 및 무선 충전 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An embodiment of the present invention is to provide a wireless charging device and a wireless charging method for preventing the charging is cut off regardless of the type of input power.
실시예에 따른 무선 충전 장치는 인버터와, 상기 인버터에 입력되는 직류 전력을 제1 부하저항 또는 제2 부하저항을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결하는 스위치와, 상기 제1 부하저항 또는 제2 부하저항이 연결된 상태에서 상기 직류 전력의 전압이 기준 전압보다 높은지 판단하고, 상기 전압이 기준 전압보다 높은 부하저항 중 저항 값이 낮은 부하저항에 대응하는 보증 전력을 선택하여 저장하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 부하저항은 상기 제2 부하저항보다 저항 값이 낮을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a wireless charging device includes an inverter, a switch for connecting DC power input to the inverter to a ground through a first load resistor or a second load resistor, and the first load resistor or the second load resistor. And a controller configured to determine whether the voltage of the DC power is higher than a reference voltage in a connected state, and to select and store a guaranteed power corresponding to a load resistance having a lower resistance value among load resistances in which the voltage is higher than the reference voltage. The load resistance may have a lower resistance value than the second load resistance.
상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정될 수 있다. 외부 전원 단자로부터 전력을 입력받는 전원부를 더 포함하고, 상기 직류 전력은 상기 전원부로부터 출력될 수 있다. 상기 제어부는 상기 입력 전압의 주파수를 가변하여 상기 직류 전력의 크기를 제어할 수 있다. 상기 제어부는 주파수를 110Khz 내지 150Hz로 가변시켜 상기 직류 전력의 크기를 감소시킬 수 있다. 상기 변환기는 상기 부하저항에 5V 또는 10V를 공급할 수 있다. 상기 보증 전력을 송신하는 송신 코일을 포함할 수 있다.The guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver can be determined within the guaranteed power. The apparatus may further include a power supply unit receiving power from an external power supply terminal, wherein the DC power may be output from the power supply unit. The controller may control the magnitude of the DC power by varying the frequency of the input voltage. The controller may reduce the magnitude of the DC power by varying the frequency from 110KHz to 150Hz. The converter may supply 5V or 10V to the load resistor. It may include a transmission coil for transmitting the guarantee power.
또한, 실시예에 따른 무선 충전 장치는 직류 전력을 출력하는 변환기와, 상기 직류 전력을 입력받아 교류 전력으로 변환시켜 출력하는 인버터와, 상기 직류 전력이 부하저항을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결하는 스위치와, 상기 직류 전력의 출력 전압을 제1전압 또는 제2전압이 되도록 상기 변환기를 제어하고, 상기 부하저항이 연결된 상태에서 상기 직류 전력의 출력 전압이 기준 전압보다 높은지 판단하고, 상기 기준 전압보다 높은출력 전압 중 전압 값이 높은 출력전압에 대응하는 보증전력을 선택하여 저장하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정될 수 있다.In addition, the wireless charging device according to the embodiment includes a converter for outputting direct current power, an inverter for receiving the direct current power and converting it into alternating current power, and a switch for connecting the direct current power to ground through a load resistance; And controlling the converter so that the output voltage of the DC power becomes a first voltage or a second voltage, determining whether the output voltage of the DC power is higher than a reference voltage while the load resistance is connected, and outputting higher than the reference voltage. It may include a control unit for selecting and storing the guaranteed power corresponding to the output voltage having a high voltage value of the voltage. The guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver can be determined within the guaranteed power.
또한, 실시예에 따른 무선 충전 방법은 인버터의 입력단에 연결된 제1 또는 제2 부하저항에 입력되는 직류 전압을 측정하는 단계와, 상기 직류전압이 기준전압보다 높은지 비교하는 단계와, 상기 직류전압이 기준전압보다 높은 부하 저항 중 저항 값이 낮은 부하저항에 대응하는 보증 전력을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the wireless charging method according to the embodiment measuring the DC voltage input to the first or second load resistance connected to the input terminal of the inverter, comparing the DC voltage is higher than the reference voltage, and the DC voltage is The method may include selecting a guaranteed power corresponding to a load resistance having a lower resistance value among load resistances higher than a reference voltage.
상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정될 수 있다. 상기 직류 전력은 외부 전원 단자로부터 입력 전력을 입력받는 전력을 출력시킬 수 있다. 상기 입력 전력의 주파수를 가변하여 상기 직류 전력의 크기를 제어할 수 있다.The guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver can be determined within the guaranteed power. The DC power may output power receiving input power from an external power supply terminal. The magnitude of the DC power may be controlled by varying the frequency of the input power.
실시예는 무선충전기가 입력 전원으로부터 공급 가능한 전력 확인할 수 있도록 입력전원 확인부를 구성함으로써, 정확한 무선전력전송 가능한 가용 전력을 결정하고, 무선 전력 수신기에 제공함으로서 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 송신 능력(가용전력)에 맞춰 전력을 요청할 수 있으며, 이로 인해 충전이 끊어지는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In an embodiment, the input power checking unit is configured to check the power available from the input power, and thus, the wireless power receiver determines the available power that can be transmitted accurately and provides the power to the wireless power receiver. Available power) can be requested, thereby preventing charging from being lost.
실시예는 낮은 값을 가지는 저항을 사용하여 입력전원 확인부를 구성함으로써, 비용 감소 및 저항의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment, the input power checking unit is configured using a resistor having a low value, thereby reducing the cost and minimizing the failure of the resistor.
실시예는 가변 저항을 사용하여 입력전원 확인부를 구성함으로써, 저항과 스위치 부품의 수를 줄일 수 있는 효과가 있다. The embodiment has an effect of reducing the number of resistors and switch components by configuring the input power confirmation unit using a variable resistor.
실시예는 가변 저항을 변화시키면서 입력 전원을 측정함으로써, 입력 전압이 끊어지는 시점을 보다 효과적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment, the input power is measured while varying the variable resistor, so that the timing at which the input voltage is cut can be measured more effectively.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 3의 부하 저항들의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 보증 전력을 측정하기 위한 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 도 3의 부하 저항들의 다른 실시예에 따른 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 제3 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 협상 단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging apparatus according to an embodiment.
2 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
3 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of load resistors of FIG. 3.
6 is a flowchart for describing an operation of measuring guaranteed power of a wireless charging device, according to an exemplary embodiment.
7 and 8 are views illustrating a configuration according to another embodiment of the load resistors of FIG. 3.
9 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to a second embodiment.
10 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to a third embodiment.
11 is a diagram for describing an operation of a controller of a wireless charging apparatus, according to an exemplary embodiment.
12 is a diagram for explaining a negotiation step between a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
이하, 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 the embodiments 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.
이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시예의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 실시예의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.In the above description, all elements constituting the embodiments are described as being combined or operating in combination, but are not necessarily limited to the embodiments. In other words, all of the components may be selectively operated in combination with one or more within the scope of the embodiments. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art of the embodiments. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing the embodiments. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the embodiments, in the case of being described as being formed at "up (up) or down (down)", "before (front) or back (back)" of each component, "up (up) or down (Below) " and " before (front) or back (back) " include both formed by direct contact of two components or one or more other components disposed between two components.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be included, unless otherwise stated, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiments belong, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be construed in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the examples.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It should be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
그리고 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the related art can be unnecessarily obscured.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power charging system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a wireless power transmitter for convenience of description. A wireless power transmitter, a wireless charging device, etc. will be used interchangeably. In addition, as a representation of a device for receiving the 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, a receiver, a receiver, a receiver Terminals and the like may be used interchangeably.
실시예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다. Wireless charging apparatus according to the embodiment may be configured in the form of a pad, a cradle, an access point (AP), a small base station, a stand, a ceiling buried, a wall, etc., one transmitter receives a plurality of wireless power It may also transmit power to the device.
일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다. For example, the wireless power transmitter may not only be used on a desk or a table, but also may be developed and applied to an automobile and used in a vehicle. The wireless power transmitter installed in the vehicle may be provided in the form of a cradle that can be fixed and mounted simply and stably.
실시예에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable MultimediaPlayer), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다. Terminal according to the embodiment is a mobile phone (smart phone), smart phone (smart phone), laptop computer (laptop computer), digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable MultimediaPlayer), navigation, MP3 player, electric toothbrush , An electronic tag, a lighting device, a remote control, and a small electronic device such as a bobber, but are not limited thereto. A mobile device device (hereinafter, referred to as “device”) capable of charging a battery with a wireless power receiver according to an embodiment is provided. The term "terminal" or "device" may be used interchangeably. The wireless power receiver according to another embodiment may be mounted in a vehicle, an unmanned aerial vehicle, an air drone, or the like.
실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.The wireless power receiver according to the embodiment may be provided with at least one wireless power transmission scheme, and may simultaneously receive wireless power from two or more wireless power transmitters. Here, the wireless power transmission method may include at least one of the electromagnetic induction method, electromagnetic resonance method, RF wireless power transmission method. In general, the wireless power transmitter and the wireless power receiver constituting the wireless power system may exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth low energy (BLE) communication. Here, in-band communication and BLE communication may be performed by a pulse width modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, an amplitude modulation method, an amplitude and phase modulation method, or the like. For example, the wireless power receiver may transmit various control signals and information to the wireless power transmitter by generating a feedback signal by switching ON / OFF the current induced through the receiving coil in a predetermined pattern. The information transmitted by the wireless power receiver may include various state information including received power strength information. In this case, the wireless power transmitter may calculate the charging efficiency or the power transmission efficiency based on the received power strength information.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 도 3의 부하 저항들의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 보증 전력을 측정하기 위한 동작을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7 및 도 8은 도 3의 부하 저항들의 다른 실시예의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging apparatus according to an embodiment, FIG. 2 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure, and FIG. 3 illustrates a structure of a wireless power transmitter according to an embodiment. 4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter according to FIG. 3, FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of load resistors of FIG. 3, and FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation for measuring the guaranteed power of the wireless charging apparatus according to an embodiment, and FIGS. 7 and 8 are views illustrating a configuration of another embodiment of the load resistors of FIG. 3.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템(무선 충전기)은 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 (wireless charger) includes a
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the
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
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide two-way communication, but is 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
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
실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다. The
도 2는 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.2 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure.
도 2를 참조하면, 무선 전력 전송 절차에 따라 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 210), 핑 단계(Ping Phase, 220), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 230), 협상 단계(Negotiation Phase, 240), 보정 단계(Calibration Phase, 250), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 260) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 270)로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 2, power transmission from a transmitter to a receiver according to a wireless power transmission procedure is largely performed in a
선택 단계(210)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S202, S204, S208, S210, S212를 포함함-일 수 있다. 여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(210)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다. 만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(220)로 천이할 수 있다. 선택 단계(210)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.The
선택 단계(210)에서 물체가 감지되는 경우, 무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로, 예를 들어 무선 전력 전송을 위한 송신 코일 및/또는 공진 캐패시터의 일단 및/또는 타단의 품질 인자를 측정할 수 있다. If an object is detected in the
무선 전력 송신기는 무선전력 공진 회로(예를 들어 전력전송 코일 및/또는 공진 캐패시터)의 피크주파수를 측정할 수 있다. The wireless power transmitter can measure the peak frequency of the wireless power resonant circuit (eg, power transmission coil and / or resonant capacitor).
품질계수 및/또는 피크주파수는 향후 협상단계(240)에서 이물질 존재 여부를 판단하는데 사용될 수 있다. The quality factor and / or peak frequency may be used to determine the presence of foreign matter in the
핑 단계(220)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다(S201). 핑 단계(220)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(210)로 천이할 수 있다. 또한, 핑 단계(220)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(210)로 천이할 수도 있다(S202). When an object is detected in the
핑 단계(220)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(230)로 천이할 수 있다(S203). When the
식별 및 구성 단계(230)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(210)로 천이할 수 있다(S204). In the identification and
송신기는 식별 및 구성 단계(230)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(240)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다. The transmitter may determine whether entry into the
확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(240)로 진입할 수 있다(S205). 협상 단계(240)에서 송신기는 소정 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다. As a result of the check, if negotiation is necessary, the transmitter may enter the negotiation step 240 (S205). In the
반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(260)로 진입할 수도 있다(S206). On the other hand, if it is determined that negotiation is not necessary, the transmitter may immediately enter the power transmission step 260 (S206).
협상 단계(340)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 피크주파수 값이 포함된 FOD 상태 패킷을 수신할 수 있다. 또는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계 품질 인자 값을 결정할 수 있다. 송신기는 기준 피크주파수 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계 피크주파수 값을 결정할 수 있다. In the
송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계 품질 인자 값 및 현재 측정된 품질 인자 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 품질 인자 값일 수 있음-을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The transmitter may detect whether the FO is present in the charging region by using the threshold quality factor value for the determined FO detection and the currently measured quality factor value, which may be, for example, the quality factor value measured before the ping step, Power transmission may be controlled according to the FO detection result. For example, when the FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계 피크주파수 값 및 현재 측정된 피크주파수 값-예를 들면, 핑 단계 이전에 측정된 피크주파수 값일 수 있음-을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The transmitter may detect whether the FO is present in the charging region by using the threshold peak frequency value for the determined FO detection and the currently measured peak frequency value, which may be, for example, the peak frequency value measured before the ping step, Power transmission may be controlled according to the FO detection result. For example, when the FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.
FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(210)로 회귀할 수 있다(S208). 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(250)를 거쳐 전력 전송 단계(260)로 진입할 수도 있다(S207 및 S209). 상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(250)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 수신하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기와 비교하여 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(250)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 전력 손실 임계치를 보정할 수도 있다. 즉, 보정 단계에서는 FO가 없는 상태이기 때문에 수신기의 커플링 상태 및 수신기의 프렌들리 메탈(Friendly metal) 성분으로 인한 전력손실을 결정하고, 기 결정된 전력손실 외의 추가 전력손실이 발생했을 때 이물질이 존재한다고 판단할 수 있다.If the FO is detected, the transmitter may return to the selection step 210 (S208). On the other hand, when the FO is not detected, the transmitter may enter the
또한, 협상 단계(240)에서는 수신기의 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력을 전송할 수 있다. 송신기는 입력 전원으로부터 측정된 최대 전송 가능한 전력 예컨대, 보증 전력을 측정하여 수신기에 전송할 수 있다. 보증 전력의 측정은 전원이 들어올 때 초기화 과정 중에 진행될 수 있으며 송신기는 미리 측정된 보증 전력을 송신할 수 있다.In addition, the
보증 전력을 측정하는 단계는 이후 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Measuring the guaranteed power will be described in detail later with reference to the drawings.
전력 전송 단계(260)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(210)로 천이할 수 있다(S210). In
또한, 전력 전송 단계(260)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(270)로 천이할 수 있다(S211). 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(260)로 회귀할 수 있다(S213). In addition, in the
상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워량에 대한 정보, 최대 수용 가능한 수신기 개수에 대한 정보 등을 포함할 수 있으며, 수신기 상태 정보는 요구 전력에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.The power transmission contract may be set based on state and characteristic information of the transmitter and the receiver. For example, the transmitter state information may include information about the maximum amount of power that can be transmitted, information about the maximum number of receivers that can be accommodated, and the receiver state information may include information about required power.
송신기는 재협상이 정상적으로 완료되지 않으면, 해당 수신기로의 전력 전송을 중단하고, 선택 단계로(210) 천이할 수도 있다(S212).If the renegotiation is not normally completed, the transmitter may stop power transmission to the corresponding receiver and transition to the selection step 210 (S212).
도 3은 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.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신기(300)는 전원부(360), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 310), 인버터(Inverter, 320), 공진 회로(330), 센싱부(350), 통신부(340), 알람부(370) 및 제어부(380)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3, the wireless power transmitter 300 includes a
공진 회로(330)는 공진 캐패시터(331) 및 인덕터(또는 송신 코일)(332)을 포함하여 구성되며, 통신부(340)는 복조부(341)와 변조부(342) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 송신 코일은 인가되는 교류 전력으로부터 자속(Magnetic flux)을 생성할 수 있다.The
전원부(360)는 외부 전원 단자 또는 배터리로부터 DC 전력을 인가받아 직류-직류 변환기(310)에 전달할 수 있다. 다른 실시예로, 배터리는 무선 전력 송신기(300)의 내부에 장착되어 충전 가능하게 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 보조 배터리 또는 외장 배터리의 형태로 무선 전력 송신기(300)의 전원부(360) 소정 케이블을 통해 연결될 수도 있다.The
직류-직류 변환기(310)는 제어부(380)의 제어에 따라 전원부(360)로부터 입력되는 직류 전력의 세기를 특정 세기의 직류 전력으로 변환할 수 있다. 일 예로, 직류-직류 변환기(310)는 전압의 세기 조절이 가능한 가변 전압기로 구성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The DC-
인버터(320)는 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.The
인버터(320)는 구비된 복수의 스위치 제어를 통해 입력되는 직류 전력 신호를 교류 전력 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The
일 예로, 인버터(320)는 풀 브릿지(Full Bridge) 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 하프 브리지(Half Bridge)를 포함하여 구성될 수도 있다.For example, the
다른 일 예로, 인버터(320)는 하프 브릿지 회로와 풀 브릿지 회로를 모두 포함하여 구성될 수도 있으며, 이 경우, 제어부(380)는 인터버(320)를 하프 브릿지로 동작시킬지 풀 브릿지로 동작시킬지 동적으로 결정하여 제어할 수 있다.As another example, the
일 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구되는 전력의 세기에 따라 적응적으로 인버터(320)의 브릿지모드를 제어할 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment may adaptively control the bridge mode of the
여기서, 브릿지 모드는 하프 브리짓 모드 및 풀 브릿지 모드를 포함한다. 일 예로, 무선 전력 수신기가 5W의 저전력을 요구하는 경우, 제어부(380)는 인버터(320)가 하프 브릿지 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.Here, the bridge mode includes a half bridge mode and a full bridge mode. For example, when the wireless power receiver requires 5W of low power, the
반면, 무선 전력 수신기가 15W의 전력을 요구하는 경우, 제어부(380)는 풀 브릿지 모드로 동작되도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기는 감지된 온도에 따라 적응적으로 브릿지 모드를 결정하고, 결정된 브릿지 모드에 따라 인버터(320)를 구동시킬 수도 있다.On the other hand, when the wireless power receiver requires 15W of power, the
일 예로, 하프 브리지 모드를 통해 무선 전력을 전송하는 중 무선 전력 송신 장치의 온도가 소정 기준치를 초과하는 경우, 제어부(380)는 하프 브리지 모드를 비활성화시키고 풀 브릿지 모드가 활성화되도록 제어할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치는 동일 세기의 전력 전송을 위해 풀 브릿지 회로를 통해 전압은 상승시키고, 공진 회로(330)에 흐르는 전류의 세기는 감소시킴으로써, 무선 전력 송신 장치의 내부 온도가 소정 기준치 이하를 유지하도록 제어할 수 있다.For example, when the temperature of the wireless power transmitter exceeds a predetermined reference value while transmitting wireless power through the half bridge mode, the
일반적으로, 전자 기기에 장착되는 전자 부품에 발생되는 열의 양은 해당 전자 부품에 인가되는 전압의 세기보다 전류의 세기에 보다 민감할 수 있다.In general, the amount of heat generated in an electronic component mounted on an electronic device may be more sensitive to the strength of the current than the strength of the voltage applied to the electronic component.
또한, 인버터(320)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있을 뿐만 아니라 교류 전력의 세기를 변경시킬 수도 있다.In addition, the
일 예로, 인버터(320)는 제어부(380)의 제어에 따라 교류 전력 생성에 사용되는 기준 교류 신호(Reference Alternating CurrentSignal)의 주파수를 조절하여 출력되는 교류 전력의 세기를 조절할 수도 있다. 이를 위해, 인버터(320)는 특정 주파수를 가지는 기준 교류 신호를 생성하는 주파수 발진기를 포함하여 구성될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 주파수 발진기가 인버터(320)와 별개로 구성되어 무선 전력 송신기(300)의 일측에 장착될 수 있다.For example, the
다른 일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 인버터(320)에 구비된 스위치를 제어하기 위한 게이트 드라이버(Gate Driver, 미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버는 제어부(380)로부터 적어도 하나의 펄스 폭변조 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 펄스 폭 변조 신호에 따라 인버터(320)의 스위치를 제어할 있다. 제어부(880)는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)-즉, 듀티 레이트(Duty Rate)- 및 위상(Phase)를 제어하여 인버터(320) 출력 전력의 세기를 제어할 수 있다. 제어부(360)는 무선 전력 수신 장치로부터 수신되는 피드백 신호에 기반하여 적응적으로 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클 및 위상을 제어할 수 있다.As another example, the wireless power transmitter 300 may further include a gate driver (not shown) for controlling a switch provided in the
센싱부(350)는 DC 변환된 전력의 전압/전류 등을 측정하여 제어부(380)에 제공할 수 있다. 또한, 센싱부(350)는 과열 발생 여부 판단을 위해 무선 전력 송신기(300)의 내부 온도 또는 충전 인터페이스(표면) 내측을 측정하고, 측정 결과를 제어부(380)에 제공할 수도 있다. 일 예로, 제어부(380)는 센싱부(350)에 의해 측정된 전압/전류 값 또는 내부 온도 값에 기반하여 적응적으로 전원부(380)로부터의 전원 공급을 차단할 수 있다. 이를 위해, 직류-직류 변환기(310)의 일측에는 전원부(360)로부터 공급되는 전원을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 가 더 구비될 수도 있다.The
제어부(380)는 통신부(340)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 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다. The
변조부(342)는 제어부(380)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 공진코일(330)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(341)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(380)에 전송할 수 있다. 일 예로, 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. 다른 예로, 복조된 신호는 기준 품질 인자 값 및 기준 주파 수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함하는 FOD 상태 정보가 포함될 수 있다.When a signal received through the transmission coil is detected, the
일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.For example, the wireless power transmitter 300 may obtain the signal strength indicator through in-band communication using the same frequency used for wireless power transmission to communicate with the wireless power receiver.
이상이 도 3의 설명에서는 무선 전력 송신기(300)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.In the description of FIG. 3, the wireless power transmitter 300 and the wireless power receiver perform in-band communication by way of example. However, this is only one embodiment, and is a frequency band used for wireless power signal transmission. Short-range bidirectional communication may be performed through a frequency band different from that of FIG. For example, the short-range bidirectional communication may be any one of low power Bluetooth communication, RFID communication, UWB communication, and Zigbee communication.
도 4는 도 3에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiver interworking with the wireless power transmitter 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
상기한 도 4의 예에 도시된 무선 전력 수신기(400)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(460)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다. Although the
수신 코일(410)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(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. 또한 수신 코일(410)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.AC power received through the receiving
센싱부(450)는 정류기(420) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 일 예로, 센싱부(450)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(410)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(470) 에 전송할 수도 있다. 다른 예로, 센싱부(450)는 무선 전력 수신기(400)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(470)에 제공할 수도 있다. The
일 예로, 주제어부(470)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(462)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(462)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(410) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(470)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(461)는 수신 코일(410)과 정류기(420) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(420) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(470)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(470)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(462)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. As an example, the
또한, 주제어부(470)는 미리 저장된 기준 품질 인자 값 및 기준 주파수 값 중 어느 하나 이상의 값을 포함하는 FOD 상태 패킷을 변조부(462)를 통해 무선 전력 송신기에 전송할 수 있도록 제어할 수 있다.In addition, the
도 3으로 돌아가서, 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 보증 전력을 측정하기 위해 부하 저항(390)을 더 포함할 수 있다.Returning to FIG. 3, the wireless power transmitter according to the embodiment may further include a
부하 저항(390)은 직류-직류 변환기(310)에 연결될 수 있다. 부하 저항(390)과 직류-직류 변환기(310) 사이에는 스위치가 더 포함될 수도 있다. 부하 저항(390)의 소비 전력은 무선 전력 송신기에 미리 저장된 보증 전력과 동일할 수 있다. 여기서, 보증 전력은 15W일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
직류-직류 변환기(310)는 직류-직류 변환기(310)의 출력전압인 Vrail 값을 특정 전압을 공급할 수 있다. 예컨대, 직류-직류 변환기에서 5V의 Vrail 값을 공급하면 부하 저항(390)의 소비 전력은 15W의 값을 가지기 위해 1.6옴의 저항값을 가질 수 있다.The DC-
전원부(360)로부터 입력되는 입력 전력이 15W 이상이며, 부하 저항(390)의 소비 전력이 15W로 설정되었을 경우, 입력 전압이 급감하지 않게 되어 보증 전력은 15W로 설정될 수 있다.When the input power input from the
반면, 전원부(360)로부터 입력되는 입력 전력이 15W 미만이며, 부하 저항(390)의 소비 전력이 15W로 설정되었을 경우, 입력 전압은 급강하하게 되어 보증 전력은 15W를 만족시키기 않게 된다. 이에, 제어부(380)는 미리 설정된 보증 전력으로 전력 송신이 불가능함을 판단할 수 있게 된다.무선 전력 송신기는 별도의 유저 인터페이스를 통해 충전이 불가능한 상태임을 사용자에게 인식시켜 줄 수 있다.On the other hand, if the input power input from the
실시예는 미리 설정된 전력 예컨대, 보정 전력으로 전력 송신이 불가능함을 판단하는 동시에 실제로 전송 가능한 보증 전력을 측정하기 위해 다수의 부하 저항을 연결할 수 있다.Embodiments may connect a plurality of load resistors to determine that power transmission is not possible with preset power, for example, correction power, while simultaneously measuring the guaranteed power that can be transmitted.
도 5에 도시된 바와 같이, 부하저항은 서로 다른 소비 전력을 가지는 제1 부하저항(390a), 제2 부하저항(390b) 및 제3 부하저항(390c)을 포함할 수 있다. 제1 부하저항 내지 제3 부하저항(390a, 390b, 390c)은 직류-직류 변환기(310)에 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 서로 다른 소비 전력을 가지는 부하저항들(390a, 390b, 390c)을 직류-직류 변환기(310)에 선택적으로 연결시킬 수 있도록 제1 스위치 내지 제3 스위치(391a, 391b, 391c)를 포함할 수 있다. 스위치(391)는 전력을 부하저항(390)을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결할 수 있다.As shown in FIG. 5, the load resistor may include a
제1 부하저항(390a)의 소비 전력은 제2 부하저항(390b) 및 제3 부하저항(390c)의 소비 전력보다 클 수 있다. 제2 부하저항(390b)의 소비 전력은 제3 부하저항(390c)의 소비 전력보다 클 수 있다. 예컨대, 제1 부하저항(390a)의 소비 전력은 15W일 수 있으며, 제2 부하저항(390b)의 소비 전력은 7.5W일 수 있으며, 제3 부하저항(390c)의 소비 전력은 5W일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 저항 값이 작을수록 소비 전력은 커지기 때문에 제1 부하저항(390a)의 저항값은 제2 부하저항(390b)의 저항값 보다 작을 수 있으며, 제2 부하저항(390c)의 저항값은 제3 부하저항(390c)의 저항값 보다 작을 수 있다.Power consumption of the
제1 스위치(391a)는 직류-직류 변환기(310)와 제1 부하저항(390a) 사이에 배치될 수 있다. 제2 스위치(391b)는 직류-직류 변환기(310)와 제2 부하저항(390b) 사이에 배치될 수 있다. 제3 스위치(391c)는 직류-직류 변환기(310)와 제3 부하저항(390c) 사이에 배치될 수 있다.The
상기에서는 3개의 저항 및 스위치를 배치하였으나, 이에 한정되지 않고 3개 미만 또는 4개 이상으로 배치할 수도 있다.In the above, three resistors and switches are disposed, but the present invention is not limited thereto, and may be disposed below three or four or more.
부하저항들(390a, 390b, 390c)을 직류-직류 변환기(310)에 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 스위치(391a)를 온시키고 제2 스위치(391b) 및 제3 스위치(391c)를 오프시키면 직류-직류 변환기(310)와 제1 부하저항(390a)은 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위치(391b)를 온 시키고 제1 스위치(391a) 및 제3 스위치(391c)를 오프시키면 직류-직류 변환기(310)와 제2 부하저항(390b)은 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 스위치(391c)를 온시키고 제1 스위치(391a) 및 제2 스위치(391b)를 오프시키면 직류-직류 변환기(310)와 제3 부하저항(390c)은 연결될 수 있다.The
제어부(380)는 부하저항(390a, 390b, 390c) 중 어느 하나가 연결된 상태에서 직류 전력의 전압과 기준 전압을 비교하여 전압이 급강하되는 것을 감지하고, 전압이 급강하되지 않는 부하저항(390a, 390b, 390c)에 대응되는 소비 전력을 보증 전력으로 선택하여 저장할 수 있다.The
제어부(380)에는 보증 전력을 저장할 수 있도록 저장부(381, memory)가 구비될 수 있으며, 저장부(381)는 제어부(380)와 별도의 공간에 배치될 수도 있다.The
이하에서는 무선 전력 송신기의 보증 전력을 측정하는 동작을 구체적으로 설명한다. 보증 전력은 소비 전력이 큰 부하저항들을 순차적으로 연결시켜 무선 전력 송신기의 보증 전력을 결정할 수 있다.Hereinafter, an operation of measuring the guaranteed power of the wireless power transmitter will be described in detail. The guarantee power may determine the guarantee power of the wireless power transmitter by sequentially connecting the load resistors having the high power consumption.
보증 전력을 측정하는 단계는 전원이 공급되는 초기 단계에 수행될 수 있으며, 인버터에는 전력이 공급되지 않을 수 있다.Measuring the guaranteed power may be performed at an initial stage when power is supplied and the inverter may not be powered.
도 6을 참조하면, 제1 소비전력을 가지는 제1 부하저항(390a)을 연결하는 단계(S301)를 수행할 수 있다. 이를 위해 제1 스위치(391a)를 온시킬 수 있다. 제1 부하저항(390a)은 직류-직류 변환기(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 6, a step S301 of connecting the
제1 부하저항(391a)에 연결된 입력 전압인 직류 전압의 급강하가 발생되는지 여부를 확인하는 단계(S302)를 수행할 수 있다. 예컨대, 15W의 소비 전력을 가지는 제1 부하저항(391a)에 15W 이상의 전력을 가지는 직류 전압이 연결되면 전압 급강하는 일어나지 않게 된다. In operation S302, a sudden drop of the DC voltage, which is an input voltage connected to the
상기와 같이, 전압의 급강하가 일어나지 않게 되면 제1 부하저항(390a)에 걸리는 소비 전력을 보증 전력을 결정할 수 있게 된다. 결정된 보증 전력은 협상 단계에서 무선 전력 수신기에 송출할 수 있다. 이때, 송출 코일의 전력은 차단되지 않을 수 있다.As described above, when the voltage drop does not occur, the guaranteed power can be determined for the power consumption of the
반면, 15W의 소비 전력을 가지는 제1 부하저항(390a)에 15W 미만의 전력을 가지는 직류 전압이 연결되면 전압의 급강하가 발생될 수 있다. 전압 급강하가 발생되면 15W의 전력으로 무선 전력 수신기의 충전이 불가능하다고 판단될 수 있다.On the other hand, if a DC voltage having a power of less than 15W is connected to the
전압 급강하가 발생되면 제2 소비 전력을 가지는 제2 부하저항(390b)을 연결하는 단계(S303)를 수행할 수 있다. 이때, 제1 스위치(391a)는 오프되고 제2 스위치(391b)는 온될 수 있다.When the voltage drop occurs, the step S303 of connecting the
이어서, 제2 부하저항(390b)에 연결된 직류 전압의 급강하가 발생되는지 여부를 확인하는 단계(S304)를 수행할 수 있다. 예컨대, 7.5W의 소비 전력을 가지는 제2 부하저항(390b)에 7.5W 이상의 전력을 가지는 직류 전압이 연결되면 전압 급강하는 일어나지 않게 된다. Subsequently, a step S304 of checking whether a sudden drop of the DC voltage connected to the
상기와 같이, 전압의 급강하가 일어나지 않게 되면 제2 부하저항(390b)에 걸리는 소비 전력을 보증 전력을 결정할 수 있게 된다. 결정된 보증 전력은 협상 단계에서 무선 전력 수신기에 송출할 수 있다.As described above, when the voltage drop does not occur, the guaranteed power can be determined for the power consumption of the
반면, 7.5W의 소비 전력을 가지는 제2 부하저항(390b)에 7.5W 미만의 전력을 가지는 입력 전압이 연결되면 입력 전압의 급강하가 발생될 수 있다. 전압 급강하가 발생되면 7W의 전력으로 무선 전력 수신기의 충전이 불가능하다고 판단될 수 있다.On the other hand, when an input voltage having a power of less than 7.5W is connected to the
전압 급강하가 발생되면 제3 소비전력을 가지는 제3 부하저항(390c)을 연결하는 단계(S306)를 수행할 수 있다. 이때, 제2 스위치(391b)는 오프되고 제3 스위치(391c)는 온될 수 있다.When the voltage drop occurs, the step S306 of connecting the
이어서, 제3 부하저항(390c)에 연결된 직류 전압의 급강하가 발생되는지 여부를 확인하는 단계(S307)를 수행할 수 있다. 예컨대, 5W의 소비 전력을 가지는 제3 부하저항(390c)에 5W 이상의 전력을 가지는 직류 전압이 연결되면 전압 급강하는 일어나지 않게 된다. Subsequently, it may be determined whether a sudden drop of the DC voltage connected to the
상기와 같이, 전압의 급강하가 일어나지 않게 되면 제3 부하저항(390c)에 걸리는 소비 전력을 보증 전력을 결정할 수 있게 된다. 결정된 보증 전력은 협상 단계에서 무선 전력 수신기에 송출할 수 있다.As described above, when the voltage drop does not occur, the guaranteed power can be determined for the power consumption of the
반면, 5W의 소비 전력을 가지는 제3 부하저항(390c)에 5W 미만의 전력을 가지는 직류 전압이 연결되면 전압의 급강하가 발생될 수 있다. 전압 급강하가 발생되면 무선 전력 수신기의 충전이 불가능하다고 판단될 수 있다.On the other hand, when a DC voltage having a power of less than 5W is connected to the
상기에서는 3개의 부하 저항을 병렬로 연결하여 보증 전력을 측정하였으나, 이에 한정되지 않고 다음과 같이, 구성될 수 있다.In the above, the guarantee power was measured by connecting three load resistors in parallel, but the present invention is not limited thereto and may be configured as follows.
도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 부하저항은 직렬로 연결될 수 있다. 다수의 부하저항 사이에는 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 다수의 부하저항은 동일한 소비전력을 가질 수 있다. 제1 부하저항 내지 제4 부하저항(390a, 390b, 390c, 390d)의 소비 전력은 각각 4W를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, a plurality of load resistors may be connected in series. A plurality of switches may be included between the plurality of load resistors. Multiple load resistors may have the same power consumption. Power consumption of the first to
제1 부하저항 내지 제4 부하저항(390a, 390b, 390c, 390d)은 직렬 연결될 수 있다. 직류-직류 변환기(310)와 제1 부하저항(390a) 사이에는 제1 스위치(391a)가 배치될 수 있다. 제1 부하저항(390a)과 제2 부하저항(390b) 사이에는 제2 스위치(391b)가 배치될 수 있다. 제2 부하저항(390b)과 제3 부하저항(390c) 사이에는 제3 스위치(391c)가 배치될 수 있다. 제3 부하저항(390c)과 제4 부하저항(390d) 사이에는 제4 스위치(391d)가 배치될 수 있다.The first to
제어부(380)는 제1 스위치 내지 제4 스위치(391a, 391b, 391c, 391d)는 순차적으로 온/오프 제어하여 보증 전력을 측정할 수 있다. The
제어부(380)는 제1 부하저항 내지 제4 부하저항(390a, 390b, 390c, 390d)이 연결된 상태에서 전압의 급강하 여부를 측정할 수 있다. 이때, 제1 스위치 내지 제4 스위치(391a, 391b, 391c, 391d)는 모두 온시킬 수 있다. 직류 전압의 급강하가 발생되지 않으면 제1 부하저항 내지 제4 부하저항(390a, 390b, 390c, 390d)의 소비 전력의 합이 보증 전력으로 결정될 수 있다. 예컨대, 보증 전력은 16W로 결정될 수 있다.The
반면, 제1 부하저항 내지 제4 부하저항(390a, 390b, 390c, 390d)이 연결된 상태에서 직류 전압의 급강하가 발생되면 제1 부하저항 내지 제3 부하저항(390a, 390b, 390c)이 연결된 상태에서 전압의 급강하 여부를 측정할 수 있다. 이때, 제1 스위치 내지 제3 스위치(391a, 391b, 391c)는 온되고, 제4 스위치(391d)는 오프될 수 있다. 전압의 급강하가 발생되지 않으면 제1 부하저항 내지 제3 부하저항(390a, 390b, 390c)의 소비 전력의 합이 보증 전력으로 결정될 수 있다. 예컨대, 보증 전력은 12W로 결정될 수 있다.On the other hand, if a sudden drop in DC voltage occurs while the first to
반면, 제1 부하저항 내지 제3 부하저항(390a, 390b, 390c)이 연결된 상태에서 전압의 급강하가 발생되면 제1 부하저항(390a) 및 제2 부하저항(390b)이 연결된 상태에서 전압의 급강하 여부를 측정할 수 있다. 이때, 제1 스위치(391a) 및 제2 스위치(391b)는 온되고, 제3 스위치(391c) 및 제4 스위치(391d)는 오프될 수 있다. 전압의 급강하가 발생되지 않으면 제1 부하저항(390a) 및 제2 부하저항(390b)의 소비 전력의 합이 보증 전력으로 결정될 수 있다. 예컨대, 보증 전력은 8W로 결정될 수 있다.On the other hand, when a voltage drop occurs in a state where the first to
반면, 제1 부하저항(390a) 및 제2 부하저항(390b)이 연결된 상태에서 전압의 급강하가 발생되면, 제1 부하저항(390a)이 연결된 상태에서 전압의 급강하 여부를 측정할 수 있다. 이때, 제1 스위치(391a)는 온되고 제2 스위치 내지 제4 스위치(391b, 391c, 391d)는 오프될 수 있다. 전압의 급강하가 발생되지 않으면 제1 부하저항(390a)의 소비전력이 보증 전력으로 결정될 수 있다.On the other hand, if a voltage drop occurs in a state where the
상기에서는 직류-직류 변환기의 출력 전압을 이용하여 보증 전력을 측정하였으나, 전원부로부터 입력되는 입력 전압을 이용하여 보증 전력을 측정할 수 있다.In the above, the guaranteed power is measured using the output voltage of the DC-DC converter, but the guaranteed power can be measured using the input voltage input from the power supply unit.
상기에서는 고정된 저항값을 가지는 부하저항을 사용하여 보증 전력을 측정하였으나, 이에 한정되지 않고 다음과 같이, 구성될 수 있다.In the above, the guaranteed power is measured using a load resistor having a fixed resistance value, but the present invention is not limited thereto and may be configured as follows.
도 8에 도시된 바와 같이, 부하저항(390)은 가변 저항을 포함할 수 있다. 부하저항(390)과 직류-직류 변환기 사이에는 스위치(391)를 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 8, the
부하저항(390)은 소비 전력이 1W 내지 15W로 변화될 수 있도록 저항값을 변화시킬 수 있다. 예컨대, Vrail 값이 5V로 공급되면 부하저항(390)은 5옴으로 고정시켜 5W의 소비 전력을 가질 수 있다. 반면, Vrail 값이 5V로 공급되면 부하저항(390)은 약 17옴으로 고정시켜 15W의 소비 전력을 가질 수 있다.The
제어부(380)는 부하저항(390)을 17옴으로 고정시킨 상태에서 전압 급강하를 감지할 수 있다. 제어부(380)는 전압 급강하가 발생되지 않으면 부하저항(390)의 소비 전력을 보증 전력으로 결정할 수 있다.The
반면, 전압 급강하가 발생되면 제어부(380)는 부하저항(390)의 저항값을 낮추도록 제어할 수 있다. 제어부(380)는 전압의 급강하가 발생되면 전압 급강하가 발생되지 않은 이전 측정 시점에서의 부하저항(390)의 소비 전력을 보증 전력으로 선택할 수 있다.On the other hand, when a voltage drop occurs, the
실시예는 부하저항으로 가변 저항을 사용함으로써, 저항과 스위치 부품의 줄일 수 있는 효과가 있으며, 전압의 급강하 시점을 보다 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.The embodiment has the effect of reducing the resistance and the switch component by using a variable resistor as the load resistance, and has the effect of more easily measuring the time point of the voltage drop.
도 9는 제2 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.9 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to a second embodiment.
도 9에 도시된 바와 같이, 무선 전력 장치는 전원부(360), 인버터(Inverter, 320), 공진 회로(330), 센싱부(350), 통신부(340), 알람부(370), 제어부(380), 부하저항을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 3과 동일한 구성의 설명은 생략한다.As shown in FIG. 9, the wireless power device includes a
부하저항(390)은 전원부(360)와 연결될 수 있다. 부하저항(390)은 1개의 저항 또는 다수의 저항들을 포함할 수 있다. 부하저항(390)은 도 3, 도 5 및 도 7의 구조를 채택할 수 있다.The
부하저항(390)에는 입력 전력이 공급될 수 있다. 입력 전력은 12V의 전압을 포함할 수 있다. 부하저항(390)에는 특정 값 예컨대, 5V의 값이 공급될 수 있다. 제어부(380)는 12V의 입력 전압의 전압을 낮추기 위해 주파수를 가변시킬 수 있다. 제어부(380)는 입력 전압의 PWM 신호 제어를 통해 입력 전압 값을 낮출 수 있다. 제어부(380)는 주파수를 110Khz 내지 150KHz로 주파수를 가변시킬 수 있다. 주파수가 공진점인 100KHz일 경우, 입력 전압은 12V일 수 있으나, 주파수가 커질수록 전압은 낮아지게 된다. 이로 인해 주파수를 110KHz 내지 150KHz로 가변시키게 되면 12V 보다 낮은 전압을 얻을 수 있다. 따라서, 제어부(380)는 입력 전력은 약 5V의 전압이 되도록 주파수를 제어할 수 있다.Input power may be supplied to the
실시예는 가변 주파수를 이용하여 전압을 제어함으로써, 직류-직류 변환기가 없더라도 송신 가능한 보증 전력을 효과적으로 측정할 수 있게 된다.By controlling the voltage using a variable frequency, the embodiment can effectively measure the guarantee power that can be transmitted even without a DC-DC converter.
상기에서는 직류-직류 변환기를 통해 고정 전압을 공급하였으나, 이에 한정되지 않고 가변 전압을 공급하여 보증 전력을 측정할 수 있다. In the above, the fixed voltage is supplied through the DC-DC converter, but the present invention is not limited thereto, and the guaranteed power may be measured by supplying a variable voltage.
도 10은 제3 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmitter according to a third embodiment.
도 10에 도시된 바와 같이, 무선 전력 장치는 전원부(360), 직류-직류 변환기(DC-DC Converter, 310), 인버터(Inverter, 320), 공진 회로(330), 센싱부(350), 통신부(340), 알람부(370), 제어부(380), 부하저항 및 스위치를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 3과 동일한 구성의 설명은 생략한다.As shown in FIG. 10, the wireless power device includes a
부하저항(390)은 고정된 저항값을 포함할 수 있다. 예컨대, 부하저항(390)의 저항값은 1.6옴일 수 있다. 부하저항(390)과 직류-직류 변환기(310) 사이에는 스위치(391)가 더 배치될 수 있다. 스위치(391)는 입력 전압인 직류 전압이 부하저항(390)을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결할 수 있다. The
직류-직류 변환기(310)는 제1 전압(V1) 또는 제2 전압(V2)을 출력할 수 있다. 제어부(380)는 직류-직류 변환기(310)에서 다수의 전압이 출력되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 전력 P는 V2/R이므로, 부하저항(390)의 저항값이 1.6옴일 경우, 제1 전압(V1)은 부하저항(390)이 15W의 소비 전력을 가지도록 약 5V가 될 수 있다. 제2 전압(V2)은 부하저항(390)이 5W의 소비 전력을 가지도록 약 3V일 수 있다. 직류-직류 변환기(310)는 3V 내지 5V의 전압을 순차적으로 공급하여 보증 전력을 측정할 수 있다. 여기서, 부하저항(390), 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 값은 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 부하저항(390), 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 값은 각각의 값에 따라 대응되도록 변화될 수 있다. 또한, 전력 값은 회로 내부의 별도 저항 값을 더 포함할 수도 있다.The DC-
소비 전력은 전압과 비례하기 때문에 제어부(380)는 전압 급강하가 발생하지 않는 출력 전압 중 급강하가 발생하지 은 출력 전압 중 높은 출력 전압에 대응하는 보증 전력을 선택할 수 있다. Since the power consumption is proportional to the voltage, the
예컨대, 직류-직류 변환기(310)는 제1 전압(V1) 예컨대, 5V를 공급할 경우, 전압의 급강하가 발생되지 않으면 보증 전력은 15W로 측정될 수 있다. 반면, 전압의 급강하가 발생되어 제2 전압(V2)을 공급하고, 이때, 전압의 급강하가 발생되지 않으면 보증 전력은 5W로 측정될 수 있다. 반면, 전압의 급강하가 발생되면 충전이 불가능한 상태라고 판단할 수 있다.For example, when the DC-
상기에서는 직류-직류 변환기를 이용하여 가변 전압을 발생시켰으나, 이에 한정되지 않고 직류-직류 변환기가 제거된 상태에서 입력 전압의 주파수를 제어하여 가변 전압을 발생시켜 보증 전력을 측정할 수도 있다.In the above, the variable voltage is generated using the DC-DC converter. However, the present invention is not limited thereto, and the guaranteed power may be measured by generating the variable voltage by controlling the frequency of the input voltage in the state in which the DC-DC converter is removed.
이하에서는 제어부의 동작을 살펴보기로 한다. 도 11은 일 실시예에 따른 무선 충전 장치의 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, the operation of the controller will be described. 11 is a diagram for describing an operation of a controller of a wireless charging apparatus, according to an exemplary embodiment.
도 11을 참조하면, 제어부(380)는 저장부(381)에 저장된 제1 전력의 크기 예컨대, 보증 전력의 크기를 무선 전력 수신기(400)에 전송하는 단계(S401)를 수행할 수 있다. 보증 전력은 무선 전력 수신기(400)에 전송할 수 있는 최대로 전송 가능한 전력 값일 수 있다. Referring to FIG. 11, the
무선 전력 수신기(400)는 보증 전력 범위 내에서 요구 전력을 무선 전력 송신기(300)에 전송할 수 있다. The
종래에는 무선 전력 송신기에서 전송할 수 있는 전력을 검출할 수 있는 구성이 없었기 때문에 무선 전력 송신기에서 전송할 수 있는 보증 전력보다 큰 전력을 요구 전력으로 협상될 수 있었고, 송신기는 설계된 대로 전력 전송 제어되다가 전송 중단하는 현상이 발생할 수 있었다. 실시예에서는 송신 가능한 전력을 무선 전력 수신기에 전송함으로써, 무선 전력 수신기는 송신 가능한 전력의 범위 내에서 전력을 요구할 수 있다.In the prior art, since there was no configuration capable of detecting the power that can be transmitted from the wireless power transmitter, a power larger than the guaranteed power that can be transmitted by the wireless power transmitter could be negotiated with the required power. Could occur. In embodiments, by transmitting transmittable power to the wireless power receiver, the wireless power receiver may request power within the range of transmittable power.
이어서, 제어부(380)는 무선 전력 수신기(400)로부터 요구 전력을 수신하는 단계(S402)를 수행할 수 있다. 요구 전력은 송신 가능한 보증 전력의 범위 내에서 요청된 전력일 수 있다.Subsequently, the
이어서, 제어부(380)는 요구 전력에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송하는 단계(S403)를 수행할 수 있다. 또한, 제어부(380)는 협상 단계를 마친 후 요구 전력에 대응하는 전력을 전송하는 단계(S404)를 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(400)로부터 요구 전력이 바뀌게 되면 제어부(380)는 변경된 요구 전력에 대응하는 전력을 전송할 수 있다.Subsequently, the
이하에서는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이에서의 협상 단계에서의 동작을 살펴본다. 도 12는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기의 협상 단계를 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, the operation in the negotiation stage between the wireless power transmitter and the wireless power receiver will be described. 12 is a diagram for explaining a negotiation step between a wireless power transmitter and a wireless power receiver.
도 12에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기(400)는 FO 검출을 위한 FOD 상태 패킷을 전송할 수 있다(S501). 무선 전력 수신기(400)는 파워 전송 계약을 위하여 전력 송신기의 능력 패킷을 요청하는 일반 요구 패킷을 전송할 수 있다(S502).As shown in FIG. 12, the
무선 전력 송신기(300)는 일반 요구 패킷의 응답으로 전력 송신기 능력 패킷을 전송할 수 있다(S503).The wireless power transmitter 300 may transmit the power transmitter capability packet in response to the general request packet (S503).
무선 전력 송신기(300)는 보증 전력 값을 제공할 수 있다. 보증 전력의 측정은 전원이 공급되는 초기 단계에 수행될 수 있으며, 더욱 구체적으로 핑 단계 이전에 측정될 수 있다. The wireless power transmitter 300 may provide a guaranteed power value. The measurement of the guaranteed power may be performed at an early stage of powering up, and more specifically, before the pinging stage.
무선 전력 수신기(400)는 무선 전력 송신기(300) 보증 전력 값에 기초하여 새로운 파워 전송 계약을 설정하기 위해 보증 전력 범위 내에서의 새로운 전력 값을 포함하는 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S504). 예를 들어, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기 보증 전력 값과 동일하거나 보다 작은 전력값을 요청할 수 있다.The
무선 전력 송신기(300)는 상기 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷 또는 NACK 패킷을 전송할 수 있다(S505). 즉, 무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 수신기(400)가 요청한 보정된 전력 값을 수락한 경우는 ACK을 전송 할 수 있다.The wireless power transmitter 300 may transmit an ACK packet or a NACK packet in response to the special request packet (S505). That is, the wireless power transmitter 300 may transmit an ACK when the
이후 무선 전력 수신기(400)는 파워 전송 계약이 완료되면 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷을 전송할 수 있다(S506). 무선 전력 송신기(300)는 협상 단계를 종료하기 위한 특별 요구 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다(S507). 즉, 무선 전력 송신기(300)는 합상 단계 종료에 대한 수락으로 ACK 패킷을 전송할 수 있다.Thereafter, when the power transmission contract is completed, the
도시되지는 않았으나, 이후 재협상 단계에서도 무선 전력 수신기(400)는 무선 전력 송신기(300)의 전력 송신 가능한 전력 내에서 요구 전력을 송신할 수 있다. 따라서, 충전을 위한 요구 전력이 변경되더라도 충전이 끊기는 것을 방지할 수 있게 된다.Although not shown, in the subsequent renegotiation step, the
종래에는 입력전원을 확인할 수 있는 구성이 없었기 때문에 무선 전력 수신기에서 요청하는 전력을 공급하지 못할 경우, 충전이 끊어지는 현상이 발생되었다.Conventionally, since there is no configuration for checking the input power, when the wireless power receiver cannot supply the power requested by the wireless power receiver, the charging is cut off.
실시예에 따른 무선 전력 장치는 입력 전원의 송신 가능한 전력을 확인할 수 있도록 입력전원 확인부를 구성함으로써, 무선 전력 수신기는 무선 전력 송신기의 송신 능력에 맞춰 전력을 요청할 수 있으며, 이로 인해 충전이 끊어지는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.The wireless power device according to the embodiment configures the input power check unit to check the transmittable power of the input power, the wireless power receiver may request power in accordance with the transmission capability of the wireless power transmitter, the charge is cut off There is an effect that can prevent.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
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.
300: 무선 전력 송신기
310: 직류-직류 변환기
380: 제어부
381: 저장부
390: 부하 저항300: wireless power transmitter
310: DC-DC converter
380: control unit
381: storage unit
390: load resistance
Claims (13)
상기 인버터에 입력되는 직류 전력을 제1 부하저항 또는 제2 부하저항을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결하는 스위치; 및
상기 제1 부하저항 또는 제2 부하저항이 연결된 상태에서 상기 직류 전력의 전압이 기준 전압보다 높은지 판단하고, 상기 전압이 기준 전압보다 높은 부하저항 중 저항 값이 낮은 부하저항에 대응하는 보증 전력을 선택하여 저장하는 제어부를 포함하고,
상기 제1 부하저항은 상기 제2 부하저항보다 저항 값이 낮은 무선 충전 장치.inverter;
A switch for connecting the DC power input to the inverter to flow to ground through a first load resistor or a second load resistor; And
It is determined whether the voltage of the DC power is higher than the reference voltage when the first load resistor or the second load resistor is connected, and the guarantee power corresponding to the load resistance having a lower resistance value is selected among the load resistors in which the voltage is higher than the reference voltage. It includes a control unit for storing,
And the first load resistor has a lower resistance value than the second load resistor.
상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정되는 무선 충전 장치.The method of claim 1,
And the guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver is determined within the guaranteed power.
외부 전원 단자로부터 전력을 입력받는 전원부를 더 포함하고, 상기 직류 전력은 상기 전원부로부터 출력되는 무선 충전 장치.The method of claim 2,
And a power supply unit configured to receive power from an external power supply terminal, wherein the DC power is output from the power supply unit.
상기 제어부는 상기 입력 전압의 주파수를 가변하여 상기 직류 전력의 크기를 제어하는 무선 충전 장치.The method of claim 3,
The controller controls the magnitude of the DC power by varying the frequency of the input voltage.
상기 제어부는 주파수를 110Khz 내지 150Hz로 가변시켜 상기 직류 전력의 크기를 감소시키는 무선 충전 장치.The method of claim 4, wherein
The control unit is a wireless charging device for reducing the magnitude of the DC power by varying the frequency from 110KHz to 150Hz.
상기 변환기는 상기 부하저항에 5V 또는 10V를 공급하는 무선 충전 장치.The method of claim 5,
And the converter supplies 5V or 10V to the load resistance.
상기 보증 전력을 송신하는 송신 코일을 포함하는 무선 충전 장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
And a transmitting coil for transmitting the guaranteed power.
상기 직류 전력을 입력받아 교류 전력으로 변환시켜 출력하는 인버터;
상기 직류 전력이 부하저항을 거쳐 그라운드로 흐르도록 연결하는 스위치; 및
상기 직류 전력의 출력 전압을 제1전압 또는 제2전압이 되도록 상기 변환기를 제어하고,
상기 부하저항이 연결된 상태에서 상기 직류 전력의 출력 전압이 기준 전압보다 높은지 판단하고, 상기 기준 전압보다 높은출력 전압 중 전압 값이 높은 출력전압에 대응하는 보증전력을 선택하여 저장하는 제어부를 포함하는 무선 충전 장치.A converter for outputting DC power;
An inverter that receives the DC power and converts the AC power into AC power;
A switch for connecting the DC power to ground through a load resistance; And
The converter is controlled such that an output voltage of the DC power becomes a first voltage or a second voltage,
And a controller for determining whether an output voltage of the DC power is higher than a reference voltage while the load resistance is connected, and selecting and storing a guaranteed power corresponding to an output voltage having a higher voltage value among the output voltages higher than the reference voltage. Charging device.
상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정되는 무선 충전 장치.The method of claim 8,
And the guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver is determined within the guaranteed power.
상기 직류전압이 기준전압보다 높은지 비교하는 단계; 및
상기 직류전압이 기준전압보다 높은 부하 저항 중 저항 값이 낮은 부하저항에 대응하는 보증 전력을 선택하는 단계를 포함하는 무선 충전 방법.Measuring a DC voltage input to a first or second load resistor connected to an input terminal of the inverter;
Comparing whether the DC voltage is higher than a reference voltage; And
And selecting a guaranteed power corresponding to a load resistance having a lower resistance value among load resistances having a DC voltage higher than a reference voltage.
상기 보증 전력이 무선전력 수신기에 전달되고, 상기 보증 전력 내에서 상기 무선 전력 수신기의 요구 보증 전력이 결정되는 무선 충전 방법.The method of claim 10,
And the guaranteed power is delivered to a wireless power receiver, and the required guaranteed power of the wireless power receiver is determined within the guaranteed power.
상기 직류 전력은 외부 전원 단자로부터 입력 전력을 입력받는 전력을 출력시키는 무선 충전 방법.The method of claim 11,
The DC power is a wireless charging method for outputting the power to receive input power from an external power supply terminal.
상기 입력 전력의 주파수를 가변하여 상기 직류 전력의 크기를 제어하는 무선 충전 방법.The method of claim 12,
Wireless charging method of controlling the magnitude of the DC power by varying the frequency of the input power.
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