KR20200032907A - Method and Apparatus for Controlling Wireless Power Transmission - Google Patents

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KR20200032907A KR1020180112138A KR20180112138A KR20200032907A KR 20200032907 A KR20200032907 A KR 20200032907A KR 1020180112138 A KR1020180112138 A KR 1020180112138A KR 20180112138 A KR20180112138 A KR 20180112138A KR 20200032907 A KR20200032907 A KR 20200032907A
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배수호
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a method for controlling wireless power transmission and an apparatus therefor. According to an embodiment of the present invention, a wireless power transmitter comprises: an inverter having a plurality of switches and generating an alternating current (AC) power signal; a controller generating a switch control signal for controlling the plurality of switches; and a resonance circuit having a capacitor and an inductor connected in series and converting and outputting the AC power signal into an electromagnetic field signal. After the controller detects an object disposed in a charging area, and before the controller transmits a detection signal for identifying a wireless power receiver, the switch control signal having a burst pattern for measuring a quality factor is generated and provided to the inverter. Therefore, the present invention can detect foreign substances more accurately and stably.

Description

무선 전력 전송 제어 방법 및 장치{Method and Apparatus for Controlling Wireless Power Transmission}Method and Apparatus for Controlling Wireless Power Transmission

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 별도의 저전력 생성기를 구비하지 않고도 구비된 인버터를 제어하여 이물질 검출을 위한 저전력 신호를 생성하는 것이 가능한 무선 전력 전송 제어 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission technology, and in detail, to a wireless power transmission control method and apparatus therefor capable of generating a low power signal for foreign substance detection by controlling an inverter provided without a separate low power generator will be.

최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.With the recent rapid development of information and communication technology, a ubiquitous society based on information and communication technology has been formed.

언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다. 따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다.In order to access information and communication devices anytime, anywhere, sensors in the computer chip with communication functions must be installed in all social facilities. Therefore, the problem of supplying power to these devices and sensors has become a new task.

또한 스마트폰 뿐만 아니라 테블릿 PC, MP3 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 휴대용 기기의 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 있다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.In addition, as the types of portable devices such as tablet PCs and MP3 players as well as smartphones rapidly increase, charging a battery of a portable device requires time and effort by the user. As a method of solving such a problem, wireless power transmission technology has recently received attention.

무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 고주파, Microwave, 레이저 등과 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.Wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer) is a technology that wirelessly transmits electric energy from a transmitter to a receiver using the induction principle of a magnetic field, and an electric motor or transformer using the electromagnetic induction principle was already used in the 1800s. Since then, a method of transmitting electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, microwaves, and lasers has been attempted. The electric toothbrush, which is commonly used, and some wireless shavers are actually charged using the electromagnetic induction principle.

무선 충전 가능 영역에 무선 전력 수신기가 아닌 전도체-즉, 이물질(FO:Foreign Object)-가 존재하는 경우, 무선 전력 송신기의 안테나를 통해 출력된 전자기 신호가 이물질에 유도되어 온도가 상승하고 충전 효율이 떨어질 수 있다. 예를 들면, 이물질은 동전, 클립, 핀, 볼펜 등을 포함할 수 있다.When a non-wireless power receiver conducts a non-wireless power receiver, that is, a foreign object (FO), an electromagnetic signal output through the antenna of the wireless power transmitter is induced to the foreign material, causing a temperature increase and charging efficiency. Can fall. For example, the foreign material may include coins, clips, pins, ballpoint pens, and the like.

만약, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기 사이에 이물질이 존재하는 경우, 무선 충전 효율이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 이물질에 의해 흡수된 전류가 주변 온도를 상승시켜 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 온도도 함께 상승할 수 있다. 만약, 충전 영역에 위치한 이물질이 제거되지 않는 경우, 전력 낭비를 초래할 뿐만 아니라 과열로 인해 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 손상을 야기시킬 수 있다.If a foreign object is present between the wireless power receiver and the wireless power transmitter, not only the wireless charging efficiency is notably reduced, but the current absorbed by the foreign material increases the ambient temperature, and the temperature of the wireless power receiver and the wireless power transmitter also increases. You can. If the foreign matter located in the charging area is not removed, not only waste of power but also overheating may cause damage to the wireless power transmitter and the wireless power receiver.

무선 전력 송신기는 충전 영역에 배치된 물체가 감지되면, 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 신호-예를 들면, 디지털 핑-을 전송하기 이전에 품질 인자(Quality Factor) 측정을 위한 저전력 신호를 출력한다.When an object disposed in the charging area is detected, the wireless power transmitter outputs a low power signal for measuring a quality factor before transmitting a signal for identifying the wireless power receiver, for example, a digital ping.

종래의 무선 전력 송신기는 품질 인자 측정을 위한 저전력 신호를 생성하기 위해 별도 회로-예를 들면, 저전력 생성기(small signal generator)가 구비되어 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.Conventional wireless power transmitters have a problem in that manufacturing cost is increased by providing a separate circuit-for example, a small signal generator to generate a low power signal for quality factor measurement.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling wireless power transmission for wireless charging.

본 발명의 다른 목적은 별도의 저전력 생성기를 구비하지 않고도 구비된 인버터를 제어하여 이물질 검출을 위한 저전력 신호를 생성하는 것이 가능한 무선 전력 전송 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission control method and an apparatus therefor that are capable of generating a low power signal for foreign matter detection by controlling a provided inverter without having a separate low power generator.

본 발명의 또 다른 목적은 이물질 검출에 필요한 전력을 안정적으로 전송하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmitter capable of stably transmitting power required for foreign matter detection.

본 발명의 또 다른 목적은 이물질 검출을 위한 품질 인자 측정 시 무선 전력 수신기가 부팅되지 않도록 저전력을 전송하는 것이 가능한 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission control method and apparatus capable of transmitting low power so that the wireless power receiver does not boot when measuring quality factors for foreign matter detection.

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

본 발명은 무선 전력 전송 제어 방법 및 그를 위한 장치들을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method for controlling wireless power transmission and devices therefor.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 복수의 스위치를 구비하여 교류 전력 신호를 생성하는 인버터와 상기 복수의 스위치를 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하는 제어기와 직렬 연결된 캐패시터와 인덕터를 구비하여 상기 교류 전력 신호를 전자기장 신호로 변환하여 출력하는 공진 회로를 포함하고, 상기 제어기가 충전 영역에 배치된 물체를 감지한 후 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 감지 신호를 전송하기 이전에 품질 인자 측정을 위해 버스트 패턴을 가지는 스위치 제어 신호를 생성하여 상기 인버터에 제공할 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention includes a capacitor and an inductor connected in series with a controller for generating an AC power signal with a plurality of switches and a controller for generating a switch control signal for controlling the plurality of switches. And a resonant circuit that converts and outputs the AC power signal to an electromagnetic field signal, and measures the quality factor before the controller detects an object disposed in the charging area and transmits a detection signal for identifying the wireless power receiver. A switch control signal having a burst pattern may be generated and provided to the inverter.

또한, 상기 인버터는 제1 내지 제4 스위치가 구비된 풀 브릿지 형태일 수 있다.In addition, the inverter may be in the form of a full bridge with first to fourth switches.

또한, 상기 버스트 패턴을 가지는 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호가 각각 상기 제1 스위치와 제2 스위치에 인가될 수 있다.Also, a first switch control signal and a second switch control signal having the burst pattern may be applied to the first switch and the second switch, respectively.

또한, 상기 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호는 위상이 상이한 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Further, the first switch control signal and the second switch control signal may be pulse width modulated signals having different phases.

또한, 상기 제어기가 상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the duty of the pulse width modulated signal so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

또한, 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티는 5% 이상으로 제어될 수 있다.Further, the duty of the pulse width modulated signal may be controlled to 5% or more.

또한, 상기 제어기가 상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호의 휴지 구간을 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the idle period of the first switch control signal and the second switch control signal so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

여기서, 상기 휴지 구간은 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호 전송 구간의 50% 이상일 수 있다.Here, the idle period may be 50% or more of the first switch control signal and the second switch control signal transmission period.

또한, 상기 제어기가 상기 품질 인자 측정을 위해 스위치 OFF 신호인 제3 스위치 제어 신호를 상기 제3 스위치에 인가할 수 있다.In addition, the controller may apply a third switch control signal that is a switch OFF signal to the third switch to measure the quality factor.

또한, 상기 제어기가 상기 품질 인자 측정을 위해 스위치 ON 신호인 제4 스위치 제어 신호를 상기 제4 스위치에 인가할 수 있다.In addition, the controller may apply a fourth switch control signal that is a switch ON signal to the fourth switch to measure the quality factor.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법은 충전 영역에 배치된 물체를 감지하는 단계와 상기 물체가 감지되면, 구비된 풀-브릿지(Full-Bridge) 구조의 인버터를 하프-브릿지(Half-Bridge) 모드로 전환하는 단계와 휴지 구간을 가지는 스위치 제어 신호를 상기 인버터에 인가하여 품질 인자 측정을 위한 제1 전력 신호를 생성하는 단계와 품질 인자 값을 측정하여 저장하는 단계와 상기 하프-브릿지 모드의 상기 인버터를 풀-브릿지 모드로 전환하고, 상기 휴지 구간이 없는 스위치 제어 신호를 상기 인버터에 인가하여 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 제2 전력 신호를 생성하는 단계와 식별된 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 값을 수신하는 단계와 충전 개시 이전에 상기 측정된 품질 인자 값과 상기 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The wireless power transmission method of the wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention comprises the steps of sensing an object disposed in a charging area and, when the object is detected, half-inverting the provided full-bridge structure inverter. Step of switching to a bridge (Half-Bridge) mode and applying a switch control signal having a rest period to the inverter to generate a first power signal for quality factor measurement, and measuring and storing the quality factor value and the Generating a second power signal for identifying a wireless power receiver by converting the inverter in half-bridge mode to full-bridge mode, and applying the switch control signal without the idle period to the inverter to identify the wireless power receiver Receiving a reference quality factor value from a receiver and measuring the measured quality factor value and the reference quality factor value prior to charging start. It may include the step of determining the presence or absence of foreign matter based on.

상기 풀-브릿지 구조의 인버터는 제1 내지 제4 스위치를 포함하고, 상기 하프-브릿지 모드로 전환하는 단계는 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치에 각각 HIGH 신호와 LOW 신호를 인가하는 단계와 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치에 각각 상기 휴지 구간을 가지는 제1 스위치 제어 신호와 제2 스위치 제어 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.The full-bridge inverter includes first to fourth switches, and switching to the half-bridge mode includes applying a HIGH signal and a LOW signal to the third switch and the fourth switch, respectively. The method may include applying a first switch control signal and a second switch control signal having the idle period to the first switch and the second switch, respectively.

여기서, 상기 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호는 위상이 상이한 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Here, the first switch control signal and the second switch control signal may be pulse width modulated signals having different phases.

또한, 상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 제어할 수 있다.Also, the duty of the pulse width modulated signal may be controlled so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

또한, 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티는 5% 이상으로 제어될 수 있다.Further, the duty of the pulse width modulated signal may be controlled to 5% or more.

또한, 상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호의 휴지 구간이 제어될 수 있다.In addition, the idle period of the first switch control signal and the second switch control signal may be controlled so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

또한, 상기 휴지 구간은 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호 전송 구간의 50% 이상일 수 있다.In addition, the idle period may be 50% or more of the first switch control signal and the second switch control signal transmission period.

본 발명의 또 다른 실시 예는 상기 무선 전력 전송 제어 방법들 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수도 있다.Another embodiment of the present invention may provide a computer-readable recording medium in which a program for executing any one of the methods for controlling the wireless power transmission is recorded.

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 are detailed description of the present invention, which will be described below by those skilled in the art. It can be derived and understood based on.

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 as follows.

본 발명은 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.The present invention has an advantage of providing a method and apparatus for controlling wireless power transmission for wireless charging.

또한, 본 발명은 이물질 검출에 필요한 전력을 안정적으로 전송하는 것이 가능한 무선 전력 송신기를 제공하는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a wireless power transmitter capable of stably transmitting the power required for foreign matter detection.

또한, 본 발명은 이물질 검출에 필요한 저전력 신호를 생성하기 위한 별도 회로를 구비하지 않고도 인버터 제어를 통해 저전력 신호를 안정적으로 생성함으로써 무선 전력 송신기의 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost of a wireless power transmitter by stably generating a low power signal through an inverter control without having a separate circuit for generating a low power signal required for foreign matter detection.

본 발명의 또 다른 목적은 이물질 검출을 위한 품질 인자 측정 시 무선 전력 수신기가 부팅되지 않는 전력을 안정적으로 전송함으로써, 이물질 검출에 실패할 확률을 줄이는 것이 가능한 무선 전력 전송 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission control method and apparatus capable of reducing the probability of failure to detect a foreign object by stably transmitting power that the wireless power receiver does not boot when measuring a quality factor for detecting a foreign object. There is this.

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 can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 6의 안테나 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신 장치와 연동되는 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기가 장착된 전자 기기의 전력 관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 상기한 도 10에 따른 무선 전력 송신기에서 저전력 신호 생성기에 의한 전압 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 상기한 도 12에 따른 무선 전력 송신기에서의 전압 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 패턴을 가지는 스위치 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 전송 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.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 view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is a state transition diagram for describing a wireless power transfer procedure according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the antenna configuration of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiving device interworking with the wireless power transmitting device according to FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a power management method of an electronic device equipped with a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to the prior art.
11 is a view for explaining a voltage change by the low power signal generator in the wireless power transmitter according to FIG. 10 described above.
12 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining a voltage change in the wireless power transmitter according to FIG. 12 described above.
14 is a view for explaining a switch control signal having a burst pattern according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a method for controlling wireless power transmission in a wireless power transmitter according to an 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, apparatus and various methods to which embodiments of the present invention are applied will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes "modules" and "parts" for the components used in the following description are given or mixed only considering the ease of writing the specification, and do not have meanings or roles distinguished from each other in themselves.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 하드웨어적이 구성 요소-예를 들면, 회로 소자, 마이크로 프로세서, 메모리, 센서 등을 포함함-로 구현될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 해당 구성 요소의 일부 기능 또는 전체가 소프트웨어로 구현될 수도 있다.In addition, the suffixes “module” and “unit” for components used in the following description may be implemented by hardware components (for example, including circuit elements, microprocessors, memories, sensors, etc.), This is only one embodiment, and some functions or all of the components may be implemented in software.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case of being described as being formed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or It includes all that is formed by placing one or more other components between the two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.

실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function for transmitting wireless power on a wireless charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, and a transmitter for convenience of description. , The transmitting side, a wireless power transmission device, a wireless power transmitter, etc. will be used interchangeably. In addition, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, for convenience of description as an expression of a device equipped with a function for receiving wireless power from the wireless power transmitting device, A receiving device, a receiver, 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. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다.The transmitter according to the present invention may be configured in a pad shape, a cradle shape, an AP (Access Point) shape, a small base station shape, a stand shape, a ceiling buried shape, a wall-mounted shape, etc., and one transmitter is provided with a plurality of wireless power receiving devices. You can also transmit power. To this end, the transmitter may include 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. 일 예로, 무선 전력 전송 표준은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) Qi 및 PMA(Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기 유도 방식의 표준 기술을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Here, as the wireless power transmission means, various radio power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the coil of the power transmitting end and charges it using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the coil of the receiving end under the influence of the magnetic field may be used. As an example, the wireless power transmission standard may include, but is not limited to, a standard technology of an electromagnetic induction method defined by Wireless Power Consortium (WPC) Qi and Power Matters Alliance (PMA), which are wireless charging technology standards bodies.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 1개 이상의 송신기로부터 무선 파워를 수신할 수도 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 also receive wireless power from one or more transmitters.

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, a smart phone, a laptop computer, a terminal for digital broadcasting, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It can be used in small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controllers, fishing boats, wearable devices such as smart watches, but is not limited thereto, and if the device is equipped with a wireless power receiving means according to the present invention and can charge the battery 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, the wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that wirelessly transmits power, 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 transmitting end 10 and the wireless power receiving end 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.

인밴드 통신에 있어서, 무선 전력 송신단(10)에 의해 송출된 전력 신호(41)가 무선 전력 수신단(20)에 수신되면, 무선 전력 수신단(20)은 수신된 전력 신호를 변조하고, 변조된 신호(42)가 무선 전력 송신단(10)에 전송될 수 있다.In the in-band communication, when the power signal 41 transmitted by the wireless power transmitting end 10 is received by the wireless power receiving end 20, the wireless power receiving end 20 modulates the received power signal and modulates the signal. 42 may be transmitted to the wireless power transmitter 10.

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 transmitting end 10 and the wireless power receiving end 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from the operating frequency used for wireless power transmission. You can also do

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다.For example, information exchanged between the wireless power transmission end 10 and the wireless power reception end 20 may include control information as well as status information of each other.

여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.Here, the state information and control information exchanged between the transmitting and receiving terminals will become clearer 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 two-way communication, but are not limited thereto, and in other embodiments, one-way communication or half-duplex communication may be provided.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로만 정보를 전송하는 것일 수도 있다.For example, the unidirectional communication may be that the wireless power receiving end 20 transmits information only to the wireless power transmitting end 10, but is not limited thereto, and the wireless power transmitting end 10 is only the wireless power receiving end 20. It may be sending information.

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, two-way communication between the wireless power receiving end 20 and the wireless power transmitting end 10 is possible, but there is a feature that only one device can transmit information at any one time.

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 acquire various status 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 status 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, etc., but is not limited thereto. If not, it is sufficient if the information can be obtained from the electronic device 30 and can be used 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 receiving end 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitting end 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, a liquid crystal display.

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 in reference numeral 200a, the wireless power receiving end 20 may be composed of a plurality of wireless power receiving devices, and a plurality of wireless power receiving devices connected to one wireless power transmitting end 10 may be wirelessly connected. Charging can 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.At this time, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers in a time-division manner, but is not limited thereto. As another example, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.

이때, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power receiving devices that can be connected to one wireless power transmitting terminal 10 is based on at least one of a required power amount for each wireless power receiving device, a battery charging state, power consumption of an electronic device, and available power of a wireless power transmitting device. Can be adaptively determined.

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 illustrated 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 also perform charging by receiving power simultaneously from the connected wireless power transmitters.

이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.At this time, the number of wireless power transmitting devices connected to the wireless power receiving end 20 is adaptively based on the required power amount of the wireless power receiving end 20, the battery charging state, the power consumption of the electronic device, and the available power amount of the wireless power transmitting device. Can be determined.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.

일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩될 수 있으며, 무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑 신호-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송출한다.For example, the wireless power transmitter may be equipped with three transmission coils 111, 112, and 113. Each transmitting coil may have some areas overlapping with other transmitting coils, and the wireless power transmitter may use predetermined sensing signals 117 and 127 to detect the presence of the wireless power receiver through each transmitting coil. The digital ping signal-is sequentially transmitted in a predefined order.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(117)를 순차적으로 송출하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116)가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다.As shown in FIG. 3, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signals 117 through the primary detection signal transmission procedure shown in FIG. 110, and a signal strength indicator (Signal) from the wireless power receiver 115. Strength Indicator, 116 may identify the received transmission coil (111, 112).

연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송출 절차를 통해 감지 신호(127)를 순차적으로 송출하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송출되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.Subsequently, the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signals 127 through the secondary detection signal transmission procedure illustrated in FIG. 120, and transmits power among the transmission coils 111 and 112 in which the signal strength indicator 126 has been received. The efficiency (or charging efficiency) —that is, the alignment between the transmitting coil and the receiving coil—can identify a good transmitting coil, and control the power to be transmitted through the identified transmitting coil—that is, to achieve wireless charging. .

상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송출 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.As shown in FIG. 3 above, the reason why the wireless power transmitter performs two detection signal transmission procedures is to more accurately identify which transmission coil is well-aligned with the reception coil of the wireless power receiver.

만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.If the signal strength indicators 116 and 126 are received at the first transmission coil 111 and the second transmission coil 112, as shown in the reference numerals 110 and 120 of FIG. 3, the wireless power transmitter Selects the most aligned transmission coil based on the signal strength indicator 126 received in each of the first transmission coil 111 and the second transmission coil 112, and performs wireless charging using the selected transmission coil. .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram for explaining a wireless power transmission procedure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 협상 단계(Negotiation Phase, 440), 보정 단계(Calibration Phase, 450), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 460) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 470)로 구분될 수 있다.4, the power transmission from the transmitter to the receiver according to an embodiment of the present invention is largely a selection phase (Selection Phase, 410), a ping phase (Ping Phase, 420), identification and configuration phase (Identification and Configuration Phase) , 430), a negotiation phase (Negotiation Phase, 440), a calibration phase (Calibration Phase, 450), a power transfer phase (Power Transfer Phase, 460) phase, and a renegotiation phase (Renegotiation Phase, 470).

선택 단계(410)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계-예를 들면, 도면 부호 S402, S404, S408, S410 및 S412를 포함함-일 수 있다.The selection step 410 transitions when a specific error or specific event is detected while starting or maintaining the power transmission, including the steps S402, S404, S408, S410, and S412, for example. You can.

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

또한, 선택 단계(410)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다.In addition, in the selection step 410, the transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface.

만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(420)로 천이할 수 있다(S403).If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 420 (S403).

일 예로, 선택 단계(410)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. 여기서, 활성 영역은 수신기가 배치되어 무선 충전이 가능한 영역을 의미할 수 있다.For example, in the selection step 410, the transmitter transmits a very short pulse analog ping signal, and an active area of the interface surface based on a current change of the transmitting coil (or primary coil) ( Active Area). Here, the active area may refer to an area in which a receiver is disposed to enable wireless charging.

다른 일 예로, 선택 단계(410)에서 송신기는 구비된 센서를 이용하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수도 있다. As another example, in the selection step 410, the transmitter may detect whether an object is present in an active area of the interface surface using a provided sensor.

일 예로, 센서는 홀 센서, 압력 센서, 정전 용량 센서, 전류 센서, 전압 센서, 빛 감지 센서 등을 포함할 수 있으며, 이들 중 적어도 하나의 센서를 통해 활성 영역에 배치된 물체를 감지할 수 있다.As an example, the sensor may include a hall sensor, a pressure sensor, a capacitive sensor, a current sensor, a voltage sensor, a light detection sensor, and the like, and detect an object disposed in the active area through at least one sensor. .

선택 단계(410)에서 물체가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 구비된 LC 공진 회로-예를 들면, LC 공진 회로는 직렬로 연결된 코일(인덕터) 및 공진 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있음-에 상응하는 품질 인자를 측정할 수 있다.When an object is detected in the selection step 410, the wireless power transmitter corresponds to an equipped LC resonant circuit, for example, the LC resonant circuit may include a coil (inductor) and a resonant capacitor connected in series. The quality factor can be measured.

본 발명의 일 실시예에 따른 송신기는 선택단계(410)에서 물체가 감지되면, 충전 영역에 이물질과 함께 무선 전력 수신기가 배치되었는지를 판단하기 위하여 품질 인자(Quality Factor) 값을 측정할 수 있다.When an object is detected in the selection step 410, the transmitter according to an embodiment of the present invention may measure a quality factor value to determine whether a wireless power receiver is disposed with a foreign object in the charging area.

여기서, 품질 인자 값은 핑 단계(420)로의 진입 이전에 측정될 수 있다. 또한, 품질 인자 값은 송신 코일을 통한 전력 전송이 일시 중단된 상태에서 측정될 수 있다.Here, the quality factor value may be measured before entering the ping step 420. Also, the quality factor value may be measured in a state in which power transmission through the transmission coil is temporarily suspended.

품질 인자 값은 다양한 방법으로 측정될 수 있다.Quality factor values can be measured in a variety of ways.

일 예로, 품질 인자 값은 타임 도메인(Time Domain)에서 단위 시간 동안의 펄스 신호의 전압 감쇄율에 기반하여 측정될 수 있다.For example, the quality factor value may be measured based on a voltage attenuation rate of a pulse signal for a unit time in a time domain.

다른 일 예로, 품질 인자 값은 주파수 도메인(Frequency Domain)에서 공진점에서의 에너지 집중률에 기반하여 측정될 수 있다.As another example, the quality factor value may be measured based on an energy concentration rate at a resonance point in a frequency domain.

또 다른 일 예로, 품질 인자 값은 공진 회로에서의 전압 증폭률에 기반하여 측정될 수도 있다.As another example, the quality factor value may be measured based on the voltage amplification factor in the resonant circuit.

일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 미리 정의된 기준 동작 주파수에 대한 품질 인자 값을 측정할 수 있다. 여기서, 기준 동작 주파수는 100KHz일 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment may measure a quality factor value for a predefined reference operating frequency. Here, the reference operating frequency may be 100KHz.

다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 전송에 사용 가능한 동작 주파수 대역 내에서 일정 주파수 단위로 품질 인자 값을 측정할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기는 동작 주파수 대역 내 측정된 품질 인자 값들 중 최대값을 가지는 동작 주파수 값을 확인하고, 이를 메모리에 저장할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값이 최대인 주파수를 품질 인자 피크 주파수(Quality Factor Peak Frequency) 또는 설명의 편의를 위해 간단히 피크 주파수 또는 공진 주파수(Resonance Frequecy)라 명하기로 한다.The wireless power transmitter according to another embodiment may measure the quality factor value in a certain frequency unit within an operating frequency band usable for wireless power transmission. In this case, the wireless power transmitter may check the operating frequency value having the maximum value among the quality factor values measured in the operating frequency band and store it in the memory. Hereinafter, for convenience of description, a frequency in which the quality factor value in the operating frequency band is maximum is referred to as a quality factor peak frequency or simply a peak frequency or resonance frequency for convenience of description.

동작 주파수 대역에 상응하여 측정되는 품질 인자 값의 측정 패턴 및 품질 인자 피크 주파수는 무선 전력 송신기의 타입에 따라 상이할 수 있다.The measurement pattern and the quality factor peak frequency of the quality factor value measured corresponding to the operating frequency band may be different according to the type of the wireless power transmitter.

특히, 동일 동작 주파수에 대해 수신기를 인증하기 위해 사용되는 송신기-이하 설명의 편의를 위해 '인증용 송신기'라 명함-와 LCR 미터를 이용하여 측정된 품질 인자 값은 상용 송신기에서 측정된 품질 인자 값과 상이할 수도 있다.In particular, the transmitter used to authenticate the receiver for the same operating frequency-the quality factor value measured using a business card called the 'transmitter for authentication' and the LCR meter for convenience of description below is a quality factor value measured in a commercial transmitter And may be different.

무선 전력 송신기는 핑 단계(420)에서 신호 세기 패킷이 수신되면, 식별 및 구성 단계(430)로 진입할 수 있다(S403).When the signal strength packet is received in the ping step 420, the wireless power transmitter may enter the identification and configuration step 430 (S403).

무선 전력 송신기는 식별 및 구성 절차가 정상적으로 완료되면, 협상 단계로(440)로 진입할 수 있다(S405).When the identification and configuration procedures are normally completed, the wireless power transmitter may enter the negotiation step 440 (S405).

또한, 무선 전력 송신기는 식별 및 구성 절차가 정상적으로 완료되면, 수신기의 타입에 따라 전력 전송 단계(460)로 진입할 수도 있다(S406).In addition, when the identification and configuration procedures are normally completed, the wireless power transmitter may enter the power transmission step 460 according to the type of the receiver (S406).

무선 전력 송신기는 협상 단계(440)로 진입하면 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 값이 포함된 이물질 검출 상태 패킷(Foreign Object Detection Status Packet)을 수신할 수 있다.Upon entering the negotiation step 440, the wireless power transmitter may receive a foreign object detection status packet including a reference quality factor value from the wireless power receiver.

무선 전력 송신기는 수신된 기준 품질 인자 값에 기반하여 품질 인자 임계 값을 결정할 수 있다.The wireless power transmitter may determine a quality factor threshold value based on the received reference quality factor value.

이후, 무선 전력 송신기는 측정된 품질 인자 값과 품질 인자 임계 값을 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다.Thereafter, the wireless power transmitter may compare the measured quality factor value and the quality factor threshold value to determine whether a foreign material is present.

하지만, 기준 품질 인자 값에 기초하여 결정된 소정 품질 인자 임계 값과 측정된 품질 인자 값을 단순 비교하여 이물질의 존재 여부를 검출하는 이물질 검출 방법이 상용 송신기에 적용되는 경우 이물질 검출에 대한 정확도가 낮아질 수 있다.However, if a foreign substance detection method for detecting the presence of a foreign substance by simply comparing the predetermined quality factor threshold value determined based on the reference quality factor value and the measured quality factor value is applied to a commercial transmitter, the accuracy for foreign substance detection may be lowered. have.

여기서, 기준 품질 인자 값은 인증용 송신기의 충전 영역에 이물질 배치되지 않은 상태에서 측정된 기준 동작 주파수에서의 품질 인자 값을 의미한다.Here, the reference quality factor value refers to a quality factor value at a reference operating frequency measured in a state where no foreign matter is placed in the charging area of the authentication transmitter.

협상 단계(440)에서 수신된 기준 품질 인자 값과 핑 단계(420) 이전에 측정된 기준 동작 주파수에 상응하는 품질 인자 값-이하, 설명의 편의를 위해 현재 품질 인자 값이라 명함-을 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수 있다.Compare the reference quality factor value received in the negotiation step 440 and the quality factor value corresponding to the reference operating frequency measured before the ping step 420-hereafter, for convenience of explanation, the current quality factor value is called a business card-to compare foreign matter You can judge if it exists.

하지만, 기준 품질 인자 값이 측정된 송신기-즉, 인증용 송신기-와 현재 품질 인자 값이 측정된 송신기는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 결정된 품질 인자 임계 값은 정확하지 않을 수 있다.However, the transmitter for which the reference quality factor value has been measured-that is, the transmitter for authentication-and the transmitter for which the current quality factor value has been measured may be different. Therefore, the determined quality factor threshold for determining the presence of foreign substances may not be accurate.

따라서, 본 발명의 일 실시에 따른 송신기는 해당 송신기 타입에 대응하는 기준 품질 인자 값을 무선 전력 수신기로부터 수신하고, 수신된 기준 품질 인자 값에 기초하여 품질 인자 임계 값을 결정할 수도 있다.Accordingly, the transmitter according to an embodiment of the present invention may receive a reference quality factor value corresponding to the corresponding transmitter type from the wireless power receiver, and determine a quality factor threshold value based on the received reference quality factor value.

송신 코일은 주변 환경 변화에 따라 인덕턴스 및/또는 해당 송신 코일 내 직렬 저항 성분이 감소될 수 있고, 이로 인해 해당 송신 코일에서의 공진 주파수가 변경(시프트)될 수 있다. 즉, 동작 주파수 대역 내 최대 품질 인자 값이 측정되는 주파수인 품질 인자 피크 주파수가 이동될 수 있다.The inductance and / or the series resistance component in the corresponding transmission coil may be reduced according to a change in the surrounding environment, and the resonance frequency in the corresponding transmission coil may be changed (shifted). That is, the peak frequency of the quality factor, which is the frequency at which the maximum quality factor value in the operating frequency band is measured, may be shifted.

일 예로, 무선 전력 수신기는 높은 투자율을 갖는 마그네틱 실드(차폐재)를 포함하기 때문에, 높은 투자율은 송신 코일에서 측정되는 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 반면에 금속 타입의 이물질은 인덕턴스 값을 감소시킬 수 있다.As an example, since the wireless power receiver includes a magnetic shield (shielding material) having a high magnetic permeability, a high magnetic permeability may increase the inductance value measured in the transmitting coil. On the other hand, a foreign substance of the metal type may reduce the inductance value.

일반적으로 LC 공진 회로의 경우, 공진 주파수(f_resonant)는

Figure pat00001
로 계산된다.In general, in the case of an LC resonance circuit, the resonance frequency (f_resonant) is
Figure pat00001
Is calculated as

송신기의 충전 영역에 무선 전력 수신기만이 배치되면, L값이 증가되므로 공진주파수는 작아지게 된다. 즉, 공진 주파수는 주파수 축상에서 왼쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.If only the wireless power receiver is placed in the charging area of the transmitter, the L value is increased, so that the resonance frequency is reduced. That is, the resonance frequency is shifted (shifted) to the left on the frequency axis.

반면, 송신기의 충전 영역에 이물질이 배치되면,

Figure pat00002
값이 감소시키므로 공진주파수는 커지게 된다. 즉, 공진 주파수는 주파수 축상에서 오른쪽으로 이동(쉬프트)하게 된다.On the other hand, if a foreign object is placed in the charging area of the transmitter,
Figure pat00002
As the value decreases, the resonance frequency increases. That is, the resonance frequency is shifted (shifted) to the right on the frequency axis.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 송신기는 품질 인자 피크 주파수의 변화에 기반하여 충전 영역에 배치된 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.The transmitter according to another embodiment of the present invention may determine the presence or absence of a foreign material disposed in the charging area based on the change in the peak frequency of the quality factor.

송신기는 해당 송신기 타입에 대응하여 미리 설정된 품질 인자 피크 주파수-이하, 설명의 편의를 위해 '기준 품질 인자 피크 주파수(pf_reference)' 또는 '기준 피크 주파수'또는 '기준 공진 주파수(Reference Resonance Frequency)'라 명함-에 관한 정보를 수신기로부터 획득하거나 미리 소정 기록 영역에 유지할 수 있다.The transmitter is a preset quality factor peak frequency corresponding to a corresponding transmitter type-hereinafter referred to as 'reference quality factor peak frequency (pf_reference)' or 'reference peak frequency' or 'reference resonance frequency' for convenience of explanation. The business card-related information can be obtained from a receiver or held in advance in a predetermined recording area.

송신기는 충전 영역에 물체가 배치되었음을 감지하면, 핑 단계(420)로의 진입 이전에 동작 주파수 대역 내 품질 인자 값을 측정하고, 측정 결과에 기반하여 품질 인자 피크 주파수를 식별할 수 있다. 여기서, 식별된 품질 인자 피크 주파수를 기준 품질 인자 피크 주파수와 구분하기 위해 '측정 품질 인자 피크 주파수(pf_measured)' 또는 '측정 피크 주파수 또는 '측정 공진 주파수(Measured Resonance Frequency'라 명하기로 한다.When the transmitter detects that an object is placed in the charging area, it can measure the quality factor value in the operating frequency band before entering the ping step 420 and identify the quality factor peak frequency based on the measurement result. Here, in order to distinguish the identified quality factor peak frequency from the reference quality factor peak frequency, it will be referred to as' measurement quality factor peak frequency (pf_measured) 'or' measurement peak frequency or 'measured resonance frequency'.

협상 단계(430)에서 송신기는 기준 품질 인자 피크 주파수와 측정 품질 인자 피크 주파수에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.In the negotiation step 430, the transmitter may determine whether a foreign substance is present based on the reference quality factor peak frequency and the measured quality factor peak frequency.

만약, 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보가 수신기로부터 수신되는 경우, 식별 및 구성 단계(430) 또는 협상 단계(440)에서 소정 패킷을 통해 수신될 수 있다.If information regarding the reference quality factor peak frequency is received from the receiver, it may be received through a predetermined packet in the identification and configuration step 430 or the negotiation step 440.

일 예로, 송신기는 식별 및 구성 단계(430)는 자신의 송신기 타입에 관한 정보를 수신기에 전송할 수 있다. 수신기는 수신된 송신기 타입 정보에 대응하여 미리 저장된 기준 품질 인자 피크 주파수를 해당 메모리에서 독출하고, 독출된 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보를 송신기에 전송할 수 있다.As an example, the transmitter identifies and configures step 430 may transmit information regarding its transmitter type to the receiver. The receiver may read the reference quality factor peak frequency stored in advance in the corresponding memory in response to the received transmitter type information, and transmit information on the read reference quality factor peak frequency to the transmitter.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 송신기는 품질 인자 피크 주파수에 기반한 이물질 검출 방법과 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 방법을 모두 이용하여 이물질 존재 여부를 판단할 수도 있다. 일 예로, 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값과 측정된 품질 인자 값의 비교 결과 큰 차이가 없는 경우-예를 들면, 두 값 사이의 차이가 10% 이하인 경우-, 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 피크 주파수와 측정된 품질 인자 피크 주파수를 비교하여 이물질 존재 여부를 판단할 수도 있다. 반면, 두 품질 인자 값의 차이가 10%를 초과하는 경우, 송신기는 즉시 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the transmitter may determine whether a foreign substance exists by using both a foreign substance detection method based on a quality factor peak frequency and a foreign substance detection method based on a quality factor value. For example, when there is no significant difference as a result of comparing the reference quality factor value corresponding to the transmitter type and the measured quality factor value, for example, when the difference between the two values is 10% or less, the reference quality corresponding to the transmitter type The presence or absence of foreign matter may be determined by comparing the peak frequency of the factor with the peak frequency of the measured quality factor. On the other hand, if the difference between the two quality factor values exceeds 10%, the transmitter can immediately determine that a foreign substance is present.

다른 실시 예로, 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값에 기반하여 결정된 품질 인자 임계 값과 측정된 품질 인자 값의 비교 결과 이물질이 없다고 판단되는 경우, 송신기는 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 피크 주파수와 측정된 품질 인자 피크 주파수를 비교하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수도 있다.According to another embodiment, when it is determined that there is no foreign substance as a result of comparing the quality factor threshold value determined based on the reference quality factor value corresponding to the transmitter type and the measured quality factor value, the transmitter determines a reference frequency and a peak frequency of the reference quality factor corresponding to the transmitter type. The presence or absence of foreign matter may be determined by comparing the measured peak frequency of the quality factor.

송신기는 품질 인자 값에 기반하여 이물질을 검출하는 것이 용이하기 않은 경우, 식별된 수신기에 해당 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보를 요청할 수도 있다. 이 후, 송신기는 기준 품질 인자 피크 주파수에 관한 정보가 수신기로부터 수신되면, 기준 품질 인자 피크 주파수와 측정 품질 인자 피크 주파수를 이용하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해, 송신기는 충전 영역에 배치된 이물질을 보다 정확하게 검출할 수 있다.If it is not easy to detect a foreign object based on the quality factor value, the transmitter may request information on the reference quality factor peak frequency corresponding to the corresponding transmitter type to the identified receiver. Thereafter, when the information on the reference quality factor peak frequency is received from the receiver, the transmitter may determine whether a foreign substance is present using the reference quality factor peak frequency and the measurement quality factor peak frequency. Through this, the transmitter can more accurately detect the foreign matter disposed in the charging area.

송신기는 물체를 감지하면, 핑 단계(420)에 진입하여 수신기를 활성화(Wake up)시키고, 감지된 물체가 무선 전력 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송할 수 있다.Upon detecting an object, the transmitter may enter a ping step 420 to wake up the receiver, and transmit a digital ping to identify whether the detected object is a wireless power receiver.

핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다.In the ping step 420, if the transmitter does not receive a response signal for the digital ping-for example, a signal strength packet-from the receiver, it may transition back to the selection step 410.

또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다.In addition, in the ping step 420, the transmitter may transition to the selection step 410 when it receives a signal indicating that power transmission is completed from the receiver, that is, a charging complete packet.

핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다.When the ping step 420 is complete, the transmitter can transition to the identification and configuration step 430 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.

송신기는 식별 및 구성 단계(430)에서 송신기 타입에 관한 정보를 수신기에 전송할 수도 있다.The transmitter may transmit information regarding the transmitter type to the receiver in the identification and configuration step 430.

수신기는 식별 및 구성 단계(430)에서 송신기 타입에 관한 정보를 송신기에 요구할 수도 있으며, 송신기는 수신기의 요구에 따라 송신기 타입에 관한 정보를 수신기에 전송할 수도 있다.The receiver may request information on the transmitter type from the identification and configuration step 430 to the transmitter, and the transmitter may transmit information on the transmitter type to the receiver according to the request of the receiver.

또한, 식별 및 구성 단계(430)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(410)로 천이할 수 있다.In addition, in the identification and configuration step 430, the transmitter may receive an unexpected packet (unexpected packet), or receive a desired packet for a predefined time (time out), a packet transmission error (transmission error), or power If no transfer contract is established (no power transfer contract), the process may transition to the selection step 410.

송신기는 식별 및 구성 단계(430)에서 수신된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(440)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may check whether entry into the negotiation step 440 is necessary based on the value of the negotiation field of the configuration packet received in the identification and configuration step 430.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(440)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.As a result of the confirmation, if negotiation is required, the transmitter may enter the negotiation step 440 to perform a predetermined FOD detection procedure.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(460)로 진입할 수도 있다.On the other hand, as a result of the confirmation, if negotiation is not required, the transmitter may immediately enter the power transmission step 460.

일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 식별 및 구성 단계(430)에서 해당 무선 전력 수신기가 제1 전력 전송 모드만을 지원하는 수신기로 확인된 경우, 협상 단계(440)를 수행하지 않고, 곧바로 전력 전송 단계(460)로 진입할 수 있다.When the wireless power transmitter according to an embodiment is identified as a receiver supporting only the first power transmission mode in the identification and configuration step 430, the wireless power transmitter does not perform the negotiation step 440, and immediately transmits the power. You can enter 460.

무선 전력 송신기는 전력 전송 단계(460)로의 진입 후 주기적으로 소정 이물질 검출 절차를 수행할 수 있다.The wireless power transmitter may periodically perform a process for detecting a foreign object after entering the power transmission step 460.

여기서, 이물질 검출 절차는 품질 인자 값에 기반한 이물질 검출 절차일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전력 손실(Power loss)에 기반한 이물질 검출 절차가 적용될 수 있다.Here, the foreign substance detection procedure may be a foreign substance detection procedure based on a quality factor value, but is not limited thereto, and a foreign substance detection procedure based on power loss may be applied.

전력 손실에 기반한 이물질 검출 절차는 무선 전력 송신기의 전송 전력과 무선 전력 수신기의 수신 전력의 차이를 소정 기준치와 비교하여 이물질 존재 여부를 판단하는 방법으로서 자세한 절차는 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.The foreign matter detection procedure based on the power loss is a method of determining whether a foreign substance exists by comparing a difference between the transmitted power of the wireless power transmitter and the received power of the wireless power receiver with a predetermined reference value. will be.

일 예로, 협상 단계(440)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 이물질 검출 상태 패킷(FOD(Foreign Object Detection) Status Packet)을 수신할 수 있다. 또는, 송신기 타입에 대응되는 기준 피크 주파수 값이 포함된 FOD Status Packet을 수신할 수 있다.For example, in the negotiation step 440, the transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) Status Packet (FOD) containing a reference quality factor value. Alternatively, a FOD Status Packet including a reference peak frequency value corresponding to the transmitter type may be received.

다른 일 예로, 협상 단계(440)에서 송신기는 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값 및 기준 피크 주파수 값이 포함된 상태 패킷을 수신할 수도 있다. 이때, 송신기는 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 임계 값을 결정할 수 있다.As another example, in the negotiation step 440, the transmitter may receive a status packet including a reference quality factor value and a reference peak frequency value corresponding to the transmitter type. In this case, the transmitter may determine a quality factor threshold value for detecting foreign substances based on the reference quality factor value corresponding to the transmitter type.

송신기는 송신기 타입에 대응되는 기준 품질 인자 피크 주파수 값에 기반하여 이물질 검출을 위한 품질 인자 피크 주파수 임계 값을 결정할 수도 있다.The transmitter may determine a quality factor peak frequency threshold for detecting foreign substances based on a reference quality factor peak frequency value corresponding to the transmitter type.

송신기는 결정된 품질 인자 임계 값 및(또는) 결정된 품질 인자 피크 주파수 임계 값을 측정된 품질 인자 값-핑 단계(420) 이전에 측정된 품질 인자 값을 의미함- 및(또는) 측정 품질 인자 피크 주파수 값과 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질을 검출할 수도 있다.The transmitter measures the determined quality factor threshold and / or the determined quality factor peak frequency threshold to the measured quality factor value-means the quality factor value measured prior to the ping step 420-and / or the measured quality factor peak frequency It is also possible to detect the foreign matter disposed in the filling area by comparing with the value.

송신기는 이물질 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, 이물질이 검출된 경우, 송신기는 이물질 검출 상태 패킷에 대한 응답으로 네거티브 응답 패킷(Negative acknowledge packet)을 수신기로 전송할 수 있다. 이에 따라, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The transmitter can control the power transmission according to the result of the foreign object detection. For example, when a foreign object is detected, the transmitter may transmit a negative acknowledgment packet to the receiver in response to the foreign object detection status packet. Accordingly, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.

송신기는 결정된 품질 인자 피크 주파수 임계 값 및 측정 품질 인자 피크 주파수 값을 비교하여 충전 영역에 배치된 이물질을 검출할 수 있다. 송신기는 이물질 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, 이물질이 검출된 경우, 송신기는 이물질 검출 상태 패킷(FOD Status Packet)에 대한 응답으로 NACK 패킷(Negative acknowledge packet)을 수신기로 전송할 수 있다. 이에 따라, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The transmitter compares the determined quality factor peak frequency threshold and the measured quality factor peak frequency value to detect a foreign substance disposed in the charging area. The transmitter can control the power transmission according to the result of the foreign object detection. For example, when a foreign object is detected, the transmitter may transmit a negative acknowledgment packet (NACK packet) to the receiver in response to the foreign object detection status packet (FOD Status Packet). Accordingly, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.

이물질이 검출된 경우, 송신기는 수신기로부터 충전 종료 메시지(End of Charge Message)를 수신할 수 있으며, 그에 따라 선택 단계(410)로 진입할 수 있다.When a foreign object is detected, the transmitter may receive an End of Charge Message from the receiver, and may enter the selection step 410 accordingly.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 송신기는 협상 단계(440)에서 이물질이 검출된 경우, 전력 전송 단계(460)로 진입할 수도 있다(S415).The transmitter according to another embodiment of the present invention may enter the power transmission step 460 when a foreign object is detected in the negotiation step 440 (S415).

반면, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 송신 전력에 대한 협상 단계(440)를 완료하고, 보정 단계(450)를 거쳐 전력 전송 단계(460)로 진입할 수도 있다(S407 및 S409).On the other hand, if no foreign matter is detected, the transmitter may complete the negotiation step 440 for the transmission power, and may enter the power transmission step 460 through the correction step 450 (S407 and S409).

상세하게, 이물질이 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(450)에 진입하면 수신단에서 수신된 전력의 세기를 확정하고, 송신단에서 전송할 전력의 세기를 결정하기 위해 송신단과 수신단 사이의 전력 손실을 측정할 수 있다.In detail, when a foreign substance is not detected, the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end when entering the correction step 450, and measures the power loss between the transmitting end and the receiving end to determine the strength of the power to be transmitted by the transmitting end. can do.

일 예로, 송신기는 전력 전송 중 수신단으로부터 피드백되는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 수신기에의 수신 전력 세기를 확정할 수 있다. 즉, 송신기는 보정 단계(450)에서 송신단에서의 전송 전력과 수신단에서의 수신 전력 사이의 세기 차이에 기반하여 전력 손실을 예측(또는 산출)할 수 있다.For example, the transmitter may determine the received power strength to the receiver based on the received power strength information fed back from the receiving end during power transmission. That is, the transmitter may predict (or calculate) power loss based on a difference in intensity between the transmit power at the transmitting end and the receive power at the receiving end in the correction step 450.

전력 전송 단계(460)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(410)로 진입할 수 있다(S410).In the power transmission step 460, the transmitter may receive an unsolicited packet (unexpected packet), a desired packet for a predefined time (time out), or a violation of a preset power transmission contract (power). transfer contract violation), when charging is completed, the selection step 410 may be entered (S410).

또한, 전력 전송 단계(460)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(470)로 천이할 수 있다(S411). 이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(460)로 회귀할 수 있다(S413).In addition, in the power transmission step 460, the transmitter may transition to the renegotiation step 470 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the transmitter state (S411). At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step 460 (S413).

상기한 파워 전송 계약은 송신기와 수신기의 상태 및 특성 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 일 예로, 송신기 상태 정보는 최대 전송 가능한 파워에 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 above-described power transmission contract may be established based on the state and characteristic information of the transmitter and receiver. For example, the transmitter status information may include information on the maximum transmittable power, information on the maximum number of receivers that can be accommodated, and receiver status information may include information on the required power.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기에 의해 요구되는 보장 전력에 기반하여 제1 전력 전송 모드 중 제2 전력 전송 모드 중 어느 하나의 동작 모드로 동작할 수 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention may operate in any one of the first power transmission mode and the second power transmission mode based on the guaranteed power required by the wireless power receiver.

무선 전력 송신기에 연결되는 무선 전력 수신기는 제1 전력 전송 모드만을 지원하는 수신기이거나 제1 전력 전송 모드 및 제2 전력 전송 모드를 모두 지원하는 수신기일 수 있다.The wireless power receiver connected to the wireless power transmitter may be a receiver supporting only the first power transmission mode or a receiver supporting both the first power transmission mode and the second power transmission mode.

여기서, 제2 전력 전송 모드에 상응하여 설정 가능한 보장 전력은 제1 전력 전송 모드에서 설정 가능한 보장 전력보다 클 수 있다.Here, the guaranteed power that can be set corresponding to the second power transmission mode may be greater than the guaranteed power that can be set in the first power transmission mode.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a foreign material detection procedure in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

상세하게 도 5는 제2 전력 전송 모드에서의 이물질 검출 절차를 설명하기 위한 도면이다.In detail, FIG. 5 is a diagram for describing a foreign matter detection procedure in the second power transmission mode.

도 5를 참조하면, 무선 전력 송신기(510)는 선택 단계에서 물체가 감지되면, 핑 단계로의 진입 이전에 소정 기준 동작 주파수에서의 품질 인자 값을 측정할 수 있다(S501). 여기서, 기준 동작 주파수는 공진 주파수(resonance frequency)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 무선 전력 송신기(510)는 측정된 품질 인자 값을 내부 메모리에 저장할 수 있다(S502).Referring to FIG. 5, when an object is detected in the selection step, the wireless power transmitter 510 may measure the quality factor value at a predetermined reference operating frequency before entering the ping step (S501). Here, the reference operating frequency may be a resonance frequency, but is not limited thereto. The wireless power transmitter 510 may store the measured quality factor value in the internal memory (S502).

무선 전력 송신기(510)는 핑 단계로 진입하여 상기한 도 3에서 설명된 감지 신호 전송 절차를 수행할 수 있다(S503).The wireless power transmitter 510 may enter the ping step and perform the detection signal transmission procedure described in FIG. 3 above (S503).

무선 전력 송신기(510)는 무선 전력 수신기(520)가 감지되면, 식별 및 구성 단계로 진입하여 식별 패킷 및 구성 패킷을 수신할 수 있다(S504 및 S505).When the wireless power transmitter 510 detects the wireless power receiver 520, the wireless power transmitter 510 may enter an identification and configuration step to receive identification packets and configuration packets (S504 and S505).

무선 전력 송신기(510)는 협상 단계로 진입하여 이물질 검출 상태 패킷을 무선 전력 수신기(520)로부터 수신할 수 있다(S506). 여기서, 이물질 검출 상태 패킷은 기준 품질 인자 값을 포함할 수 있다.The wireless power transmitter 510 may enter a negotiation step and receive a foreign object detection status packet from the wireless power receiver 520 (S506). Here, the foreign matter detection status packet may include a reference quality factor value.

무선 전력 수신기(510)는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질 존재 여부 판단을 위한 임계 값을 결정할 수 있다(S507).The wireless power receiver 510 may determine a threshold value for determining whether a foreign object exists based on the reference quality factor value included in the foreign matter detection status packet (S507).

일 예로, 임계 값은 기준 품질 인자 값보다 소정 비율만큼 작은 값으로 결정될 수 있다.For example, the threshold value may be determined as a value smaller than a reference quality factor value by a predetermined ratio.

무선 전력 송신기(510)는 측정된 품질 인자 값과 결정된 임계 값을 비교하여 이물질을 검출할 수 있다(S508). 여기서, 측정된 품질 인자 값이 임계 값보다 작으면, 무선 전력 송신기(510)는 충전 영역에 이물질이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.The wireless power transmitter 510 may detect a foreign material by comparing the measured quality factor value with the determined threshold value (S508). Here, when the measured quality factor value is smaller than the threshold value, the wireless power transmitter 510 may determine that a foreign substance exists in the charging area.

무선 전력 송신기(510)는 이물질 검출 결과에 따라 ACK 응답 또는 NACK 응답 또는 ND(No Decision) 응답을 무선 전력 수신기(520)에 전송할 수 있다(S509).The wireless power transmitter 510 may transmit an ACK response or a NACK response or a ND (No Decision) response to the wireless power receiver 520 according to the result of the foreign object detection (S509).

무선 전력 수신기(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 NACK 응답 또는 ND 응답이 수신되면, 무선 전력 송신기(510)에 의해 전력 전송이 완전히 중단될 때까지 자신의 출력 단자를 통해 전자 기기(또는 배터리/부하)에 일정 세기 이상의 전력이 공급되지 않도록 제어할 수 있다.When the NACK response or the ND response is received from the wireless power transmitter 510, the wireless power receiver 520 receives an electronic device (or battery) through its output terminal until power transmission is completely stopped by the wireless power transmitter 510. / Load) can be controlled so that power over a certain intensity is not supplied.

여기서, 일정 세기 이상의 전력은 5W가 기준일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 당업자의 설계 및 무선 전력 수신기(510)가 탑재된 전자 기기 및(또는 무선 전력 수신기(510)와 연결된 배터리/부하)에 따라 상이하게 정의될 수 있다.Here, the power of a certain intensity or more may be 5W as a standard, but is not limited thereto, and it is not limited to the design of a person skilled in the art and an electronic device equipped with a wireless power receiver 510 and / or a battery / load connected to the wireless power receiver 510 It can therefore be defined differently.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 세부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a detailed structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(600)는 제어기(610), 전력변환기(620), 안테나(630), 복조기(640), 전류 센서(650), 메모리(660), 전원 입력 단자(670)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the wireless power transmitter 600 includes a controller 610, a power converter 620, an antenna 630, a demodulator 640, a current sensor 650, a memory 660, and a power input terminal ( 670).

여기서, 전력변환기(620)는 인버터(Invertor, 621) 및 직류-직류 변환기(DC-DC Convertor, 623)를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the power converter 620 may include an inverter (Invertor, 621) and a DC-DC converter (DC-DC Convertor, 623).

전원 입력 단자(670)를 통해 인가되는 제1 직류 전압(V_in)은 직류-직류 변환기(623)에 의해 제2 직류 전압(V_rail)으로 변환된 후 인버터(621)의 구동 전압으로 인가될 수 있다.The first DC voltage V_in applied through the power input terminal 670 may be converted into a second DC voltage V_rail by the DC-DC converter 623 and then applied as a driving voltage of the inverter 621. .

제어기(610)는 인버터(621)에 구비된 복수의 스위치를 제어하기 위해 제1 내지 제N 스위치 제어 신호(SC_1 및 SC_N)를 생성하여 인버터(621)로 공급할 수 있다.The controller 610 may generate the first to Nth switch control signals SC_1 and SC_N to control the plurality of switches provided in the inverter 621 and supply them to the inverter 621.

인버터(621)는 제1 내지 제N 스위치 제어 신호에 따라 제2 직류 전압(V_rail)을 스위칭 제어하여 교류 전력 신호를 생성할 수 있다.The inverter 621 may switch the second DC voltage V_rail according to the first to Nth switch control signals to generate an AC power signal.

여기서, 제1 내지 제N 스위치 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Here, the first to Nth switch control signals may be pulse width modulated signals.

안테나(630)는 인버터(621)로부터 수신되는 교류 전력 신호를 구비된 공진 회로(미도시)를 전자기장 신호로 변환하여 무선으로 출력할 수 있다.The antenna 630 may convert a resonance circuit (not shown) provided with an AC power signal received from the inverter 621 into an electromagnetic field signal and output the signal wirelessly.

본 실시 예에 있어서, 안테나(630)는 적어도 하나의 인덕터(Inductor, L)와 적어도 하나의 캐패시터(Capacitor, C)로 구성된 LC 공진 회로-즉, LC Tank-를 포함하여 구성될 수 있다.In this embodiment, the antenna 630 may be configured to include an LC resonant circuit consisting of at least one inductor (L) and at least one capacitor (Capacitor, C), that is, LC Tank-.

일 실시 예로 안테나(630)는 하나의 송신 코일-즉, 하나의 인덕터-로 구성된 단일 코일 형태일 수 있으나, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다른 실시 예에 따른 안테나(630)는 후술할 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 송신 코일-즉, 복수의 송신 코일-로 구성될 수도 있다.In one embodiment, the antenna 630 may be in the form of a single coil composed of one transmission coil, that is, one inductor, but this is only one embodiment, and the antenna 630 according to another embodiment will be described later. As shown in 7, it may be composed of a plurality of transmission coils, that is, a plurality of transmission coils.

직류-직류 변환기(623)의 출력인 제2 직류 전력은 설명의 편의를 위해 인버터 입력 전압 또는 브이레일(V_rail) 또는 인버터 동작 전압 등과 혼용하여 사용하기로 한다.The second DC power, which is the output of the DC-DC converter 623, is used in combination with an inverter input voltage or V_rail or an inverter operating voltage for convenience of description.

상기 제1 내지 제N 스위치 제어 신호(SC_1 및 SC_N)의 N 값은 인버터(621)에 구비되는 스위치-예를 들면, MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor) 스위치일 수 있음-의 개수와 동일할 수 있다.The N values of the first to Nth switch control signals SC_1 and SC_N are the number of switches provided in the inverter 621, for example, may be metal-oxide semiconductor field-effect-transistor (MOSFET) switches. Can be the same as

전력 센서(650)는 제어기(610)의 제어 신호에 따라 안테나(630)에 흐르는 전류 및 전압의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어기(610)에 전달할 수 있다.The power sensor 650 may measure the strength of the current and voltage flowing through the antenna 630 according to the control signal of the controller 610, and transmit the measurement result to the controller 610.

일 예로, 제어기(610)는 물체 감지 후 핑 단계로 진입하기 이전에 전력 센서(650)에 소정 제어 신호를 전송하여 안테나(630)에 흐르는 전력을 측정하도록 제어할 수 있다.For example, the controller 610 may control to measure the power flowing through the antenna 630 by transmitting a predetermined control signal to the power sensor 650 before entering the ping step after object detection.

제어기(610)는 측정된 전력에 기초하여 인버터(621)에 인가되는 스위치 제어 신호의 버스트 패턴을 제어함으로써, 품질 인자 측정을 위한 저전력 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 저전력 신호는 무선 전력 수신기가 부팅되지 않아 통신이 연결되지 않는 전력 신호일 수 있다.The controller 610 may generate a low power signal for quality factor measurement by controlling a burst pattern of a switch control signal applied to the inverter 621 based on the measured power. Here, the low power signal may be a power signal to which communication is not connected because the wireless power receiver is not booted.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 도 6의 안테나 구성을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the antenna configuration of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 안테나(630)는 코일 선택 회로(710), 코일 어셈블리(720) 및 공진 캐패시터(730)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the antenna 630 may include a coil selection circuit 710, a coil assembly 720, and a resonance capacitor 730.

코일 어셈블리(720)는 적어도 하나의 송신 코일-즉, 제1 내지 제N 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.The coil assembly 720 may include at least one transmitting coil, that is, first to Nth coils.

코일 선택 회로(710)는 코일 어셈블리(720)에 포함된 송신 코일 중 어느 하나 또는 적어도 어느 하나에 인버터(621) 출력 전류(I_coil)가 전달되도록 구성된 스위칭 회로를 포함하여 구성될 수 있다.The coil selection circuit 710 may include a switching circuit configured to transmit the output current I_coil of the inverter 621 to any one or at least one of the transmission coils included in the coil assembly 720.

일 예로, 코일 선택 회로(710)는 그것의 일단이 인버터(621) 출력단에 연결되고 타단이 그것에 대응되는 코일에 연결된 제1 내지 제N 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the coil selection circuit 710 may include first to Nth switches whose one end is connected to the output terminal of the inverter 621 and the other end is connected to the coil corresponding to it.

코일 어셈블리(720)에 포함된 제1 내지 제N 코일은 그것의 일단이 코일 선택 회로(710)의 대응되는 스위치에 연결되고, 그것의 타단이 공진 캐패시터(730)와 연결될 수 있다.The first to Nth coils included in the coil assembly 720 may have one end connected to a corresponding switch of the coil selection circuit 710, and the other end thereof connected to the resonant capacitor 730.

복조기(640)는 코일 어셈블리(720)와 공진 캐피시터(730) 사이의 신호-여기서, 신호는 진폭 변조된 신호임-를 복조하여 제어기(610)에 전달할 수 있다.The demodulator 640 may demodulate the signal between the coil assembly 720 and the resonant capacitor 730, where the signal is an amplitude modulated signal, and transmit it to the controller 610.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 도 6에 따른 무선 전력 송신 장치와 연동되는 무선 전력 수신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.8 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power receiving device interworking with the wireless power transmitting device according to FIG. 6 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 무선 전력 수신기(800)는 수신 안테나(810), 정류기(820), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 830), 스위치(840), 부하(850), 변조부(860) 및 제어기(870)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the wireless power receiver 800 includes a receiving antenna 810, a rectifier 820, a DC / DC converter (830), a switch 840, a load 850, and a modulator ( 860) and a controller 870.

상기한 도 8의 예에 도시된 무선 전력 수신기(800)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기와 정보를 교환할 수 있다.The wireless power receiver 800 shown in the example of FIG. 8 described above may exchange information with a wireless power transmitter through in-band communication.

수신 안테나(810)는 인덕터와 적어도 하나의 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.The receiving antenna 810 may include an inductor and at least one capacitor.

무선 전력 송신기(600)에 의해 전송된 AC 전력은 수신 안테나(810)을 통해 정류기(820)에 전달할 수 있다.The AC power transmitted by the wireless power transmitter 600 may be transmitted to the rectifier 820 through the receiving antenna 810.

정류기(820)는 수신 안테나(810)를 통해 전달 받은 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(830)에 전송할 수 있다.The rectifier 820 may convert AC power received through the receiving antenna 810 into DC power and transmit it to the DC / DC converter 830.

제어기(870)는 직류/직류 변환기(830)로부터 인가되는 전압에 따라 부팅되어 무선 전력 송신기와의 통신 연결을 시도할 수 있다.The controller 870 may boot according to the voltage applied from the DC / DC converter 830 to attempt communication connection with the wireless power transmitter.

무선 전력 수신기(800)가 부팅되기 위해서는 기준치 이상의 전력이 수신되어야 한다.In order for the wireless power receiver 800 to be booted, power higher than a reference value must be received.

직류/직류 변환기(830)는 제어기(870)의 제어 신호에 따라 정류기(820)의 출력 DC 전력의 세기를 부하(850)에 의해 요구되는 특정 세기로 DC 전력으로 변환할 수 있다.The DC / DC converter 830 may convert the intensity of the output DC power of the rectifier 820 into DC power at a specific intensity required by the load 850 according to the control signal of the controller 870.

제어기(870)는 정류기(820)의 출력 DC 전력 세기를 측정하고, 측정 결과에 기반하여 스위치(840)를 제어할 수 있다.The controller 870 measures the output DC power intensity of the rectifier 820 and controls the switch 840 based on the measurement result.

일 예로 제어기(870)는 정류기(820) 출력 전압이 소정 임계치를 초과하면, 스위치(840)를 OFF하여 부하(850)에 과전압이 전달되지 않도록 제어할 수 있다.For example, if the output voltage of the rectifier 820 exceeds a predetermined threshold, the controller 870 may control the switch 840 to be turned off so that no overvoltage is transmitted to the load 850.

제어기(870)는 정류기(820)의 출력 DC 전력에 기반하여 전력 제어를 수행할 수도 있다.The controller 870 may perform power control based on the output DC power of the rectifier 820.

과전압이 감지된 경우, 제어기(870)는 변조부(860)를 제어하여 과전압이 감지되었음을 알리는 소정 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수 있다.When the overvoltage is detected, the controller 870 may control the modulator 860 to transmit a predetermined packet indicating that the overvoltage is detected to the wireless power transmitter 600.

변조부(860)는 수신 안테나(810)를 통해 수신된 AC 전력 신호를 구비된 변조 스위치를 이용해 진폭 변조함으로써, 해당 패킷을 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수 있다. 이때, 제어기(870)는 변조 스위치를 제어하기 위한 소정 스위치 제어 신호를 생성할 수 있다.The modulator 860 may transmit the corresponding packet to the wireless power transmitter 600 by amplitude-modulating the AC power signal received through the receiving antenna 810 using a modulating switch. At this time, the controller 870 may generate a predetermined switch control signal for controlling the modulation switch.

이때, 무선 전력 송신기(600)는 무선 전력 수신기(800)에 의해 진폭 변조된 신호를 구비된 복조기(670)을 통해 복조할 수 있다.At this time, the wireless power transmitter 600 may demodulate through a demodulator 670 equipped with a signal amplitude-modulated by the wireless power receiver 800.

다른 일 예로, 제어기(870)는 무선 전력 수신기(800)가 장착된 전자 기기의 내부 전력을 제어하는 전력 관리 소자-예를 들면, PMIC(Power Management IC)(미도시)와 연동될 수 있다. 이 경우, 후술할 도 9에 도시된 바와 같이, 직류/직류 변환기(830)의 출력 DC 전력은 스위치(840)를 통해 PMIC(910)로 전달될 수 있다.As another example, the controller 870 may be interlocked with a power management element that controls the internal power of an electronic device equipped with the wireless power receiver 800-for example, a Power Management IC (PMIC) (not shown). In this case, as illustrated in FIG. 9 to be described later, the output DC power of the DC / DC converter 830 may be transferred to the PMIC 910 through the switch 840.

PMIC(910)는 전자 기기(900) 내부에 구비된 배터리(920)의 충전 및 전자 기기(900) 내부 부품(930)으로의 전력 공급을 제어할 수 있다.The PMIC 910 may control charging of the battery 920 provided in the electronic device 900 and power supply to the internal component 930 of the electronic device 900.

PMIC(910)는 배터리(920)의 현재 충전 상태 정보를 제어기(870)에 제공할 수 있다. 제어기(870)는 배터리(920)의 현재 충전 상태 정보 및 내부 온도 정보 등에 기반하여 충전의 진행 여부를 판단할 수 있다.The PMIC 910 may provide the controller 870 with current charging state information of the battery 920. The controller 870 may determine whether charging is in progress based on current charging state information and internal temperature information of the battery 920.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기(800)는 협상 단계(440)에 진입하면, 기준 품질 인자 값이 포함된 이물질 검출 상태 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(600)에 전송할 수 있다.When entering the negotiation step 440, the wireless power receiver 800 according to an embodiment of the present invention may generate a foreign object detection status packet including a reference quality factor value and transmit it to the wireless power transmitter 600.

무선 전력 송신기(600)는 이물질 검출 상태 패킷에 포함된 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질 존재 여부를 판단하기 위한 소정 임계 값을 결정할 수 있다.The wireless power transmitter 600 may determine a predetermined threshold value for determining whether a foreign object exists based on the reference quality factor value included in the foreign matter detection status packet.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기가 장착된 전자 기기의 전력 관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a power management method of an electronic device equipped with a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 전자 기기(900)는 무선 전력 수신기(901), PMIC(910), 배터리(920) 및 내부 부품(930)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the electronic device 900 may include a wireless power receiver 901, a PMIC 910, a battery 920, and internal components 930.

무선 전력 수신기(901)의 세부 구성 및 동작은 상술한 도 8의 설명으로 대체한다.The detailed configuration and operation of the wireless power receiver 901 are replaced by the description of FIG. 8 described above.

내부 부품(930)은 특정 동작 전압이 요구되는 회로 소자, 마이크로 프로세서, 디스플레이, 센서 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The internal component 930 may include a circuit element, a microprocessor, a display, and a sensor that require a specific operating voltage, but is not limited thereto.

무선 전력 수신기(901)과 PMIC(910)는 WLC_I 단자를 통해 상호 전기적으로 연결되며, PMIC(910)는 제1 스위치(911) 및 제2 스위치(912)를 포함할 수 있다.The wireless power receiver 901 and the PMIC 910 are electrically connected to each other through a WLC_I terminal, and the PMIC 910 may include a first switch 911 and a second switch 912.

제1 스위치(911)의 일단은 WLC_I 단자와 연결되고 타단은 내부 전원 및 제2 스위치(912)의 일단에 연결될 수 있다.One end of the first switch 911 may be connected to the WLC_I terminal, and the other end may be connected to one end of the internal power supply and the second switch 912.

상기 내부 전원은 디바이스의 내부에 구비되는 부품 및 소자(예를 들어, 응용 프로세서, 메인 메모리, 디스플레이 모듈, 터치 모듈, 지문 인식 모듈, 카메라 모듈, 스피커, 진동 모듈 등)의 동작에 필요한 전원으로 공급됨을 의미하며, 상기한 부품 및 소자로 전력을 분배하기 위한 별도의 분배기를 더 포함할 수도 있다.The internal power is supplied as power required for the operation of components and elements (eg, application processor, main memory, display module, touch module, fingerprint recognition module, camera module, speaker, vibration module, etc.) provided inside the device. It means, it may further include a separate divider for distributing power to the above-described components and devices.

제2 스위치(912)의 일단은 제1 스위치(911)와 연결되고 타단은 배터리(920)에 연결될 수 있다.One end of the second switch 912 may be connected to the first switch 911 and the other end may be connected to the battery 920.

PMIC(910)는 제1 스위치(911) 및 제2 스위치(912)를 제어하여 무선 전력 수신기(901)로부터 수신되는 직류 전력을 내부 부품(930), 배터리(920) 중 적어도 하나에 공급하거나, 내부 부품(930) 및 배터리(920)로 공급되는 전원을 차단할 수 있다.The PMIC 910 controls the first switch 911 and the second switch 912 to supply DC power received from the wireless power receiver 901 to at least one of the internal component 930 and the battery 920, or Power supplied to the internal component 930 and the battery 920 may be cut off.

일 예로, 제1 스위치(911)는 상기한 도 8의 스위치(840)에 대응될 수 있으며, 과전압 보호 스위치(over voltage protection switch)라 정의될 수 있다.For example, the first switch 911 may correspond to the switch 840 of FIG. 8 described above, and may be defined as an over voltage protection switch.

무선 전력 수신기(901)로부터 인가되는 전압이 소정 기준치를 초과하는 경우, PMIC(910)는 제1 스위치(911)를 OFF시켜 과전압에 의해 내부 부품(930) 및 배터리(920)가 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.When the voltage applied from the wireless power receiver 901 exceeds a predetermined reference value, the PMIC 910 turns off the first switch 911 to damage the internal component 930 and the battery 920 by overvoltage. To prevent.

또한, PMIC(910)는 전자 기기(900)에 장착되는 응용 프로세서의 요청-예를 들어, 무선 전력 수신 비활성화 요청-에 따라 무선 전력 수신기(901)과의 연결을 차단하기 위해 제1 스위치(911)를 OFF시킬 수도 있다.Also, the PMIC 910 may include a first switch 911 to block connection with the wireless power receiver 901 according to a request of an application processor mounted on the electronic device 900-for example, a request for disabling wireless power reception- ) Can also be turned OFF.

제2 스위치(912)는 배터리 과열 보호 스위치(Battery Over Temperature Protection Switch)라 정의될 수 있다.The second switch 912 may be defined as a battery over temperature protection switch.

일 예로, PMIC(910)는 배터리(920)의 온도가 소정 임계 치에 도달하면, 제2 스위치(912)를 OFF시켜 배터리(920)의 충전을 차단시킬 수 있다.For example, when the temperature of the battery 920 reaches a predetermined threshold, the PMIC 910 may turn off the second switch 912 to block charging of the battery 920.

또한, PMIC(910)는 배터리(920)의 충전이 완료된 경우, 제2 스위치(912)를 OFF시켜 배터리 충전을 차단시킬 수도 있다.In addition, when charging of the battery 920 is completed, the PMIC 910 may turn off the second switch 912 to block battery charging.

상기한 도 9에서는 배터리(920)를 등가 회로인 하나의 저항으로 표현하였으나, 이는 설명의 편의를 위함일뿐 실제 구현에 있어서, 배터리(920)는 리튬-이온 배터리 등으로 구현될 수 있다.In FIG. 9, the battery 920 is expressed as one resistor, which is an equivalent circuit, but this is for convenience of description only. In actual implementation, the battery 920 may be implemented as a lithium-ion battery or the like.

도 10은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to the prior art.

도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 무선 전력 송신기(1000)는 저전력 신호 생성기(1010), 교류 증폭 회로(1020), 피크 감지기(1030), 감쇄기 또는 직류 제거기(1040) 및 제어기(1050)를 포함하여 구성되었다.As shown in FIG. 10, the conventional wireless power transmitter 1000 includes a low power signal generator 1010, an AC amplifying circuit 1020, a peak detector 1030, an attenuator or DC remover 1040, and a controller 1050. Including.

교류 증폭 회로(1020)는 제1 내지 제4 스위치(1021 내지 1024) 및 공진 회로(1025)를 포함하여 구성된다.The AC amplifying circuit 1020 includes first to fourth switches 1021 to 1024 and a resonant circuit 1025.

교류 증폭 회로(1020)에 구비된 제1 내지 제4 스위치(1021 내지 1024)는 제어기(1050)로부터 인가되는 제1 내지 제4 스위치 제어 신호(SC_1 내지 SC_4, 1051)에 기반하여 구동될 수 있다.The first to fourth switches 1021 to 1024 provided in the AC amplifying circuit 1020 may be driven based on the first to fourth switch control signals SC_1 to SC_4 and 1051 applied from the controller 1050. .

제1 내지 제4 스위치(1021 내지 1024)는 풀-브릿지(Full-Bridge) 형태로 배치되고, 공진 회로(1025)는 직렬 연결된 캐피시터(C1)와 인덕터(L1)을 포함하여 구성될 수 있다.The first to fourth switches 1021 to 1024 are disposed in a full-bridge form, and the resonant circuit 1025 may include a capacitor C1 connected in series and an inductor L1.

저전력 신호 생성기(1010)는 제5 스위치(1011), 제6 스위치(1012) 및 저항 소자(R1, 1013)을 포함하여 구성될 수 있다.The low power signal generator 1010 may include a fifth switch 1011, a sixth switch 1012, and resistance elements R1 and 1013.

저전력 신호 생성기(1010))의 제5 스위치(1011) 및 제6 스위치(1012)는 제어기(1050)로부터 인가되는 제5 내지 제6 스위치 제어 신호(SC_5 내지 SC_6, 1052)에 기반하여 구동되며, 하프-브릿지(Half-Bridge) 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 제5 스위치(1011)와 제6 스위치(1012) 사이에는 저항 소자(R1, 1013)가 연결된다.The fifth switch 1011 and the sixth switch 1012 of the low power signal generator 1010 are driven based on the fifth to sixth switch control signals SC_5 to SC_6, 1052 applied from the controller 1050, It may be arranged in the form of a half-bridge (Half-Bridge). Here, resistor elements R1 and 1013 are connected between the fifth switch 1011 and the sixth switch 1012.

여기서, 저항 소자(1013)는 제5 스위치(1011)와 제6 스위치(1012)에 의해 생성된 신호의 전압 V3를 전압 V1으로 강하시켜 공진 회로(1025)로 전달할 수 있다.Here, the resistance element 1013 may drop the voltage V3 of the signal generated by the fifth switch 1011 and the sixth switch 1012 to the voltage V1 and transfer it to the resonance circuit 1025.

종래의 제어기(1050)는 듀티가 50%이고, 위상이 180도 상이하도록 펄스 폭 변조된 제5 스위치 제어 신호(SC_5) 및 제6 스위치 제어 신호(SC_6)를 저전력 신호 생성기(1010)에 제공하여 품질 인자 측정을 위한 저전력 신호를 생성하였다.The conventional controller 1050 provides the fifth switch control signal SC_5 and the sixth switch control signal SC_6 which are pulse width modulated such that the duty is 50% and the phase is different by 180 degrees to the low power signal generator 1010. A low power signal for quality factor measurement was generated.

제어기(1050)는 물체 감지 후 핑 단계로의 진입 이전에 저전력 신호를 생성하여 품질 인자 값을 측정하였다.After detecting the object, the controller 1050 measured the quality factor by generating a low power signal before entering the ping phase.

이때, 제어기(1050)는 교류 증폭 회로(1020)에 구비된 스위치들 중 제4 스위치(1024)만이 ON되고 나머지 스위치-즉, 제1 내지 제3 스위치(1021 내지 1023)-는 OFF되도록 제1 내지 제4 스위치 제어 신호(SC_1 내지 SC_4, 1051)를 제어할 수 있다. 일 예로, 스위치 제어 신호가 HIGH 신호이면, 스위치 ON되고, LOW 신호이면 스위치 OFF될 수 있다.At this time, the controller 1050 is the first so that only the fourth switch 1024 of the switches provided in the AC amplifying circuit 1020 is ON, and the remaining switches, that is, the first to third switches 1021 to 1023 are OFF. The fourth to fourth switch control signals SC_1 to SC_4 and 1051 may be controlled. For example, if the switch control signal is a HIGH signal, it is switched on, and if it is a LOW signal, it can be switched off.

피크 감지기(1030)는 공진 회로(1025)의 캐패시터(C1)와 인덕터(L1) 사이에 흐르는 신호의 피크를 감지하고, 피크 감지 신호를 감쇄기 또는 직류 제거기(1040)에 전송할 수 있다.The peak detector 1030 may detect a peak of a signal flowing between the capacitor C1 of the resonant circuit 1025 and the inductor L1, and transmit the peak detection signal to the attenuator or DC remover 1040.

감쇄기 또는 직류 제거기(1040)는 피크 감지 신호의 세기를 제어기(1050)에 의해 요구되는 레밸로 감쇄하거나 직류 성분을 제거하여 제어기(1050)에 전송할 수 있다.The attenuator or DC remover 1040 may attenuate the intensity of the peak detection signal to a level required by the controller 1050 or remove the DC component and transmit it to the controller 1050.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 무선 전력 송신기(1000)는 품질 인자 측정을 위한 저전력 신호 생성을 위해 별도의 저전력 신호 생성기(1010)가 장착되어 제조 원가가 상승하고, 복잡도가 높아지는 문제점이 있었다.As described above, the conventional wireless power transmitter 1000 is equipped with a separate low-power signal generator 1010 for generating a low-power signal for quality factor measurement, which increases manufacturing cost and increases complexity.

특히, 종래의 무선 전력 송신기(1000)는 품질 인자 측정을 위해 저전력 신호 생성기(1010)를 이용해 저전력을 출력하여도 무선 전력 수신기가 구동(Wake-up)되어 통신이 연결되는 문제점이 있었다. 또한, 통신 연결에 따라 부하 변조-즉, 진폭 변조-가 이루어져 정확한 품질 인자 측정이 힘든 문제점이 있었다.In particular, the conventional wireless power transmitter 1000 has a problem in that the wireless power receiver is wake-up and the communication is connected even though the low power signal generator 1010 outputs low power for quality factor measurement. In addition, load modulation-that is, amplitude modulation-is made according to the communication connection, and thus it is difficult to accurately measure the quality factor.

도 11은 상기한 도 10에 따른 무선 전력 송신기에서 저전력 신호 생성기에 의한 전압 변화를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a voltage change by the low power signal generator in the wireless power transmitter according to FIG. 10 described above.

도 10 및 도 11을 참조하면, 제5 스위치(1011)과 제6 스위치(1012)에 의해 생성된 교류 전압 신호 V3는 저항 소자(1013)에 의해 일정 레벨 전압 강하된 교류 전압 신호 V1으로 변경된 후 공진 회로(1025)에 인가된다. 교류 전압 신호 V1은 다시 공진 회로(1025)에 의해 전압 강하되어 거의 0V에 가까운 전압 V2로 변한다.10 and 11, after the AC voltage signal V3 generated by the fifth switch 1011 and the sixth switch 1012 is changed to the AC voltage signal V1 with a constant level voltage drop by the resistance element 1013 It is applied to the resonant circuit 1025. The AC voltage signal V1 is again dropped by the resonant circuit 1025 to change to a voltage V2 almost equal to 0V.

도 11에 도시된 바와 같이, 교류 전압 신호인 V3 및 V1은 모두 끊김 없이 일정 주기를 가지는 교류 전압 신호이다.As shown in FIG. 11, the AC voltage signals V3 and V1 are both AC voltage signals having a constant cycle without interruption.

도 12은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(1200)는 교류 증폭 회로(1210), 피크 감지기(1220), 감쇄기 또는 직류 제거기(1230) 및 제어기(1240)을 포함하여 구성되었다.As illustrated in FIG. 12, the wireless power transmitter 1200 includes an AC amplifying circuit 1210, a peak detector 1220, an attenuator or DC remover 1230, and a controller 1240.

교류 증폭 회로(1210)는 제1 내지 제4 스위치(1221 내지 1224) 및 공진 회로(1225)를 포함하여 구성될 수 있다.The AC amplifying circuit 1210 may include first to fourth switches 1221 to 1224 and a resonant circuit 1225.

교류 증폭 회로(1210)에 구비된 제1 내지 제4 스위치(1021 내지 1024)는 제어기(1250)로부터 인가되는 제1 내지 제4 스위치 제어 신호(SC_1 내지 SC_4, 1241)에 기반하여 구동될 수 있다.The first to fourth switches 1021 to 1024 provided in the AC amplifying circuit 1210 may be driven based on the first to fourth switch control signals SC_1 to SC_4 and 1241 applied from the controller 1250. .

제1 내지 제4 스위치(1221 내지 1224)는 풀-브릿지(Full-Bridge) 형태로 배치되고, 공진 회로(1225)는 직렬 연결된 캐피시터(C1)와 인덕터(L1)을 포함하여 구성될 수 있다.The first to fourth switches 1221 to 1224 are disposed in a full-bridge form, and the resonance circuit 1225 may include a capacitor C1 connected in series and an inductor L1.

제어기(1250)는 물체 감지 후 핑 단계로의 진입 이전에 이물질 검출을 위해 저전력 신호를 생성하여 품질 인자 값을 측정할 수 있다.The controller 1250 may measure a quality factor value by generating a low power signal for foreign matter detection before entering an ping step after object detection.

이때, 제어기(1250)는 교류 증폭 회로(1220)에 구비된 스위치들 중 제1 스위치(Q1, 1221)과 제2 스위치(Q2, 1222)를 이용하여 품질 인자 측정을 위한 저전력 신호를 생성할 수 있다.At this time, the controller 1250 may generate a low power signal for quality factor measurement by using the first switches Q1 and 1221 and the second switches Q2 and 1222 among the switches provided in the AC amplifying circuit 1220. have.

제어기(1250)는 충전 영역에 배치된 물체를 감지하면, 품질 인자 측정을 위해 스위치 OFF 신호인 제3 스위치 제어 신호(SC_3)를 제3 스위치(Q3, 1223)에 인가하고, 스위치 ON 신호인 제4 스위치 제어 신호(SC_4)를 제4 스위치(Q4, 1224)에 인가할 수 있다.When the controller 1250 detects an object disposed in the charging area, the third switch control signal SC_3, which is a switch OFF signal, is applied to the third switches Q3 and 1223 to measure the quality factor, and the switch ON signal is applied. The fourth switch control signal SC_4 may be applied to the fourth switches Q4 and 1224.

일 예로, 스위치 제어 신호가 HIGH 신호이면, 스위치 ON되고, LOW 신호이면 스위치 OFF될 수 있다.For example, if the switch control signal is a HIGH signal, it is switched on, and if it is a LOW signal, it can be switched off.

또한, 제어기(1250)는 품질 인자 측정을 위해 버스트 패턴을 가지는 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_2)를 생성하여 각각 상기 제1 스위치(1221)과 제2 스위치(1222)에 인가할 수 있다.In addition, the controller 1250 generates the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_2 having a burst pattern for measuring the quality factor, respectively, and the first switch 1221 and the second switch 1222, respectively. ).

여기서, 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_2)는 위상이 상이한 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Here, the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_2 may be pulse width modulated signals having different phases.

일 예로, 제어기(1250)는 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_1)의 휴지 구간을 제어할 수 있다.For example, the controller 1250 may control the idle periods of the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_1 so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

다른 일 예로, 제어기(1250)는 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 제어할 수도 있다.As another example, the controller 1250 may control the duty of the pulse width modulated signal so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected.

일 예로, 펄스 폭 변조 신호의 듀티는 5% 이상으로 제어될 수 있다.For example, the duty of the pulse width modulated signal may be controlled to 5% or more.

또 다른 일 예로, 제어기(1250)는 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 펄스 폭 변조 신호인 1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_1)의 휴지 구간 및 듀티를 동적으로 제어할 수도 있다.As another example, the controller 1250 dynamically sets the idle period and duty of the pulse width modulated signal 1 switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_1 so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected. You can also control.

피크 감지기(1220)는 공진 회로(1025)의 캐패시터(C1)와 인덕터(L1) 사이에 흐르는 신호의 피크를 감지하고, 피크 감지 신호를 감쇄기 또는 직류 제거기(1230)에 전송할 수 있다.The peak detector 1220 may detect a peak of a signal flowing between the capacitor C1 of the resonant circuit 1025 and the inductor L1, and transmit the peak detection signal to the attenuator or DC remover 1230.

감쇄기 또는 직류 제거기(1230)는 피크 감지기(1220)의 출력 레벨을 제어기(1240)에 의해 요구되는 레벨로 감쇄하거나 직류 성분을 제거하여 제어기(1240)에 전송할 수 있다.The attenuator or DC remover 1230 may attenuate the output level of the peak detector 1220 to a level required by the controller 1240 or remove the DC component and transmit it to the controller 1240.

제어기(1240)는 감쇄기 또는 직류 제거기(1230)로부터 수신되는 신호에 기반하여 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_2)의 버스트 패턴을 동적으로 제어할 수 있다.The controller 1240 may dynamically control the burst patterns of the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_2 based on the signal received from the attenuator or DC remover 1230.

일 예로, 제어기(1240)는 품질 인자 측정을 위해 생성된 전력이 기준치를 초과하면, 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_2)의 휴지 구간이 증가되도록 버스트 패턴을 제어할 수 있다.For example, when the power generated for the quality factor measurement exceeds a reference value, the controller 1240 controls the burst pattern such that the idle periods of the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_2 are increased. You can.

여기서, 기준치는 무선 전력 수신기가 부팅되는 전력에 기초하여 결정될 수 있다.Here, the reference value may be determined based on the power at which the wireless power receiver is booted.

다른 일 예로, 제어기(1240)는 품질 인자 측정을 위해 생성된 전력이 기준치를 초과하면, 제1 스위치 제어 신호(SC_1) 및 제2 스위치 제어 신호(SC_2)의 휴지 구간 및 듀티를 제어하여 출력되는 전력의 세기를 낮출 수도 있다.As another example, if the power generated for the quality factor measurement exceeds a reference value, the controller 1240 controls the idle period and duty of the first switch control signal SC_1 and the second switch control signal SC_2 to be output. It is also possible to lower the power intensity.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 무선 전력 송신기(1200)는 안정적으로 품질 인자 측정이 가능한 장점이 있다.As described above, the wireless power transmitter 1200 according to the present embodiment has an advantage of stably measuring quality factors.

또한, 본 발명은 저전력 신호 생성을 위한 별도 회로를 구비하지 않고도 안정적이고 정확하게 품질 인자 값을 측정할 수 있는 무선 전력 송신기를 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of providing a wireless power transmitter capable of stably and accurately measuring a quality factor value without having a separate circuit for generating a low power signal.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 버스트 패턴을 가지는 스위치 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining a switch control signal having a burst pattern according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 스위치 제어 신호의 듀티는 한 주기(T2)를 하나의 펄스 전송 시간(T1)으로 나누어 산출될 수 있다.Referring to FIG. 14, the duty of the switch control signal may be calculated by dividing one period T2 by one pulse transmission time T1.

스위치 제어 신호의 휴지 구간 비율은 단위 시간(T4)을 일정 주기의 펄스 폭 변조 신호가 전송되지 않은 시간(T4_1+T4_2)으로 나누어 산출될 수 있다.The ratio of the idle period of the switch control signal may be calculated by dividing the unit time T4 by the time (T4_1 + T4_2) in which the pulse width modulation signal of a predetermined period is not transmitted.

일 예로, 단위 시간(T4) 동안의 휴지 구간 비율이 50%인 경우, 일정 주기의 펄스 폭 변조 신호를 끊김 없이 전송할 때의 전력과 비교하여 1/2 수준의 전력이 출력될 수 있다.For example, when the ratio of the idle period during the unit time T4 is 50%, the power of 1/2 level may be output compared to the power when the pulse width modulated signal of a certain period is continuously transmitted.

즉, 스위치 제어 신호에 포함된 휴지 구간이 증가할수록 공진 회로에 인가되는 전송 전력의 세기는 감소한다.That is, as the idle period included in the switch control signal increases, the intensity of the transmission power applied to the resonance circuit decreases.

또한, 스위치 제어 신호의 듀티가 감소할수록 공진 회로에 인가되는 전송 전력의 세기는 감소한다.In addition, as the duty of the switch control signal decreases, the intensity of transmission power applied to the resonance circuit decreases.

본 발명에 따른 무선 전력 송신기는 물체 감지 후 핑 단계로의 진입 이전에 품질 인자 측정을 위한 전력 생성 시 인버터의 특정 스위치에 인가되는 스위치 제어 신호의 휴지 구간 비율 및 듀티를 제어하여 정확하고 안전하게 품질 인자 값을 측정할 수 있는 장점이 있다.The wireless power transmitter according to the present invention accurately and safely controls the quality and quality factor by controlling the duty cycle ratio and duty of the switch control signal applied to a specific switch of the inverter when generating power for measuring the quality factor before entering the ping step after object detection. It has the advantage of being able to measure values.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신기에서의 무선 전력 전송 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.15 is a flowchart illustrating a method for controlling wireless power transmission in a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.

상세하게 도 15는 풀브릿지 인버터가 구비된 무선 전력 송신기에서 충전 개시 이전에 이물질을 검출하는 절차를 설명하기 위한 순서도이다.In detail, FIG. 15 is a flow chart for explaining a procedure for detecting foreign substances before charging starts in a wireless power transmitter equipped with a full-bridge inverter.

도 15를 참조하면, 무선 전력 송신기는 충전 영역에 물체가 배치되었는지 여부를 감지할 수 있다(S1510).15, the wireless power transmitter may detect whether an object is disposed in the charging area (S1510).

물체가 감지된 경우, 무선 전력 송신기는 구비된 풀-브릿지 구조의 인버터의 제3 스위치(1223)와 제4 스위치(1224)에 각각 LOW 신호와 HIGH 신호를 인가할 수 있다(S1520).When an object is detected, the wireless power transmitter may apply the LOW signal and the HIGH signal to the third switch 1223 and the fourth switch 1224 of the full-bridge structured inverter (S1520).

무선 전력 송신기는 LOW 신호에 의해 제3 스위치(1223)을 개방(OFF) 상태로 유지시키고, HIGH 신호에 의해 제4 스위치(1224)를 단락(ON)시켜 접지(GND)에 연결시킴으로써, 구비된 풀-브릿지 구조의 인버터가 하프-브릿지 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.The wireless power transmitter is provided by keeping the third switch 1223 in an OFF state by a LOW signal and connecting the fourth switch 1224 to a ground GND by a HIGH signal. The full-bridge inverter can be controlled to operate in a half-bridge mode.

무선 전력 송신기는 버스트 패턴-즉, 휴지 구간-을 가지는 스위치 제어 신호를 하프-브릿지 모드 인버터의 제1 스위치(1221)과 제2 스위치(1222)에 인가하여 품질 인자 측정을 위한 제1 전력 신호를 생성할 수 있다(S1530).The wireless power transmitter applies a switch control signal having a burst pattern-that is, an idle period-to the first switch 1221 and the second switch 1222 of the half-bridge mode inverter to receive a first power signal for quality factor measurement. It can be generated (S1530).

여기서, 제1 스위치(1221)과 제2 스위치(1222)에 인가되는 제1 스위치 제어 신호와 제2 스위치 제어 신호는 상이한 위상을 가지는 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Here, the first switch control signal and the second switch control signal applied to the first switch 1221 and the second switch 1222 may be pulse width modulated signals having different phases.

무선 전력 송신기는 제1 전력 신호에 의해 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 해당 펄스 폭 변조 신호의 버스트 패턴을 제어할 수 있다.The wireless power transmitter may control the burst pattern of the pulse width modulated signal so that the wireless power receiver is booted by the first power signal to prevent communication.

일 예로, 무선 전력 송신기는 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호의 휴지 구간이 전체 전송 구간의 50% 이상이 되도록 버스트 패턴을 제어할 수 있다.For example, the wireless power transmitter may control the burst pattern such that the idle period of the first switch control signal and the second switch control signal is 50% or more of the entire transmission period.

무선 전력 송신기는 제1 전력 신호 출력 중 품질 인자 값을 측정하여 내부 구비된 메모리에 저장할 수 있다(S1540).The wireless power transmitter may measure the quality factor value during the output of the first power signal and store it in an internally equipped memory (S1540).

무선 전력 송신기는 하브-브릿지 모드의 인버트를 풀-브릿지 모드로 전환하고, 버스트 패턴-즉, 휴지 구간-을 가지지 않는 스위치 제어 신호를 인버터의 제1 내지 제4 스위치에 인가하여 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 제2 전력 신호를 생성할 수 있다(S1550).The wireless power transmitter identifies the wireless power receiver by converting the invert of the have-bridge mode to the full-bridge mode, and applying a switch control signal having no burst pattern-i.e., idle period-to the first to fourth switches of the inverter. A second power signal for generating may be generated (S1550).

여기서, 제2 전력 신호의 세기는 제1 전력 신호의 세기보다 크고, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결될 수 있는 세기의 제2 전력 신호를 생성할 수 있다.Here, the intensity of the second power signal is greater than the intensity of the first power signal, and the wireless power transmitter may generate a second power signal of an intensity at which the wireless power receiver is booted to connect communication.

무선 전력 송신기는 식별된 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 값을 수신할 수 있다(S1560). 여기서, 기준 품질 인자 값은 이물질 검출 상태 패킷을 통해 수신될 수 있다.The wireless power transmitter may receive a reference quality factor value from the identified wireless power receiver (S1560). Here, the reference quality factor value may be received through a foreign matter detection status packet.

무선 전력 송신기는 충전이 개시되기 이전에-즉, 전력 전송 단계(460)로의 진입 이전에- 측정된 품질 인자 값과 수신된 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다(1570).The wireless power transmitter may determine whether a foreign substance is present based on the measured quality factor value and the received reference quality factor value before charging starts (ie, before entering the power transmission step 460) (1570). ).

일 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 제1 전력 신호 생성을 위한 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 더 제어할 수도 있다.The wireless power transmitter according to an embodiment may further control the duty of the pulse width modulated signal for generating the first power signal.

무선 전력 송신기는 제1 전력 신호 생성을 위한 펄스 폭 변조 신호의 듀티가 5% 이상을 유지하도록 제어할 수 있다. 일반적으로 펄스 폭 변조 신호의 듀티가 5% 미만인 경우, 인버터 출력 신호 파형이 훼손되는 문제점이 있다.The wireless power transmitter may control the duty of the pulse width modulated signal for generating the first power signal to be maintained at 5% or more. In general, when the duty of the pulse width modulated signal is less than 5%, there is a problem that the inverter output signal waveform is damaged.

무선 전력 송신기는 펄스 폭 변조 신호인 제1 스위치 제어 신호와 제2 스위치 제어 신호의 휴지 구간 및 듀티를 제어하여 제1 전력 신호를 생성할 수도 있다.The wireless power transmitter may generate a first power signal by controlling the idle period and duty of the first switch control signal and the second switch control signal, which are pulse width modulation signals.

일 예로, 무선 전력 송신기는 휴지 구간이 증가하면 듀티를 증가시키고, 휴지 구간이 감소하면 듀티를 감소시켜 무선 전력 수신기가 부팅되지 않는 제1 전력 신호를 생성할 수 있다.For example, the wireless power transmitter may increase the duty when the idle period increases, and decrease the duty when the idle period decreases, thereby generating a first power signal in which the wireless power receiver is not booted.

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 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 respects, but should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (17)

복수의 스위치를 구비하여 교류 전력 신호를 생성하는 인버터;
상기 복수의 스위치를 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하는 제어기; 및
직렬 연결된 캐패시터와 인덕터를 구비하여 상기 교류 전력 신호를 전자기장 신호로 변환하여 출력하는 공진 회로
를 포함하고, 상기 제어기가 충전 영역에 배치된 물체를 감지한 후 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 감지 신호를 전송하기 이전에 품질 인자 측정을 위해 버스트 패턴을 가지는 스위치 제어 신호를 생성하여 상기 인버터에 제공하는 무선 전력 전송 장치.An inverter having a plurality of switches to generate an AC power signal;
A controller generating a switch control signal for controlling the plurality of switches; And
A resonant circuit having a capacitor and an inductor connected in series to convert the AC power signal into an electromagnetic field signal and output it
And generating a switch control signal having a burst pattern for quality factor measurement before transmitting the detection signal for identifying the wireless power receiver after the controller detects an object disposed in the charging area and provides it to the inverter Wireless power transmission device. 제1항에 있어서,
상기 인버터는 제1 내지 제4 스위치가 구비된 풀 브릿지 형태인 무선 전력 전송 장치.According to claim 1,
The inverter is a wireless power transmission device in the form of a full bridge with first to fourth switches. 제2항에 있어서,
상기 버스트 패턴을 가지는 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호가 각각 상기 제1 스위치와 제2 스위치에 인가되는 무선 전력 전송 장치.According to claim 2,
A wireless power transmission device wherein a first switch control signal and a second switch control signal having the burst pattern are applied to the first switch and the second switch, respectively. 제3항에 있어서,
상기 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호는 위상이 상이한 펄스 폭 변조 신호인 무선 전력 전송 장치.According to claim 3,
The first switch control signal and the second switch control signal is a wireless power transmission device that is a pulse width modulated signal having a different phase. 제4항에 있어서,
상기 제어기가
상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 제어하는 무선 전력 전송 장치.According to claim 4,
The controller
A wireless power transmission device that controls the duty of the pulse width modulated signal so that the wireless power receiver is booted to prevent communication. 제5항에 있어서,
상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티는 5% 이상으로 제어되는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 5,
The pulse width modulated signal has a duty of 5% or more. 제3항에 있어서,
상기 제어기가
상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호의 휴지 구간을 제어하는 무선 전력 전송 장치.According to claim 3,
The controller
A wireless power transmission device that controls the idle period of the first switch control signal and the second switch control signal so that the wireless power receiver is booted so that communication is not connected. 제7항에 있어서,
상기 휴지 구간은 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호 전송 구간의 50% 이상인 무선 전력 전송 장치.The method of claim 7,
The idle period is 50% or more of the first switch control signal and the second switch control signal transmission period. 제3항에 있어서,
상기 제어기가
상기 품질 인자 측정을 위해 스위치 OFF 신호인 제3 스위치 제어 신호를 상기 제3 스위치에 인가하는 무선 전력 전송 장치.According to claim 3,
The controller
A wireless power transmission device that applies a third switch control signal that is a switch OFF signal to the third switch to measure the quality factor. 제8항에 있어서,
상기 제어기가
상기 품질 인자 측정을 위해 스위치 ON 신호인 제4 스위치 제어 신호를 상기 제4 스위치에 인가하는 무선 전력 전송 장치.The method of claim 8,
The controller
A wireless power transmission device that applies a fourth switch control signal that is a switch ON signal to the fourth switch to measure the quality factor. 충전 영역에 배치된 물체를 감지하는 단계;
상기 물체가 감지되면, 구비된 풀-브릿지(Full-Bridge) 구조의 인버터를 하프-브릿지(Half-Bridge) 모드로 전환하는 단계;
휴지 구간을 가지는 스위치 제어 신호를 상기 인버터에 인가하여 품질 인자 측정을 위한 제1 전력 신호를 생성하는 단계;
품질 인자 값을 측정하여 저장하는 단계;
상기 하프-브릿지 모드의 상기 인버터를 풀-브릿지 모드로 전환하고, 휴지 구간이 없는 스위치 제어 신호를 상기 인버터에 인가하여 무선 전력 수신기를 식별하기 위한 제2 전력 신호를 생성하는 단계;
식별된 무선 전력 수신기로부터 기준 품질 인자 값을 수신하는 단계; 및
충전 개시 이전에 상기 측정된 품질 인자 값과 상기 기준 품질 인자 값에 기반하여 이물질의 존재 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.Detecting an object disposed in the charging area;
When the object is sensed, switching an equipped full-bridge inverter to a half-bridge mode;
Generating a first power signal for measuring a quality factor by applying a switch control signal having a rest period to the inverter;
Measuring and storing a quality factor value;
Converting the inverter in the half-bridge mode to a full-bridge mode, and applying a switch control signal having no rest period to the inverter to generate a second power signal for identifying a wireless power receiver;
Receiving a reference quality factor value from the identified wireless power receiver; And
Determining whether a foreign substance is present based on the measured quality factor value and the reference quality factor value before charging starts
Wireless power transmission method of a wireless power transmitter comprising a. 제11항에 있어서,
상기 풀-브릿지 구조의 인버터는 제1 내지 제4 스위치를 포함하고,
상기 하프-브릿지 모드로 전환하는 단계는
상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치에 각각 HIGH 신호와 LOW 신호를 인가하는 단계; 및
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치에 각각 상기 휴지 구간을 가지는 제1 스위치 제어 신호와 제2 스위치 제어 신호를 인가하는 단계
를 포함하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 11,
The full-bridge inverter includes first to fourth switches,
The step of switching to the half-bridge mode is
Applying a HIGH signal and a LOW signal to the third switch and the fourth switch, respectively; And
Applying a first switch control signal and a second switch control signal each having the rest period to the first switch and the second switch;
Wireless power transmission method of a wireless power transmitter comprising a. 제12항에 있어서,
상기 제1 스위치 제어 신호 및 제2 스위치 제어 신호는 위상이 상이한 펄스 폭 변조 신호인 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 12,
The first switch control signal and the second switch control signal is a wireless power transmission method of a wireless power transmitter that is a pulse width modulated signal having a different phase. 제13항에 있어서,
상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 제어하는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 13,
A method of transmitting wireless power by a wireless power transmitter that controls the duty of the pulse width modulated signal so that the wireless power receiver is booted and communication is not connected. 제14항에 있어서,
상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티는 5% 이상으로 제어되는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 14,
A method of transmitting wireless power by a wireless power transmitter in which the duty of the pulse width modulated signal is controlled to 5% or more. 제12항에 있어서,
상기 무선 전력 수신기가 부팅되어 통신이 연결되지 않도록 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호의 상기 휴지 구간이 제어되는 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 12,
A method of transmitting wireless power of a wireless power transmitter in which the idle period of the first switch control signal and the second switch control signal is controlled so that the wireless power receiver is booted so that communication is not connected. 제16항에 있어서,
상기 휴지 구간은 상기 제1 스위치 제어 신호 및 상기 제2 스위치 제어 신호 전송 구간의 50% 이상인 무선 전력 송신기의 무선 전력 전송 방법.The method of claim 16,
The idle period is 50% or more of the first switch control signal and the second switch control signal transmission period wireless power transmission method of the wireless power transmitter.
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