KR20200041705A - 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치 - Google Patents

무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예들은, 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치로서, 배터리; 무선 충전 코일; 상기 무선 충전 코일을 이용하여 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로; 및 상기 배터리, 상기 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 전자 장치에 다른 전자 장치가 인접하게 위치하는 경우, 상기 무선 충전 코일 및 무선 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 다른 전자 장치에 송신하도록 구성됨으로써, 전자 장치가 배터리의 잔량이 부족한 다른 전자 장치, 와치 또는 이어버드 등을 무선으로 충전할 수 있다. 다른 다양한 실시예가 가능하다.

Description

무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치{Wireless charging coil and electronic device including the same}
본 발명의 다양한 실시예들은, 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
휴대용 단말기와 같은 전자 장치는 구동과 관련된 전원을 배터리로부터 공급받을 수 있다.
상기 전자 장치는 유선 충전뿐만 아니라, 무선 충전 방식을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들면, 상기 무선 충전 방식은 전자기 유도(electromagnetic inductive) 방식, 자기 공진(magnetic resonance) 방식 또는 다른 무선 충전 방식을 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 방식과 관련된 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치를 이용하여 다양한 전자 장치를 무선으로 충전하는 방법이 연구되고 있다.
휴대용 단말기와 같은 전자 장치는 무선 충전 시 배터리를 충전할 수 있는 코일을 포함할 수 있다.
상기 코일을 포함하는 전자 장치는, 예를 들면, 무선 충전 패드와 같은 충전 장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 역할을 수행할 수 있다.
충전 어댑터 또는 무선 충전 패드가 준비되지 않은 경우, 상기 전자 장치는 배터리의 잔량이 부족한 와치(watch), 이어버드(earbud) 등과 같은 다른 전자 장치에 충전 전력을 무선으로 송신할 필요가 있을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 무선 방식으로 전력을 수신하는 기능뿐만 아니라, 다른 전자 장치에 전력을 송신하여 충전시키는 기능도 수행할 수 있는 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 자기장이 균일하게 형성될 수 있는 무선 충전 코일 또는 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은, 무선 전력 신호에 대하여 낮은 등가 저항을 가지는 무선 충전 코일 또는 및 상기 무선 충전 코일을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 코일은, 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판의 상부에 배치된 제 1 코일 패턴부; 및 상기 인쇄 회로 기판의 하부에 배치된 제 2 코일 패턴부를 포함하고, 상기 제 1 코일 패턴부는, 각각 나선형 형상으로 권선된 제 1-1 패턴 및 제 1-2 패턴; 및 상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 관통 홀을 포함하고, 상기 제 2 코일 패턴부는, 일부 영역이 단락되고 나선형 형상으로 권선된 제 2-1 패턴 및 제 2-2 패턴; 및 상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 관통 홀을 포함하고, 상기 제 1 코일 패턴부 및 상기 제 2 코일 패턴부는 상기 제 1 관통 홀 및 상기 제 2 관통 홀을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 배터리; 무선 충전 코일; 상기 무선 충전 코일을 이용하여 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로; 및 상기 배터리, 상기 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 전자 장치에 다른 전자 장치가 인접하게 위치하는 경우, 상기 무선 충전 코일 및 무선 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 다른 전자 장치에 송신하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치가 무선 충전 코일을 이용하여, 전력을 무선으로 송신 또는 수신하는 기능을 갖도록 설계함으로써, 전자 장치가 배터리의 잔량이 부족한 다른 전자 장치, 와치 또는 이어버드 등을 무선으로 충전할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치가 2개의 코일 패턴을 한 세트로 권선하여 구성된 무선 충전 코일을 이용하여, 전류 분포를 개선하고, 등가 직렬 저항(Equivalent series resistance: ESR) 및 기생 커패시턴스를 감소시키고, 발열을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 외부 전자 장치의 무선 충전 환경을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 다른 전자 장치의 무선 충전 환경을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 내의 무선 충전 코일의 배치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 코일의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일 패턴부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일 패턴부의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부 및 제 2 코일 패턴부의 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 또 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 또 다른 구성을 나타내는 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다. 도 2는 도 1의 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는, 제 1 면(또는 전면)(110A), 제 2 면(또는 후면)(110B), 및 제 1 면(110A) 및 제 2 면(110B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(110C)을 포함하는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징은, 도 1의 제 1 면(110A), 제 2 면(110B) 및 측면(110C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 면(110A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(102)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(110B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(111)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(111)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(110C)은, 전면 플레이트(102) 및 후면 플레이트(111)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(118)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(111) 및 측면 베젤 구조(118)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(102)는, 상기 제 1 면(110A)으로부터 상기 후면 플레이트(111) 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 2개의 제 1 영역(110D)들을, 상기 전면 플레이트(102)의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(도 2 참조)에서, 상기 후면 플레이트(111)는, 상기 제 2 면(110B)으로부터 상기 전면 플레이트(102) 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 2개의 제 2 영역(110E)들을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(102)(또는 상기 후면 플레이트(111))가 상기 제 1 영역(110D)들(또는 상기 제 2 영역(110E)들) 중 하나 만을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들 중 일부가 포함되지 않을 수 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치(100)의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조(118)는, 상기와 같은 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들이 포함되지 않는 측면 쪽에서는 제 1 두께(또는 폭)을 가지고, 상기 제 1 영역(110D)들 또는 제 2 영역(110E)들을 포함한 측면 쪽에서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는, 디스플레이(101), 오디오 모듈(103, 107, 114), 센서 모듈(104, 116, 119), 카메라 모듈(105, 112, 113), 키 입력 장치(117), 발광 소자(106), 및 커넥터 홀(108, 109) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(117), 또는 발광 소자(106))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(101)는, 예를 들어, 전면 플레이트(102)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(110A), 및 상기 측면(110C)의 제 1 영역(110D)들을 형성하는 전면 플레이트(102)를 통하여 상기 디스플레이(101)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 디스플레이(101)의 모서리를 상기 전면 플레이트(102)의 인접한 외곽 형상과 대체로 동일하게 형성할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)가 노출되는 면적을 확장하기 위하여, 디스플레이(101)의 외곽과 전면 플레이트(102)의 외곽간의 간격이 대체로 동일하게 형성될 수 있다.
다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)의 화면 표시 영역의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)를 형성하고, 상기 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되는 오디오 모듈(114), 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105), 및 발광 소자(106) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)의 화면 표시 영역의 배면에, 오디오 모듈(114), 센서 모듈(104), 카메라 모듈(105), 지문 센서(116), 및 발광 소자(106) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(101)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(104, 119)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(117)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(110D)들, 및/또는 상기 제 2 영역(110E)들에 배치될 수 있다.
오디오 모듈(103, 107, 114)은, 마이크 홀(103) 및 스피커 홀(107, 114)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(103)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(107, 114)은, 외부 스피커 홀(107) 및 통화용 리시버 홀(114)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 스피커 홀(107, 114)과 마이크 홀(103)이 하나의 홀로 구현 되거나, 스피커 홀(107, 114) 없이 스피커가 포함될 수 있다(예: 피에조 스피커).
센서 모듈(104, 116, 119)은, 전자 장치(100)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(104, 116, 119)은, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 센서 모듈(104)(예: 근접 센서) 및/또는 제 2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(110)의 제 2 면(110B)에 배치된 제 3 센서 모듈(119)(예: HRM 센서) 및/또는 제 4 센서 모듈(116)(예: 지문 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(110)의 제 1면(110A)(예: 디스플레이(101)뿐만 아니라 제 2면(110B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(100)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(104) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(105, 112, 113)은, 전자 장치(100)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 카메라 장치(105), 및 제 2 면(110B)에 배치된 제 2 카메라 장치(112), 및/또는 플래시(113)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 장치들(105, 112)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(113)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들(적외선 카메라, 광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 전자 장치(100)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(117)는, 하우징(110)의 측면(110C)에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(100)는 상기 언급된 키 입력 장치(117) 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(117)는 디스플레이(101) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다. 어떤 실시예에서, 키 입력 장치는 하우징(110)의 제 2면(110B)에 배치된 센서 모듈(116)을 포함할 수 있다.
발광 소자(106)는, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치될 수 있다. 발광 소자(106)는, 예를 들어, 전자 장치(100)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있다. 다른 실시예에서는, 발광 소자(106)는, 예를 들어, 카메라 모듈(105)의 동작과 연동되는 광원을 제공할 수 있다. 발광 소자(106)는, 예를 들어, LED, IR LED 및 제논 램프를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(108, 109)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(108), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(예를 들어, 이어폰 잭)(109)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 외부 전자 장치(예: 와치 또는 이어버드)의 무선 충전 환경(300)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(301)(예: 도 1의 전자 장치(100))는 외부 전자 장치(302)(예: 와치(watch) 또는 이어버드(earbud))에 무선으로 전력을 송신하여 충전시킬 수 있다. 외부 전자 장치(302)는 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(301)는 전력 전송 회로(310), 제어 회로(320), 통신 회로(330), 및/또는 센싱 회로(340)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 전송 회로(310)는 외부로부터 전원(또는 전력)을 입력 받고, 입력 전원의 전압을 적절하게 변환하는 전력 어댑터(311), 전력을 생성하는 전력 생성 회로(313), 및/또는 송신 코일(342)과 수신 코일(352) 사이의 효율을 극대화시키는 매칭 회로(315)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전력 전송 회로(310)는 복수의 외부 전자 장치들(예: 와치 또는 이어버드 등)에 전력 송신이 가능하도록 전력 어댑터(311), 전력 생성 회로(313), 매칭 회로(315) 또는 송신 코일(342) 중 적어도 일부를 복수 개 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전력 전송 회로(310)는 전력 생성 회로(313)를 이용하여, 예를 들어 와치(watch)에 제 1 전력을 제공하기 위한 제 1 주파수의 제 1 신호와, 예를 들어 이어버드(earbud)에 제 2 전력을 제공하기 위한 제 2 주파수의 제 2 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어 회로(320)는 전자 장치(301)의 전반적인 제어를 수행하며, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(330)로 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제어 회로(320)는 통신 회로(330)로부터 수신된 정보에 기초하여 외부 전자 장치(302)로 송출할 전력(또는 전력량)을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제어 회로(320)는 송신 코일(342)에 의해 산출된 전력이 외부 전자 장치(302)로 전송되도록 전력 전송 회로(310)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어 회로(320)는 복수의 외부 전자 장치들(예: 와치 및 이어버드)에 각각 전력을 송신하는 경우, 예를 들어 와치에 제 1 전력을 제공하기 위한 제 1 주파수의 제 1 신호와, 예를 들어 이어버드에 제 2 전력을 제공하기 위한 제 2 주파수의 제 2 신호를 생성하도록 전력 생성 회로(313)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 회로(330)는 제 1 통신 회로(331) 또는 제 2 통신 회로(332) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 통신 회로(331)는, 송신 코일(342)을 이용하여 외부 전자 장치(302)의 제 1 통신 회로(371)와 통신할 수 있다. 제 1 통신 회로(331)는, 송신 코일(342)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 동일하거나 인접한 주파수를 이용하여 외부 전자 장치(302)의 제 1 통신 회로(371)와 예를 들어 인밴드(inband) 방식으로 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 통신 회로(332)는, 송신 코일(342)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 다른 주파수를 이용하여 외부 전자 장치(302)의 제 2 통신 회로(372)와 예를 들어 아웃밴드(outband) 방식으로 통신할 수 있다. 예를 들면, 제 2 통신 회로(332)는 블루투스(Bluetooth), BLE(bluetooth low energy), Wi-Fi, NFC(near field communication)와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 제 2 통신 회로(372)로부터 충전 상태와 관련된 정보(예: Vrec 정보, Iout 정보, 각종 패킷, 메시지 등)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 센싱 회로(340)는 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 외부 전자 장치(302)의 적어도 하나의 상태를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 센싱 회로(340)는 온도 센서, 움직임 센서, 또는 전류(또는 전압) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 온도 센서는 전자 장치(301)의 온도 상태를 감지할 수 있다. 움직임 센서는 전자 장치(301)의 움직임 상태를 감지할 수 있다. 전류(또는 전압)센서는 전자 장치(301)의 출력 신호의 상태, 예를 들면, 전류 크기, 전압 크기 또는 전력 크기를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전류(또는 전압)센서는 전력 전송 회로(310)의 적어도 일부 영역에서 신호를 측정할 수 있다. 예를 들면, 전류(또는 전압 센서)는 송신 코일(342)의 앞 단에서 신호를 측정하는 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 센싱 회로(340)는 외부 객체 검출(FOD: foreign object detection)을 위한 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(301)로부터 출력되는 전력을 수신하는 외부 전자 장치(302)(예: 와치 또는 이어버드)는 전력 수신 회로(350), 제어 회로(360), 통신 회로(370), 적어도 하나의 센서(380), 디스플레이(385), 및/또는 감지 회로(390)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 외부 전자 장치(302)에 있어서, 상술한 전자 장치(301)에 대응되는 구성은 그 설명이 일부 생략될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 수신 회로(350)는 전자 장치(301)로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일(352), 매칭 회로(351), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(353), 충전 전압을 조정하는 조정 회로(355), 스위치 회로(357), 및/또는 배터리(359)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어 회로(360)는 외부 전자 장치(302)의 전반적인 제어를 수행하고, 무선 전력 수신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(370)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 회로(370)는 제 1 통신 회로(371) 및 제 2 통신 회로(372) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 통신 회로(371)는 수신 코일(352)을 통해 전자 장치(301)와 통신할 수 있다. 제 2 통신 회로(372)는 블루투스(Bluetooth), BLE, Wi-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 전자 장치(301)와 통신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 센서(380)는 전류/전압 센서, 온도 센서, 조도 센서, 또는 사운드 센서 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(385)는 무선 전력 송수신에 필요한 각종 디스플레이 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 감지 회로(390)는 전자 장치(301)로부터 탐색 신호 또는 수신되는 전력을 감지하여 전자 장치(301)를 감지할 수 있다. 감지 회로(390)는 전자 장치(301)로부터 출력된 신호를 수신 코일(352)을 통해 수신하고, 매칭 회로(351) 또는 정류 회로(353)의 입/출력단의 신호 변화를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 감지 회로(390)는 전력 수신 회로(350) 내에 포함될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 다른 전자 장치(예: 모바일 단말)의 무선 충전 환경(400)을 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(401)(예: 도 1의 전자 장치(100) 또는 도 3의 전자 장치(301))는 다른 전자 장치(402)와 무선으로 전력을 송신 또는 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(401) 및 다른 전자 장치(402)는 각각 모바일 단말(예: 스마트 폰)을 포함할 수 있다. 상기 다른 전자 장치(402)는 전자 장치(401)와 무선으로 전력을 송신 또는 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(401)는 무선 충전 코일(410), 무선 충전 회로(411)(예: 무선 충전 송수신 회로), 전력 관리 IC(413)(power management IC; PMIC), 배터리(415), 전원 공급부(417) 및 프로세서(419)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 다른 전자 장치(402)는 상기 전자 장치(401)와 도면의 참조번호만 상이할 뿐, 동일한 기능을 수행하는 무선 충전 코일(420), 무선 충전 회로(421), 전력 관리 IC(423)(PMIC), 배터리(425), 전원 공급부(427) 및 프로세서(429)를 포함할 수 있다.
이하, 전자 장치(401)의 구성 요소를 기준으로 각 기능이 설명되고, 전자 장치(401)의 구성 요소와 동일한 기능을 수행하는 다른 전자 장치(402)의 구성 요소에 대한 세부적인 설명은 생략된다.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 코일(410)은 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB)을 사이에 두고 나선형 형상의 패턴으로 구성될 수 있다. 무선 충전 코일(410)은, 예를 들면, 도 3의 송신 코일(342) 또는 수신 코일(352)에 대응되는 기능을 수행할 수 있다. 무선 충전 코일(410)은 다른 전자 장치(402)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 무선 충전 코일(410)은 다른 전자 장치(402)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 회로(411)는 무선 충전 코일(410)을 통해 전기 에너지를 전력 신호로 변환하여 다른 전자 장치(402)에 전송할 수 있다. 무선 충전 회로(411)는 무선 충전 코일(410)을 통해 수신된 전력 신호를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 무선 충전 회로(411)는 상기 변환된 전기 에너지를 전력 관리 IC(413)(PMIC)로 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 충전 회로(411)는, 예를 들면, 자기 공명 방식 또는 자기 유도 방식을 포함하는 다양한 무선 충전 방식 중 적어도 하나 이상을 지원할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 회로(411)는, 예를 들면, 도 3의 전력 전송 회로(310) 및 전력 수신 회로(350)와 관련된 기능을 포함하는 회로의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 무선 충전 회로(411)는 풀 브릿지(full bridge) 회로를 포함할 수 있다. 무선 충전 회로(411)는 무선 충전 코일(410)을 이용한 무선 전력 송신 동작에서, 상기 풀 브릿지 회로를 인버터(DC → AC)로 구동하도록 제어할 수 있다. 무선 충전 회로(411)는 무선 충전 코일(410)을 이용한 무선 전력 수신 동작에서, 상기 풀 브릿지 회로를 정류기(AC → DC)로 구동하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 회로(411)는 WPC(wireless power consortium) 표준에 따라 다른 전자 장치(402)와 인밴드(inband) 통신을 통해 무선 전력 송수신에 필요한 정보들을 교환할 수 있다. 상기 인밴드 통신은 전자 장치(401)의 무선 충전 코일(410)과 다른 전자 장치(402)의 무선 충전 코일 (420) 간의 무선 전력 전송 상황에서, 무선 전력 전송 신호의 주파수 또는 진폭 변조를 통해 상호 간에 데이터를 교환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(401) 및 다른 전자 장치(402) 간 통신은 아웃밴드(outband) 통신을 통해 무선 전력 송수신에 필요한 정보들을 교환할 수도 있다. 상기 아웃밴드 통신은 블루투스(Bluetooth), BLE(bluetooth low energy), Wi-Fi, NFC(near field communication)와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 IC(413)는 전력 공급부(417)로부터 전력을 공급받은 후, 배터리(415)를 충전할 수 있다. 전력 관리 IC(413)는 배터리(415)에 공급되는 충전 전류 및 전압 값을 모니터링할 수 있다. 전력 관리 IC(413)는 배터리(415)가 완전히 충전되면, 배터리(415)가 완전히 충전되었다는 정보를 프로세서(419)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 IC(413)는 유선 또는 무선을 통해 전원 공급부(417)로부터 입력되는 전원을 배터리(415)로 충전하는 기능, 외부 단자(예: USB 단자)를 통해 연결된 외부의 전원 공급부(417)와 통신하는 기능, 전자 장치(401)에 필요한 전력을 공급하고, 무선 충전 회로(411) 또는 프로세서(419)와 같은 소자에 필요한 전압 레벨에 맞는 전원을 공급하는 기능, 또는 무선 전력 송신 모드에서 무선 충전 회로(411)로 전력을 공급하는 기능 등을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 배터리(415)는 전력 관리 IC(413)를 이용하여 전원 공급부(417)로부터 공급되는 전력 또는 다른 전자 장치(402)에서 공급된 전력을 공급받을 수 있다. 배터리(415)는 전자 장치(401)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(415)는 전자 장치(401) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(401)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전원 공급부(417)는 전자 장치(401)에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(417)는 TA(travel adaptor) 또는 USB를 통해 전자 장치(401)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(417)는 USB 충전 또는 OTG(on the go) 전원 공급 등의 인터페이스를 지원할 수 있는 외부 연결 단자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(419)는 전자 장치(401) 내의 무선 충전 코일(410), 무선 충전 회로(411), 전력 관리 IC(413), 배터리(415) 또는 전원 공급부(417) 적어도 하나와 전기적으로 연결되어, 전자 장치(401)의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 프로세서(419)는 다른 전자 장치(402)와 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는데 필요한 각종 메시지를 생성할 수 있다. 프로세서(419)는 다른 전자 장치(402)로 송출할 전력(또는 전력량)을 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(419)는 전자 장치(401)에 다른 전자 장치(402)(예: 스마트 폰) 또는 도 3의 외부 전자 장치(예: 와치 또는 이어버드)가 접촉되거나 인접하는 경우, 무선 충전 코일(410) 및 무선 충전 회로(411)를 이용하여 배터리(415)에 저장된 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 프로세서(419)는 다른 전자 장치(402)에 전자 장치(401)가 접촉되거나 인접하는 경우, 무선 충전 코일(410)을 이용하여 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치 내의 무선 충전 코일의 배치를 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(500)는 디스플레이(510), 인쇄 회로 기판(520) 및 무선 충전 코일(530)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(500)는 도 1의 전자 장치(100), 도 3의 전자 장치(301) 또는 도 4의 전자 장치(401)를 포함할 수 있다. 상기 디스플레이(510)는 도 1의 디스플레이(101) 또는 도 3의 디스플레이(385)를 포함할 수 있다. 상기 무선 충전 코일(530)은 도 4의 무선 충전 코일(410)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(510)는 전자 장치(500)의 전면 플레이트(501)(예: 도 1의 전면 플레이트(102))의 적어도 일부 영역을 통하여 노출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판(520)에는 도 4에 도시된 무선 충전 회로(411), 전력 관리 IC(413), 전원 공급부(417) 및 프로세서(419)가 장착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판(520)과 실질적으로 동일한 평면 상에는 배터리(예: 도 4의 배터리(415))가 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 코일(530)은 전자 장치(500)의 후면 플레이트(502)(예: 도 1의 후면 플레이트(111)) 내에 인접하게 배치될 수 있다. 무선 충전 코일(530)은 무선으로 전력을 송신 또는 수신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 코일의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 코일(530)은 인쇄 회로 기판(520)을 사이에 두고, 제 1 코일 패턴부(610) 및 제 2 코일 패턴부(620)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 충전 코일(530)은 다른 전자 장치(예: 스마트 폰, 와치 또는 이어버드)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 무선 충전 코일(530)은 다른 전자 장치(예: 도 4의 다른 전자 장치(402) 또는 무선 충전 패드)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판(520)은 폴리이미드(polyimide), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 하나로 이루어진 플라스틱 기판일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 코일 패턴부(610)는 인쇄 회로 기판(520)의 상부에 배치될 수 있다. 제 1 코일 패턴부(610)는 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)이 나선형 형상으로 권선된 복수개의 패턴을 포함할 수 있다. 제 1 코일 패턴부(610)는 소정의 위치에 적어도 하나 이상의 제 1 관통 홀(615)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제 1 코일 패턴부(610)는, 예를 들면, 도 3의 송신 코일(342) 또는 수신 코일(352)에 대응되는 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 코일 패턴부(620)는 인쇄 회로 기판(520)의 하부에 배치될 수 있다. 제 2 코일 패턴부(620)는 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)이 나선형 형상으로 권선되어 있되 일부 영역이 단락된 복수개의 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제 2-1 패턴(621)과 제 2-2 패턴(622)은 서로 번갈아 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 코일 패턴부(620)는 일부 영역이 단락된 나선형 형상의 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 코일 패턴부(620)는 상기 제 1-1 패턴 또는 제 1-2 패턴에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된 적어도 하나 이상의 2 패턴(621,622)을 포함할 수 있다. 제 2 코일 패턴부(620)는 소정의 위치에 적어도 하나 이상의 제 2 관통 홀(625)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제 2 코일 패턴부(620)는, 예를 들면, 도 3의 송신 코일(342) 또는 수신 코일(352)에 대응되는 기능을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코일 패턴부(610) 및 제 2 코일 패턴부(620)는 각각 형성된 제 1 관통 홀(615) 및 제 2 관통 홀(625)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코일 패턴부(610)는, 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)이 나선형 형상으로 복수 회 권선된 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611)은, 예를 들면, 외부에서 첫 번째 패턴을 제 1 턴으로 볼 때, 제 1 턴, 제 3 턴, 제 5 턴, 제 7 턴, ..., 제 n 턴에 해당될 수 있다. 상기 제 1-2 패턴(612)은 제 2 턴, 제 4 턴, 제 6 턴, 제 8 턴, ..., 제 n 턴에 해당될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)의 외부 단부에는 제 1 연결 단자(614)가 연결될 수 있다. 제 1 연결 단자(614)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로 (411), 도 3의 전력 전송 회로(310) 또는 전력 수신 회로(350))와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)의 내부 단부에는 제 2 연결 단자(616)가 연결될 수 있다. 제 2 연결 단자(616)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로 (411)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611)의 폭은 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소될 수 있다. 예를 들면, 제 1-1 패턴(611)의 폭은, 제 1 턴의 폭 ≥ 제 3 턴의 폭 ≥ 제 5 턴의 폭 ≥ 제 7 턴의 폭 ≥ 제 n 턴의 폭 와 같이, 내부로 갈수록 감소되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-2 패턴(612)의 폭은 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소될 수 있다. 예를 들면, 제 1-2 패턴(612)의 폭은, 제 2 턴의 폭 ≥ 제 4 턴의 폭 ≥ 제 6 턴의 폭 ≥ 제 8 턴의 폭 ≥ 제 n 턴의 폭과 같이, 내부로 갈수록 감소되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)에 대한 폭은, 제 1 턴의 폭 = 제 2 턴의 폭 > 제 3 턴의 폭 = 제 4 턴의 폭 > 제 5 턴의 폭 = 제 6 턴의 폭 > 제 7 턴의 폭 = 제 8 턴의 폭 등과 같이, 폭이 같은 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)이 외부에서 내부 방향으로 갈수록, 폭이 동일하게 감소되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(500)는 상기 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)을 한 세트로 권선하여 무선 충전 코일(530)의 전류 분포를 개선하고, 등가 직렬 저항(Equivalent series resistance: ESR) 및 기생 커패시턴스를 감소시키고, 발열을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612), 제 1 연결 단자(614) 및 제 2 연결 단자(616)의 소정의 위치에는 적어도 하나 이상의 관통 홀(615)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관통 홀(615)은 복수개의 홀이 일렬로 정렬된 제 1-1 관통 홀(615a)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 관통 홀(615)은 복수개의 홀이 다수 열로 정렬된 제 1-2 관통 홀(615b)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일 패턴부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 2 코일 패턴부(620)는, 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)이 나선형 형상으로 복수 회 권선되어 있되 일부 영역이 단락된 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 2 코일 패턴부(620)는, 제 2-1 패턴(621)과 제 2-2 패턴(622)이 서로 번갈아 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 코일 패턴부(620)는 일부 영역이 단락된 나선형 형상의 제 2-1 패턴들(621) 및 제 2-2 패턴들(622)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 코일 패턴부(620)는 상기 제 1-1 패턴(611) 또는 제 1-2 패턴(612)에 적어도 일부가 중첩되도록 형성된 적어도 하나 이상의 2 패턴(621,622)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)의 내부 단부의 적어도 일부에는 제 3 연결 단자(626)가 연결될 수 있다. 제 3 연결 단자(626)는 예를 들면, 상기 제 2 연결 단자(616) 또는 도 4의 무선 충전 회로(411)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제 3 연결 단자(626)는 제 2-1 패턴(621) 또는 제 2-2 패턴(622)의 일부 영역과 연결되고, 일부 나머지 영역은 이격될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2-1 패턴(621), 제 2-2 패턴(622) 및 제 3 연결 단자(626)의 소정의 위치에는 적어도 하나 이상의 관통 홀(625)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관통 홀(655)은 복수개의 홀이 일렬로 정렬된 제 2-1 관통 홀(625a)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 관통 홀(625)은 복수개의 홀이 다수 열로 정렬된 제 2-2 관통 홀(625b)을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 코일 패턴부(620)는 외부에서 내부 방향으로 갈수록 폭이 감소될 수 있다. 예를 들면, 제 2 코일 패턴부(620)의 폭은, 제 1 턴의 폭 ≥ 제 2 턴의 폭 ≥ 제 3 턴의 폭 ≥ 제 4 턴의 폭 ≥ 제 n 턴의 폭과 같이, 내부로 갈수록 감소되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코일 패턴부(610)에 형성된 제 1-1 관통 홀(615a) 및 제 1-2 관통 홀(615b)과, 제 2 코일 패턴부(620)에 형성된 제 2-1 관통 홀(625a) 및 제 2-2 관통 홀(625b)을 통해, 제 1 코일 패턴부(610) 및 제 2 코일 패턴부(620)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코일 패턴부(610)는, 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)이 나선형 형상으로 복수 회 권선된 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴(612)은 관통 홀(615) 인근에서 연결부(618)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제 1 코일 패턴부(610)의 첫 번째 패턴(예: 제 1-1 패턴(611))을 제 1 턴으로 하고, 두 번째 패턴(예: 제 1-2 패턴(612))을 제 2 턴으로 할 때, 제 1 코일 패턴부(610)의 제 1 턴 및 제 2 턴, 제 3 턴 및 제 4 턴, 제 5 턴 및 제 6 턴 사이는 연결부(618)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부(618)는 제 1 코일 패턴부(610)에만 형성되고, 제 2 코일 패턴부(620)에는 형성되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연결부(618)는 매 턴 사이에 형성되는 것으로 설명하였지만, 매 턴 사이 중 일부에만 형성될 수도 있다. 예를 들어, 연결부(618)는 제 1-1 패턴(611) 및 제 1-2 패턴의 제 1 턴 및 제 2 턴에 형성되고, 제 3 턴 및 제 4 턴에는 형성되지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 2 코일 패턴부의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 2 코일 패턴부(620)는, 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)이 나선형 형상으로 복수 회 권선되어 있되 일부 영역이 단락된 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2-1 패턴(621) 및 제 2-2 패턴(622)은 관통 홀(625) 인근에서 연결부(628)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제 2 코일 패턴부(620)의 첫 번째 패턴(예: 제 2-1 패턴(621))을 제 1 턴으로 하고, 두 번째 패턴(예: 제 2-2 패턴(622))을 제 2 턴으로 할 때, 제 2 코일 패턴부(620)의 제 1 턴 및 제 2 턴, 제 3 턴 및 제 4 턴, 제 5 턴 및 제 6 턴 사이는 연결부(628)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부(628)는 제 2 코일 패턴부(620)에만 형성되고, 제 1 코일 패턴부(610)에는 형성되지 않을 수 있다. 연결부(628)는 매 턴 사이에 형성되는 것으로 설명하였지만, 매 턴 사이 중 일부에만 형성될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부 및 제 2 코일 패턴부의 폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부(610) 및 제 2 코일 패턴부(620)의 각각은 외부에서 내부 방향으로 갈수록 폭이 감소될 수 있다.
예를 들면, 제 1 코일 패턴부(610) 또는 제 2 패턴부(620)의 제 1 턴의 폭(W1)은 1.3mm이고, 제 14 턴의 폭(W14)은 0.55mm일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 턴 내지 제 14 턴에 해당되는 폭은 아래의 표 1과 같이 설계될 수 있다.
턴 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
폭
(mm)		 1.3 1.2 1.15 1.1 1.05 1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.7 0.65 0.6 0.55
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 또 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 12를 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코일 패턴부(710)는, 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)이 나선형 형상으로 복수 회 권선된 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 3-1 패턴(711)은 제 1 턴(1) 및 제 4 턴(4)을 포함할 수 있다. 제 3-2 패턴(712)은 제 2 턴(2) 및 제 5 턴(5)을 포함할 수 있다. 제 3-3 패턴(713)은 제 3 턴(3) 및 제 6 턴(6)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 3-1 패턴(711)의 제 1 턴(1), 제 3-2 패턴(712)의 제 2 턴(2) 및 제 3-3 패턴(713)의 제 3 턴(3)은, 제 3-1 패턴(711)의 제 4 턴(4), 제 3-2 패턴(712)의 제 5 턴(5) 및 제 3-3 패턴(713)의 제 6 턴(6) 보다 더 두꺼울 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 코일 패턴부(710)의 외부에 배치된 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)의 각각의 폭은 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)의 외부 단부에는 제 1 연결 단자(714)(미도시)가 연결될 수 있다. 제 1 연결 단자(714)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로 (411), 도 3의 전력 전송 회로(310) 또는 전력 수신 회로(350)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)의 내부 단부에는 제 2 연결 단자(716)가 연결될 수 있다. 제 2 연결 단자(716)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로(411), 도 3의 전력 전송 회로(310) 또는 전력 수신 회로(350)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 연결 단자(714)는 관통 홀(715)이 형성된 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)의 소정의 위치에는 적어도 하나 이상의 관통 홀(715)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 연결 단자(716)는 관통 홀(715)이 형성된 영역을 포함할 수 있다. 상기 제 2 연결 단자(716)는 관통 홀(715)을 이용하여 제 3-1 패턴(711), 제 3-2 패턴(712) 및 제 3-3 패턴(713)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제 2 연결 단자(716)는 제 1 연결 단자(714)와 다른 면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관통 홀(715)은 복수개의 홀이 일렬로 정렬된 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 관통 홀(715)은 복수개의 홀이 다수 열로 정렬된 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 코일 패턴부의 또 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코일 패턴부(810)는, 제 1 패턴(811) 및 제 2 패턴(812)이 나선형 형상으로 복수 회 권선된 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 패턴(811)의 외부 단부에는 제 1 연결 단자(814)가 연결될 수 있다. 제 1 연결 단자(814)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로(411), 도 3의 전력 전송 회로(310) 또는 전력 수신 회로(350)와 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 패턴(812)의 외부 단부에는 제 2 연결 단자(816)가 연결될 수 있다. 제 2 연결 단자(816)는, 예를 들면, 도 4의 무선 충전 회로(411), 도 3의 전력 전송 회로(310) 또는 전력 수신 회로(350)와 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(500)가 무선 충전 코일(530)을 이용하여, 전력을 무선으로 송신 또는 수신하는 기능을 갖도록 설계함으로써, 전자 장치(500)가 배터리의 잔량이 부족한 다른 전자 장치(402) 및 외부 전자 장치(302)(예: 와치 또는 이어버드 등)을 무선으로 충전할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
401, 500: 전자 장치 410, 530: 무선 충전 코일
411: 무선 충전 회로 413: 전력 관리 IC(PMIC)
415: 배터리 417: 전력 공급부
419: 프로세서 520: 인쇄 회로 기판
610: 제 1 코일 패턴부 620: 제 2 코일 패턴부

Claims (20)

  1. 무선 충전 코일에 있어서,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판의 상부에 배치된 제 1 코일 패턴부; 및
    상기 인쇄 회로 기판의 하부에 배치된 제 2 코일 패턴부를 포함하고,
    상기 제 1 코일 패턴부는,
    각각 나선형 형상으로 권선된 제 1-1 패턴 및 제 1-2 패턴; 및
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 2 코일 패턴부는,
    일부 영역이 단락되고 나선형 형상으로 권선된 제 2-1 패턴 및 제 2-2 패턴; 및
    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 1 코일 패턴부 및 상기 제 2 코일 패턴부는 상기 제 1 관통 홀 및 상기 제 2 관통 홀을 통해 전기적으로 연결되고,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성된 무선 충전 코일.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴과 제 2-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴과 제 2-2 패턴은 각각 상기 제 1 관통 홀과 상기 제 2 관통 홀을 통해 전기적으로 연결되도록 구성된 무선 충전 코일.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 외부 단부에는 제 1 연결 단자가 연결되고,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 내부 단부에는 제 2 연결 단자가 연결된 무선 충전 코일.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 연결 단자 또는 상기 제 2 연결 단자 중 적어도 하나는 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 무선 충전 코일.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭이 동일하게 구성된 무선 충전 코일.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴의 폭은 상기 제 1-2 패턴의 폭 보다 더 두껍게 구성된 무선 충전 코일.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 연결 단자 또는 상기 제 2 연결 단자 중 적어도 하나의 소정 위치에는 적어도 하나 이상의 관통 홀이 형성된 무선 충전 코일.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 관통 홀은 복수개의 홀이 일렬로 정렬되거나, 복수개의 홀이 다수 열로 정렬되게 구성되고,
    상기 제 2 관통 홀은 복수개의 홀이 일렬로 정렬되거나, 복수개의 홀이 다수 열로 정렬되게 구성된 무선 충전 코일.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 내부 단부의 적어도 일부에는 제 3 연결 단자가 연결된 무선 충전 코일.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 연결 단자는 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 무선 충전 코일.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성된 무선 충전 코일.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴은 상기 제 1 관통 홀의 인근에서 적어도 하나 이상의 연결부를 통해 전기적으로 연결된 무선 충전 코일.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴은 상기 제 2 관통 홀의 인근에서 적어도 하나 이상의 연결부를 통해 전기적으로 연결된 무선 충전 코일.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴의 외부 단부에는 제 1 연결 단자가 연결되고,
    상기 제 1-2 패턴의 외부 단부에는 제 2 연결 단자가 연결되고,
    상기 제 1 연결 단자 및/또는 제 2 연결 단자는 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 무선 충전 코일.
  15. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    무선 충전 코일;
    상기 무선 충전 코일을 이용하여 무선으로 전력을 송신 또는 수신하는 무선 충전 회로; 및
    상기 배터리, 상기 무선 충전 코일 및 상기 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 전자 장치에 다른 전자 장치가 인접하게 위치하는 경우, 상기 무선 충전 코일 및 무선 충전 회로를 이용하여 상기 배터리에 저장된 전력을 상기 다른 전자 장치에 송신하도록 구성된 전자 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 무선 충전 코일은,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판의 상부에 배치된 제 1 코일 패턴부; 및
    상기 인쇄 회로 기판의 하부에 배치된 제 2 코일 패턴부를 포함하되,
    상기 제 1 코일 패턴부는,
    각각 나선형 형상으로 권선된 제 1-1 패턴 및 제 1-2 패턴; 및
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 2 코일 패턴부는,
    일부 영역이 단락되고 나선형 형상으로 권선된 제 2-1 패턴 및 제 2-2 패턴; 및

    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 1 코일 패턴부 및 상기 제 2 코일 패턴부는 상기 제 1 관통 홀 및 상기 제 2 관통 홀을 통해 전기적으로 연결되고,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성된 전자 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 외부 단부에는 제 1 연결 단자가 연결되고,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 내부 단부에는 제 2 연결 단자가 연결되고,
    상기 제 1 연결 단자 또는 상기 제 2 연결 단자 중 적어도 하나는 상기 무선 충전 회로와 전기적으로 연결된 전자 장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭은 동일하게 구성된 전자 장치.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2-1 패턴 및 상기 제 2-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성된 전자 장치.
  20. 무선 충전 코일에 있어서,
    인쇄 회로 기판;
    상기 인쇄 회로 기판의 상부에 배치된 제 1 코일 패턴부; 및
    상기 인쇄 회로 기판의 하부에 배치된 제 2 코일 패턴부를 포함하고,
    상기 제 1 코일 패턴부는,
    각각 나선형 형상으로 권선된 제 1-1 패턴 및 제 1-2 패턴; 및 상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 2 코일 패턴부는,
    상기 제 1-1 패턴 또는 상기 제 1-2 패턴에 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 적어도 하나 이상의 2 패턴; 및 상기 적어도 하나 이상의 2 패턴의 소정 위치에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 관통 홀을 포함하고,
    상기 제 1 코일 패턴부 및 상기 제 2 코일 패턴부는 상기 제 1 관통 홀 및 상기 제 2 관통 홀을 통해 전기적으로 연결되고,
    상기 제 1-1 패턴 및 상기 제 1-2 패턴의 폭은, 외부에서 내부 방향으로 갈수록 감소되도록 구성된 무선 충전 코일.
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