KR20200093257A

KR20200093257A - Wireless Power Control Method and Apparatus

Info

Publication number: KR20200093257A
Application number: KR1020190010495A
Authority: KR
Inventors: 배수호
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-08-05

Abstract

The present invention relates to a wireless power transmission device and a wireless power control method thereof. According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission device comprises: a transmission unit transmitting wireless power; an inverter including a plurality of switches; and a controller controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches. A total power control period of the controller comprises: a first power control period for varying an output signal of the inverter from a first frequency to a second frequency; a second power control period for varying the output signal of the inverter from a first duty ratio to a second duty ratio; and a third power control period for varying the output signal of the inverter from the second duty ratio to a third duty ratio. Accordingly, the present invention has the advantage of providing wireless charging with optimized efficiency.

Description

Wireless Power Control Method and Apparatus

본 발명은 무선 전력 전송 기술에 관한 것으로서, 상세하게, 최적의 효율로 전력 제어를 수행하는 것이 가능한 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless power control method of a wireless power transmission apparatus capable of performing power control with optimum efficiency.

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.In order for information communication devices to be accessed anytime, anywhere, sensors in a computer chip with a communication function must be installed in all facilities of society.

따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰뿐만 아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다.Therefore, the problem of supplying power to these devices and sensors has become a new task. In addition, as the types of mobile devices, such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, have rapidly increased, charging the battery has required time and effort from users.

이러한 문제를 해결하는 방법으로 무선 전력 전송 기술이 최근 들어 관심을 받고 있다.As a method of solving such a problem, a 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 electric energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, microwaves, and lasers has been attempted. Electric toothbrushes and some wireless shavers that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.

무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로부 수신되는 피드백 신호에 기반하여 동적으로 전력 제어를 수행한다.The wireless power transmitter dynamically performs power control based on a feedback signal received from the wireless power receiver.

무선 전력 송신기는 주파수(frequecy)/위상(phase)/듀티비(duty rate) 등을 제어하여 공진 회로를 통해 출력되는 교류 전력 신호의 세기를 조절할 수 있다.The wireless power transmitter may control the strength of the AC power signal output through the resonant circuit by controlling frequency, phase, duty rate, and the like.

하지만, 종래의 무선 전력 송신기는 충전 중 공진 회로를 통해 전송되는 교류 전력 신호의 효율이 낮은 문제점이 있었으며, 그에 따른 전력 낭비가 발생되었다.However, the conventional wireless power transmitter has a problem that the efficiency of the AC power signal transmitted through the resonant circuit during charging is low, resulting in wasted power.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 전력 송신 장치 및 그것의 무선 전력 제어 방법을 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 wireless power transmission apparatus and a method for controlling the wireless power thereof.

또한, 본 발명의 목적은 전력 제어 시 하모닉 노이즈가 최소화되도록 듀티비를 제어함으로써, 최적의 전력 전송 효율을 제공하는 무선 전력 송신 장치 및 그것의 무선 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a wireless power transmission apparatus and a method for controlling the wireless power thereof by providing an optimal power transmission efficiency by controlling a duty ratio so that harmonic noise is minimized during power control.

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 not mentioned will be clearly understood by those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. Will be able to.

본 발명은 무선 전력 송신 장치 및 그것의 무선 전력 제어 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a wireless power transmission apparatus and a method for controlling the wireless power thereof.

실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력을 송신하는 송신부와 복수 개의 스위치를 포함하는 인버터와 상기 복수 개의 스위치에 스위치 구동 신호를 인가하도록 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기의 전체 전력 제어 구간은 상기 인버터의 출력 신호를 제1 주파수에서 제2 주파수까지 가변하는 제1 전력 제어 구간과 상기 인버터의 출력 신호를 제1 듀티비에서 제2 듀티비까지 가변하는 제2 전력 제어 구간과 상기 인버터의 출력 신호를 상기 제2 듀티비에서 제3 듀티비까지 가변하는 제3 전력 제어 구간을 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus according to the embodiment includes a transmitter for transmitting wireless power, an inverter including a plurality of switches, and a controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches, and the entire power control section of the controller A first power control section for changing the output signal of the inverter from a first frequency to a second frequency and a second power control section for changing the output signal of the inverter from a first duty ratio to a second duty ratio and the output of the inverter A third power control section may vary a signal from the second duty ratio to the third duty ratio.

실시 예로, 상기 제2 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값일 수 있다.For example, the second duty ratio may be a value in which the basic power ratio is 89% or more.

다른 실시 예로, 상기 제2 듀티비는 31% 내지 43%의 값을 가질 수 있다.In another embodiment, the second duty ratio may have a value of 31% to 43%.

실시 예로, 상기 제3 듀티비는 상기 제2 듀티비보다 큰 값을 가질 수 있다.In an embodiment, the third duty ratio may have a larger value than the second duty ratio.

실시 예로, 상기 제3 듀티비는 50% 이하의 값을 가질 수 있다.For example, the third duty ratio may have a value of 50% or less.

실시 예로, 상기 제2 듀티비는 상기 제1 듀티비보다 큰 값을 가질 수 있다.As an embodiment, the second duty ratio may have a larger value than the first duty ratio.

실시 예로, 상기 제1 듀티비는 0% 이상의 값을 가질 수 있다.For example, the first duty ratio may have a value of 0% or more.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간은 상기 제2 듀티비로 고정될 수 있다.For example, the first power control period may be fixed at the second duty ratio.

실시 예로, 상기 제3 전력 제어 구간은 상기 제1 주파수로 고정될 수 있다.For example, the third power control section may be fixed to the first frequency.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간은 상기 제2 주파수로 고정될 수 있다.For example, the first power control period may be fixed to the second frequency.

실시 예로, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 작은 값을 가질 수 있다.In an embodiment, the first frequency may have a smaller value than the second frequency.

실시 예로, 동작 주파수 범위 내에서, 상기 제1 주파수는 최소 주파수이고 상기 제2 주파수는 최대 주파수일 수 있다.In an embodiment, within the operating frequency range, the first frequency may be a minimum frequency and the second frequency may be a maximum frequency.

실시 예로, 상기 인버터는 하프 브릿지 또는 풀 브릿지일 수 있다.In an embodiment, the inverter may be a half bridge or a full bridge.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간의 전력은 상기 제2 전력 제어 구간의 전력 이상이고, 상기 제3 전력 제어 구간의 전력은 상기 제1 전력 제어 구간의 전력 이상일 수 있다.For example, the power of the first power control section may be greater than or equal to the power of the second power control section, and the power of the third power control section may be greater than or equal to the power of the first power control section.

다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력을 송신하는 송신부와 복수 개의 스위치를 포함하는 인버터와 상기 복수 개의 스위치에 스위치 구동 신호를 인가하도록 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기의 전체 전력 제어 구간은 상기 인버터의 출력 신호의 주파수를 가변하고, 듀티비를 고정하는 제1 전력 제어 구간과 상기 인버터의 출력 신호의 상기 주파수를 고정하고, 상기 듀티비를 가변하는 제2 전력 제어 구간과 상기 인버터의 출력 신호의 상기 주파수를 고정하고, 상기 듀티비를 가변하는 제3 전력 제어 구간을 포함하고, 상기 제3 전력 제어 구간의 최대 듀티비는 상기 제2 전력 제어 구간의 최대 듀티비보다 클 수 있다.A wireless power transmission apparatus according to another embodiment includes a transmitter for transmitting wireless power, an inverter including a plurality of switches, and a controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches, and the entire power control section of the controller Is a first power control section for changing the frequency of the output signal of the inverter, and fixing the duty ratio, and a second power control section for fixing the frequency of the output signal of the inverter and variable for the duty ratio. A third power control period for fixing the frequency of the output signal and varying the duty ratio may be included, and a maximum duty ratio of the third power control period may be greater than a maximum duty ratio of the second power control period.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간에서 고정되는 상기 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값을 가질 수 있다.In an embodiment, the duty ratio fixed in the first power control period may have a value of 89% or more of the basic power ratio.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간에서 고정되는 상기 듀티비는 31% 내지 43%의 값을 가질 수 있다.In an embodiment, the duty ratio fixed in the first power control period may have a value of 31% to 43%.

실시 예로, 상기 제3 전력 제어 구간의 최대 듀티비는 상기 제2 전력 제어 구간의 최대 듀티비보다 큰 값을 가질 수 있다.For example, the maximum duty ratio of the third power control period may have a value greater than the maximum duty ratio of the second power control period.

실시 예로, 상기 제3 전력 제어 구간의 최대 듀티비는 50% 이하의 값을 가질 수 있다.As an embodiment, the maximum duty ratio of the third power control period may have a value of 50% or less.

실시 예로, 상기 제2 전력 제어 구간의 최대 듀티비는 상기 제1 전력 제어 구간에서 고정되는 듀티비 이하인 값을 가질 수 있다.For example, the maximum duty ratio of the second power control period may have a value equal to or less than the fixed duty ratio in the first power control period.

실시 예로, 상기 제2 전력 제어 구간의 최소 듀티비는 0% 이상의 값을 가질 수 있다. As an embodiment, the minimum duty ratio of the second power control period may have a value of 0% or more.

실시 예로, 상기 제3 전력 제어 구간은 제1 주파수로 고정될 수 있다.For example, the third power control section may be fixed at a first frequency.

실시 예로, 상기 제2 전력 제어 구간은 제2 주파수로 고정될 수 있다.For example, the second power control section may be fixed at a second frequency.

또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 무선 전력을 송신하는 송신부와 복수 개의 스위치를 포함하는 인버터와 상기 복수 개의 스위치에 스위치 구동 신호를 인가하도록 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기의 전체 전력 제어 구간은 상기 인버터의 출력 신호의 주파수를 가변하고, 듀티비를 고정하는 제1 전력 제어 구간과 상기 인버터의 출력 신호의 상기 주파수를 고정하고, 상기 듀티비를 가변하는 제2 전력 제어 구간을 포함하고, 상기 제1 전력 제어 구간에서 상기 고정되는 듀티비는 상기 제2 전력 제어 구간에서 가변되는 최대 듀티비이고, 상기 최대 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값을 가질 수 있다.The wireless power transmission apparatus according to another embodiment includes a transmitter for transmitting wireless power, an inverter including a plurality of switches, and a controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches, and controls the overall power of the controller The section includes a first power control section for changing the frequency of the output signal of the inverter, a fixed duty ratio, and a second power control section for fixing the frequency of the output signal of the inverter and varying the duty ratio. The fixed duty ratio in the first power control period may be a maximum duty ratio variable in the second power control period, and the maximum duty ratio may have a value of at least 89% of the basic power ratio.

실시 예로, 상기 제2 전력 제어 구간에서 상기 고정되는 주파수는 상기 제1 전력 제어 구간에서 가변되는 최대 주파수일 수 있다.For example, the fixed frequency in the second power control period may be a maximum frequency variable in the first power control period.

실시 예로, 상기 제1 전력 제어 구간의 전력은 상기 제2 전력 제어 구간의 전력 이상일 수 있다.For example, the power of the first power control section may be greater than or equal to the power of the second power control section.

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.When explaining the effect on the method, apparatus and system according to the present invention are as follows.

본 발명은 최적화된 전력 제어를 수행하는 무선 전력 송신 장치 및 그것의 무선 전력 제어 방법을 제공하는 장점이 있다.The present invention has an advantage of providing a wireless power transmission apparatus for performing optimized power control and a wireless power control method thereof.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 폐루프 전력 제어 시 하모닉 노이즈가 최소화되도록 듀티비(Duty Rate)를 제어함으로써, 최적의 전력 전송 효율을 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus according to the embodiment has an advantage of providing optimal power transmission efficiency by controlling a duty rate so that harmonic noise is minimized when controlling closed-loop power.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 최적화된 효율로 전력 제어를 수행하므로, 전력 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, since the wireless power transmission apparatus according to the embodiment performs power control with optimized efficiency, there is an advantage of minimizing power waste.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 교류 전력 신호의 하모닉 신호 성분비를 최소화하여 전자파 방해를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus according to the embodiment has an advantage of minimizing electromagnetic interference by minimizing the harmonic signal component ratio of the AC power signal.

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 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.
도 6은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 실시 예에 따른 인버터 타입 별 스위치 제어에 따른 출력 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 폐루프 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 하프 브릿지 인버터가 구비된 무선 전력 송신 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 풀 브릿지 인버터가 구비된 무선 전력 송신 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 듀티비 별 교류 전력 신호의 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에서 듀티비에 따른 기본 전력비 변화를 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.
3 is a block diagram illustrating the structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
4 is a state transition diagram illustrating a wireless power transmission procedure according to an embodiment.
5 is a state transition diagram illustrating a wireless power transmission procedure according to another embodiment.
6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
7 is a view for explaining a change in the output voltage according to the switch control for each inverter type according to an embodiment.
8 is a view for explaining a closed loop power control method of a wireless power transmission system according to an embodiment.
9 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus equipped with a half-bridge inverter according to an embodiment.
10 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus equipped with a full bridge inverter according to an embodiment.
11 is a view for explaining a waveform of an AC power signal for each duty ratio according to an embodiment.
12 is a diagram for describing a wireless power control method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.
13 is a diagram for describing a method of controlling wireless power in a wireless power transmission apparatus according to another embodiment.
14 is a graph showing a basic power ratio change according to a duty ratio in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

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 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.

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 시스템에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function for transmitting wireless power in 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.

또한, 설명의 편의를 위해, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치는 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등을 혼용하여 사용하기로 한다.In addition, for convenience of description, a device equipped with a function for receiving wireless power from a wireless power transmitting device includes a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, and a receiving device , Receiver, etc. will be used in combination.

실시 예에 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 적어도 하나 이상의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수 있다.The transmitter according to the embodiment may be configured in a pad form, a cradle form, an AP (Access Point) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall-mounted form, etc., and one transmitter may include at least one wireless power receiving device Power can be transferred to.

이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 수단은 송신단의 송신 코일에서 자기장을 발생시키면, 그 자기장의 영향으로 수신단의 수신 코일에 전기가 유도되어 부하를 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다.To this end, the transmitter may be provided with at least one wireless power transmission means. Here, when the wireless power transmission means generates a magnetic field in the transmitting coil of the transmitting end, various electromagnetic transmission power standards based on an electromagnetic induction method that charges a load by inducing electricity to the receiving coil of the receiving end by the influence of the magnetic field may be used.

또한, 실시 예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수도 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 또는 순차적으로 무선 전력을 수신할 수도 있다.In addition, the receiver according to the embodiment may be provided with at least one wireless power receiving means, or may simultaneously or sequentially receive wireless power from two or more transmitters.

실시 예에 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 무선 전력 수신 수단이 구비되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the embodiment 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 may 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 is sufficient as long as it is equipped with a wireless power receiving means to charge the battery.

도 1은 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 구비된 송신 안테나를 통해 무선 전력을 출력하는 무선 전력 송신단(10), 상기 출력된 전력을 구비된 수신 안테나를 통해 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)(또는 부하(충전용 배터리))를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a wireless power transmitting end 10 for outputting wireless power through a largely equipped transmission antenna, a wireless power receiving end 20 for receiving the output power through a receiving antenna, and reception It may be configured to include an electronic device 30 (or a load (battery for charging)) that receives power.

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.

다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.As 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 frequency band different from the operating frequency used for wireless power transmission. It might be.

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 실시 예의 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 embodiment to be described later.

인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시 예는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신일 수 있다.In-band communication and out-of-band communication may provide two-way communication, but are not limited thereto, and other embodiments may be one-way communication or half-duplex communication.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be 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 sends information to the wireless power receiving end 20. It may be to transmit.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능하다.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 information can be transmitted by only one device at any one time.

실시 예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다.The wireless power receiver 20 according to the embodiment 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 charging 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.

실시 예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 해당 무선 전력 수신단(20)이 고속 충전을 지원하는지 여부를 확인하기 위한 소정 제어 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다.The wireless power transmitter 10 according to an embodiment may transmit a predetermined control signal to the wireless power receiver 20 to check whether the corresponding wireless power receiver 20 supports fast charging.

실시 예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력에 따라 적응적으로 전력 제어를 수행할 수 있다.The wireless power transmitter 10 according to an embodiment may adaptively perform power control according to the required power of the wireless power receiver 20.

무선 전력 송신단(10)은 충전 중 무선 전력 수신단(20)으로부터 수신 전력 상태 정보가 포함된 피드백 신호를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신단(10)은 피드백 신호에 기초하여 동적으로 폐루프 전력 제어를 수행할 수 있다.The wireless power transmitter 10 may receive a feedback signal including received power state information from the wireless power receiver 20 during charging. The wireless power transmitter 10 may dynamically perform closed loop power control based on the feedback signal.

무선 전력 송신단(10)은 피드백 신호에 기초하여 전송할 전력의 세기에 따라 전력 제어 모드를 제어할 수 있다. 여기서, 전력 제어 모드에 대한 설명은 후술할 도면의 설명으로 대체하기로 한다.The wireless power transmitter 10 may control the power control mode according to the strength of power to be transmitted based on the feedback signal. Here, the description of the power control mode will be replaced with a description of the drawings to be described later.

도 2는 다른 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment.

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 수 있다.For example, as shown 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 wireless Charging can be performed.

실시 예로, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 전송할 수 있다.In an embodiment, the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers in a time division manner.

하나의 무선 전력 송신 장치에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력, 배터리 충전 상태, 전자 기기(30)의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.The number of wireless power receiving devices that can be connected to one wireless power transmitting device is based on at least one of the required power for each wireless power receiving device, the battery charging state, the power consumption of the electronic device 30 and the available power of the wireless power transmitting device. It can be determined adaptively.

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 in reference numeral 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 복수의 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신할 수 있다.In this case, the wireless power receiver 20 may be simultaneously connected to a plurality of wireless power transmitters, and may simultaneously receive power from a plurality of connected wireless power transmitters.

무선 전력 수신단(20)과 연결되는 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력, 전자 기기(30)에 구비된 배터리의 충전 상태, 전자 기기(30)의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 현재 가용 전력 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.The number of wireless power transmission devices connected to the wireless power receiving end 20 is the required power of the wireless power receiving end 20, the charging state of the battery provided in the electronic device 30, the power consumption of the electronic device 30, wireless power It may be determined adaptively based on the current available power of the transmitting device.

도 3은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(300)는 제어기(310), 교류 전력 생성기(320), 전송 안테나(330) 및 복조기(340)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the wireless power transmission apparatus 300 may include a controller 310, an AC power generator 320, a transmission antenna 330, and a demodulator 340.

교류 전력 생성기(320)는 제어기(310)의 제어 신호에 따라 직류 전력을 교류 전력으로 변환시킬 수 있다.The AC power generator 320 may convert DC power into AC power according to a control signal from the controller 310.

교류 전력 생성기(320)의 제어기(310)의 제어 신호에 따라 인버터 동작 모드를 동적으로 변경할 수 있다.The inverter operation mode may be dynamically changed according to the control signal of the controller 310 of the AC power generator 320.

여기서, 인버터 동작 모드는 하프 브릿지 모드와 풀 브릿지 모드를 포함할 수 있다. 일 예로, 인버터의 디폴트 동작 모드는 풀 브릿지 모드로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Here, the inverter operation mode may include a half bridge mode and a full bridge mode. For example, the default operation mode of the inverter may be set to a full bridge mode, but is not limited thereto.

교류 전력 생성기(320)의 세부 구성과 인버터 동작 모드에 대한 설명은 후술할 도면의 설명들을 통해 보다 명확해질 것이다.The detailed configuration of the AC power generator 320 and the description of the inverter operation mode will become clearer through descriptions of the drawings to be described later.

전송 안테나(330)은 교류 전력 생성기(320)의 출력단에 연결되어 교류 전력신호를 무선으로 출력할 수 있다.The transmission antenna 330 may be connected to the output terminal of the AC power generator 320 to wirelessly output the AC power signal.

복조기(340)는 전송 안테나(330)의 일측에 연결될 수 있으며, 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter)를 포함할 수 있다.The demodulator 340 may be connected to one side of the transmission antenna 330, and may include an analog digital converter.

복조기(340)는 진폭 변조된 신호를 복조할 수 있다.The demodulator 340 may demodulate the amplitude modulated signal.

복조기(340)는 복조된 패킷을 제어기(310)로 전달할 수 있다.The demodulator 340 may deliver the demodulated packet to the controller 310.

제어기(310)는 복조기(340)로부터 수신되는 패킷에 기반하여 수신기 타입을 식별하기 위한 정보-이하, 설명의 편의를 위해, 수신기 식별 정보라 명함-를 획득할 수 있다.The controller 310 may obtain information for identifying a receiver type based on a packet received from the demodulator 340—hereinafter, for convenience of description, a business card called receiver identification information.

일 예로, 수신기 식별 정보는 제조사 정보, 제품 코드(또는 시리얼 넘버) 정보 및 소프트웨어 버전 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며 수신기의 타입을 고유하게 식별할 수 있는 정보이면 족하다.For example, the receiver identification information may include at least one of manufacturer information, product code (or serial number) information, and software version information, but is not limited thereto, and it is sufficient if the information uniquely identifies the type of the receiver.

제어기(310)는 수신기 식별 정보에 기반하여 수신기 타입을 식별할 수 있다.The controller 310 may identify the receiver type based on the receiver identification information.

실시 예에 따른 제어기(310)는 타입 식별된 수신기가 가변 주파수로 동작하는 수신기-이하, 설명의 편의를 위해, 가변 주파수 수신기라 명함-인지, 고정 주파수로 동작하는 수신기-이하 설명의 편의를 위해, 고정 주파수 수신기라 명함-인지 식별할 수 있다.The controller 310 according to the embodiment is a receiver for which the type-identified receiver operates at a variable frequency-for convenience of description, for convenience of description, a business card for a variable frequency receiver, a receiver operating at a fixed frequency-for convenience of description below It is a fixed frequency receiver, so it can be identified as a business card.

실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(300)에는 수신기 타입 별 동작 주파수 제어 방식이 정의된 소정 테이블-이하, 설명의 편의를 위해, 동작 주파수 제어 테이블이라 명함-이 내부 메모리(미도시)에 유지할 수 있다.In the wireless power transmission apparatus 300 according to the embodiment, a predetermined table in which an operation frequency control method for each receiver type is defined—hereinafter, for convenience of explanation, an operation frequency control table called a business card—can be maintained in the internal memory (not shown) have.

여기서, 동작 주파수 제어 방식은 고정 주파수 방식과 가변 주파수 방식을 포함할 수 있다.Here, the operating frequency control method may include a fixed frequency method and a variable frequency method.

일 예로, 고정 주파수 방식은 충전 중 고정된 하나의 주파수만을 이용하여 교류 전력 신호를 생성하는 방식이고, 가변 주파수 방식은 충전 중 해당 무선 충전 시스템의 가용 동작 주파수 범위 내에서 동적으로 주파수를 변경하여 교류 전력 신호을 생성하는 방식일 수 있다.For example, the fixed frequency method is a method of generating an AC power signal using only one fixed frequency during charging, and the variable frequency method is alternating frequency by dynamically changing the frequency within the available operating frequency range of a corresponding wireless charging system during charging. It may be a method of generating a power signal.

제어기(310)는 타입 식별된 수신기가 고정 주파수 방식으로 동작하는 수신기인 경우, 타입 식별된 수신기에 대응하여 미리 정의된 제1 주파수로 동작 주파수를 설정할 수 있다.When the type-identified receiver is a receiver operating in a fixed frequency method, the controller 310 may set the operating frequency to a first predefined frequency corresponding to the type-identified receiver.

또한, 제어기(310)는 타입 식별된 수신기가 고정 주파수 방식으로 동작하는 수신기인 경우, 교류 전력 생성기(320)의 인버터 동작 모드를 하프 브릿지 모드로 설정할 수 있다.In addition, the controller 310 may set the inverter operation mode of the AC power generator 320 to a half bridge mode when the type-identified receiver is a receiver operating in a fixed frequency method.

제어기(310)는 하프 브릿지 모드로의 충전 중 복조기(340)로부터 수신되는 제어 오류 패킷에 기반하여 인버터 동작 모드 변경이 필요한지 판단할 수도 있다.The controller 310 may determine whether an inverter operation mode change is necessary based on a control error packet received from the demodulator 340 during charging in the half bridge mode.

여기서, 제어 오류 패킷은 전송 안테나(330)을 통해 전송되는 전력의 세기를 조정하기 위한 제어 오류 값을 포함할 수 있다.Here, the control error packet may include a control error value for adjusting the strength of power transmitted through the transmission antenna 330.

수신기는 구비된 정류기의 출력 전압에 기반하여 동적으로 제어 오류 값을 결정할 수 있다.The receiver can dynamically determine the control error value based on the output voltage of the rectifier.

수신기는 결정된 제어 오류 값이 포함된 제어 오류 패킷을 인밴드 통신을 통해 송신기로 전송할 수 있다.The receiver may transmit a control error packet including the determined control error value to the transmitter through in-band communication.

실시 예에 따른 제어기(310)는 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값의 수신 패턴-이하, 설명의 편의를 위해 제어 오류 패턴이라 명함-에 기반하여 인버터 동작 모드의 변경이 필요한지 판단할 수도 있다.The controller 310 according to the embodiment may determine whether a change in the operation mode of the inverter is necessary based on a reception pattern of a control error value included in the control error packet—hereinafter, a control error pattern for convenience of description—a business card.

판단 결과, 인버터 동작 모드 변경이 필요하면, 제어기(310)는 인버터 동작 모드를 하프 브릿지 모드에서 풀 브릿지 모드로 변경할 수 있다.As a result of the determination, if it is necessary to change the inverter operation mode, the controller 310 may change the inverter operation mode from a half bridge mode to a full bridge mode.

실시 예에 따른 제어기(310)는 제어 오류 패킷에 기반하여 결정된 동작 포인트에 기초하여 전력 제어 모드를 결정할 수 있다. 여기서, 전력 제어 모드 별 전력 제어 알고리즘은 상이할 수 있다. 전력 제어 모드 별 구체적인 전력 제어 알고리즘은 후술할 도면의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.The controller 310 according to the embodiment may determine the power control mode based on the operation point determined based on the control error packet. Here, the power control algorithm for each power control mode may be different. The specific power control algorithm for each power control mode will become clearer through the description of the drawings to be described later.

제어기(310)는 전력 제어 모드에 따라 펄스 폭 변조 신호의 주파수-즉, 동작 주파수-를 동적으로 제어할 수 있다.The controller 310 may dynamically control the frequency of the pulse width modulated signal, that is, the operating frequency, according to the power control mode.

또한, 제어기(310)는 전력 제어 모드에 따라 펄스 폭 변조 신호의 듀티비(Duty Ratio)를 동적으로 제어할 수도 있다.In addition, the controller 310 may dynamically control the duty ratio of the pulse width modulated signal according to the power control mode.

또한, 제어기(310)는 전력 제어 모드에 따라 펄스 폭 변조(PWM: PulseWidth Modulation) 신호의 위상을 제어할 수도 있다.In addition, the controller 310 may control the phase of a pulse width modulation (PWM) signal according to a power control mode.

또한, 제어기(310)는 전력 제어 모드에 따라 교류 전력 생성기(320)로 인가되는 직류 전압의 세기를 동적으로 제어할 수도 있다.Further, the controller 310 may dynamically control the intensity of the DC voltage applied to the AC power generator 320 according to the power control mode.

또한, 제어기(310)는 전력 제어 모드에 따라 인버터 동작 모드를 동적으로 변경할 수도 있다.In addition, the controller 310 may dynamically change the inverter operation mode according to the power control mode.

또한, 제어기(310)는 인버터 동작 모드 변경 시 교류 전력 생성기(320)의 출력 변화가 최소화되도록 PWM 신호의 위상을 제어할 수도 있다.In addition, the controller 310 may control the phase of the PWM signal so that the output change of the AC power generator 320 is minimized when the inverter operation mode is changed.

실시 예에 따른 제어기(310)는 인밴드 통신을 통해 해당 수신기로부터 동작 주파수에 관한 정보를 직접 수신할 수도 있다. 여기서, 동작 주파수는 해당 수신기의 충전 효율이 최대인 주파수일 수 있다.The controller 310 according to an embodiment may directly receive information on an operating frequency from a corresponding receiver through in-band communication. Here, the operating frequency may be a frequency at which the charging efficiency of the corresponding receiver is maximum.

제어기(310)는 별도의 수신기 타입 식별 없이, 수신된 동작 주파수로 교류 전력 생성기(320)를 구동시킬 수 있다.The controller 310 may drive the AC power generator 320 at a received operating frequency without identifying a separate receiver type.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(300)는 전력 제어 모드에 따라 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 제어함으로써, 충전 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 완전 충전까지 소요되는 시간을 효과적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus 300 according to the embodiment can control the duty ratio of the pulse width modulated signal according to the power control mode, thereby not only maximizing charging efficiency but also effectively reducing time required for full charging. There is an advantage.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(300)는 결정된 동작 포인트에 따라 적응적으로 듀티비를 제어함으로써 교류 전력 신호에 포함된 하모닉 성분을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus 300 according to the embodiment has an advantage of minimizing the harmonic component included in the AC power signal by adaptively controlling the duty ratio according to the determined operation point.

도 4는 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.4 is a state transition diagram illustrating a wireless power transmission procedure according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 무선 전력 전송 절차는 크게 선택 단계(Selection Phase, 410), 핑 단계(Ping Phase, 420), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 430), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 440) 단계로 구분될 수 있다.Referring to Figure 4, the wireless power transmission procedure is largely selected phase (Selection Phase, 410), ping phase (Ping Phase, 420), identification and configuration phase (Identification and Configuration Phase, 430), power transmission phase (Power Transfer Phase) , 440).

선택 단계(410)는 부팅 후 전력 전송을 시작하거나 충전 중 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다.The selection step 410 may be a step of transitioning when power transmission starts after booting or when a specific error or specific event is detected during charging.

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(S401).If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to the ping step 420 (S401).

선택 단계(410)에서 송신기는 매우 짧은 펄스의 아날로그 핑(Analog Ping) 신호를 전송하며, 송신 코일의 전류 변화에 기반하여 인터페이스 표면의 활성 영역(Active Area)에 물체가 존재하는지를 감지할 수 있다.In the selection step 410, the transmitter transmits a very short pulse analog ping signal, and detects whether an object exists in an active area of the interface surface based on a current change of the transmitting coil.

핑 단계(420)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 해당 표준에 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다.In ping step 420, when an object is detected, the transmitter activates the receiver, and transmits a digital ping to identify whether the receiver is a receiver that complies with the standard.

핑 단계(420)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 지시자-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(410)로 천이할 수 있다(S402).In the ping step 420, if the transmitter does not receive a response signal for digital ping (eg, a signal strength indicator) from the receiver, the transmitter may transition to the selection step 410 again (S402).

또한, 핑 단계(420)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 신호-를 수신하면, 선택 단계(410)로 천이할 수도 있다(S403).In addition, in the ping step 420, the transmitter may transition to the selection step 410 when receiving a signal indicating that power transmission is completed from the receiver, that is, a charging completion signal (S403).

핑 단계(420)가 완료되면, 송신기는 수신기 식별 및 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S404).When the ping step 420 is completed, the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 for collecting the receiver identification and receiver configuration and status information (S404).

식별 및 구성 단계(430)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpectedpacket), 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(S405).In the identification and configuration step 430, the transmitter may receive an unsolicited packet (unexpectedpacket), or receive a desired packet for a predefined time (time out), a packet transmission error (transmission error), or a power transmission contract. If it is not set (no power transfer contract), the process may transition to the selection step 410 (S405).

수신기에 대한 식별 및 구성이 완료되면, 송신기는 무선 전력을 전송하는 전력 전송 단계(240)로 천이할 수 있다(S406).When identification and configuration of the receiver is completed, the transmitter may transition to a power transmission step 240 of transmitting wireless power (S406).

전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpectedpacket), 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 천이할 수 있다(S407).In the power transmission step 440, the transmitter receives an undesired packet (unexpectedpacket), a desired packet is not received for a predefined time (time out), or a violation of a preset power transmission contract occurs (power transfer). contract violation), when charging is completed, the process may transition to the selection step 410 (S407).

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 식별 및 구성 단계(430)로 천이할 수 있다(S408).In addition, in the power transmission step 440, the transmitter may transition to the identification and configuration step 430 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the transmitter state (S408 ).

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 status 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 required power.

도 5는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 전송 절차를 설명하기 위한 상태 천이도이다.5 is a state transition diagram illustrating a wireless power transmission procedure according to another embodiment.

도 5를 참조하면, 송신기로부터 수신기로의 파워 전송은 크게 선택 단계(Selection Phase, 510), 핑 단계(Ping Phase, 520), 식별 및 구성 단계(Identification and Configuration Phase, 530), 협상 단계(Negotiation Phase, 540), 보정 단계(Calibration Phase, 550), 전력 전송 단계(Power Transfer Phase, 560) 단계 및 재협상 단계(Renegotiation Phase, 570)로 구분될 수 있다.5, the power transmission from the transmitter to the receiver is largely a selection phase (Selection Phase, 510), a ping phase (Ping Phase, 520), identification and configuration phase (Identification and Configuration Phase, 530), negotiation phase (Negotiation) Phase, 540), a calibration phase (Calibration Phase, 550), a power transfer phase (Power Transfer Phase 560) phase and a renegotiation phase (Renegotiation Phase 570).

선택 단계(510)는 파워 전송을 시작하거나 파워 전송을 유지하는 동안 특정 오류 또는 특정 이벤트가 감지되면, 천이되는 단계일 수 있다.The selection step 510 may be a transition step when a specific error or specific event is detected while starting or maintaining the power transmission.

여기서, 특정 오류 및 특정 이벤트는 이하의 설명을 통해 명확해질 것이다. 또한, 선택 단계(510)에서 송신기는 인터페이스 표면에 물체가 존재하는지를 모니터링할 수 있다.Here, specific errors and specific events will be clarified through the following description. In addition, in the selection step 510, the transmitter may monitor whether an object is present on the interface surface.

만약, 송신기가 인터페이스 표면에 물체가 놓여진 것이 감지되면, 핑 단계(520)로 천이할 수 있다. 선택 단계(510)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.If the transmitter detects that an object is placed on the interface surface, it may transition to ping step 520. In the selection step 510, the transmitter transmits a very short pulse analog ping signal, and an object in the active area of the interface surface based on the current change of the transmitting coil or the primary coil. Can detect if exists.

핑 단계(520)에서 송신기는 물체가 감지되면, 수신기를 활성화시키고, 수신기가 WPC 표준이 호환되는 수신기인지를 식별하기 위한 디지털 핑(Digital Ping)을 전송한다. 핑 단계(520)에서 송신기는 디지털 핑에 대한 응답 시그널-예를 들면, 신호 세기 패킷-을 수신기로부터 수신하지 못하면, 다시 선택 단계(510)로 천이할 수 있다.In ping step 520, when an object is detected, the transmitter activates the receiver and transmits a digital ping to identify whether the receiver is a WPC standard compliant receiver. In the ping step 520, if the transmitter does not receive a response signal for digital ping-for example, a signal strength packet-from the receiver, the transmitter may transition to the selection step 510 again.

또한, 핑 단계(520)에서 송신기는 수신기로부터 파워 전송이 완료되었음을 지시하는 신호-즉, 충전 완료 패킷-을 수신하면, 선택 단계(510)로 천이할 수도 있다.In addition, in the ping step 520, the transmitter may transition to the selection step 510 upon receiving a signal indicating that power transmission has been completed from the receiver, that is, a charging complete packet.

핑 단계(520)가 완료되면, 송신기는 수신기를 식별하고 수신기 구성 및 상태 정보를 수집하기 위한 식별 및 구성 단계(530)로 천이할 수 있다.When the ping step 520 is complete, the transmitter can transition to the identification and configuration step 530 to identify the receiver and collect receiver configuration and status information.

식별 및 구성 단계(530)에서 송신기는 원하지 않은 패킷이 수신되거나(unexpectedpacket), 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(510)로 천이할 수 있다.In the identification and configuration step 530, the transmitter may receive an unsolicited packet (unexpectedpacket), a desired packet for a predefined time (time out), a packet transmission error (transmission error), or a power transmission contract. If not set (no power transfer contract), the process may transition to the selection step 510.

송신기는 식별 및 구성 단계(530)에서 수시된 구성 패킷(Configuration packet)의 협상 필드(Negotiation Field) 값에 기반하여 협상 단계(540)로의 진입이 필요한지 여부를 확인할 수 있다.The transmitter may determine whether entry into the negotiation step 540 is necessary based on the value of the negotiation field of the configuration packet received in the identification and configuration step 530.

확인 결과, 협상이 필요하면, 송신기는 협상 단계(540)로 진입하여 소정 FOD 검출 절차를 수행할 수 있다.As a result of the confirmation, if negotiation is required, the transmitter may enter a negotiation step 540 to perform a predetermined FOD detection procedure.

반면, 확인 결과, 협상이 필요하지 않은 경우, 송신기는 곧바로 전력 전송 단계(560)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 560.

협상 단계(540)에서, 송신기는 기준 품질 인자 값이 포함된 FOD(Foreign Object Detection) 상태 패킷을 수신할 수 있다. 이때, 송신기는 기준 품질 인자 값에 기반하여 FO 검출을 위한 임계치를 결정할 수 있다.In a negotiation step 540, the transmitter may receive a Foreign Object Detection (FOD) status packet including a reference quality factor value. At this time, the transmitter may determine a threshold for FO detection based on the reference quality factor value.

송신기는 결정된 FO 검출을 위한 임계치 및 현재 측정된 품질 인자 값을 이용하여 충전 영역에 FO가 존재하는지를 검출할 수 있으며, FO 검출 결과에 따라 전력 전송을 제어할 수 있다. 일 예로, FO가 검출된 경우, 전력 전송이 중단될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The transmitter may detect whether the FO exists in the charging area by using the determined threshold for FO detection and the currently measured quality factor value, and may control power transmission according to the FO detection result. For example, when a FO is detected, power transmission may be stopped, but is not limited thereto.

FO가 검출된 경우, 송신기는 선택 단계(510)로 회귀할 수 있다. 반면, FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)를 거쳐 전력 전송 단계(560)로 진입할 수도 있다.If a FO is detected, the transmitter can return to selection step 510. On the other hand, if the FO is not detected, the transmitter may enter the power transmission step 560 through a correction step 550.

상세하게, 송신기는 FO가 검출되지 않은 경우, 송신기는 보정 단계(550)에서 수신단에 수신된 전력의 세기를 결정하고, 송신단에서 전송한 전력의 세기를 결정하기 위해 수신단과 송신단에서의 전력 손실을 측정할 수 있다.In detail, if the FO is not detected, the transmitter determines the strength of the power received at the receiving end in the correction step 550, and the power loss at the receiving end and the transmitting end to determine the intensity of the power transmitted from the transmitting end. Can be measured.

즉, 송신기는 보정 단계(550)에서 송신단의 송신 파워와 수신단의 수신 파워 사이의 차이에 기반하여 전력 손실을 예측할 수 있다.That is, the transmitter may predict power loss based on the difference between the transmit power of the transmitting end and the receiving power of the receiving end in the correction step 550.

일 실시예에 따른 송신기는 예측된 전력 손실을 반영하여 FOD 검출을 위한 임계치를 보정할 수도 있다.The transmitter according to an embodiment may correct the threshold for FOD detection by reflecting the predicted power loss.

전력 전송 단계(540)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(510)로 천이할 수 있다.In the power transmission step 540, the transmitter may receive an unexpected packet (unexpected packet), or receive a desired packet for a predefined time (time out), or a violation of a predetermined power transmission contract (power) transfer contract violation), when charging is completed, the process may transition to the selection step 510.

또한, 전력 전송 단계(440)에서, 송신기는 송신기 상태 변화 등에 따라 파워 전송 계약을 재구성할 필요가 있는 경우, 재협상 단계(570)로 천이할 수 있다.In addition, in the power transmission step 440, the transmitter may transition to the renegotiation step 570 when it is necessary to reconfigure the power transmission contract according to a change in the transmitter state.

이때, 재협상이 정상적으로 완료되면, 송신기는 전력 전송 단계(560)로 회귀할 수 있다.At this time, if the renegotiation is normally completed, the transmitter may return to the power transmission step 560.

도 6은 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a structure of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(600)는 제어기(610), 게이트 드라이버(Gate Driver, 620), 인버터(Invertor, 630), 공진 회로(640), 전원(650), 전력공급기(Power Supply,660) 및 복조기(670) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the wireless power transmission device 600 includes a controller 610, a gate driver 620, an inverter 630, a resonant circuit 640, a power supply 650, and a power supply (Power) Supply 660) and demodulator 670 may be configured to include at least one.

전력공급기(660)는 전원(650)로부터 인가되는 제1 직류 전력 또는 제1 교류 전력을 제2 직류 전력으로 변환하여 인버터(630)에 제공할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 전력 공급기(660)로부터 인버터(630)에 공급되는 전압을 인버터 입력 전압 또는 브이 레일(V_rail) 또는 구동 전압이라 명하기로 한다.The power supply 660 may convert the first DC power or the first AC power applied from the power source 650 to the second DC power and provide it to the inverter 630. Hereinafter, for convenience of description, the voltage supplied from the power supply 660 to the inverter 630 will be referred to as an inverter input voltage or a V-rail or a driving voltage.

전력공급기(660)는 전원(650)으로부터 인가되는 전력의 타입에 따라, 교류/직류 변환기(AC/DC Converter) 및 직류/직류 변환기(DC/DC Converter) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The power supply 660 may be configured to include at least one of an AC/DC converter and a DC/DC converter, depending on the type of power applied from the power source 650. .

일 예로, 전력 공급기(660)는 스위칭 모드 전력 공급기(Switching Mode Power Supply,SMPS)일 수 있으며, 스위칭 트랜지스터, 필터 및 정류기 등을 이용하여 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위치 제어 방식을 사용할 수 있다. 여기서, 정류기 및 필터가 독립적으로 구성되어 AC 전원과 SMPS 사이에 배치될 수도 있다.For example, the power supply 660 may be a switching mode power supply (SMPS), and a switch control method that converts AC power to DC power using a switching transistor, filter, and rectifier may be used. . Here, the rectifier and filter may be independently configured to be disposed between the AC power source and the SMPS.

SMPS는 반도체 스위치 소자의 온/오프(on/off) 시간 비율을 제어하여 출력이 안정화된 직류 전원을 해당 디바이스, 또는 회로 소자에 공급하는 전원 장치로서, 고효율, 소형 및 경량화가 가능하여　대부분의 전자기기 및 장비 등에 널리 사용되고 있다.SMPS is a power supply device that controls the on/off time ratio of a semiconductor switch element to supply a stabilized DC power supply to a corresponding device or circuit element. It is possible to achieve high efficiency, small size, and light weight. It is widely used in equipment and equipment.

전원의 품질에 따라 전자 회로 동작의 안정성이나 정밀도가 좌우되는 경우가 많다. 일반적으로 배터리 및 상용 AC 전원으로부터 안정적 전원을 변환하여 공급하는 방식에는 크게 선형 제어(series regulator) 방식과 스위치 모드(switched mode) 방식이 있다. TV 수상기나 CRT 모니터 등에 사용되는 선형 제어 방식은 주위 회로가 간단하고 가격이 저렴하지만, 열 발생이 많고 전원 효율이 낮으며 부피가 크다는 단점이 있다.In many cases, stability and precision of electronic circuit operation depend on the quality of the power supply. In general, there are two types of a method of converting and supplying stable power from a battery and a commercial AC power source, and there are a series regulator method and a switched mode method. The linear control method used in a TV receiver or a CRT monitor has a simple surrounding circuit and is inexpensive, but has disadvantages such as high heat generation, low power efficiency, and high volume.

반면, 스위칭 모드 방식은 열 발생이 거의 없고 전력 효율이 높으며 부피가 작다는 장점이 있는 반면, 가격이 비싸고 회로가 복잡하며 고주파 스위칭에 의한 출력 노이즈와 전자파 간섭이 발생될 수 있는 단점이 있다.On the other hand, the switching mode method has the advantage that there is little heat generation, high power efficiency, and small volume, while the cost is high, the circuit is complicated, and output noise and electromagnetic interference due to high-frequency switching may occur.

다른 일 예로, 전력공급기(660)는 가변 SMPS(Variable Switching Mode Power Supply)가 사용될 수 있다.As another example, the variable power supply 660 may be a variable SMPS (Variable Switching Mode Power Supply).

가변 SMPS는 교류 전원(AC Power Supply)으로부터 출력되는 수십 Hz 대역의 AC 전압을 스위칭 및 정류하여 DC 전압을 생성한다.The variable SMPS generates a DC voltage by switching and rectifying AC voltage in the tens of Hz band output from an AC power supply.

가변 SMPS(Variable SMPS)는 일정한 레벨의 DC 전압을 출력하거나 송신 제어기(Tx Controller)의 소정 제어에 따라 DC 전압의 출력 레벨을 조정할 수도 있다. 가변 SMPS는 무선 전력 송신기의 전력 증폭기가 항상 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기-즉, 인버터(530)-의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대 효율을 유지하게 할 수 있다.Variable SMPS (Variable SMPS) may output a DC voltage of a constant level or adjust the output level of the DC voltage according to a predetermined control of a transmission controller (Tx Controller). The variable SMPS controls the supply voltage according to the output power level of the power amplifier-that is, the inverter 530-so that the power amplifier of the wireless power transmitter always operates in a highly efficient saturation region, thereby maximizing efficiency at all output levels. You can keep it.

가변 SMPS 대신에 일반적으로 사용되는 상용 SMPS를 사용하는 경우에는, 추가적으로 가변 DC/DC 변환기(Variable DC/DC)를 사용할 수 있다. 상용 SMPS와 가변 DC/DC 변환기는 전력 증폭기가 효율이 높은 포화 영역에서 동작할 수 있도록, 전력 증폭기의 출력 전력 레벨에 따라 공급 전압을 제어하여, 모든 출력 레벨에서 최대효율을 유지하게 할 수 있다. 일 실시 예에서, 전력 증폭기는 Class E 타입이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.If a commercially available SMPS is used instead of the variable SMPS, a variable DC/DC converter (Variable DC/DC) may be additionally used. Commercial SMPS and variable DC/DC converters can control the supply voltage according to the output power level of the power amplifier so that the power amplifier can operate in a highly efficient saturation region, thereby maintaining maximum efficiency at all output levels. In one embodiment, Class E type power amplifier may be used, but is not limited thereto.

인버터(630)는 게이트 드라이버(620)를 통해 수신되는 특정 주파수의 스위칭 펄스 신호-즉, 펄스 폭 변조(PWM: PulseWidth Modulated) 신호-에 의하여 일정한 레벨의 직류 전압(V_rail)을 교류 전압으로 변환함으로써 교류 전력을 생성할 수 있다.The inverter 630 converts a DC voltage (V_rail) of a certain level into an AC voltage by switching pulse signal of a specific frequency received through the gate driver 620, that is, a pulse width modulated (PWM) signal. AC power can be generated.

인버터(630)는 구현 형태에 따라 하프 브릿지 인버터와 풀 브릿지 인버터로 구분될 수 있다.The inverter 630 may be divided into a half bridge inverter and a full bridge inverter according to the implementation form.

실시 예에 따른 인버터(630)는 하프 브릿지 모드뿐만 아니라 풀 브릿지 모드로도 동작할 수 있다.The inverter 630 according to the embodiment may operate in a full bridge mode as well as a half bridge mode.

게이트 드라이버(620)는 제어기(610)로부터 공급되는 레퍼런스 클락(Ref_CLK) 신호-이하, 설명의 편의를 위해 간단히, "레퍼런스 신호"라 명함-를 이용하여 인버터(630)에 포함된 복수의 스위치를 제어하기 위한 PWM 신호(SC_0 ~ SC_N)들을 생성할 수 있다.The gate driver 620 uses a plurality of switches included in the inverter 630 using a reference clock (Ref_CLK) signal supplied from the controller 610-a business card called "reference signal" for convenience of explanation. PWM signals SC_0 to SC_N for control may be generated.

여기서, 인버터(630)가 하프 브릿지 모드로 구동되는 경우, N은 1이고, 인버터(630)가 풀 브릿지 모드로 구동되는 경우, N은 3일 수 있다.Here, when the inverter 630 is driven in half bridge mode, N is 1, and when the inverter 630 is driven in full bridge mode, N may be 3.

예를 들면, 도 6의 실시 예에서 인버터(630)가 4개의 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로인 경우, 각각의 스위치를 제어하기 위한 4개의 PWM 신호(SC_0, SC_1, SC_2, SC_3)가 게이트 드라이버(620)로부터 수신될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 6, when the inverter 630 is a full bridge circuit including four switches, four PWM signals SC_0, SC_1, SC_2, and SC_3 for controlling each switch are gate drivers. It can be received from 620.

반면, 도 6의 실시 예에서 인버터(630)가 2개의 스위치를 포함하는 하프 브릿지 회로인 경우, 인버터(630)는 각각의 스위치를 제어하기 위한 2개의 PWM 신호(SC_0, SC_1)를 게이트 드라이버(620)로부터 수신할 수 있다.On the other hand, in the embodiment of FIG. 6, when the inverter 630 is a half bridge circuit including two switches, the inverter 630 uses two PWM signals SC_0 and SC_1 for controlling each switch as a gate driver ( 620).

실시 예에 따른 제어기(610)는 인버터 동작 모드가 하프 브릿지 모드에서 풀 브릿지 동작 모드로 변경되는 경우, 전력 변화가 최소가 되도록 PWM 신호의 위상을 제어할 수도 있다.When the inverter operation mode is changed from a half bridge mode to a full bridge operation mode, the controller 610 according to the embodiment may control the phase of the PWM signal so that the power change is minimal.

일 예로, 제어기(610)는 인버터 동작 모드가 하프 브릿지 모드에서 풀 브릿지 동작 모드로 변경되는 경우, 해당 PWM 신호의 위상 차이가 144도 이상이 되도록 제어할 수 있다.For example, when the inverter operation mode is changed from a half bridge mode to a full bridge operation mode, the controller 610 may control the phase difference of the corresponding PWM signal to be 144 degrees or more.

공진 회로(640)은 인버터(630)로부터 수신되는 교류 전력 신호를 무선으로 전송할 수 있다.The resonant circuit 640 may wirelessly transmit an AC power signal received from the inverter 630.

무선 전력 송신기(600)가 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행하는 경우, 무선 전력 송신기(600)는 공진 회로(640)과 연결된 복조기(680)를 포함할 수 있다.When the wireless power transmitter 600 performs in-band communication with the wireless power receiver, the wireless power transmitter 600 may include a demodulator 680 connected to the resonant circuit 640.

복조기(680)는 인밴드 신호를 복조하여 제어기(610)에 전달할 수 있다.The demodulator 680 can demodulate and transmit the in-band signal to the controller 610.

제어기(610)는 복조기(640)로부터 수신되는 패킷에 기반하여 전력 제어를 수행할 수 있다.The controller 610 may perform power control based on the packet received from the demodulator 640.

제어기(610)는 하프 브릿지 모드 또는 풀 브릿지 모드로의 충전 중 복조기(640)로부터 수신되는 제어 오류 패킷에 기반하여 인버터 동작 모드 변경이 필요한지 판단할 수 있다. 여기서, 제어 오류 패킷은 공진 회로(640)에 흐르는 전류의 세기를 조정하기 위한 제어 오류 값을 포함할 수 있다.The controller 610 may determine whether it is necessary to change the operation mode of the inverter based on a control error packet received from the demodulator 640 during charging in half-bridge mode or full-bridge mode. Here, the control error packet may include a control error value for adjusting the intensity of the current flowing through the resonant circuit 640.

수신기는 구비된 정류기 출력 전압에 기반하여 동적으로 제어 오류 값을 결정할 수 있다.The receiver can dynamically determine the control error value based on the rectifier output voltage provided.

수신기는 결정된 제어 오류 값이 포함된 제어 오류 패킷을 인밴드 통신을 통해 송신단으로 전송할 수 있다.The receiver may transmit a control error packet including the determined control error value to the transmitting end through in-band communication.

실시 예에 따른 제어기(610)는 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값의 수신 패턴-이하, 설명의 편의를 위해 제어 오류 패턴이라 명함-에 기반하여 인버터 동작 모드의 변경이 필요한지 판단할 수도 있다.The controller 610 according to the embodiment may determine whether a change in the inverter operation mode is necessary based on a reception pattern of a control error value included in a control error packet-a control error pattern for convenience of description, and a business card.

제어기(610)는 분석된 제어 오류 패턴과 미리 저장된 제어 오류 패턴의 일치 여부에 기반하여 충전 모드 변경 여부를 판단할 수 있다.The controller 610 may determine whether to change the charging mode based on whether the analyzed control error pattern matches the previously stored control error pattern.

제어기(610)는 충전 중 제어 오류 패킷에 기반하여 펄스 폭 변조(PWM: PulseWidth Modulation) 신호의 위상을 조절할 수도 있다.The controller 610 may adjust the phase of a pulse width modulation (PWM) signal based on a control error packet during charging.

제어기(610)는 충전 중 제어 오류 패킷에 기반하여 펄스 폭 변조(PWM: PulseWidth Modulation) 신호의 주파수를 조절할 수도 있다.The controller 610 may adjust the frequency of a pulse width modulation (PWM) signal based on a control error packet during charging.

제어기(610)는 충전 중 제어 오류 패킷에 기반하여 펄스 폭 변조(PWM: PulseWidth Modulation) 신호의 듀티비를 조절할 수도 있다.The controller 610 may adjust the duty ratio of a pulse width modulation (PWM) signal based on a control error packet during charging.

제어기(610)는 제1 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비로 고정시킬 수 있다. 여기서, 최대 효율을 가지는 듀티비는 기본 전력비(Fundamental Power Ratio)가 최대인 듀티비일 수 있다. 여기서, 기본 전력비는 하기의 수학식 1과 같이, 펀더멘털 신호를 펀더멘털 신호와 하모닉 성분 신호들의 합으로 나누어 산출될 수 있다.The controller 610 may fix the duty ratio of the pulse width modulated signal to the duty ratio having the maximum efficiency during the first power control period. Here, the duty ratio having the maximum efficiency may be a duty ratio having a maximum fundamental power ratio. Here, the basic power ratio may be calculated by dividing the fundamental signal by the sum of the fundamental signal and the harmonic component signals, as shown in Equation 1 below.

(수학식 1)

(Equation 1)

여기서,

은 기본 신호(Fundamental signal)의 세기이고,

는 2차 하모닉 신호(Second harmonic signal)의 세기이고,

는 3차 하모닉 신호(Third harmonic signal)의 세기이고,

는 n차 하모닉 신호(N-th harmonic signal)의 세기를 의미한다.here,

Is the strength of the fundamental signal,

Is the strength of the second harmonic signal,

Is the intensity of the third harmonic signal,

Denotes the intensity of the n-th harmonic signal.

제1 전력 제어 구간 동안 제어기(610)는 동작 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수 사이에서 조절할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 크다.During the first power control period, the controller 610 may adjust the operating frequency between the first frequency and the second frequency. Here, the second frequency is greater than the first frequency.

제1 전력 제어 구간은 송수신기 사이의 정렬 상태가 정상인 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 동작 구간일 수 있다.The first power control section may be an operation section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which alignment between the transceivers is normal.

제어기(610)는 제2 전력 제어 구간에서 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최소 값인 0에서 최대 효율을 가지는 듀티비까지 동적으로 제어할 수 있다. 이때, 제어기(610)는 동작 주파수를 제2 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 610 may dynamically control the duty ratio of the pulse width modulated signal from the minimum value of 0 to the duty ratio having the maximum efficiency in the second power control period. At this time, the controller 610 may fix the operating frequency to the second frequency.

제2 전력 제어 구간은 선택 단계에서 물체를 감지한 후 전력 전송 단계로의 진입 이전의 전력 전송 구간을 의미할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신 장치(600)는 제2 전력 제어 구간 동안 디지털 핑을 전송할 수 있다.The second power control section may refer to a power transfer section before entering the power transfer step after sensing an object in the selection step. For example, the wireless power transmission apparatus 600 may transmit a digital ping during the second power control period.

제어기(610)는 제3 전력 제어 구간에서 펄스 폭 변 신호의 듀티비를 최대 효율 가지는 듀티비에서 최대 듀티비-즉, 0.5-까지 동적으로 조절할 수 있다. 이때, 제어기(610)는 동작 주파수를 제1 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 610 may dynamically adjust the duty ratio of the pulse width change signal from the duty ratio having the maximum efficiency to the maximum duty ratio-that is, 0.5-in the third power control period. At this time, the controller 610 may fix the operating frequency to the first frequency.

일 예로, 제3 전력 제어 구간은 송수신기 사이의 정렬 상태가 정상이 아닌 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 동작 구간일 수 있다.For example, the third power control section may be an operation section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which alignment between the transceivers is not normal.

제1 전력 제어 구간에 상응하는 전력은 제2 전력 제어 구간에 상응하는 전력보다 크고, 제3 전력 제어 구간에 상응하는 전력보다 작을 수 있다.The power corresponding to the first power control period may be greater than the power corresponding to the second power control period and may be smaller than the power corresponding to the third power control period.

이하 설명의 편의를 위해, 최대 효율을 가지는 듀티비를 최대 효율 듀티비 또는 제1 값이라 명하기로 한다.For convenience of description below, a duty ratio having the maximum efficiency is referred to as a maximum efficiency duty ratio or a first value.

실시 예에 따른 제1 값은 3.7일 수 있다. 이때, 제1 값의 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to the embodiment may be 3.7. At this time, the limit of the error of the first value may be +/- 10%.

다른 실시 예에 따른 제1 값은 4.3일 수 있다. 이때, 제1 값의 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to another embodiment may be 4.3. At this time, the limit of the error of the first value may be +/- 10%.

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.32보다 크고 0.48보다 작은 값 중 어느 하나일 수 있다.The first value according to another embodiment may be any one of values greater than 0.32 and less than 0.48.

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.43보다 크고 0.48보다 작은 값 중 어느 하나일 수 있다.The first value according to another embodiment may be any one of values greater than 0.43 and less than 0.48.

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 기본 전력비(Fundamental Power Ratio)가 0.9이상인 듀티비 중 어느 하나의 값으로 결정될 수 있다.The first value according to another embodiment may be determined as any one of a duty ratio having a fundamental power ratio of 0.9 or more.

실시 예에 따른 상기 제1 주파수는 110kHz이고 제2 주파수는 145kHz일 수 있다.According to an embodiment, the first frequency may be 110 kHz and the second frequency may be 145 kHz.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기 도 6의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(600)는 피드백 신호에 기초하여 결정된 전력 세기 구간에 따라 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 적응적으로 조절함으로써, 충전 효율을 극대화시키 수 있는 장점이 있다.As described above, the wireless power transmission apparatus 600 according to the embodiment of FIG. 6 adjusts the charging efficiency by adaptively adjusting the duty ratio of the pulse width modulated signal according to the power intensity section determined based on the feedback signal. It has the advantage of maximizing.

도 7은 실시 예에 인버터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the operation of the inverter in the embodiment.

상기 도 3의 교류 전력 변환기(320) 및 상기 도 6의 인버터(630)는 하프 브릿지 타입의 인버터 및(또는) 풀 브릿지 타입의 인버터를 포함하여 구성될 수 있다.The AC power converter 320 of FIG. 3 and the inverter 630 of FIG. 6 may include a half bridge type inverter and/or a full bridge type inverter.

상기 도 3 및 도 6의 제어기(310, 610)는 동적으로 인버터 동작 모드를 제어할 수도 있다.The controllers 310 and 610 of FIGS. 3 and 6 may dynamically control the inverter operation mode.

도면 번호 7a를 참조하면, 하프 브릿지 인버터는 두 개의 스위치(S1 및 S2)를 포함하고, 게이트 드라이버의 PWM 신호에 따라 해당 스위치가 ON/OFF 제어되어 출력 전압(Vo)이 변경시킴으로써 교류 전력 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7A, the half-bridge inverter includes two switches S1 and S2, and the corresponding switch is ON/OFF controlled according to the PWM signal of the gate driver so that the output voltage Vo changes the AC power signal. Can be created.

일 예로, 도면 번호 710에 도시된 바와 같이, S1 스위치가 단락되고, S2 스위치가 개방되면, 출력 전압(Vo)는 입력 전압인 +Vdc 값을 갖는다. 반면, S1 스위치가 개방되고, S2 스위치가 단락되면, 출력 전압(Vo)는 0 값을 갖는다.For example, as illustrated in 710, when the S1 switch is shorted and the S2 switch is opened, the output voltage Vo has a value of +Vdc, which is an input voltage. On the other hand, when the S1 switch is opened and the S2 switch is shorted, the output voltage Vo has a value of zero.

하프 브릿지 인버터는 게이트 드라이버로부터 위상이 상이한 제1 내지 제2 PWM 신호를 수신하고, 제1 내지 제2 PWM 신호를 이용하여 S1 스위치와 S2 스위치를 제어할 수 있다.The half-bridge inverter may receive the first to second PWM signals having different phases from the gate driver, and control the S1 switch and the S2 switch using the first to second PWM signals.

제1 내지 제2 PWM 신호에 따라 S1 스위치와 S2 스위치가 교차 단락되면, 하프 브릿지 인버터는 특정 주기를 가지는 교류 전력 신호를 출력할 수 있다.When the S1 switch and the S2 switch are cross-shorted according to the first to second PWM signals, the half bridge inverter may output an AC power signal having a specific period.

상기 도 7의 도면 부호 7b를 참조하면, 풀 브릿지 인버터는 네 개의 스위치(S1, S2, S3 및 S4)를 포함하여 구성될 수 있으며, 게이트 드라이버로부터 수신되는 PWM 신호에 따라 해당 스위치가 ON/OFF 제어될 수 있다.Referring to reference numeral 7b in FIG. 7, the full bridge inverter may include four switches S1, S2, S3, and S4, and the corresponding switch is ON/OFF according to the PWM signal received from the gate driver. Can be controlled.

풀 브릿지 인버터의 출력 전압(Vo) 레벨은 도면 번호 720에 도시된 바와 같이, +Vdc 또는 -Vdc 또는 0의 값을 가질 수 있다.The output voltage (Vo) level of the full bridge inverter may have a value of +Vdc or -Vdc or 0, as shown in FIG.

일 예로, S1 스위치와 S2 스위치가 단락되고, 나머지 스위치가 개방되면, 출력 전압(Vo) 레벨은 +Vdc 값을 가진다. 반면, S3 스위치와 S4 스위치가 단락되고, 나머지 스위치가 개방되면, 출력 전압(Vo) 레벨은 -Vdc 값을 가진다.For example, when the S1 switch and the S2 switch are short-circuited and the remaining switches are opened, the output voltage (Vo) level has a value of +Vdc. On the other hand, when the S3 switch and the S4 switch are shorted, and the remaining switches are opened, the output voltage (Vo) level has a value of -Vdc.

도 8은 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 폐루프 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a closed loop power control method of a wireless power transmission system according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 무선 전력 수신기(810)는 무선 전력 송신기(820)로부터 교류 전력을 수신할 수 있다(S811).Referring to FIG. 8, the wireless power receiver 810 may receive AC power from the wireless power transmitter 820 (S811).

무선 전력 수신기(810)는 수신된 전력의 세기에 기초하여 실제 제어 포인트(Actual Control Point)를 결정할 수 있다(S812).The wireless power receiver 810 may determine an actual control point based on the received power strength (S812).

또한, 무선 전력 수신기(810)는 요구 제어 포인트(Desired Control Point)를 선택할 수 있다(S813).Also, the wireless power receiver 810 may select a desired control point (S813).

여기서, 요구 제어 포인트는 해당 무선 전력 수신기(810)의 타입 및 전력 수신 등급 등에 기초하여 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 요구 제어 포인트는 무선 전력 송신기(820)와의 소정 협상 절차를 통해 동적으로 선택될 수도 있다.Here, the request control point may be selected based on the type and power reception class of the corresponding wireless power receiver 810, but is not limited thereto, and the request control point is dynamic through a predetermined negotiation procedure with the wireless power transmitter 820. It may be selected as.

하지만, 이 또한, 실시 예에 불과하며, 요구 제어 포인트의 선택 방법은 당업자의 설계에 따라 상이할 수 있음을 주의해야 한다.However, it should be noted that this is only an example, and the method of selecting the required control point may be different according to the design of a person skilled in the art.

무선 전력 수신기(810)는 결정된 실제 제어 포인트와 선택된 요구 제어 포인트에 기반하여 제어 오류 값을 산출할 수 있다(S814).The wireless power receiver 810 may calculate a control error value based on the determined actual control point and the selected request control point (S814).

무선 전력 수신기(810)는 제어 오류 값이 포함된 제어 오류 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(820)로 전송할 수 있다(S830).The wireless power receiver 810 may generate a control error packet including a control error value and transmit it to the wireless power transmitter 820 (S830).

일 예로, 무선 전력 송신기(820)는 인밴드 통신 신호를 복조하여 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값을 식별할 수 있다.For example, the wireless power transmitter 820 may demodulate the in-band communication signal to identify the control error value included in the control error packet.

무선 전력 송신기(820)는 송신 코일에 흐르는 전류의 세기를 측정하여 실제 송신 코일 전류를 결정할 수 있다(S821).The wireless power transmitter 820 may determine the actual transmit coil current by measuring the intensity of the current flowing in the transmit coil (S821).

무선 전력 송신기(820)는 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값과 결정된 실제 송신 코일 전류에 기반하여 새로운 송신 코일 전류를 결정할 수 있다(S822).The wireless power transmitter 820 may determine a new transmission coil current based on the control error value included in the control error packet and the determined actual transmission coil current (S822).

무선 전력 송신기(820)는 실제 송신 코일 전류가 결정된 새로운 송신 코일 전류에 수렴하도록 제어할 수 있다(S823).The wireless power transmitter 820 may control the actual transmit coil current to converge to the determined new transmit coil current (S823).

이때, 무선 전력 송신기(820)는 현재 송신 코일에 흐르는 전류를 결정된 새로운 송신 코일 전류로 조절하기 위한 제어 방법을 결정할 수 있다. 여기서, 결정된 제어 방법에 따라 무선 전력 송신기(820)는 새로운 동작 포인트를 산출할 수 있다.At this time, the wireless power transmitter 820 may determine a control method for adjusting the current flowing through the current transmission coil to the determined new transmission coil current. Here, the wireless power transmitter 820 may calculate a new operation point according to the determined control method.

무선 전력 송신기(820)는 산출된 새로운 동작 포인트를 설정할 수 있다(S824).The wireless power transmitter 820 may set the calculated new operation point (S824).

무선 전력 송신기(820)는 설정된 새로운 동작 포인트에 따라 전력을 변환하여 무선 전력 수신기(810)로 전송할 수 있다(S825).The wireless power transmitter 820 may convert power according to the set new operation point and transmit it to the wireless power receiver 810 (S825).

상기한 도 8의 실시 예에 있어서, 현재 송신 코일에 흐르는 전류를 결정된 새로운 송신 코일 전류로 조절하기 위한 제어 방법은 다음의 네 가지 제어 방법 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.In the above-described embodiment of FIG. 8, the control method for adjusting the current flowing through the current transmission coil to the determined new transmission coil current may be determined by at least one of the following four control methods.

1) 전력 변환기에 입력되는 DC 전압-즉, 인버터 동작 전압-을 제어하는 전압 제어 방법1) A voltage control method that controls the DC voltage input to the power converter, that is, the inverter operating voltage.

2) 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조 신호의 위상을 제어하는 위상 제어 방법2) Phase control method to control the phase of the pulse width modulated signal applied to the inverter

3) 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 제어하는 듀티 제어 방법3) Duty control method for controlling the duty ratio of the pulse width modulated signal applied to the inverter

4) 전력 변환기에 입력되는 레퍼런스 신호의 주파수-즉, 동작 주파수-를 제어하는 주파수 제어 방법4) Frequency control method for controlling the frequency of the reference signal input to the power converter, that is, the operating frequency.

실시 예에 따른 무선 전력 송신기(820)는 상기한 4가지 방법들 중 듀티 제어 방법 및 주파수 제어 방법만이 적용 가능하도록 설계될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The wireless power transmitter 820 according to the embodiment may be designed such that only the duty control method and the frequency control method among the above four methods are applicable, but is not limited thereto.

실시 예에 따른 무선 전력 송신기(820)는 피드백 신호에 기초하여 산출된 동작 포인트에 따라 전력 제어 타입을 식별하고, 식별된 전력 제어 타입에 상응하여 듀티 및 주파수를 제어할 수 있다. 여기서, 전력 제어 타입의 구체적인 실시 예는 후술할 도면을 통해 보다 명확해질 것이다.The wireless power transmitter 820 according to an embodiment may identify a power control type according to an operation point calculated based on a feedback signal, and control duty and frequency according to the identified power control type. Here, a specific embodiment of the power control type will be more apparent through the drawings to be described later.

도 9는 실시 예에 따른 하프 브릿지 인버터가 구비된 무선 전력 송신 장치를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus equipped with a half-bridge inverter according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(900)는 제어기(910), 게이트드라이버(920), 하프 브릿지 인버터(930), 공진 회로 또는 송신부(940), 전류 센서(950) 및 복조기(960)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the wireless power transmitter 900 includes a controller 910, a gate driver 920, a half bridge inverter 930, a resonant circuit or transmitter 940, a current sensor 950, and a demodulator 960. It may be configured to include.

공진 회로(940)는 직렬 연결된 캐패시터 C 및 인덕터 L를 포함하여 구성될 수 있다.The resonant circuit 940 may include a capacitor C and an inductor L connected in series.

실시 예로, 제어기(910)는 실시간 결정된 전송 전력의 세기에 따라 상이한 타입의 전력 제어를 수행할 수 있다.In an embodiment, the controller 910 may perform different types of power control according to the strength of the transmitted power determined in real time.

일 예로, 제어기(910)의 전체 전력 제어 구간은 하프 브릿지 인버터(930)의 출력 신호를 제1 주파수에서 제2 주파수까지 가변하는 제1 전력 제어 구간과 상기 하프 브릿지 인버터(930)의 출력 신호를 제1 듀티비에서 제2 듀티비까지 가변하는 제2 전력 제어 구간과 상기 하프 브릿지 인버터(930)의 출력 신호를 상기 제2 듀티비에서 제3 듀티비까지 가변하는 제3 전력 제어 구간을 포함할 수 있다.For example, the entire power control section of the controller 910 includes a first power control section that varies an output signal of the half bridge inverter 930 from a first frequency to a second frequency and an output signal of the half bridge inverter 930. A second power control section that varies from the first duty ratio to the second duty ratio and a third power control section that varies the output signal of the half bridge inverter 930 from the second duty ratio to the third duty ratio. Can be.

여기서, 상기 제1 전력 제어 구간의 전력은 상기 제2 전력 제어 구간의 전력 이상이고, 상기 제3 전력 제어 구간의 전력은 상기 제1 전력 제어 구간의 전력 이상일 수 있다.Here, power of the first power control section may be greater than or equal to power of the second power control section, and power of the third power control section may be greater than or equal to power of the first power control section.

제어기(910)는 무선 전력 송신 장치(900)의 전체적인 동작을 제어하고, 게이트드라이버(920)에 레퍼런스 클락 신호를 제공할 수 있다.The controller 910 may control the overall operation of the wireless power transmission apparatus 900 and provide a reference clock signal to the gate driver 920.

게이트드라이버(920)는 레퍼런스 클락 신호를 이용하여 하프 브릿지 인버터(930)의 스위치 구동을 위한 스위치 구동 신호를 생성할 수 있다.The gate driver 920 may generate a switch driving signal for driving the switch of the half bridge inverter 930 using the reference clock signal.

스위치 구동 신호는 제1 스위치(931)에 인가되는 제1 스위치 구동 신호 SWD1과 제2 스위치(932)에 인가되는 제2 스위치 구동 신호 SWD2를 포함할 수 있다.The switch driving signal may include a first switch driving signal SWD1 applied to the first switch 931 and a second switch driving signal SWD2 applied to the second switch 932.

하프 브릿지 인버터(930)는 제1 내지 제2 스위치 구동 신호 및 직류 구동 전압인 V_rail을 인가 받아 교류 전력 신호 V1을 생성할 수 있다.The half-bridge inverter 930 may generate the AC power signal V1 by receiving the first to second switch driving signals and V_rail, which are DC driving voltages.

생성된 교류 전력 신호 V1은 공진 회로(940)를 통해 무선으로 출력될 수 있다.The generated AC power signal V1 may be wirelessly output through the resonance circuit 940.

전류 센서(950)는 공진 회로(940)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어기(910)에 제공할 수 있다.The current sensor 950 measures the intensity of the current applied to the resonant circuit 940 and provides the measurement result to the controller 910.

복조기(960)는 공진 회로(940)와 연결되어 진폭 변조된 인밴드 신호를 복조하고, 복조된 신호를 제어기(910)에 제공할 수 있다.The demodulator 960 may be connected to the resonance circuit 940 to demodulate the amplitude-modulated in-band signal, and provide the demodulated signal to the controller 910.

제어기(950)는 전류 센서(950)로부터 수신된 전류의 세기에 관한 정보와 복조기(960)로부터 수신된 피드백 정보에 기초하여 동작 포인트를 산출할 수 있다. 일 예로, 피드백 정보는 폐루프 전력 제어를 위한 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값을 포함할 수 있다.The controller 950 may calculate an operation point based on information about the strength of the current received from the current sensor 950 and feedback information received from the demodulator 960. For example, the feedback information may include a control error value included in a control error packet for closed loop power control.

제어기(950)는 산출된 동작 포인트에 상응하는 전력 제어 타입을 식별하고, 식별된 전력 제어 타입에 따라 동작 주파수 및(또는) 듀티비를 제어할 수 있다. 여기서, 전력 제어 타입은 상기한 제1 내지 제3 전력 제어 구간을 의미할 수 있다.The controller 950 may identify a power control type corresponding to the calculated operation point, and control an operating frequency and/or duty ratio according to the identified power control type. Here, the power control type may mean the first to third power control periods described above.

일 예로, 제어기(950)는 레퍼런스 클락 신호의 주파수를 조절하여 동작 주파수를 제어할 수 있다.For example, the controller 950 may control the operating frequency by adjusting the frequency of the reference clock signal.

일 예로, 제어기(950)는 제1 스위치 구동 신호와 제2 스위치 구동 신호의 위상 차이를 제어하여 교류 전력 신호 V1의 듀티비를 제어할 수 있다.For example, the controller 950 may control the duty ratio of the AC power signal V1 by controlling the phase difference between the first switch driving signal and the second switch driving signal.

제어기(910)는 제1 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비로 고정시킬 수 있다. 여기서, 최대 효율을 가지는 듀티비는 기본 전력비(Fundamental Power Ratio)가 최대인 듀티비일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 제1 전력 제어 구간 동안 고정되는 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값을 가지는 듀티비 중 어느 하나로 결정될 수 있다.The controller 910 may fix the duty ratio of the pulse width modulated signal to the duty ratio having the maximum efficiency during the first power control period. Here, the duty ratio having the maximum efficiency may be a duty ratio in which the fundamental power ratio is the maximum, but is not limited thereto, and the duty ratio fixed during the first power control period has a value in which the basic power ratio is 89% or more. It can be determined by any one of the duty ratios.

제1 전력 제어 구간 동안 제어기(910)는 동작 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수 사이에서 조절할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 클 수 있다.During the first power control period, the controller 910 may adjust the operating frequency between the first frequency and the second frequency. Here, the second frequency may be greater than the first frequency.

제1 전력 제어 구간은 송수신 사이의 정렬 상태가 정상인 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 동작 구간일 수 있다.The first power control section may be an operation section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which alignment between transmission and reception is normal.

제어기(910)는 제2 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최소 값인 0에서 최대 효율을 가지는 듀티비까지 동적으로 제어할 수 있다. 이때, 제어기(910)는 동작 주파수를 제2 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 910 may dynamically control the duty ratio of the pulse width modulated signal from the minimum value of 0 to the duty ratio having the maximum efficiency during the second power control period. At this time, the controller 910 may fix the operating frequency to the second frequency.

제2 전력 제어 구간은 전력 전송 단계로의 진입 이전의 전력 전송 구간을 의미할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신 장치(900)는 제2 전력 제어 구간 동안 디지털 핑을 전송할 수 있다.The second power control section may refer to a power transfer section before entering the power transfer step. For example, the wireless power transmission apparatus 900 may transmit a digital ping during the second power control period.

제어기(910)는 제3 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변 신호의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비에서 최대 듀티비-예를 들면, 0.5(50%)-까지 동적으로 조절할 수 있다. 이때, 제어기(910)는 동작 주파수를 제1 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 910 may dynamically adjust the duty ratio of the pulse width change signal from the duty ratio having the maximum efficiency to the maximum duty ratio-for example, 0.5 (50%)-during the third power control period. At this time, the controller 910 may fix the operating frequency to the first frequency.

제1 전력 제어 구간에 상응하는 전력은 제2 전력 제어 구간에 상응하는 전력이상이고, 제3 전력 제어 구간에 상응하는 전력 이하일 수 있다.The power corresponding to the first power control period may be greater than or equal to the power corresponding to the second power control period, and may be equal to or less than the power corresponding to the third power control period.

여기서, 최대 효율 듀티비인 제1 값은 하기의하나로 결정될 수 있다.Here, the first value that is the maximum efficiency duty ratio may be determined as one of the following.

다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.43(43%)일 수 있다. 이때, 제1 값의 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to another embodiment may be 0.43 (43%). At this time, the limit of the error of the first value may be +/- 10%.

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.32(32%)보다 크고 0.48(48%)보다 작은 값 중 어느 하나일 수 있다.The first value according to another embodiment may be any one of values greater than 0.32 (32%) and less than 0.48 (48%).

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.43(43%)보다 크고 0.48(48%)보다 작은 값 중 어느 하나일 수 있다.The first value according to another embodiment may be any one of values greater than 0.43 (43%) and smaller than 0.48 (48%).

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 기본 전력비(Fundamental Power Ratio)가 0.89(89%)이상인 듀티비 중 어느 하나의 값으로 결정될 수 있다.The first value according to another embodiment may be determined as any one of the duty ratios in which the fundamental power ratio is 0.89 (89%) or more.

상기 도 9의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(900)는 정상적인 충전 구간에서 듀티비를 최대 효율을 가지도록 고정한 후 동작 주파수 조절을 통해 폐루프 전력 제어를 수행하므로, 전송 효율을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 하모닉 성분에 의한 전자파 간섭(EMI)을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.Since the wireless power transmission apparatus 900 according to the embodiment of FIG. 9 fixes the duty ratio to have the maximum efficiency in a normal charging period, and performs closed loop power control through operating frequency adjustment, thus improving transmission efficiency. In addition, there is an advantage of minimizing electromagnetic interference (EMI) caused by harmonic components.

도 10은 실시 예에 따른 풀 브릿지 인버터가 구비된 무선 전력 송신 장치를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus equipped with a full bridge inverter according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1000)는 제어기(1010), 게이트드라이버(1020), 풀 브릿지 인버터(1030), 공진 회로(1040), 전류 센서(1050) 및 복조기(1060)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 10, the wireless power transmission apparatus 1000 includes a controller 1010, a gate driver 1020, a full bridge inverter 1030, a resonance circuit 1040, a current sensor 1050, and a demodulator 1060 Can be configured.

일 예로, 제어기(1010)의 전체 전력 제어 구간은 풀 브릿지 인버터(1030)의 출력 신호를 제1 주파수에서 제2 주파수까지 가변하는 제1 전력 제어 구간과 풀 브릿지 인버터(1030)의 출력 신호를 제1 듀티비에서 제2 듀티비까지 가변하는 제2 전력 제어 구간과 풀 브릿지 인버터(1030)의 출력 신호를 상기 제2 듀티비에서 제3 듀티비까지 가변하는 제3 전력 제어 구간을 포함할 수 있다.For example, the entire power control section of the controller 1010 includes a first power control section that varies the output signal of the full bridge inverter 1030 from a first frequency to a second frequency and an output signal of the full bridge inverter 1030. It may include a second power control period varying from 1 duty ratio to a second duty ratio and a third power control period varying the output signal of the full bridge inverter 1030 from the second duty ratio to the third duty ratio. .

공진 회로(1040)는 직렬 연결된 캐패시터 C 및 인덕터 L를 포함하여 구성될 수 있다.The resonant circuit 1040 may include a capacitor C and an inductor L connected in series.

제어기(1010)는 무선 전력 송신 장치(1000)의 전체적인 동작을 제어하고, 게이트드라이버(1020)에 레퍼런스 클락 신호를 제공할 수 있다.The controller 1010 controls the overall operation of the wireless power transmission apparatus 1000 and provides a reference clock signal to the gate driver 1020.

게이트드라이버(1020)는 레퍼런스 클락 신호를 이용하여 풀 브릿지 인버터(1030)에 구비된 제1 내지 제4 스위치(SW1 내지 SW4, 1031 내지 1034)를 구동시키기 위한 복수의 스위치 구동 신호를 생성할 수 있다.The gate driver 1020 may generate a plurality of switch driving signals for driving the first to fourth switches SW1 to SW4 and 1031 to 1034 provided in the full bridge inverter 1030 using the reference clock signal. .

여기서, 스위치 구동 신호는 제1 스위치(1031)에 인가되는 제1 스위치 구동 신호 SWD1, 제2 스위치(1032)에 인가되는 제2 스위치 구동 신호 SWD2, 제3 스위치(1033)에 인가되는 제3 스위치 구동 신호 SWD3 및 제4 스위치(1034)에 인가되는 제4 스위치 구동 신호 SWD4를 포함할 수 있다.Here, the switch driving signal is the first switch driving signal SWD1 applied to the first switch 1031, the second switch driving signal SWD2 applied to the second switch 1032, and the third switch applied to the third switch 1033 The driving signal SWD3 and the fourth switch driving signal SWD4 applied to the fourth switch 1034 may be included.

풀 브릿지 인버터(1030)는 제1 내지 제4 스위치 구동 신호 및 직류 구동 전압인 V_rail를 인가 받아 교류 전력 신호 V1을 생성할 수 있다.The full bridge inverter 1030 may generate the AC power signal V1 by receiving the first to fourth switch driving signals and V_rail, which are DC driving voltages.

생성된 교류 전력 신호 V1은 공진 회로(1040)를 통해 무선으로 출력될 수 있다.The generated AC power signal V1 may be wirelessly output through the resonance circuit 1040.

전류 센서(1050)는 전력 전송 중 공진 회로(1040)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 제어기(1010)에 제공할 수 있다.The current sensor 1050 measures the intensity of the current applied to the resonant circuit 1040 during power transmission, and provides the measurement result to the controller 1010.

복조기(1060)는 공진 회로(1040)와 연결되어 수신기에 의해 진폭 변조된 인밴드 신호를 복조하고, 복조된 신호를 제어기(1010)에 제공할 수 있다.The demodulator 1060 may be connected to the resonant circuit 1040 to demodulate the in-band signal amplitude-modulated by the receiver and provide the demodulated signal to the controller 1010.

제어기(1010)는 전류 센서(1050)로부터 수신된 전류의 세기에 관한 정보와 복조기(1060)로부터 수신된 피드백 정보에 기초하여 동작 포인트를 산출할 수 있다. 일 예로, 피드백 정보는 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값일 수 있다.The controller 1010 may calculate an operation point based on information about the strength of the current received from the current sensor 1050 and feedback information received from the demodulator 1060. For example, the feedback information may be a control error value included in a control error packet.

제어기(1010)는 산출된 동작 포인트에 상응하는 전력 제어 타입을 식별하고, 식별된 전력 제어 타입에 따라 동작 주파수 및(또는) 듀티비를 제어할 수 있다.The controller 1010 may identify a power control type corresponding to the calculated operation point, and control an operating frequency and/or duty ratio according to the identified power control type.

일 예로, 제어기(1010)는 레퍼런스 클락 신호의 주파수를 조절하여 동작 주파수를 제어할 수 있다.For example, the controller 1010 may control the operating frequency by adjusting the frequency of the reference clock signal.

일 예로, 제어기(1010)는 제1 스위치 구동 신호와 제4 스위치 구동 신호의 위상 차이를 제어하여 교류 전력 신호 V2-V1의 듀티비를 제어할 수 있다.For example, the controller 1010 may control the duty ratio of the AC power signal V2-V1 by controlling the phase difference between the first switch driving signal and the fourth switch driving signal.

제어기(1010)는 제1 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비로 고정시킬 수 있다. 여기서, 최대 효율을 가지는 듀티비는 기본 전력비(Fundamental Power Ratio)가 최대인 듀티비일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The controller 1010 may fix the duty ratio of the pulse width modulated signal to the duty ratio having the maximum efficiency during the first power control period. Here, the duty ratio having the maximum efficiency may be a duty ratio having a maximum fundamental power ratio, but is not limited thereto.

제1 전력 제어 구간 동안 제어기(1010)는 동작 주파수를 제1 주파수에서 제2 주파수 사이에서 조절할 수 있다. 여기서, 제2 주파수는 제1 주파수보다 클 수 있다.During the first power control period, the controller 1010 may adjust the operating frequency between the first frequency and the second frequency. Here, the second frequency may be greater than the first frequency.

제1 전력 제어 구간은 송수신가 잘 정렬된 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 동작 구간일 수 있다.The first power control section may be an operation section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which transmission and reception are well aligned.

제어기(1010)는 제2 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변조 신호의 듀티비를 최소 값인 0에서 최대 효율을 가지는 듀티비까지 동적으로 제어할 수 있다. 이때, 제어기(1010)는 동작 주파수를 제2 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 1010 may dynamically control the duty ratio of the pulse width modulated signal from the minimum value of 0 to the duty ratio having the maximum efficiency during the second power control period. At this time, the controller 1010 may fix the operating frequency to the second frequency.

제2 전력 제어 구간은 전력 전송 단계로의 진입 이전의 전력 전송 구간을 의미할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신 장치(1000)는 제2 전력 제어 구간 동안 디지털 핑을 전송할 수 있다.The second power control section may refer to a power transfer section before entering the power transfer step. For example, the wireless power transmission apparatus 1000 may transmit a digital ping during the second power control period.

제어기(1010)는 제3 전력 제어 구간 동안 펄스 폭 변 신호의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비에서 최대 듀티비-예를 들면, 0.5(50%)-까지 동적으로 조절할 수 있다. 이때, 제어기(1010)는 동작 주파수를 제1 주파수로 고정시킬 수 있다.The controller 1010 may dynamically adjust the duty ratio of the pulse width change signal from the duty ratio having the maximum efficiency to the maximum duty ratio-for example, 0.5 (50%)-during the third power control period. At this time, the controller 1010 may fix the operating frequency to the first frequency.

여기서, 상기 제1 값은 하기와 같이 결정될 수 있다.Here, the first value may be determined as follows.

실시 예에 따른 제1 값은 0.37(37%)일 수 있다. 이때, 제1 값의 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to the embodiment may be 0.37 (37%). At this time, the limit of the error of the first value may be +/- 10%.

실시 예에 따른 상기 제1 주파수는 110kHz이고, 상기 제2 주파수는 145kHz일 수 있다.According to an embodiment, the first frequency may be 110 kHz, and the second frequency may be 145 kHz.

상기 도 10의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(1000)는 정상적인 충전 구간에서 듀티비를 최대 효율을 가지도록 고정한 후 동작 주파수 조절을 통해 폐루프 전력 제어를 수행하므로, 전송 효율을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 하모닉 성분에 의한 전자파 간섭(EMI)을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.Since the wireless power transmission apparatus 1000 according to the embodiment of FIG. 10 fixes the duty ratio to have the maximum efficiency in a normal charging period and performs closed-loop power control by adjusting the operating frequency, transmission efficiency can be improved. In addition, there is an advantage of minimizing electromagnetic interference (EMI) caused by harmonic components.

도 11은 실시 예에 따른 듀티비 별 교류 전력 신호의 파형을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a waveform of an AC power signal for each duty ratio according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 도면 번호 1110은 듀티비가 0.5일 때의 신호 파형이고, 도면 번호 1120은 듀티비가 0.4일 때의 신호 파형이고, 도면 번호 1130은 듀티비가 0.3일 때의 신호 파형이고, 도면 번호 1140은 듀티비가 0.2일 때의 신호 파형이다.Referring to FIG. 11, reference numeral 1110 is a signal waveform when the duty ratio is 0.5, reference numeral 1120 is a signal waveform when the duty ratio is 0.4, and reference numeral 1130 is a signal waveform when the duty ratio is 0.3, and reference numeral 1140 is a signal waveform when the duty ratio is 0.2.

도 12는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for describing a wireless power control method of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

도 12를 참조하면, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 전체 전력 제어 구간은 크게 제1 전력 제어 구간(1210)과 제2 전력 제어 구간(1220)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 12, the entire power control section of the wireless power transmission apparatus according to the embodiment may be largely configured to include a first power control section 1210 and a second power control section 1220.

제1 전력 제어 구간(1210)에서 조절되는 전력은 제2 전력 제어 구간(1220)에서 조절되는 전력 이상일 수 있다.The power adjusted in the first power control section 1210 may be greater than or equal to the power adjusted in the second power control section 1220.

무선 전력 송신 장치는 제1 전력 제어 구간(1210) 동안 인버터 출력 신호의 주파수를 특정 주파수 대역 내에서 가변하고, 듀티비를 특정 값으로 고정하여 전력 제어를 수행할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may perform power control by varying the frequency of the inverter output signal within a specific frequency band during the first power control period 1210 and fixing the duty ratio to a specific value.

무선 전력 송신 장치는 제2 전력 제어 구간(1220) 동안 인버터 출력 신호의 주파수를 특정 값으로 고정하고, 듀티비를 특정 범위 내에서 가변하여 전력 제어를 수행할 수 있다.The wireless power transmission device may perform power control by fixing the frequency of the inverter output signal to a specific value during the second power control period 1220 and varying the duty ratio within a specific range.

실시 예로, 제1 전력 제어 구간(1210)에서 고정되는 듀티비는 제2 전력 제어 구간(1220)에서 가변되는 최대 듀티비일 수 있다. 여기서, 최대 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값으로 설정될 수 있다.For example, the duty ratio fixed in the first power control period 1210 may be a maximum duty ratio variable in the second power control period 1220. Here, the maximum duty ratio may be set to a value in which the basic power ratio is 89% or more.

제1 전력 제어 구간(1210) 동안 무선 전력 송신 장치는 듀티비를 최대 효율 듀티비로 고정시키고, 동작 주파수를 조절하여 전력 제어를 수행할 수 있다.During the first power control period 1210, the wireless power transmission device may fix the duty ratio to the maximum efficiency duty ratio and adjust the operating frequency to perform power control.

여기서, 동작 주파수의 조절(가변) 범위는 제1 주파수와 제2 주파수 사이일 수 있다. 이때, 제2 주파수는 제1 주파수보다 클 수 있다. 일 예로, 제1 주파수는 110kHz이고 제2 주파수는 145kHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 해당 무선 전력 송신 장치에 적용된 표준에 따라 상이한 주파수가 사용될 수 있다.Here, the adjustment (variable) range of the operating frequency may be between the first frequency and the second frequency. At this time, the second frequency may be greater than the first frequency. For example, the first frequency may be 110 kHz and the second frequency may be 145 kHz, but is not limited thereto, and different frequencies may be used according to standards applied to the corresponding wireless power transmission apparatus.

일 예로, 제1 전력 제어 구간(1210)은 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 구간을 의미할 수 있다.For example, the first power control section 1210 may mean a section in which charging is performed by entering a power transmission step.

일 예로, 제1 전력 제어 구간(1210)에서 조절되는 전력 범위는 최소 충전 전력(Minimum Charing Power)에서 최대 전력(Maximum Power) 사이일 수 있다. 여기서, 최소 충전 전력은 충전이 이루어지기 위한 최소 전송 전력을 의미할 수 있다.For example, the power range adjusted in the first power control section 1210 may be between the minimum charging power (Minimum Charing Power) and the maximum power (Maximum Power). Here, the minimum charging power may mean the minimum transmission power for charging.

제2 전력 제어 구간(1210) 동안 무선 전력 송신 장치는 주파수를 제2 주파수로 고정하고, 듀티비를 최저 값인 0에서 제1 값 사이에서 동적으로 조절할 수 있다. 여기서, 제1 값은 최대 효율을 가지는 듀티비일 수 있다. 특히, 제1 값은 최대 듀티비인 0.5(50%)가 아닌 다른 값으로 설정될 수 있다.During the second power control period 1210, the wireless power transmission device may fix the frequency to the second frequency and dynamically adjust the duty ratio between the lowest value of 0 and the first value. Here, the first value may be a duty ratio having the maximum efficiency. In particular, the first value may be set to a value other than the maximum duty ratio of 0.5 (50%).

실시 예로, 무선 전력 송신 장치는 제1 전력 제어 구간(1210) 동안 듀티비를 제1 값으로 고정할 수 있다.In an embodiment, the wireless power transmission apparatus may fix the duty ratio to the first value during the first power control period 1210.

일 예로, 제2 전력 제어 구간(1220)은 실제 충전을 위해 전력 전송 단계로 진입하기 이전 전력을 전송하는 구간을 의미할 수 있다.For example, the second power control section 1220 may mean a section that transmits power before entering the power transfer step for actual charging.

일 예로, 제2 전력 제어 구간(1220)에서 조절되는 전력 범위는 최소 전력(Mimimum Power)와 최소 충전 전력(Minimum Charing Power) 사이일 수 있다.For example, the power range adjusted in the second power control section 1220 may be between a minimum power and a minimum charging power.

실시 예에 따른 제1 값은 0.37(37%)일 수 있다. 이때, 제1 값에 대한 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to the embodiment may be 0.37 (37%). At this time, the limit of the error for the first value may be +/- 10%.

다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.43(43%)일 수 있다. 이때, 제1 값에 대한 오차의 한도는 +/- 10%일 수 있다.The first value according to another embodiment may be 0.43 (43%). At this time, the limit of the error for the first value may be +/- 10%.

도 13은 다른 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for describing a method of controlling wireless power in a wireless power transmission apparatus according to another embodiment.

도 13을 참조하면, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 전체 전력 제어 구간은 크게 제1 전력 제어 구간(1310), 제2 전력 제어 구간(1320) 및 제3 전력 제어 구간(1330)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 13, the entire power control section of the wireless power transmission apparatus according to the embodiment includes a first power control section 1310, a second power control section 1320, and a third power control section 1330. Can be configured.

제1 전력 제어 구간(1310)에서 조절되는 전력은 제2 전력 제어 구간(1320)에서 조절되는 전력 이상이고, 제3 전력 제어 구간(1330)에서 조절되는 전력은 제1 전력 제어 구간(1310)에서 조절되는 전력 이상일 수 있다.The power adjusted in the first power control section 1310 is greater than or equal to the power adjusted in the second power control section 1320, and the power adjusted in the third power control section 1330 is in the first power control section 1310. It can be above the regulated power.

제1 전력 제어 구간(1310) 동안 무선 전력 송신 장치는 듀티비를 최대 효율 듀티비로 고정시키고, 동작 주파수를 조절(가변)하여 전력 제어를 수행할 수 있다.During the first power control period 1310, the wireless power transmission device may perform power control by fixing the duty ratio to the maximum efficiency duty ratio and adjusting (variable) the operating frequency.

여기서, 동작 주파수의 조절 범위는 제1 주파수와 제2 주파수 사이일 수 있다. 이때, 제2 주파수는 제1 주파수보다 클 수 있다.Here, the adjustment range of the operating frequency may be between the first frequency and the second frequency. At this time, the second frequency may be greater than the first frequency.

실시 예로, 해당 무선 전력 송신 장치의 동작 주파수 범위 내에서 제1 주파수는 최소 주파수이고 제2 주파수는 최대 주파수일 수 있다. 일 예로, 제1 주파수는 110kHz이고 제2 주파수는 145kHz일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 해당 무선 전력 송신 장치에 적용된 표준에 따라 상이한 주파수가 사용될 수 있다.In an embodiment, the first frequency may be the minimum frequency and the second frequency may be the maximum frequency within the operating frequency range of the corresponding wireless power transmission apparatus. For example, the first frequency may be 110 kHz and the second frequency may be 145 kHz, but is not limited thereto, and different frequencies may be used according to standards applied to the corresponding wireless power transmission apparatus.

무선 전력 송신 장치는 제2 전력 제어 구간(1320) 동안 인버터의 출력 신호를 제1 듀티비에서 제2 듀티비까지 가변할 수 있다. 여기서, 제2 듀티비는 제1 듀티비보다 크고, 제1 듀티비는 0(0%)이상의 값을 가질 수 있다.The wireless power transmission apparatus may vary the output signal of the inverter from the first duty ratio to the second duty ratio during the second power control period 1320. Here, the second duty ratio is greater than the first duty ratio, and the first duty ratio may have a value of 0 (0%) or more.

무선 전력 송신 장치는 제3 전력 제어 구간(1330) 동안 인버터의 출력 신호를 제2 듀티비에서 제3 듀티비까지 가변할 수 있다. 여기서, 제3 듀티비는 제2 듀티비보다 크고, 0.5(50%)이하의 값을 가질 수 있다.The wireless power transmission apparatus may vary the output signal of the inverter from the second duty ratio to the third duty ratio during the third power control period 1330. Here, the third duty ratio is greater than the second duty ratio, and may have a value of 0.5 (50%) or less.

무선 전력 송신 장치는 제3 전력 제어 구간(1330) 동안 동작 주파수를 제1 주파수로 고정할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may fix the operating frequency to the first frequency during the third power control period 1330.

무선 전력 송신 장치는 제2 전력 제어 구간(1320) 동안 동작 주파수를 제2 주파수로 고정할 수 있다.The wireless power transmission apparatus may fix the operating frequency to the second frequency during the second power control period 1320.

실시 예로, 제1 전력 제어 구간(1310) 동안 고정되는 듀티비는 제2 듀티비일 수 있다.For example, the duty ratio fixed during the first power control period 1310 may be the second duty ratio.

실시 예로, 제1 전력 제어 구간(1310) 동안 고정되는 듀티비는 기본 전력비가 89% 이상인 값으로 결정될 수 있다.For example, the duty ratio fixed during the first power control period 1310 may be determined to be a value in which the basic power ratio is 89% or more.

실시 예로, 제1 전력 제어 구간(1310) 동안 고정되는 듀티비는 0.31(31%) 내지 0.43(43%) 중 어느 하나의 값으로 결정될 수 있다.For example, the duty ratio fixed during the first power control period 1310 may be determined as any one of 0.31 (31%) to 0.43 (43%).

제1 전력 제어 구간(1310)은 송수신기의 안테나 정렬 상태가 양호한 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 구간을 의미할 수 있다.The first power control section 1310 may refer to a section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which the antenna alignment state of the transceiver is good.

일 예로, 제1 전력 제어 구간(1310)에서 조절되는 전력 범위는 최소 충전 전력(Minimum Charing Power)보다 크고 최대 충전 전력(Maximum Charging Power)보다 작을 수 있다. 여기서, 최소 충전 전력은 송수신기가 정렬된 상태에서 충전이 이루어지기 위한 최소 전송 전력을 의미하고, 최대 충전 전력은 송수신기가 정렬된 상태에서 충전이 이루어지기 위한 최대 전송 전력을 의미할 수 있다.For example, the power range adjusted in the first power control section 1310 may be greater than the minimum charging power and less than the maximum charging power. Here, the minimum charging power may mean the minimum transmission power for charging while the transceiver is aligned, and the maximum charging power may mean the maximum transmission power for charging while the transceiver is aligned.

제2 전력 제어 구간(1310) 동안 무선 전력 송신 장치는 동작 주파수를 제2 주파수로 고정하고, 듀티비를 최저 값인 0에서 제1 값 사이에서 동적으로 조절할 수 있다. 여기서, 제1 값은 최대 효율을 가지는 듀티비일 수 있다. 특히, 제1 값은 최대 듀티비인 0.5가 아닌 다른 값으로 설정됨을 주의해야 한다.During the second power control section 1310, the wireless power transmission device may fix the operating frequency to the second frequency and dynamically adjust the duty ratio between the lowest value of 0 and the first value. Here, the first value may be a duty ratio having the maximum efficiency. In particular, it should be noted that the first value is set to a value other than the maximum duty ratio of 0.5.

일 예로, 제2 전력 제어 구간(1320)은 실제 충전을 위해 전력 전송 단계로 진입하기 이전 전력을 전송하는 구간을 의미할 수 있다.For example, the second power control section 1320 may refer to a section for transmitting power before entering the power transfer step for actual charging.

일 예로, 제2 전력 제어 구간(1320)에서 조절되는 전력 범위는 최소 전력(Mimimum Power)와 최소 충전 전력(Minimum Charing Power) 사이일 수 있다.For example, the power range adjusted in the second power control section 1320 may be between a minimum power and a minimum charging power.

제3 전력 제어 구간(1330) 동안 무선 전력 송신 장치는 동작 주파수를 제1 주파수로 고정하고, 듀티비를 제1 값에서 최대 값인 0.5(50%)사이에서 동적으로 조절할 수 있다.During the third power control period 1330, the wireless power transmission device may fix the operating frequency to the first frequency and dynamically adjust the duty ratio between 0.5 (50%), which is the maximum value from the first value.

실시 예로, 제1 값은 제1 전력 제어 구간(1310) 동안 고정되는 듀티비와 동일할 수 있다.For example, the first value may be the same as the duty ratio fixed during the first power control period 1310.

일 예로, 제3 전력 제어 구간(1330)은 송수신기의 안테나 정렬 상태가 양호하지 않은 상태에서 전력 전송 단계로 진입하여 충전이 이루어지는 구간을 의미할 수 있다.For example, the third power control section 1330 may refer to a section in which charging is performed by entering a power transmission step in a state in which the antenna alignment state of the transceiver is not good.

일 예로, 제3 전력 제어 구간(1330)에서 조절되는 전력 범위는 최대 충전 전력보다 크고 최대 전력(Maximum Power)보다 작을 수 있다. 여기서, 최대 전력은 해당 무선 전력 송신 장치에 의해 전송 가능한 최대 전력을 의미할 수 있다.For example, the power range adjusted in the third power control section 1330 may be greater than the maximum charging power and less than the maximum power. Here, the maximum power may mean the maximum power that can be transmitted by the corresponding wireless power transmission device.

또 다른 실시 예에 따른 제1 값은 0.31(31%)보다 크고 0.43(43%)보다 작은 값 중 어느 하나의 값일 수 있다.The first value according to another embodiment may be any one of values greater than 0.31 (31%) and less than 0.43 (43%).

도 14는 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에서 듀티비에 따른 기본 전력비 변화를 보여주는 그래프이다.14 is a graph showing a basic power ratio change according to a duty ratio in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment.

상기 도 14의 그래프는 무선 전력 신호에 대한 퓨리에 시리즈(Fourier Series) 분석을 통해 획득한 결과에 기초한다.The graph of FIG. 14 is based on results obtained through Fourier Series analysis of a wireless power signal.

무선 전력 신호는 모든 듀티비에 대해 기본 신호(Fundamental signal) 성분의 세기가 가장 크고, 하모닉 신호(Harmonic Signal) 성분의 세기는 하모닉 차수가 증가함에 따라 감소한다.The wireless power signal has the largest intensity of the fundamental signal component for all duty ratios, and the intensity of the harmonic signal component decreases as the harmonic order increases.

실제 공진 회로를 통해 출력되는 교류 전력 신호의 파형에서 기본 신호 성분만이 전력 전달에 기여하고, 나머지 하모닉 신호 성분은 전력 전달에 실질적으로 기여하지 못한다. 즉, 하모닉 신호 성분들은 무선 구간에서 거의 소멸된다.In the waveform of the AC power signal output through the actual resonant circuit, only the basic signal component contributes to power transfer, and the remaining harmonic signal components do not substantially contribute to power transfer. That is, the harmonic signal components are almost eliminated in the radio section.

따라서, 교류 전력 신호 파형에서 전체 신호 성분 대비 기본 신호 성분의 비율이 높을수록 전력 전송 효율은 높아지게 된다. 여기서, 전체 신호 성분은 기본 신호 성분과 하모닉 신호 성분의 합을 의미한다.Therefore, the higher the ratio of the basic signal component to the total signal component in the AC power signal waveform, the higher the power transmission efficiency. Here, the total signal component means the sum of the basic signal component and the harmonic signal component.

도 14의 도면 번호 1410을 참조하면, 기본 전력비는 듀티비 0.375(37.5%)에서 최대값인 0.923을 가진다. 이때, 최대 듀티비인 0.5(50%)에서 기본 전력비가 최대가 아님을 주의해야 한다.14, the basic power ratio has a maximum value of 0.923 at a duty ratio of 0.375 (37.5%). At this time, it should be noted that the basic power ratio is not the maximum at the maximum duty ratio of 0.5 (50%).

즉, 듀티비가 0.375(37.5%)일때, 기본 전력비가 최대으므로, 전송 효율도 최대가 된다.That is, when the duty ratio is 0.375 (37.5%), since the basic power ratio is maximum, the transmission efficiency is also maximum.

실시 예로, 무선 전력 송신 장치는 상기한 도 12 및 도 13의 제1 전력 제어 구간에서 기본 전력비가 89% 이상인 듀티비 중 어느 하나의 값으로 듀티비를 고정한 후 주파수 조절만으로 전송 전력을 제어할 수 있다.In an embodiment, the wireless power transmission apparatus may control the transmission power only by adjusting the frequency after fixing the duty ratio to any one of the duty ratios in which the basic power ratio is 89% or more in the first power control section of FIGS. 12 and 13 described above. have.

실시 예로, 무선 전력 송신 장치는 상기한 도 12 및 도 13의 제1 전력 제어 구간에서 고정되는 듀티비를 0.31(31%) 내지 0.43(43%) 중 어느 하나의 값으로 설정할 수 있다.In an embodiment, the wireless power transmission apparatus may set the duty ratio fixed in the first power control section of FIGS. 12 and 13 to a value from 0.31 (31%) to 0.43 (43%).

따라서, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 충전이 개시되면, 교류 전력 신호-즉, 인버터 출력 신호-의 듀티비를 최대 효율을 가지는 듀티비로 고정한 후 동작 주파수 조절만으로 전송 전력을 제어함으로써, 무선 충전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the wireless power transmission apparatus according to the embodiment, when charging is started, by adjusting the duty ratio of the AC power signal-that is, the inverter output signal-to the duty ratio having the maximum efficiency, and then controlling the transmission power only by adjusting the operating frequency, wireless charging It has the advantage of maximizing efficiency.

또한, 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치는 기본 전력비가 최대인 듀티비를 이용하여 교류 전력 신호를 생성하므로, 하모닉 신호 성분을 크게 감소시키며, 이를 통해 하모닉 신호 성분에 의한 전파 방해를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless power transmission apparatus according to the embodiment generates an AC power signal using a duty ratio having a maximum basic power ratio, thereby significantly reducing the harmonic signal components, thereby minimizing the interference caused by the harmonic signal components. There are advantages.

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 invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

Claims

A transmitter for transmitting wireless power;
An inverter including a plurality of switches; And
Controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches
Including,
The entire power control section of the controller
A first power control section for varying the output signal of the inverter from a first frequency to a second frequency;
A second power control section for varying the output signal of the inverter from a first duty ratio to a second duty ratio; And
And a third power control section for varying the output signal of the inverter from the second duty ratio to the third duty ratio.
Wireless power transmission device.

According to claim 1,
The second duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a basic power ratio of 89% or more.

According to claim 1,
The second duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a value of 31% to 43%.

According to claim 1,
The third duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a value greater than the second duty ratio.

According to claim 4,
The third duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a value of 50% or less.

According to claim 1,
The second duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a value greater than the first duty ratio.

According to claim 1,
The first duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a value of 0% or more.

According to claim 1,
The first power control section is a wireless power transmission device is fixed to the second duty ratio.

According to claim 1,
The third power control section is a wireless power transmission device is fixed to the first frequency.

The method of claim 9,
The first power control section is a wireless power transmission device is fixed to the second frequency.

The method of claim 10,
The first frequency is a wireless power transmission apparatus having a smaller value than the second frequency.

The method of claim 11,
Within the operating frequency range, the first frequency is the minimum frequency and the second frequency is the maximum frequency.

According to claim 1,
The inverter is a half bridge or full bridge wireless power transmission device.

According to claim 1,
A wireless power transmission apparatus in which the power of the first power control section is greater than or equal to the power of the second power control section, and the power of the third power control section is greater than or equal to the power of the first power control section.

A transmitter for transmitting wireless power;
An inverter including a plurality of switches; And
Controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches
Including,
The entire power control section of the controller
A first power control section for varying the frequency of the output signal of the inverter and fixing the duty ratio; And
A second power control section that fixes the frequency of the output signal of the inverter and changes the duty ratio;
A third power control section for fixing the frequency of the output signal of the inverter and varying the duty ratio,
A wireless power transmission apparatus having a maximum duty ratio of the third power control period greater than a maximum duty ratio of the second power control period.

The method of claim 15,
The duty ratio fixed in the first power control section is a wireless power transmission apparatus having a value that the basic power ratio is 89% or more.

The method of claim 15,
The duty ratio fixed in the first power control section is a wireless power transmission apparatus having a value of 31% to 43%.

The method of claim 15,
The maximum power ratio of the third power control period is a wireless power transmission apparatus having a value greater than the maximum duty ratio of the second power control period.

The method of claim 18,
The maximum power ratio of the third power control section is a wireless power transmission apparatus having a value of 50% or less.

The method of claim 15,
The maximum power ratio of the second power control period is a wireless power transmission apparatus having a value equal to or less than a fixed duty ratio in the first power control period.

The method of claim 15,
A wireless power transmission apparatus having a minimum duty ratio of 0% or more in the second power control period.

The method of claim 15,
The third power control section is a wireless power transmission device is fixed to a first frequency.

The method of claim 22,
The second power control section is a wireless power transmission device is fixed to a second frequency.

The method of claim 23,
The first frequency is a wireless power transmission apparatus having a smaller value than the second frequency.

The method of claim 15,
Within the operating frequency range, the first frequency is the minimum frequency and the second frequency is the maximum frequency.

The method of claim 15,
The inverter is a half bridge or full bridge wireless power transmission device.

The method of claim 15,
A wireless power transmission apparatus in which the power of the first power control section is greater than or equal to the power of the second power control section, and the power of the third power control section is greater than or equal to the power of the first power control section.

A transmitter for transmitting wireless power;
An inverter including a plurality of switches; And
Controller for controlling to apply a switch driving signal to the plurality of switches
Including,
The entire power control section of the controller
A first power control section for varying the frequency of the output signal of the inverter and fixing the duty ratio; And
A second power control section that fixes the frequency of the output signal of the inverter and changes the duty ratio.
Including,
In the first power control section, the fixed duty ratio is a maximum duty ratio variable in the second power control period, and the maximum duty ratio is a wireless power transmission apparatus having a basic power ratio of 89% or more.

The method of claim 28,
In the second power control section, the fixed frequency is a maximum frequency that is variable in the first power control section.

The method of claim 28,
The power of the first power control section is a wireless power transmission apparatus more than the power of the second power control section.