KR20200113864A - 무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상기 전자 장치는, 배터리, 코일, 상기 코일과 전기적으로 연결된 수신 회로, 상기 수신 회로로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템에 지정된 전압을 공급하고 상기 배터리의 충전 상태를 제어하는 차저, 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 전류 감지 회로, 및 상기 전류 감지 회로를 통해 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 외부 전자 장치로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정된 적어도 하나의 제어 회로를 포함할 수 있다. 본 발명은 그 밖에 다양한 실시예를 더 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법{WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명의 다양한 실시예는 무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 다양한 전자 장치에 적용되고 있다.
무선 충전 기술은 전자 장치의 배터리를 유선 충전기에 연결하지 않고도 충전할 수 있는 기술로서, 예를 들면 스마트폰 또는 웨어러블 기기를 충전 패드 또는 충전 크래들에 올려놓기만 하면 배터리를 충전할 수 있는 기술이다.
무선 충전 중 전력 수신 장치에서 이용하는 소모 전류가 급격히 변동하는 시점에서 무선 충전의 끊김 현상이 발생할 수 있다. 전력 수신 장치에서 이용하는 소모 전류가 급격히 변동하는 시점에서, 예를 들면, 전력 수신 장치가 슬립(sleep) 상태로부터 웨이크 업(wake up) 상태로 전환하는 시점, 전압 변동 시점, 무선 충전의 끊김이 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 급격한 소모 전류 변화 또는 급격한 전압 변화를 감지한 것에 기반하여 차저에 공급되는 충전 전압을 동적으로 조정함으로써 무선 충전 끊김을 방지하고, 무선 충전 시스템의 발열을 줄일 수 있는 무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 배터리, 코일, 상기 코일과 전기적으로 연결된 수신 회로, 상기 수신 회로로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템에 지정된 전압을 공급하고 상기 배터리의 충전 상태를 제어하는 차저, 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 전류 감지 회로, 및 상기 전류 감지 회로를 통해 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 외부 전자 장치로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정된 적어도 하나의 제어 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구동 방법은, 수신 회로가 코일을 통해 외부 전자 장치로부터 수신된 전력을 기반으로 차저에 전압을 공급하는 동작, 상기 차저가 상기 수신 회로 로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템에 지정된 전압을 공급하고 배터리의 충전 상태를 제어하는 동작, 전류 감지 회로를 통해 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작, 및 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치 및 그 제어 방법은 급격한 소모 전류 변화 또는 급격한 전압 변화를 감지한 것에 기반하여 차저 IC에 공급되는 충전 전압을 동적으로 조정함으로써 무선 충전 끊김 현상을 방지하고, 무선 충전 시스템의 발열을 줄일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블럭도이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 무선 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 무선 충전 시스템에 포함된 전력 송신 장치의 동작들 및 전력 수신 장치의 동작들을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 전력 수신 장치에 대한 블럭도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치에 대한 블럭도이다.
도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도이다.
도 8은 비교기가 제어 회로에 내장된 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도이다.
도 9는 어플리케이션 프로세서가 인덕터를 통해 인러쉬 전류를 감지하는 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도이다.
도 10는 어플리케이션 프로세서가 인덕터 및 비교기를 통해 인러쉬 전류를 감지하는 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도이다.
도 11은 인러쉬 전류의 감지 여부에 기초하여 충전 전류를 동적으로 조정하는 방법을 설명한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는, 다양한 실시예들에 따른, 전력 관리 모듈(예: 188) 및 배터리(예: 189)에 대한 블럭도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 연료 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선 충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은, 예를 들면, 연결 단자(예: 178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(예: 197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들의 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다.
연료 게이지(230)는 배터리(189)의 사용 상태 정보(예: 배터리의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 연료 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling)을 결정하고, 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 이상 상태 또는 정상 상태의 여부를 판단한 후, 이상 상태로 판단되는 경우 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 회로(210)는 무선 충전 회로, 또는 유선 충전 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 무선 충전 회로는 도 3에 도시된 바와 같은 무선 충전 시스템(300)을 지원할 수 있다.
배터리(189)는, 예를 들면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로(in alternative to), 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 수행하기 위한 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 연료 게이지(230), 전력 관리 모듈(188) 또는 센서 모듈(276) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서)을 이용하여 측정될 수 있다. 이런 경우, 일 실시예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(140)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 무선 충전 시스템(300)을 나타낸 도면이다. 도 3을 참고하면, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(302)는 무선으로 전력을 수신할 수 있고, 외부 전자 장치(301)(예를 들면, 도 1의 전자 장치(101))(이하 '전력 송신 장치'라고도 함)는 전자 장치(302)(예를 들면, 도 1의 전자 장치(102))(이하 '전력 수신 장치'라고도 함)에 무선으로 전력을 공급할 수 있다. 외부 전자 장치(301)는 전력 송신 모드로 동작하는 전자 장치일 수 있다. 전자 장치(302)는 외부 전자 장치(301)와 동일 또는 유사한 장치일 수 있고, 예를 들면, 전력 송신 모드로 동작할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 송신 장치(301)는 전력 전송 회로(311), 제어 회로(312), 통신 회로(313), 또는 센싱 회로(314)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 전송 회로(311)는 외부로부터 전원(또는 전력)을 입력 받고, 입력 전원의 전압을 적절하게 변환하는 전력 어댑터(311a), 전력을 생성하는 전력 생성 회로(311b), 또는 송신 코일(311L)과 수신 코일(321L) 사이의 효율을 극대화시키는 매칭 회로(311c)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 전송 회로(311)는 복수의 전력 수신 장치들(예: 제1 외부 전자 장치 및 제2 외부 전자 장치)에 전력 송신이 가능하도록 전력 어댑터(311a), 전력 생성 회로(311b), 송신 코일(311L), 또는 매칭 회로(311c) 중 적어도 일부를 복수 개 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제어 회로(312)는 전력 송신 장치(301)의 전반적인 제어를 수행하며, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(313)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 회로(312)는 통신 회로(313)로부터 수신된 정보에 기초하여 전력 수신 장치(302)로 송출할 전력(또는 전력량)을 산출할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 회로(312)는 송신 코일(311L)에 의해 생성된 전력이 전력 수신 장치(302)로 전송되도록 전력 전송 회로(311)를 제어할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(313)는 제1 통신 회로(313a) 또는 제2 통신 회로(313b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(313a)는 예를 들어, 송신 코일(311L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 동일하거나 인접한 주파수를 이용하여 전력 수신 장치(302)의 제1 통신 회로(323a)와 통신할 수 있다.
제1 통신 회로(313a)는 송신 코일(311L)를 이용하여, 제 1 통신회로(323a)와 통신할 수 있다. 제1 통신 회로(313a)에 의해 생성된 데이터(또는 통신 신호)는 송신 코일(311L)를 이용하여 전송될 수 있다. 제1 통신 회로(313a)는 FSK(frequency shift keying) 변조 기법을 이용하여 전력 수신 장치(302)에게 데이터를 전달할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 통신 회로(313a)는 송신 코일(311L)을 통해 전달되는 전력 신호의 주파수가 변경되도록 함으로써, 전력 수신 장치(302)의 제 1 통신 회로(323a)와 통신할 수 있다. 또는, 제1 통신 회로(313a)는 전력 생성 회로(311b)에서 생성되는 전력 신호에 데이터가 포함되도록 함으로써, 전력 수신 장치(302)의 제 1 통신 회로(323a)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 회로(313a)는 전력 전송 신호의 주파수를 높이거나 낮춤으로써, 데이터를 표현할 수 있다.
제2 통신 회로(313b)는 예를 들어, 송신 코일(311L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 다른 주파수를 이용하여 전력 수신 장치(302)의 제2 통신 회로(323b)와 통신할 수 있다(예: outband 방식). 예를 들어, 제2 통신 회로(313b)는 블루투스(Bluetooth), BLE(bluetooth low energy), Wi-Fi, NFC(near field communication)와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 제2 통신 회로(323b)로부터 충전 상태와 관련된 정보(예: Rectifier 후 전압 값, 정류된 전압 값(예: Vrec), 정보, 코일, 또는 정류 회로에서 흐르는 전류 정보(예: Iout), 각종 패킷, 메시지 등)를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 센싱 회로(314)는 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 전력 송신 장치(302)의 적어도 하나의 상태를 감지할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 센싱 회로(314)는 온도 센서, 움직임 센서, 또는 전류(또는 전압) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 온도 센서를 이용하여 전력 송신 장치(301)의 온도 상태를 감지할 수 있고, 움직임 센서를 이용하여 전력 송신 장치(301)의 움직임 상태를 감지할 수 있고, 전류(또는 전압)센서를 이용하여 전력 송신 장치(301)의 출력 신호의 상태 예를 들면, 전류 크기, 전압 크기 또는 전력 크기를 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 전류(또는 전압)센서는 전력 전송 회로(311)에서 신호를 측정할 수 있다. 전류(또는 전압)센서는 매칭 회로(311c) 또는 전력 생성 회로(311b) 적어도 일부 영역에서 신호를 측정할 수 있다. 예를 들면 전류(또는 전압 센서)는 코일(311L) 앞 단에서 신호를 측정하는 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면 센싱 회로(314)는 외부 객체 검출(FOD: foreign object detcion)을 위한 회로일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 수신 장치(302)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 전력 수신 회로(321)(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188)), 제어 회로(322)(예: 도 1의 프로세서(120)), 통신 회로(323)(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 적어도 하나의 센서(324)(예: 도 1의 센서 모듈(176)), 디스플레이(325)(예: 도 1의 표시 장치(160)), 또는 감지 회로(326)를 포함할 수 있다. 전력 수신 장치(302)에 있어서, 전력 송신 장치(301)에 대응되는 구성은 그 설명이 일부 생략될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 전력 수신 회로(321)는 전력 송신 장치(301)로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일(321L), 매칭 회로(321a), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(321b), 충전 전압을 조정하는 조정 회로(321c), 스위치 회로(321d), 또는 배터리(321e)(예: 배터리(189))를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제어 회로(322)는 전력 수신 장치(302)의 전반적인 제어를 수행하고, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(323)로 전달할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(323)는 제1 통신 회로(323a) 또는 제2 통신 회로(323b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(323a)는 수신 코일(321L)를 통해 전력 송신 장치(301)와 통신할 수 있다.
제1 통신 회로(323a)는 수신 코일(321L)를 이용하여, 제1 통신회로(313a)와 통신할 수 있다. 제1 통신 회로(323a)에 의해 생성된 데이터(또는 통신 신호)는 수신 코일(321L)를 이용하여, 전송될 수 있다. 제1 통신 회로(323a)는 ASK(amplitude shift keying) 변조 기법을 이용하여 전력 송신 장치(301)에 데이터를 전달할 수 있다. 제2 통신 회로(323b)는 블루투스(Bluetooth), BLE, Wi-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 전력 송신 장치(301)와 통신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 적어도 하나의 센서(324)는 전류/전압 센서, 온도 센서, 조도 센서, 또는 가속도 센서 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 디스플레이(325)는 무선 전력 송수신에 필요한 각종 디스플레이 정보를 표시할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 감지 회로(326)는 전력 송신 장치(301)로부터 탐색 신호 또는 수신되는 전력을 감지하여 전력 송신 장치(301)를 감지 할 수 있다. 감지 회로(326)는 전력 송신 장치(301)으로부터 출력된 신호에 의하여 생성되는 코일(321L) 신호에 의한 코일(321L) 또는 매칭 회로(321a), 또는 정류 회로(321b)의 입/출력단의 신호 변화를 감지할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 감지회로(326)는 수신회로(321)에 포함될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 5의 500)는, 배터리(예: 도 5의 503), 코일, 상기 코일과 전기적으로 연결된 수신 회로(예: 도 5의 501), 상기 수신 회로(501)로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템(예: 도 5의 504)에 지정된 전압을 공급하고 상기 배터리(503)의 충전 상태를 제어하는 차저(예: 도 5의 502), 상기 시스템(504)에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 전류 감지 회로(예: 도 5의 505), 및 상기 전류 감지 회로(505)를 통해 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 외부 전자 장치(예: 도 5의 400)로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정된 적어도 하나의 제어 회로(예: 도 5의 506)를 포함할 수 있다. 상기 제어 회로(506)는, 상기 외부 전자 장치(400)로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 1 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨로 높일 것을 요청하는 상기 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정될 수 있다. 상기 제어 회로(506)는, 상기 외부 전자 장치(400)로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 2 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨로 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호를 상기 외부 전자 장치(400)에게 전송하도록 설정될 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)는 상기 수신 회로(501)와 상기 차저(502) 사이에 배치되거나, 또는 상기 차저(502)와 상기 시스템(504) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)는, 상기 수신 회로(501) 와 상기 차저(502) 사이에 배치된 인덕터, 및 상기 인덕터의 양단의 전압을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 수신 회로(501)는, 상기 코일을 통해 수신된 전력을 정류하는 정류 회로, 및 상기 차저(502)에 공급되는 충전 전압을 조정하는 조정 회로를 포함할 수 있다. 상기 시스템(504)은, 어플리케이션 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 인러쉬 전류는 상기 시스템(504)의 적어도 일부 하드웨어의 상태가 변경되는 것에 의해 상기 차저(502)의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 발생되는 급격한 전류 변화 또는 급격한 전압 변화일 수 있다. 상기 제어 회로(506)는 상기 수신 회로(501) 또는 상기 시스템(504)의 어플리케이션 프로세서에 포함될 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)는 상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 슬립 모드로부터 노말 모드로 전환하는 기간에 상기 차저(502)의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 상기 인러쉬 전류를 감지할 수 있다.
도 4는 무선 충전 시스템(예: 도 3의 무선 충전 시스템(300))에 포함된 전력 송신 장치(400)(예: 도 3의 전력 송신 장치(301))의 동작들 및 전력 수신 장치(410)(예: 도 3의 전력 수신 장치(302))의 동작들을 도시한다. 동작 420 내지 동작 470 중 적어도 일부는 생략될 수 있다. 예를 들면, 무선 충전 시스템(300) 내에서 단 방향 통신이 수행되는 경우 동작 440은 생략될 수 있다. 전력 송신 장치(400)는 도 3의 전력 송신 장치(301)에 포함된 컴포넌트(예: 전력 전송 회로(311), 제어 회로(312), 통신 회로(313), 또는 센싱 회로(314)) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 전력 수신 장치(410)는 도 3의 전력 수신 장치(150)에 포함된 컴포넌트(예: 도 3의 수신 코일(321L), 매칭 회로(321a), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(321b), 충전 전압을 조정하는 조정 회로(321c), 스위치 회로(321d), 또는 배터리(321e)) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
동작 420에서, 전력 송신 장치(400)는 감지 영역 내에 물체(object)(예: 전력 수신 장치(410), 열쇠, 동전 등)가 존재하는지를 판단할 수 있다. 감지 영역은 해당 영역 내의 물체가 전력 송신 장치(400)의 전력 전송에 영향을 미칠 수 영역일 수 있다. 예를 들면, 감지 영역은, 유도 결합 방식에서는 전력 송신 장치(400)의 인터페이스 표면(interface surface)이 될 수 있고, 공진 결합 방식에서는 전력이 전달될 수 있는 범위 내의 영역이 될 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)는 전력 전송 회로(예: 도 3의 전력 전송 회로(311))에서 발생되는 전력량의 변화를 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 확인할 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)는 전력 전송 회로(311)의 주파수, 전류, 또는 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 물체를 확인할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는, 예를 들면, 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 전력 수신 장치(410)와 무선 전력 수신이 불가능한 물체들(예: 열쇠, 동전 등)을 구분할 수 있다.
전력 송신 장치(400)는 전력 수신 장치(410)를 검출하면 동작 430을 수행할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는 일정 시간이 경과되거나 일정 횟수의 검색이 반복되는 동안 전력 수신 장치(410)에 대한 감지에 실패한 경우 인터페이스에 표면 상에 놓인 물체가 제거되기 전까지 동작 430을 수행하지 않을 수 있다.
동작 430에서, 일 실시 예에 따르면, 전력 송신 장치(400)는 전력 수신 장치(410)를 검색하기 위한 무선 전력 신호를 전력 수신 장치(410)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 신호는 전력 수신 장치(410) 또는 전력 수신 장치(410)에 포함된 적어도 하나의 컴포넌트를 활성화시키기 위한 전력을 포함할 수 있다. 무선 전력 신호는, 예를 들면, 선택된 동작 포인트(operating point)의 전력 신호가 선택된 시간 동안 인가됨으로써 생성된 신호일 수 있다. 동작 포인트는 전력 전송 회로(311)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle), 또는 진폭에 의해 정의될 수 있다.
동작 435에서, 전력 수신 장치(410)는 동작 430에서의 검색 신호에 대한 응답 신호를 전력 송신 장치(400)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 전력 수신 장치(410)는 검색 신호에 대한 응답으로 수신한 전력 신호의 강도(strength)나 전력 전송 종료 신호를 전력 송신 장치(400)로 전송할 수 있다. 전력 신호의 강도는 전력 송신 장치(400)와 전력 수신 장치(410) 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합의 정도(degree of coupling) 또는 공진 결합의 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)가 전송한 전력 대비 전력 수신 장치(410)가 수신한 전력이 낮은 경우 전력 수신 장치(410)는 결합 정도가 낮다고 판단할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는, 예를 들면, 외부로 전송된 전력 신호에 대한 응답이 없는 경우, 전력 수신 장치(410)를 발견하지 못하였다고 판단할 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)가 전력을 전달할 수 있는 전력 수신 장치(410)를 발견하지 못한 경우 전력 송신 장치(400)는 동작 420을 다시 수행할 수 있다.
동작 440에서, 전력 송신 장치(400)는 전력 수신 장치(410)의 식별 정보 및/또는 무선 충전과 관련된 설정 정보를 요청할 수 있다. 예를 들면, 식별 정보는 버전 정보, 제조 코드, 또는 기본적인 장치 식별자(basic device identifier)를 포함할 수 있다. 설정 정보는, 예를 들면, 무선 충전 주파수, 최대 충전 가능 전력, 충전 요구 전력량, 또는 평균 전송 전력량 등을 포함할 수 있다.
동작 445에서, 전력 수신 장치(410)는 식별 정보, 및/또는 설정 정보를 전력 송신 장치(400)로 전송할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는 수신된 식별 정보 및/또는 설정 정보에 적어도 일부 기초하여 전력 수신 장치(410)와의 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다.
예를 들면, 전력 전달 규약은 전력 전달 상태에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다. 한정 사항들은 전력 전달 규약의 버전 정보, 전력 수신 장치(410) 또는 제조사의 식별 정보, 전력 클래스, 예상 최대 전력 정보, 옵션 설정, 평균 수신 전력을 위한 시간 정보, 또는 전력 송신 장치(400)의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 식별 정보 및/또는 무선 충전과 관련된 설정 정보 요청의 방향은 다양하게 변형될 수 있고, 예를 들면, 상기 예시의 반대가 될 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)는 전력 송신 장치(400)의 식별 정보 및/또는 무선 충전과 관련된 설정 정보를 전력 수신 장치(410)에게 전송하고, 이후에 전력 수신 장치(410)는 충전 전력량의 변경 요청을 전력 송신 장치(400)에게 전송할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전력 수신 장치(410)가 전력 송신 장치(400)에게 식별 정보 및/또는 무선 충전과 관련된 설정 정보를 요청하고, 전력 수신 장치(410)는 전력 송신 장치(400)로부터 획득한 정보에 기반하여 충전 전력량의 제어 명령을 전력 송신 장치(400)에게 전송할 수 있고, 전력 송신 장치(400)는 상기 제어 명령에 기반하여 충전 전력량을 조정할 수 있다.
동작 450에서, 전력 송신 장치(400)는 전력 수신 장치(410)로 전력을 전송할 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)는 전력 전달 규약에 기초하여 전력 수신 장치(410)로 전력을 전송할 수 있다. 예를 들면, 전력 송신 장치(400)는 전력 전달 규약 내의 파라미터들을 모니터링 한 결과, 전력 수신 장치(410)와의 전력 전송이 전력 전달 규약 내에 포함되어 있는 한정 사항들을 위반하게 되는 경우에는 전력 송신 장치(400)는 전력 전송을 취소하고 다시 동작 420을 수행할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는, 예를 들면, 약 110 ~ 190kHz 의 공진 주파수를 갖는 신호를 상기 전력으로서 전력 수신 장치(410)로 전송할 수 있다.
동작 460에서, 전력 수신 장치(410)는 전력 송신 장치(400)로부터 전력을 수신하는 중에 전력 송신 장치(400)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들면, 배터리의 충전이 완료된 경우, 전력 수신 장치(410)는 무선 전력 전송을 중지할 것을 요청하는 제어 신호를 전력 송신 장치(400)로 전달할 수 있다. 제어 신호는, 예를 들면, 송신 전력량 제어 신호(또는, 전력량 변경 신호), 제어 오류 신호(control error signal), 수신 전력 신호(received power signal), 충전 상태 신호(Charge status signal), 또는 전력 전송 종료 신호(end power transfer signal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제어 오류 신호(control error signal)는 제어 오류를 알리는 헤더와 제어 오류 값을 포함하는 메시지를 포함할 수 있다. 전력 수신 장치(410)는, 예를 들면, 동작 450에서 전력 송신 장치(400)로부터 수신한 전력이 선택된 범위 내인 경우 제어 오류 값을 0(zero)으로 설정할 수 있다. 전력 수신 장치(410)는, 예를 들면, 수신한 전력이 선택된 범위를 초과하는 경우 제어 오류 값을 음수(negative value)로 설정할 수 있다. 전력 수신 장치(410)는, 예를 들면, 수신한 전력이 선택된 범위 미만인 경우 제어 오류 값을 양수(positive value)로 설정할 수 있다. 전력 전송 종료 신호는, 예를 들면, 중단의 이유를 나타내는 전력 전송 중단 코드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전력 전송 중단 코드는 충전 완료(charge complete), 내부 오류(internal fault), 과열(over temperature), 과전압(over voltage), 과전류(over current), 배터리 오류(battery failure), 재설정(reconfigure), 무응답(no response), 또는 알려지지 않은 오류(unknown) 중 어느 하나를 나타내도록 구성될 수 있다.
동작 470에서, 수신된 제어 메시지(예: 제어 오류 값)에 기초하여 전력 송신 장치(400)는 전력 전송 회로(311)에 인가되는 전송 전력의 양을 조절할 수 있다. 전력 송신 장치(400)는, 예를 들면, 수신된 제어 메시지에 기초하여 전력 수신 장치(410)로의 전력 전송을 종료할 수 있다. 이 경우, 전력 송신 장치(400)는 동작 420을 다시 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전력 수신 장치에 대한 블럭도(500)이다. 도 6은 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치에 대한 블럭도(600)이다.
도 5를 참조하면, 전력 수신 장치(410)(예: 도 4의 전력 수신 장치(410))는 수신 회로(예: 수신 IC(integrated chip))(501), 차저(charger)(502), 배터리(503), 시스템(504), 전류 감지 회로(505), 또는 제어 회로(506)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 회로(501)는 전력 송신 장치(예: 예: 도 3의 전력 송신 장치(301))로부터 무선으로 전력을 수신하고, 수신된 전력을 정류하여 차저(502)로 출력할 수 있다. 수신 회로(501)는 전송 장치(550)로부터의 교류 전력을 수신하기 위한 수신 회로, 예를 들어 공진 회로를 포함할 수 있다. 수신 회로(501)는 기설정된 전력 공급 방식, 예를 들어 WPC 방식 또는 A4WP 방식에 정의된 바를 따르는 수신 회로를 포함할 수 있다. 수신 회로(501)는 예를 들어 풀 브리지 다이오드(Full-bridge diode) 등의 다양한 종류의 정류기를 포함할 수 있다. 수신 회로(501)는 수신 회로에서 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 수신 회로(501)는 정류기로부터 출력된 직류 전력의 전압을 특정 전압으로 컨버팅(converting)할 수 있는 컨버터(converter)를 포함할 수도 있다. 이에 따라, 수신 회로(501)는 전송 장치(550)로부터의 교류 전력을 수신하여, 정류 및 컨버팅하여 특정 전압을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 수신 회로(501)는 IC 형태가 아닌 다른 형태의 회로로 구현될 수도 있으며, 이에 따라 수신 회로(501)를 전력 수신 회로라 명명할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 차저(502)는 수신 회로(502)로부터 출력되는 직류 전력을 전력 수신 장치(500)에서 이용되기에 적합하도록 처리하여 출력할 수 있다. 차저(502)는 구현에 따라 PMIC(power management integrated chip)으로 구현될 수도 있다. 차저(502)는 배터리(503)를 충전하는 경우에는, 배터리(503)의 충전에 적합하도록 입력받은 전류의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 예를 들어, 배터리(503)를 CC(constant current) 모드로 충전하는 경우에는, 차저(502)는 출력하는 전력의 전류가 기설정된 수치를 유지하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 전압을 조정할 수 있다. 또는, 배터리(503)를 CV(constant voltage) 모드로 충전하는 경우에는, 차저(502)는 출력하는 전력의 전압이 기설정된 수치를 유지하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 전류를 조정할 수 있다. 차저(502)는 시스템(504)에 전력을 제공하는 경우에는, 해당 하드웨어에 적합한 수준으로 전압 및 전류 중 적어도 하나를 조정하여 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템(504) 중 통신 모듈에 전력이 제공되는 경우, 차저(502)는 통신 모듈에 적합한 전류 및 전압으로 전력을 조정하여 제공할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 차저(502)의 입력 전류 한계치는 조정이 가능할 수 있다. 전력 수신 장치(500)의 제어 회로(506)는 차저(502)의 입력 전류 한계치를 조정할 수 있으며, 이에 따라 수신 회로(501)로부터 차저(502)로 입력되는 전류의 최대 크기가 조정될 수 있다. 차저(502)는 입력 전류 한계치의 전류만을 입력받을 수 있으며, 수신 회로(501)가 차저(502)의 입력 전류 한계치를 초과하는 전류를 출력한다 하더라도, 차저(502)는 입력 전류 한계치의 전류를 입력받거나 출력 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 제어 회로(506)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 제어 회로(506)는 MCU(micro control unit) 또는 미니 컴퓨터로 구현될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 시스템(504)의 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)의 적어도 일부일 수 있다. 또는, 제어 회로(506)는 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)와는 별도로 형성된 회로일 수 있고, 예를 들면, 수신 회로(501)에 내장된 회로일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 회로(501)는 제어 회로(506)에 무선 충전 관련 정보를 전달할 수 있다. 아울러, 차저(502) 또한 충전 관련 정보를 제어 회로(506)로 전달할 수 있다. 제어 회로(506)는 수신 회로(501) 및 차저(502) 각각에 명령어를 전달하여 전류 및 전압을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(506)는 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)을 변경하는 명령어를 전달할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(506)는 차저(502)의 입력 전류 한계치 조정 명령어 또는 출력 전류 셋팅값 조정 명령어를 전달할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 전류 감지 회로(505)는 수신 회로(501)에서 차저(502)를 경유하여 시스템(504) 또는 배터리(503)로 전력이 공급되는 경로에서, 급격한 전류 변화, 또는 급격한 전압 변화를 감지하는 회로일 수 있다. 예를 들면, 급격한 전류 변화, 또는 급격한 전압 변화는, 시스템(504)의 상태 변화에 기인한 인러쉬(inrush) 전류일 수 있다. 전류 감지 회로(505)는 시스템(504)에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하고, 인러쉬 전류가 감지되면 감지 신호를 제어 회로(506)로 전송할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전류 감지 회로(505)는 수신 회로(501)에서 차저(502)를 경유하여 시스템(504) 또는 배터리(503)로 전력이 공급되는 경로에서 급격한 전압 변화를 감지하는 ‘전압 감지 회로’로 치환될 수 있다. 인러쉬 전류는 시스템(504)의 적어도 일부 하드웨어의 동작 상태가 전환될 때 순간적인 전류 소모가 발생됨으로 인해 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)이 일시적으로 낮아지게 할 수 있다. 이러한 인러쉬 전류는 차저(502)의 입출력 전압을 불안정하게 하는 원인일 수 있고, 사용자가 의도하지 않은 무선 충전 동작의 중단(예: detached)을 초래할 수 있다. 예를 들면, 시스템(504)의 어플리케이션 프로세서(application processor(AP))(미도시), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP))(미도시)는 무선 충전이 진행되는 동안 슬립 모드로 동작하고, 지정된 주기마다 노말 모드로 전환되었다가 다시 슬립 모드로 전환될 수 있다. 예를 들면, 슬립 모드는 노말 모드에 비하여 저전력으로 구동되는 상태를 의미할 수 있다. 인러쉬 전류는 시스템(504)의 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP))가 슬립 모드에서 노말 모드로 전환할 때 발생될 수 있고, 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)이 일시적으로 낮아지고 차저(502)에 공급되는 전압이 불안정하게 할 수 있다. 상기 차저(502)에 공급되는 전압이 불안정해지면 무선 충전 동작이 중단(예: detached)될 수 있고, 무선 충전의 효율성이 저하될 수 있다.
일 실시예에 따른 전류 감지 회로(505)는 상기와 같은 시스템(504)의 인러쉬 전류를 감지하는 것으로서, 예를 들면, 수신 회로(501)와 차저(502) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전류 감지 회로(505)는 수신 회로(501)와 차저(502) 사이에 배치된 노드의 피크성 전류를 감지하는 인덕터(예: 도 7a의 인덕터(721)) 및 비교기(예: 도 7a의 비교기(722))를 포함할 수 있다.다양한 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 전류 감지 회로(505)는 차저(502)와 시스템의 사이 및/또는 차저(502)와 배터리(503) 사이에 배치되어 인러쉬 전류를 감지할 수 있다. 예를 들면, 전류 감지 회로(505)는 전류 감지 회로(505)는 차저(502)의 출력단과 시스템(504) 및/또는 차저(502)의 출력단과 배터리(503) 사이의 노드의 피크성 전류를 감지하는 인덕터 및 비교기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전류 감지 회로(505)의 적어도 일부는 제어 회로(506)에 포함될 수 있다. 예를 들면, 전류 감지 회로(505)의 비교기(예: 도 7a의 비교기(722))는 제어 회로(506)(예: 도 7a의 제어 회로(713))에 내장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 전류 감지 회로(505)를 통해 인러쉬 전류가 감지되면(예: 상기 감지 신호를 수신하면), 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 수신 회로(501)가 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송하는 동작은 도 4의 동작 460에서, 전력 수신 장치(410)가 전력 송신 장치(400)로부터 전력을 수신하는 중에 전력 송신 장치(400)로 제어 신호를 전송하는 동작의 일부일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))에 기초하여 송신 전압을 높일 수 있고, 이에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)과 및 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)은 상승하여 차저(502)에 공급되는 전압이 안정되고 무선 충전 동작이 중단(예: detached 상태)되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))가 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))에 기초하여 송신 전압을 높이는 동작은, 도 4의 동작 470에서 전력 송신 장치(400)가 수신된 제어 메시지(예: 제어 오류 값)에 기초하여 전력 전송 회로(311)에 인가되는 전송 전력의 양을 조절하는 동작의 일부일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))가 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))에 기초하여 상대적으로 높은 전압 레벨의 송신 전압을 공급하는 동안 전류 감지 회로(505)를 통해 인러쉬 전류가 감지되는지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 송신 전압을 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호(예: 도 11의 제 2 제어 신호(1112))를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 수신 회로(501)가 제 2 제어 신호(예: 도 11의 제 2 제어 신호(1112))를 전송하는 동작은 도 4의 동작 460에서, 전력 수신 장치(410)가 전력 송신 장치(400)로부터 전력을 수신하는 중에 전력 송신 장치(400)로 제어 신호를 전송하는 동작의 다른 일부일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 2 제어 신호(예: 도 11의 제 2 제어 신호(1112))에 기초하여 송신 전압을 낮출 수 있고, 이에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)과 및 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)은 하강하여 차저(502)에 공급되는 전압이 낮춰질 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))가 제 2 제어 신호(예: 도 11의 제 2 제어 신호(1112))에 기초하여 송신 전압을 낮추는 동작은, 도 4의 동작 470에서 전력 송신 장치(400)가 수신된 제어 메시지(예: 제어 오류 값)에 기초하여 전력 전송 회로(311)에 인가되는 전송 전력의 양을 조절하는 동작의 다른 일부일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 인러쉬 전류가 감지되지 않는 동안에는 전력 송신 장치(400)가 전송하는 송신 전압을 낮춤으로써, 전력 송신 장치(400) 및 전력 수신 장치(410) 각각의 발열을 줄일 수 있어 하드웨어의 수명 및 안정성을 높일 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도이다.
도 7a를 참조하면, 일 실시예에 따른 전력 수신 장치(700)(예: 도 4의 전력 수신 장치(410))는 수신 회로(501), 차저(charger)(502), 배터리(503), 시스템(504), 전류 감지 회로(505), 또는 제어 회로(713)(예: 도 5의 제어 회로(506))를 포함하고, 제어 회로(713)는 수신 회로(501)의 적어도 일부(예를 들어, 정류 회로, 조정회로)와 하나의 IC(integrated chip)로 구성될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 제어 회로(713)는 시스템(504)의 어플리케이션 프로세서(AP)(미도시)와는 별도로 형성된 회로일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 수신 회로(501)는 코일(701)을 통해 수신되는 전압을 정류하는 정류 회로(711)(예: 도 3의 정류 회로(321b)), 정류 회로(711)의 출력 전압을 조정하는 조정 회로(712)(예: 도 3의 조정 회로(321c)), 또는 전력 수신 장치(700)의 전반적인 제어를 수행하고, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111) 또는 제 2 제어 신호(1112))를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어하는 제어 회로(713)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전류 감지 회로(505)는 시스템(504)의 인러쉬 전류를 감지하는 것으로서, 예를 들면, 수신 회로(501)의 조정 회로(712)와 차저(502) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전류 감지 회로(505)는 수신 회로(501)와 차저(502) 사이에 배치된 인덕터(721), 또는 인덕터(721)의 양단의 전압을 비교하고, 비교 결과를 출력하는 비교기(722)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시스템(504)의 적어도 일부 하드웨어, 예컨대 어플리케이션 프로세서(AP)(미도시)의 모드 전환 동작이 발생되면, 차처(502)의 입력 노드(이하, 제 1 노드(731))에서 인러쉬 전류가 발생하고, 상기 인러쉬 전류로 인해 제 1 노드(731)의 전압 값이 급격히 변화될 수 있다. 상기 인러쉬 전류로 인해 제 1 노드(731)에서 전류가 급격히 변화되면, 인덕터(721)의 양단에서 전압차가 발생하고, 비교기(722)는 상기 인덕터(721)의 양단에서 발생된 전압차를 비교하여 출력할 수 있다. 비교기(722)로부터 출력되는 상기 인덕터(721)의 양단에서 발생된 전압차에 대응하는 감지 신호는 제어 회로(713)로 전송될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 전류 감지 회로(505)는 차저(502)의 출력 노드와 전기적으로 연결되어, 전류 또는 전압 변화를 감지할 수 있다. 예를 들면, 전류 감지 회로(505)는 전류 감지 회로(505)는 차저(502)의 출력단과 시스템(504) 및/또는 차저(502)의 출력단과 배터리(503) 사이의 노드의 피크성 전류를 감지하는 인덕터 및 비교기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(713)는 감지 신호에 응답하여 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 수신 회로(501)가 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송하는 동작은 도 4의 동작 460에서, 전력 수신 장치(410)가 전력 송신 장치(400)로부터 전력을 수신하는 중에 전력 송신 장치(400)로 제어 신호를 전송하는 동작의 일부일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))에 기초하여 송신 전압을 높일 수 있고, 이에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)(예: 조정 회로(712)의 입력 노드 (733))의 전압과 및 수신 회로(501)의 출력 전압(Vout)은 상승하여 차저(502)에 공급되는 전압이 안정되고 무선 충전 동작이 중단(예: detached 상태)되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(713)는 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))가 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))에 기초하여 상대적으로 높은 전압 레벨의 송신 전압을 공급하는 동안 전류 감지 회로(505)를 통해 인러쉬 전류가 감지되는지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어 회로(713)는 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 송신 전압을 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호(예: 도 11의 제 2 제어 신호(1112))를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다.
본 문서에서, ‘인러쉬 전류’는 시스템(504)의 적어도 일부 하드웨어, 예컨대 어플리케이션 프로세서(AP)(미도시)의 모드 전환이 발생되는 것에 의해, 수신 회로(501)에서 차저(502)를 경유하여 시스템(504) 또는 배터리(503)로 전력이 공급되는 경로에서 발생하는 급격한 전류 변화(또는, 전압 변화)를 의미할 수 있다. 예를 들면, ‘인러쉬 전류’는 어플리케이션 프로세서(AP)가 슬립 상태에서 웨이크업 상태(또는, 노말 상태)로 전환할 때 차처(502)의 입력 노드 또는 차저(502)의 출력 노드에서 급격하게 전류가 증가하는 것을 의미하고, 차처(502)의 입력 노드의 전압 또는 차저(502)의 출력 노드의 전압을 급격하게 낮아지게 하는 현상을 의미할 수 있다. 또는, ‘인러쉬 전류’는 어플리케이션 프로세서(AP)가 웨이크업 상태(또는, 노말 상태)에서 슬립 상태로 전환할 때 차처(502)의 입력 노드 또는 차저(502)의 출력 노드에서 급격하게 전류가 감소하는 것을 의미하고, 차처(502)의 입력 노드의 전압 또는 차저(502)의 출력 노드의 전압을 급격하게 높아지게 하는 현상을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전류 감지 회로(505)는 다음과 같이 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 8은 비교기가 제어 회로에 내장된 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도(800)이다. 도 9는 어플리케이션 프로세서가 인덕터를 통해 인러쉬 전류를 감지하는 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도(900)이다. 도 10는 어플리케이션 프로세서가 인덕터 및 비교기를 통해 인러쉬 전류를 감지하는 다른 실시예에 따른 전력 수신 장치의 개략적인 회로도(1000)이다.
도 8을 참조하면, 다른 실시예에 따른 전류 감지 회로(505)의 비교기는 제어 회로(713)에 내장될 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(713)는 인덕터(721)의 양단과 전기적으로 연결될 수 있고, 비교기(예: 도 7a의 비교기(722))가 내장됨으로써 인덕터의(721)의 양단의 전압을 비교할 수 있고, 인러쉬 전류를 감지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 전류 감지 회로(505)는 비교기를 포함하지 않을 수 있고, 인덕터(721)의 양단의 전압차는 어플리케이션 프로세서(AP)(901)를 통해 결정될 수 있다. 예를 들면, 전류 감지 회로(505)는 인덕터(721)의 양단이 어플리케이션 프로세서(AP)(901)와 전기적으로 연결될 수 있고, 어플리케이션 프로세서(AP)(901)는 인덕터(721)의 양단의 전압차를 산출하고, 산출된 전압차를 제어 회로(713)로 전송할 수 있다.
도 10을 참조하면, 다른 실시예에 따른 전류 감지 회로(505)는 어플리케이션 프로세서(AP)(901)가 인덕터(721) 및 비교기(722)를 통해 인러쉬 전류를 감지할 수 있다. 예를 들면, 비교기(722)는 인덕터(721)의 양단과 전기적으로 연결되고, 인덕터(721)의 양단의 전압차를 비교하고, 상기 전압차를 어플리케이션 프로세서(AP)(722)에게 전송할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(AP)(901)는 인덕터(721)의 양단의 전압차에 기초하여 인러쉬 전류가 발생하였는지 여부를 결정할 수 있다. 어플리케이션 프로세서(AP)(901)는 인러쉬 전류가 발생한 것으로 결정한 경우, 제어 회로(713)가 수신 회로(501)를 통해 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송하도록 제어할 수 있다.
도 11은 인러쉬 전류의 감지 여부에 기초하여 충전 전류를 동적으로 조정하는 방법을 설명한 그래프(1200)이다. 예를 들면, 도 11의 ‘노드 1’은 수신 회로(501)의 충전 전압이 차처(502)에 공급되는 입력 노드(예: 도 7a의 제 1 노드(731)의 전압 상태를 나타내는 것일 수 있다. 또는, ‘노드 1’은 차저(502)의 출력단과 시스템(504) 및/또는 차저(502)의 출력단과 배터리(503) 사이의 노드(예: 도 7a의 노드 734)의 전압 상태를 나타내는 것일 수 있다. 예를 들면, 도 11의 ‘노드 2’는 제어 회로(예: 도 7a의 제어 회로(713))가 수신 회로(예: 도 7a의 수신 회로(501))를 통해 제어 신호를 전송하는 출력단의 상태를 나타내는 것일 수 있다. 상기 제어 신호는, 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(1111), 또는 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 송신 전압을 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호(1112)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 11의 ‘노드 3’은 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))의 송신 전압에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)(예: 조정 회로(712)의 입력 노드(733)의 전압)의 상태를 나타내는 것일 수 있다.
도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전력 수신 장치(예: 도 7a의 전력 수신 장치(700))는 시스템(예: 도 7a의 시스템(504))의 적어도 일부 하드웨어, 예컨대 어플리케이션 프로세서(AP)(미도시)의 모드 전환 동작이 발생되면, 인러쉬 전류가 발생되고, 수신 회로(예: 도 7a의 수신 회로(501))의 충전 전압이 차처(502)에 공급되는 ‘노드 1’의 전압이 급격히 낮아질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(713)는 전류 감지 회로(505)를 통해 ‘노드 1’의 전압이 급격히 낮아지는 것을 감지할 수 있고, 상기 감지 결과에 응답하여 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(1111)를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 따라서, 전력 수신 장치(700)는 인러쉬 전류로 인해 ‘노드 1’의 전압이 급격히 낮아지는 것에 응답하여 제 1 제어 신호(1111)를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 1 제어 신호(1111)에 기초하여 송신 전압을 높일 수 있고, 이에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)(예: ‘노드 3’의 전압 레벨)은 상승할 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 1 제어 신호(1111)에 기초하여 송신 전압을 제 1 전압 레벨로부터 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨로 높일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신 전압이 상승하면, 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)은 제 1 전압 레벨의 송신 전압에 대응하는 제 1 헤드룸 전압(HR1)으로부터 제 2 전압 레벨의 송신 전압에 대응하는 제 2 헤드룸 전압(HR2)으로 상승할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(506)는 상기 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 2 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨로 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호(1112)를 상기 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))에게 전송할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(506)는 인러쉬 전류가 발생한 이후에 ‘노드 1’의 전압이 다시 상승하면 제 2 제어 신호(1112)를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 따라서, 전력 수신 장치(700)는 인러쉬 전류가 발생하지 않는 것에 응답하여 제 2 제어 신호(1112)를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 1 제어 신호(1111)에 기초하여 송신 전압을 높일 수 있고, 이에 따라 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)(예: ‘노드 3’의 전압 레벨)은 하강할 수 있다. 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 도 4의 전력 송신 장치(400))는 제 2 제어 신호(1112)에 기초하여 송신 전압을 제 2 전압 레벨로부터 제 1 전압 레벨로 낮출 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신 전압이 하강하면, 수신 회로(501)에서 정류되는 전압(Vrec)은 제 2 전압 레벨의 송신 전압에 대응하는 제 2 헤드룸 전압(HR2)으로부터 제 1 전압 레벨의 송신 전압에 대응하는 제 1 헤드룸 전압(HR1)으로 하강할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 5의 500)의 구동 방법은, 수신 회로(예: 도 5의 501)가 코일을 통해 외부 전자 장치(예: 도 5의 400)로부터 수신된 전력을 기반으로 차저(예: 도 5의 502)에 전압을 공급하는 동작, 상기 차저(502)가 상기 수신 회로(501) 로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템(예: 도 5의 504)에 지정된 전압을 공급하고 배터리(예: 도 5의 503)의 충전 상태를 제어하는 동작, 전류 감지 회로(505)를 통해 상기 시스템(504)에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작, 및 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 외부 전자 장치(400)로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 외부 전자 장치(400)로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 1 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨로 높일 것을 요청하는 상기 제 1 제어 신호를 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다. 상기 외부 전자 장치(400)로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 2 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨로 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호를 상기 외부 전자 장치(400)에게 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)는 상기 수신 회로(501) 와 상기 차저(502) 사이에 배치되거나, 또는 상기 차저(502)와 상기 시스템(504) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)는, 상기 수신 회로(501) 와 상기 차저(502) 사이에 배치된 인덕터, 및 상기 인덕터의 양단의 전압을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 수신 회로(501)는, 상기 코일을 통해 수신된 전력을 정류하는 정류 회로, 및 상기 차저(502)에 공급되는 충전 전압을 조정하는 조정 회로를 포함할 수 있다. 상기 시스템(504)은, 어플리케이션 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 수신 회로(501)가 상기 코일을 통해 상기 제 1 제어 신호 또는 제 2 제어 신호를 전송하는 동작을 더 포함할 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)를 통해 상기 시스템(504)에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작은, 상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 슬립 모드로부터 노말 모드로 전환하는 기간에 상기 차저(502)의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 전류 변화 또는 전압 변화를 감지하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 전류 감지 회로(505)를 통해 상기 시스템(504)에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작은, 상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 노말 모드로부터 슬립 모드로 전환하는 기간에 상기 차저(502)의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 전류 변화 또는 전압 변화를 감지하는 동작을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 수신 장치의 동작을 나타낸 흐름도(1200)이다.
도 12를 참조하면, 동작 1210에서, 일 실시예에 따른 전력 수신 장치(예: 도 7a의 전력 수신 장치(700))는, 수신 회로(예: 도 7a의 수신 회로(501))가 코일(예: 도 7a의 코일(701))을 통해 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 송신 장치(301))로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들면, 수신 회로(501)는 전력 송신 장치(예: 도 3의 전력 송신 장치(301))로부터 무선으로 전력을 수신하고, 수신된 전력을 정류하여 차저(예: 도 7a의 차저(502))로 출력할 수 있다.
동작 1220에서, 일 실시예에 따른 전력 수신 장치(700)는, 차저(502)가 수신 회로(501)로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템(예: 도 7a의 시스템(504))에 지정된 전압을 공급하고 배터리(예: 도 7a의 배터리(503))의 충전 상태를 제어할 수 있다. 예를 들면, 차저(502)는 수신 회로(502)로부터 출력되는 직류 전력을 전력 수신 장치(500)에서 이용되기에 적합하도록 처리하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 차저(502)는 배터리(503)를 충전할 수 있고, 배터리(503)의 충전에 적합하도록 입력받은 전류의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 예를 들어, 배터리(503)를 CC(constant current) 모드로 충전하는 경우에는, 차저(502)는 출력하는 전력의 전류가 기설정된 수치를 유지하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 전압을 조정할 수 있다. 또는, 배터리(503)를 CV(constant voltage) 모드로 충전하는 경우에는, 차저(502)는 출력하는 전력의 전압이 기설정된 수치를 유지하도록 제어할 수 있다. 또는, 차저(502)는 시스템(504)에 전력을 제공할 수 있고, 시스템(504)의 해당 하드웨어에 적합한 수준으로 전압 및 전류 중 적어도 하나를 조정하여 제공할 수 있다.
동작 1230에서, 일 실시예에 따른 전력 수신 장치(700)는, 시스템(504)으로부터 발생하는 인러쉬 전류를 감지할 수 있다. 예를 들면, 시스템(504)의 적어도 일부 하드웨어, 예컨대 어플리케이션 프로세서(AP)(미도시)의 모드 전환 동작이 발생되면, 인러쉬 전류가 발생되고, 수신 회로(501)의 충전 전압이 차처(502)에 공급되는 입력 노드(예: 도 7a의 제 1 노드(731))의 전류가 급격히 낮아질 수 있다. 상기 인러쉬 전류로 인해 제 1 노드(731)에서 전류가 급격히 낮아지면, 인덕터(721)의 양단에서 전압차가 발생하고, 비교기(722)는 상기 인덕터(721)의 양단에서 발생된 전압차를 비교하여 출력할 수 있다. 비교기(722)로부터 출력되는 상기 인덕터(721)의 양단에서 발생된 전압차에 대응하는 감지 신호는 제어 회로(713)로 전송될 수 있다.
동작 1240에서, 일 실시예에 따른 전력 수신 장치(700)는, 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 송신 장치(301))로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(예: 도 11의 제 1 제어 신호(1111))를 전송할 수 있다. 예를 들면, 제어 회로(713)는 감지 신호에 응답하여 외부 전자 장치(예: 도 3의 전력 송신 장치(301))에게 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호(1111)를 전송하도록 수신 회로(501)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 수신 회로(501)가 제 1 제어 신호(1111)를 전송하는 동작은 도 4의 동작 460에서, 전력 수신 장치(410)가 전력 송신 장치(400)로부터 전력을 수신하는 중에 전력 송신 장치(400)로 제어 신호를 전송하는 동작의 일부일 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
100: 전자 장치
120: 프로세서
130: 메모리
160: 표시 장치

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    코일;
    상기 코일과 전기적으로 연결된 수신 회로;
    상기 수신 회로로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템에 지정된 전압을 공급하고 상기 배터리의 충전 상태를 제어하는 차저;
    상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 전류 감지 회로; 및
    상기 전류 감지 회로를 통해 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 외부 전자 장치로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하는, 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 1 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨로 높일 것을 요청하는 상기 제 1 제어 신호를 전송하도록 설정된, 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 2 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨로 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호를 상기 외부 전자 장치에게 전송하도록 설정된, 전자 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는 상기 수신 회로와 상기 차저 사이에 배치되거나, 또는 상기 차저와 상기 시스템 사이에 배치된, 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는,
    상기 수신 회로 와 상기 차저 사이에 배치된 인덕터; 및
    상기 인덕터의 양단의 전압을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함하는, 전자 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 회로 는,
    상기 코일을 통해 수신된 전력을 정류하는 정류 회로; 및
    상기 차저에 공급되는 충전 전압을 조정하는 조정 회로를 포함하는, 전자 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    어플리케이션 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함하는, 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인러쉬 전류는 상기 시스템의 적어도 일부 하드웨어의 상태가 변경되는 것에 의해 상기 차저의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 발생되는 급격한 전류 변화 또는 급격한 전압 변화인, 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 수신 회로 또는 상기 시스템의 어플리케이션 프로세서에 포함되는, 전자 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는 상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 슬립 모드로부터 노말 모드로 전환하는 기간에 상기 차저의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 상기 인러쉬 전류를 감지하는, 전자 장치.
  11. 전자 장치의 구동 방법에 있어서,
    수신 회로가 코일을 통해 외부 전자 장치로부터 수신된 전력을 기반으로 차저에 전압을 공급하는 동작;
    상기 차저가 상기 수신 회로 로부터 공급된 전압을 이용하여 시스템에 지정된 전압을 공급하고 배터리의 충전 상태를 제어하는 동작;
    전류 감지 회로를 통해 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작; 및
    상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 송신 전압을 높일 것을 요청하는 제 1 제어 신호를 전송하는 동작을 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 1 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨로 높일 것을 요청하는 상기 제 1 제어 신호를 전송하는 동작을 더 포함하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부 전자 장치로부터 공급되는 상기 송신 전압이 제 2 전압 레벨인 동안 상기 인러쉬 전류가 감지되지 않으면, 상기 송신 전압을 상기 제 1 전압 레벨로 낮출 것을 요청하는 제 2 제어 신호를 상기 외부 전자 장치에게 전송하는 동작을 더 포함하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는 상기 수신 회로 와 상기 차저 사이에 배치되거나, 또는 상기 차저와 상기 시스템 사이에 배치된, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는,
    상기 수신 회로 와 상기 차저 사이에 배치된 인덕터; 및
    상기 인덕터의 양단의 전압을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력하는 비교기를 포함하는, 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신 회로 는,
    상기 코일을 통해 수신된 전력을 정류하는 정류 회로; 및
    상기 차저에 공급되는 충전 전압을 조정하는 조정 회로를 포함하는, 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    어플리케이션 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함하는, 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 수신 회로가 상기 코일을 통해 상기 제 1 제어 신호 또는 제 2 제어 신호를 전송하는 동작을 더 포함하는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로를 통해 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작은,
    상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 슬립 모드로부터 노말 모드로 전환하는 기간에 상기 차저의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 전류 변화 또는 전압 변화를 감지하는 동작을 포함하는, 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로를 통해 상기 시스템에 의해 발생되는 인러쉬 전류를 감지하는 동작은,
    상기 어플리케이션 프로세서 또는 상기 커뮤니케이션 프로세서가 노말 모드로부터 슬립 모드로 전환하는 기간에 상기 차저의 입력 노드 또는 출력 노드 중 적어도 일부에서 전류 변화 또는 전압 변화를 감지하는 동작을 포함하는, 방법.
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