KR20200131322A - 단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기 - Google Patents

단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기 Download PDF

Info

Publication number
KR20200131322A
KR20200131322A KR1020207029935A KR20207029935A KR20200131322A KR 20200131322 A KR20200131322 A KR 20200131322A KR 1020207029935 A KR1020207029935 A KR 1020207029935A KR 20207029935 A KR20207029935 A KR 20207029935A KR 20200131322 A KR20200131322 A KR 20200131322A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
value
rdcv
receiver
power
Prior art date
Application number
KR1020207029935A
Other languages
English (en)
Inventor
펭 호우
웬 카이
Original Assignee
셈테크 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 셈테크 코포레이션 filed Critical 셈테크 코포레이션
Publication of KR20200131322A publication Critical patent/KR20200131322A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3827—Portable transceivers
    • H04B1/3883—Arrangements for mounting batteries or battery chargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

무선 경로 상에서 송신기로부터 전달된 전력을 제공하는 무선 충전 수신기(10). 수신기는 정류기 회로(12), 정류기 회로 및 송신기에 결합된 LC 회로(코일, C), 정류기 회로 및 LC 회로에 결합된 단일 스위치 변조 회로(14, 16), 정류기 회로에 결합된 출력 회로(Output Circuit)를 포함한다. 수신기는 입사 RF 전력으로부터의 반사된 파라미터를 검출하도록 동작하는, LC 회로 및 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내 제어기(16)를 더 포함한다. 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정될 수 있다. 저항 값은 정류기 회로로 하여금, 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 PDC 값에 대하여, 안정적인 정류된 DC 전압, RDCV 값, 증가된 RDCV 값, 및 감소된 RDCV 값 중의 하나를 생성하게 하도록 설정될 수 있다.

Description

단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기
관련 출원에 대한 상호 참조
이 현재의 출원은 "A SINGLE SWITCH MODULATION CIRCUIT AND WIRELESS CHARGING RECEIVER"라는 명칭으로 2018년 3월 20일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/645,292호에 대한 우선권을 주장하고, 이 미국 특허 가출원의 전체 내용들은 이로써, 그 전체적으로 본원에서 기재된 것처럼 모든 목적들을 위하여 참조로 편입된다.
본 개시내용은 일반적으로 충전 시스템들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 무선 경로 상에서 효율적으로 그리고 비용 효과적으로 전력을 전달하기 위하여 무선 충전 수신기들에서 이용된 변조 기법들의 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
무선 충전 시스템들은 전형적으로 복잡하고, 낮은 효율 레이트들을 가지고, 고가이다. 본원에서 이용된 일부 전형적인 상업적 솔루션들 또는 컴포넌트들은: IDT, Integrated Device Technology Inc(P9025AC-R-EVK, P9221-R-EVK); NXP USA Inc(WPR 1500-BUCK); STMicroelectroncis(STEVAL-ISB036V1, STEVAL-ISB038V1R, STEVAl-ISB040V1); Texas Instruments 무선 충전 수신기들(BQ51013BEVM, BQ51050BEVM, BQ51025EVM, BQ51221EVM); 및 Semtech 무선 충전 수신기들(TSDMRX-5W-EVM, TSDMRX-10W-EVM, TSDMRX-19V-20W-EVM, TSWIRX-5V2-EVM)을 포함한다. 종래 기술의 특허들은: US5963012 - Wireless battery charging system having adaptive parameter sensing(적응적 파라미터 감지를 가지는 무선 배터리 충전 시스템); US8111042 - Integrated wireless resonant power charging and communication channel(통합된 무선 공진 전력 충전 및 통신 채널); 및 USRE44713 - Wireless charger system for battery pack solution and controlling method thereof(배터리 팩 솔루션을 위한 무선 충전기 시스템 및 그 제어 방법)을 포함한다. 본원에서 제시된 솔루션들은 종래 기술의 시스템들의 제한들을 극복한다.
무선 충전 수신기는 송신기로부터 RF 전력을 수신하고 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 전력을 전달하기 위하여 제공된다. 수신기는 RF 전력을 수신할 수 있고, 입사 전력으로부터의 반사된 신호들이 레귤레이터(regulator) 또는 배터리 충전기와 같은 출력 회로에 제공된 전력에 대한 최소 효과를 가지도록 전력을 정류(rectify)할 수 있다. 수신기는 더 효율적인 필터링 및 정류를 통해 DC 전력을 제공할 수 있고, 최소의 상대적인 회로 구성들을 이용하여 그렇게 행할 수 있다.
실시예에서는, 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기가 제공된다. 수신기는 정류기 회로, 정류기 회로 및 송신기에 결합된 LC 회로, 정류기 회로 및 LC 회로에 결합된 단일 스위치 변조 회로, 정류기 회로에 결합된 출력 회로, 및 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 여기서, 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정될 수 있다.
실시예에서, 수신기는 입사 RF 전력으로부터의 반사된 전력을 검출하도록 동작하는, LC 회로 및 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내(in-band) 제어기를 포함한다. 저항 값은 정류기 회로로 하여금, 검출되는 반사된 전력에 응답하여, 정상적인 정류된 직류 전압(rectified direct-current voltage)(RDCV) 값에 대하여 안정적인 PDC 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 저항 값은 또한 또는 대안적으로, 정류기 회로로 하여금, 검출되는 반사된 전력에 응답하여, 정상적인 PDC 값에 대하여 증가된 PDC 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 저항 값은 또한 또는 대안적으로, 정류기 회로로 하여금, 검출되는 반사된 전력에 응답하여, 정상적인 PDC 값에 대하여 감소된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 출력 회로는 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기가 제공된다. 수신기는 정류기 회로, 정류기 회로 및 송신기에 결합된 LC 회로, 정류기 회로 및 LC 회로에 결합된 단일 스위치 변조 회로, 및 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 여기서, 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정될 수 있다.
다른 실시예에서, 수신기는 입사 RF 전력으로부터의 반사된 전력을 검출하도록 동작하는, LC 회로 및 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내 제어기를 포함할 수 있다. 저항 값은 정류기 회로로 하여금, 반사된 RF 전력에 응답하여, 정상적인 값에 대하여 안정적인 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 저항 값은 또한 또는 대안적으로, 정류기 회로로 하여금, 반사된 전력에 응답하여, 정상적인 값에 대하여 증가된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 저항 값은 또한 또는 대안적으로, 정류기 회로로 하여금, 반사된 전력에 응답하여, 정상적인 값에 대하여 감소된 RPDV 값을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기가 제공된다. 수신기는 정류기 회로, 정류기 회로 및 송신기에 결합된 LC 회로, 정류기 회로 및 LC 회로에 결합된 변조 회로, 정류기 회로에 결합된 출력 회로, 및 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 여기서, 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정될 수 있다.
실시예에서, 수신기는 입사 RF 전력으로부터의 반사된 전력을 검출하도록 동작하는, LC 회로 및 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내 제어기를 포함할 수 있다. 저항 값은 정류기 회로로 하여금, 반사된 전력에 응답하여 정상적인 값에 대하여 안정적인 RDCV 값, 반사된 전력에 응답하여 정상적인 값에 대하여 증가된 RDCV 값, 반사된 전력에 응답하여 정상적인 값에 대하여 감소된 RDCV 값, 또는 다른 적당한 신호들 중 하나 이상을 생성하게 하도록 설정될 수 있다. 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 출력 회로는 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기 중의 하나일 수 있다. 변조 회로는 단일 스위치 회로 또는 다른 적당한 회로들일 수 있다.
본 개시내용의 다른 시스템들, 방법들, 특징들, 및 장점들은 다음의 도면들 및 상세한 설명의 검토 시에 본 기술분야의 통상의 기술자에게 분명하거나 분명해질 것이다. 모든 이러한 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들, 및 장점들은 이 설명 내에 포함되고, 본 개시내용의 범위 내에 있고, 동반 청구항들에 의해 보호된다는 것이 의도된다.
개시내용의 양태들은 다음의 도면들을 참조하여 더 양호하게 이해될 수 있다. 도면들에서의 컴포넌트들은 비례조정될 수 있지만, 본 개시내용의 원리들을 명확하게 예시하는 것에 강조가 행해진다. 또한, 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 몇몇 도면들 전반에 걸쳐 대응하는 부분들을 지정하고:
도 1a는 어떤 예의 실시예들에 따른, 단일 스위치를 가지는 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 1b는 어떤 예의 실시예들에 따른, 단일 스위치를 가지는 대안적인 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 2a는 어떤 예의 실시예에 따른, 정류기와 통합된 단일 스위치를 가지는 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 2b는 어떤 예의 실시예들에 따른, 정류기와 통합된 단일 스위치를 가지는 대안적인 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 3a는 어떤 예의 실시예들에 따른, 단일 스위치 및 저항기를 가지는 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 3b는 어떤 예의 실시예들에 따른, 단일 스위치 및 저항기를 가지는 대안적인 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 4a는 어떤 예의 실시예들에 따른, 동기식 정류기와 통합된 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 4b는 어떤 예의 실시예들에 따른, 동기식 정류기와 통합된 대안적인 무선 충전 수신기 및 변조 회로를 도시하고;
도 5는 예시적인 JFET, MOSFET, 및 BJT 스위치들을 도시하고; 그리고
도 6은 어떤 예의 실시예들에 따른, 수신기 상의 필터링 커패시터 양단의 스위치 게이트 전압들, RDCV 및 송신기 상의 공진 커패시터 양단의 피크 AC 전압의 그래프들을 도시한다.
본 개시내용의 다양한 실시예들을 제조하고 이용하는 것은 이하에서 상세하게 논의되지만, 본 개시내용은 폭넓게 다양한 특정 맥락들에서 구체화될 수 있는 많은 적용가능한 발명 개념들을 제공한다는 것이 인식되어야 한다. 본원에서 논의된 특정 실시예들은 단지 예시적이고, 본 개시내용의 범위를 획정하지 않는다. 명확성을 위하여, 실제적인 구현예의 모든 특징들이 본 개시내용에서 설명되지 않을 수 있다. 물론, 임의의 이러한 실제적인 실시예의 개발에서, 여러 구현-특정 판정들은 구현예마다 변동될 시스템-관련된 및 사업-관련된 제약들과의 준수성과 같은 개발자의 특정 목적들을 달성하기 위하여 행해져야 한다는 것이 인식될 것이다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간-소비적일 수 있지만, 이 개시내용의 이익을 가지는 본 기술분야의 통상의 기술자들을 위하여 보증되는 일상일 것이라는 것이 인식될 것이다.
뒤따르는 설명에서, 유사한 부분들은 동일한 참조 번호들로 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐 표기된다. 도면의 그림들은 비례조정되지 않을 수 있고, 어떤 컴포넌트들은 일반화된 또는 개략적인 형태로 도시될 수 있고, 명확성 및 간결성을 위하여 상업적인 명칭들에 의해 식별될 수 있다.
본원에서 제시된 일 예의 실시예들은 무선 퉁전 시스템과의 이용을 위한 시스템, 방법들, 및 장치 제품들에 관한 것이다. 시스템은 신규하고 혁신적인 무선 충전 수신기를 포함한다. 수신기는 송신기로부터 RF 전력을 수신하고, 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 전력을 전달한다. 입사 전력으로부터의 반사된 신호들이 출력 회로부에 제공되는 것에 최소의 효과를 가지거나 효과를 가지지 않도록, 수신기는 전력을 필터링하고 전력을 정류한다. 수신기는 최소 회로 구성을 이용하는 것을 통해 DC 전력을 제공할 수 있다. 추가적으로, 일부 이용 케이스들에서, 수신기는 배터리 충전기에, 또는 대안적으로 레귤레이터에 직접적으로 결합될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 지금부터 참조하면, 각각 10 및 20으로서 일반적으로 나타내어진 어떤 실시예에 따른, 무선 충전 수신기들 및 단일 스위치를 가지는 변조 회로들이 예시된다. 도 1a 및 도 1b의 실시예들에서, 수신기들(10, 20)은 정류기들(12, 22), 변조 회로들(14, 24), 대역내 제어기들(16, 26), LC 입력 회로, 및 출력 회로들을 포함한다. 변조 회로들(20, 22)은 오직 하나의 스위치(S) 또는 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 스위치(S)는 정류기(16, 18)의 어느 하나의 중간점에 접속될 수 있고, 또 다른 단자는 접지에 접속될 수 있다. 스위치(S)의 게이트 전압은 온-상태(on-state) 저항을 희망된 값으로 조절하기 위하여 제어된 방식으로 확대될 수 있다. 온-상태 저항 및 LC 회로의 파라미터 값이 효율을 최대화하기 위하여 조절될 수 있도록, 온-상태 저항은 개개의 대역내 제어기(16, 24)로부터의 피드백에 기초하여 희망된 값들로 조절될 수 있다. 희망된 등가 저항이 너무 낮을 경우에, 더 높은 등가 저항은 스위치의 게이트 전압을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 다시 말해서, 애플리케이션에 따라, 스위치의 등가 저항은 스위치 저항 및 LC 회로의 파라미터 값을 변경하기 위하여 조절될 수 있다. 그렇게 행할 시에, 정류기의 출력 직류 전압(RCDV)은 반사된 전력 손실을 보상하기 위하여, 애플리케이션 요건들에 따라, 조절될 수 있거나 정상(steady)으로 유지될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 각각 50 및 60으로서 일반적으로 나타내어진 어떤 예의 실시예들에 따른, 무선 충전 수신기들, 및 정류기와 통합된 단일 스위치를 가지는 변조 회로들이 예시된다. 도 2a 및 도 2b의 실시예들에서, 수신기들(50, 60)은 정류기들(52, 62), 변조 회로들(54, 64), 대역내 제어기들(56, 66), LC 회로들, 및 출력 회로들을 포함한다. 변조 회로들(54, 64)은 오직 하나의 스위치(S) 또는 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이 실시예에서는, FET가 바디 다이오드(body diode)를 포함하므로, FET 스위치(S)는 정류기(52, 62) 내에 포함될 수 있다. 스위치(S)의 게이트 전압은 온-상태 저항을 희망된 값으로 조절하기 위하여 제어된 방식으로 확대될 수 있다. 온-상태 저항 및 LC 회로의 파라미터 값이 효율을 최대화하기 위하여 조절될 수 있도록, 온-상태 저항은 개개의 대역내 제어기(56, 66)로부터의 피드백에 기초하여 희망된 값들로 조절될 수 있다. 희망된 등가 저항이 너무 낮을 경우에, 더 높은 등가 저항은 스위치의 게이트 전압을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 지금부터 참조하면, 각각 100 및 110으로서 일반적으로 나타내어진 어떤 예의 실시예들에 따른, 무선 충전 수신기들, 및 단일 스위치 및 저항기를 가지는 변조 회로들이 예시된다. 도 3a 및 도 3b의 실시예들에서, 수신기들(100, 110)은 정류기들(102, 112), 변조 회로들(104, 114), 대역내 제어기들(106, 116), LC 회로들, 및 출력 회로들을 포함한다. 변조 회로들(104, 114)은 오직 하나의 스위치(S) 및 하나의 저항기, 또는 다른 적당한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 변조 회로들(104, 114)은 정류기(102, 112)의 어느 하나의 중간점에 접속될 수 있고, 또 다른 단자는 접지에 접속될 수 있다. 이 실시예에서, 변조 회로들(104, 114)은 스위치(S)와 직렬인 저항기를 포함한다. 저항기의 저항을 선택함으로써, 등가 온-상태 저항은 개개의 LC 회로의 파라미터 값을 조절하기 위하여 개개의 대역내 제어기(106, 116)로부터의 피드백에 기초하여 희망된 값들로 조절될 수 있다. 희망된 등가 저항이 너무 낮을 경우에, 더 높은 등가 저항은 스위치의 게이트 전압을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 각각 150, 160으로서 일반적으로 나타내어진, 어떤 예의 실시예들에 따른, 동기식 정류기들과 통합된 무선 충전 수신기들 및 변조 회로들이 예시된다. 수신기들(150, 160)은 정류기들(152, 162), 대역내 제어기들(154, 164), LC 회로들, 및 출력 회로들을 포함한다. 정류기(152)는 S1 내지 S4를 포함하고, 여기서, 수신기(150)가 더 효율적으로 동작할 수 있도록, LC 회로의 파라미터 값을 수정하거나 조절하기 위한 저항 값을 도입하기 위하여, 스위치들 중의 하나의 게이트 전압은 대역내 제어기(154)로부터의 피드백에 응답하여 변조될 수 있다. 정류기(162)는 2 개의 다이오드들 및 2 개의 스위치들(S1 및 S2)을 포함하고, 여기서, 수신기(160)가 더 효율적으로 작동할 수 있도록, LC 회로의 파라미터 값을 수정하거나 조절하기 위하여, 스위치들 중의 하나의 게이트 전압은 대역내 제어기(164)로부터의 피드백에 응답하여 변조될 수 있다.
도 1 내지 도 4의 전술한 실시예들에서의 LC 입력 회로들은 도 1a 및 도 1b에서의 예에 대하여 예시된 바와 같이, 2 개의 상이한 구성들에서의 개개의 변조 회로와 병렬일 수 있고, 여기서, 어느 하나의 L 또는 C는 변조 회로와 병렬일 수 있다. 도 1 내지 도 4의 전술한 실시예들에서, 출력 회로들은 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기일 수 있다. 정류기들은 브릿지 정류기(bridge rectifier)들일 수 있고, 변조 회로들의 스위치들은 도 5에서 예시된 바와 같이 JFET, MOSFET, 또는 BJT일 수 있다. 도 1 내지 도 4의 전술한 실시예들에서, 대역내 제어기들은 이용 케이스에 기초하여 개개의 변조 회로의 스위치의 게이트 전압을 변조할 수 있다. 다시 말해서, 애플리케이션에 따라, 스위치의 등가 저항은 스위치 저항 및 LC 회로의 파라미터 값을 변경하기 위하여 조절될 수 있다. 그렇게 행함으로써, 정류기 회로의 출력 RDCV는 정상으로 유지될 수 있거나, 반사된 전력을 보상하기 위하여 조절될 수 있다.
도 6을 지금부터 참조하면, 어떤 예의 실시예들에 따른, 스위치 게이트 전압들, RDCV, 출력 회로의 출력 전압, 및 피크 AC 전압에 대한 그래프들(a 내지 c)이 예시된다. 하나의 이용 케이스에서, 그리고 도 6a에서 예시된 바와 같이, 변조 회로의 스위치가 턴온(turn on)될 때, 결과는 송신기 측 상의 반사된 전압의 피크 값(AC_V)이 상당히 감소된다는 것이다. 스위치가 턴오프(turn off)될 때, 송신기 측 상의 전압은 정상적인 레벨로 증가한다. 또한, RDCV 전압은 정상적인 레벨로 복귀한다. 또 다른 이용 케이스에서, 그리고 도 6b에서 예시된 바와 같이, 수신기 측에서의 RDCV 전압은 일정하게 유지될 수 있으며, 즉, 반사된 신호에 응답하여 변경되거나, 증가하거나, 감소하지 않을 수 있다. 또 다른 이용 케이스에서, 그리고 도 6c에서 예시된 바와 같이, 수신기 측에서의 RDCV 전압은 반사된 신호에 응답하여 감소할 수 있다. RDCV 전압의 제어는 등가 직렬 저항기(R)에 종속적이다. 어떤 경우에도, 보상의 방법들은 출력 회로로의 RDCV 전력의 더 효율적인 전달로 귀착된다.
제1 예에서, 등가 저항은 20 mΩ이고, 스위치가 턴온될 때, RDCV 전압은 증가하고 반사된 전압은 감소한다. 스위치가 턴오프될 때, 양자의 RDCV 전압 및 반사된 전압은 정상-상태 값으로 감소한다. 또 다른 예에서, 등가 저항은 60 mΩ이고, RDCV 전압은 스위치를 턴온할 때에 변경되지 않는다. 한편, RX 측으로부터 TX 측으로 전송된 정보를 표시하는 반사된 전압은 감소한다. 또 다른 예에서, 스위치가 턴온될 때, RDCV 전압 및 반사된 전압은 감소한다. 스위치가 턴오프될 때, 양자의 RDCV 전압 및 반사된 전압은 정상-상태 값으로 증가한다.
스위치의 게이트 신호를 조절함으로써, 송신 측 상의 전압 강하 파형은 상이하고, 이 전압 강하 파형은 수신기 측 상의 정보를 포함한다. 정보는 WI-FI, 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 여분의 통신 회로 없이 대역내 통신들을 제공하는 송신 측 상의 전압 강하를 검출함으로써 획득될 수 있다. 도 1 내지 도 4의 수신기 구조들을 이용하여 등가 저항기를 설정함으로써, RDCV 전압은 변조 주기 동안에 증가하거나, 감소하거나, 변경되지 않도록 제어될 수 있다. 이 조건 하에서, 아이들 시간(idle time)(변조 없음)에는, RDCV 전압이 가능한 한 낮게(출력 전압보다 약간 더 높게) 설정될 수 있다. RDCV 전압은 출력 전압보다 더 높아야 한다. RDCV가 변조 주기 동안에 감소할 경우에, RDCV 전압을 출력 전압보다 항상 더 높게 유지하기 위하여, RDCV와 출력 전압 사이의 차이는 아이들 시간에는 충분히 클 수 있다. RDCV가 변조 주기 동안에 증가할 경우에, 아이들 시간에서의 RDCV와 출력 전압 사이의 차이가 작다.
본 개시내용의 종래 기술에 대한 일 예의 장점들 및 개선들은 다음을 포함한다:
1) 변조할 때에 RDCV를 상승하게 함으로써, 정상적인 경우의 RDCV 전압이 최소 값으로 감소될 수 있음. 따라서, 대부분의 시간에, TX에 의해 송출된 전력은 낮을 수 있고, 이것은 TX 측 상에서의 높은 효율을 의미함;
2) BUCK 레귤레이터가 출력 단으로서 접속될 경우에, 낮은 입력 전압을 갖는 BUCK 레귤레이터를 위하여 높은 효율이 달성됨;
3) 출력 단으로서 선형 전압 레귤레이터에 직접적으로 접속하기 위한 능력;
a) 아이들 시간(대부분의 시간)에는, RDCV 전압이 출력 전압에 근접하도록(출력 전압보다 약간 높음) 레귤레이팅될 수 있음. 그 다음으로, 그것은 BUCK 레귤레이터 대신에, 출력 상태에서 선형 전압 레귤레이터를 이용할 수 있고, 높은 효율을 달성할 수 있음; 및
b) 변조 주기 동안에, RDCV는 더 높고, 선형 전압 레귤레이터는 출력을 일정하게 유지할 수 있음. 효율은 더 낮지만, 그 상태는 긴 시간 동안에 유지되지 않음;
4) 출력 단으로서 배터리 충전기에 직접적으로 접속하기 위한 능력:
a) 아이들 시간(대부분의 시간)에는, RDCV 전압이 출력 전압에 근접하도록(출력 전압보다 약간 높음) 레귤레이팅될 수 있음. 그 다음으로, 그것은 BUCK 레귤레이터 대신에, 출력 상태에서 선형 전압 레귤레이터를 이용할 수 있고, 높은 효율을 달성할 수 있음; 및
b) 변조 주기 동안에, RDCV는 더 높고, 선형 전압 레귤레이터는 출력을 일정하게 유지할 수 있음. 효율은 더 낮지만, 그 상태는 긴 시간 동안에 유지되지 않음;
5) 오직 하나의 FET 또는 하나의 FET 플러스 하나의 저항기가 필요하고(다른 적당한 컴포넌트들이 또한 또는 대안적으로 이용될 수 있지만), 이것은 수신기 회로의 비용 및 크기를 감소시킬 수 있음;
6) 동기식 정류기가 RX 측 상에서 이용될 경우에, 단일-FET 변조 회로는 동기식 정류기로 통합될 수 있음. 이에 따라, 여분의 회로가 필요하지 않음; 및
7) FET를 RX 부분/IC 칩으로 통합하기가 용이함.
본원에서 이용된 바와 같이, 단수 형태들 "a", "an", 및 "the"는 상황이 명확하게 이와 다르게 표시하지 않으면, 복수 형태들을 마찬가지로 포함하도록 의도된다. 용어들 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 이 명세서에서 이용될 때, 기재된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 본원에서 이용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 열거된 항목들 중의 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다. 본원에서 이용된 바와 같이, "X와 Y 사이" 및 "대략 X와 Y 사이"와 같은 어구들은 X 및 Y를 포함하는 것으로 해독되어야 한다. 본원에서 이용된 바와 같이, "대략 X와 Y 사이"와 같은 어구들은 "대략 X와 대략 Y 사이"를 의미한다. 본원에서 이용된 바와 같이, "대략 X로부터 Y까지"와 같은 어구들은 "대략 X로부터 대략 Y까지"를 의미한다.
본원에서 이용된 바와 같이, "하드웨어"는 개별 컴포넌트들, 집적 회로, 애플리케이션-특정 집적 회로, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이, 또는 다른 적당한 하드웨어의 조합을 포함할 수 있다.
전술한 실시예들은 단지 가능한 구현예들의 예들인 것이 강조되어야 한다. 본 개시내용의 원리들로부터 이탈하지 않으면서, 전술한 실시예들에 대해 많은 변동들 및 수정들이 행해질 수 있다. 이러한 모든 수정들 및 변동들은 이 개시내용의 범위 내에서 본원에 포함되고 다음의 청구항들에 의해 보호되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기로서,
    정류기 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 송신기에 결합된 LC 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 LC 회로에 결합된 단일 스위치 변조 회로;
    상기 정류기 회로에 결합된 출력 회로
    를 포함하고,
    상기 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 상기 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정되는, 수신기.
  2. 제1항에 있어서, 입사 RF 전력으로부터의 반사된 파라미터를 검출하도록 동작하는, 상기 LC 회로 및 상기 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내(in-band) 제어기를 더 포함하는, 수신기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 안정적인 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 증가된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 감소된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나인, 수신기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 출력 회로는 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기 중의 하나인, 수신기.
  8. 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기로서,
    정류기 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 송신기에 결합된 LC 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 LC 회로에 결합된 단일 스위치 변조 회로
    를 포함하고,
    상기 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 상기 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정되는, 수신기.
  9. 제8항에 있어서, 입사 RF 전력으로부터의 반사된 파라미터를 검출하도록 동작하는, 상기 LC 회로 및 상기 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내 제어기를 더 포함하는, 수신기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 안정적인 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  11. 제8항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 증가된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  12. 제8항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금 상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 감소된 RDCV 값을 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  13. 제8항에 있어서, 상기 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나인, 수신기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 정류기 회로에 결합된 출력 회로를 더 포함하고;
    상기 출력 회로는 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기 중의 하나인, 시스템.
  15. 송신기로부터 RF 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신기로서,
    정류기 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 송신기에 결합된 LC 회로;
    상기 정류기 회로 및 상기 LC 회로에 결합된 변조 회로;
    상기 정류기 회로에 결합된 출력 회로
    를 포함하고,
    상기 단일 스위치 변조 회로의 저항 값은 상기 LC 회로의 검출된 파라미터 값에 응답하여 설정되는, 수신기.
  16. 제15항에 있어서, 입사 RF 전력으로부터의 반사된 파라미터를 검출하도록 동작하는, 상기 LC 회로 및 상기 단일 스위치 변조 회로에 결합된 대역내 제어기를 더 포함하는, 수신기.
  17. 제15항에 있어서, 상기 저항 값은 상기 정류기 회로로 하여금:
    상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 안정적인 RDCV 값;
    상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 증가된 RDCV 값; 및
    상기 수신된 RF 전력에 응답하여 정상적인 RDCV 값에 대하여 감소된 RDCV 값
    중의 하나를 생성하게 하도록 설정되는, 수신기.
  18. 제15항에 있어서, 상기 단일 스위치 변조 회로는 BJT, MOSFET, 또는 JFET 중의 하나인, 수신기.
  19. 제15항에 있어서, 상기 출력 회로는 스위칭 전압 레귤레이터, 선형 전압 레귤레이터, 또는 배터리 충전기 중의 하나인, 수신기.
  20. 제15항에 있어서, 상기 변조 회로는 단일 스위치 회로인, 수신기.
KR1020207029935A 2018-03-20 2019-03-12 단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기 KR20200131322A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862645292P 2018-03-20 2018-03-20
US62/645,292 2018-03-20
US16/100,642 2018-08-10
US16/100,642 US10778273B2 (en) 2018-03-20 2018-08-10 Single switch modulation circuit and wireless charging receiver
PCT/US2019/021821 WO2019182808A1 (en) 2018-03-20 2019-03-12 A single switch modulation circuit and wireless charging receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200131322A true KR20200131322A (ko) 2020-11-23

Family

ID=67985740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207029935A KR20200131322A (ko) 2018-03-20 2019-03-12 단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10778273B2 (ko)
EP (1) EP3769398A1 (ko)
KR (1) KR20200131322A (ko)
CN (1) CN112154591A (ko)
WO (1) WO2019182808A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210376668A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling wireless charging in electronic device
CN112859983B (zh) * 2021-01-06 2022-04-12 深圳市紫光同创电子有限公司 芯片的电源调节电路及方法
EP4213340A1 (en) * 2022-01-14 2023-07-19 STMicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Ldo free wireless power receiver having regtifier
CN116455096A (zh) * 2022-01-14 2023-07-18 意法半导体亚太私人有限公司 具有调节器的无ldo无线功率接收器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963012A (en) 1998-07-13 1999-10-05 Motorola, Inc. Wireless battery charging system having adaptive parameter sensing
US8111042B2 (en) 2008-08-05 2012-02-07 Broadcom Corporation Integrated wireless resonant power charging and communication channel
US8374545B2 (en) * 2009-09-02 2013-02-12 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US9787364B2 (en) 2011-01-20 2017-10-10 Triune Ip, Llc Multi-use wireless power and data system
CN104969442B (zh) * 2013-02-15 2017-09-05 株式会社村田制作所 无线供电装置
US9998180B2 (en) 2013-03-13 2018-06-12 Integrated Device Technology, Inc. Apparatuses and related methods for modulating power of a wireless power receiver
US10566843B2 (en) * 2014-07-15 2020-02-18 Qorvo Us, Inc. Wireless charging circuit
US9621152B2 (en) * 2015-05-14 2017-04-11 The Regents Of The University Of California Coupling inductor based hybrid millimeter-wave switch
US20170047781A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for in-band signaling using parasitic resistances

Also Published As

Publication number Publication date
CN112154591A (zh) 2020-12-29
US20210075460A1 (en) 2021-03-11
EP3769398A1 (en) 2021-01-27
WO2019182808A1 (en) 2019-09-26
US20190296786A1 (en) 2019-09-26
US10778273B2 (en) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200131322A (ko) 단일 스위치 변조 회로 및 무선 충전 수신기
KR101976909B1 (ko) 와이어리스 수전 장치, 그 제어 회로 및 제어 방법
US9991805B2 (en) On and off controlled resonant DC-DC power converter
US9973039B2 (en) Power receiver, wireless power system and related method of transmitting information with a power receiver
US9853505B2 (en) Resonant wireless power receiver circuit and control circuit and wireless power conversion method thereof
US20210083518A1 (en) Wireless Power Receiver Circuit and Method
US11056878B2 (en) Overvoltage protection circuit for wireless power receiver
KR100813979B1 (ko) 다중 출력을 갖는 전원공급장치
US10862339B2 (en) Power reception device and power transmission device
US20030030422A1 (en) Use of a rectified image voltage for controlling the switch on the primary side of a switched-mode power supply
CN105529839A (zh) 用于无线功率接收器的前端电路、无线充电器和无线充电
KR101853913B1 (ko) 통신신호 크기를 제어하는 무선 전력 수신기
US20230109722A1 (en) Switching Mode Power Supply With Zero Voltage Switching And The Method Thereof
US11108435B2 (en) Inductive power receiver
US20170012470A1 (en) Power receiving unit, power feeding control method, and feed system
KR102593912B1 (ko) 모드 변경이 가능한 전원 회로 및 그것을 포함하는 스마트 카드
US20180115193A1 (en) Wireless power receiver
US20200366121A1 (en) HW and Methods for Improving Safety Protocol in Wireless Chargers
US11245291B2 (en) Non-contact power supply device capable of performing constant voltage output operation
EP3278439B1 (en) Constant on-time (cot) control in isolated converter
US11996707B2 (en) Wireless power transfer power control techniques
US20230100393A1 (en) Wireless power transfer power control techniques
FI113916B (fi) Tasasuuntauksen ohjauskytkentä
KR20180104536A (ko) 자기 전압 제어형 정류장치를 가진 무선전력 시스템 및 그 통신방법
KR20160137912A (ko) Smps 충전 제어 장치