KR20210032794A - 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기 - Google Patents

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Abstract

정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기가 개시된다. 본 발명에 따른 정전압 출력이 가능한 정류기는 상기 정류기의 출력 직류 전압의 크기에 따라 소정의 저항을 갖는 스위칭부가 부하 저항에 병렬 연결되거나 차단되는 스위칭 동작을 수행하는 방식으로 부하측의 합성 저항의 크기를 조정함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기로 유지할 수 있다.

Description

정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기{RECTIFIER FOR WIRELESS POWER RECEPTION CAPABLE OF OUTPUTTING CONSTANT VOLTAGE}
본 발명은 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기에 대한 것이다.
최근, 유선 방식의 충전 기법이 사용자의 편의를 저해한다는 점에서, 무선 방식으로 휴대용 기기의 배터리를 충전할 수 있도록 하는 무선 충전 기술이 도입되고 있다.
이러한 무선 충전 기술로는 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법이 존재한다. 전자기 유도에 따른 무선 충전 기법과 자기 공명에 따른 무선 충전 기법은 모두 근역장에서 코일 주위에 존재하는 비 방사형 감쇄교류 신호를 사용한다. 즉, 무선 전력 송신 장치의 1차 코일과 무선 전력 수신 장치의 2차 코일간의 유도 결합을 이용하여 접촉단자 없이 배터리를 충전시키는 방식을 도입하고 있다.
무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치로부터 전송되는 무선 전력 신호를 수신하는 수신 코일과 수신 코일을 통해 유도되는 교류 신호를 직류 전압으로 변환하는 정류기, 정류기의 출력 전압을 정전압으로 조정하여 배터리로 공급하는 정전압부로 구성된다.
기존의 무선 전력 수신 장치는 정류기와 정전압부가 별도로 구성되어 있었고, 정류기에서 직류 전압이 출력되면, 정전압부가 직류 전압을 정전압으로 조정하기 위해, 부하 저항에 직렬로 연결되는 가변 저항을 이용하여 전압강하를 시키도록 구성되어 있었다. 이로 인해, 무선 전력 수신 장치의 수신 코일에서 바라본 임피던스가 증가하여 상기 정류기의 출력 전압이 상승하게 되고, 이는 무선 전력 수신 장치에서 불필요한 에너지 손실을 발생시키는 문제를 일으키게 된다.
따라서, 정류기와 정전압부를 일체로 구성함으로써, 정류기에서 일정한 전압을 갖는 직류 전압을 안정적으로 출력할 수 있도록 하는 무선 전력 수신용 정류기에 대한 연구가 필요하다.
본 발명에 따른 정전압 출력이 가능한 정류기는 상기 정류기의 출력 직류 전압의 크기에 따라 소정의 저항을 갖는 스위칭부가 부하 저항에 병렬 연결되거나 차단되는 스위칭 동작을 수행하는 방식으로 부하측의 합성 저항의 크기를 조정함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기가 일정한 크기로 유지될 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기는 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드와 제3 다이오드, 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드와 제4 다이오드가 브릿지로 구성된 정류부, 상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항, 상기 부하 저항에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항과 제2 참조 저항 - 상기 제1 참조 저항과 상기 제2 참조 저항은 서로 직렬 연결됨 - , 상기 제3 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제1 전압의 크기에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된(predetermined) 크기의 정전압으로 조정하는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제1 스위칭부 및 상기 제4 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제2 전압의 크기에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제2 스위칭부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기는 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드와 제3 다이오드, 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드와 제4 다이오드가 브릿지로 구성된 정류부, 상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항, 상기 부하 저항에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항과 제2 참조 저항 - 상기 제1 참조 저항과 상기 제2 참조 저항은 서로 직렬 연결됨 - , 상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제1 전압과 기설정된(predetermined) 참조 전압 간의 차이에 따른 제1 증폭 신호를 발생시키고, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제2 전압과 상기 기설정된 참조 전압 간의 차이에 따른 제2 증폭 신호를 발생시키는 연산증폭기, 상기 제3 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 제1 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제1 스위칭부 및 상기 제4 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 제2 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제2 스위칭부를 포함한다.
본 발명에 따른 정전압 출력이 가능한 정류기는 상기 정류기의 출력 직류 전압의 크기에 따라 소정의 저항을 갖는 스위칭부가 부하 저항에 병렬 연결되거나 차단되는 스위칭 동작을 수행하는 방식으로 부하측의 합성 저항의 크기를 조정함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기의 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기의 회로 구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
본 문서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있고, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기의 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정류기(110)는 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드(111)와 제3 다이오드(113), 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드(112)와 제4 다이오드(114)가 브릿지로 구성된 정류부, 상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항(115), 상기 부하 저항(115)에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항(116)과 제2 참조 저항(117)(상기 제1 참조 저항(116)과 상기 제2 참조 저항(117)은 서로 직렬 연결됨), 상기 제3 다이오드(113)에 병렬로 연결되는 제1 스위칭부(118) 및 상기 제4 다이오드(114)에 병렬로 연결되는 제2 스위칭부(119)로 구성된다.
이때, 제1 스위칭부(118)는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 구성으로, 상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 제1 전압의 크기에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항(115)에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된(predetermined) 크기의 정전압으로 조정한다.
그리고, 제2 스위칭부(119)는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 구성으로, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 제2 전압의 크기에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항(115)에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 스위칭부(118)는 상기 제1 전압을 게이트에 입력으로 수신받아 상기 제1 전압의 크기가 기설정된 임계치를 초과하는지 여부에 따라 온/오프 동작을 수행하는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구성될 수 있고, 상기 제2 스위칭부(119)는 상기 제2 전압을 게이트에 입력으로 수신받아 상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치를 초과하는지 여부에 따라 온/오프 동작을 수행하는 NMOS로 구성될 수 있다.
이하에서는 상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호가 - 신호일 때와 + 신호일 때를 구분해서 상기 제1 스위칭부(118)와 상기 제2 스위칭부(119)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
우선, 정류기(110)에 - 신호가 인가되는 경우, 제2 다이오드(112)와 제4 다이오드(114)를 통해 전류가 흐름으로써, - 신호를 필터링하게 된다. 이때, 부하 저항(115)에 - 신호에 대한 출력 직류 전압이 인가됨으로써, 교류 신호가 직류 신호로 변환되는데, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 무선 전력의 세기가 큰 경우, 상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 된다.
상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 되면, 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 제1 전압의 크기가 증가하게 될 것이고, 상기 제1 전압의 크기가 증가함에 따라 제1 스위칭부(118)의 게이트에 인가되는 상기 제1 전압이 제1 스위칭부(118)를 턴-온(turn-on)시키기 위한 기설정된 임계치를 초과하는 순간 제1 스위칭부(118)는 턴-온될 수 있다.
이렇게, 제1 스위칭부(118)가 턴-온되면, 제1 스위칭부(118)의 저항이 부하 저항(115)과 제1, 제2 참조 저항(116, 117)에 병렬로 연결되고, 이로 인해 입력단에서 바라보았을 때 부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 된다.
부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 되면, 부하측에 인가되는 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라, 정류기(110)는 결국 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 신호의 세기가 크더라도 일정한 크기의 전압을 출력할 수 있게 된다.
참고로, 상기 제1 전압이 상기 기설정된 임계치를 초과하는 순간, 제2 스위칭부(119)도 턴-온되지만, - 신호에서는 제2 스위칭부(119)와 병렬 연결된 제4 다이오드(114)가 온 상태로, 제4 다이오드(114)를 통해서 전류가 흐르기 때문에 제2 스위칭부(119)가 턴-온됨으로 인해 정류기(110)에 미치는 영향이 거의 없다.
만약, 제1 스위칭부(118)가 턴-온되어 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 상기 제1 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치 이하로 줄어드는 경우, 제1 스위칭부(118)는 턴-오프(turn-off)될 것이고, 이렇게 제1 스위칭부(118)가 턴-오프되면, 제1 스위칭부(118)의 저항에 대한 부하 저항(115)과의 병렬 연결이 차단된다.
제1 스위칭부(118)의 저항에 대한 연결이 차단되면, 입력측에서 보았을 때, 부하측의 합성 저항은 부하 저항(115)과 제1, 제2 참조 저항(116, 117)에 따른 합성 저항으로 계산되기 때문에 다시 증가하게 될 것이고, 상기 부하측의 합성 저항이 증가하게 되면, 상기 출력 직류 전압의 크기도 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 제1 스위칭부(118)는 상기 제1 전압의 크기에 따른 스위칭 동작을 수행함으로써, 부하측의 합성 저항을 조절하여 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기의 전압으로 조정할 수 있다.
한편, 정류기(110)에 + 신호가 인가되는 경우, 제1 다이오드(111)와 제3 다이오드(113)를 통해 전류가 흐름으로써, + 신호를 필터링하게 된다. 이때, 부하 저항(115)에 + 신호에 대한 출력 직류 전압이 인가됨으로써, 교류 신호가 직류 신호로 변환되는데, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 무선 전력의 세기가 큰 경우, 상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 된다.
상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 되면, 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 제2 전압의 크기가 증가하게 될 것이고, 상기 제2 전압의 크기가 증가함에 따라 제2 스위칭부(119)의 게이트에 인가되는 상기 제2 전압이 제2 스위칭부(119)를 턴-온시키기 위한 기설정된 임계치를 초과하는 순간 제2 스위칭부(119)는 턴-온될 수 있다.
이렇게, 제2 스위칭부(119)가 턴-온되면, 제2 스위칭부(119)의 저항이 부하 저항(115)과 제1, 제2 참조 저항(116, 117)에 병렬로 연결되고, 이로 인해 입력단에서 바라보았을 때 부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 된다.
부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 되면, 부하측에 인가되는 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라, 정류기(110)는 결국 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 신호의 세기가 크더라도 일정한 크기의 전압을 출력할 수 있게 된다.
참고로, 상기 제2 전압이 상기 기설정된 임계치를 초과하는 순간, 제1 스위칭부(118)도 턴-온되지만, + 신호에서는 제1 스위칭부(118)와 병렬 연결된 제3 다이오드(113)가 온 상태로, 제3 다이오드(113)를 통해서 전류가 흐르기 때문에 제1 스위칭부(118)가 턴-온됨으로 인해 정류기(110)에 미치는 영향이 거의 없다.
만약, 제2 스위칭부(119)가 턴-온되어 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라 제2 참조 저항(117)의 양단에 인가되는 상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치 이하로 줄어드는 경우, 제2 스위칭부(119)는 턴-오프될 것이고, 이렇게 제2 스위칭부(119)가 턴-오프되면, 제2 스위칭부(119)의 저항에 대한 부하 저항(115)과의 병렬 연결이 차단된다.
제2 스위칭부(119)의 저항에 대한 연결이 차단되면, 입력측에서 보았을 때, 부하측의 합성 저항은 부하 저항(115)과 제1, 제2 참조 저항(116, 117)에 따른 합성 저항으로 계산되기 때문에 다시 증가하게 될 것이고, 상기 부하측의 합성 저항이 증가하게 되면, 상기 출력 직류 전압의 크기도 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 제2 스위칭부(119)는 상기 제2 전압의 크기에 따른 스위칭 동작을 수행함으로써, 부하측의 합성 저항을 조절하여 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기의 전압으로 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기의 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 정류기(210)는 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드(211)와 제3 다이오드(213), 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드(212)와 제4 다이오드(214)가 브릿지로 구성된 정류부, 상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항(215), 상기 부하 저항(215)에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항(216)과 제2 참조 저항(217)(상기 제1 참조 저항(216)과 상기 제2 참조 저항(217)은 서로 직렬 연결됨), 상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 제1 전압과 기설정된 참조 전압 간의 차이에 따른 제1 증폭 신호를 발생시키고, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 제2 전압과 상기 기설정된 참조 전압 간의 차이에 따른 제2 증폭 신호를 발생시키는 연산증폭기(218), 상기 제3 다이오드(213)에 병렬로 연결되는 제1 스위칭부(219) 및 상기 제4 다이오드(214)에 병렬로 연결되는 제2 스위칭부(220)로 구성된다.
이때, 제1 스위칭부(219)는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 구성으로, 상기 제1 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항(215)에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된 크기의 정전압으로 조정한다.
그리고, 제2 스위칭부(220)는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 구성으로, 상기 제2 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항(215)에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 스위칭부(219)는 상기 제1 증폭 신호를 게이트에 입력으로 수신받아 온/오프 동작을 수행하는 NMOS로 구성될 수 있고, 상기 제2 스위칭부(220)는 상기 제2 증폭 신호를 게이트에 입력으로 수신받아 온/오프 동작을 수행하는 NMOS로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1 증폭 신호와 상기 제2 증폭 신호의 크기는 제1 스위칭부(219)와 제2 스위칭부(220)의 턴-온시키기 위한 임계치를 모두 초과하는 것으로 가정한다.
이하에서는 상기 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호가 - 신호일 때와 + 신호일 때를 구분해서 상기 제1 스위칭부(219)와 상기 제2 스위칭부(220)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.
우선, 정류기(210)에 - 신호가 인가되는 경우, 제2 다이오드(212)와 제4 다이오드(214)를 통해 전류가 흐름으로써, - 신호를 필터링하게 된다. 이때, 부하 저항(215)에 - 신호에 대한 출력 직류 전압이 인가됨으로써, 교류 신호가 직류 신호로 변환되는데, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 무선 전력의 세기가 큰 경우, 상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 된다.
상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 되면, 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 제1 전압의 크기가 증가하게 될 것이고, 상기 제1 전압의 크기가 증가함에 따라 상기 제1 전압과 기설정된 참조 전압 간의 차이가 발생하는 경우, 연산증폭기(218)는 상기 차이에 따른 제1 증폭 신호를 발생시킬 수 있다.
이렇게, 상기 제1 증폭 신호가 발생되면, 상기 제1 증폭 신호가 제1 스위칭부(219)의 게이트에 인가되어 제1 스위칭부(219)는 턴-온될 수 있다.
제1 스위칭부(219)가 턴-온되면, 제1 스위칭부(219)의 저항이 부하 저항(215)과 제1, 제2 참조 저항(216, 217)에 병렬로 연결되고, 이로 인해 입력단에서 바라보았을 때 부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 된다.
부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 되면, 부하측에 인가되는 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라, 정류기(210)는 결국 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 신호의 세기가 크더라도 일정한 크기의 전압을 출력할 수 있게 된다.
참고로, 상기 제1 증폭 신호는 제2 스위칭부(220)의 게이트에도 인가되기 때문에 제2 스위칭부(220)도 턴-온되지만, - 신호에서는 제2 스위칭부(220)와 병렬 연결된 제4 다이오드(214)가 온 상태로, 제4 다이오드(214)를 통해서 전류가 흐르기 때문에 제2 스위칭부(220)가 턴-온됨으로 인해 정류기(210)에 미치는 영향이 거의 없다.
만약, 제1 스위칭부(219)가 턴-온되어 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 상기 제1 전압의 크기가 상기 기설정된 참조 전압 이하로 줄어드는 경우, 연산증폭기(218)는 상기 제1 증폭 신호를 발생시키지 않을 수 있다.
이때, 제1 스위칭부(219)는 턴-오프될 것이고, 이렇게 제1 스위칭부(219)가 턴-오프되면, 제1 스위칭부(219)의 저항에 대한 부하 저항(215)과의 병렬 연결이 차단된다.
제1 스위칭부(219)의 저항에 대한 연결이 차단되면, 입력측에서 보았을 때, 부하측의 합성 저항은 부하 저항(215)과 제1, 제2 참조 저항(216, 217)에 따른 합성 저항으로 계산되기 때문에 다시 증가하게 될 것이고, 상기 부하측의 합성 저항이 증가하게 되면, 상기 출력 직류 전압의 크기도 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 제1 스위칭부(219)는 상기 제1 증폭 신호의 발생여부에 따른 스위칭 동작을 수행함으로써, 부하측의 합성 저항을 조절하여 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기의 전압으로 조정할 수 있다.
한편, 정류기(210)에 + 신호가 인가되는 경우, 제1 다이오드(211)와 제3 다이오드(213)를 통해 전류가 흐름으로써, + 신호를 필터링하게 된다. 이때, 부하 저항(215)에 + 신호에 대한 출력 직류 전압이 인가됨으로써, 교류 신호가 직류 신호로 변환되는데, 상기 무선 전력 송신 장치로부터 송신되는 무선 전력의 세기가 큰 경우, 상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 된다.
상기 출력 직류 전압의 크기가 증가하게 되면, 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 제2 전압의 크기가 증가하게 될 것이고, 상기 제2 전압의 크기가 증가함에 따라 상기 제2 전압과 기설정된 참조 전압 간의 차이가 발생하는 경우, 연산증폭기(218)는 상기 차이에 따른 제2 증폭 신호를 발생시킬 수 있다.
이렇게, 상기 제2 증폭 신호가 발생되면, 상기 제2 증폭 신호가 제2 스위칭부(220)의 게이트에 인가되어 제2 스위칭부(220)는 턴-온될 수 있다.
제2 스위칭부(220)가 턴-온되면, 제2 스위칭부(220)의 저항이 부하 저항(215)과 제1, 제2 참조 저항(216, 217)에 병렬로 연결되고, 이로 인해 입력단에서 바라보았을 때 부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 된다.
부하측의 합성 저항의 크기가 감소하게 되면, 부하측에 인가되는 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라, 정류기(210)는 결국 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 신호의 세기가 크더라도 일정한 크기의 전압을 출력할 수 있게 된다.
참고로, 상기 제2 증폭 신호는 제1 스위칭부(219)의 게이트에도 인가되기 때문에 제1 스위칭부(219)도 턴-온되지만, + 신호에서는 제1 스위칭부(219)와 병렬 연결된 제3 다이오드(213)가 온 상태로, 제3 다이오드(213)를 통해서 전류가 흐르기 때문에 제1 스위칭부(219)가 턴-온됨으로 인해 정류기(210)에 미치는 영향이 거의 없다.
만약, 제2 스위칭부(220)가 턴-온되어 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소하게 됨에 따라 제2 참조 저항(217)의 양단에 인가되는 상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 참조 전압 이하로 줄어드는 경우, 연산증폭기(218)는 상기 제2 증폭 신호를 발생시키지 않을 수 있다.
이때, 제2 스위칭부(220)는 턴-오프될 것이고, 이렇게 제2 스위칭부(220)가 턴-오프되면, 제2 스위칭부(220)의 저항에 대한 부하 저항(215)과의 병렬 연결이 차단된다.
제2 스위칭부(220)의 저항에 대한 연결이 차단되면, 입력측에서 보았을 때, 부하측의 합성 저항은 부하 저항(215)과 제1, 제2 참조 저항(216, 217)에 따른 합성 저항으로 계산되기 때문에 다시 증가하게 될 것이고, 상기 부하측의 합성 저항이 증가하게 되면, 상기 출력 직류 전압의 크기도 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 제2 스위칭부(220)는 상기 제2 증폭 신호의 발생여부에 따른 스위칭 동작을 수행함으로써, 부하측의 합성 저항을 조절하여 상기 출력 직류 전압의 크기를 일정한 크기의 전압으로 조정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 정류기
111, 112, 113, 114: 제1, 제2, 제3, 제4 다이오드
115: 부하 저항
116, 117: 제1, 제2 참조 저항
118: 제1 스위칭부
119: 제2 스위칭부
210: 정류기
211, 212, 213, 214: 제1, 제2, 제3, 제4 다이오드
215: 부하 저항
216, 217: 제1, 제2 참조 저항
218: 연산증폭기
219: 제1 스위칭부
220: 제2 스위칭부

Claims (8)

  1. 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드와 제3 다이오드, 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드와 제4 다이오드가 브릿지로 구성된 정류부;
    상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항;
    상기 부하 저항에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항과 제2 참조 저항 - 상기 제1 참조 저항과 상기 제2 참조 저항은 서로 직렬 연결됨 - ;
    상기 제3 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제1 전압의 크기에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된(predetermined) 크기의 정전압으로 조정하는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제1 스위칭부; 및
    상기 제4 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제2 전압의 크기에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제2 스위칭부
    를 포함하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    상기 제1 전압의 크기가 기설정된 임계치를 초과하는 경우, 턴-온(turn-on) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결됨에 따라 부하측의 합성 저항의 크기를 감소시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 감소시키고, 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소되는 것에 대응하여 상기 제1 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치 이하가 되는 경우, 턴-오프(turn-off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항과의 연결이 차단됨에 따라 상기 부하측의 합성 저항의 크기를 증가시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 증가시키는 동작을 수행함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스위칭부는
    상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치를 초과하는 경우, 턴-온 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결됨에 따라 부하측의 합성 저항의 크기를 감소시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 감소시키고, 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소되는 것에 대응하여 상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치 이하가 되는 경우, 턴-오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항과의 연결이 차단됨에 따라 상기 부하측의 합성 저항의 크기를 증가시켜 상기 출력 직류 전압의 크기를 증가시키는 동작을 수행함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    상기 제1 전압을 게이트에 입력으로 수신받아 상기 제1 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치를 초과하는지 여부에 따라 온/오프 동작을 수행하는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구성되고,
    상기 제2 스위칭부는
    상기 제2 전압을 게이트에 입력으로 수신받아 상기 제2 전압의 크기가 상기 기설정된 임계치를 초과하는지 여부에 따라 온/오프 동작을 수행하는 NMOS로 구성되는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  5. 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 교류 신호에서 + 신호를 필터링하는 제1 다이오드와 제3 다이오드, 및 상기 교류 신호에서 - 신호를 필터링하는 제2 다이오드와 제4 다이오드가 브릿지로 구성된 정류부;
    상기 정류부에 의해 상기 교류 신호가 정류되어 출력되는 출력 직류 전압이 인가되는 부하 저항;
    상기 부하 저항에 병렬로 연결되는 제1 참조 저항과 제2 참조 저항 - 상기 제1 참조 저항과 상기 제2 참조 저항은 서로 직렬 연결됨 - ;
    상기 - 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제1 전압과 기설정된(predetermined) 참조 전압 간의 차이에 따른 제1 증폭 신호를 발생시키고, 상기 + 신호의 필터링에 의해 상기 제2 참조 저항의 양단에 인가되는 제2 전압과 상기 기설정된 참조 전압 간의 차이에 따른 제2 증폭 신호를 발생시키는 연산증폭기;
    상기 제3 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 제1 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온(on)/오프(off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제1 스위칭부; 및
    상기 제4 다이오드에 병렬로 연결되고, 상기 제2 증폭 신호의 발생 여부에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결되거나 차단됨으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 상기 기설정된 제1 크기의 저항을 갖는 제2 스위칭부
    를 포함하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    상기 제1 증폭 신호가 발생하는 경우, 턴-온(turn-on) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결됨에 따라 부하측의 합성 저항의 크기를 감소시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 감소시키고, 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소됨에 따라 상기 제1 전압의 크기가 감소하여 상기 연산증폭기에서 상기 제1 증폭 신호가 발생하지 않으면, 턴-오프(turn-off) 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항과의 연결이 차단됨에 따라 상기 부하측의 합성 저항의 크기를 증가시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 증가시키는 동작을 수행함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 스위칭부는
    상기 제2 증폭 신호가 발생하는 경우, 턴-온 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항에 병렬로 연결됨에 따라 부하측의 합성 저항의 크기를 감소시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 감소시키고, 상기 출력 직류 전압의 크기가 감소됨에 따라 상기 제2 전압의 크기가 감소하여 상기 연산증폭기에서 상기 제2 증폭 신호가 발생하지 않으면, 턴-오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 부하 저항과의 연결이 차단됨에 따라 상기 부하측의 합성 저항의 크기를 증가시켜, 상기 출력 직류 전압의 크기를 증가시키는 동작을 수행함으로써, 상기 출력 직류 전압의 크기를 상기 기설정된 크기의 정전압으로 조정하는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    상기 제1 증폭 신호를 게이트에 입력으로 수신받아 온/오프 동작을 수행하는 NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구성되고,
    상기 제2 스위칭부는
    상기 제2 증폭 신호를 게이트에 입력으로 수신받아 온/오프 동작을 수행하는 NMOS로 구성되는 정전압 출력이 가능한 무선 전력 수신용 정류기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002153067A (ja) * 2000-11-08 2002-05-24 Origin Electric Co Ltd 高力率コンバータ及びその制御方法
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