KR20210146571A - 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저, 상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 제어 회로, 및 통신 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는: 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 예상되는 상기 정류기의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고, 상기 예상 전압에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상하고, 상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
Description
본 개시의 실시예들은, 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing)로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다. 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치는, 소규모의 블루투스 이어폰, 웨어링 디바이스, 스마트폰 뿐만 아니라, 로봇, 청소기 등의 대규모 전자 장치로도 구현될 수 있다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있다. 자기유도 또는 자기공진 방식은, 무선 전력 송신 장치에 상대적으로 근거리에 위치한 전자 장치를 충전하는데 유리하다. 전자기파 방식은, 자기유도 또는 자기 공진 방식에 수 m에 이르는 원거리 전력 전송에 보다 유리하다. 전자기파 방식은 주로 원거리 전력 전송에 사용되며, 원거리에 있는 전력 수신기의 정확한 위치를 파악하여 전력을 가장 효율적으로 전달할 수 있다.
전자 장치는, 과전압 보호를 위한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치가 상대적으로 큰 크기의 전력을 무선으로 송신하는 경우, 전자 장치(예를 들어, 전자 장치의 정류기의 출력단)에는 과전압이 인가될 수 있다. 과전압이 인가되는 경우에 전자 장치가 손상될 수 있으므로, 과전압 보호 동작이 전자 장치에서 수행될 수 있다.
아울러, 전자 장치는, 과전압 발생을 무선 전력 송신 장치로 보고할 수 있으며, 무선 전력 송신 장치는 이에 대응하여 송신하는 전력의 크기를 감소시킬 수도 있다.
전자 장치는, 충전을 개시하기 전에는, 무선 전력 수신을 위한 회로(예: 공진 회로, 정류기 등)와 부하(예: 배터리, 차저 등)를 연결하지 않도록 설정될 수 있다. 무선 전력 송신 장치가, 제 1 크기의 전력을 무선으로 송신하는 경우에, 전자 장치 내에서 부하가 연결되지 않은 경우에 전자 장치 내에서 인가되는 전압은, 부하가 연결된 경우의 전압보다 클 수 있다. 전자 장치가 부하가 연결되지 않은 상태로 무선 전력 송신 장치의 충전 영역으로 진입하는 경우, 실제 부하가 연결된 상태에서는 과전압으로 판단되지 않음에도 불구하고, 부하가 연결되지 않은 상태이기 때문에 과전압이 발생한 것으로 판단될 가능성이 있다. 이에 따라, 실제 충전 시에 안정이 보장되는 경우에도 불구하고, 부득이 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기를 감소시켜야 하는 경우가 발생할 수 있다. 무선 전력 송신 장치에서 출력되는 전력의 크기가, 전자 장치가 부하가 연결되지 않은 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위로 제한될 가능성이 있다.
본 개시의 다양한 실시예들은, 부하가 연결되지 않은 상태에서, 부하가 연결된다면 과전압이 발생할지 여부를 예측하는 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저, 상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 제어 회로, 및 통신 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 예상되는 상기 정류기의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고, 상기 예상 전압에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상하고, 상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저, 상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 전자 장치의 위치에 대응하는 자기장의 세기를 확인하고, 상기 확인된 자기장의 세기에 대응하는 동작을 수행하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저, 상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 스위치가 온 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 전자 장치의 등가 전압을 확인하고, 상기 등가 전압에 대응하는 동작을 수행하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저, 상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 기간이 제 1 기간임에 기반하여, 과전압 발생에 대응하는 적어도 하나의 동작을 수행하고, 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 기간이 상기 제 1 기간과 상이한 제 2 기간임에 기반하여, 과전압 발생에 대응하는 적어도 하나의 동작의 수행을 삼가하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 무선으로 전력을 수신하여 직류 전력으로 정류하는 수신 IC, 적어도 하나의 부하, 상기 수신 IC 및 상기 적어도 하나의 부하 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치, 제어 회로, 및 통신 회로를 포함할 수 있다. 상기 수신 IC는, 상기 수신 IC의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 예상되는 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고, 상기 예상 전압에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상하고, 상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치는, 무선으로 전력을 수신하여 직류 전력으로 정류하는 수신 IC, 상기 수신 IC로부터의 전력을 처리하도록 설정된 DC/DC 컨버터, 제어 회로, 및 통신 회로를 포함할 수 있다. 상기 수신 IC는, 상기 수신 IC의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정될 수 있다. 상기 제어 회로는, 상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력하지 않는 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고, 상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력할 경우 예상되는 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고, 상기 예상 전압에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력할 경우 과전압 발생 여부를 예상하고, 상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따라서, 부하가 연결되지 않은 상태에서, 부하가 연결된다면 과전압이 발생할지 여부를 예측하는 전자 장치 및 그 동작 방법이 제공될 수 있다. 이에 따라, 부하가 연결되지 않은 상태에서 과전압이 검출된다 하더라도, 실제 충전 시에 안정이 예상된다면, 전자 장치는, 과전압 발생을 무선 전력 송신 장치에 보고하지 않을 수 있다. 이에 따라, 실제 충전 시의 안정이 예상됨에도, 부득이 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기를 감소시켜야 하는 상황이 방지될 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신 장치에서 출력되는 전력의 크기가, 전자 장치가 부하가 연결되지 않은 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위로 제한되지 않고, 실제 부하가 연결되는 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위로 제한될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2b는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2c는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 히스테리시스 특성을 가지는 과전압 보호 동작 수행 및 중단의 반복 중의 전압을 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 등가 회로도를 도시한다.
도 4b는 전자 장치의 부하의 관점에서 바라본, 전자 장치의 테브난 등가 회로를 도시한다.
도 4c는 일 실시예에 따른 전자 장치의 상세 회로 연결을 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다.
도 5b는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7b는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 8a는 일 실시예에 따른 등가 회로이다.
도 8b는, 히스테리시스 특성을 가지는 동작에서의 전압 및 전류를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 전자 장치에 표시되는 화면의 예시이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 13a 내지 13c는 다양한 실시예들에 따른 자기장의 세기를 나타내는 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 16은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 2a는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2b는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2c는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 히스테리시스 특성을 가지는 과전압 보호 동작 수행 및 중단의 반복 중의 전압을 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 등가 회로도를 도시한다.
도 4b는 전자 장치의 부하의 관점에서 바라본, 전자 장치의 테브난 등가 회로를 도시한다.
도 4c는 일 실시예에 따른 전자 장치의 상세 회로 연결을 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다.
도 5b는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7b는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 8a는 일 실시예에 따른 등가 회로이다.
도 8b는, 히스테리시스 특성을 가지는 동작에서의 전압 및 전류를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 전자 장치에 표시되는 화면의 예시이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 13a 내지 13c는 다양한 실시예들에 따른 자기장의 세기를 나타내는 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 16은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템(10)을 도시한다.
일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템(10)은, 무선 전력 송신 장치(1)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송수신 시스템(10)은, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신하는 적어도 하나의 전자 장치(2,3)를 포함할 수 있다. 전자 장치(2,3)는, 무선으로 전력을 수신할 수 있다는 점에서, 무선 전력 수신기로 명명될 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(1)는, 적어도 하나의 전자 장치(2,3)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 다양한 무선 충전 방식에 따라 전자 장치(2,3)로 전력을 송신할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 공진 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류(예: 교류 전류)가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 코일을 통하여 자기장을 생성하는 과정을 무선 전력을 출력한다고 표현할 수 있고, 상기 생성된 자기장에 기반하여 전자 장치(2,3)에 유도 기전력이 생성되는 과정을 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 무선 전력 송신 장치(1)가 전자 장치(2,3)에 전력을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(2,3)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(2,3)의 코일에서 유도 기전력을 발생됨에 따라서, 코일로부터 교류 전류가 출력되거나, 또는 코일에 교류 전압이 인가되는 과정을, 전자 장치(2,3)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
다른 예에서, 무선 전력 송신 장치(1)는, 전자기파 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 전자기파 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 분배 회로, 위상 쉬프터, 복수 개의 안테나(예: 패치 안테나, 다이폴 안테나, 및/또는 모노폴 안테나)를 포함하는 전력 송신용 안테나 어레이, 아웃 밴드 방식의 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)등을 포함할 수 있다. 복수 개의 안테나 각각은 RF(radio frequency) 웨이브를 형성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 안테나 별로 입력되는 전기적인 신호의 위상 및/또는 진폭을 조정함으로써 빔-포밍을 수행할 수 있다. 전자 장치(2,3)는, 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 전류를 출력할 수 있는 안테나를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 RF 웨이브를 형성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(1)가 전력을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 전자 장치(2,3)가 RF 웨이브를 이용하여 안테나로부터 전류를 출력하는 과정을, 전자 장치(2,3)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 유도 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(1)는, 전자 장치(2,3)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(2,3)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2,3)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2,3)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(2,3)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2,3)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는 미디어 데이터를 송신할 수도 있으며, 구현에 따라 복수 개의 상이한 통신 회로(예: BLE 통신 모듈, Wi-fi 모듈, Wi-gig 모듈)들 각각이 미디어 데이터, 무선 전력 송수신 제어 신호를 각각 송수신할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(2)가 무선 전력 송신 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 전자 장치(2)는, 포함하고 있는 코일로부터의 전력을 처리(예: 정류, 컨버팅(또는 레귤레이팅))하여 전자 장치(2)의 로드(예: 배터리 또는 배터리를 충전하기 위한 차저(charger))로 전달할 수 있다. 전자 장치(2)는, 처리된 전력을 로드로 전달하기 위하여, 내부의 스위치(2a)를 온 상태로 제어할 수 있다. 스위치(2a)가 온 상태인 경우에는 처리된 전력이 로드로 전달될 수 있으며, 스위치(2a)가 오프 상태인 경우에는 처리된 전력이 로드로 전달될 수 없다. 스위치(2a)의 연결 위치와 상태 제어에 대하여서는 도 2a 또는 2b를 참조하여 설명하도록 한다. 전자 장치(2)의 차저는 처리된 전력을, 온 상태의 스위치(2a)를 통하여 전달 받아서, 이를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(3)의 스위치(3a)가 오프 상태인 중에, 무선 전력 송신 장치(1)의 충전 가능 영역(4) 내로 진입할 수 있다. 스위치(3a)의 상태는 충전이 개시되기 전에는 오프 상태를 디폴트 상태로서 유지될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 일정한 크기의 전력을 제공하는 경우, 전자 장치(3)의 스위치(3a)가 오프 상태인 경우의 전자 장치(3)에서 측정되는 전압(예: 전자 장치(3)의 정류기 출력단의 전압)은, 스위치(3a)가 온 상태인 경우의 전자 장치(3)에서 측정되는 전압(예: 전자 장치(3)의 정류기 출력단의 전압)보다 높다. 예를 들어, 전자 장치의 정류기의 출력단의 전압은, 부하에 인가되는 전압일 수 있다. 부하에 인가되는 전압은, 그 임피던스가 증가할수록 함께 증가하는 경향을 가진다. 부하가 연결되지 않은 상태는, 부하에 대응하는 임피던스가 상당히 큰 상태(이론적으로, 무한대)일 수 있다. 이에 따라, 부하가 연결되지 않은 경우의 정류기의 출력단의 전압이, 부하가 연결된 경우의 정류기의 출력단의 전압보다 클 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(3)는, 스위치(3a)가 오프 상태인 중 측정된 전압에 기반하여 과전압(over voltage) 상태로 확인하고, 과전압 보호(over voltage protection) 동작을 수행할 수 있다. 한편, 만약 전자 장치(3)는, 과전압 상태를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신한다면, 무선 전력 송신 장치(1)는, 전자 장치(3)의 과전압 상태를 확인함에 따라 송신하는 전력의 크기를 감소시킬 수 있으며, 이는 충전 가능 영역(4)의 축소를 야기한다. 충전 가능 영역(4)의 축소에 따라서, 기존의 충전 중이던 전자 장치(2)가 충전을 수행하지 못하거나, 또는 감소된 크기의 전력을 수신함으로써 완충 시간이 증가할 수 있다. 전자 장치(3)는, 로드의 충전을 시작한 이후, 즉 스위치(3a)가 온 상태인 경우에 과전압 상태에 있지 않으면 안정적으로 충전을 수행할 수 있다. 하지만, 전자 장치(3)가 스위치(3a)가 오프 상태인 상태로 충전 가능 영역(4)에 진입함에 따라, 실제 충전 시의 전압(즉, 스위치(3a)가 온 상태인 경우의 전압)보다, 큰 전압(즉, 스위치(3a)가 오프 상태인 경우의 전압)으로 과전압 상태인지 여부가 판단된다. 이에 따라, 실제 충전 시에 안정적인 충전이 보장되는 경우에도 불구하고, 부득이 무선 전력 송신 장치(1)가 송신하는 전력의 크기를 감소시켜야 하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치(1)에서 출력되는 전력의 크기가, 전자 장치(3)가 부하가 연결되지 않은 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위로 제한될 가능성이 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(3)는, 부하가 연결되지 않은 상태에서 실제로 측정된 전압에 의한 정보가 아닌, 부하를 연결시킨 경우 예상되는 전압에 기반하여 과전압 상태가 예상되는지 여부를 판단할 수 있다. 전자 장치(3)는 과전압 상태의 예상 여부에 대한 정보를 무선 전력 송신 장치(1)로 보고할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(1)는 현재의 부하가 연결된 상태에 기반하여 판단된 과전압 정보가 아닌, 추후 부하가 연결된 상태에서 예상되는 과전압 정보를 수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 추후 부하가 연결된 상태에서 예상되는 과전압 정보에 기반하여 송신하는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(1)는, 현재 부하가 연결되지 않은 상태를 기준으로 하지 않고, 추후 부하가 연결된 상태를 기준으로 송신하는 전력의 크기를 조정할 수 있다. 즉, 무선 전력 송신 장치(1)에서 출력되는 전력의 크기가, 전자 장치(3)가 부하가 연결되지 않은 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위가 아닌, 전자 장치(303)가 부하가 연결된 상태에서 과전압이 발생하지 않는 범위로 제한될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)(예: 도 1의 전자 장치(2,3))는, 공진 회로(111), 정류기(112), DC/DC 컨버터(113), 차저(114), 배터리(115), 과전압 보호(OVP) 회로(116), 제어 회로(117), 통신 회로, 또는 커패시터(119) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 공진 회로(111)에서는, 무선 전력 송신 장치(1)에 의하여 형성되는 자기장 및/또는 전기장에 기반하여 전력이 발생할 수 있다. 공진 회로(111)에서는 교류 전력이 발생할 수 있으며, 교류 전력은 정류기(112)로 전달될 수 있다. 공진 회로(111)는, 적어도 하나의 코일과, 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 코일과, 적어도 하나의 커패시터가 연결되는 구성에는 제한이 없다.
일 실시예에 따라서, 정류기(112)는, 공진 회로(111)로부터 제공받은 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다. 정류기(112)는, 브릿지 회로(예: 풀-브릿지 회로, 또는 하프-브릿지 회로)를 포함할 수 있다. 도 2a에서는 정류기(112)의 출력단에 커패시터(119)가 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 브릿지 회로 및 커패시터(119)를 함께 정류기로 명명할 수도 있다. 예를 들어 브릿지 회로의 스위칭 동작에 따라 정류된 전력이 커패시터(119)에 저장되었다가, DC/DC 컨버터(113)로 전달될 수 있다. 정류기(112)의 출력단에 인가되는 출력 전압(VRECT)은, 과전압 여부를 판단하기 위하여 센싱될 수 있으나, 정류기(112)의 출력단은 단순히 예시적인 것으로 과전압 여부를 판단하기 위한 지점에는 제한이 없다. 한편, 커패시터(119)는, DC/DC 컨버터(113)의 입력용 커패시터로도 이용될 수도 있다.
일 실시예에 따라서, DC/DC 컨버터(113)는, 정류기(112)로부터 전달받은 정류된 전력의 전압을 컨버팅하거나, 및/또는 레귤레이팅을 수행할 수 있다. DC/DC 컨버터(113)는, 실질적으로 일정한 전압을 가지는 전력을 제공할 수 있다. DC/DC 컨버터(113)는, 구현에 따라 전자 장치(101)에 포함되지 않을 수도 있다. DC/DC 컨버터(113)가 포함되지 않는 실시예에서는, 본 개시에서 기재된 "DC/DC 컨버터(113)로 제공되는"의 표현은 "차저(114)로 제공되는"의 표현으로 이해될 수 있으며, "DC/DC 컨버터(113)로부터 제공되는"의 표현은 "정류기(112)로부터 제공되는"의 표현으로 이해될 수 있을 것이다. 한편, DC/DC 컨버터(113)는, 차저(114) 이외에도 적어도 하나의 하드웨어(또는, 하드웨어에 전력을 제공하기 위한 PMIC(power management integrated circuit))에 연결될 수도 있으며, 적어도 하나의 하드웨어(또는, 해당 하드웨어의 PMIC)는, DC/DC 컨버터(113)로부터의 전력을 이용하여 동작할 수도 있다. DC/DC 컨버터(113)는, 복수 개로 구현될 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 차저(114)는, DC/DC 컨버터(113)로부터 출력되는 전력을 수신할 수 있으며, 수신된 전력을 이용하여 차저(114)에 연결된 배터리(115)를 충전할 수 있다. 차저(114)는, 다양한 충전 모드(예: CC(constant current) 모드, CV(constant voltage) 모드, 또는 급속 충전 모드 등)에 기반하여, 배터리(115)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차저(114)는, 배터리(115)의 충전 상태에 기반하여 배터리(115)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 또는, 차저(114)는, 사용자 입력에 기반하여 배터리(115)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 입력에 따라 급속 충전 모드가 선택된 경우, 차저(114)는, 급속 충전 모드에 대응하는 설정에 따라 전류 및/또는 전압을 제어할 수도 있다. 배터리(115)는, 충전이 가능한 이차 전지이면, 그 종류에는 제한이 없다.
일 실시예에 따라서, 스위치(120)는, 정류기(112)를 DC/DC 컨버터(113)에 선택적으로(selectively) 연결할 수 있다. 스위치(120)가 온 상태인 경우에, 정류기(112)(또는, 커패시터(119))로부터 DC/DC 컨버터(113)로 전력이 제공될 수 있다. 이에 따라, 부하(예를 들어, 차저(114), 배터리(115), 및/또는 다른 하드웨어)로 전력이 제공될 수 있다. 스위치(120)가 오프 상태인 경우에, 정류기(112)로부터 DC/DC 컨버터(113)로 전력이 제공되지 않을 수 있다. 이 경우, 부하에 전력이 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 스위치(120)의 온/오프 상태는 제어 회로(117)에 의하여 제어될 수 있다. 전자 장치(101)가 최초 무선 전력 송신 장치(1)의 충전 가능 영역(4) 내로 배치되는 경우, 스위치(120)는 오프 상태일 수 있다. 스위치(120)가 오프 상태임에 따라 부하(예: 차저(114) 및/또는 배터리)가 무선 전력 송신을 위한 적어도 하나의 하드웨어(예: 공진 회로(111), 정류기(112), 및/또는 DC/DC 컨버터(113))에 연결되지 않는 상태를 "무부하 상태"라고 명명할 수도 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(101)는 DC/DC 컨버터(113)와 독립적인 스위치(120)를 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우, 전자 장치(101)는, DC/DC 컨버터(113) 내의 스위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 충전을 개시 및 수행하는 경우에는, 전자 장치(101)는 DC/DC 컨버터(113) 내의 스위치를 온 상태로 제어하여, DC/DC 컨버터(113)로부터의 전력이 차저(114)로 전달될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 무부하 상태에서는, 전자 장치(101)는 DC/DC 컨버터(113) 내의 스위치를 오프 상태로 제어하여, DC/DC 컨버터(113)와 차저(114)가 전기적으로 연결되지 않도록 할 수도 있다. 본 개시에서, 스위치(120)의 온/오프 상태 제어는, DC/DC 컨버터(113) 내부의 스위치의 온/오프 상태로 치환될 수도 있음을 당업자는 이해할 것이다. 한편, 스위치(112)의 위치에는 제한이 없으며, 예를 들어 DC/DC 컨버터(113) 및 차저(114) 사이를 선택적으로 연결할 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 과전압 보호 회로(116)는, 전자 장치(101)에 과전압이 인가되지 않도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 과전압 보호 회로(116)는, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 미만으로 유지되도록 동작할 수 있으나, 정류기(112)의 출력단은 단순히 예시적인 것이다. 예를 들어, 과전압 보호 회로(116)는, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상(또는, 초과)인 경우에, 과전압 보호 동작을 수행할 수 있다. 과전압 보호 동작은, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)의 감소를 야기하는 동작일 수 있으며, 다양한 과전압 보호 동작은 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
일 실시예에 따라서, 과전압 보호 회로(116)는, 히스테리시스 제어(hysteresis control) 방식으로 과전압 보호 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 과전압 보호 회로(116)는, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상(또는, 초과)인 경우에 과전압 보호 동작을 수행할 수 있으며, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이하(또는, 미만)인 경우에 과전압 보호 동작의 수행을 중단할 수 있다. 제 2 임계 전압은, 제 1 임계 전압보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 정류기(112)의 출력단에 인가되는 전압(VRECT)(301)이 도시된다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 무선 전력 송신 장치(1)의 충전 가능 영역(4)에 배치되는 경우, 전압(301)이 증가하여 t0의 시점에서 제 1 임계 전압(Vh_max)에 도달할 수 있다. 과전압 보호 회로(116)는, 전압(301)이 제 1 임계 전압(Vh_max) 이상임에 기반하여 과전압 보호 동작을 수행할 수 있다. 과전압 보호 동작이 수행됨에 따라, 전압(301)은 감소할 수 있으며, t1의 시점에서 제 2 임계 전압(Vh_min)에 도달할 수 있다. 과전압 보호 회로(116)는, 전압(301)이 제 2 임계 전압(Vh_min) 이하임에 기반하여 과전압 보호 동작의 수행을 중단할 수 있다. 과전압 보호 동작의 수행이 중단됨에 따라서, 전압(301)은 다시 증가하여 t2의 시점에서 제 1 임계 전압(Vh_max)에 도달할 수 있다. 이후, 과전압 보호 회로(116)는, 히스테리시스 특성을 갖는 과전압 보호 동작 수행/중단을 반복할 수 있다.
하나의 실시예에서, 과전압 보호 회로(116)는, 정류기(112)에 포함된 브릿지 회로의 소자(예: 스위치, 또는 트랜지스터)의 상태를 제어하기 위한 제어 신호를 제공할 수 있으며, 과전압 보호 회로(116)는 제어 회로(117)와 독립적인 회로로 구현되거나, 또는 제어 회로(117)에 포함될 수도 있다. 다른 실시예에서, 과전압 보호 회로(116)는, 더욱 상세하게 후술할 것으로 정류기(112)에 연결되는 더미 로드 및 스위치를 더 포함할 수도 있다. 정류기(112)가 과전압 보호 기능을 가지도록 구현되는 경우에는, 과전압 보호 회로(116)의 적어도 일부의 구성이 정류기(112)에 포함될 수도 있다. 과전압 보호 회로(116)는, 예를 들어 정류기(112)의 출력단에서의 전압(VRECT)을 제 1 임계 전압 및 제 2 임계 전압 각각과 비교할 수 있는 수단(예를 들어, 비교기)를 포함할 수도 있으나, 이는 예시적인 것으로 과전압 보호 회로(116)의 외부에 배치되는 비교기로부터 비교 결과를 수신하도록 구현될 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 제어 회로(117)는, 스위치(120)가 오프 상태인 동안 센싱된 적어도 하나의 값에 기반하여, 스위치(120)가 온 상태인 경우의 정류기 출력 전압(VRECT)을 예측하여 이를 기반으로 과전압 여부를 예상할 수 있다. 제어 회로(117)는, 정류기(112)가 히스테리시스한 과전압 보호 동작의 수행 및 중단을 반복하는 경우, 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(예: 도 3의 Toff)을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 예를 들어 과전압 보호 회로(116)로부터 출력되는 과전압 보호 동작을 위한 신호(예: 정류기(112)의 브릿지 회로의 상태를 제어하는 신호)에 기반하여 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(예: 도 3의 Toff)을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 신호에 기반하여 중단 기간을 샘플링하여, 샘플링 횟수 및/또는 주기(the number of sampling and/or sampling period)를 통하여 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(예: 도 3의 Toff)을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 예를 들어 과전압 보호 동작을 위한 신호의 라이징 엣지(rising edge) 및/또는 폴링 엣지(falling edge)에서 제어 회로(117)로 제공되는 인터럽트(interrupt)에 기반하여 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(예: 도 3의 Toff)을 확인할 수 있다. 상술한 과전압 보호 동작의 중단 기간(예: 도 3의 Toff)의 측정 방식에는 제한이 없음을 당업자는 이해할 것이다.
일 실시예에 따라서, 제어 회로(117)는, 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff)에 기반하여 스위치(120)가 온 상태인 경우에 정류기(112)의 출력단에서 예상되는 전압(VRECT)을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff)을 입력값으로 하고, 예상되는 전압(VRECT)을 출력값으로 설정한 수학식에 기반하여, 수학식에 측정된 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff)을 입력함으로써, 예상되는 전압(VRECT)을 확인할 수 있다. 수학식은, 예를 들어 전자 장치(101) 내의 다양한 소자의 전기적인 수치(예: 저항값, 커패시턴스, 및/또는 인덕턴스), 미리 정해진 상수값(예: 제 1 임계 전압, 제 2 임계 전압) 등에 기반하여 설정될 수 있으며, 수학식을 구성하기 위한 값에는 제한이 없다. 또 다른 실시예에서, 제어 회로(117)는, 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff) 이외에도 추가적인 센싱 값(예: 배터리 전압, 부하로 전달되는 전력, 또는 과전압 보호 동작을 수행하는 기간 등)이 추가적인 입력값으로 설정된 수학식에 기반하여, 예상되는 전압(VRECT)을 확인할 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 또는, 제어 회로(117)는, 룩업 테이블에 기반하여 예상되는 전압(VRECT)을 확인할 수도 있다. 룩업 테이블은, 예를 들어 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff) 및 예상되는 전압(VRECT) 사이의 관계에 대한 것일 수 있다. 제어 회로(117)는, 측정된 과전압 보호 동작을 중단하는 기간(Toff) 및 룩업 테이블을 참조하여, 예상되는 전압(VRECT)을 확인할 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 제어 회로(117)는, 예상되는 전압(VRECT)에 기반하여, 부하 연결시 (스위치 온 상태에서) 과전압 상태가 예상되는지 여부를 판단할 수 있다. 만약, 예상되는 전압(VRECT)이 임계 전압(예: 제 1 임계 전압) 이상(또는, 초과)인 것으로 확인되면, 제어 회로(117)는 과전압 상태가 예상되는 것으로 판단할 수 있다. 만약, 예상되는 전압(VRECT)이 임계 전압 미만(또는, 이하)인 것으로 확인되면, 제어 회로(117)는 과전압 상태가 예상되지 않는 것으로 판단할 수 있다. 제어 회로(117)는, 통신 회로(118)를 제어하여 과전압 상태가 예상되는지 여부를 무선 전력 송신 장치(1)로 보고할 수 있다. 만약, 제어 회로(117)가 과전압 상태가 예상되는 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 통신 회로(118)를 제어한 경우, 무선 전력 송신 장치(1)는 통신 신호로부터 과전압 상태가 예상되는 정보를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 송신하는 전력의 크기를 감소시킬 수 있다. 만약, 제어 회로(117)가 과전압 상태가 예상되지 않는다는 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 통신 회로(118)를 제어한 경우, 무선 전력 송신 장치(1)는 통신 신호로부터 과전압 상태가 예상되지 않는다는 정보를 확인할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 송신하는 전력의 크기를 유지하거나 증가시킬 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 무선 전력 송신 장치(1)의 통신 회로를 통하여, 충전 개시를 지시하는 제어 신호를, 충전 가능한 영역에 진입한 전자 장치(3)로 송신할 수 있다. 아울러, 제어 회로(117)는, 과전압 상태가 예상되지 않는 경우에, 스위치(120)를 온 상태로 제어하여 충전을 개시할 수도 있다. 만약, 과전압 상태가 예상되는 경우에는, 제어 회로(117)는 무선 전력 송신 장치(1)로부터 충전 개시(charge start)를 지시하는 제어 신호가 수신한다 하더라도, 스위치(120)를 오프 상태로 유지할 수도 있다.
도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 공진 회로(111), 정류기(112), 차저(114), 배터리(115), 제어 회로(117), 통신 회로(118), 커패시터(119), 및 스위치(120)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, DC/DC 컨버터를 포함하지 않도록 구현될 수도 있다. 아울러, 정류기(112), 제어 회로(117), 커패시터(119), 및 스위치(120)를 수신 IC(220)로 구현될 수도 있다. 이 경우, 정류기(112) 내에 과전압 보호를 위한 적어도 하나의 소자(예를 들어, 스위치 및 저항)를 포함하거나, 또는 정류기(112)가 과전압 보호를 위한 동작을 수행할 수 있도록 설정될 수도 있다. 수신 IC(220)는, 공진 회로(111)를 포함하도록 구현될 수도 있다.
다양한 실시예에서, 제어 회로(117)는, 마이크로프로세서, 또는 MCU(micro controlling unit)으로 구현될 수 있으나, 제한은 없으며, 또는 FPGA, 또는 아날로그적 소자의 집합으로 구현될 수도 있다. 통신 회로(118)는, 예를 들어 BLE 통신 회로로 구현될 수 있으나, 통신 신호를 송수신할 수 있는 회로라면, 그 통신 방식에는 제한이 없다.
상술한 도 2b에 따른 실시예에서도, 전자 장치(101)는 스위치(120)가 오프 상태인 동안에 확인된 과전압 보호 동작이 중단되는 기간에 기반하여, 스위치(120)가 온 상태인 동안의 과전압 여부를 예상할 수 있다.
도 2c는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2c를 참조하면, 전자 장치(101)는, 공진 회로(111), 정류기(112), 커패시터(119), DC/DC 컨버터(130), 배터리(115), 제어 회로(117), 또는 통신 회로(118) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 2c에서는, 전자 장치(101)는 정류기(112)와 DC/DC 컨버터(130)를 선택적으로 연결하는 스위치를 포함하지 않도록 구현될 수 있다. 아울러, 도 2c의 실시예에서는, DC/DC 컨버터(130)에 의하여 컨버팅된 전력에 기반하여 배터리(115)가 충전을 수행할 수도 있다. DC/DC 컨버터(130)는, 배터리(115)의 충전을 수행할 수 있도록 입력된 전력을 처리할 수도 있다. 도시되지는 않았지만, DC/DC 컨버터(130)로부터의 전력은 배터리(115) 이외에도 다른 하드웨어에도 제공될 수도 있다.
제어 회로(117)는, DC/DC 컨버터(130)를 제어함으로써, DC/DC 컨버터(130)로부터의 전력이 배터리(115)(또는, 다른 하드웨어)로 제공됨을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 일반적인 충전 상황에서는, DC/DC 컨버터(130)로부터의 전력이 배터리(115)로 제공되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)는, 과전압 보호 동작, 또는 충전 개시 명령(또는, 충전 개시 이벤트)을 확인 이전에는 DC/DC 컨버터(130)로부터의 전력이 제어 회로(117)로 제공되지 않도록, DC/DC 컨버터(130)를 제어할 수 있다. DC/DC 컨버터(130)가 전력을 출력하지 않는 상태가 무부하 상태일 수 있다.
상술한 도 2c에 따른 실시예에서도, 전자 장치(101)는 DC/DC 컨버터(130)가 전력을 제공하지 않는 동안에 확인된 과전압 보호 동작이 중단되는 기간에 기반하여, 만약 DC/DC 컨버터(130)가 전력을 제공하는 동안의 과전압 여부를 예상할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 등가 회로도를 도시한다.
도 4a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(400)(예: 무선 전력 송신 장치(1))는, 전원(401), 커패시터(402), 코일(403), 커패시터(404), 및 저항(405)을 포함할 수 있다. 전원(401)은, 교류 전력을 출력할 수 있으며, 예를 들어 DC/AC 컨버터(또는, 인버터)를 포함할 수도 있다. 커패시터(402), 코일(403), 커패시터(404), 또는 저항(405)의 적어도 일부는, 예를 들어 공진 회로 및/또는 임피던스 매칭 회로를 형성할 수 있다. 커패시터(402)는 Cs1의 커패시턴스를 가지며, 코일(403)은 L1의 인덕턴스를 가지며, 커패시터(404)는 Cp1의 커패시턴스를 가지며, 저항(405)은 R1의 저항값을 가질 수 있으며, 각 소자의 특성값들은, 공진 회로의 공진 주파수, 및/또는 임피던스 매칭을 고려하여 설정될 수 있다. Cs1 커패시턴스는, 예를 들어 무선 전력 송신 장치에서의 입력 임피던스가 실수값이 되도록 매칭되는 값일 수 있으나, 제한은 없다. Cp1의 커패시턴스는, 예를 들어 최소 결합 계수 및 전력 증폭기(power amplifier) 전류에서 전자 장치의 출력 전력 사양을 만족하도록 매칭되는 값일 수 있으나, 제한은 없다. 적어도 하나의 소자는 특성값이 변경가능한 변경 소자(variable element)로 구현될 수도 있다. 한편, 커패시터(402), 코일(403), 커패시터(404), 또는 저항(405)의 연결 관계는 단순히 예시적인 것임을 당업자는 이해할 것이다.
일 실시 예에 따른 전자 장치(410)(예: 전자 장치(2,3), 또는 전자 장치(101))는, 커패시터(413), 코일(411), 커패시터(414), 저항(412), 및 부하(415)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(400) 및 전자 장치(410) 사이에는 상호유도인덕턴스(M)가 형성될 수 있다. 커패시터(413), 코일(411), 커패시터(414), 저항(412), 및 부하(415)의 적어도 일부는, 예를 들어 공진 회로 및/또는 임피던스 매칭 회로를 형성할 수 있다. 커패시터(413)는 Cs2의 커패시턴스를 가지며, 코일(411)은 L2의 인덕턴스를 가지며, 커패시터(414)는 Cp2의 커패시턴스를 가지며, 저항(412)은 R2의 저항값을 가질 수 있으며, 각 소자의 특성값들은, 공진 회로의 공진 주파수, 및/또는 임피던스 매칭을 고려하여 설정될 수 있으며, 적어도 하나의 소자는 특성값이 변경가능한 변경 소자로 구현될 수도 있다. Cs2의 커패시턴스는, 예를 들어 전자 장치에서의 출력 임피던스의 허수부(imaginary part)가 0이 되도록 매칭되는 값일 수 있으나, 제한은 없다. Cp2의 커패시턴스는, 예를 들어 전자 장치에서의 출력 임피던스의 실수부(real part)가 부하저항과 같은 값을 가질 수 있으나, 제한은 없다. 예를 들어, 무선 전력의 수신을 위하여, 커패시터(414)가 병렬로 연결될 수 있으나, 커패시터(413), 코일(411), 커패시터(414), 저항(412), 및 부하(415)의 연결 관계는 단순히 예시적인 것임을 당업자는 이해할 것이다.
도 4b는 전자 장치(410)의 부하(415)의 관점에서 바라본, 전자 장치의 테브난 등가 회로를 도시한다. 도 4b에서와 같이, 무선 전력 송수신 시스템은, 테브난 전압 (Vthev_AC)의 테브난 등가 전원(421), Zthev_AC의 임피던스의 테브난 등가 임피던스(422), 및 RL의 가변 로드(423)를 포함하는 것과 같이 해석이 가능하다. 도 4a에서와 같이, 상호유도인덕턴스에 의하여 전자 장치(410)에 유도 기전력이 형성되므로, 도 4b의 테브난 등가 회로에서 전자 장치(410)는, 테브난 등가 전원(421)을 포함하는 것과 같이 해석될 수 있다. 테브난 등가 임피던스(422)는, 예를 들어 상대적으로 큰 가변 로드(423)의 저항(RL)에 매칭되도록 설계될 수도 있다.
도 4c는 일 실시예에 따른 전자 장치의 상세 회로 연결을 도시한다. 도 4c는, 예를 들어 DC/DC 컨버터가 포함되지 않는 경우에 대한 상세 회로 연결을 도시할 수 있으며, 만약 전자 장치(101)가 DC/DC 컨버터를 포함하는 경우, DC/DC 컨버터는, 커패시터(452)에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)의 등가 임피던스는, 송신 코일에 전류원 특성의 PA를 이용하기 때문에 회로 해석에 영향을 주지 않을 수 있다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(410)는, 전원(431), 저항(432), 코일(433), 커패시터들(434,435), 수신 IC(RX IC)(440), 커패시터(452), 차저(453) 또는 배터리(454) 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 수신 IC(440)는, 브릿지-다이오드(441,442,443,444), 스위치(445), 저항(446) 또는 스위치(447) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 4b에서 설명한 바와 같이, 전자 장치(410)는 전원(431)을 포함하는 것과 같이 해석될 수 있으며, 전원(431)의 전압(Vind)은 jωs M I1일 수 있다. ωs는 교류 전력의 각주파수이며, M는 상호유도인덕턴스이며, I1는 무선 전력 송신 장치(1)의 코일의 전류일 수 있다. 저항(432)은 Zr1의 저항값을 가지며, 코일(433)은 L2의 인덕턴스를 가지며, 커패시터들(434,435) 각각은 Cp2 및 CS1의 커패시턴스를 가질 수 있다.
브릿지-다이오드(441,442,443,444)는, 입력되는 교류 전력을 정류하여 직류 전력을 출력할 수 있다. 브릿지-다이오드(441,442,443,444) 중 제 1 그룹의 다이오드들(441,444)이 턴 온되는 동안 제 2 그룹의 다이오드들(442,443)이 턴 오프될 수 있으며, 제 1 그룹의 다이오드들(441,444)이 턴 오프되는 동안 제 2 그룹의 다이오드들(442,443)이 턴 온되는, 정류 동작이 수행될 수 있으며, 정류 동작에는 제한이 없다.
일 실시예에 따른 수신 IC(440)에는 스위치(445) 및 저항(446)이 포함될 수 있다. 스위치(445) 및 저항(446)은, 예를 들어 도 2a의 과전압 보호 회로(116)의 일부로 구현될 수 있으나, 과전압 보호 회로(116)가 정류기(112)와 하나의 하드웨어로 구현되는 경우에는, 스위치(445) 및 저항(446)은 정류기의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 정류기(브릿지-다이오드(441,442,443,444))의 출력단에서의 전압(VRECT)(예를 들어, 커패시터(452)에 인가되는 전압)이 제 1 임계 전압 이상인 경우에, 과전압 보호 동작(예: 스위치(445)의 턴 온)이 수행될 수 있으며, 제 2 임계 전압 이하인 경우에 과전압 보호 동작이 중단될 수 있다. 이에 대하여서는, 도 5a를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
다른 실시예에서, 스위치(445) 및 저항(446)은, 예를 들어 가변 저항으로 치환될 수도 있다. 이 경우, 과전압 보호 동작이 수행되는 것은 가변 저항이 제 1 저항값을 가지는 것일 수 있으며, 과전압 보호 동작이 중단되는 것은 가변 저항이 제 2 저항값을 가지는 것일 수 있다. 예를 들어, 제 1 저항값은 제 2 저항값보다 낮은 값일 수도 있으며, 과전압 보호 동작이 수행되면, 상대적으로 더 큰 크기의 전류가 저항(446)으로 흐를 수 있다.
일 실시예에 따라서, 스위치(447)는, 충전이 수행되는 경우에 온 상태로 제어될 수 있으며, 이에 따라 수신 IC(440)로부터 출력되는 전력이 차저(453)로 제공될 수 있다. 스위치(447)는, 충전이 수행되지 않는 경우에, 즉 무부하 상태에서, 오프 상태로 제어될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 차저(453)는, 정류된 전력을 수신할 수 있으며, 정류된 전력의 전압 및/또는 전류를 조정하여 배터리(454)로 제공할 수 있다. 배터리(454)는 차저(453)로부터의 전력에 기반하여 충전될 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다.
일 실시예에 따라서, 도 5a에서와 같이, 과전압 보호 동작은, 스위치(445)가 온 상태로 제어되는 것일 수 있다. 이에 따라, 전류가 저항(446)을 통하여 흐를 수 있으며, 차저(453), 배터리(454)와 같은 부하에 과전압이 인가되지 않을 수 있다. 예를 들어, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우, 스위치(445)가 온 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 과전압 보호 회로(116)에는, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)과 제 1 임계 전압을 비교할 수 있는 적어도 하나의 비교기가 포함되거나, 또는 소프트웨어적으로 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)과 제 1 임계 전압을 비교하도록 하는 MCU가 포함될 수도 있다. 과전압 보호 회로(116)가 비교기를 포함하는 경우에는, 비교기는 제 1 임계 전압 및 전압(VRECT)을 입력받아, 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우 스위치(445)를 턴 온할 수 있는 신호를 제공하도록 구현될 수 있으나, 제한은 없다. MCU가 포함되는 경우에는, MCU는 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우 스위치(445)를 턴 온할 수 있는 신호를 제공하도록 구현될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 과전압 보호 회로(116)의 적어도 일부는, 제어 회로(117)에 포함되도록 구현될 수도 있다. 한편, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이하인 경우, 스위치(445)가 오프 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 과전압 보호 회로(116)에는, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)과 제 2 임계 전압을 비교할 수 있는 적어도 하나의 비교기가 포함되거나, 또는 소프트웨어적으로 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)과 제 2 임계 전압을 비교하도록 하는 MCU가 포함될 수도 있다. 과전압 보호 회로(116)가 비교기를 포함하는 경우에는, 비교기는 제 2 임계 전압 및 전압(VRECT)을 입력받아, 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이상인 경우 스위치(445)를 턴 오프할 수 있는 신호를 제공하거나, 또는 턴 온할 수 있는 신호의 제공을 중단할 수 있다. MCU가 포함되는 경우에는, MCU는 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이상인 경우 스위치(445)를 턴 오프할 수 있는 신호를 제공하거나, 또는 턴 온할 수 있는 신호의 제공을 중단하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 과전압 보호 회로(116)는, 입력값(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상에서 출력 신호를 제공하고, 제 2 임계 전압 이하에서 출력 신호의 제공을 중지하도록 하는 히스테리시스 특성을 가지는 동작을 위한 하나의 비교기를 포함하도록 구현될 수도 있다. 비교기는, 제 1 임계 전압, 제 2 임계 전압, VRECT을 입력받고, 예를 들어 스위치(445)의 제어 신호를 출력할 수 있다. 또는, 과전압 보호 회로(116)는, 각각이 제 1 임계 전압/제 2 임계 전압과, VRECT을 비교할 수 있는 복수 개의 비교기를 포함할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 도 3과 같이, 전압(VRECT)이 스위치(445)가 턴 온되는 구간 동안 감소하고, 스위치(445)가 턴 오프되는 구간 동안 증가할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 제어 회로(117)는, 스위치(445)가 턴 온되는 경우의 턴 온 신호(예를 들어, 히스테시스 특성을 가지는 comparator로부터의 출력 신호)의 라이징 엣지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 라이징 엣지를 직접 검출하거나, 또는 라이징 엣지에 대응하여 생성되어 외부(예: 과전압 보호 회로(116))로부터 수신되는 인터럽트를 검출할 수 있다. 제어 회로(117)는, 이후 스위치(445)가 턴 오프되는 경우의 턴 온 신호(예를 들어, 히스테시스 특성을 가지는 comparator로부터의 출력 신호)의 폴링 엣지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 폴링 엣지를 직접 검출하거나, 또는 폴링 엣지에 대응하여 대응하여 생성되어 외부(예: 과전압 보호 회로(116))로부터 수신되는 인터럽트를 검출할 수 있다. 이후, 히스테리시스 특성을 가지는 반복에 의하여, 제어 회로(117)는, 스위치(445)가 턴 온되는 경우의 턴 온 신호의 라이징 엣지를 검출할 수 있다. 이 경우, 제어 회로(117)는, 스위치(445)의 턴 오프 시점과, 스위치(445)가 다시 턴 온되는 시점 사이의 차이를, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)는, 스위치(445)가 턴 오프되는 동안의 기간에 대한 샘플링 결과에 기반하여 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)는, 전압(VRECT)의 샘플링 결과에 따라, 하한점부터 상한점까지 증가하는 기간을 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다.
구현에 따라서, 스위치(445) 및 저항(446)이 전자 장치(410)에 포함되지 않을 수도 있다. 도 5b는 일 실시예에 따른 과전압 보호 동작을 설명하기 위한 도면들을 도시한다. 일 실시예에 따라서, 도 5a에서와 같이, 과전압 보호 동작은, 다이오드들(443,444)가 온 상태로 제어되고, 다이오드들(441,442)가 오프 상태로 제어되는 것일 수 있다. 다이오드들(443,444)가 온 상태로 제어되고, 다이오드들(441,442)가 오프 상태로 제어되는 동안에는, 전류는 차저(453)로 제공되지 않을 수 있으며, 차저(453), 배터리(454)와 같은 부하에 과전압이 인가되지 않을 수 있다. 예를 들어, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우, 다이오드들(443,444)가 온 상태로 제어되고, 다이오드들(441,442)가 오프 상태로 제어될 수 있다. 한편, 정류기의 출력단에서의 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이하인 경우, 브릿지-다이오드(441,442,443,444)는 정류를 위하여 동작될 수 있다. 상술한 바에 따라서, 도 3과 같이, 전압(VRECT)이 다이오드들(443,444)가 온 상태로 제어되고, 다이오드들(441,442)가 오프 상태로 제어되는 동안 감소하고, 브릿지-다이오드(441,442,443,444)는 정류를 위하여 동작하는 동안 증가할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 제어 회로(117)는, 스위치들(443,444)이 동시에 턴 온되는 경우의 스위치들(443,444)에 대한 턴 온 신호의 라이징 엣지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 라이징 엣지를 직접 검출하거나, 또는 라이징 엣지에 대응하여 생성되어 외부(예: 과전압 보호 회로(116))로부터 수신되는 인터럽트를 검출할 수 있다. 제어 회로(117)는, 이후 스위치들(443,444)이 동시에 턴 온되지 않는 경우, 어느 하나 스위치에 대한 턴 온 신호의 폴링 엣지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 폴링 엣지를 직접 검출하거나, 또는 폴링 엣지에 대응하여 생성되어 외부(예: 과전압 보호 회로(116))로부터 수신되는 인터럽트를 검출할 수 있다. 이후, 히스테리시스 특성을 가지는 반복에 의하여, 제어 회로(117)는, 스위치들(443,444)이 동시에 턴 온되는 경우의 턴 온 신호의 라이징 엣지를 검출할 수 있다. 이 경우, 제어 회로(117)는, 스위치들(443,444) 중 어느 하나의 턴 오프 시점과, 스위치들(443,444)이 동시에 다시 턴 온되는 시점 사이의 차이를, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)는, 스위치들(443,444)이 동시에 턴 온된 이후, 동시 턴 온이 실패한 제 1 시점과, 다시 동시 턴온 된 제 2 시점의 기간에 대한 샘플링 결과에 기반하여 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)는, 전압(VRECT)의 샘플링 결과에 따라, 하한점부터 상한점까지 증가하는 기간을 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)로서 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101 또는 410)는, 601 동작에서, 스위치(예를 들어, 스위치(120))가 오프 상태인 동안, 과전압 보호 동작의 수행 및 과전압 보호 동작의 중단을 주기적으로 수행되는 경우, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예를 들어, 도 3의 toff)을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 과전압 보호 회로(116)로부터 제공되는 과전압 보호를 위한 신호를 제어 회로(117)에서 확인할 수도 있다. 예를 들어, 제어 회로(117)는, 과전압 보호를 위한 신호의 제공 시점을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 과전압 보호를 위한 신호의 제공이 중단되는 시점 또는 과전압 보호를 중단하기 위한 신호의 제공 시점을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 확인된 시점들에 기반하여 제 1 기간을 측정할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)가 과전압 보호를 위한 신호를 제공하는 경우에는, 과전압 보호를 위한 신호의 출력 시점을 확인할 수 있다. 제어 회로(117)는, 과전압 보호를 위한 신호의 출력이 중단되는 시점 또는 과전압 보호를 중단하기 위한 신호의 출력 시점을 확인할 수 있다 제어 회로(117)는, 확인된 시점들에 기반하여 제 1 기간을 측정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 측정하는 방식에는 제한이 없다.
603 동작에서, 전자 장치(101)(예를 들어, 제어 회로(117))는, 제 1 기간에 기반하여, 스위치가 온 상태인 경우 예상되는, 제 1 지점(예를 들어, 정류기에서의 출력단)에서의 예상 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 저장된 수학식에, 측정된 제 1 기간을 입력함으로써, 예상 전압을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 제 1 기간을 입력값으로 입력받아, 예상 전압을 출력값으로서 출력하는 수학식을 저장할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 또는, 전자 장치(101)는, 미리 저장된 룩업 테이블에서, 측정된 제 1 기간을 참조함으로써, 예상 전압을 확인할 수도 있다.
605 동작에서, 전자 장치(101)(예를 들어, 제어 회로(117))는, 예상 전압에 기반하여, 스위치(예를 들어, 스위치(120))가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 예상 전압이 미리 지정된 임계 전압 이상인지 여부에 기반하여, 과전압 발생 여부를 예상할 수 있다. 임계 전압은, 제 1 임계 전압일 수도 있다. 607 동작에서, 전자 장치(101)는, 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 과전압이 예상되면, 전자 장치(101)는 과전압이 예상됨을 나타내는 정보를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 과전압이 예상되지 않으면, 전자 장치(101)는 과전압이 예상되지 않음을 나타내는 정보를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신하거나, 또는 별다른 통신 신호를 송신하지 않을 수도 있다.
도 7a는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 7a는 도 8a 및 8b를 참조하여 설명하도록 한다. 도 8a는 일 실시예에 따른 등가 회로이다. 도 8b는, 히스테리시스 특성을 가지는 동작에서의 전압 및 전류를 나타낸다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101 또는 410)(예: 제어 회로(117))는, 701 동작에서, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인할 수 있다. 703 동작에서, 전자 장치(예: 제어 회로(117))는, 제 1 기간에 기반하여, 등가 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 8a를 참조하면, 등가 회로는, DC 전원(801), DC 테브난 임피던스(803), 커패시터(805), 스위치(807), 차저(809) 및 배터리(8111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류기까지 테브난 임피던스(803)에 포함되는 경우에는, 테브난 임피던스(803)로부터 DC 전력이 제공되는 것과 같이 해석될 수 있다. 테브난 등가 회로에서 스위치(807)가 오프되어, 차저(809) 및 배터리(811)가 연결되지 않은 경우, 커패시터(805)에 전하가 저장될 수 있다. 예를 들어, 과전압 보호 동작이 중단되는 동안에는, 더미 저항(예를 들어, 저항(446))에도 전류가 흐르지 않으므로, 커패시터(805)에 전하가 입력될 수 있다. 도 8b는, 과전압 보호 동작의 수행과 중단이 반복되는 경우의, 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)의 그래프(821) 및 전류(IRECT)의 그래프(821,822,823,824,825,826,827,828)를 도시한다. 도 3에서 설명한 바와 같이, 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)은, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff) 동안 증가할 수 있다. 출력단에서의 전압(VRECT)은, 과전압 보호 동작이 수행되는 기간(ton) 동안 감소할 수 있다. 커패시터(805)에서의 전류는, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff) 동안 823, 825, 827과 같은 파형을 가지며, 과전압 보호 동작이 수행되는 기간(ton) 동안 822, 824, 826, 828과 같은 파형을 가질 수 있다. 과전압 보호 동작이 중단되는 동안의 전류(823,825,827)가 상대적으로 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 전원(801)의 전압(Vthev_DC)는 수학식 1에 따를 수 있다.
Vh_max는, 도 8b에서와 같이 전압(VRECT)의 최댓값인 예를 들어 제 1 임계 전압일 수 있다. Vh_min는, 도 8b에서와 같이 전압(VRECT)의 최솟값인 예를 들어 제 2 임계 전압일 수 있다. 예를 들어, 하한값(Vh_min)으로부터 상한값(Vh_max)까지 커패시터에 충전되는 시간(toff)에 기반하여 등가 전압이 수학식 1과 같이 확인될 수 있다. τ는, 수학식 2와 같을 수 있다.
수학식 2에서의 C0는, 정류기 출력단에 연결되는 커패시터(805)의 커패시턴스일 수 있다. Zthev_DC는 수학식 3과 같을 수 있다.
ZCS2는 도 4a에서의 커패시터(413)의 임피던스, Zcp2는 커패시터(414)의 임피던스, Z2는, 코일(411)의 임피던스(ZL2)와 저항(412)의 저항값(R2)의 합계일 수 있으며, 모두 상수일 수 있다.
수학식 1에 의하여 등가 전압이 구해질 수 있지만, 연산 속도의 향상을 위하여, 수학식 1을 근사화한 수학식을 이용하여 등가 전압이 구해질 수도 있다. 수학식 4는 수학식 1의 근사화 과정을 나타낸다.
전자 장치(101)는, 수학식 1, 또는 수학식 4에 따라 등가 전압(Vthev_DC)을 확인할 수 있다. 예를 들어, 
이고, 
이므로, 수학식 4가 도출될 수 있다. 여기에서, t1, t2는 과전압 보호 동작이 중단되는 시점 및 과전압 보호 동작이 재개되는 시점으로, t2-t1은 toff일 수 있다. 한편, 만약 전압(VRECT)가 허용 범위를 초과하지 않으면, 전압(VRECT)는 등가 전압(Vthev_DC)과 동일할 수 있다.
전자 장치(101)는, 705 동작에서, 등가 전압에 기반하여, 스위치가 온 상태인 경우의 예상 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 수학식 5에 기반하여 예상 전압을 확인할 수 있다.
수학식 5에서, Pload는 부하에서 소모되는 전력이며, Pmax는 전자 장치(101)가 최대 수신 가능한 전력일 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 및 전자 장치(101) 사이의 약한 자기 결합(loose magnetic coupling)가 임피던스 매칭에 의하여, Pmax는 전자 장치(101)의 위치 및/또는 무선 전력 송신 장치(1)의 조건에 따라 변경되지 않을 수 있으며, 예를 들어 수학식 6과 같을 수 있다.
전자 장치(101)는, 부하에서 소모되는 전력(Pload)을 확인, 또는 연산할 수 있다. 하나의 예에서, 전자 장치(101)는, 배터리 전압(Vbat) 및 배터리 전류(ICC)의 곱에 기반하여 전력(Pload)을 확인할 수 있으며, 배터리 전류(ICC)는 정전류라 명명될 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 배터리 전압(Vbat)은, 배터리 게이지로부터 획득할 수 있다. 배터리 게이지는, 배터리 상태를 모니터링(또는, 측정)할 수 있다. 배터리 전류(ICC)는 차저(114)에서 설정된 값일 수 있다. 다른 예에서, 전자 장치(101)는, 배터리 전력(Pbat)와 적어도 하나의 다른 하드웨어의 전력(예: 수신 IC의 전력(PIC), 제어 회로의 전력(PMCU))의 합을, 전력(Pload)으로서 확인할 수 있다. 배터리 전력(Pbat)은, 상술한 바와 같이, 배터리 전압(Vbat) 및 배터리 전류(ICC)의 곱에 기반하여 확인될 수 있으며, 다른 하드웨어의 전력(예: 수신 IC의 전력(PIC), 제어 회로의 전력(PMCU))은 정격 전력 값으로 미리 파악될 수 있다. 또 다른 예에서, 전자 장치(101)는, 미리 저장된 값을 전력(Pload)으로서 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 무부하 상태 이전에, 충전을 수행할 수도 있으며, 충전 과정에서 전력(Pload)을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는, 충전 과정에서 확인된 전력(Pload)의 정보를 저장할 수 있다. 배터리의 상태는, 급변하지 않으므로 충전 과정에서 확인되었던 전력(Pload)을, 무부하 상태에서의 전력(Pload)으로서 이용할 수도 있다. 충전 과정 중에 전력(Pload)을 확인하는 방식에 대하여서는 도 15를 참조하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 또 다른 예에서는, 전자 장치(101)는 디폴트 값을 전력(Pload)으로 확인할 수도 있다.
수학식 5에 따라서, 전자 장치(101)는 부하가 연결된 경우의 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)을 예상할 수 있다. 일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 수학식 5 및 수학식 6에 기반한, 수학식을 저장하고 있다가, 확인된 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)을 입력하여, 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)을 예상할 수 있다. 예를 들어, 전력(Pload)이 디폴트 값인 경우, 수학식 6에서는 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)만이 변수일 수 있다. 전자 장치(101)는, 예상된 전압이 임계 전압(예: 제 1 임계 전압) 이상인지 여부에 기반하여, 과전압 발생이 예상되는지 여부를 판단할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)을 입력값으로 하고, 과전압이 발생한지 여부를 출력값으로 하는 알고리즘을 저장할 수도 있으며, 이 경우에는 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)을 입력하여, 곧바로 과전압이 발생한지 여부를 확인할 수도 있다. 즉, 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)의 예측이 생략될 수도 있다.
도 7b는, 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 711 동작에서, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: toff)을 확인할 수 있다. 713 동작에서, 전자 장치(101)는, 로드 전력(VRECT)을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는, 상술한 바와 같이, 부하에서의 평균 전압과 평균 전류의 곱으로 전력(Pload)을 확인하거나, 배터리 전압(Vbat) 및 배터리 전류(ICC)의 곱에 기반하여 전력(Pload)을 확인하거나, 또는 배터리 전력 및 무선 전력 수신을 위한 회로, 및 다른 하드웨어(예를 들어, 제어 회로(177))의 전력의 합에 기반하여 전력(Pload)을 확인할 수 있다.
전자 장치(101)는, 715 동작에서, 제 1 기간 및 로드 전력에 기반하여, 스위치가 온 상태인 경우의 예상 전압을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수학식 6에서는 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)과 로드 전력(Pload)이 변수일 수도 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 수학식 6과 같은 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)과 로드 전력(Pload)을 입력값으로, 예상 전압(VRECT)을 출력하는 수학식을 저장할 수 있다. 전자 장치(101)는, 저장된 수학식에 확인된 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)과 로드 전력(Pload)을 입력함으로써, 예상 전압(VRECT)을 확인할 수 있으며, 예상 전압(VRECT)이 임계 전압(예: 제 1 임계 전압) 이상인지 여부에 기반하여 과전압 발생 여부를 예상할 수 있다.
또는, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)과 로드 전력(Pload)을 입력값으로 하고, 과전압이 발생한지 여부를 출력값으로 하는 알고리즘을 저장할 수도 있으며, 이 경우에는 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff)과 로드 전력(Pload)을 입력하여, 곧바로 과전압이 발생한지 여부를 확인할 수도 있다. 즉, 정류기 출력단에서의 전압(VRECT)의 예측이 생략될 수도 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 본 문서에서 전자 장치가 특정 동작을 수행하는 것의 의미는, 예를 들어 제어 회로(117)가 특정 동작을 수행하거나, 또는 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어함을 의미할 수 있다. 또는, 제어 회로(117)(또는, 다른 하드웨어)의 동작을 수행하도록 하는 인스트럭션이 실행되거나, 또는 전자 장치에 저장됨을 의미할 수도 있다.
일 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(1)는, 901 동작에서, 제 1 크기의 전력을 송신할 수 있다. 903 동작에서, 전자 장치(101)는, 스위치(예: 스위치(120))가 오프 상태인 상태로 충전 가능 영역에 배치될 수 있다. 사용자가, 전자 장치(101)를 충전 가능 영역에 배치하므로, 903 동작이 점선으로 표시될 수 있다. 905 동작에서, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작의 수행 및 중단을 히스테리시스하게 반복할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전자 장치(101)의 회로 중 제 1 지점(예를 들어, 정류기의 출력단)에서의 전압(예: VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우에 과전압 보호 동작의 수행을 개시하고, 제 2 임계 전압 이하인 경우에 과전압 보호 동작의 수행을 중단할 수 있다.
전자 장치(101)는, 907 동작에서, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: toff)을 확인할 수 있다. 909 동작에서, 전자 장치(101)는, 제 1 기간에 기반하여, 스위치가 온 상태인 상태에서의 과전압 상태 여부를 예상할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 장치(101)는, 제 1 기간을 측정하여 과전압 상태 여부를 예상하거나, 또는 제 1 기간 이외의 추가적인 팩터(예를 들어, 로드 전력(Pload)등)를 더 측정하여 과전압 상태 여부를 예상할 수도 있다. 911 동작에서, 전자 장치(101)는, 예상된 과전압 상태를 무선 전력 송신 장치(1)에 보고할 수 있다. 예를 들어, 과전압 상태가 예상되는 경우에는, 전자 장치(101)는 과전압 상태를 나타내거나, 또는 과전압 상태가 예상됨을 나타내는 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 기존 표준에서의 OVP 인디케이션을 true로 설정한 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(1)와 전자 장치(101)는, OVP 예상 인디케이션을 OVP 인디케이션과 따로 관리할 수도 있다. 이 경우, 전자 장치(101)는, OVP 예상 인디케이션을 true로 설정한 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다.
또는, 과전압 상태가 예상되지 않으면, 전자 장치(101)는, 과전압 상태 미발생을 나타내거나, 또는 과전압 상태가 예상되지 않음 나타내는 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 또는, 과전압 상태가 예상되지 않는 경우에는, 전자 장치(101)는, 과전압 관련 보고를 생략할 수도 있다.
한편, 다른 예에서, 전자 장치(101)는, 과전압 상태 여부를 판단하지 않고, 예상 전압(VRECT)을 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 AFA 표준에 따르는 경우, PRU dynamic 신호의 "VRECT" 필드에 현재 측정되는 전압이 아닌 예상 전압의 크기를 포함시켜 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 또는, PRU dynamic 신호에 "VRECT_EXPECT"와 같은 신규 필드가 추가될 수도 있으며, 이 경우에는 전자 장치(101)는, 해당 필드에 예상 전압의 크기를 포함시켜 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 수신한 신호의 필드 내의 값에 기반하여, 송신하는 전력의 크기를 증가 또는 감소시킬 수도 있다. 만약, 예상되는 전압 값이 지정된 값보다 작은 경우에는, 무선 전력 송신 장치(1)는, 송신하는 전력의 크기를 증가시키도록 설정될 수도 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 전력의 크기를 감소시키다, 전력 하한에 도달하면, 더 이상 전력의 크기를 감소시킬 수 없다는 취지의 통신 신호를 전자 장치(101)로 송신할 수도 있다. 메시지를 수신한 전자 장치(101)는, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 멀어지라는 취지의 메시지를 출력할 수도 있다.
913 동작에서, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예상된 과전압 상태에 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 과전압이 예상됨이 확인되면, 무선 전력 송신 장치(1)는, 송신하고 있는 전력의 크기를 감소하거나, 또는 전자 장치(1)에게 충전 대기를 명령할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는 충전 개시(charge start)를 지시하는 명령 신호를 전자 장치(1)로 송신하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 과전압 상태가 예상되는 경우에는, 에러 상태(예를 들어, AFA 표준의 latch fault 상태, 또는 local fault 상태)로 진입할 수도 있으며, 과전압 상태에 대응하는 동작에는 제한이 없다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 과전압이 예상되지 않고, 표준에서 요구되는 충전을 위한 적어도 하나의 절차가 완료됨에 기반하여, 충전을 개시할 수도 있다. 충전의 개시는, 예를 들어, 충전을 위한 전력의 인가 및/또는 충전 개시를 지시하는 제어 신호의 송신을 포함할 수 있으나, 제한은 없다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 1001 동작에서, 과전압 보호 동작의 수행 및 중단을 히스테리시스하게 반복할 수 있다. 1003 동작에서, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: toff)을 확인할 수 있다. 1005 동작에서, 전자 장치(101)는, 제 1 기간에 기반하여, 과전압 상태가 예상되는지 여부를 확인할 수 있다.
과전압 상태가 예상되는 경우, 전자 장치(101)는, 1007 동작에서, 적어도 하나의 제 1 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 과전압 상태를 나타내는 통신 신호, 또는 과전압 상태가 예상됨을 나타내는 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 과전압 발생을 나타내거나, 또는 과전압 발생이 예상됨을 나타내는 메시지를 출력할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 도 11에서와 같이 디스플레이(190) 상에 과전압이 예상됨을 나타내는 텍스틀 포함하는 팝업 윈도우(1110)를 표시할 수 있으나, 도 11은 단순히 예시적인 것으로, 메시지의 형식 및/또는 메시지에 포함되는 컨텐트에는 제한이 없다. 또는, 전자 장치(101)는, 충전의 개시를 미수행(또는, 지연)할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 충전 개시를 지시하는 제어 신호가 수신되면, 스위치(예: 스위치(120))를 온 상태로 제어하여 배터리로 전력을 제공하도록 설정될 수 있다. 하지만, 만약 과전압 상태가 예상되는 경우에는, 전자 장치(101)는, 충전의 개시를 지시하는 제어 신호를 수신한다 하더라도, 이를 무시하거나, 또는 충전 개시를 지연시킬 수 있다. 예를 들어, 과전압 상태가 예상되지 않는 상태까지 대기한 이후에, 전자 장치(101)는 충전을 개시할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 무선 전력 송신 장치(1)에 전력의 크기 감소를 요청하는 통신 신호를 송신할 수도 있다.
과전압 상태가 예상되지 않는 경우, 전자 장치(101)는, 1009 동작에서, 적어도 하나의 제 2 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 예를 들어, 전자 장치(101)는, 과전압 상태가 미발생함을 나타내는 통신 신호, 또는 과전압 상태가 예상되지 않음을 나타내는 통신 신호를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 과전압과 연관된 통신 신호를 송신하지 않도록 설정될 수도 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 과전압 발생이 예상되지 않음을 나타내는 메시지를 출력할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 충전 개시 조건 충족에 기반하여 충전을 개시할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 충전 개시를 지시하는 제어 신호가 수신되면, 스위치(예: 스위치(120))를 온 상태로 제어하여 배터리로 전력을 제공할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 전자 장치(101)는 예상 전압(VRECT)이 하한 임계 전압보다 작음을 확인할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 이 경우 무선 전력 송신 장치(1)로 더 근접하도록 이동을 요청하는 메시지를 출력할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 무선 전력 송신 장치(1)로 전력의 크기 증가를 요청하는 통신 신호를 송신할 수도 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 12의 실시예는 도 13a 내지 13c를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도 13a 내지 13c는 다양한 실시예들에 따른 자기장의 세기를 나타내는 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 1201 동작에서, 과전압 보호 동작의 수행 및 중단을 히스테리시스하게 반복할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전자 장치(101)의 회로 중 제 1 지점(예를 들어, 정류기의 출력단)에서의 전압(예: VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우에 과전압 보호 동작의 수행을 개시하고, 제 2 임계 전압 이하인 경우에 과전압 보호 동작의 수행을 중단할 수 있다. 1203 동작에서, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: toff)을 확인할 수 있다. 1205 동작에서, 전자 장치(101)는, 제 1 기간에 기반하여, 제 1 지점에서의 자기장 세기를 예상할 수 있다. 수학식 7은 무선 전력 송신 장치(1) 형성된 자기장의, 전자 장치(101)의 전력 수신을 위한 코일의 위치에서의 크기일 수 있다.
수학식 7에서의 Vind는 코일에서의 유도 전압일 수 있으며, ωs는 교류 전력의 각주파수, N은 코일의 권선수, A는 코일의 면적일 수 있다. 코일에서의 유도 전압(Vind)은, 수학식 8과 같을 수 있다.
수학식 8에서의 Z2는, 코일(411)의 임피던스(ZL2)와 저항(412)의 저항값(R2)의 합계이며, Zcp2는 커패시터(414)의 임피던스, Vd는 정류기의 전압강하일 수 있다. 수학식 8에서의 Vthev_DC는 수학식 3 또는 수학식 4와 같을 수 있다. 수학식 4에서와 같이, Vthev_DC는 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: toff)에 의하여 확인될 수 있다.
전자 장치(101)는, 1207 동작에서, 예상된 자기장 세기에 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 자기장 세기에 대한 정보를 무선 전력 송신 장치(1)로 송신할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 자기장 세기에 대한 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 도 13a에서와 같이, 전자 장치들(1301,1302,1303) 각각은, 현재 확인되는 자기장의 세기에 대한 텍스트(예: 2 μT, 5 μT, 10 μT)를 표시할 수 있다. 또는, 도 13b에서와 같이, 전자 장치들(1302,1303) 각각은, 현재 확인되는 자기장의 세기에 대응하는 진동을 출력할 수 있다. 상대적으로 큰 자기장의 세기가 확인되는 경우, 전자 장치는 상대적으로 큰 크기의 진동을 출력할 수 있으며, 이에 따라 사용자는 현재의 위치에서 큰 세기의 자기장이 형성되어 있음을 인지할 수 있다. 전자 장치들(1301,1302)은, 도 13c와 같이, 전력 단위[W]의 정보를 제공할 수도 있다. 사용자가, 자기장의 단위 [T]에 익숙하지 않다는 점에서, 변환된 전력 단위 [W]의 정보를 제공할 수도 있다.
또는, 전자 장치(101)는, 예상된 자기장에 기반하여 안전도 여부를 확인할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 자기장 규제에 기반하여 설정된 값과, 예상된 자기장의 비교 결과에 기반하여, 현재의 위치에서의 안전도(예를 들어, 인체에 대한 안전도)를 확인할 수 있으며, 확인 결과를 제공할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 예상된 자기장에 기반하여 충전 안정도를 확인할 수도 있으며, 확인 결과를 제공할 수도 있다. 일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 상술한 과전압 예상 여부와 함께 자기장을 예측할 수도 있거나, 또는 자기장만을 단독적으로 예상할 수도 있다.
목표 전력 전송 거리가 길어질 수록, 무선 전력 송신 장치(1) 주변 위치에서는 자기장 밀도가 높을 수 있으며, 이에 따라 수신기 사양과 사용자의 인체 안전에 관해서 주의가 필요할 수 있다. 상술한 바와 같이, 자기장에 대응하는 동작이 수행됨에 따라서, 전자 장치(101) 및 사용자의 안전이 담보될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는 1401 동작에서, 충전을 개시할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 스위치(120)를 온 상태로 제어함으로써, 공진 회로(111)를 통하여 수신되어 처리된 전력이 차저(114)로 제공될 수 있다. 차저(114)는, 수신한 전력의 전압 및/또는 전류를 조정하여 배터리(115)를 충전할 수 있다.
1403 동작에서, 전자 장치(101)는, 과전압 보호 동작의 수행 및 중단이 주기적으로 수행되는 경우, 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간(예: 도 3에서의 toff) 및 과전압 보호 동작이 수행되는 제 2 기간(예: 도 3에서의 ton)을 확인할 수 있다. 제 2 기간을 확인하는 방식은, 제 1 기간을 확인하는 방식과 실질적으로 유사할 수 있다. 충전 중에도, 정류기(112)의 출력단의 전압에 기반하여 과전압 보호 동작이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 정류기(112)의 출력단에서의 전압(VRECT)이 제 1 임계 전압 이상인 경우에 과전압 보호 동작이 수행되고, 전압(VRECT)이 제 2 임계 전압 이하인 경우에 과전압 보호 동작이 중단될 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 도 3에서와 같이, 전압(VRECT)의 제 1 임계 전압으로부터 제 2 임계 전압으로 감소, 제 2 임계 전압으로부터 제 1 임계 전압으로의 증가가 반복될 수 있다.
1405 동작에서, 전자 장치(101)는 등가 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 수학식 9에 기반하여 등가 전압(Vthev_DC)을 확인할 수 있다.
1407 동작에서, 전자 장치(101)는, 확인된 등가 전압(Vthev_DC)에 대응하는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(101)는 등가 전압(Vthev_DC)이 제 1 임계 등가 전압(Vth_high)보다 큰 경우, 무선 전력 송신 장치(1)로 송신 전력의 크기 감소를 요청하는 통신 신호를 송신할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 등가 전압(Vthev_DC)이 제 1 임계 등가 전압(Vth_high)보다 큰 경우, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 멀어지라는 취지의 메시지를 출력할 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 등가 전압(Vthev_DC)이 제 2 임계 등가 전압(Vth_low)보다 작은 경우, 무선 전력 송신 장치(1)로 송신 전력의 크기 증가를 요청하는 통신 신호를 송신할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 등가 전압(Vthev_DC)이 제 2 임계 등가 전압(Vth_low)보다 작은 경우, 무선 전력 송신 장치(1)로 근접하라는 취지의 메시지를 출력할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 등가 전압(Vthev_DC)이 제 1 임계 등가 전압(Vth_high) 및 제 2 임계 등가 전압(Vth_low) 사이의 범위에 있는 경우에 차저(114)를 인에이블하도록 설정될 수도 있다. 상술한 바에 따라서, 정류기에 과전압이 인가됨이 방지될 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치(101)는, 충전을 수행하는 도중에도 자기장의 세기를 더 확인할 수도 있다. 수학식 7 및 수학식 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 등가 전압(Vthev_DC)이 확인되면 자기장의 세기도 확인될 수 있다. 전자 장치(101)는, 자기장의 세기를 확인하고, 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 자기장의 세기에 대응하는 동작에 대하여서는 도 12에서 설명하였으므로, 여기에서의 대응하는 동작에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 15는 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는 1501 동작에서, 과전압 보호 동작이 수행되는 제 2 기간을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 충전을 시작한 이후에도 도 14에서 설명한 바와 같이, 히스테리시스 특성을 가지는 과전압 보호 동작 수행 및 중단을 반복할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 1503 동작에서, 전자 장치(101)는, 확인된 제 2 기간에 기반하여 부하 전력(Pload)을 확인할 수 있으며, 저장할 수 있다. 전자 장치(101)는, 부하로 입력되는 전류, 예를 들어 스위치(120)를 통하여 흐르는 전류인 부하 전류(Iload)를 우선 확인할 수 있다. 부하 전류(Iload)는, 예를 들어 수학식 10과 같을 수 있다.
전자 장치(101)는, 확인한 부하 전류(Iload)에 기반하여 부하 전력(Pload)을 확인할 수 있으며, 예를 들어 수학식 11을 따를 수 있다.
전자 장치(101)는, 충전 중에 확인된 부하 전력(Pload)을 저장하였다가, 무부하 상태에서의 부하 전력으로서 확인할 수도 있다. 전자 장치(101)는, 무부하 상태에서, 수학식 4 및 수학식 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 과전압 보호 동작이 중단되는 기간(toff) 및 부하 전력(Pload)에 기반하여, 부하가 연결된 상태의 전압(VRECT)를 예상할 수 있다. 전자 장치(101)는, 부하 전력(Pload)을 다양한 방식으로 획득할 수 있으며, 예를 들어, 충전 중 확인된 부하 전력(Pload)을 저장하였다가 저장된 값을 확인할 수도 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 전원(1601), 코일(1602), 커패시터들(1603,1604), 및 정류기(1605)를 포함하는 것과 같이 해석될 수 있다. 한편, 정류기(1605)의 이후의 구성 요소들은 생략되었다. 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 커패시터(1603)에 대하여 병렬로 연결되는 스위치(1611) 및 저항(1612)을 더 포함할 수 있다. 스위치(1611)가 온 상태로 제어되면, 전원(1601), 코일(1602), 저항(1612)에 의하여 형성되는 폐루프에 따라 전류가 흐를 수 있다. 전자 장치(101)의 코일(1602)에 의한 임피던스(ZL2)는, 예를 들어 수십 내지 수백 옴[Ω]일 수 있으며, 코일(1602) 및 커패시터(1603)에서 공진이 발생 가능성이 낮아지며, 단락 회로인 저항(1612)에 인가되는 전류의 크기는 상대적으로 작을 수 있다. 전자 장치(101)는, 코일 전류(IRX_coil)를 측정할 수 있으며, 예를 들어 저항(1612)에 연결되는 인벨로프 디텍터(envelop detector), 또는 OP-Amp를 이용하는 교류 전류 측정 회로에 기반하여 코일 전류(IRX_coil)를 측정할 수 있다. 하나의 예시로, 전자 장치(101)는, 저항(1612)에 인가되는 전압을 측정할 수도 있으며, 측정된 전압을 저항(1612)의 저항값으로 나누는 방식으로 코일 전류(IRX_coil)를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 수학식 12에 따라, 코일 전류(IRX_coil)에 기반하여 유도 전압(Vind)을 확인할 수 있다.
수학식 8과 관련하여 상술한 바와 같이, 전자 장치(101)는, 등가 전압(Vthev_DC)에 기반하여 유도 전압(Vind)을 확인할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)는, 수학식 12에 따라 확인된 유도 전압(Vind)에 기반하여 등가 전압(Vthev_DC)을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는, 무부하 상태에서, 등가 전압(Vthev_DC)에 기반하여 부하 연결 상태의 전압(VRECT)을 예측하고, 과전압 발생 여부를 예측할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 수학식 12에 기반하여 확인된 유도 전압(Vind)을 이용하여, 자기장 세기를 확인할 수도 있으며, 자기장 세기에 대응하는 동작을 수행할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 충전 상태 중에서는, 등가 전압(Vthev_DC)에 대응하는 동작을 수행할 수도 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 유도 전압을 확인하기 위한 전자 장치의 구성을 도시한다.
일 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 전원(1701), 코일(1702), 커패시터들(1703,1704), 및 정류기(1705)를 포함하는 것과 같이 해석될 수 있다. 한편, 정류기(1705)의 이후의 구성 요소들은 생략되었다. 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 코일(1702)에 연결되는 스위치(1711)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 도시되지는 않았지만, 전자 장치(101)는, 스위치(1711) 양단에 연결되는 센서(예: 전류 센서)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는, 스위치(1711)가 온 상태인 경우의 센서로부터의 센싱 데이터에 기반하여 코일(1702)에 흐르는 코일 전류(IRX_coil)를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는, 상술한 수학식 12에 따라, 측정한 코일 전류(IRX_coil)에 기반하여 유도 전압(Vind)을 확인할 수 있다.
전자 장치(101)는, 무부하 상태에서, 등가 전압(Vthev_DC)에 기반하여 부하 연결 상태의 전압(VRECT)을 예측하고, 과전압 발생 여부를 예측할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 수학식 12에 기반하여 확인된 유도 전압(Vind)을 이용하여, 자기장 세기를 확인할 수도 있으며, 자기장 세기에 대응하는 동작을 수행할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101)는, 충전 상태 중에서는, 등가 전압(Vthev_DC)에 대응하는 동작을 수행할 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 컴퓨터 장치, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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, 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 어떤 구성요소가 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, 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 마스터 장치 또는 태스크 수행 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 마스터 장치 또는 태스크 수행 장치)의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 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.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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: 다운부하 또는 업부하)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 실시예들에 따르면, 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 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 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
Claims (22)
- 전자 장치에 있어서,
배터리;
무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기;
상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저;
상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치;
상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로;
제어 회로, 및
통신 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고,
상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 예상되는 상기 정류기의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고,
상기 예상 전압에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상하고,
상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정된 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 정류기의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 과전압 보호 동작의 중단이 중단되는 기간을 입력값으로 하여 상기 정류기의 상기 출력단에서의 상기 예상 전압을 출력하는 수학식에, 상기 제 1 기간을 입력하고,
상기 수학식의 출력값에 기반하여, 상기 정류기의 상기 출력단에서의 상기 예상 전압을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 정류기의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 전자 장치의 부하에 대응하는 전력을 확인하고,
상기 제 1 기간 및 상기 확인된 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력에 기반하여, 상기 정류기의 상기 출력단에서의 상기 예상 전압을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 전자 장치의 부하에 대응하는 전력을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 배터리의 전압 및 상기 차저에서 설정된 전류에 기반하여, 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 전자 장치의 부하에 대응하는 전력을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 배터리의 전압 및 상기 차저에서 설정된 전류의 곱에 기반한 상기 배터리의 전력을 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력으로서 확인하거나, 또는 상기 배터리의 전력 및 상기 전자 장치의 적어도 하나의 다른 하드웨어의 정격 전력의 합을 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력으로서 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 전자 장치의 부하에 대응하는 전력을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 전자 장치가 상기 배터리를 충전하는 중에 확인되어 저장되었던 값 또는 디폴트 값을, 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력으로서 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 전자 장치가 상기 배터리를 충전하는 중에 확인되어 저장되었던 값을, 상기 전자 장치의 상기 부하에 대응하는 전력을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 배터리를 충전하는 중에 확인되었던 상기 부하에 대응하는 전류와, 상기 제 1 임계 전압 및 상기 제 2 임계 전압의 평균값의 곱에 기반하여 상기 저장되었던 값을 확인하도록 설정되고,
상기 부하에 대응하는 전류는, 상기 배터리를 충전하는 중에 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 발생되는 경우에 상기 과전압 보호 동작이 수행되는 제 2 기간에 기반하여 확인되는 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제 1 기간을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 과전압 보호 동작의 수행을 야기하는 제 1 신호 및/또는 상기 과전압 보호 동작의 수행 중단을 야기하는 제 2 신호에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하거나,
상기 제 1 신호 및/또는 상기 제 2 신호의 발생 및/또는 중단에 대응하여 발생되는 적어도 하나의 인터럽트에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하거나, 또는
상기 제 1 신호 및/또는 상기 제 2 신호의 샘플링 결과에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제 1 기간을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압의 파형을 획득하고,
상기 파형의 제 1 피크점으로부터 상기 파형의 제 2 피크점에 대한 샘플링 결과에 기반하여, 상기 제 1 기간을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하는 동작의 적어도 일부로,
과전압 발생이 예상됨에 기반하여, 과전압 발생이 예상됨을 나타내는 정보 및/또는 과전압 발생을 나타내는 정보를 포함하는 제 1 통신 신호를 송신하고,
과전압 발생이 예상되지 않음에 기반하여, 과전압 발생이 예상되지 않음을 나타내는 정보 및/또는 과전압이 미발생함을 나타내는 정보를 포함하는 제 2 통신 신호를 송신하거나, 또는 통신 신호의 송신을 삼가하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치에 있어서,
배터리;
무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기;
상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저;
상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치;
상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및
제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고,
상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 전자 장치의 위치에 대응하는 자기장의 세기를 확인하고,
상기 확인된 자기장의 세기에 대응하는 동작을 수행하도록 설정된 전자 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 전자 장치의 위치에 대응하는 자기장의 세기를 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 제 1 기간에 기반하여 등가 전압을 확인하고,
상기 등가 전압에 기반하여 상기 공진 회로의 코일에 인가되는 유도 전압을 확인하고,
상기 유도 전압에 기반하여 상기 자기장의 세기를 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 유도 전압을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 등가 전압 및 상기 정류기의 전압 강하에 기반하여, 상기 유도 전압을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제 1 기간을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 과전압 보호 동작의 수행을 야기하는 제 1 신호 및/또는 상기 과전압 보호 동작의 수행 중단을 야기하는 제 2 신호에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하거나,
상기 제 1 신호 및/또는 상기 제 2 신호의 발생 및/또는 중단에 대응하여 발생되는 적어도 하나의 인터럽트에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하거나, 또는
상기 제 1 신호 및/또는 상기 제 2 신호의 샘플링 결과에 기반하여 상기 제 1 기간을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 제 1 기간을 확인하는 동작의 적어도 일부로,
상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압의 파형을 획득하고,
상기 파형의 제 1 피크점으로부터 상기 파형의 제 2 피크점에 대한 샘플링 결과에 기반하여, 상기 제 1 기간을 확인하도록 설정된 전자 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 확인된 자기장의 세기에 대응하는 동작을 수행하는 동작의 적어도 일부로,
상기 자기장의 세기에 대응하는 출력의 제공, 무선 전력 송신 장치로 전송하는 전력의 크기의 조정을 요청하는 통신 신호의 송신, 또는 상기 무선 전력 송신 장치와의 거리의 조정을 요청하는 메시지의 출력 중 적어도 하나를 수행하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치에 있어서,
배터리;
무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기;
상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저;
상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치;
상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및
제어 회로를 포함하고,
상기 스위치가 온 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고,
상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 전자 장치의 등가 전압을 확인하고,
상기 등가 전압에 대응하는 동작을 수행하도록 설정된 전자 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 등가 전압에 대응하는 동작을 수행하는 동작의 적어도 일부로,
상기 등가 전압이 제 1 등가 임계 전압 이상임에 기반하여, 무선 전력 송신 장치로 전송하는 전력의 크기 감소를 요청하는 통신 신호를 송신하거나, 및/또는 상기 무선 전력 송신 장치로부터 멀어짐을 요청하는 메시지를 출력하도록 설정된 전자 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 제어 회로는, 상기 등가 전압에 대응하는 동작을 수행하는 동작의 적어도 일부로,
상기 등가 전압이 제 2 등가 임계 전압 이하임에 기반하여, 무선 전력 송신 장치로 전송하는 전력의 크기 감소를 증가하는 통신 신호를 송신하거나, 및/또는 상기 무선 전력 송신 장치로 접근을 요청하는 메시지를 출력하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치에 있어서,
배터리;
무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류기;
상기 정류기로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 차저;
상기 정류기 및 상기 DC/DC 컨버터 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치;
상기 정류기의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 정류기의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정된 과전압 보호 회로, 및
제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 기간이 제 1 기간임에 기반하여, 과전압 발생에 대응하는 적어도 하나의 동작을 수행하고,
상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 기간이 상기 제 1 기간과 상이한 제 2 기간임에 기반하여, 과전압 발생에 대응하는 적어도 하나의 동작의 수행을 삼가하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치에 있어서,
무선으로 전력을 수신하여 직류 전력으로 정류하는 수신 IC- 상기 수신 IC는, 상기 수신 IC의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정됨-;
적어도 하나의 부하;
상기 수신 IC 및 상기 적어도 하나의 부하 사이를 선택적으로 연결하도록 설정된 스위치,
제어 회로, 및
통신 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 스위치가 오프 상태인 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고,
상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 예상되는 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고,
상기 예상 전압에 기반하여, 상기 스위치가 온 상태인 경우 과전압 발생 여부를 예상하고,
상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치에 있어서,
무선으로 전력을 수신하여 직류 전력으로 정류하는 수신 IC- 상기 수신 IC는, 상기 수신 IC의 출력단에서의 전압이 제 1 임계 전압 이상인 경우 과전압 보호 동작을 수행하고, 상기 과전압 보호 동작이 수행된 이후 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 전압이 제 2 임계 전압 이하인 경우 상기 과전압 보호 동작의 수행을 중단하도록 설정됨-;
상기 수신 IC로부터의 전력을 처리하도록 설정된 DC/DC 컨버터;
제어 회로, 및
통신 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력하지 않는 동안에, 상기 과전압 보호 동작의 수행 및 상기 과전압 보호 동작의 중단이 주기적으로 수행되는 경우 상기 과전압 보호 동작이 중단되는 제 1 기간을 확인하고,
상기 제 1 기간에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력할 경우 예상되는 상기 수신 IC의 상기 출력단에서의 예상 전압을 확인하고,
상기 예상 전압에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터가 전력을 출력할 경우 과전압 발생 여부를 예상하고,
상기 예상된 과전압 발생 여부에 대한 정보를 포함하는 통신 신호를 송신하도록 상기 통신 회로를 제어하도록 설정된 전자 장치.
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