KR20210147817A - 전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법 - Google Patents

전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시에서는 전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법이 제공된다. 본 개시의 전자 장치는 센서, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로, 상기 정류 회로로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 충전 제어 회로, 및 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하고, 상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하고, 상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 전자 장치는 이 밖에 다양한 실시예가 적용될 수 있다.

Description

전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING A WIRELESS CHARGING IN THE ELECTRONIC DEVICE}
본 개시의 다양한 실시예들은 전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법에 관한 것이다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치(무선 전력 송신기)에서 다양한 전자 장치(무선 전력 수신기)로 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다. 무선 충전 최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치(무선 전력 송신기)에서 다양한 전자 장치(무선 전력 수신기)로 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다. 무선 충전 기술에는 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/microwave radiation) 방식이 있다.
최근에는 예컨대 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 공진 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 무선 전력 송신기(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드 또는 무선 충전 장치)와 무선 전력 수신기(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰 또는 전자 장치)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 무선 전력 송신기의 전송 코일과 무선 전력 수신기의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진 등의 방법에 의해 무선 전력 수신기(예: 전자 장치)의 배터리가 충전될 수 있다.
하나의 무선 전력 송신기에서 하나 또는 복수의 무선 전력 수신기들을 충전하고자 할 경우, 무선 전력 송신기와 각 무선 전력 수신기들 간의 커플링(coupling) 정도(예컨대, 결합 계수(k))에 따라 각 무선 전력 수신기가 수신할 수 있는 전력의 크기 또는 무선 전력 송신기가 송신할 수 있는 전력의 크기가 변경될 수 있다.
예컨대, 무선 전력 송신기가 복수의 무선 전력 수신기들을 충전하는 중, 어느 하나의 무선 전력 수신기가 이동하여 무선 전력 송신기와의 거리가 변경될 경우, 무선 전력 송신기의 송신 임피던스(예컨대, 송신측 공진기 임피던스)가 변화하게 되어 전체적인 전력 전달 효율이 감소하거나 특정 무선 전력 수신기의 수신 전력 크기가 감소할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서는, 무선 전력 송신기가 적어도 하나의 무선 전력 수신기를 충전하는 중, 무선 전력 수신기가 이동할 때, 무선 전력 수신기의 임피던스(예컨대, DC/DC 컨버터 출력단의 부하 임피던스(load impedance) 또는 정류 회로 후단의 수신측 정류기 임피던스) 변경을 통해 전체 시스템의 전력 전달 효율을 증대시키고, 무선 전력 수신기의 수신 전력을 안정화시킬 수 있는 전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법을 제공할 수 있다.
전술한 과제 또는 다른 과제를 해결하기 위한, 한 실시예에 따른 전자 장치는, 센서, 배터리, 외부의 전자기장에 기반하여 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로, 상기 정류 회로로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 충전 제어 회로, 및 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하고, 상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하고, 상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치의 무선 충전 제어 방법은, 무선 전력 송신기로부터 제1 전력을 수신하는 동작, 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하는 동작, 상기 수신된 제1 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하는 동작, 및 상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 정류된 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치 및 전자 장치의 무선 충전 제어 방법은, 무선 전력 송신기가 무선 전력 수신기를 충전하는 중 무선 전력 수신기가 이동할 때, 무선 전력 수신기의 임피던스(예컨대, DC/DC 컨버터 출력단의 부하 임피던스 또는 정류 회로 후단의 수신측 정류기 임피던스)를 변경시킴으로써 전체 시스템의 전력 전달 효율을 증대시키고, 무선 전력 수신기의 수신 전력을 안정화시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 이동을 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 직렬 방식의 공진 회로를 나타내는 도면이다.
도 5b 및 도 5c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 직렬 방식의 공진 회로에서 송신측 공진기 임피던스의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 병렬 방식의 공진 회로를 나타내는 도면이다.
도 6b 및 도 6c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 병렬 방식의 공진 회로에서 송신측 공진기 임피던스의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 직렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 8d는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 병렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 레귤레이터를 포함하는 무선 전력 수신기의 구조 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 무선 충전 시스템의 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100)(예컨대, PTU(power transmitting unit)) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110; 110-1, 110-2, 110-n)(예컨대, PRU(power receiving unit))를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다. 더욱 상세하게는, 무선 전력 송신기(100)는 소정의 인증절차를 수행한 인증된 무선 전력 수신기에 대하여서만 무선으로 전력(1-1, 1-2, 1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)로 전자기파 형태의 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 여기에서 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰 등으로 구현되거나, 이에 포함될 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)들에 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 예컨대 30cm 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 사이의 거리는 예컨대 10cm 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기의 상태 정보(예컨대, 무선 전력 수신기의 위치 이동에 관한 정보), 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다. 상기의 송신 신호의 정보에 관하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
또한, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각의 충전 상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100) 또는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 각각 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 각각에 무선 충전 기능을 인에이블(enable) 또는 디스에이블(disabled)하도록 하는 제어 신호를 송신할 수도 있다. 예컨대, 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 충전 기능의 디스에이블 제어 신호를 수신한 무선 전력 수신기(110)는 무선 충전 기능을 디스에이블시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(110)는, 공진 회로(251), 컨트롤러(252), 통신 유닛(253), 정류 회로(254), DC/DC 컨버터(255), 충전 제어 회로(256)(예컨대, PMIC(power management integrated circuit)), 배터리(257), 프로세서(258)(예컨대, 어플리케이션 프로세서(application processor; AP) 또는 통신 프로세서(communication processor; CP), 적어도 하나의 센서(예컨대, 모션 센서(259)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기(예: 도 1의 무선 전력 송신기(100))에 의하여 출력 또는 형성되는 자기장 및/또는 전기장에 기반하여 공진 회로(251)에서 유도 기전력이 생성될 수 있고, 이러한 과정을 무선 전력 수신기(110)에서 무선 전력을 수신한다 또는 무선으로 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 공진 회로(251)를 통해 수신된 교류 전력은 정류 회로(254)로 전달될 수 있다. 공진 회로(251)는, 적어도 하나의 코일(coil)과, 적어도 하나의 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 코일과, 적어도 하나의 커패시터가 연결되는 구성에는 제한이 없다. 예컨대, 상기 적어도 하나의 코일과 상기 적어도 하나의 커패시터는 병렬 연결되거나, 직렬 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 정류 회로(254)는, 공진 회로(251)로부터 제공받은 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다. 정류 회로(254)는, 브릿지 회로(예: 풀-브릿지 회로, 또는 하프-브릿지 회로)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 정류 회로(254)는 브릿지 회로의 스위칭 동작에 따라 정류된 전력을 DC/DC 컨버터(255)로 전달할 수 있다. 정류 회로(254)의 출력단에서 측정되는 출력 전압(VRECT) 또는 전류(IRECT)는 전압 센서 또는 전류 센서에 의해 센싱되어 컨트롤러(252)로 전달될 수 있다.
일 실시예에 따라서, DC/DC 컨버터(255)는, 정류 회로(254)로부터 전달받은 정류된 전력의 전압을 컨버팅할 수 있다. DC/DC 컨버터(255)는 레귤레이터(예컨대, 선형 레귤레이터(linear regulator) 또는 스위칭 레귤레이터(switching regulator))로 구현함으로써 실질적으로 일정한 전압을 갖는 전력을 출력할 수 있다. 상기 DC/DC 컨버터(255)에서 출력되는 전압 및/또는 전류를 제어하는 구체적인 실시예는 도 9의 설명에서 상세히 후술하기로 한다. 한편, DC/DC 컨버터(255)는, 적어도 하나의 하드웨어(또는, 하드웨어에 전력을 제공하기 위한 충전 제어 회로(256)(예컨대, PMIC(power management integrated circuit))에 연결될 수 있다. 상기 적어도 하나의 하드웨어(또는, 해당 하드웨어의 PMIC)는, DC/DC 컨버터(255)로부터의 전력을 이용하여 동작할 수도 있다. DC/DC 컨버터(255)는, 하나 또는 복수 개로 구현될 수도 있다. 예컨대, 상기 DC/DC 컨버터(255)는 충전 제어 회로(256)에 전력을 공급하기 위한 제1 DC/DC 컨버터와 컨트롤러(252)에 전력을 공급하기 위한 제2 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 충전 제어 회로(256)는, DC/DC 컨버터(255)로부터 출력되는 전력을 수신할 수 있으며, 수신된 전력을 이용하여 충전 제어 회로(256)에 연결된 배터리(257)를 충전할 수 있다. 충전 제어 회로(256)는, 다양한 충전 모드(예: CC(constant current) 모드, CV(constant voltage) 모드, 또는 급속 충전 모드 등)에 기반하여, 배터리(257)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어 회로(256)는, 배터리(257)의 충전 상태에 기반하여 배터리(257)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라, 충전 제어 회로(256)는 배터리(257)의 충전량이 설정된 값(예컨대, 80%)에 도달하기 전까지는 CC 모드로 배터리(257)를 충전하도록 제어하고, 상기 배터리(257)의 충전량이 설정된 값에 도달하면 CV 모드로 배터리(257)를 충전하도록 제어할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 충전 제어 회로(256)는, 사용자 입력에 기반하여 배터리(257)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수도 있다. 예컨대, 충전 제어 회로(256)는 사용자 입력에 대응하는 충전 시간 또는 충전 스케줄의 설정에 따라 상기 배터리(257)의 충전을 을 제어할 수 있다. 배터리(257)는, 충전이 가능한 이차 전지이면, 그 종류에는 제한이 없다.
일 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(110)는 전술한 바와 같이 무선 전력 송신기(100)로부터 공진 회로(251)를 통해 무선으로 전력을 수신할 수 있다.(①) 무선 전력 송신기(100)는, 최대 전압, 최소 전압, 각 무선 전력 수신기(110)가 필요로 하는 요구 전압을 고려하여 송신 전력을 조정할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신기(110)가 제1 위치에 배치된 상태에서, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 일정한 크기의 전력을 수신할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)가 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 이동함에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)에 더 가까워지거나 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 더 멀어질 경우 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 결합 계수(k)가 변경될 수 있다. 상기 결합 계수(k)는 무선 전력 송신기의 공진 회로를 구성하는 코일에서 생성된 자기장(magnetic field) 또는 자속(magnetic flux)이 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로를 구성하는 코일에 실질적으로 전류를 생성하는 데 사용되는 정도를 나타내는 값으로서, 하기 <수학식 1>과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
상기 <수학식 1>에서 M은 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 의미하며, L1은 무선 전력 송신기의 공진 회로의 자기 인덕턴스(self inductance)를 의미하며, L2는 무선 전력 수신기의 공진 회로의 자기 인덕턴스를 의미할 수 있다. 상기 결합 계수(k)는 0과 1 사이 값을 가질 수 있다. 예컨대, 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 간의 거리가 상대적으로 더 가까워질수록 상기 결합 계수(k)는 더 커질 수 있다.
예컨대, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기들(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2))을 동시에 충전하는 상황을 가정할 수 있다. 도 4a를 참조하면, 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k)는 k1일 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)와 제2 무선 전력 수신기(110-2) 간의 결합 계수(k)는 k2일 수 있다. 설명의 편의상, 상기 k1 과 k2는 동일한 값으로 가정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 무선 전력 수신기(110-1)가 도 4a에 도시된 바와 같이 제1 위치에서 무선 전력을 수신하는 중, 도 4b에 도시된 바와 같이 제2 위치로 이동함에 따라, 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 거리가 이동 전보다 더 가까워질 수 있다. 이와 같이, 상기 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(100-1)간의 거리가 이동 전보다 더 가까워질 경우 결합 계수(k)는 이동 전보다 더 커질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동함에 따라, 결합 계수(k)는 k1에서 k'1으로 증가할 수 있다.
상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 이동에 따라 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k)가 이동 전보다 더 커지게 되면, 무선 전력 송신기(100)의 송신 임피던스(예컨대, 송신측 공진기 임피던스(ZTX _IN))가 변화(예컨대, 증가 또는 감소)하게 되어 무선 전력 송신기(100)에서 각 무선 전력 수신기(110-1, 110-2)로 전송하는 송신 전력이 변경될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 송신측 공진기 임피던스는 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)에서 확인된 임피던스 값으로서, 공진 회로(313)의 입력단에서 측정된 송신 전압(VTX_IN) 및 송신 전류(ITX_IN)로부터 ZTX_IN=VTX_IN/ITX_IN에 의해 산출될 수 있다.
일 실시예에 따라, 하나의 무선 전력 송신기(100)에서 복수의 무선 전력 수신기(110)들을 충전하는 중 어느 하나의 무선 전력 수신기(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1))가 이동하여 무선 전력 송신기(100)와 가까워지게 되면, 다른 무선 전력 수신기(예컨대, 제2 무선 전력 수신기(110-2))의 수신 전력 및/또는 전체적인 전력 전달 효율이 감소할 수 있다. 이에 대한 구체적인 예시는 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 8a, 도 8b, 도 8c의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
후술하는 실시예에서는, 상기와 같이 특정 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1))의 이동에 따라 무선 전력 송신기(100)와의 거리가 달라져 결합 계수(k)가 변경되더라도, 이동한 무선 전력 수신기(110)의 임피던스 변경(예컨대, 부하 임피던스(ZOUT) 변경 또는 수신측 정류기 임피던스(ZRECT) 변경)을 통해 전력 전달 효율(power transfer efficiency)(예컨대, 수신 전력 대 송신 전력의 비(PRECT/PTX_IN))을 증가시킬 수 있다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따라 무선 전력 수신기(110)는 무선 전력 송신기(100)로부터 전력을 수신하는 중(①), 무선 전력 수신기(110)의 이동을 감지할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신기(110)는 적어도 하나의 센서(예컨대, 모션 센서(259))를 통해 무선 전력 수신기(110)의 움직임을 감지할 수 있다. 상기 움직임을 감지하기 위한 모션 센서(259)의 예로서 자이로 센서, 가속도 센서, 중력 센서, 지자기 센서, 적외선 센서를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 센서(예컨대, 모션 센서(259))에 의해 센싱된 데이터는 컨트롤러(252)로 직접 제공되거나, 적어도 하나의 프로세서(258)(예컨대, 어플리케이션 프로세서(application processor; AP) 또는 통신 프로세서(communication processor; CP))를 통해 컨트롤러(252)로 제공될 수 있다.(②) 예컨대, 상기 도 2a의 공진 회로(251), 정류 회로(254), DC/DC 컨버터(255), 컨트롤러(252)가 하나의 무선 충전 칩 내에 포함될 경우, 상기 모션 센서(259)에 의해 센싱된 데이터는 적어도 하나의 프로세서(258)(예컨대, AP)로 전달되고, 적어도 하나의 프로세서(258)는 상기 무선 충전 칩 내의 컨트롤러(252)로 상기 센싱된 데이터와 관련된 정보를 전송할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서(258)는 센싱된 데이터 자체를 상기 컨트롤러(252)에 전달할 수도 있고, 또는 센싱된 데이터에 기반하여 이동 여부에 대한 판단 결과 또는 이동 거리에 대한 확인 결과를 상기 컨트롤러(252)에 전송할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 센서에 의해 센싱된 데이터는 프로세서(258)를 거치지 않고 직접 컨트롤러(252)로 제공될 수도 있다. 일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 상기 모션 센서(259)에 의해 센싱된 데이터와 동일한 데이터를 수신할 수도 있으며, 상기 센싱된 데이터로부터 이동 여부를 판단하거나 이동 거리를 확인할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)가 상기 모션 센서(259)로부터 센싱된 데이터를 수신할 경우, 상기 컨트롤러(252)는 상기 센싱된 데이터로부터 이동 관련 정보(예컨대, 이동 여부, 이동 거리)를 확인할 수 있다. 일 실시예에 따라, 이동 여부는 센싱된 값이 임계값 이상인 경우, 이동한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 이동 거리는 센싱된 값을 기설정된 변환식(computation rule)에 기반하여 산출할 수 있다.
일 실시예에 따라, 컨트롤러(252)는 무선 전력 수신기(110)의 위치 이동을 판단하기 위해 정류 회로(254)의 출력단에서 측정되는 출력 전압(VRECT)을 센싱하거나, 별도로 구성된 전압 센서에서 센싱된 값을 수신할 수 있다.(③) 정류 회로(254)의 출력단은 단순히 예시적인 것으로 위치 이동을 판단하기 위한 전압 측정 지점에는 제한이 없다.
일 실시예에 따라, 컨트롤러(252)는 상기 센서(예컨대, 모션 센서(259))를 통해 센싱된 값에 대응하는 이동 관련 정보 및/또는 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)에 적어도 기반하여, 무선 전력 수신기(110)의 이동 여부, 이동 거리 또는 무선 전력 송신기(100)와의 위치 관계 변화(무선 전력 송신기와 가까워졌는지, 또는 멀어졌는지)를 확인할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(252)는 수신기가 이동한 것으로 판단한 경우, 상기 출력 전압이 증가하면 무선 전력 송신기(100)와 가까워진 것으로 판단하고, 출력 전압이 감소하면 무선 전력 송신기(100)와 멀어진 것으로 판단할 수 있다. 또한, 컨트롤러(252)는 상기 출력 전압의 증가량 또는 출력 전압의 감소량에 기반하여 이동 거리 또는 무선 전력 송신기(100)와의 위치 관계 변화를 확인할 수 있다. 상기 컨트롤러(252)는 상기 이동 거리 또는 위치 관계 변화에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어(예컨대, 출력 전압(VOUT) 및/또는 출력 전류(IOUT)를 제어)할 수 있다.(④) DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함에 따라 부하 임피던스(ZOUT) 또는 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)가 변경될 수 있고, 이에 따라 수신되는 전력 양을 조절/변경할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 부하 임피던스는 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력단에서 측정된 임피던스(예컨대, ZOUT =VOUT/IOUT)를 의미할 수 있다. 상기 수신측 정류기 임피던스는 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 임피던스(예컨대, ZRECT =VRECT/IRECT)를 의미할 수 있다.
예컨대, 컨트롤러(252)는 모션 센서(259)에 의해 센싱된 값에 대응하는 이동 관련 정보에 기반하여 무선 전력 수신기(110)의 이동이 발생한 것으로 확인되면, 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT) 값에 기반하여 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)는 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)값에 기반하여 상기 무선 전력 수신기(110)가 무선 전력 송신기(100)에 더 가까워졌는지 또는 더 멀어졌는지 또는 변화가 없는지 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 무선 전력 수신기(110)의 이동에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)와의 거리가 변경된 경우, 상호 간의 결합 계수(k)가 변경됨에 따라, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 결합 계수(k)가 변경되면, 무선 전력 송신기(100)의 공진기에서의 임피던스가 변경되어, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력과 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력이 변경될 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기(110)들을 충전하는 경우, 상기 송신 전력의 변경에 따라 전체적인 전력 전달 효율(power transfer efficiency)은 낮아질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 8a, 도 8b, 도 8c의 설명에서 상세히 설명하기로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 센서(예컨대, 모션 센서(259))를 통해 센싱된 값으로부터 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 확인되고, 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 증가된 것으로 확인되면, 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어(예컨대, 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어)하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경할 수 있다. 이를 통해 송신 전력과 수신 전력이 변경될 수 있고, 전체적인 전력 전달 효율이 높아질 수 있다. 예컨대, 상기 센서를 통해 센싱된 값으로부터 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 확인되고, 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 증가하면, 상기 무선 전력 수신기(110)가 상기 무선 전력 송신기(100)에 더 가까워진 것으로 판단하고 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 출력 전압(VRECT)이 증가한 변화량에 기반하여 상기 무선 전력 수신기(110)의 이동한 거리를 추정할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)가 상기 무선 전력 송신기(100)에 더 가까워진 것으로 판단하는 과정은 생략될 수 있으며, 상기 출력 전압(VRECT)의 증가 여부 또는 증가 정도 또는 이동 거리에 따라 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경하도록 구현할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 출력 전압(VRECT)에 대응하는 DC/DC 컨버터(255)의 출력값(예컨대, 출력 전압(VOUT) 또는 출력 전류(IOUT))을 메모리에 매핑 테이블로 저장할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)의 컨트롤러(252)는 상기 무선 전력 수신기(110)가 이동한 것으로 판단될 경우, 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블을 확인하여 상기 측정된 출력 전압(VRECT)에 대응하는 DC/DC 컨버터(255)의 출력값(예컨대, 출력 전류 또는 출력 전압)에 따라 상기 DC/DC 컨버터(255)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 매핑 테이블에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력값이 특정 값으로 변경되도록 제어한 후, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력값을 단위 값(예컨대, 1V 또는 0.1A)만큼 추가로 반복하여 조정함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 정밀하게 조절할 수 있다.
일 실시예에 따라, 컨트롤러(252)는 상기 센서로부터 센싱된 값 및/또는 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 설정된 임계값 이상 변동될 경우에만 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 판단할 수도 있다.
컨트롤러(252)는 상기 무선 전력 수신기(110)가 무선 전력 송신기(100)에 더 가까워짐에 따라 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함으로써 무선 전력 수신기(110)의 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 증가시킬 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터)를 제어하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전류(IOUT)(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))가 감소되도록 제어함으로써 무선 전력 수신기(110)의 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)를 증가시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 제어 신호에 의해 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터)에 대한 설정 값을 조정할 수 있으며, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 기능을 수행하는 레귤레이터는 상기 컨트롤러(252)의 제어 신호에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압(VOUT) 및/또는 출력 전류(IOUT)를 조절할 수 있다. 상기 DC/DC 컨버터(255)의 구현 예로서 레귤레이터(예컨대, 선형 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터)에 대한 설정 값을 조정하여 출력되는 전압 및/또는 전류를 제어하는 구체적인 실시예는 도 9의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
일 실시예에 따라, 컨트롤러(252)는 상기 센서(예컨대, 모션 센서(259))를 통해 센싱된 값으로부터 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 확인되고, 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 감소된 것으로 확인되면, DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어(예컨대, 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어)하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경할 수 있다. 예컨대, 상기 센서를 통해 센싱된 값으로부터 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 확인되고, 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 감소된 것으로 확인되면, 상기 무선 전력 수신기(110)가 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 더 멀어진 것으로 판단하고, 컨트롤러(252)에 의해 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어(예컨대, 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어)하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 출력 전압(VRECT)이 감소한 변화량에 기반하여 상기 무선 전력 수신기(110)의 이동한 거리를 추정할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)가 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 더 멀어진 것으로 판단하는 과정은 생략될 수 있으며, 상기 출력 전압(VRECT)의 감소 여부 또는 감소 정도 또는 이동 거리에 따라 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경하도록 구현할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 출력 전압(VRECT)에 대응하는 DC/DC 컨버터(255)의 출력값(예컨대, 출력 전압(VOUT) 또는 출력 전류(IOUT))을 메모리에 매핑 테이블로 저장하고, 상기 무선 전력 수신기(110)가 이동한 것으로 판단될 경우 상기 컨트롤러(252)는 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블을 참조하여 상기 측정된 출력 전압(VRECT)에 대응하는 DC/DC 컨버터(255)의 출력값에 기반하여 상기 DC/DC 컨버터(255)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 매핑 테이블에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력값이 특정 값으로 변경되도록 제어한 후, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력값을 단위 값(예컨대, 1V 또는 0.1A)만큼 추가로 반복하여 조정함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 정밀하게 조절할 수 있다.
일 실시예에 따라, 컨트롤러(252)는 상기 센서로부터 센싱된 값 및/또는 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 임계값 이상 변동될 경우에만 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경된 것으로 판단할 수도 있다.
컨트롤러(252)는 상기 무선 전력 수신기(110)가 무선 전력 송신기(100)로부터 더 멀어짐에 따라 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함으로써 무선 전력 수신기(110)의 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 감소시킬 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(255) (예컨대, 레귤레이터)를 제어하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전류(IOUT)(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))가 증가되도록 제어함으로써 무선 전력 수신기(110)의 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)를 감소시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 제어 신호에 의해 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터)에 대한 설정 값을 조정할 수 있으며, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 기능을 수행하는 레귤레이터는 상기 컨트롤러(252)의 제어 신호에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압(VOUT) 및/또는 출력 전류(IOUT)를 제어하여 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경시킬 수 있다. 상기 DC/DC 컨버터(255)의 구현 예로서 레귤레이터(예컨대, 선형 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터)에 대한 설정 값을 제어하여 출력되는 전압 및/또는 전류를 조절하는 구체적인 실시예는 도 9의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
일 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(110)는 통신 유닛(253)을 통해 무선 전력 송신기(100)로 무선 전력 수신기(110)의 위치가 변경되었음을 나타내는 위치 이동에 관한 정보를 전송할 수 있다.(⑤) 상기 위치 이동에 관한 정보는 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치 이동 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치 이동에 관한 정보는 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 상기 무선 전력 송신기(100)를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보(예컨대, 위치 관계 변화에 대한 정보) 및/또는 이동 거리에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)와 상기 무선 전력 수신기(110)가 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준(또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 무선 전력을 송수신할 경우, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 표준에서 정의된 어느 하나의 메시지에 상기 위치 이동에 관한 정보를 포함하여 무선 전력 송신기(100)로 전송할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 수신기(110)는 하기 <표 1>과 같이 상기 A4WP 표준(또는, AFA 표준)에서 정의된 PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message)의 RFU 필드에 상기 위치 이동에 관한 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
Field Octets Description Use Units
Optional fields validity 1 Defines which optional fields are populated Mandatory
VRECT 2 DC voltage at the output of the rectifier. Mandatory mV
IRECT 2 DC current at the output of the rectifier. Mandatory mA
VOUT 2 Voltage at charge/battery port Optional mV
IOUT 2 Current at charge/battery port Optional mA
TRATIO 1 Current temperature of PRU relative to its OTP temperature Optional Bit field
VRECT _MIN_ DYN 2 The current dynamic minimum rectifier voltage desired Optional mV
VRECT _SET_ DYN 2 Desired VRECT (dynamic value) Optional mV
VRECT _HIGH_ DYN 2 The current dynamic maximum rectifier voltage desired Optional mV
PRU alert 1 Warnings Mandatory Bit field
Tester command 1 PTU Test Mode Command Optional Bit field
Dyn PRU Info 1 Dynamic PRU Information Optional Bit field
RFU 1 Undefined
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 단일 칩(one chip)의 형태로 구현될 수도 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 상기 정류 회로(254) 및 DC/DC 컨버터(255)와 단일 칩(one chip) 내에 포함하여 구성될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 상기 통신 유닛(253)과 단일 칩(one chip)으로 구현될 수도 있다. 또한 도 2b를 참조하면, 상기 도 2a에서 컨트롤러(252)가 생략될 수 있으며, 상기 컨트롤러(252)에서 수행하는 기능의 적어도 일부 기능이 프로세서(258)에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(252)의 적어도 일부 기능들은 상기 단일 칩 내에 포함된 형태의 컨트롤러에서 수행될 수 있으며, 전술한 바와 같이 상기 컨트롤러(252)의 적어도 일부 다른 기능은 상기 프로세서(258)에 분산된 형태로 수행될 수도 있다. 이와 같이 컨트롤러(252)의 구현 방식은 다양한 하드웨어 또는 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 전술한 바와 같이 적어도 일부 기능들은 각기 다른 칩 또는 다른 모듈에서 분산되어 처리될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(100)는 컨트롤러(311), 전력 증폭기(312)(PA; power amplifier), 공진 회로(resonator)(313), 통신 유닛(communication unit)(314)을 포함할 수 있다.
공진 회로(313)는 무선 전력 송신기(100) 또는 무선 전력 수신기(110)가 요구하는 전력을 제공할 수 있으며, 무선으로 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110)에 전력을 제공할 수 있다. 여기에서, 공진 회로(313)는 교류 파형의 형태로 전력을 공급할 수 있으며, 직류 파형의 형태로 전력을 공급하면서 이를 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하여 교류 파형의 형태로 공급할 수도 있다. 무선 전력 송신기(100)는 내장된 배터리 또는 외부로부터 전력을 수신하여 전력 증폭기(312)를 통해 증폭시키고, 상기 증폭된 전력을 공진 회로(313)를 통해 무선 전력 수신기(110)로 전송할 수 있다. 공진 회로(313)는 일정한 교류 파형의 전력을 제공할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
아울러, 공진 회로(313)는 교류 전류를 입력받아 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110)로 전자기장 형태로 전력을 출력 또는 전송 또는 제공할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로(251)는 상기 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)를 통해 출력된 전자기장에 기반하여 전력을 수신할 수 있다. 상기 공진 회로(313)의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경 가능할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 공진 회로(313)는 도 5a에 도시된 바와 같이 직렬 공진의 형태로 구성할 수도 있으며, 도 6a에 도시된 바와 같이 병렬 공진의 형태로 구성할 수도 있다. 예컨대, 공진 회로(313)는 전자기장에 기반하여 전력을 송수신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
컨트롤러(311)는 무선 전력 송신기(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 컨트롤러(311)는 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(100)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 컨트롤러(311)는 CPU, 마이크로프로세서와 같은 형태로 구현될 수 있다.
통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)의 통신 유닛(253)과 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy), WiFi, WiFi direct 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(314)은 CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance) 알고리즘을 이용할 수도 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 유닛(314)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
다양한 실시예에 따라, 통신 유닛(314)은 무선 전력 송신기(100)의 정보에 대한 신호를 송신할 수 있다. 여기에서, 통신 유닛(314)은 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
또한, 통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)로부터 전력 정보를 수신할 수 있다. 여기에서 전력 정보는 무선 전력 수신기(110)의 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율, 위치 이동에 관한 정보(예컨대, 이동 거리 또는 위치 관계 변화) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 전송할 수 있다. 충전 기능 제어 신호는 특정 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로(251), 정류 회로(254), DC/DC 컨버터(255), 충전 제어 회로(256) 중 적어도 하나를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)로 전력 제어 지시를 포함하는 메시지를 전송할 수 있다. 전력 제어 지시는 특정 무선 전력 수신기(110)가 DC/DC 컨버터(255)의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 제어하도록 하는 지시로서, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함에 따라 부하 임피던스(ZOUT) 또는 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)가 변경될 수 있다.
한편, 도 3에서는 공진 회로(313) 및 통신 유닛(314)이 상이한 하드웨어로 구성되어 무선 전력 송신기(100)가 아웃-밴드(out-band)(또는 아웃 오브 밴드(out of band)) 형태로 통신하는 것과 같이 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. 본 개시의 실시예들은 공진 회로(313) 및 통신 유닛(314)이 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신기(100)가 인-밴드(in-band) 형태로 통신을 수행할 수도 있다.
무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110)는 각종 신호를 송수신할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(100)가 주관하는 무선 전력 네트워크로의 무선 전력 수신기(110)의 가입과 무선 전력 송수신을 통한 충전 과정이 수행될 수 있다.
도 3에 도시된 무선 전력 송신기(100)는 구동 회로(driver)(미도시)와 매칭 회로(matching circuit)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구동 회로는 기설정된 전압 값을 갖는 직류 전력을 출력할 수 있다. 구동 회로에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 컨트롤러(311)에 의하여 제어될 수 있다. 구동 회로에서 출력되는 직류 전류는 전력 증폭기(312)로 출력될 수 있다. 전력 증폭기(312)는 기설정된 이득으로 직류 전류를 증폭할 수 있다. 아울러, 전력 증폭기(312)는 컨트롤러(311)로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 직류 전력을 교류로 변환할 수도 있다. 이에 따라, 전력 증폭기(312)는 교류 전력을 출력할 수 있다.
전력 증폭기(312)에서 출력된 교류 전력은 매칭 회로를 거쳐 공진 회로(313)로 전송될 수 있다. 매칭 회로는 송신측 공진기 임피던스를 조정하여, 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로는 컨트롤러(311)의 제어에 기초하여 송신측 공진기 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컨트롤러(311)는 코일 및 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
공진 회로(313)는 입력된 교류 전력을 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로(251)로 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313) 및 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로(251)는 동일한 공진 주파수를 갖는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 6.78MHz로 결정될 수 있다.
통신 유닛(314)은 무선 전력 수신기(110)의 통신 유닛(253)과 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들어 양방향 2.4GHz 주파수 또는 5GHz 주파수로 통신(WiFi, ZigBee, BT/BLE)을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 2a 및 도 2b는 무선 전력 수신기의 구조를 도시하고, 도 3은 무선 전력 송신기의 구조를 도시하였으나, 다양한 실시예에 따라, 하나의 전자 장치 내에서 상기 도 2a 또는 도 2b, 및 도 3의 구성을 모두 포함할 수도 있다. 예컨대, 도 2a 및 도 2b의 무선 전력 수신기(110)의 공진 회로(251)는 도 3의 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)로 사용되고, 도 2a 및 도 2b의 정류 회로(254)는 도 3의 전력 증폭기(312)로도 사용될 수도 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치(예컨대, 무선 전력 수신기)는, 센서, 배터리, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로, 상기 정류 회로로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 충전 제어 회로, 및 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하고, 상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하고, 상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 제어는, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 높아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터는 선형 레귤레이터를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 낮추도록 상기 선형 레귤레이터를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터는 스위칭 레귤레이터를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 낮추도록 상기 스위칭 레귤레이터를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 낮아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터는 선형 레귤레이터를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압을 낮추도록 상기 선형 레귤레이터를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터는 스위칭 레귤레이터를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 높이도록 상기 스위칭 레귤레이터를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치는, 통신 회로를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값의 확인 결과 및 상기 센서로부터 센싱된 값에 기반하여, 위치 이동에 관한 정보를 생성하고, 상기 생성된 위치 이동에 관한 정보를 상기 통신 회로를 통해 전송하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위치 이동에 관한 정보는, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보, 또는 이동 거리에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위치 이동에 관한 정보는, PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message)에 포함하여 전송될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워진 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 멀어진 것으로 판단할 수 있다.
이하, 도 5a, 도 5b 및 도 5c를 참조하여 무선 전력 송신기(100)에 포함되는 공진 회로(313)의 일실시예로서 직렬 방식의 공진 회로를 설명하며, 도 6a, 도 6b 및 도 6c를 참조하여 무선 전력 송신기(100)에 포함되는 공진 회로(313)의 일실시예로서 병렬 방식의 공진 회로를 설명한다. 본 개시의 실시예에 따른 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)가 후술하는 두 가지 방식으로 제한되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 직렬 방식의 공진 회로를 나타내는 도면이고, 도 6a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 병렬 방식의 공진 회로를 나타내는 도면이다. 도 5a 및 도 6a를 참조하면, 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)는 도 5a에 도시된 바와 같이 직렬 방식의 공진 회로(313a)로 구현되거나, 도 6a에 도시된 바와 같이 병렬 방식의 공진 회로(313b)로 구현될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 직렬 방식의 공진 회로(313a)는 적어도 하나의 제1 커패시터(512a, 512b) 및 코일(511)이 직렬로 연결될 수 있다. 일실시예에 따라, 제2 커패시터(513)는 상기 코일(511)과 병렬로 연결될 수 있다.
상기 공진 회로(313a)의 입력 단자에는 PTX _IN의 전력이 공급될 수 있다. 상기 공진 회로(313a)의 입력 단자에서 측정된 전압(VTX _IN) 및 전류(ITX _IN)로부터 임피던스(Impedence)(ZTX_IN = VTX _IN/ITX _IN)를 측정할 수 있으며, 설명의 편의상 '송신측 공진기 임피던스'로 지칭하기로 한다. 상기 공진 회로(313a)의 입력 단자에 공급된 전력(PTX_IN)의 적어도 일부는 상기 코일(511)을 통해 무선 전력 수신기(110)로 전달될 수 있다.
도 4a 및 도 4b의 설명에서 전술한 바와 같이, 상기 무선 전력 수신기(110)의 이동에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)와의 거리가 변경될 경우, 상호 간의 결합 계수(k)가 변경됨에 따라, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경될 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(100) 간의 거리가 가까워지게 되면, 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(100) 간의 결합 계수(k)가 증가할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)가 정적 전류(constant current; CC) 모드로 동작하는 경우 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경될 수 있다. 일실시예에 따라, 도 5a와 같이 직렬 방식의 공진 회로(313a)를 사용할 경우 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 가까워짐에 따라 결합 계수(k)가 커지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스가 증가할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 송신기(100)가 CC 모드로 동작하는 경우 상기 공진 회로(313a)의 입력 단자에 공급되는 송신 전력(PTX_IN)은 증가할 수 있다.
예컨대, 도 5b를 참조하면, 상기 무선 전력 수신기(110)가 제1 위치에 배치된 상태에서 상기 직렬 방식의 공진 회로(313a)에 6.78MHz의 교류 전력이 인가된 경우, 도 5b에 삼각형으로 표시된 바와 같이 송신측 공진기 임피던스는 24.601+j0.267로 측정될 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동함에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)와의 위치가 이동전보다 더 가까워지게 되면, 도 5c에 삼각형으로 표시된 바와 같이 송신측 공진기 임피던스가 57.635-j9.923으로 변경될 수 있다. 이와 같이, 직렬 방식의 공진 회로(313a)를 사용할 경우 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 가까워짐에 따라 결합 계수(k)가 커지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기는 증가할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 무선 전력 송신기(100)가 CC 모드로 동작하는 경우 상기 송신측 공진기 임피던스의 크기가 증가함에 따라 전압(VTX _IN)이 증가하여 상기 공진 회로(313a)의 입력 단자에 공급되는 송신 전력(PTX _IN)은 증가할 수 있다. 이와 반대로, 직렬 방식의 공진 회로(313a)에서 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 멀어짐에 따라 결합 계수(k)가 작아지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기는 감소할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기(110)를 충전하는 상황에서, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)이 변경(예컨대, 송신 전력이 증가 또는 감소)되면 각 무선 전력 수신기(110)와의 전체적인 전력 전달 효율이 감소할 수 있다. 예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경되면, 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 원하는 전력을 수신하지 못할 수 있다. 이에 대한 상세한 실험 예는 도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 병렬 방식의 공진 회로(313b)는 적어도 하나의 1차 코일(611), 2차 코일(612), 커패시터(613)를 포함할 수 있다. 상기 1차 코일(611)은 피딩 코일(feeding coil)로 지칭될 수 있으며, 상기 2차 코일(612)은 송신 공진 코일(transmitting resonance coil)로 지칭될 수 있다. 상기 병렬 방식의 공진 회로(313b)는 상기 2차 코일(612)과 커패시터(613)가 병렬 연결되는 구조를 지칭할 수 있다.
상기 공진 회로(313b)의 제1 코일(611)에서의 입력 단자에는 PTX _IN의 전력이 공급될 수 있다. 상기 공진 회로(313b)의 입력 단자에서 측정된 전압(VTX _IN) 및 전류(ITX_IN)로부터 임피던스(ZTX _IN)를 측정할 수 있으며, 설명의 편의상 '송신측 공진기 임피던스'로 지칭하기로 한다. 상기 공진 회로(313b)의 입력 단자에 공급된 전력(PTX_IN)은 상기 코일(612)을 통해 무선 전력 수신기(110)로 전달될 수 있다.
도 4a 및 도 4b의 설명에서 전술한 바와 같이, 상기 무선 전력 수신기(110)의 이동에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)와의 거리가 변경될 경우, 상호 간의 결합 계수(k)가 변경됨에 따라, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(100) 간의 거리가 가까워지게 되면, 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(100) 간의 결합 계수(k)가 증가할 수 있다. 일실시예에 따라, 도 6a와 같이 병렬 방식의 공진 회로(313b)를 사용할 경우 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 가까워짐에 따라 결합 계수(k)가 커지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기가 감소할 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기가 감소함에 따라 상기 공진 회로(313b)의 입력 단자에 공급되는 송신 전력(PTX_IN)은 감소할 수 있다.
예컨대, 도 6b를 참조하면, 상기 무선 전력 수신기(110)가 제1 위치에 배치된 상태에서 상기 병렬 방식의 공진 회로(313b)에 6.78MHz의 교류 전력이 인가된 경우, 도 6b에 삼각형으로 표시된 바와 같이 송신측 공진기 임피던스는 49.178+j2.016으로 측정될 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동함에 따라 상기 무선 전력 송신기(100)와의 위치가 더 가까워지게 되면, 도 6c에 삼각형으로 표시된 바와 같이 송신측 공진기 임피던스가 36.817+j2.164로 변경될 수 있다. 이와 같이, 병렬 방식의 공진 회로(313b)를 사용할 경우 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 가까워짐에 따라 결합 계수(k)가 커지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기는 감소할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 송신측 공진기 임피던스의 크기가 감소함에 따라 전압(VTX _IN)이 감소하여 상기 공진 회로(313b)의 입력 단자에 공급되는 송신 전력(PTX _IN)은 감소할 수 있다. 이와 반대로, 병렬 방식의 공진 회로(313a)에서 상기 무선 전력 송신기(100)와 무선 전력 수신기(110) 간의 거리가 멀어짐에 따라 결합 계수(k)가 작아지면, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스의 크기는 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기(110)를 충전하는 상황에서, 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)이 변경(예컨대, 송신 전력이 감소 또는 증가)되면 각 무선 전력 수신기(110)와의 전체적인 전력 전달 효율이 감소할 수 있다. 예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 변경되면, 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 원하는 전력을 수신하지 못할 수 있다. 이에 대한 상세한 실험 예는 도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 8d의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
이하, 도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d를 참조하여 전술한 도 5a의 직렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 설명하며, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 8d를 참조하여 전술한 도 6a의 병렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 설명한다.
도 7a, 도 7b, 도 7c, 및 도 7d는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 직렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 7a를 참조하면, 직렬 방식의 공진 회로(313a)를 포함하는 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2))를 충전하는 상황을 가정할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 거리는 상기 무선 전력 송신기(100)와 제2 무선 전력 수신기(110-2) 간의 거리와 동일하다고 가정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 무선 전력 수신기(110)의 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)에 대해 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스(RL 1)와 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신측 정류기 임피던스(RL 2)는 5옴(Ω)으로 서로 동일하다고 가정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 무선 전력 수신기(110-1, 110-2)들에 대해 무선 전력 송신기(100)와의 거리와 수신측 정류기 임피던스가 서로 동일한 경우, 상기 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k1)는 상기 무선 전력 송신기(100)와 제2 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k2)와 동일하게 0.00236이라고 가정할 수 있다. 위와 같이 가정된 상황에서, 도 7b의 (b)에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)은 25.585W이며, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력(PRECT _ 1)은 1.227W이며, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력(PRECT _ 2)은 1.227W로 측정될 수 있다. 도 7b의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 측정된 값들로부터 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.1)은 Eff.1= PRECT _1/PTX _ IN 으로서 0.048로 산출되며, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 Eff.2= PRECT_2/PTX_IN 으로서 0.48로 상기 Eff.1과 동일한 값으로 산출될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 상기 무선 전력 송신기(100)에 이동 전보다 더 가까워지게 되면, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)와 상기 무선 전력 송신기(100) 간의 결합 계수(k1)는 0.00236에서 0.005로 증가할 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)가 직렬 방식의 공진 회로(313a)인 경우, 전술한 바와 같이 결합 계수(k1)가 증가함에 따라 송신측 공진기 임피던스가 증가하여 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)은 도 7c의 (b)에 도시된 바와 같이 25.585W에서 34.057W로 증가할 수 있다. 이에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신 전력(예컨대, 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력) PRECT _1은 도 7c의 (b)에 도시된 바와 같이 1.227W에서 5.495W로 증가할 수 있다. 반면, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신 전력(예컨대, 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력) PRECT _2는 도 7c의 (b)에 도시된 바와 같이 1.227W에서 1.224W로 감소할 수 있다. 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.1)은 도 7c의 (a)에 도시된 바와 같이 0.048에서 0.161로 증가한 반면, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 도 7c의 (a)에 도시된 바와 같이 0.048에서 0.036으로 감소할 수 있다.
상기와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 무선 전력 송신기(100)와의 커플링이 강해져 결합 계수(k1)가 증가한 경우(예컨대, 강결합(strongly couple) 상태인 경우), 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)의 송신 증가로 과부하의 문제가 발생할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서는, 상기와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 무선 전력 송신기(100)와의 커플링이 강해져 결합 계수(k1)가 증가한 경우, 상기 위치가 이동한 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 DC/DC 컨버터(255)의 출력 제어에 의해 임피던스(예컨대, 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스)를 조절함으로써 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제를 해소하고, 무선 전력 송신기(100)의 과부하를 방지할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 위치가 이동한 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 DC/DC 컨버터(255)의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 조절하여 부하 임피던스를 조절함으로써, 수신측 정류기 임피던스를 증가시킬 수 있다. 상기 부하 임피던스의 조절에 의해 수신측 정류기 임피던스를 증가시키는 방법의 다양한 실시예는 도 9의 설명에서 상세히 설명하기로 한다.
예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)와 무선 전력 송신기(100) 간의 거리가 가까워지면, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 수신측 정류기 임피던스(RL 1)를 설정된 값만큼 증가시킬 수 있다. 예컨대, 후술하는 <표 2>에 도시된 바와 같이 결합 계수가 2배로 증가할 경우 수신측 정류기 임피던스(RL 1)를 5Ω에서 25Ω으로 증가시킬 수 있다. 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스(RL 1)가 5Ω에서 25Ω으로 증가함에 따라, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력은 도 7d의 (b)에 도시된 바와 같이 34.057W에서 26.838W로 증가폭이 완화될 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 34.057W에서 26.838W로 증가폭이 완화됨에 따라, 제2 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 도 7d의 (a)에 도시된 바와 같이 0.036에서 0.046으로 감소폭이 다소 완화될 수 있다. 이와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 무선 전력 송신기(110)와 상대적으로 더 가까워짐에 따라 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 증가할 때, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스를 증가시킴으로써 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제를 해소하고, 무선 전력 송신기(100)의 과부하를 방지할 수 있다.
일 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(110)는 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)과 제어할 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압 값 및/또는 출력 전류 값을 매핑하여 테이블의 형태로 메모리에 저장할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 무선 전력 수신기(110)는 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)의 변화량(초기값, 현재값)과 제어할 DC/DC 컨버터의 출력 전압 값 및/또는 출력 전류 값을 매핑하여 테이블의 형태로 메모리에 저장할 수 있다.
예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1)와 무선 전력 송신기(100) 간의 거리가 가까워지거나 멀어짐에 따라 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 변경되면, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블을 참조하여 상기 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)에 매핑된 DC/DC 컨버터(255)의 출력 값(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류) 또는 출력 전압(VRECT)의 변화량에 매핑된 DC/DC 컨버터(255)의 출력 값(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함으로써 수신측 정류기 임피던스를 조정할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블에 의해 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함으로써 수신측 정류기 임피던스를 조정한 후, 추가적으로 설정된 값만큼(예컨대, 1V 또는 0.1A) DC/DC 컨버터(255)의 출력을 증가 또는 감소시키는 동작을 반복 수행함으로써 최적의 값을 트래킹할 수 있다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 8d는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 병렬 방식의 공진 회로에서의 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 8a를 참조하면, 병렬 방식의 공진 회로(313b)를 포함하는 무선 전력 송신기(100)가 복수의 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2))를 충전하는 상황을 가정할 수 있다. 이때, 상기 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 거리는 상기 무선 전력 송신기(100)와 제2 무선 전력 수신기(110-2) 간의 거리와 동일하다고 가정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 무선 전력 수신기(110)의 수신측 정류기 임피던스(ZRECT)에 대해 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스(RL 1)와 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신측 정류기 임피던스(RL 2)는 5옴(Ω)으로 서로 동일하다고 가정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상기 무선 전력 수신기(110-1, 110-2)들에 대해 무선 전력 송신기(100)와의 거리와 수신측 정류기 임피던스가 서로 동일한 경우, 상기 무선 전력 송신기(100)와 제1 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k1)는 상기 무선 전력 송신기(100)와 제2 무선 전력 수신기(110-1) 간의 결합 계수(k2)와 동일하게 0.00236이라고 가정할 수 있다. 위와 같이 가정된 상황에서, 도 8b의 (b)에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)은 24.308W이며, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력(PRECT _ 1)은 1.109W이며, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력(PRECT _ 2)은 1.109W로 측정될 수 있다. 도 8b의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 측정된 값들로부터 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.1)은 Eff.1= PRECT _1/PTX _ IN 으로서 0.046으로 산출되며, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 Eff.2= PRECT _2/PTX _ IN 으로서 0.46으로 상기 Eff.1과 동일한 값으로 산출될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 상기 무선 전력 송신기(100)에 이동 전보다 더 가까워지게 되면, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)와 상기 무선 전력 송신기(100) 간의 결합 계수(k1)는 0.00236에서 0.005로 증가할 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)의 공진 회로(313)가 병렬 방식의 공진 회로(313b)인 경우, 전술한 바와 같이 결합 계수(k1)가 증가함에 따라 송신측 공진기 임피던스가 감소하여 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)은 도 8c의 (b)에 도시된 바와 같이 24.308W에서 18.478W로 감소할 수 있다. 이에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신 전력(예컨대, 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력) PRECT _1은 도 8c의 (b)에 도시된 바와 같이 1.109W에서 2.875W로 다소 증가하지만, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신 전력(예컨대, 정류 회로 후단에서 측정된 수신 전력) PRECT _2는 도 8c의 (b)에 도시된 바와 같이 1.109W에서 0.641W로 현저하게 감소할 수 있다. 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.1)은 도 8c의 (a)에 도시된 바와 같이 0.046에서 0.156으로 증가한 반면, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 도 8c의 (a)에 도시된 바와 같이 0.046에서 0.035로 감소할 수 있다.
상기와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 무선 전력 송신기(100)와의 커플링이 강해져 결합 계수(k1)가 증가한 경우, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서는, 상기와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 무선 전력 송신기(100)와의 커플링이 강해져 결합 계수(k1)가 증가한 경우, 상기 위치가 이동한 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 임피던스(예컨대, 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스)를 조절함으로써 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제를 해소할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 위치가 이동한 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압 또는 출력 전류를 조절하여 부하 임피던스를 조절함으로써, 수신측 정류기 임피던스를 증가시킬 수 있다. 상기 부하 임피던스의 조절에 의해 수신측 정류기 임피던스를 증가시키는 방법의 다양한 실시예는 도 9의 설명에서 상세히 설명하기로 한다.
예컨대, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)와 무선 전력 송신기(100) 간의 거리가 가까워지면, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 수신측 정류기 임피던스(RL 1)를 설정된 값만큼 증가시킬 수 있다. 예컨대, 후술하는 <표 2>에 도시된 바와 같이 결합 계수가 2배로 증가할 경우 수신측 정류기 임피던스(RL 1)를 5Ω에서 25Ω으로 증가시킬 수 있다. 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스(RL 1)가 5Ω에서 25Ω으로 증가함에 따라, 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력은 도 8d의 (b)에 도시된 바와 같이 18.478W에서 23.250W로 감소폭이 완화될 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 18.478W에서 23.250W로 감소폭이 완화됨에 따라, 제2 무선 전력 수신기(110-1)의 전력 전달 효율(Eff.2)은 도 8d의 (a)에 도시된 바와 같이 0.035에서 0.044로 감소폭이 다소 완화될 수 있다. 이와 같이, 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 무선 전력 송신기(110)와 상대적으로 더 가까워짐에 따라 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력이 감소될 때, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스를 증가시킴으로써 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 감소하는 문제를 해소할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 하기 <표 2> 및 <표 3>을 참조하면, 무선 전력 수신기(110)가 이동하여 결합 계수(k)의 비율이 2배 커질 때마다 수신측 정류기 임피던스가 5배 증가하도록 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어할 경우, 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 전력 전달 효율이 유지될 수 있음을 확인할 수 있다. <표 2>는 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신측 정류기 임피던스가 모두 5Ω이 되도록 초기화한 경우이며, <표 3>은 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2)의 수신측 정류기 임피던스가 모두 10Ω이 되도록 초기화한 경우를 나타낸다. 하기 <표 2> 및 <표 3>에서 RL은 수신측 정류기 임피던스(ZRECT) 대한 저항 성분(resistance)을 나타낸다.
k1 k2 RL 1 RL 2 k 증가 R 증가 Eff1 Eff2 PTX _IN PRECT _1 P RECT _2
0.00236 0.00236 5 5 1 1 0.046 0.046 24.308 1.109 1.109
0.005 0.00236 25 5 2 5 0.108 0.044 23.25 2.507 1.016
0.01 0.00236 125 5 4 25 0.115 0.044 23.247 2.682 1.025
0.02 0.00236 625 5 8 125 0.1 0.045 21.389 2.133 0.957
k1 k2 RL 1 RL 2 k 증가 R 증가 Eff1 Eff2 PTX _IN PRECT _1 P RECT _2
0.00236 0.00236 10 10 1 1 0.046 0.046 24.244 1.103 1.103
0.005 0.00236 50 10 2 5 0.109 0.043 23.124 2.525 1.005
0.01 0.00236 250 10 4 25 0.117 0.044 22.839 2.681 0.999
0.02 0.00236 1250 10 8 125 0.101 0.044 18.513 1.865 0.816
이하, 도 9를 참조하여 DC/DC 컨버터(255)를 구현한 레귤레이터의 출력값을 제어함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경시키는 방법을 설명한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 레귤레이터를 포함하는 무선 전력 수신기의 구조 나타내는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 개시의 일실시예에 따라 도 2a 및 도 2b의 DC/DC 컨버터(255)는 레귤레이터(910)로 대체되거나 상기 레귤레이터(910)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 레귤레이터(910)는 상기 DC/DC 컨버터(255)와 충전 제어 회로(256) 사이 또는 상기 DC/DC 컨버터(255)와 컨트롤러(252) 사이에 추가로 배치될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 레귤레이터(910)는 선형 레귤레이터(linear regulator) 또는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)(예컨대, SMPS(switching mode power supply))로 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 무선 전력 수신기(110)의 위치가 이동함에 따라 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(100) 사이의 거리가 변경되면, 결합 계수(k)가 변경되어 무선 전력 송신기(100)의 송신측 공진기 임피던스가 변경되고, 이에 따라 전체적인 충전 효율이 떨어질 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에서는, 상기 무선 전력 수신기(110)가 이동함에 따라 결합 계수(k)가 변경될 경우, 레귤레이터(910)의 출력(예컨대, 출력 전압(VOUT) 또는 출력 전류(IOUT))을 제어함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 조정할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(110) 간의 거리가 가까워짐에 따라 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 증가한 경우, 수신측 정류기 임피던스의 크기가 증가되도록 상기 레귤레이터(910)의 출력을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)는 레귤레이터(910)로 제어 신호를 전송하여 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT) 또는 출력 전류(IOUT)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 레귤레이터(910)의 출력 전류(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))의 크기가 상대적으로 더 작아지도록 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(252)의 제어에 의해 상기 레귤레이터(910)의 출력 전류가 상대적으로 더 작아짐에 따라, 부하 임피던스(ZOUT)의 크기는 상대적으로 더 작아지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 레귤레이터(910)로 입력되는 정류 회로(254)의 출력 전류(IRECT)의 크기는 이전보다 작아질 수 있다. 상기 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기가 작아짐에 따라 정류 회로 출력단의 임피던스인 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL) = VRECT/IRECT)의 크기가 증가할 수 있다. 예컨대, 도 7a 또는 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 레귤레이터(910)의 출력을 제어함으로써 수신측 정류기 임피던스가 5Ω에서 25Ω으로 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)에 의해 레귤레이터(910)의 출력 전류(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))의 크기가 상대적으로 더 작아지도록 제어하면, 부하 임피던스(ZOUT)의 크기는 상대적으로 더 작아지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 정류회로 출력단의 전압(VRECT)의 크기는 이전보다 커질 수 있다. 이와 같이, 상기 정류 회로 출력단의 전압(VRECT)의 크기가 더 커지는 것에 의해 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL))가 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 레귤레이터(910)가 스위칭 레귤레이터인 경우, 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT)의 크기를 조정하는 것에 의해 수신측 정류기 임피던스를 조절할 수도 있다. 예컨대, 상기 레귤레이터(910)가 스위칭 레귤레이터인 경우, 컨트롤러(252)에 의해 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT)의 크기가 상대적으로 더 작아지도록 제어하면, 부하 임피던스(ZOUT)는 상대적으로 더 작아지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 레귤레이터(910)로 입력되는 정류 회로의 출력 전류(IRECT)의 크기가 작아질 수 있다. 상기 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기가 작아짐에 따라 정류 회로 출력단의 임피던스인 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL) = VRECT/IRECT)의 크기가 증가할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 수신기(110)와 무선 전력 송신기(110) 간의 거리가 멀어짐에 따라 정류 회로(254)의 출력단에서 측정된 출력 전압(VRECT)이 감소한 경우, 수신측 정류기 임피던스의 크기가 감소하도록 상기 레귤레이터(910)의 출력을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 컨트롤러(252)는 레귤레이터(910)로 제어 신호를 전송하여 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT) 또는 출력 전류(IOUT)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)는 레귤레이터(910)의 출력 전류(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))의 크기가 상대적으로 더 커지도록 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(252)의 제어에 의해 상기 레귤레이터(910)의 출력 전류가 상대적으로 더 커짐에 따라, 부하 임피던스(ZOUT)의 크기는 상대적으로 더 커지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 레귤레이터(910)로 입력되는 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기는 이전보다 더 커질 수 있다. 상기 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기가 상대적으로 더 커짐에 따라 정류 회로 출력단의 임피던스인 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL) = VRECT/IRECT)의 크기가 작아질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 컨트롤러(252)에 의해 레귤레이터(910)의 출력 전류(예컨대, 출력 전류의 한계값(limit value))의 크기가 상대적으로 더 커지도록 제어하면, 부하 임피던스(ZOUT)의 크기는 상대적으로 더 커지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 정류회로 출력단의 전압(VRECT)의 크기는 이전보다 작아질 수 있다. 이와 같이, 상기 정류 회로 출력단의 전압(VRECT)의 크기가 작아짐에 따라 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL))의 크기가 작아질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 레귤레이터(910)가 스위칭 레귤레이터인 경우, 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT)의 크기를 조정하는 것에 의해 수신측 정류기 임피던스를 조절할 수도 있다. 예컨대, 상기 레귤레이터(910)가 스위칭 레귤레이터인 경우, 컨트롤러(252)가 상기 레귤레이터(910)의 출력 전압(VOUT)의 크기가 상대적으로 더 커지도록 제어하면, 부하 임피던스(ZOUT)는 상대적으로 더 커지게 되며, 상기 레귤레이터(910)의 회로 동작에 의해 상기 레귤레이터(910)로 입력되는 정류 회로의 출력 전류(IRECT)의 크기가 더 커질 수 있다. 상기 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기가 더 커짐에 따라 정류 회로 출력단의 임피던스인 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL) = VRECT/IRECT)의 크기가 감소할 수 있다.
이하, 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명한다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 나타내는 흐름도이다. 후술하는 도 10에서 각 장치들의 세부 동작들은 도 2a, 도 2b 및 도 3에서 상술한 각 구성 요소에 의해 수행될 수 있으며, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 10을 참조하면, 동작 1002에서 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2))로 제1 전력의 무선 전력을 전송할 수 있다. 동작 1004에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1006에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 무선 전력을 수신할 수 있다.
동작 1008에서 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면, 전술한 바와 같이 상기 무선 전력 송신기(100)와 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)간의 결합 계수(k1)가 변경되어 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)의 크기가 제1 전력에서 제2 전력으로 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)는, 동작 1010에서 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2)로 제2 전력의 무선 전력을 전송할 수 있다. 동작 1012에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1014에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있다.
본 개시의 일실시예에 따라, 동작 1016에서, 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 센서(예컨대, 모션 센서(259)))에 의해 위치 이동 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 위치가 이동한 것으로 판단되면, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1018에서 정류 회로(254)의 출력단의 출력 전압(VRECT)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1019에서 상기 확인된 출력 전압(VRECT)에 기반하여 위치 이동 방향(예컨대, 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 가까워졌는지 또는 멀어졌는지) 또는 상기 무선 전력 송신기(100)와의 거리를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 위치 이동 여부 및 상기 출력 전압에 기반하여, 동작 1020에서 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터(910))의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 제어할 수 있다.
상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)에서의 DC/DC 컨버터(255)의 출력 제어에 의해, 전술한 바와 같이 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스가 변경될 수 있으며, 이에 따라 동작 1022에서 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX_IN)은 제2 전력에서 제3 전력으로 변경될 수 있다. 동작 1024에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 변경된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1026에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 변경된 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 전송 절차를 나타내는 흐름도이다. 후술하는 도 11에서 각 장치들의 세부 동작들은 도 2a, 도 2b 및 도 3에서 상술한 각 구성 요소에 의해 수행될 수 있으며, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 11을 참조하면, 동작 1102에서 무선 전력 송신기(100)는 복수의 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2))로 제1 전력의 무선 전력을 전송할 수 있다. 동작 1104에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1106에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 무선 전력을 수신할 수 있다.
동작 1108에서 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동하면, 전술한 바와 같이 상기 무선 전력 송신기(100)와 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)간의 결합 계수(k1)가 변경되어 무선 전력 송신기(100)의 송신 전력(PTX _IN)의 크기가 제1 전력에서 제2 전력으로 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)는, 동작 1110에서 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1) 및 제2 무선 전력 수신기(110-2)로 제2 전력의 무선 전력을 전송할 수 있다. 동작 1112에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1114에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있다.
본 개시의 일실시예에 따라, 동작 1116에서, 제1 무선 전력 수신기(110-1)가 센서(예컨대, 모션 센서(259)))에 의해 위치 이동 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 위치가 이동한 것으로 판단되면, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1118에서 정류 회로(254)의 출력단의 출력 전압(VRECT)을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1119에서 상기 확인된 출력 전압(VRECT)에 기반하여 위치 이동 방향(예컨대, 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 가까워졌는지 또는 멀어졌는지) 또는 상기 무선 전력 송신기(100)와의 거리를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1128에서 상기 확인된 위치 이동 여부, 위치 이동 방향, 거리 중 적어도 하나에 기반하여 위치 이동에 관한 정보를 생성할 수 있다. 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 동작 1130에서 상기 생성된 위치 이동에 관한 정보를 통신 유닛(253)을 통해 무선 전력 송신기(100)로 전송할 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)는 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 위치 이동에 관한 정보를 수신하고, 이에 상응하여 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)로 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신 전력을 제어하기 위한 전력 제어 지시를 전송할 수 있다. 일실시예에 따라, 상기 전력 제어 지시는 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스의 변경 지시 또는 부하 임피던스의 변경 지시를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 전력 제어 지시는 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 DC/DC 컨버터(255) 또는 레귤레이터(910)의 출력(예컨대, 출력 전류 또는 출력 전압)을 조절하도록 하는 지시를 포함할 수 있다.
일실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)는 상기 동작 1130에서 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)로부터 수신된 위치 이동에 관한 정보에 기반하여 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)와의 위치가 더 가까워진 것으로 판단되거나 멀어진 것으로 판단되면, 송신 전력을 기 설정된 값만큼 감소 또는 증가시켜 전송할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 컨트롤러(252)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전력 제어 지시를 수신하고, 동작 1134에서 상기 수신된 전력 제어 지시에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)(또는 레귤레이터(910))의 출력(예컨대, 출력 전류 또는 출력 전압)을 제어할 수 있다.
상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)에서의 DC/DC 컨버터의 출력 제어에 따라, 전술한 바와 같이 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)의 수신측 정류기 임피던스가 변경될 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신기(100)는 동작 1136에서 송신 전력(PTX_IN)이 제2 전력에서 제3 전력으로 변경될 수 있다. 동작 1138에서 제1 무선 전력 수신기(110-1)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있으며, 동작 1140에서 제2 무선 전력 수신기(110-2)는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전송된 변경된 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 12를 참조하면, 동작 1202에서 무선 전력 수신기(110)는 무선 전력 송신기(100)로부터 제1 전력을 수신할 수 있다. 동작 1204에서, 무선 전력 수신기(110)는 센서(예컨대, 모션 센서(259))에 의해 위치 이동 여부를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 상기 무선 전력 수신기(110)의 위치가 이동한 것으로 판단되면, 동작 1206에서 무선 전력 수신기(110)는 정류 회로(254) 후단의 출력 전압(VRECT)을 확인할 수 있다. 상기 확인 결과, 상기 정류 회로(254) 후단의 출력 전압(VRECT)이 설정된 임계값 이상 변경된 것으로 확인되면, 동작 1208에서 상기 무선 전력 수신기(110)는 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터(910))의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 제어함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 조절할 수 있다.
동작 1210에서, 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 제어한 결과, 수신 전력(예컨대, 정류 회로(254) 후단에서 측정된 전력(PRECT))과 상기 무선 전력 수신기(110)에서 설정된 요구 전력(demanded power) 사이의 차이가 설정된 임계값보다 큰 경우(또는 크거나 같은 경우)(1210-아니오) 상기 동작 1208의 DC/DC 컨버터(255)의 출력 제어 절차를 반복 수행할 수 있다. 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 제어한 결과, 수신 전력(예컨대, 정류 회로(254) 후단에서 측정된 전력(PRECT))과 상기 무선 전력 수신기(110)에서 설정된 요구 전력(demanded power; Pdem)(예컨대, 기준 전력(reference power; Pref)) 사이의 차이가 설정된 임계값보다 작은 경우(1210-예), 상기 동작 1208의 DC/DC 컨버터(255)의 출력 제어 절차를 종료할 수 있다. 예컨대, 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력 제어 절차는 하기 <표 4>와 같이 수행될 수 있다.
VOUT PRECT Pref |PRECT-Pref| ε
5V 13W 10W 3 0.5
6V 12W 10W 2 0.5
7V 11W 10W 1 0.5
8V 10.3W 10W 0.3 0.5
상기 <표 4>를 참조하면, 예를 들어 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터(910))의 출력 전압(VOUT)이 5V로 제어된 상태에서 PRECT는 13W로 확인될 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)에 설정된 요구 전력(demanded power; Pdem)(예컨대, 기준 전력(reference power; Pref))이 10W이고, 임계값(ε)이 0.5W인 것으로 가정할 경우, 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력(예컨대, 정류 회로(254) 후단에서 측정된 전력(PRECT))과 상기 기준 전력의 차이가 3W로서 임계값인 0.5W를 초과하므로 수신 전력과 기준 전력 간의 차를 줄이기 위해 DC/DC 컨버터의 출력을 추가로 조정할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신기(110)의 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(255)(예컨대, 레귤레이터(910))의 출력 전압을 단위 전압(예컨대, 1V)만큼 증가시킬 수 있다. 이와 같이, DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압을 증가시키면, 출력 전류가 상대적으로 더 작아짐에 따라, 부하 임피던스(ZOUT)의 크기는 상대적으로 더 작아지게 되며, 상기 레귤레이터(910)로 입력되는 정류 회로(254)에서 출력되는 출력 전류(IRECT)의 크기가 작아짐에 따라 정류 회로 출력단의 임피던스인 수신측 정류기 임피던스(ZRECT(RL) = VRECT/IRECT)의 크기가 증가할 수 있다. 상기 수신측 정류기 임피던스의 크기가 증가함에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력(PRECT)은 상대적으로 감소할 수 있다. 예컨대, 상기와 같이 무선 전력 수신기(110)는 컨트롤러(252)에 의해 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압을 5V에서 6V로 1V만큼 증가시킴에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력(PRECT)이 13W에서 12W로 감소할 수 있다. 상기 수신 전력 감소에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력과 상기 기준 전력의 차이가 2W로서 임계값인 0.5W를 여전히 초과하므로 수신 전력과 기준 전력 간의 차를 더 줄이기 위해 DC/DC 컨버터의 출력을 추가로 조정할 수 있다.
따라서, 상기 <표 4>에 도시된 바와 같이 무선 전력 수신기(110)는 컨트롤러(252)에 의해 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압이 6V에서 7V로 1V만큼 더 증가하도록 제어하고, 상기 제어에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력(PRECT)이 12W에서 11W로 감소할 수 있다. 상기 수신 전력 감소에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력과 상기 기준 전력의 차이가 1W로서 임계값인 0.5W를 여전히 초과하므로 수신 전력과 기준 전력 간의 차를 더 줄이기 위해 DC/DC 컨버터의 출력을 추가로 조정할 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기(110)는 컨트롤러(252)에 의해 DC/DC 컨버터(255)의 출력 전압이 7V에서 8V로 1V만큼 더 증가하도록 제어하고, 상기 제어에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력(PRECT)이 11W에서 10.3W로 감소할 수 있다. 상기 수신 전력 감소에 따라 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력과 상기 기준 전력의 차이가 0.3W로서 임계값인 0.5W보다 작아졌으므로, 상기 추가 제어 없이 상기 절차를 종료할 수 있다.
상기 <표 4>에 예시된 수치들은 설명을 위해 예를 든 값들로서, 상기 예시된 값들은 각 장치의 특성 또는 상황에 따라 다양하게 변경 또는 설정될 수 있다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 13을 참조하면, 동작 1302에서 무선 전력 송신기(100)는 송신 전력(PTX_IN)을 무선 전력 수신기(110)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 동작 1304에서 상기 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110)로부터 위치 이동에 관한 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 상기 위치 이동에 관한 정보는, 상기 무선 전력 수신기(110) 의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보, 또는 이동 거리에 대한 정보 또는 위치 이동 여부에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 송신기(100)와 상기 무선 전력 수신기(110)가 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준(또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 무선 전력을 송수신할 경우, 상기 위치 이동에 관한 정보는 상기 표준에서 정의된 어느 하나의 메시지(예컨대, PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message))에 포함하여 전송될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 동작 1306에서 무선 전력 송신기(100)는 상기 위치가 이동된 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1)) 및 상기 무선 전력 수신기(110)로부터 전송된 위치 이동에 관한 정보를 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 동작 1308에서 상기 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110)의 위치 이동에 관한 정보를 수신하고, 이에 상응하여 상기 무선 전력 수신기(110)로 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신 전력을 제어하기 위한 전력 제어 지시를 전송할 수 있다. 일실시예에 따라, 상기 전력 제어 지시는 상기 무선 전력 수신기(110)의 수신측 정류기 임피던스의 변경 지시 또는 부하 임피던스의 변경 지시를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 전력 제어 지시는 상기 무선 전력 수신기(110)의 DC/DC 컨버터(255) 또는 레귤레이터(910)의 출력(예컨대, 출력 전류 또는 출력 전압)을 조절하도록 하는 지시를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 무선 전력 송신기(100)와 상기 무선 전력 수신기(110)가 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준(또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 무선 전력을 송수신할 경우 상기 전력 제어 지시는 PRU 컨트롤 메시지(PRU control message)에 포함하여 전송될 수 있다. 상기 위치가 이동된 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1))는 상기 무선 전력 송신기(100)로부터 전력 제어 지시를 수신하고, 상기 수신된 전력 제어 지시에 기반하여 DC/DC 컨버터(255)(또는 레귤레이터(910))의 출력(예컨대, 출력 전류 또는 출력 전압)을 제어할 수 있다. 상기 무선 전력 수신기(110)는 상기 DC/DC 컨버터(255)의 출력을 제어함으로써 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경시킬 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 동작 1308에 따른 상기 제1 무선 전력 수신기(110-1)에 대한 임피던스 변경 지시는 제2 무선 전력 수신기(110-2)로부터 수신된 상기 제2 무선 전력 수신기(110-2)에서 측정된 수신 전력이 설정된 임계값을 초과할 때까지 반복 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 위치가 이동된 무선 전력 수신기(110)(예컨대, 제1 무선 전력 수신기(110-1))는 전술한 바와 같이 DC/DC 컨버터(255)의 출력(예컨대, 출력 전압 또는 출력 전류)을 변경시킴으로써 상기 부하 임피던스 또는 수신측 정류기 임피던스를 변경시킬 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치(예컨대, 무선 전력 수신기)의 무선 충전 제어 방법은, 무선 전력 송신기로부터 제1 전력을 수신하는 동작, 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하는 동작, 상기 수신된 제1 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하는 동작, 및 상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 정류된 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 제어는, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 방법은, 상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 높아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 방법은, 상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 낮아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 방법은, 상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값의 확인 결과에 기반하여, 위치 이동에 관한 정보를 생성하는 동작, 및 상기 생성된 위치 이동에 관한 정보를 상기 통신 회로를 통해 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위치 이동에 관한 정보는, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보, 또는 이동 거리에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위치 이동에 관한 정보는, PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message)에 포함하여 전송될 수 있다.
도 14는, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(1400) 내의 전자 장치(1401)의 블록도이다. 도 14를 참조하면, 네트워크 환경(1400)에서 전자 장치(1401)(예컨대, 무선 전력 송신기(100) 또는 무선 전력 수신기(110))는 제1 네트워크(1498)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1402)(예컨대, 무선 전력 송신기(100) 또는 무선 전력 수신기(110))와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(1499)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1404) 또는 서버(1408)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1401)는 서버(1408)를 통하여 전자 장치(1404)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1401)는 프로세서(1420)(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 프로 세서(258)), 메모리(1430), 입력 모듈(1450), 음향 출력 모듈(1455), 디스플레이 모듈(1460), 오디오 모듈(1470), 센서 모듈(1476)(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 모션 센서(259)), 인터페이스(1477), 연결 단자(1478), 햅틱 모듈(1479), 카메라 모듈(1480), 전력 관리 모듈(1488)(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 충전 제어 회로(256)), 배터리(1489)(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 배터리(257)), 통신 모듈(1490)(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 통신 유닛(253)), 가입자 식별 모듈(1496), 또는 안테나 모듈(1497)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1401)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(1478))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(1476), 카메라 모듈(1480), 또는 안테나 모듈(1497))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1460))로 통합될 수 있다.
프로세서(1420)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1440))를 실행하여 프로세서(1420)에 연결된 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1420)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1476) 또는 통신 모듈(1490))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1432)에 저장하고, 휘발성 메모리(1432)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1434)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(1420)는 메인 프로세서(1421)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1423)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1401)가 메인 프로세서(1421) 및 보조 프로세서(1423)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(1423)는 메인 프로세서(1421)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1423)는 메인 프로세서(1421)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1423)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1421)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1421)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1421)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1421)와 함께, 전자 장치(1401)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1460), 센서 모듈(1476), 또는 통신 모듈(1490))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(1423)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(1480) 또는 통신 모듈(1490))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(1423)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(1401) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(1408))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(1430)는, 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1420) 또는 센서 모듈(1476))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1440)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1430)는, 휘발성 메모리(1432) 또는 비휘발성 메모리(1434)를 포함할 수 있다.
프로그램(1440)은 메모리(1430)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1442), 미들 웨어(1444) 또는 어플리케이션(1446)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(1450)은, 전자 장치(1401)의 구성요소(예: 프로세서(1420))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1401)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(1450)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(1455)은 음향 신호를 전자 장치(1401)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(1455)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(1460)은 전자 장치(1401)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(1460)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(1460)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1470)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(1470)은, 입력 모듈(1450)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(1455), 또는 전자 장치(1401)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1476)은 전자 장치(1401)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(1476)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(1477)는 전자 장치(1401)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(1477)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1478)는, 그를 통해서 전자 장치(1401)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(1478)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1479)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(1479)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1480)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(1480)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1488)은 전자 장치(1401)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(1488)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1489)는 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(1489)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1490)은 전자 장치(1401)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402), 전자 장치(1404), 또는 서버(1408)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1490)은 프로세서(1420)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(1490)은 무선 통신 모듈(1492)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1494)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(1498)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(1499)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(1404)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1492)은 가입자 식별 모듈(1496)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(1498) 또는 제2 네트워크(1499)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1401)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(1492)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1492)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1492)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1492)은 전자 장치(1401), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1404)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(1499))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(1492)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(1497)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1497)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1497)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(1498) 또는 제2 네트워크(1499)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1490)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1490)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(1497)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1497)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(1499)에 연결된 서버(1408)를 통해서 전자 장치(1401)와 외부의 전자 장치(1404)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(1402, 또는 1404) 각각은 전자 장치(1401)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1401)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(1402, 1404, 또는 1408) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1401)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1401)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(1401)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1401)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(1401)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(1404)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(1408)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(1404) 또는 서버(1408)는 제2 네트워크(1499) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(1401)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 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, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 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: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1401)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1436) 또는 외장 메모리(1438))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1440))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1401))의 프로세서(예: 프로세서(1420))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 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 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 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 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
100 : 무선 전력 송신기 110 : 무선 전력 수신기
251 : 공진 회로 252 : 컨트롤러
253 : 통신 유닛 254 : 정류 회로
255 : DC/DC 컨버터 256 : 충전 제어 회로
257 : 배터리 258 : 프로세서
259 : 모션 센서

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    센서;
    배터리;
    무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
    상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로;
    상기 정류 회로로부터 제공되는 상기 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터로부터 제공되는 상기 컨버팅된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 설정된 충전 제어 회로; 및
    컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하고,
    상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하고,
    상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 제어는,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함하는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 높아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 선형 레귤레이터를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전류를 낮추도록 상기 선형 레귤레이터를 제어하는, 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 스위칭 레귤레이터를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 낮추도록 상기 스위칭 레귤레이터를 제어하는, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 낮아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 선형 레귤레이터를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압을 낮추도록 상기 선형 레귤레이터를 제어하는, 전자 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 스위칭 레귤레이터를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 높이도록 상기 스위칭 레귤레이터를 제어하는, 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전자 장치는, 통신 회로를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값의 확인 결과에 기반하여, 위치 이동에 관한 정보를 생성하고,
    상기 생성된 위치 이동에 관한 정보를 상기 통신 회로를 통해 전송하도록 제어하는, 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 위치 이동에 관한 정보는,
    상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보, 또는 이동 거리에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 위치 이동에 관한 정보는,
    PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message)에 포함하여 전송되는, 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워진 것으로 판단하는, 전자 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 멀어진 것으로 판단하는, 전자 장치.
  14. 전자 장치의 무선 충전 제어 방법에 있어서,
    무선 전력 송신기로부터 제1 전력을 수신하는 동작;
    센서를 통해 센싱된 값에 대응하는 상기 전자 장치의 이동 정보를 확인하는 동작;
    상기 수신된 제1 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값을 확인하는 동작; 및
    상기 이동 정보 및 상기 전압 값에 기반하여, 상기 정류된 직류 전력을 컨버팅하여 출력하는 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터의 출력 제어는,
    상기 DC/DC 컨버터의 출력 전압 또는 출력 전류 중 적어도 하나를 제어하는 것을 포함하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 직류 전력의 전압 값이 증가하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 높아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 직류 전력의 전압 값이 감소하면, 상기 정류 회로 후단의 임피던스가 더 낮아지도록 상기 DC/DC 컨버터의 출력을 제어하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 정류 회로를 통해 정류된 직류 전력의 전압 값의 확인 결과에 기반하여, 위치 이동에 관한 정보를 생성하는 동작; 및
    상기 생성된 위치 이동에 관한 정보를 상기 통신 회로를 통해 전송하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 위치 이동에 관한 정보는,
    상기 전자 장치의 위치가 무선 전력 송신기를 기준으로 더 가까워졌거나 더 멀어졌음을 나타내는 정보, 또는 이동 거리에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 위치 이동에 관한 정보는,
    PRU 다이나믹 메시지(PRU dynamic message)에 포함하여 전송되는, 전자 장치의 무선 충전 제어 방법.
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