KR20220068114A - 무선 전력을 수신하는 전자 장치 - Google Patents

무선 전력을 수신하는 전자 장치 Download PDF

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KR20220068114A
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구범우
박재현
이종민
최보환
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삼성전자주식회사
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Abstract

다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로, 상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로를 포함하고, 상기 공진 회로는, 제1 코일, 제2 코일, 제1 커패시터를 포함하고, 상기 정류 회로는 풀 브리지 (full bridge) 구조를 형성하는 제1 정류 회로와 제2 정류 회로를 포함하고, 상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET, 제2 MOSFET, 제3 MOSFET, 및 제4 MOSFET을 포함하고, 상기 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET의 소스는 상기 제1 코일과 상기 제1 커패시터가 직렬로 연결된 공진기의 양단에 연결되고, 상기 제3 MOSFET 및 상기 제4 MOSFET의 소스는 접지에 연결되고, 상기 구동 회로는 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET의 게이트에 연결되고, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 공진기에 전류가 유도되고, 상기 공진기에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 상기 제2 코일에 유도된 전류는 상기 제2 정류 회로에 의해 정류될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

무선 전력을 수신하는 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE RECEIVING WIRELESS POWER}
다양한 실시예는 무선 전력을 수신하는 전자 장치에 관한 것이다.
최근 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 무선 전력 송신 장치(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드)와 전력 수신 장치(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 전력 송신 장치의 전송 코일과 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진에 의해 전력 수신 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
도 1은, 비교예에 따른, 무선 충전을 수행하는 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 1를 참조하면, 무선 전력 수신기(100)는 공진 회로(110), 제1 정류 회로(130), 제2 정류 회로(140), 커패시터(151), LDO(low drop-output) 레귤레이터(152), 차저(153), 배터리(154), 스위칭 회로(170), 및 컨트롤러(180)를 포함할 수 있다. 공진 회로(110)는 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 제2 코일(113), 및 양방향 스위치(120)를 포함할 수 있다. 제2 코일(113)은, 제1 코일(111)보다 상대적으로 작은 인덕턴스를 가지는 코일일 수 있다. 제1 코일(111)은 제1 커패시터(112)와 병렬 공진을 형성하는 수신기 공진 코일(RX resonant coil)이고, 제2 코일(113)은 제2 정류 회로(140)와 연결되는 수신기 보조 코일(RX auxiliary coil) 또는 피딩 코일(feeding coil)이라고 불려질 수 있다. 제1 코일(111)과 제2 코일(113)는 자기적으로 결합되어, 제1 코일(111)과 제2 코일(113) 사이에는 상호유도인덕턴스(Mf)가 형성될 수 있다. 형성된 상호유도인덕턴스(Mf)로 인하여, 제1 코일(111)에 유도된 유도 전압이 공진 회로의 양호도(Q)만큼 증가한 전압이 제2 코일(113)에 유도될 수 있으며, 제2 코일(113)에 유도된 전압으로 인하여 제2 정류 회로(140)를 통해 전류가 흐를 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 후술할 바와 같이, 양방향 스위치(120)의 온/오프 상태에 따라, 공진 회로(110)를 구성하는 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 및 제2 코일(113) 사이의 연결 상태는 상이할 수 있고, 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 및 제2 코일(113) 사이의 연결 상태에 따라 무선 전력 송신기로부터 공진 회로(110)에서 수신되어 제2 정류 회로(140) 및 제1 정류 회로(130)에 전달되는 무선 전력이 상이할 수 있다.
양방향 스위치(120)는 2 이상의 스위치(예: 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122))를 포함할 수 있다. 제1, 2 스위치(121, 122) 각각은, N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 제1 다이오드(123) 및 제2 다이오드(124)는, 각각 제1 스위치(121)의 바디 다이오드 및 제2 스위치(122)의 바디 다이오드일 수 있다. 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)는, 각각의 소스(source)들이 노드(127)에서 직렬로 연결되어, 공통된 소스 전압을 가질 수 있다. 제1, 2 스위치(121, 122) 각각의 게이트에, 게이트 구동 회로(160)의 제어에 의해, 공통된 소스 전압을 기준 전압으로 하는, 공통된 게이트 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(111)에 높은 공진 주파수(예: 6.78MHz)에 기반하여 유도 전압이 형성되므로, 제1, 2 스위치(121, 122)의 소스 전압은, 높은 주파수(예: 6.78MHz)에 따라 변화(alternate)할 수 있다. 제1, 2 스위치(121, 122) 각각의 게이트에, 공통된 소스 전압을 기준 전압으로 하여 게이트 전압을 인가함으로써, 제1, 2 스위치(121, 122)의 온/오프 상태를 안정적으로 제어할 수 있다. 게이트 전압을 인가하거나, 구동 신호를 인가(또는, 출력)하는 것은, 제1, 2 스위치(121, 122)의 게이트에, 각각의 문턱 전압(threshold voltage)을 초과하는 전압을 인가하는 것을 의미할 수 있다. 게이트 전압을 인가하지 않거나, 구동 신호를 인가하지 않는 것은, 제1, 2 스위치(121, 122)의 게이트에, 각각의 문턱 전압을 초과하지 않는 전압이 인가됨을 의미할 수 있다. 제1, 2 스위치(121, 122) 각각의 게이트에 게이트 전압이 인가되는 동안, 제1, 2 스위치(121, 122)는 온 상태로 스위칭되고, 양방향 스위치(120)의 양단은 전기적으로 연결될 수 있다. 본 개시의 일 실시예들에 따르면, 제1, 2 스위치(121, 122) 각각의 게이트에 게이트 전압이 인가되지 않는 동안, 제1, 2 스위치(121, 122)는 오프 상태로 스위칭되고, 양방향 스위치(120)의 양단의 전기적 연결 경로가 끊어질 수 있다.
제1 정류 회로(130)는 제3 다이오드(131), 제4 다이오드(132) 및/또는 커패시터(133)를 포함할 수 있다. 제3, 4 다이오드(131, 132)는, 제1, 2 스위치(121, 122)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 때 제1, 2 스위치(121, 122) 양단에 일정 크기 이상의 전압이 인가됨에 따라 동작하여, 유도 전압을 정류하여, 정류된 전압이 커패시터(133)의 양단 전압으로 인가되도록 할 수 있다. 커패시터(133)는, 제3, 4 다이오드(131, 132)에 의해 정류된 전압에 따라 충전될 수 있다. 커패시터(133)는, 제1, 2 스위치(121, 122)의 노드(127)에 연결될 수 있으며, 일 단에 제1, 2 스위치(121, 122)의 소스 전압이 인가될 수 있다.
커패시터(133)가 제3, 4 다이오드(131, 132)에 의해 정류된 전압 또는 제1, 2 스위치(121, 122)의 양단에 발생한 전압 스파이크에 따라 충전된 후, 충전된 에너지는 커패시터(133)에 병렬로 연결된 적어도 하나의 저항을 통해 방전될 수 있다.
제2 정류 회로(140)는 4개의 다이오드들(141, 142, 143, 144)을 포함할 수 있고, 유도 전압을 정류하여, 정류된 전압이 커패시터(151)의 양단 전압으로 인가되도록 할 수 있다.
제1 정류 회로(130)는 커패시터(133)를 충전하는 에너지 하베스팅 회로를 형성할 수 있다. 에너지 하베스팅 회로는, 제1 정류 회로(130), 커패시터(133)과 병렬로 연결된 제너(zener) 다이오드(Dz1)(101), 및 제너 다이오드(Dz2)(103)를 포함할 수 있다. 커패시터(133), 제너 다이오드(Dz1)(101), 및 제너 다이오드(Dz2)(103)의 일단은 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 공통된 소스인 노드(127)에 연결될 수 있다.
제너 다이오드(101)는, 커패시터(133)로 인가되는 정류된 전압을 일정 전압(예: 제너 다이오드(101)의 Zener breakdown voltage) 이하로 레귤레이팅(regulating) 할 수 있다. 저항(Rg)(102)은, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 게이트 저항이며, 커패시터(Cgs)(104)는, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 게이트-소스 커패시터일 수 있다. 에너지 하베스팅 회로는, 제1 스위치(121)의 게이트 및 소스, 및/또는 제2 스위치(122)의 게이트 및 소스와 병렬로 연결된 제너 다이오드(Dz2)(103)를 더 포함할 수 있다. 제너 다이오드(103)는, 커패시터(104)로 인가되는 전압을 일정 전압(예: 제너 다이오드(103)의 Zener breakdown voltage) 이하로 레귤레이팅 할 수 있다. 스위칭 회로(170)는 옵토 커플러(Qc1)(175) 및 스위치(QC2)(176)를 포함할 수 있다. 다이오드(177)는, 스위치(176)의 바디 다이오드일 수 있다. 옵토 커플러(175)는, 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)(171) 및 포토 다이오드(photodiode)(173)를 포함할 수 있다. 저항(RP)(174)은, 포토 다이오드(173)의 내부 저항일 수 있다. 저항(RC)(172)은, 옵토 커플러(175)의 발광 다이오드(171)의 내부 저항일 수 있다.
스위칭 회로(170)는 옵토 커플러(175)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 형태로 컨트롤러(180)로부터 제1 제어 신호를 제공받을 수 있다. 컨트롤러(180)는 전압(Vcon)을 인가하기 위한 전력을 배터리(154)로부터 상시 공급받을 수 있다. 컨트롤러(180)는, 전압(Vcon)을 인가하기 위한 전력을 무선 전력 수신시에 LDO(152)에 기반하여 공급받을 수 있다.
컨트롤러(180)는 제2 정류 회로(140)의 출력단의 정류 전압(Vrec)과 임계치를 비교하고, 비교 결과에 기초하여 전압(Vcon)을 스위치(176)에 인가할 수 있다. 컨트롤러(180)는 제2 정류 회로(140)의 출력단의 정류 전압(Vrec)이 임계치 이상이라고 확인되는 경우, 스위치(176)의 문턱 전압을 초과하는 전압(Vcon)을 인가할 수 있다. 옵토 커플러(175)는, 컨트롤러(180)로부터 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)에 기반하여 동작할 수 있다. 컨트롤러(180)로부터 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압을 초과하면, 스위치(176)가 온 상태로 전환되어, 발광 다이오드(171)가 스위치(176)를 통해 그라운드(ground)와 연결될 수 있다. 발광 다이오드(171)는, 스위치(176)를 통해 그라운드(ground)와 연결됨에 따라, 노드(178)의 전압에 기반하여 온 상태로 전환되어 빛(light)을 발산(radiate)할 수 있다. 노드(178)의 전압은, 예를 들어, 제2 정류 회로(140)의 출력단의 정류 전압(Vrec)일 수 있다. 또는, 제2 정류 회로(140)의 출력단의 정류 전압(Vrec)이 아닌, 다른 외부 전원에 의한 전압이 발광 다이오드(171)에 인가될 수도 있다. 포토 다이오드(173)는, 발광 다이오드(171)로부터 발산된 빛이 도달하면, 온 상태로 전환될 수 있다. 포토 다이오드(173)가 온 상태로 전환됨에 따라, 저항(174)과, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 소스 간의 연결 경로가 형성될 수 있다. 저항(174)과, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 소스 간의 연결 경로를 따라서 전류가 흐름에 따라, 커패시터(133)의 전하가 방전될 수 있다. 따라서, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 게이트와 소스 사이 전압과 동일한, 커패시터(104) 양단 전압이 점차 감소하여 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 문턱 전압 아래로 감소하면, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)가 오프 상태로 전환될 수 있다.
컨트롤러(180)는 제2 정류 회로(140)의 출력단의 정류 전압(Vrec)이 임계치 미만이라고 확인되는 경우, 스위치(176)에 인가되는 전압(Vcon)을 실질적으로 0으로 제어할 수 있다. 컨트롤러(180)로부터 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압을 초과하지 않으면, 스위치(176)가 오프 상태로 전환되어, 발광 다이오드(171)가 오프 상태로 전환되고, 발광 다이오드(171)로부터 빛이 발산되지 않을 수 있다. 포토 다이오드(173)는, 발광 다이오드(171)로부터 발산된 빛이 도달하지 않으면, 오프 상태로 전환될 수 있다. 포토 다이오드(173)가 오프 상태로 전환됨에 따라, 저항(174)과, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 소스 간의 연결이 끊어지며, 커패시터(133)에 저장된 에너지로 인하여 커패시터(104)가 충전될 수 있으며, 커패시터(104)의 양단 전압이 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 문턱 전압 위로 증가하면, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)가 온 상태로 전환될 수 있다.
요약하면, 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압을 초과하면, 커패시터(104)의 양단 전압이 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 문턱 전압 아래로 감소하여, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)가 오프 상태로 전환될 수 있다. 반대로, 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압 미만인 경우, 커패시터(104)의 양단 전압이 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)의 문턱 전압 위로 증가하여, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)가 온 상태로 전환될 수 있다. 즉, 스위칭 회로(170)는 컨트롤러(180)로부터 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)에 따라서, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)를 포함하는 양방향 스위치(120)를 제어할 수 있는 제어 신호를 커패시터(104)의 양단 전압의 형태로 출력할 수 있다.
도 2a는 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압을 초과할 때의 비교예에 따른 무선 전력 수신기(100)의 등가회로를 도시한다. 도 2b는 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압보다 작을 때의 비교예에 따른 무선 전력 수신기(100)의 등가회로를 도시한다. 도 2a 및 도 2b의 등가회로도에서 수신 회로(210)는 도 1의 제2 정류 회로(140), 커패시터(151), LDO 레귤레이터(152), 차저(153), 및 배터리(154)를 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 도 1과 관련하여 상술한 바와 같이, 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압을 초과할 때, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)를 포함하는 양방향 스위치(120)가 오프 상태로 전환되어, 양방향 스위치(120)의 양단에 전류가 흐르지 않을 수 있다. 이 경우, 수신 회로(210)는 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 및 제2 코일(113)에 직렬로 연결되어 직렬 공진 회로를 형성할 수 있으며, 수신 회로(210), 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 및 제2 코일(113)은 하나의 폐루프(200a)를 형성할 수 있다. 또한, 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 공진 회로(110)의 제1 코일(111), 제1 커패시터(112), 및 제2 코일(113)을 포함하는 회로에 전류가 유도됨으로써, 공진 회로(110)는 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 도 1과 관련하여 상술한 바와 같이, 컨트롤러(180)로부터 스위칭 회로(170)의 스위치(176)에 인가된 전압(Vcon)의 크기가 스위치(176)의 문턱 전압보다 작을 때, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)를 포함하는 양방향 스위치(120)가 온 상태로 전환되어, 양방향 스위치(120)의 양단에 전류가 흐를 수 있다. 이 경우, 수신 회로(210)는 제1 코일(111) 및 제1 커패시터(112)가 직렬로 연결되어 형성되는 제1 회로 및 제2 코일(113)과 병렬로 연결되어 병렬 공진 회로를 형성할 수 있다. 제1 코일(111) 및 제1 커패시터(112)가 하나의 폐루프(201b)를 형성하고, 수신 회로(210)와 제2 코일(113)이 하나의 폐루프(202b)를 형성할 수 있다. 또한, 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 공진 회로(110)의 제1 코일(111) 및 제1 커패시터(112)로 구성되는 제1 회로에 전류가 유도되고, 제1 회로에서 발생하는 자기장에 기초하여 제2 코일을 포함하는 제2 회로에 전류가 유도됨으로써, 공진 회로(110)는 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상술한, 비교예에 따른 무선 전력 수신기(100)는 제1, 2 스위치(121, 122)의 게이트 전압을 제어하기 위한 게이트 구동 회로(160)를 필요로 하므로, 무선 전력 수신기(100)의 크기를 소형화하는 데 한계가 있을 수 있다. 또한, 비교예에 따른 무선 전력 수신기(100)는 게이트 구동 회로(160)를 구성하는 소자들이 많음에 따라 생산 단가를 저감하는 데 한계를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 양방향 스위치를 포함하고, 양방향 스위치의 소스가 접지에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로, 상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로를 포함하고, 상기 공진 회로는, 제1 코일, 제2 코일, 및 제1 커패시터를 포함하고, 상기 정류 회로는 풀 브리지 (full bridge) 구조를 형성하는 제1 정류 회로와 제2 정류 회로를 포함하고, 상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET, 제2 MOSFET, 제3 MOSFET, 및 제4 MOSFET을 포함하고, 상기 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET의 소스는 상기 제1 코일과 상기 제1 커패시터가 직렬로 연결된 공진기의 양단에 연결되고, 상기 제3 MOSFET 및 상기 제4 MOSFET의 소스는 접지에 연결되고, 상기 구동 회로는 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET의 게이트에 연결되고, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 공진기에 전류가 유도되고, 상기 공진기에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 상기 제2 코일에 유도된 전류는 상기 제2 정류 회로에 의해 정류될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로, 상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로를 포함하고, 상기 공진 회로는, 제1 코일, 제2 코일, 제1 커패시터, 양방향 스위치를 포함하고, 상기 양방향 스위치는 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET을 포함하고, 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET의 소스는 접지에 연결되고, 상기 구동 회로는 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET의 게이트에 연결되고, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일, 상기 제2 코일, 및 상기 제1 커패시터를 포함하는 제1 회로에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 설정되고, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일 및 상기 제1 커패시터를 포함하는 제2 회로에 전류가 유도되고, 상기 제2 회로에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일을 포함하는 제3 회로에 전류가 유도됨으로써, 상기 무선 전력을 수신하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기가 제공된다. 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 양방향 스위치를 포함하고, 양방향 스위치의 소스가 접지에 연결된다. 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 비교예에 따른 무선 전력 수신기(100)와 달리 복잡한 게이트 구동 회로(160)를 포함할 필요가 없으므로, 작은 크기로 낮은 단가에 생산될 수 있다.
도 1은 비교예에 따른, 무선 충전을 수행하는 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 비교예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 구동 회로를 제어하기 위한 구성요소들을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 10a 및 도 10b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 13a 및 도 13b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 무선 전력 송신기(301)는 전원(311), 인버터(312), 및 공진 회로를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기(301)의 공진 회로는, 제1 커패시터(313), 제2 커패시터(314), 저항(315), 및 송신 코일(316)을 포함할 수 있다. 전원(311)은 직류 전력을 출력할 수 있으며, 인버터(312)는 전원(311)에서 출력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 공진 회로를 구성하는 제1 커패시터(313), 제2 커패시터(314), 저항(315), 및 송신 코일(316)의 특성값들은, 공진 주파수 및/또는 임피던스 매칭을 고려하여 설정될 수 있다. 공진 회로를 구성하는 제1 커패시터(313), 제2 커패시터(314), 저항(315), 및 송신 코일(316) 중 적어도 하나의 소자는 특성값이 변경 가능한 변경 소자(variable element)로 구현될 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같은, 제1 커패시터(313), 제2 커패시터(314), 저항(315), 및 송신 코일(316) 사이의 연결 관계가 단순히 예시적인 것임은 당업자에 의해 이해될 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(302)는 공진 회로, 정류 회로(340), 커패시터(351), 및 로드(352)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 공진 회로는 제1 수신 코일(321), 제2 수신 코일(322), 제1 스위치(323), 제2 스위치(324), 제1 저항(325), 제2 저항(326), 제1 커패시터(331), 제2 커패시터(332), 및 제3 커패시터(333)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)는 MOSFET으로 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기(302)는 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)를 구동하기 위해 도 1에 도시된 게이트 구동 회로(160)와 같은 분리된 게이트 구동 회로(isolated gate driver circuit)를 필요로 하지 않을 수 있다.
공진 회로의 제1 수신 코일(321) 및 제2 수신 코일(322)에는 무선 전력 송신기(301)의 송신 코일(316)과 자기적으로 결합될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)가 on 상태로 스위칭될 때, 공진 회로의 제1 수신 코일(321) 및 제2 수신 코일(322)에는 송신 코일(316)에 유도되는 자기장에 기초한 유도 전류가 흐를 수 있고, 이를 공진 회로가 무선 전력 송신기(301)로부터 무선 전력을 수신한 것으로 명명할 수 있다. 공진 회로에서 수신된 무선 전력은 정류 회로(340)에 의하여 직류 전류로 정류될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(340)는 풀 브리지(full bridge) 구조를 형성하는 4개의 다이오드(341, 342, 343, 344)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 달리, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(340)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 MOSFET을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 달리, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(340)는 하프 브리지(half bridge) 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다.
정류 회로(340)에 의하여 직류 형태로 정류된 무선 전력에 기초하여, 커패시터(351)가 충전되고, 로드(352)에 전력이 공급될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 로드(352)는 DC/DC 컨버터, LDO, 차저, 배터리, 및 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)를 스위칭하기 위한 구동 신호를 생성하는 구동 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)가 off 상태로 스위칭될 때, 공진 회로의 제1 수신 코일(321) 및 제2 수신 코일(322)에는 전류가 흐르지 않을 수 있다. 이 때, 커패시터(351)에 충전된 전하에 기초하여 로드(352)에 전력이 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제어 회로는 무선 전력 수신기(302)에 지나치게 높은 전압이 걸리는 것을 방지하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 정류 회로(340)의 출력단에 걸리는 전압이 임계값보다 높은 경우 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)를 off 상태로 스위칭하고, 정류 회로(340)의 출력단에 걸리는 전압이 임계값 이하인 경우 제1 스위치(323) 및 제2 스위치(324)를 on 상태로 스위칭할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 4를 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(401)는 공진 회로, 정류 회로(420), 구동 회로(419), 및 커패시터(430)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시되지 않았으나, 무선 전력 수신기(401)는 DC/DC 컨버터, LDO, 차저, 및 배터리를 포함하는 로드를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 공진 회로는 제1 코일(411), 제1 커패시터(412), 제2 코일(413), 제3 코일(414), 제2 커패시터(417), 및 제3 커패시터(418), 및 양방향 스위치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 양방향 스위치는 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)으로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(413), 제3 코일(414)은 닷(dot) 방향이 도 4에 도시된 방향과 반대로 표시되도록 권선될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기(401)는 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 구동하기 위해 도 1에 도시된 게이트 구동 회로(160)와 같은 분리된 게이트 구동 회로(isolated gate driver circuit)를 필요로 하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(419)는 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)를 제어하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)에 제공할 수 있다. 구동 신호의 크기가 충분히 커서 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 게이트 전압이 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 문턱 전압을 초과하는 경우, 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)은 on 상태에 있을 수 있고, 이 때 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 on 상태에 있도록 스위칭한다고 표현할 수 있다. 반대로, 구동 신호의 크기가 충분히 크지 않아서 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 게이트 전압이 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 문턱 전압 이하인 경우, 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)은 off 상태에 있을 수 있고, 이 때 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 off 상태에 있도록 스위칭한다고 표현할 수 있다.
도 5a는 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 on 상태에 있도록 스위칭할 때 무선 전력 수신기(401)의 등가회로를 도시한다. 도 5a에서, 수신 회로(510)는 무선 전력 수신기(401)의 구성요소 중 공진 회로를 제외한 나머지 구성요소들을 의미할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 on 상태에 있도록 스위칭할 때, 무선 전력 수신기(401)는 폐루프를 형성하는 제1 회로(501a) 및 폐루프를 형성하는 제2 회로(502a)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제1 코일(411) 및 제1 커패시터(412)를 포함하는 제1 회로(501a)에 전류가 유도될 수 있다. 제1 코일(411)에서 발생하는 자기장에 기초하여 제2 코일(413), 제3 코일(414), 제2 커패시터(417), 및 제3 커패시터(418)를 포함하는 제2 회로(502a)에 전류가 유도될 수 있다. 이 때, 제2 코일(413) 및 제3 코일(414)에 유도되는 전압은 제1 코일(411)에서 유도되는 전압이 전압이 공진 회로의 양호도(Q)만큼 증가한 전압일 수 있으며, 그 결과, 도 5a에서 수신 회로(510)에 걸리는 전압은 도 5b에서보다 높을 수 있다.
도 5b는 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 off 상태에 있도록 스위칭할 때 무선 전력 수신기(401)의 등가회로를 도시한다. 도 5b에서, 수신 회로(510)는 무선 전력 수신기(401)의 구성요소 중 공진 회로를 제외한 나머지 구성요소들을 의미할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 off 상태에 있도록 스위칭할 때, 무선 전력 수신기(401)는 하나의 큰 폐루프를 형성하는 제3 회로(501b)와 등가적이다. 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제1 코일(411), 제1 커패시터(412), 제2 코일(413), 제3 코일(414), 제2 커패시터(417), 및 제3 커패시터(418)를 포함하는 제3 회로(501b)에 전류가 유도될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동 회로(419)가 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 on/off를 스위칭함에 따라, 수신 회로(510)에 걸리는 전압은 상이할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(419)는 수신 회로(510)에 걸리는 전압에 기초하여 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)의 on/off를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(419)는 정류 회로(420)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 off 상태로 스위칭하고, 정류 회로(420)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 on 상태로 스위칭할 수 있다.
다시 도 4을 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(420)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 다이오드(421, 422, 423, 424)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 4에 도시된 것과 달리, 정류 회로(420)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 MOSFET을 포함할 수 있다. 정류 회로(420)가 4개의 MOSFET을 포함하는 경우, 4개의 MOSFET 각각의 on/off 상태는 4개의 MOSFET 각각에 걸리는 전압에 따라 동기적으로 스위칭될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 4에 도시된 것과 달리, 정류 회로(420)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 7a 및 도 7b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 6을 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(601)는 공진 회로(610), 정류 회로(630), 커패시터(640), 및 로드(650)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 공진 회로는 제1 코일(611), 제1 커패시터(612), 제2 코일(618), 제3 코일(619), 제2 커패시터(621), 제3 커패시터(622), 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 제4 MOSFET(614), 및 구동 회로(617)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(618) 및 제3 코일(619)은, 닷(dot) 방향이 도 6에 도시된 방향과 반대로 표시되도록 권선될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 6에 도시된 것과 달리, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)는 제1 다이오드 및 제2 다이오드로 대체될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)은 풀 브리지 구조를 형성할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)의 드레인은 정류 회로(630)의 출력단에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기(601)는 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 구동하기 위해 도 1에 도시된 게이트 구동 회로(160)와 같은 분리된 게이트 구동 회로(isolated gate driver circuit)를 필요로 하지 않을 수 있다.다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)는 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)에 각각 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)는 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 off 상태로 스위칭하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)에 각각 제공할 수 있다. 도 7a는 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하거나, 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(601)의 등가회로를 도시한다. 도 7a에서, 상대적으로 작은 전류가 흐르는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 7a를 참조하면, 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭할 때, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제1 코일(611) 및 제1 커패시터(612)를 포함하는 제1 회로(710a)에 전류가 유도될 수 있다. 제1 회로(710a)에 유도되는 전류가 교류이므로, 유도 전류의 부호에 따라 구동 회로는 제1 MOSFET(615) 및 제4 MOSFET(614)을 on으로 스위칭하고, 제2 MOSFET(616) 및 제3 MOSFET(613)을 off로 스위칭하거나, 제2 MOSFET(616) 및 제3 MOSFET(613)을 on으로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제4 MOSFET(614)을 off로 스위칭할 수 있다. 도 7a를 참조하면, 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭할 때, 제2 코일(618), 제3 코일(619), 제2 커패시터(621), 제3 커패시터(622), 및 정류 회로(630)에는 제1 회로(710a)에 흐르는 전류보다 작은 전류가 흐를 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(618)에 흐르는 전류의 크기는 제1 코일(611)과 제2 코일(618) 사이의 상호인덕턴스의 크기가 작을수록 작을 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(618) 및 제2 커패시터(621)의 공진 주파수가 무선 전력 수신기(601)의 동작 주파수에 비하여 많이 낮을수록 제2 코일(618)에 흐르는 전류의 크기가 작을 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제3 코일(619)에 흐르는 전류의 크기는 제1 코일(611)과 제3 코일(619) 사이의 상호인덕턴스의 크기가 작을수록 작을 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제3 코일(619) 및 제3 커패시터(622)의 공진 주파수가 무선 전력 수신기(601)의 동작 주파수에 비하여 많이 낮을수록 제3 코일(619)에 흐르는 전류의 크기가 작을 수 있다.
도 7a를 참조하면, 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)이 풀 브리지 구조를 형성하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)의 드레인은 정류 회로(630)의 출력단에 연결되기 때문에, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(630)의 출력단에 공급되어, 커패시터(640) 및 로드(650)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 off 상태로 스위칭할 때, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)의 바디 다이오드에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(630)의 출력단에 공급되어, 커패시터(640) 및 로드(650)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)는 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 도 7b는 구동 회로(617)가 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(601)의 등가회로를 도시한다. 도 7b에서, 전류가 흐르지 않는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 7b를 참조하면, on 상태로 스위칭되는 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)에는 전류가 흐르므로, 공진 회로는 제1 코일(611), 제1 커패시터(612), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)의 폐루프를 형성하는 제2 회로(710b) 및 제3 MOSFET(613), 제4 MOSFET(614), 제2 코일(618), 제3 코일(619), 제2 커패시터(621), 및 제3 커패시터(622)를 포함하는 제3 회로(720b)를 포함할 수 있다. 즉, 공진 회로는, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제2 회로(710b)에 전류가 유도되고, 제1 코일(611)에 의하여 발생하는 자기장에 기초하여, 제3 회로(720b)에 전류가 유도됨으로써 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 이 때, 수신된 무선 전력은 정류 회로(630)에 의하여 정류되고, 정류된 무선 전력은 커패시터(640) 및 로드(650)에 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동 회로(617)가 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614) 각각의 on/off를 스위칭 함에따라, 공진 회로의 동작은 달라질 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)는 정류 회로(630)의 출력단의 전압(Vrec)에 기초하여 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614) 각각의 on/off를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(617)는 정류 회로(630)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하고, 정류 회로(630)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(630)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 다이오드(631, 632, 633, 634)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 6에 도시된 것과 달리, 정류 회로(630)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 6에 도시된 것과 달리, 정류 회로(630)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 MOSFET을 포함할 수 있다. 정류 회로(630)가 4개의 MOSFET을 포함하는 경우, 4개의 MOSFET 각각의 on/off 상태는 4개의 MOSFET 각각에 걸리는 전압에 따라 동기적으로 스위칭될수 있다. 예를 들어, 정류 회로(630)에 포함되는 4개의 MOSFET은 구동 회로(617)에 의하여 스위칭될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(617)는 정류 회로(630)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하면서, 정류 회로(630)에 포함되는 4개의 MOSFET을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 또는, 구동 회로(617)는 정류 회로(630)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭하고, 정류 회로(630)에 포함되는 4개의 MOSFET을 동기적으로 스위칭할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 로드(650)는 무선 전력 수신기(601)의 구성요소 중 공진 회로(610), 정류 회로(630), 및 커패시터(640)를 제외한 나머지 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 로드(650)는 DC/DC 컨버터, LDO, 차저, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 구동 회로를 제어하기 위한 구성요소들을 도시한다. 도 8을 참조하면, 무선 전력 수신기(예를 들어, 도 6의 무선 전력 수신기(601))의 구동 회로(850)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)(830)으로부터의 제어 신호에 기초하여 복수의 스위치(예를 들어, 도 6의 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614))의 on/off를 제어하기 위한 구동 신호(851, 852, 853, 854)를 출력할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제어 신호는 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭할지, 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 off 상태로 스위칭할지, 아니면, 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭할지 여부를 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, MCU(830)는 정류 회로(예를 들어, 도 6의 정류 회로(630))의 출력 전압(Vrec)에 기초한 아날로그 신호에 기초하여 구동 회로(850)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, MCU(830)에 입력되는 아날로그 신호는 정류 회로의 출력 전압(Vrec)이 제1 저항(811) 및 제2 저항(812)을 포함하는 전압 분배기(810), 필터(821), 및 버퍼(822)를 통과한 전압일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 히스테리시스 비교기(870)는 정류 회로(예를 들어, 도 6의 정류 회로(630))의 출력 전압(Vrec)에 기초한 인터럽트 신호를 MCU(830) 또는 구동 회로(850) 중 적어도 하나에 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, MCU(830)는 버퍼(822)로부터의 아날로그 신호에 더하여, 인터럽트 신호를 추가적으로 이용하여 구동 회로(850)에 제어 신호를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(850)는 정류 회로(예를 들어, 도 6의 정류 회로(630))의 출력 전압(Vrec)에 기초한 인터럽트 신호를 히스테리시스 비교기(870)로부터 제공받고, 인터럽트 신호 및 제어 신호에 기초하여 구동 신호(851, 852, 853, 854)를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 인터럽트 신호는, 정류 회로의 출력 전압(Vrec)이 제3 저항(861) 및 제4 저항(862)을 포함하는 전압 분배기(860)를 통과한 전압이 히스테리시스 비교기(870)에 입력되었을 때, 히스테리시스 비교기(870)에서 출력되는 전압일 수 있다. 히스테리시스 비교기(870)는 입력되는 전압이 Vhigh보다 낮다가 Vhigh보다 높아질 때 제1 인터럽트 신호를 출력하고, 입력되는 전압이 Vlow보다 높다가 Vlow보다 낮아질 때 제2 인터럽트 신호를 출력할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, Vhigh는 Vlow보다 높게 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(850)는 MCU(830)로부터의 제어 신호에 관계없이, 히스테리시스 비교기(870)로부터 제1 인터럽트 신호를 수신하는 경우, 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하거나, 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(850)는 MCU(830)로부터의 제어 신호에 관계없이, 히스테리시스 비교기(870)로부터 제2 인터럽트 신호를 수신하는 경우, 제3 MOSFET(613) 및 제4 MOSFET(614)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)을 off 상태로 스위칭할 수 있다.
도 8에서는 전압 분배기(810), 필터(821), 버퍼(822), 전압 분배기(860), 및 히스테리시스 비교기(870)가 모두 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(예를 들어, 도 6의 무선 전력 수신기(601))는 전압 분배기(810), 필터(821), 및 버퍼(822)를 포함하지 않거나, 전압 분배기(860) 및 히스테리시스 비교기(870)를 포함하지 않을 수 있다.
이상의 설명에서는 도 6의 구성요소를 주로 참조하여 설명하였으나, 도 8의 구동 회로(850)를 구동하는 구성 요소들은 도 3의 무선 전력 수신기(302), 도 4의 무선 전력 수신기(401), 도 9의 무선 전력 수신기(901), 또는 도 11의 무선 전력 수신기(1101)에도 유사하게 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 구성 요소들이 도 4의 무선 전력 수신기(401)에 포함되는 경우, 제어 신호는 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 on 상태에 있도록 스위칭할지, 아니면 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 off 상태에 있도록 스위칭할지를 나타낼 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(850)에서 출력되는 구동 신호의 개수는 4개로 제한되지 않는다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 10a 및 도 10b는 도 9에 도시된 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(901)는 공진 회로(910), 정류 회로(920), 커패시터(930), 및 로드(940)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 공진 회로는 제1 코일(911), 제1 커패시터(912), 제2 코일(918), 제2 커패시터(919), 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 제4 MOSFET(914), 및 구동 회로(917)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(918)은 닷(dot) 방향이 도 9에 도시된 방향과 반대로 표시되도록 권선될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)은 풀 브리지 구조를 형성할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(915) 및 제2 MOSFET(916)의 드레인은 정류 회로(920)의 출력단에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기(901)는 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)을 구동하기 위해 도 1에 도시된 게이트 구동 회로(160)와 같은 분리된 게이트 구동 회로(isolated gate driver circuit)를 필요로 하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(917)는 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 동기적으로 스위칭하기위한 구동 신호를 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)에 각각 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(917)는 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 off 상태로 스위칭하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)에 각각 제공할 수 있다. 도 10a는 구동 회로(917)가 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 동기적으로 스위칭하거나, 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(901)의 등가회로를 도시한다. 도 10a에서, 상대적으로 작은 전류가 흐르는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 10a를 참조하면, 구동 회로(917)가 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 동기적으로 스위칭할 때, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제1 코일(911) 및 제1 커패시터(912)를 포함하는 제1 회로(1010a)에 전류가 유도될 수 있다. 제1 회로(1010a)에 유도되는 전류가 교류이므로, 유도 전류의 부호에 따라 구동 회로는 제1 MOSFET(915) 및 제4 MOSFET(914)을 on으로 스위칭하고, 제2 MOSFET(916) 및 제3 MOSFET(913)을 off로 스위칭하거나, 제2 MOSFET(916) 및 제3 MOSFET(913)을 on으로 스위칭하고, 제1 MOSFET(915) 및 제4 MOSFET(914)을 off로 스위칭할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 구동 회로(917)가 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 동기적으로 스위칭할 때, 제2 코일(918), 제2 커패시터(919), 및 정류 회로(920)에는 제1 회로(1010a)에 흐르는 전류보다 작은 전류가 흐를 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(918)에 흐르는 전류의 크기는 제1 코일(911)과 제2 코일(918) 사이의 상호인덕턴스의 크기가 작을수록 작을 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(918) 및 제2 커패시터(919)의 공진 주파수가 무선 전력 수신기(901)의 동작 주파수에 비하여 많이 낮을수록 제2 코일(918)에 흐르는 전류의 크기가 작을 수 있다.
도 10a를 참조하면, 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)이 풀 브리지 구조를 형성하고, 제1 MOSFET(915) 및 제2 MOSFET(916)의 드레인은 정류 회로(920)의 출력단에 연결되기 때문에, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(920)의 출력단에 공급되어, 커패시터(930) 및 로드(940)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(917)가 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 off 상태로 스위칭할 때, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)의 바디 다이오드에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(920)의 출력단에 공급되어, 커패시터(930) 및 로드(940)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(917)는 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(915) 및 제2 MOSFET(916)을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 도 10b는 구동 회로(917)가 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(915) 및 제2 MOSFET(916)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(901)의 등가회로를 도시한다. 도 10b에서, 전류가 흐르는 구성요소는 검은색으로, 전류가 흐르지 않는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 10b를 참조하면, on 상태로 스위칭되는 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)에는 전류가 흐르므로, 공진 회로는 제1 코일(911), 제1 커패시터(912), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)의 폐루프를 형성하는 제2 회로(1010b) 및 제3 MOSFET(913), 제4 MOSFET(914), 제2 코일(918), 및 제2 커패시터(919)를 포함하는 제3 회로(1020b)를 포함할 수 있다. 즉, 공진 회로는, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제2 회로(1010b)에 전류가 유도되고, 제1 코일(911)에 의하여 발생하는 자기장에 기초하여, 제3 회로(1020b)에 전류가 유도됨으로써 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 이 때, 수신된 무선 전력은 정류 회로(920)에 의하여 정류되고, 정류된 무선 전력은 커패시터(930) 및 로드(940)에 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동 회로(917)가 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914) 각각의 on/off를 스위칭함에 따라, 공진 회로의 동작은 달라질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(917)는 정류 회로(920)의 출력단의 전압(Vrec)에 기초하여 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914) 각각의 on/off를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(917)는 정류 회로(920)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(915), 제2 MOSFET(916), 제3 MOSFET(913), 및 제4 MOSFET(914)을 동기적으로 스위칭하고, 정류 회로(920)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제3 MOSFET(913) 및 제4 MOSFET(914)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(915) 및 제2 MOSFET(916)을 off 상태로 스위칭할 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(920)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(921, 922)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 9에 도시된 것과 달리, 정류 회로(920)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 MOSFET을 포함할 수 있다. 정류 회로(920)가 2개의 MOSFET을 포함하는 경우에 대한 상세한 설명은 도 11을 참조하여 후술한다. 다양한 실시예에 따라서, 도 9에 도시된 것과 달리, 정류 회로(920)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 로드(940)는 무선 전력 수신기(901)의 구성요소 중 공진 회로(910), 정류 회로(920), 및 커패시터(930)를 제외한 나머지 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 로드(940)는 DC/DC 컨버터, LDO, 차저, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 11은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 11의 무선 전력 수신기(1101)는 도 9의 무선 전력 수신기(901)와 유사하나, 매칭 네트워크(1150)를 더 포함하고, 정류 회로(1120)가 2개의 다이오드가 아닌 2개의 MOSFET(1121, 1122)을 포함한다는 점에서만 차이가 있다. 따라서, 도 11의 공진 회로(1110), 구동 회로(1117), 정류 회로(1120), 커패시터(1130), 및 로드(1140)에 관해서는 도 9의 공진 회로(910), 구동 회로(1117), 정류 회로(920), 커패시터(930), 및 로드(940)에 대하여 상술한 세부 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(1101)는 매칭 네트워크(1150)를 포함할 수 있다. 정류 회로(1120)가 하프 브리지 구조를 가지는 경우, 풀 브리지 구조를 가지는 경우에 비해 임피던스가 작으므로, 매칭 네트워크(1150)는 감소한 임피던스를 보충하는 데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 매칭 네트워크는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 매칭 네트워크는 2개의 커패시터 및 1개의 인덕터를 포함하고, 매칭 네트워크의 제1단은 제1 커패시터의 제1단이고, 제1 커패시터의 제2단은 제2 커패시터의 제1단 및 인덕터의 제1단에 연결되고, 제2 커패시터의 제2단 및 인덕터의 제2단은 매칭 네트워크의 제2단일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(1120)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 MOSFET(1121, 1122)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 2개의 MOSFET 각각의 on/off 상태는 2개의 MOSFET 각각에 걸리는 전압에 따라 교호적인(alternating) 방식으로 제어될 수 있다.
예를 들어, 정류 회로(920)에 포함되는 2개의 MOSFET은 구동 회로(1117)에 의하여 스위칭될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1117)는 정류 회로(1120)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(1115), 제2 MOSFET(1116), 제3 MOSFET(1113), 및 제4 MOSFET(1114)을 동기적으로 스위칭하거나 제1 MOSFET(1115), 제2 MOSFET(1116), 제3 MOSFET(1113), 및 제4 MOSFET(1114)을 off 상태로 스위칭하면서, 정류 회로(1120)에 포함되는 2개의 MOSFET을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 또는, 구동 회로(1117)는 정류 회로(1120)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제3 MOSFET(1113) 및 제4 MOSFET(1114)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(1115) 및 제2 MOSFET(1116)을 off 상태로 스위칭하고, 정류 회로(1120)에 포함되는 2개의 MOSFET을 교호적으로 스위칭할 수 있다.
도 11에 도시된 것과 다르게, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(920)에 포함되는 2개의 MOSFET은 구동 회로(1117) 외의 별개의 구동 회로(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기의 회로도이다. 도 13a 및 도 13b는 도 12에 도시된 무선 전력 수신기의 등가회로를 도시한다.
도 12를 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신기(1201)는 공진 회로(1210), 정류 회로(1230), 커패시터(1240), 및 로드(1250)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 공진 회로는 제1 코일(1211), 제1 커패시터(1212), 제2 코일(1218), 제2 커패시터(1219), 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 제4 MOSFET(1214), 및 구동 회로(1217)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(1218)은 닷(dot) 방향이 도 12에 도시된 방향과 반대로 표시되도록 권선될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(1218) 및 제2 커패시터(1219)는 직렬로 연결될 수 있다. 직렬로 연결된 제2 코일(1218) 및 제2 커패시터(1219)의 일단은 접지에 연결되고, 직렬로 연결된 제2 코일(1218) 및 제2 커패시터(1219)의 타단은 정류 회로(1230)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)은 풀 브리지 구조를 형성할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 MOSFET(1215) 및 제2 MOSFET(1216)의 드레인은 정류 회로(1230)의 출력단에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)의 소스는 접지에 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신기(1201)는 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)을 구동하기 위해 도 1에 도시된 게이트 구동 회로(160)와 같은 분리된 게이트 구동 회로(isolated gate driver circuit)를 필요로 하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1217)는 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 동기적으로 스위칭하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)에 각각 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1217)는 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 off 상태로 스위칭하기 위한 구동 신호를 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)에 각각 제공할 수 있다. 도 13a는 구동 회로(1217)가 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 동기적으로 스위칭하거나 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(1201)의 등가회로를 도시한다. 도 13a에서, 상대적으로 작은 전류가 흐르는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 13a를 참조하면, 구동 회로(1217)가 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 동기적으로 스위칭할 때, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제1 코일(1211) 및 제1 커패시터(1212)를 포함하는 제1 회로(1010a)에 전류가 유도될 수 있다. 제1 회로(1010a)에 유도되는 전류가 교류이므로, 유도 전류의 부호에 따라 구동 회로는 제1 MOSFET(1215) 및 제4 MOSFET(1214)을 on으로 스위칭하고, 제2 MOSFET(1216) 및 제3 MOSFET(1213)을 off로 스위칭하거나, 제2 MOSFET(1216) 및 제3 MOSFET(1213)을 on으로 스위칭하고, 제1 MOSFET(1215) 및 제4 MOSFET(1214)을 off로 스위칭할 수 있다.
도 13a를 참조하면, 구동 회로(1217)가 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 동기적으로 스위칭할 때, 제2 코일(1218), 제2 커패시터(1219), 및 정류 회로(1230)에는 제1 회로(1010a)에 흐르는 전류보다 작은 전류가 흐를 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(1218)에 흐르는 전류의 크기는 제1 코일(1211)과 제2 코일(1218) 사이의 상호인덕턴스 M2f의크기가 작을수록 작을 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 코일(1218) 및 제2 커패시터(1219)의 공진 주파수가 무선 전력 수신기(1201)의 동작 주파수에 비하여 많이 낮을수록 제2 코일(1218)에 흐르는 전류의 크기가 작을 수 있다.
도 13a를 참조하면, 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)이 풀 브리지 구조를 형성하고, 제1 MOSFET(1215) 및 제2 MOSFET(1216)의 드레인은 정류 회로(1230)의 출력단에 연결되기 때문에, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(1230)의 출력단에 공급되어, 커패시터(1240) 및 로드(1250)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1217)가 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 off 상태로 스위칭할 때, 제1 회로(710a)에 유도된 전력은 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)의 바디 다이오드에 의하여 정류되고, 정류된 전력이 정류 회로(1230)의 출력단에 공급되어, 커패시터(1240) 및 로드(1250)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1217)는 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(1215) 및 제2 MOSFET(1216)을 off 상태로 스위칭할 수 있다. 도 13b는 구동 회로(1217)가 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(1215) 및 제2 MOSFET(1216)을 off 상태로 스위칭할 때 무선 전력 수신기(1201)의 등가회로를 도시한다. 도 13b에서, 전류가 흐르는 구성요소는 검은색으로, 전류가 흐르지 않는 구성요소는 점선으로 표시되었다.
도 13b를 참조하면, on 상태로 스위칭되는 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)에는 전류가 흐르므로, 공진 회로는 제1 코일(1211), 제1 커패시터(1212), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)의 폐루프를 형성하는 제2 회로(1310b) 및 제2 코일(1218), 제2 커패시터(1219)를 포함하는 제3 회로(1320b)를 포함할 수 있다. 즉, 공진 회로는, 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여, 제2 회로(1310b)에 전류가 유도되고, 제1 코일(1211)에 의하여 발생하는 자기장에 기초하여, 제3 회로(1320b)에 전류가 유도됨으로써 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 이 때, 수신된 무선 전력은 정류 회로(1230)에 의하여 정류되고, 정류된 무선 전력은 커패시터(1240) 및 로드(1250)에 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동 회로(1217)가 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214) 각각의 on/off를 스위칭함에 따라, 공진 회로의 동작은 달라질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 구동 회로(1217)는 정류 회로(1230)의 출력단의 전압(Vrec)에 기초하여 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214) 각각의 on/off를 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로(1217)는 정류 회로(1230)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 이상일 때 제1 MOSFET(1215), 제2 MOSFET(1216), 제3 MOSFET(1213), 및 제4 MOSFET(1214)을 동기적으로 스위칭하고, 정류 회로(1230)의 출력단의 전압(Vrec)이 임계치 미만일 때 제3 MOSFET(1213) 및 제4 MOSFET(1214)을 on 상태로 스위칭하고, 제1 MOSFET(1215) 및 제2 MOSFET(1216)을 off 상태로 스위칭할 수 있다.
다시 도 12를 참조하면, 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로(1230)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(1231, 1232)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 12에 도시된 것과 달리, 정류 회로(1230)는 하프 브리지 구조를 형성하는 2개의 MOSFET을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 도 12에 도시된 것과 달리, 정류 회로(1230)는 풀 브리지 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 로드(1250)는 무선 전력 수신기(1201)의 구성요소 중 공진 회로(1210), 정류 회로(1230), 및 커패시터(1240)를 제외한 나머지 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 로드(1250)는 DC/DC 컨버터, LDO, 차저, 및 배터리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(601)는, 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로, 및 상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로(617)를 포함하고, 상기 공진 회로는, 제1 코일(611), 제2 코일(618), 및 제1 커패시터(612)를 포함하고, 상기 정류 회로는 풀 브리지 (full bridge) 구조를 형성하는 제1 정류 회로와 제2 정류 회로(630)를 포함하고, 상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET(615), 제2 MOSFET(616), 제3 MOSFET(613), 및 제4 MOSFET(614)을 포함하고, 상기 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616)의 소스는 상기 제1 코일(611)과 상기 제1 커패시터(612)가 직렬로 연결된 공진기의 양단에 연결되고, 상기 제3 MOSFET(613) 및 상기 제4 MOSFET(614)의 소스는 접지에 연결되고, 상기 구동 회로(617)는 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)의 게이트에 연결되고, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615) 및 상기 제2 MOSFET(616)을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 온(on) 상태에 있도록 스윙칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 공진기에 전류가 유도되고, 상기 공진기에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일(618)에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 상기 제2 코일(618)에 유도된 전류는 상기 제2 정류 회로(630)에 의하여 정류될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 정류 회로(630)는 풀 브리지(full bridge) 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드(631, 632, 633, 634)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 정류 회로(630)는 하프 브리지(half bridge) 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드(921, 922)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭할 때, 상기 공진기는 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 수신된 상기 무선 전력은 상기 제1 정류 회로에 의하여 정류될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 오프 상태로 스위칭할 때, 상기 공진기는 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 수신된 상기 무선 전력은 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)의 바디 다이오드에 의하여 정류될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 구동 회로(617)는, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615) 및 상기 제2 MOSFET(616)을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 제2 정류 회로(630)에 포함되는 상기 2개의 MOSFET의 온/오프를 동기적으로 스위칭하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 코일(617)과 상기 제2 정류 회로(630)에 연결되는 매칭 네트워크(1150)를 더 포함하고, 상기 매칭 네트워크(1150)는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신기(601)는 프로세서(830)를 더 포함하고, 상기 프로세서(830)는, 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 상기 구동 회로(617)를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신기(601)는 히스테리시스 비교기(870)를 더 포함하고, 상기 히스테리시스 비교기(870)는 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 인터럽트 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 프로세서(830)는, 상기 인터럽트 신호에 기초하여 상기 구동 회로(617)를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 프로세서(830)는, 상기 정류된 무선 전력의 전압이 임계치 이상인 경우, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 동기적으로 스위칭하거나, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615), 상기 제2 MOSFET(616), 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 오프 상태로 스위칭하도록 상기 구동 회로(617)를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 프로세서(830)는, 상기 정류된 무선 전력의 전압이 임계치 미만인 경우, 상기 구동 회로(617)가 상기 제1 MOSFET(615) 및 상기 제2 MOSFET(616)을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET(613), 및 상기 제4 MOSFET(614)을 온(on) 상태에 있도록 스위칭하도록 상기 구동 회로(617)를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 공진 회로는 제2 커패시터(621), 제3 코일(619), 및 제3 커패시터(622)를 더 포함하고, 상기 제2 코일(618)의 제1단은 상기 제3 MOSFET(613)의 드레인에 연결되고, 상기 제2 코일(618)의 제2단은 상기 제2 커패시터(621)의 제1단에 연결되고, 상기 제2 커패시터(621)의 제2단은 상기 제2 정류 회로(630)에 연결되고, 상기 제3 코일(619)의 제1단은 상기 제4 MOSFET(614)의 드레인에 연결되고, 상기 제3 코일(619)의 제2단은 상기 제3 커패시터(622)의 제1단에 연결되고, 상기 제3 커패시터(622)의 제2단은 상기 제2 정류 회로(630)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 MOSFET(615)의 드레인 및 상기 제2 MOSFET(616)의 드레인은 상기 제2 정류 회로(630)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 공진 회로는 제2 커패시터(919)를 더 포함하고, 상기 제2 코일(918)의 제1단은 상기 제3 MOSFET(913)의 드레인에 연결되고, 상기 제2 코일(918)의 제2단은 상기 제2 커패시터(919)의 제1단에 연결되고, 상기 제2 커패시터(919)의 제2단은 상기 제2 정류 회로(920)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET(615) 및 제2 MOSFET(616) 대신 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기(401)는, 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로, 상기 공진 회로와 연결된 정류 회로(420), 및 구동 회로를 포함하고, 상기 공진 회로는, 제1 코일(411), 제2 코일(413), 제1 커패시터(412), 양방향 스위치, 및 구동 회로(419)를 포함하고, 상기 양방향 스위치는 제1 MOSFET(415) 및 제2 MOSFET(416)을 포함하고, 상기 제1 MOSFET(415) 및 상기 제2 MOSFET(416)의 소스는 접지에 연결되고, 상기 구동 회로(419)는 상기 제1 MOSFET(415) 및 상기 제2 MOSFET(416)의 게이트에 연결되고, 상기 구동 회로(419)가 상기 제1 MOSFET(415) 및 상기 제2 MOSFET(416)을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일(411), 상기 제2 코일(413), 및 상기 제1 커패시터(412)를 포함하는 제1 회로에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 설정되고, 상기 구동 회로(419)가 상기 제1 MOSFET(415) 및 상기 제2 MOSFET(416)을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일(411) 및 상기 제1 커패시터(412)를 포함하는 제2 회로에 전류가 유도되고, 상기 제2 회로에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일(413)을 포함하는 제3 회로에 전류가 유도됨으로써, 상기 무선 전력을 수신하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로(420)는 풀 브리지(full bridge) 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드(421, 422, 423, 424)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로(420)는 하프 브리지(half bridge) 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신기(401)는 상기 정류 회로(420)에 연결되는 매칭 네트워크를 더 포함하고, 상기 매칭 네트워크는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신기(401)는 프로세서를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 상기 구동 회로(419)를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 수신기는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 무선 전력 수신기는, 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 무선 전력 수신기는 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. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 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(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 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.

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로,
    상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로를 포함하고,
    상기 공진 회로는, 제1 코일, 제2 코일, 및 제1 커패시터를 포함하고,
    상기 정류 회로는 풀 브리지 (full bridge) 구조를 형성하는 제1 정류 회로와 제2 정류 회로를 포함하고,
    상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET, 제2 MOSFET, 제3 MOSFET, 및 제4 MOSFET을 포함하고, 상기 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET의 소스는 상기 제1 코일과 상기 제1 커패시터가 직렬로 연결된 공진기의 양단에 연결되고, 상기 제3 MOSFET 및 상기 제4 MOSFET의 소스는 접지에 연결되고,
    상기 구동 회로는 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET의 게이트에 연결되고,
    상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 공진기에 전류가 유도되고, 상기 공진기에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 상기 제2 코일에 유도된 전류는 상기 제2 정류 회로에 의해 정류되는, 무선 전력 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 정류 회로는 풀 브리지(full bridge) 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 정류 회로는 하프 브리지(half bridge) 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 동기적으로 스위칭할 때, 상기 공진기는 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 수신된 상기 무선 전력은 상기 제1 정류 회로에 의하여 정류되는, 무선 전력 수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 오프 상태로 스위칭할 때, 상기 공진기는 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하고, 수신된 상기 무선 전력은 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET의 바디 다이오드에 의하여 정류되는, 무선 전력 수신기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 구동 회로는, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 제2 정류 회로에 포함되는 상기 2개의 MOSFET의 온/오프를 동기적으로 스위칭하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일과 상기 제2 정류 회로 사이에 연결되는 매칭 네트워크를 더 포함하고,
    상기 매칭 네트워크는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는 히스테리시스 비교기를 더 포함하고,
    상기 히스테리시스 비교기는 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 인터럽트 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 상기 인터럽트 신호에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 정류된 무선 전력의 전압이 임계치 이상인 경우, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 동기적으로 스위칭하거나, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET, 상기 제2 MOSFET, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 오프 상태로 스위칭하도록 상기 구동 회로를 제어하도록 설정되는, 무선 전력 수신기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 정류된 무선 전력의 전압이 임계치 미만인 경우, 상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭하고, 상기 제3 MOSFET, 및 상기 제4 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭하도록 상기 구동 회로를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공진 회로는 제2 커패시터, 제3 코일, 및 제3 커패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 코일의 제1단은 상기 제3 MOSFET의 드레인에 연결되고,
    상기 제2 코일의 제2단은 상기 제2 커패시터의 제1단에 연결되고,
    상기 제2 커패시터의 제2단은 상기 제2 정류 회로에 연결되고,
    상기 제3 코일의 제1단은 상기 제4 MOSFET의 드레인에 연결되고,
    상기 제3 코일의 제2단은 상기 제3 커패시터의 제1단에 연결되고,
    상기 제3 커패시터의 제2단은 상기 제2 정류 회로에 연결되는, 무선 전력 수신기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 MOSFET의 드레인 및 상기 제2 MOSFET의 드레인은 상기 제2 정류 회로의 출력단에 연결되는, 무선 전력 수신기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 공진 회로는 제2 커패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 코일의 제1단은 상기 제3 MOSFET의 드레인에 연결되고,
    상기 제2 코일의 제2단은 상기 제2 커패시터의 제1단에 연결되고,
    상기 제2 커패시터의 제2단은 상기 제2 정류 회로에 연결되는, 무선 전력 수신기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 정류회로는 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET 대신 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  16. 무선 전력 송신기로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는 공진 회로,
    상기 공진 회로와 연결된 정류 회로, 및 구동 회로를 포함하고,
    상기 공진 회로는, 제1 코일, 제2 코일, 제1 커패시터, 양방향 스위치를 포함하고,
    상기 양방향 스위치는 제1 MOSFET 및 제2 MOSFET을 포함하고,
    상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET의 소스는 접지에 연결되고,
    상기 구동 회로는 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET의 게이트에 연결되고,
    상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 오프(off) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일, 상기 제2 코일, 및 상기 제1 커패시터를 포함하는 제1 회로에 전류가 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 설정되고,
    상기 구동 회로가 상기 제1 MOSFET 및 상기 제2 MOSFET을 온(on) 상태에 있도록 스위칭할 때, 상기 공진 회로는, 상기 무선 전력 송신기로부터 발생한 자기장에 기초하여 상기 제1 코일 및 상기 제1 커패시터를 포함하는 제2 회로에 전류가 유도되고, 상기 제2 회로에서 발생하는 자기장에 기초하여 상기 제2 코일을 포함하는 제3 회로에 전류가 유도됨으로써, 상기 무선 전력을 수신하도록 설정되는, 무선 전력 수신기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 정류 회로는 풀 브리지(full bridge) 구조를 형성하는 4개의 FET 또는 4개의 다이오드를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 정류 회로는 하프 브리지(half bridge) 구조를 형성하는 2개의 FET 또는 2개의 다이오드를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는 상기 정류 회로에 연결되는 매칭 네트워크를 더 포함하고,
    상기 매칭 네트워크는 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 인덕터를 포함하는, 무선 전력 수신기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 정류된 무선 전력에 기초하여 상기 구동 회로를 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신기.
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