KR20220105430A - 정류기로 제공되는 전력의 위상차를 제어하는 전자 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는, 배터리, 코일 및 커패시터를 포함하고, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 설정된 정류 회로 및 제어 회로를 포함하고, 제어 회로는, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 설정될 수 있다.
Description
본 개시의 다양한 실시 예들은, 정류기로 제공되는 전력의 위상차를 제어하는 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치에 다양한 전자 장치에 대해서 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다.
이러한 무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 전자 장치를 별도의 충전 커넥터로 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
무선 충전에 의한 전력 전송 방법은 송신단의 제1 코일과 수신단의 제2 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도 또는 공진 되어 에너지를 만들어 낸다.
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.
전자 장치(예: 무선 전력 수신 장치)는, 공진 회로(다른 말로, 공진기)를 통하여, 무선 전력 송신 장치로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는, 공진 회로가 특정 주파수에 정합되도록 공진 회로의 임피던스를 조정(예: 임피던스 매칭 회로를 통한 임피던스 매칭(matching))하여, 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
전자 장치와 무선 전력 송신 장치 간의 거리가 변화하는 등의 요인으로 인하여, 전자 장치와 무선 전력 송신 장치 간의 커플링 계수(coupling coefficient, k) 및/또는 상호 인덕턴스(mutual inductance, M)가 변화하게 되면, 전자 장치의 공진 회로를 통해 다른 구성 요소(예: 정류기)로 제공되는 전력에 위상차가 발생할 수 있다. 예를 들어, 공진 회로를 통해 제공되는 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상 간에 차이가 발생할 수 있다. 이로 인하여, 정류기의 전력 변환 효율(예: AC/DC 변환 효율)이 낮아질 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공진 회로로부터 제공되는 전력에 전압 및 전류의 위상차가 발생하면, 정류기를 구성하는 스위치(예: 트랜지스터)의 바이어스 전압을 제어하는 전자 장치 및 그 제어 방법이 제공될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는, 배터리, 코일 및 커패시터를 포함하고, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로, 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 설정된 정류 회로 및 제어 회로를 포함하고, 제어 회로는, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치를 제어하는 방법은, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하는 동작 및 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체는, 실행될 때, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서가, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 전자 장치의 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는, 정류기를 구성하는 스위치(예: 트랜지스터)의 바이어스 전압을 제어하여, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는, 정류기를 구성하는 스위치(예: 트랜지스터)의 바이어스 전압을 제어하여, 정류되는 전력의 전압 및 전류의 위상 차이를 제어할 수 있다.
본 개시에 의하여 발휘되는 다양한 효과들은 상술한 효과에 의하여 제한되지 아니한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한다.
도 2b는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송수신 시스템에 포함되는 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 구성 요소를 도시한다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 공진 회로 및 정류 회로의 루프 회로를 도시한다.
도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 전압 및 전류의 파형을 도시한다.
도 6은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가 정류 회로에 입력되는 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로의 임피던스를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로를 구성하는 복수의 스위치들 각각에 포함되는 트랜지스터들의 일 예를 도시한다.
도 8b는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로를 구성하는 복수의 스위치들 각각에 포함되는 트랜지스터들의 다른 예를 도시한다.
도 9는, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11a는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제1 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제2 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11c는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제3 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11d는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제4 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한다.
도 2b는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송수신 시스템에 포함되는 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 구성 요소를 도시한다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 공진 회로 및 정류 회로의 루프 회로를 도시한다.
도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 전압 및 전류의 파형을 도시한다.
도 6은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가 정류 회로에 입력되는 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로의 임피던스를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8a는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로를 구성하는 복수의 스위치들 각각에 포함되는 트랜지스터들의 일 예를 도시한다.
도 8b는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로를 구성하는 복수의 스위치들 각각에 포함되는 트랜지스터들의 다른 예를 도시한다.
도 9는, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치가, 전압 및 전류의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11a는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제1 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제2 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11c는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제3 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 11d는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압이 제4 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)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(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(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(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(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, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))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(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)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(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)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(176)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(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)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(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(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(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(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(104)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(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)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(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)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(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)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(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)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(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 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 제 2 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 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)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(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)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(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)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.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송수신 시스템(10)을 도시한다. 도 2b는, 다양한 실시예들에 따른, 무선 전력 송수신 시스템(10)에 포함되는 무선 전력 송신 장치(1) 및 전자 장치(2)(예: 도 1의 전자 장치(101))의 구성 요소를 도시한다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송수신 시스템(10)은, 무선 전력 송신 장치(1)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송수신 시스템(10)은, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신하는 적어도 하나의 전자 장치(2, 3)를 포함할 수 있다. 전자 장치(2, 3)는, 무선으로 전력을 수신할 수 있다는 점에서, 무선 전력 수신기로 명명될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신 장치(1)는, 적어도 하나의 전자 장치(2,3)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 다양한 무선 충전 방식에 따라 전자 장치(2, 3)로 전력을 송신할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 공진 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로(또는 증폭 회로), 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃 밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준(또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류(예: 교류 전류)가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 코일을 통하여 자기장을 생성하는 과정을 무선 전력을 출력한다고 표현할 수 있고, 상기 생성된 자기장에 기반하여 전자 장치(2, 3)에 유도 기전력이 생성되는 과정을 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 무선 전력 송신 장치(1)가 전자 장치(2, 3)에 전력을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 전자 장치(2, 3)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(2, 3)의 코일에서 유도 기전력을 발생됨에 따라서, 코일로부터 교류 전류가 출력되거나, 또는 코일에 교류 전압이 인가되는 과정을, 전자 장치(2, 3)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
다른 예에서, 무선 전력 송신 장치(1)는, 전자기파 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 전자기파 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로(또는 증폭 회로), 분배 회로, 위상 쉬프터, 복수 개의 안테나들(예: 패치 안테나, 다이폴 안테나, 및/또는 모노폴 안테나)을 포함하는 전력 송신용 안테나 어레이, 아웃 밴드 방식의 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)등을 포함할 수 있다. 복수 개의 안테나들 각각은 RF(radio frequency) 웨이브를 형성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, 안테나 별로 입력되는 전기적인 신호의 위상 및/또는 진폭을 조정함으로써 빔-포밍을 수행할 수 있다. 전자 장치(2, 3)는, 주변에 형성된 RF 웨이브를 이용하여 전류를 출력할 수 있는 안테나를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 RF 웨이브를 형성하는 과정을, 무선 전력 송신 장치(1)가 전력을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 전자 장치(2, 3)가 RF 웨이브를 이용하여 안테나로부터 전류를 출력하는 과정을, 전자 장치(2, 3)가 전력을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 유도 방식에 따라 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)가 유도 방식에 의한 경우에, 무선 전력 송신 장치(1)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로(또는 증폭 회로), 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는, WPC(wireless power consortium) 표준(또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 송신 장치(1)는, 전자 장치(2, 3)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 인-밴드 방식에 따라 전자 장치(2, 3)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2, 3)는, 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 따라, 로드(또는, 임피던스)를 변경할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2, 3)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 크기 변경에 기초하여 로드 변경(또는, 임피던스 변경)을 측정함으로써, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1)는, 아웃-밴드 방식에 따라 전자 장치(2, 3)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1) 또는 전자 장치(2, 3)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는 미디어 데이터를 송신할 수도 있으며, 구현에 따라 복수 개의 상이한 통신 회로(예: BLE 통신 모듈, Wi-fi 모듈, Wi-gig 모듈)들 각각이 미디어 데이터, 무선 전력 송수신 제어 신호를 각각 송수신할 수도 있다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(2)는, 무선 전력 송신 장치(1)의 충전 가능 영역(4) 내에 위치(또는, 진입)할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(2)는 무선 전력 송신 장치(1)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(2)는, 포함하고 있는 코일에 전압이 유도되어 출력되는 전력을 처리(예: 정류, 컨버팅(또는 레귤레이팅))하여, 전자 장치(2)의 로드(예: 배터리, 또는 배터리를 충전하기 위한 차저(이하, 충전 회로))로 전달할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 전자 장치(2)는, 공진 회로(예: 코일(201) 및 커패시터(203))을 통해, 무선 전력 송신 장치(1)로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 전자 장치(2)와 무선 전력 송신 장치(1) 사이의 거리(d)가 변화하면, 무선 전력 송신 장치(1)와 전자 장치(2) 간의 커플링 계수 및/또는 상호 인덕턴스(예: 도 2b의 M)가 변화할 수 있다. 이로 인하여, 전자 장치(2) 측에서 무선 전력 송신 장치(1) 측을 바라본(예: 도 2b의 ⓐ) 임피던스(예: 리액턴스(reactance))가 변화하여, 공진 회로(예: 코일(201) 및 커패시터(203))의 전압의 위상 및 전류의 위상 간에 차이(예: 전압 및 전류의 시간 변위 차이)가 발생할 수 있다. 예를 들어, 공진 회로(예: 커패시터(203)) 및 정류 회로(다른 말로, 정류기(rectifier))(미도시)는 루프(loop) 회로를 형성할 수 있으며, 공진 회로(예: 코일(201) 및 커패시터(203))로부터 정류 회로(미도시)로 제공되는 전력에 기반하여, 공진 회로(예: 커패시터(203)) 및 정류 회로(미도시)로 형성된 루프 회로에는 전류가 흐를 수 있으며, 공진 회로에는 전압(예: 커패시터(203)의 양단 전압)이 인가될 수 있다. 한편, 루프 회로에 흐르는 전류 및 공진 회로에 인가되는 전압 사이에 위상 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(2)에는 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭 회로가 포함될 수 있으나, 임피던스 매칭 회로에 의한 임피던스 매칭이 불가능한 충전 환경에서는, 루프 회로에 흐르는 전류 및 공진 회로에 인가되는 전압 사이의 위상 차이가 상대적으로 클 수 있다. 이로 인하여, 정류 회로(미도시)에 의해 공진 회로(예: 코일(201) 및 커패시터(203))로부터 제공된 전력(예: 교류 전력)을 정류될 때, 정류기(미도시)가 포함하는 스위치(예: 다이오드(diode), BJT(bipolar junction transistor) 및/또는 FET(field effect transistor))에서 스위칭 손실(switching loss)이 발생할 수 있으며, 전력 변환 효율이 낮아질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 가능 영역(4) 내 다른 전자 장치(3)가 진입하거나, 충전 가능 영역(4) 내 금속성 물질이 위치하는 경우에도, 전자 장치(2) 측에서 바라본 임피던스(예: 리액턴스)가 변화할 수 있으며, 이로 인하여, 공진 회로(예: 코일(201) 및 커패시터(203))의 전압의 위상 및 전류의 위상 간에 차이가 발생하고, 정류 회로의 전력 변환 효율이 낮아질 수 있다.
도 3은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(101)의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 공진 회로(301), 정류 회로(다른 말로, 정류기(rectifier))(303), DC/DC 컨버터(DC/DC converter)(305), 차저(charger)(다른 말로, 충전 회로(charging circuit))(307), 배터리(309)(예: 도 1의 배터리(189)), 제어 회로(다른 말로, 컨트롤러(controller))(311)(예: 도 1의 프로세서(120)) 및/또는 통신 회로(313)(예: 도 1의 통신 모듈(190))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 공진 회로(301)에서는, 무선 전력 송신 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))에 의하여 형성되는 자기장 및/또는 전기장에 기반하여 전력이 발생할 수 있다. 공진 회로(301)에서는 교류 전력이 발생할 수 있으며, 교류 전력은 정류 회로(303)로 전달될 수 있다. 공진 회로(301)는, 적어도 하나의 코일(예: 도 2a의 코일(201)) 및 적어도 하나의 커패시터(예: 도 2b의 커패시터(203))를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터가 연결되는 구성에는 제한이 없다.
다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)는, 공진 회로(301)로부터 제공받은 교류 전력을 직류 전력으로 정류할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)는, 브릿지(bridge) 회로(예: 풀(full)-브릿지 회로 또는 하프(half)-브릿지 회로)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)는, 제어 회로(311)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)가 브릿지 회로로 구현될 경우에, 브릿지 회로의 스위칭 소자(다른 말로, 스위치)(예: 트랜지스터)의 온/오프 상태는, 제어 회로(311)에 의하여 제어될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)의 출력단 전압(VRECT)은, 정류 회로에 포함된 스위치들의 스위칭에 따라 정류된 전력의 전압일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, 정류 회로(303)로부터 전달받은 정류 전압을 컨버팅(converting)하거나, 레귤레이팅(regulating)을 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, 실질적으로 일정한 전압을 가지는 전력을 제공할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, 구현에 따라 전자 장치(101)에 포함되지 않을 수도 있다. DC/DC 컨버터(305)가 포함되지 않는 실시예에서는, 본 개시에서 기재된 "DC/DC 컨버터(305)로 제공되는"의 표현은 "차저(307)로 제공되는"의 표현으로 이해될 수 있으며, "DC/DC 컨버터(305)로부터 제공되는"의 표현은 "정류 회로(303)로부터 제공되는"의 표현으로 이해될 수 있을 것이다. 다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, 차저(307) 이외에도 적어도 하나의 하드웨어(또는, 적어도 하나의 하드웨어에 전력을 제공하기 위한 PMIC(power management integrated circuit))에 연결될 수도 있으며, 적어도 하나의 하드웨어(또는, PMIC)는, DC/DC 컨버터(305)로부터의 전력을 이용하여 동작할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 하드웨어는, 개별적인 PMIC에 각각(respectively) 연결될 수도 있으며, 적어도 하나의 하드웨어는, 각각에 대응하는 PMIC를 통해 제공된 전력을 이용하여 동작할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, 하나 이상의 DC/DC 컨버터들로 구현될 수 있으며, 개수에는 제한이 없다. 다양한 실시예들에 따르면, DC/DC 컨버터(305)는, LDO(low-dropout) 레귤레이터(regulator)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 차저(307)는, DC/DC 컨버터(305)로부터 출력되는 전력을 수신할 수 있으며, 수신된 전력을 이용하여 차저(307)에 연결된 배터리(309)를 충전할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차저(307)는, 다양한 충전 모드(예: CC(constant current) 모드, CV(constant voltage) 모드, 또는 급속 충전 모드 등)에 기반하여, 배터리(309)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차저(307)는, 배터리(309)의 충전 상태에 기반하여, 배터리(309)로 인가되는 전류(예: 배터리(309)를 충전하기 위한 전류) 및/또는 전압을 제어할 수 있다. 다른 예로, 충전 회로(207)는, 사용자 입력에 기반하여 배터리(309)로 인가되는 전류 및/또는 전압을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 입력에 따라 급속 충전 모드가 선택된 경우, 차저(307)는, 급속 충전 모드에 대응하는 설정에 따라 전류 및/또는 전압을 제어할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는 PMIC(미도시)를 포함할 수 있으며, 차저(307)는, PMIC에 포함된 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차저(307)는, PMIC에 포함되지 않은 형태(예: PMIC 외부에 위치하는 형태)로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리(309)는, 충전이 가능한 이차 전지이면, 그 종류에는 제한이 없다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)가 브릿지 회로(예: 풀-브릿지 회로 또는 하프-브릿지 회로)로 구현된 경우에, 제어 회로(311)는, 브릿지 회로의 스위치 (예: 트랜지스터)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 공진 회로(301)로부터 정류 회로(303)로 제공되는 전력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 공진 회로(301)로부터 정류 회로(303)로 제공되는(예: 입력되는) 전력의 전압(VAC)(예: 교류 전압) 및 전류(IAC)(예: 교류 전류)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 공진 회로(301) 및 정류 회로(303) 사이에 배치된 적어도 하나의 센서(예: 전류 센서, 전압 센서 및/또는 전력 센서)를 이용하여, 전압(VAC) 및 전류(IAC)를 감지할 수 있으며, 전압(VAC) 및 전류(IAC)를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서가 배치되는 위치는 전술한 위치에 제한되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 감지된 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이(phase difference)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 비교기(comparator), 위상 검출기(phase detector), ADC(analog-digital converter) 샘플러(sampler) 및/또는 그 밖에 다양한 구성 요소를 이용하여, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이를 확인할 수 있다. 예를 들어, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상보다 늦다면, 지상(lagging) 상태라고 확인될 수 있다. 예를 들어, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상보다 빠르다면, 진상(leading) 상태라고 확인될 수 있다. 또한, 위상이 같으면 동상(in phase) 상태라고 확인될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이를 확인함에 기반하여, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스(bias) 전압(예: 각 스위치들에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들의 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스 전압(예: 각 스위치들에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들의 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어함으로써, 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 본 개시에서, "바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행한다"는 것은, 정류 회로(303)의 입력단(예: 도 4의 P 지점 및/또는 Q 지점)에서, 공진 회로(301) 측을 바라본 임피던스와 정류 회로(303) 측을 바라본 임피던스를 매치시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스를 제어하거나 및/또는 스위치들(예: 트랜지스터)의 전도각(conduction angle)을 제어함으로써, 임피던스 매칭을 수행할 수 있으며, 이하에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이를 확인함에 기반하여, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스 전압(예: 각 스위치들에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들의 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어함으로써, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스를 제어할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들 각각은, 직렬 및/또는 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터(예: BJT 및/또는 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)(예: N-MOSFET 또는 P-MOSFET)들을 포함할 수 있다. 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)의 스위치들의 온/오프 상태를 제어(예: 턴-온 및 턴-오프)하여 공진 회로(301)로부터 제공되는 전력(예: 교류 전력)이 정류되도록 할 수 있으며, 정류 회로(303)의 스위치들에 포함된 트랜지스터들 중 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지될 적어도 하나의 트랜지스터의 개수를 결정할 수 있다. 제어 회로(311)는, 예를 들어, 구동 회로(예: 게이트 드라이버(gate driver))가 게이트-소스 전압(Vgs))이 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth)) 이하가 되도록 하는 게이트 전압(Vg)이 결정된 개수의 트랜지스터에 인가하도록 제어하여, 결정된 개수의 트랜지스터가 정류 과정에서 턴-오프 상태로 유지되도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 정류 과정에서 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수에 기반하여, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스(다른 말로, 각 스위치의 입력 임피던스)(예: 커패시턴스(예: 드레인-소스 커패시턴스(drain-source capacitance, Cds)) 및/또는 온(on) 저항(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on))), 내압 및/또는 반응 속도가 결정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이를 확인함에 기반하여, 스위치들(예: 트랜지스터)의 전도각을 제어(예: 조정)할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스 전압(예: 각 스위치들에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들의 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어함으로써, 스위치들(예: 트랜지스터)의 전도각을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들의 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어할 수 있다.
상술한 제어 회로(303)의 제어 동작에 따라서, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이가 감소(또는, 제거)될 수 있으며, 구체적인 방법은 후술하는 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로(311)는, 정류 회로(303)의 출력단 전압(VRECT) 및 정류 회로(303)로부터 출력되는 전류(IRECT)를 감지할 수도 있으며, 정류 회로(303)로부터 출력되는 전력이 최대가 되도록(예: 출력단 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)을 곱한 값이 최대가 되도록), 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스를 제어하거나, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스 전압을 제어할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 정류 회로(303)의 출력단에 ADC 샘플러를 더 포함할 수 있다. 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 스위칭 동작에 기반하여, 출력단 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)에는 고차 고조파가 포함될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, ADC 샘플러를 이용하여, 출력단 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)를 샘플링하여, 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)에 포함된 고차 고조파에 기반하여, 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)의 위상 차이를 확인하고, 전압(VRECT) 및 전류(IRECT)의 위상 차이가 감소하도록, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 임피던스를 제어하거나, 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 바이어스 전압을 제어할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 마이크로프로세서 또는 MCU(micro controlling unit)로 구현될 수도 있으나, 제한은 없다. 다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(311)는, 아날로그 소자를 포함하도록 구현될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(313)는, 예를 들어, BLE 통신 회로로 구현될 수 있으나, 통신 신호를 송/수신할 수 있는 회로라면, 그 통신 방식에는 제한이 없다. 다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(313)는, 무선 전력 송신 장치(1)로 수신 전력 정보를 전송할 수 있다.
본 개시에서 설명되는 동작들은, 특별한 언급이 없는 한, 제어 회로(311)가 수행하거나, 다른 구성 요소(예: 정류기(303))로 하여금 지정된 동작을 수행하도록 제어하는 동작일 수 있다.
도 4는, 다양한 실시예들에 따른, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301)) 및 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))의 루프 회로를 도시한다. 도 5는, 다양한 실시예들에 따른, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 파형을 도시한다.
도 4를 참조하면, 공진 회로(301)의 커패시터(예: 도 2의 커패시터(203)) 및 정류 회로(303)의 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)이 도시된다. 예를 들어, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d) 각각은, 하나 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 도 4에서는, 설명의 편의상, 각 스위치(401a, 401b, 401c 또는 401d)가 단수의(single) 트랜지스터를 포함하는 경우로 설명하도록 한다. 다양한 실시예들에 따르면, 커패시터(203) 및 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d) 사이에는 적어도 하나의 커패시터(403a 또는 403b)이 배치될 수 있으며, 생략될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)의 출력단에는 커패시터(409) 및/또는 저항(미도시)가 배치될 수 있으며, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)의 스위칭 동작에 따라 정류된 전력이 커패시터(409)에 저장되었다가, DC/DC 컨버터(예: 도 3의 DC/DC 컨버터(305))로 전달될 수 있다. 한편, 커패시터(409)는, DC/DC 컨버터(305)의 입력용 커패시터로 이용될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 커패시터(409)의 양단 전압(Vrect)은, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)의 스위칭 동작에 따라 정류된 전력의 전압일 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, PGND(411)는, 전력 그라운드(power ground)일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 커패시터(203) 및 정류 회로(303)(예: 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d))에는, 공진 회로(301)로부터 입력된 교류 전류(예: 도 3의 전류(IAC))가 흐르는 루프 회로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 공진 회로(301)로부터 P 지점으로 입력되는(예: P 지점을 향하여 흐르는) 교류 전류(IAC+)는, 제1 스위치(401a) 및 제4 스위치(401d)가 온 상태로 제어(예: 턴-온)되고 제2 스위치(401b) 및 제3 스위치(401c)가 오프 상태로 제어(예: 턴-오프)됨에 기반하여, 커패시터(203), 제1 스위치(401a), 커패시터(409) 및 제4 스위치(401d)를 연결하는 경로(405)로 흐를 수 있다. 예를 들어, 공진 회로(301)로부터 Q 지점으로 입력되는(예: Q 지점을 향하여 흐르는) 교류 전류(IAC-)는, 제2 스위치(401b) 및 제3 스위치(401c)가 온 상태로 제어(예: 턴-온)되고 제1 스위치(401a) 및 제4 스위치(401b)가 오프 상태로 제어(예: 턴-오프)됨에 기반하여, 커패시터(203), 제3 스위치(401c), 커패시터(409) 및 제2 스위치(401b)를 연결하는 경로(407)로 흐를 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(311))의 제어에 따라서, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)은 적절한 타이밍에 온 또는 오프 상태로 제어(예: 스위칭)될 수 있으며, 공진 회로(301)로부터 입력되는 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간에 차이가 존재한다면, 스위칭 손실이 발생할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는, 공진 회로(301)에 인가되는 전압 및/또는 전류 중 적어도 하나를 스위치의 온/오프 제어를 위한 동기 신호로 이용할 수 있으나, 동기 신호로 이용되는 신호의 종류에는 제한이 없다.
도 5를 참조하면, 공진 회로(301)로부터 입력되는 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 시간에 따른 파형(예: IAC+(503b) 또는 IAC-(503a)) 및 교류 전압(VAC+(501b) 및 VAC-(501a))이 도시된다. 도 5의 VAC+는 도 4의 P 지점에서 측정되는 전압이고, VAC-는 도 4의 Q 지점에서 측정되는 전압일 수 있다. 도 5의 세로 축은, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 상대적인 크기(예: 전류값) 또는 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 상대적인 크기(예: 전압값)이며, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 또는 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 절대적인 크기를 의미하는 것은 아니다. 다양한 실시예들에 따르면, 스위칭 소자들(401a, 401b, 401c 및 401d)이 턴-온 및 턴-오프되는 동안, 커패시터(203) 및 정류 회로(303)(예: 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d))에 두 가지 경로의 루프 회로가 형성됨에 따라서, 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)은 구형파(square wave) 형태의 파형(예: 501a, 501b)을 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 정류 회로(303)의 스위칭 동작에 따라서, VAC는, VAC+ 및 VAC-의 파형으로 측정될 수 있다.
본 개시에서, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상 차이는, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 상승 시점(rising time) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 상승 시점(rising time)의 시간 차이 및 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 또는 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 주파수(frequency)를 곱한 값으로 산출될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 상승 시점은, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 크기(예: 전류값)가 증가하는 시점 또는 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 크기(예: 전류값)가 한 주기(interval) 내에서 최대가 되는 시점으로 확인될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 상승 시점은, 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 크기(예: 전류값)가 증가하는 시점 또는 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 크기(예: 전압값)가 한 주기(interval) 내에서 최대가 되는 시점으로 확인될 수 있다. 만일, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 위상이 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상보다 늦다면(예: 도 5의 (b)), 인덕티브(inductive) 상태 및/또는 지상(lagging) 상태라고 설명될 수 있다. 여기서 인덕티브 상태는 유도성 리액턱스가 용량성 리액턴스보다 큰 상태이다. 만일, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 위상이 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상보다 빠르다면(예: 도 5의 (c)), 커패시티브(capacitive) 상태 및/또는 진상(leading) 상태라고 설명될 수 있다. 여기서 커패시티브 상태는 용량성 리액턴스가 유도성 리액턴스보다 큰 상태이다. 다양한 실시예들에 따르면, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상 차이는, 수학식 1 내지 3를 참조할 때, 전도각(β)과 관련되어 표현될 수 있다.
수학식 1에서, w는 각속도이고, wt는 전압의 위상이고, V0는 정류 회로(303)로 제공되는 전력의 전압의 크기이고, β는 전도각일 수 있다. 수학식 2에서, IAC는 정류 회로(303)로 제공되는 전력의 전류의 진폭일 수 있다. 수학식 3에서, ZL,eq는, 정류 회로(303)의 입력단을 바라본 입력 임피던스이고, RL은, 전자 장치(101)의 로드 저항일 수 있다. 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상 차이는, 수학식 3의 
로, 전도각(β)과 관련될 수 있다. 
이 양의(positive) 값이면 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 위상이 지상 상태이고, 
이 음의(negative) 값이면 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-)의 위상이 진상 상태라고 설명될 수 있다.
한편, 다른 실시예에서는, 전자 장치(101)는, 상술한 위상 값을 대체하여 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 시간에 기반하여, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 위상 값에 기반하여 수행되는 동작을 수행할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)이 정류를 위하여 설정된 타이밍에 턴-온 및 턴-오프되어 공진 회로(301)로부터 입력된 교류 전력이 정류되는 동안(예: 도 5의 (a)), 무선 전력 송신 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1)와 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101)) 간의 커플링 계수 및/또는 상호 인덕턴스(예: 도 2b의 M)가 변화하게 되면, 도 5의 (b) 또는 (c)에 도시된 바와 같이, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상 차이가 발생할 수 있다. 한편, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)이 정류를 위하여 설정된 타이밍에 턴-온 및 턴-오프되어 공진 회로(301)로부터 입력된 교류 전력이 정류되더라도, 각 스위치(401a, 401b, 401c 또는 401d)의 트랜지스터의 내부 임피던스(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on) 및/또는 드레인-소스 커패시턴스(Cds))로 인한 위상 지연(phase delay)에 의해, 교류 전류(IAC+ 또는 IAC-) 및 교류 전압(VAC+ 또는 VAC-)의 위상 차이가 발생할 수 있다. 이러한 위상 차이로 인하여, 스위치들(401a, 401b, 401c 및 401d)의 온/오프 제어(예: 스위칭)에 따라 변환되어 DC/DC 컨버터(305)로 전달되는 전력의 효율(예: 전력 변환 효율)이 낮아지는 문제(예: 스위칭 손실)가 발생할 수 있다.
도 6은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))에 입력되는 전압(예: 도 3의 VAC) 및 전류(예: 도 3의 IAC)의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로(303)를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(600)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 610에서, 외부 전자 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 공진 방식, 전자기파 방식 및/또는 유도 방식에 따라 외부 전자 장치(예: 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 630에서, 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 교류 전력의 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이를 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 공진 회로(301) 및 정류기(303) 사이(예: 도 4의 P 지점 및/또는 Q 지점)에서 측정되는 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이를 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, 전자 장치(101)는, 전류(IAC+) 및 전압(VAC+)의 위상 차이 및/또는 전류(IAC-) 및 전압(VAC-)의 위상 차이를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 650에서, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 지정된 조건은, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 임계 크기를 초과함을 의미할 수 있다. 다른 예로, 지정된 조건은, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 임계 크기만큼 초과함이 지정된 횟수 이상 연속적으로 확인됨을 의미할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 동작 670에서, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)는 브릿지 회로를 구성하는 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d))을 포함하고, 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 각각은 둘 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d))에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 트랜지스터가 턴-오프 상태로 유지되도록, 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 인가되는 바이어스 전압을 제어(예: 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기 이하가 되도록 하는 게이트 전압(Vg)을 인가)할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d))에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 트랜지스터가 턴-오프 상태로 유지되도록 함으로써, 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 임피던스(예: 입력 임피던스)를 조정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 임피던스(예: 입력 임피던스)를 조정됨에 기반하여, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이(또는, 스위칭 손실)가 제어(예: 감소)될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 중 적어도 하나의 스위치에 인가되는(예: 적어도 하나의 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는) 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스위칭 소자에 인가되는 바이어스 전압의 크기가 제어됨에 기반하여, 적어도 하나의 스위칭 소자의 턴-온 또는 턴-오프 되는 타이밍이 조정될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스위칭 소자의 턴-온 또는 턴-오프 되는 타이밍이 조정됨에 기반하여, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이(또는, 스위칭 손실)가 제어(예: 감소)될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스위칭 소자에 인가되는 바이어스 전압의 크기가 제어됨에 기반하여, 전도각(β)을 조정할 수 있다. 전도각(β)이 조정됨에 따라서, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이(예: 
)가 제어(예: 감소)될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 동작 630을 다시 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 공진 회로(301)로부터 제공되는 교류 전력의 전압(VAC) 및 위상(IAC)의 위상을 다시 측정하여, 전압(VAC) 및 위상(IAC)의 위상 차이를 다시 확인할 수 있다.
도 7은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가, 전압(예: 도 3의 VAC) 및 전류(예: 도 3의 IAC)의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))의 임피던스를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(700)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 710에서, 외부 전자 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 730에서, 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 교류 전력의 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 750에서, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 정류 회로(303)의 입력 임피던스를 증가시키거나(예: 동작 770) 또는 감소시킬 수 있다(예: 동작 790). 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 동작 710을 다시 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 정류 회로(303)의 임피던스(예: 입력 임피던스)를 유지(예: 정류 회로(303)에 포함된 스위치들의 커패시턴스를 유지)시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 동작 750에서, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태인지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC+)의 위상이 전압(VAC+)의 위상에 뒤지거나(lagging), 및/또는 전류(IAC-)의 위상이 전압(VAC-)의 위상에 뒤진다고 확인되면, 지상 상태라고 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC+)의 위상이 전압(VAC+)의 위상을 앞서거나(leading), 및/또는 전류(IAC-)의 위상이 전압(VAC-)의 위상을 앞선다고 확인되면, 지상 상태가 아니라고(예: 진상 상태라고) 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태라고 확인되면, 동작 770에서, 정류 회로(303)에 포함된 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태가 아니라고 확인되면, 동작 790에서, 정류 회로(303)에 포함된 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 770 및/또는 동작 790을 수행한 후, 동작 710을 다시 수행할 수 있다.
도 8a는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))를 구성하는 복수의 스위치들(예: 도 4의 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 각각에 포함되는 트랜지스터들의 일 예를 도시한다. 도 8b는, 다양한 실시예들에 따른, 정류 회로(303)를 구성하는 복수의 스위치들(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 각각에 포함되는 트랜지스터들의 다른 예를 도시한다.
다양한 실시예들에 따르면, 정류 회로(303)를 구성하는 복수의 스위치들(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 각각은 둘 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 도 8a 및/또는 도 8b은 복수의 스위치들(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 및/또는 제4 스위치(401d)) 중 어느 하나를 도시한다.
도 8a를 참조하면, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))는, 서로 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들(801a, 801b 및 801c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포함되는 트랜지스터는, BJT 및/또는 MOSFET(예: N-MOSFET 또는 P-MOSFET)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(801a, 801b 및 801c)의 게이트들에는 게이트 전압(Vg)(예: V1, V2 및 V3)이 각각 인가될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(801a, 801b 및 801c)은, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기를 초과할 때 턴-온되고, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기 이하일 때 턴-오프될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기 이하가 되도록 하는 게이트 전압(Vg)이 트랜지스터에 인가되면, 트랜지스터는 턴-오프되어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안(예: 스위칭 소자가 턴-오프 및 턴-온 되어 교류 전력이 직류 전력으로 정류되는 동안), 턴-오프 상태로 유지될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(801a, 801b 및 801c) 중 적어도 하나가 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지됨에 기반하여, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스(예: 스위치에 포함된, 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터 외에 나머지 트랜지스터들의 드레인-소스 커패시턴스(Cds) 값들의 합산 값)가 변경될 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수가 많을수록, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스가 감소하여 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 입력 임피던스(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on))가 증가할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수가 적을수록, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스가 증가하여 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 입력 임피던스(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on))가 감소할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태라고 확인되면, 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수를 감소시켜, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다(예: 동작 770). 도 5를 함께 참조하면, 스위치의 커패시턴스가 증가함에 기반하여, 전류(IAC)의 위상이 빠르게 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (b) → (a)). 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 진상 상태라고 확인되면, 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수를 증가시켜, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스를 감소시킬 수 있다(예: 동작 790). 도 5를 함께 참조하면, 스위치의 커패시턴스가 감소함에 기반하여, 전류(IAC)의 위상이 느리게 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (c) → (a)).
도 8b를 참조하면, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))는, 서로 직렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들(803a, 803b 및 803c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포함되는 트랜지스터는, BJT 및/또는 MOSFET(예: N-MOSFET 또는 P-MOSFET)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(803a, 803b 및 803c)의 게이트들에는 게이트 전압(Vg)(예: V4, V5 및 V6)이 각각 인가될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(803a, 803b 및 803c)은, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기를 초과할 때 턴-온되고, 게이트-소스 전압(VGS)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기 이하일 때 턴-오프될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기 이하가 되도록 하는 크기의 게이트 전압(Vg)이 트랜지스터에 인가되면, 트랜지스터는 턴-오프되어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안(예: 스위칭 소자가 턴-오프 및 턴-온 되어 교류 전력이 직류 전력으로 정류되는 동안), 턴-오프 상태로 유지될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터들(803a, 803b 및 803c) 중 적어도 하나가 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지됨에 기반하여, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스(예: 스위치에 포함된, 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터 외에 나머지 트랜지스터들의 드레인-소스 커패시턴스(Cds) 값들의 역수의 합산 값의 역수)가 변경될 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수가 많을수록, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스가 증가하여 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 입력 임피던스(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on))가 감소할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(303)의 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수가 적을수록, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스가 감소하여 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 입력 임피던스(예: 드레인-소스 온 저항(Rds_on))가 증가할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태라고 확인되면, 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수를 증가시켜, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다(예: 동작 770). 도 5를 함께 참조하면, 스위치의 커패시턴스가 증가함에 기반하여, 전류(IAC)의 위상이 빠르게 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (b) → (a)). 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 진상 상태라고 확인되면, 정류 과정 동안 턴-오프 상태로 유지되는 트랜지스터의 개수를 감소시켜, 스위치(예: 제1 스위치(401a), 제2 스위치(401b), 제3 스위치(401c) 또는 제4 스위치(401d))의 커패시턴스를 감소시킬 수 있다(예: 동작 790). 도 5를 함께 참조하면, 스위치의 커패시턴스가 감소함에 기반하여, 전류(IAC)의 위상이 느리게 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (c) → (a)).
도 9는, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가, 전압(예: 도 3의 VAC) 및 전류(예: 도 3의 IAC)의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(900)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 910에서, 외부 전자 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 930에서, 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 교류 전력의 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이를 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 950에서, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 정류 회로(303)에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 증가시키거나(예: 동작 970) 또는 감소시킬 수 있다(예: 동작 990). 예를 들어, 정류 회로(303)는 브릿지 회로를 구성하는 복수의 스위치들을 포함하고, 각 스위치는 하나 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는, 각 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 동작 910을 다시 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 브릿지 회로를 구성하는 각 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 유지시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 동작 950에서, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태인지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC+)의 위상이 전압(VAC+)의 위상에 뒤지거나, 및/또는 전류(IAC-)의 위상이 전압(VAC-)의 위상에 뒤진다고 확인되면, 지상 상태라고 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC+)의 위상이 전압(VAC+)의 위상을 앞서거나, 및/또는 전류(IAC-)의 위상이 전압(VAC-)의 위상을 앞선다고 확인되면, 지상 상태가 아니라고(예: 진상 상태라고) 확인할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태라고 확인되면, 동작 970에서, 적어도 하나의 트랜지스터의 바이어스 전압을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 브릿지 회로를 구성하는 각 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼씩 증가시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 전자 장치(101)는, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼 증가시킨 후, 다시 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인(예: 동작 930)하고 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 다시 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼 증가시키는 동작을 수행하여, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않을 때까지 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 증가시킬 수도 있다. 이에 따라, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기가 점차적으로 증가될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기(예: DC 전압의 크기)가 증가함에 기반하여, 공진 회로(301)로부터 정류기(303)에 전력이 제공되는 동안, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기를 초과하게 되는 타이밍(다른 말로, 스위칭 타이밍)이 빨라지므로, 브릿지 회로를 구성하는 복수의 스위치들의 턴-온 및 턴-오프되는 타이밍이 빨라질 수 있다. 이를 통해, 전류(IAC)의 위상이 빨라지도록 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (b) → (a)).
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 진상 상태가 아니라고 확인되면, 동작 990에서, 적어도 하나의 트랜지스터의 바이어스 전압을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 브릿지 회로를 구성하는 각 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼씩 감소시킬 수 있다. 더욱 상세하게는, 전자 장치(101)는, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼 감소시킨 후, 다시 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인(예: 동작 930)하고 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 다시 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 일정 크기(예: 0.1V)만큼 감소시키는 동작을 수행하여, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않을 때까지 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 감소시킬 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기(예: DC 전압의 크기)가 감소함에 기반하여, 공진 회로(301)로부터 정류기(303)에 전력이 제공되는 동안, 게이트-소스 전압(Vgs)의 크기가 구동 전압(예: 문턱 전압(Vth))의 크기를 초과하게 되는 타이밍(다른 말로, 스위칭 타이밍)이 느려지므로, 브릿지 회로를 구성하는 복수의 스위치들의 턴-온 및 턴-오프되는 타이밍이 느려질 수 있다. 이를 통해, 전류(IAC)의 위상이 느려지도록 제어되어, 전류(IAC)의 위상 및 전압(VAC)의 위상 간의 차이가 감소할 수 있다(예: 도 5의 (c) → (a)).
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 970 및/또는 동작 990을 수행한 후, 동작 910을 다시 수행할 수 있다.
도 10은, 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가, 전압(예: 도 3의 VAC) 및 전류(예: 도 3의 IAC)의 위상 차이에 기반하여, 정류 회로(예: 도 3의 정류 회로(303))에 포함된 트랜지스터들의 바이어스 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도(1000)이다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 1010에서, 외부 전자 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력을 무선으로 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 1030에서, 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 교류 전력의 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않는다고 확인되면, 동작 1010을 다시 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 전압(VAC)의 위상 및 전류(IAC)의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족한다고 확인되면, 동작 1050에서, 위상 차이에 대응하는 전도각의 조정 정도를 확인할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전도각의 조정 정도는, 위상 차이가 일정 크기(예: 0)이 되도록 하기 위하여, 전류(IAC)의 전도각이 조정될 정도(예: 변화량)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에는, 표 1과 같은, 위상 차이와 전도각의 조정 정도의 관계를 나타내는 정보(예: 매핑 테이블(mapping table))이 미리 저장될 수 있다.
| 위상 차이 | 전도각의 조정 정도 |
| Pd<-π/2 | +π/4 |
| -π/2≤Pd<-π/4 | +π/8 |
| -π/4≤Pd<-π/8 | +π/16 |
| π/8≤Pd<π/4 | -π/16 |
| π/4≤Pd<π/2 | -π/8 |
| π/2≤Pd | -π/4 |
| Otherwise | 0 |
예를 들어, 표 1을 참조하면, 위상 차이(Pd)가 제1 범위(Pd < -π/2)이면, 조정 정도는 제1 값(+ π/4)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제2 범위(-π/2 ≤Pd < -π/4)이면, 조정 정도는 제2 값(+ π/8)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제3 범위(-π/4 ≤Pd < -π/8)이면, 조정 정도는 제3 값(+ π/8)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제4 범위(π/8 ≤Pd < π/4)이면, 조정 정도는 제4 값(- π/16)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제5 범위(π/4 ≤Pd < π/2)이면, 조정 정도는 제5 값(- π/8)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제6 범위(π/2 ≤Pd)이면, 조정 정도는 제6 값(+ π/4)로 결정될 수 있다. 위상 차이(Pd)가 제7 값(-π/8 ≤Pd < π/8)이면, 조정 정도는 제7 크기(0)로 결정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 동작 1070에서, 확인된 조정 정도에 대응하는 크기만큼 적어도 하나의 트랜지스터에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 조정할 수 있다. 예를 들어, 확인된 조정 정도에 대응하는 크기만큼, 각 스위치에 포함된 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 조정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 지상 상태라면, 확인된 조정 정도(예: 제4 범위 내지 제6 범위 중 어느 하나)에 대응하는 크기만큼 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 전류(IAC)의 위상이 전압(VAC)의 위상에 대하여 진상 상태라면, 확인된 조정 정도(예: 제1 범위 내지 제3 범위 중 어느 하나)에 대응하는 크기만큼 하나 이상의 트랜지스터들에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))의 크기를 감소시킬 수 있다.
도 11a는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 제1 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다. 도 11b는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 제2 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다. 도 11c는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 제3 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다. 도 11d는, 다양한 실시예들에 따른, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 제4 크기일 때, 전도각을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 11a 내지 도 11d를 통해, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))을 조정하여, 트랜지스터의 전도각을 조정하는 방법을 설명하도록 한다.
도 11a 내지 도 11d에서, 가로축은 트랜지스터의 드레인-소스 전압(Vds)이고, 세로축은 트랜지스터의 드레인-소스 전류(Ids)이다. 참조 부호 1101은, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 전력에 기반하여, 트랜지스터에 인가되는(예: 입력되는) 드레인-소스 전압(Vds)의 파형이고, 참조 부호 1103a 내지 1103d는, 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301))로부터 제공되는 전력에 기반하여, 트랜지스터에 흐르는(예: 트랜지스터로부터 출력되는) 드레인-소스 전류(Ids)의 파형이다. 참조 부호 1105는, 트랜지스터의 부하 곡선(load line)으로, (-1/Rds_on)의 기울기 값을 가질 수 있다. "Bias point"는, 트랜지스터의 동작점(예: 정지점(quiescent point))이며, 트랜지스터에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, "Bias point"는, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 높을수록, 부하 곡선 상에서 상측에 위치하게 되며, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 낮을수록, 부하 곡선 상에서 하측에 위치하게 될 수 있다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 드레인-소스 전류(Ids)는, 인가되는 드레인-소스 전압(Vds)에 기반하여, 트랜지스터의 동작점(예: Bias point)을 기준으로, 0을 초과하는 범위에서, 참조 부호 1103a 내지 1103d와 같은 파형 형태로 트랜지스터로부터 출력될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 제1 크기일 때, 드레인-소스 전류(Ids)의 파형(1103a)이 도시된다. 이때, 드레인-소스 전류(Ids)의 전도각은, 2π(= 360°)이다. 도 11b를 참조하면, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이, 제1 크기보다 작은 제2 크기일 때, 드레인-소스 전류(Ids)의 파형(1103b)이 도시된다. 이때, 드레인-소스 전류(Ids)의 전도각은, π(= 180°) 내지 2π(= 360°) 범위에 포함될 수 있다. 도 11c를 참조하면, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이, 제2 크기보다 작은 제3 크기일 때, 드레인-소스 전류(Ids)의 파형(1103c)이 도시된다. 이때, 드레인-소스 전류(Ids)의 전도각은, π(= 180°)이다. 도 11d를 참조하면, 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이, 제3 크기보다 작은 제4 크기일 때, 드레인-소스 전류(Ids)의 파형(1103d)이 도시된다. 이때, 드레인-소스 전류(Ids)의 전도각은, 0 내지 π(= 180°) 미만 범위에 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 점차적으로 증가(예: 제1 크기 → 제2 크기 → 제3 크기 → 제4 크기)함에 따라서, 트랜지스터의 전도각은 감소할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터에 인가되는 바이어스 전압(예: 게이트-소스 전압(Vgs))이 점차적으로 감소(예: 제4 크기 → 제3 크기 → 제2 크기 → 제1 크기)함에 따라서, 트랜지스터의 전도각은 증가할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 트랜지스터의 전도각이 증가함에 따라서, 전압(예: VAC)에 대한 전류(예: IAC)의 상대적인 위상이 증가하며(예: Lagging → Leading), 트랜지스터의 전도각이 감소함에 따라서, 전압(예: VAC)에 대한 전류(예: IAC)의 상대적인 위상이 감소(예: Leading → Lagging)할 수 있다. 예를 들어, 수학식 1 내지 수학식 3을 다시 참조하면, 전압(VAC) 및 전류(IAC)의 위상 차이는, 전도각(β)과 관련될 수 있다. 위상 차이(
)가 양의 값일 때(예: 지상 상태), 전도각(β)이 증가함에 따라서, 위상 차이가 감소(예: 위상 차이의 크기가 감소)할 수 있다. 위상 차이(
)가 음의 값일 때(예: 진상 상태), 전도각(β)이 감소함에 따라서, 위상 차이가 감소(예: 위상 차이의 크기가 감소)할 수 있다. 따라서 전자 장치(101)는, 전압(예: VAC) 및 전류(예: IAC)의 위상 차이가 지정된 조건을 만족(예: 일정 크기 이상임)한다고 확인되면, 예를 들어, 전류(예: IAC)의 위상이 전압(예: VAC)의 위상에 대하여 지상 상태일 때, 트랜지스터의 전도각을 증가시키고, 전류(예: IAC)의 위상이 전압(예: VAC)의 위상에 대하여 진상 상태일 때, 트랜지스터의 전도각을 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 전압(예: VAC) 및 전류(예: IAC)의 위상 차이가 감소할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 배터리(예: 도 3의 배터리(309)), 코일 및 커패시터를 포함하고, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로(예: 도 3의 공진 회로(301)), 복수의 트랜지스터들을 포함하고, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 설정된 정류 회로(예: 도 3의 공진 회로(303)) 및 제어 회로(예: 도 3의 제어 회로(311))를 포함하고, 제어 회로는, 외부 전자 장치(예: 도 2a의 무선 전력 송신 장치(1))로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터는, 브릿지 회로를 구성하고, 브릿지 회로의 복수의 스위치들 각각은, 직렬 또는 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 복수의 스위치들에 포함된 복수의 트랜지스터들에 인가되는 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압의 제어를 다시 수행하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않음에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 유지하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나가 턴-오프(turn-off)되고, 적어도 하나의 트랜지스터가 턴-오프된 상태로, 적어도 하나의 트랜지스터 이외의 나머지 트랜지스터들이 턴-오프 및 턴-온됨으로써 교류 전력이 직류 전력으로 정류될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 지상(lagging) 상태임에 기반하여, 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 증가하도록, 복수의 스위치들을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 진상(leading) 상태임에 기반하여, 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 감소하도록, 복수의 스위치들을 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 증가시키도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 감소시키도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 바이어스 전압이 제어됨에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 전도각(conduction angle)이 변경될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로는, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 확인된 차이에 기반하여, 적어도 하나의 트랜지스터의 전도각의 조정 정도를 확인하고, 전도각의 조정 정도를 확인함에 기반하여, 조정 정도에 대응하는 크기만큼 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 조정하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치를 제어하는 방법은, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하는 동작 및 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터는, 브릿지 회로를 구성하고, 브릿지 회로의 복수의 스위치들 각각은, 직렬 또는 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작은, 복수의 스위치들에 포함된 복수의 트랜지스터들에 인가되는 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치를 제어하는 방법은, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압의 제어를 다시 수행하는 동작 및 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하지 않음에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 유지하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작은, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 증가하도록, 복수의 스위치들을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작은, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 감소하도록, 복수의 스위치들을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작은, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 증가시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작은, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족하면, 전류의 위상이 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 감소시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체는, 실행될 때, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서가, 외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고, 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 전자 장치의 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 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. "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.
1: 무선 전력 송신 장치
101: 전자 장치
301: 공진 회로
303: 정류 회로
311: 제어 회로
101: 전자 장치
301: 공진 회로
303: 정류 회로
311: 제어 회로
Claims (20)
- 전자 장치에 있어서,
배터리;
코일 및 커패시터를 포함하고, 무선으로 전력을 수신하도록 설정된 공진 회로;
복수의 트랜지스터들을 포함하고, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 설정된 정류 회로; 및
제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는,
외부 전자 장치로부터 상기 전력이 무선으로 수신되는 동안, 상기 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 설정된 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터는, 브릿지 회로를 구성하고,
상기 브릿지 회로의 복수의 스위치들 각각은, 직렬 또는 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들을 포함하는 전자 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 복수의 스위치들에 포함된 상기 복수의 트랜지스터들에 인가되는 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하도록 설정된 전자 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압의 제어를 다시 수행하고,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하지 않음에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 유지하도록 설정된 전자 장치. - 제3항에 있어서,
상기 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나가 턴-오프(turn-off)되고,
상기 적어도 하나의 트랜지스터가 턴-오프된 상태로, 상기 적어도 하나의 트랜지스터 이외의 나머지 트랜지스터들이 턴-오프 및 턴-온됨으로써 상기 교류 전력이 상기 직류 전력으로 정류되는 전자 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 지상(lagging) 상태임에 기반하여, 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 증가하도록, 상기 복수의 스위치들을 제어하도록 설정된 전자 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 진상(leading) 상태임에 기반하여, 상기 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 감소하도록, 상기 복수의 스위치들을 제어하도록 설정된 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 증가시키도록 설정된 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 감소시키도록 설정된 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 바이어스 전압이 제어됨에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 전도각이 변경되는 전자 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이를 확인하고,
상기 확인된 차이에 기반하여, 상기 적어도 하나의 트랜지스터의 전도각의 조정 정도를 확인하고,
상기 전도각의 조정 정도를 확인함에 기반하여, 상기 조정 정도에 대응하는 크기만큼 상기 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 조정하도록 설정된 전자 장치. - 전자 장치를 제어하는 방법에 있어서,
외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 상기 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하는 동작; 및
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 상기 전자 장치의 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하는 동작을 포함하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터는, 브릿지 회로를 구성하고,
상기 브릿지 회로의 복수의 스위치들 각각은, 직렬 또는 병렬로 연결된 둘 이상의 트랜지스터들을 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 동작은,
상기 복수의 스위치들에 포함된 상기 복수의 트랜지스터들에 인가되는 게이트 전압들을 제어함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하는 동작을 포함하는 방법. - 제14항에 있어서,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압의 제어를 다시 수행하는 동작; 및
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하지 않음에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 유지하는 동작을 더 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 동작은,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 증가하도록, 상기 복수의 스위치들을 제어하는 동작을 포함하는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 동작은,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 상기 적어도 하나의 스위치의 커패시턴스가 감소하도록, 상기 복수의 스위치들을 제어하는 동작을 포함하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 동작은,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 지상 상태임에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 증가시키는 동작을 포함하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 동작은,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 상기 지정된 조건을 만족하면, 상기 전류의 위상이 상기 전압의 위상에 대하여 진상 상태임에 기반하여, 상기 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 감소시키는 동작을 포함하는 방법. - 컴퓨터로 판독 가능한 비휘발성 기록 매체에 있어서,
상기 기록 매체는, 실행될 때, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서가,
외부 전자 장치로부터 전력이 무선으로 수신되는 동안, 상기 전자 장치의 공진 회로로부터 제공되는 교류 전력의 전압의 위상 및 전류의 위상의 차이를 확인하고,
상기 전압의 위상 및 상기 전류의 위상의 차이가 지정된 조건을 만족함에 기반하여, 상기 전자 장치의 정류 회로에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 적어도 하나의 바이어스 전압을 제어하여 임피던스 매칭을 수행하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 기록 매체.
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