KR20220150550A - 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

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KR20220150550A
KR20220150550A KR1020210057666A KR20210057666A KR20220150550A KR 20220150550 A KR20220150550 A KR 20220150550A KR 1020210057666 A KR1020210057666 A KR 1020210057666A KR 20210057666 A KR20210057666 A KR 20210057666A KR 20220150550 A KR20220150550 A KR 20220150550A
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최보환
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Abstract

다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치{WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE INCLUDING DETUNING CIRCUIT}
다양한 실시예는 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 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.
무선 전력 송신 장치에 의하여 무선 전력 수신 장치에 유도되는 전압이 지나치게 높은 경우 무선 전력 수신 장치가 손상될 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 수신되는 무선 전력의 전압이 특정 수준을 초과하는 경우 공진 회로에 하나 이상의 추가적인 커패시터를 연결하도록 구성되는 디튠 회로를 포함할 수 있다.
도 1은, 비교예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(100)는 제1 코일(112) 및 제1 커패시터(114)를 포함하는 공진 회로, 디튠 회로, 정류 회로(130), 제2 커패시터(140), 차저(150), 및 부하(160)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(미도시)에 의하여 발생한 자기장의 변화에 기초하여, 공진 회로에 포함되는 제1 코일(112)에 전압이 유도될 수 있다. 무선 전력 송신 장치에 의하여 발생한 자기장의 변화에 기초하여, 공진 회로에 포함되는 제1 코일(112)에 전압이 유도되는 것을, 공진 회로 또는 무선 전력 수신 장치(100)가 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하였다고 표현할 수 있다. 제1 코일(112)에 유도되는 전압은 도 1에서 Vin(111)로 표현되었다. 제1 코일(112)의 기생 저항(113)의 크기가 R2로 표현되었다.
디튠 회로는 하나 이상의 디튜닝 커패시터(121, 123) 및 하나 이상의 디튜닝 스위치(122, 124)를 포함할 수 있다.
정류 회로(130)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(131, 132, 133, 134)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(131, 132, 133, 134) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 정류 회로(130)는 공진 회로에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vrec)이 커패시터(140)의 양단에 인가되게 할 수 있다.
부하(160)는 4개의 스위치(131, 132, 133, 134) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(100)와 무선 전력 송신 장치가 놓인 위치에 따라서, 제1 코일(112)에 유도되는 전압의 크기가 무선 전력 수신 장치(100)를 손상시킬 수 있을 정도로 지나치게 높을 수 있다. 이 때, 제어 회로는 디튜닝 스위치들(122, 124)을 오프 상태에서 온 상태로 제어할 수 있다. 디튜닝 스위치들(122, 124)을 온 상태로 제어한다는 것의 의미는, 디튜닝 스위치들(122, 124)에 포함되는 MOSFET의 문턱 전압 이상의 전압을 MOSFET의 게이트에 인가한다는 것을 의미할 수 있다.
디튜닝 스위치들(122, 124)이 온 상태로 제어될 때, 제1 코일(112)에 전압이 유도됨에 따라, 제1 코일(112), 기생 저항(113), 제1 커패시터(114), 디튜닝 커패시터(123), 디튜닝 스위치들(122, 124), 및 디튜닝 커패시터(121)에 동일한 전류가 흐를 수 있다. 제1 코일(112)에 흐르는 전류(Icoil) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 흐르는 전류(IQmd)는 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
정류 회로(130)의 출력단의 전압(Vrec)은 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
수학식 2에서 알 수 있듯이, 디튜닝 스위치들(122, 124)이 온 상태로 제어될 때 정류 회로(130)의 출력단의 전압(Vrec)을 충분히 감소시키기 위해서는, 디튜닝 커패시터(121, 123)들의 커패시턴스가 충분히 클 것이 요구된다. 그러나, 디튜닝 커패시터(121, 123)들의 커패시턴스를 크게 설계하는 경우, 수학식 1에서 알 수 있듯이, 제1 코일(112)에 흐르는 전류(Icoil) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 흐르는 전류(IQmd)가 커질 수 있다. 즉, 제1 코일(112) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 과전류가 흐를 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력을 수신하기 위한 제1 코일을 포함하는 제1 회로, 제2 코일을 포함하는 제2 회로, 상기 무선 전력을 정류하도록 구성되는 정류 회로, 및 상기 제2 회로에 연결되는 디튠 회로를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 제어하는 방법은, 상기 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 디튠 회로에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작, 및 상기 정류 회로에 포함되는 4개의 스위치 중, 접지에 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 제2 정류 회로 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단 및 제2단은 상기 제1 정류 회로에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치 및 제2 스위치의 제1단은 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로는 상기 제1 회로의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로의 출력단은 상기 제1 정류 회로의 출력단에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치가 제공된다. 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 경우, 정류 회로에 포함되는 스위치들 중 두 스위치를 온 상태로 제어함으로써, 제1 회로에 포함되는 제1 코일과 제2 회로에 포함되는 제2 코일 사이의 상호인덕턴스의 영향으로 제1 코일 및 디튜닝 스위치에 흐르는 전류가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 비교예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 제어 회로를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(202)는 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)을 포함할 수 있다. 송신 코일(214)은 크기가 R1인 기생 저항(213)을 가질 수 있다. 전원(211)은 직류 전력을 출력할 수 있으며, 인버터(212)는 전원(211)에서 출력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 송신 코일(214)은 인버터(212)에서 출력되는 교류 전압에 기초하여 자기장을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)는 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 제2 정류 회로(260), 커패시터(270), 및 부하(280)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 회로(220)는 제1 코일(221) 및 제1 커패시터(222)를 포함할 수 있으며, 제1 코일(221)은 크기가 R2인 기생 저항(223)을 가질 수 있다. 제1 회로(220)의 제1단은 접지, 제2 회로(240)의 제1단, 및 제1 정류 회로(230)의 제1 입력단에 연결될 수 있다. 송신 코일(214)에 의하여 생성되는 자기장의 크기가 변화함에 따라, 제1 코일(221)에는 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제1 코일(221)에 유도 기전력이 발생하는 것을 제1 회로(220) 또는 무선 전력 수신 장치(201)가 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 제1 회로(220)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제2 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(230)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 제1 정류 회로(230)는 제1 회로(220)에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vo)이 커패시터(270)의 양단에 인가되게 할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)의 제1단은 접지에 연결될 수 있다. 제1 스위치(231)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제2 입력단으로서 제1 회로(220)의 제2단에 연결되고, 제2 스위치(232)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제1 입력단으로서 제1 회로(220)의 제1단에 연결될 수 있다. 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234) 사이의 지점이 제1 정류 회로(230)의 출력단으로 정의될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(미도시)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로의 예시적인 구조에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다. 제어 회로는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로(240)는 제2 코일(241) 및 제2 커패시터(242)를 포함할 수 있다. 제2 코일(241)은 크기가 Ra인 기생 저항(243)을 가질 수 있다. 제2 회로(240)의 제1단은 제1 회로(220)의 제1단 및 접지에 연결되고, 제2 회로(240)의 제2단은 제2 정류 회로(260) 및 디튠 회로(250)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 포함할 수 있다. 도 2에는 2개의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 2개의 디튜닝 스위치(252, 254)가 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 커패시터 및 디튜닝 스위치의 수는 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 커패시터의 수는 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 스위치의 수와 동일할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)의 제1단은 제2 회로(240)의 제2단 및 제2 정류 회로(260)에 연결되고, 디튠 회로(250)의 제2단은 접지에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(261, 261)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 달리, 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 모스펫을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(260)의 출력단은 제1 정류 회로(230)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 부하(280)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
310 동작에서, 무선 전력 수신 장치(예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201))의 제어 회로는 정류 회로의 출력단의 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다.
320 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 정류 회로의 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 디튜닝 스위치들(252, 254)을 온 상태로 제어할 수 있다.
330 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 정류 회로의 제1 스위치 및 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 330 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 제1 정류 회로(230)의 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제어 회로가 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 때, 제1 코일(221), 제1 스위치(231), 및 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 제1 코일(221), 제1 스위치(231), 제2 스위치(232), 제1 커패시터(222), 및 기생 저항(223)은 폐루프를 형성할 수 있다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다. 구체적으로, 도 4a는 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어되고, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 제어될 때 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 등가회로를 도시한다. 도 4a에 도시된 구성요소들은 도 2에 도시된 구성 요소들에 대응되고, 대응되는 구성 요소들에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다. 도 4a에서, 전류가 흐르지 않는 구성요소들은 점선으로 표시되었다.
도 4a에서, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(421)에 유도되는 기전력이 Vind(424)로 표시되었다. 도 3의 330 동작을 참조하여 상술한 바와 같이, 제어 회로가 제1 스위치(431) 및 제2 스위치(432)를 온 상태로 제어할 때, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 제2 스위치(432), 제1 커패시터(422), 및 기생 저항(423)은 폐루프를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 코일(421)에 유도되는 기전력 Vind(424)에 기초하여, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 전류가 흐를 수 있다. 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 제1 코일(421)은 자기장을 형성할 수 있고, 형성된 자기장에 기초하여 제2 코일(441)에 기전력이 유도될 수 있다. 제2 코일(441)에 유도된 기전력에 기초하여 로드(480)에 전력이 전달될 수 있다. 달리 말하면, 무선 전력 수신 장치는 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 형성된 자기장에 기초하여, 제2 코일(441)에 기전력이 유도됨으로써 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 제어되므로, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253)를 무시할 수 있다. 이 때, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 3과 같다
Figure pat00003
수학식 3에서,
Figure pat00004
는 제1 코일(421) 및 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스이다.
수학식 3에서,
Figure pat00005
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00006
도 4b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다. 구체적으로, 도 4b는 도 3의 동작들이 수행되었을 때 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 등가회로를 도시한다. 도 4b에 도시된 구성요소들은 도 2에 도시된 구성 요소들에 대응되고, 대응되는 구성 요소들에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다. 도 4b에서, 전류가 흐르지 않는 구성요소들은 점선으로 표시되었다.
도 4b를 참조하면, 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어되고, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)는 온 상태로 제어될 수 있다. 도 4a와 비교하면, 도 4b에서는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253)를 무시할 수 없다는 점에서 차이가 있다. 도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 5와 같다.
Figure pat00007
수학식 5에서,
Figure pat00008
는 제1 코일(421) 및 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스이다. 수학식 5에서,
Figure pat00009
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 6과 같이 근사될 수 있다.
Figure pat00010
수학식 6 및 수학식 5를 수학식 3과 비교하면, 디튜닝 커패시터들(451, 453)의 등가임피던스
Figure pat00011
가 작으므로, 도 4a의 회로에 비하여, 도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)이 낮아진다는 것을 알 수 있다.
도 4b의 회로에서, 제1 코일(421)에 흐르는 전류(Icoil)는 수학식 7과 같이 근사될 수 있다.
Figure pat00012
도 4b의 회로에서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254) 각각에 흐르는 전류(IQmd)는 수학식 8과 같이 근사될 수 있다.
Figure pat00013
수학식 8에서
Figure pat00014
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 7 및 수학식 8을 수학식 1과 비교하면, 도 4b의 회로에서는 제1 코일(421)과 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스의 영향으로 제1 코일(421)에 흐르는 전류(Icoil) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254) 각각에 흐르는 전류(IQmd)가 수학식 1에 비하여 작다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 4b의 회로에서는 제1 코일(421) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254) 각각에 과전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
도 4a를 참조하여 상술한 바와 같이, 제어 회로가 제1 스위치(431) 및 제2 스위치(432)를 온 상태로 제어하므로, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 제1 코일(414), 제1 스위치(431), 제2 스위치(432), 제1 커패시터(422), 및 기생 저항(423)은 폐루프를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 코일(421)에 유도되는 기전력 Vind(424)에 기초하여, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 전류가 흐를 수 있다. 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 제1 코일(421)은 자기장을 형성할 수 있고, 형성된 자기장에 기초하여 제2 코일(441)에 기전력이 유도될 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 제1 코일(414), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 형성된 자기장에 기초하여, 제2 코일(441)에 기전력이 유도됨으로써 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 제어 회로를 도시한다. 다양한 실시예에 따라서, 제어 회로(500)는 제1 히스테리시스 비교기(510), 제2 히스테리시스 비교기(520), 멀티플렉서(530), 마이크로프로세서(540), 제1 게이트 드라이버(550), 및 제2 게이트 드라이버(560)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 히스테리시스 비교기(510)는 무선 전력 수신 장치의 특정 지점에서의 전압(Vo)을 제1 전압(Vhigh-OVP) 및 제2 전압(Vlow-OVP)과 비교할 수 있다. 제1 전압(Vhigh-OVP)은 제2 전압(Vlow-OVP)보다 높을 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치의 특정 지점은 도 2의 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단일 수 있다. 제1 히스테리시스 비교기(510)는 전압(Vo)이 제1 전압(Vhigh-OVP)을 초과하는 경우 높은 출력 신호(Vovp)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(Vovp)가 멀티플렉서(530)에 전달된 후, 전압(Vo)이 제2 전압(Vlow-OVP) 이하로 떨어지는 경우, 제1 히스테리시스 비교기(510)는 낮은 출력 신호(Vovp)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(Vovp)는 무선 전력 수신 장치에 과전압이 유도되고 있다는 것을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 히스테리시스 비교기(520)는 무선 전력 수신 장치의 특정 지점에서의 전압(Vo)을 제3 전압(Vhigh-UV) 및 제4 전압(Vlow-UV)과 비교할 수 있다. 제3 전압(Vhigh-UV)은 제4 전압(Vlow-UV)보다 높을 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치의 특정 지점은 도 2의 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단일 수 있다. 제2 히스테리시스 비교기(520)는 전압(Vo)이 제4 전압(Vlow-UV) 이하로 떨어지는 경우, 높은 출력 신호(VUV)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 낮은 출력 신호(VUV)가 멀티플렉서(530)에 전달된 후, 전압(Vo)이 제3 전압(Vhigh-UV)을 초과하는 경우, 제2 히스테리시스 비교기(520)는 낮은 출력 신호(VUV)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(VUV)는 무선 전력 수신 장치에 유도되는 전압이 지나치게 작다는 것을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 마이크로프로세서(540)는 무선 전력 송신 장치의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할지 아니면 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할지를 나타내는 출력 신호(Vs2p)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 높은 출력 신호(Vs2p)는 무선 전력 송신 장치의 공진 회로가 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신하는 것이 바람직한 상황임을 나타내고, 낮은 출력 신호(Vs2p)는 무선 전력 송신 장치의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신하는 것이 바람직한 상황임을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 제1 회로(220) 및 제2 회로(240)가 공진 회로를 구성할 수 있다. 도 2의 예시에서, 제1 정류 회로(230)에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 입력되는 전압의 파형에 따라서 동기적으로 제어되거나, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 오프 상태로 제어될 때, 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로는 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신한다는 것은, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(221) 및 제2 코일(241)에서 유도 기전력이 발생함에 의하여 무선 전력이 수신되는 것을 의미할 수 있다. 도 2의 예시에서, 제1 정류 회로(230)에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어될 때, 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로는 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로가 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신한다는 것은, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(221)에서 유도 기전력이 발생하고, 제1 코일(221)에서 발생한 자기장에 기초하여 제2 코일(241)에서 유도 기전력이 발생함에 의하여 무선 전력이 수신되는 것을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 게이트 드라이버(550)는 멀티플렉서(530)로부터의 제어 신호에 기초하여, 디튠 회로(예를 들어, 디튠 회로(250))에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)의 온/오프를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 게이트 드라이버(560)는 멀티플렉서(530)로부터의 제어 신호에 기초하여, 정류 회로(예를 들어, 제1 정류 회로(230))에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)의 온/오프를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 제1 히스테리시스 비교기(510)로부터 입력되는 신호(Vovp) 및 마이크로프로세서(540)로부터 입력되는 신호(Vs2p)에 기초하여 제1 게이트 드라이버(550) 및 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 높은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 높은 신호(Vovp) 및 낮은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 낮은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 낮은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하거나 동기적으로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 오프 상태로 제어되거나 동기적으로 제어되기 시작한 후에 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제2 게이트 드라이버(560)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제1 게이트 드라이버(550)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 제1 히스테리시스 비교기(510)로부터 입력되는 신호(Vovp) 및 마이크로프로세서(540)로부터 입력되는 신호(Vs2p)에 더하여, 제2 히스테리시스 비교기(520)로부터 입력되는 신호(VUV)에 더 의존하여 제1 게이트 드라이버(550) 및 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다. 610 동작에서, 무선 전력 수신 장치(예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201))의 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))는 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것은 무선 전력 수신 장치에 과전압이 걸리는 것을 의미할 수 있다.
정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하지 않는 경우, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234))을 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 수신되는 무선 전력의 크기가 특정 크기보다 클 때는 정류 회로의 스위치들을 동기적으로 제어하고, 수신되는 무선 전력의 크기가 특정 크기보다 작을 때는 정류 회로의 스위치들을 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234))을 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어한 후에 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
또는, 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)는 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어한 후에, 정류 회로의 스위치들(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)는 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다.
정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 경우, 620 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 온 상태로 제어하고, 정류 회로(예를 들어, 정류 회로(230))의 제1 스위치(예를 들어, 제1 스위치(231)) 및 제2 스위치(예를 들어, 제2 스위치(232))를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 온 상태로 제어한 후, 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다.
630 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 출력단의 전압(예를 들어, 정류 회로(230)의 출력단의 전압 Vo)이 제2 전압 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 전압은 제1 전압보다 낮은 값일 수 있다.
630 동작에서 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압을 초과하는 경우, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하로 확인될 때까지 630 동작을 반복할 수 있다.
630 동작에서 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하로 확인되는 경우, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 640 동작에서 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에 관한 세부 사항들이 640 동작에 동일하게 적용될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(702)는 전원(711), 인버터(712), 및 송신 코일(714)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한, 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)에 대한 세부 사항들이 도 7에 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(701)는 제1 회로(720), 제1 정류 회로(730), 제2 회로(740), 제3 회로(745), 제1 디튠 회로(750), 제2 디튠 회로(760), 제2 정류 회로(760), 커패시터(770), 및 부하(780)를 포함할 수 있다. 제1 회로(720), 제1 정류 회로(730), 제2 회로(740), 커패시터(770), 및 부하(780)에 대해서는, 도 2를 참조하여 상술한, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 커패시터(270), 및 부하(280)에 대한 세부 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제3 회로(745)는 제3 코일(746) 및 제3 커패시터(747)를 포함하고, 제3 코일(746)은 크기가 Rb인 기생 저항(748)을 가질 수 있다. 제3 코일(746)은 제2 코일(741)과 마찬가지로, 제1 코일(721)에 자기적으로 결합될 수 있다. 제3 회로의 제1단은 제1 회로(720), 제2 회로(740), 및 접지에 연결되고, 제3 회로의 제2단은 제2 디튠 회로(760) 및 제2 정류 회로(760)의 제2 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 디튠 회로(760)는 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제2 디튠 회로(760)가 하나의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 하나의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 제2 디튠 회로(760)는 복수의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 복수의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로의 제1단은 제1 회로(720), 제3 회로(745), 및 접지에 연결되고, 제2 회로의 제2단은 제1 디튠 회로(750) 및 제2 정류 회로(760)의 제1 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 디튠 회로(750)는 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제1 디튠 회로(750)가 하나의 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 하나의 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 제1 디튠 회로(750)는 복수의 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 복수의 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 도 7에서는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)가 MOSFET을 포함하는 것으로 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 다이오드로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)의 출력단은 제1 정류 회로(730)의 출력단에 연결될 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서도 수행될 수 있다.
도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 3의 동작들이 수행될 때, 310 동작에서, 제어 회로는 제1 정류 회로(730) 및 제2 정류 회로(760)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다. 320 동작에서, 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 온 상태로 제어할 수 있다. 330 동작에서, 제어 회로는 제1 정류 회로(730)의 제1 스위치(731) 및 제2 스위치(732)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이 때, 제어 회로는 제1 정류 회로(730)의 제3 스위치(733) 및 제4 스위치(734)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 또한, 330 동작에서, 제어 회로는 제2 정류 회로(760)의 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다. 제어 회로는 무선 전력 수신 장치(701)에서 수신되는 전력의 크기가 특정 레벨 이상이면 330 동작에서 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 동기적으로 제어하고, 특정 레벨 미만이면4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때, 620 동작에서 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 온 상태로 제어하고, 제1 정류 회로(730)의 제1 스위치(731) 및 제2 스위치(732)를 온 상태로 제어할 수 있다. 620 동작에서 제어 회로는 제어 회로는 제2 정류 회로(760)의 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다.
625 동작 및 640 동작에서 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
그 외 도 2를 참조하여 상술한 도 6에 관한 세부사항들은 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(802)는 전원(811), 인버터(812), 및 송신 코일(814)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한, 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)에 대한 세부 사항들이 도 8에 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(801)는 제1 회로(820), 정류 회로(830), 제2 회로(840), 디튠 회로(850), 커패시터(870), 및 부하(880)를 포함할 수 있다. 제1 회로(720), 정류 회로(830), 제2 회로(840), 디튠 회로(850), 커패시터(870), 및 부하(880)에 대해서는, 도 2를 참조하여 상술한, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 커패시터(270), 및 부하(280)에 대한 세부 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서도 수행될 수 있다.
도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서 도 3의 동작들이 수행될 때, 310 동작에서, 제어 회로는 정류 회로(830)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다. 320 동작에서, 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 온 상태로 제어할 수 있다. 330 동작에서, 제어 회로는 정류 회로(830)의 제1 스위치(831) 및 제2 스위치(832)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이 때, 제어 회로는 정류 회로(830)의 제3 스위치(833) 및 제4 스위치(834)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때, 620 동작에서 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 온 상태로 제어하고, 정류 회로(830)의 제1 스위치(831) 및 제2 스위치(832)를 온 상태로 제어할 수 있다. 625 동작 및 640 동작에서 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 오프 상태로 제어할 수 있다. 그 외 도 2를 참조하여 상술한 도 6에 관한 세부사항들은 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(901)는 제1 회로(920), 제1 정류 회로(930), 제2 회로(940), 디튠 회로(950), 제2 정류 회로(960), 커패시터(970), 및 부하(980)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 회로(920)는 제1 코일(921) 및 제1 커패시터(922)를 포함할 수 있으며, 제1 코일(921)은 크기가 R2인 기생 저항(923)을 가질 수 있다. 제1 회로(920)의 제1단은 제1 정류 회로(930)의 제1 입력단에 연결되고, 제1 회로(920)의 제2단은 제1 정류 회로(930)의 제2 입력단에 연결될 수 있다. 송신 코일(914)에 의하여 생성되는 자기장의 크기가 변화함에 따라, 제1 코일(921)에는 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제1 코일(921)에 유도 기전력이 발생하는 것을 제1 회로(920) 또는 무선 전력 수신 장치(901)가 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(930)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(931, 932, 933, 934) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 제1 정류 회로(930)는 제1 회로(920)에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vo)이 커패시터(970)의 양단에 인가되게 할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(930)의 제1 스위치(931) 및 제2 스위치(932)의 제1단은 접지에 연결될 수 있다. 제3 스위치(933) 및 제4 스위치(934) 사이의 지점이 제1 정류 회로(930)의 출력단으로 정의될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로(940)는 제2 코일(941) 및 제2 커패시터(942)를 포함할 수 있다. 제2 코일(941)은 크기가 Ra인 기생 저항(943)을 가질 수 있다. 제2 회로(940)의 제1단은 접지에 연결되고, 제2 회로(940)의 제2단은 제2 정류 회로(960) 및 디튠 회로(950)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 포함할 수 있다. 도 9에는 2개의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 2개의 디튜닝 스위치(952, 954)가 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 커패시터 및 디튜닝 스위치의 수는 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 커패시터의 수는 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 스위치의 수와 동일할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)의 제1단은 제2 회로(940)의 제2단 및 제2 정류 회로(960)에 연결되고, 디튠 회로(950)의 제2단은 접지에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(960)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(961, 961)를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 달리, 제2 정류 회로(960)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 모스펫을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(960)의 출력단은 제1 정류 회로(930)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 부하(980)는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서도 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(202)로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(201)는, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로(220)는 제1 코일(221)을 포함하고, 상기 제1 회로(220)의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로(230)의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로(230)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 포함하고, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(240)는 제2 코일(241)을 포함하고, 상기 제2 회로(240)의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로(220)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로(240)의 제2단은 상기 디튠 회로(250)의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로(250)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 포함하고, 상기 디튠 회로(250)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하여, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로가 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 때, 상기 무선 전력 수신 장치(201)는, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 상기 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 형성된 자기장에 기초하여, 상기 제2 코일(241)에 기전력이 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어한 후에, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하고, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 회로(240)의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로(250)의 상기 제1단에 연결되는 제2 정류 회로(260)를 더 포함하고, 상기 제2 정류 회로(260)의 출력단은 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 정류 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제3 코일(746)을 포함하는 제3 회로(745) 및 제2 디튠 회로(755)를 더 포함하고, 상기 제3 회로(745)의 제1단은 상기 접지, 상기 제1 회로(720)의 상기 제1단, 및 상기 제2 회로(740)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 디튠 회로(755)는 적어도 하나의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 적어도 하나의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함하고, 상기 제3 회로(745)의 제2단은, 상기 제2 디튠 회로(755)의 제1단에 연결되고, 상기 제2 디튠 회로(755)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(760)는 상기 제3 회로(745)의 제2단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 정류 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(901)는, 제1 회로(920), 제1 정류 회로(930), 제2 회로(940), 디튠 회로(950), 제2 정류 회로(960) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로(920)는 제1 코일(921)을 포함하고, 상기 제1 회로(920)의 제1단 및 제2단은 상기 제1 정류 회로(930)에 연결되고, 상기 제1 정류 회로(930)는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 포함하고, 상기 4개의 스위치(931, 932, 933, 934) 중 제1 스위치(931) 및 제2 스위치(932)의 제1단은 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(940)는 제2 코일(941)을 포함하고, 상기 제2 회로(940)의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(940)의 제2단은 상기 디튠 회로(950)의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로(950)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 포함하고, 상기 디튠 회로(950)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(960)는 상기 제1 회로(920)의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로(950)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(960)의 출력단은 상기 제1 정류 회로(930)의 출력단에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(930)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치(931) 및 상기 제2 스위치(932)를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력을 수신하기 위한 제1 코일(221)을 포함하는 제1 회로(220), 제2 코일(241)을 포함하는 제2 회로(240), 상기 무선 전력을 정류하도록 구성되는 정류 회로, 및 상기 제2 회로(240)에 연결되는 디튠 회로(250)를 포함하는 무선 전력 수신 장치(201)를 제어하는 방법은, 상기 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 동작, 및 상기 정류 회로에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중, 접지에 연결되는 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하여, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하는 동작은, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제3 스위치 및 제4 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하는 동작, 및 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 수신 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 무선 전력 수신 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 무선 전력 수신 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.

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서,
    제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고,
    상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로가 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 때, 상기 무선 전력 수신 장치는,
    상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 상기 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 형성된 자기장에 기초하여, 상기 제2 코일에 기전력이 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어한 후에, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하고,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 오프 상태로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 동기적으로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 동기적으로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회로의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로의 상기 제1단에 연결되는 제2 정류 회로를 더 포함하고,
    상기 제2 정류 회로의 출력단은 상기 제1 정류 회로의 출력단에 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 정류 회로는 하프 브릿지 정류 회로인, 무선 전력 수신 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    제3 코일을 포함하는 제3 회로 및 제2 디튠 회로를 더 포함하고,
    상기 제3 회로의 제1단은 상기 접지, 상기 제1 회로의 상기 제1단, 및 상기 제2 회로의 상기 제1단에 연결되고,
    상기 제2 디튠 회로는 적어도 하나의 제2 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 제2 디튜닝 스위치를 포함하고,
    상기 제3 회로의 제2단은, 상기 제2 디튠 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 제2 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제2 정류 회로는 상기 제3 회로의 제2단에 연결되고,
    상기 제2 정류 회로는 풀 브릿지 정류 회로인, 무선 전력 수신 장치.
  12. 무선 전력을 수신하기 위한 제1 코일을 포함하는 제1 회로,
    제2 코일을 포함하는 제2 회로,
    상기 무선 전력을 정류하도록 구성되는 정류 회로, 및
    상기 제2 회로에 연결되는 디튠 회로를 포함하는 무선 전력 수신 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 디튠 회로에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작, 및
    상기 정류 회로에 포함되는 4개의 스위치 중, 접지에 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치가 폐루프를 형성하게 하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 동작은, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행되는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치 중 제3 스위치 및 제4 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하는 동작, 및
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 4개의 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행되는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치를 동기적으로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 4개의 스위치를 동기적으로 제어하는 동작이 수행된 후에 수행되는, 방법.
  20. 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서,
    제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 제2 정류 회로 및 제어 회로를 포함하고,
    상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단 및 제2단은 상기 제1 정류 회로에 연결되고,
    상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치 및 제2 스위치의 제1단은 접지에 연결되고,
    상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제2 정류 회로는 상기 제1 회로의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로의 출력단은 상기 제1 정류 회로의 출력단에 연결되고,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
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