KR20230071499A - Motor driving apparatus - Google Patents

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셀프라스 세미컨덕터 인크.
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Abstract

According to the present embodiment, a motor drive device comprises: a power receiving unit that wirelessly receives power; a conversion circuit that converts the power received by the power receiving unit into a direct current and outputs it; a power supply unit charged with the direct current power; and a load unit driven by the power provided by the power supply unit. The conversion circuit provides the power provided by the power supply unit to the load unit.

Description

모터 구동 장치{MOTOR DRIVING APPARATUS}Motor driving device {MOTOR DRIVING APPARATUS}

본 기술은 모터 구동 장치와 관련된다. The present technology relates to motor drive devices.

모터는 전기적 에너지가 제공되어 회전력을 발생시키는 장치를 통칭한다. 모터는 승강기 등의 고중량의 물체를 이송하기 위한 이송수단, 가정용 공구 및 휴대 전화의 진동 알림 수단까지 폭넓은 응용 범위를 가진다. A motor collectively refers to a device that generates rotational force by providing electrical energy. The motor has a wide range of applications, including transportation means for transporting heavy objects such as elevators, household tools, and vibration notification means for mobile phones.

종래의 모터 구동 장치는 전력을 수신하여 전원부를 충전하는 회로와, 전원부로부터 전력을 제공받아 모터를 구동하는 회로가 각각 별개의 회로부로 형성되었다. 이로부터 가볍고, 작은 부피를 가져야 하는 전동 모터 구동 장치의 부피와 무게가 증가하는 문제점이 있었다. In a conventional motor driving device, a circuit for receiving power to charge a power supply unit and a circuit for receiving power from the power supply unit and driving a motor are formed as separate circuit units. As a result, there is a problem in that the volume and weight of the electric motor driving device, which is light and has a small volume, increases.

본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상술한 종래 기술에 의한 모터 구동 장치의 난점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 회로를 형성하기 위한 면적을 감소시켜 종래 기술에 비하여 작고 가벼운 모터 구동 장치를 제공하는 것이 본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다. One of the problems to be solved by this embodiment is to solve the above-mentioned difficulties of the motor driving apparatus according to the prior art. That is, one of the problems to be solved by the present embodiment is to reduce the area for forming a circuit to provide a motor driving device that is smaller and lighter than the prior art.

본 실시예에 의한 모터 구동 장치는: 무선으로 전력을 수신하는 전력 수신부와, 상기 전력 수신부가 수신한 전력을 직류로 변환하여 출력하는 변환회로와, 상기 직류 전력으로 충전되는 전원부 및 상기 전원부가 제공하는 전력으로 모터를 구동하는 부하부를 포함하며, 상기 변환 회로는 상기 전원부가 제공하는 전력을 직류 혹은 교류로 변환하여 상기 부하부에 제공한다. The motor driving device according to the present embodiment includes: a power receiving unit that wirelessly receives power, a conversion circuit that converts the power received by the power receiving unit into DC and outputs it, a power unit charged with the DC power, and the power unit provided and a load unit driving a motor with electric power that converts the power provided by the power supply unit into direct current or alternating current and provides the converted power to the load unit.

본 실시예에 의한 모터 구동 장치에 의하면 회로의 실장 면적을 감소시킬 수 있어서 경제적으로 모터 구동 장치를 제조할 수 있다. 또한, 사용자에게 경박단소한 모터 구동 장치를 제공할 수 있다는 장점이 제공된다. According to the motor driving device according to the present embodiment, the mounting area of the circuit can be reduced, so that the motor driving device can be manufactured economically. In addition, an advantage of being able to provide a lightweight and compact motor driving device to the user is provided.

도 1은 제1 실시예에 따른 모터 구동 장치(10)의 개요를 도시한 블록도이다.
도 2는 충전시 변환 회로(300)의 개요를 나타낸 도면이다.
도 3은 전력 수신부(100)가 제공한 전류와 스위치들의 게이트 전극에 제공되는 신호들의 타이밍 도이다.
도 4는 간략화된 변환 회로(300)에서 제1 구간(P1)에서 전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 간략화된 변환 회로(300)의 제2 구간(P2)에서 전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 전원부(400)로부터 제공된 직류 전류를 변환 회로(300)가 교류 전류로 변환하는 과정에서 변환 회로(300)를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 7은 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 변환 회로(300)가 교류 전압으로 변환하는 과정에서 제어부(330)가 제공하는 제어 신호의 개요적 타이밍도이다.
도 8은 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 과정의 제3 구간(P3)에서 전류의 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 과정의 제4 구간(P4)에서 전류의 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 변환회로(3000)를 도시한 도면이다. 1 is a block diagram showing an outline of a motor drive device 10 according to a first embodiment.
2 is a diagram showing the outline of the conversion circuit 300 during charging.
3 is a timing diagram of current provided by the power receiver 100 and signals provided to gate electrodes of switches.
FIG. 4 is a diagram illustrating the flow of current i_AC provided by the power receiver 100 in the first section P1 in the simplified conversion circuit 300 .
FIG. 5 is a diagram illustrating the flow of current i_AC provided by the power receiver 100 in the second section P2 of the simplified conversion circuit 300 .
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the conversion circuit 300 in the process of converting the DC current supplied from the power supply unit 400 into AC current by the conversion circuit 300 .
FIG. 7 is a schematic timing diagram of control signals provided by the control unit 330 in a process in which the conversion circuit 300 converts the DC voltage provided from the power supply unit 400 into AC voltage.
FIG. 8 is a diagram illustrating the flow of current in the third period P3 in the process of converting the DC voltage supplied from the power supply unit 400 to AC voltage by the conversion circuit 300 .
FIG. 9 is a diagram illustrating the flow of current in a fourth section P4 in a process in which the conversion circuit 300 converts the DC voltage supplied from the power supply unit 400 into an AC voltage.
10 is a diagram showing a conversion circuit 3000 according to the second embodiment.

이하에서 실시예들을 설명함에 있어서 논리 하이 상태로 스위치를 활성화하는 시그널링 방식을 예시하여 설명한다. 다만 이는 간단하고 명료한 설명을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 통상의 기술자는 상술한 논리 하이 시그널링 방식으로부터 논리 로우 상태로 스위치를 활성화하는 시그널링 방식으로 용이하게 변형 실시할 수 있을 것이다.In the following description of embodiments, a signaling method for activating a switch in a logic high state will be described as an example. However, this is for simple and clear description, and is not intended to limit the scope of the present invention. A person skilled in the art will be able to easily transform from the above-described logic high signaling method into a signaling method for activating a switch in a logic low state.

제1 실시예Example 1

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 제1 실시예에 의한 모터 구동 장치(10)를 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 모터 구동 장치(10)의 개요를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예에 의한 모터 구동 장치(10)는 무선으로 전력을 수신하는 전력 수신부(100)와, 상기 전력 수신부(100)가 수신한 전력을 직류로 변환하여 출력하는 변환회로(300)와, 상기 직류 전력으로 충전되는 전원부(400) 및 상기 전원부가 제공하는 전력으로 모터를 구동하는 부하부(200)를 포함하며, 상기 변환 회로(300)는 상기 전원부(400)가 제공하는 전력을 상기 부하부(200)에 제공한다. Hereinafter, the motor driving device 10 according to the first embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram showing an outline of a motor drive device 10 according to a first embodiment. Referring to FIG. 1 , the motor driving device 10 according to the first embodiment includes a power receiver 100 that wirelessly receives power, and a conversion that converts the power received by the power receiver 100 into direct current and outputs it. It includes a circuit 300, a power supply unit 400 charged with the DC power, and a load unit 200 that drives a motor with the power provided by the power supply unit. The provided power is provided to the load unit 200 .

본 실시예에서, 전력 수신부(100)는 전력 송신측(Tx)과 결합(couple)되는 수신 코일(110)과 수신 코일(110)이 전력 송신측(Tx)으로부터 최대 전력을 전송받도록 임피던스 매칭(impedance matching)을 수행하는 수신 임피던스 매칭부(120)를 포함한다. In this embodiment, the power receiving unit 100 is impedance matching (coupled with the power transmitting side Tx) so that the receiving coil 110 and the receiving coil 110 receive maximum power from the power transmitting side Tx. and a reception impedance matching unit 120 that performs impedance matching.

전력 수신부(100)의 수신 코일(110)은 일 실시예로, 전력 송신측(Tx)과 밀접한 거리에서 자기 유도(magnetic induction) 방식으로 결합(couple)되어 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 자기 유도 방식에 의하면 전력 송신측(Tx)의 송신 코일(미도시)에 전류를 흘려 자기장을 형성하고, 수신 코일(110)이 자기장과 결합하여 전류를 형성한다. As an example, the receiving coil 110 of the power receiving unit 100 may receive power wirelessly by being coupled in a magnetic induction method at a close distance to the power transmitting side Tx. According to the magnetic induction method, current flows through a transmission coil (not shown) of the power transmission side Tx to form a magnetic field, and the reception coil 110 couples with the magnetic field to form a current.

다른 실시예로, 수신 코일(110)은 자기 공진(magnetic resonance) 방식으로 전력 송신측(Tx)과 결합되어 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 일 예로, 전력 송신측(Tx)의 송신 코일(미도시)로 미리 정해진 공진 주파수로 진동하는 자기장을 생성하고, 동일한 공진 주파수를 가지는 수신 코일(110)로 서로 공진(resonance)을 일으켜 전력을 전달받을 수 있다. In another embodiment, the receiving coil 110 may receive power wirelessly by being coupled to the power transmission side Tx in a magnetic resonance manner. For example, a magnetic field vibrating at a predetermined resonance frequency is generated with a transmission coil (not shown) of the power transmission side Tx, and resonance is generated with the reception coil 110 having the same resonance frequency to transmit power. can receive

수신 임피던스 매칭부(120)는 수신 코일(110)이 전력 송신측(Tx)과 결합되었을 때, 최대 전력이 전송될 수 있도록 전력 송신측(Tx)에서 보이는 수신 코일(110)의 임피던스를 조절할 수 있다. The receiving impedance matching unit 120 may adjust the impedance of the receiving coil 110 seen from the power transmitting side Tx so that maximum power can be transmitted when the receiving coil 110 is coupled to the power transmitting side Tx. there is.

일 실시예로, 수신 코일(110)은 솔레노이드(solenoid)로 구현될 수 있으며, 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질은 구리(Cu)일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 낮은 비저항값을 가져 높은 전류가 흐르도록 하는 재질로서 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn) 및 니켈(Ni)중 어느 하나, 또는 적어도 하나를 포함하는 합금이 솔레노이드를 구성하는 도선의 재질이 될 수 있다. In one embodiment, the receiving coil 110 may be implemented as a solenoid, and the material of the wire constituting the solenoid may be copper (Cu). However, it is not limited to this, and as a material that has a low resistivity and allows a high current to flow, among silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), tungsten (W), zinc (Zn) and nickel (Ni) Any one or an alloy including at least one may be a material of a wire constituting the solenoid.

충전 모드에서 변환 회로(300)는 전력 수신부(100)가 제공한 교류 전력을 직류로 변환하고 전원부(400)에 출력한다. 모터 구동 모드에서 변환 회로(300)는 전원부(400)가 제공하는 전력을 부하부(200)에 제공한다. In the charging mode, the conversion circuit 300 converts AC power provided by the power receiver 100 into DC power and outputs it to the power supply unit 400 . In the motor driving mode, the conversion circuit 300 provides the power provided by the power supply unit 400 to the load unit 200 .

도 2는 충전 모드에서 변환 회로(300)의 개요를 나타낸 도면이고, 도 3은 충전 모드에서 전력 수신부(100)가 제공한 전류와 스위치들의 게이트 전극에 제공되는 신호들의 타이밍 도이다. 도 4는 충전 모드를 설명하기 위하여 간략화된 변환 회로(300)의 제1 구간(P1)에서 전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 5는 충전 모드를 설명하기 위하여 간략화된 변환 회로(300)의 제2 구간(P2)에서 전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)의 흐름을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the outline of the conversion circuit 300 in the charging mode, and FIG. 3 is a timing diagram of current provided by the power receiver 100 and signals provided to the gate electrodes of the switches in the charging mode. FIG. 4 is a diagram showing the flow of current i_AC provided by the power receiver 100 in the first section P1 of the conversion circuit 300 simplified to explain the charging mode. FIG. 5 is a diagram illustrating the flow of current i_AC provided by the power receiver 100 in the second section P2 of the conversion circuit 300 simplified to explain the charging mode.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 변환 회로(300)는 스위치부(360)를 포함할 수 있다. 충전 모드에서 스위치부(360)는 전력 수신부(100)가 제공한 교류 전류(i_AC)를 브릿지 회로(310)에 제공하고, 모터 구동 모드에서 전원부(400)가 부하부(200)에 전력을 제공하도록 브릿지 회로(310)를 부하부(200)에 연결한다. Referring to FIGS. 1 to 5 , the conversion circuit 300 may include a switch unit 360 . In the charging mode, the switch unit 360 provides the alternating current (i_AC) provided by the power receiver 100 to the bridge circuit 310, and in the motor driving mode, the power supply unit 400 provides power to the load unit 200. The bridge circuit 310 is connected to the load unit 200 so as to do so.

후술할 실시예와 같이, 수신 코일(110)에서 최대 전력 전송이 일어나는 주파수와 모터 제어 주파수가 서로 상이할 수 있으며, 이러한 경우는 스위치부(360)가 불필요할 수 있다. As in an embodiment to be described later, a frequency at which maximum power transmission occurs in the receiving coil 110 and a motor control frequency may be different from each other, and in this case, the switch unit 360 may be unnecessary.

일 실시예로, 변환 회로(300)는 전력 수신부(100)가 제공한 교류 전류(i_AC)를 제공받고 정류하는 브릿지 회로(310)를 포함한다. 도시되지는 않았으나, 변환 회로(300)는 브릿지 회로(310)에서 출력된 전류를 평활(smoothing)하는 적어도 하나의 저항과 커패시터를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the conversion circuit 300 includes a bridge circuit 310 that receives and rectifies the AC current i_AC provided by the power receiver 100 . Although not shown, the conversion circuit 300 may further include at least one resistor and a capacitor for smoothing the current output from the bridge circuit 310 .

브릿지 회로(310)는 풀 브릿지(full bridge) 회로 또는 하프 브릿지(half bridge) 회로일 수 있다. 다만, 후술할 실시예와 같이 브릿지 회로(310)는 복수개의 하프 브릿지 회로들을 포함할 수 있다. The bridge circuit 310 may be a full bridge circuit or a half bridge circuit. However, as in an embodiment to be described later, the bridge circuit 310 may include a plurality of half bridge circuits.

브릿지 회로(310)는 두 개의 스위치가 직렬로 연결된 레그(leg)들이 서로 병렬로 연결될 수 있다. 도 2, 도 4 내지 도 5에서 스위치(M1, M2, M3, M4)들은 MOS 트랜지스터로 예시되었으나, BJT 트랜지스터, IGBT, 사이리스터 등의 반도체 스위치 중 어느 하나일 수 있다. 또한 MOS 트랜지스터는 측면 확산 MOS 트랜지스터(LD MOS)일 수 있다. In the bridge circuit 310, legs to which two switches are connected in series may be connected in parallel to each other. 2, 4 to 5, the switches M1, M2, M3, and M4 are illustrated as MOS transistors, but may be any one of semiconductor switches such as BJT transistors, IGBTs, and thyristors. Also, the MOS transistor may be a lateral diffusion MOS transistor (LD MOS).

변환 회로(300)는 충전 제어 신호 생성부(310)를 포함할 수 있다. 충전 제어 신호 생성부(310)는 전력 수신부(100)가 제공하는 전류(i_AC)를 검출하고 드라이버(340)가 게이트 제어 신호(G1, G2, G3, G4)를 형성하여 스위치들(M1, M2, M3, M4)을 제어하도록 한다. 충전 제어 신호 생성부(310)는 드라이버(340)가 검출한 전류(i_AC)의 위상에 부합하도록 스위치들(M1, M2, M3, M4)을 제어하는 제어 신호를 형성하여 출력하도록 한다. The conversion circuit 300 may include a charging control signal generator 310 . The charge control signal generator 310 detects the current i_AC provided by the power receiver 100, and the driver 340 forms the gate control signals G1, G2, G3, and G4 to switch the switches M1 and M2. , M3, M4) to be controlled. The charge control signal generation unit 310 forms and outputs a control signal for controlling the switches M1, M2, M3, and M4 to match the phase of the current i_AC detected by the driver 340.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 구간(P1)에서 충전 제어 신호 생성부(310)는 전력 수신부(100)가 제공하는 전류(i_AC)를 감지한다. 충전 제어 신호 생성부(310)는 전류(i_AC)의 크기가 0 보다 크면, 스위치 M1, M4가 도통되도록 제어 신호를 드라이버(340)에 제공한다. 드라이버(340)는 제공된 제어 신호에 상응하도록 게이트 제어 신호(G1, G2, G3, G4)를 생성하고, 스위치들(M1, M2, M3, M4)에 제공하여 스위치 M1, M4가 도통되고, 스위치 M2, M3가 차단되도록 한다. Referring to FIGS. 3 and 4 , in the first period P1 , the charging control signal generator 310 senses the current i_AC provided by the power receiver 100 . The charge control signal generation unit 310 provides a control signal to the driver 340 so that the switches M1 and M4 are conducted when the magnitude of the current i_AC is greater than zero. The driver 340 generates gate control signals G1, G2, G3, and G4 to correspond to the provided control signals and provides them to the switches M1, M2, M3, and M4 so that the switches M1 and M4 conduct, and the switches Make sure that M2 and M3 are blocked.

충전 제어 신호 생성부(310)는 동일한 레그에 포함된 스위치 M1과 M3 또는 M2와 M4가 동시에 도통되지 않도록 G1, G4의 액티브 구간과 G2, G3의 액티브 구간 사이가 시간적으로 Δ만큼 이격되도록 제어 신호를 형성하여 드라이버(340)에 제공한다. 드라이버(340)는 제공된 제어 신호에 상응하도록 게이트 제어 신호(G1, G2, G3, G4)를 형성하여 스위치들(M1, M2, M3, M4)을 제어한다. The charge control signal generation unit 310 generates a control signal so that the active period of G1 and G4 and the active period of G2 and G3 are temporally separated by Δ so that the switches M1 and M3 or M2 and M4 included in the same leg do not conduct simultaneously. is formed and provided to the driver 340. The driver 340 controls the switches M1 , M2 , M3 , and M4 by forming gate control signals G1 , G2 , G3 , and G4 to correspond to the provided control signals.

전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)는 스위치 M1과 M4를 통하여 전원부(400)에 전달된다. 상술한 바와 같이 브릿지 회로(310)에서 출력된 전류는 적어도 하나의 저항과 적어도 하나의 커패시터를 통하여 평활될 수 있으며, 평활된 전류가 전원부(400)에 제공될 수 있다. The current i_AC provided by the power receiver 100 is transmitted to the power supply 400 through the switches M1 and M4. As described above, the current output from the bridge circuit 310 may be smoothed through at least one resistor and at least one capacitor, and the smoothed current may be provided to the power supply unit 400 .

도 3 및 도 5를 참조하면, 제2 구간(P2)에서 충전 제어 신호 생성부(310)는 전력 수신부(100)가 제공하는 전류(i_AC)를 감지하여 전류(i_AC)의 크기가 0 보다 작으면 스위치 M2, M3가 도통되도록 제어 신호를 드라이버(340)에 제공한다. 드라이버(340)는 제공된 제어 신호에 상응하도록 게이트 제어 신호(G1, G2, G3, G4)를 생성하고, 스위치들(M1, M2, M3, M4)에 제공하여 스위치들 M1, M4가 차단되고, 스위치 M2, M3가 도통되도록 한다. 전력 수신부(100)가 제공한 전류(i_AC)는 스위치 M2와 M3를 통하여 전원부(400)에 전달된다. 3 and 5, in the second period P2, the charging control signal generator 310 senses the current i_AC provided by the power receiver 100 so that the magnitude of the current i_AC is less than zero. If not, a control signal is provided to the driver 340 so that the switches M2 and M3 are conductive. The driver 340 generates gate control signals G1, G2, G3, and G4 corresponding to the provided control signals and provides them to the switches M1, M2, M3, and M4 so that the switches M1 and M4 are turned off, Make the switches M2 and M3 conductive. The current i_AC provided by the power receiver 100 is transmitted to the power supply unit 400 through the switches M2 and M3.

도 4 및 도 5로 예시된 것과 같이 전원부(400)에 제공되는 전류는 극성이 변화하지 않는 직류 전류의 형태이다. 전력 수신부(100)가 제공하는 전력은 교류 전류의 형태이나, 변환회로(300)는 이를 직류 전류로 변환하여 전원부(400)에 제공하여 전원부(400)를 충전한다. As illustrated in FIGS. 4 and 5 , the current provided to the power supply unit 400 is in the form of DC current whose polarity does not change. The power provided by the power receiver 100 is in the form of AC current, but the conversion circuit 300 converts it into DC current and supplies it to the power supply unit 400 to charge the power supply unit 400 .

도 2, 도 3 및 도 4로 도시된 실시예에서, 스위치들(M1, M2, M3 및 M4)가 도통되어 전류를 전원부(400)로 전달하므로, 스위치들의 도통 저항 만큼의 손실이 발생할 수 있다. 스위치들(M1, M2, M3, M4)에서 발생하는 손실을 감소시키기 위하여 스위치들의 크기를 크게 형성하는 것이 바람직하다. In the embodiment shown in FIGS. 2, 3, and 4, since the switches M1, M2, M3, and M4 are conducted and transfer current to the power supply unit 400, a loss equal to the conduction resistance of the switches may occur. . In order to reduce loss occurring in the switches M1, M2, M3, and M4, it is preferable to make the switches large.

전원부(400)는 충전 가능하여 복수회 충전 및 방전 가능한 전지를 포함하며, 일 예로 니켈 카드뮴(Ni-Cd), 알카라인 전지, 니켈 수소(Ni-Mh), 밀폐형 납산(SLA), 리튬 이온(Li-ion) 및 리튬 폴리머(Li-polymer) 등의 충전 전지를 포함할 수 있다.The power supply unit 400 includes a rechargeable battery capable of being charged and discharged multiple times, for example, nickel cadmium (Ni-Cd), alkaline batteries, nickel hydrogen (Ni-Mh), sealed lead acid (SLA), lithium ion (Li) -ion) and lithium polymer (Li-polymer).

일 실시예로, 전원부(400)는 충전지의 전압을 일정하게 유지하는 레귤레이터(regulator), 승압 회로(boost converter), 감압 회로(buck converter) 등의 DC-DC 변환기(Converter) 등을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한 전원부(400)는 전지의 충방전 제어를 위한 선형 충전 회로(Linear charger), 배터리 관리회로(BMS), 배터리 보호 회로 등을 포함할 수 있다.In one embodiment, the power supply unit 400 includes one or more DC-DC converters such as a regulator, a boost converter, and a buck converter that constantly maintain the voltage of the rechargeable battery. can do. In addition, the power supply unit 400 may include a linear charger, a battery management circuit (BMS), and a battery protection circuit for controlling charging and discharging of a battery.

본 실시예에 의한 충전 제어 신호 생성부(310)는 전원부(400)에서 전류가 역류하여 발생하는 전력 손실을 차단하고, 스위치들의 바디 다이오드를 통한 전류의 역류를 차단할 수 있도록 전력 수신부(100)가 제공하는 전류(i_AC)를 감지하고 제어 신호를 생성하여 전력 손실을 최소화할 수 있다. The charging control signal generating unit 310 according to the present embodiment blocks power loss caused by reverse flow of current in the power supply unit 400 and blocks the reverse flow of current through the body diodes of the switches. Power loss can be minimized by sensing the current (i_AC) provided and generating a control signal.

이어서, 전원부(400)로부터 전력을 제공받아 부하부(200)를 구동하는 과정을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 일 실시예로, 부하부(200)가 교류 모터를 포함하면, 변환 회로(300)는 전원부(400)가 제공한 직류를 교류 모터를 구동할 수 있도록 교류의 형태로 변환하여 제공한다. 다른 실시예로, 부하부(200)가 직류 모터를 포함하면, 변환 회로(300)는 직류 모터를 구동할 수 있도록 전원부(400)가 제공한 직류 전압 크기 등을 변환하여 제공할 수 있다.Next, a process of receiving power from the power supply unit 400 and driving the load unit 200 will be described with reference to FIGS. 6 to 9 . In one embodiment, when the load unit 200 includes an AC motor, the conversion circuit 300 converts the DC provided by the power supply unit 400 into AC to drive the AC motor and provides the converted AC. In another embodiment, when the load unit 200 includes a DC motor, the conversion circuit 300 may convert and provide the DC voltage level provided by the power supply unit 400 to drive the DC motor.

도 6은 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 전력을 부하부(200)에 제공하여 부하를 구동하는 모터 구동 에서의 변환 회로를 개요적으로 도시한 도면으로, 직류 전압을 교류 전류로 변환하는 모터 구동 모드에서의 변환 회로(300)를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 7은 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 교류 전류로 변환하는 모터 구동 모드에서의 개요적 타이밍도이다. 도 8은 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 모터 구동 모드에서 도 7로 예시된 제3 구간(P3)에서 전류의 흐름을 도시한 도면이다. 도 9는 변환 회로(300)가 전원부(400)로부터 제공된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 모터 구동 모드에서 도 7로 예시된 제4 구간(P4)에서 전류의 흐름을 도시한 도면이다. 6 is a view schematically showing a conversion circuit in a motor drive in which the conversion circuit 300 supplies power provided from the power supply unit 400 to the load unit 200 to drive the load, and converts DC voltage into AC current. It is a diagram schematically showing the conversion circuit 300 in the converting motor driving mode. 7 is a schematic timing diagram in a motor driving mode in which the conversion circuit 300 converts the DC voltage supplied from the power supply unit 400 into AC current. FIG. 8 is a diagram illustrating the flow of current in the third section P3 illustrated in FIG. 7 in a motor driving mode in which the conversion circuit 300 converts the DC voltage provided from the power supply unit 400 into AC voltage. FIG. 9 is a diagram illustrating a flow of current in a fourth section P4 illustrated in FIG. 7 in a motor driving mode in which the conversion circuit 300 converts the DC voltage provided from the power supply unit 400 into an AC voltage.

이하의 실시예에서, 브릿지 회로(310)는 전원부(400)가 제공한 직류 전력을 교류로 변환하여 부하부(200)에 제공하여 모터를 구동하는 경우를 예시하여 설명한다. 다만, 이것은 보다 간결하고 명확한 설명을 위한 것으로 모터가 직류 모터 혹은 스테핑 모터인 경우에는 이에 상응하는 전기적 신호를 제공하여 모터를 구동할 수 있다. 또한, 이들에 대한 권리범위를 제한하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다.도 6을 참조하면, 제어부(330)는 모터의 회전 속도와 방향을 제어하는 제어 신호(con_mot1, con_mot2)를 형성하여 드라이버(340)에 제공한다. 일 실시예로, 제어부(330)가 제공하는 제어 신호(con_mot1, con_mot2)는 스위치 M1, M2, M3, M4가 도통되는 펄스폭(듀티)을 제어하는 펄스폭 변조(PWM, Pulse width modulation) 신호, 스위치 M1, M2, M3, M4가 도통되는 주파수를 제어하는 신호, 또는 스위치 M1, M2, M3, M4가 도통되는 펄스폭(듀티)과 주파수를 함께 제어하는 신호일 수 있다.In the following embodiment, a case in which the bridge circuit 310 converts DC power provided by the power supply unit 400 into AC power and provides it to the load unit 200 to drive a motor will be described. However, this is for more concise and clear description, and when the motor is a DC motor or a stepping motor, the motor may be driven by providing an electrical signal corresponding thereto. In addition, it should be noted that it is not intended to limit the scope of rights to these rights. Referring to FIG. 6, the controller 330 forms control signals con_mot1 and con_mot2 that control the rotational speed and direction of the motor to drive the driver ( 340) is provided. In one embodiment, the control signals con_mot1 and con_mot2 provided by the control unit 330 are pulse width modulation (PWM) signals that control the pulse width (duty) at which the switches M1, M2, M3, and M4 are turned on. , a signal for controlling the frequency at which the switches M1, M2, M3, and M4 are turned on, or a signal for controlling both the pulse width (duty) and frequency at which the switches M1, M2, M3, and M4 are turned on.

제어부(330)는 전원부(400)에 제어 신호를 제공하여 전원부(400)가 출력하는 직류 전압의 크기를 제어할 수 있으며, 이로부터 변환 회로(300)가 출력하는 교류 전압(Vac)의 펄스 크기(전압)를 제어할 수 있다. 도시된 실시예에서, 제어부(330)는 con_mot1과 con_mot2 두 개의 신호를 출력하는 것으로 예시되었으나, 단일한 제어 신호 혹은 세 개 이상의 제어 신호를 출력하는 것도 당연히 가능하다. The control unit 330 may provide a control signal to the power supply unit 400 to control the magnitude of the DC voltage output from the power supply unit 400, and from this, the pulse size of the AC voltage Vac output by the conversion circuit 300. (voltage) can be controlled. In the illustrated embodiment, the control unit 330 is illustrated as outputting two signals, con_mot1 and con_mot2, but it is naturally possible to output a single control signal or three or more control signals.

일 실시예로, 제어부(330)는 마이크로프로세서, 마이크로 콘트롤러, PWM 제어기 등의 연산 장치일 수 있다. 제어부(330)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장되는 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. In one embodiment, the control unit 330 may be an arithmetic device such as a microprocessor, microcontroller, or PWM controller. The controller 330 may be implemented as an array of a plurality of logic gates, or may be implemented as a combination of a general-purpose microprocessor and a memory storing programs that can be executed in the microprocessor.

또한, 제어부(330)는 하나 이상의 프로세싱 엘리먼트(processing element)로 구성될 수도 있으며, 사용자의 버튼 입력이나 터치 입력을 수신하는 입력 수신부, 사용자 단말과 같은 외부통신장치와 통신을 수행할 수 있는 통신부, 모터 제어 장치(10)의 상태 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수도 있다.In addition, the control unit 330 may be composed of one or more processing elements, an input receiving unit that receives a user's button input or touch input, a communication unit capable of communicating with an external communication device such as a user terminal, A display unit for displaying state information of the motor control device 10 may be further included.

후술할 바와 같이 스위치 M1, M4 가 도통되는 시간 및 스위치 M2, M3가 도통되는 시간이 증가함에 따라 전원부(400)에서 부하부(200)로 전달되는 전력량은 증가한다. 따라서, 모터 코일에서 형성되는 자기장의 크기가 증가하고 모터 회전자(230)에 형성되는 기전력의 크기가 증가하여 모터의 회전 속도가 증가한다. As will be described later, as the time during which switches M1 and M4 are turned on and the time during which switches M2 and M3 are turned on increases, the amount of power transmitted from the power supply unit 400 to the load unit 200 increases. Accordingly, the magnitude of the magnetic field formed in the motor coil increases and the magnitude of the electromotive force formed in the motor rotor 230 increases, thereby increasing the rotational speed of the motor.

일 실시예로, 부하부(200)가 과열될 수 있다. 변환 회로(300)는 부하부(200)의 온도를 검출한 검출 신호(Sense)를 제공받고, 부하부(200) 과열시 모터의 회전 속도를 감소시키도록 제어 신호를 생성하여 제어부(330)를 제어하는 모터 제어 신호 생성부(320)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the load unit 200 may overheat. The conversion circuit 300 receives a detection signal (Sense) obtained by detecting the temperature of the load unit 200, generates a control signal to reduce the rotational speed of the motor when the load unit 200 overheats, and controls the control unit 330. It may include a motor control signal generation unit 320 for controlling.

도 6 내지 도 9를 참조하면, P3 구간에서 전원부(400)가 제공하는 직류 전압은 스위치 M3, M2가 도통됨에 따라 부하부(200)에 제공된다. 이어서, P4 구간에서 전원부(400)가 제공하는 직류 전압은 스위치 M1, M4가 도통됨에 따라 전압(Vac)의 극성이 역전되어 부하부(200)에 제공된다. 따라서, 전원부(400)가 제공하는 직류 전압은 변환 회로(300)에 의하여 교류 전압(Vac)로 변환되어 부하부(200)에 제공된다. Referring to FIGS. 6 to 9 , the DC voltage provided by the power supply unit 400 in the P3 period is provided to the load unit 200 as the switches M3 and M2 are turned on. Then, in the period P4, the DC voltage provided by the power supply unit 400 is provided to the load unit 200 with the polarity of the voltage Vac reversed as the switches M1 and M4 are turned on. Accordingly, the DC voltage provided by the power supply unit 400 is converted into AC voltage Vac by the conversion circuit 300 and provided to the load unit 200 .

또한 위에서 설명된 바와 같이, 제어부(330)는 브릿지 회로(310)의 동일한 레그에 포함된 스위치 M2, M4 혹은 M1, M3가 동시에 도통되지 않도록 제어 신호(con_mot1, con_mot2)를 형성하여 드라이버(340)에 제공할 수 있다. 도시되지 않았으나, 브릿지 회로(310)에는 평활회로가 형성되어 전압의 형태를 정현파(sinusoidal wave) 형태로 변환하여 부하부(200)에 제공할 수 있다. In addition, as described above, the control unit 330 forms the control signals con_mot1 and con_mot2 so that the switches M2 and M4 or M1 and M3 included in the same leg of the bridge circuit 310 do not conduct at the same time, so that the driver 340 can be provided to Although not shown, a smoothing circuit may be formed in the bridge circuit 310 to convert a voltage form into a sinusoidal wave form and provide the voltage to the load unit 200 .

위에서 설명된 바와 같이 부하부(200)가 직류 모터를 포함하면, 변환 회로(300)는 직류 모터를 구동할 수 있도록 전원부(400)가 제공한 직류를 부하부(200)에 제공할 수 있다. 부하부(200)에 직류를 제공하는 과정은 부하부(200)에 제공되는 전압의 극성에 따라 도 8 및 도 9 중 어느 하나에 개시된 경로를 따라 부하부에 직류 전력이 제공되도록 하여 수행될 수 있다. As described above, when the load unit 200 includes a DC motor, the conversion circuit 300 may provide the DC provided by the power supply unit 400 to the load unit 200 so as to drive the DC motor. The process of providing DC to the load unit 200 may be performed by supplying DC power to the load unit along a path disclosed in any one of FIGS. 8 and 9 according to the polarity of the voltage provided to the load unit 200 . there is.

일 실시예로, 도 8에 도시된 경로를 따라 부하부(200)에 직류를 제공하는 경우에, 스위치 M2, M3가 도통되도록 게이트 제어 신호(G2, G3)를 형성하여 각 스위치의 제어 전극에 제공한다. 다른 실시예로, 도 9에 도시된 경로를 따라 부하부(200)에 직류를 제공하는 경우에, 스위치 M1, M4가 도통되도록 게이트 제어 신호(G1, G4)를 형성하여 각 스위치의 제어 전극에 제공한다. 이와 같이 스위치들을 제어함으로써 부하부(200)에 포함된 모터의 유형에 따라 적절한 구동 신호를 제공할 수 있다. In one embodiment, when providing direct current to the load unit 200 along the path shown in FIG. 8, gate control signals G2 and G3 are formed so that the switches M2 and M3 conduct, and the control electrodes of the respective switches are connected. to provide. In another embodiment, when DC is supplied to the load unit 200 along the path shown in FIG. 9, gate control signals G1 and G4 are formed so that the switches M1 and M4 conduct, and the control electrodes of the respective switches are connected. to provide. By controlling the switches in this way, an appropriate driving signal may be provided according to the type of motor included in the load unit 200 .

다시 도 1을 참조하면, 부하부(200)는 모터 코일(210)과 모터 회전자(230)를 포함한다. 일 실시예로, 모터 코일(210)은 변환 회로(300)가 제공하는 교류 전압(Vac)을 제공받고 교류 전압에 상응하는 자기장을 생성한다. 모터 코일(210)이 형성하는 자기장은 주기적으로 교류 전압의 주파수에 상응하여 방향이 변할 수 있다. 모터 코일(210)에 교류 전류를 인가할 경우 직류 모터는 전류의 주파수에 따라 회전 방향이 바뀌고, 교류 모터는 회전 방향이 바뀌지 않은 회전 운동을 한다.Referring back to FIG. 1 , the load unit 200 includes a motor coil 210 and a motor rotor 230 . In one embodiment, the motor coil 210 receives the AC voltage Vac provided by the conversion circuit 300 and generates a magnetic field corresponding to the AC voltage. The direction of the magnetic field formed by the motor coil 210 may periodically change according to the frequency of the AC voltage. When an AC current is applied to the motor coil 210, the rotation direction of the DC motor is changed according to the frequency of the current, and the AC motor performs a rotational motion in which the rotation direction is not changed.

일 실시예로, 부하부(200)는 직류 모터를 포함할 수 있다. 직류 모터는 고정자로 영구 자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하는 모터로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환하여 회전력을 형성한다. 직류 모터는 회전 제어가 쉬워 제어가능한 모터로 우수한 특징을 가질 수 있다.In one embodiment, the load unit 200 may include a DC motor. A DC motor is a motor that uses a permanent magnet as a stator and a coil as a rotor (armature), and forms rotational force by changing the direction of current flowing in the armature. DC motors can have excellent characteristics as controllable motors because rotation control is easy.

모터 회전자(230)가 모터 코일(210) 내부에 형성되어 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장에 노출되는 경우 모터 회전자(230)의 회전 방향은 모터에 제공되는 신호의 주파수에 의하여 제어되고, 회전 속도는 모터에 제공되는 신호의 듀티(duty)에 따라 제어된다. When the motor rotor 230 is formed inside the motor coil 210 and exposed to an alternating magnetic field whose direction changes periodically, the rotation direction of the motor rotor 230 is controlled by the frequency of a signal provided to the motor, and rotation The speed is controlled according to the duty of the signal provided to the motor.

다른 실시예에 따르면, 다른 예로, 부하부(200)는 교류 모터를 포함할 수 있다. 교류 모터는 직류 모터의 정류자를 슬립링으로 바꾼 것으로 (+)브러시가 (-)브러시로 되는 모양으로 통전하면 직류 모터와 같은 모양의 토크가 발생하여 모터가 회전한다. 그러나 교류 모터는 정류자가 없어 정지하므로 적당한 시기에 전류 방향을 교류로 바꾸어주면, 그 주파수에 맞는 회전 속도로 계속 회전할 수 있으므로 전원 주파수에 동기시켜 모터를 회전시키는 데 유리하다.According to another embodiment, as another example, the load unit 200 may include an AC motor. An AC motor is a DC motor commutator replaced by a slip ring, and when the (+) brush becomes a (-) brush, the same torque as the DC motor is generated and the motor rotates. However, AC motors stop because they do not have a commutator, so if the current direction is changed to AC at an appropriate time, it can continue to rotate at a rotational speed that matches the frequency, which is advantageous in synchronizing with the power frequency to rotate the motor.

교류 모터에서 모터 회전자(230)가 모터 코일(210) 내부에 형성되어 주기적으로 방향이 변하는 교번 자기장에 노출되는 경우 모터 회전자(230)의 속도는 제어 신호의 듀티(duty)에 따라 변한다.In an AC motor, when the motor rotor 230 is formed inside the motor coil 210 and exposed to an alternating magnetic field of which direction changes periodically, the speed of the motor rotor 230 changes according to the duty of a control signal.

다른 예로, 모터는 스테핑 모터(Stepping Motor)일 수 있다. 스테핑 모터는 크게 스테이터(고정자)와 로터(회전자)의 2개 부분으로 구성되어 있으며, 펄스가 제공되어 전진 혹은 역진하는 특성을 가진다. 스테핑 모터는 고정자 극(마주하는 2개의 극이 1개의 상)의 수에 따라 단상(1상)모터, 2상 모터, 3상 모터, 4상 모터, 5상 모터, 6상 모터 등으로 분류할 수 있고, 이 극의 수에 따라 모터의 스텝(step)각 등의 기본 특성이 다양하게 나타날 수 있다. As another example, the motor may be a stepping motor. The stepping motor is largely composed of two parts, a stator (stator) and a rotor (rotor), and has a characteristic of moving forward or backward by providing a pulse. Stepping motors can be classified into single-phase (1-phase) motors, 2-phase motors, 3-phase motors, 4-phase motors, 5-phase motors, and 6-phase motors according to the number of stator poles (two opposing poles are one phase). Depending on the number of poles, basic characteristics such as the step angle of the motor may appear in various ways.

본 실시예에서, 모터는 직류 모터, 교류 모터 및 스테핑 모터 이외의 다른 모터일 수 있으나, 간결한 설명을 위하여 이들 모터들의 설명을 생략한다. 다만, 이들에 대한 권리범위를 제한하고자 하는 것이 아님을 유의하여야 한다.In this embodiment, the motor may be a motor other than a DC motor, an AC motor, and a stepping motor, but descriptions of these motors are omitted for concise description. However, it should be noted that it is not intended to limit the scope of rights to them.

수신 임피던스 매칭부(120)는 저항, 코일 및 축전기 등을 포함하는 다양한 전자 소자들을 포함할 수 있다. 수신 임피던스 매칭부(120)는 사분 파장 변환기(quarterwave transformer) 또는 스텁(stub)을 포함하는 도선일 수 있다.The reception impedance matching unit 120 may include various electronic elements including resistors, coils, and capacitors. The reception impedance matching unit 120 may be a quarterwave transformer or a wire including a stub.

상술한 실시예에서, 충전 모드와 모터 구동 모드에 따라 스위치 부(360)에 의하여 전력 수신부(100)가 제공하는 전력이 전원부(400)로 제공되거나, 전원부(400)가 제공하는 전력이 부하부(200)로 제공된다. 그러나, 수신 코일(110)과 연결된 수신 임피던스 매칭부(120) 구성하는 RLC 소자들의 구성 및 배치 또는 스텁과 같은 도선의 수치를 이용하여, 충전시 최대 전력 전송이 이루어지는 주파수와 모터 구동 주파수를 서로 달리하도록 형성할 수 있다. In the above-described embodiment, the power provided by the power receiving unit 100 is provided to the power supply unit 400 by the switch unit 360 according to the charging mode and the motor driving mode, or the power provided by the power supply unit 400 is supplied to the load unit. (200). However, by using the configuration and arrangement of RLC elements constituting the receiving impedance matching unit 120 connected to the receiving coil 110 or the numerical value of a wire such as a stub, the frequency at which maximum power is transmitted during charging and the motor driving frequency are differentiated from each other. can be formed to

일 예로, 전력 송신측(Tx, 도 1 참조)과 수신 코일(110) 사이에서 최대 전력 전송이 일어나는 주파수를 f1이라 하고, 모터 구동 주파수를 f2라 하면, f1과 f2의 주파수 차이를 형성하여 스위치부(260)를 형성하지 않고 충전 모드 및 모터 구동 모드에서 전력 송신측(Tx, 도 1 참조)과 부하부(200) 사이 및 변환 회로(300)와 수신 코일(110) 사이에서 발생하는 영향을 감소시킬 수 있다.For example, assuming that the frequency at which maximum power transmission occurs between the power transmission side (Tx, see FIG. 1) and the receiving coil 110 is f1 and the motor driving frequency is f2, a frequency difference between f1 and f2 is formed to switch the switch. Effects occurring between the power transmission side (Tx, see FIG. 1) and the load unit 200 and between the conversion circuit 300 and the receiving coil 110 in the charging mode and the motor driving mode without forming the unit 260 can reduce

제1 실시예에 의하면 전력 수신부, 상기 변환 회로는 단일한 칩으로 형성될 수 있다. 나아가, 모터 구동 장치(10)의 충전과 사용시 동일한 변환 회로를 사용하므로, 회로 실장 면적을 줄일 수 있어 경제적이라는 장점이 제공되며, 사용자에게 보다 가볍고 얇은 모터 구동 장치(10)를 제공할 수 있다는 장점도 또한 제공된다. According to the first embodiment, the power receiver and the conversion circuit may be formed as a single chip. Furthermore, since the same conversion circuit is used when charging and using the motor driving device 10, the circuit mounting area can be reduced, providing an advantage of being economical, and providing a lighter and thinner motor driving device 10 to the user. is also provided.

제2 실시예Second embodiment

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 다른 실시예에 의한 변환 회로(3000)를 설명한다. 간결하고 명확한 설명 및 용이한 이해를 위하여 제1 실시예와 동일하거나 유사한 요소에 대한 설명은 생략될 수 있다, Hereinafter, a conversion circuit 3000 according to another embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. For concise and clear description and easy understanding, descriptions of the same or similar elements as those in the first embodiment may be omitted.

도 10은 본 실시예에 의한 변환 회로(3000)의 개요를 도시한 회로도이다. 도 10을 참조하면, 변환 회로(3000)는 세 개의 하프 브릿지 회로(312, 314, 316)들을 포함한다. 각 하프 브릿지 회로(312, 314, 316)는 두 개의 스위치들이 서로 직렬로 연결되고, 드라이버(340)에 의하여 게이트 전극이 구동될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이 스위치들은 MOS 스위치, BJT 스위치, IGBT 스위치 및 사이리스터 스위치 중 어느 하나로 구현될 수 있다. Fig. 10 is a circuit diagram showing the outline of a conversion circuit 3000 according to this embodiment. Referring to FIG. 10 , the conversion circuit 3000 includes three half-bridge circuits 312, 314, and 316. In each of the half bridge circuits 312, 314, and 316, two switches may be connected in series to each other, and a gate electrode may be driven by the driver 340. As described above, the switches may be implemented as any one of a MOS switch, a BJT switch, an IGBT switch, and a thyristor switch.

두 개의 하프 브릿지 회로(312, 314)의 출력 노드 N2, N4는 전력 수신부와 연결된다. 따라서, 두 개의 하프 브릿지 회로(312, 314)는 전력 수신부(100)로부터 교류 전류(i_AC)를 제공받는다. 두 개의 하프 브릿지 회로(312, 314)는 드라이버(340)로부터 제어 신호를 제공받고, 제1 및 제2 실시예에서 충전 모드로 동작하는 풀 브릿지 회로(310)와 동일하게 동작할 수 있다. Output nodes N2 and N4 of the two half bridge circuits 312 and 314 are connected to the power receiver. Accordingly, the two half bridge circuits 312 and 314 receive AC current i_AC from the power receiver 100 . The two half bridge circuits 312 and 314 receive a control signal from the driver 340 and may operate in the same manner as the full bridge circuit 310 operating in the charging mode in the first and second embodiments.

또한, 두 개의 하프 브릿지 회로(314, 316)의 출력 노드 N4, N6은 부하부(200)와 연결된다. 따라서, 두 개의 하프 브릿지 회로(314, 316)는 전원부(400)로부터 직류 전력을 제공받고, 이를 직류 혹은 교류로 변환하여 부하부(200)에 제공한다. 두 개의 하프 브릿지 회로(314, 316)는 드라이버(340)로부터 제어 신호를 제공받고, 제1 실시예에서 모터 구동 모드로 동작하는 풀 브릿지 회로(310)와 동일하게 동작할 수 있다. In addition, output nodes N4 and N6 of the two half bridge circuits 314 and 316 are connected to the load unit 200 . Accordingly, the two half bridge circuits 314 and 316 receive DC power from the power supply unit 400, convert it into DC or AC, and provide it to the load unit 200. The two half bridge circuits 314 and 316 receive a control signal from the driver 340 and may operate in the same manner as the full bridge circuit 310 operating in the motor driving mode in the first embodiment.

제1 실시예에 의하면 변환 회로(300)는 스위치부(360)를 포함할 수 있으며, 스위치부(360)에 포함된 스위치들(미도시)의 도통 저항 영향에 의하여 전력 수신부(100)가 제공하는 전류가 제한될 수 있으며, 부하부(200)에 제공되는 전력이 제한될 수 있다. 그러나, 본 실시예에 의하면, 브릿지 회로가 스위치를 통하지 않고 전력 수신부(100)와 부하부(200)와 연결되므로 스위치의 도통 저항의 영향을 받지 않고, 높은 모터 구동 효율을 가질 수 있다.According to the first embodiment, the conversion circuit 300 may include a switch unit 360, and the power receiver 100 is provided by the conduction resistance of switches (not shown) included in the switch unit 360. A current to be applied may be limited, and power provided to the load unit 200 may be limited. However, according to this embodiment, since the bridge circuit is connected to the power receiver 100 and the load unit 200 without passing through a switch, it is not affected by the conduction resistance of the switch and can have high motor driving efficiency.

제1 실시예에서 설명된 바와 같이 수신 코일(110)과 연결된 수신 임피던스 매칭부(120)를 구성하는 RLC 소자들의 구성 및 배치 또는 스텁과 같은 도선의 수치를 이용하여, 충전시 최대 전력 전송이 이루어지는 주파수와 모터 구동 주파수를 서로 달리하도록 형성할 수 있다. As described in the first embodiment, maximum power transmission is achieved during charging using the configuration and arrangement of RLC elements constituting the receiving impedance matching unit 120 connected to the receiving coil 110 or the number of conductors such as stubs. The frequency and the motor driving frequency may be formed to be different from each other.

이로부터 충전 모드 및 모터 구동 모드에서 전력 송신측(Tx, 도 1 참조)과 부하부(200) 사이 및 변환 회로(300)와 수신 코일(110) 사이에서 발생하는 영향을 감소시킬 수 있다. From this, it is possible to reduce the influence occurring between the power transmission side (Tx, see FIG. 1) and the load unit 200 and between the conversion circuit 300 and the receiving coil 110 in the charging mode and the motor driving mode.

제2 실시예도 제1 실시예와 마찬가지로, 전력 수신부, 상기 변환 회로는 단일한 칩으로 형성될 수 있어 실장 면적 및 부피를 감소시킬 수 있다. Like the first embodiment, in the second embodiment, the power receiver and the conversion circuit can be formed as a single chip, so the mounting area and volume can be reduced.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation and is only exemplary, and those having ordinary knowledge in the field can make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention will be defined by the appended claims.

10: 모터 구동 장치
110: 수신 코일 120: 수신 임피던스 매칭부
200: 부하부 210: 모터 코일
230: 모터 회전자 100: 전력 수신부
300, 3000: 변환 회로 310: 충전 제어 신호 생성부
312, 314, 316: 하프 브릿지 회로
320: 모터 제어 신호 생성부 330: 제어부
340: 드라이버 400: 전원부10: motor drive unit
110: receiving coil 120: receiving impedance matching unit
200: load unit 210: motor coil
230: motor rotor 100: power receiver
300, 3000: conversion circuit 310: charging control signal generator
312, 314, 316: half bridge circuit
320: motor control signal generation unit 330: control unit
340: driver 400: power unit

Claims (11)

무선으로 전력을 수신하는 전력 수신부;
상기 전력 수신부가 수신한 전력을 직류로 변환하여 출력하는 변환 회로;
상기 직류 전력으로 충전되는 전원부 및
상기 전원부가 제공하는 전력으로 구동되는 부하부를 포함하며,
상기 변환 회로는 상기 전원부가 제공하는 전력을 상기 부하부에 제공하는 모터 구동 장치.a power receiver that wirelessly receives power;
a conversion circuit that converts the power received by the power receiver into direct current and outputs it;
A power supply unit charged with the DC power and
A load unit driven by power provided by the power supply unit,
The conversion circuit provides the power provided by the power supply to the load unit. 제1항에 있어서,
상기 전력 수신부는,
전력 송신측으로부터 전력을 제공받는 수신 코일 및
상기 전력 송신측과 임피던스를 매칭하는 수신 임피던스 매칭부를 포함하는 모터 구동 장치.According to claim 1,
The power receiver,
A receiving coil receiving power from the power transmitting side and
A motor driving device including a reception impedance matching unit matching an impedance with the power transmission side. 제2항에 있어서,
상기 전력 수신부는,
상기 전력 송신측과 유도 결합하여 전력을 제공받거나, 상기 전력 송신측과 자기 공진(magnetic resonance)하여 전력을 제공받는 모터 구동 장치.According to claim 2,
The power receiver,
A motor driving device that receives power by inductively coupling with the power transmission side or receives power by magnetic resonance with the power transmission side. 제1항에 있어서,
상기 부하부는 모터를 포함하며,
상기 모터는 교류 모터, 직류 모터 및 스테핑 모터 중 어느 하나인 모터 구동 장치.According to claim 1,
The load unit includes a motor,
The motor driving device is any one of an AC motor, a DC motor and a stepping motor. 제4항에 있어서,
상기 모터는
상기 변환 회로가 제공하는 전류를 제공받고 자기장을 형성하는 모터 코일과,
상기 모터 코일이 형성한 자기장에 의하여 기전력이 생성되고, 상기 기전력에 의하여 제어되는 모터 회전자를 포함하는 모터 구동 장치.According to claim 4,
the motor
A motor coil receiving the current provided by the conversion circuit and forming a magnetic field;
A motor driving device including a motor rotor in which electromotive force is generated by a magnetic field formed by the motor coil and controlled by the electromotive force. 제1항에 있어서,
상기 변환 회로는,
브릿지 회로 및
상기 브릿지 회로를 제어하는 드라이버를 포함하는 모터 구동 장치.According to claim 1,
The conversion circuit,
bridge circuit and
A motor driving device including a driver controlling the bridge circuit. 제6항에 있어서,
상기 브릿지 회로는 풀 브릿지 회로(full-bridge circuit), 하나 이상의 하프 브릿지 회로(half bridge 회로) 중 어느 하나이며,
상기 변환 회로는,
충전 제어 신호 생성부를 더 포함하며,
상기 충전 제어 신호 생성부는 상기 전력 수신부가 제공한 전류를 검출하고,
검출된 상기 전류로부터 브릿지 회로의 레그(leg)에 포함된 스위치들이 동시에 도통되지 않도록 제어 신호를 형성하는 모터 구동 장치.According to claim 6,
The bridge circuit is any one of a full-bridge circuit and one or more half bridge circuits,
The conversion circuit,
Further comprising a charging control signal generator,
The charge control signal generator detects the current provided by the power receiver,
A motor driving device that forms a control signal from the detected current so that switches included in legs of the bridge circuit do not conduct simultaneously. 제6항에 있어서,
상기 변환 회로는,
상기 부하부의 온도를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 드라이버가 상기 브릿지 회로에 포함된 상기 스위치들의 도통 시간을 제어하도록 상기 드라이버에 제어 신호를 제공하는 모터 구동 장치.According to claim 6,
The conversion circuit,
Further comprising a control unit for controlling the temperature of the load unit,
The control unit,
A motor driving device for providing a control signal to the driver so that the driver controls conduction time of the switches included in the bridge circuit. 제1항에 있어서,
상기 변환회로는,
상기 전력 수신부가 제공한 전력을 상기 변환회로로 제공하고,
상기 전원부가 제공한 전력을 상기 부하부로 제공하는 스위치부를 더 포함하는 모터 구동 장치.According to claim 1,
In the conversion circuit,
Provides the power provided by the power receiver to the conversion circuit;
The motor driving device further comprises a switch unit for providing the power provided by the power supply unit to the load unit. 제1항에 있어서,
상기 전력 수신부는 무선으로 전력을 전송받고,
상기 부하부는 전력을 전송받아 구동되며,
상기 전력 수신부가 최대 전력을 전송받는 주파수와 상기 부하부가 제어되는 주파수가 서로 상이한 모터 구동 장치.According to claim 1,
The power receiver wirelessly receives power,
The load unit is driven by receiving power,
A motor driving device in which a frequency at which the power receiver receives maximum power and a frequency at which the load unit is controlled are different from each other. 제1항에 있어서,
상기 전력 수신부, 상기 변환 회로는
단일한 칩으로 형성되는 모터 구동 장치. According to claim 1,
The power receiver, the conversion circuit
A motor drive device formed from a single chip.
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