WO2015026119A1 - 무선전력 수신장치 - Google Patents

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WO2015026119A1
WO2015026119A1 PCT/KR2014/007651 KR2014007651W WO2015026119A1 WO 2015026119 A1 WO2015026119 A1 WO 2015026119A1 KR 2014007651 W KR2014007651 W KR 2014007651W WO 2015026119 A1 WO2015026119 A1 WO 2015026119A1
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wireless power
frequency band
power receiver
receiver
switch
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배수호
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엘지이노텍 주식회사
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    • H04B—TRANSMISSION
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly to a wireless power receiver capable of receiving power wirelessly regardless of frequency band.
  • Wireless power transmission technology (wireless power transmission or wireless energy transfer), which transfers electric energy wirelessly to a desired device, has already started to use electric motors or transformers using electromagnetic induction principles in the 1800's. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • Electromagnetic induction refers to a phenomenon in which a voltage is induced and a current flows when a magnetic field is changed around a conductor. Electromagnetic induction method is rapidly commercialized around small devices, but there is a problem that the transmission distance of power is short.
  • energy transmission methods using wireless methods include remote transmission technology using resonance and short wavelength radio frequency in addition to electromagnetic induction.
  • the wireless power transmitter transmits power having a frequency band to each receiver.
  • the wireless power receiver may be configured to match a corresponding frequency band to receive only power of a specific frequency band. That is, in the related art, when the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter is changed (when the power transmission method of the wireless power transmitter is changed), the wireless power receiver may not properly receive power.
  • An object of the present invention is to provide a wireless power receiver capable of receiving power regardless of the power transmission method of the wireless power transmitter.
  • a wireless power receiver for wirelessly receiving power from a wireless power transmitter is connected to a receiving coil and one end and the other end of the receiving coil wirelessly receiving power from the wireless power transmitter through a magnetic field. And a switch, wherein the wireless power receiver controls the operation of the switch according to a frequency band of power transmitted by the wireless power transmitter.
  • the frequency band of power transmitted by the wireless power transmitter includes a first frequency band and a second frequency band, and the first frequency band is smaller than the second frequency band.
  • the wireless power receiver opens the switch when the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter is the first frequency band.
  • the wireless power receiver maintains the inductance of the receiving coil by opening the switch.
  • the wireless power receiver short-circuits the switch when the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter is the second frequency band.
  • the wireless power receiver short-circuits the switch to reduce the inductance of the receiving coil.
  • the wireless power receiver rectifies and transmits power of the first frequency band received from the receiving coil to the load and rectifies and transmits the power of the second frequency band received from the receiving coil to the load. It further comprises a second rectifying unit.
  • the wireless power receiver detects a current flowing through the first rectifier and a current flowing through the second rectifier to detect a frequency band of power transmitted by the wireless power transmitter.
  • the wireless power receiver checks the frequency band of power transmitted by the wireless power transmitter as the first frequency band and opens the switch.
  • the wireless power receiver checks the frequency band of power transmitted by the wireless power transmitter as the second frequency band and shorts the switch.
  • the wireless power receiver may receive power regardless of the frequency band used by the wireless power transmitter to increase power for a user who uses a terminal having a wireless power receiver. You can. That is, regardless of whether the wireless power transmitter uses a direct coupling method or an inductive coupling method, the user can conveniently charge the terminal.
  • FIG. 1 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an equivalent circuit diagram of the power supply device 100 and the wireless power transmitter 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiver 300 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a power receiving method of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining the operation of the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining the operation of the wireless power receiver according to another embodiment of the present invention.
  • a method of transmitting power by electromagnetic induction refers to a relatively low Q value and tightly coupling
  • a method of transmitting power by resonance refers to a relatively high Q value and loose. It may mean a coupling method.
  • the frequency band used for power transmission in a tightly coupled method may have a range of 100 to 300 kHz, and the frequency band used for power transmission in a loosely coupled method is 6.78 It may be either MHz or 13.56 MHz. However, this figure is only an example.
  • a loosely coupled (loosely coupled) scheme for transmitting power using resonance may include a directly coupled scheme and an inductively coupled scheme.
  • the direct coupling method is a method in which a wireless power transmitter and a wireless power receiver, which will be described later, directly transmit power using one resonant coil.
  • the wireless power transmitter includes two wireless power transmitters.
  • FIG. 1 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system may include a power supply device 100, a wireless power transmitter 200, a wireless power receiver 300, and a load 400.
  • the power supply device 100 may be included in the wireless power transmitter 200.
  • the wireless power transmitter 200 may transmit power to the wireless power receiver 300 using resonance, and the wireless power transmitter 200 may transmit a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220. It may be implemented in a direct coupling (Inductively coupling) method or a single transmission induction coil (210) including a).
  • the wireless power receiver 300 may wirelessly receive power from the wireless power transmitter 200 using resonance, and the wireless power transmitter 200 transmits a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.
  • the wireless power receiver 300 may also be implemented in an inductively coupled manner, including the receiving resonant coil 310 and the receiving inductive coil 320. have.
  • the wireless power receiver 300 may also be implemented in a direct coupling method by consisting of only the reception induction coil 320. .
  • the wireless power receiver 300 may further include a rectifier 330. Description of the rectifier 330 will be described later in detail.
  • Both ends of the power supply device 100 are connected to both ends of the transmission induction coil 210.
  • the transmission resonant coil 220 may be disposed at a predetermined distance from the transmission induction coil 210.
  • the reception resonance coil 310 may be disposed at a predetermined distance from the reception induction coil 320.
  • Both ends of the receiving induction coil 320 may be connected to both ends of the rectifying unit 330, and the load 400 may be connected to both ends of the rectifying unit 330.
  • the load 400 may be included in the wireless power receiver 300.
  • the power generated by the power supply device 100 is transmitted to the wireless power transmitter 200, and the power delivered to the wireless power transmitter 200 makes resonance with the wireless power transmitter 200 by a resonance phenomenon.
  • the resonance frequency may be transmitted to the same wireless power receiver 300.
  • the power supply device 100 may generate AC power having a predetermined frequency and transmit the generated AC power to the wireless power transmitter 200.
  • the transmission induction coil 210 may also induce an AC current in the transmission resonance coil 220 that is physically spaced by electromagnetic induction.
  • the power delivered to the transmission resonance coil 220 may be transferred to the wireless power receiver 300 forming the resonance circuit with the wireless power transmitter 200 by resonance.
  • Power may be transferred by resonance between two impedance matched LC circuits. Such transmission of power by resonance transmits power to a farther distance than when the transmission resonance coil 220 and the reception resonance coil 310 are loosely coupled and tightly coupled by general electromagnetic induction. This is possible, and the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 have a higher degree of freedom of placement and can transmit power with high efficiency.
  • the reception resonance coil 310 may receive power from the transmission resonance coil 220 by resonance.
  • An AC current may flow in the reception resonant coil 310 due to the received power, and the power delivered to the reception resonant coil 310 may be inductively coupled to the reception resonant coil 310 by electromagnetic induction. Can be delivered.
  • Power delivered to the receiving induction coil 320 may be rectified through the rectifying unit 330 and transferred to the load 400.
  • the transmission induction coil 210, the transmission resonance coil 220, the reception resonance coil 310, and the reception induction coil 320 may have any one of spiral or helical structures, but the present disclosure is not limited thereto. There is no.
  • the transmission resonance coil 220 of the wireless power transmitter 200 may transmit power to the reception resonance coil 310 of the wireless power receiver 300 through a magnetic field.
  • the transmission resonant coil 220 and the reception resonant coil 310 may be resonantly coupled to operate at a resonant frequency.
  • the power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be greatly improved.
  • the wireless power transmitter 200 when the wireless power transmission system performs power transmission based on electromagnetic induction, does not include a transmission resonance coil 220, and the wireless power receiver 300 receives reception resonance. It may not include the coil 310.
  • Quality factor and coupling coefficient are important in wireless power transmission. That is, the power transmission efficiency may be improved as the quality index and the coupling coefficient have larger values.
  • the quality factor may refer to an index of energy that may be accumulated in the vicinity of the wireless power transmitter 200 or the wireless power receiver 300.
  • the quality factor may vary depending on the operating frequency w, the shape, dimensions, materials, and the like of the coil.
  • L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss generated in the coil itself.
  • the quality factor may have an infinite value from 0, and as the quality index increases, power transmission efficiency between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be improved.
  • Coupling Coefficient refers to the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil and has a range of 0 to 1.
  • Coupling coefficient may vary according to the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission induction coil 210 may be composed of an inductor L1 and a capacitor C1, and may be configured as a circuit having appropriate inductance and capacitance values.
  • the transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit having both ends of the inductor L1 connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be configured as an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.
  • the capacitor C1 may be a variable capacitor, and impedance matching may be performed as the capacitance of the capacitor C1 is adjusted.
  • Equivalent circuits of the transmit resonant coil 220, the receive resonant coil 310, and the receive induction coil 320 may also be the same as those shown in FIG. 2.
  • FIG 3 is an equivalent circuit diagram of a power supply device 100 and a wireless power transmitter 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the transmission induction coil 210 and the transmission resonant coil 220 may be formed of inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having predetermined inductance values and capacitance values, respectively.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiver 300 according to an embodiment of the present invention.
  • the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may be formed of inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having predetermined inductance values and capacitance values, respectively.
  • the rectifier 330 may convert the DC power received from the reception induction coil 320 to DC power to transfer the converted DC power to the load 400.
  • the rectifier 330 may include a rectifier and a smoothing circuit.
  • the rectifier may be a silicon rectifier, and may be equivalent to the diode D1, as shown in FIG.
  • the rectifier may convert AC power received from the reception induction coil 320 to DC power.
  • the smoothing circuit may output the smooth DC power by removing the AC component included in the DC power converted by the rectifier.
  • the rectifying capacitor C5 may be used, but the smoothing circuit is not limited thereto.
  • the load 400 can be any rechargeable battery or device that requires direct current power.
  • the load 400 may mean a battery.
  • the wireless power receiver 300 may be mounted on an electronic device that requires power, such as a mobile phone, a notebook, a mouse, and the like. Accordingly, the reception resonance coil 310 and the reception induction coil 320 may have a shape that matches the shape of the electronic device.
  • the wireless power transmitter 200 may exchange information with the wireless power receiver 300 using in band or out of band communication.
  • In band communication may refer to a communication for exchanging information between the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 using a signal having a frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power receiver 300 may further include a switch, and may or may not receive power transmitted from the wireless power transmitter 200 through a switching operation of the switch. Accordingly, the wireless power transmitter 200 may recognize the on or off signal of the switch included in the wireless power receiver 300 by detecting the amount of power consumed by the wireless power transmitter 200.
  • the wireless power receiver 300 may change the power consumed by the wireless power transmitter 200 by changing the amount of power absorbed by the resistor by using a resistor and a switch.
  • the apparatus 200 for transmitting power wirelessly may acquire state information of the apparatus for receiving power wirelessly 300 by detecting a change in power consumption.
  • the switch and resistor can be connected in series.
  • the state information of the wireless power receiver 300 may include information about the current charge amount and the charge amount trend of the wireless power receiver 300.
  • the switch when the switch is opened, the power absorbed by the resistor becomes 0, and the power consumed by the wireless power transmitter 200 also decreases.
  • the wireless power transmitter 200 may detect power consumed by the wireless power transmitter 200 and perform digital communication with the wireless power receiver 300.
  • the wireless power transmitter 200 may receive state information of the wireless power receiver 300 according to the above operation, and may transmit power appropriate thereto.
  • the wireless power transmitter 200 may be provided with a resistor and a switch to transmit the state information of the wireless power transmitter 200 to the wireless power receiver 300.
  • the state information of the wireless power transmitter 200 is the maximum amount of power that the wireless power transmitter 200 can transmit, and the wireless power receiver 300 that the wireless power transmitter 200 provides power. It may include information about the number of available and the amount of available power of the wireless power transmitter 200.
  • Out-of-band communication refers to a communication for exchanging information for power transmission by using a separate frequency band instead of a resonant frequency band.
  • the wireless power transmitter 200 and the wireless power receiver 300 may be equipped with an out of band communication module to exchange information necessary for power transmission.
  • the out of band communication module may be mounted to a power supply.
  • the out-of-band communication module may use a short range communication method such as Bluetooth, Zigbee, WLAN, and Near Field Communication (NFC), but is not limited thereto.
  • FIG. 5 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the wireless power receiver 300 when the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a low frequency band.
  • the wireless power receiver 300 may include a receiving coil 340, a first frequency matching unit 345, and a first rectifying unit 370.
  • the receiving coil 340 may wirelessly receive power from the wireless power transmitter 200.
  • the frequency band of the power received by the receiving coil 340 may be a low frequency band, the frequency band may have a range of 100 to 300KHz, but this is only an example.
  • the receiver coil 340 may correspond to the reception induction coil 320 described with reference to FIG. 1, and the wireless power receiver 300 ) May be implemented in a tightly coupled manner.
  • the wireless power transmitter may also include only the transmission induction coil 210 described in FIG. 1 and may be implemented in a tightly coupled manner.
  • the inductance of the receiving coil 340 may be 16 uH, but this is only an example.
  • the first frequency matching unit 345 may match a frequency band used by the wireless power receiver 300 to a frequency band of power received by the receiving coil 340, and after matching the frequency bands, is matched.
  • the state power may be output to the first rectifier 370.
  • the first frequency matching unit 345 may include a first capacitor C6 and a second capacitor C7.
  • Each of the first capacitor C6 and the second capacitor C7 may be one of a fixed capacitor and a variable capacitor.
  • the capacitance of the first capacitor C6 may be 137 nF.
  • the capacitance of the second capacitor C7 may be 1.6 nF. That's just a shame.
  • the first frequency matching unit 345 may perform frequency matching using the inductance of the receiving coil 340 and the capacitance of the first capacitor C6 and the second capacitor C7.
  • the first rectifier 370 may receive power from the first frequency matcher 345 in a state where the frequency is matched, and transmit the power to the load 400.
  • the first rectifying unit 370 receives the AC power in the state where the frequency matching is completed from the frequency matching unit 345, rectifies the received AC power into DC power, and transfers the rectified DC power to the load 400. Can be.
  • FIG. 6 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the wireless power receiver 300 when the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a high frequency band.
  • the wireless power receiver 300 may include a receiving coil 350, a second frequency matching unit 355, and a second rectifying unit 380.
  • the receiving coil 350 may wirelessly receive power from the wireless power transmitter 200.
  • the frequency band of the power received by the receiving coil 350 may be a high frequency band, and the frequency band may be either 6.78 MHz or 13.56 MHz, but this is merely an example.
  • the reception coil 350 may correspond to the reception induction coil 320 described with reference to FIG. 1, and the wireless power receiver 300 ) May be implemented in a direct coupling method of a loosely coupling (loosely coupling) method.
  • the receiving coil 350 may correspond to the receiving induction coil 320 described with reference to FIG.
  • the power receiver 300 may further include a reception resonant coil (not shown), and may be implemented by an inductive coupling method among loose coupling systems.
  • the inductance of the receiving coil 350 may be 2uH, but this is only an example.
  • the second frequency matching unit 355 may match the frequency band used by the wireless power receiver 300 to the frequency band of the power received by the receiving coil 350, and match the power in the matched state with the second rectifier. And output to 380.
  • the second frequency matching unit 355 may include a third capacitor C8 and a fourth capacitor C9.
  • Each of the third capacitor C8 and the fourth capacitor C9 may be one of a fixed capacitor and a variable capacitor.
  • the capacitance of the third capacitor C8 may be 1 nF
  • the capacitance of the fourth capacitor C9 may be 0.1 nF. This is just an example.
  • the second frequency matching unit 355 may perform frequency matching using the inductance of the receiving coil 350 and the capacitances of the third capacitor C8 and the fourth capacitor C9.
  • the second rectifier 380 may receive power from the second frequency matcher 355 in a state where the frequency is matched, and transmit the power to the load 400.
  • the second rectifier 380 receives AC power in a state where frequency matching is completed from the frequency matching unit 355 to rectify the received AC power as DC power, and transfer the rectified DC power to the load 400. Can be.
  • the frequency band used for power transmission of a wireless power transmitter transmitting power using tightly coupled coupling has a range of 100 to 300 KHz, and a loose couple
  • the frequency band used for power transmission of a wireless power transmitter that transmits power using loosely coupling is 6.78 MHz or 13.56 MHz.
  • each of the inductance of the receiving coil 340, the capacitance of the first capacitor C6, and the capacitance of the second capacitor C7 in the case of a tightly coupling scheme are loosely coupled.
  • the inductance of the receiving coil 350, the capacitance of the third capacitor C8, and the capacitance of the fourth capacitor C9 may be greater than each.
  • the inductance of the receiving coil and the capacitance of the capacitor included in the frequency matching unit may vary.
  • the wireless power receiver when receiving power from the wireless power transmitter 200 having different power transmission schemes, the wireless power receiver capable of receiving power according to the power transmission scheme of the corresponding wireless power transmitter 200. To provide.
  • FIG. 7 is a view for explaining the configuration of a wireless power receiver according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver 300 includes a receiving coil 360, a first frequency matching unit 345, a first rectifying unit 370, a second frequency matching unit 355, and a second rectifying unit 380. ), A switch 390, and a controller 395.
  • the receiving coil 360, the first frequency matching unit 345, the first rectifying unit 370, and the load 400 may be cascaded to each other, and the receiving coil 360 and the second frequency matching unit ( 355, the second rectifier 380 and the load 400 may be cascaded to each other.
  • the switch 390 may be connected between one end of the first frequency matcher 395 and one end of the second frequency matcher 355.
  • the receiving coil 360 may wirelessly receive power in a low frequency band or a high frequency band from the wireless power transmitter.
  • the low frequency band may have a range of 100 to 300 kHz
  • the high frequency band may be either 6.78 MHz or 13.56 MHz.
  • this is merely an example.
  • the wireless power transmitter 200 when the frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 is a low frequency band, the wireless power transmitter 200 may be implemented in a tightly coupled manner.
  • the wireless power transmitter 200 when the frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 is a high frequency band, the wireless power transmitter 200 may be implemented in a loosely coupled manner.
  • the receiving coil 360 may be configured of any one of a helical and a spiral type.
  • the switch 390 may be turned off or turned on under the control of the controller 395.
  • the turn off of the switch 390 may mean a state in which the switch 390 is opened, and the turn on of the switch 390 may mean a state in which the switch 390 is short-circuited.
  • the switch 390 may be a switch using a MOSFET or an electromagnet, but is not limited thereto.
  • the switch 390 may be connected to one end and the other end of the receiving coil 360, and may be shorted or opened by the control of the controller 395 to change the inductance of the receiving coil 360.
  • the controller 395 may control the overall operation of the wireless power receiver 300.
  • the controller 395 may detect a frequency band of power received from the wireless power transmitter.
  • the controller 395 may open or short the operation of the switch 390 to detect whether a frequency band of power received from the wireless power transmitter is a low frequency band or a high frequency band.
  • the controller 395 may change the inductance of the receiving coil 360 by controlling the operation of the switch 390 according to the detected frequency band.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a power receiving method of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver 300 turns off the switch 390 to detect a frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 (S101).
  • the frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 may be a low frequency band or a high frequency band.
  • the low frequency band may have a range of 100 to 300 kHz
  • the high frequency band may be either 6.78 MHz or 13.56 MHz.
  • this is merely an example.
  • the wireless power transmitter 200 when the frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 is a low frequency band, the wireless power transmitter 200 may be implemented in a tightly coupled manner.
  • the wireless power transmitter 200 when the frequency band used for power transmission of the wireless power transmitter 200 is a high frequency band, the wireless power transmitter 200 may be implemented in a loosely coupled manner.
  • the state in which the switch 390 is turned off may mean a state in which the switch 390 is opened, and the state in which the switch 390 is turned on may mean a state in which the switch 390 is shorted.
  • the wireless power receiver 300 may turn off the switch 390 to determine whether the frequency band of the power received from the wireless power transmitter 200 is a low frequency band or a high frequency band.
  • the wireless power receiver 300 wirelessly receives power from the wireless power transmitter 200 while the switch 390 is turned off (S103). That is, the wireless power receiver 300 may wirelessly receive power from the wireless power transmitter through a tightly coupled or loosely coupled scheme.
  • the wireless power receiver 300 includes a current and a second rectifier of the first rectifier 370 generated by the received power to detect a frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission. 380 senses the current (S105). In one embodiment, the wireless power receiver 300 senses the current flowing through the first rectifier 370 and the current flowing through the second rectifier 380 so that the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is increased. You can check whether it is a high frequency band or a low frequency band.
  • the controller 395 may not output the current flowing through the first rectifying unit 370 and the current flowing through the second rectifying unit 380, but may output the output voltage of the first rectifying unit 370 and the output voltage of the second rectifying unit 380. It may detect the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter 200.
  • the wireless power receiver 300 may determine a frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission as a low frequency band. This will be described in detail with reference to FIG. 9.
  • FIG. 9 is a view for explaining the operation of the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 395 may turn off the switch 390.
  • the state in which the switch 390 is turned off may refer to a state in which the switch 390 is opened as shown in FIG. 9.
  • the receiving coil 360 may receive power from the wireless power transmitter, and the control unit 390 may sense current flowing through the first rectifying unit 370 and the second rectifying unit 390.
  • the controller 395 may check the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter 200 as the low frequency band. That is, when the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a low frequency band, the power received by the receiving coil 360 matches the frequency of the low frequency band 345. While passing through the first rectifier 370 to flow a current to the first rectifier 370, the second frequency matching unit 355 is matched to the frequency of the high frequency band to pass the power of the low frequency band Because you can't.
  • the controller 395 may identify the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter 200 as the low frequency band.
  • the wireless power receiver 300 checks whether only the current of the first rectifier 370 is detected (S107), and when only the current of the first rectifier 370 is detected, the wireless power receiver 300 is detected. ) Confirms that the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a low frequency band (S109). When it is confirmed that the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a low frequency band, the wireless power receiver 300 may receive power by keeping the operation of the switch 390 turned off. . That is, the wireless power receiver 300 may receive the power of the low frequency band by opening the switch 390 as shown in FIG. 9. In this case, since the switch 390 operates in the open state, the inductance of the receiving coil 360 does not change.
  • the wireless power receiver 300 turns on the switch 390 (S111).
  • the wireless power receiver 300 checks whether only the current of the second rectifier 380 is detected in the state in which the switch 390 is turned on (S113).
  • the wireless power receiver 300 determines that the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a high frequency band (S115). Steps S111 to S113 will be described with reference to FIG. 10.
  • FIG. 10 is a view for explaining the operation of the wireless power receiver according to another embodiment of the present invention.
  • the controller 395 may turn on the switch 390.
  • the state in which the switch 390 is turned on may mean a state in which the switch 390 is shorted, as shown in FIG. 10.
  • the receiving coil 360 may receive power from the wireless power transmitter, and the control unit 390 may sense current flowing through the first rectifying unit 370 and the second rectifying unit 390.
  • the controller 395 may check the frequency band of the power transmitted by the wireless power transmitter 200 as the high frequency band. That is, when the frequency band used by the wireless power transmitter 200 for power transmission is a high frequency band, the power received by the receiving coil 360 matches the frequency of the high frequency band 355. While passing through the second rectifier 380 to flow a current to the second rectifier 380, the first frequency matching unit 345 is matched to the frequency of the low frequency band to pass the power of the high frequency band Because you can't.
  • the wireless power receiver 300 may receive power by keeping the operation of the switch 390 turned on. . That is, the wireless power receiver 300 may receive power of a high frequency band by shorting the switch 390 as shown in FIG. 10. In this case, as the switch 390 is shorted, only a part of the receiving coil 360 may be used. As a result, the inductance of the receiving coil 360 may change accordingly. For example, when the total inductance of the receiving coil 360 is 16uH, when the wireless power receiver 300 receives the high frequency power, the inductance of the receiving coil 390 is shorted by a short circuit of the switch 390. Can be reduced to 2 uH. On the other hand, when the wireless power receiver 300 receives the power of the low frequency band, by the opening of the switch 390, the receiving coil 390 may have the original inductance 16uH.
  • the wireless power receiver may receive power regardless of the frequency band used by the wireless power transmitter to increase power for a user who uses a terminal having a wireless power receiver. You can. That is, regardless of whether the wireless power transmitter uses a direct coupling method or an inductive coupling method, the user can conveniently charge the terminal.
  • the method according to the present invention described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution on a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape , Floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).
  • the computer readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
  • Wireless power receiver 400 is a mobile phone, smart phone (smart phone), laptop computer (laptop computer), digital broadcasting terminal, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation It may be mounted to a mobile terminal such as.
  • the wireless power receiver according to the present invention can be used in the wireless charging system field.

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치로부터 자기장을 통해 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일 및 상기 수신 코일의 일단 및 타단에 연결된 스위치를 포함하고, 상기 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역에 따라 상기 스위치의 동작을 제어한다.

Description

무선전력 수신장치
본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 대역에 관계없이 무선으로 전력을 수신할 수 있는 무선전력 수신장치에 관한 것이다.
무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.
현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.
최근에는 이와 같은 무선 전력 전송 기술 중 공진을 이용한 에너지 전달 방식이 많이 사용되고 있다.
공진을 이용한 무선전력 전송 시스템은 송신 측과 수신 측의 코일을 통해 전력이 무선으로 전달되기 때문에 사용자는 휴대용 기기와 같은 전자기기를 손쉽게 충전할 수 있다.
무선전력 송신장치는 각 무선전력 송신장치 마다 주파수 대역을 갖는 전력을 수신장치에 전송한다. 이 경우, 무선전력 수신장치는 해당 주파수 대역에 매칭되도록 구성되어 특정 주파수 대역의 전력만을 수신할 수 있다. 즉, 종래에는 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 달라지면(무선전력 송신장치의 전력 전송 방식이 달라지면), 무선전력 수신장치는 제대로 전력을 수신할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 무선전력 송신장치의 전력 전송 방식에 구애 받지 않고, 전력을 수신할 수 있는 무선전력 수신장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치로부터 자기장을 통해 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일 및 상기 수신 코일의 일단 및 타단에 연결된 스위치를 포함하고, 상기 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역에 따라 상기 스위치의 동작을 제어한다.
상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하고, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역 보다 작다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역인 경우, 상기 스위치를 개방시킨다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 스위치를 개방시켜 상기 수신 코일의 인덕턴스를 유지시킨다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 상기 제2 주파수 대역인 경우, 상기 스위치를 단락시킨다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 스위치를 단락시켜 상기 수신 코일의 인덕턴스를 감소시킨다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 수신 코일로부터 전달받은 상기 제1 주파수 대역의 전력을 정류하여 부하에 전달하는 제1 정류부 및 상기 수신 코일로부터 전달받은 상기 제2 주파수 대역의 전력을 정류하여 상기 부하에 전달하는 제2 정류부를 더 포함한다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 제1 정류부에 흐르는 전류 및 상기 제2 정류부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출한다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 제1 정류부에 흐르는 전류만이 감지된 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역으로 확인하고, 상기 스위치를 개방시킨다.
상기 무선전력 수신장치는 상기 제2 정류부에 흐르는 전류만이 감지된 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제2 주파수 대역으로 확인하고, 상기 스위치를 단락시킨다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선전력 수신장치는 무선전력 송신장치가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역에 관계없이 전력을 수신할 수 있어 무선전력 수신장치가 내장된 단말기를 사용하는 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다. 즉, 무선전력 송신장치가 직접 결합 방식 또는 유도 결합 방식을 이용하는 것에 구애 받지 않고, 사용자가 편리하게 단말기를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 수신 코일을 사용하기 때문에 무선전력 송신장치의 전력 전송 방식에 관계없이 단말기의 공간을 절약할 수 있고, 2개 이상의 코일을 사용하는 경우에 비해 비용이 크게 절약될 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 또 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 전력 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명에서 전자기 유도에 의해 전력을 전송하는 방식은 Q 값이 상대적으로 낮고, 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식을 의미하고, 공진에 의해 전력을 전송하는 방식은 Q 값이 상대적으로 높고, 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식을 의미할 수 있다.
일 실시 예에서 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식에서 전력 전송에 사용하는 주파수 대역은 100 내지 300kHz의 범위를 가질 수 있고, 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식에서 전력 전송에 사용하는 주파수 대역은 6.78MHz 또는 13.56MHz 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 이 수치는 예시에 불과하다.
또한, 본 발명에서 공진을 이용하여 전력을 송신하는 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식은 직접 결합(directly coupling) 방식과 유도 결합(Inductively) 방식을 포함할 수 있다.
직접 결합(directly coupling) 방식은 후술할 무선전력 송신장치 및 무선전력 수신장치가 각각 하나의 공진 코일을 이용하여 직접 전력을 전송하는 방식이고, 유도 결합(Inductively) 방식은 무선전력 송신장치가 2개의 송신 코일을 통해 2개의 수신 코일이 구비된 무선전력 수신장치에 전력을 전송하는 방식이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 무선전력 전송 시스템은 전력 공급 장치(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300), 부하(400)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 전력 공급 장치(100)는 무선전력 송신장치(200)에 포함될 수 있다.
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)는 공진을 이용하여 무선전력 수신장치(300)에 전력을 전송할 수 있으며, 무선전력 송신장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함하여 유도 결합(Inductively coupling) 방식 또는 하나의 송신 유도 코일(210)만으로 구성되어 직접 결합(Direct coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
무선전력 수신장치(300)는 공진을 이용하여 무선전력 송신장치(200)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있으며, 무선전력 송신장치(200)가 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함하여 유도 결합(Inductively coupling) 방식으로 구현된 경우, 무선전력 수신장치(300) 또한, 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320) 포함하여 유도 결합(Inductively coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 무선전력 송신장치(200)가 송신 유도 코일(210)만으로 구성된 경우, 무선전력 수신장치(300) 또한, 수신 유도 코일(320)만으로 구성되어 직접 결합(Directly coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
무선전력 수신장치(300)는 정류부(330)를 더 포함할 수 있다. 정류부(330)에 대한 설명은 자세히 후술한다.
전력 공급 장치(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결된다.
송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.
수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.
수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330)의 양단과 연결될 수 있고, 부하(400)는 정류부(330)의 양단에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수 있다.
전력 공급 장치(100)에서 생성된 전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 무선전력 송신장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선전력 수신장치(300)로 전달될 수 있다.
이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.
전력 공급 장치(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선전력 송신장치(200)에 전달할 수 있다.
송신 유도 코일(210)는 전력 공급 장치(100)로부터 공급받은 전력에 의해 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도될 수 있다.
그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달될 수 있다.
임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)이 느슨하게 결합(loosely coupling)되어 일반적인 전자기 유도에 의한 밀착하게 결합(tightly coupling)된 경우보다 더 먼 거리까지 전력 전달이 가능하며, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)가 보다 높은 배치 자유도를 가지며 높은 효율로 전력 전달이 가능하다.
수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 공진에 의해 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐를 수 있고, 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 공진 코일(310)과 유도 결합된 수신 유도 코일(320)로 전달될 수 있다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하(400)로 전달될 수 있다.
일 실시 예에서 송신 유도 코일(210), 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)은 스파이럴 또는 헬리컬 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220)은 자기장을 통해 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일(310)에 전력을 전송할 수 있다.
구체적으로, 송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 동작하도록 공진 결합될 수 있다.
송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합으로 인해, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 효율은 크게 향상될 수 있다.
일 실시 예에서 무선 전력 전송 시스템이 전자기 유도를 기반으로 전력 전송을 수행하는 경우, 무선전력 송신장치(200)는 송신 공진 코일(220)을 포함하지 않고, 무선전력 수신장치(300)는 수신 공진 코일(310)을 포함하지 않을 수 있다.
무선전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 갖는다. 즉, 전력 전송 효율은 품질 지수 및 결합계수가 큰 값을 가질수록 향상될 수 있다.
품질 지수(Quality Factor)는 무선전력 송신장치(200) 또는 무선전력 수신장치(300) 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.
품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 품질 지수는 수식으로 Q=w*L/R 와 같이 표현될 수 있다. L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실량에 해당하는 저항을 의미한다.
품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있고, 품질지수가 클수록 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 효율이 향상될 수 있다.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.
결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로로 구성될 수 있다.
송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.
캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 캐패시터(C1)의 캐패시턴스가 조절됨에 따라 임피던스 매칭이 수행될 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 또한, 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다.
정류부(330)는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 변환된 직류 전력을 부하(400)에 전달할 수 있다.
구체적으로, 정류부(330)는 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 정류기는 실리콘 정류기가 사용될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 다이오드(D1)로 등가화 될 수 있다.
정류기는 수신 유도 코일(320)로부터 전달받은 교류 전력을 직류 전력을 변환할 수 있다.
평활 회로는 정류기에서 변환된 직류 전력에 포함된 교류 성분을 제거하여 매끄러운 직류 전력을 출력할 수 있다. 일 실시 예에서 평활 회로는 도 4에 도시된 바와 같이, 정류 캐패시터(C5)가 사용될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
부하(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(400)는 배터리를 의미할 수 있다.
무선전력 수신장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다. 이에 따라, 수신 공진 코일(310) 및 수신 유도 코일(320)은 전자기기의 형태에 맞는 형상을 가질 수 있다.
무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)와 인밴드(In band) 또는 아웃 오브 밴드(out of band) 통신을 이용하여 정보를 교환할 수 있다.
인밴드(In band) 통신은 무선전력 전송에 사용되는 주파수를 갖는 신호를 이용하여 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 정보를 교환하는 통신을 의미할 수 있다. 무선전력 수신장치(300)는 스위치를 더 포함할 수 있고, 상기 스위치의 스위칭 동작을 통해 무선전력 송신장치(200)에서 송신되는 전력을 수신하거나, 수신하지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력량을 검출하여 무선전력 수신장치(300)에 포함된 스위치의 온 또는 오프 신호를 인식할 수 있다.
구체적으로, 무선전력 수신장치(300)는 저항과 스위치를 이용해 저항에서 흡수하는 전력량을 변화시켜 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 변경시킬 수 있다. 무선전력 송신장치(200)는 상기 소모되는 전력의 변화를 감지하여 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 스위치와 저항은 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보는 무선전력 수신장치(300)의 현재 충전량, 충전량 추이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 스위치가 개방되면, 저항이 흡수하는 전력은 0이 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력도 감소한다.
스위치가 단락되면, 저항이 흡수하는 전력은 0보다 크게 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력은 증가한다. 무선전력 수신장치에서 이와 같은 동작을 반복하면, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 검출하여 무선전력 수신장치(300)와 디지털 통신을 수행할 수 있다.
무선전력 송신장치(200)는 위와 같은 동작에 따라 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신할 수 있다.
이와는 반대로, 무선전력 송신장치(200) 측에 저항과 스위치를 구비하여 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보를 무선전력 수신장치(300)에 전송하는 것도 가능하다. 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보는 무선전력 송신장치(200)가 전송할 수 있는 최대공급 전력량, 무선전력 송신장치(200)가 전력을 제공하고 있는 무선전력 수신장치(300)의 개수 및 무선전력 송신장치(200)의 가용 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다음으로, 아웃 오브 밴드 통신에 대해 설명한다.
아웃 오브 밴드 통신은 공진 주파수 대역이 아닌 별도의 주파수 대역을 이용하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환하는 통신을 말한다. 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)는 아웃 오브 밴드 통신 모듈을 장착하여 전력 전송에 필요한 정보를 교환할 수 있다. 상기 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 전력 공급 장치에 장착될 수도 있다. 일 실시 예에서 아웃 오브 밴드 통신 모듈은 블루투스, 지그비, 무선랜, NFC(Near Field Communication)와 같은 근거리 통신 방식을 사용할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
이하에서는 도 1 내지 도 4의 내용을 결부시켜 본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 수신장치 및 무선전력 수신장치의 전력 수신 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 또 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
특히, 도 5는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 무선전력 수신장치(300)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(340), 제1 주파수 매칭부(345) 및 제1 정류부(370)를 포함할 수 있다.
수신 코일(340)은 무선전력 송신장치(200)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 수신 코일(340)이 수신하는 전력이 갖는 주파수 대역은 저 주파수 대역일 수 있고, 그 주파수 대역은 100 내지 300KHz의 범위를 가질 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
무선전력 수신장치(300)가 수신하는 전력이 갖는 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 수신 코일(340)은 도 1에서 설명한 수신 유도 코일(320)에 대응될 수 있고, 무선전력 수신장치(300)는 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 무선전력 송신장치 또한, 도 1에서 설명한 송신 유도 코일(210)만을 포함할 수 있고, 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
수신 코일(340)의 인덕턴스는 16uH일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
제1 주파수 매칭부(345)는 무선전력 수신장치(300)가 사용하는 주파수 대역을 수신 코일(340)이 수신한 전력이 갖는 주파수 대역에 매칭시킬 수 있고, 주파수 대역을 매칭 시킨 후, 매칭된 상태의 전력을 제1 정류부(370)에 출력할 수 있다.
제1 주파수 매칭부(345)는 제1 커패시터(C6) 및 제2 커패시터(C7)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C6) 및 제2 커패시터(C7) 각각은 고정 커패시터 및 가변 커패시터 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(C6) 및 제2 커패시터(C7)가 고정 커패시터인 경우, 제1 커패시터(C6)의 커패시턴스는 137nF 제2 커패시터(C7)의 커패시턴스는 1.6nF일 수 있으나, 이는 예시에 불과한 수치다.
제1 주파수 매칭부(345)는 수신 코일(340)의 인덕턴스 및 제1 커패시터(C6) 및 제2 커패시터(C7)의 커패시턴스를 이용하여 주파수 매칭을 수행할 수 있다.
제1 정류부(370)는 제1 주파수 매칭부(345)로부터 주파수가 매칭된 상태의 전력을 수신하여 부하(400)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 제1 정류부(370)는 주파수 매칭부(345)로부터 주파수 매칭이 완료된 상태의 교류전력을 수신하여 수신한 교류전력을 직류전력으로 정류하고, 정류된 직류전력을 부하(400)에 전달할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
특히, 도 6은 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 무선전력 수신장치(300)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(350), 제2 주파수 매칭부(355) 및 제2 정류부(380)를 포함할 수 있다.
수신 코일(350)은 무선전력 송신장치(200)로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 수신 코일(350)이 수신하는 전력이 갖는 주파수 대역은 고 주파수 대역일 수 있고, 그 주파수 대역은 6.78MHz 또는 13.56MHz 중 어느 하나일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
무선전력 수신장치(300)가 수신하는 전력이 갖는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 수신 코일(350)은 도 1에서 설명한 수신 유도 코일(320)에 대응될 수 있고, 무선전력 수신장치(300)는 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식 중 직접 결합 방식으로 구현될 수 있다.
또 다른 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)가 수신하는 전력이 갖는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 수신 코일(350)은 도 1에서 설명한 수신 유도 코일(320)에 대응될 수 있고, 무선전력 수신장치(300)는 수신 공진 코일(미도시)을 더 포함하여 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식 중 유도 결합 방식으로 구현될 수 있다.
수신 코일(350)의 인덕턴스는 2uH일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
제2 주파수 매칭부(355)는 무선전력 수신장치(300)가 사용하는 주파수 대역을 수신 코일(350)이 수신한 전력이 갖는 주파수 대역에 매칭시킬 수 있고, 매칭된 상태의 전력을 제2 정류부(380)에 출력할 수 있다.
제2 주파수 매칭부(355)는 제3 커패시터(C8) 및 제4 커패시터(C9)를 포함할 수 있다. 제3 커패시터(C8) 및 제4 커패시터(C9) 각각은 고정 커패시터 및 가변 커패시터 중 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 제3 커패시터(C8) 및 제2 커패시터(C9)가 고정 커패시터인 경우, 제3 커패시터(C8)의 커패시턴스는 1nF, 제4 커패시터(C9)의 커패시턴스는 0.1nF일 수 있으나, 이는 예시에 불과한 수치다.
제2 주파수 매칭부(355)는 수신 코일(350)의 인덕턴스 및 제3 커패시터(C8) 및 제4 커패시터(C9)의 커패시턴스를 이용하여 주파수 매칭을 수행할 수 있다.
제2 정류부(380)는 제2 주파수 매칭부(355)로부터 주파수가 매칭된 상태의 전력을 수신하여 부하(400)에 전달할 수 있다.
구체적으로, 제2 정류부(380)는 주파수 매칭부(355)로부터 주파수 매칭이 완료된 상태의 교류전력을 수신하여 수신한 교류전력을 직류전력으로 정류하고, 정류된 직류전력을 부하(400)에 전달할 수 있다.
도 5와 도 6의 실시 예를 비교해 보면, 밀착된 커플링(tightly coupling)을 이용하여 전력을 전송하는 무선전력 송신장치의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역은 100 내지 300KHz의 범위를 가지고, 느슨한 커플링(loosely coupling)을 이용하여 전력을 전송하는 무선전력 송신장치의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역은 6.78MHz 또는 13.56MHz이다.
따라서, 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식의 경우에서의 수신 코일(340)의 인덕턴스, 제1 커패시터(C6)의 커패시턴스 및 제2 커패시터(C7)의 커패시턴스 각각은 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식의 경우에서의 수신 코일(350)의 인덕턴스, 제3 커패시터(C8)의 커패시턴스 및 제4 커패시터(C9)의 커패시턴스 각각 보다 큰 값을 가질 수 있다.
즉, 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송 방식이 달라짐에 따라 수신 코일의 인덕턴스, 주파수 매칭부에 포함된 커패시터의 커패시턴스가 달라질 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 전력 전송 방식이 각기 다른 무선전력 송신장치(200)로부터 전력을 수신하는 경우, 해당 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송 방식에 맞추어 전력을 수신할 수 있는 무선전력 수신장치를 제공하고자 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 수신 코일(360), 제1 주파수 매칭부(345), 제1 정류부(370), 제2 주파수 매칭부(355), 제2 정류부(380), 스위치(390) 및 제어부(395)를 포함할 수 있다.
또한, 도 7에서 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 중복되는 부분의 자세한 설명은 생략한다.
상기 수신 코일(360)과 상기 제1 주파수 매칭부(345), 제1 정류부(370) 그리고 상기 부하(400)는 서로 종속 연결될 수 있고, 상기 수신 코일(360)과 상기 제2 주파수 매칭부(355), 제2 정류부(380) 그리고 상기 부하(400)는 서로 종속 연결될 수 있다. 그리고 상기 스위치(390)는 상기 제1 주파수 매칭부(395)의 일단과 상기 제2 주파수 매칭부(355)의 일단 사이에 연결될 수 있다.
수신 코일(360)은 무선전력 송신장치로부터 저 주파수 대역 또는 고 주파수 대역의 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 예를 들어, 저 주파수 대역은 100 내지 300kHz의 범위를 가질 수 있고, 고 주파수 대역은 6.78MHz 또는 13.56MHz 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과하다.
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 무선전력 송신장치(200)는 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 무선전력 송신장치(200)는 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
수신 코일(360)은 헬리컬 및 스파이럴 타입 중 어느 하나의 타입으로 구성될 수 있다.
스위치(390)는 제어부(395)의 제어에 따라 턴 오프 또는 턴 온 될 수 있다. 일 실시 예에서 스위치(390)의 턴 오프는 스위치(390)가 개방된 상태, 스위치(390)의 턴 온은 스위치(390)가 단락된 상태를 의미할 수 있다.
일 실시 예에서 스위치(390)는 모스펫(MOSFET) 또는 전자석을 이용한 스위치 일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
스위치(390)는 수신 코일(360)의 일단 및 타단에 연결될 수 있고, 제어부(395)의 제어에 의해 단락 또는 개방되어 수신 코일(360)의 인덕턴스를 변경시킬 수 있다.
제어부(395)는 무선전력 수신장치(300)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
특히, 제어부(395)는 무선전력 송신장치로부터 수신하는 전력의 주파수 대역을 검출할 수 있다. 일 실시 예에서 제어부(395)는 스위치(390)의 동작을 개방 또는 단락 시켜 무선전력 송신장치로부터 수신하는 전력의 주파수 대역이 저 주파수 대역인지 고 주파수 대역인지를 검출할 수 있다.
제어부(395)는 검출된 주파수 대역에 따라 스위치(390)의 동작을 제어하여 수신 코일(360)의 인덕턴스를 변경시킬 수 있다.
다음으로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 전력 수신 방법을 설명한다. 이를 위해 도 8 내지 도 10에 도 1 내지 도 7의 내용을 결부시켜 무선전력 수신장치의 전력 수신 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 전력 수신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역을 검출하기 위하여 스위치(390)를 턴 오프 시킨다(S101). 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역은 저 주파수 대역 또는 고 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 저 주파수 대역은 100 내지 300kHz의 범위를 가질 수 있고, 고 주파수 대역은 6.78MHz 또는 13.56MHz 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 이는 예시에 불과하다.
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 무선전력 송신장치(200)는 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 전력 전송에 사용되는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 무선전력 송신장치(200)는 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서 스위치(390)가 턴 오프 된 상태는 스위치(390)가 개방된 상태, 스위치(390)가 턴 온 된 상태는 스위치(390)가 단락된 상태를 의미할 수 있다. 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)로부터 수신한 전력이 갖는 주파수 대역이 저 주파수 대역인지 고 주파수 대역인지를 확인하기 위해 스위치(390)를 턴 오프 시킬 수 있다.
그 후, 무선전력 수신장치(300)는 스위치(390)가 턴 오프 된 상태에서 무선전력 송신장치(200)로부터 무선으로 전력을 수신한다(S103). 즉, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치로부터 밀착된 커플링(tightly coupling) 방식 또는 느슨한 커플링(loosely coupling) 방식을 통해 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
그 후, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역을 검출하기 위해 수신된 전력에 의해 발생하는 제1 정류부(370)의 전류 및 제2 정류부(380)의 전류를 감지한다(S105). 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)는 제1 정류부(370)에 흐르는 전류 및 제2 정류부(380)에 흐르는 전류를 감지하여 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 고 주파수 대역인지 저 주파수 대역인지 확인할 수 있다.
또 다른 실시 예에서 제어부(395)는 제1 정류부(370)에 흐르는 전류 및 제2 정류부(380)에 흐르는 전류가 아닌 제1 정류부(370)의 출력 전압 및 제2 정류부(380)의 출력 전압을 감지하여 무선전력 송신장치(200)가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출할 수도 있다.
일 실시 예에서 제1 정류부(370)에서만 전류가 감지되는 경우, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역을 저 주파수 대역으로 판단할 수 있다. 이에 대해서는 도 9를 참조하여 자세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제어부(395)는 스위치(390)를 턴 오프 시킬 수 있다. 스위치(390)가 턴 오프 된 상태는 도 9에 도시된 바와 같이, 스위치(390)가 개방된 상태를 의미할 수 있다. 이 상태에서 수신 코일(360)은 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신할 수 있고, 제어부(390)는 제1 정류부(370) 및 제2 정류부(390)에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
만약, 제1 정류부(370)에서만 전류가 흐르는 것으로 감지된 경우, 제어부(395)는 무선전력 송신장치(200)가 전송하는 전력의 주파수 대역을 저 주파수 대역으로 확인할 수 있다. 즉, 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 저 주파수 대역인 경우, 수신 코일(360)이 수신한 전력은 저 주파수 대역의 주파수에 매칭된 제1 주파수 매칭부(345)를 거쳐 제1 정류부(370)로 전달되어 제1 정류부(370)에 전류를 흐르게 할 수 있으나, 제2 주파수 매칭부(355)는 고 주파수 대역의 주파수에 매칭되어 저 주파수 대역의 전력을 통과시킬 수 없기 때문이다.
또 다른 실시 예에서 제1 정류부(370) 및 제2 정류부(380) 각각에 전류가 흐르는 것으로 감지될 수도 있다. 이 경우, 제1 정류부(370)에서 흐르는 전류가 제2 정류부(380)에서 흐르는 전류보다 크고, 제2 정류부(380)에 흐르는 전류가 제1 정류부(370)에서 흐르는 전류에 비해 무시할 수 있을 정도로 작다면, 제어부(395)는 무선전력 송신장치(200)가 전송하는 전력의 주파수 대역을 저 주파수 대역으로 확인할 수 있다.
다시 도 8을 설명한다.
그 후, 무선전력 수신장치(300)는 제1 정류부(370)의 전류만이 검출되었는지를 확인하고(S107), 제1 정류부(370)의 전류만이 감지된 경우, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 저 주파수 대역임을 확인한다(S109). 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 저 주파수 대역임이 확인된 경우, 스위치(390)의 동작을 턴 오프로 유지시켜 전력을 수신할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치(300)는 도 9와 같이 스위치(390)를 개방시켜 저 주파수 대역의 전력을 수신할 수 있다. 이 경우, 스위치(390)가 개방된 상태로 동작하므로 수신 코일(360)의 인덕턴스는 변경되지 않는다.
한편, 제1 정류부(370)의 전류만이 검출되지 않은 경우, 무선전력 수신장치(300)는 스위치(390)를 턴 온 시킨다(S111).
무선전력 수신장치(300)는 스위치(390)를 턴 온 시킨 상태에서 제2 정류부(380)의 전류만이 감지되는지를 확인한다(S113).
만약, 제2 정류부(380)의 전류만이 감지된 경우, 무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 고 주파수 대역임을 확인한다(S115). 단계 S111 내지 S113에서 대해서는 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선전력 수신장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제어부(395)는 스위치(390)를 턴 온 시킬 수 있다. 스위치(390)가 턴 온 된 상태는 도 10에 도시된 바와 같이, 스위치(390)가 단락된 상태를 의미할 수 있다. 이 상태에서 수신 코일(360)은 무선전력 송신장치로부터 전력을 수신할 수 있고, 제어부(390)는 제1 정류부(370) 및 제2 정류부(390)에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
만약, 제2 정류부(380)에서만 전류가 흐르는 것으로 감지된 경우, 제어부(395)는 무선전력 송신장치(200)가 전송하는 전력의 주파수 대역을 고 주파수 대역으로 확인할 수 있다. 즉, 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 고 주파수 대역인 경우, 수신 코일(360)이 수신한 전력은 고 주파수 대역의 주파수에 매칭된 제2 주파수 매칭부(355)를 거쳐 제2 정류부(380)로 전달되어 제2 정류부(380)에 전류를 흐르게 할 수 있으나, 제1 주파수 매칭부(345)는 저 주파수 대역의 주파수에 매칭되어 고 주파수 대역의 전력을 통과시킬 수 없기 때문이다.
무선전력 수신장치(300)는 무선전력 송신장치(200)가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역이 고 주파수 대역임이 확인된 경우, 스위치(390)의 동작을 턴 온으로 유지시켜 전력을 수신할 수 있다. 즉, 무선전력 수신장치(300)는 도 10과 같이 스위치(390)를 단락시켜 고 주파수 대역의 전력을 수신할 수 있다. 이 경우, 스위치(390)가 단락됨에 따라 수신 코일(360) 전체가 아닌 일부분만이 사용될 수 있다. 이로 인해, 수신 코일(360)의 인덕턴스는 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신 코일(360)의 전체 인덕턴스가 16uH인 경우, 무선전력 수신장치(300)가 고 주파수 대역의 전력을 수신하면, 스위치(390)의 단락에 의해 수신 코일(390)의 인덕턴스는 2uH로 감소될 수 있다. 한편, 무선전력 수신장치(300)가 저 주파수 대역의 전력을 수신하면, 스위치(390)의 개방에 의해 수신 코일(390)은 원래의 인덕턴스인 16uH를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선전력 수신장치는 무선전력 송신장치가 전력 전송에 사용하는 주파수 대역에 관계없이 전력을 수신할 수 있어 무선전력 수신장치가 내장된 단말기를 사용하는 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다. 즉, 무선전력 송신장치가 직접 결합 방식 또는 유도 결합 방식을 이용하는 것에 구애 받지 않고, 사용자가 편리하게 단말기를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 수신 코일을 사용하기 때문에 무선전력 송신장치의 전력 전송 방식에 관계없이 단말기의 공간을 절약할 수 있고, 2개 이상의 코일을 사용하는 경우에 비해 비용이 크게 절약될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 수신장치(400)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등과 같은 이동 단말기에 장착될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 무선전력 수신장치는 무선충전시스템 분야에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선전력 송신장치로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선전력 수신장치로서,
    상기 무선전력 송신장치로부터 자기장을 통해 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일; 및
    상기 수신 코일의 일단 및 타단에 연결된 스위치를 포함하고,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하는
    무선전력 수신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역은
    제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 포함하고,
    상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역 보다 작은
    무선전력 수신장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역인 경우, 상기 스위치를 개방시키는
    무선전력 수신장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 스위치를 개방시켜 상기 수신 코일의 인덕턴스를 유지시키는
    무선전력 수신장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 상기 제2 주파수 대역인 경우, 상기 스위치를 단락시키는
    무선전력 수신장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 스위치를 단락시켜 상기 수신 코일의 인덕턴스를 감소시키는
    무선전력 수신장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수신 코일로부터 전달받은 상기 제1 주파수 대역의 전력을 정류하여 부하에 전달하는 제1 정류부; 및
    상기 수신 코일로부터 전달받은 상기 제2 주파수 대역의 전력을 정류하여 상기 부하에 전달하는 제2 정류부를 더 포함하는
    무선전력 수신장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제1 정류부에 흐르는 전류 및 상기 제2 정류부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출하는
    무선전력 수신장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제1 정류부에 흐르는 전류만이 감지된 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역으로 확인하고,
    상기 스위치를 개방시키는
    무선전력 수신장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제2 정류부에 흐르는 전류만이 감지된 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제2 주파수 대역으로 확인하고,
    상기 스위치를 단락시키는
    무선전력 수신장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제1 정류부에 흐르는 전류가 상기 제2 정류부에 흐르는 전류보다 큰 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제1 주파수 대역으로 확인하고,
    상기 스위치를 개방시키는
    무선전력 수신장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제2 정류부에 흐르는 전류가 상기 제1 정류부에 흐르는 전류보다 큰 경우, 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 상기 제2 주파수 대역으로 확인하고,
    상기 스위치를 단락시키는
    무선전력 수신장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 제1 정류부의 출력 전압 및 상기 제2 정류부의 출력 전압을 감지하여 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출하는
    무선전력 수신장치.
  14. 제2 항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 스위치를 개방시켜 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출하는
    무선전력 수신장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우, 상기 스위치의 개방 상태를 유지하는
    무선전력 수신장치.
  16. 제2 항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    상기 스위치를 단락 시켜 상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역을 검출하는
    무선전력 수신장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 무선전력 송신장치가 전송하는 전력의 주파수 대역이 제2 주파수 대역인 경우, 상기 스위치의 단락 상태를 유지하는
    무선전력 수신장치.
  18. 제7 항에 있어서,
    상기 무선전력 수신장치는
    제1 및 제2 주파수 매칭부; 및
    상기 제1 및 제2 정류부로부터 정류된 전력을 수신하는 부하;를 포함하고,
    상기 수신 코일과 상기 제1 주파수 매칭부, 제1 정류부 그리고 상기 부하는 서로 종속 연결되고,
    상기 수신 코일과 상기 제2 주파수 매칭부, 제2 정류부 그리고 상기 부하는 서로 종속 연결되며,
    상기 스위치는 상기 제1 주파수 매칭부의 일단과 상기 제2 주파수 매칭부의 일단 사이에 연결되는
    무선전력 수신장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 매칭부는 커패시터로 구성된
    무선전력 수신장치.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 매칭부는 상기 무선전력 수신장치가 사용하는 주파수 대역을 상기 수신 코일이 수신한 전력이 갖는 주파수 대역에 매칭시키고,
    상기 제1 주파수 매칭부는 매칭된 전력을 상기 제1 정류부로, 상기 제2 주파수 매칭부는 매칭된 전력을 상기 제2 정류부로 출력하는
    무선전력 수신장치.
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