WO2017090964A1 - 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기 - Google Patents

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WO2017090964A1
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power
wireless power
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waveform
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이종민
김유수
정형구
한효석
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmitter and a wireless power receiver, and more particularly, to a wireless power transmitter for wirelessly transmitting power to a wireless power receiver and a wireless power receiver for wirelessly receiving power from a wireless power transmitter.
  • Mobile terminals such as mobile phones or PDAs (Personal Digital Assistants) are driven by rechargeable batteries due to their characteristics, and in order to charge such batteries, electric energy is supplied to the batteries of the mobile terminals using a separate charging device.
  • the charging device and the battery are configured with separate contact terminals on the outside thereof, thereby contacting each other to electrically connect the charging device and the battery.
  • the wireless charging technology uses wireless power transmission and reception.
  • a mobile phone can be charged automatically by simply placing a mobile phone on a charging pad without connecting a separate charging connector.
  • a cordless electric toothbrush or a cordless electric shaver Generally known to the public as a cordless electric toothbrush or a cordless electric shaver.
  • This wireless charging technology can increase the waterproof function by charging the electronics wirelessly, and there is an advantage that can increase the portability of electronic devices because no wired charger is required, and related technologies are expected to develop significantly in the coming electric vehicle era. .
  • the wireless charging technology includes an electromagnetic induction method using a coil, a resonance method using a resonance, and a radio wave radiation (RF / Micro Wave Radiation) method that converts electrical energy into microwaves and transmits them.
  • RF / Micro Wave Radiation radio wave radiation
  • the method of transmitting power by electromagnetic induction is a method of transmitting power between a primary coil and a secondary coil.
  • an induced current is generated.
  • a magnetic field is generated at the transmitter and a current is induced by the change of the magnetic field at the receiver to generate energy.
  • This phenomenon is called a magnetic induction phenomenon and the power transmission method using the same has excellent energy transmission efficiency.
  • MIT's Soljacic professor, Coupled Mode Theory announced a system that uses the resonant power transfer principle to transfer electricity wirelessly, even a few meters away from the charger.
  • the MIT team's wireless charging system uses a physics concept that sounds like a resonance when the tuning fork sounds next to it. Instead of resonating the sound, the team resonated electromagnetic waves containing electrical energy. Resonant electrical energy is transmitted directly only when there is a device with a resonant frequency, and the unused part is absorbed into the electromagnetic field instead of spreading into the air, so unlike other electromagnetic waves, it is expected that it will not affect the surrounding machinery or the body. .
  • Electromagnetic interference may occur in a conventional wireless power transmitter and a wireless power receiver.
  • EMI may mean that electromagnetic waves radiated or conducted directly from one electronic device affect the function of another electronic device.
  • the conventional wireless power receiver includes an impedance matching circuit, a filter, and a shielding element to reduce EMI.
  • the volume and weight of the entire wireless power receiver are increased by the above-described method, which makes it difficult to downsize.
  • the filters are large and bulky, making them difficult to apply to small products such as mobile devices, and even adopting the filter does not completely reduce EMI.
  • a problem arises in that the cost increases.
  • a structure for separating an AC ground layer from a DC ground layer may provide a wireless power transmitter and a wireless power receiver for reducing EMI.
  • a wireless power receiver for wirelessly receiving power from a wireless power transmitter may include: a power reception circuit configured to receive electromagnetic waves emitted from the wireless power receiver and output power of an AC waveform; A rectifier for rectifying the power of the AC waveform output from the power receiving circuit into the power of a DC waveform; A DC / DC converter for converting the voltage of the power of the DC waveform from the rectifier to a predetermined level; A charger for charging a battery with power of the converted DC waveform from the DC / DC converter; An AC ground connected to at least a portion of the power receiving circuit and the rectifier to receive at least a portion of the power of the AC waveform; And a DC ground connected to at least a portion of the DC / DC converter and the charger, the DC ground for receiving at least a portion of the power of the DC waveform, wherein the AC ground and the DC ground are each on a different PCB layer. Can be deployed.
  • a wireless power transmitter for wirelessly providing power to a wireless power receiver includes: a power provider for providing power of a DC waveform; An amplifier amplifying the power of the DC waveform with a predetermined gain; An inverter for inverting the power of the amplified DC waveform to the power of the AC waveform; A power transmission circuit for emitting electromagnetic waves using the power of the AC waveform; An AC ground connected to at least a portion of the power transmission circuit and the inverter to receive at least a portion of the power of the AC waveform; And a DC ground connected to at least a portion of the power provider and the amplifier, the DC ground receiving at least a portion of the power of the DC waveform, wherein the AC ground and the DC ground are disposed on different PCB layers, respectively. Can be.
  • an electronic device for processing power of an AC waveform and power of a DC waveform may include: an AC circuit configured to process power of the AC waveform; A DC circuit for processing power of the DC waveform; An AC ground connected to at least a portion of the AC circuit for receiving at least a portion of the power of the AC waveform; And a DC ground connected to at least a portion of the DC circuit and receiving at least a portion of the power of the DC waveform, wherein the AC ground and the DC ground may be disposed on different PCB layers, respectively.
  • a structure for separating an AC ground layer from a DC ground layer may provide a wireless power transmitter and a wireless power receiver for reducing EMI.
  • EMI can be reduced without the addition of a separate device, thereby reducing the weight and volume of the entire device.
  • EMI can be reduced without including a passive element, and the cost increase by the passive element can be prevented.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an overall operation of a wireless charging system.
  • FIG. 2 is a block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3D show circuit diagrams by comparative examples for comparison with the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a wireless power receiver according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a portion of a wireless power receiver according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a multilayer structure of a wireless power receiver according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating shielding of electromagnetic waves from AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating shielding of electromagnetic waves from AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • 9A to 9D illustrate conceptual diagrams for describing a pattern of AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 10 is a graph illustrating a degree of radiation emission (RE) for each frequency according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a block diagram of a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a multilayer structure of a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a multilayer structure of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • expressions such as “A or B,” “at least one of A or / and B,” or “one or more of A or / and B” may include all possible combinations of items listed together.
  • “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B,” includes (1) at least one A, (2) at least one B, Or (3) both of cases including at least one A and at least one B.
  • first,” “second,” “first,” or “second,” as used herein may modify various components, regardless of order and / or importance, and may form a component. It is used to distinguish it from other components and does not limit the components.
  • the first user device and the second user device may represent different user devices regardless of the order or importance.
  • the first component may be called a second component, and similarly, the second component may be renamed to the first component.
  • One component (such as a first component) is "(functionally or communicatively) coupled with / to" to another component (such as a second component) or " When referred to as “connected to”, it should be understood that any component may be directly connected to the other component or may be connected through another component (eg, a third component).
  • a component e.g., a first component
  • another component e.g., a second component
  • no other component e.g., a third component
  • the expression “configured to” as used in this document is, for example, “having the capacity to” depending on the context, for example, “suitable for,” “. It may be used interchangeably with “designed to,” “adapted to,” “made to,” or “capable of.”
  • the term “configured to” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some situations, the expression “device configured to” may mean that the device “can” along with other devices or components.
  • the phrase “processor configured (or configured to) perform A, B, and C” may be implemented by executing a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform its operation, or one or more software programs stored in a memory device. It may mean a general-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.
  • the wireless charging system includes a wireless power transmitter 100 and at least one wireless power receiver 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the wireless power transmitter 100 may wirelessly transmit powers 1-1, 1-2, ..., 1-n to the at least one wireless power receiver 110-1, 110-2, 110-n. have.
  • the wireless power transmitter 100 may form an electrical connection with the wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the wireless power transmitter 100 may transmit wireless power by emitting electromagnetic or magnetic fields.
  • the wireless power transmitter 100 may transmit wireless power based on an induction method or a resonance method.
  • the wireless power transmitter 100 may perform bidirectional communication with the wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the wireless power transmitter 100 and the wireless power receivers 110-1, 110-2, ..., 110-n are packets 2-1, 2-2, consisting of a predetermined frame. ..., 2-n) can be processed or transmitted and received.
  • the wireless power receiver may be implemented as a mobile communication terminal, a PDA, a PMP, a smart phone, a wearable electronic device, a small home appliance such as a portable music player, a large home appliance such as a refrigerator, a TV, an electric vehicle, and the like.
  • the wireless power receivers 110-1, 110-2, 110-n may perform load modulation, and the wireless power transmitter 100 detects a load change and thus the wireless power receiver. Report (110-1, 110-2, ..., 110-n).
  • the wireless power transmitter 100 may wirelessly provide power to the plurality of wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n.
  • the wireless power transmitter 100 may transmit power to the plurality of wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n through a resonance method.
  • the distance between the wireless power transmitter 100 and the plurality of wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n may be a distance operated in an indoor environment. Can be.
  • the wireless power transmitter 100 adopts the electromagnetic induction method the distance between the wireless power transmitter 100 and the plurality of wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n is preferably 10 cm. It may be:
  • the wireless power transmitter 100 forms a directional microwave power beam to provide at least one of the plurality of wireless power receivers 110-1, 110-2, 110-n. You can also charge.
  • the wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n may receive wireless power from the wireless power transmitter 100 to charge the battery included therein.
  • the wireless power receivers 110-1, 110-2,. Etc. may be transmitted to the wireless power transmitter 100.
  • the wireless power receivers 110-1, 110-2,..., 110-n may transmit messages indicating respective states of charge to the wireless power transmitter 100 in an in-band method or an out-band method.
  • the wireless power transmitter 100 may include display means such as a display, and the wireless power receiver 110-based on a message received from each of the wireless power receivers 110-1, 110-2, ..., 110-n. 1, 110-2, ..., 110-n) each state can be displayed.
  • the wireless power transmitter 100 may also display the estimated time until each wireless power receiver 110-1, 110-2,..., 110-n is fully charged.
  • FIG. 2 is a block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter 200 may include a power transmitter 211, a controller 212, and a communication module 213.
  • the wireless power receiver 250 may include a power receiver 251, a controller 252, and a communication module 253.
  • the power transmitter 211 may provide power to the wireless power receiver 250.
  • the power transmitter 211 may emit an electromagnetic field or a magnetic field based on a resonance method, an induction method, or an RF / microwave method.
  • the power transmitter 211 may include at least one of a resonance circuit and an induction circuit, and thus may transmit or receive a predetermined electromagnetic wave.
  • the inductance L of the loop coil of the resonant circuit may be changeable.
  • the power transmitter 211 is a means capable of transmitting an electromagnetic field or a magnetic field, there will be no limitation and those skilled in the art will readily understand.
  • the controller 212 may control overall operations of the wireless power transmitter 200.
  • the controller 212 or the controller 252 may control the overall operation of the wireless power transmitter 200 or the wireless power receiver 250 using an algorithm, a program, or an application required for control read from a memory (not shown). have.
  • the communication module 213 may communicate with the wireless power receiver 250 or another electronic device in a predetermined manner.
  • the communication module 213 may communicate with the communication module 253 of the wireless power receiver 250, near field communication (NFC), Zigbee communication, infrared communication, visible light communication, Bluetooth communication, Bluetooth low energy (BLE), and MST (The communication may be performed using a magnetic secure transfer method. Meanwhile, the above-described communication method is merely exemplary, and embodiments of the present invention are not limited in scope to the specific communication method performed by the communication module 213.
  • the power receiver 251 may receive wireless power from the power transmitter 211 based on an induction scheme or a resonance scheme.
  • 3A to 3D show circuit diagrams by comparative examples for comparison with the present invention.
  • the electronic device according to the comparative example may include a capacitor 301 having one end connected to an integrated circuit (IC) 302 and the other end connected to a ground 303.
  • IC 302 may be connected to ground 304. That is, the electronic device according to the comparative example may include a capacitive type filter.
  • the electronic device according to the comparative example may include an inductor 311 having the other end connected to one end of the IC 312 and the capacitor 313.
  • the other end of the capacitor 313 may be connected to the ground 314, and the IC 312 may be connected to the ground 315. That is, the electronic device according to the comparative example may include an inductor type filter.
  • an electronic device may include an inductor 322 having one end connected to one end of a capacitor 321 and the other end connected to one end of an IC 324 and a capacitor 323. .
  • the other end of the capacitor 321 may be connected to the ground 325
  • the other end of the capacitor 323 may be connected to the ground 326
  • the IC 324 may be connected to the ground 327. That is, the electronic device according to the comparative example may include a ⁇ -section filter.
  • the electronic device may include a current source 331.
  • the current source 331 may be connected in parallel with the capacitor 332.
  • the capacitor 332 may be connected to the coil unit 333, and the coil unit 333 may include a first coil 334 and a second coil 335.
  • the coil unit 333 may be connected in parallel with the capacitor 336.
  • One end of the capacitor 336 may be connected to one end of the inductor 337.
  • the other end of the inductor 337 may be connected to one end of the capacitor 339.
  • the other end of the capacitor 339 may be connected to one end of the capacitor 338 and the ground 340.
  • Capacitors 338 and 339 may be connected to a rectifier that includes at least one diode 341, 342, 343, 344.
  • the electronic device according to the comparative example may include a plurality of passive elements.
  • the wireless power receiver and the wireless power transmitter according to various embodiments of the present invention can reduce EMI without adding passive elements.
  • a wireless power receiver and a wireless power transmitter for reducing EMI will be described as a structure for separating ground into multiple layers without adding passive elements according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram of a wireless power receiver according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power receiver includes a resonant circuit 410, a rectifier 420, a DC / DC converter 430, a charger 440, and a battery 450. It may include.
  • the resonant circuit 410 may receive the electromagnetic wave emitted from the wireless power transmitter and output the electromagnetic wave to the rectifier 420.
  • the resonant circuit 410 may include at least one coil and at least one capacitor.
  • the resonant circuit 410 may be designed to have a resonant frequency of electromagnetic waves emitted by the wireless power transmitter. For example, when the wireless power transmitter and the wireless power receiver follow the standard of A4WP, the resonant circuit 410 may be designed to have a resonant frequency of 6.78 MHz.
  • the resonant circuit 410 may receive power of an AC waveform, that is, electromagnetic waves, and may output power of the AC waveform by the received electromagnetic waves to the rectifier 420.
  • the wireless power receiver may wirelessly receive power by an induction method.
  • the wireless power receiver may include a coil, and thus, the resonant circuit 410 or the coil may be referred to as a power receiving circuit.
  • the rectifier 420 may rectify the power of the input AC waveform into the power of the DC waveform.
  • the rectifier 420 may be implemented in the form of a bridge diode, for example, but the implementation is not limited.
  • the DC / DC converter 430 may convert the rectified power into a predetermined gain.
  • the DC / DC converter 430 may convert the rectified power so that the voltage at the output terminal becomes a specific voltage. Meanwhile, a minimum value and a maximum value of a voltage that may be applied to the front end of the DC / DC converter 430 may be preset.
  • the DC / DC converter 430 may convert the voltage V1 of the input power into V2 based on a preset gain.
  • V2 may be a preset value.
  • the controller may include a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a communication processor (CP), a graphics processor (GP), and a multi-chip package ( It may include one or more of a multi chip package (MCP) or an image processor (IP), or the controller (not shown) may include a field-programmable gate array (FPGA) and micro controlling (MCU). unit), a mini computer, etc.
  • the controller may, for example, execute an operation or data processing relating to control and / or communication of at least one other component of the wireless power receiver. Can be.
  • the charger 440 may charge the battery 450.
  • the voltage at the output of the charger 440 that is, at the input of the battery 450 may be different from the voltage at the output of the DC / DC converter 430.
  • the battery 450 may perform charging by storing power supplied by the charger 440.
  • the battery 450 is shown as being included in the wireless power receiver 250, this is merely exemplary, and the battery 450 may be implemented in a form that can be attached to and detached from the wireless power receiver 250.
  • the rectifier 420 may rectify the power of the AC waveform into a DC waveform, and thus, the ground 461 to which at least a portion of the rectifier 420 is connected may receive the power of the AC waveform.
  • the ground 462 to which at least a portion of the DC / DC converter 430 is connected may receive power of a DC waveform.
  • the ground 461 that receives the power of the AC waveform may be referred to as AC ground
  • the ground 462 that receives the power of the DC waveform may be called DC ground.
  • ground 461 that receives power of an AC waveform and ground 462 that receives power of a DC waveform may be physically separated. More specifically, the ground 462 for receiving power of a DC waveform may be disposed on one PCB, and the ground 461 for receiving power of an AC waveform may be disposed on another PCB.
  • the PCB including the ground 462 for accommodating the power of the DC waveform and the ground 461 for accommodating the power of the AC waveform may be embodied in physically different layers, and may be arranged in a stacked structure.
  • Grounds 461 and 462 may include conductors.
  • the conductor included in the ground 461 that receives the power of the AC waveform can emit electromagnetic waves again using the power of the AC waveform.
  • the rectifier 420 and the DC / DC converter 430 may be connected to one ground.
  • the ground may emit electromagnetic waves again as it receives the power of the AC waveform, and the emitted electromagnetic waves are functions of other hardware connected directly or indirectly with the DC / DC converter 430 and the DC / DC converter 430. Can also affect.
  • a wireless power receiver for accommodating power of an AC waveform may be physically separated from a ground 461 for receiving power of an AC waveform and a ground 462 for receiving power of a DC waveform.
  • the influence of electromagnetic waves flowing from the ground 461 to other hardware can be minimized.
  • the wireless power receiver according to various embodiments of the present invention includes a ground 462 for accommodating power of a DC waveform and a ground 461 for accommodating power of an AC waveform and hardware.
  • the layer including the ground 461 for accommodating the power of the AC waveform may be arranged to surround a plurality of layers including the ground 462 for accommodating the power of the DC waveform, The influence of electromagnetic waves flowing into the other hardware from the ground 461 that receives the power of the AC waveform may be further suppressed.
  • the ground 461, which receives the power of the AC waveform is shown as being connected to the rectifier 420, and the ground 462, which receives the power of the DC waveform, is a DC / DC converter ( Although shown as connected to 462, this is merely exemplary.
  • the ground 461 that receives the power of the AC waveform is not limited in its position as long as it is on the wire through which the current of the AC waveform flows in the wireless power receiver, and the ground 462 that receives the power of the DC waveform may be There is no restriction on the position as long as it is on a conductive wire through which a current of a DC waveform flows.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a portion of a wireless power receiver according to various embodiments of the present invention.
  • a wireless power receiver may include a rectifier including at least one diode 501, 502, 503, 504.
  • An output terminal of the first diode 501 may be connected to an input terminal of the second diode 502.
  • a point output by the forward direction of the diode may be referred to as an output terminal.
  • An output terminal of the second diode 502 may be connected to an input terminal of the fourth diode 504.
  • the input terminal of the third diode 503 may be connected to the output terminal of the fourth diode 504, and the output terminal of the third diode 503 may be connected to the input terminal of the first diode 501.
  • a differential signal may be applied to each of the first line (+) and the second line ( ⁇ ).
  • the differential signal may have two signals, and the two signals may be inverted signals having a phase difference of 180 degrees.
  • the input terminal of the first diode 501 and the output terminal of the third diode 503 may be connected to the AC ground 511.
  • At least a part of the rectifier may process the power of the AC waveform, and the AC ground may receive the power of the AC waveform.
  • One end of the capacitor 521 may be connected to an output terminal of the second diode 502 and an input terminal of the fourth diode 504.
  • the other end of the capacitor 521 may be connected to the AC ground 522.
  • the AC ground 511 and the AC ground 522 may include the same conductor or may be implemented to include different conductors, respectively.
  • one end of the resistor 531 may be connected to one end of the capacitor 521.
  • the rectified power that is, the power of the DC waveform may be applied to the resistor 531.
  • the other end of the resistor 531 may be connected to the DC ground 532.
  • the DC ground 532 may receive power of a rectified DC waveform.
  • grounds 511 and 522 that receive power in an AC waveform and grounds 532 that receive power in a DC waveform may be physically separated. More specifically, grounds 511 and 522 that receive the power of an AC waveform may be disposed on one PCB, and grounds 532 that receive the power of an AC waveform may be disposed on another PCB.
  • the PCB including the grounds 511 and 522 to receive the power of the AC waveform and the ground 532 to receive the power of the DC waveform may be implemented in physically different layers, and may be arranged in a stacked structure.
  • the wireless power receiver may include a first PCB layer 610, a second PCB layer 620, a third PCB layer 630, a fourth PCB layer 640, and a fifth PCB layer ( 650, wherein the first PCB layer 610 is disposed above the second PCB layer 620, and the second PCB layer 620 is disposed above the third PCB layer 630.
  • the third PCB layer 630 may be disposed above the fourth PCB layer 640, and the fourth PCB layer 640 may be disposed above the fifth PCB layer 650.
  • a structure in which a plurality of PCB layers are disposed above and below each other may be referred to as a multilayer structure.
  • the first PCB layer 610 may include a resonant circuit 611, a rectifier 612, a DC / DC converter 613, and a charger 614.
  • the first PCB layer 610 is shown as including a resonant circuit 6110, a rectifier 612, a DC / DC converter 613, and a charger 614, but this is merely illustrative. will be. In various embodiments of the present disclosure, only at least some of the resonant circuit 6110, the rectifier 612, the DC / DC converter 613, and the charger 614 may be disposed in the first PCB layer 610.
  • the resonant circuit 6110, the rectifier 612, the DC / DC converter 613 and the charger 614 are shown as being implemented in different hardware from each other, this is also illustrative, various embodiments of the invention At least two of the resonant circuit 6110, the rectifier 612, the DC / DC converter 613, and the charger 614 may be implemented in one hardware.
  • the hardware in which the resonant circuit 6110, the rectifier 612, the DC / DC converter 613, and the charger 614 may be implemented may be implemented in various forms such as an IC or an analog device, and the implementation form may be limited. It will be readily understood by those skilled in the art that none is available.
  • the second PCB layer 620 may include a DC ground 621 capable of receiving power of a DC waveform.
  • the DC ground 621 may include a conductor. At least a part of the DC / DC converter 613 may be connected to the DC ground 621, whereby the DC ground 621 may receive the power of the DC waveform processed by the DC / DC converter 613. have.
  • the hardware for processing the power of the DC waveform it may be connected to the DC ground 621, the hardware connected to the DC ground 621, DC /
  • the present invention is not limited to the DC converter 613.
  • the charger 614 may also process power of a DC waveform, and a portion of the charger 614 that requires a ground may be connected to the DC ground 621. Accordingly, although the conductive wire 616 connected to the DC ground 621 from the first PCB layer 610 is illustrated in FIG. 6, the conductive wire 616 is connected to the DC ground 621 according to the number of hardware to be grounded. There may be a plurality of 616.
  • the third PCB layer 630 may include an AC ground 631 that may receive power of an AC waveform.
  • the AC ground 631 may include a conductor. At least a portion of the rectifier 612 may be connected to the AC ground 631, and thus the AC ground 631 may receive power of an AC waveform processed by the rectifier 612.
  • the hardware for processing the power of the AC waveform it may be connected to the AC ground 631, the hardware connected to the DC ground 631, the rectifier ( It will be readily understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to 612.
  • the resonant circuit 611 may also process power of an AC waveform, and a portion of the resonant circuit 611 that requires a ground may be connected to the AC ground 631. Accordingly, in FIG. 6, although the conductive wire 615 connected to the AC ground 631 is illustrated as one from the first PCB layer 610, the conductive wire connected to the AC ground 631 according to the number of hardware to be grounded. There may be a plurality of 615.
  • the conductive wire 615 connected from the first PCB layer 610 to the AC ground 631 is connected to the first PCB through an opening 622 formed in the second PCB layer 620.
  • the layer 610 and the AC ground 631 may be connected to each other.
  • the conductive wire 615 may be a second PCB.
  • the first PCB layer 610 and the AC ground 631 may be connected in various forms such as bypassing the layer 620.
  • the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground 631 on the first PCB layer 610 may be minimized.
  • the DC ground 621 may shield electromagnetic waves generated from the AC ground 631, which will be described in more detail with reference to FIG. 7.
  • the wireless power receiver may include a fourth PCB layer 640 disposed between the third PCB layer 630 and the fifth PCB layer 650.
  • other hardware such as a processor or a memory may be disposed in the fifth PCB layer 650.
  • Electromagnetic waves generated from the AC ground 631 may also affect hardware disposed on the fifth PCB layer 650.
  • the wireless power receiver according to various embodiments of the present disclosure may include a DC ground 641 for blocking electromagnetic waves flowing from the AC ground 631 to the fifth PCB layer 650. Accordingly, electromagnetic waves generated from the AC ground 631 can be blocked, and EMI can be reduced.
  • hardware requiring DC grounding of the fifth PCB layer 650 may be grounded through the conductive wire 651 to the DC grounding 641.
  • hardware requiring AC grounding of the fifth PCB layer 650 may be connected to the AC ground 631, or may be connected to another AC ground (not shown).
  • the wireless power receiver may include a multi-layered ground, and may include, for example, a structure in which a plurality of DC grounds surround an AC ground. According to the above, the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground on other hardware can be reduced, so that EMI can be reduced.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating shielding of electromagnetic waves from AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power receiver may include a first PCB layer 710, a second PCB layer 720, and a third PCB layer 730.
  • the first PCB layer 710 may be disposed above the second PCB layer 720, and the second PCB layer 720 may be disposed above the third PCB layer 730.
  • at least one hardware may be disposed above the first PCB layer 710, and at least one hardware may be disposed below the third PCB layer 730.
  • the first PCB layer 710 may include a DC ground 711
  • the third PCB layer 730 may include a DC ground 731.
  • at least one hardware disposed on the upper portion of the first PCB layer 710 may be connected to the DC ground 711, and at least one hardware disposed on the lower portion of the third PCB layer 730. It may be connected to the ground 731 for direct current.
  • a point where ground is required among hardware for processing power of a DC waveform may be connected to the DC ground 711 or 731 through a conductive line.
  • no hardware may be connected to the DC ground 711 or 731. That is, the DC ground 711 or 731 may be disposed for shielding.
  • the second PCB layer 720 may include an AC ground 721. Although not shown, at least one of at least one hardware disposed above the first PCB layer 710 and at least one hardware disposed below the third PCB layer 730 may be connected to the AC ground 721. Can be. For example, a point where ground is required among hardware for processing power of an AC waveform may be connected to the AC ground 721 through a conductive line. The AC ground 721 may receive power of an AC waveform, and thus may emit electromagnetic waves 741 to 750.
  • the DC ground 711 includes at least one hardware in which electromagnetic waves 741 to 745 emitted upward from the AC ground 721 are disposed on the first PCB layer 710. Can be shielded from entering.
  • the DC ground 731 may shield the electromagnetic waves 746 to 750 emitted downward from the AC ground 721 from entering at least one hardware disposed under the third PCB layer 730. Can be. Accordingly, interference by electromagnetic waves may be reduced, and EMI of the entire wireless power receiver may be reduced.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating shielding of electromagnetic waves from AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power receiver may include a first PCB layer 810, a second PCB layer 820, and a third PCB layer 830.
  • the first PCB layer 810 may be disposed above the second PCB layer 820, and the second PCB layer 820 may be disposed above the third PCB layer 830.
  • at least one hardware may be disposed above the first PCB layer 810, and at least one hardware may be disposed below the third PCB layer 830.
  • the first PCB layer 810 may include a DC ground 811
  • the third PCB layer 830 may include a DC ground 831.
  • at least one hardware disposed above the first PCB layer 810 may be connected to the DC ground 811
  • the at least one hardware disposed below the third PCB layer 830 may include It may be connected to the ground 831 for direct current.
  • a point for which ground is required among hardware for processing power of a DC waveform may be connected to the DC ground 811 or 831 through a conductive line.
  • no hardware may be connected to the DC ground 811 or 831. That is, the DC ground 811 or 831 may be disposed for shielding.
  • the second PCB layer 820 may include an AC ground 821. Although not shown, at least one of at least one hardware disposed above the first PCB layer 810 and at least one hardware disposed below the third PCB layer 830 may be connected to the AC ground 821. Can be. For example, a point where ground is required among hardware for processing power of an AC waveform may be connected to the AC ground 821 through a conductive line.
  • the second PCB layer 820 may include a ground 822 surrounding the AC ground 821.
  • the ground 822 may be disposed on the second PCB layer 820, and may be implemented in a closed loop form surrounding the AC ground 821. The ground 822 may be physically separated from the AC ground 821.
  • Ground 822 may be used for grounding of other hardware. In another embodiment, no hardware may be connected to ground 822, and ground 822 may be used only for electromagnetic shielding. Ground 822 may include a conductor. The AC ground 821 may receive electric power of an AC waveform, thereby emitting electromagnetic waves 841 to 848.
  • the DC ground 811 includes electromagnetic waves 842 to 844 emitted upward from the AC ground 821 to at least one piece of hardware disposed on the first PCB layer 810. Can be shielded.
  • the DC ground 831 may shield the electromagnetic waves 846 to 848 emitted downward from the AC ground 821 to at least one piece of hardware disposed under the third PCB layer 930. Can be.
  • the ground 822 disposed to surround the AC ground 821 may shield electromagnetic waves 841 and 845 emitted laterally from the AC ground 821 to other hardware. Accordingly, interference by electromagnetic waves may be reduced, and EMI of the entire wireless power receiver may be reduced.
  • the ground 822 is implemented in a closed-loop form, the ground 822 shields the electromagnetic wave (841, 845) emitted laterally from the AC ground 821 on the second PCB layer 820 Those skilled in the art will readily understand that there is no limitation as long as it can.
  • the ground 822 is shown as a single conductor, this is also illustrative, and in various embodiments of the invention, the ground 822 is a plurality of conductors spaced apart near the alternating ground 821. It may be implemented as.
  • 9A to 9D illustrate conceptual diagrams for describing a pattern of AC ground according to various embodiments of the present disclosure.
  • the AC ground 901 may be surrounded by an additional ground 902.
  • the additional ground 902 may be implemented in a closed-loop form, and thus may shield electromagnetic waves emitted laterally from the AC ground 901.
  • the first AC ground 911 may include a second AC ground 912.
  • the first AC ground 911 and the second AC ground 912 may be connected to at least a part of hardware for processing power of the AC waveform, respectively, and may receive power of the AC waveform.
  • FIG. 10 is a graph illustrating a degree 1000 of radiation emission (RE) according to various embodiments of the present disclosure. As shown in FIG. 10, the radiation wave emission degree at the second frequency f2 may be lower than that of the first frequency f1. Accordingly, in the case of a lower frequency, EMI by grounding AC can be reduced. On the other hand, the area of the AC ground and the frequency of the electromagnetic wave may have an inverse relationship.
  • the wireless power receiver may include a plurality of AC grounds 911 and 912 having a relatively small area.
  • the plurality of AC grounds 911 and 912 may have substantially the same area as one AC ground 901, and the signal may also be stabilized.
  • the area of the AC ground 901 may be an area set so that the stability of the signal exceeds a preset threshold.
  • the electromagnetic waves emitted from the AC ground 911 and 912 having a relatively small area may have a relatively small diffraction degree as they have a relatively high frequency.
  • the linearity of electromagnetic waves emitted laterally from the AC ground 911 and 912 is improved, and most of the electromagnetic waves emitted laterally may be shielded by the ground 913.
  • the wireless power receiver may include an AC ground having a relatively small area, and thus may include various patterns of AC ground as shown in FIGS. 9A to 9D.
  • the wireless power receiver includes a ground 924 disposed to surround the first to third alternating current grounds 921 to 923 and the first to third alternating current grounds 921 to 923. can do.
  • the wireless power receiver includes a ground 935 disposed to surround the first to fourth AC grounds 931 to 934 and the first to fourth AC grounds 931 to 934. can do.
  • the individual AC ground of the wireless power receiver may have a relatively small area compared to the AC ground 901 of FIG. 9A. However, the sum of the areas of the AC grounds in each of FIGS. 9B to 9D may be substantially the same as that of the AC ground 901 of FIG. 9A, whereby signal stability may be ensured.
  • the wireless power transmitter may include a power provider 1110, an amplifier 1120, an inverter 1130, and a resonant circuit 1140.
  • the power provider 1110 may include a direct current power source.
  • the DC power supply may be implemented by an internal battery or may be implemented by an interface receiving power from the outside.
  • the power provider 1110 may output the power of the DC waveform to the amplifier 1120.
  • the amplifier 1120 may amplify the power of the DC waveform received from the power provider 1110 with a predetermined gain.
  • the amplifier 1120 may output the power of the amplified DC waveform to the inverter 1130.
  • the inverter 1130 may invert power of a DC waveform into an AC waveform and output the inverted waveform.
  • the resonant circuit 1140 may emit electromagnetic waves for charging the wireless power receiver.
  • the resonant circuit 1140 may include at least one coil and at least one capacitor.
  • the resonant circuit 1140 may be designed to have a resonant frequency of electromagnetic waves emitted by the wireless power transmitter.
  • the resonant circuit 1140 may be designed to have a resonant frequency of 6.78 MHz.
  • the wireless power transmitter may transmit power by an induction scheme.
  • the wireless power receiver may include a coil, and thus, the resonant circuit 1140 or the coil may be referred to as a power transmission circuit.
  • At least a portion of the amplifier 1120 may be connected to the DC ground 1151, and at least a portion of the inverter 1130 may be connected to the AC ground 1152.
  • the inverter 1130 may rectify the power of the DC waveform into an AC waveform. Accordingly, the AC ground 1152 to which at least a portion of the inverter 1130 is connected may receive the power of the AC waveform.
  • the DC ground 1151 to which at least a portion of the amplifier 1120 is connected may receive the power of the DC waveform.
  • the DC ground 1151 and the AC ground 1152 may be physically separated. More specifically, the DC ground 1151 may be disposed on one PCB, and the AC ground 1152 may be disposed on another PCB.
  • the PCB including the DC ground 1151 is disposed and the PCB including the AC ground 1152 may be implemented in physically different layers, and may be arranged in a stacked structure.
  • Grounds 1151 and 1152 may include conductors. As described above, as the DC ground 1151 and the AC ground 1152 are physically separated, the influence of electromagnetic waves flowing from the AC ground 1152 to other hardware can be minimized. On the other hand, in the embodiment of FIG.
  • the AC ground 1152 is shown as connected to the inverter 1130, and the DC ground 1151 is shown as connected to the amplifier 1120, but this is simply shown. It is an example.
  • the AC ground 1152 is not limited in position if the current of the AC waveform flows in the wireless power transmitter, and the DC ground 1151 is the same if the current of the DC waveform flows in the wireless power transmitter. There is no limit on location.
  • the wireless power transmitter may include a first PCB layer 1210, a second PCB layer 1220, a third PCB layer 1230, a fourth PCB layer 1240, and a fifth PCB layer ( 1250, and the first PCB layer 1210 is disposed on top of the second PCB layer 1220, and the second PCB layer 1220 is disposed on top of the third PCB layer 1230,
  • the third PCB layer 1230 may be disposed above the fourth PCB layer 1240, and the fourth PCB layer 1240 may be disposed above the fifth PCB layer 1250.
  • a structure in which a plurality of PCB layers are disposed above and below each other may be referred to as a multilayer structure.
  • the first PCB layer 1210 may include an amplifier 1211, an inverter 1212, and a resonant circuit 1213.
  • the first PCB layer 1210 is shown as including an amplifier 1211, an inverter 1212, and a resonant circuit 1213, but this is merely illustrative. In various embodiments of the present disclosure, only at least some of the amplifier 1211, the inverter 1212, and the resonant circuit 1213 may be disposed in the first PCB layer 1210.
  • the amplifier 1211, the inverter 1212 and the resonant circuit 1213 are shown as being implemented in different hardware from each other, this is also illustrative, in various embodiments of the invention, the amplifier 1211, inverter At least two of the 1212 and the resonant circuit 1213 may be implemented in one hardware.
  • the hardware in which the amplifier 1211, the inverter 1212, and the resonant circuit 1213 are implemented may be implemented in various forms such as an IC or an analog device, and those skilled in the art can easily understand that the implementation form is not limited. There will be.
  • the second PCB layer 1220 may include a DC ground 1221 for accommodating electric power of a DC waveform.
  • the DC ground 1221 may include a conductor. At least a portion of the amplifier 1211 may be connected to the DC ground 1221, and thus, the DC ground 1221 may receive the power of the DC waveform processed by the amplifier 1211.
  • the hardware for processing the power of the DC waveform it may be connected to the DC ground 1221, the hardware connected to the DC ground 1221, DC /
  • Those skilled in the art will readily understand that they are not limited to the DC converter 1213.
  • FIG. 12 illustrates one conductive wire 1216 connected to the DC ground 1221 from the first PCB layer 1210
  • the conductive wire 1216 is connected to the DC ground 1221 according to the number of hardware to be grounded. 1216 may be plural.
  • the third PCB layer 1230 may include an AC ground 1231 for accommodating electric power of an AC waveform.
  • the AC ground 1231 may include a conductor.
  • At least a portion of the inverter 1212 may be connected to the AC ground 1231, and thus the AC ground 1231 may receive power of an AC waveform processed by the inverter 1212.
  • the hardware for processing the power of the AC waveform the hardware may be connected to the AC ground 1231, the hardware connected to the DC ground 1231, the inverter ( 1212 will be readily understood by those skilled in the art.
  • the resonant circuit 1213 may also process power of an AC waveform, and a portion of the resonant circuit 1213 that requires a ground may be connected to the AC ground 1231. Accordingly, although FIG. 12 illustrates one conductive wire 1215 connected to the AC ground 1231 from the first PCB layer 1210, the conductive wire 1215 is connected to the AC ground 1231 according to the number of hardware to be grounded. There may be a plurality 1212.
  • the conductive wire 1215 connected to the AC ground 1231 from the first PCB layer 1210 may have a first PCB through an opening 1222 formed in the second PCB layer 1220.
  • the layer 1210 and the AC ground 1231 may be connected to each other.
  • the conductive wire 1215 may be a second PCB.
  • the first PCB layer 1210 and the AC ground 1231 may be connected in various forms such as bypassing the layer 1220.
  • the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground 1231 on the first PCB layer 1210 may be minimized.
  • the DC ground 1221 may shield electromagnetic waves generated from the AC ground 1231.
  • the wireless power transmitter may include a fourth PCB layer 1240 disposed between the third PCB layer 1230 and the fifth PCB layer 1250.
  • other hardware such as a processor or a memory may be disposed in the fifth PCB layer 1250.
  • Electromagnetic waves generated from the AC ground 1231 may also affect hardware disposed on the fifth PCB layer 1250.
  • the wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure may include a DC ground 1241 for blocking electromagnetic waves flowing from the AC ground 1231 to the fifth PCB layer 1250. Accordingly, electromagnetic waves generated from the AC ground 1231 can be blocked, and EMI can be reduced.
  • hardware requiring DC grounding of the fifth PCB layer 1250 may be grounded through the conductive wires 1251 to the DC ground 1241.
  • hardware requiring AC ground of the fifth PCB layer 1250 may be connected to the AC ground 1231, or may be connected to another AC ground (not shown).
  • the wireless power transmitter may include a multi-layered ground, and may include, for example, a structure in which a plurality of DC grounds surround an AC ground. According to the above, the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground on other hardware can be reduced, so that EMI can be reduced.
  • the AC ground 1231 of the wireless power transmitter includes a third PCB layer 1230 that surrounds the AC ground 1231 as in the embodiment of FIG. 8 or is disposed near the AC ground 1231. May be additionally included).
  • the AC ground 1231 of the wireless power transmitter may be configured to include a plurality of AC grounds having a relatively small area, as shown in FIGS. 9A to 9D. 9A to 9D, the plurality of AC grounds having a relatively small area may have various patterns.
  • An electronic device may include a first PCB layer 1310, a second PCB layer 1320, a third PCB layer 1330, a fourth PCB layer 1340, and a fifth PCB layer 1350.
  • the first PCB layer 1310 is disposed on top of the second PCB layer 1320
  • the second PCB layer 1320 is disposed on top of the third PCB layer 1330.
  • the third PCB layer 1330 may be disposed on the fourth PCB layer 1340
  • the fourth PCB layer 1340 may be disposed on the fifth PCB layer 1350.
  • a structure in which a plurality of PCB layers are disposed above and below each other may be referred to as a multilayer structure.
  • the first PCB layer 1310 may include an AC circuit 1311 and a DC circuit 1312.
  • the second PCB layer 1320 may include a DC ground 1321 for accommodating power of a DC waveform.
  • the DC ground 1321 may include a conductor. At least a portion of the DC circuit 1312 may be connected to the DC ground 1321, and thus, the DC ground 1321 may receive power of a DC waveform processed by the DC circuit 1312. Accordingly, in FIG. 13, although the conductive wire 1314 is connected to the DC ground 1321 from the first PCB layer 1310, the conductive wire 1314 is connected to the DC ground 1321 according to the number of hardware to be grounded. There may be a plurality of 1314.
  • the third PCB layer 1330 may include an AC ground 1331 for accommodating electric power of an AC waveform.
  • the AC ground 1331 may include a conductor.
  • the AC circuit 1311 may be connected to the AC ground 1331, whereby the AC ground 1331 may receive power of an AC waveform processed by the AC circuit 1311.
  • the conductive wire 1313 is connected to the AC ground 1331 from the first PCB layer 1310, but the conductive wire 1313 is connected to the AC ground 1331 according to the number of hardware to be grounded. There may be a plurality.
  • the conductive wire 1313 connected from the first PCB layer 1310 to the AC ground 1331 is connected to the first PCB through an opening 1322 formed in the second PCB layer 1320.
  • the layer 1310 may be connected to the AC ground 1331.
  • forming the opening 1322 in the second PCB layer 1320 is merely an example, and the conductive wire 1313 is a second PCB.
  • the first PCB layer 1310 and the AC ground 1331 may be connected in various forms such as bypassing the layer 1320.
  • the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground 1331 on the first PCB layer 1310 may be minimized.
  • the DC ground 1321 may shield electromagnetic waves generated from the AC ground 1331.
  • the electronic device may include a fourth PCB layer 1340 disposed between the third PCB layer 1330 and the fifth PCB layer 1350.
  • other hardware such as a processor or a memory may be disposed in the fifth PCB layer 1350.
  • Electromagnetic waves generated from the AC ground 1331 may also affect hardware disposed on the fifth PCB layer 1350.
  • the electronic device according to various embodiments of the present disclosure may include a DC ground 1341 for blocking electromagnetic waves flowing from the AC ground 1331 to the fifth PCB layer 1350. Accordingly, electromagnetic waves generated from the AC ground 1331 can be blocked, so that EMI can be reduced.
  • hardware requiring DC grounding of the fifth PCB layer 1350 may be grounded through the conductive wire 1351 to the DC ground 1341.
  • hardware requiring AC grounding of the fifth PCB layer 1350 may be connected to the AC ground 1331, or may be connected to another AC ground (not shown).
  • the electronic device may include a multi-layered ground, and may include, for example, a structure in which a plurality of DC grounds surround an AC ground. According to the above, the influence of the electromagnetic wave generated from the AC ground on other hardware can be reduced, so that EMI can be reduced.
  • the AC ground 1331 of the electronic device includes a third PCB layer 1330 that surrounds the AC ground 1331 as shown in the embodiment of FIG. 8 or is disposed near the AC ground 1331. It may be further included in the phase.
  • the AC ground 1331 of the electronic device may be configured to include a plurality of AC grounds having a relatively small area, as shown in FIGS. 9A to 9D. 9A to 9D, the plurality of AC grounds having a relatively small area may have various patterns.
  • Each of the above-described components of the electronic device may be composed of one or more components, and the name of the corresponding component may vary according to the type of the electronic device.
  • the electronic device may be configured to include at least one of the above-described components, and some components may be omitted or further include other additional components.
  • some of the components of the electronic device according to various embodiments of the present disclosure may be combined to form a single entity, and thus may perform the same functions of the corresponding components before being combined.
  • module may refer to a unit including one or a combination of two or more of hardware, software, or firmware.
  • the term “module” may be interchangeably used with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, or circuit.
  • the module may be a minimum unit or part of an integrally constructed part.
  • the module may be a minimum unit or part of performing one or more functions.
  • the module may be implemented mechanically or electronically.
  • a “module” is one of application-specific integrated circuit (ASIC) chips, field-programmable gate arrays (FPGAs), or programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGAs field-programmable gate arrays
  • programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • At least a portion of an apparatus (e.g., modules or functions thereof) or method (e.g., operations) may be, for example, computer-readable storage media in the form of a program module. It can be implemented as a command stored in. When the command is executed by a processor, the one or more processors may perform a function corresponding to the command.
  • the computer-readable storage medium may be, for example, a memory.
  • the computer-readable recording medium may include a hard disk, a floppy disk, a magnetic medium (for example, magnetic tape), an optical media (for example, a compact disc read only memory (CD-ROM), a DVD). (digital versatile disc), magneto-optical media (such as floptical disk), hardware devices (such as read only memory, random access memory (RAM), or flash memory Etc.
  • the program instructions may include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code executable by a computer using an interpreter, etc.
  • the above-described hardware device may include It can be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the various embodiments, and vice versa.
  • Modules or program modules according to various embodiments may include at least one or more of the above components, some may be omitted, or further include other components. Operations performed by modules, program modules, or other components in accordance with various embodiments may be executed in a sequential, parallel, repetitive, or heuristic manner. In addition, some operations may be executed in a different order, may be omitted, or other operations may be added.

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Abstract

무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 수신기로부터 방출되는 전자기파를 수용하여 교류 파형의 전력을 출력하는 전력 수신 회로, 상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류하는 정류기, 상기 정류기로부터의 상기 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터, 상기 DC/DC 컨버터로부터의 상기 컨버팅된 직류 파형의 전력으로 배터리를 충전하는 차저(charger), 상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지 및 상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.

Description

무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기
본 발명은 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에 관한 것으로, 무선 전력 수신기로 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 송신기로부터 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신기에 관한 것이다.
휴대전화 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 이동 단말기는 그 특성상 재충전이 가능한 배터리로 구동되며, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 별도의 충전 장치를 이용하여 이동단말기의 배터리에 전기 에너지를 공급한다. 통상적으로 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서 이를 서로 접촉시켜 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다.
하지만, 이와 같은 접촉식 충전방식은 접촉 단자가 외부에 돌출되어 있으므로, 이물질에 의한 오염이 쉬워 배터리 충전이 올바르게 수행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 접촉 단자가 습기에 노출되는 경우에도 충전이 올바르게 수행되지 않을 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 근래에는 무선 충전 또는 무접점 충전 기술이 개발되어 최근 많은 전자 기기에 활용되고 있다.
이러한 무선충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다. 일반적으로 무선 전동 칫솔이나 무선 전기 면도기 등으로 일반인들에게 알려져 있다. 이러한 무선충전 기술은 전자제품을 무선으로 충전함으로써 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않으므로 전자 기기 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 다가오는 전기차 시대에도 관련 기술이 크게 발전할 것으로 전망된다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(Resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
현재까지는 전자기 유도를 이용한 방식이 주류를 이루고 있으나, 최근 국내외에서 마이크로파를 이용하여 수십 미터 거리에서 무선으로 전력을 전송하는 실험에 성공하고 있어, 가까운 미래에는 언제 어디서나 전선 없이 모든 전자제품을 무선으로 충전하는 세상이 열릴 것으로 보인다.
전자기 유도에 의한 전력 전송 방법은 1차 코일과 2차 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 코일에 자석을 움직이면 유도 전류가 발생하는데, 이를 이용하여 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도되어 에너지를 만들어 낸다. 이러한 현상을 자기 유도 현상이라고 일컬으며 이를 이용한 전력 전송 방법은 에너지 전송 효율이 뛰어나다.
공진 방식은, 2005년 MIT의 Soljacic 교수가 Coupled Mode Theory로 공진 방식 전력 전송 원리를 사용하여 충전장치와 몇 미터(m)나 떨어져 있어도 전기가 무선으로 전달되는 시스템을 발표했다. MIT팀의 무선 충전시스템은 공명(resonance)이란 소리굽쇠를 울리면 옆에 있는 와인잔도 그와 같은 진동수로 울리는 물리학 개념을 이용한 것이다. 연구팀은 소리를 공명시키는 대신, 전기 에너지를 담은 전자기파를 공명시켰다. 공명된 전기 에너지는 공진 주파수를 가진 기기가 존재할 경우에만 직접 전달되고 사용되지 않는 부분은 공기 중으로 퍼지는 대신 전자장으로 재흡수되기 때문에 다른 전자파와는 달리 주변의 기계나 신체에는 영향을 미치지 않을 것으로 보고 있다.
종래의 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기에서는 EMI(Electro Magnetic Interference)가 발생할 수 있다. EMI는 하나의 전자 기기로부터 직접 방사 또는 전도되는 전자기파가 다른 전자 기기의 기능에 영향을 미치는 것을 의미할 수 있다. 종래의 무선 전력 수신기는, EMI의 저감을 위하여, 임피던스 매칭 회로, 필터, 쉴딩 소자(shielding element)를 포함하였다. 하지만, 상술한 방식에 의하여 무선 전력 수신기 전체의 부피 및 무게가 증가하여, 소형화가 어려운 문제점이 존재한다. 특히, 필터는 부피 및 용량이 커서 모바일 장치와 같은 소형 제품에 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 필터를 채택한다 하더라도 EMI가 완전히 저감되지는 않는다. 아울러, 다양한 수동 소자를 포함하는 경우에는, 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여 교류용 접지층을 직류용 접지층과 분리하는 구조를 가짐으로써, EMI를 감소시키는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기는, 상기 무선 전력 수신기로부터 방출되는 전자기파를 수용하여 교류 파형의 전력을 출력하는 전력 수신 회로; 상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류하는 정류기; 상기 정류기로부터의 상기 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터의 상기 컨버팅된 직류 파형의 전력으로 배터리를 충전하는 차저(charger); 상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신기는, 직류 파형의 전력을 제공하는 전력 제공기; 상기 직류 파형의 전력을 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭된 직류 파형의 전력을 교류 파형의 전력으로 인버팅(inverting)하는 인버터(inverter); 상기 교류 파형의 전력을 이용하여 전자기파를 방출하는 전력 송신 회로; 상기 전력 송신 회로 및 상기 인버터 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 전력 제공기 및 상기 증폭기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한, 교류 파형의 전력 및 직류 파형의 전력을 처리하는 전자 장치는, 상기 교류 파형의 전력을 처리하는 교류용 회로; 상기 직류 파형의 전력을 처리하는 직류용 회로; 상기 교류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및 상기 직류용 회로의 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지를 포함하고, 상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 교류용 접지층을 직류용 접지층과 분리하는 구조를 가짐으로써, EMI를 감소시키는 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 제공될 수 있다. 이에 따라, 별다른 소자의 추가 없이도 EMI가 감소될 수 있어, 전체 장치의 무게 및 부피가 감소될 수 있다. 아울러, 수동 소자를 포함시키지 않으면서도 EMI를 저감시킬 수 있어, 수동 소자에 의한 비용 증가도 방지할 수 있다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명과의 비교를 위한 비교예들에 의한 회로도들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 일부의 회로도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지의 패턴을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주파수별 방사파 방출(radiation emission : RE) 정도를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 무선 충전 시스템 동작 전반을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 충전 시스템은 무선 전력 송신기(100) 및 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)를 포함한다.
무선 전력 송신기(100)는 적어도 하나의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)에 무선으로 각각 전력(1-1,1-2,…,1-n)을 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(100)는 전자기장 또는 자기장을 방출함으로써, 무선 전력을 송신할 수 있다. 여기에서, 무선 전력 송신기(100)는 유도 방식 또는 공진 방식에 근거하여 무선 전력을 송신할 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기(100)는 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 아웃밴드 방식으로 통신하는 경우에, 무선 전력 송신기(100) 및 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 소정의 프레임으로 구성된 패킷(2-1, 2-2,…, 2-n)을 처리하거나 송수신할 수 있다. 무선 전력 수신기는 특히, 이동통신단말기, PDA, PMP, 스마트폰, 웨어러블 전자 장치, 이동가능한 음악 재생장치 등의 소형 가전, 냉장고, TV 등의 대형 가전, 전기차(electronic vehicle) 등으로 구현될 수 있다. 인밴드 방식으로 통신하는 경우에, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n)는 로드 변조를 수행할 수 있으며, 무선 전력 송신기(100)는 로드 변경을 검출함에 따라서 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)의 보고를 획득할 있다.
무선 전력 송신기(100)는 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)로 무선으로 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어 무선 전력 송신기(100)는 공진 방식을 통하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)에 전력을 전송할 수 있다. 무선 전력 송신기(100)가 공진 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 사이의 거리는 실내 환경에서 동작하는 거리일 수 있다. 또한 무선 전력 송신기(100)가 전자기 유도 방식을 채택한 경우, 무선 전력 송신기(100)와 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,.., 110-n) 사이의 거리는 바람직하게는 10cm 이하일 수 있다. 무선 전력 송신기(100)는, RF/microwave 방식을 이용하는 경우, 지향성의 마이크로파 파워빔(power beam)을 형성하여 복수 개의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2, 110-n) 중 적어도 하나를 충전할 수도 있다.
무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 무선 전력 송신기(100)로부터 무선 전력을 수신하여 내부에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 무선 전력 전송을 요청하는 신호나, 무선 전력 수신에 필요한 정보, 무선 전력 수신기 상태 정보 또는 무선 전력 송신기(100) 제어 정보 등을 무선 전력 송신기(100)에 송신할 수 있다.
또한 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)는 각각의 충전상태를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기(100)로 인밴드 방식 또는 아웃밴드 방식으로 송신할 수 있다.
무선 전력 송신기(100)는 디스플레이와 같은 표시수단을 포함할 수 있으며, 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 각각으로부터 수신한 메시지에 기초하여 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n) 각각의 상태를 표시할 수 있다. 아울러, 무선 전력 송신기(100)는 각각의 무선 전력 수신기(110-1, 110-2,…, 110-n)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 함께 표시할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기(200)는 전력 송신부(211), 제어부(212) 및 통신 모듈(213)을 포함할 수 있다. 또한 무선 전력 수신기(250)는 전력 수신부(251), 제어부(252) 및 통신 모듈(253)을 포함할 수 있다.
전력 송신부(211)는 무선 전력 수신기(250)에 전력을 제공할 수 있다. 전력 송신부(211)는 공진 방식 또는 유도 방식 또는 RF/microwave 방식에 기초하여 전자기장 또는 자기장을 방출할 수 있다. 전력 송신부(211)는 공진회로 및 유도회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 따라 소정의 전자기파를 송신 또는 수신할 수 있다. 전력 송신부(211)가 공진회로로 구현되는 경우, 공진회로의 루프 코일의 인덕턴스(L)는 변경 가능 할 수도 있다. 한편 전력 송신부(211)는 전자기장 또는 자기장을 송신할 수 있는 수단이라면 제한이 없는 것은 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
제어부(212)는 무선 전력 송신기(200)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 제어부(212) 또는 제어부(252)는 메모리(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신기(200) 또는 무선 전력 수신기(250)의 동작 전반을 제어할 수 있다.
통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250) 또는 또 다른 전자 장치와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(213)은 무선 전력 수신기(250)의 통신 모듈(253)과 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, BLE(bluetooth low energy) 방식, 및 MST(magnetic secure transfer) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 한편, 상술한 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 모듈(213)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
전력 수신부(251)는 전력 송신부(211)로부터 유도 방식 또는 공진 방식에 기초하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명과의 비교를 위한 비교예들에 의한 회로도들을 도시한다.
도 3a를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 일단이 IC(integrated circuit)(302)에 연결되고 타단이 접지(303)에 연결되는 커패시터(301)를 포함할 수 있다. IC(302)는 접지(304)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 커패시티브 타입 필터를 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 타단이 IC(312) 및 커패시터(313)의 일단에 연결되는 인덕터(311)를 포함할 수 있다. 아울러, 커패시터(313)의 타단은 접지(314)에 연결될 수 있으며, IC(312)는 접지(315)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 인덕터 타입 필터를 포함할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 일단이 커패시터(321)의 일단에 연결되며, 타단이 IC(324) 및 커패시터(323)의 일단에 연결되는 인덕터(322)를 포함할 수 있다. 커패시터(321)의 타단은 접지(325)에 연결될 수 있으며, 커패시터(323)의 타단은 접지(326)에 연결될 수 있으며, IC(324)는 접지(327)에 연결될 수 있다. 즉, 비교예에 의한 전자 장치는 π-섹션(section) 필터를 포함할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 비교예에 의한 전자 장치는 전류원(331)을 포함할 수 있다. 전류원(331)은 커패시터(332)와 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터(332)는 코일부(333)와 연결될 수 있으며, 코일부(333)는 제1코일(334)과 제2코일(335)를 포함할 수 있다. 코일부(333)는 커패시터(336)와 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터(336)의 일단은 인덕터(337)의 일단과 연결될 수 있다. 아울러, 인덕터(337)의 타단은 커패시터(339)의 일단과 연결될 수 있다. 커패시터(339)의 타단은 커패시터(338)의 일단과 접지(340)에 연결될 수 있다. 커패시터들(338,339)은 적어도 하나의 다이오드(341,342,343,344)를 포함하는 정류기에 연결될 수 있다.
도 3a 내지 3d에 도시된 바와 같이, 비교예에 의한 전자 장치는, 다수의 수동 소자를 포함할 수 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기는, 수동 소자의 추가 없이, EMI를 저감할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 수동 소자의 추가 없이, 접지를 복층으로 분리하는 구조로서 EMI를 저감하는 무선 전력 수신기 및 무선 전력 송신기를 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 블록도를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 공진 회로(410), 정류기(420), DC/DC 컨버터(converter)(430), 차저(charger)(440) 및 배터리(battery)(450)를 포함할 수 있다.
공진 회로(410)는 무선 전력 송신기로부터 발산되는 전자기파를 수용하여 이를 정류기(420)로 출력할 수 있다. 공진 회로(410)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로(410)는 무선 전력 송신기가 발산하는 전자기파의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 A4WP의 표준을 따르는 경우에는, 공진 회로(410)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 공진 회로(410)는 교류 파형의 전력, 즉 전자기파를 수용할 수 있으며, 수용된 전자기파에 의한 교류 파형의 전력을 정류기(420)로 출력할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기는 유도 방식에 의하여 전력을 무선으로 수신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 코일을 포함할 수도 있으며, 이에 따라 공진 회로(410) 또는 코일을 전력 수신 회로로 명명할 수도 있다.
정류기(420)는 입력받은 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류할 수 있다. 정류기(420)는, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있으나, 그 구현 예에는 제한이 없다. DC/DC 컨버터(430)는 정류된 전력을 기설정된 이득으로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, DC/DC 컨버터(430)는 출력단의 전압이 특정 전압이 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(430)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최솟값 및 최댓값이 미리 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, DC/DC 컨버터(430)는 기설정된 이득에 기초하여, 입력되는 전력의 전압 V1을 V2로 변환할 수 있다. V2는 미리 설정된 값일 수 있다.
제어부(미도시)는, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 그래픽 프로세서(graphicprocessor(GP), 멀티 칩 패키지(multi chip package(MCP)) 또는 이미지 프로세서(image processor(IP))중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 또는, 제어부(미도시)는, FPGA(field-programmable gate array), MCU(micro controlling unit), 미니 컴퓨터 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. 제어부(미도시)는, 예를 들면, 무선 전력 수신기의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
차저(charger)(440)는 배터리(450)를 충전할 수 있다. 차저(440)의 출력단, 즉 배터리(450)의 입력단에서의 전압은 DC/DC 컨버터(430)의 출력단의 전압과 상이할 수 있다. 배터리(450)는 차저(440)에 의하여 공급되는 전력을 저장함으로써 충전을 수행할 수 있다. 배터리(450)는 무선 전력 수신기(250)에 포함되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것으로, 배터리(450)는 무선 전력 수신기(250)에 탈부착이 가능한 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 정류기(420)는 교류 파형의 전력을 직류 파형으로 정류할 수 있으며, 이에 따라 정류기(420)의 적어도 일부가 연결되는 접지(461)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(430)는 정류된 전력을 처리하기 때문에, DC/DC 컨버터(430)의 적어도 일부가 연결되는 접지(462)는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)를 교류용 접지라 명명할 수 있으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 직류용 접지라 명명할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)가 배치된 PCB와 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다.
접지(461,462)는 도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 포함하는 도체는, 교류 파형의 전력을 이용하여 전자기파를 다시 방출할 수 있다. 본 발명과의 비교를 위한 비교예에서는, 정류기(420)와 DC/DC 컨버터(430)가 하나의 접지에 연결될 수 있다. 이 경우, 접지는 교류 파형의 전력을 수용함에 따라서 전자기파를 다시 방출할 수 있으며, 다시 방출된 전자기파가 DC/DC 컨버터(430)와 DC/DC 컨버터(430)와 직간접적으로 연결된 다른 하드웨어의 기능에도 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 물리적으로 분리함에 따라서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향을 최소화할 수 있다. 특히, 더욱 상세하게 후술할 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)와 하드웨어가 배치된 PCB 사이에 배치함에 따라서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향이 더욱 억제될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 포함된 층을 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)를 포함하는 복수 개의 층으로 감싸도록 배치할 수도 있으며, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향이 더욱 억제될 수도 있다. 한편, 도 4의 실시예에서는, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)가 정류기(420)에 연결되는 것과 같이 도시되며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)가 DC/DC 컨버터(462)에 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것이다. 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(461)는 무선 전력 수신기 내에서 교류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(462)는 무선 전력 수신기 내에서 직류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 일부의 회로도를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 적어도 하나의 다이오드(501,502,503,504)를 포함하는 정류기를 포함할 수 있다. 제 1 다이오드(501)의 출력단은 제 2 다이오드(502)의 입력단에 연결될 수 있다. 여기에서, 다이오드의 순방향에 의하여 출력되는 지점을 출력단이라고 명명할 수 있다. 제 2 다이오드(502)의 출력단은 제 4 다이오드(504)의 입력단에 연결될 수 있다. 제 3 다이오드(503)의 입력단은 제 4 다이오드(504)의 출력단에 연결될 수 있으며, 제 3 다이오드(503)의 출력단은 제 1 다이오드(501)의 입력단에 연결될 수 있다. 한편, 제 1 라인(+) 및 제 2 라인(-) 각각에는 차동 신호가 인가될 수 있다. 여기에서, 차동 신호는 두 개의 신호를 가질 수 있으며, 두 개의 신호는 180도의 위상 차이를 가지는 반전 신호들일 수 있다. 한편, 제 1 다이오드(501)의 입력단 및 제 3 다이오드(503)의 출력단은 교류용 접지(511)에 연결될 수 있다. 정류기의 적어도 일부는 교류 파형의 전력을 처리할 수 있으며, 교류용 접지(511)에는 교류 파형의 전력이 수용될 수 있다. 제 2 다이오드(502)의 출력단 및 제 4 다이오드(504)의 입력단에는 커패시터(521)의 일단이 연결될 수 있다. 커패시터(521)의 타단에는 교류용 접지(522)가 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에선, 교류용 접지(511) 및 교류용 접지(522)는 동일한 도체를 포함하거나, 각각 상이한 도체를 포함하도록 구현될 수 있다.
한편, 커패시터(521)의 일단에는 저항(531)의 일단이 연결될 수 있다. 여기에서, 저항(531)에는 정류된 전력, 즉 직류 파형의 전력이 인가될 수 있다. 저항(531)의 타단은 직류용 접지(532)가 연결될 수 있다. 직류용 접지(532)는 정류된 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522) 및 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 교류 파형의 전력을 수용하는 접지(511,522)가 배치된 PCB와 직류 파형의 전력을 수용하는 접지(532)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는, 제 1 PCB층(610), 제 2 PCB층(620), 제 3 PCB층(630), 제 4 PCB층(640) 및 제 5 PCB층(650)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(610)은 제 2 PCB층(620)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(620)은 제 3 PCB층(630)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(630)은 제 4 PCB층(640)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(640)은 제 5 PCB층(650)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(610)은 공진 회로(611), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)를 포함할 수 있다. 도 6의 실시예에서는, 제 1 PCB층(610)에 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)를 포함하는 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(610)에는 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614) 중 적어도 일부만이 배치될 수도 있다. 아울러, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)가 서로 상이한 하드웨어로 구현된 것과 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614) 중 적어도 두 개는 하나의 하드웨어로 구현될 수도 있다. 아울러, 공진 회로(6110), 정류기(612), DC/DC 컨버터(613) 및 차저(614)가 구현되는 하드웨어는, IC 또는 아날로그 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 구현 형태에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(620)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(621)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(621)는 도체를 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(613)의 적어도 일부는 직류용 접지(621)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(621)는 DC/DC컨버터(613)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 직류용 접지(621)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(621)에 연결되는 하드웨어는, DC/DC 컨버터(613)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 차저(614) 또한 직류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 차저(614)에서 접지가 요구되는 부분이 직류용 접지(621)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 6에서는 제 1 PCB층(610)으로부터 직류용 접지(621)로 연결되는 도선(616)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(621)로 연결되는 도선(616)은 복수개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(630)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(631)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(631)는 도체를 포함할 수 있다. 정류기(612)의 적어도 일부는 교류용 접지(631)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(631)는 정류기(612)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 교류용 접지(631)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(631)에 연결되는 하드웨어는, 정류기(612)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 공진 회로(611) 또한 교류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 공진 회로(611)에서 접지가 요구되는 부분이 교류용 접지(631)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 6에서는 제 1 PCB층(610)으로부터 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)은 복수개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(610)으로부터 교류용 접지(631)로 연결되는 도선(615)은 제 2 PCB층(620)에 형성된 개구(622)를 통하여 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(620)에 개구(622)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(615)은 제 2 PCB층(620)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(610)과 교류용 접지(631)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(610)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(621)는 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있으며, 이에 대하여서는 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 수신기는 제 3 PCB층(630) 및 제 5 PCB층(650) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(640)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(650)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(631)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(650)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 교류용 접지(631)로부터 제 5 PCB층(650)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(641)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(631)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(650)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(641)에 도선(651)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(650)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(631)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 1 PCB층(710), 제 2 PCB층(720) 및 제 3 PCB층(730)을 포함할 수 있다. 제 1 PCB층(710)은 제 2 PCB층(720)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 2 PCB층(720)은 제 3 PCB층(730)의 상부에 배치될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있으며, 제 3 PCB층(730)의 하부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있다.
제 1 PCB층(710)은 직류용 접지(711)를 포함할 수 있으며, 제 3 PCB층(730)은 직류용 접지(731)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(711)에 연결될 수 있으며, 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(731)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 직류용 접지(711 또는 731)에 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(711 또는 731)에는 아무런 하드웨어가 연결되지 않을 수도 있다. 즉, 직류용 접지(711 또는 731)가 차폐를 위하여 배치될 수도 있다.
제 2 PCB층(720)은 교류용 접지(721)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 및 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 중 적어도 하나는 교류용 접지(721)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 교류용 접지(721)에 연결될 수 있다. 교류용 접지(721)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있으며, 이에 따라 전자기파(741 내지 750)를 방출(emit)할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 직류용 접지(711)는 교류용 접지(721)로부터 상방으로 방출되는 전자기파(741 내지 745)가, 제 1 PCB층(710)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 아울러, 직류용 접지(731)는 교류용 접지(721)로부터 하방으로 방출되는 전자기파(746 내지 750)가, 제 3 PCB층(730)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 이에 따라, 전자기파에 의한 간섭이 감소할 수 있어, 무선 전력 수신기 전체의 EMI가 감소할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지로부터의 전자기파의 차폐를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 제 1 PCB층(810), 제 2 PCB층(820) 및 제 3 PCB층(830)을 포함할 수 있다. 제 1 PCB층(810)은 제 2 PCB층(820)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 2 PCB층(820)은 제 3 PCB층(830)의 상부에 배치될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있으며, 제 3 PCB층(830)의 하부에는 적어도 하나의 하드웨어가 배치될 수 있다.
제 1 PCB층(810)은 직류용 접지(811)를 포함할 수 있으며, 제 3 PCB층(830)은 직류용 접지(831)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(811)에 연결될 수 있으며, 제 3 PCB층(830)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어는 직류용 접지(831)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 직류용 접지(811 또는 831)에 연결될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(811 또는 831)에는 아무런 하드웨어가 연결되지 않을 수도 있다. 즉, 직류용 접지(811 또는 831)가 차폐를 위하여 배치될 수도 있다.
제 2 PCB층(820)은 교류용 접지(821)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 및 제 3 PCB층(830)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어 중 적어도 하나는 교류용 접지(821)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어 중 접지가 요구되는 지점이 도선을 통하여 교류용 접지(821)에 연결될 수 있다. 아울러, 제 2 PCB층(820)은 교류용 접지(821)를 둘러싸는 접지(822)를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 접지(822)는 제 2 PCB층(820) 상에 배치될 수 있으며, 교류용 접지(821)를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태로 구현될 수 있다. 접지(822)는 교류용 접지(821)와 물리적으로 이격될 수 있다.
접지(822)는 다른 하드웨어의 접지에 이용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서는 어떤 하드웨어도 접지(822)에 연결되지 않을 수도 있으며, 접지(822)는 전자기파 차폐에만 이용될 수도 있다. 접지(822)는 도체를 포함할 수 있다. 교류용 접지(821)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있으며, 이에 따라 전자기파(841 내지 848)를 방출(emit)할 수 있다.
상술한 바와 같이, 직류용 접지(811)는 교류용 접지(821)로부터 상방으로 방출되는 전자기파(842 내지 844)가, 제 1 PCB층(810)의 상부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 아울러, 직류용 접지(831)는 교류용 접지(821)로부터 하방으로 방출되는 전자기파(846 내지 848)가, 제 3 PCB층(930)의 하부에 배치된 적어도 하나의 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 추가적으로, 교류용 접지(821)를 둘러싸도록 배치된 접지(822)는 교류용 접지(821)로부터 측방으로 방출되는 전자기파(841,845)가 다른 하드웨어로 유입되는 것을 차폐할 수 있다. 이에 따라, 전자기파에 의한 간섭이 감소할 수 있어, 무선 전력 수신기 전체의 EMI가 감소할 수 있다. 한편, 접지(822)가 폐-루프 형태로 구현되는 것은 단순히 예시적인 것으로, 접지(822)는 제 2 PCB층(820) 상에서 교류용 접지(821)로부터 측방으로 방출되는 전자기파(841,845)를 차폐할 수 있는 형태라면 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 접지(822)는 단일 도체와 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 접지(822)는 교류용 접지(821)의 근처에 이격되어 배치된 복수 개의 도체로 구현될 수도 있다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 교류용 접지의 패턴을 설명하기 위한 개념도들을 도시한다.
도 9a를 참조하면, 교류용 접지(901)는 추가적인 접지(902)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 추가적인 접지(902)는 폐-루프 형태로 구현될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(901)로부터 측방으로 방출되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 무선 전력 수신기는, 제 1 교류용 접지(911)는 제 2 교류용 접지(912)를 포함할 수 있다. 제 1 교류용 접지(911) 및 제 2 교류용 접지(912)는 각각 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어의 적어도 일부에 연결될 수 있으며, 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 주파수별 방사파 방출(radiation emission : RE) 정도(1000)를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 주파수(f1)의 경우보다 제 2 주파수(f2)에서의 방사파 방출 정도가 낮을 수 있다. 이에 따라, 보다 낮은 주파수의 경우에, 교류용 접지에 의한 EMI가 감소할 수 있다. 한편, 교류용 접지의 면적과 방사되는 전자기파의 주파수는 반비례 관계를 가질 수 있다. 즉, 교류용 접지의 면적이 소형이 될수록 전자기파의 주파수는 커질 수 있다. 이에 따라, 도 9b에서와 같이, 무선 전력 수신기는 상대적으로 소형의 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지(911,912)를 포함할 수 있다. 특히, 복수 개의 교류용 접지(911,912)는 하나의 교류용 접지(901)와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있으며, 신호 또한 안정화될 수 있다. 여기에서, 교류용 접지(901)의 면적은 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적일 수 있다.
아울러, 상대적으로 소형의 면적을 가지는 교류용 접지(911,912)로부터 방출되는 전자기파는 상대적으로 높은 주파수를 가짐에 따라서, 상대적으로 작은 회절 정도를 가질 수 있다. 상대적으로 작은 회절 정도를 가짐에 따라서, 교류용 접지(911,912)로부터 측방으로 방출되는 전자기파의 직진성이 향상되며, 측방으로 방출되는 전자기파 대부분이 접지(913)에 의하여 차폐될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 수신기는 상대적으로 소형의 면적을 가지는 교류용 접지를 포함할 수 있으며, 이에 따라 도 9a 내지 9d와 같이 다양한 패턴의 교류용 접지를 포함할 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 제 1 내지 제 3 교류용 접지(921 내지 923)와 제 1 내지 제 3 교류용 접지(921 내지 923)를 둘러싸도록 배치되는 접지(924)를 포함할 수 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기는 제 1 내지 제 4 교류용 접지(931 내지 934)와 제 1 내지 제 4 교류용 접지(931 내지 934)를 둘러싸도록 배치되는 접지(935)를 포함할 수 있다. 도 9b 내지 9d에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신기의 개별 교류용 접지는 도 9a의 교류용 접지(901)와 비교하여 상대적으로 작은 면적을 가질 수 있다. 하지만, 도 9b 내지 9d 각각의 교류용 접지의 면적 합계는 도 9a의 교류용 접지(901)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 따라 신호의 안정이 담보될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 블록도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 전력 제공기(1110), 증폭기(1120), 인버터(1130) 및 공진 회로(1140)를 포함할 수 있다.
전력 제공기(1110)는 직류 전원을 포함할 수 있다. 직류 전원은 내부의 배터리로 구현될 수도 있거나 또는 외부로부터 전력을 입력받는 인터페이스로 구현될 수도 있다. 전력 제공기(1110)는 직류 파형의 전력을 증폭기(1120)로 출력할 수 있다.
증폭기(1120)는 전력 제공기(1110)로부터 입력받은 직류 파형의 전력을 기설정된 이득으로 증폭할 수 있다. 증폭기(1120)는 증폭된 직류 파형의 전력을 인버터(1130)로 출력할 수 있다. 인버터(1130)는 직류 파형의 전력을 교류 파형으로 인버팅하여 출력할 수 있다. 공진 회로(1140)는 무선 전력 수신기를 충전하기 위한 전자기파를 방출할 수 있다. 공진 회로(1140)는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 공진 회로(1140)는 무선 전력 송신기가 발산하는 전자기파의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기가 A4WP의 표준을 따르는 경우에는, 공진 회로(1140)는 6.78MHz의 공진 주파수를 가지도록 설계될 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 유도 방식에 의하여 전력을 송신할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신기는 코일을 포함할 수도 있으며, 이에 따라 공진 회로(1140) 또는 코일을 전력 송신 회로로 명명할 수도 있다.
증폭기(1120)의 적어도 일부는 직류용 접지(1151)에 연결될 수 있으며, 인버터(1130)의 적어도 일부는 교류용 접지(1152)에 연결될 수 있다. 인버터(1130)는 직류 파형의 전력을 교류 파형으로 정류할 수 있으며, 이에 따라 인버터(1130)의 적어도 일부가 연결되는 교류용 접지(1152)는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 증폭기(1120)는 직류 파형의 전력을 처리하기 때문에, 증폭기(1120)의 적어도 일부가 연결되는 직류용 접지(1151)는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1151) 및 교류용 접지(1152)는 물리적으로 분리될 수 있다. 더욱 상세하게, 직류용 접지(1151)는 하나의 PCB에 배치될 수 있으며, 교류용 접지(1152)는 다른 PCB에 배치될 수 있다. 직류용 접지(1151)가 배치된 PCB와 교류용 접지(1152)를 포함하는 PCB는 물리적으로 다른 층으로 구현될 수 있으며, 적층 구조로 배치될 수 있다. 접지(1151,1152)는 도체를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 직류용 접지(1151)와 교류용 접지(1152)가 물리적으로 분리함에 따라서, 교류용 접지(1152)로부터 다른 하드웨어로 유입되는 전자기파의 영향을 최소화할 수 있다. 한편, 도 11의 실시예에서는, 교류용 접지(1152)가 인버터(1130)에 연결되는 것과 같이 도시되며, 직류용 접지(1151)가 증폭기(1120)에 연결되는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 단순히 예시적인 것이다. 교류용 접지(1152)는 무선 전력 송신기 내에서 교류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없으며, 직류용 접지(1151)는 무선 전력 송신기 내에서 직류 파형의 전류가 흐르는 도선 상이라면 그 위치에는 제한이 없다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는, 제 1 PCB층(1210), 제 2 PCB층(1220), 제 3 PCB층(1230), 제 4 PCB층(1240) 및 제 5 PCB층(1250)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(1210)은 제 2 PCB층(1220)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(1220)은 제 3 PCB층(1230)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(1230)은 제 4 PCB층(1240)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(1240)은 제 5 PCB층(1250)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(1210)은 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)를 포함할 수 있다. 도 12의 실시예에서는, 제 1 PCB층(1210)에 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)를 포함하는 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적인 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1210)에는 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213) 중 적어도 일부만이 배치될 수도 있다. 아울러, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)가 서로 상이한 하드웨어로 구현된 것과 같이 도시되어 있지만, 이 또한 예시적인 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에서, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213) 중 적어도 두 개는 하나의 하드웨어로 구현될 수도 있다. 아울러, 증폭기(1211), 인버터(1212) 및 공진회로(1213)가 구현되는 하드웨어는, IC 또는 아날로그 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 구현 형태에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(1220)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(1221)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1221)는 도체를 포함할 수 있다. 증폭기(1211)의 적어도 일부는 직류용 접지(1221)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(1221)는 증폭기(1211)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 직류용 접지(1221)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(1221)에 연결되는 하드웨어는, DC/DC 컨버터(1213)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이에 따라, 도 12에서는 제 1 PCB층(1210)으로부터 직류용 접지(1221)로 연결되는 도선(1216)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(1221)로 연결되는 도선(1216)은 복수개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(1230)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(1231)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(1231)는 도체를 포함할 수 있다. 인버터(1212)의 적어도 일부는 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(1231)는 인버터(1212)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류 파형의 전력을 처리하는 하드웨어라면, 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있으며, 직류용 접지(1231)에 연결되는 하드웨어는, 인버터(1212)에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 공진 회로(1213) 또한 교류 파형의 전력을 처리할 수도 있으며, 공진 회로(1213)에서 접지가 요구되는 부분이 교류용 접지(1231)에 연결될 수도 있다. 이에 따라, 도 12에서는 제 1 PCB층(1210)으로부터 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)은 복수 개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1210)으로부터 교류용 접지(1231)로 연결되는 도선(1215)은 제 2 PCB층(1220)에 형성된 개구(1222)를 통하여 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(1220)에 개구(1222)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(1215)은 제 2 PCB층(1220)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(1210)과 교류용 접지(1231)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(1210)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(1221)는 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신기는 제 3 PCB층(1230) 및 제 5 PCB층(1250) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(1240)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(1250)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(1231)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(1250)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신기는 교류용 접지(1231)로부터 제 5 PCB층(1250)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(1241)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(1231)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(1250)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(1241)에 도선(1251)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(1250)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(1231)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신기는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
한편, 무선 전력 송신기의 교류용 접지(1231)는, 도 8의 실시예와 같은 교류용 접지(1231)를 둘러싸거나 또는 교류용 접지(1231)의 근처에 배치되는 접지를 제 3 PCB층(1230)상에 추가적으로 포함할 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신기의 교류용 접지(1231)는, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지를 포함하도록 구성될 수도 있다. 아울러, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지는 다양한 패턴을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치의 복층 구조를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는, 제 1 PCB층(1310), 제 2 PCB층(1320), 제 3 PCB층(1330), 제 4 PCB층(1340) 및 제 5 PCB층(1350)을 포함할 수 있으며, 제 1 PCB층(1310)은 제 2 PCB층(1320)의 상부에 배치되며, 제 2 PCB층(1320)은 제 3 PCB층(1330)의 상부에 배치되며, 제 3 PCB층(1330)은 제 4 PCB층(1340)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 4 PCB층(1340)은 제 5 PCB층(1350)의 상부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수 개의 PCB 층이 서로 상하부에 배치된 구조를 복층 구조라 명명할 수도 있다.
제 1 PCB 층(1310)은 AC 회로(1311) 및 DC 회로(1312)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 2 PCB층(1320)은 직류 파형의 전력을 수용할 수 있는 직류용 접지(1321)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 직류용 접지(1321)는 도체를 포함할 수 있다. DC 회로(1312)의 적어도 일부는 직류용 접지(1321)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 직류용 접지(1321)는 DC 회로(1312)에서 처리하는 직류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 이에 따라, 도 13에서는 제 1 PCB층(1310)으로부터 직류용 접지(1321)로 연결되는 도선(1314)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 직류용 접지(1321)로 연결되는 도선(1314)은 복수 개일 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 제 3 PCB층(1330)은 교류 파형의 전력을 수용할 수 있는 교류용 접지(1331)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 교류용 접지(1331)는 도체를 포함할 수 있다. AC 회로(1311)는 교류용 접지(1331)에 연결될 수 있으며, 이에 따라 교류용 접지(1331)는 AC 회로(1311)에서 처리하는 교류 파형의 전력을 수용할 수 있다. 도 13에서는 제 1 PCB층(1310)으로부터 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)이 하나로 도시되어 있지만, 접지되는 하드웨어의 개수에 따라 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)은 복수개일 수도 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 PCB층(1310)으로부터 교류용 접지(1331)로 연결되는 도선(1313)은 제 2 PCB층(1320)에 형성된 개구(1322)를 통하여 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)를 연결할 수 있다. 한편, 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)의 연결을 위하여, 제 2 PCB층(1320)에 개구(1322)를 형성하는 것은 단순히 예시적인 것으로, 도선(1313)은 제 2 PCB층(1320)를 우회(bypass)하는 등의 다양한 형태로, 제 1 PCB층(1310)과 교류용 접지(1331)를 연결할 수도 있다.
상술한 바에 따라서, 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파가 제 1 PCB층(1310)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 직류용 접지(1321)는 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파를 차폐할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전자 장치는 제 3 PCB층(1330) 및 제 5 PCB층(1350) 사이에 배치되는 제 4 PCB층(1340)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 5 PCB층(1350)에는 프로세서, 또는 메모리와 같은 다른 하드웨어들이 배치될 수 있다. 교류용 접지(1331)에서부터 발생되는 전자기파는, 제 5 PCB층(1350)에 배치되는 하드웨어에도 영향을 미칠 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 교류용 접지(1331)로부터 제 5 PCB층(1350)으로 유입되는 전자기파를 차단하기 위한 직류용 접지(1341)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 교류용 접지(1331)로부터 발생되는 전자기파가 차단될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다. 한편, 제 5 PCB층(1350)의 직류 접지가 요구되는 하드웨어들은 직류용 접지(1341)에 도선(1351)을 통하여 접지될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 5 PCB층(1350)의 교류 접지가 요구되는 하드웨어들은 교류용 접지(1331)에 연결될 수 있거나, 또는 또 다른 교류용 접지(미도시)에 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전자 장치는 복층 구조의 접지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 교류용 접지를 복수 개의 직류용 접지가 둘러싸는 구조를 포함할 수 있다. 상술한 바에 따라서, 교류용 접지로부터 발생되는 전자기파가 다른 하드웨어에 미치는 영향이 감소될 수 있어, EMI가 저감될 수 있다.
한편, 전자 장치의 교류용 접지(1331)는, 도 8의 실시예와 같은 교류용 접지(1331)를 둘러싸거나 또는 교류용 접지(1331)의 근처에 배치되는 접지를 제 3 PCB층(1330)상에 추가적으로 포함할 수도 있다. 또는, 전자 장치의 교류용 접지(1331)는, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지를 포함하도록 구성될 수도 있다. 아울러, 도 9a 내지 9d에서와 같이, 상대적으로 작은 면적을 가지는 복수 개의 교류용 접지는 다양한 패턴을 가질 수 있다.
상기 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “모듈”은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “모듈”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 무선 전력 송신기로부터 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신기에 있어서,
    상기 무선 전력 수신기로부터 방출되는 전자기파를 수용하여 교류 파형의 전력을 출력하는 전력 수신 회로;
    상기 전력 수신 회로로부터 출력되는 상기 교류 파형의 전력을 직류 파형의 전력으로 정류하는 정류기;
    상기 정류기로부터의 상기 직류 파형의 전력의 전압을 기설정된 레벨로 컨버팅하는 DC/DC 컨버터;
    상기 DC/DC 컨버터로부터의 상기 컨버팅된 직류 파형의 전력으로 배터리를 충전하는 차저(charger);
    상기 전력 수신 회로 및 상기 정류기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및
    상기 DC/DC 컨버터 및 상기 차저 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지
    를 포함하고,
    상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치되는 무선 전력 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류용 접지는, 제 1 직류용 접지 및 제 2 직류용 접지를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신기는,
    상기 제 1 직류용 접지를 포함하는 제 1 PCB층;
    상기 교류용 접지를 포함하는 제 2 PCB층; 및
    상기 제 2 직류용 접지를 포함하는 제 3 PCB층
    을 포함하는 무선 전력 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB층은 상기 제 3 PCB층 상부에 배치되며, 상기 제 1 PCB층은 상기 제 2 PCB층 상부에 배치되는 무선 전력 수신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태를 가지는 접지
    를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 수신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지 근처에 배치되는 접지를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 수신기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 제 1 면적을 가지는 도체를 포함하며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 수신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 각각이 제 2 면적을 가지는 복수 개의 이격된 도체들을 포함하고,
    상기 복수 개의 이격된 도체들의 면적의 합계는 제 1 면적이며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 수신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 수신기.
  8. 무선 전력 수신기에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신기에 있어서,
    직류 파형의 전력을 제공하는 전력 제공기;
    상기 직류 파형의 전력을 기설정된 이득으로 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭된 직류 파형의 전력을 교류 파형의 전력으로 인버팅(inverting)하는 인버터(inverter);
    상기 교류 파형의 전력을 이용하여 전자기파를 방출하는 전력 송신 회로;
    상기 전력 송신 회로 및 상기 인버터 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 교류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 교류용 접지; 및
    상기 전력 제공기 및 상기 증폭기 중 적어도 일부에 연결되어, 상기 직류 파형의 전력의 적어도 일부를 수용하는 직류용 접지
    를 포함하고,
    상기 교류용 접지 및 상기 직류용 접지 각각은 상이한 PCB층 각각에 배치되는 무선 전력 송신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 직류용 접지는, 제 1 직류용 접지 및 제 2 직류용 접지를 포함하고,
    상기 무선 전력 송신기는,
    상기 제 1 직류용 접지를 포함하는 제 1 PCB층;
    상기 교류용 접지를 포함하는 제 2 PCB층; 및
    상기 제 2 직류용 접지를 포함하는 제 3 PCB층
    을 포함하는 무선 전력 송신기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 PCB층은 상기 제 3 PCB층 상부에 배치되며, 상기 제 1 PCB층은 상기 제 2 PCB층 상부에 배치되는 무선 전력 송신기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지를 둘러싸는 폐-루프(closed loop) 형태를 가지는 접지
    를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 송신기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지 근처에 배치되는 접지를 더 포함하며,
    상기 접지는, 상기 교류용 접지와 동일한 PCB층에 배치되는 무선 전력 송신기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 제 1 면적을 가지는 도체를 포함하며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 송신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 교류용 접지는, 각각이 제 2 면적을 가지는 복수 개의 이격된 도체들을 포함하고,
    상기 복수 개의 이격된 도체들의 면적의 합계는 제 1 면적이며,
    상기 제 1 면적은, 상기 무선 전력 송신기가 처리하는 신호의 안정도가 기설정된 임계치를 초과하도록 설정된 면적인 것을 특징으로 하는 무선 전력 송신기.
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