WO2018043981A1 - 전력 전송 장치 및 전력 전송 방법 - Google Patents

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signal
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김경원
박한석
박세호
김유수
송금수
이주향
정형구
박경민
윤용상
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삼성전자 주식회사
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to wireless charging technology.
  • the charging voltage (eg, Vrec) of the power receiver may fluctuate by the frequency and duration (duration or duty) of the modulation signal generated by the PWM.
  • Vrec the charging voltage
  • the duty of the modulated signal ie, increasing the output power
  • a ripple phenomenon of the charging voltage may occur.
  • an apparatus for transmitting power may include a signal generator generating a signal of a first frequency band for wireless charging; Generating a modulated signal for modulating the signal of the first frequency band generated by the signal generator, and generating power to amplify the transmit power of the signal of the first frequency band based on a voltage supplied from the outside of the power transmission device; Circuit; A power transmission circuit for transmitting the amplified transmission power to a power receiving device through a first antenna; A second antenna for receiving information on a state of charge from the power receiving device through a second frequency band; And a control circuit that controls the duty and frequency of the modulated signal based on the state of charge.
  • the power transmission method of the power transmission apparatus generating a signal of the first frequency band for wireless charging, generating a modulated signal for modulating the signal of the first frequency band Amplifying the transmission power of the signal of the first frequency band based on a predetermined voltage supplied from the outside of the power transmission device, transmitting the amplified transmission power to a power reception device, and the power reception device. And receiving information on the state of charge from the controller, and controlling the duty and frequency of the modulated signal based on the state of charge.
  • the variable power generation unit for outputting a variable power by modulating a high frequency signal having a constant amplitude on the time axis through the repetition of the ON / OFF of the high frequency signal; It may include a power amplifier for amplifying the variable power to the power level required by the power receiver based on a constant voltage.
  • the variable power generator comprises a modulation circuit for generating a low frequency modulated signal, the ON / OFF of the high frequency signal is controlled by the duty of the modulated signal, and the duty of the low frequency modulated signal is the request of the power receiver.
  • the frequency of the low frequency modulated signal may be determined based on power and may be determined based on a state of charge of the power receiver.
  • the efficiency of the wireless charging system may be increased.
  • the power transmission device may generate heat.
  • FIG. 1A illustrates a wireless charging environment according to an embodiment.
  • 1B is a view illustrating a wireless charging environment according to another embodiment.
  • FIG. 1C illustrates a configuration of a bridge circuit according to an embodiment.
  • the signal generator 110 may generate a signal of a first frequency band for resonant wireless charging.
  • the signal generator 110 may generate a signal having a frequency in the 6.78 MHz band defined in AW4P.
  • a signal generated by the signal generator 110 may be referred to as a "power signal”.
  • the receiving end RX may correspond to the power receiving device 200 and the charging state may correspond to a Vrec value.
  • 3B illustrates a change in the state of charge of the receiver RX according to the frequency change of the modulated signal, according to an exemplary embodiment.
  • 4A illustrates a waveform of a power signal input to the power amplifier 130 and a waveform of the power signal amplified by the power amplifier 130 according to an embodiment.
  • a power signal generated by the signal generator 110 is modulated by a modulation signal generated by the modulation circuit 120 and transmitted to the power amplifier 130.
  • the power signal delivered to the power amplifier 130 may have substantially the same constant amplitude while the switch 160 remains ON.
  • 4B illustrates power loss of an output waveform according to a frequency change of a modulated signal, according to an exemplary embodiment.
  • the power loss according to the frequency change at the same duty (50%) may increase as the frequency of the modulated signal increases.
  • the time it takes for the power signal to reach the intended output voltage when input to the power amplifier 130 is low in frequency dependence.
  • the time taken to reach the intended output voltage, regardless of frequency corresponds to about 2 ⁇ s.
  • the frequency is low, for example, for a modulated signal having a frequency of 50 kHz, one period is 20 ⁇ s, of which about 8 ⁇ s of the 10 ⁇ s corresponding to the switch ON may have the intended output voltage. have.
  • the time at which the output waveform with the intended output voltage appears for 20 ⁇ s (two cycles) is reduced to 6 ⁇ s.
  • the frequency of the modulated signal increases, such as 150 kHz and 200 kHz, the power loss increases further.
  • the power transmission apparatus 100 may generate a modulated signal such that ripple does not occur at the same duty or has an appropriate or lowest frequency at an acceptable level in order to minimize power loss. For example, when the power transmitters 10 and 100 control the output power through switching of the bridge circuit of FIG. 1B, whether the ripple of the power receiver 100 remains stable when the frequency of the modulated signal is changed. , And / or a modulated signal having an appropriate frequency may be generated in consideration of the degree of leakage (power loss) generated when the frequency of the modulated signal is increased to enter a stabilized state when ripple occurs. In other words, the power transmission apparatus 100 operates to determine a frequency that minimizes power loss while maintaining a stable state of charge of the battery 230 in a duty condition determined according to the power level required by the power receiving apparatus 200. can do.
  • the power transmission apparatus 100 may gradually reduce the duty of the modulated signal. That is, operation 501 may include a duty reduction operation of the plurality of modulated signals. The power transmission apparatus 100 may reduce the duty of the modulated signal until a pattern in which Vrec does not continuously increase and is kept constant is confirmed.
  • the frequency of the modulated signal may be kept constant.
  • the power transmission apparatus 100 may obtain information about the state of charge through the second antenna 153.
  • the operation 503 of acquiring information about the state of charge through the second antenna 153 may be continuously performed at a predetermined cycle.
  • the power transmitter 100 may determine whether the charging state of the battery 230 of the power receiver 200 is stable. Operation 505 may be performed in response to the reduction in the duty of the modulated signal.
  • the control circuit 150 is unstable when the ripple phenomenon occurs outside the allowable range of the Vrec value, and the state of charge is stable when the ripple phenomenon is within the allowable range or when no ripple occurs. It can be judged as (stable).
  • An unstable state of charge may mean that a ripple has occurred. In other words, it may mean that an interval in which no charging power is supplied increases due to the reduced duty of the modulated signal.
  • the power transmission apparatus 100 may increase the frequency of the modulated signal in operation 507. Operations 503, 505, and 507 may be repeatedly performed until it is determined that the state of charge is stable.
  • a ripple phenomenon may occur at the receiving end.
  • the charging reference voltage is 9.2V and a voltage ripple of 3% is assumed to be stable
  • up to 5% of ripple at the receiving end may occur as shown in graph 604.
  • the power transmission apparatus 100 may detect a ripple phenomenon of the receiving end.
  • the power transmission apparatus 100 may double the frequency while maintaining the duty of the modulated signal at 20% as shown in the graph 605. As the frequency increases, the time interval during which the power is supplied is shortened, thereby eliminating the ripple of the receiving end.
  • the power transmission apparatus 100 may increase the duty of the modulated signal.
  • the modulation circuit 120 may increase the duty of the modulated signal from 20% to 80%.
  • the power transmission apparatus 100 receives a signal requesting an increase in charging power from the power receiving apparatus 200, or the power receiving apparatus 200 is charged at a faster charge mode (or faster than the current charging mode). It may be performed when it is recognized that the mode has been entered. Additionally or alternatively, the power transmission device 100 may determine to increase the charging power based on the charging state received from the power receiving device 200. For example, if the Vrec value received from the power receiver 200 continuously decreases, the power transmission apparatus 100 may determine that the power supplied is smaller than the required power, and increase the power supplied.
  • the second pattern and the third pattern in which the Vrec value repeats the reduction and recovery for each period of the modulated signal can be distinguished.
  • the control circuit 150 reduces the duty of the modulated signal when the first pattern is detected (see FIG. 5), increases the duty of the modulated signal when the second pattern is detected, and increases the frequency of the modulated signal when the third pattern is detected. Can be increased.
  • the power transmission apparatus 100 may obtain information about the state of charge through the second antenna 153. This process may correspond to operation 503 of FIG. 5.
  • the power transmission apparatus 100 may determine whether the charging state of the battery 230 of the power receiving apparatus 200 is stable in operation 705. This process may correspond to operation 505 of FIG. 5.
  • the state of charge immediately after increasing the duty may be determined to be stable.
  • the ripple of Vrec did not occur before the duty increase, the ripple of Vrec does not occur even after the duty increase in the same frequency condition.
  • the frequency of the modulated signal may be adjusted to minimize power loss as described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • the power transmission apparatus 100 may reduce the frequency of the modulated signal.
  • the modulation circuit 120 may reduce the frequency of the modulated signal by one step (eg, in units of 10 kHz or 20 kHz).
  • the reduction width of the modulated signal may be predefined.
  • the frequency of the modulated signal is decreased, the period during which the charging power is not supplied within a period becomes longer, and thus the power transmission apparatus 100 may determine whether the charging state is stable by performing operations 703 and 705 again. . If the charging state becomes unstable due to a decrease in frequency (eg, a ripple occurs), in operation 709, the power transmission apparatus 100 may set a frequency of the modulated signal to a frequency that was last stabilized.
  • the modulation circuit 120 may fix the frequency of the modulated signal to 120 kHz. Can be.
  • Operation 709 corresponds to an example of a method of minimizing power loss while maintaining a stable state of charge, and may be replaced by another method.
  • the power transmission apparatus 100 may predefine a minimum / maximum frequency value that the modulated signal may have according to the duty of the modulated signal.
  • the power transmission apparatus 100 decreases the frequency of the modulated signal to the minimum frequency value that the modulated signal may have at the increased duty (even if it is determined that the state of charge remains stable in operation 705). It may no longer reduce the frequency of the modulated signal.
  • the power transmission apparatus 100 may directly set a minimum frequency value that the modulated signal may have at the increased duty.
  • the modulation circuit 120 may maintain a minimum frequency value if no ripple occurs and increase the frequency value (eg, according to the process of FIG. 5) until the ripple is removed if a ripple occurs.
  • the power transmission apparatus 100 may repeat operation 707 a specified number of times. For example, if the frequency of the modulated signal is increased five times and the steady state is maintained, the modulation circuit 120 may no longer increase the frequency of the modulated signal.
  • FIG. 8 illustrates an increase in charging power and frequency control of a modulated signal, according to an exemplary embodiment.
  • the power transmitter 100 may satisfy a frequency of 200 kHz and a duty of 20% to satisfy the power required by the power receiver 200 (for example, power for supplying a current of 200 mA to the battery).
  • This state can be understood as a kind of slow charge mode.
  • the output waveform of the power amplifier 130 in the low charge mode may be represented as shown in the graph 801. In this state, the optimization is completed, and as shown in the graph 802, the ripple phenomenon of the receiving end may correspond to substantially 0%.
  • the power receiver 200 may enter a fast charging mode (or a normal charging mode).
  • the power receiver 200 needs charging power corresponding to 800 mA of current, and since the charging power corresponding to 200 mA is currently being supplied, the Vrec value may continue to decrease. That is, operation 701 of FIG. 7 may be triggered and the duty of the modulated signal may increase to 80%.
  • the ripple phenomenon of the receiving end may still correspond to 0%, as shown in the graph 804, since the time for which no charging power is supplied is further reduced. Can be.
  • it is relatively important to minimize power loss when the power transmission apparatus 100 operates at high power.
  • the heat generation of the power transmission device 100 causes little trouble for the user or internal components when charging at low power.
  • the heat generation may increase to a considerable level, and therefore, it is very important to minimize heat generation due to power loss that may occur in the power amplifier 130.
  • the power transmission apparatus 100 may perform frequency control (decrease) after the duty control only when the duty of the modulated signal has a predetermined value (for example, 50% or more). In this case, even if the duty of the modulated signal is increased from 20% to 40%, the modulation circuit 120 may maintain the frequency of the modulated signal as before the duty control. However, in another embodiment, the power transmission apparatus 100 may always perform frequency control (decrease) when the duty of the modulated signal increases.
  • a predetermined value for example, 50% or more
  • the power transmission apparatus 100 may decrease the frequency of the modulated signal while maintaining the duty of the modulated signal.
  • the modulation circuit 120 can reduce the frequency of the modulated signal from 200 kHz to 100 kHz as shown in graph 805.
  • the power transmission apparatus 100 may set the optimum frequency for maintaining a stable state of charge by performing the process (operation 703 to operation 709) of FIG. 7.
  • the state of charge of the power receiver 200 may be stably maintained as shown in the graph 806.
  • FIG. 9 illustrates an overall process of wireless charging according to an embodiment. With reference to FIG. 9, the same, corresponding or similar contents as the above description may be omitted.
  • the apparatus 100 for transmitting power may set an initial frequency of a modulated signal.
  • the modulation circuit 120 may generate or set to generate a modulated signal having a frequency of 100 kHz.
  • the power transmitting apparatus 100 supplies the duty of the modulated signal to the power required by the power receiving apparatus 200. Can be set according to the level. In an embodiment, the power transmission apparatus 100 may adjust the duty of the modulated signal based on the state of charge obtained from the power reception apparatus 200.
  • the power transmission apparatus 100 may obtain Vrec information as information on the state of charge. Operation 907 may be performed periodically. For example, the power transmission apparatus 100 may obtain Vrec information through a second antenna 153 at a period equal to a period of a modulated signal or corresponding to a predetermined multiple of the period of a modulated signal.
  • the power transmission apparatus 100 may determine whether the charging state is stable. For example, when a ripple of more than a predetermined level (for example, 3%) occurs compared to Vrec in a stabilized state, the power transmission apparatus 100 may increase the frequency of the modulated signal until the charged state is stabilized in operation 911. . In one embodiment, when the predefined frequency upper limit is reached, operation 913 may be performed after operation 911 even if the state of charge is not sufficiently stabilized.
  • a predetermined level for example, 38%
  • a ripple phenomenon may exist. For example, if less than 3% ripple occurs, the electronic device may determine that the ripple state is stable by viewing the ripple as an acceptable level.
  • the power transmitter 100 decreases the frequency of the modulated signal before fixing the frequency of the modulated signal to increase the efficiency of the power transmitter 100 and reduce heat generation. Can be.
  • the power transmission apparatus 100 may reduce the frequency of the modulated signal as much as possible within the limit that the ripple is maintained within an acceptable level.
  • the power transmission apparatus 100 may perform operation 913 without further reducing the frequency even if the ripple is still acceptable.
  • the power transmission apparatus 100 may fix the frequency of the modulated signal in operation 913. In this state, when the duty of the modulation signal is changed according to a change in the charging mode of the power receiver 200 or a change in the heat generation state of the power transmitter 100, operations 907 to 913 may be performed again.
  • FIG. 10 illustrates an initial operation of a wireless charging system according to an embodiment.
  • 5 to 9 may be understood as examples of controlling a modulated signal while charging of the power receiver 200 is performed.
  • a method of controlling a modulated signal in an initial stage of wireless charging will be described with reference to FIG. 10.
  • the power transmitter 100 may periodically emit a first beacon (eg, a short beacon) to determine whether the power receiver 200 is located within a chargeable range of the power transmitter 100. For example, at time t1, t2, and t3, the power transmission device 100 may emit the first beacon at 10% of the maximum power. For example, the power transmission apparatus 100 may emit the first beacon by setting the duty of the modulated signal to 10%.
  • a first beacon eg, a short beacon
  • the power receiver 200 may be detected by the first beacon emitted at time t3.
  • the power transmitter 100 may emit a second beacon at 15% of the maximum power (eg, set the duty of the modulated signal to 15%) at time t4. .
  • the power of the first beacon and the second beacon is arbitrary, and may be changed according to the setting of the power transmission apparatus 100. However, the transmission power of the first beacon and the second beacon may also be controlled by the duty of the modulated signal.
  • the power receiver 200 may transmit a message (eg, an advertisement message) to start charging at time t5 to the power transmitter 100.
  • the power transmission apparatus 100 may sequentially increase the power supplied to the power reception apparatus 200.
  • the modulation circuit 120 may gradually increase the duty of the modulation signal from a low value (eg 10%) to a high value (eg 30%).
  • the power management circuit (eg, PMIC) of the power receiver 200 is activated at t6, the power transmitter 100 transmits the duty of the modulated signal to transmit power corresponding to the power requested by the charging mode or the power receiver 200. Can be set. In this state, the process of FIG. 5 may be performed if a relatively low power is requested, and the process of FIG. 7 may be performed if a relatively high power is requested.
  • the process shown in FIG. 10, in particular the " soft start " operation which gradually increases the duty of the modulated signal between t5 and t6, can have the following advantages.
  • the load current Before the PMIC of the power receiver 200 is activated, the load current may be substantially zero, and after the PMIC is activated, the load current may increase rapidly. For example, in a typical smartphone, the load current may have 500mA after PMIC activation.
  • the duty ratio of the modulated signal is low, since the time for supplying power is short, the range of the load-pull of the power amplifier 130 is reduced. For example, if the duty is 10%, power is supplied only to the first 10% of one cycle of the modulated signal, and power is not supplied to the remaining 90% of the modulation signal. Therefore, it may fail to respond to a sudden increase in load current after PMIC activation. have. In this case, the initial charging may not be made.
  • the duty ratio of the modulated signal is high, the amount of power supplied before the PMIC is activated can cause Vrec to be very high.
  • the circuit IC of the power receiver 200 related to charging may be damaged.
  • a power transmission apparatus using a magnetic induction method may emit an analog ping at t1 to t3 by setting the duty of the modulated signal to 10%.
  • the digital ping may be transmitted to the power receiver by setting the duty of the modulated signal to 15%.
  • the power transmitter may supply the charging power to the power receiver by controlling the modulation signal in the above-described manner even at times t5 to t6 and after t6.
  • 11 is a view illustrating a failure prevention scenario of another system that may be caused by a coupling during wireless charging according to an embodiment.
  • the AW4P standard uses a frequency of 6.78 MHz for wireless charging. Therefore, a communication system using a similar frequency band or using a frequency corresponding to a harmonic component (for example, a multiple of 6.78 MHz) may be affected by a signal induced in a charging coil of the power transmission apparatus 100. .
  • an NFC coil using a frequency of 13.56 MHz may be coupled with the transmitting coil 141 of the power transmission device.
  • a voltage is generated in the NFC coil by the power transmission apparatus 100, when a predetermined voltage (for example, 4V) or more occurs, the temperature of the NFC chip may increase and the NFC card may be damaged.
  • a user of an electronic device such as a smart phone may insert and use a credit card equipped with an NFC chip in a case of the electronic device.
  • the electronic device the power receiving device 200
  • the electronic device may output a message for removing the NFC card through a display or a speaker.
  • a second beacon eg, a long beacon
  • a voltage above the predetermined voltage may be induced in the NFC circuit, and in this case, the NFC card may be damaged even before wireless charging starts.
  • a voltage of about 7 V may be applied to the NFC circuit, which may lead to breakage of the NFC circuit.
  • the power transmission apparatus 100 may set the duty of the modulation circuit to be low as 25% or 10% when emitting the long beacon.
  • the modulation circuit 120 may generate a modulated signal such that the duty of the modulated signal applied when emitting the second beacon is equal to or less than a specified threshold value.
  • the NFC circuit may take a voltage of 3.5V or 2.2V on average. Even if a voltage of 15V is applied to the NFC circuit instantaneously, it may not lead to a temperature increase that damages the NFC circuit since the time for which no power is transmitted corresponds to 75% or 90% of one cycle of the modulated signal.
  • the power transmission apparatus 100 may set the duty of the modulated signal to a value less than or equal to a specified value when emitting the long beacon (second beacon).
  • the power reception device 200 may detect the NFC or output a guide message related to the breakage of the NFC regardless of the detection.
  • the power transmission apparatus 10, 100 may control the output power for the electronic device having NFC or other wireless communication and charging system.
  • the power transmission apparatus 10 receives Vrec of the NFC circuit through a communication circuit (for example, the second communication circuit 13b of FIG. 1A), and based on the received NFC Vrec information, the duty of the modulated signal is determined. It can be set low to prevent damage to the NFC circuit.
  • 12 to 13 illustrate examples of hardware / software applicable to the power transmission apparatus 100 or the power receiving apparatus 200 according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a view illustrating an electronic device in a network environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 1201, the first electronic device 1202, the second electronic device 1204, or the server 1206 may communicate with the network 1262 or the local area communication 1264. Can be connected to each other.
  • the electronic device 1201 may include a bus 1210, a processor 1220, a memory 1230, an input / output interface 1250, a display 1260, and a communication interface 1270. According to an embodiment of the present disclosure, the electronic device 1201 may omit at least one of the components or additionally include other components.
  • Kernel 1241 may be, for example, system resources (e.g., used to execute an action or function implemented in other programs (e.g., middleware 1243, API 1245, or application program 1247).
  • the bus 1210, the processor 1220, or the memory 1230 may be controlled or managed.
  • the kernel 1241 may provide an interface for controlling or managing system resources by accessing individual components of the electronic device 1201 from the middleware 1243, the API 1245, or the application program 1247. Can be.
  • the middleware 1243 may process one or more work requests received from the application program 1247 according to priority.
  • the middleware 1243 may use system resources (eg, the bus 1210, the processor 1220, or the memory 1230, etc.) of the electronic device 1201 for at least one of the application programs 1247. Priority can be given.
  • the middleware 1243 may perform scheduling or load balancing on the one or more work requests by processing the one or more work requests according to the priority given to the at least one.
  • the display 1260 may be, for example, a liquid crystal display (LCD), a light-emitting diode (LED) display, an organic light emitting diode (OLED) display, or microelectromechanical. Microelectromechanical systems (MEMS) displays, or electronic paper displays.
  • the display 1260 may display, for example, various contents (eg, text, images, videos, icons, symbols, etc.) to the user.
  • the display 1260 may include a touch screen and, for example, may receive a touch, gesture, proximity, or hovering input using an electronic pen or a part of a user's body.
  • FIG. 13 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 1301 may include, for example, all or part of the electronic device 1201 illustrated in FIG. 12.
  • the electronic device 1301 may include one or more processors (eg, an AP) 1310, a communication module 1320, a subscriber identification module 1324, a memory 1330, a sensor module 1340, an input device 1350, and a display ( 1360, an interface 1370, an audio module 1380, a camera module 1391, a power management module 1395, a battery 1396, an indicator 1397, and a motor 1398.
  • the processor 1310 may control, for example, a plurality of hardware or software components connected to the processor 1310 by running an operating system or an application program, and may perform various data processing and operations.
  • the processor 1310 may be implemented with, for example, a system on chip (SoC).
  • SoC system on chip
  • the processor 1310 may further include a graphic processing unit (GPU) and / or an image signal processor.
  • the processor 1310 may include at least some of the components illustrated in FIG. 2 (eg, the cellular module 1321).
  • the processor 1310 may load and process instructions or data received from at least one of the other components (eg, nonvolatile memory) into volatile memory, and store various data in the nonvolatile memory. have.
  • the communication module 1320 may have a configuration that is the same as or similar to that of the communication interface 1270 of FIG. 12.
  • the communication module 1320 may be, for example, a cellular module 1321, a Wi-Fi module 1322, a Bluetooth module 1323, a GNSS module 1324 (eg, a GPS module, a Glonass module, a Beidou module, or a Galileo). Module), NFC module 1325, MST module 1326, and radio frequency (RF) module 1327.
  • the cellular module 1321 may provide, for example, a voice call, a video call, a text service, or an Internet service through a communication network. According to an embodiment of the present disclosure, the cellular module 1321 may perform identification and authentication of the electronic device 1301 within a communication network by using a subscriber identification module (eg, a SIM card) 1333. According to an embodiment of the present disclosure, the cellular module 1321 may perform at least some of the functions that the processor 1310 may provide. According to an embodiment of the present disclosure, the cellular module 1321 may include a communication processor (CP).
  • CP communication processor
  • Each of the Wi-Fi module 1322, the Bluetooth module 1323, the GNSS module 1324, the NFC module 1325, or the MST module 1326 processes data transmitted and received through the corresponding module. It may include a processor for. According to some embodiments, at least some of the cellular module 1321, the Wi-Fi module 1322, the Bluetooth module 1323, the GNSS module 1324, the NFC module 1325, or the MST module 1326 (eg, Two or more) may be included in one integrated chip (IC) or IC package.
  • IC integrated chip
  • the RF module 1327 may transmit / receive, for example, a communication signal (for example, an RF signal).
  • the RF module 1327 may include, for example, a transceiver, a power amp module (PAM), a frequency filter, a low noise amplifier (LNA), an antenna, or the like.
  • PAM power amp module
  • LNA low noise amplifier
  • at least one of the cellular module 1321, the Wi-Fi module 1322, the Bluetooth module 1323, the GNSS module 1324, the NFC module 1325, and the MST module 1326 is a separate RF.
  • the module can transmit and receive RF signals.
  • the subscriber identification module 1329 may include, for example, a card containing a subscriber identification module and / or an embedded SIM, and may include unique identification information (eg, an integrated circuit card identifier (ICCID)) or It may include subscriber information (eg, international mobile subscriber identity).
  • ICCID integrated circuit card identifier
  • the memory 1330 may include, for example, an internal memory 1332 or an external memory 1334.
  • the internal memory 1332 may be, for example, volatile memory (eg, dynamic RAM (DRAM), static RAM (SRAM), or synchronous dynamic RAM (SDRAM), etc.), non-volatile memory (eg, One time programmable ROM (OTPROM), programmable ROM (PROM), erasable and programmable ROM (EPROM), electrically erasable and programmable ROM (EPEROM), mask ROM, flash ROM, flash memory (e.g., NAND flash) (NAND flash or NOR flash, etc.), a hard drive, or a solid state drive (SSD).
  • DRAM dynamic RAM
  • SRAM static RAM
  • SDRAM synchronous dynamic RAM
  • OTPROM One time programmable ROM
  • PROM programmable ROM
  • EPROM erasable and programmable ROM
  • EPEROM electrically erasable and programmable ROM
  • mask ROM mask ROM
  • the external memory 1334 may be a flash drive, for example, compact flash (CF), secure digital (SD), Micro-SD, Mini-SD, extreme digital (XD), MultiMediaCard (MMC), or memory. It may further include a stick (memory stick).
  • the external memory 1334 may be functionally and / or physically connected to the electronic device 1301 through various interfaces.
  • the security module 1336 is a module including a storage space having a relatively higher security level than the memory 1330, and may be a circuit that guarantees safe data storage and a protected execution environment.
  • the security module 1336 may be implemented as a separate circuit and may include a separate processor.
  • the security module 1336 may include, for example, an embedded secure element (eSE) that is present in a removable smart chip, a secure digital (SD) card, or embedded in a fixed chip of the electronic device 1301. It may include.
  • eSE embedded secure element
  • SD secure digital
  • the security module 1336 may be driven by an operating system different from the operating system (OS) of the electronic device 1301.
  • OS operating system
  • the security module 1336 may operate based on a java card open platform (JCOP) operating system.
  • JCOP java card open platform
  • the sensor module 1340 may measure a physical quantity or detect an operation state of the electronic device 1301, and may convert the measured or detected information into an electrical signal.
  • the sensor module 1340 may include, for example, a gesture sensor 1340A, a gyro sensor 1340B, an air pressure sensor 1340C, a magnetic sensor 1340D, an acceleration sensor 1340E, a grip sensor 1340F, and a proximity sensor (for example, a sensor). 1340G), at least one of a color sensor 1340H (e.g., RGB sensor), biometric sensor 1340I, temperature / humidity sensor 1340J, illuminance sensor 1340K, or ultraviolet (ultra violet) sensor 1340M can do.
  • a color sensor 1340H e.g., RGB sensor
  • biometric sensor 1340I e.g., temperature / humidity sensor 1340J
  • illuminance sensor 1340K illuminance sensor 1340K
  • ultraviolet (ultra violet) sensor 1340M can do.
  • sensor module 1340 may include, for example, an olfactory sensor, an electromyography sensor, an electronphalogram sensor, an electrocardiogram sensor, an infrared sensor, an iris. Sensors and / or fingerprint sensors.
  • the sensor module 1340 may further include a control circuit for controlling at least one or more sensors belonging therein.
  • the electronic device 1301 further includes a processor configured to control the sensor module 1340 as part of or separately from the processor 1310, while the processor 1310 is in a sleep state, The sensor module 1340 may be controlled.
  • the input device 1350 may be, for example, a touch panel 1352, a (digital) pen sensor 1354, a key 1356, or an ultrasonic input device ( 1358).
  • the touch panel 1352 may use, for example, at least one of capacitive, resistive, infrared, or ultrasonic methods.
  • the touch panel 1352 may further include a control circuit.
  • the touch panel 1352 may further include a tactile layer to provide a tactile response to the user.
  • the audio module 1380 may bidirectionally convert, for example, a sound and an electrical signal. At least some components of the audio module 1380 may be included in, for example, the input / output interface 1250 illustrated in FIG. 12. The audio module 1380 may process sound information input or output through, for example, a speaker 1382, a receiver 1344, an earphone 1386, a microphone 1388, or the like.
  • the camera module 1391 is, for example, a device capable of capturing still images and moving images.
  • the camera module 1139 may include one or more image sensors (eg, a front sensor or a rear sensor), a lens, an image signal processor (ISP) Or flash (eg, LEDs or xenon lamps).
  • image sensors eg, a front sensor or a rear sensor
  • ISP image signal processor
  • flash eg, LEDs or xenon lamps.
  • the power management module 1395 may manage power of the electronic device 1301, for example.
  • the power management module 1395 may include a power management integrated circuit (PMIC), a charger integrated circuit (ICC), or a battery or fuel gauge.
  • the PMIC may have a wired and / or wireless charging scheme.
  • the wireless charging method may include, for example, a magnetic resonance method, a magnetic induction method, an electromagnetic wave method, or the like, and may further include additional circuits for wireless charging, such as a coil loop, a resonance circuit, a rectifier, and the like. have.
  • the battery gauge may measure, for example, the remaining amount of the battery 1396, the voltage, the current, or the temperature during charging.
  • the battery 1396 may include, for example, a rechargeable battery and / or a solar battery.
  • each of the components described in this document may be composed of one or more components, and the name of the corresponding component may vary according to the type of electronic device.
  • the electronic device may be configured to include at least one of the components described in this document, 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 one entity, and thus may perform the same functions of the corresponding components before being combined.
  • the program module 1410 (eg, the program 1240) is operated on an operating system (OS) and / or operating system that controls resources related to the electronic device (eg, the electronic device 1201).
  • OS operating system
  • applications eg, application program 1247
  • the operating system may be, for example, Android, iOS, Windows, Symbian, Tizen, or the like.
  • the program module 1410 may include a kernel 1420, middleware 1430, an API 1460, and / or an application 1470. At least a portion of the program module 1410 is preloaded on the electronic device or downloaded from an external electronic device (eg, the first electronic device 1202, the second electronic device 1204, the server 1206, etc.). It is possible.
  • an external electronic device eg, the first electronic device 1202, the second electronic device 1204, the server 1206, etc.
  • the kernel 1420 may include, for example, a system resource manager 1421 or a device driver 1423.
  • the system resource manager 1421 may perform control, allocation, or retrieval of system resources.
  • the system resource manager 1421 may include a process manager, a memory manager, or a file system manager.
  • the device driver 1423 may include, for example, a display driver, a camera driver, a Bluetooth driver, a shared memory driver, a USB driver, a keypad driver, a Wi-Fi driver, an audio driver, or an inter-process communication (IPC) driver. Can be.
  • IPC inter-process communication
  • the middleware 1430 may provide various functions through the API 1460, for example, to provide functions commonly required by the application 1470, or to allow the application 1470 to efficiently use limited system resources inside the electronic device. Functions may be provided to the application 1470.
  • the middleware 1430 eg, the middleware 1243 may include a runtime library 1435, an application manager 1442, a window manager 1442, and a multimedia manager. 1443, resource manager 1444, power manager 1445, database manager 1446, package manager 1447, connectivity manager 1448, notification manager 1449, location manager 1450, graphic manager 1451, security manager 1452, or payment manager 1454. It may include at least one of).
  • the runtime library 1435 may include, for example, a library module that the compiler uses to add new functionality through the programming language while the application 1470 is running.
  • the runtime library 1435 may perform input / output management, memory management, or a function for an arithmetic function.
  • the application manager 1442 may manage, for example, a life cycle of at least one of the applications 1470.
  • the window manager 1442 may manage GUI resources used on the screen.
  • the multimedia manager 1443 may identify a format necessary for playing various media files and may encode or decode the media file by using a codec suitable for the format.
  • the resource manager 1444 may manage resources such as source code, memory, or storage space of at least one of the applications 1470.
  • the power manager 1445 may operate together with, for example, a basic input / output system (BIOS) to manage a battery or power and provide power information necessary for the operation of the electronic device.
  • the database manager 1446 may generate, search for, or change a database to be used by at least one of the applications 1470.
  • the package manager 1447 may manage installation or update of an application distributed in the form of a package file.
  • the connection manager 1484 may manage a wireless connection, such as Wi-Fi or Bluetooth, for example.
  • Notification manager 1449 may display or notify events such as arrival messages, appointments, proximity notifications, and the like in a manner that does not disturb the user.
  • the location manager 1450 may manage location information of the electronic device.
  • the graphic manager 1451 may manage graphic effects to be provided to the user or a user interface related thereto.
  • the security manager 1452 may provide various security functions required for system security or user authentication.
  • the middleware 1430 when the electronic device (for example, the electronic device 1201) includes a telephone function, the middleware 1430 further includes a telephone manager for managing a voice or video call function of the electronic device. can do.
  • the middleware 1430 may include a middleware module that forms a combination of various functions of the above-described components.
  • the middleware 1430 may provide a module specialized for each type of OS in order to provide a differentiated function.
  • the middleware 1430 may dynamically delete some of the existing components or add new components.
  • the API 1460 (eg, API 1245) is, for example, a set of API programming functions, which may be provided in different configurations depending on the operating system. For example, in the case of Android or iOS, one API set may be provided for each platform, and in Tizen, two or more API sets may be provided for each platform.
  • the application 1470 (e.g., application program 1247) is, for example, home 1471, dialer 1472, SMS / MMS 1473, instant message (IM) 1474, browser 1475, Camera 1476, alarm 1477, contact 1478, voice dial 1479, email 1480, calendar 1148, media player 1462, album 1483, or clock 1484, healthcare or one or more applications capable of performing functions such as health care (eg, measuring exercise amount or blood sugar) or providing environmental information (eg, providing barometric pressure, humidity, or temperature information).
  • health care eg, measuring exercise amount or blood sugar
  • environmental information eg, providing barometric pressure, humidity, or temperature information
  • the application 1470 may exchange information between an electronic device (eg, the electronic device 1201) and an external electronic device (eg, the first electronic device 1202 and the second electronic device 1204).
  • Supporting applications (hereinafter, for convenience of description, the "information exchange application") may be included.
  • the information exchange application may include, for example, a notification relay application for delivering specific information to an external electronic device, or a device management application for managing the external electronic device.
  • the notification delivery application may include a function of delivering notification information generated by another application of the electronic device (eg, an SMS / MMS application, an email application, a health care application, or an environmental information application) to an external electronic device.
  • another application of the electronic device eg, an SMS / MMS application, an email application, a health care application, or an environmental information application
  • the notification delivery application may receive notification information from an external electronic device and provide the notification information to a user, for example.
  • the device management application may be, for example, the turn-on / turn-off of the external electronic device itself (or some component) of the external electronic device in communication with the electronic device, or the brightness (or resolution) of the display. Control), and manage (eg, install, delete, or update) an application running on the external electronic device or a service (eg, a call service or a message service) provided by the external electronic device.
  • a service eg, a call service or a message service
  • the application 1470 may include an application (eg, a health care application of a mobile medical device) designated according to an attribute of the external electronic device.
  • the application 1470 may include an application received from an external electronic device (eg, the first electronic device 1202, the second electronic device 1204), and the server 1206.
  • the application 1470 may include a preloaded application or a third party application downloadable from a server.
  • the names of the components of the program module 1410 according to the shown embodiment may vary depending on the type of operating system.
  • At least a part of the program module 1410 may be implemented in software, firmware, hardware, or a combination of two or more thereof. At least a part of the program module 1410 may be implemented (for example, executed) by, for example, a processor (for example, the processor 1310). At least a part of the program module 1410 may include, for example, a module, a program, a routine, sets of instructions, or a process for performing one or more functions.
  • module may refer to a unit that includes one or a combination of two or more of hardware, software, or firmware.
  • a “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” can 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

Landscapes

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Abstract

전력 송신 장치가 개시된다. 상기 전력 송신 장치는, 무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성하는 신호 생성기(signal generator); 상기 신호 생성기에 의해 생성된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 변조하는 변조 신호를 생성하고, 상기 전력 송신 장치 외부로부터 공급되는 전압에 기초하여 상기 제1 주파수 대역의 신호의 송신 전력을 증폭하는 전력 생성 회로; 상기 증폭된 송신 전력을 제1 안테나를 통해 전력 수신 장치로 송신하는 전력 송신 회로(power transmission circuit); 제2 주파수 대역을 통해 상기 전력 수신 장치로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 제2 안테나; 및 상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 제어 회로(control circuit)를 포함할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

전력 전송 장치 및 전력 전송 방법
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 무선 충전 기술과 관련된다.
최근, 스마트폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기유도 방식 또는 자기공명을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 전력 송신 장치(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드)와 전력 수신 장치(power receiving unit, PRU)(예: 스마트폰)가 일정 거리 이내로 접근하면, 전력 송신 장치의 전송 코일과 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 공진 현상에 의해 전력 수신 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
전력 송신 장치는 전력 수신 장치에 의해 요구되는 전력 레벨에 따라 가변적으로 출력 전력을 제어해야 한다. 전력 송신 장치는 일반적으로 전력 증폭기에 공급되는 DC 전압을 조절하여 출력 전력을 제어한다. 예를 들어, 전력 송신 장치는 DC/DC 변환기(converter), SMPS(switching mode power supply)를 이용하여 전력 증폭기에 공급되는 DC 전압을 조절할 수 있다. 이 외에도, 전력 송신 장치는 DC/DC 변환기 대신 PWM(pulse width modulation)과 같은 신호 변조 회로를 이용하여, 출력 전력을 제어할 수 있다.
그러나 PWM과 같은 변조 회로를 이용하여 출력 전력을 제어하는 경우, PWM에서 생성되는 변조 신호의 주파수 및 지속 시간(duration, 또는 duty)에 의해 전력 수신 장치의 충전 전압(예: Vrec)이 요동칠 수 있다. 예를 들어, 변조 신호의 듀티를 감소(즉, 출력 전력을 증가)시키는 경우, 충전 전압의 리플(ripple) 현상이 발생할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들은 상기한 과제 및 본 문서를 통해 제시되는 다양한 문제점들을 해결하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전력 송신 장치는, 무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성하는 신호 생성기(signal generator); 상기 신호 생성기에 의해 생성된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 변조하는 변조 신호를 생성하고, 상기 전력 송신 장치 외부로부터 공급되는 전압에 기초하여 상기 제1 주파수 대역의 신호의 송신 전력을 증폭하는 전력 생성 회로; 상기 증폭된 송신 전력을 제1 안테나를 통해 전력 수신 장치로 송신하는 전력 송신 회로(power transmission circuit); 제2 주파수 대역을 통해 상기 전력 수신 장치로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 제2 안테나; 및 상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 제어 회로(control circuit)를 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전력 송신 장치의 전력 송신 방법은, 무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성하는 동작, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 변조하는 변조 신호를 생성하는 동작, 상기 전력 송신 장치의 외부로부터 공급되는 일정 전압에 기초하여 상기 제1 주파수 대역의 신호의 송신 전력을 증폭하는 동작, 상기 증폭된 송신 전력을 전력 수신 장치로 송신하는 동작, 상기 전력 수신 장치로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 동작, 및 상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에 따른 전력 송신 장치는, 일정한 진폭을 갖는 고주파 신호를 시간 축에서, 상기 고주파 신호의 ON/OFF의 반복을 통해 변조함으로써 가변 전력을 출력하는 가변 전력 생성부; 일정한 전압에 기초하여 상기 가변 전력을 전력 수신 장치에서 요구하는 전력 수준으로 증폭하는 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 여기서 상기 가변 전력 생성부는 저주파 변조 신호를 생성하는 변조 회로를 포함하고, 상기 고주파 신호의 ON/OFF는 상기 변조 신호의 듀티에 의해 제어되고, 상기 저주파 변조 신호의 듀티는 상기 전력 수신 장치의 상기 요구 전력에 기초하여 결정되고 상기 저주파 변조 신호의 주파수는 상기 전력 수신 장치의 충전 상태에 기초하여 결정될 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 충전 시스템의 효율이 증가할 수 있다. 또한 전력 송신 장치의 발열이 될 수 있다. 또한 전력 수신 장치에서 불안정한 충전 상태(예: 충전 전압의 리플 현상)가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
또한 일 실시 예에 따르면, 무선 충전이 시작될 때 초기 충전에 실패하는 현상을 방지할 수 있다. 또한 다른 실시 예에 따르면, 무선 충전 시스템에 영향을 받는 다른 시스템(예: NFC)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 무선 충전 환경을 나타낸다.
도 1b는 다른 실시 예에 따른 무선 충전 환경을 나타낸다.
도 1c는 일 실시 예에 따른 브릿지 회로(bridge circuit)의 구성을 나타낸다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 변조 신호에 의해 충전 신호가 변조되는 예시를 나타낸다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 듀티와 충전 전력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 듀티의 변화에 따른 수신단(RX)의 충전 상태의 변화를 나타낸다.
도 3b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 주파수 변화에 따른 수신단(RX)의 충전 상태의 변화를 나타낸다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 전력 증폭기에 입력되는 전력 신호의 파형과 전력 증폭기에 의해 증폭된 전력 신호의 파형을 나타낸다.
도 4b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 주파수 변화에 따른 출력 파형의 전력 손실을 나타낸다.
도 5는 일 실시 예에 따른 충전 전력을 감소시키는 프로세스를 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 충전 전력의 감소 및 변조 신호의 주파수 제어를 나타낸다.
도 7은 일 실시 예에 따른 충전 전력을 증가시키는 프로세스를 나타낸다.
도 8은 일 실시 예에 따른 충전 전력의 증가 및 변조 신호의 주파수 제어를 나타낸다.
도 9는 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템의 초기 동작을 나타낸다.
도 10은 일 실시 예에 따른 무선 충전의 전체적인 프로세스를 나타낸다.
도 11은 일 실시 예에 따른 무선 충전 시 커플링에 의해 발생할 수 있는 다른 시스템의 파손 방지 시나리오를 나타낸다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸다.
도 13은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 14는 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도를 나타낸다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)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 "제1", "제2", "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, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 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: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 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 구성(또는 설정)된"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 구성(또는 설정)된 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 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 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 문맥 상 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 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면 웨어러블 장치는 엑세서리 형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체 형(예: 전자 의복), 신체 부착 형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식 형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD 플레이어(Digital Video Disk player), 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(Global Navigation Satellite System)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 다양한 실시 예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 무선 충전 환경을 나타낸다.
도 1a를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(10)는 무선 전력 수신 장치(50)로 전력을 공급할 수 있다. 본 문서에서 무선 전력 송신 장치(10)는 단순히 전력 송신 장치 또는 PTU로 참조될 수 있다. 또한 무선 전력 수신 장치(50)는 단순히 전력 수신 장치 또는 PRU로 참조될 수 있다. 전력 송신 장치(10)는 전력 수신 장치(50)로 전력을 공급하기 위해 TA(10) 또는 임의의 전력원(power source)과 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 전력 수신 장치(50)는 스마트폰과 같은 사용자 단말에 해당할 수 있다. 그러나 다양한 실시 예에서, 전력 수신 장치(50)는 무선 충전을 지원하는 전자 장치로 이해될 수 있다.
일 실시 예에서, 전력 송신 장치(10)는 스마트폰 용 무선 충전 패드에 해당할 수 있다. 그러나 다양한 실시 예에서, 전력 송신 장치(10)는 전력 수신 장치(50)로 전력을 무선 공급할 수 있는 전자 장치로 이해될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 전력 송신 장치(10)는 전력 생성 회로(11), 제어 회로(12), 통신 회로(13), 센싱 회로(14)를 포함할 수 있다.
전력 생성 회로(11)는 외부로부터 전원을 입력 받고, 입력 전원의 전압을 적절하게 변환하는 전력 어댑터(11a), 전력을 생성하는 전력 생성 회로(11b), 송신 코일(11L)과 수신 코일(51L) 사이의 효율을 극대화시키는 매칭 회로(11c)를 포함할 수 있다.
제어 회로(12)는 전력 송신 장치(10)의 전반적인 제어를 수행하며, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(13)로 전달할 수 있다. 또한 제어 회로(12)는 통신 회로(13)로부터 수신된 정보에 기초하여 전력 수신 장치(50)로 송출할 전력량을 산출할 수 있다. 또한 제어 회로(12)는 송신 코일(11L)에 의해 산출된 전력이 전력 수신 장치(50)로 전송되도록 전력 생성 회로(13)를 제어할 수 있다.
통신 회로(13)는 제1 통신 회로(13a) 및 제2 통신 회로(13b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(13a)는 전력 전달을 위해 사용하는 송신 코일(11L)을 이용하여 전력 수신 장치(50)의 제1 통신 회로(53a)와 통신할 수 있다. (예: inband 방식) 제2 통신 회로(13b)는 예를 들어, 전력 전달을 위해 사용하는 송신 코일(11L)과 다른 안테나 또는 코일을 이용하여 전력 수신 장치(50)의 제2 통신 회로(53b)와 통신할 수 있다. (예: outband 방식) 예를 들어, 제2 통신 회로(13b)는 Bluetooth, BLE, Wi-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 제2 통신 회로(53b)로부터 충전 상태와 관련된 정보(예: Vrec 정보, Iout 정보, 각종 패킷, 메시지 등)를 획득할 수 있다.
이 외에도 전력 송신 장치는 전력 송신 장치의 온도나 움직임 등을 감지하기 위한 센싱 회로(14) 등을 더 포함할 수 있다.
전력 수신 장치(50)는 전력 수신 회로(51), 제어 회로(52), 통신 회로(53), 적어도 하나의 센서(54), 및 디스플레이(55)를 포함할 수 있다. 전력 수신 장치(50)에 있어서, 전력 송신 장치(10)에 대응되는 구성은 그 설명이 일부 생략될 수 있다.
전력 수신 회로(51)는 전력 송신 장치(10)로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일(51L), 매칭 회로(51a), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(51b), 충전 전압을 조정하는 조정 회로(51c), 스위치 회로(51d), 및 배터리(51e)를 포함할 수 있다.
제어 회로(52)는 전력 수신 장치(50)의 전반적인 제어를 수행하고, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(53)로 전달할 수 있다.
통신 회로(53)는 제1 통신 회로(53a) 및 제2 통신 회로(53b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(53a)는 수신 코일(51L)를 통해 전력 송신 장치(10)와 통신할 수 있다. 제2 통신 회로(53b)는 Bluetooth, BLE, Wi-Fi, NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 전력 송신 장치(10)와 통신할 수 있다.
이 외에도, 전력 수신 장치(50)는 전류/전압 센서, 온도 센서, 조도 센서, 사운드 센서 등과 같은 적어도 하나의 센서(54) 및 디스플레이(55) 등을 더 포함할 수 있다.
도 1b는 다른 실시 예에 따른 무선 충전 환경을 나타낸다. 예를 들어, 도 1b는 설명의 편의를 위해 개념적으로 도시한 도 1a의 무선 충전 환경의 일 예시로 이해할 수 있다. 본 문서에서는 도 1b의 구성을 중심으로 설명하지만, 도 1b를 참조한 설명은 도 1a의 무선 충전 환경에 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하게 이해될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 일 실시 예에서, 전력 송신 장치(100)는 신호 생성기(signal generator)(110), 변조 회로(modulation circuit)(120), 전력 증폭기(power amplifier, PA)(130), 전력 송신 회로(140), 및 제어 회로(150)(예: micro processing unit (MCU)), 및 스위치(160)를 포함할 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 도시된 구성요소 외에도 통상의 기술자에게 자명한 추가적인 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 TA(10)과 전력 송신 장치(100) 사이의 전력 공급 인터페이스(예: 커넥터) 및/또는 충전 상태를 나타내는 디스플레이나 LED를 더 포함할 수 있다.
신호 생성기(110)는 공진 방식의 무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성기(110)는 AW4P에서 정의되는 6.78MHz 대역의 주파수를 갖는 신호를 생성할 수 있다. 본 문서에서, 신호 생성기(110)에서 생성되는 신호는 "전력 신호(power signal)"로 참조될 수 있다.
변조 회로(120)는 신호 생성기(110)에서 생성된 신호를 변조하기 위한 변조 신호(modulation signal)를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 변조 회로(120)는 신호 생성기(110)에서 생성된 전력 신호의 진폭을 변조하는 PWM(pulse width modulation) 모듈에 해당할 수 있다. 변조 신호는 일정한 듀티 사이클(duty cycle)과 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 변조 신호의 듀티가 50%인 경우, 한 주기의 절반은 하이(high) 상태, 다른 절반은 로우(low) 상태에 해당할 수 있다. 변조 신호의 듀티에 따라서 전력 증폭기(130)로 공급되는 전력 량이 제어될 수 있다.
신호 생성기(110), 변조 회로(120), 및 스위치(160)는 가변 전력 생성부로 참조될 수 있다. 가변 전력 생성부는 신호 생성기(110)에서 생성된 일정한 진폭의 고주파 신호를 시간 축에 대하여 변조할 수 있다. 예를 들어, 가변 전력 생성부는 고주파 신호를 스위치(160)의 ON/OFF의 반복을 통해 변조함으로써 가변 전력을 생성할 수 있다. 이 경우, 스위치(160)의 ON/OFF 구간(duration)은 변조 회로(120)에 의해 생성된 변조 신호에 의해 결정될 수 있다.
전력 증폭기(130)는 (변조 신호에 의해 변조된) 전력 신호를 공급받아 일정 전력으로 증폭시킬 수 있다. 전력 증폭기(130)는 전력 송신 장치(100)와 연결된 TA(10)로부터 전압(Vdd)을 공급받을 수 있다. 상기 일정 전압은 TA(10)로부터 공급되는 교류 전압을 정류한 직류 전압에 해당할 수 있다. 전력 증폭기(130)는 전력 증폭기로 입력되는 전력 신호를 상기 전압(Vdd)에 기초하여 전력 수신 장치(200)에서 요구하는 전력 수준으로 증폭할 수 있다.
전력 송신 회로(140)는 매칭 회로(141) 및 전송 코일(143)을 포함할 수 있다. 매칭 회로(141)는 전력 송신 장치(100)의 전송 코일(143)과 전력 수신 장치(200)의 수신 코일(243) 사이의 공진 효율을 향상시키기 위한 임피던스 매칭 소자들로 구성될 수 있다. 전송 코일(143)은 전력 전송을 위한 도전성 물질로 구현될 수 있다. 따라서, 전송 코일(143)은 제1 안테나 또는 제1 안테나 방사체로 참조될 수 있다.
제어 회로(150)는 전력 송신 장치(100)의 여러 구성 요소들을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 제어 회로(150)는 전력 수신 장치(200)로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 통신 기능을 처리하는 통신 모듈의 적어도 일부에 해당할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(150)는 제2 안테나(153)를 통해 전력 수신 장치(200)로부터 통신 상태에 대한 정보를 수신하는 Bluetooth 또는 BLE(Bluetooth low energy) 통신 모듈의 일부일 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 제어 회로들이 전력 송신 장치(100)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(150)는 제2 안테나(153)를 통해 수신되는 무선 전력 수신 장치(200)의 충전 상태에 대한 정보를 처리하고, 다른 제어 회로(미도시)가 신호 생성기(110), 변조 회로(120) 등을 제어할 수 있다. 본 문서에서는, 설명의 편의를 위해 제어 회로(150)가 전력 송신 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로 가정하고 설명한다.
스위치(160)는 신호 생성기(110)와 전력 증폭기(130) 사이에 배치되고, 변조 신호에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 변조 신호가 하이(high) 상태인 경우 스위치(160)는 단락(short)될 수 있다. 이 경우, 신호 생성기(110)에 의해 생성된 신호는 전력 증폭기(130)로 그대로 전달된다. 변조 신호가 로우(low) 상태인 경우 스위치(160)는 개방(open)될 수 있다. 이 경우, 신호 생성기(110)에 의해 생성된 신호는 전력 증폭기(130)로 전달되지 않는다.
스위치(160)는 논리 회로(앤드게이트 등)를 포함하는 스위칭 회로로 구현될 수도 있다. 이에 따라 스위치(160)는 변조 신호의 주파수와 동일하게 단락/개방 될 수 있다. 예를 들어, 변조 신호가 100kHz의 주파수를 갖는 경우, 스위치(160)는 10μs 단위로 단락/개방될 수 있다. 스위치(160)의 단락은 스위치 ON으로, 스위치(160)의 개방은 스위치 OFF로 참조될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 안테나(153)는 제1 주파수 대역과 구별되는 제2 주파수 대역의 신호를 이용하여 전력 수신 장치(200)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나(153)는 2.4GHz 대역의 주파수 갖는 Bluetooth 또는 BLE 신호를 송신/수신할 수 있다. 본 문서에서, 전력 송신 장치(100)와 전력 수신 장치(200) 사이에서 교환되는 제2 주파수 대역의 신호는 "통신 신호(communication signal)"로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 전력 수신 장치(200)는 정류기(210), DC/DC 변환기(220), 배터리(230), 전력 수신 회로(240), 제어 회로(250)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 전력 수신 장치(200)는 전력 송신 장치(100)로부터 전력을 수신하여 배터리(230)을 충전하는 과정을 설명하기 위해 필요한 구성요소들만 포함하고 있으나, 도시된 구성요소들 외에, 전력 수신 장치(200)의 일반적인 기능을 수행하기 위한 다른 모듈(예: 디스플레이, 터치 센서, 카메라, 스피커, 마이크 등)이 더 포함될 수 있다.
전력 수신 회로(240)는 수신 코일(243)을 통해 획득되는 전력을 정류기(210)로 제공할 수 있다. 매칭 회로(241)은 수신 코일(243)과 전송 코일(143) 사이의 공진 효율을 최적화하기 위한 임피던스 매칭 소자들로 구현될 수 있다.
정류기(210)는 전력 수신 회로(240)에 의해 획득된 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 직류 전력은 DC/DC 변환기(220)로 공급될 수 있다. DC/DC 변환기(220)는 직류 전력이 갖는 전압을 적절한 전압으로 변환하고 배터리(230)로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따른 전력 수신 장치(200)는 전력 송신 장치(100)로 배터리(230)의 충전 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신 장치(200)는 정류기(rectifier)(210)의 정류 캐패시터인 Crec의 전압인 Vrec을 센싱(sensing)할 수 있다. 제어 회로(250)는 센싱된 Vrec 값을 제2 안테나(253)를 통해 전력 수신 장치(100)로 제공할 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)의 배터리(230)의 충전 상태(예: Vrec 값 또는 Vrec 값의 변화)에 기초하여 최적의 효율로 충전이 지속될 수 있도록 변조 신호를 제어할 수 있다.
도 1b에 도시된 전력 송신 장치(100)와 전력 수신 장치(200)는 공진 방식의 무선 충전을 지원하는 충전 시스템의 예시로 이해될 수 있다. 그러나 도 1a와 같은 다른 실시 예에서, 유도 방식의 무선 충전(예: WPC)이나 전자기파 방식의 무선 충전과 같은 다른 충전 시스템에도, 본 문서에 개시된 변조 신호의 제어에 관한 기술적 사상이 적용될 수 있다.
도 1c는 일 실시 예에 따른 브릿지 회로(bridge circuit)의 구성을 나타낸다. 도 1b의 브릿지 회로는 도 1a의 전력 송신 장치(10)의 전력 생성 회로(11)의 일부로 구현되거나, 도 1b의 전력 송신 장치(100)의 전력 생성 회로의 일부로 구현될 수 있다.
도 1b 및 1c를 참조하면, 예를 들어 신호 생성기(110)에서 생성된 신호가 도 1c의 브릿지 회로를 통과할 수 있다. 여기서 브릿지 회로는 PA(130)에 대응될 수 있다. 브릿지 회로는 스위칭을 통해 Vdd의 ON/OFF를 제어할 수 있다. 예를 들어 신호 생성기(110), 변조 회로(120), 및 스위치(160)의 동작에 대응되도록 게이트(A_H, A_L, B_H, B_L) 입력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)에 의해 생성된 변조 신호의 주파수 및 듀티에 기초하여 전력 신호가 입력 및 증폭되도록 브릿지 회로의 게이트 입력이 제어될 수 있다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 변조 신호에 의해 충전 신호가 변조되는 예시를 나타낸다.
제1 예시(case 1)는 전력 수신 장치(200)로부터 최대 전력이 요청된 경우에 해당할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성기(110)는 일정 진폭의 고주파(예: 제1 주파수 대역) 신호를 지속적으로 생성할 수 있다. 이 예시에서 변조 신호는 하이 상태를 계속 유지하기 때문에 고주파 신호(전력 신호)를 전혀 변조하지 않으며, 고주파 신호는 그대로 전력 증폭기로 공급된다.
제2 예시(case 2)는 전력 수신 장치(200)로부터 중간(50%) 정도의 전력이 요청된 경우에 해당할 수 있다. 변조 회로(120)는 50%의 듀티를 갖는 변조 신호를 생성할 수 있다. 이 예시에서 신호 생성기(110)에서 생성된 고주파 신호는 변조 신호가 하이 상태를 유지하는 동안, 또는 스위치(160)가 ON 상태인 동안 전력 증폭기(130)로 공급될 수 있다.
제3 예시(case 3)는 전력 수신 장치(200)로부터 저전력이 요청된 경우에 해당할 수 있다. 변조 회로(120)는 제2 예시에서보다 더 낮은 듀티를 갖도록 변조 신호를 제어(생성)할 수 있다.
제4 예시(case 4)는 전력 수신 장치(200)로부터 전력이 요청되지 않는 경우(예: 충전 완료)에 해당할 수 있다. 이 경우, 변조 신호는 로우 상태를 유지하기 때문에 신호 생성기(110)에서 생성된 고주파 신호는 전력 증폭기(130)로 공급되지 않는다. 다만 이 경우에, 전력 송신 장치(100)는 신호 생성기(110) 등의 동작을 중지할 수 있다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 듀티와 충전 전력 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2b를 참조하면 변조 회로(120)(예: PWM 모듈)에서 생성하는 변조 신호의 듀티와 전력 증폭기(130)에서 출력하는 전력은 비례할 수 있다. 따라서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티, 즉 변조 신호의 1 주기 동안 변조 신호가 하이 상태를 유지하는 비율을 제어하여 출력 전력을 제어할 수 있다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 듀티의 변화에 따른 수신단(RX)의 충전 상태의 변화를 나타낸다. 여기서 수신단(RX)은 전력 수신 장치(200)에 해당하고, 충전 상태는 Vrec 값에 해당할 수 있다.
전력 송신 장치(100)에서 공급되는 전력은 전력 수신 장치(200)의 정류기(210)에 의해 직류 전류의 형태로 정류 캐패시터 Crec에 저장될 수 있다. 정류 캐패시터에 저장된 전력은 배터리(230)를 충전하기 위해 사용될 수 있다. 변조 신호의 주파수가 일정하다고 가정할 때 변조 신호에 의해 충전 전력이 공급되지 않는 구간이 길어지게 되면, 정류 캐패시터의 전압 강하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 좌측 그래프와 같이 100kHz의 주파수를 갖는 변조 신호의 듀티가 50%인 경우, 한 주기 내에서 전력이 공급되지 않는 시간은 5μs에 해당한다. 동일 주파수에서 변조 신호의 듀티가 20%로 감소하게 되면, 도 3a의 우측 그래프와 같이 전력이 공급되지 않는 시간은 8μs로 증가하게 된다. 전력이 공급되지 않는 시간이 길어지면 정류 캐패시터에 저장된 전력이 일정 수준의 Vrec을 유지하지 못하게 되고, 결과적으로 Vrec이 감소하게 된다. Vrec은 다시 전력이 공급되는 시점(예: 변조 신호의 다음 주기)에 다시 회복되기를 반복할 수 있다. 이에 따라 Vrec이 주기적인 감소-회복 패턴을 보이는 리플(ripple) 현상이 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 송신 장치(100)는 제2 안테나(153)를 통해 획득되는 충전 상태에 대한 정보에 기초하여 변조 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 예를 들어, Vrec의 리플 현상이 감지되면 전력 송신 장치(100)는 배터리(230)의 충전 상태를 안정적으로 유지하기 위해(즉, 리플 현상을 제거하기 위해) 변조 신호의 주파수가 증가하도록 변조 회로(120)를 제어할 수 있다. 이와 관련된 예시를 도 5를 참조하여 후술한다.
도 3b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 주파수 변화에 따른 수신단(RX)의 충전 상태의 변화를 나타낸다.
도 3b의 좌측 그래프에 따르면, 변조 신호가 100kHz의 주파수 및 50%의 듀티를 가질 때 전력 수신 장치(200)의 충전이 안정적으로 이루어질 수 있다. 이 예시에서 듀티를 동일하게 유지하면서 변조 신호의 주파수가 50kHz로 감소하게 되면 도 3b의 우측 그래프에서와 같이 리플 현상이 발생할 수 있다. 즉, 변조 신호의 주파수 감소로 인해 충전 전력이 공급되지 않는 시간이 5μs(좌측 그래프)에서 10μs(우측 그래프)로 증가하기 때문에 Vrec이 일정한 값을 유지하지 못하고 감소하게 될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 변조 신호의 주파수 및 듀티에 따른 충전 상태의 변화는 역으로도 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 3b에서 듀티를 50%로 유지하면서 주파수를 50kHz에서 100kHz로 상승시키면 리플 현상을 실질적으로 제거할 수 있다. 본 문서에서 리플 현상이 제거 또는 실질적으로 제거된다는 것은, 실제 단말(예: 전력 수신 장치(200))의 사용 환경에서 허용 가능한 수준(예: 3% 미만)으로 리플을 낮춘다는 것을 의미할 수 있다. 일 실시 예에서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 주파수를 서서히 또는 단계적으로 증가시키면서 전력 수신 장치(200)의 충전 상태가 안정화되는 주파수 값을 판단할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 주파수가 80kHz일 때 충전 상태가 안정화된다면 더 이상 변조 신호의 주파수를 상승시키지 않을 수 있다. 이와 관련하여 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
참고로, 도 3a 및 도 3b에서는 Vrec 값이 일정한 값을 유지하거나, 혹은 선형으로 감소하는 패턴이 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 통상의 기술자는 캐패시터로 충분한 전력이 공급될 때(예: duty가 on 상태인 경우)에는 Vrec 값이 실질적으로 일정하게 유지된다는 점을 이해할 수 있다. 또한, 캐패시터로 전력이 공급되지 않을 때(예: duty가 off인 경우)에는 Vrec값이 지수함수(exponential)의 형태로 감소한다는 점을 이해할 수 있다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 전력 증폭기(130)에 입력되는 전력 신호의 파형과 전력 증폭기(130)에 의해 증폭된 전력 신호의 파형을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 신호 생성기(110)에 의해 생성된 전력 신호는 변조 회로(120)에 의해 생성된 변조 신호에 의해 변조되어 전력 증폭기(130)로 전달된다. 전력 증폭기(130)로 전달되는 전력 신호는 스위치(160)가 ON 상태를 유지하는 동안 실질적으로 동일한 일정한 진폭을 가질 수 있다.
전력 증폭기(130)는 인덕터(inductor)와 같은 소자를 포함할 수 있기 때문에, 출력 파형이 입력 파형과 유사한 형태를 갖기까지 지연이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 4a에서 초기 5μs 동안의 입력 파형에 대응하는 출력 파형을 살펴보면, 처음 2μs에서 손실이 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 전력 신호가 전력 증폭기(130)를 통과할 때마다 초기 손실이 발생할 수 있다. 전력 신호는 스위치(160)의 ON/OFF에 따라 전력 증폭기(130)로 유입되기 때문에, 스위치(160)의 동작 주파수에 따라 전력 신호의 손실이 발생할 수 있다. 스위치(160)의 동작 주파수는 변조 신호의 주파수와 일치하므로, 결과적으로 변조 신호의 주파수가 높을수록 전력 신호의 손실이 증가할 수 있다. 또한, 변조 신호의 주파수 변경은 이러한 전력 신호의 손실을 고려하여 수행될 수 있다
도 4b는 일 실시 예에 따른 변조 신호의 주파수 변화에 따른 출력 파형의 전력 손실을 나타낸다.
도 4b를 참조하면, 동일 듀티(50%)에서 주파수의 변화에 따른 전력 손실은 변조 신호의 주파수가 높을수록 증가할 수 있다. 예를 들어, 전력 신호가 전력 증폭기(130)로 입력될 때 의도한 출력 전압에 도달할 때까지 걸리는 시간은 주파수 의존도가 낮다. 도 4b의 예시에서, 주파수에 관계 없이 의도한 출력 전압에 도달할 때까지 걸리는 시간은 약 2μs에 해당한다. 따라서 주파수가 낮은 경우, 예를 들어 50kHz의 주파수를 갖는 변조 신호의 경우, 1 주기는 20μs가 되고, 이 중에서 스위치 ON에 해당하는 10μs 중 약 8μs에 해당하는 출력 파형이 의도한 출력 전압을 가질 수 있다.
그러나 100kHz의 주파수를 갖는 변조 신호의 경우, 20μs(2 주기)의 시간 동안 의도한 출력 전압을 갖는 출력 파형이 나타나는 시간은 6μs로 감소하게 된다. 150kHz, 200kHz와 같이 변조 신호의 주파수가 증가하면 전력 손실은 더욱 증가하게 된다.
일 실시 예에서 전력 송신 장치(100)는 전력 손실을 최소화 하기 위해 동일 듀티에서 리플이 발생하지 않거나 허용 가능한 수준에서 적절한, 또는 가장 낮은 주파수를 갖도록 변조 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(10, 100)는 도 1b의 브릿지 회로의 스위칭을 통해 출력 전력을 제어할 때, 변조 신호의 주파수 변경 시 전력 수신 장치(100)의 리플이 안정화 상태를 유지하는지 여부, 및/또는 리플이 발생한 경우 안정화 상태로 진입하기 위해 변조 신호의 주파수를 증가시킬 때 발생하는 누설(전력 손실) 정도 등을 고려하여 적절한 주파수를 갖는 변조 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해서, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)에서 요구하는 전력 수준에 따라 결정된 듀티 조건에서, 배터리(230)의 충전 상태를 안정적으로 유지하면서 전력 손실을 최소화하는 주파수를 결정하도록 동작할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 충전 전력을 감소시키는 프로세스를 나타낸다.
도 5를 참조하면 동작 501에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)는 변조 신호의 듀티를 50%에서 20%로 감소시킬 수 있다.
동작 501은 전력 송신 장치(100)가 전력 수신 장치(200)로부터 충전 전력의 감소를 요청하는 신호를 수신하거나, 전력 수신 장치(200)가 저속 또는 저전력 충전 모드로 진입하였음을 인식하였을 때 수행될 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 제2 주파수 대역의 통신 신호의 교환을 통해 전력 수신 장치(200)로부터 충전 전력의 감소 요청을 수신할 수 있다. 이 경우 전력 송신 장치(100)는 요청된 충전 전력에 해당하는 듀티를 갖도록 변조 신호를 제어할 수 있다.
추가적으로 또는 대체적으로, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 충전 상태에 기초하여 충전 전력을 낮출 것을 판단할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 Vrec 값이 지속적으로 증가하는 패턴임을 확인할 수 있다. 이러한 Vrec 패턴에 기초하여 전력 송신 장치(100)는 요구되는 전력보다 공급되는 전력이 많은 것으로 판단하고, 공급 전력을 낮출 수 있다.
이 실시 예에서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 단계적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 동작 501은 복수의 변조 신호의 듀티 감소 동작을 포함할 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 Vrec이 지속적으로 증가하지 않고 일정하게 유지되는 패턴이 확인될 때까지 변조 신호의 듀티를 감소시킬 수 있다.
동작 501이 수행되는 동안 변조 신호의 주파수는 일정하게 유지될 수 있다. 변조 신호의 듀티가 감소하여 결과적으로 충전 전력이 감소하게 되면 동작 503에서 전력 송신 장치(100)는 제2 안테나(153)를 통해 충전 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제2 안테나(153)를 통한 충전 상태에 대한 정보를 획득하는 동작 503은, 미리 정해진 주기에 따라 지속적으로 수행될 수 있다.
동작 505에서 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)의 배터리(230)의 충전 상태가 안정적인지 여부를 판단할 수 있다. 동작 505는 변조 신호의 듀티의 감소에 응답하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(150)는 Vrec 값에 허용 범위를 벗어나는 리플 현상이 발생하면 충전 상태가 불안정(unstable)한 것으로, 리플 현상이 허용 범위 내에 있거나 리플 현상이 발생하지 않는 경우 충전 상태가 안정적(stable)인 것으로 판단할 수 있다.
충전 상태가 불안정하다는 것은 리플 현상이 발생했다는 것을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 변조 신호의 듀티 감소로 인해 충전 전력이 공급되지 않는 구간이 증가하였다는 것을 의미할 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 동작 507에서 변조 신호의 주파수를 증가시킬 수 있다. 동작 503, 505, 507은 충전 상태가 안정적이라고 판단될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.
충전 상태가 안정적인 것으로 판단되면, 동작 509에서 전력 송신 장치(100)는 현재의 변조 신호의 주파수를 유지할 수 있다. 이와 같은 프로세스에 따라 DC/DC 변환기를 사용하지 않고 변조 회로(110)를 사용하여 충전 전력의 제어 및 충전 전력의 변동에 따른 충전 효율의 최적화를 구현하는 것이 가능하다.
도 6은 일 실시 예에 따른 충전 전력의 감소 및 변조 신호의 주파수 제어를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)에서 요구하는 충전 전류 800mA를 충족시키기 위해, 100kHz의 주파수, 듀티 80%를 갖는 변조 신호를 사용할 수 있다. 이 상태는 일종의 고속 충전 모드로 이해될 수 있다. 고속 충전 모드에서 전력 증폭기(130)의 출력 파형은 그래프 601과 같이 표현될 수 있다. 이 상태에는 최적화가 끝난 상태로서, 그래프 602와 같이 수신 단의 리플 현상은 실질적으로 0%에 해당할 수 있다.
이 상태에서, 전력 수신 장치(200)는 저속 충전 모드(또는 일반 충전 모드)로 진입할 수 있다. 저속 충전 모드에서 전력 수신 장치(200)는 200mA의 전류를 배터리로 제공하기 위한 전력을 필요로 하는데 현재 800mA의 전류를 배터리로 제공하기 위한 충전 전력이 공급되고 있기 때문에, Vrec 값은 계속해서 증가할 수 있다. 즉 도 5의 동작 501이 트리거링 되고 변조 신호의 듀티가 20%까지 감소할 수 있다.
그래프 603을 참조하면, 그래프 601과 대비하여 충전 전력이 공급되지 않는 시간이 증가하기 때문에, 수신 단에서 리플 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 충전 기준 전압이 9.2V이고 3%의 전압 리플을 안정화 상태로 가정하는 경우, 그래프 604에서와 같이 수신 단의 리플이 5%까지 발생할 수 있다. 이 상태에서 전력 송신 장치(100)는 수신 단의 리플 현상을 감지할 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 그래프 605와 같이 변조 신호의 듀티는 20%로 유지한 상태에서 주파수를 2배로 증가시킬 수 있다. 주파수 증가에 따라 전력이 공급되는 시간 간격이 짧아져서 수신 단의 리플 현상이 제거될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 충전 전력을 증가시키는 프로세스를 나타낸다. 도 7과 관련하여 전술한 설명과 중복, 대응되거나 유사한 내용은 그 설명이 생략될 수 있다.
동작 701에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)는 변조 신호의 듀티를 20%에서 80%로 증가시킬 수 있다.
동작 701은 전력 송신 장치(100)가 전력 수신 장치(200)로부터 충전 전력의 증가를 요청하는 신호를 수신하거나, 전력 수신 장치(200)가 고속 충전 모드(또는 현재 충전 모드보다 상대적으로 고속인 충전 모드)로 진입하였음을 인식하였을 때 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 충전 상태에 기초하여 충전 전력을 높일 것을 판단할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로부터 수신되는 Vrec 값이 지속적으로 감소하면 요구되는 전력보다 공급되는 전력이 적은 것으로 판단하고, 공급하는 전력을 증가시킬 수 있다.
도 7의 실시 예에서 전력 송신 장치(100)는 Vrec 값이 지속적으로 감소하는 패턴과 Vrec의 리플 현상을 구분할 수 있다. 변조 신호의 여러 주기에 걸쳐서 Vrec 값이 낮아지면 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)의 충전 모드가 상향 조정된 것으로 판단할 수 있다. 그러나 변조 신호의 각 주기 내에서 Vrec 값의 감소와 회복이 반복되면 전력 송신 장치(100)는 Vrec의 리플 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 송신 장치(100) 또는 제어 회로(150)는 Vrec 값이 변조 신호의 복수의 주기에 걸쳐 증가하는 제1 패턴, Vrec 값이 변조 신호의 복수의 주기에 걸쳐 감소하는 제2 패턴, 및 Vrec 값이 변조 신호의 각 주기마다 감소와 회복을 반복하는 제3 패턴을 구분할 수 있다. 제어 회로(150)는 제1 패턴이 감지되면 변조 신호의 듀티를 감소시키고(도 5 참조), 제2 패턴이 감지되면 변조 신호의 듀티를 증가시키고, 제3 패턴이 감지되면 변조 신호의 주파수를 증가시킬 수 있다.
동작 703에서 전력 송신 장치(100)는 제2 안테나(153)를 통해 충전 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이 과정은 도 5의 동작 503에 대응될 수 있다. 충전 상태 정보가 획득되면, 동작 705에서 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)의 배터리(230)의 충전 상태가 안정적인지 여부를 판단할 수 있다. 이 과정은 도 5의 동작 505에 대응될 수 있다.
변조 회로의 듀티를 감소시키는 도 5의 실시 예와 달리 도 7의 실시 예에서는 듀티를 증가시키기 때문에, 듀티 증가 직후의 충전 상태는 안정한 것으로 판단될 수 있다. 다시 말해서, 듀티 증가 이전에 Vrec의 리플 현상이 발생하지 않았다면 동일 주파수 조건에서는 듀티 증가 이후에도 Vrec의 리플 현상이 발생하지 않는다. 그러나 일 실시 예에 따르면, 이와 같이 리플이 발생하지 않는 경우에도, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이 전력 손실을 최소화하기 위해 변조 신호의 주파수를 조절할 수 있다.
동작 707에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 주파수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)는 변조 신호의 주파수를 한 단계(예를 들어, 10kHz 또는 20kHz 단위로) 감소시킬 수 있다. 변조 신호의 감소 폭은 미리 정의되어 있을 수 있다. 변조 신호의 주파수가 감소되면 한 주기 내에서 충전 전력이 공급되지 않는 기간이 길어지기 때문에, 전력 송신 장치(100)는 다시 동작 703 및 동작 705를 수행하여 충전 상태가 안정한지 여부를 판단할 수 있다. 만약 주파수 감소로 인해 충전 상태가 불안정해지면(예: 리플 발생), 동작 709에서 전력 송신 장치(100)는 가장 마지막으로 안정화 상태였던 주파수로 변조 신호의 주파수를 설정할 수 있다. 예를 들어 200kHz의 주파수를 갖는 변조 신호의 주파수를 20kHz 단위로 감소시킬 때 120kHz에서는 충전 상태가 안정적이었으나 100kHz에서 충전 상태가 불안정해진 경우, 변조 회로(120)는 변조 신호의 주파수를 120kHz로 고정할 수 있다.
동작 709는 충전 상태를 안정한 상태로 유지하면서 전력 손실을 최소화하는 방법의 일 예시에 해당하며, 다른 방법으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티에 따라 변조 신호가 가질 수 있는 최소/최대 주파수 값을 미리 정의하고 있을 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티가 증가하였을 때, 증가된 듀티에서 변조 신호가 가질 수 있는 최소 주파수 값까지 변조 신호의 주파수가 감소하면 (동작 705에서 충전 상태가 계속 안정한 것으로 판단되더라도) 변조 신호의 주파수를 더 이상 감소시키지 않을 수 있다. 다른 예시에서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티가 증가하면, 증가된 듀티에서 변조 신호가 가질 수 있는 최소 주파수 값을 바로 설정할 수 있다. 이 예시에서, 리플이 발생하지 않으면 변조 회로(120)는 최소 주파수 값을 유지하고 리플이 발생하면 리플이 제거될 때까지 (예를 들어 도 5의 프로세스에 따라) 주파수 값을 증가시킬 수 있다. 이 외에도, 전력 송신 장치(100)는 지정된 횟수만큼 동작 707을 반복할 수 있다. 예를 들어, 5회에 걸쳐 변조 신호의 주파수를 증가시켰는데 안정 상태가 계속 유지되면 변조 회로(120)는 더 이상 변조 신호의 주파수를 증가시키지 않을 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 충전 전력의 증가 및 변조 신호의 주파수 제어를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)에서 요구하는 전력(예: 200mA의 전류를 배터리로 공급하기 위한 전력)를 충족시키기 위해, 200kHz의 주파수, 듀티 20%를 갖는 변조 신호를 사용할 수 있다. 이 상태는 일종의 저속 충전 모드로 이해될 수 있다. 저속 충전 모드에서 전력 증폭기(130)의 출력 파형은 그래프 801과 같이 표현될 수 있다. 이 상태에는 최적화가 끝난 상태로서, 그래프 802와 같이 수신 단의 리플 현상은 실질적으로 0%에 해당할 수 있다.
이 상태에서, 전력 수신 장치(200)는 고속 충전 모드(또는 일반 충전 모드)로 진입할 수 있다. 고속 충전 모드에서 전력 수신 장치(200)는 800mA의 전류에 해당하는 충전 전력를 필요로 하는데 현재 200mA에 해당하는 충전 전력이 공급되고 있기 때문에, Vrec 값은 계속해서 감소할 수 있다. 즉 도 7의 동작 701이 트리거링 되고 변조 신호의 듀티가 80%까지 증가할 수 있다.
도 6의 실시 예와 달리 도 8의 실시 예에서는, 그래프 803을 참조하면, 오히려 충전 전력이 공급되지 않는 시간이 더욱 감소하기 때문에 그래프 804에서와 같이 수신 단의 리플 현상은 여전히 0%에 해당할 수 있다. 그러나 낮은 전력으로 충전할 때와 달리, 높은 전력으로 전력 송신 장치(100)가 동작할 때는 전력 손실을 최소화 하는 것이 상대적으로 중요하다. 낮은 전력으로 충전할 때 전력 송신 장치(100)의 발열은 사용자에게 또는 내부 부품에 대하여 거의 문제를 일으키지 않는다. 그러나 전력 송신 장치(100)가 높은 전력으로 충전을 수행할 때는 발열이 상당한 수준으로 증가할 수 있고, 그에 따라 전력 증폭기(130)에서 발생할 수 있는 전력 손실에 의한 발열을 최소화 하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 일 실시 예에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티가 일정 값(예: 50%) 이상을 가지는 경우에만 듀티 제어 후에 주파수 제어(감소)를 수행될 수 있다. 이 경우, 만약 변조 신호의 듀티가 20%에서 40%로 증가하더라도 변조 회로(120)는 변조 신호의 주파수를 듀티 제어 전과 동일하게 유지할 수 있다. 그러나 다른 실시 예에서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티가 상승하는 경우 주파수 제어(감소)를 항상 수행할 수 있다.
따라서, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 유지한 상태에서 변조 신호의 주파수를 감소시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 예를 들어, 그래프 805와 같이 변조 회로(120)는 변조 신호의 주파수를 200kHz에서 100kHz로 감소시킬 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 도 7의 프로세스(동작 703 내지 동작 709)를 수행하여 안정적인 충전 상태를 유지하는 최적의 주파수를 설정할 수 있다. 최종적으로 전력 수신 장치(200)의 충전 상태는 그래프 806과 같이 안정적으로 유지될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 무선 충전의 전체적인 프로세스를 나타낸다. 도 9와 관련하여, 전술한 내용과 동일, 대응되거나 유사한 내용은 그 설명이 생략될 수 있다.
도 9를 참조하면, 동작 901에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 초기 주파수를 설정할 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)는 100kHz의 주파수를 갖는 변조 신호를 생성하거나 생성되도록 설정할 수 있다.
동작 903에서 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로 전력 송신을 시작할 수 있다. 동작 903은 도 9를 참조하여 설명되는 "soft start" 동작을 포함할 수 있다.
전력 송신이 시작되고 일정 시점이 경과하면(예: 전력 수신 장치(200)의 PMIC가 활성화되면) 동작 905에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 전력 수신 장치(200)에서 요구되는 전력 수준에 따라 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로부터 획득되는 충전 상태에 기초하여 변조 신호의 듀티를 조절할 수 있다.
동작 907에서 전력 송신 장치(100)는 충전 상태에 대한 정보로서 Vrec 정보를 획득할 수 있다. 동작 907은 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 제2 안테나(153)를 통해 변조 신호의 주기와 동일하거나, 변조 신호 주기의 일정 배수에 해당하는 주기로 Vrec 정보를 획득할 수 있다.
동작 909에서 전력 송신 장치(100)는 충전 상태가 안정적인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 안정화 상태의 Vrec 대비 일정 수준(예: 3%) 이상의 리플이 발생하는 경우, 전력 송신 장치(100)는 동작 911에서 충전 상태가 안정화될 때까지 변조 신호의 주파수를 증가시킬 수 있다. 일 실시 예에서 미리 정의된 주파수 상한에 도달하는 경우, 충전 상태가 충분히 안정화되지 않더라도 동작 911 이후에 동작 913이 수행될 수 있다.
동작 909에서 충전 상태가 안정적인 것으로 판단되더라도 리플 현상이 존재할 수 있다. 예를 들어, 3% 미만의 리플이 발생하는 경우, 전자 장치는 이 리플을 허용 가능한 수준으로 보고 충전 상태가 안정적인 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 허용 가능한 범위 이내의 리플이 발생한 경우, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 주파수를 고정하기 전에 변조 신호의 주파수를 감소시켜서 전력 송신 장치(100)의 효율을 증가시키고 발열을 감소시키는 동작을 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 리플이 허용 가능한 수준 이내로 유지되는 한도 내에서 변조 신호의 주파수를 최대한 감소시킬 수 있다. 일 실시 예에서 미리 정의된 주파수 하한에 도달하는 경우, 여전히 리플이 허용 가능한 수준이라 하더라도 전력 송신 장치(100)는 더 이상 주파수를 감소시키지 않고 동작 913을 수행할 수 있다.
Vrec이 안정한 상태로 판단되는 경우, 동작 913에서 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 주파수를 고정할 수 있다. 이 상태에서 전력 수신 장치(200)의 충전 모드의 변경이나 전력 송신 장치(100)의 발열 상태의 변화 등에 따라 변조 신호의 듀티가 변경되면, 동작 907 내지 동작 913이 다시 수행될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템의 초기 동작을 나타낸다.
도 5 내지 도 9는 전력 수신 장치(200)의 충전이 수행되는 도중에 변조 신호를 제어하는 예시들로 이해될 수 있다. 이하에서는 도 10를 참조하여 무선 충전이 시작되는 초기 단계에서 변조 신호를 제어하는 방법을 설명한다.
전력 송신 장치(100)는 전력 송신 장치(100)의 충전 가능 범위 내에 전력 수신 장치(200)이 위치하는지 여부를 판단하기 위해 주기적으로 제1 비콘(예: short beacon)을 방출할 수 있다. 예를 들어, t1, t2, t3 시점에 전력 송신 장치(100)는 최대 전력의 10%로 제1 비콘을 방출할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(100)는 변조 신호의 듀티를 10%로 설정하여 제1 비콘을 방출할 수 있다.
일 실시 예에서, t3 시점에 방출한 제1 비콘에 의해 전력 수신 장치(200)이 감지될 수 있다. 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)가 감지되면 t4 시점에서 제2 비콘(long beacon)을 최대 전력의 15%(예: 변조 신호의 듀티를 15%로 설정)로 방출할 수 있다.
제1 비콘과 제2 비콘의 전력은 임의적인 것이며, 전력 송신 장치(100)의 설정에 따라 변경될 수 있다. 다만 제1 비콘과 제2 비콘의 송신 전력 역시 변조 신호의 듀티에 의해 제어될 수 있다.
전력 수신 장치(200)는 t5 시점에 충전을 시작하는 메시지(예: advertisement message)를 전력 송신 장치(100)로 전송할 수 있다. 이 메시지를 수신하면 전력 송신 장치(100)는 전력 수신 장치(200)로 공급되는 전력을 순차적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 변조 회로(120)는 변조 신호의 듀티를 낮은 값(예: 10%)에서 높은 값(예: 30%)로 서서히 증가시킬 수 있다. t6에서 전력 수신 장치(200)의 전력 관리 회로(예: PMIC)가 활성화되면 전력 송신 장치(100)는 충전 모드 또는 전력 수신 장치(200)에서 요청한 전력에 대응되는 전력이 전송되도록 변조 신호의 듀티를 설정할 수 있다. 만약 이 상태에서, 상대적으로 저 전력이 요청되면 도 5의 프로세스가, 상대적으로 고 전력이 요청되면 도 7의 프로세스가 수행될 수 있다.
도 10에 도시된 프로세스, 특히 t5와 t6 사이에서 변조 신호의 듀티를 점진적으로 증가시키는 "soft start" 동작은 다음과 같은 이점을 가질 수 있다. 전력 수신 장치(200)의 PMIC가 활성화되기 전에는 부하 전류(load current)가 실질적으로 0에 해당하고 PMIC가 활성화된 후에는 부하 전류가 급격히 증가할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 스마트폰의 경우 PMIC 활성화 이후 부하 전류는 500mA를 가질 수 있다. 만약 변조 신호의 듀티 비율이 낮은 경우에는 전력이 공급되는 시간이 짧기 때문에 전력 증폭기(130)의 로드풀(load-pull)의 범위가 줄어들게 된다. 예를 들어, 듀티가 10%인 경우 변조 신호의 1주기 중 처음 10% 구간에만 전력이 공급되고 나머지 90% 구간에는 전력이 공급되지 않기 때문에, PMIC 활성화 이후 급격히 증가한 부하 전류의 대응에 실패할 수 있다. 이 경우, 초기 충전이 이루어지지 않을 수 있다.
반대로 변조 신호의 듀티 비율이 높은 경우에는 PMIC가 활성화되기 전까지 공급된 전력량이 너무 많아서 Vrec가 매우 높아질 수 있다. 이 상태에서 PMIC가 활성화되면 충전과 관련된 전력 수신 장치(200)의 회로(IC)가 파손될 수 있다.
따라서, 도 10과 같이 순차적으로 변조 신호의 듀티를 증가시키는 경우, PMIC의 활성화 시점의 부하 전류에 대응하면서 회로의 파손을 방지할 수 있다.
도 10의 실시 예는 예시는 자기 유도 방식의 무선 충전에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 자기 유도 방식을 사용하는 전력 송신 장치는 변조 신호의 듀티를 10%로 설정하여 t1 내지 t3에서 아날로그 핑(analog ping)을 방출할 수 있다. 아날로그 핑에 의해 전력 수신 장치가, 예를 들어 t4 시점에 감지되면, 변조 신호의 듀티를 15%로 설정하여 디지털 핑(digital ping)을 전력 수신 장치로 전송할 수 있다. 전력 송신 장치는 t5 내지 t6, 및 t6 이후의 시점에서도 변조 신호를 전술한 방식으로 제어하여 충전 전력을 전력 수신 장치로 공급할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 무선 충전 시 커플링에 의해 발생할 수 있는 다른 시스템의 파손 방지 시나리오를 나타낸다.
공진 방식의 무선 충전의 경우 AW4P 표준에 따르면 무선 충전을 위해 6.78MHz의 주파수를 사용한다. 따라서, 이와 유사한 주파수 대역을 사용하거나 하모닉 성분(예: 6.78MHz의 배수)에 해당하는 주파수를 사용하는 통신 시스템의 경우, 전력 송신 장치(100)의 충전 코일에 유도되는 신호에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 13.56MHz의 주파수를 사용하는 NFC 코일의 경우 전력 송신 장치의 송신 코일(141)과 커플링될 수 있다. 전력 송신 장치(100)에 의해 NFC 코일에 전압이 발생하는 경우, 일정 전압(예: 4V) 이상이 되면 NFC 칩의 온도가 증가하여 NFC 카드가 파손될 수 있다.
스마트폰과 같은 전자 장치의 사용자는 전자 장치의 케이스에 NFC 칩을 탑재한 신용 카드 등을 넣고 사용할 수 있다. 무선 충전이 시작되면 전자 장치(전력 수신 장치(200))는 디스플레이나 스피커 등을 통해 NFC 카드의 제거를 위한 메시지를 출력할 수 있다. 그러나 도 9에서 설명한 것과 같은 제2 비콘(예: long beacon)에 의해 공급되는 전력 만으로 상기 일정 전압 이상의 전압이 NFC 회로에 유기될 수 있고, 이 경우 무선 충전이 시작되기도 전에 NFC 카드가 파손될 수 있다. 예를 들어, 그래프 1101과 같이, 현재 상용화된 전력 송신 장치에서 100%의 전력으로 롱 비콘을 방출하면 NFC 회로에는 약 7V의 전압이 걸리게 되고 이는 NFC 회로의 파손으로 이어질 수 있다.
따라서, 일 실시 예에 따르면, 그래프 1102나 그래프 1103에서와 같이 전력 송신 장치(100)는 롱 비콘을 방출할 때 변조 회로의 듀티를 25%나 10%로 낮게 설정할 수 있다. 다시 말해서 제2 비콘을 방출할 때 적용되는 변조 신호의 듀티가 지정된 임계 값 이하가 되도록 변조 회로(120)는 변조 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, NFC 회로에는 평균적으로 3.5V나 2.2V의 전압이 걸릴 수 있다. 순간적으로 NFC 회로에 15V의 전압이 걸린다 하더라도 전력이 송출되지 않는 시간이 변조 신호 1주기의 75% 또는 90%에 해당하기 때문에 NFC 회로에 데미지를 입히는 온도 상승으로 이어지지는 않을 수 있다. 따라서 전력 송신 장치(100)는 롱 비콘(제2 비콘)을 방출할 때 지정된 값 이하로 변조 신호의 듀티를 설정할 수 있다. 전력 수신 장치(200)는 롱 비콘을 수신한 후 전력 전송 모드(power transfer mode)로 진입하면 NFC를 감지하거나, 혹은 감지 여부와 관계 없이 NFC의 파손과 관련된 안내 메시지를 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 전력 송신 장치(10, 100)는 NFC 또는 다른 무선 통신 및 충전 시스템을 갖는 전자 장치에 대해 출력 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 장치(10)는 NFC 회로의 Vrec를 통신 회로(예: 도 1a의 제2 통신 회로(13b))를 통해 수신하고, 수신된 NFC Vrec 정보에 기초하여 변조 신호의 듀티를 NFC 회로의 파손이 발생하지 않도록 낮게 설정할 수 있다.
도 12 내지 도 13은 일 실시 예에 따른 전력 송신 장치(100) 또는 전력 수신 장치(200)에 적용 가능한 하드웨어/소프트웨어의 예시를 나타낸다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 다양한 실시 예에서의 전자 장치(1201), 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204) 또는 서버(1206)가 네트워크(1262) 또는 근거리 통신(1264)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 전자 장치(1201)는 버스(1210), 프로세서(1220), 메모리(1230), 입출력 인터페이스(1250), 디스플레이(1260), 및 통신 인터페이스(1270)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(1201)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 구비할 수 있다.
버스(1210)는, 예를 들면, 구성요소들(1210-1270)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 및/또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.
프로세서(1220)는, 중앙처리장치(Central Processing Unit (CPU)), 어플리케이션 프로세서(Application Processor (AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(Communication Processor (CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(1220)는, 예를 들면, 전자 장치(1201)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(1230)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1230)는, 예를 들면, 전자 장치(1201)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 메모리(1230)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(1240)을 저장할 수 있다. 프로그램(1240)은, 예를 들면, 커널(1241), 미들웨어(1243), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interface (API))(1245), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(1247) 등을 포함할 수 있다. 커널(1241), 미들웨어(1243), 또는 API(1245)의 적어도 일부는, 운영 시스템(Operating System (OS))으로 지칭될 수 있다.
커널(1241)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(1243), API(1245), 또는 어플리케이션 프로그램(1247))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(1210), 프로세서(1220), 또는 메모리(1230) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(1241)은 미들웨어(1243), API(1245), 또는 어플리케이션 프로그램(1247)에서 전자 장치(1201)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(1243)는, 예를 들면, API(1245) 또는 어플리케이션 프로그램(1247)이 커널(1241)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다.
또한, 미들웨어(1243)는 어플리케이션 프로그램(1247)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(1243)는 어플리케이션 프로그램(1247) 중 적어도 하나에 전자 장치(1201)의 시스템 리소스(예: 버스(1210), 프로세서(1220), 또는 메모리(1230) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여할 수 있다. 예컨대, 미들웨어(1243)는 상기 적어도 하나에 부여된 우선 순위에 따라 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리함으로써, 상기 하나 이상의 작업 요청들에 대한 스케쥴링 또는 로드 밸런싱 등을 수행할 수 있다.
API(1245)는, 예를 들면, 어플리케이션(1247)이 커널(1241) 또는 미들웨어(1243)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(1250)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(1201)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스(1250)는 전자 장치(1201)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(1260)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display (LCD)), 발광 다이오드(Light-Emitting Diode (LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(Organic LED (OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(1260)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 컨텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(1260)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스처, 근접, 또는 호버링(hovering) 입력을 수신할 수 있다.
통신 인터페이스(1270)는, 예를 들면, 전자 장치(1201)와 외부 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204), 또는 서버(1206)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(1270)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(1262)에 연결되어 외부 장치(예: 제2 전자 장치(1204) 또는 서버(1206))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면 LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE-Advanced), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또한 무선 통신은, 예를 들면, 근거리 통신(1264)을 포함할 수 있다. 근거리 통신(1264)는, 예를 들면, Wi-Fi(Wireless Fidelity), Bluetooth, NFC(Near Field Communication), MST(magnetic stripe transmission), 또는 GNSS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MST는 전자기 신호를 이용하여 전송 데이터에 따라 펄스를 생성하고, 상기 펄스는 자기장 신호를 발생시킬 수 있다. 전자 장치(1201)는 상기 자기장 신호를 POS(point of sales)에 전송하고, POS는 MST 리더(MST reader)를 이용하여 상기 자기장 신호는 검출하고, 검출된 자기장 신호를 전기 신호로 변환함으로써 상기 데이터를 복원할 수 있다.
GNSS는 사용 지역 또는 대역폭 등에 따라, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo(the European global satellite-based navigation system) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 혼용되어 사용(interchangeably used)될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard-232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(1262)는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 전자 장치(1202) 및 제2 전자 장치(1204) 각각은 전자 장치(1201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 서버(1206)는 하나 또는 그 이상의 서버들의 그룹을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(1201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204), 또는 서버(1206))에서 실행될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(1201)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1201)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 전자 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204), 또는 서버(1206))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(1201)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1201)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 13은 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 전자 장치(1301)는, 예를 들면, 도 12에 도시된 전자 장치(1201)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 전자 장치(1301)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(1310), 통신 모듈(1320), 가입자 식별 모듈(1324), 메모리(1330), 센서 모듈(1340), 입력 장치(1350), 디스플레이(1360), 인터페이스(1370), 오디오 모듈(1380), 카메라 모듈(1391), 전력 관리 모듈(1395), 배터리(1396), 인디케이터(1397), 및 모터(1398)를 포함할 수 있다.
프로세서(1310)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(1310)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(1310)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 프로세서(1310)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서(image signal processor)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1310)는 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(1321))를 포함할 수도 있다. 프로세서(1310)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
통신 모듈(1320)은, 도 12의 통신 인터페이스(1270)와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(1320)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(1321), Wi-Fi 모듈(1322), 블루투스 모듈(1323), GNSS 모듈(1324)(예: GPS 모듈, Glonass 모듈, Beidou 모듈, 또는 Galileo 모듈), NFC 모듈(1325), MST 모듈(1326), 및 RF(radio frequency) 모듈(1327)을 포함할 수 있다.
셀룰러 모듈(1321)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(1321)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(1329)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1301)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(1321)은 프로세서(1310)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(1321)은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다.
Wi-Fi 모듈(1322), 블루투스 모듈(1323), GNSS 모듈(1324), NFC 모듈(1325), 또는 MST 모듈(1326) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(1321), Wi-Fi 모듈(1322), 블루투스 모듈(1323), GNSS 모듈(1324), NFC 모듈(1325), 또는 MST 모듈(1326) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 IC(integrated chip) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.
RF 모듈(1327)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(1327)은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(1321), Wi-Fi 모듈(1322), 블루투스 모듈(1323), GNSS 모듈(1324), NFC 모듈(1325), MST 모듈(1326) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
가입자 식별 모듈(1329)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 및/또는 내장 SIM(embedded SIM)을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID (integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI (international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(1330)(예: 메모리(1230))는, 예를 들면, 내장 메모리(1332) 또는 외장 메모리(1334)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(1332)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비-휘발성(non-volatile) 메모리 (예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), 마스크(mask) ROM, 플래시(flash) ROM, 플래시 메모리(예: 낸드플래시(NAND flash) 또는 노아플래시(NOR flash) 등), 하드 드라이브, 또는 SSD(solid state drive) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외장 메모리(1334)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(MultiMediaCard), 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 외장 메모리(1334)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(1301)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.
보안 모듈(1336)은 메모리(1330)보다 상대적으로 보안 레벨이 높은 저장 공간을 포함하는 모듈로써, 안전한 데이터 저장 및 보호된 실행 환경을 보장해주는 회로일 수 있다. 보안 모듈(1336)은 별도의 회로로 구현될 수 있으며, 별도의 프로세서를 포함할 수 있다. 보안 모듈(1336)은, 예를 들면, 탈착 가능한 스마트 칩, SD(secure digital) 카드 내에 존재하거나, 또는 전자 장치(1301)의 고정 칩 내에 내장된 내장형 보안 요소(embedded secure element(eSE))를 포함할 수 있다. 또한, 보안 모듈(1336)은 전자 장치(1301)의 운영 체제(OS)와 다른 운영 체제로 구동될 수 있다. 예를 들면, 보안 모듈(1336)은 JCOP(java card open platform) 운영 체제를 기반으로 동작할 수 있다.
센서 모듈(1340)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(1301)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(1340)은, 예를 들면, 제스처 센서(1340A), 자이로 센서(1340B), 기압 센서(1340C), 마그네틱 센서(1340D), 가속도 센서(1340E), 그립 센서(1340F), 근접 센서(1340G), 컬러 센서(1340H)(예: RGB 센서), 생체 센서(1340I), 온/습도 센서(1340J), 조도 센서(1340K), 또는 UV(ultra violet) 센서(1340M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(1340)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor), EMG(electromyography) 센서, EEG(electroencephalogram) 센서, ECG(electrocardiogram) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(1340)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(1301)는 프로세서(1310)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(1340)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(1310)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(1340)을 제어할 수 있다.
입력 장치(1350)는, 예를 들면, 터치 패널(touch panel)(1352), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(1354), 키(key)(1356), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(1358)를 포함할 수 있다. 터치 패널(1352)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(1352)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(1352)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
(디지털) 펜 센서(1354)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 시트(sheet)를 포함할 수 있다. 키(1356)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(1358)는 마이크(예: 마이크(1388))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(1360)(예: 디스플레이(1260))는 패널(1362), 홀로그램 장치(1364), 또는 프로젝터(1366)을 포함할 수 있다. 패널(1362)은, 도 12의 디스플레이(1260)과 동일 또는 유사한 구성을 포함할 수 있다. 패널(1362)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent), 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널(1362)은 터치 패널(1352)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 홀로그램 장치(1364)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(1366)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(1301)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 디스플레이(1360)는 패널(1362), 홀로그램 장치(1364), 또는 프로젝터(1366)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
인터페이스(1370)는, 예를 들면, HDMI(1372), USB(1374), 광 인터페이스(optical interface)(1376), 또는 D-sub(D-subminiature)(1378)을 포함할 수 있다. 인터페이스(1370)는, 예를 들면, 도 12에 도시된 통신 인터페이스(1270)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(1370)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD 카드/MMC 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1380)은, 예를 들면, 소리(sound)와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(1380)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 12에 도시된 입출력 인터페이스(1250)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(1380)은, 예를 들면, 스피커(1382), 리시버(1384), 이어폰(1386), 또는 마이크(1388) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
카메라 모듈(1391)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, ISP(image signal processor), 또는 플래시(flash)(예: LED 또는 제논 램프(xenon lamp))를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1395)은, 예를 들면, 전자 장치(1301)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(1395)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit), 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(1396)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(1396)은, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 및/또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
인디케이터(1397)는 전자 장치(1301) 혹은 그 일부(예: 프로세서(1310))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(1398)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동(vibration), 또는 햅틱(haptic) 효과 등을 발생시킬 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전자 장치(1301)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(Digital Multimedia Broadcasting), DVB(Digital Video Broadcasting), 또는 미디어플로(MediaFLOTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 본 문서에서 기술된 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
도 14는 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도를 나타낸다.
한 실시 예에 따르면, 프로그램 모듈(1410)(예: 프로그램(1240))은 전자 장치(예: 전자 장치(1201))에 관련된 자원을 제어하는 운영 체제(OS) 및/또는 운영 체제 상에서 구동되는 다양한 어플리케이션(예: 어플리케이션 프로그램(1247))을 포함할 수 있다. 운영 체제는, 예를 들면, Android, iOS, Windows, Symbian, 또는 Tizen 등이 될 수 있다.
프로그램 모듈(1410)은 커널(1420), 미들웨어(1430), API(1460), 및/또는 어플리케이션(1470)을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈(1410)의 적어도 일부는 전자 장치 상에 프리로드(preload) 되거나, 외부 전자 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204), 서버(1206) 등)로부터 다운로드 가능하다.
커널(1420)(예: 커널(1241))은, 예를 들면, 시스템 리소스 매니저(1421) 또는 디바이스 드라이버(1423)를 포함할 수 있다. 시스템 리소스 매니저(1421)는 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수 등을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 시스템 리소스 매니저(1421)는 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부 등을 포함할 수 있다. 디바이스 드라이버(1423)는, 예를 들면, 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, Wi-Fi 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다.
미들웨어(1430)는, 예를 들면, 어플리케이션(1470)이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 어플리케이션(1470)이 전자 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 API(1460)을 통해 다양한 기능들을 어플리케이션(1470)으로 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 미들웨어(1430)(예: 미들웨어(1243))은 런타임 라이브러리(1435), 어플리케이션 매니저(application manager)(1441), 윈도우 매니저(window manager)(1442), 멀티미디어 매니저(multimedia manager)(1443), 리소스 매니저(resource manager)(1444), 파워 매니저(power manager)(1445), 데이터베이스 매니저(database manager)(1446), 패키지 매니저(package manager)(1447), 연결 매니저(connectivity manager)(1448), 통지 매니저(notification manager)(1449), 위치 매니저(location manager)(1450), 그래픽 매니저(graphic manager)(1451), 보안 매니저(security manager)(1452), 또는 결제 매니저(1454) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
런타임 라이브러리(1435)는, 예를 들면, 어플리케이션(1470)이 실행되는 동안에 프로그래밍 언어를 통해 새로운 기능을 추가하기 위해 컴파일러가 사용하는 라이브러리 모듈을 포함할 수 있다. 런타임 라이브러리(1435)는 입출력 관리, 메모리 관리, 또는 산술 함수에 대한 기능 등을 수행할 수 있다.
어플리케이션 매니저(1441)는, 예를 들면, 어플리케이션(1470) 중 적어도 하나의 어플리케이션의 생명 주기(life cycle)를 관리할 수 있다. 윈도우 매니저(1442)는 화면에서 사용하는 GUI 자원을 관리할 수 있다. 멀티미디어 매니저(1443)는 다양한 미디어 파일들의 재생에 필요한 포맷을 파악하고, 해당 포맷에 맞는 코덱(codec)을 이용하여 미디어 파일의 인코딩(encoding) 또는 디코딩(decoding)을 수행할 수 있다. 리소스 매니저(1444)는 어플리케이션(1470) 중 적어도 어느 하나의 어플리케이션의 소스 코드, 메모리 또는 저장 공간 등의 자원을 관리할 수 있다.
파워 매니저(1445)는, 예를 들면, 바이오스(BIOS: basic input/output system) 등과 함께 동작하여 배터리 또는 전원을 관리하고, 전자 장치의 동작에 필요한 전력 정보 등을 제공할 수 있다. 데이터베이스 매니저(1446)은 어플리케이션(1470) 중 적어도 하나의 어플리케이션에서 사용할 데이터베이스를 생성, 검색, 또는 변경할 수 있다. 패키지 매니저(1447)은 패키지 파일의 형태로 배포되는 어플리케이션의 설치 또는 업데이트를 관리할 수 있다.
연결 매니저(1448)은, 예를 들면, Wi-Fi 또는 블루투스 등의 무선 연결을 관리할 수 있다. 통지 매니저(1449)는 도착 메시지, 약속, 근접성 알림 등의 사건(event)을 사용자에게 방해되지 않는 방식으로 표시 또는 통지할 수 있다. 위치 매니저(1450)은 전자 장치의 위치 정보를 관리할 수 있다. 그래픽 매니저(1451)은 사용자에게 제공될 그래픽 효과 또는 이와 관련된 사용자 인터페이스를 관리할 수 있다. 보안 매니저(1452)는 시스템 보안 또는 사용자 인증 등에 필요한 제반 보안 기능을 제공할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(1201))가 전화 기능을 포함한 경우, 미들웨어(1430)는 전자 장치의 음성 또는 영상 통화 기능을 관리하기 위한 통화 매니저(telephony manager)를 더 포함할 수 있다.
미들웨어(1430)는 전술한 구성요소들의 다양한 기능의 조합을 형성하는 미들웨어 모듈을 포함할 수 있다. 미들웨어(1430)는 차별화된 기능을 제공하기 위해 운영 체제의 종류 별로 특화된 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 미들웨어(1430)는 동적으로 기존의 구성요소를 일부 삭제하거나 새로운 구성요소들을 추가할 수 있다.
API(1460)(예: API(1245))은, 예를 들면, API 프로그래밍 함수들의 집합으로, 운영 체제에 따라 다른 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들면, Android 또는 iOS의 경우, 플랫폼 별로 하나의 API 셋을 제공할 수 있으며, 타이젠(Tizen)의 경우, 플랫폼 별로 두 개 이상의 API 셋을 제공할 수 있다.
어플리케이션(1470)(예: 어플리케이션 프로그램(1247))은, 예를 들면, 홈(1471), 다이얼러(1472), SMS/MMS(1473), IM(instant message)(1474), 브라우저(1475), 카메라(1476), 알람(1477), 컨택트(1478), 음성 다이얼(1479), 이메일(1480), 달력(1481), 미디어 플레이어(1482), 앨범(1483), 또는 시계(1484), 건강 관리(health care)(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정), 또는 환경 정보 제공(예: 기압, 습도, 또는 온도 정보 등을 제공) 등의 기능을 수행할 수 있는 하나 이상의 어플리케이션을 포함할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 어플리케이션(1470)은 전자 장치(예: 전자 장치(1201))와 외부 전자 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204)) 사이의 정보 교환을 지원하는 어플리케이션(이하, 설명의 편의상, "정보 교환 어플리케이션")을 포함할 수 있다. 정보 교환 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 어플리케이션, 또는 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 어플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들면, 알림 전달 어플리케이션은 전자 장치의 다른 어플리케이션(예: SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 건강 관리 어플리케이션, 또는 환경 정보 어플리케이션 등)에서 발생된 알림 정보를 외부 전자 장치로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한, 알림 전달 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다.
장치 관리 어플리케이션은, 예를 들면, 전자 장치와 통신하는 외부 전자 장치의 적어도 하나의 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는 일부 구성 부품)의 턴-온/턴-오프 또는 디스플레이의 밝기(또는 해상도) 조절), 외부 전자 장치에서 동작하는 어플리케이션 또는 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스 등)를 관리(예: 설치, 삭제, 또는 업데이트)할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 어플리케이션(1470)은 외부 전자 장치의 속성에 따라 지정된 어플리케이션(예: 모바일 의료 기기의 건강 관리 어플리케이션)을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 어플리케이션(1470)은 외부 전자 장치(예: 제1 전자 장치(1202), 제2 전자 장치(1204)), 및 서버(1206)) 로부터 수신된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 어플리케이션(1470)은 프리로드 어플리케이션(preloaded application) 또는 서버로부터 다운로드 가능한 제3자 어플리케이션(third party application)을 포함할 수 있다. 도시된 실시 예에 따른 프로그램 모듈(1410)의 구성요소들의 명칭은 운영 체제의 종류에 따라서 달라질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로그램 모듈(1410)의 적어도 일부는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 프로그램 모듈(1410)의 적어도 일부는, 예를 들면, 프로세서(예: 프로세서(1310))에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 프로그램 모듈(1410)의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트(sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 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 실시 예에 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 명령어가 프로세서(예: 프로세서(1220))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리(1230)이 될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM, DVD(Digital Versatile Disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM, RAM, 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 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 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 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전력 송신 장치에 있어서,
    무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성하는 신호 생성기(signal generator);
    상기 신호 생성기에 의해 생성된 상기 제1 주파수 대역의 신호를 변조하는 변조 신호를 생성하고,
    상기 전력 송신 장치 외부로부터 공급되는 전압에 기초하여 상기 제1 주파수 대역의 신호의 송신 전력을 증폭하는 전력 생성 회로;
    상기 증폭된 송신 전력을 제1 안테나를 통해 전력 수신 장치로 송신하는 전력 송신 회로(power transmission circuit);
    제2 주파수 대역을 통해 상기 전력 수신 장치로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 제2 안테나; 및
    상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 제어 회로(control circuit)를 포함하는, 전력 송신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 생성 회로와 상기 신호 생성기 사이에 배치되는 스위칭 회로를 더 포함하고,
    상기 스위칭 회로는 상기 변조 신호에 따라 ON/OFF 동작을 수행하도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 생성 회로는 변조 회로와 전력 증폭기를 포함하고,
    상기 변조 회로는 상기 변조 신호를 생성하고, 상기 전력 증폭기는 상기 변조 신호에 의해 변조된 상기 제1 주파수 대역의 신호의 상기 송신 전력을 증폭하도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 상태는 상기 전력 수신 장치의 정류 캐패시터의 전압 값을 포함하도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 전압 값이 상기 변조 신호의 복수의 주기에 걸쳐 감소하면, 상기 변조 신호의 듀티를 증가시키도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 듀티의 증가에 응답하여 상기 변조 신호의 주파수를 감소시키도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 전압 값이 상기 변조 신호의 복수의 주기에 걸쳐 증가하면, 상기 변조 신호의 듀티를 감소시키도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 변조 신호의 듀티가 감소되면 상기 정류 캐패시터의 상기 전압 값의 리플(ripple)이 발생하는지 판단하고, 상기 리플이 발생하면 상기 변조 신호의 상기 주파수를 증가시키도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 충전 상태가 불안정한 것으로 판단되면 상기 전력 생성회로가 상기 변조 신호의 주파수를 증가시키도록 제어하는, 전력 송신 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 충전 상태가 안정한 것으로 판단되면 상기 전력 생성회로가 상기 변조 신호의 주파수를 감소시키도록 제어하는, 전력 송신 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력 송신 회로는,
    제1 비콘을 방출하여 상기 전력 수신 장치를 감지하고,
    상기 전력 수신 장치가 감지되면 상기 제1 비콘보다 높은 전력을 갖는 제2 비콘을 방출하고,
    상기 전력 생성 회로는 상기 제2 비콘의 방출 이후에 일정 시간 구간 동안 상기 변조 신호의 듀티를 제1 비율에서 제2 비율로 지속적으로 증가시키면서 상기 송신 전력을 상기 전력 송신 회로로 전송하도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전력 생성 회로는 상기 제2 비콘을 방출할 때 지정된 임계 값 이하의 듀티를 갖는 변조 신호를 생성하도록 설정되는, 전력 송신 장치.
  13. 전력 송신 장치의 전력 송신 방법에 있어서,
    무선 충전을 위한 제1 주파수 대역의 신호를 생성하는 동작,
    상기 제1 주파수 대역의 신호를 변조하는 변조 신호를 생성하는 동작,
    상기 전력 송신 장치의 외부로부터 공급되는 일정 전압에 기초하여 상기 제1 주파수 대역의 신호의 송신 전력을 증폭하는 동작,
    상기 증폭된 송신 전력을 전력 수신 장치로 송신하는 동작,
    상기 전력 수신 장치로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하는 동작, 및
    상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 동작을 포함하는 전력 송신 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 동작은,
    상기 변조 신호의 상기 듀티를 감소시키는 동작,
    상기 듀티의 감소에 응답하여 상기 충전 상태가 안정적인지 여부를 판단하는 동작, 및
    상기 충전 상태가 불안정한 것으로 판단되면 상기 변조 신호의 상기 감소된 듀티를 유지하면서 상기 변조 신호의 주파수를 증가시키는 동작을 포함하는, 전력 송신 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 충전 상태에 기초하여 상기 변조 신호의 듀티 및 주파수를 제어하는 동작은,
    상기 변조 신호의 상기 듀티를 증가시키는 동작,
    상기 듀티의 증가에 응답하여 상기 충전 상태가 안정적인지 여부를 판단하는 동작, 및
    상기 충전 상태가 안정한 것으로 판단되면 상기 변조 신호의 상기 증가된 듀티를 유지하면서 상기 변조 신호의 주파수를 감소시키는 동작을 포함하는, 전력 송신 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020199589A1 (zh) * 2019-03-30 2020-10-08 珠海市一微半导体有限公司 桌面机器人的回充控制方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020111707A1 (ko) * 2018-11-30 2020-06-04 전자부품연구원 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치 및 이를 위한 방법
KR20200101237A (ko) * 2019-02-19 2020-08-27 삼성전자주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그것의 동작 방법
US11870271B2 (en) * 2019-02-26 2024-01-09 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for performing firmware update in wireless power transmission system
CN111355290B (zh) * 2020-04-16 2022-05-31 吉林大学 小型无人机多路无线充电发射系统
TWI741958B (zh) * 2021-03-05 2021-10-01 國立陽明交通大學 最小功率輸入的控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120085498A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 전자부품연구원 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션 하드웨어 플랫폼 및 그 에너지 전송부
KR20130016588A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 삼성전자주식회사 동일 평면에 무선충전 코일과 안테나 소자를 구비하는 휴대용 단말기
WO2013172530A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-21 Ls Cable Ltd. Wireless charging apparatus, wireless charging system, and wireless charging method
US20140217955A1 (en) * 2010-07-09 2014-08-07 Industrial Technology Research Institute Charge apparatus
US20160031332A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Qualcomm Incorporated Wireless charging based on selective activation of transmit antennas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958265A1 (de) 1999-12-05 2001-06-21 Iq Mobil Electronics Gmbh Drahtloses Energieübertragungssystem mit erhöhter Ausgangsspannung
KR101291598B1 (ko) * 2004-10-30 2013-08-01 인덕터썸코포레이션 스캔 유도 가열
MX2007009837A (es) * 2005-02-24 2007-08-23 Powercast Corp Metodo, dispositivo y sistema para la transmision de energia.
US7720547B2 (en) * 2006-01-04 2010-05-18 Kenergy, Inc. Extracorporeal power supply with a wireless feedback system for an implanted medical device
KR101560853B1 (ko) * 2008-01-07 2015-10-15 액세스 비지니스 그룹 인터내셔날 엘엘씨 듀티 사이클 제어를 갖는 유도성 전력 공급기
RU2011104370A (ru) * 2008-07-09 2012-08-20 Эксесс Бизнесс Груп Интернешнл, Ллс (Us) Система беспроводной зарядки
KR101373769B1 (ko) * 2011-02-15 2014-03-14 성균관대학교산학협력단 고효율 가변전력 전송 장치 및 방법
KR101809466B1 (ko) * 2011-05-27 2017-12-18 삼성전자주식회사 고효율 가변전력 송수신 장치 및 방법
JP5927582B2 (ja) * 2012-01-10 2016-06-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明用非接触給電システム、および照明器具
US9793740B2 (en) * 2012-11-26 2017-10-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for charge control in wireless charging system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140217955A1 (en) * 2010-07-09 2014-08-07 Industrial Technology Research Institute Charge apparatus
KR20120085498A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 전자부품연구원 멀티노드 무선 충전 베이스 스테이션 하드웨어 플랫폼 및 그 에너지 전송부
KR20130016588A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 삼성전자주식회사 동일 평면에 무선충전 코일과 안테나 소자를 구비하는 휴대용 단말기
WO2013172530A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-21 Ls Cable Ltd. Wireless charging apparatus, wireless charging system, and wireless charging method
US20160031332A1 (en) * 2014-08-04 2016-02-04 Qualcomm Incorporated Wireless charging based on selective activation of transmit antennas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020199589A1 (zh) * 2019-03-30 2020-10-08 珠海市一微半导体有限公司 桌面机器人的回充控制方法

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