WO2018164376A1 - 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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WO2018164376A1
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power
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switches
switch
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김광섭
김동조
김지원
송금수
하민철
홍종철
조세현
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삼성전자 주식회사
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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices

Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to a wireless power transmission apparatus and a method of operating the same, and more particularly, to a wireless power transmission apparatus for transmitting power wirelessly using a conductive pattern and a method of operating the same.
  • the wireless charging technology uses a wireless power transmission and reception, for example, a system in which the battery can be automatically charged by simply placing it on a charging pad without connecting an electronic device with a separate charging connector.
  • Such wireless charging technologies include an electromagnetic induction method using a coil, a resonance method using a resonance, and a radio wave radiation (RF / Micro Wave Radiation) method of converting electrical energy into microwaves.
  • RF / Micro Wave Radiation radio wave radiation
  • the method of transmitting power by wireless charging is a method of transmitting power between a first coil of a transmitter and a second coil of a receiver.
  • a magnetic field is generated at the transmitting end and current is induced or resonated according to the change of the magnetic field at the receiving end to generate energy.
  • the wireless power transmission apparatus using the electromagnetic induction method or the resonance method may include a conductive pattern.
  • the wireless power transmission apparatus may apply an alternating current of a frequency defined in the relevant standard to the conductive pattern.
  • the wireless power transmission apparatus may include a plurality of conductive patterns to improve the degree of freedom of the charging position.
  • a circuit for generating an alternating current for example, a bridge circuit, may be connected to each of the plurality of conductive patterns.
  • Each bridge circuit may include a plurality of switches, for example, a plurality of field effect transistors (FETs).
  • Output terminals of each of the plurality of conductive patterns may be connected to each other.
  • leakage current may also flow in other conductive patterns other than the specific conductive pattern.
  • the electromagnetic field generated in a particular conductive pattern may affect other conductive patterns.
  • a signal back electromotive force
  • Problems may arise when sufficient power required for a particular conductive pattern is not applied (e.g., when no sufficient voltage is applied or a current of sufficient magnitude cannot flow).
  • the wireless power transmission apparatus and its operation method according to various embodiments of the present disclosure are to solve the above-described or other problems, and a plurality of conductive patterns may share at least a part of a switch of a circuit for generating an alternating current. Can be.
  • the wireless power transmitter and the method of operating the same according to various embodiments of the present disclosure may control such that power set to a specific conductive pattern is applied and power is not applied to other conductive patterns other than the specific conductive pattern.
  • an apparatus for transmitting power wirelessly includes a power supply circuit for providing direct current power; A first conductive pattern; A second conductive pattern; First plurality of switches connected to one end of the first conductive pattern and one end of the second conductive pattern; A second plurality of switches connected to the other end of the first conductive pattern; A third plurality of switches connected to the other end of the second conductive pattern; And a control circuit, wherein the control circuit controls the first plurality of switches and the second plurality of switches to convert the DC power into first AC power and to apply the first conductive pattern to the first conductive pattern.
  • the first plurality of switches and the third plurality of switches may be controlled to convert the DC power into a second AC power to be applied to the second conductive pattern.
  • a power supply circuit providing DC power, a first conductive pattern, a second conductive pattern, a first plurality of switches connected to one end of the first conductive pattern and one end of the second conductive pattern
  • the second plurality of switches connected to the other end of the first conductive pattern
  • the operation method of the wireless power transmission apparatus including a third plurality of switches connected to the other end of the second conductive pattern, the first conductive Selecting a conductive pattern to perform charging of the pattern; Connecting the first conductive pattern and the power providing circuit and not connecting the second conductive pattern and the power providing circuit; And controlling the first plurality of switches and the second plurality of switches, converting the DC power into first AC power, and applying the same to the first conductive pattern.
  • an apparatus for transmitting power wirelessly includes a power supply circuit for providing direct current power; A first conductive pattern; A second conductive pattern; A plurality of common conversion switches; A first plurality of switches constituting a first bridge circuit together with the plurality of common conversion switches; And a second plurality of switches constituting a second bridge circuit together with the plurality of common conversion switches, wherein the first bridge circuit converts the DC power into a first AC power to convert the first AC power into the first AC power.
  • the second bridge circuit may be set to apply a conductive pattern, and the second bridge circuit may be configured to convert the direct current power into a second alternating current power and apply the converted second power pattern.
  • unnecessary power generation may be reduced in the remaining conductive patterns.
  • a signal (back electromotive force) element that inhibits power applied to the supplied conductive pattern may be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless power transmitter and an electronic device for receiving wireless power according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate conceptual diagrams of a wireless power transmission apparatus and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3A is a conceptual diagram illustrating a conductive pattern arrangement in a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3B is a conceptual diagram illustrating a circuit arrangement of a conductive pattern in a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • 4A-4C illustrate circuit diagrams of a plurality of conductive patterns sharing at least some of the switches for DC-AC conversion, in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 shows a conceptual diagram for explaining the operation of the bridge circuit.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus having three conductive patterns according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a FET arrangement according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 8A and 8B show an experimental result for confirming a leakage current in a comparative example with the present invention and a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10A is a detailed block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver according to an AFA standard according to various embodiments of the present disclosure.
  • 10B is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmission apparatus according to an AFA standard according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus supporting a plurality of wireless charging standard schemes according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • the expression “device configured to” may mean that the device “can” together with other devices or components.
  • processor configured (or configured to) perform A, B, and C may be implemented by executing a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform its operation, or one or more software programs stored in a memory device. It may mean a general purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.
  • An electronic device may be, for example, a smartphone, a tablet PC, a mobile phone, a video phone, an e-book reader, a desktop PC, a laptop PC, a netbook computer, a workstation, a server, a PDA, a PMP. It may include at least one of a portable multimedia player, an MP3 player, a medical device, a camera, or a wearable device. Wearable devices may be accessory (e.g. watches, rings, bracelets, anklets, necklaces, eyeglasses, contact lenses, or head-mounted-devices (HMDs), textiles or clothing integrated (e.g.
  • HMDs head-mounted-devices
  • an electronic device may comprise, for example, a television, a digital video disk (DVD) player, Audio, Refrigerator, Air Conditioner, Cleaner, Oven, Microwave Oven, Washing Machine, Air Purifier, Set Top Box, Home Automation Control Panel, Security Control Panel, Media Box (e.g. Samsung HomeSync TM , Apple TV TM , or Google TV TM ) , A game console (eg, Xbox TM , PlayStation TM ), an electronic dictionary, an electronic key, a camcorder, or an electronic picture frame.
  • DVD digital video disk
  • the electronic device may include a variety of medical devices (e.g., various portable medical measuring devices such as blood glucose meters, heart rate monitors, blood pressure meters, or body temperature meters), magnetic resonance angiography (MRA), magnetic resonance imaging (MRI), Computed tomography (CT), cameras or ultrasounds), navigation devices, global navigation satellite systems (GNSS), event data recorders (EDRs), flight data recorders (FDRs), automotive infotainment devices, ship electronics (E.g., various portable medical measuring devices such as blood glucose meters, heart rate monitors, blood pressure meters, or body temperature meters), magnetic resonance angiography (MRA), magnetic resonance imaging (MRI), Computed tomography (CT), cameras or ultrasounds), navigation devices, global navigation satellite systems (GNSS), event data recorders (EDRs), flight data recorders (FDRs), automotive infotainment devices, ship electronics (E.g.
  • various portable medical measuring devices such as blood glucose meters, heart rate monitors, blood pressure meters, or body temperature meters
  • MRA magnetic resonance angiography
  • an electronic device may be a part of a furniture, building / structure or automobile, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring devices (eg, water, electricity, Gas, or a radio wave measuring instrument).
  • the electronic device may be flexible or a combination of two or more of the aforementioned various devices.
  • Electronic devices are not limited to the above-described devices.
  • the term user may refer to a person who uses an electronic device or a device (eg, an artificial intelligence electronic device) that uses an electronic device.
  • the electronic device is not limited as long as it is a device capable of wirelessly transmitting or receiving wireless power.
  • the wireless charging technology uses wireless power transmission and reception, and is a system capable of charging a battery of an electronic device (eg, a mobile phone) without connecting a separate charging connector.
  • Wireless charging technology increases the portability of electronic devices by eliminating the need for a separate external device (such as a TA adapter) to charge electronic devices, and improves water resistance by not having a connector for connecting to external devices. There is this.
  • the wireless power transmitter includes an inductive coupling method based on an electromagnetic induction generated by a wireless power signal, and an electromagnetic resonance coupling method based on an electromagnetic resonance generated by a wireless power signal having a specific frequency.
  • One or more may be used to transfer power to the wireless power receiver.
  • the wireless power transmission method using electromagnetic induction is a technology for wirelessly transmitting power by using a first conductive pattern and a second conductive pattern, and has a different conductivity due to a changing magnetic field generated by an electromagnetic induction phenomenon in one conductive pattern.
  • the power is transmitted by inducing current on the pattern side.
  • electromagnetic resonance occurs in an electronic device by a wireless power signal transmitted from a wireless power transmitter, and power is transmitted from the wireless power transmitter to the electronic device by the resonance phenomenon.
  • the magnetic field passing through the primary conductive pattern is changed by the current. do.
  • the changed magnetic field generates an electromotive force on the secondary conductive pattern side in the wireless power receiver. It may be influenced by the alignment and distance between the wireless power transmitter and the wireless power receiver including each conductive pattern.
  • the wireless power transmission apparatus for wireless power transfer may be configured to include an interface surface in the form of a flat surface (flat surface).
  • One or more electronic devices may be disposed on the upper surface of the interface surface, and a transmission conductive pattern may be mounted on the lower surface of the interface surface.
  • an alignment indicator indicating a position where the electronic device is placed may be formed on the interface surface.
  • the arrangement indicator may indicate a position of the electronic device in which an arrangement between the transmission conductive pattern mounted below the interface surface and the reception conductive pattern may be appropriately made.
  • the alignment indicator may be simple marks.
  • the arrangement indicator may be formed in the form of a protrusion structure for guiding the position of the electronic device.
  • the arrangement indicator is formed in the form of a magnetic material such as a magnet mounted below the interface surface, so that the conductive patterns are adapted by mutual attraction with the magnetic material of another pole mounted inside the electronic device. It may be guided to form an arrangement.
  • the wireless power transmitter or the wireless power receiver may output the feedback according to the arrangement state in order to improve the charging efficiency.
  • the feedback may include a voice message, a predetermined sound effect, a vibration, a text message, and a video showing an example of correcting an arrangement through a display.
  • the wireless power transmission apparatus may be formed to include one or more transmission conductive patterns.
  • the wireless power transmitter may increase the power transmission efficiency by selectively using a portion of the one or more transmission conductive patterns, the conductive patterns suitably arranged with the reception conductive pattern of the electronic device.
  • the conductive pattern may be a conductive pattern of a movable form.
  • the wireless power transmitter transmits the transmission conductivity such that a distance between the transmission conductive pattern and the center of the reception conductive pattern of the electronic device is within a predetermined range.
  • the driving unit may move a pattern or rotate the transmission conductive pattern such that a center of the transmission conductive pattern and the reception conductive pattern overlap.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may further include a multiplexer for establishing and releasing connection of some of the conductive patterns of the one or more transmission conductive patterns.
  • a multiplexer for establishing and releasing connection of some of the conductive patterns of the one or more transmission conductive patterns.
  • the power converter of the wireless power transmission apparatus may be configured to include one or more transmission conductive patterns and a resonance forming circuit connected to each transmission conductive pattern.
  • the power converter may further include a multiplexer for establishing and releasing the connection of some of the conductive patterns of the one or more transmission conductive patterns.
  • the one or more transmission conductive patterns may be set to have the same resonance frequency.
  • some of the one or more transmission conductive patterns may be set to have different resonant frequencies, which may indicate what inductance and / or capacitance the resonance forming circuits respectively connected to the one or more transmission conductive patterns have. It can be determined according to.
  • FIG. 1 is a block diagram of a wireless power transmitter and an electronic device for receiving wireless power according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter 10 may include at least one of the power transmission circuit 11, the control circuit 12, the communication circuit 13, or the sensing circuit 14.
  • the electronic device 50 that wirelessly receives power may include at least one of the power receiving circuit 51, the control circuit 52, the communication circuit 53, the sensing circuit 54, or the display 55.
  • the power transmission circuit 11 may provide power to the electronic device 50.
  • the power transmission circuit 11 may include a power adapter 11a, a power generation circuit 11b, a matching circuit 11c, a conductive pattern (eg, a coil) 11L, or a first communication circuit 13a. .
  • the power transmission circuit 11 may be configured to transmit power to the electronic device 50 wirelessly through the conductive pattern 11L.
  • the power transmission circuit 11 may receive power from the outside in the form of a direct current or alternating current waveform, and may supply the supplied power to the electronic device 50 in the form of an alternating current waveform.
  • the conductive pattern 11L may include a plurality of conductive patterns.
  • the power adapter 11a may receive an AC or DC power source from the outside, or may receive a power signal of a built-in battery device and output the DC power having a set voltage value.
  • the voltage value of the DC power output from the power adapter 11a may be controlled by the control circuit 12.
  • DC power output from the power adapter 11a may be output to the power generation circuit 11b.
  • the power generation circuit 11b may convert the direct current output from the power adapter 11a into an alternating current and output the alternating current.
  • the power generation circuit 11b may include a predetermined amplifier (not shown). When the DC voltage or the current input through the power adapter 11a is smaller than the set gain, the amplifier may be amplified to the set value using the amplifier.
  • the power generation circuit 11b may include a circuit for converting a DC current input from the power adapter 11a into an alternating current based on a control signal input from the control circuit 12.
  • the power generation circuit 11b according to various embodiments of the present disclosure may include a bridge circuit including a plurality of switches.
  • the conductive patterns 11L may include a plurality of conductive patterns, and the plurality of conductive patterns may share at least a part of the power generation circuit 11b, which will be described later in more detail.
  • the power generation circuit 11b may convert the DC current into AC through a predetermined inverter.
  • the power generation circuit 11b may include a gate driving device (not shown). The gate driving device may be changed into an alternating current while controlling the direct current on or off.
  • the power generation circuit 11b may generate an AC power signal through a wireless power generator (eg, an oscillator).
  • the matching circuit 11c may perform impedance matching. For example, when an AC signal output from the power generation circuit 11b is transmitted to the conductive pattern 11L, an electromagnetic field may be formed in the conductive pattern 11L by the AC signal. In various embodiments of the present disclosure, only some of the plurality of conductive patterns may be provided with an AC signal, which will be described later in more detail.
  • the impedance of the matching circuit 11c may be adjusted to adjust the frequency band of the formed electromagnetic field signal.
  • the matching circuit 11c may control the output power transmitted to the electronic device 50 through the conductive pattern 11L to be high efficiency or high output by impedance adjustment.
  • the matching circuit 11c can adjust the impedance based on the control of the control circuit 12.
  • the matching circuit 11c may include at least one of an inductor (eg, a conductive pattern), a capacitor, or a switch device.
  • the control circuit 12 may control a connection state with at least one of the inductor or the capacitor through a switch device, and thus may perform impedance matching.
  • At least one of the control circuit 12 or the control circuit 52 may perform operations such as a general purpose processor such as a CPU, a minicomputer, a microprocessor, a micro controlling unit (MCU), a field programmable gate array (FPGA), and the like. It can be implemented in a variety of circuits, there is no limit to the kind.
  • the conductive pattern 11L When the current is applied, the conductive pattern 11L may form a magnetic field for inducing or resonating the current in the electronic device 50.
  • the first communication circuit 13a eg, a resonant circuit
  • the first communication circuit 13a may perform communication (eg, data communication) in an in-band format using electromagnetic waves generated by the conductive pattern 11L. have.
  • the sensing circuit 14 may sense a change in current / voltage applied to the conductive pattern 11L of the power transmission circuit 11.
  • the wireless power transmitter 10 may change the amount of power to be transmitted according to a change in current / voltage applied to the conductive pattern 11L.
  • the sensing circuit 14 may sense a temperature change of the wireless power transmitter 10.
  • the sensing circuit 14 may include at least one of a current / voltage sensor and a temperature sensor.
  • a portion of the sensing circuit 14, for example a current / voltage sensor may be included in the power transmission circuit 11, and another portion, for example a temperature sensor, may be included in the power transmission circuit 11. It may be disposed outside of.
  • the control circuit 12 may control to transmit power wirelessly to the electronic device 50 through the power transmission circuit 11.
  • the control circuit 12 may control to transmit or receive information wirelessly from the electronic device 50 through the communication circuit 13.
  • the received information may include charging setting information related to a battery state of the electronic device 50, power amount control information related to adjusting an amount of power transmitted to the electronic device 50, and the electronic device 50.
  • charging setting information related to a battery state of the electronic device 50
  • power amount control information related to adjusting an amount of power transmitted to the electronic device 50
  • the electronic device 50 May include at least one of environmental information related to a charging environment of the electronic device 50 or time information of the electronic device 50.
  • the charging setting information may be information related to a battery state of the electronic device 50 at the time of wireless charging between the wireless power transmitter 10 and the electronic device 50.
  • the charging setting information may include at least one of a battery total capacity, a battery remaining amount, a number of charges, a battery usage amount, a charging mode, a charging method, or a wireless reception frequency band of the electronic device 50.
  • the amount of power control information may be information for controlling the amount of initial power transmitted according to a change in the amount of power charged in the electronic device 50 during wireless charging between the wireless power transmitter 10 and the electronic device 50. .
  • the environmental information is information obtained by measuring the charging environment of the electronic device 50 by the sensing circuit 54 of the electronic device 50.
  • the environmental information may include at least an internal temperature or an external temperature of the electronic device 50.
  • at least one of temperature data including one, illuminance data indicating illuminance (brightness) around the electronic device 50, or sound data indicating sound (noise) around the electronic device 50.
  • the control circuit 12 may be controlled to generate or transmit power to be transmitted to the electronic device 50 based on the charging setting information among the received information. Alternatively, the control circuit 12 may determine or change the amount of power transmitted to the electronic device 50 based on at least some of the received information (eg, at least one of the power control information, environmental information, or time information). Can be. Alternatively, the matching circuit 11c may be controlled to change the impedance.
  • the communication circuit 13 may communicate with the electronic device 50 in a predetermined manner.
  • the communication circuit 13 may perform data communication with the communication circuit 53 of the electronic device 50.
  • the communication circuit 13 may unicast, multicast, or broadcast the signal.
  • the communication circuit 13 is implemented in one piece of hardware with the power transmission circuit 11 so that the wireless power transmission apparatus 10 may perform communication in an in-band format.
  • 1 is a second communication circuit 13a or a second hardware that is implemented in a different hardware than the power transmission circuit 11 so that the wireless power transmission apparatus 10 can perform communication in an out-of-band format. It may include at least one of the communication circuit (13b).
  • the first communication circuit 13 when the communication circuit 13 includes the first communication circuit 13a capable of performing communication in an in-band format, the first communication circuit 13 may include a power transmission circuit 11. The frequency and the signal level of the electromagnetic field signal received through the conductive pattern 11L may be received.
  • the control circuit 12 may extract information received from the electronic device 50 by decoding the frequency and signal level of the received electromagnetic field signal.
  • the first communication circuit 13 applies or matches a signal for information on the wireless power transmitter 10 to be transmitted to the electronic device 50 to the conductive pattern 11L of the power transmitter circuit 11.
  • a signal for the information of the wireless power transmitter 10 may be added to the electromagnetic field signal generated by the signal output from the circuit 11c applied to the conductive pattern 11L and transmitted to the electronic device 50.
  • the control circuit 12 may be controlled to change the connection state with at least one of an inductor or a capacitor of the matching circuit 11c and output the same through on / off control of the switch device included in the matching circuit 11c.
  • the second communication circuit 13b may include an electronic device ( 50 communication circuit 53 (e.g., second communication circuit 282) and near field communication (NFC), Zigbee communication, infrared communication, visible light communication, Bluetooth communication, BLE (bluetooth low energy) scheme, etc. Communication can be performed.
  • an electronic device e.g., second communication circuit 282
  • NFC near field communication
  • Zigbee communication Zigbee communication
  • infrared communication visible light communication
  • Bluetooth communication Bluetooth communication
  • BLE bluetooth low energy
  • the communication scheme of the communication circuit 13 described above is merely exemplary, and embodiments of the present invention are not limited in scope to the specific communication scheme performed by the communication circuit 13.
  • the electronic device 50 may include a power receiving circuit 51, a control circuit 52, a communication circuit 53, a sensing circuit 54, or a display 55.
  • the power receiver circuit 51 of the electronic device 50 may receive power from the power transmitter circuit 11 of the wireless power transmitter 10.
  • the power receiving circuit 51 may be implemented in the form of a built-in battery, or may be implemented in the form of a power receiving interface to receive power from the outside.
  • the power receiver circuit 51 may include a matching circuit 51a, a rectifier circuit 51b, an adjustment circuit 51c, a switch circuit 51d, a battery 51e, or a conductive pattern 276.
  • the power receiving circuit 51 may receive the wireless power in the form of electromagnetic waves generated in response to the current / voltage applied to the conductive pattern 11L of the power transmission circuit 11 through the conductive pattern 276.
  • the power receiving circuit 51 may receive power by using electromotive force formed in the conductive pattern 11L of the power transmission circuit 11 and the conductive pattern 51L of the power receiving circuit 51.
  • the matching circuit 51a may perform impedance matching. For example, power transmitted through the conductive pattern 11L of the wireless power transmitter 10 may be transferred to the conductive pattern 51L to form an electromagnetic field.
  • the matching circuit 51a may adjust the frequency band of the formed electromagnetic field signal by adjusting the impedance.
  • the matching circuit 51a may control the input power received from the wireless power transmitter 10 through the conductive pattern 51L to have high efficiency and high output by adjusting the impedance.
  • the matching circuit 51a can adjust the impedance based on the control of the control circuit 52.
  • the matching circuit 51a may include at least one of an inductor (eg, a conductive pattern), a capacitor, or a switch device.
  • the control circuit 52 may control the connection state with at least one of the inductor or the capacitor through the switch device, thereby performing impedance matching.
  • the rectifier circuit 51b may rectify the wireless power received by the conductive pattern 276 in a direct current form, for example, may be implemented in the form of a bridge diode.
  • the adjusting circuit 273 may convert the rectified power into a set voltage or current.
  • the regulating circuit 273 may include a DC / DC converter (not shown).
  • the adjusting circuit 273 may convert the rectified power such that the voltage at the output terminal is 5V.
  • the minimum or maximum value of the voltage that can be applied may be set at the front end of the adjustment circuit 273.
  • the switch circuit 51d can connect the adjustment circuit 273 and the battery 51e.
  • the switch circuit 51d can maintain an on / off state under the control of the control circuit 52.
  • the battery 51e may be charged by receiving power input from the adjustment circuit 273.
  • a charger (not shown) may be further disposed between the switch circuit 51d and the battery 51e, and the charger (not shown) may be in a predetermined mode (eg, constant current (CC)).
  • the battery 51e may be charged by changing a voltage or current of power input in a mode or a CV (constant voltage mode, etc.)
  • the DC / DC converter of the adjustment circuit 51c may be a battery.
  • the battery 51e may be charged by directly charging the battery 51e or by a charger (not shown) once again adjusting the power output from the adjustment circuit 51c.
  • the sensing circuit 54 may sense a change in power state received by the electronic device 50.
  • the sensing circuit 54 may periodically or aperiodically measure a current / voltage value received by the conductive pattern 51L through a predetermined current / voltage sensor.
  • the electronic device 50 may calculate the amount of power received by the electronic device 50 based on the measured current / voltage.
  • a portion of sensing circuit 54 such as a current / voltage sensor, may be included in power receiving circuit 51, and another portion, such as a temperature sensor, may be included in power receiving circuit 51. It may be disposed outside of.
  • the power receiving circuit 51 may further include a sensing circuit capable of sensing a change in power state received by the electronic device 50.
  • a sensing circuit capable of sensing a change in power state may periodically or aperiodically measure a current value or a voltage value received by the coil 51L.
  • the control circuit 52 may calculate the amount of power received by the electronic device 50 based on the measured current or voltage.
  • the sensing circuit capable of sensing a change in power state detects, for example, a change in current or voltage input to or output from the rectifier circuit 51b or to an overvoltage protection circuit (not shown).
  • the change in the current or voltage input or output from the overvoltage protection circuit (not shown) may be detected, or the change in the current or voltage input to the adjustment circuit 51c may be further detected.
  • the sensing circuit capable of sensing a change in power state may include a current sensor or a voltage sensor.
  • the electronic device 50 may further include a sensing circuit capable of detecting a change in state of the electronic device 50.
  • a sensing circuit capable of detecting a state change of the electronic device 50 may detect a temperature change of the electronic device 50 periodically or aperiodically.
  • the sensing circuit capable of detecting a state change of the electronic device 50 may detect the movement of the electronic device 50 periodically or aperiodically.
  • the sensing circuit capable of detecting a change in state of the electronic device 50 may include one of a temperature sensor, a motion sensor, a position measuring sensor, or a combination thereof.
  • the sensing circuit 54 may sense a change in the charging environment of the electronic device 50.
  • the sensing circuit 54 may periodically or aperiodically measure at least one of an internal temperature or an external temperature of the electronic device 50 through a predetermined temperature sensor.
  • the display 55 may display general information related to the charging state of the electronic device 50.
  • the display 55 may display at least one of the total battery capacity, remaining battery capacity, battery charge amount, battery usage amount, or estimated charging time of the electronic device 50.
  • the communication circuit 53 may communicate with the wireless power transmitter 10 in a predetermined manner.
  • the communication circuit 53 may perform data communication with the communication circuit 13 of the wireless power transmission apparatus 10.
  • the communication circuit 53 may operate similarly or identically to the communication circuit 13 of the wireless power transmission apparatus 10.
  • the control circuit 52 may transmit, to the wireless power transmitter 10, charging setting information for receiving a required amount of power based on information related to a battery state of the electronic device 50 through the communication circuit 53. For example, when the wireless power transmitter 10 capable of transmitting wireless power is identified, the control circuit 52 may determine the total battery capacity, battery level, number of charges, battery usage, charging mode, The charging setting information for receiving a required amount of power based on at least one of a charging method and a wireless reception frequency band may be transmitted to the wireless power transmitter 10 through the communication circuit 53.
  • the control circuit 52 controls the amount of power control information for controlling the amount of power received from the wireless power transmission apparatus 10 according to the change in the amount of power charged in the electronic device 50 through the communication circuit 53.
  • the transmission can be sent to the transmission device 10.
  • the first communication circuit 53a may include a switch and a capacitor or a resistor.
  • the control circuit 52 may turn on / off the switch according to a binary code of data to be transmitted based on an on / off keying modulation scheme.
  • the impedance sensed by the wireless power transmitter 10 may detect a change in the magnitude of the power or the magnitude of the current in the power transmission circuit 11 according to the on / off of the switch, and may demodulate it into a binary code.
  • the electronic device 50 may acquire data to be communicated.
  • the control circuit 52 may transmit the environmental information to the wireless power transmitter 10 according to a change in the charging environment of the electronic device 50. For example, the control circuit 52 may transmit the measured temperature data to the wireless power transmitter 10 when the temperature data value measured by the sensing circuit 54 is equal to or greater than the set temperature reference value.
  • the wireless power transmitter 10 and the electronic device 50 each include only the power transmitter circuit 11 and the power receiver circuit 51
  • the wireless power transmitter ( 10 and the electronic device 50 may include both a power transmission circuit 11 and a power reception circuit 51, respectively. Accordingly, the wireless power transmitter 10 and the electronic device 50 according to the embodiment of the present invention may perform both the power transmitter and the electronic device.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate conceptual diagrams of a wireless power transmission apparatus and an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may include, for example, a housing having a form capable of supporting the electronic device 50.
  • the electronic device 50 may be disposed on the wireless power transmission device 10.
  • At least one of the components of the wireless power transmitter 10 described with reference to FIG. 1 may be disposed in a housing of the wireless power transmitter 10.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may be manipulated to stand at a predetermined angle with respect to the ground, for example, by the support 101, as shown in FIG. 2B. As the wireless power transmitter 10 is islanded at a predetermined angle with respect to the ground, the electronic device 50 may also perform charging while standing at a predetermined angle with respect to the ground.
  • 3A is a conceptual diagram illustrating a conductive pattern arrangement in a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may include, for example, three conductive patterns 310, 320, and 330.
  • Each of the conductive patterns 310, 320, and 330 may be arranged to extend a degree of freedom in an arrangement position of the electronic device or an arrangement direction of the electronic device.
  • the first conductive pattern 310 is a conductive pattern for receiving power of the wireless power transmitter 10 when the electronic device 50 is disposed on the wireless power transmitter 10 in the vertical direction. It may be disposed adjacent to.
  • the second conductive pattern 320 is a conductive pattern for receiving power of the wireless power transmitter 10 when the electronic device 50 is disposed on the wireless power transmitter 10 in the horizontal direction. It may be disposed adjacent to.
  • the above-described positioning of the first conductive pattern 310 and the second conductive pattern 320 according to the arrangement direction of the electronic device 50 is merely exemplary, and the number of conductive patterns in the wireless power transmission apparatus 10 may also be used. Those skilled in the art will readily understand that they are exemplary.
  • 3B is a conceptual diagram illustrating a circuit arrangement of a conductive pattern in a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • one end of the first conductive pattern 310 may be connected to the first switch 321, and one end of the second conductive pattern 320 may be connected to the second switch 322.
  • One end of the third conductive pattern 330 may be connected to the third switch 323.
  • the first conductive pattern 310, the second conductive pattern 320, and the third conductive pattern ( 330 may be determined whether or not a current is applied to each. For example, when the first switch 321 is controlled to be in an on state, current may flow in the first conductive pattern 310.
  • the switches 321, 322, 323 connected to the 321, 322, 323 may be referred to as a power application control switch.
  • the control circuit 12 may select a conductive pattern disposed closest to the conductive pattern for receiving power of the electronic device 50 from among the plurality of conductive patterns 310, 320, and 330.
  • the control circuit 12 turns on / off each of the first switch 321, the second switch 322, and the third switch 323 so that current flows only in the selected conductive pattern and no current flows in the remaining unselected conductive pattern.
  • the off state can be controlled. For example, when the first conductive pattern 310 is selected, the control circuit 12 controls the first switch 321 to the on state, and turns off the second switch 322 and the third switch 323. Can be controlled by state.
  • a current may be applied only to the first conductive pattern 310.
  • the leakage current may be prevented from flowing into the second conductive pattern 320 and the third conductive pattern 330.
  • the control circuit 12 applies an electrical signal to each of the plurality of conductive patterns 310, 320, 330 simultaneously or sequentially, for example corresponding to a ping defined in the Qi standard scheme. can do.
  • the electronic device 50 may perform in-band communication using ping.
  • the electronic device 50 may perform on / off keying modulation.
  • the electronic device 50 may perform on / off keying modulation corresponding to information defined in the Qi standard scheme, for example, identification information or configuration information.
  • the electronic device 50 may perform on / off keying modulation, for example, by controlling a resistor or a capacitor connected therein to be connected or disconnected to a conductive pattern for power transmission.
  • the control circuit 12 of the wireless power transmission apparatus 10 may detect a change in the magnitude of the current or the magnitude of power flowing through at least one of the plurality of conductive patterns 310, 320, and 330.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may select a conductive pattern in which a response signal defined by the Qi standard method is detected.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may select a conductive pattern based on a resonance method defined in air fuel alliance (AFA), which will be described later in more detail.
  • AFA air fuel alliance
  • FIG. 4A illustrates a circuit diagram of a plurality of conductive patterns sharing at least some of the switches for DC-AC conversion according to various embodiments of the present disclosure.
  • Whether or not a current is applied to the first conductive pattern 411 may be determined according to an on / off state of the first power application control switch 408. According to the on / off state of the second power application control switch 435, it may be determined whether or not a current is applied to the second conductive pattern 421. According to the on / off state of the third power application control switch 445, it may be determined whether or not a current is applied to the third conductive pattern 461.
  • the first switch 408 may selectively connect between the power providing circuit and the first conductive pattern 411, and the first switch 408 may be connected between the power providing circuit and the first conductive pattern 411.
  • the second switch 435 may selectively connect between the power providing circuit and the second conductive pattern 421, and the second switch 435 may be connected between the power providing circuit and the second conductive pattern 421.
  • the third switch 445 may be selectively connected between the power supply circuit and the third conductive pattern 461, and the third switch 445 may be connected between the power supply circuit and the third conductive pattern 461.
  • the first conversion switch 401, the second conversion switch 403, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404 convert DC power V_Bridge into the first AC power. It can be used to convert and provide to the first conductive pattern 411.
  • the first conversion switch 401, the second conversion switch 403, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404 may be connected to each other to form a bridge circuit.
  • the direct current is alternating according to the control of the on / off state of the first conversion switch 401, the second conversion switch 403, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404. As they can be converted to current, these switches can be termed switches for conversion.
  • the second conductive pattern 421 and the third conductive pattern 461 also receive currents converted into alternating current from the first shared conversion switch 402 and the second shared conversion switch 404, these switches are shared converted.
  • One end of the first conductive pattern 411 may be connected to the common port 470, which may be connected to the first node 407 between the first shared conversion switch 402 and the second shared conversion switch 404.
  • the other end of the first conductive pattern 411 may be connected to the second node 406 between the first conversion switch 401 and the second conversion switch 403.
  • a first capacitor 412 may be connected between the second node 406 and the first conductive pattern 411, which together with the first conductive pattern 411, for example a Qi standard scheme.
  • the second conversion switch 403 and the second shared conversion switch 404 may be connected to the ground 405. Control of the on / off state of the first conversion switch 401, the second conversion switch 403, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404 is described with reference to FIG. 5. It will be described later in more detail.
  • the third conversion switch 431, the fourth conversion switch 432, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404 may constitute a bridge circuit.
  • One end of the second conductive pattern 421 may be connected to the common port 470, which may be connected to the first node 407 between the first shared conversion switch 402 and the second shared conversion switch 404. Can be.
  • the other end of the second conductive pattern 421 may be connected to the third node 433 between the third switch 431 and the fourth switch 432.
  • a second capacitor 422 may be connected between the third node 433 and the second conductive pattern 421, and the second capacitor 422 may be coupled with the second conductive pattern 421, for example, in a Qi standard scheme.
  • the fourth conversion switch 432 may be connected to the ground 434. According to the on / off states of the third conversion switch 431, the fourth conversion switch 432, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404, the direct current is converted into an alternating current. The conversion may be provided to the second conductive pattern 421.
  • the fifth conversion switch 441, the sixth conversion switch 442, the first shared conversion switch 402, and the second shared conversion switch 404 may form a bridge circuit.
  • One end of the third conductive pattern 461 may be connected to the common port 470, which may be connected to the first node 407 between the first shared conversion switch 402 and the second shared conversion switch 404. Can be.
  • the other end of the third conductive pattern 461 may be connected to the fourth node 443 between the fifth conversion switch 441 and the sixth conversion switch 442.
  • a third capacitor 462 may be connected between the fourth node 443 and the third conductive pattern 461, which may be coupled with the third conductive pattern 461, for example, in a Qi standard manner.
  • the sixth conversion switch 442 may be connected to the ground 444. According to the on / off state of the 5th conversion switch 441, the 6th conversion switch 442, the 1st shared conversion switch 402, and the 2nd shared conversion switch 404, a direct current is changed into AC current. The conversion may be provided to the third conductive pattern 431. Accordingly, a total of eight switches 401, 402, 403, 404, 431, 432, 441, and 442 may be included in the wireless power transmission apparatus 10 for the DC-AC conversion of the current applied to the three conductive patterns 411, 421, 461. Each of the conversion switches 401, 402, 403, 404, 431, 432, 441, 442 may be implemented as a P-MOSFET or an N-MOSFET, for example.
  • Power-on control switches 408, 435, 445 may be implemented, for example, with a P-MOSFET.
  • the conversion switches 401, 402, 403, 404, 431, 432, 441, 442 and the power application control switches 408, 435, 445 are not limited in kind as long as they can be controlled in an on / off state.
  • 4B illustrates a circuit diagram of a plurality of conductive patterns sharing at least some of the switches for DC-AC conversion according to various embodiments of the present disclosure.
  • the arrangement position of the first switch 408 may be different compared to the embodiment of FIG. 4A.
  • the first switch 408 selectively connects the first conversion switch 401 and the direct current power V_Bridge, and also the direct current power V_Bridge and the first shared conversion switch 402. You can also connect In this case, the first switch 408 is in an on state when applying power to at least one of the first conductive pattern 411, the second conductive pattern 421, and the third conductive pattern 461. Can be controlled.
  • the DC power V_Bridge may be converted into AC power and provided as the second conductive pattern 421.
  • the first switch 408 and the second switch may be provided.
  • the switch 435 may be controlled to an on state
  • the third switch 445 may be controlled to an off state.
  • the first switch 408 may be controlled to be in an off state when power is not applied to any of the first conductive pattern 411, the second conductive pattern 421, and the third conductive pattern 461. .
  • 4C illustrates a circuit diagram of a plurality of conductive patterns sharing at least some of the switches for DC-AC conversion according to various embodiments of the present disclosure.
  • the embodiment of FIG. 4C may further include a common switch 438 as compared to the embodiment of FIG. 4A.
  • the common switch 438 may selectively connect the DC power V_Bridge and the first shared conversion switch 402, and may be implemented as, for example, a P-MOSFET.
  • the common switch 438 may be controlled to be in an on state when power is applied to at least one of the first conductive pattern 411, the second conductive pattern 421, and the third conductive pattern 461.
  • the DC power V_Bridge may be converted into AC power and provided as the second conductive pattern 421.
  • the common switch 438 and the second switch may be provided.
  • 435 may be controlled to an on state
  • the first switch 408 and the third switch 445 may be controlled to an off state.
  • the common switch 438 may be controlled to be in an off state when power is not applied to any of the first conductive pattern 411, the second conductive pattern 421, and the third conductive pattern 461.
  • FIG. 5 shows a conceptual diagram for explaining the operation of the bridge circuit.
  • the power supply circuit 501 may provide a DC power 502.
  • the power supply circuit 501 may regulate and provide power received from the outside or power received from a power storage device such as an internal battery.
  • DC power 502 with a voltage of, for example, VDD can be provided from the power supply circuit 501. Since the power supply circuit can provide DC power, it may be referred to as a power supply circuit. Alternatively, the power adapter may be referred to as a power providing circuit.
  • the control circuit 503 may control the on / off state of the plurality of switches S1 to S4.
  • the plurality of switches S1 to S4 may constitute a bridge circuit.
  • the conductive pattern L1 of FIG. 5 may be the first conductive pattern 411 of FIG. 4.
  • the plurality of switches S1 to S4 may include a third switch 431, a fourth switch 432, a first shared switch 402, and a second shared switch in FIG. 4. 404.
  • the conductive pattern L1 of FIG. 5 may be the second conductive pattern 421 of FIG. 4.
  • the control circuit 503 may be the control circuit 12 in FIG. 1, for example.
  • the control circuit 503 can confirm the frequency of alternating current for power transmission.
  • the control circuit 503 controls the second switch S2 and the third switch S3 while controlling the first switch S1 and the fourth switch S4 in the on state during the first period based on the confirmed alternating frequency.
  • the first current 511 may flow through the conductive pattern L1.
  • the control circuit 503 controls the second switch S2 and the third switch S3 while controlling the first switch S1 and the fourth switch S4 in the off state during the second period based on the confirmed alternating frequency. ) Can be controlled in the ON state.
  • the second current 512 may flow in the conductive pattern L1, and the directions in which the first current 511 and the second current 512 flow may be reversed.
  • the current or voltage flowing in the conductive pattern L1 may change with time, and thus AC power may be provided to the conductive pattern L1.
  • the capacitor C1 may form a resonance circuit together with the conductive pattern L1.
  • the on / off frequency of the first switch S1 to the fourth switch S4 may be set corresponding to the frequency of alternating current for power transmission.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus having three conductive patterns according to various embodiments of the present disclosure.
  • the power providing circuit 601 may provide DC power from one end and the other end may be connected to the ground 602.
  • the direct current power from the power providing circuit 601 may have an input voltage.
  • the power providing circuit 601 may be connected to the first power application control switch 611, the second power application control switch 641, and the third power application control switch 661.
  • a control circuit (not shown) may control on / off states of the first power application control switch 611, the second power application control switch 641, and the third power application control switch 661. .
  • a control circuit By adjusting the gate voltage of the P-MOSFET, the on / off state of the first power application control switch 611, the second power application control switch 641, and the third power application control switch 661 may be controlled.
  • the control circuit may select the first conductive pattern 635 as a conductive pattern to transmit power.
  • the control circuit controls the first power application control switch 611 connected to the first conductive pattern 635 to the on state, and the second power application control switch 641 and the third power application control switch. 661 can be controlled to the off state.
  • the second power-on control switch 641 and the third power-on control switch 661 are in a high-impedance state, so that leakage currents can be prevented from flowing into the second conductive pattern 655 and the third conductive pattern 675. Can be.
  • the first plurality of switches 620 may be common conversion switches.
  • the first plurality of switches 620 may be connected to one end of the first conductive pattern 635, may be connected to one end of the second conductive pattern 655, and may be connected to one end of the third conductive pattern 675.
  • the second plurality of switches 630 may be conversion switches for the first conductive pattern 635.
  • the second plurality of switches 630 may be connected to the other end of the first conductive pattern 635.
  • a capacitor 634 for resonant circuit configuration may be connected between the other end of the first conductive pattern 635 and the second plurality of switches 630.
  • the second plurality of switches 630 may form a bridge circuit together with the first plurality of switches 620.
  • the control circuit (not shown) selects to provide power using the first conductive pattern 635, the first shared conversion switch 621 and the second conversion switch 632 during the first period. ) Can be controlled to the off state while controlling the second shared conversion switch 622 and the first conversion switch 631 to the on state.
  • the control circuit (not shown) controls the first shared conversion switch 621 and the second conversion switch 632 in an off state while the second shared conversion switch 622 and the first conversion switch are used.
  • the switch 631 can be controlled to the on state.
  • the control circuit (not shown) controls the first shared conversion switch 621 and the second conversion switch 632 again in the on state, while the second shared conversion switch ( 622 and the first conversion switch 631 can be controlled to the off state.
  • the first period and the second period may be substantially the same, and the length of the first period may be determined according to the frequency of the AC power to be generated.
  • the second shared conversion switch 622 and the second conversion switch 632 may be connected to the ground 633.
  • the third plurality of switches 650 may be connected to the other end of the second conductive pattern 655.
  • the third plurality of switches 650 may be conversion switches for the second conductive pattern 655.
  • the third plurality of switches 650 may be connected to the other end of the second conductive pattern 655.
  • a capacitor 654 for resonant circuit configuration may be connected between the other end of the second conductive pattern 655 and the third plurality of switches 650.
  • the third plurality of switches 650 may form a bridge circuit together with the first plurality of switches 620.
  • the fourth conversion switch 652 may be connected to the ground 653.
  • the control circuit controls the second shared conversion switch 622 and the third conversion while controlling the first shared conversion switch 621 and the fourth conversion switch 652 in the on state during the first period.
  • the switch 651 can be controlled to the off state.
  • the control circuit controls the second shared conversion switch 622 and the third conversion while controlling the first shared conversion switch 621 and the fourth conversion switch 652 in the OFF state during the second period.
  • the switch 651 may be controlled to the on state. Accordingly, the first plurality of switches 620 and the third plurality of switches 650 may convert the DC power into AC power to provide the second conductive pattern 655.
  • the fourth plurality of switches 670 may be connected to the other end of the third conductive pattern 675.
  • the fourth plurality of switches 670 may be conversion switches for the third conductive pattern 675.
  • the fourth plurality of switches 670 may be connected to the other end of the third conductive pattern 675.
  • a capacitor 674 for resonant circuit configuration may be connected between the other end of the third conductive pattern 675 and the fourth plurality of switches 670.
  • the fourth plurality of switches 670 may form a bridge circuit together with the first plurality of switches 620.
  • the sixth conversion switch 672 may be connected to the ground 673.
  • the control circuit controls the second shared conversion switch 622 and the fifth conversion while controlling the first shared conversion switch 621 and the sixth conversion switch 672 in the on state during the first period.
  • the switch 671 may be controlled to the off state.
  • the control circuit controls the second shared conversion switch 622 and the fifth conversion while controlling the first shared conversion switch 621 and the sixth conversion switch 672 in the OFF state during the second period.
  • the switch 671 may be controlled to the on state. Accordingly, the first plurality of switches 620 and the fourth plurality of switches 670 may convert DC power into AC power to provide the third conductive pattern 675.
  • the first power application control switch 611 may be provided between the power providing circuit 601 and the first shared conversion switch 621 and the first conversion switch 631. It may be arranged in. In this case, in this case, the first power application control switch 611 applies power to at least one of the first conductive pattern 635, the second conductive pattern 655, and the third conductive pattern 675. In this case, it can be controlled to the on state. The first power application control switch 611 is controlled to be in an off state when power is not applied to any of the first conductive pattern 635, the second conductive pattern 655, and the third conductive pattern 675. May be
  • a shared switch may be further disposed between the power providing circuit 601 and the first shared conversion switch 621.
  • the shared switch is in the on state when applying power to at least one of the first conductive pattern 635, the second conductive pattern 655, and the third conductive pattern 675. Can be controlled.
  • the sharing switch may be controlled to the off state when power is not applied to any of the first conductive pattern 635, the second conductive pattern 655, and the third conductive pattern 675.
  • the first power application control switch 701, the second power application control switch 702, and the third power application control switch 703 may be implemented as a P-MOSFET.
  • the drain portion of the P-MOSFETs of the power application control switches 701, 702, and 703 may be connected to Vdc. By connecting the drain portion to the Vdc, it can serve as a switch to improve the effect of the signal to inhibit the power applied to the specific conductive pattern in the other conductive pattern.
  • At least one of the first power application control switch 701, the second power application control switch 702, or the third power application control switch 703 may be implemented with an N-MOSFET.
  • the first shared conversion switch 702 and the second shared conversion switch 703 may be implemented with N-MOSFTET.
  • the first shared conversion switch 702 and the second shared conversion switch 703 may be implemented with a P-MOSFET.
  • the first conversion switch 704 and the second conversion switch 705 corresponding to the first conductive pattern 706 may be implemented as N-MOSFETs.
  • at least one of the first conversion switch 704 or the second conversion switch 705 may be implemented as a P-MOSFET.
  • the third conversion switch 712 corresponding to the second conductive pattern 716 may be implemented as a P-MOSFET, and the fourth conversion switch 713 may be implemented as an N-MOSFET.
  • the fifth conversion switch 722 corresponding to the third conductive pattern 726 may be implemented as a P-MOSFET, and the sixth conversion switch 723 may be implemented as an N-MOSFET.
  • the first power applying control switch 701 selectively connects only the DC power Vdc and the first conversion switch 704, and the first power applying control switch ( 701 may not be disposed between the DC power Vdc and the first shared conversion switch 702.
  • the wireless power transmission apparatus may include a first power application control switch 701 for selectively connecting only DC power Vdc and the first conversion switch 704, and DC power Vdc. ) And a sharing switch for selectively connecting only the first sharing conversion switch 702.
  • the wireless power transmission apparatus according to the comparative example for comparison with the present invention may not include a power application control switch.
  • the current 801 flowing through the first conductive pattern and the current 802 flowing through the second conductive pattern may have similar waveforms, and are particularly applied to a conversion switch connected to the second conductive pattern.
  • the peak corresponding to the inhibited signal current may be detected at the current 803.
  • 804 represents the current at the power application node connected to the conversion switch connected to the second conductive pattern.
  • the wireless power transmission apparatus may include a power application control switch (eg, 641 in FIG. 6) connected to a second conductive pattern (eg, 655 in FIG. 6).
  • a power application control switch eg, 641 in FIG. 6
  • Waveforms of the current 811 applied to the first conductive pattern (eg, 635 in FIG. 6) and the current 812 applied to the second conductive pattern (eg, 655 in FIG. 6) may be different. .
  • a peak corresponding to the leakage current may not be detected.
  • Can be. 814 represents a current at an input of a power providing circuit (eg, 601 in FIG. 6) connected to a conversion switch (eg, 651 in FIG. 6) connected to a second conductive pattern.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter 10 may apply an electrical signal corresponding to the ping to each of the plurality of conductive patterns simultaneously or sequentially.
  • Ping may refer to the application of a power signal to detect and identify a defined power receiver.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may determine whether an object exists or has been removed within a range (detection area) in which power can be wirelessly transmitted.
  • the sensing area refers to an area in which an object in the area may affect the characteristics of the power of the wireless power transmission apparatus 10. In the induction method, the sensing area may be an interface surface of the wireless power transmission apparatus 10. It can be a range within which power can be delivered.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may detect an electronic device using ping.
  • the detecting process of the electronic device for the wireless power reception in the selected state is a method of receiving a wireless power signal from the power converter or the conductive pattern of the wireless power transmitter 10 instead of receiving a response from the electronic device using the power control message. It may be determined whether an object exists within a predetermined range by detecting a change in the magnitude of the voltage or the current to be formed.
  • the wireless power transmitter 10 in the selected state may detect that an object enters or exits in the detection area.
  • the wireless power transmitter 10 may attempt to distinguish between the wireless power receiver capable of transmitting power wirelessly and other objects (eg, a key, a coin, etc.) among the objects within the sensing area. have. If the power transmitter does not receive sufficient information, the power transmitter may repeatedly perform analog ping and proceed to an identification and configuration phase.
  • the wireless power transmitter 10 may detect a position of a wireless power receiver (eg, an electronic device) placed on the interface surface. If the wireless power transmission apparatus 10 includes one or more transmission conductive patterns or supports free positioning, an attempt may be made to determine the position of the object. Performing a method of checking whether a response to a detection signal is transmitted from the object by using each conductive pattern in the detection state, or after entering the identification state to determine whether identification information is transmitted from the object. can do. The wireless power transmitter 10 may determine a conductive pattern to be used for wireless power transmission based on the information (location of the wireless power receiver) obtained through the above process.
  • a wireless power receiver e.g, an electronic device
  • a small amount of current may be supplied to the transmission conductive pattern, and the inductance or impedance of the transmission conductive pattern may be measured through the sensing unit. If the wireless power transmitter 10 fails the detection process for a predetermined number of times, the wireless power transmitter 10 may not enter the ping phase until the object placed on the interface is removed. The wireless power transmitter 10 may detect the object by detecting that one or more of the frequency, current, and voltage of the power converter due to an object in the sensing area is changed.
  • the wireless power transmitter 10 may select a conductive pattern from which a response signal by the wireless power receiver is detected among the plurality of conductive patterns.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may control a switch connected to the selected conductive pattern to an on state and control the switch connected to the non-selected conductive pattern to an off state.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may perform a procedure defined in, for example, the Qi standard, using the selected conductive pattern.
  • the wireless power transmitter 10 performs a process of detecting an electronic device existing in the sensing area through a power control message.
  • the wireless power transmitter 10 converts the detection process in the ping phase into a digital ping in comparison with the detection process of the electronic device using the characteristics of the wireless power signal in the selected state. Can be.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may detect the electronic device based on at least one of analog detection or digital ping, and the electronic device may be arranged. It is possible to select a conductive pattern or a conductive pattern to be charged.
  • the wireless power transmitter 10 forms a wireless power signal for detecting the electronic device, sends the wireless power signal to the electronic device, demodulates a wireless power signal modulated by the electronic device, and outputs the wireless power signal from the demodulated wireless power signal.
  • a power control message corresponding to the response to the detection signal may be obtained.
  • the wireless power transmitter 10 may recognize the electronic device that is the target of power transmission by receiving a power control message corresponding to the response to the detection signal.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may select a conductive pattern in which a response signal corresponding to the digital ping is detected after performing an operation related to the digital ping.
  • the detection signal formed by the wireless power transmitter 10 to perform a detection process may be a wireless power signal formed by applying a power signal of a specific operating point for a predetermined time.
  • the operation point may mean a frequency, a duty cycle, and an amplitude of a voltage applied to a transmission conductive pattern (Tx coil).
  • the wireless power transmitter 10 may generate the detection signal generated by applying the power signal of the specific operation point for a predetermined time and transmit the same to the electronic device.
  • the wireless power receiver When the wireless power receiver responds to the detection signal, the wireless power receiver sends a signal strength packet or a power transmission end packet indicating the strength of the received power signal to the wireless power transmitter in response to the detection signal. Can be.
  • the strength of the power signal in the message may be used as a value indicating the degree of inductive coupling or resonance coupling for power transmission between the wireless power transmitter 10 and the electronic device. For example, when the power received by the wireless power receiver is lower than the power transmitted by the wireless power transmitter 10, it may be determined that the coupling is low.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may enter the identification and configuration phase by extending the digital detection process. In order to receive the power control message required in the identification and detection state, the wireless power transmitter 10 may maintain a power signal of the specific operating point. On the other hand, when the wireless power transmitter 10 does not find an electronic device capable of delivering power (for example, when there is no response to the power signal), the operating state of the wireless power transmitter 10 is It is possible to return to the selection state.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may enter the identification and setting state.
  • the wireless power transmitter 10 in the identification and setting state may perform an operation of identifying the selected wireless power receiver and receiving setting information.
  • the wireless power receiver may transmit an identification packet including a message indicating identification information.
  • the identification packet may be configured to include version information, a manufacturing code, a basic device identifier, and the like.
  • the wireless power transmission apparatus 10 may generate a power transfer contract used for power charging with the electronic device based on the identification information or the setting information.
  • the power transfer protocol may include limits of parameters that determine power transfer characteristics in a power transfer state.
  • the message sent by the wireless power receiver may be configured to include information indicating a version of a protocol for wireless power transmission, information identifying a manufacturer of the electronic device, information indicating the presence or absence of an extended device identifier, and a basic device identifier. . If it is indicated that the extended device identifier exists in the information indicating the presence or absence of the extended device identifier, an extended identification packet including the extended device identifier may be separately transmitted. When the extended device identifier is used, information based on the manufacturer's identification information, the basic device identifier and the extended device identifier may be used to identify the electronic device.
  • the electronic device may transmit a configuration packet as a power control message.
  • the configuration packet indicates the power class, information on the expected maximum power, the number of option configuration packets, an indicator indicating the window size for the average received power, and a method of determining the current of the main cell on the wireless power transmission apparatus 10 side. It may be configured to include an indicator and the like.
  • the apparatus 10 for transmitting power wirelessly may perform at least some of the above-described processes simultaneously or sequentially on a plurality of conductive patterns, and may select a conductive pattern in which a response defined in the standard is detected as a conductive pattern to perform charging. have.
  • the wireless power transmitter 10 may end the identification and setup state in order to find another electronic device before entering the power transfer phase.
  • the wireless power transmitter 10 may control to apply an electrical signal of an AC waveform to the selected conductive pattern by using a shared switch and a switch corresponding to the selected conductive pattern.
  • the leakage current can be prevented from flowing to the conductive patterns other than the selected conductive pattern.
  • 10A is a detailed block diagram of a wireless power transmitter and a wireless power receiver according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter 1000 may include a transmission side resonator (Tx resonator) 1011, a control circuit 1012, and a communication circuit 1013 (eg, an out-of-band signaling circuit). , A matching circuit 1016, a power adapter 1017, a power generation circuit 1018, or a sensing circuit 1019.
  • the electronic device 1050 may include a reception side resonator 1051, a control circuit 1052, a communication circuit 1053, a rectifier circuit 1054, an adjustment circuit 1055, a switch circuit 1056, or a battery ( 1057).
  • the power adapter 1017 may output DC power having a set voltage value.
  • the voltage value of the DC power output from the power adapter 1017 may be controlled by the control circuit 1012.
  • At least one of the control circuit 1012 or the control circuit 1052 may perform operations such as a general purpose processor such as a CPU, a minicomputer, a microprocessor, a micro controlling unit (MCU), a field programmable gate array (FPGA), and the like. It can be implemented in a variety of circuits, there is no limit to the kind.
  • the power generation circuit 1018 may receive a DC current from the power adapter 1017.
  • the power generation circuit 1018 may amplify the DC current with a set gain.
  • the DC power can be converted into AC based on the signal input from the control circuit 1012.
  • the power generation circuit 1018 may output AC power.
  • the power generation circuit 1018 may include an inverter, and the DC current may be converted into AC power using the inverter.
  • the matching circuit 1016 may perform impedance matching. For example, the impedance viewed from the matching circuit 1016 can be adjusted to control the output power to be high efficiency or high output.
  • the matching circuit 1016 may adjust the impedance based on the control of the control circuit 1012.
  • the matching circuit 1016 may include at least one of a conductive pattern or a capacitor.
  • the control circuit 1012 may control a connection state with at least one of the conductive pattern and the capacitor, thereby performing impedance matching.
  • the electronic device 1050 may include a matching circuit (not shown) that performs a similar or identical operation to the matching circuit 1016 of the wireless power transmission apparatus 1000.
  • the sensing circuit 1019 may sense a load change by the electronic device 1050 through the Tx resonator 1011 or the power generation circuit 1018.
  • the sensing result of the sensing circuit 1019 may be provided to the control circuit 1012.
  • the electronic device 1050 may include a sensing circuit (not shown) that performs a similar or identical operation to the sensing circuit 1019 of the wireless power transmission apparatus 1000.
  • the Tx resonator 1011 may transmit the input AC power to the Rx resonator 1051.
  • the Tx resonator 1011 and the Rx resonator 1051 may be implemented as a resonant circuit having the same resonant frequency.
  • the resonant frequency may be 6.78 MHz.
  • the Tx resonator 1011 may include a conductive pattern or a capacitor for converting input AC power into electromagnetic waves having the resonance frequency.
  • the Rx resonator 1051 may receive power for charging.
  • the Tx resonator 1011 may include a plurality of conductive patterns.
  • the communication circuit 1013 may communicate with the communication circuit 1053 of the electronic device 1050.
  • the wireless power transmitter 1000 may perform communication (WiFi, ZigBee, BT / BLE) with the electronic device 1050 at a bidirectional 2.4 GHz frequency.
  • the rectifier circuit 1054 may rectify the wireless power received by the Rx resonator 1051 in the form of direct current.
  • it may be implemented in the form of a bridge diode.
  • the adjusting circuit 1055 may convert the rectified power into a set gain.
  • the adjustment circuit 1055 may convert the rectified power such that the voltage at the output terminal is 5V.
  • thresholds eg, minimum and maximum values
  • the adjustment circuit 1055 may include a DC / DC converter (not shown).
  • the switch circuit 1056 may connect the adjustment circuit 1055 and the battery 1057.
  • the switch circuit 1056 may maintain an on / off state according to the control of the control circuit 1052.
  • the switch circuit 1056 may be omitted.
  • the battery 1057 may store the converted power input from the adjustment circuit 1055 when the switch circuit 1056 is in the on state.
  • the control circuit 1012 may control the components included in the wireless power transmitter 1000. For example, the control circuit 1012 may control to initiate or end wireless power transfer to the power adapter 1017.
  • 10B is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter 1000 may apply an electrical signal corresponding to the beacon for object detection simultaneously or sequentially to each of the plurality of conductive patterns.
  • the beacon causes a short beacon or communication circuit 1053 of an electronic device to detect a load change caused by an object placed in the charging region, for example, as defined in the AFA standard.
  • an Advertisement signal in a BLE communication scheme may include at least one of the long beacons used to transmit.
  • the wireless power transmitter 1000 may select a conductive pattern from which a load change is detected, from among the plurality of conductive patterns.
  • the wireless power transmitter 1000 may control a switch connected to the selected conductive pattern to an on state and may control a switch connected to the non-selected conductive pattern to an off state.
  • the apparatus 1000 for transmitting power wirelessly may perform an operation after being defined in the AFA standard.
  • the apparatus 1000 for transmitting power wirelessly may receive an advertisement signal through the communication circuit 1013, and may control to transmit a connection request signal in response thereto. Accordingly, a BLE connection may be established between the wireless power transmitter 1000 and the electronic device 1050.
  • the apparatus 1000 may transmit and receive a PTU statcic signal and a PRU static signal, and may receive a PRU dynamic signal.
  • the wireless power transmitter 1000 may control to apply an electrical signal of an AC waveform to the selected conductive pattern by using a shared switch and a switch corresponding to the selected conductive pattern. Accordingly, it is possible to prevent the leakage current from being applied to the remaining conductive patterns which are not selected.
  • the wireless power transmitter 1000 may transmit a control signal (PRU control) for commanding a charge start to the electronic device 1050.
  • the electronic device 1050 may turn on the switch circuit 1056 in response to the reception of the control signal, thereby charging the battery 1057.
  • a charger (not shown) may be further disposed between the switch circuit 1056 and the battery 1057, and the charger may be in a predetermined mode (eg, a constant current (CC) mode).
  • the battery 1057 may be charged in a constant voltage (CV) mode.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmission apparatus may select a conductive pattern determined to be disposed on the electronic device, from among the plurality of conductive patterns.
  • the wireless power transmission apparatus may select the conductive pattern determined to be disposed in the electronic device according to the method defined in the Qi standard or the method defined in the AFA standard.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may include various arrangement sensing circuits capable of detecting a physical arrangement such as a hole sensing circuit so as to correspond to each of the plurality of conductive patterns, and based on data from the arrangement sensing circuit. It is also possible to select the conductive pattern judged to be disposed.
  • the method for the wireless power transmitter to detect the electronic device, and accordingly, there will be no limitation on the method for the wireless power transmitter to select the conductive pattern determined by the electronic device from among the plurality of conductive patterns. It will be easy to understand.
  • the wireless power transmitter may control a switch connected to the selected conductive pattern to an on state and control the switch connected to the non-selected conductive pattern to an off state. Accordingly, the wireless power transmission apparatus can prevent the leakage current from flowing in the remaining conductive patterns other than the selected conductive pattern.
  • the wireless power transmitter may determine a frequency of power to be transmitted. For example, an AC frequency for power transmission defined in the standard may be defined according to a charging scheme, and the wireless power transmission apparatus may determine the corresponding frequency.
  • the wireless power transmitter may control to apply an electrical signal of an AC waveform having a determined frequency to the selected conductive pattern by using a shared switch and a switch corresponding to the selected conductive pattern.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of a wireless power transmission apparatus supporting a plurality of wireless charging standard schemes according to various embodiments of the present disclosure.
  • One end of the power providing circuit 1201 may be connected to the ground 1200, and may provide direct current power.
  • the power supply circuit 1201 may supply power to at least one of the first conductive pattern 1236 and the second conductive pattern 1246.
  • a first power application control switch 1211 capable of selectively connecting the power supply circuit 1201 and the first conductive pattern 1236 may be connected.
  • a second power application control switch 1212 capable of selectively connecting the power supply circuit 1201 and the second conductive pattern 1246 may be connected. .
  • the first shared conversion switch 1221, the second shared conversion switch 1222, the first conversion switch 1231, and the second conversion switch 1232 may constitute a bridge circuit. One end of the second shared conversion switch 1222 and the second conversion switch 1232 may be connected to the ground 1233.
  • the first capacitor 1235 may configure the first resonant circuit 1230 together with the first conductive pattern 1236.
  • the first resonant circuit 1230 may have a resonant frequency of, for example, 100 to 205 kHz as defined in the Qi standard.
  • the control circuit (not shown) includes ON / OFF of the first shared conversion switch 1221, the second shared conversion switch 1222, the first conversion switch 1231, and the second conversion switch 1232.
  • the input DC power can be converted into an AC power having any one of a determined frequency, for example, a frequency in the range of 100 to 205 kHz.
  • the converted AC power may be provided to the first resonant circuit 1230.
  • the on / off period of the first shared conversion switch 1221 and the second shared conversion switch 1222 may be set to correspond to any frequency in the range of 100 to 205 kHz.
  • the first shared conversion switch 1221, the second shared conversion switch 1222, the third conversion switch 1241 and the fourth conversion switch 1242 may constitute a bridge circuit. One end of the second shared conversion switch 1222 and the fourth conversion switch 1242 may be connected to the ground 1243.
  • the second capacitor 1245 may configure the second resonant circuit 1240 together with the second conductive pattern 1246.
  • the second resonant circuit 1240 may have a resonant frequency of 6.78 MHz, as defined, for example, in the AFA standard.
  • the control circuit (not shown) turns on / off the first shared conversion switch 1221, the second shared conversion switch 1222, the third conversion switch 1241 and the fourth conversion switch 1242.
  • the input DC power can be converted into AC power having a determined frequency, for example, a frequency of 6.78 MHz.
  • the converted AC power may be provided to the second resonant circuit 1240.
  • the on / off periods of the first shared conversion switch 1221 and the second shared conversion switch 1222 may be set to correspond to a frequency of 6.78 MHz.
  • the wireless power transmission apparatus may set the on / off period of the switch for sharing conversion differently according to the determined charging method.
  • the first power application control switch 1211 selectively connects only the power providing circuit 1201 and the first conversion switch 1231, and the first power application control switch. 1211 may not be disposed between the power providing circuit 1201 and the first shared conversion switch 1221.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may include a first power application control switch 1211 selectively connecting only the power providing circuit 1201 and the first conversion switch 1231, and a power providing circuit. It may also include a sharing switch for selectively connecting only the 1201 and the first shared conversion switch 1221.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter (or a control circuit included in the wireless power transmitter) may detect an electronic device for receiving wireless power.
  • the wireless power transmission device may detect the electronic device according to a procedure defined in various charging schemes.
  • the wireless power transmitter may determine a wireless charging method of the electronic device.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may control a switch connected to a conductive pattern corresponding to the determined wireless charging method to an on state and control the switch connected to the remaining conductive pattern to an off state.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may control to apply an electrical signal of an AC waveform having a frequency corresponding to the determined wireless charging scheme to the selected conductive pattern by using a sharing switch and a switch corresponding to the selected conductive pattern. Can be.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmission apparatus according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power transmitter of FIG. 14 includes a power supply circuit providing direct current power, a first conductive pattern, a second conductive pattern, a first plurality of first conductive patterns, and a first plurality of first conductive patterns connected to one end of the second conductive pattern.
  • the switch may include a plurality of switches, a second plurality of switches connected to the other end of the first conductive pattern, and a third plurality of switches connected to the other end of the second conductive pattern.
  • the wireless power transmitter may select a conductive pattern to charge the first conductive pattern.
  • the wireless power transmission device applies power set to detect the electronic device to the first conductive pattern and the second conductive pattern, and the first conductive pattern and the second conductive pattern.
  • the first conductive pattern may be selected as the conductive pattern to perform the charging based on the impedance change detected in each.
  • the power set to detect the electronic device may be at least one of a power corresponding to a ping defined in the Qi standard or a short beacon or long beacon defined in the AFA standard.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may connect the first conductive pattern and the power providing circuit and may not connect the second conductive pattern and the power providing circuit.
  • the wireless power transmitter may control a fourth switch for selectively connecting the power supply circuit and the first conductive pattern to an on state, and control the power supply circuit and the second conductive pattern.
  • the fifth switch for selectively connecting may be controlled to the off state.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may control the first plurality of switches and the second plurality of switches, convert the DC power into first AC power, and apply the same to the first conductive pattern.
  • an apparatus for transmitting wireless power may include converting the direct current power into the first alternating current power having a frequency corresponding to the first conductive pattern. Can control two switches.
  • the apparatus for transmitting power wirelessly may control the first plurality of switches and the second plurality of switches to define the DC power in a first charging scheme corresponding to the first conductive pattern. It may be converted into the first AC power having a predetermined frequency and applied to the first conductive pattern.
  • Each of the above-described components of the wireless power transmitter may be configured with one or more components, and the name of the corresponding component may vary according to the type of wireless power transmitter.
  • the wireless power transmission apparatus may be configured to include at least one of the aforementioned components, and some components may be omitted or further include other additional components.
  • some of the components of the electronic device according to various embodiments of the present disclosure may be combined to form a single entity, and thus may perform the same functions of the corresponding components before being combined.
  • module may refer to a unit including one or a combination of two or more of hardware, software, or firmware.
  • the term “module” may be interchangeably used with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, or circuit.
  • the module may be a minimum unit or part of an integrally constructed part.
  • the module may be a minimum unit or part of performing one or more functions.
  • the module may be implemented mechanically or electronically.
  • a “module” is one of application-specific integrated circuit (ASIC) chips, field-programmable gate arrays (FPGAs), or programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGAs field-programmable gate arrays
  • programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • an apparatus e.g., modules or functions thereof
  • method e.g., operations
  • an apparatus e.g., modules or functions thereof
  • method e.g., operations
  • a processor e.g, the control circuit 52
  • the one or more processors may perform a function corresponding to the command.
  • the computer-readable storage medium may be, for example, a memory included in the wireless power transmission device.
  • the computer-readable recording medium may include a hard disk, a floppy disk, a magnetic medium (for example, magnetic tape), an optical media (for example, a compact disc read only memory (CD-ROM), a DVD). (digital versatile disc), magneto-optical media (such as floptical disk), hardware devices (such as read only memory, random access memory (RAM), or flash memory Etc.
  • the program instructions may include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code executable by a computer using an interpreter, etc.
  • the above-described hardware device may include It can be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the various embodiments, and vice versa.
  • Modules or program modules according to various embodiments may include at least one or more of the above components, some may be omitted, or further include other components. Operations performed by modules, program modules, or other components in accordance with various embodiments may be executed in a sequential, parallel, repetitive, or heuristic manner. In addition, some operations may be executed in a different order, may be omitted, or other operations may be added.
  • a storage medium storing instructions, wherein the instructions are configured to cause the at least one processor to perform at least one operation when executed by at least one processor, the at least one The operation of selecting the conductive pattern to perform the charging of the first conductive pattern; Connecting the first conductive pattern and the power providing circuit and not connecting the second conductive pattern and the power providing circuit; And controlling the first plurality of switches and the second plurality of switches, converting DC power into first AC power, and applying the same to the first conductive pattern.

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로, 제 1 도전성 패턴, 제 2 도전성 패턴, 상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들, 상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들, 상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하도록 제어하고, 상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 3 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 2 교류 전력으로 변환하여 상기 제 2 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다. 이 밖의 다양한 실시예가 가능한다.

Description

무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법
본 발명의 다양한 실시예는, 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도전성 패턴을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
최근 무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 충전 장치에 다양한 전자 장치에 대해서 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다.
이러한 무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 전자 장치를 별도의 충전 커넥터로 연결하지 않고, 단지 충전 패드에 올려놓기만 하면 자동으로 배터리가 충전이 될 수 있는 시스템이다.
이러한 무선 충전 기술에는 크게 코일을 이용한 전자기 유도방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/Micro Wave Radiation) 방식이 있다.
무선 충전에 의한 전력 전송 방법은 송신단의 제 1 코일과 수신단의 제 2 코일 간의 전력을 전송하는 방식이다. 송신단에서 자기장을 발생시키고 수신단에서 자기장의 변화에 따라 전류가 유도 또는 공진 되어 에너지를 만들어 낸다.
최근 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식을 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: 스마트 폰)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 전력 송신 장치의 전송 코일과 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진에 의해 전력 수신 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
전자기 유도 방식 또는 공진 방식을 이용하는 무선 전력 송신 장치는 도전성 패턴을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 관련 표준에서 정의된 주파수의 교류 전류를 도전성 패턴에 인가할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 충전 위치의 자유도 향상을 위하여 복수 개의 도전성 패턴을 포함할 수 있다. 복수 개의 도전성 패턴 각각에는 교류 전류 생성을 위한 회로, 예를 들어 브릿지 회로(bridge circuit)가 연결될 수 있다. 브릿지 회로 각각은 복수 개의 스위치, 예를 들어 복수 개의 FET(field effect transistor)를 포함할 수 있다.
복수 개의 도전성 패턴 각각의 출력단들은 서로 연결될 수 있다. 무선 전력 송신 장치가, 특정 도전성 패턴에 전력을 인가하도록 제어하는 경우에, 특정 도전성 패턴 이외의 다른 도전성 패턴에도 누설 전류가 흐를 수 있다. 또는 특정 도전성 패턴에서 생성된 전자기장이 다른 도전성 패턴에 영향을 줄 수 있다. 그에 의해, 다른 도전성 패턴에서 특정 도전성 패턴에 인가된 전력을 저해하는 신호(역기전력)가 생성될 수 있다. 특정 도전성 패턴에 요구되는 충분한 전력이 인가되지 않을 경우(예를 들어, 충분한 전압이 걸리지 않거나, 충분한 크기의 전류가 흐를 수 없는 경우) 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법은, 상술한 문제점 또는 다른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수 개의 도전성 패턴들이, 교류 전류 생성을 위한 회로의 스위치의 적어도 일부를 공유할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 그 동작 방법은, 특정 도전성 패턴에 설정된 전력이 인가되고, 특정 도전성 패턴 이외의 다른 도전성 패턴에는 전력이 인가되지 않도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로; 제 1 도전성 패턴; 제 2 도전성 패턴; 상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들; 상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들; 상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들; 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하도록 제어하고, 상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 3 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 2 교류 전력으로 변환하여 상기 제 2 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로, 제 1 도전성 패턴, 제 2 도전성 패턴, 상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들, 상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들, 상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법은, 상기 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴을 선택하는 동작; 상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 전력 제공 회로를 연결하고, 상기 제 2 도전성 패턴과 상기 전력 제공 회로를 연결하지 않는 동작; 및 상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로; 제 1 도전성 패턴; 제 2 도전성 패턴; 복수 개의 공용 변환용 스위치들; 상기 복수 개의 공용 변환용 스위치들과 함께 제 1 브릿지 회로를 구성하는 제 1 복수 개의 스위치들; 및 상기 복수 개의 공용 변환용 스위치들과 함께 제 2 브릿지 회로를 구성하는 제 2 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 브릿지 회로는, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴으로 인가하도록 설정되고, 상기 제 2 브릿지 회로는, 상기 직류 전력을 제 2 교류 전력으로 변환하여 상기 제 2 도전성 패턴으로 인가하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 복수 개의 도전성 패턴 중 적어도 하나의 도전성 패턴에 전력이 공급될 때, 나머지 도전성 패턴에 불필요 전력 발생이 감소 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하여, 복수 개의 도전성 패턴 중 적어도 하나의 도전성 패턴에 전력이 공급될 때, 공급되는 도전성 패턴에 인가된 전력을 저해하는 신호(역기전력) 요소를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력을 수신하는 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 개념도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 도전성 패턴 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 도전성 패턴의 회로 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 도전성 패턴의 회로도를 도시한다.
도 5는 브릿지 회로의 동작을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세 개의 도전성 패턴을 가지는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 FET 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명과의 비교 예와 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치에서의 누설 전류 여부를 확인하기 위한 실험 결과를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 AFA 표준에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 상세 블록도이다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AFA 표준에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 무선 충전 표준 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 14는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 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 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 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, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다. 전자 장치는, 무선 전력을 무선으로 송신 또는 수신할 수 있는 장치라면 제한이 없다.
무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 전자 장치(예: 휴대폰)의 배터리를 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 충전할 수 있는 시스템이다. 무선 충전 기술은 전자 장치를 충전하기 위한 별도의 외부 장치(예: TA 어댑터)가 필요하지 않으므로 전자 장치의 휴대성을 높일 수 있고, 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터가 없어 방수 기능을 높일 수 있는 장점이 있다.
무선 전력 송신 장치는 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(inductive coupling) 방식과 특정 주파수의 무선 전력 신호에 의하여 발생하는 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(electromagnetic resonance coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 무선 전력 수신 장치로 전력을 전달할 수 있다.
전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 방법은, 1차 도전성 패턴 및 2차 도전성 패턴을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 기술로, 하나의 도전성 패턴에서 전자기 유도 현상에 의하여 생성되는 변화하는 자기장에 의하여 다른 도전성 패턴 쪽에 전류가 유도됨으로써 전력이 전달되는 것을 말한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치에서 전송한 무선 전력 신호에 의하여 전자 장치에서 전자기적 공진이 발생하고, 상기 공진 현상에 의하여 무선 전력 송신 장치로부터 전자 장치로 전력이 전달되는 것을 말한다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 전송기의 전력 전달 시 상기 무선 전력 송신 장치 내의 1차 도전성 패턴(primary coil)에 흐르는 전압 또는 전류가 변화되면, 그 전류에 의해 1차 도전성 패턴을 통과하는 자기장이 변화한다. 이와 같이 변화된 자기장은 무선 전력 수신 장치 내의 2차 도전성 패턴(secondary coil) 측에 기전력을 발생시킨다. 각 도전성 패턴을 포함하는 상기 무선 전력 송신 장치 및 상기 무선 전력 수신 장치 사이의 배열(alignment) 및 거리(distance)의 영향을 받을 수 있다. 한편, 무선 전력 전달을 위하여 상기 무선 전력 송신 장치는 평평한 표면(flat surface) 형태의 인터페이스 표면(interface surface)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에는 하나 이상의 전자 장치가 놓일 수 있으며, 상기 인터페이스 표면의 하부에는 전송 도전성 패턴이 장착될 수 있다. 또한, 상기 인터페이스 표면의 상부에는 상기 전자 장치가 놓일 위치를 지시하는 배열 지시부가 형성될 수 있다. 상기 배열 지시부는 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착된 전송 도전성 패턴과 상기 수신 도전성 패턴 사이의 배열이 적합하게 이루어질 수 있는 상기 전자 장치의 위치를 지시할 수 있다. 어떤 실시 예들에서, 상기 배열 지시부는 단순한 표시(marks)일 수 있다. 어떤 실시 예들에서는, 상기 배열 지시부가 상기 전자 기기의 위치를 가이드하는 돌출 구조의 형태로 형성될 수 있다. 또한 어떤 실시 예들에서는, 상기 배열 지시부가 상기 인터페이스 표면의 하부에 장착되는 자석과 같은 자성체의 형태로 형성되어, 상기 전자 장치 내부에 장착된 다른 극의 자성체와의 상호간 인력에 의하여 상기 도전성 패턴들이 적합한 배열을 이루도록 가이드할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치(예: 전자 장치)는 충전 효율을 향상시키기 위해 배열 상태에 따른 피드백을 출력할 수 있다. 상기 피드백은 음성메시지, 미리 정해진 효과음, 진동, 문자 메시지, 디스플레이를 통한 배열을 교정하는 예를 나타내는 동영상 등이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치는 하나 이상의 전송 도전성 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 무선 전력 전송기는 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴 중에서 상기 전자 기기의 수신 도전성 패턴과 적합하게 배열된 일부의 도전성 패턴을 선택적으로 이용하여 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 또한 상기 도전성 패턴은 이동 가능한 형태의 도전성 패턴일 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 위치 감지부를 통해 무선 전력 수신 장치의 위치가 판단될 경우, 상기 전송 도전성 패턴과 및 상기 전자 기기의 상기 수신 도전성 패턴의 중심간 거리(distance)가 일정 범위 이내가 되도록 상기 전송 도전성 패턴을 이동시키거나, 상기 전송 도전성 패턴과 상기 수신 도전성 패턴의 중심이 중첩되도록 상기 전송 도전성 패턴을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들 중 일부의 도전성 패턴들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)를 더 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신 장치의 위치가 감지되면, 감지된 위치를 고려하여 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들 중 상기 무선 전력 수신 장치의 수신 도전성 패턴과 유도 또는 공진 결합 관계에 놓일 수 있는 도전성 패턴들이 연결될 수 있도록 상기 다중화기를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치의 전력 변환부는 하나 이상의 전송 도전성 패턴들 및 각 전송 도전성 패턴들과 연결된 공진 형성 회로를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 변환부는 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들 중 일부의 도전성 패턴들의 연결을 수립하고 해제하는 다중화기(Multiplexer)를 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들은 동일한 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들의 일부가 서로 다른 공진 주파수를 갖도록 설정될 수 있으며, 이는 상기 하나 이상의 전송 도전성 패턴들과 각각 연결된 상기 공진 형성 회로들이 어떠한 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 갖는지에 따라 결정될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력을 수신하는 전자 장치의 블록도를 도시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(10)는 전력 송신 회로(11), 제어 회로(12), 통신 회로(13) 또는 센싱 회로(14) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전력을 무선으로 수신하는 전자 장치(50)는 전력 수신 회로(51), 제어 회로(52), 통신 회로(53), 센싱 회로(54) 또는 디스플레이(55) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 송신 회로(11)는 전자 장치(50)로 전력을 제공할 수 있다. 전력 송신 회로(11)는 전력 어댑터(11a), 전력 생성 회로(11b), 매칭 회로(11c), 도전성 패턴(예: 코일)(11L), 또는 제1 통신 회로(13a)를 포함할 수 있다. 전력 송신 회로(11)는 상기 도전성 패턴(11L)을 통하여 무선으로 전자 장치(50)에 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 전력 송신 회로(11)는 외부로부터 직류 또는 교류 파형의 형태로 전력을 공급 받을 수 있으며, 상기 공급 받은 전력을 교류 파형의 형태로 전자 장치(50)에 공급할 수 있다. 도전성 패턴(11L)은 복수 개의 도전성 패턴을 포함할 수 있다.
전력 어댑터(11a)는 외부로부터 교류 또는 직류 전원을 입력받거나, 내장된 배터리 장치의 전원 신호를 수신하여 설정된 전압 값을 가지는 직류 전력으로 출력할 수 있다. 전력 어댑터(11a)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어 회로(12)에 의하여 제어될 수 있다. 전력 어댑터(11a)로부터 출력되는 직류 전력은 전력 생성 회로(11b)로 출력될 수 있다.
전력 생성 회로(11b)는 전력 어댑터(11a)로부터 출력된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 출력할 수 있다. 전력 생성 회로(11b)는 소정의 증폭기(미도시)를 포함할 수도 있다. 전력 어댑터(11a)를 통해 입력되는 직류 전압 또는 전류가 설정된 이득(gain)보다 작으면 상기 증폭기를 이용하여 설정된 값 으로 증폭할 수 있다. 전력 생성 회로(11b)는 제어 회로(12)로부터 입력되는 제어 신호에 기초하여 전력 어댑터(11a)로부터 입력되는 직류 전류를 교류로 변환하는 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 전력 생성 회로(11b)는 복수 개의 스위치를 포함하는 브릿지 회로를 포함할 수 있다. 도전성 패턴(11L)에는 복수 개의 도전성 패턴이 포함될 수 있으며, 복수 개의 도전성 패턴은, 전력 생성 회로(11b)의 적어도 일부를 공유할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 예를 들어, 전력 생성 회로(11b)는 소정의 인버터를 통해 상기 직류 전류를 교류로 변환할 수 있다. 전력 생성 회로(11b)는 게이트 구동 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 게이트 구동 장치가 상기 직류 전류를 온(on)/오프(off)하여 제어하면서 교류로 변경할 수도 있다. 또는, 전력 생성 회로(11b)는 무선 전원 발생기(예: 오실레이터)를 통해 교류 전원 신호를 생성할 수도 있다.
매칭 회로(11c)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성 회로(11b)로부터 출력된 교류 신호가 도전성 패턴(11L)에 전달되면, 상기 교류 신호에 의하여 도전성 패턴(11L)에 전자기장이 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 복수 개의 도전성 패턴 중 일부에만 교류 신호가 제공될 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 매칭 회로(11c)의 임피던스를 조정하여 상기 형성된 전자기장 신호의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 매칭 회로(11c)는 임피던스 조정에 의해 도전성 패턴(11L)을 통해 전자 장치(50)로 전송되는 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로(11c)는 제어 회로(12)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(11c)는 인덕터(예를 들어, 도전성 패턴), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(12)는 스위치 장치를 통해 상기 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 제어 회로(12) 또는 제어 회로(52) 중 적어도 하나는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
상기 도전성 패턴(11L)은 전류가 인가되면 전자 장치(50)에 전류를 유도 또는 공진 시키기 위한 자기장을 형성할 수 있다. 상기 제1 통신 회로(13a)(예: 공진 회로)는 상기 도전성 패턴(11L)에 의해 발생되는 전자기파를 이용하여 인-밴드(in-band) 형식으로 통신(예: 데이터 통신)을 수행할 수 있다.
센싱 회로(14)는 전력 송신 회로(11)의 도전성 패턴(11L)에 인가되는 전류/전압의 변화를 센싱할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는 도전성 패턴(11L)에 인가되는 전류/전압의 변화에 따라 상기 전송될 전력의 양이 변화할 수 있다. 또는, 센싱 회로(14)는 무선 전력 송신 장치(10)의 온도 변화를 센싱할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 센싱 회로(14)는 전류/전압 센서 또는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 센싱 회로(14)의 일부, 예를 들어 전류/전압 센서는 전력 송신 회로(11)에 포함될 수 있으며, 다른 일부, 예를 들어 온도 센서는 전력 송신 회로(11)의 외부에 배치될 수도 있다.
제어 회로(12)는 전력 송신 회로(11)를 통해 전자 장치(50)로 무선으로 전력을 전송하도록 제어할 수 있다. 제어 회로(12)는 통신 회로(13)를 통해 상기 전자 장치(50)로부터 무선으로 정보를 송신 또는 수신하도록 제어할 수 있다.
한 실시에 따르면, 상기 수신된 정보는 상기 전자 장치(50)의 배터리 상태와 관련된 충전 설정 정보, 상기 전자 장치(50)로 전송되는 전력의 양의 조절과 관련된 전력량 제어 정보, 상기 전자 장치(50)의 충전 환경과 관련된 환경 정보 또는 상기 전자 장치(50)의 시간 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 충전 설정 정보는 무선 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(50) 간 무선 충전 시점에서의 전자 장치(50)의 배터리 상태와 관련된 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 충전 설정 정보는 상기 전자 장치(50)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전력량 제어 정보는 무선 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(50) 간 무선 충전 중 전자 장치(50)에 충전된 전력량의 변화에 따라 상기 전송된 초기 전력의 양을 제어하기 위한 정보일 수 있다.
상기 환경 정보는 전자 장치(50)의 센싱 회로(54)에 의해 상기 전자 장치(50)의 충전 환경을 측정한 정보로서, 예를 들어, 상기 전자 장치(50)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 포함하는 온도 데이터, 상기 전자 장치(50) 주변의 조도(밝기)를 나타내는 조도 데이터, 또는 상기 전자 장치(50) 주변의 소리(소음)를 나타내는 소리 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어 회로(12)는 상기 수신된 정보 중 상기 충전 설정 정보에 기반하여 전자 장치(50)로 전송될 전력을 생성하거나 전송하도록 제어될 수 있다. 또는, 제어 회로(12)는 상기 수신된 정보 중 적어도 일부(예: 상기 전력량 제어 정보, 환경 정보 또는 시간 정보 중 적어도 하나)에 기반하여 전자 장치(50)로 전송하는 전력의 양을 결정 하거나 변경할 수 있다. 또는, 매칭 회로(11c)가 임피던스를 변경하도록 제어할 수 있다.
통신 회로(13)는 전자 장치(50)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(13)는 전자 장치(50)의 통신 회로(53)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(13)는 상기 신호를 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 통신 회로(13)는 전력 송신 회로(11)와 하나의 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신 장치(10)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제1 통신 회로(13a), 또는 전력 송신 회로(11)와 상이한 하드웨어로 구현되어 무선 전력 송신 장치(10)가 아웃-오브-밴드(out-of-band) 형식으로 통신을 수행할 수 있는 제2 통신 회로(13b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 통신 회로(13)가 인-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 상기 제1 통신 회로(13a)를 포함하는 경우, 상기 제1 통신 회로(13)는 전력 송신 회로(11)의 도전성 패턴(11L)을 통해 수신되는 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 수신할 수 있다. 제어 회로(12)는 상기 수신된 전자기장 신호의 주파수 및 신호 레벨을 복호화하여 상기 전자 장치(50)로부터 수신되는 정보를 추출할 수 있다. 또는, 상기 제1 통신 회로(13)는 전력 송신 회로(11)의 도전성 패턴(11L)에 전자 장치(50)로 전송하고자 하는 무선 전력 송신 장치(10)의 정보에 대한 신호를 인가하거나, 매칭 회로(11c)로부터 출력되는 신호가 상기 도전성 패턴(11L)에 인가됨으로써 발생되는 전자기장 신호에 무선 전력 송신 장치(10)의 정보에 대한 신호를 추가하여 전자 장치(50)로 전송할 수 있다. 제어 회로(12)는 매칭 회로(11c)에 포함된 스위치 장치의 온/오프 제어를 통해 상기 매칭 회로(11c)의 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와 연결 상태를 변화시켜 출력되도록 제어할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 통신 회로(13)가 아웃-오브-밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있는 상기 제2 통신 회로(13b)를 포함하는 경우, 상기 제2 통신 회로(13b)는 전자 장치(50)의 통신 회로(53)(예: 제2 통신 회로(282))와 NFC(near field communication), Zigbee 통신, 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신, 또는 BLE(bluetooth low energy) 방식 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
상술한 통신 회로(13)의 통신 방식은 단순히 예시적인 것이며, 본 발명의 실시 예들은 통신 회로(13)에서 수행하는 특정 통신 방식으로 그 권리범위가 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(50)는 전력 수신 회로(51), 제어 회로(52), 통신 회로(53), 센싱 회로(54), 또는 디스플레이(55)를 포함할 수 있다. 전자 장치(50)의 전력 수신 회로(51)는 무선 전력 송신 장치(10)의 전력 송신 회로(11)로부터 전력을 수신할 수 있다. 전력 수신 회로(51)는 내장된 배터리의 형태로 구현될 수도 있으며, 또는 전력 수신 인터페이스의 형태로 구현되어 외부로부터 전력을 수신하도록 구현될 수도 있다. 전력 수신 회로(51)는 매칭 회로(51a), 정류 회로(51b), 조정 회로(51c), 스위치 회로(51d), 배터리(51e) 또는 도전성 패턴(276)을 포함할 수 있다.
전력 수신 회로(51)는 전력 송신 회로(11)의 도전성 패턴(11L)에 인가된 전류/전압에 대응하여 발생된 전자기파 형태의 무선 전력을 도전성 패턴(276)을 통해 수신할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신 회로(51)는 전력 송신 회로(11)의 도전성 패턴(11L)과 전력 수신 회로(51)의 도전성 패턴(51L)에 형성된 기전력을 이용하여 전력을 수신할 수 있다.
매칭 회로(51a)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(10)의 도전성 패턴(11L)을 통해 전송된 전력이 도전성 패턴(51L)에 전달되어 전자기장이 형성될 수 있다. 매칭 회로(51a)는 임피던스를 조정하여 상기 형성된 전자기장 신호의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 매칭 회로(51a)는 이러한 임피던스 조정에 의해 도전성 패턴(51L)을 통해 무선 전력 송신 장치(10)로부터 수신되는 입력 전력이 고효율 및 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로(51a)는 제어 회로(52)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(51a)는 인덕터(예를 들어, 도전성 패턴), 커패시터 또는 스위치 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(52)는 상기 스위치 장치를 통해 상기 인덕터 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
정류 회로(51b)는 도전성 패턴(276)에 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있으며, 예를 들어 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다.
조정 회로(273)는 정류된 전력을 설정된 전압 또는 전류로 컨버팅할 수 있다. 조정 회로(273)는 DC/DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정 회로(273)는 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 또는, 조정 회로(273)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 최소값 또는 최대값이 설정될 수 있다.
스위치 회로(51d)는 조정 회로(273) 및 배터리(51e)를 연결할 수 있다. 스위치 회로(51d)는 제어 회로(52)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다.
배터리(51e)는 조정 회로(273)로부터 입력되는 전력을 공급받아 충전할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 스위치 회로(51d) 및 배터리(51e) 사이에 차저(미도시)가 더 배치될 수도 있으며, 차저(미도시)는, 소정의 모드(예를 들어, CC(constant current) 모드 또는 CV(constant voltage 모드 등)로 입력받은 전력의 전압 또는 전류를 변경하여 배터리(51e)를 충전할 수도 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서는, 조정 회로(51c)의 DC/DC 컨버터가 배터리(51e)를 직접 충전할 수도 있으며, 또는 조정 회로(51c)로부터 출력되는 전력을 차저(미도시)가 다시 한번 조정하여 배터리(51e)를 충전할 수도 있다.
센싱 회로(54)는 전자 장치(50)에 수신되는 전력 상태 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(54)는 소정의 전류/전압 센서를 통해 도전성 패턴(51L)에 수신되는 전류/전압 값을 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다. 전자 장치(50)는 상기 측정된 전류/전압에 기반하여 전자 장치(50)에 수신되는 전력의 양을 산출할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 센싱 회로(54)의 일부, 예를 들어 전류/전압 센서는 전력 수신 회로(51)에 포함될 수 있으며, 다른 일부, 예를 들어 온도 센서는 전력 수신 회로(51)의 외부에 배치될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 수신 회로(51)는 전자 장치(50)에 수신되는 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 코일(51L)에 수신되는 전류 값 또는 전압 값을 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다. 제어 회로(52)는 측정된 전류 또는 전압에 기반하여 전자 장치(50)에 수신되는 전력의 양을 산출할 수 있다. 또한, 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 예를 들어, 정류 회로(51b)로 입력되거나 정류 회로(51b)로부터 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 검출하거나, 과전압 보호 회로(미도시)로 입력되거나 과전압 보호 회로(미도시)로부터 출력되는 전류 또는 전압의 변화를 검출하거나, 조정 회로(51c)로 입력되는 전류 또는 전압의 변화를 더 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전력 상태 변화를 센싱할 수 있는 센싱 회로는 전류 센서 또는 전압 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(50)는 전자 장치(50)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(50)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 전자 장치(50)의 온도 변화를 주기적으로 또는 비주기적으로 검출할 수 있다. 전자 장치(50)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 전자 장치(50)의 움직임을 주기적으로 또는 비주기적으로 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(50)의 상태 변화를 검출할 수 있는 센싱 회로는 온도 센서, 모션 센서, 위치 측정 센서 또는 그 조합 중 하나를 포함할 수 있다.
한 실시 예에 따르면, 센싱 회로(54)는 전자 장치(50)의 충전 환경 변화를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로(54)는 소정의 온도 센서를 통해 전자 장치(50)의 내부 온도 또는 외부 온도 중 적어도 하나를 주기적으로 또는 비주기적으로 측정할 수 있다.
디스플레이(55)는 전자 장치(50)의 충전 상태와 관련된 전반적인 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(55)는 전자 장치(50)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 배터리 충전량, 배터리 사용량 또는 충전 예상 시간 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.
통신 회로(53)는 무선 전력 송신 장치(10)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 통신 회로(53)는 무선 전력 송신 장치(10)의 통신 회로(13)와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신 회로(53)는 무선 전력 송신 장치(10)의 통신 회로(13)와 유사하거나 동일하게 동작할 수 있다.
제어 회로(52)는 통신 회로(53)를 통해 전자 장치(50)의 배터리 상태와 관련된 정보에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 충전 설정 정보를 무선 전력 송신 장치(10)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(52)는 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 송신 장치(10)가 식별되면, 상기 전자 장치(50)의 배터리 전체 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 배터리 사용량, 충전 모드, 충전 방식 또는 무선 수신 주파수 대역 중 적어도 하나에 기반하여 필요한 전력량을 수신하기 위한 상기 충전 설정 정보를 통신 회로(53)를 통해 상기 무선 전력 송신 장치(10)로 송신할 수 있다.
제어 회로(52)는 통신 회로(53)를 통해 전자 장치(50)에 충전된 전력량의 변화에 따라 무선 전력 송신 장치(10)로부터 수신되는 전력의 양을 제어하기 위한 상기 전력량 제어 정보를 무선 전력 송신 장치(10)로 송신할 수 있다. 제 1 통신 회로(53a)는, 스위치 및 커패시터 또는 저항을 포함할 수 있다. 제어 회로(52)는, 온/오프 키잉(on/off keying) 변조 방식에 기초하여, 전송하고자 하는 데이터의 이진 코드에 따라 스위치를 온/오프할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)에서 센싱되는 임피던스는 스위치의 온/오프에 따라 전력 송신 회로(11)에서의 전력의 크기 또는 전류의 크기의 변경을 검출할 수 있으며, 이를 이진 코드로 복조할 수 있어, 전자 장치(50)가 전하고자하는 데이터를 획득할 수 있다.
제어 회로(52)는 상기 전자 장치(50)의 충전 환경 변화에 따른 상기 환경 정보를 무선 전력 송신 장치(10)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(52)는 센싱 회로(54)에 의해 측정된 온도 데이터 값이 설정된 온도 기준값 이상이면 상기 측정된 온도 데이터를 무선 전력 송신 장치(10)로 전송할 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(50)가 각각 전력 송신 회로(11) 및 전력 수신 회로(51)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 무선 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(50)는 각각 전력 송신 회로(11) 및 전력 수신 회로(51)를 모두 포함할 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(10)와 전자 장치(50)는 전력 송신 장치 및 전자 장치의 기능을 모두 수행할 수도 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 개념도를 도시한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(10)는, 예를 들어 전자 장치(50)를 지지할 수 있는 형태를 가지는 하우징을 포함할 수 있다. 전자 장치(50)는 무선 전력 송신 장치(10) 상에 배치될 수 있다. 도 1에서 설명하였던 무선 전력 송신 장치(10)의 구성 요소 중 적어도 하나는, 무선 전력 송신 장치(10)의 하우징 내에 배치될 수 있다.
무선 전력 송신 장치(10)는, 도 2b에서와 같이, 예를 들어 지지대(101)에 의하여 지면에 대하여 소정의 각도로 서도록 조작될 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(10)가 지면에 대하여 소정의 각도로 섬에 따라서, 전자 장치(50) 또한 지면에 대하여 소정의 각도로 선채로 충전을 수행할 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 도전성 패턴 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(10)는, 예를 들어 3개의 도전성 패턴들(310,320,330)을 포함할 수 있다. 도전성 패턴들(310,320,330) 각각은 전자 장치의 배치 위치 또는 전자 장치의 배치 방향의 자유도를 확장시키도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전성 패턴(310)은, 전자 장치(50)가 세로 방향으로 무선 전력 송신 장치(10) 상에 배치된 경우에, 무선 전력 송신 장치(10)의 전력 수신을 위한 도전성 패턴과 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전성 패턴(320)은, 전자 장치(50)가 가로 방향으로 무선 전력 송신 장치(10) 상에 배치된 경우에, 무선 전력 송신 장치(10)의 전력 수신을 위한 도전성 패턴과 인접하도록 배치될 수 있다. 상술한, 전자 장치(50)의 배치 방향에 따른 제 1 도전성 패턴(310) 및 제 2 도전성 패턴(320)의 위치 설정은 단순히 예시적인 것이며, 무선 전력 송신 장치(10) 내의 도전성 패턴의 개수 또한 예시적인 것임을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 내의 도전성 패턴의 회로 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 패턴(310)의 일단은 제 1 스위치(321)에 연결될 수 있으며, 제 2 도전성 패턴(320)의 일단은 제 2 스위치(322)에 연결될 수 있으며, 제 3 도전성 패턴(330)의 일단은 제 3 스위치(323)에 연결될 수 있다. 제 1 스위치(321), 제 2 스위치(322) 및 제 3 스위치(323) 각각의 온/오프 상태에 따라서, 제 1 도전성 패턴(310), 제 2 도전성 패턴(320) 및 제 3 도전성 패턴(330) 각각에 전류가 인가 또는 비인가 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 스위치(321)가 온 상태로 제어되면, 제 1 도전성 패턴(310)에는 전류가 흐를 수 있다. 제 1 스위치(321), 제 2 스위치(322) 및 제 3 스위치(323) 각각의 온/오프 상태에 따라 복수 개의 도전성 패턴들(321,322,323) 각각에 전류가 인가 또는 비인가될 수 있으므로, 도전성 패턴(321,322,323)에 연결된 스위치들(321,322,323)을 전력 인가 제어 스위치로 명명할 수도 있다.
제어 회로(12)는, 전자 장치(50)의 전력 수신용 도전성 패턴과 가장 근접하게 배치된 도전성 패턴을 복수 개의 도전성 패턴들(310,320,330) 중에서 선택할 수 있다. 제어 회로(12)는, 선택된 도전성 패턴에만 전류가 흐르고, 나머지 선택되지 않은 도전성 패턴에는 전류가 흐르지 않도록 제 1 스위치(321), 제 2 스위치(322) 및 제 3 스위치(323) 각각의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전성 패턴(310)이 선택되면, 제어 회로(12)는, 제 1 스위치(321)를 온 상태로 제어하고, 제 2 스위치(322) 및 제 3 스위치(323)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제 1 도전성 패턴(310), 제 2 도전성 패턴(320) 및 제 3 도전성 패턴(330)의 타단이 서로 연결된다 하더라도, 제 1 도전성 패턴(310)에만 전류가 인가될 수 있으며, 제 2 도전성 패턴(320) 및 제 3 도전성 패턴(330)로 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제어 회로(12)는, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 핑(ping)에 대응하는 전기적인 신호를 동시 또는 순차적으로 복수 개의 도전성 패턴들(310,320,330) 각각에 인가할 수 있다. 전자 장치(50)는, 핑을 이용하여 인-밴드 방식의 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(50)는, 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다. 전자 장치(50)는, Qi 표준 방식에서 정의된 정보, 예를 들어 식별 정보 또는 구성(configuration) 정보에 대응하는 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다. 전자 장치(50)는, 예를 들어 내부에 연결된 저항 또는 커패시터를 전력 송신용 도전성 패턴에 연결 또는 비연결시키도록 제어함으로써 온/오프 키잉 변조를 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(10)의 제어 회로(12)는 복수 개의 도전성 패턴(310,320,330) 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 크기 또는 전력의 크기의 변경을 검출할 수 있다. 더욱 상세하게, 온/오프 키잉에 따라 전자 장치(50)에서의 임피던스가 변경됨에 따라서, 복수 개의 도전성 패턴(310,320,330) 중 적어도 하나에 흐르는 전류의 크기 또는 전압의 크기가 변경될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는, Qi 표준 방식에서 정의된 응답 신호가 검출된 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(10)는 AFA(air fuel alliance) 에서 정의된 공진 방식에 기초하여 도전성 패턴을 선택할 수도 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 도 3b에서의 도전성 패턴들(310,320,330) 각각의 권선 횟수 및 권선 방향 각각은 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 도전성 패턴의 회로도를 도시한다.
제 1 전력 인가 제어 스위치(408)의 온/오프 상태에 따라서 제 1 도전성 패턴(411)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제 2 전력 인가 제어 스위치(435)의 온/오프 상태에 따라서 제 2 도전성 패턴(421)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제 3 전력 인가 제어 스위치(445)의 온/오프 상태에 따라서 제 3 도전성 패턴(461)에 전류가 인가될지 또는 인가되지 않을지 여부가 결정될 수 있다. 제 1 스위치(408)는 전력 제공 회로와 제 1 도전성 패턴(411) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제 1 스위치(408)는 전력 제공 회로와 제 1 도전성 패턴(411) 사이에 연결될 수 있다. 제 2 스위치(435)는 전력 제공 회로와 제 2 도전성 패턴(421) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제 2 스위치(435)는 전력 제공 회로와 제 2 도전성 패턴(421) 사이에 연결될 수 있다. 제 3 스위치(445)는 전력 제공 회로와 제 3 도전성 패턴(461) 사이를 선택적으로 연결할 수 있으며, 제 3 스위치(445)는 전력 제공 회로와 제 3 도전성 패턴(461) 사이에 연결될 수 있다.
제 1 변환용 스위치(401), 제 2 변환용 스위치(403)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)는, 직류 전력(V_Bridge)을 제 1 교류 전력으로 변환하여 제 1 도전성 패턴(411)로 제공되는데 이용될 수 있다. 제 1 변환용 스위치(401), 제 2 변환용 스위치(403)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)는 브릿지 회로를 구성하도록 서로 연결될 수 있다. 제 1 변환용 스위치(401), 제 2 변환용 스위치(403)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)의 온/오프 상태의 제어에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환될 수 있음에 따라, 이들 스위치를 변환용 스위치로 명명할 수 있다. 제 2 도전성 패턴(421) 및 제 3 도전성 패턴(461) 또한 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)로부터 교류로 변환된 전류를 수신하므로, 이들 스위치를 공유 변환용 스위치로 명명할 수 있다. 제 1 도전성 패턴(411)의 일단은 공동 포트(470)에 연결될 수 있으며, 이는 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404) 사이의 제 1 노드(407)로 연결될 수 있다. 제 1 도전성 패턴(411)의 타단은 제 1 변환용 스위치(401) 및 제 2 변환용 스위치(403) 사이의 제 2 노드(406)로 연결될 수 있다. 제 2 노드(406) 및 제 1 도전성 패턴(411) 사이에는 제 1 커패시터(412)가 연결될 수 있으며, 제 1 커패시터(412)는 제 1 도전성 패턴(411)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제 2 변환용 스위치(403) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)는 접지(405)에 연결될 수 있다. 제 1 변환용 스위치(401), 제 2 변환용 스위치(403)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)의 온/오프 상태의 제어는 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
제 3 변환용 스위치(431), 제 4 변환용 스위치(432)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 2 도전성 패턴(421)의 일단은 공동 포트(470)에 연결될 수 있으며, 이는 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404) 사이의 제 1 노드(407)로 연결될 수 있다. 제 2 도전성 패턴(421)의 타단은 제 3 변환용 스위치(431) 및 제 4 변환용 스위치(432) 사이의 제 3 노드(433)로 연결될 수 있다. 제 3 노드(433) 및 제 2 도전성 패턴(421) 사이에는 제 2 커패시터(422)가 연결될 수 있으며, 제 2 커패시터(422)는 제 2 도전성 패턴(421)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제 4 변환용 스위치(432)는 접지(434)에 연결될 수 있다. 제 3 변환용 스위치(431), 제 4 변환용 스위치(432)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)의 온/오프 상태에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 제 2 도전성 패턴(421)로 제공될 수 있다.
제 5 변환용 스위치(441), 제 6 변환용 스위치(442)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 3 도전성 패턴(461)의 일단은 공동 포트(470)에 연결될 수 있으며, 이는 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404) 사이의 제 1 노드(407)로 연결될 수 있다. 제 3 도전성 패턴(461)의 타단은 제 5 변환용 스위치(441) 및 제 6 변환용 스위치(442) 사이의 제 4 노드(443)로 연결될 수 있다. 제 4 노드(443) 및 제 3 도전성 패턴(461) 사이에는 제 3 커패시터(462)가 연결될 수 있으며, 제 3 커패시터(462)는 제 3 도전성 패턴(461)과 함께, 예를 들어 Qi 표준 방식에서 정의된 공진 주파수(예를 들어, 100 내지 205 kHz)를 가지는 공진 회로를 구성할 수 있다. 제 6 변환용 스위치(442)는 접지(444)에 연결될 수 있다. 제 5 변환용 스위치(441), 제 6 변환용 스위치(442)와 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)의 온/오프 상태에 따라서 직류 전류가 교류 전류로 변환되어 제 3 도전성 패턴(431)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 3개의 도전성 패턴들(411,421,461)로 인가되는 전류의 직류-교류 변환을 위하여 총 8개의 스위치(401,402,403,404,431,432,441,442)가 무선 전력 송신 장치(10)에 포함될 수 있다. 변환용 스위치들(401,402,403,404,431,432,441,442)각각은, 예를 들어 P-MOSFET 또는 N-MOSFET로 구현될 수 있다. 전력 인가 제어 스위치들(408,435,445)은 예를 들어 P-MOSFET로 구현될 수 있다. 변환용 스위치들(401,402,403,404,431,432,441,442)과 전력 인가 제어 스위치들(408,435,445)은 온/오프 상태로 제어될 수 있는 스위치라면 그 종류에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 도전성 패턴의 회로도를 도시한다.
도 4b의 실시예에서는, 도 4a의 실시예와 비교하여 제 1 스위치(408)의 배치 위치가 다를 수 있다. 도 4b의 실시예에서는, 제 1 스위치(408)가 제 1 변환용 스위치(401) 및 직류 전력(V_Bridge)을 선택적으로 연결하며, 또한 직류 전력(V_Bridge)와 제 1 공유 변환용 스위치(402)를 연결할 수도 있다. 이 경우에는, 제 1 스위치(408)는, 제 1 도전성 패턴(411), 제 2 도전성 패턴(421) 및 제 3 도전성 패턴(461) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전성 패턴(421)에 전력이 인가되는 경우에는, 제 1 공유 변환용 스위치(402), 제 2 공유 변화용 스위치(404)와 제 3 변환용 스위치(431) 및 제 4 변환용 스위치(432)의 온/오프 상태 제어를 통하여, 직류 전력(V_Bridge)이 교류 전력으로 변환되어 제 2 도전성 패턴(421)으로 제공될 수 있으며, 이 경우 제 1 스위치(408) 및 제 2 스위치(435)는 온 상태로 제어되며, 제 3 스위치(445)는 오프 상태로 제어될 수 있다.
제 1 스위치(408)는, 제 1 도전성 패턴(411), 제 2 도전성 패턴(421) 및 제 3 도전성 패턴(461) 중 어느 도전성 패턴에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 직류-교류 변환을 위한 스위치 중 적어도 일부를 공유하는 복수 개의 도전성 패턴의 회로도를 도시한다.
도 4c의 실시예는, 도 4a의 실시예와 비교하여 공용 스위치(438)를 더 포함할 수 있다. 공용 스위치(438)는, 직류 전력(V_Bridge) 및 제 1 공유 변환용 스위치(402)를 선택적으로 연결할 수 있으며, 예를 들어 P-MOSFET으로 구현될 수도 있다. 공용 스위치(438)는, 제 1 도전성 패턴(411), 제 2 도전성 패턴(421) 및 제 3 도전성 패턴(461) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전성 패턴(421)에 전력이 인가되는 경우에는, 제 1 공유 변환용 스위치(402), 제 2 공유 변화용 스위치(404)와 제 3 변환용 스위치(431) 및 제 4 변환용 스위치(432)의 온/오프 상태 제어를 통하여, 직류 전력(V_Bridge)이 교류 전력으로 변환되어 제 2 도전성 패턴(421)으로 제공될 수 있으며, 이 경우 공용 스위치(438) 및 제 2 스위치(435)는 온 상태로 제어되며, 제 1 스위치(408) 및 제 3 스위치(445)는 오프 상태로 제어될 수 있다.
공용 스위치(438)는, 제 1 도전성 패턴(411), 제 2 도전성 패턴(421) 및 제 3 도전성 패턴(461) 중 어느 도전성 패턴에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 5는 브릿지 회로의 동작을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
전원 회로(501)는 직류 전력(DC Power)(502)을 제공할 수 있다. 전원 회로(501)는, 외부로부터 수신되는 전력 또는 내부의 배터리와 같은 전력 저장 장치로부터 수신되는 전력을, 리니어하도록 레귤레이팅하여 제공할 수 있다. 전원 회로(501)로부터 예를 들어 VDD의 전압을 가지는 직류 전력(502)이 제공될 수 있다. 전원 회로 는 직류 전력을 제공할 수 있으므로, 전력 제공 회로로 명명될 수도 있다. 또는, 전력 어댑터를 전력 제공 회로로 명명할 수도 있다.
제어 회로(503)는, 복수 개의 스위치들(S1 내지 S4)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 복수 개의 스위치들(S1 내지 S4)은 브릿지 회로를 구성할 수 있으며, 예를 들어 도 4에서의 제 1 변환용 스위치(401), 제 2 변환용 스위치(403), 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)일 수 있다. 이 경우, 도 5의 도전성 패턴(L1)은 도 4에서의 제 1 도전성 패턴(411)일 수 있다. 또는, 복수 개의 스위치들(S1 내지 S4)은 도 4에서의 제 3 변환용 스위치(431), 제 4 변환용 스위치(432), 제 1 공유 변환용 스위치(402) 및 제 2 공유 변환용 스위치(404)일 수 있다. 이 경우, 도 5의 도전성 패턴(L1)은 도 4에서의 제 2 도전성 패턴(421)일 수 있다.
제어 회로(503)는, 예를 들어 도 1에서의 제어 회로(12)일 수 있다. 제어 회로(503)는 전력 송신을 위한 교류의 주파수를 확인할 수 있다. 제어 회로(503)는 확인된 교류의 주파수에 기초하여, 제 1 기간 동안에는 제 1 스위치(S1) 및 제 4 스위치(S4)를 온 상태로 제어하면서 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 제 1 기간 동안에는 제 1 전류(511)가 도전성 패턴(L1)로 흐를 수 있다. 제어 회로(503)는 확인된 교류의 주파수에 기초하여, 제 2 기간 동안에는 제 1 스위치(S1) 및 제 4 스위치(S4)를 오프 상태로 제어하면서 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)는 온 상태로 제어할 수 있다. 제 2 기간 동안에는 제 2 전류(512)가 도전성 패턴(L1)로 흐를 수 있으며, 제 1 전류(511) 및 제 2 전류(512)가 흐르는 방향은 반대일 수 있다. 도전성 패턴(L1)에 흐르는 전류 또는 전압은 시간의 흐름에 따라 변경될 수 있으며, 이에 따라 도전성 패턴(L1)에는 교류 전력이 제공될 수 있다. 커패시터(C1)는 도전성 패턴(L1)과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 제 1 스위치(S1) 내지 제 4 스위치(S4)의 온/오프 주파수는, 전력 송신을 위한 교류의 주파수에 대응하여 설정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 세 개의 도전성 패턴을 가지는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
도 6을 참조하면, 전력 제공 회로(601)는 일단으로부터 직류 전력을 제공할 수 있으며, 타단은 접지(602)에 연결될 수 있다. 전력 제공 회로(601)로부터의 직류 전력은 입력 전압(input voltage)을 가질 수 있다. 전력 제공 회로(601)는 제 1 전력 인가 제어 스위치(611), 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)에 연결될 수 있다. 도시되지 않지만, 제어 회로(미도시)는 제 1 전력 인가 제어 스위치(611), 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전력 인가 제어 스위치(611), 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)가 P-MOSFET으로 구현되는 경우에는, 제어 회로(미도시)는 P-MOSFET의 게이트 전압을 조정함에 따라서 제 1 전력 인가 제어 스위치(611), 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)의 온/오프 상태를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(미도시)는 제 1 도전성 패턴(635)을 전력을 송신할 도전성 패턴으로서 선택할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제 1 도전성 패턴(635)에 연결되는 제 1 전력 인가 제어 스위치(611)를 온 상태로 제어하고, 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)을 오프 상태로 제어할 수 있다. 제 2 전력 인가 제어 스위치(641) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(661)가 고-임피던스 상태가 되어, 제 2 도전성 패턴(655) 및 제 3 도전성 패턴(675)로 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
제 1 복수 개의 스위치들(620)은 공용 변환용 스위치들일 수 있다. 제 1 복수 개의 스위치들(620)은 제 1 도전성 패턴(635)의 일단에 연결되며, 제 2 도전성 패턴(655)의 일단에 연결되며, 제 3 도전성 패턴(675)의 일단에 연결될 수 있다. 제 2 복수 개의 스위치들(630)은 제 1 도전성 패턴(635)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제 2 복수 개의 스위치들(630)은 제 1 도전성 패턴(635)의 타단에 연결될 수 있다. 제 1 도전성 패턴(635)의 타단 및 제 2 복수 개의 스위치들(630) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(634)가 연결될 수도 있다. 제 2 복수 개의 스위치들(630)은 제 1 복수의 스위치들(620)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(미도시)는 제 1 도전성 패턴(635)을 이용하여 전력을 제공하도록 선택한 경우에는, 제 1 기간 동안에는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 2 변환용 스위치(632)를 온 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 1 변환용 스위치(631)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제 2 기간 동안에는, 제어 회로(미도시)는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 2 변환용 스위치(632)를 오프 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 1 변환용 스위치(631)를 온 상태로 제어할 수 있다. 아울러, 제 2 기간이 도과한 이후에는, 제어 회로(미도시)는 다시 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 2 변환용 스위치(632)를 온 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 1 변환용 스위치(631)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제 1 기간 및 제 2 기간은 실질적으로 동일할 수 있으며, 제 1 기간의 길이는 생성하고자 하는 교류 전력의 주파수에 따라 결정될 수 있다. 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 2 변환용 스위치(632)는 접지(633)에 연결될 수 있다.
제 3 복수 개의 스위치들(650)은 제 2 도전성 패턴(655)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 복수 개의 스위치들(650)은 제 2 도전성 패턴(655)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제 3 복수 개의 스위치들(650)은 제 2 도전성 패턴(655)의 타단에 연결될 수 있다. 제 2 도전성 패턴(655)의 타단 및 제 3 복수 개의 스위치들(650) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(654)가 연결될 수도 있다. 제 3 복수 개의 스위치들(650)은 제 1 복수의 스위치들(620)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 4 변환용 스위치(652)는 접지(653)에 연결될 수 있다.
제어 회로(미도시)는, 제 1 기간 동안에는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 4 변환용 스위치(652)를 온 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 3 변환용 스위치(651)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제 2 기간 동안에는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 4 변환용 스위치(652)를 오프 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 3 변환용 스위치(651)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제 1 복수 개의 스위치들(620) 및 제 3 복수 개의 스위치들(650)은, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제 2 도전성 패턴(655)로 제공할 수 있다.
제 4 복수 개의 스위치들(670)은 제 3 도전성 패턴(675)의 타단에 연결될 수 있다. 제 4 복수 개의 스위치들(670)은 제 3 도전성 패턴(675)을 위한 변환용 스위치들일 수 있다. 제 4 복수 개의 스위치들(670)은 제 3 도전성 패턴(675)의 타단에 연결될 수 있다. 제 3 도전성 패턴(675)의 타단 및 제 4 복수 개의 스위치들(670) 사이에는 공진 회로 구성을 위한 커패시터(674)가 연결될 수도 있다. 제 4 복수 개의 스위치들(670)은 제 1 복수의 스위치들(620)과 함께 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 6 변환용 스위치(672)는 접지(673)에 연결될 수 있다.
제어 회로(미도시)는, 제 1 기간 동안에는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 6 변환용 스위치(672)를 온 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 5 변환용 스위치(671)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제 2 기간 동안에는 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 6 변환용 스위치(672)를 오프 상태로 제어하면서 제 2 공유 변환용 스위치(622) 및 제 5 변환용 스위치(671)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 제 1 복수 개의 스위치들(620) 및 제 4 복수 개의 스위치들(670)은, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 제 3 도전성 패턴(675)로 제공할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 전력 인가 제어 스위치(611)가 전력 제공 회로(601)와, 제 1 공유 변환용 스위치(621) 및 제 1 변환용 스위치(631) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에는, 이 경우에는, 제 1 전력 인가 제어 스위치(611)는, 제 1 도전성 패턴(635), 제 2 도전성 패턴(655) 및 제 3 도전성 패턴(675) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 제 1 전력 인가 제어 스위치(611)는, 제 1 도전성 패턴(635), 제 2 도전성 패턴(655) 및 제 3 도전성 패턴(675) 중 어느 도전성 패턴에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
또는, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전력 제공 회로(601)와 제 1 공유 변환용 스위치(621) 사이에 공유 스위치가 더 배치될 수도 있다. 이 경우에는, 이 경우에는, 공유 스위치는, 제 1 도전성 패턴(635), 제 2 도전성 패턴(655) 및 제 3 도전성 패턴(675) 중 적어도 하나에 대하여 전력을 인가하는 경우에는, 온 상태로 제어될 수 있다. 공유 스위치는, 제 1 도전성 패턴(635), 제 2 도전성 패턴(655) 및 제 3 도전성 패턴(675) 중 어느 도전성 패턴에도 전력이 인가되지 않는 경우에는 오프 상태로 제어될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 FET 배치를 설명하기 위한 개념도를 도시한다. 도 7을 참조하면, 제 1 전력 인가 제어 스위치(701), 제 2 전력 인가 제어 스위치(702) 및 제 3 전력 인가 제어 스위치(703)은 P-MOSFET으로 구현될 수 있다. 전력 인가 제어 스위치(701,702,703)의 P-MOSFET의 Drain 부분이 Vdc에 연결 될 수 있다. Drain 부분이 Vdc 쪽으로 연결됨으로써, 다른 도전성 패턴에서 특정 도전성 패턴에 인가된 전력을 저해하는 신호의 영향을 개선하는 스위치 역할을 할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 전력 인가 제어 스위치(701), 제 2 전력 인가 제어 스위치(702) 또는 제 3 전력 인가 제어 스위치(703) 중 적어도 하나는 N-MOSFET으로 구현될 수도 있다. 제 1 공유 변환용 스위치(702) 및 제 2 공유 변환용 스위치(703)는 N-MOSFTET으로 구현될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 공유 변환용 스위치(702) 및 제 2 공유 변환용 스위치(703)는 P-MOSFET으로 구현될 수도 있다. 제 1 도전성 패턴(706)에 대응하는 제 1 변환용 스위치(704) 및 제 2 변환용 스위치(705)는 N-MOSFET으로 구현될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 변환용 스위치(704) 또는 제 2 변환용 스위치(705) 중 적어도 하나는 P-MOSFET으로 구현될 수 있다. 제 2 도전성 패턴(716)에 대응하는 제 3 변환용 스위치(712)는 P-MOSFET으로 구현되고, 제 4 변환용 스위치(713)는 N-MOSFET으로 구현될 수도 있다. 제 3 도전성 패턴(726)에 대응하는 제 5 변환용 스위치(722)는 P-MOSFET으로 구현되고, 제 6 변환용 스위치(723)는 N-MOSFET으로 구현될 수도 있다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 전력 인가 제어 스위치(701)가 직류 전력(Vdc)과 제 1 변환용 스위치(704)만을 선택적으로 연결하고, 제 1 전력 인가 제어 스위치(701)는 직류 전력(Vdc)와 제 1 공유 변환용 스위치(702) 사이에는 배치되지 않을 수도 있다. 또는, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 직류 전력(Vdc)과 제 1 변환용 스위치(704)만을 선택적으로 연결하는 제 1 전력 인가 제어 스위치(701)와, 직류 전력(Vdc)와 제 1 공유 변환용 스위치(702)만을 선택적으로 연결하는 공유용 스위치를 포함할 수도 있다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명과의 비교 예와 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치에서의 누설 전류 여부를 확인하기 위한 실험 결과를 나타낸다. 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 전력 인가 제어 스위치를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 도 8a에서와 같이, 제 1 도전성 패턴에 흐르는 전류(801) 및 제 2 도전성 패턴에 흐르는 전류(802)가 유사한 파형을 가질 수 있으며, 특히 제 2 도전성 패턴에 연결된 변환용 스위치로 인가되는 전류(803)에서 저해 신호 전류에 해당하는 피크가 검출될 수도 있다. 804는 제 2 도전성 패턴에 연결된 변환용 스위치에 연결되는 전력 인가 노드에서의 전류를 나타낸다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치는, 제 2 도전성 패턴(예를 들어 도 6에서의 655)에 연결되는 전력 인가 제어 스위치(예를 들어 도 6에서의 641)를 포함할 수 있다. 제 1 도전성 패턴(예를 들어 도 6에서의 635)에 인가되는 전류(811) 및 제 2 도전성 패턴(예를 들어 도 6에서의 655)에 인가되는 전류(812)의 파형이 상이할 수 있다. 특히, 제 2 도전성 패턴(예를 들어 도 6에서의 655)에 연결되는 변환용 스위치(예를 들어 도 6에서의 651)에 인가되는 전류(813)에서는 누설 전류에 해당하는 피크가 검출되지 않을 수 있다. 814는 제 2 도전성 패턴에 연결된 변환용 스위치(예를 들어 도 6에서의 651)에 연결되는 전력 제공 회로(예를 들어 도 6에서의 601)의 입력단에서의 전류를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
910 동작에서, 무선 전력 송신 장치(10)(또는 제어 회로(12))는, 복수 개의 도전성 패턴 각각에 동시 또는 순차적으로 핑에 대응하는 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 핑은 정의된 전력 수신기를 검출 및 식별하기 위한 전력 신호의 응용(application)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 선택 상태에서 무선 전력 송신 장치(10)는 무선으로 전력을 전송할 수 있는 범위(감지 영역) 내에 물체(object)가 존재하거나 제거되었는지 판단할 수 있다. 감지 영역은 해당 영역 내의 물체가 무선 전력 송신 장치(10)의 전력의 특성에 영향을 미칠 수 영역을 말하며, 유도 방식에서는 무선 전력 송신 장치(10)의 인터페이스 표면(interface surface)이 될 수 있고, 전력이 전달될 수 있는 일정 범위가 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(10)는 핑을 이용하여 전자 장치를 검출할 수 있다. 선택 상태에서 무선 전력 수신을 위한 전자 장치를 검출 과정은 전력 제어 메시지를 이용하여 전자 장치로부터 응답을 수신하는 방식 대신에, 무선 전력 송신 장치(10)의 전력 변환부 또는 도전성 패턴에서 무선 전력 신호를 형성하기 위한 전압의 크기 또는 전류의 크기가 변화하는 것을 감지하여 일정 범위 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수도 있다. 선택 상태의 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 감지 영역 내에 물체가 들어오고 나가는 것을 감지할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 감지 영역 내에 있는 물체들 중에서 무선으로 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 수신장치와 그 밖의 물체들(예를 들어, 열쇠, 동전 등)을 구분하는 시도를 수행할 수 있다. 만약 전력 전송 장치가 충분한 정보를 수신하지 못하는 경우 전력 전송 장치는 반복적으로 아날로그 검출 과정(analog ping)을 수행한 뒤 식별 및 설정 상태(Identification and Configuration Phase) 상태로 진행할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 인터페이스 표면의 상부에 놓인 무선 전력 수신장치(예: 전자 장치)의 위치를 감지할 수도 있다. 만약 무선 전력 송신 장치(10)가 하나 이상의 전송 도전성 패턴을 포함하거나 자유 위치(free positioning)를 지원하는 경우 물체의 위치를 판단하는 시도를 할 수 있다. 상기 검출 상태에서 각각의 도전성 패턴을 이용하여 상기 물체로부터 검출 신호에 대한 응답이 전송되는지 여부를 확인하거나 또는 그 후 상기 식별 상태로 진입하여 상기 물체로부터 식별 정보가 전송되는지 여부를 확인하는 방법을 수행할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는 이와 같은 과정을 통하여 획득한 정보(무선 전력 수신장치의 위치)에 기초하여 무선 전력 전송에 사용될 도전성 패턴을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전송 도전성 패턴으로 미량의 전류를 공급하고, 감지부를 통해 상기 전송 도전성 패턴의 인덕턴스나 임피던스를 측정할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는 일정 횟수동안 검출 과정을 실패하는 경우 인터페이스에 표면에 놓인 물체가 제거되기 전까지 검출 상태(ping phase)에 진입하지 않을 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 감지 영역 내의 물체로 인한 상기 전력 변환부의 주파수, 전류, 전압 중 하나 이상이 변경되는 것을 감지함으로써 상기 물체를 검출할 수 있다
920 동작에서, 무선 전력 송신 장치(10)는, 복수 개의 도전성 패턴 중 무선 전력 수신기에 의한 응답 신호가 검출된 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 930 동작에서, 무선 전력 송신 장치(10)는, 선택된 도전성 패턴에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 도전성 패턴에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는, 선택된 도전성 패턴을 이용하여, 예를 들어 Qi 표준에서 정의된 절차를 수행할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(10)는 전력 제어 메시지를 통해 감지 영역 내에 존재하는 전자 장치를 검출하는 과정을 수행한다. 무선 전력 송신 장치(10)는, 선택 상태에서 무선 전력 신호의 특성 등을 이용한 전자 장치의 검출 과정과 비교하여, 상기 검출 상태(ping phase)에서의 검출 과정은 디지털 검출 과정(digital ping)으로 전환될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(10)는, 아날로그 검출(analog ping) 또는 디지털 검출 과정(digital ping) 중 적어도 하나에 기초하여 전자 장치를 검출할 수 있으며, 아울러 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 도전성 패턴 또는 충전을 수행할 도전성 패턴을 선택할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 전자 장치를 검출하기 위한 무선 전력 신호를 형성하여 상기 전자 장치로 보내고, 상기 전자 장치에 의하여 변조된 무선 전력 신호를 복조하고, 상기 복조된 무선 전력 신호로부터 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 획득할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 검출 신호에 대한 응답에 해당하는 전력 제어 메시지를 수신함으로써 전력 전송의 대상이 되는 상기 전자 장치를 인식할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(10)는, 디지털 핑과 관련된 동작을 모든 도전성 패턴에 대하여 수행한 이후에, 디지털 핑에 대응하는 응답 신호가 검출된 도전성 패턴을 선택할 수도 있다.
무선 전력 송신 장치(10)가 검출 과정을 수행하기 위하여 형성하는 검출 신호는 특정 동작 포인트(operating point)의 전력 신호를 일정한 시간 동안 인가함으로써 형성되는 무선 전력 신호일 수 있다. 상기 동작 포인트는 전송 도전성 패턴(Tx coil)에 인가되는 전압의 주파수, 듀티 사이클(duty cycle) 및 진폭을 의미할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 인가함으로써 생성된 상기 검출 신호를 일정한 시간 동안 생성하고, 상기 전자 장치로 전송할 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 검출 신호에 응답할 경우, 상기 검출 신호에 대한 응답으로 수신한 전력 신호의 강도(strength)를 나타내는 신호 강도 패킷(signal strength packet)이나 전력 전송 종료 패킷을 무선 전력 송신 장치로 보낼 수 있다. 상기 메시지 내의 전력 신호의 강도는 무선 전력 송신 장치(10)와 상기 전자 장치 사이의 전력 전송을 위한 유도 결합 또는 공진 결합의 정도(degree of coupling)를 나타내는 값으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(10)가 전송한 전력 대비 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력이 낮은 경우 결합이 낮다고 판단할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 디지털 검출 과정을 연장하여 식별 및 검출 상태(Identification and Configuration Phase)로 진입할 수 있다. 상기 식별 및 검출 상태에서 필요한 전력 제어 메시지를 수신하기 위해 상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 특정 동작 포인트의 전력 신호를 유지할 수 있다. 반면, 상기 무선 전력 송신 장치(10)가 전력을 전달할 수 있는 전자 장치를 발견하지 못한 경우(예를 들어, 전력 신호에 대한 응답이 없는 경우), 상기 무선 전력 송신 장치(10)의 동작 상태는 상기 선택 상태로 되돌아갈 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는, 이후 식별 및 설정 상태로 진입할 수도 있다.
상기 식별 및 설정 상태의 무선 전력 송신 장치(10)는 선택된 무선 전력 수신 장치를 식별하고 설정 정보를 수신하는 동작을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 상기 무선 전력 수신 장치는, 식별 정보를 나타내는 메시지가 포함된 식별 패킷(Identification Packet)을 전송할 수 있다. 상기 식별 패킷은 버전 정보, 제조 코드, 기본적인 장치 식별자(Basic device identifier) 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(10)는 상기 식별 정보 또는 설정 정보를 기초로 상기 전자 장치와 전력 충전에 사용되는 전력 전달 규약(power transfer contract)을 생성할 수 있다.
상기 전력 전달 규약은 전력 전달 상태에서의 전력 전달 특성을 결정하는 파라미터들의 한정 사항들(limits)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 보내는 메시지는 무선 전력 전송을 위한 규약의 버전을 나타내는 정보, 상기 전자 장치의 제조 업체를 식별하는 정보, 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보 및 기본 장치 식별자를 포함하도록 구성될 수 있다. 확장 장치 식별자의 유무를 나타내는 정보에 확장 장치 식별자가 존재하는 것으로 표시되는 경우, 확장 장치 식별자를 포함한 확장 식별 패킷(Extended Identification Packet)이 별도로 전송될 수 있다. 확장 장치 식별자가 사용되는 경우에, 상기 전자 장치를 식별하기 위하여 상기 제조 업체의 식별 정보, 상기 기본 장치 식별자 및 상기 확장 장치 식별자에 기초한 정보가 사용될 수 있다. 상기 식별 및 설정 상태에서 상기 전자 장치는 설정 패킷(Configuration Packet)을 전력 제어 메시지로 전송할 수 있다. 상기 설정 패킷은 전력 클래스, 예상 최대 전력에 대한 정보, 옵션 설정 패킷들의 수, 평균 수신 전력을 위한 윈도우 사이즈를 나타내는 지시자, 무선 전력 송신 장치(10) 측의 주요 셀의 전류를 결정하는 방법을 나타내는 지시자 등을 포함하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10)는 상술한 과정 중 적어도 일부를, 복수 개의 도전성 패턴에 동시 또는 순차적으로 수행할 수 있으며, 표준에서 정의된 응답이 검출된 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴으로 선택할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치(10)는 전력 전달 상태(Power Transfer phase)로 진입하기 전에 다른 전자 장치를 찾기 위하여 상기 식별 및 설정 상태를 종료할 수 있다.
940 동작에서, 무선 전력 송신 장치(10)는 공유 스위치 및 선택된 도전성 패턴에 대응하는 스위치를 이용하여, 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다. 선택된 도전성 패턴 이외의 다른 도전성 패턴들에는 누설 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
도 10a는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 상세 블록도이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(1000)는 송신측 공진부(Tx resonator)(1011), 제어 회로(1012), 통신 회로(1013)(예컨대, out-of-band signaling circuit), 매칭 회로(1016), 전력 어댑터(1017), 전력 생성 회로(1018), 또는 센싱 회로(1019) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 장치(1050)는 수신측 공진부(Rx resonator)(1051), 제어 회로(1052), 통신 회로(1053), 정류 회로(1054), 조정 회로(1055), 스위치 회로(1056) 또는 배터리(1057) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 어댑터(1017)는 설정된 전압 값을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 전력 어댑터(1017)에서 출력되는 직류 전력의 전압 값은 제어 회로(1012)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로(1012) 또는 제어 회로(1052) 중 적어도 하나는, CPU와 같은 범용 프로세서, 미니 컴퓨터, 마이크로 프로세서, MCU(micro controlling unit), FPGA(field programmable gate array) 등의 연산을 수행할 수 있는 다양한 회로로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다.
전력 생성 회로(1018)는 전력 어댑터(1017)로부터 직류 전류를 입력 받을 수 있다. 전력 생성 회로(1018)는 설정된 이득(gain)으로 직류 전류를 증폭할 수 있다. 또는, 제어 회로(1012)로부터 입력되는 신호에 기초하여 직류 전력을 교류로 변환할 수 있다. 또는, 전력 생성 회로(1018)는 교류 전력을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전력 생성 회로(1018)는 인버터를 포함할 수 있으며, 상기 인버터를 이용하여 직류 전류를 교류 전력으로 변활 수 있다.
매칭 회로(1016)는 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 예를 들어, 매칭 회로(1016)로부터 바라본 임피던스를 조정하여, 출력 전력이 고효율 또는 고출력이 되도록 제어할 수 있다. 매칭 회로(1016)는 제어 회로(1012)의 제어에 기초하여 임피던스를 조정할 수 있다. 매칭 회로(1016)는 도전성 패턴(coil) 또는 커패시터(capacitor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어 회로(1012)는 도전성 패턴 또는 커패시터 중 적어도 하나와의 연결 상태를 제어할 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 전자 장치(1050)는 무선 전력 송신 장치(1000)의 매칭 회로(1016)과 유사 또는 동일한 동작을 하는 매칭 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
센싱 회로(1019)는 Tx 공진부(1011) 또는 전력 생성 회로(1018)를 통해 전자 장치(1050)에 의한 로드 변화를 센싱할 수 있다. 상기 센싱 회로(1019)의 센싱 결과는 제어 회로(1012)로 제공될 수 있다. 전자 장치(1050)는 무선 전력 송신 장치(1000)의 센싱 회로(1019)과 유사 또는 동일한 동작을 하는 센싱 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
Tx 공진부(1011)는 입력된 교류 전력을 Rx 공진부(1051)로 송신할 수 있다. Tx 공진부(1011) 및 Rx 공진부(1051)는 동일한 공진 주파수를 가지는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 6.78MHz일 수 있다. Tx공진부(1011)는 입력된 교류 전력을 상기 공진 주파수를 갖는 전자기파로 변환하기 위한 도전성 패턴 또는 커패시터를 포함할 수 있다. Rx 공진부(1051)는 충전을 위한 전력을 수신할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서 Tx 공진부(1011)는 복수 개의 도전성 패턴을 포함할 수도 있다.
통신 회로(1013)는 전자 장치(1050)의 통신 회로(1053)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1000)는 전자 장치(1050)와 양방향 2.4GHz 주파수로 통신(WiFi, ZigBee, BT/BLE)을 수행할 수 있다.
정류 회로(1054)는 Rx 공진부(1051)에서 수신되는 무선 전력을 직류 형태로 정류할 수 있다. 예를 들어, 브리지 다이오드의 형태로 구현될 수 있다.
조정 회로(1055)는 정류된 전력을 설정된 이득(gain)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 조정 회로(1055)는 출력단의 전압이 5V가 되도록 정류된 전력을 컨버팅할 수 있다. 또는, 조정 회로(1055)의 전단에는 인가될 수 있는 전압의 임계값(예: 최소값 및 최대값)이 설정될 수 있다. 또는, 조정 회로(1055)는 DC/DC 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다.
스위치 회로(1056)는 조정 회로(1055) 및 배터리(1057)를 연결할 수 있다. 스위치 회로(1056)는 제어 회로(1052)의 제어에 따라 온(on)/오프(off) 상태를 유지할 수 있다. 상기 스위치 회로(1056)는 생략될 수 있다. 배터리(1057)는 스위치 회로(1056)가 온 상태인 경우에 조정 회로(1055)로부터 입력되는 컨버팅된 전력을 저장할 수 있다.
제어 회로(1012)는 무선 전력 송신 장치(1000)에 포함되는 구성 요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로(1012)는 전력 어댑터(1017)로 무선 전력 전송을 개시 또는 종료하도록 제어할 수 있다.
도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1071 동작에서, 무선 전력 송신 장치(1000)(또는 제어 회로(1012))는 복수 개의 도전성 패턴 각각에 동시 또는 순차적으로 오브젝트 검출을 위한 비콘에 대응하는 전기적인 신호를 인가할 수 있다. 여기에서, 비콘은, 예를 들어 AFA 표준에서 정의된, 충전 영역에 배치되는 물체에 의한 로드 변경을 검출하기 위한 숏-비콘(short beacon) 또는 전자 장치의 통신 회로(1053)로 하여금 소정의 신호(예를 들어, BLE 통신 방식에서의 Advertisement 신호)를 송신하는데 이용되는 롱-비콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
1073 동작에서, 무선 전력 송신 장치(1000)는, 복수 개의 도전성 패턴 중 로드 변경이 검출된 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 1030 동작에서, 무선 전력 송신 장치(1000)는 선택된 도전성 패턴에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 도전성 패턴에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1000)는, AFA 표준에서 정의된 이후의 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신 장치(1000)는, 애드버타이즈먼트 신호를 통신 회로(1013)를 통하여 수신할 수 있으며, 이에 대응하여 연결 요청(connection request) 신호를 송신하도록 제어할 수 있으며, 이에 따라 무선 전력 송신 장치(1000) 및 전자 장치(1050) 사이에 BLE 연결(connection)이 형성(establish)될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1000)는, PTU statcic 신호 및 PRU static 신호를 송수신할 수 있으며, PRU dynamic 신호를 수신할 수 있다.
1075 동작에서, 무선 전력 송신 장치(1000)는, 공유 스위치 및 선택된 도전성 패턴에 대응하는 스위치를 이용하여, 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 선택되지 않은 나머지 도전성 패턴에 누설 전류가 인가되는 것이 방지될 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1000)는, 충전 개시(charge start)를 명령하는 제어 신호(PRU control)를 전자 장치(1050)로 송신할 수 있다. 전자 장치(1050)는, 제어 신호의 수신에 응답하여 스위치 회로(1056)를 턴 온할 수 있으며, 이에 따라 배터리(1057)에 충전을 수행할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 스위치 회로(1056) 및 배터리(1057) 사이에는 차저(charger)(미도시)가 더 배치될 수도 있으며, 차저가 소정의 모드(예를 들어, CC(constant current) 모드 또는 CV(constant voltage) 모드)로 배터리(1057) 충전을 수행할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1110 동작에서, 무선 전력 송신 장치(또는, 무선 전력 송신 장치가 포함하는 제어 회로)는, 복수 개의 도전성 패턴 중, 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는, Qi 표준에서 정의된 방식 또는 AFA 표준에서 정의된 방식에 따라 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치는, 홀 센싱 회로 등의 물리적인 배치를 검출할 수 있는 다양한 배치 센싱 회로를 복수 개의 도전성 패턴 각각에 대응되도록 포함할 수도 있으며, 배치 센싱 회로로부터의 데이터에 기초하여 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 도전성 패턴을 선택할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치가, 전자 장치를 검출하는 방법에는 제한이 없으며, 이에 따라 무선 전력 송신 장치가 복수 개의 도전성 패턴 중 전자 장치가 배치된 것으로 판단된 도전성 패턴을 선택하는 방법에도 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
1120 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 선택된 도전성 패턴에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 선택되지 않은 도전성 패턴에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치는 선택된 도전성 패턴 이외의 나머지 도전성 패턴에 누설 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
1130 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 송신할 전력의 주파수를 판단할 수 있다. 예를 들어, 충전 방식에 따라 표준에서 정의된 전력 송신을 위한 교류 주파수가 정의될 수 있으며, 무선 전력 송신 장치는 해당 주파수를 판단할 수 있다. 1140 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 공유 스위치 및 선택된 도전성 패턴에 대응하는 스위치를 이용하여, 판단된 주파수를 가지는 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수 개의 무선 충전 표준 방식을 지원하는 무선 전력 송신 장치의 회로도를 도시한다.
전력 제공 회로(1201)는, 일단이 접지(1200)에 연결될 수 있으며, 직류의 전력을 제공할 수 있다. 전력 제공 회로(1201)는, 제 1 도전성 패턴(1236) 또는 제 2 도전성 패턴(1246) 중 적어도 하나로 전력을 공급할 수 있다. 전력 제공 회로(1201) 및 제 1 도전성 패턴(1236) 사이에는, 전력 제공 회로(1201) 및 제 1 도전성 패턴(1236)를 선택적으로 연결할 수 있는 제 1 전력 인가 제어 스위치(1211)가 연결될 수 있다. 전력 제공 회로(1201) 및 제 2 도전성 패턴(1246) 사이에는, 전력 제공 회로(1201) 및 제 2 도전성 패턴(1246)을 선택적으로 연결할 수 있는 제 2 전력 인가 제어 스위치(1212)가 연결될 수 있다.
제 1 공유 변환용 스위치(1221), 제 2 공유 변환용 스위치(1222)와, 제 1 변환용 스위치(1231) 및 제 2 변환용 스위치(1232)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 2 공유 변환용 스위치(1222) 및 제 2 변환용 스위치(1232)의 일단은 접지(1233)에 연결될 수 있다. 제 1 커패시터(1235)는 제 1 도전성 패턴(1236)과 함께 제 1 공진 회로(1230)를 구성할 수 있다. 제 1 공진 회로(1230)는, 예를 들어 Qi 표준에서 정의된 100 내지 205kHz의 공진 주파수를 가질 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제 1 공유 변환용 스위치(1221), 제 2 공유 변환용 스위치(1222)와, 제 1 변환용 스위치(1231) 및 제 2 변환용 스위치(1232)의 온/오프 상태를 제어함으로써, 입력받은 직류 전력을 판단된 주파수, 예를 들어 100 내지 205 kHz의 범위 중 어느 하나의 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 교류 전력은 제 1 공진 회로(1230)에 제공될 수 있다. 이 경우에, 제 1 공유 변환용 스위치(1221) 및 제 2 공유 변환용 스위치(1222)의 온/오프 주기는, 100 내지 205 kHz의 범위 중 어느 하나의 주파수에 대응되도록 설정될 수 있다.
제 1 공유 변환용 스위치(1221), 제 2 공유 변환용 스위치(1222)와, 제 3 변환용 스위치(1241) 및 제 4 변환용 스위치(1242)는 브릿지 회로를 구성할 수 있다. 제 2 공유 변환용 스위치(1222) 및 제 4 변환용 스위치(1242)의 일단은 접지(1243)에 연결될 수 있다. 제 2 커패시터(1245)는 제 2 도전성 패턴(1246)과 함께 제 2 공진 회로(1240)를 구성할 수 있다. 제 2 공진 회로(1240)는, 예를 들어 AFA 표준에서 정의된 6.78MHz의 공진 주파수를 가질 수 있다. 제어 회로(미도시)는, 제 1 공유 변환용 스위치(1221), 제 2 공유 변환용 스위치(1222)와, 제 3 변환용 스위치(1241) 및 제 4 변환용 스위치(1242)의 온/오프 상태를 제어함으로써, 입력받은 직류 전력을 판단된 주파수, 예를 들어 6.78MHz의 주파수를 가지는 교류 전력으로 변환할 수 있다. 변환된 교류 전력은 제 2 공진 회로(1240)에 제공될 수 있다. 이 경우에, 제 1 공유 변환용 스위치(1221) 및 제 2 공유 변환용 스위치(1222)의 온/오프 주기는, 6.78MHz의 주파수에 대응되도록 설정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 공유 변환용 스위치의 온/오프 주기를, 판단된 충전 방식에 따라 상이하게 설정할 수도 있다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 다양한 실시예에서, 제 1 전력 인가 제어 스위치(1211)가 전력 제공 회로(1201)와 제 1 변환용 스위치(1231)만을 선택적으로 연결하고, 제 1 전력 인가 제어 스위치(1211)는 전력 제공 회로(1201)와 제 1 공유 변환용 스위치(1221) 사이에는 배치되지 않을 수도 있다. 또는, 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 전력 제공 회로(1201)와 제 1 변환용 스위치(1231)만을 선택적으로 연결하는 제 1 전력 인가 제어 스위치(1211)와, 전력 제공 회로(1201)와 제 1 공유 변환용 스위치(1221)만을 선택적으로 연결하는 공유용 스위치를 포함할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
1310 동작에서, 무선 전력 송신 장치(또는, 무선 전력 송신 장치가 포함하는 제어 회로)는 무선 전력을 수신하기 위한 전자 장치를 검출할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는, 다양한 충전 방식에서 정의된 절차에 따라 전자 장치를 검출할 수 있다. 1320 동작에서, 무선 전력 송신 장치는 전자 장치의 무선 충전 방식을 판단할 수 있다.
1330 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 판단된 무선 충전 방식에 대응하는 도전성 패턴에 연결된 스위치를 온 상태로 제어하고, 나머지 도전성 패턴에 연결된 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다. 1340 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 공유 스위치 및 선택된 도전성 패턴에 대응하는 스위치를 이용하여, 판단된 무선 충전 방식에 대응하는 주파수를 가지는 교류 파형의 전기적인 신호를 선택된 도전성 패턴에 인가하도록 제어할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 14의 무선 전력 송신 장치는, 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로, 제 1 도전성 패턴, 제 2 도전성 패턴, 상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들, 상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들, 상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있다.
1410 동작에서, 무선 전력 송신 장치(또는, 무선 전력 송신 장치가 포함하는 제어 회로)는, 상기 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴을 선택할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 제 2 도전성 패턴에, 전자 장치를 검출하기 위하여 설정된 전력을 인가하고, 상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 제 2 도전성 패턴 각각에서 검출되는 임피던스 변경에 기초하여 상기 제 1 도전성 패턴을 상기 충전을 수행할 도전성 패턴으로 선택할 수 있다. 상기 전자 장치를 검출하기 위하여 설정된 전력은, Qi 표준에서 정의되는 핑(ping)에 대응하는 전력 또는 AFA 표준에서 정의되는 숏-비콘 또는 롱-비콘 중 적어도 하나일 수 있다.
1420 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 전력 제공 회로를 연결하고, 상기 제 2 도전성 패턴과 상기 전력 제공 회로를 연결하지 않을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 전력 제공 회로 및 상기 제 1 도전성 패턴을 선택적으로 연결하는 제 4 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 전력 제공 회로 및 상기 제 2 도전성 패턴을 선택적으로 연결하는 제 5 스위치를 오프 상태로 제어할 수 있다.
1430 동작에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 직류 전력을, 상기 제 1 도전성 패턴에 대응하는 주파수를 가지는 상기 제 1 교류 전력으로 변환하도록 상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는, 상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 상기 제 1 도전성 패턴에 대응하는 제 1 충전 방식에서 정의된 주파수를 가지는 상기 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가할 수 있다.
상기 무선 전력 송신 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 무선 전력 송신 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 “모듈”은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. “모듈”은, 예를 들면, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. “모듈”은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. “모듈”은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. “모듈”은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,“모듈”은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 프로세서(예: 제어 회로(52))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 무선 전력 송신 장치에 포함된 메모리가 될 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴을 선택하는 동작; 제 1 도전성 패턴 및 전력 제공 회로를 연결하고, 제 2 도전성 패턴과 전력 제공 회로를 연결하지 않는 동작; 및 제 1 복수 개의 스위치들 및 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 무선 전력 송신 장치에 있어서,
    직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로;
    제 1 도전성 패턴;
    제 2 도전성 패턴;
    상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들;
    상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들;
    상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들; 및
    제어 회로
    를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하도록 제어하고,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 3 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 2 교류 전력으로 변환하여 상기 제 2 도전성 패턴에 인가하도록 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 제공 회로 및 상기 제 1 도전성 패턴을 선택적으로 연결하는 제 4 스위치; 및
    상기 전력 제공 회로 및 상기 제 2 도전성 패턴을 선택적으로 연결하는 제 5 스위치
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴으로 선택하고,
    상기 제 4 스위치를 온 상태로 제어하고,
    상기 제 5 스위치를 오프 상태로 제어하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 직류 전력을, 상기 제 1 도전성 패턴에 대응하는 주파수를 가지는 상기 제 1 교류 전력으로 변환하도록 상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제 3 복수 개의 스위치들을 오프 상태로 제어하는 무선 전력 송신 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 제 2 도전성 패턴에, 전자 장치를 검출하기 위하여 설정된 전력을 인가하고,
    상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 제 2 도전성 패턴 각각에서 검출되는 임피던스 변경에 기초하여 상기 제 1 도전성 패턴을 상기 충전을 수행할 도전성 패턴으로 선택하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 장치를 검출하기 위하여 설정된 전력은, Qi 표준에서 정의되는 핑(ping)에 대응하는 전력 또는 AFA 표준에서 정의되는 숏-비콘 또는 롱-비콘 중 적어도 하나인 무선 전력 송신 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 스위치 및 상기 제 5 스위치는 P-MOSFET(positive metal oxide semiconductor field-effect transistor)이며, 상기 P-MOSFET의 드레인(drain)은, 상기 전력 제공 회로에 연결되는 무선 전력 송신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들은 제 1 브릿지 회로를 구성하고,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 3 복수 개의 스위치들은 제 2 브릿지 회로를 구성하는 무선 전력 송신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 제 2 도전성 패턴은, 상이한 충전 영역을 커버하도록 배치된 무선 전력 송신 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 패턴은 제 1 충전 방식에 기초하여 제 1 교류 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신하고, 상기 제 2 도전성 패턴은, 제 2 충전 방식에 기초하여 제 2 교류 전력을 이용하여 전력을 무선으로 송신하는 무선 전력 송신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴으로 선택하고,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들과 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 상기 제 1 충전 방식에서 정의된 주파수를 가지는 상기 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하도록 설정된 무선 전력 송신 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 패턴에 연결되어, 상기 제 1 도전성 패턴과 제 1 공진 회로를 구성하는 제 1 커패시터; 및
    상기 제 2 도전성 패턴에 연결되어, 상기 제 2 도전성 패턴과 제 2 공진 회로를 구성하는 제 2 커패시터
    를 더 포함하는 무선 전력 송신 장치.
  14. 직류 전력을 제공하는 전력 제공 회로, 제 1 도전성 패턴, 제 2 도전성 패턴, 상기 제 1 도전성 패턴의 일단 및 상기 제 2 도전성 패턴의 일단에 연결되는 제 1 복수 개의 스위치들, 상기 제 1 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 2 복수 개의 스위치들, 상기 제 2 도전성 패턴의 타단에 연결되는 제 3 복수 개의 스위치들을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 제 1 도전성 패턴을 충전을 수행할 도전성 패턴을 선택하는 동작;
    상기 제 1 도전성 패턴 및 상기 전력 제공 회로를 연결하고, 상기 제 2 도전성 패턴과 상기 전력 제공 회로를 연결하지 않는 동작; 및
    상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하는 동작
    을 포함하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하여, 상기 직류 전력을 제 1 교류 전력으로 변환하여 상기 제 1 도전성 패턴에 인가하는 동작은,
    상기 직류 전력을, 상기 제 1 도전성 패턴에 대응하는 주파수를 가지는 상기 제 1 교류 전력으로 변환하도록 상기 제 1 복수 개의 스위치들 및 상기 제 2 복수 개의 스위치들을 제어하는 무선 전력 송신 장치의 동작 방법.
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