WO2020171663A1 - 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기 - Google Patents

무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기 Download PDF

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WO2020171663A1
WO2020171663A1 PCT/KR2020/002573 KR2020002573W WO2020171663A1 WO 2020171663 A1 WO2020171663 A1 WO 2020171663A1 KR 2020002573 W KR2020002573 W KR 2020002573W WO 2020171663 A1 WO2020171663 A1 WO 2020171663A1
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WO
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power
wireless
switching
duty
full bridge
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PCT/KR2020/002573
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English (en)
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권태욱
손도현
권준찬
김형석
김종구
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Definitions

  • the present invention relates to a wireless power transmission device and an electronic device having the same, and more particularly, wireless power transmission capable of transmitting wireless power while reducing power loss by using power input from an external power supply device as it is. It relates to a device and an electronic device having the same.
  • the wireless power transmission device is a device for wirelessly transmitting power.
  • the wireless power transmission device may wirelessly transmit power to the wireless power receiving device in an inductive coupling method or a resonance coupling method.
  • the wireless power transmission device receives power at a certain level from the outside and transmits wireless power using this, a separate converter, etc. that boosts the power at a certain level inside for wireless power transmission is provided. It becomes necessary.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of transmitting wireless power using various levels of power input from an external power supply device, and an electronic device having the same.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of varying at least one of a switching frequency or duty of a switching control signal input to a full bridge unit, and an electronic device having the same.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless power transmission device capable of adjusting the level of a voltage output from an external power supply device, and an electronic device having the same.
  • a wireless power transmission device and an electronic device having the same according to an embodiment of the present invention for achieving the above object are based on a first level power input from a coil and an external power supply device that outputs multiple levels of power.
  • a full bridge unit that performs switching to output AC power to the coil, a voltage step-down unit that steps down the voltage of various levels input from the power supply device to an operating voltage of a certain level to output an operating voltage, and the voltage step-down unit It operates based on the operating voltage and includes a control unit outputting a switching control signal to the full bridge unit.
  • control unit of the wireless power transmission device when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is more than a predetermined value, switching of the switching control signal input to the full bridge At least one of frequency or duty may be varied.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal. If it is more than a predetermined value, a second level voltage request may be transmitted to the power supply device.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit may perform switching based on the power of the second level.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty may be output to the full bridge unit.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty may be output to the full bridge unit.
  • the wireless power transmission device and the electronic device having the same may further include an output current detection unit that detects an output current output from the full bridge unit.
  • control unit of the wireless power transmission apparatus may calculate the wireless transmission power based on the output current.
  • the wireless power transmission apparatus and the electronic device having the same may further include an input voltage detector configured to detect an input voltage input to the full bridge unit.
  • control unit of the wireless power transmission apparatus may vary at least one of a switching frequency or a duty of the switching control signal according to the level of the detected input voltage.
  • the wireless power transmission device and the electronic device including the same may further include a communication unit for receiving wireless transmission power information or target power information output from an external wireless power reception device.
  • a wireless power transmission device and an electronic device having the same for achieving the above object include a coil and a first level input from an external power supply device that outputs a plurality of levels of power.
  • the difference with is greater than or equal to a predetermined value, at least one of a switching frequency or duty of a switching control signal input to the full bridge unit may be varied.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal. If it is more than a predetermined value, a second level voltage request may be transmitted to the power supply device.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit may perform switching based on the power of the second level.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty may be output to the full bridge unit.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty may be output to the full bridge unit.
  • a wireless power transmission device and an electronic device having the same perform switching based on a first level power input from a coil and an external power supply device that outputs a plurality of levels of power to provide AC power.
  • a full bridge unit that outputs to the coil, a voltage step-down unit that steps down the voltage of various levels input from the power supply device to an operating voltage of a constant level to output an operating voltage, and operates based on the operating voltage from the voltage step-down unit.
  • a control unit for outputting a switching control signal to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using power input from an external power supply device as it is.
  • control unit of the wireless power transmission device when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is more than a predetermined value, switching of the switching control signal input to the full bridge At least one of frequency or duty may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal. If it is more than a predetermined value, a second level voltage request may be transmitted to the power supply device. Accordingly, it is possible to adjust the level of the voltage output from the external power supply device.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit may perform switching based on the power of the second level. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty may be output to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty may be output to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the wireless power transmission device and the electronic device having the same may further include an output current detection unit that detects an output current output from the full bridge unit. Accordingly, it is possible to calculate the wireless power output from the wireless power transmission device.
  • the wireless power transmission apparatus and the electronic device having the same may further include an input voltage detector configured to detect an input voltage input to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to calculate the power input to the wireless power transmission device.
  • control unit of the wireless power transmission apparatus may vary at least one of a switching frequency or a duty of the switching control signal according to the level of the detected input voltage. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the wireless power transmission device and the electronic device including the same may further include a communication unit for receiving wireless transmission power information or target power information output from an external wireless power reception device. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • a wireless power transmission device and an electronic device having the same perform switching based on a first level power input from a coil and an external power supply device that outputs multiple levels of power. And a full bridge unit for outputting AC power to the coil, and a control unit for outputting a switching control signal to the full bridge unit, wherein the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is a predetermined value
  • at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal input to the full bridge unit may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal. If it is more than a predetermined value, a second level voltage request may be transmitted to the power supply device.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil and the target power is different even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit may perform switching based on the power of the second level. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty may be output to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the control unit of the wireless power transmission device outputs a first switching control signal based on a first switching frequency and a first duty to the full bridge unit, and wireless transmission power output to the outside through a coil.
  • a second switching control signal based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty may be output to the full bridge unit. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless power transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a wireless power transmission/reception system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a wireless power transmission device related to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram referred to for explanation of the operation of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention.
  • 9A to 9B are views referenced for explanation of the operation of FIG. 8.
  • module and “unit” for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only the ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the “module” and “unit” may be used interchangeably with each other.
  • the electronic device described herein is a device including a wireless power transmission device, and includes, for example, an image display device, a laptop computer, a mobile terminal, a vehicle, a drone, a robot, a robot cleaner, a home appliance, and various sensors. It can be a concept.
  • the home appliance may include a home appliance such as a vacuum cleaner, a hair dryer, an electric fan, a washing machine, an air purifier, an air conditioner, a water purifier, a refrigerator, and a dryer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless power transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission and reception system 10 includes a wireless power transmission device 100, an external power supply device 300a that supplies power to the wireless power transmission device 100 by wire or the like, and wireless power transmission. It may include a wireless power receiving device 200 for receiving wireless power by the device 100.
  • the wireless power receiving apparatus 200 As an example of the wireless power receiving apparatus 200, a mobile terminal is illustrated, but various electronic devices are possible.
  • the wireless power transmission apparatus 100 may wirelessly transmit power to the wireless power receiving apparatus in an inductive coupling method or a resonance coupling method.
  • the inductive coupling method when the intensity of the current flowing in the primary coil among two adjacent coils is changed, the magnetic field changes by the current, and thus, the magnetic field is changed. It uses the principle that the magnetic flux changes and an induced electromotive force is generated on the secondary coil side. That is, according to this method, induced electromotive force is generated when only the current of the primary coil is changed while two coils are brought close to each other without spatially moving the two conductors.
  • some of the amount of change in the magnetic field generated by applying a resonance frequency to a primary coil among two coils separated by a certain distance is a secondary coil of the same resonance frequency ( coil) to generate induced electromotive force in the secondary coil. That is, according to this method, when the transmitting/receiving devices resonate at the same frequency, electromagnetic waves are transmitted through a short-range electromagnetic field, and thus energy is not transmitted if the frequencies are different.
  • the wireless power transmission device 100 may convert power into a wireless power signal and transmit it to the wireless power receiving device.
  • the wireless power signal transmitted by the wireless power transmission device 100 is formed in the form of a magnetic field or an electro-magnetic field having oscillation characteristics.
  • the wireless power transmission device 100 transmits wireless power using an internal transmission coil CLt
  • the wireless power reception device 200 transmits wireless power using the internal reception coil CLr. Can receive.
  • the power supply device 300a may output power of a plurality of levels.
  • the power supply device 300a may output a DC voltage of a first level, a DC voltage of a second level, a DC voltage of a third level, a DC voltage of a fourth level, and the like.
  • the power supply device 300a is a device that supports Power Delivery of USB 3.1 and may divide and output an output voltage into 5V, 9V, 15V, 20V, and the like.
  • the power supply device 300a outputs voltages of various levels to the wireless power transmission device 100 through a cable CAba, and a control signal from the wireless power transmission device 100 through the cable CAba Can receive.
  • the power supply device 300a may receive a request for a voltage of a specific level from among a plurality of level voltages through the cable CABa.
  • the power supply device 300a may receive a voltage output stop request through a cable CABA.
  • a notebook is illustrated as an external power supply device 300a, but various modifications are possible.
  • the wireless power transmission device 100 performs switching based on the first level power input from the external power supply device 300a, and transmits wireless power through the coil CLt. Can be transmitted. Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using the power input from the external power supply device 300a as it is.
  • the wireless power transmission device 100 outputs the operating voltage Vop by stepping down the voltage of various levels input from the power supply device 300a to the operating voltage Vop of a constant level.
  • a voltage step-down unit 130 that operates based on the operating voltage Vop from the voltage step-down unit 130 and a control unit 170 that outputs a switching control signal to the full bridge unit 120 may be included. . Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using the power input from the external power supply device 300 as it is.
  • control unit 170 of the wireless power transmission apparatus 100 when the difference between the wireless transmission power and the target power output to the outside through the coil (CLt) is more than a predetermined value, full bridge At least one of a switching frequency or duty of a switching control signal input to the unit 120 may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the wireless power transmission device 100 is based on a first level power input from the coil CLt and an external power supply device 300a that outputs a plurality of levels of power.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through (CLt) and the target power is greater than or equal to a predetermined value
  • at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal input to the full bridge unit 120 may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a wireless power transmission/reception system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission and reception system 20 includes a wireless power transmission device 100, an external power supply device 300b for supplying power to the wireless power transmission device 100 by wire or the like, and wireless power transmission. It may include a wireless power receiving device 200 for receiving wireless power by the device 100.
  • an external power supply device 300b includes an internal converter or the like to convert an AC voltage into a DC voltage. , There is a difference in outputting the DC voltage of various levels.
  • the external power supply device 300b of FIG. 2 is a device that supports USB 3.1 Power Delivery, and may divide and output an output voltage into 5V, 9V, 15V, 20V, and the like.
  • the power supply device 300b outputs voltages of various levels to the wireless power transmission device 100 through a cable CABb, and a control signal from the wireless power transmission device 100 through a cable CABb. Can receive.
  • the power supply device 300b may receive a request for a voltage of a specific level among a plurality of level voltages through a cable CABb.
  • the power supply device 300b may receive a voltage output stop request through a cable CABb.
  • the wireless power transmission device 100 performs switching based on the first level power input from the external power supply device 300b, and transmits wireless power through the coil CLt. Can be transmitted. Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using the power input from the external power supply device 300b as it is.
  • the wireless power transmission device 100 outputs the operating voltage Vop by stepping down the voltages of various levels input from the power supply device 300b to the operating voltage Vop of a constant level.
  • a voltage step-down unit 130 that operates based on the operating voltage Vop from the voltage step-down unit 130 and a control unit 170 that outputs a switching control signal to the full bridge unit 120 may be included. . Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using the power input from the external power supply device 300b as it is.
  • control unit 170 of the wireless power transmission apparatus 100 when the difference between the wireless transmission power and the target power output to the outside through the coil (CLt) is more than a predetermined value, full bridge At least one of a switching frequency or duty of a switching control signal input to the unit 120 may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the wireless power transmission device 100 is based on the first level power input from the coil CLt and an external power supply device 300b that outputs a plurality of levels of power.
  • the difference between the wireless transmission power output to the outside through (CLt) and the target power is greater than or equal to a predetermined value
  • at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal input to the full bridge unit 120 may be varied. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a wireless power transmission device related to the present invention.
  • the wireless power transmitter 100x of FIG. 3 includes a dc/dc converter 110x for converting the level of the voltage Vx input from the power supply device 300x, and a plurality of switching elements. And a full bridge unit 120x for performing switching using the DC voltage converted from the level, and a control unit 170x for controlling the full bridge unit 120x.
  • wireless power can be transmitted to the receiving coil CLr in the wireless power receiving apparatus through the coil CLt.
  • the present invention proposes a method of transmitting wireless power by using an input voltage from an external power supply device as it is in order to reduce power efficiency loss. This will be described with reference to FIG. 4 below.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission apparatus 100 includes a coil (CLt), a full bridge unit 120, a voltage step-down unit 130, and a control unit 170 can do.
  • the wireless power transmitter 100 may include an input voltage detection unit A and an output current detection unit E.
  • the voltage step-down unit 130 may step down voltages of various levels to an operating voltage Vop of a constant level to output an operating voltage Vop.
  • voltages of various levels may be converted into a constant voltage of 3.3V and may be output to the controller 170. Accordingly, the control unit 170 operates based on a predetermined voltage.
  • the input voltage detector A may detect an input voltage Vin input from the external power supply device 300.
  • the input voltage detection unit A may include a resistance element, an amplifier, or the like.
  • the detected input voltage Vin is a pulsed discrete signal and may be input to the controller 170.
  • the output current detector E may detect the output current i o output from the full bridge unit 120.
  • a current trnasformer (CT), a shunt resistor, or the like may be used as the output current detection unit E.
  • the detected output current i o is a pulsed discrete signal and may be input to the controller 170.
  • the full bridge unit 120 includes a plurality of switching elements, and converts a voltage input from the external power supply device 300 into AC power having a predetermined frequency by on/off operation of the switching element, and a coil ( CLt).
  • the full bridge unit 120 is a pair of upper switching elements S1 and S2 and lower switching elements S3 and S4 connected in series, respectively, and a total of two pairs of upper and lower switching elements are parallel to each other (S1 & S3, It is connected to S2&S4). Diodes are connected in reverse parallel to each of the switching elements S1, S2, S3, and S4.
  • the switching elements in the full bridge unit 120 perform on/off operations of each switching element based on the switching control signal Scc from the control unit 170. Accordingly, AC power having a predetermined frequency is output to the coil CLt.
  • the controller 170 may control a switching operation of the full bridge unit 120 based on a sensorless method. To this end, the control unit 170 may receive an output current io detected by the output current detection unit E.
  • the control unit 170 outputs a switching control signal Scc to the full bridge unit 120 in order to control the switching operation of the full bridge unit 120.
  • the switching control signal Scc is a pulse width modulation method PWM, and is generated and output based on the output current io detected by the output current detection unit E.
  • control unit 170 may calculate the amount of power of the transmitted wireless power based on the output current io detected by the output current detection unit E.
  • the controller 170 may calculate an amount of power input from the external power supply device 300 based on the input voltage Vin detected by the input voltage detector A.
  • the full bridge unit 120 may output AC power to the coil CLt by performing switching based on the power of the first level input from the external power supply device 300 that outputs power of multiple levels. have.
  • the full bridge unit 120 may perform switching by using power input from an external power supply device 300 that outputs multiple levels of power as it is.
  • the external power supply device 300 is a device that supports Power Delivery of USB 3.1, and may divide and output the output voltage into 5V, 9V, 15V, 20V, and the like.
  • the full bridge unit 120 may perform switching by using the voltage of 5V as it is. Accordingly, it is possible to transmit wireless power while reducing power loss by using the power input from the external power supply device 300 as it is.
  • control unit 170 when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil (CLt) and the target power is more than a predetermined value, the switching frequency or duty of the switching control signal input to the full bridge unit 120 At least one of them may be variable. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • control unit 170 outputs a first switching control signal based on the first switching frequency and the first duty to the full bridge unit 120, and the wireless transmission power output to the outside through the coil CLt is the target power.
  • a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty may be output to the full bridge unit 120. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • control unit 170 outputs a first switching control signal based on the first switching frequency and the first duty to the full bridge unit 120, and the wireless transmission power output to the outside through the coil CLt is the target power. If it is exceeded, a second switching control signal based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty may be output to the full bridge unit 120. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the control unit 170 may change the switching frequency to approach the resonance frequency. That is, the switching frequency can be increased. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the switching frequency may increase.
  • the controller 170 may change the switching frequency so as to move away from the resonance frequency. That is, it is possible to reduce the switching frequency. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the switching frequency may decrease.
  • the controller 170 may increase the duty of the switching control signal Scc. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the duty of the switching control signal Scc may increase.
  • the controller 170 may reduce the duty of the switching control signal Scc. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the duty number of the switching control signal Scc may decrease.
  • control unit 170 even after a change in the switching period or duty of the switching control signal, when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil (CLt) and the target power is more than a predetermined value, the power supply device 300 ), it is possible to control to transmit a voltage request of the second level. Accordingly, the level of the voltage output from the external power supply device 300 can be adjusted.
  • the wireless power transmission device 100 supplies power when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil CLt and the target power is greater than or equal to a predetermined value even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit 120 may perform switching based on the power of the second level. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the controller 170 may vary at least one of a switching frequency or a duty of the switching control signal according to the level of the detected input voltage Vin. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • the controller 170 controls to transmit a voltage request of 11V while the voltage of 5V is applied from the external power supply device 300. I can.
  • the full bridge unit 120 may transmit wireless power through switching using the 11V voltage received from the external power supply device 300 as it is.
  • control unit 170 may control to reach the target power by varying the switching frequency or duty while applying the voltage of 11V.
  • the controller 170 can control to transmit a voltage request of 13V while the voltage of 11V is applied from the external power supply device 300. have.
  • the full bridge unit 120 may transmit wireless power through switching using the 13V voltage received from the external power supply device 300 as it is.
  • the controller 170 may control to reach the target power by varying the switching frequency or duty while applying the voltage of 13V.
  • the dc/dc converter 110x of FIG. 3 is unnecessary, and thus, power conversion loss due to non-use of the converter 110x can be reduced.
  • control unit 170 may control the wireless power transmission to be stopped according to the amount of wireless charging in the wireless power receiving device 100. To this end, the controller 170 may control the switching of the full bridge unit 120 to be stopped.
  • control unit 170 may control to transmit a voltage output stop request to the external power supply device 300. Accordingly, efficient power management is possible.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a wireless power transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission apparatus 100b of FIG. 5 like the wireless power transmission apparatus 100 of FIG. 4, a coil CLt, a full bridge unit 120, and a voltage step-down unit 130 Wow, it may include a control unit 170, an input voltage detection unit (A), and an output current detection unit (E). Operations of the full bridge unit 120, the voltage step-down unit 130, the control unit 170, the input voltage detection unit A, and the output current detection unit E are the same as those of FIG. 4, and refer to FIG. So it is omitted.
  • the wireless power transmission apparatus 100b of FIG. 5 may further include a communication unit 180 that communicates with the wireless power reception apparatus.
  • the communication unit 180 may receive wireless transmission power information or target power information from the wireless power receiving device.
  • power information transmitted from the wireless power transmission device 100b and received by the wireless power reception device may be received.
  • control unit 170 may compare the accurate wireless power transmission information with the target power, and change the switching frequency or duty of the switching control signal based on the comparison, and further, the external power supply device 300 ), you can control to send a voltage variable request.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram referenced in the description of the operation of FIG. 6.
  • the full bridge unit 120 in the wireless power transmission device 100 receives an input voltage of a first level input from an external power supply device 300 that outputs multiple levels of power. It can be done (S610).
  • the input voltage detector A may detect an input voltage of a first level input from the external power supply device 300 and transmit the detected information to the controller 170.
  • the controller 170 may determine that an input voltage of the first level is input from the external power supply device 300 based on information from the input voltage detector A.
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the input voltage of the first level to the full bridge unit 120 (S615).
  • the controller 170 may calculate wireless transmission power information based on the output current io detected by the output current detection unit E.
  • the controller 170 may receive target power information through the communication unit 180 or the like.
  • the controller 170 determines whether the difference between the wireless transmission power and the target power is greater than or equal to a predetermined value (S625), and if applicable, the switching frequency of the switching control signal input to the full bridge unit 120 or At least one of the duty may be controlled to vary.
  • the controller 170 may output a second switching control signal having a variable switching frequency or duty to the full bridge unit 120 (S625).
  • control unit 170 determines whether the difference between the wireless transmission power and the target power is greater than or equal to a predetermined value after the switching frequency or duty is varied (S630), and, if applicable, the power supply device 300 It is possible to request a second level voltage transmission (S635).
  • the power supply device 300 may output a voltage of the second level to the wireless power transmission device 100.
  • the wireless power transmission device 100 receives an input voltage of the second level from the power supply device 300 (S640).
  • controller 170 may determine that the second level input voltage is input from the external power supply device 300 based on the information from the input voltage detector A.
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the input voltage of the second level to the full bridge unit 120 (S645). Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the target power while reducing power efficiency loss.
  • FIG. 7A illustrates a wireless transmission power waveform Pm of the wireless power transmission apparatus 100
  • FIG. 7B illustrates a switching frequency waveform fm of a switching control signal
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the input voltage of the first level to the full bridge unit 120.
  • the switching frequency of the switching control signal may correspond to f1, as shown in FIG. 7B.
  • the maximum level of the wireless transmission power is Pka, which is different from the target power Pta or within a certain range (Par) of the target power Pta.
  • control unit 170 may control at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal to be varied.
  • the controller 170 may control the switching frequency of the switching control signal to rise from the first switching frequency f1 to the second switching frequency f2. Accordingly, the level of wireless transmission power may increase.
  • the level of the wireless transmission power increases to Pkb whose maximum value is greater than Pka, but is different from the target power Pta or within a certain range (Par) of the target power Pta. Becomes visible.
  • the controller 170 may control the power supply device 300 to request a second level voltage transmission.
  • the power supply device 300 may output the second level voltage to the wireless power transmission device 100 from the point Ta3.
  • the wireless power transmission device 100 may receive an input voltage of the second level from the power supply device 300.
  • controller 170 may control the full bridge unit 120 to operate by outputting a switching control signal based on an input voltage of the second level.
  • the wireless transmission power is increased from the time point Ta3 to approximately maintain the level of Pkc. That is, the target power Pta or the target power Pta approaches within a certain range (Par). Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the target power while reducing power efficiency loss.
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating a method of operating a wireless power transmitter according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 9A to 9B are views referenced for explaining the operation of FIG. 8.
  • the full bridge unit 120 in the wireless power transmitter 100 receives an input voltage of a first level input from an external power supply device 300 that outputs multiple levels of power. It can be done (S710).
  • the input voltage detector A may detect an input voltage of a first level input from the external power supply device 300 and transmit the detected information to the controller 170.
  • the controller 170 may determine that an input voltage of the first level is input from the external power supply device 300 based on information from the input voltage detector A.
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the first switching frequency and the first duty to the full bridge unit 120 based on the input voltage of the first level (S715).
  • the controller 170 may calculate wireless transmission power information based on the output current io detected by the output current detection unit E.
  • the controller 170 may receive target power information through the communication unit 180 or the like.
  • control unit 170 determines whether the wireless transmission power output to the outside through the coil CLt is less than or equal to the target power (S712).
  • the controller 170 may output a second switching control signal based on a second switching frequency higher than the first switching frequency or a second duty higher than the first duty to the full bridge unit 120. (S722).
  • the control unit 170 is configured based on a third switching frequency lower than the first switching frequency or a third duty lower than the first duty. 2
  • the switching control signal may be output to the full bridge unit 120 (S724).
  • the control unit 170 may change the switching frequency to approach the resonance frequency. That is, the switching frequency can be increased. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the switching frequency may increase.
  • the controller 170 may change the switching frequency so as to move away from the resonance frequency. That is, it is possible to reduce the switching frequency. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the switching frequency may decrease.
  • the controller 170 may increase the duty of the switching control signal Scc. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the duty of the switching control signal Scc may increase.
  • the controller 170 may reduce the duty of the switching control signal Scc. In this case, as the difference between the wireless transmission power and the target power increases, the duty number of the switching control signal Scc may decrease.
  • control unit 170 even after a change in the switching period or duty of the switching control signal, when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil (CLt) and the target power is more than a predetermined value, the power supply device 300 ), it is possible to control to transmit a voltage request of the second level. Accordingly, the level of the voltage output from the external power supply device 300 can be adjusted.
  • the wireless power transmission device 100 supplies power when the difference between the wireless transmission power output to the outside through the coil CLt and the target power is greater than or equal to a predetermined value even after a change in the switching period or duty of the switching control signal.
  • the full bridge unit 120 may perform switching based on the power of the second level. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the amount of wireless power required by the wireless power receiving apparatus.
  • FIG. 9A(a) illustrates a wireless transmission power waveform Pmb of the wireless power transmission device 100
  • FIG. 9A(b) illustrates a switching frequency waveform fmb of a switching control signal.
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the input voltage of the first level to the full bridge unit 120.
  • the switching frequency of the switching control signal may correspond to f1 as shown in (b) of FIG. 9A.
  • the maximum value of the wireless transmission power is Pkb1, and is smaller than the target power PTa or within a certain range (Par) of the target power PTa.
  • control unit 170 may control at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal to be varied.
  • the controller 170 may control the switching frequency of the switching control signal to rise from the first switching frequency f1 to the second switching frequency f2. Accordingly, the level of wireless transmission power may increase.
  • the radio transmission power increases from the time point Tb2 to maintain the level of approximately Pkb2.
  • it approaches the target power PTa or within a certain range (Par) of the target power PTa. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the target power while reducing power efficiency loss.
  • FIG. 9B(a) illustrates the wireless transmission power waveform Pmc of the wireless power transmission apparatus 100
  • FIG. 9B(b) illustrates the switching frequency waveform fmc of the switching control signal.
  • the controller 170 may output a switching control signal based on the input voltage of the first level to the full bridge unit 120.
  • the switching frequency of the switching control signal may correspond to f1 as shown in (b) of FIG. 9B.
  • the maximum value of the wireless transmission power is Pkc1, and may be greater than the target power PTa or within a predetermined range (Par) of the target power PTa.
  • control unit 170 may control at least one of the switching frequency or duty of the switching control signal to be varied.
  • the controller 170 may control the switching frequency of the switching control signal to fall from the first switching frequency f1 to the third switching frequency f3. Accordingly, the level of the wireless transmission power may decrease.
  • the wireless transmission power is lowered from the time point Tc2 to maintain approximately the level of Pkc2. In other words, it approaches the target power PTa or within a certain range (Par) of the target power PTa. Accordingly, it is possible to transmit wireless power corresponding to the target power while reducing power efficiency loss.
  • the driving method of the wireless power transmission device or the operating method of the electronic device of the present invention can be implemented as a code that can be read by a processor on a recording medium that can be read by a processor provided in the wireless power transmission device or electronic device.
  • the processor-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by the processor.

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 코일과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일에 출력하는 풀 브릿지부와, 파워 공급장치로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압으로 강압하여 동작 전압을 출력하는 전압 강압부와, 전압 강압부로부터의 동작 전압에 기초하여 동작하며, 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.

Description

무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기
본 발명은 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.
무선 전력 전송 장치는, 무선으로 전력 전송을 하기 위한 장치이다.
한편, 무선 전력 전송 장치는, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식으로 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
한편, 무선 전력 전송 장치가, 외부로부터 일정한 레벨의 전원을 수신하고, 이를 이용하여, 무선 전력을 전송하는 경우, 무선 전력 전송을 위해, 내부에, 일정한 레벨의 전원을 승압하는 별도의 컨버터 등이 필요하게 된다.
특히, 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 도달하기 위해, dc/dc 컨버터에서 전력 변환을 별도로 수행한 후, 전력 변환된 전원을 이용하여, 무선 전력을 수행하여야 한다.
그러나, 이러한 컨버터를 이용하는 경우, 전력 효율 손실이 발생하는 등의 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 다양한 레벨의 전원을 이용하여 무선 전력을 전송할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 다른 목적은, 외부의 파워 공급장치에서 출력되는 전압의 레벨을 조절할 수 있는 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 코일과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일에 출력하는 풀 브릿지부와, 파워 공급장치로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압으로 강압하여 동작 전압을 출력하는 전압 강압부와, 전압 강압부로부터의 동작 전압에 기초하여 동작하며, 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 풀 브릿지부에서 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 출력 전류에 기초하여, 무선 전송 전력을 연산할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 풀 브릿지부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 검출되는 입력 전압의 레벨에 따라, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 외부의 무선 전력 수신 장치로부터 출력되는 무선 전송 전력 정보 또는 목표 전력 정보를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 코일과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일에 출력하는 풀 브릿지부와, 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 코일과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일에 출력하는 풀 브릿지부와, 파워 공급장치로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압으로 강압하여 동작 전압을 출력하는 전압 강압부와, 전압 강압부로부터의 동작 전압에 기초하여 동작하며, 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치에서 출력되는 전압의 레벨을 조절할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 풀 브릿지부에서 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 전송 장치에서 출력되는 무선 전력을 연산할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 풀 브릿지부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 전송 장치에 입력되는 전력을 연산할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 검출되는 입력 전압의 레벨에 따라, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 외부의 무선 전력 수신 장치로부터 출력되는 무선 전송 전력 정보 또는 목표 전력 정보를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 코일과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일에 출력하는 풀 브릿지부와, 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하며, 제어부는, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치 및 이를 구비하는 전자 기기는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치의 제어부는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력하며, 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시에에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명과 관련된 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9a 내지 도 9b는 도 8의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술하는 전자 기기는, 무선 전력 전송 장치를 구비하는 기기로서, 예를 들어, 영상표시장치, 노트북, 이동 단말기, 차량, 드론, 로봇, 로봇 청소기, 홈 어플라이언스, 각종 센서 등을 포함하는 개념일 수 있다. 여기서, 홈 어플라이언스는, 청소기, 헤어 드라이기, 선풍기, 세탁기, 공기청정기, 에어컨, 정수기, 냉장고, 건조기 등의 홈 어플라이언스 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템(10)은, 무선 전력 전송 장치(100), 무선 전력 전송 장치(100)로 유선 등에 의해 파워를 공급하는 외부의 파워 공급장치(300a), 및 무선 전력 전송 장치(100)에 의해 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
도면에서는, 무선 전력 수신 장치(200)의 일예로, 이동 단말기를 예시하나, 다양한 전자 기기가 가능하다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식으로 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.
유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다.
공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다.
무선 전력 전송 장치(100)는, 전력을 무선 전력 신호(wireless power signal)로 변환하여, 무선 전력 수신 장치에 전달할 수 있다. 무선 전력 전송 장치(100)에 의해 전달되는 무선 전력 신호는, 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electro-magnetic field)의 형태로 형성된다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 내부의 전송 코일(CLt)을 이용하여, 무선 전력을 전송하며, 무선 전력 수신 장치(200)는, 내부의 수신 코일(CLr)을 이용하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
한편, 파워 공급장치(300a)는, 복수의 레벨의 전원을 출력할 수 있다.
예를 들어, 파워 공급장치(300a)는, 제1 레벨의 직류 전압, 제2 레벨의 직류 전압, 제3 레벨의 직류 전압, 제4 레벨의 직류 전압 등을 출력할 수 있다.
보다 구체적으로, 파워 공급장치(300a)는, USB 3.1의 Power Delivery를 지원하는 장치로서, 출력 전압을 5V, 9V, 15V, 20V 등으로 구분하여 출력할 수 있다.
한편, 파워 공급장치(300a)는, 케이블(CABa)을 통해, 무선 전력 전송 장치(100)로 다양한 레벨의 전압을 출력하며, 케이블(CABa)을 통해, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 파워 공급장치(300a)는, 케이블(CABa)을 통해, 복수의 레벨 전압 중 특정 레벨의 전압 요청을, 수신할 수 있다.
다른 예로, 파워 공급장치(300a)는, 케이블(CABa)을 통해, 전압 출력 중지 요청을, 수신할 수도 있다.
한편, 도면에서는, 외부의 파워 공급장치(300a)로, 노트북을 예시하나, 이와 달리 다양한 변형이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 외부의 파워 공급장치(300a)로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여, 코일(CLt)을 통해, 무선 전력을 전송할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300a)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 파워 공급장치(300a)로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압(Vop)으로 강압하여 동작 전압(Vop)을 출력하는 전압 강압부(130)와, 전압 강압부(130)로부터의 동작 전압(Vop)에 기초하여 동작하며, 풀 브릿지부(120)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부(170)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)의 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일(CLt)과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300a)로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일(CLt)에 출력하는 풀 브릿지부(120)와, 풀 브릿지부(120)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부(170)를 포함하며, 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시에에 따른 무선 전력 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 무선 전력 송수신 시스템(20)은, 무선 전력 전송 장치(100), 무선 전력 전송 장치(100)로 유선 등에 의해 파워를 공급하는 외부의 파워 공급장치(300b), 및 무선 전력 전송 장치(100)에 의해 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(200)를 포함할 수 있다.
도 2의 무선 전력 송수신 시스템(20)은, 도 1의 무선 전력 송수신 시스템(10)과 달리, 외부의 파워 공급장치(300b)가 내부의 컨버터 등을 구비하여, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 다양한 레벨의 직류 전압을 출력하는 데에 그 차이가 있다.
즉, 도 2의 외부의 파워 공급장치(300b)는, USB 3.1의 Power Delivery를 지원하는 장치로서, 출력 전압을 5V, 9V, 15V, 20V 등으로 구분하여 출력할 수 있다.
한편, 파워 공급장치(300b)는, 케이블(CABb)을 통해, 무선 전력 전송 장치(100)로 다양한 레벨의 전압을 출력하며, 케이블(CABb)을 통해, 무선 전력 전송 장치(100)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 파워 공급장치(300b)는, 케이블(CABb)을 통해, 복수의 레벨 전압 중 특정 레벨의 전압 요청을, 수신할 수 있다.
다른 예로, 파워 공급장치(300b)는, 케이블(CABb)을 통해, 전압 출력 중지 요청을, 수신할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 외부의 파워 공급장치(300b)로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여, 코일(CLt)을 통해, 무선 전력을 전송할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300b)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 파워 공급장치(300b)로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압(Vop)으로 강압하여 동작 전압(Vop)을 출력하는 전압 강압부(130)와, 전압 강압부(130)로부터의 동작 전압(Vop)에 기초하여 동작하며, 풀 브릿지부(120)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부(170)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300b)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)의 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송 장치(100)는, 코일(CLt)과, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300b)로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일(CLt)에 출력하는 풀 브릿지부(120)와, 풀 브릿지부(120)에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부(170)를 포함하며, 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명과 관련된 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3의 무선 전력 전송장치(100x)는, 파워 공급장치((300x)로부터 입력되는 전압(Vx)의 레벨을 변환하는 dc/dc 컨버터(110x)와, 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 레벨을 변환된 직류 전압을 이용한 스위칭을 수행하는 풀 브릿지부(120x)와, 풀 브릿지부(120x)를 제어하는 제어부(170x)를 구비할 수 있다.
이러한 방식에 의하면, 무선 전력 수신 장치 내의 수신 코일(CLr)로, 코일(CLt)를 통해, 무선 전력을 전송할 수 있다.
그러나, 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 도달하기 위해, dc/dc 컨버터(110x)에서 전력 변환을 별도로 수행한 후, 전력 변환된 전원을 이용하여, 무선 전력을 수행하여야 한다.
그러나, 이러한 dc/dc 컨버터(110x)를 이용하는 경우, 전력 효율 손실이 발생하는 등의 문제가 있다.
이에 본 발명에서는, 전력 효율 손실 저감을 위해, 외부의 파워 공급장치로부터의 입력 전압을 그대로 이용하여, 무선 전력을 전송하는 방안을 제시한다. 이에 대해서는 도 4 이하를 참조하여 기술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치(100)는, 코일(CLt)과, 풀 브릿지부(120)와, 전압 강압부(130)와, 제어부(170)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치(100)는, 입력 전압 검출부(A)와, 출력 전류 검출부(E)를 구비할 수 있다.
전압 강압부(130)는, 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압(Vop)으로 강압하여 동작 전압(Vop)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 다양한 레벨의 전압을 3.3V의 일정 전압으로 변환하여, 제어부(170)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 제어부(170)는, 일정 전압에 기초하여, 동작하게 된다.
입력 전압 검출부(A)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 입력 전압(Vin)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전압 검출부(A)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 입력 전압(Vin)은, 펄스 형태의 이산 신호(diocrete signal)로서, 제어부(170)에 입력될 수 있다.
출력 전류 검출부(E)는, 풀 브릿지부(120)에서 출력되는 출력 전류(io)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 출력 전류 검출부(E)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 출력 전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(diocrete signal)로서, 제어부(170)에 입력될 수 있다.
풀 브릿지부(120)는, 복수개의 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 전압을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여, 코일(CLt)에 출력할 수 있다.
풀 브릿지부(120)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(S1,S2) 및 하측 스위칭 소자(S3,S4)가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬(S1&S3,S2&S4)로 연결된다. 각 스위칭 소자(S1,S2,S3,S4)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다.
풀 브릿지부(120) 내의 스위칭 소자들은 제어부(170)로부터의 스위칭 제어신호(Scc)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 교류 전원이 코일(CLt)에 출력되게 된다.
제어부(170)는, 센서리스 방식을 기반으로, 풀 브릿지부(120)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(170)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.
제어부(170)는, 풀 브릿지부(120)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 스위칭 제어신호(Scc)를 풀 브릿지부(120)에 출력한다. 스위칭 제어신호(Scc)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다.
특히, 제어부(170)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)에 기초하여, 전송되는 무선 전력의 전력량을 연산할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 입력 전압 검출부(A)에서 검출되는 입력 전압(Vin)에 기초하여, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 전력량을 연산할 수 있다.
한편, 풀 브릿지부(120)는, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 코일(CLt)에 출력할 수 있다.
특히, 풀 브릿지부(120)는, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 스위칭을 수행할 수 있다.
예를 들어, 외부의 파워 공급장치(300)는, USB 3.1의 Power Delivery를 지원하는 장치로서, 출력 전압을 5V, 9V, 15V, 20V 등으로 구분하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 5V의 전압이 입력되는 경우, 풀 브릿지부(120)는, 5V의 전압을 그대로 이용하여, 스위칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 전원을 그대로 이용하여, 전력 손실을 저감하면서 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 제어부(170)는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력하며, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 제어부(170)는, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력하며, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
예를 들어, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 작아, 무선 전송 전력량을 증가시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 공진 주파수에 근접하도록 스위칭 주파수를 가변할 수 있다. 즉, 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 주파수는 커질 수 있다.
다른 예로, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 높아, 무선 전송 전력량을 감소시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 공진 주파수에 멀어지도록 스위칭 주파수를 가변할 수 있다. 즉, 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 주파수는 작아질 수 있다.
한편, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 작아, 무선 전송 전력량을 증가시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티를 증가시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티는 커질 수 있다.
한편, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 높아, 무선 전송 전력량을 감소시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티를 감소시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티수는 작아질 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치(300)로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300)에서 출력되는 전압의 레벨을 조절할 수 있게 된다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치(300)로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부(120)는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 제어부(170)는, 검출되는 입력 전압(Vin)의 레벨에 따라, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
예를 들어, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 목표 전력이 10W인 경우, 제어부(170)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 5V의 전압이 인가되는 중에, 11V의 전압 요청을 전송하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 풀 브릿지부(120)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 수신되는 11V의 전압을 그대로 이용한 스위칭을 통해, 무선 전력을 전송할 수 있다.
이때, 전송되는 무선 전력이 목표 전력과 차이가 있는 경우, 제어부(170)는, 11V의 전압 인가 중에, 스위칭 주파수 또는 듀티를 가변하여, 목표 전력에 도달하도록 제어할 수 있다.
다른 예로, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 목표 전력이 15W인 경우, 제어부(170)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 11V의 전압이 인가되는 중에, 13V의 전압 요청을 전송하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 풀 브릿지부(120)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 수신되는 13V의 전압을 그대로 이용한 스위칭을 통해, 무선 전력을 전송할 수 있다.
이때, 전송되는 무선 전력이 목표 전력과 차이가 있는 경우, 제어부(170)는, 13V의 전압 인가 중에, 스위칭 주파수 또는 듀티를 가변하여, 목표 전력에 도달하도록 제어할 수 있다.
한편, 외부의 파워 공급장치(300)에서 5V, 9V, 15V, 20V 등으로 구분된 입력 전압이 입력되는 경우, 상기와 같이, 스위칭 주파수 또는 듀티를 가변함으로써, 외부의 파워 공급장치(300)에서 출력되는 레벨의 레인지 보다 훨씬 넓은 레인지인 2 내지 20V의 입력 전압이 인가되는 것과 같은 효과가 발생할 수 있다.
따라서, 도 3의 dc/dc 컨버터(110x) 등이 불필요하게 되며, 따라서, 컨버터(110x)의 미사용으로 인한, 전력 변환 손실이 저감될 수 있게 된다.
한편, 제어부(170)는, 무선 전력 수신 장치에서의 무선 충전량에 따라, 무선 전송 장치(100)에서의 무선 전력 전송이 중지되도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(170)는, 풀 브릿지부(120)의 스위칭이 중지되도록 제어할 수 있다.
나아가, 제어부(170)는, 외부의 파워 공급장치(300)로 전압 출력 중지 요청을, 전송하도록 제어할 수도 있다. 이에 따라, 효율적인 전력 관리가 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 일예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5의 무선 전력 전송 장치(100b)는, 도 4의 무선 전력 전송 장치(100)와 같이, 코일(CLt)과, 풀 브릿지부(120)와, 전압 강압부(130)와, 제어부(170), 입력 전압 검출부(A)와, 출력 전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 풀 브릿지부(120)와, 전압 강압부(130)와, 제어부(170), 입력 전압 검출부(A)와, 출력 전류 검출부(E) 등의 동작은, 도 4와 동일하며, 도 4를 참조하여 생략한다.
한편, 도 4와 달리, 도 5의 무선 전력 전송 장치(100b)는, 무선 전력 수신 장치와 통신을 수행하는 통신부(180)를 더 구비할 수 있다.
통신부(180)는, 무선 전력 수신 장치로부터 무선 전송 전력 정보 또는 목표 전력 정보를 수신할 수 있다. 특히, 무선 전력 전송 장치(100b)에서 전송되어 무선 전력 수신 장치에 수신된 전력 정보를 수신할 수 있다.
이에 따라, 제어부(170)는, 정확한 무선 전력 전송 정보와 목표 전력을 비교하고, 비교에 기초하여, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 등을 가변할 수 있으며, 나아가, 외부의 파워 공급장치(300)로, 전압 가변 요청을 전송하도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 도 6의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 무선 전력 전송장치(100) 내의 풀 브릿지부(120)는, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 제1 레벨의 입력 전압을 수신할 수 있다(S610).
한편, 입력 전압 검출부(A)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 제1 레벨의 입력 전압을 검출하고, 검출된 정보를 제어부(170)로 전송할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 정보에 기초하여, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 제1 레벨의 입력 전압이 입력되는 것으로 판단할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 제1 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다(S615).
다음, 제어부(170)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io)에 기초하여 무선 전송 전력 정보를 연산할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 통신부(180) 등을 통해, 목표 전력 정보를 수신할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 지 여부를 판단하고(S625), 해당하는 경우, 풀 브릿지부(120)에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 제어부(170)는, 스위칭 주파수 또는 듀티가 가변된 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력할 수 있다(S625).
다음, 제어부(170)는, 스위칭 주파수 또는 듀티 가변 이후, 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 지 여부를 다시 판단하고(S630), 해당하는 경우, 파워 공급 장치(300)로 제2 레벨의 전압 전송을 요청할 수 있다(S635).
이에 따라, 파워 공급 장치(300)는, 제2 레벨의 전압을, 무선 전력 전송 장치(100)로 출력할 수 있다.
다음, 무선 전력 전송 장치(100)는, 파워 공급 장치(300)로부터 제2 레벨의 입력 전압을 수신한다(S640).
그리고, 제어부(170)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 정보에 기초하여, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 제2 레벨의 입력 전압이 입력되는 것으로 판단할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 제2 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다(S645). 이에 따라, 전력 효율 손실을 저감하면서, 목표 전력에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 7의 (a)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 무선 전송 전력 파형(Pm)을 예시하며, 도 7의 (b)는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 파형(fm)을 예시하며, 도 7의 (c)는 무선 전력 전송 장치(100)로 입력되는 입력 전압 파형(Vinm)을 예시한다.
먼저, Ta1 시점에, 제1 레벨의 입력 전압(Vina)이 입력되면, 제어부(170)는, 제1 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다. 이때, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수는 도 7의 (b)와 같이, f1에 대응할 수 있다.
이에 따라, Ta1 시점 부터, 무선 전력 전송이 수행되어, 전송되는 무선 전력의 레벨이, 도 7의 (a)와 같이 상승할 수 있다.
도 7의 (a)의 Ta1 시점 부터 Ta2 시점까지, 무선 전송 전력의 레벨은 최대값이 Pka로서, 목표 전력인 Pta 또는 목표 전력(Pta)의 일정 범위 이내(Par)와 차이를 보이게 된다.
이에 따라, 제어부(170)는, 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하도록 제어할 수 있다.
따라서, Ta2 시점 부터, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수가 제1 스위칭 주파수(f1)에서 제2 스위칭 주파수(f2)로 상승하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 전송 전력의 레벨은 상승할 수 있다.
도 7의 (a)의 Ta2 시점 부터 Ta3 시점까지, 무선 전송 전력의 레벨은 최대값이 Pka 보다 큰 Pkb로 증가하나, 목표 전력인 Pta 또는 목표 전력(Pta)의 일정 범위 이내(Par)와 차이를 보이게 된다.
이에 따라, 제어부(170)는, 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급 장치(300)로 제2 레벨의 전압 전송을 요청하도록 제어할 수 있다.
파워 공급 장치(300)는, Ta3 시점 부터, 제2 레벨의 전압을, 무선 전력 전송 장치(100)로 출력할 수 있다.
이에 따라, Ta3 시점 부터, 무선 전력 전송 장치(100)는, 파워 공급 장치(300)로부터 제2 레벨의 입력 전압을 수신할 수 있다.
그리고, 제어부(170)는, 제2 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 출력하여, 풀 브릿지부(120)를 동작하도록 제어할 수 있다.
도 7의 (a)에 의하면, Ta3 시점 부터, 무선 전송 전력이 상승하여 대략 Pkc의 레벨을 유지하는 것을 예시한다. 즉, 목표 전력인 Pta 또는 목표 전력(Pta)의 일정 범위 이내(Par)에 근접하게 된다. 따라서, 전력 효율 손실을 저감하면서, 목표 전력에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 전력 전송장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이고, 도 9a 내지 도 9b는 도 8의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 무선 전력 전송장치(100) 내의 풀 브릿지부(120)는, 복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 제1 레벨의 입력 전압을 수신할 수 있다(S710).
한편, 입력 전압 검출부(A)는, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 입력되는 제1 레벨의 입력 전압을 검출하고, 검출된 정보를 제어부(170)로 전송할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 입력 전압 검출부(A)로부터의 정보에 기초하여, 외부의 파워 공급장치(300)로부터 제1 레벨의 입력 전압이 입력되는 것으로 판단할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 제1 레벨의 입력 전압에 기초하여, 제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다(S715).
다음, 제어부(170)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 출력 전류(io)에 기초하여 무선 전송 전력 정보를 연산할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 통신부(180) 등을 통해, 목표 전력 정보를 수신할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 지 여부를 판단한다(S712).
그리고, 해당하는 경우, 제어부(170)는, 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력할 수 있다(S722).
한편, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 제어부(170)는, 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)에 출력할 수 있다(S724).
예를 들어, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 작아, 무선 전송 전력량을 증가시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 공진 주파수에 근접하도록 스위칭 주파수를 가변할 수 있다. 즉, 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 주파수는 커질 수 있다.
다른 예로, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 높아, 무선 전송 전력량을 감소시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 공진 주파수에 멀어지도록 스위칭 주파수를 가변할 수 있다. 즉, 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 주파수는 작아질 수 있다.
한편, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 작아, 무선 전송 전력량을 증가시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티를 증가시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티는 커질 수 있다.
한편, 무선 전송 전력이 목표 전력 보다 높아, 무선 전송 전력량을 감소시켜야 하는 경우, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티를 감소시킬 수 있다. 이때, 무선 전송 전력과 목표 전력의 차이가 클수록, 스위칭 제어 신호(Scc)의 듀티수는 작아질 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치(300)로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 외부의 파워 공급장치(300)에서 출력되는 전압의 레벨을 조절할 수 있게 된다.
한편, 무선 전력 전송 장치(100)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 코일(CLt)을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 파워 공급장치(300)로부터 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고, 풀 브릿지부(120)는, 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신 장치에서 요구하는 무선 전력량에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 9a의 (a)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 무선 전송 전력 파형(Pmb)을 예시하며, 도 9a의 (b)는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 파형(fmb)을 예시한다.
먼저, Tb1 시점에, 제1 레벨의 입력 전압(Vina)이 입력되면, 제어부(170)는, 제1 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다. 이때, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수는 도 9a의 (b)와 같이, f1에 대응할 수 있다.
이에 따라, Tb1 시점 부터, 무선 전력 전송이 수행되어, 전송되는 무선 전력의 레벨이, 도 9a의 (a)와 같이 상승할 수 있다.
도 9a의 (a)의 Tb1 시점 부터 Tb2 시점까지, 무선 전송 전력의 레벨은 최대값이 Pkb1로서, 목표 전력인 PTa 또는 목표 전력(PTa)의 일정 범위 이내(Par) 보다 작게 된다.
이에 따라, 제어부(170)는, 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하도록 제어할 수 있다.
따라서, Tb2 시점 부터, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수가 제1 스위칭 주파수(f1)에서 제2 스위칭 주파수(f2)로 상승하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 전송 전력의 레벨은 상승할 수 있다.
도 9a의 (a)에 의하면, Tb2 시점 부터, 무선 전송 전력이 상승하여 대략 Pkb2의 레벨을 유지하는 것을 예시한다. 즉, 목표 전력인 PTa 또는 목표 전력(PTa)의 일정 범위 이내(Par)에 근접하게 된다. 따라서, 전력 효율 손실을 저감하면서, 목표 전력에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
도 9b의 (a)는, 무선 전력 전송 장치(100)의 무선 전송 전력 파형(Pmc)을 예시하며, 도 9b의 (b)는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 파형(fmc)을 예시한다.
먼저, Tc1 시점에, 제1 레벨의 입력 전압(Vina)이 입력되면, 제어부(170)는, 제1 레벨의 입력 전압에 기초한 스위칭 제어 신호를 풀 브릿지부(120)로 출력할 수 있다. 이때, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수는 도 9b의 (b)와 같이, f1에 대응할 수 있다.
이에 따라, Tc1 시점 부터, 무선 전력 전송이 수행되어, 전송되는 무선 전력의 레벨이, 도 9b의 (a)와 같이 상승할 수 있다.
도 9b의 (a)의 Tc1 시점 부터 Tc2 시점까지, 무선 전송 전력의 레벨은 최대값이 Pkc1로서, 목표 전력인 PTa 또는 목표 전력(PTa)의 일정 범위 이내(Par) 보다 클 수 있다.
이에 따라, 제어부(170)는, 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하도록 제어할 수 있다.
따라서, Tc2 시점 부터, 제어부(170)는, 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수가 제1 스위칭 주파수(f1)에서 제3 스위칭 주파수(f3)로 하강하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 전송 전력의 레벨은 하강할 수 있다.
도 9b의 (a)에 의하면, Tc2 시점 부터, 무선 전송 전력이 하강하여 대략 Pkc2의 레벨을 유지하는 것을 예시한다. 즉, 목표 전력인 PTa 또는 목표 전력(PTa)의 일정 범위 이내(Par)에 근접하게 된다. 따라서, 전력 효율 손실을 저감하면서, 목표 전력에 대응하는 무선 전력을 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 무선 전력 전송 장치의 구동방법 또는 전자 기기의 동작방법은, 무선 전력 전송 장치 또는 전자 기기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (16)

  1. 코일;
    복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 상기 코일에 출력하는 풀 브릿지부;
    상기 파워 공급장치로부터 입력되는 다양한 레벨의 전압을 일정한 레벨의 동작 전압으로 강압하여 동작 전압을 출력하는 전압 강압부;
    상기 전압 강압부로부터의 동작 전압에 기초하여 동작하며, 상기 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 상기 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 파워 공급장치로부터 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고,
    상기 풀 브릿지부는, 상기 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하며,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 상기 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 상기 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하며,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 상기 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 상기 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 풀 브릿지부에서 출력되는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전류에 기초하여, 상기 무선 전송 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 풀 브릿지부에 입력되는 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출되는 입력 전압의 레벨에 따라, 상기 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    외부의 무선 전력 수신 장치로부터 출력되는 무선 전송 전력 정보 또는 목표 전력 정보를 수신하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  11. 코일;
    복수 레벨의 전원을 출력하는 외부의 파워 공급장치로부터 입력되는 제1 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하여 교류 전원을 상기 코일에 출력하는 풀 브릿지부;
    상기 풀 브릿지부에 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 소정치 이상인 경우, 상기 풀 브릿지부에 입력되는 스위칭 제어 신호의 스위칭 주파수 또는 듀티 중 적어도 하나를 가변하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 파워 공급장치로, 제2 레벨의 전압 요청을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호의 스위칭 주기 또는 듀티 중 가변 이후에도, 상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력과 목표 전력과의 차이가 상기 소정치 이상인 경우, 상기 파워 공급장치로부터 상기 제1 레벨 보다 높은 제2 레벨의 전원을 수신하고,
    상기 풀 브릿지부는, 상기 제2 레벨의 전원에 기초한 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하며,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 이하인 경우, 상기 제1 스위칭 주파수 보다 높은 제2 스위칭 주파수 또는 상기 제1 듀티 보다 큰 제2 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1 스위칭 주파수와 제1 듀티에 기초한 제1 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하며,
    상기 코일을 통해 외부로 출력되는 무선 전송 전력이 목표 전력 초과인 경우, 상기 제1 스위칭 주파수 보다 낮은 제3 스위칭 주파수 또는 상기 제1 듀티 보다 낮은 제3 듀티에 기초한 제2 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브릿지부에 출력하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 무선 전력 전송 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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