WO2022035196A1 - 충전 회로를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • Various embodiments disclosed herein relate to an electronic device including a charging circuit.
  • An electronic device such as a smartphone or a tablet PC may operate using power provided from a battery.
  • a power management module eg, a power management integrated circuit (PMIC)
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery inside the electronic device may be charged through an external power source.
  • a wireless charging system using magnetic induction can transmit power wirelessly through a transformer with a small coupling coefficient between physically separated devices.
  • a full bridge-based resonant converter may be used instead of a general PWM converter.
  • the electronic device may connect the rectifying capacitor to the output terminal of the rectifier circuit (connected to the input terminal of the charging circuit (eg, DC/DC converter)) to the coil for wireless charging.
  • the rectifying capacitor has a capacity to reduce the current ripple, and can reduce the current ripple in the rectification process.
  • the capacity of the rectifying capacitor must be increased. In this case, the mounting space of the rectifying capacitor may increase and manufacturing cost may increase.
  • Various embodiments of the present disclosure provide an electronic device for attenuating a current ripple of a rectifying capacitor by synchronizing a switching frequency of a charging circuit with a driving frequency of a rectifying circuit in implementing a wireless charging system.
  • An electronic device includes a battery, a power management module electrically connected to the battery and managing charging or discharging of the battery, and wirelessly receiving power from a transmission coil of an external power supply device, the power management module and A receiving coil electrically connected to the receiving coil, and a processor electrically connected to the power management module, wherein the power management module comprises a rectifying circuit for rectifying a current flowing in the receiving coil, a charging circuit for charging the battery, and a rectifying capacitor; wherein the output terminal of the rectifier circuit is connected to the input terminal of the charging circuit, the rectifying capacitor is electrically connected to the output terminal of the rectifier circuit and the input terminal of the charging circuit, and the power management module is the output terminal of the rectifier circuit. It is possible to generate a synchronization signal based on a current flowing in the , and control whether a plurality of switches included in the charging circuit operate or a switching frequency based on the synchronization signal.
  • the electronic device may control a switching frequency of a charging circuit (eg, a DC/DC converter) using an output current of the rectifying circuit.
  • a charging circuit eg, a DC/DC converter
  • the current ripple of the rectifier capacitor can be reduced by increasing the offset between the output current of the rectifier circuit and the input current of the charging circuit (eg, DC/DC converter). Through this, the capacity of the rectifying capacitor may be reduced.
  • the electronic device detects a zero crossing point of an output current of a rectifier circuit to obtain the same phase and frequency as an input current of a charging circuit (eg, a DC/DC converter).
  • the switching timing can be controlled to have
  • 1 is an electronic device in a network environment, according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a rectifier circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 illustrates a configuration of a reception control unit according to various embodiments.
  • FIG. 5 is a signal flow diagram of a rectifier circuit according to various embodiments.
  • FIG. 6 illustrates a configuration of a charging circuit according to various embodiments.
  • FIG. 7 illustrates generation of a clock signal of a charging circuit according to various embodiments.
  • FIG. 8 is a graph of a signal controlling a charging circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or a second network 199 . It may communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • the electronic device 101 includes a processor 120 , a memory 130 , an input module 150 , a sound output module 155 , a display module 160 , an audio module 170 , and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or an antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178
  • may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101 .
  • some of these components are integrated into one component (eg, display module 160 ). can be
  • the processor 120 for example, executes software (eg, a program 140) to execute at least one other component (eg, a hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120 . It can control and perform various data processing or operations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 . may be stored in the volatile memory 132 , and may process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the result data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, a program 140
  • the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 .
  • the volatile memory 132 may be stored in the volatile memory 132 , and may process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the result data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 is the main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit) a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit
  • NPU neural processing unit
  • an image signal processor e.g., a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit
  • NPU neural processing unit
  • an image signal processor e.g., a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123
  • the auxiliary processor 123 is, for example, on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, executing an application). ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the co-processor 123 eg, an image signal processor or a communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component eg, the camera module 180 or the communication module 190. there is.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself on which artificial intelligence is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but in the above example not limited
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the above example.
  • the artificial intelligence model may include, in addition to, or alternatively, a software structure in addition to the hardware structure.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component of the electronic device 101 (eg, the processor 120 or the sensor module 176 ).
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, the program 140 ) and instructions related thereto.
  • the memory 130 may include a volatile memory 132 or a non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 , and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used in a component (eg, the processor 120 ) of the electronic device 101 from the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output a sound signal to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from or as part of the speaker.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the display module 160 may include, for example, a control circuit for controlling a display, a hologram device, or a projector and a corresponding device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to sense a touch or a pressure sensor configured to measure the intensity of a force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert a sound into an electric signal or, conversely, convert an electric signal into a sound. According to an embodiment, the audio module 170 acquires a sound through the input module 150 , or an external electronic device (eg, a sound output module 155 ) connected directly or wirelessly with the electronic device 101 . A sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or headphones).
  • an external electronic device eg, a sound output module 155
  • a sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or headphones).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the sensed state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used by the electronic device 101 to directly or wirelessly connect with an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card
  • the connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that the user can perceive through tactile or kinesthetic sense.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to an embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as, for example, at least a part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). It can support establishment and communication performance through the established communication channel.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : It may include a LAN (local area network) communication module, or a power line communication module).
  • GNSS global navigation satellite system
  • a corresponding communication module among these communication modules is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or a WAN).
  • a first network 198 eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)
  • a second network 199 eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or a WAN).
  • a telecommunication network
  • the wireless communication module 192 uses the subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be identified or authenticated.
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, a new radio access technology (NR).
  • NR access technology includes high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low-latency) -latency communications)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low-latency
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • a high frequency band eg, mmWave band
  • the wireless communication module 192 includes various technologies for securing performance in a high-frequency band, for example, beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), all-dimensional multiplexing. It may support technologies such as full dimensional MIMO (FD-MIMO), an array antenna, analog beam-forming, or a large scale antenna.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements specified in the electronic device 101 , an external electronic device (eg, the electronic device 104 ), or a network system (eg, the second network 199 ).
  • the wireless communication module 192 may include a peak data rate (eg, 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (eg, 164 dB or less) for realizing mMTC, or U-plane latency for realizing URLLC ( Example: downlink (DL) and uplink (UL) each 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less).
  • a peak data rate eg, 20 Gbps or more
  • loss coverage eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for realizing URLLC
  • the antenna module 197 may transmit or receive a signal or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is connected from the plurality of antennas by, for example, the communication module 190 . can be selected. A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC)
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module comprises a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (eg, bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, an array antenna) disposed on or adjacent to a second side (eg, top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or a part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 may perform the function or service itself instead of executing the function or service itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least a part of the function or the service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit a result of the execution to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may process the result as it is or additionally and provide it as at least a part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or the server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to an intelligent service (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure; FIG. 2 is not limited thereto, focusing on a configuration related to wireless charging.
  • an electronic device 201 receives power wirelessly through an external wireless power supply device 202 (eg, the electronic device 102 of FIG. 1 ). can be supplied.
  • the wireless power supply device 202 may supply power using the power supply circuit 202b and the transmission coil 202a.
  • the wireless power supply device 202 may include a transmission coil 202a
  • the electronic device 201 may include a reception coil 201a.
  • the receiving coil 201a of the electronic device 201 and the transmitting coil 202a of the wireless power supply device 202 are disposed within a specified distance, the receiving coil 201a of the electronic device 201 has a sine wave by magnetic induction. form of current can flow.
  • the electronic device 201 may include a power management module 210 (eg, the power management module 188 of FIG. 1 ) and a battery 220 (eg, the battery 189 of FIG. 1 ).
  • a power management module 210 eg, the power management module 188 of FIG. 1
  • a battery 220 eg, the battery 189 of FIG. 1 .
  • the power management module 210 may charge the battery 220 using power received from the wireless power supply device 202 . Power charged in the battery 220 may be supplied to various elements (eg, components of FIG. 1 ) inside the electronic device 201 .
  • the power management module 210 may further include a separate arithmetic element (or control circuit) therein.
  • An operation element eg, a logic circuit or a micro controller unit (MCU) inside the power management module 210 may perform operation and control related to charging or discharging of the battery 220 .
  • MCU micro controller unit
  • the arithmetic element may control switches in the rectifying circuit 215 or the charging circuit 240 .
  • the arithmetic element is in the rectifier circuit 215 or the charging circuit 240 according to a control signal provided from a processor (eg, the processor 120 of FIG. 1 ) inside the electronic device 201 . switches can be controlled.
  • the power management module 210 may include a rectifying circuit 215 , a rectifying capacitor 230 , and a charging circuit 240 .
  • the rectifying circuit 215 may rectify the current transmitted through the receiving coil 201a in a half-wave form. For example, a signal (voltage, current) in the form of a sine wave (sine wave) may be induced (or generated) in the receiving coil 201a by an external electromagnetic field, and the rectifier circuit 215 may generate positive (+) and / Alternatively, the negative (-) half-wave can be rectified into a positive (+) signal (voltage, current).
  • the rectifier circuit 215 may be a full-bridge rectifier.
  • the rectifying circuit 215 may apply the rectified half-wave output current Iout_rec to the rectifying capacitor 230 .
  • the rectifying capacitor 230 may be connected to the node 231 to which the output terminal of the rectifying circuit 215 and the charging circuit (eg, the input terminal of the DC/DC converter 240 are connected).
  • the current Ic flowing through the rectifying capacitor 230 includes a ripple corresponding to the difference between the output current Iout_rec of the rectifying circuit 215 and the input current Iin_con of the charging circuit (eg, DC/DC converter) 240 . can do.
  • the rectifying capacitor 230 may have a rating capable of handling the ripple of the current Ic. The smaller the ripple of the current Ic flowing through the rectifying capacitor 230 is, the smaller the capacitor can be used.
  • the charging circuit 240 may charge the battery 220 based on the current provided through the rectifying circuit 215 .
  • the charging circuit 240 may include a DC/DC converter circuit.
  • the charging circuit 240 may include a circuit capable of operating as a linear regulator, a buck regulator, or a boost regulator.
  • the charging circuit 240 may include at least one switched capacitor voltage divider (SCVD) circuit.
  • the SCVD circuit may include at least one or more switches and at least one or more flying capacitors.
  • the power management module 210 may change the switching frequency of the charging circuit 240 based on the synchronization signal 215a provided from the rectification circuit 215 . Through this, the power management module 210 may reduce the ripple of the current Ic flowing through the rectifying capacitor 230 .
  • the synchronization signal 215a may be a signal detecting zero crossing of the output current Iout_rec of the rectifier circuit 215 . Additional information related to the synchronization signal 215a may be provided through FIGS. 3 to 8 .
  • the battery 220 may be charged with power provided by the wireless power supply device 202 .
  • the battery 220 may supply power required for the operation of the electronic device 201 .
  • the battery 220 may include, for example, a lithium-ion battery or a rechargeable battery.
  • 3 is a configuration diagram of a rectifier circuit according to various embodiments of the present disclosure; 3 is illustrative and not limited thereto.
  • the rectifier circuit 215 may output a current obtained by rectifying a sine wave current transmitted through the receiving coil 201a into a half wave form.
  • the rectifying circuit 215 may apply the rectified half-wave output current Iout_rec to the rectifying capacitor 230 .
  • the rectifying circuit 215 may be implemented as a full-bridge circuit.
  • the rectifying circuit 215 may include a reception control unit 310 and first to fourth switches SH1 , SH2 , SL1 , and SL2 .
  • the reception control unit 310 may control switching of the first to fourth switches SH1 , SH2 , SL1 , and SL2 .
  • the first switch SH1 and the fourth switch SL2 may be turned on, and the second switch SH2 and the third switch SL1 may be turned off.
  • the second switch SH2 and the third switch SL1 may be turned on, and the first switch SH1 and the fourth switch SL2 may be turned off.
  • the reception control unit 310 may control to repeat the first cycle and the second cycle.
  • a current flows through the first switch SH1 and the fourth switch SL2
  • the current flows through the second switch SH2 and the third switch SL1 .
  • a current may flow using the diode characteristics of the first to fourth switches SH1 , SH2 , SL1 , and SL2
  • the rectifier circuit 215 has a sine wave shape transmitted through the receiving coil 201a. A current obtained by rectifying the current in a half-wave form can be output.
  • the first end of the first switch SH1 may be connected to the first end 201a1 of the receiving coil 201a.
  • the second terminal of the first switch SH1 may be connected to the first terminal 231 of the rectifying capacitor 230 .
  • the first end of the second switch SH2 may be connected to the second end 201a2 of the receiving coil 201a.
  • a second terminal of the second switch SH2 may be connected to the first terminal 231 of the rectifying capacitor 230 .
  • the second end of the first switch SH1 and the second end of the second switch SH2 may be an output terminal of the rectifier circuit 215 .
  • the first end of the third switch SL1 may be connected to the first end 201a1 of the receiving coil 201a.
  • the second terminal of the third switch SL1 may be connected to the second terminal 232 (ground) of the rectifying capacitor 230 .
  • the first end of the fourth switch SL2 may be connected to the second end 201a2 of the receiving coil 201a.
  • the second terminal of the fourth switch SL2 may be connected to the second terminal 232 (ground) of the rectifying capacitor 230 .
  • the power management module 210 may generate a synchronization signal 215a corresponding to a change in the output current Iout_rec flowing through the output terminal of the rectifier circuit 215 and provide the synchronization signal 215a to the charging circuit 240 .
  • the charging circuit 240 may control a switch included in the charging circuit 240 using the synchronization signal 215a to attenuate the ripple of the current Ic flowing through the rectifying capacitor 230 ( FIGS. 5 to 8 ). reference).
  • the electronic device 201 detects the voltage of the output terminal of the rectifier circuit 215 (the voltage of the node 231 ) and the voltage of the battery 220 to provide the external wireless power supply device 202 .
  • a power adjustment message may be transmitted.
  • the wireless power supply device 202 may control power to be transmitted in response to the power adjustment message.
  • the power adjustment message may be a message (eg, a control error packet (CEP)) transmitted to the wireless power supply device 202 using a modulation signal.
  • CEP control error packet
  • the electronic device 201 may transmit a power control message using the receiving coil 201a.
  • the electronic device 201 may transmit the power adjustment message using a separate antenna.
  • 4 illustrates a configuration of a reception control unit according to various embodiments. 4 is illustrative and not limited thereto.
  • the reception control unit 310 may transmit a synchronization signal 215a to the charging circuit 240 .
  • the synchronization signal 215a may be a signal corresponding to zero crossing detection of the output current Iout_rec of the rectifier circuit 215 .
  • the reception control unit 310 may include a first comparator 411 , a second comparator 412 , a combiner 420 , and first to fourth drivers Drv1 to Drv4 .
  • the first switch SH1 and the fourth switch SL2 may be controlled by a signal generated by the first comparator 411 connected to the second terminal 201a2 of the receiving coil 201a.
  • the first comparator 411 may compare the voltage of the second end 201a2 of the receiving coil 201a with a specified reference voltage V TH .
  • the output terminal of the first comparator 411 may provide the gate signal of the first switch SH1 through the first driver Drv1.
  • the output terminal of the first comparator 411 may provide the gate signal of the fourth switch SL2 through the fourth driver Drv4.
  • the second switch SH2 and the third switch SL1 may be controlled by a signal generated by the second comparator 412 connected to the first terminal 201a1 of the receiving coil 201a.
  • the second comparator 412 may compare the voltage of the first terminal 201a1 of the receiving coil 201a with a specified reference voltage V TH .
  • the output terminal of the second comparator 412 may provide the gate signal of the second switch SH2 through the second driver Drv2.
  • the output terminal of the second comparator 412 may provide the gate signal of the third switch SL1 through the third driver Drv3.
  • the first switch SH1 and the fourth switch SL2 may be turned on by a signal generated by the first comparator 411 .
  • the second switch SH2 and the third switch SL1 may be turned off.
  • the second switch SH2 and the third switch SL1 may be turned on by a signal generated by the second comparator 412 .
  • the first switch SH1 and the fourth switch SL2 may be turned off.
  • the combiner 420 may generate the synchronization signal 215a by combining the output signal of the first comparator 411 and the output signal of the second comparator 412 .
  • the coupler 420 may be implemented as a NOR gate.
  • the output signal of the combiner 420 (synchronization signal 215a) may be 0 if there is an output signal from the first comparator 411 or the second comparator 412, and the first comparator 411 and the second comparator 411 412) may be 1 if there is no output signal in all.
  • the charging circuit 240 may deactivate the switches included in the charging circuit 240 in response to the synchronization signal 215a received from the reception control unit 310 . Through this, the output current Iout_rec of the rectifying circuit 215 and the input current Iin_con of the charging circuit 240 may have substantially the same phase and similar waveform, and the current Ic of the rectifying capacitor 230 may Ripple may be reduced.
  • the charging circuit 240 may change the switching frequency in response to the synchronization signal 215a received from the reception control unit 310 .
  • the ripple of the current Ic of the rectifying capacitor 230 may be reduced by multiplying the switching frequency by an integer multiple of the frequency (transmission frequency) of the synchronization signal 215a.
  • the reception control unit 310 may further include a comparator 430 .
  • the comparator 430 may compare the voltage of the output terminal (node 231 ) of the rectifier circuit 215 with the reference voltage Vrec_REF.
  • the power control module 215 may generate a power adjustment message based on the output signal CP of the comparator 430 .
  • the power control module 215 may transmit a power control message to the external wireless power supply device 202 to adjust the amount of power provided.
  • 5 is a signal flow diagram of a rectifier circuit according to various embodiments. 5 is illustrative and not limited thereto.
  • the rectifier circuit 215 may generate a rectified output current Iout_rec 510 in the form of a half-wave.
  • the switching driving signal 520 may be generated by the first comparator 411 and the second comparator 412 .
  • the first switch SH1 and the fourth switch SL2 are turned on by the switch driving signal 520 , and the second switch SH2 and the third switch SL1 are turned on. may be turned off.
  • the switch driving signal 520 may be an output signal of the first comparator 411 .
  • the switch driving signal 520 may be an output signal of the second comparator 421 .
  • the synchronization signal 215a may have a phase opposite to that of the switching driving signal 520 .
  • the synchronization signal 215a may be an output signal of the combiner 420 .
  • the switch driving signal 520 may be 1.
  • the synchronization signal 215a may be in the first state (0 value).
  • the output current (Iout_rec) 510 becomes less than (or less than) a specified value (eg, a current value corresponding to the reference voltage V TH of FIG. 4 ) or a deactivation period (t1 to t2) in which it becomes 0 In a period or from t3 to t4)
  • the switch driving signal 520 may be zero.
  • the synchronization signal 215a may be in the second state (value of 1).
  • the output current Iout_rec 510 may be 0 in the inactivation period (eg, t1 to t2 or t3 to t4) in which the switch driving signal 520 is 0.
  • the switch driving signal 520 is 0 in the deactivation period ( In the period t1 to t2 or t3 to t4), the output current Iout_rec 510 may be zero.
  • FIG. 6 illustrates a configuration of a charging circuit according to various embodiments.
  • the reception control unit 310 may provide the synchronization signal 215a to the charging control circuit 605 of the charging circuit 240 .
  • the charging circuit 240 may include a charging control circuit 605 , a first SCVD 610 , and a second SCVD 620 .
  • the charging control circuit 605 may control operations of switches included in the first SCVD 610 and the second SCVD 620 based on the synchronization signal 215a.
  • the first SCVD 610 may include a first flying capacitor C F1 and first group switches (first to fourth charging switches QA1 to QA4 ).
  • the second SCVD 620 may include a second flying capacitor C F2 and second group switches (first to fourth charging switches QB1 to QB4 ).
  • the first SCVD 610 and the second SCVD 620 may alternately operate.
  • the first SCVD 610 may operate in a charging mode in which the first flying capacitor C F1 is charged by the first clock signal
  • the second SCVD 620 may operate in the second flying capacitor C F2 .
  • ) can be operated in a discharging mode that discharges
  • the first SCVD 610 may operate in a discharge mode for discharging the first flying capacitor C F1
  • the second SCVD 620 may charge the second flying capacitor C F2 . It can operate in charging mode.
  • the charging control circuit 605 may deactivate switches included in the charging circuit 240 in response to the received synchronization signal 215a.
  • the charge control circuit 605 causes the first SCVD 610 and the second SCVD 620 to operate when the synchronization signal 215a is 0, and the charge control circuit 605 operates the synchronization signal 215a.
  • ) is 1
  • the operation of the first SCVD 610 and the second SCVD 620 may be stopped.
  • the synchronization signal 215a may be inverted using the inverter 630 and provided as an input of each of the first summer 641 (eg, AND gate) and the second summer 642 (eg, AND gate). there is.
  • the output current Iout_rec of the rectifying circuit 215 and the input current Iin_con of the charging circuit 240 may have substantially the same phase and similar waveform, and the current Ic of the rectifying capacitor 230 may Ripple may be reduced.
  • the synchronization signal 215a may have substantially the same frequency as the output current Iout_rec of the rectifier circuit 215 .
  • the frequency of the output current Iout_rec of the rectifier circuit 215 may be substantially the same as the power transmission frequency of the external wireless power transmitter 202 .
  • the reception control unit 310 detects a zero crossing point of the output current Iout_rec of the rectifier circuit 215 and , a synchronization signal 215a may be generated and transmitted to the charging circuit 240 .
  • the charging control circuit 605 may change the switching frequencies of the first SCVD 610 and the second SCVD 620 in response to the received synchronization signal 215a. For example, the charging control circuit 605 may set the switching frequencies of the first SCVD 610 and the second SCVD 620 to an integer multiple of the frequency (or power transmission frequency) of the synchronization signal 215a.
  • the charge control circuit 605 includes the first inverter 630 , the time measuring unit 650 , the time dividing unit 655 , the clock generating unit 660 , the second inverter 662 , and the first A summer 641 or a second summer 642 may be included.
  • the first inverter 630 may invert the synchronization signal 215a.
  • the time measuring unit 650 may measure the conduction time (the conduction time of the rectifier circuit 215 ) during which the inverted synchronization signal 215b is maintained at 1.
  • the time division unit 655 may divide the conduction time into N (integer) time intervals.
  • the clock generator 660 may generate one clock signal 660a for each of N (integer) time intervals.
  • the inverted synchronization signal 215b may be input to the clock generator 660 as an enable signal.
  • the first summer 641 may generate a first control signal by combining the clock signal 660a and the inverted synchronization signal 215b.
  • the first control signal is a signal for controlling the first switch QA1 , the third switch QA3 of the first SCVD 610 , and the second switch QB2 and the fourth switch QB4 of the second SCVD 620 .
  • the second summer 642 may generate a second control signal by combining the inverted signal of the clock signal 660a through the second inverter 661 and the inverted synchronization signal 215b.
  • the second control signal is a signal for controlling the second switch QA2 , the fourth switch QA4 of the first SCVD 610 , and the first switch QB1 and the third switch QB3 of the second SCVD 620 .
  • FIG. 7 illustrates generation of a clock signal of a charging circuit according to various embodiments.
  • the output current (Iout_rec) 510 becomes less than (or less than) a specified value (eg, a current value corresponding to the reference voltage (V TH ) in FIG. 4 ) or becomes 0 in an inactive period (a period from t1 to t2 or t3 to t4 ) ), the synchronization signal 215a may be in a second state (eg, a value of 1).
  • the synchronization signal 215a may have substantially the same frequency as the output current Iout_rec 510 of the rectifier circuit 215 . Also, the frequency of the output current Iout_rec 510 of the rectifier circuit 215 may be substantially the same as the power transmission frequency of the external wireless power transmitter 202 .
  • the integer N may be determined in consideration of a power transmission frequency of the wireless power transmitter 202 or a circuit characteristic (or stability) of the power management module 210 .
  • the charge control circuit 605 generates a clock signal (eg, the first clock signal 710 or the second clock signal 720 ) of 50% duty for each divided time period, and uses the generated clock signal Thus, switches included in the first SCVD 610 and the second SCVD 620 may be controlled.
  • a clock signal eg, the first clock signal 710 or the second clock signal 720
  • the first clock signal 710 may be generated and , the switching frequency of the charging circuit 240 may be set to 2f 0 .
  • the second clock signal 720 may be generated. and the switching frequency of the charging circuit 240 may be set to 3f 0 .
  • FIG. 8 is a graph of a signal controlling a charging circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • a first graph 801 is a signal flow diagram when a synchronization signal is not used.
  • the output current Iout_rec 810 of the rectifying circuit 215 may be a half-wave rectified sine wave.
  • the current (Ic) 831 of the rectifying capacitor 230 is substantially equal to the output current (Iout_rec) of the rectifying circuit 215 peak- It can have to-peak.
  • the ripple of the current Ic of the rectifying capacitor 230 may have a relatively large value (eg, RMS of 684 mA).
  • the second graph 802 is a signal flow diagram when the synchronization signal 215a is used.
  • the output current Iout_rec 810 of the rectifying circuit 215 may be a half-wave rectified sine wave.
  • the input current Iin_con 821 of the charging circuit 240 may not have a DC value, but may have substantially the same phase as the output current Iout_rec 810 .
  • the output current Iout_rec 810 becomes 0, the input current Iin_con 822 of the charging circuit 240 may also become 0.
  • the switching frequency of the charging circuit 240 may be twice the frequency of the input current Iin_con 822 .
  • the charging circuit 240 includes the first SCVD circuit and the second SCVD circuit, four switching currents may be generated within the conduction time of the rectifying circuit 215 by the alternating operation.
  • the current Ic 832 of the rectifying capacitor 230 may have a different shape from the output current Iout_rec of the rectifying circuit 215 .
  • the ripple of the current Ic of the rectifying capacitor 230 may have a relatively small value (eg, RMS of 430 mA).
  • the ripple of the current Ic of the rectifying capacitor 230 may be reduced by about 50% compared to the first graph 801 .
  • the electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 , the electronic device 201 of FIG. 2 ) according to various embodiments includes a battery (eg, the battery 189 of FIG. 1 , the battery 220 of FIG. 2 );
  • the battery eg, the battery 189 of FIG. 1 , the battery 220 of FIG. 2
  • the battery is electrically connected, and the battery (eg, the battery 189 of FIG. 1 , the battery 220 of FIG. 2 ) is charged
  • a power management module eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG.
  • the management module 210) includes a rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ) for rectifying the current flowing in the receiving coil, the battery (eg, the battery 189 of FIG.
  • a charging circuit eg, the charging circuit 240 of FIG. 2
  • a rectifying capacitor eg, the rectifying capacitor 230 of FIG. 2
  • the output terminal of 215) is connected to the input terminal of the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG. 2)
  • the rectifying capacitor eg, the rectifying capacitor 230 of FIG. 2 is connected to the rectifying circuit (eg: It is electrically connected to an output terminal of the rectifier circuit 215 of FIG. 2 and an input terminal of the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG.
  • the power management module 210 of FIG. 2 generates a synchronization signal based on a current flowing through the output terminal of the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2), and the Whether a plurality of switches included in the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG. 2 ) operates or a switching frequency may be controlled based on the synchronization signal.
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG. 2 ) is the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ).
  • the operation of the plurality of switches may be turned off.
  • the synchronization signal may be in a first state when the first current exceeds the specified value, and may be in a second state when less than or equal to the specified value.
  • the charging circuit eg: The plurality of switches included in the charging circuit 240 of FIG. 2 may be turned off.
  • the first current of the output terminal of the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ) is the second current of the input terminal of the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG. 2 ) and may have substantially the same phase as .
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG. 2 ) is configured to perform the switching based on the duration of the first state of the synchronization signal. frequency can be determined.
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG. 2 ) is the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ).
  • the switching frequency may be determined as an integer multiple of a frequency of the first current of the output terminal.
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 and the power management module 210 of FIG. 2 ) generates a clock signal corresponding to the switching frequency based on the synchronization signal can do.
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG. 2 ) may include a voltage of a first end of the receiving coil and a second voltage of the receiving coil.
  • the synchronization signal may be generated based on the voltage of the terminal.
  • the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG. 2 ) includes a first switched capacitor voltage divider (SCVD) circuit and a second SCVD circuit, the first SCVD circuit and the second The SCVD circuit may alternately charge the battery (eg, battery 189 of FIG. 1 , battery 220 of FIG. 2 ).
  • SCVD switched capacitor voltage divider
  • the first SCVD circuit may include a first flying capacitor and a first group of switches
  • the second SCVD circuit may include a second flying capacitor and a second group of switches.
  • the charging circuit (eg, the charging circuit 240 of FIG. 2 ) may include a plurality of clock signals in the period of the first current of the output terminal of the rectifying circuit (eg, the rectifying circuit 215 of FIG. 2 ). can create
  • the first flying capacitor may be charged by a first clock signal among the plurality of clock signals, and the second flying capacitor may be discharged by the first clock signal.
  • the first flying capacitor may be discharged by a second clock signal among the plurality of clock signals, and the second flying capacitor may be charged by the second clock signal.
  • the plurality of clock signals may have a duty cycle of 50%.
  • the power management module (eg, the power management module 188 of FIG. 1 , the power management module 210 of FIG. 2 ) is the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ).
  • a power control message may be transmitted to the external power device based on the voltage of the output terminal.
  • the switching frequency may be an integer multiple of a power transmission frequency of the external power supply.
  • the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ) may be a full-bridge circuit.
  • the synchronization signal may have a phase opposite to that of a switching driving signal for controlling a switch included in the rectifier circuit (eg, the rectifier circuit 215 of FIG. 2 ).
  • the switching driving signal includes a first switching driving signal comparing the first end of the receiving coil with a reference voltage, and a second switching driving signal comparing the second end of the receiving coil with the reference voltage, , the synchronization signal may be generated by inverting a signal obtained by combining the first switching driving signal and the second switching driving signal.
  • the electronic device may have various types of devices.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • a home appliance device e.g., a home appliance
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish the element from other elements in question, and may refer to elements in other aspects (e.g., importance or order) is not limited. It is said that one (eg, first) component is “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”. When referenced, it means that one component can be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit.
  • a module may be an integrally formed part or a minimum unit or a part of the part that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • one or more instructions stored in a storage medium may be implemented as software (eg, the program 140) including
  • a processor eg, processor 120
  • a device eg, electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not include a signal (eg, electromagnetic wave), and this term is used in cases where data is semi-permanently stored in the storage medium and It does not distinguish between temporary storage cases.
  • a signal eg, electromagnetic wave
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided as included in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product is distributed in the form of a machine-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or via an application store (eg Play StoreTM) or on two user devices ( It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly between smartphones (eg: smartphones) and online.
  • a part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily generated in a machine-readable storage medium such as a memory of a server of a manufacturer, a server of an application store, or a relay server.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a singular or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. there is.
  • one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations are executed in a different order, or omitted. or one or more other operations may be added.

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Abstract

본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 전자 장치는 배터리, 전력 관리 모듈, 수신 코일, 및 프로세서를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 정류 회로, 충전 회로, 및 정류 커패시터를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 상기 정류 회로의 상기 출력단에 흐르는 전류를 기반으로 하는 동기화 신호를 생성하고, 상기 동기화 신호를 기반으로 상기 충전 회로에 포함된 복수의 스위치들의 동작 여부 또는 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.

Description

충전 회로를 포함하는 전자 장치
본 문서에서 개시되는 다양한 실시예들은 충전 회로를 포함하는 전자 장치와 관련된다.
스마트폰, 또는 태블릿 PC와 같은 전자 장치는 배터리에서 제공되는 전력을 이용하여 동작할 수 있다. 전원 관리 모듈(예: PMIC(power management integrated circuit))은 배터리에서 제공되는 전력을 전자 장치 내부의 다양한 구성(예: 프로세서, 메모리, 또는 통신 칩)에 전달할 수 있다. 전자 장치 내부의 배터리는 외부 전원을 통해 충전될 수 있다.
최근에는 자기 유도 방식의 무선 충전을 지원하는 전자 장치가 출시되고 있다. 자기 유도 방식을 이용한 무선 충전 시스템은 물리적으로 떨어져있는 장치 사이에 결합 계수가 작은 변압기를 통해 무선으로 전력을 전송할 수 있다. 이 경우, 변압기의 큰 누설 인덕턴스로 인해 일반적인 PWM 컨버터가 아닌 풀 브릿지(full bridge) 기반의 공진형 컨버터가 사용될 수 있다.
전자 장치는 무선 충전을 위한 코일에 정류 회로의 출력단(충전 회로(예: DC/DC컨버터)의 입력단에 연결됨)에 정류 커패시터를 연결할 수 있다. 정류 커패시터는 전류 리플을 줄이기 위한 용량을 가지며, 정류 과정에서의 전류 리플을 줄일 수 있다. 고속의 무선 충전을 지원하기 위해 고전압을 사용할 경우, 정류 커패시터에 흐르는 전류 리플이 커지므로 정류 커패시터의 용량이 커져야 한다. 이 경우, 정류 커패시터의 실장 공간이 커지고 제조 비용이 높아질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 무선 충전 시스템 구현에 있어서 충전 회로의 스위칭 주파수를 정류 회로의 구동 주파수에 동기화하여 정류 커패시터의 전류 리플을 감쇠시키는 전자 장치를 제공한다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 배터리, 상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리의 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈, 외부 전원 장치의 송신 코일로부터 무선으로 전력을 수신하고, 상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결되는 수신 코일, 및 상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈은 상기 수신 코일에 흐르는 전류를 정류하는 정류 회로, 상기 배터리를 충전하는 충전 회로, 및 정류 커패시터를 포함하고, 상기 정류 회로의 출력단은 상기 충전 회로의 입력단에 연결되고, 상기 정류 커패시터는 상기 정류 회로의 출력단 및 상기 충전 회로의 입력단에 전기적으로 연결되고, 상기 전력 관리 모듈은 상기 정류 회로의 상기 출력단에 흐르는 전류를 기반으로 하는 동기화 신호를 생성하고, 상기 동기화 신호를 기반으로 상기 충전 회로에 포함된 복수의 스위치들의 동작 여부 또는 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 정류 회로의 출력 전류를 이용하여 충전 회로(예: DC/DC컨버터)의 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 정류 회로의 출력 전류와 충전 회로(예: DC/DC컨버터)의 입력 전류의 상쇄가 커지도록 하여 정류 커패시터의 전류 리플을 줄일 수 있다. 이를 통해, 정류 커패시터의 용량을 줄일 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 정류 회로의 출력 전류의 제로 크로싱(zero crossing) 지점을 감지하여, 충전 회로(예: DC/DC컨버터)의 입력 전류와 동일한 위상 및 주파수를 가지도록 스위칭 타이밍을 제어할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 정류 회로의 구성도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 수신 제어부의 구성을 나타낸다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 정류 회로의 신호 흐름도이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 충전 회로의 구성을 나타낸다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 충전 회로의 클럭 신호의 생성을 나타낸다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 충전 회로를 제어하는 신호의 그래프이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다. 도 2는 무선 충전과 관련된 구성을 중심으로 도시한 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(201)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 외부의 무선 전력 공급 장치(202)(예: 도 1의 전자 장치(102))를 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 공급 장치(202)는 전력 공급 회로(202b) 및 송신 코일(202a)을 이용하여 전력을 공급할 수 있다. 무선 전력 공급 장치(202)는 송신 코일(202a)를 포함하고, 전자 장치(201)는 수신 코일(201a)을 포함할 수 있다. 전자 장치(201)의 수신 코일(201a)과 무선 전력 공급 장치(202)의 송신 코일(202a)이 지정된 거리 이내에 배치되는 경우, 전자 장치(201)의 수신 코일(201a)에는 자기 유도에 의한 사인파 형태의 전류가 흐를 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(201)는 전력 관리 모듈(210)(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188)) 및 배터리(220)(예: 도 1의 배터리(189))를 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(210)은 무선 전력 공급 장치(202)로부터 받은 전력을 이용하여 배터리(220)를 충전할 수 있다. 배터리(220)에 충전된 전력은 전자 장치(201) 내부의 다양한 소자(예: 도 1의 구성 요소들)에 공급될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 내부에 별도의 연산 소자(또는 제어 회로)를 더 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(210) 내부의 연산 소자(예: 논리회로 또는 MCU(micro controller unit))는 배터리(220)의 충전 또는 방전과 관련된 연산 및 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연산 소자는 정류 회로(215) 또는 충전 회로(240) 내부의 스위치들을 제어할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 상기 연산 소자는 전자 장치(201) 내부의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에서 제공되는 제어 신호에 따라, 정류 회로(215) 또는 충전 회로(240) 내부의 스위치들을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)(예: Charger IC, PMIC)은 정류 회로(215), 정류 커패시터(230) 및 충전 회로(240)를 포함할 수 있다.
정류 회로(215)는 수신 코일(201a)를 통해 전달되는 전류를 반파 형태로 정류할 수 있다. 예를 들어, 외부 전자기장에 의하여 수신 코일(201a)에 사인파(정현파) 형태의 신호(전압, 전류)가 유도(또는 생성) 될 수 있고, 정류 회로(215)는 사인파 신호의 양(+) 및/또는 음(-)의 반파를 양(+)의 신호(전압, 전류)로 정류할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(215)는 풀 브릿지(full-bridge) 정류기일 수 있다. 정류 회로(215)는 정류된 반파 형태의 출력 전류(Iout_rec)를 정류 커패시터(230)에 인가할 수 있다.
정류 커패시터(230)는 정류 회로(215)의 출력단과 충전 회로(예: DC/DC 컨버터(240)의 입력단이 연결되는 노드(231)에 연결될 수 있다.
정류 커패시터(230)에 흐르는 전류(Ic)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 충전 회로(예: DC/DC 컨버터)(240)의 입력 전류(Iin_con) 차이에 대응하는 리플을 포함할 수 있다. 정류 커패시터(230)가 전류(Ic)의 리플을 감당할 수 있는 정격을 가질 수 있다. 정류 커패시터(230)에 흐르는 전류(Ic)의 리플이 작을 수록 작은 용량의 커패시터를 사용할 수 있다.
충전 회로(240)는 정류 회로(215)를 통해 제공되는 전류를 기반으로 배터리(220)를 충전할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 충전 회로(240)은 DC/DC 컨버터(Converter) 회로를 포함할 수 있다. 충전 회로(240) 리니어 레귤레이터(Linear regulator), 벅 레귤레이터(Buck regulator) 또는 부스트 레귤레이터(Boost regulator)로 동작할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 충전 회로(240)는 적어도 하나 이상의 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로를 포함할 수 있다. SCVD 회로는 적어도 하나 이상의 스위치들 및 적어도 하나 이상의 플라잉 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 정류 회로(215)에서 제공되는 동기화 신호(215a)를 기반으로 충전 회로(240)의 스위칭 주파수를 변경할 수 있다. 이를 통해, 전력 관리 모듈(210)은 정류 커패시터(230)에 흐르는 전류(Ic)의 리플을 줄일 수 있다. 예를 들어, 동기화 신호(215a)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)의 제로 크로싱을 감지한 신호일 수 있다. 동기화 신호(215a)와 관련된 추가 정보는 도 3 내지 도 8을 통해 제공될 수 있다.
배터리(220)는 무선 전력 공급 장치(202)에서 제공되는 전력으로 충전될 수 있다. 배터리(220)는 전자 장치(201)의 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 배터리(220)는 예를 들면, 리튬 이온 전지(lithium-ion battery), 또는 충전식 전지(rechargeable battery)를 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 정류 회로의 구성도이다. 도 3은 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 정류 회로(215)는 수신 코일(201a)를 통해 전달되는 사인파 형태의 전류를 반파 형태로 정류한 전류를 출력할 수 있다. 정류 회로(215)는 정류된 반파 형태의 출력 전류(Iout_rec)를 정류 커패시터(230)에 인가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정류 회로(215)는 풀 브릿지(full-bridge)회로로 구현될 수 있다. 정류 회로(215)는 수신 제어부(310) 및 제1 내지 제4 스위치(SH1, SH2, SL1, SL2)를 포함할 수 있다.
수신 제어부(310)는 제1 내지 제4 스위치(SH1, SH2, SL1, SL2)의 스위칭을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 주기에서, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)가 턴온되고, 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)는 턴오프될 수 있다. 제1 주기에 이어지는 제2 주기에서, 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)가 턴온되고, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)가 턴오프될 수 있다. 수신 제어부(310)는 제1 주기 및 제2 주기를 반복하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 주기에서, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)를 통하여 전류가 흐르고, 제2 주기에서 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)를 통하여 전류가 흐를 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 스위치(SH1, SH2, SL1, SL2)의 다이오드 특성을 이용하여 전류가 흐를 수 있으며, 정류 회로(215)는 수신 코일(201a)를 통해 전달되는 사인파 형태의 전류를 반파 형태로 정류한 전류를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 스위치(SH1)의 제1 단은 수신 코일(201a)의 제1 단(201a1)에 연결될 수 있다. 제1 스위치(SH1)의 제2 단은 정류 커패시터(230)의 제1 단(231)에 연결될 수 있다. 제2 스위치(SH2)의 제1 단은 수신 코일(201a)의 제2 단(201a2)에 연결될 수 있다. 제2 스위치(SH2)의 제2 단은 정류 커패시터(230)의 제1 단(231)에 연결될 수 있다. 제1 스위치(SH1)의 제2 단 및 제2 스위치(SH2)의 제2 단은 정류 회로(215)의 출력 단자일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 스위치(SL1)의 제1 단은 수신 코일(201a)의 제1 단(201a1)에 연결될 수 있다. 제3 스위치(SL1)의 제2 단은 정류 커패시터(230)의 제2 단(232)(접지)에 연결될 수 있다. 제4 스위치(SL2)의 제1 단은 수신 코일(201a)의 제2 단(201a2)에 연결될 수 있다. 제4 스위치(SL2)의 제2 단은 정류 커패시터(230)의 제2 단(232)(접지)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(210)은 정류 회로(215)의 출력 단자에 흐르는 출력 전류(Iout_rec)의 변화에 대응하는 동기화 신호(215a)를 생성하여 충전 회로(240)에 제공할 수 있다(도 4 참조). 충전 회로(240)는 동기화 신호(215a)를 이용하여 충전 회로(240)에 포함된 스위치를 제어하여 정류 커패시터(230)에 흐르는 전류(Ic)의 리플을 감쇄할 수 있다(도 5 내지 도 8 참고).
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(201)는 정류 회로(215)의 출력 단자의 전압(노드(231)의 전압) 및 배터리(220)의 전압을 감지하여 외부의 무선 전력 공급 장치(202)에 전력 조절 메시지를 전송할 수 있다. 무선 전력 공급 장치(202)는 전력 조절 메시지에 대응하여 전송하는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 조절 메시지는 모듈레이션 신호를 이용하여 무선 전력 공급 장치(202)에 전달되는 메시지(예: CEP(control error packet))일 수 있다. 전자 장치(201)는 수신 코일(201a)을 이용하여 전력 조절 메시지를 전달 할 수 있다. 또는 전자 장치(201) 별도의 안테나를 이용하여 전력 조절 메시지를 전달할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 수신 제어부의 구성을 나타낸다. 도 4는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 수신 제어부(310)는 충전 회로(240)에 동기화 신호(215a)를 전송할 수 있다. 동기화 신호(215a)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)의 제로 크로싱 감지에 대응하는 신호일 수 있다.
수신 제어부(310)는 제1 비교기(411), 제2 비교기(412), 결합기(420), 제1 내지 제4 드라이버(Drv1 내지 Drv4)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)는 수신 코일(201a)의 제2 단(201a2)에 연결된 제1 비교기(411)에서 생성된 신호에 의해 제어될 수 있다. 제1 비교기(411)는 수신 코일(201a)의 제2 단(201a2)의 전압과 지정된 기준 전압(VTH)를 비교할 수 있다. 제1 비교기(411)의 출력단은 제1 드라이버(Drv1)를 통해 제1 스위치(SH1)의 게이트 신호를 제공할 수 있다. 제1 비교기(411)의 출력단은 제4 드라이버(Drv4)를 통해 제4 스위치(SL2)의 게이트 신호를 제공할 수 있다.
제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)는 수신 코일(201a)의 제1 단(201a1)에 연결된 제2 비교기(412)에서 생성된 신호에 의해 제어될 수 있다. 제2 비교기(412)는 수신 코일(201a)의 제1 단(201a1)의 전압과 지정된 기준 전압(VTH)를 비교할 수 있다. 제2 비교기(412)의 출력단은 제2 드라이버(Drv2)를 통해 제2 스위치(SH2)의 게이트 신호를 제공할 수 있다. 제2 비교기(412)의 출력단은 제3 드라이버(Drv3)를 통해 제3 스위치(SL1)의 게이트 신호를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제1 주기에서, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)가 제1 비교기(411)에서 생성된 신호에 의해 턴온될 수 있다. 제1 주기에서, 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)는 턴오프 상태일 수 있다.
예를 들어, 제2 주기에서, 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)가 제2 비교기(412)에서 생성된 신호에 의해 턴온될 수 있다. 제2 주기에서, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)는 턴오프 상태일 수 있다.
결합기(420)는 제1 비교기(411)의 출력 신호 및 제2 비교기(412)의 출력 신호를 결합하여 동기화 신호(215a)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 결합기(420)는 NOR 게이트로 구현될 수 있다. 결합기(420)의 출력 신호(동기화 신호(215a))는 제1 비교기(411) 또는 제2 비교기(412)에서 출력 신호가 있는 경우 0일 수 있고, 제1 비교기(411) 및 제2 비교기(412) 모두에서 출력 신호가 없는 경우 1일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충전 회로(240)는 수신 제어부(310)로부터 수신한 동기화 신호(215a)에 대응하여 충전 회로(240)에 포함된 스위치들을 비활성화 할 수 있다. 이를 통해, 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 충전 회로(240)의 입력 전류(Iin_con)가 실질적으로 동일한 위상과 유사한 파형을 가질 수 있고, 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플이 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충전 회로(240)는 수신 제어부(310)로부터 수신한 동기화 신호(215a)에 대응하여 스위칭 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 주파수를 동기화 신호(215a)의 주파수(전송 주파수)의 정수배하여 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플이 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 수신 제어부(310)는 비교기(430)을 더 포함할 수 있다. 비교기(430)는 정류 회로(215)의 출력단(노드(231))의 전압과, 기준 전압(Vrec_REF)와 비교할 수 있다. 전력 제어 모듈(215)는 비교기(430)의 출력 신호(CP)를 기반으로 전력 조절 메시지를 생성할 수 있다. 전력 제어 모듈(215)는 전력 조절 메시지를 외부의 무선 전력 공급 장치(202)에 전송하여 제공되는 전력량을 조절하도록 할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 정류 회로의 신호 흐름도이다. 도 5는 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 정류 회로(215)는 반파 형태로 정류된 출력 전류(Iout_rec)(510)를 생성할 수 있다. 제1 비교기(411) 및 제2 비교기(412)에 의해 스위칭 구동 신호(520)이 생성될 수 있다.
예를 들어, 제1 주기(T1)에서, 스위치 구동 신호(520)에 의해 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)가 턴온되고, 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)는 턴오프될 수 있다. 제1 주기(T1)에서, 스위치 구동 신호(520)는 제1 비교기(411)의 출력 신호일 수 있다.
제2 주기(T1)에서, 스위치 구동 신호(520)에 의해 제2 스위치(SH2) 및 제3 스위치(SL1)가 턴온되고, 제1 스위치(SH1) 및 제4 스위치(SL2)는 턴오프될 수 있다. 제2 주기(T)에서, 스위치 구동 신호(520)는 제2 비교기(421)의 출력 신호일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 동기화 신호(215a)는 스위칭 구동 신호(520)와 반대되는 위상을 가질 수 있다. 동기화 신호(215a)는 결합기(420)의 출력 신호일 수 있다.
예를 들어, 출력 전류(Iout_rec)(510)가 지정된 값(예: 도 4의 기준 전압(VTH)에 대응하는 전류값) 이상(또는 초과)이 되는 도통 구간(t0에서 t1구간 또는 t2에서 t3구간)에서, 스위치 구동 신호(520)는 1일 수 있다. 이 경우, 동기화 신호(215a)는 제1 상태(0값)일 수 있다.
다른 예를 들어, 출력 전류(Iout_rec)(510)가 지정된 값(예: 도 4의 기준 전압(VTH)에 대응하는 전류값) 미만(또는 이하)이 되거나 0이 되는 비활성화 구간(t1에서 t2구간 또는 t3에서 t4)에서, 스위치 구동 신호(520)는 0일 수 있다. 이 경우, 동기화 신호(215a)는 제2 상태(1 값)일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 구동 신호(520)가 0인 비활성화 구간(t1에서 t2구간 또는 t3에서 t4구간)에서, 출력 전류(Iout_rec)(510)는 0일 수 있다. 예를 들어, 스위치 구동 신호(520)에 포함된 스위치의 바디 다이오드(body diode)의 문턱값이 도 4의 기준 전압(VTH)보다 높은 경우, 스위치 구동 신호(520)가 0인 비활성화 구간(t1에서 t2구간 또는 t3에서 t4구간)에서, 출력 전류(Iout_rec)(510)는 0일 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 충전 회로의 구성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 수신 제어부(310)는 동기화 신호(215a)를 충전 회로(240)의 충전 제어 회로(605)에 제공할 수 있다.
충전 회로(240)는 충전 제어 회로(605), 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)를 포함할 수 있다. 충전 제어 회로(605)는 동기화 신호(215a)를 기반으로 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)에 포함된 스위치들의 동작을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 SCVD(610)는 제1 플라잉 커패시터(CF1) 및 제1 그룹 스위치들(제1 내지 제4 충전 스위치(QA1 내지 QA4))을 포함할 수 있다. 제2 SCVD(620)는 제2 플라잉 커패시터(CF2) 및 제2 그룹 스위치들(제1 내지 제4 충전 스위치(QB1 내지 QB4))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)는 서로 교번하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 클럭 신호에 의해 제1 SCVD(610)는 제1 플라잉 커패시터(CF1) 를 충전하는 충전 모드로 동작할 수 있고, 제2 SCVD(620)는 제2 플라잉 커패시터(CF2)를 방전하는 방전 모드로 동작할 수 있다. 제2 클럭 신호에 의해 제1 SCVD(610)는 제1 플라잉 커패시터(CF1)를 방전하는 방전 모드로 동작할 수 있고, 제2 SCVD(620)는 제2 플라잉 커패시터(CF2)를 충전하는 충전 모드로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충전 제어 회로(605)는 수신한 동기화 신호(215a)에 대응하여 충전 회로(240)에 포함된 스위치들을 비활성화 할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어 회로(605)는 동기화 신호(215a)가 0인 경우, 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)가 동작하도록 하고, 충전 제어 회로(605)는 동기화 신호(215a)가 1인 경우, 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)의 동작이 중단되도록 할 수 있다. 동기화 신호(215a)는 인버터(630)을 이용하여 반전하고, 제1 합산기(641)(예: AND 게이트) 및 제2 합산기(642) (예: AND 게이트) 각각의 입력으로 제공될 수 있다.
이를 통해, 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 충전 회로(240)의 입력 전류(Iin_con)가 실질적으로 동일한 위상과 유사한 파형을 가질 수 있고, 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플이 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 동기화 신호(215a)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 실질적으로 동일한 주파수를 가질 수 있다. 또한, 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)의 주파수는 외부의 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수와 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 외부의 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수가 변경되는 경우, 수신 제어부(310)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)의 제로 크로싱(zero crossing) 지점을 감지하고, 동기화 신호(215a)를 생성하여 충전 회로(240)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충전 제어 회로(605)는 수신한 동기화 신호(215a)에 대응하여 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)의 스위칭 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 충전 제어 회로(605)는 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)의 스위칭 주파수를 동기화 신호(215a)의 주파수(또는 전력 송신 주파수)의 정수배로 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 충전 제어 회로(605)는 제1 인버터(630), 시간 측정부(650), 시간 분할부(655), 클럭 생성부(660), 제2 인버터(662), 제1 합산기(641), 또는 제2 합산기(642)를 포함할 수 있다.
제1 인버터(630)는 동기화 신호(215a)를 반전시킬 수 있다. 시간 측정부(650)는 반전된 동기화 신호(215b)가 1로 유지되는 도통 시간(정류 회로(215)의 도통 시간)을 측정할 수 있다. 시간 분할부(655)는 도통 시간을 N(정수)개의 시간 구간으로 분할할 수 있다. 클럭 생성부(660)는 N(정수)개의 시간 구간 각각에 대해, 하나의 클럭 신호(660a)를 생성할 수 있다. 반전된 동기화 신호(215b)는 클럭 생성부(660)에 인에이블 신호로 입력될 수 있다.
제1 합산기(641)는 클럭 신호(660a) 및 반전된 동기화 신호(215b)를 결합하여 제1 제어 신호를 생성할 수 있다. 제1 제어 신호는 제1 SCVD(610)의 제1 스위치(QA1), 제3 스위치(QA3) 및 제2 SCVD(620)의 제2 스위치(QB2), 제4 스위치(QB4)를 제어하는 신호일 수 있다.
제2 합산기(642)는 클럭 신호(660a)가 제2 인버터(661)을 통해 반전된 신호 및 반전된 동기화 신호(215b)를 결합하여 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. 제2 제어 신호는 제1 SCVD(610)의 제2 스위치(QA2), 제4 스위치(QA4) 및 제2 SCVD(620)의 제1 스위치(QB1), 제3 스위치(QB3)를 제어하는 신호일 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 충전 회로의 클럭 신호의 생성을 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 출력 전류(Iout_rec)(510)가 지정된 값(예: 도 4의 기준 전압(VTH)에 대응하는 전류값) 이상(또는 초과)이 되는 도통 구간(t0에서 t1구간 또는 t2에서 t3구간)에서, 동기화 신호(215a)는 제1 상태(예: 0값)일 수 있다. 출력 전류(Iout_rec)(510)가 지정된 값(예: 도 4의 기준 전압(VTH)에 대응하는 전류값) 미만(또는 이하)이 되거나 0이 되는 비활성화 구간(t1에서 t2구간 또는 t3에서 t4)에서, 동기화 신호(215a)는 제2 상태(예: 1 값)일 수 있다.
동기화 신호(215a)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)(510)와 실질적으로 동일한 주파수를 가질 수 있다. 또한, 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)(510)의 주파수는 외부의 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수와 실질적으로 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충전 제어 회로(605)는 동기화 신호(215a)가 제1 상태(예: 0값)인 도통 구간(t0에서 t1구간 또는 t2에서 t3구간)을 정수개(N개)의 구간으로 분할할 수 있다. 예를 들어, N=2인 경우, 제1 클럭 시간(710)의 도통 구간은 제1 구간(tc1) 및 제2 구간(tc2)로 구분될 수 있다. 다른 예를 들어, N=3인 경우, 제2 클럭 시간(720)의 도통 구간은 제1 구간(tc1), 제2 구간(tc2) 및 제3 구간(tc3)로 구분될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 정수 N은 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수 또는 전력 관리 모듈(210)의 회로 특성(또는 안정성)을 고려하여 결정될 수 있다.
충전 제어 회로(605)는 각각의 분할된 시간 구간에 대해 50% 듀티의 클럭 신호(예: 제1 클럭 신호(710) 또는 제2 클럭 신호(720))를 생성하고, 생성된 클럭 신호를 이용하여 제1 SCVD(610) 및 제2 SCVD(620)에 포함된 스위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 출력 전류(Iout_rec)(510)의 주파수(또는 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수)가 f0이고 N=2인 경우, 제1 클럭 신호(710)가 생성될 수 있고, 충전 회로(240)의 스위칭 주파수는 2f0로 설정될 수 있다.
다른 예를 들어, 출력 전류(Iout_rec)(510)의 주파수(또는 무선 전력 전송 장치(202)의 전력 송신 주파수)가 f0이고 N=3인 경우, 제2 클럭 신호(720)가 생성될 수 있고, 충전 회로(240)의 스위칭 주파수는 3f0로 설정될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 충전 회로를 제어하는 신호의 그래프이다.
도 8을 참조하면, 제1 그래프(801)는 동기화 신호를 이용하지 않는 경우의 신호 흐름도이다. 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)(810)는 반파 정류된 사인파일 수 있다. 충전 회로(240)의 입력 전류(Iin_con)(821)가 DC인 경우, 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)(831)은 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 실질적으로 동일한 peak-to-peak를 가질 수 있다. 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플은 상대적으로 큰 값(예: 684mA의 RMS)을 가질 수 있다.
제2 그래프(802)는 동기화 신호(215a)를 이용하는 경우의 신호 흐름도이다. 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)(810)는 반파 정류된 사인파일 수 있다.
충전 회로(240)의 입력 전류(Iin_con)(821)는 DC 값이 아닌, 출력 전류(Iout_rec)(810)과 실질적으로 동일한 위상을 가질 수 있다. 출력 전류(Iout_rec)(810)가 0이 되는 경우, 충전 회로(240)의 입력 전류(Iin_con)(822)도 0이 될 수 있다.
예를 들어, N=2인 경우, 충전 회로(240)의 스위칭 주파수는 입력 전류(Iin_con)(822)의 주파수의 2배일 수 있다. 충전 회로(240)가 제1 SCVD 회로 및 제2 SCVD 회로를 포함하는 경우, 교번적 동작에 의해 정류 회로(215)의 도통 시간 이내에 4번의 스위칭 전류가 발생할 수 있다.
정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)(832)는 정류 회로(215)의 출력 전류(Iout_rec)와 다른 형태를 가질 수 있다. 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플은 상대적으로 작은 값(예: 430mA의 RMS)을 가질 수 있다. 정류 캐패시터(230)의 전류(Ic)의 리플은 제1 그래프(801) 보다 약 50% 정도 감소될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(201))는 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220)), 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))의 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210)), 외부 전원 장치의 송신 코일로부터 무선으로 전력을 수신하고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))과 전기적으로 연결되는 수신 코일, 및 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))과 전기적으로 연결된 프로세서(예: 도 1의 프로세서(110))를 포함하고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 수신 코일에 흐르는 전류를 정류하는 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215)), 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전하는 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240)), 및 정류 커패시터(예: 도 2의 정류 커패시터(230))를 포함하고, 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 출력단은 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))의 입력단에 연결되고, 상기 정류 커패시터(예: 도 2의 정류 커패시터(230))는 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 출력단 및 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))의 입력단에 전기적으로 연결되고, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 상기 출력단에 흐르는 전류를 기반으로 하는 동기화 신호를 생성하고, 상기 동기화 신호를 기반으로 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))에 포함된 복수의 스위치들의 동작 여부 또는 스위칭 주파수를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 상기 출력단의 제1 전류가 지정된 값 이하인 경우, 상기 복수의 스위치들의 동작을 턴오프할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 동기화 신호는 상기 제1 전류가 상기 지정된 값을 초과하는 경우 제1 상태이고, 상기 지정된 값 이하인 경우 제2 상태일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 동기화 신호가 제2 상태인 경우, 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))에 포함된 상기 복수의 스위치들을 턴오프할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 상기 출력단의 제1 전류는 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))의 입력단의 제2 전류와 실질적으로 동일한 위상을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 동기화 신호가 제1 상태가 지속되는 시간을 기반으로 상기 스위칭 주파수를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 상기 출력단의 제1 전류의 주파수의 정수배로 상기 스위칭 주파수를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 동기화 신호를 기반으로 상기 스위칭 주파수에 대응하는 클럭 신호를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 수신 코일의 제1 단의 전압 및 상기 수신 코일의 제2 단의 전압을 기반으로 상기 동기화 신호를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))는 제1 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로 및 제2 SCVD 회로를 포함하고, 상기 제1 SCVD 회로 및 상기 제2 SCVD 회로는 교번하여 상기 배터리(예: 도 1의 배터리(189), 도 2의 배터리(220))를 충전할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 SCVD 회로는 제1 플라잉 커패시터 및 제1 그룹의 스위치들을 포함하고, 상기 제2 SCVD 회로는 제2 플라잉 커패시터 및 제2 그룹의 스위치들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 충전 회로(예: 도 2의 충전 회로(240))는 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 출력단의 제1 전류의 주기에서 복수의 클럭 신호들을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 플라잉 커패시터는 상기 복수의 클럭 신호들 중 제1 클럭 신호에 의해 충전되고, 상기 제2 플라잉 커패시터는 상기 제1 클럭 신호에 의해 방전될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 플라잉 커패시터는 상기 복수의 클럭 신호들 중 제2 클럭 신호에 의해 방전되고, 상기 제2 플라잉 커패시터는 상기 제2 클럭 신호에 의해 충전될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 복수의 클럭 신호들은 50%의 듀티 사이클(duty cycle)을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188), 도 2의 전력 관리 모듈(210))은 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))의 출력단의 전압을 기반으로 상기 외부 전원 장치에 전력 조절 메시지를 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스위칭 주파수는 상기 외부 전원 장치의 전력 전송 주파수의 정수배일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))는 풀 브릿지(full-bridge)회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 동기화 신호는 상기 정류 회로(예: 도 2의 정류 회로(215))에 포함된 스위치를 제어하는 스위칭 구동 신호와 반대의 위상을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스위칭 구동 신호는 상기 수신 코일의 제1 단과 기준 전압을 비교한 제1 스위칭 구동 신호 및 상기 수신 코일의 제2 단과 상기 기준 전압을 비교한 제2 스위칭 구동 신호를 포함하고, 상기 동기화 신호는 상기 제1 스위칭 구동 신호 및 상기 제2 스위칭 구동 신호를 결합한 신호를 반전하여 생성될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리;
    상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리의 충전 또는 방전을 관리하는 전력 관리 모듈;
    외부 전원 장치의 송신 코일로부터 무선으로 전력을 수신하고, 상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결되는 수신 코일; 및
    상기 전력 관리 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서;를 포함하고,
    상기 전력 관리 모듈은
    상기 수신 코일에 흐르는 전류를 정류하는 정류 회로;
    상기 배터리를 충전하는 충전 회로; 및
    정류 커패시터;를 포함하고,
    상기 정류 회로의 출력단은 상기 충전 회로의 입력단에 연결되고,
    상기 정류 커패시터는 상기 정류 회로의 출력단 및 상기 충전 회로의 입력단에 전기적으로 연결되고,
    상기 전력 관리 모듈은
    상기 정류 회로의 상기 출력단에 흐르는 전류를 기반으로 하는 동기화 신호를 생성하고,
    상기 동기화 신호를 기반으로 상기 충전 회로에 포함된 복수의 스위치들의 동작 여부 또는 스위칭 주파수를 제어하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 정류 회로의 상기 출력단의 제1 전류가 지정된 값 이하인 경우, 상기 복수의 스위치들의 동작을 턴오프하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 동기화 신호는
    상기 제1 전류가 상기 지정된 값을 초과하는 경우 제1 상태이고,
    상기 지정된 값 이하인 경우 제2 상태인 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 동기화 신호가 제2 상태인 경우, 상기 충전 회로에 포함된 상기 복수의 스위치들을 턴오프하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 정류 회로의 상기 출력단의 제1 전류는
    상기 충전 회로의 입력단의 제2 전류와 실질적으로 동일한 위상을 가지는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 동기화 신호가 제1 상태가 지속되는 시간을 기반으로 상기 스위칭 주파수를 결정하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 정류 회로의 상기 출력단의 제1 전류의 주파수의 정수배로 상기 스위칭 주파수를 결정하는 전자 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 동기화 신호를 기반으로 상기 스위칭 주파수에 대응하는 클럭 신호를 생성하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전력 관리 모듈은
    상기 수신 코일의 제1 단의 전압 및 상기 수신 코일의 제2 단의 전압을 기반으로 상기 동기화 신호를 생성하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 충전 회로는
    제1 SCVD(switched capacitor voltage divider) 회로 및 제2 SCVD 회로를 포함하고,
    상기 제1 SCVD 회로 및 상기 제2 SCVD 회로는 교번하여 상기 배터리를 충전하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 SCVD 회로는 제1 플라잉 커패시터 및 제1 그룹의 스위치들을 포함하고,
    상기 제2 SCVD 회로는 제2 플라잉 커패시터 및 제2 그룹의 스위치들을 포함하는 전자 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 충전 회로는
    상기 정류 회로의 출력단의 제1 전류의 주기에 따라 복수의 클럭 신호들을 생성하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 플라잉 커패시터는
    상기 복수의 클럭 신호들 중 제1 클럭 신호에 의해 충전되고,
    상기 제2 플라잉 커패시터는 상기 제1 클럭 신호에 의해 방전되는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 플라잉 커패시터는
    상기 복수의 클럭 신호들 중 제2 클럭 신호에 의해 방전되고,
    상기 제2 플라잉 커패시터는 상기 제2 클럭 신호에 의해 충전되는 전자 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 주파수는
    상기 외부 전원 장치의 전력 전송 주파수의 정수배인 전자 장치.
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