WO2022234929A1 - 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치 - Google Patents

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WO2022234929A1
WO2022234929A1 PCT/KR2022/001723 KR2022001723W WO2022234929A1 WO 2022234929 A1 WO2022234929 A1 WO 2022234929A1 KR 2022001723 W KR2022001723 W KR 2022001723W WO 2022234929 A1 WO2022234929 A1 WO 2022234929A1
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circuit
switch
voltage
wireless power
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PCT/KR2022/001723
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구범우
변강호
여성구
이종민
최보환
한효석
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삼성전자 주식회사
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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
    • 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
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless power receiving device having a detune circuit.
  • the wireless power receiver may include a detune circuit configured to connect one or more additional capacitors to the resonance circuit when the voltage of the received wireless power exceeds a specific level.
  • a wireless power receiver for receiving wireless power from a wireless power transmitter includes a first circuit, a first rectifying circuit, a second circuit, a detune circuit, and a control circuit, the first circuit comprising: a first coil, wherein a first end of the first circuit is connected to ground and a first end of the first rectifier circuit, the first rectifier circuit includes a plurality of switches, and a first end of the plurality of switches The first end of the first switch and the first end of the second switch are connected to the ground, the second circuit includes a second coil, and the first end of the second circuit is connected to the ground and the first circuit.
  • the detune circuit comprising at least one detuning capacitor and at least one detuning switch;
  • a second terminal of the detune circuit is connected to the ground, and the control circuit controls the at least one detuning switch to be turned on in response to a voltage at an output terminal of the first rectifier circuit exceeding the first voltage. and control the first switch and the second switch in an on state.
  • a method of controlling a wireless power receiver includes an operation of checking a voltage of an output terminal of a rectifier circuit of the wireless power receiver, and in response to a voltage of an output terminal of the rectifier circuit exceeding a first voltage , an operation of controlling at least one detuning switch included in the detune circuit of the wireless power receiver to be turned on, and a first of the plurality of switches included in the rectifying circuit, connected to the ground, of the wireless power receiver and controlling a switch and a second switch of the wireless power receiver to be turned on.
  • a wireless power receiver for receiving wireless power from a wireless power transmitter includes a first circuit, a first rectifier circuit, a second circuit, a detune circuit, a second rectifier circuit, and a control circuit, the a first circuit including a first coil, a first end and a second end of the first circuit connected to the first rectifying circuit, the first rectifying circuit including a plurality of switches, the plurality of switches a first end of the first switch and a first end of the second switch are connected to ground, the second circuit includes a second coil, and a first end of the second circuit is connected to the ground, and A second end of a second circuit is connected to a first end of the detune circuit, the detune circuit comprising at least one detuning capacitor and at least one detuning switch, and a second end of the detune circuit is connected to the ground and the second rectifier circuit is connected to the second end of the first circuit and the first end of the detune circuit, and an output end of the second rectifier
  • a wireless power receiver for receiving wireless power from a wireless power transmitter includes a first circuit, a first rectifying circuit, a second circuit, a detune circuit, and a control circuit, the first circuit comprising: a first coil, wherein a first end of the first circuit is connected to ground and a first end of the first rectifier circuit, the first rectifier circuit includes four switches, and a first end of the four switches The first end of the first switch and the first end of the second switch are connected to the ground, the second circuit includes a second coil, and the first end of the second circuit is connected to the ground and the first circuit.
  • the detune circuit comprising at least one detuning capacitor and at least one detuning switch;
  • a second end of a detune circuit is connected to the ground, and the control circuit is configured such that, while the at least one detune switch is controlled in an on state, and the first switch and the second switch are controlled in an on state, the It is confirmed that the voltage of the output terminal of the first rectifier circuit is equal to or less than the first voltage, and in response to the voltage of the output terminal of the first rectifier circuit being determined to be equal to or less than the first voltage, the at least one detuning switch is turned off. can be configured to control.
  • a wireless power receiving apparatus having a detune circuit having a detune circuit.
  • the wireless power receiver when a voltage of an output terminal of a rectifier circuit exceeds a first voltage, by controlling two switches included in the rectifier circuit to an on state, the first circuit included in the first circuit It is possible to prevent excessive current flowing through the first coil and the detuning switch due to the influence of the mutual inductance between the coil and the second coil included in the second circuit.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a wireless power receiver according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG 3 illustrates operations performed by an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 4A illustrates an equivalent circuit of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments.
  • 4B illustrates an equivalent circuit of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments.
  • FIG. 5 illustrates a control circuit of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG 6 illustrates operations performed by an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 8 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 9 is a circuit diagram of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power receiver 100 includes a resonance circuit including a first coil 112 and a first capacitor 114 , a detune circuit, a rectifier circuit 130 , a second capacitor 140 , and a charger. 150 , and a load 160 .
  • a voltage may be induced in the first coil 112 included in the resonance circuit based on a change in the magnetic field generated by the wireless power transmitter (not shown).
  • the resonance circuit or the wireless power receiver 100 receives wireless power from the wireless power transmitter. can be said to have been received.
  • the voltage induced in the first coil 112 is expressed as V in (111) in FIG. 1 .
  • the magnitude of the parasitic resistance 113 of the first coil 112 is expressed as R 2 .
  • the detune circuit may include one or more detuning capacitors 121 and 123 and one or more detuning switches 122 and 124 .
  • the rectifier circuit 130 may include four switches 131 , 132 , 133 , and 134 forming a full bridge structure. Each of the four switches 131 , 132 , 133 , and 134 may be an N-channel MOSFET, and may each have a body diode.
  • the rectifier circuit 130 rectifies the wireless power received from the resonance circuit from an AC form to a direct current form, so that the rectified voltage V rec is applied to both ends of the capacitor 140 .
  • the load 160 includes a control circuit generating a drive signal for controlling the four switches 131 , 132 , 133 , 134 and the detuning switches 122 , 124 , a DC/DC converter, an LDO, and a battery can do.
  • the control circuit may control the detuning switches 122 and 124 from the off state to the on state.
  • the meaning of controlling the detuning switches 122 and 124 in an on state may mean that a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the MOSFET included in the detuning switches 122 and 124 is applied to the gate of the MOSFET.
  • Equation (2) The voltage (V rec ) of the output terminal of the rectifier circuit 130 is expressed in Equation (2).
  • the detuning capacitors 121 and 123 are required to have a sufficiently large capacitance.
  • the capacitance of the detuning capacitors 121 and 123 is designed to be large, as can be seen from Equation 1, the current flowing in the first coil 112 (I coil ) and the detuning switches 122 and 124 The flowing current I Qmd may increase. That is, an overcurrent may flow through the first coil 112 and the detuning switches 122 and 124 .
  • FIG. 2 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • the wireless power transmission device 202 may include a power source 211 , an inverter 212 , and a transmission coil 214 .
  • the transmitting coil 214 may have a parasitic resistance 213 having a magnitude of R 1 .
  • the power source 211 may output DC power
  • the inverter 212 may convert the DC power output from the power source 211 into AC power.
  • the transmitting coil 214 may generate a magnetic field based on the AC voltage output from the inverter 212 .
  • the wireless power receiver 201 includes a first circuit 220 , a first rectifier circuit 230 , a second circuit 240 , a detune circuit 250 , a second rectifier circuit 260 , It may include a capacitor 270 and a load 280 .
  • the first circuit 220 may include a first coil 221 and a first capacitor 222 , and the first coil 221 may include a parasitic resistor 223 having a size of R 2 .
  • a first terminal of the first circuit 220 may be connected to a ground, a first terminal of the second circuit 240 , and a first input terminal of the first rectifying circuit 230 .
  • an induced electromotive force may be generated in the first coil 221 .
  • Generation of the induced electromotive force in the first coil 221 may be expressed as that the first circuit 220 or the wireless power receiver 201 receives wireless power.
  • a second terminal of the first circuit 220 may be connected to a second input terminal of the first rectifying circuit 230 .
  • the first rectifying circuit 230 may include four switches 231 , 232 , 233 , and 234 forming a full-bridge structure.
  • Each of the four switches 231 , 232 , 233 , and 234 may be an N-channel MOSFET, and may each have a body diode.
  • the first rectification circuit 230 may rectify the wireless power received from the first circuit 220 from an AC form to a direct current form so that the rectified voltage Vo is applied to both ends of the capacitor 270 .
  • first terminals of the first switch 231 and the second switch 232 of the first rectifying circuit 230 may be connected to the ground.
  • a second end of the first switch 231 is a second input end of the first rectifying circuit 230 and is connected to a second end of the first circuit 220
  • the second end of the second switch 232 is a first As a first input terminal of the rectifying circuit 230 , it may be connected to the first terminal of the first circuit 220 .
  • a point between the third switch 233 and the fourth switch 234 may be defined as an output terminal of the first rectifying circuit 230 .
  • a voltage applied to the gates of the MOSFETs included in the four switches 231 , 232 , 233 , and 234 may be controlled by a control circuit (not shown). An exemplary structure of the control circuit will be described later with reference to FIG. 5 .
  • the control circuit controls the four switches 231, 232, 233, 234 to be turned on by applying a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the MOSFET to the gates of the MOSFETs included in the four switches 231, 232, 233, 234, or By applying a voltage less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate of the MOSFET, the four switches 231 , 232 , 233 , and 234 can be controlled to be in the off state.
  • the second circuit 240 may include a second coil 241 and a second capacitor 242 .
  • the second coil 241 may have a parasitic resistance 243 having a size of Ra.
  • the first end of the second circuit 240 is connected to the first end of the first circuit 220 and the ground, and the second end of the second circuit 240 is the second rectifying circuit 260 and the detune circuit 250 . ) can be connected to
  • the detune circuit 250 includes at least one detuning capacitor (eg, detuning capacitors 251 and 253) and at least one detuning switch (eg, detuning switches 252 and 254).
  • the detuning capacitor and the detuning switch included in the detune circuit 250 are The number is not limited. According to various embodiments, the number of detuning capacitors included in the detune circuit 250 may be the same as the number of detuning switches included in the detune circuit 250 .
  • the first end of the detune circuit 250 is connected to the second end of the second circuit 240 and the second rectifier circuit 260 , and the second end of the detune circuit 250 is connected to the ground. can be connected
  • each of the at least one detuning switch 252 and 254 may be an N-channel MOSFET, and may each have a body diode.
  • the voltage applied to the gate of the MOSFET included in the at least one detuning switch 252 and 254 may be controlled by the control circuit.
  • the control circuit controls the at least one detuning switch 252 and 254 in an on state by applying a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the MOSFET to the gate of the MOSFET included in the at least one detuning switch 252 and 254, or By applying a voltage less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate, the at least one detuning switch 252 and 254 may be controlled to be in an off state.
  • the second rectifying circuit 260 may include two diodes (eg, 261 and 261 ) forming a half-bridge structure. Alternatively or additionally, the second rectifying circuit 260 may include two MOSFETs forming a half-bridge structure. According to various embodiments, an output terminal of the second rectifying circuit 260 may be connected to an output terminal of the first rectifying circuit 230 .
  • the load 280 includes a control circuit that generates drive signals for controlling the four switches 231 , 232 , 233 , 234 ) and at least one detuning switch 252 , 254 , a DC/ DC converters, LDOs, and batteries.
  • FIG 3 illustrates operations performed by an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • the control circuit of the wireless power receiver may check the voltage of the output terminal of the rectifier circuit. For example, referring to FIG. 2 , the control circuit may check the voltage V o of the output terminals of the first rectifying circuit 230 and the second rectifying circuit 260 .
  • the control circuit of the wireless power receiver 201 may control the detuning switch to be in an on state in response to the voltage Vo o of the output terminal of the rectifying circuit exceeding the first voltage.
  • the control circuit may control the detuning switches 252 and 254 in an on state in response to the voltage (V o ) of the output terminal exceeding the first voltage.
  • the control circuit of the wireless power receiver 201 may control the first switch and the second switch of the rectifying circuit to be in an on state.
  • the control circuit may control the first switch 231 and the second switch 232 of the first rectifying circuit 230 to be in an on state.
  • the control circuit of the wireless power receiving apparatus 201 may control the third switch 233 and the fourth switch 234 of the first rectifying circuit 230 to be in an off state.
  • the control circuit controls the first switch 231 and the second switch 232 in an on state
  • the first coil 221 , the first switch 231 , and the second switch 232 . may be formed.
  • the first coil 221 , the first switch 231 , the second switch 232 , the first capacitor 222 , and the parasitic resistor 223 may form a closed loop.
  • FIG. 4A illustrates an equivalent circuit of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments.
  • the first switch 231 and the second switch 232 of the first rectifying circuit 230 are controlled in an on state, and the third switch 233 and the fourth switch 234 are in an off state.
  • It shows an equivalent circuit of the wireless power receiver 201 shown in FIG.
  • Components illustrated in FIG. 4A correspond to components illustrated in FIG. 2 , and similar reference numerals are used for corresponding components.
  • components in which no current flows are indicated by dotted lines (eg, 433 and 434).
  • an electromotive force induced in the first coil 421 based on the magnetic field generated by the wireless power transmitter 202 is represented by V ind 424 .
  • V ind 424 an electromotive force induced in the first coil 421 based on the magnetic field generated by the wireless power transmitter 202
  • V ind 424 an electromotive force induced in the first coil 421 based on the magnetic field generated by the wireless power transmitter 202
  • the control circuit controls the first switch 431 and the second switch 432 in an on state
  • the first coil 421 and the first switch 431 are , and a closed loop including the second switch 432 may be formed.
  • the first coil 421 , the first switch 431 , the second switch 432 , the first capacitor 422 , and the parasitic resistor 423 may form a closed loop.
  • the lung including the first coil 421 , the first switch 431 , and the second switch 432 .
  • Current can flow in the loop.
  • the first coil 421 may form a magnetic field, and an electromotive force may be induced in the second coil 441 based on the formed magnetic field.
  • Power may be transmitted to the load 480 based on the electromotive force induced in the second coil 441 . That is, the wireless power receiving device is based on a magnetic field formed by a current flowing in a closed loop including the first coil 421 , the first switch 431 , and the second switch 432 , the second coil 441 . By inducing an electromotive force in the , wireless power can be received.
  • At least one detuning switch 252 , 254 included in the detune circuit 250 is controlled to be in an off state, so at least one detuning capacitor 251 , 253 included in the detune circuit 250 . ) can be ignored.
  • the voltage V L applied to the second rectifying circuit 460 is expressed by Equation 3
  • Equation 3 is the mutual inductance between the first coil 421 and the second coil 441 .
  • Equation 3 can be expressed as Equation (4).
  • FIG. 4B illustrates an equivalent circuit of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments.
  • FIG. 4B shows an equivalent circuit of the wireless power receiver 201 shown in FIG. 2 when the operations of FIG. 3 are performed.
  • Components illustrated in FIG. 4B correspond to components illustrated in FIG. 2 , and similar reference numerals are used for corresponding components.
  • components through which no current flows are indicated by dashed lines (eg, switches 433 and 434 , diodes 461 and 462 , capacitor 470 , and load 480 ).
  • the first switch 231 and the second switch 232 of the first rectifying circuit 230 are controlled to be on, and the third switch 233 and the fourth switch 234 are turned off. , and at least one detuning switch 252 and 254 included in the detune circuit 250 may be controlled to be on.
  • the voltage V L applied to the second rectifying circuit 260 is expressed by Equation 5.
  • Equation 5 is the mutual inductance between the first coil 421 and the second coil 441 .
  • Equation 5 can be expressed as Equation (4).
  • the voltage V L applied to the second rectifying circuit 260 may be approximated by Equation (6).
  • Equation 3 Comparing Equations 6 and 5 with Equation 3, the equivalent impedances of the detuning capacitors 451 and 453 are Since is small, it can be seen that the voltage V L applied to the second rectifying circuit 460 in the circuit of FIG. 4B is lower than that of the circuit of FIG. 4A .
  • the current I coil flowing through the first coil 421 may be approximated by Equation (7).
  • the current I Qmd flowing through each of the at least one detuning switch 452 and 454 may be approximated by Equation (8).
  • Equation 8 can be expressed as Equation (4).
  • Equation 7 and 8 Comparing Equations 7 and 8 with Equation 1, in the circuit of FIG. 4B , the current flowing in the first coil 421 due to the mutual inductance between the first coil 421 and the second coil 441 ( I coil ) and the current (I Qmd ) flowing through each of the at least one detuning switch 452 and 454 is smaller than that of Equation (1). Accordingly, in the circuit of FIG. 4B , it is possible to prevent an overcurrent from flowing through each of the first coil 421 and the at least one detuning switch 452 and 454 .
  • the control circuit controls the first switch 431 and the second switch 432 in an on state
  • the first coil 421 , the first switch 431 , and the second A closed loop including the switch 432 may be formed.
  • the first coil 421 , the first switch 431 , the second switch 432 , the first capacitor 422 , and the parasitic resistor 423 may form a closed loop.
  • the lung including the first coil 421 , the first switch 431 , and the second switch 432 .
  • Current can flow in the loop.
  • the first coil 421 may form a magnetic field
  • an electromotive force may be induced in the second coil 441 based on the formed magnetic field.
  • the wireless power receiver provides an electromotive force to the second coil 441 based on a magnetic field formed by a current flowing in a closed loop including a first coil 421 , a first switch 431 , and a second switch 432 . This induction can receive wireless power.
  • the control circuit 500 includes a first hysteresis comparator 510 , a second hysteresis comparator 520 , a multiplexer 530 , a microprocessor 540 , a first gate driver 550 , and a second A gate driver 560 may be included.
  • the first hysteresis comparator 510 compares the voltage (V o ) at a specific point of the wireless power receiver 201 to the first voltage (V high-OVP ) and the second voltage (V low-OVP ) ) can be compared with The first voltage V high-OVP may be higher than the second voltage V low-OVP .
  • a specific point of the wireless power receiving apparatus 201 may be an output terminal of the first rectifying circuit 230 and the second rectifying circuit 260 of FIG. 2 .
  • the first hysteresis comparator 510 may transmit a high output signal V ovp to the multiplexer 530 when the voltage Vo o exceeds the first voltage V high-OVP .
  • the first hysteresis comparator 510 After the high output signal V ovp is transmitted to the multiplexer 530 , when the voltage V o drops below the second voltage V low-OVP , the first hysteresis comparator 510 generates the low output signal V ovp ) may be passed to the multiplexer 530 .
  • the high output signal V ovp may indicate that an overvoltage is being induced in the wireless power receiver 201 .
  • the second hysteresis comparator 520 compares the voltage (V o ) at a specific point of the wireless power receiver 201 to the third voltage (V high-UV ) and the fourth voltage (V low-UV ). ) can be compared with The third voltage V high-UV may be higher than the fourth voltage V low-UV .
  • a specific point of the wireless power receiving apparatus 201 may be an output terminal of the first rectifying circuit 230 and the second rectifying circuit 260 of FIG. 2 .
  • the second hysteresis comparator 520 may transmit a high output signal V UV to the multiplexer 530 when the voltage V o drops below the fourth voltage V low-UV .
  • the second hysteresis comparator 520 After the low output signal V UV is transmitted to the multiplexer 530 , when the voltage V o exceeds the third voltage V high-UV , the second hysteresis comparator 520 generates the low output signal V UV ) may be transmitted to the multiplexer 530 .
  • the high output signal V UV may indicate that the voltage induced in the wireless power receiver 201 is too small.
  • the microprocessor 540 generates an output signal (V s2p ) indicating whether the resonant circuit of the wireless power receiver receives wireless power through series resonance or wireless power through parallel resonance to the multiplexer 530 .
  • V s2p an output signal indicating whether the resonant circuit of the wireless power receiver receives wireless power through series resonance or wireless power through parallel resonance to the multiplexer 530 .
  • a high output signal (V s2p ) indicates that the resonant circuit of the wireless power receiver is in a desirable situation to receive wireless power by parallel resonance
  • a low output signal (V s2p ) is a resonance circuit of the wireless power receiver may indicate that it is desirable to receive wireless power by series resonance.
  • the first circuit 220 and the second circuit 240 of the wireless power receiver 201 illustrated in FIG. 2 may constitute a resonance circuit.
  • the four switches 231 , 232 , 233 , 234 included in the first rectifying circuit 230 are synchronously controlled according to the waveform of the input voltage, or the four switches 231 , 232 ,
  • the resonance circuit of the wireless power receiving apparatus 201 may receive wireless power through series resonance. That the resonance circuit of the wireless power receiver 201 receives wireless power through series resonance means that the first coil 221 and the second coil 241 are based on the magnetic field generated by the wireless power transmitter 202 .
  • the resonance circuit of the wireless power receiver 201 may receive wireless power through parallel resonance.
  • That the resonance circuit of the wireless power receiver 201 receives wireless power by parallel resonance means that an induced electromotive force is generated in the first coil 221 based on the magnetic field generated by the wireless power transmitter 202, and the second It may mean that wireless power is received by generating an induced electromotive force in the second coil 241 based on the magnetic field generated in the first coil 221 .
  • the first gate driver 550 includes at least one detune switch 252 included in the detune circuit (eg, the detune circuit 250 ) based on the control signal from the multiplexer 530 . , 254) may output a driving signal for controlling on/off.
  • the second gate driver 560 includes four switches 231 included in the rectifier circuit (eg, the first rectifier circuit 230 ) based on the control signal from the multiplexer 530 , 232, 233, 234) may output a driving signal for controlling the on/off.
  • the multiplexer 530 is the first gate driver 550 based on the signal V ovp input from the first hysteresis comparator 510 and the signal V s2p input from the microprocessor 540 . and a second gate driver 560 . According to various embodiments, the multiplexer 530 outputs a driving signal for controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to be turned on when the high signal V ovp and the high signal V s2p are input.
  • the multiplexer 530 may include a first switch 231 and a second of the four switches 231 , 232 , 233 , 234 after at least one detuning switch 252 , 254 is turned on.
  • the first gate driver 550 is Two gate drivers 560 may be controlled.
  • the multiplexer 530 outputs a driving signal for controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to be turned on when the high signal V ovp and the low signal V s2p are input. to control the first gate driver 550 so as to control the first switch 231 and the second switch 232 among the four switches 231 , 232 , 233 , 234 to be turned on, and the third switch 233 ) and the second gate driver 560 to output a driving signal for controlling the fourth switch 234 to be turned off.
  • the multiplexer 530 may include a first switch 231 and a second of the four switches 231 , 232 , 233 , 234 after at least one detuning switch 252 , 254 is turned on.
  • the first gate driver 550 is Two gate drivers 560 may be controlled.
  • the multiplexer 530 outputs a driving signal for controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to be turned off when the low signal V ovp and the high signal V s2p are input. to control the first gate driver 550 so as to control the first switch 231 and the second switch 232 among the four switches 231 , 232 , 233 , 234 to be turned on, and the third switch 233 ) and the second gate driver 560 to output a driving signal for controlling the fourth switch 234 to be turned off.
  • the multiplexer 530 may include a first switch 231 and a second one of the four switches 231 , 232 , 233 , 234 after at least one detuning switch 252 , 254 is switched to an off state.
  • the first gate driver 550 is Two gate drivers 560 may be controlled.
  • the multiplexer 530 outputs a driving signal for controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to be turned off when the low signal V ovp and the high signal V s2p are input. to control the first gate driver 550 to control the first gate driver 550 and to control the second gate driver 560 to output a driving signal for controlling or synchronously controlling the four switches 231, 232, 233, and 234 in an off state.
  • the multiplexer 530 turns off at least one detuning switch 252 , 254 after the four switches 231 , 232 , 233 , 234 are controlled to be off or synchronously controlled.
  • the first gate driver 550 may be controlled with a predetermined time difference after controlling the second gate driver 560 .
  • the multiplexer 530 may include a second hysteresis comparator 520 .
  • the first gate driver 550 and the second gate driver 560 may be controlled further depending on the signal V UV input from the .
  • the control circuit eg, the control circuit 500 of the wireless power receiving device (eg, the wireless power receiving device 201) determines whether the voltage of the output terminal of the rectifying circuit exceeds the first voltage can be checked. For example, referring to FIG. 2 , the control circuit may determine whether the voltage Vo o of the output terminals of the first rectifying circuit 230 and the second rectifying circuit 260 exceeds the first voltage. According to various embodiments, when the voltage of the output terminal of the rectifier circuit exceeds the first voltage, it may mean that an overvoltage is applied to the wireless power receiver.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving device 201 operates a detuning switch (eg, at least one detuning switch 252 ). , 254)) can be controlled in an off state.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 switches the switches of the rectifying circuit (eg, the four switches 231 , 232 , 233, 234)) may be controlled in an off state or synchronously controlled.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 synchronously controls the switches of the rectifying circuit when the amount of the received wireless power is greater than a specific size, and increases the amount of the received wireless power. When it is smaller than a certain size, the switches of the rectifier circuit can be controlled to be off. According to various embodiments, in operation 625 , the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 switches the switches of the rectifying circuit (eg, the four switches 231 , 232 , 233, 234)) to the off state, or after synchronous control, at least one detuning switch 252, 254 may be controlled to the off state.
  • the switches of the rectifying circuit eg, the four switches 231 , 232 , 233, 234
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 switches the switches of the rectifying circuit (eg, four of the first rectifying circuit 230 ).
  • the switches 231, 232, 233, and 234 the first switch 231 and the second switch 232 are controlled in an on state, and the third switch 233 and the fourth switch 234 are controlled in an off state. can do.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 controls the at least one detuning switch 252 and 254 to an off state, and then switches the switches of the first rectifying circuit.
  • the first switch 231 and the second switch 232 may be controlled in an on state
  • the third switch 233 and the fourth switch 234 may be controlled in an off state. have.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiver 201 is configured with a detuning switch (eg, at least one detuning switch 252 , 254)) to an on state, and a first switch (eg, first switch 231) and a second switch (eg, The second switch 232 may be controlled in an on state.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiving apparatus 201 controls the detuning switch (eg, at least one detuning switch 252 and 254) to be in an on state, and then the first The first switch 231 and the second switch 232 of the rectifying circuit 230 may be controlled in an on state.
  • control circuit 500 of the wireless power receiver 201 includes the third switch 233 and the fourth among the four switches 231 , 232 , 233 , 234 of the first rectifying circuit 230 .
  • the switch 234 may be controlled in an off state.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiver 201 determines whether the voltage of the output terminal of the rectifier circuit (eg, the voltage Vo of the output terminal of the first rectifier circuit 230) is less than or equal to the second voltage. can be checked. According to various embodiments, the second voltage may be lower than the first voltage.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiver 201 operates 630 until the voltage of the output terminal of the rectifier circuit is determined to be less than or equal to the second voltage. can be repeated.
  • the control circuit 500 of the wireless power receiver 201 operates a detuning switch (eg, at least one detuning switch) in operation 640 . (252, 254)) can be controlled in an off state. According to various embodiments, details regarding operation 625 may be equally applied to operation 640 .
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • the wireless power transmission device 702 may include a power source 711 , an inverter 712 , and a transmission coil 714 .
  • the details of the power source 211 , the inverter 212 , and the transmitting coil 214 described above with reference to FIG. 2 are provided to the power source 711 , the inverter 712 , and the transmitting coil 714 of FIG. 7 , respectively. The same can be applied.
  • the wireless power receiver 701 includes a first circuit 720 , a first rectifier circuit 730 , a second circuit 740 , a third circuit 745 , and a first detune circuit 750 . , a second detune circuit 755 , a second rectification circuit 760 , a capacitor 770 , and a load 780 .
  • the first circuit 720 , the first rectifier circuit 730 , the second circuit 740 , the capacitor 770 , and the load 780 of FIG. 7 respectively, described above with reference to FIG. 2 , the first circuit Details of 220 , the first rectifying circuit 230 , the second circuit 240 , the capacitor 270 , and the load 280 may be equally applied.
  • the third circuit 745 may include a third coil 746 and a third capacitor 747 , and the third coil 746 may have a parasitic resistance 748 having a size of R b . have. Like the second coil 741 , the third coil 746 may be magnetically coupled to the first coil 721 .
  • the first end of the third circuit is connected to the first circuit 720 , the second circuit 740 , and the ground, and the second end of the third circuit is the second detune circuit 755 and the second rectifier circuit 760 . ) may be connected to the second input terminal.
  • the second detune circuit 755 may include a second detune capacitor 756 and a second detune switch 757 .
  • the second detune circuit 755 is illustrated as including one second detune capacitor 756 and one second detune switch 757 , but according to various embodiments, the second detune circuit 755 .
  • 755 may include a plurality of second detuning capacitors 756 and a plurality of second detuning switches 757 .
  • the first end of the second circuit is connected to the first circuit 720 , the third circuit 745 , and ground, and the second end of the second circuit is the first detune circuit 750 and It may be connected to the first input terminal of the second rectifying circuit 760 .
  • the first detune circuit 750 may include a first detune capacitor 751 and a first detune switch 752 .
  • the first detune circuit 750 is illustrated as including one first detuning capacitor 751 and one first detuning switch 752 , but according to various embodiments, the first detune circuit 750 .
  • 750 may include a plurality of first detuning capacitors 751 and a plurality of first detuning switches 752 .
  • the second rectifying circuit 760 may include four switches 761 , 762 , 763 , and 764 forming a full-bridge structure.
  • a voltage applied to the gates of the MOSFETs included in the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 may be controlled by a control circuit (eg, the control circuit 500 ).
  • the control circuit controls the four switches 761, 762, 763, and 764 in an on state by applying a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the MOSFET to the gates of the MOSFETs included in the four switches 761, 762, 763, and 764, or By applying a voltage less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate of the MOSFET, the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 can be controlled to be in an off state.
  • the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 are illustrated as including MOSFETs, but according to various embodiments, the second rectifier circuit 760 may be implemented with four diodes forming a full-bridge structure. can According to various embodiments, an output terminal of the second rectifying circuit 760 may be connected to an output terminal of the first rectifying circuit 730 .
  • FIGS. 3 and 6 have been mainly described with respect to the wireless power receiver 201 of FIG. 2 , but according to various embodiments, the operations of the wireless power receiver 701 of FIG. 7 may also be performed.
  • the control circuit controls the voltage of the output terminals of the first rectifying circuit 730 and the second rectifying circuit 760 . (V o ) can be confirmed.
  • the control circuit may control the first detuning switch 752 and the second detuning switch 757 to be in an on state.
  • the control circuit may control the first switch 731 and the second switch 732 of the first rectifying circuit 730 to be in an on state. In this case, the control circuit may control the third switch 733 and the fourth switch 734 of the first rectifying circuit 730 to be in an off state.
  • the control circuit may control the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 of the second rectifying circuit 760 to be in an off state or synchronously control.
  • the control circuit synchronously controls the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 in operation 330 when the amount of power received from the wireless power receiver 701 is greater than or equal to a specific level, and when the amount of power received from the wireless power receiver 701 is less than a specific level, the four switches (761, 762, 763, 764) can be controlled in the off state.
  • the control circuit turns on the first detuning switch 752 and the second detuning switch 757 .
  • the first switch 731 and the second switch 732 of the first rectifying circuit 730 may be controlled in an on state.
  • the control circuit may control the four switches 761 , 762 , 763 , and 764 of the second rectifying circuit 760 to be turned off or synchronously control.
  • control circuit may control the first detuning switch 752 and the second detuning switch 757 to be in an off state.
  • FIG. 6 may be similarly applied when the operations of FIG. 6 are performed in the wireless power receiver 701 of FIG. 7 .
  • FIG. 8 is a circuit diagram of an apparatus for transmitting power wirelessly and an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure
  • the wireless power transmission device 802 may include a power source 811 , an inverter 812 , and a transmission coil 814 .
  • the details of the power source 211 , the inverter 212 , and the transmitting coil 214 described above with reference to FIG. 2 are provided to the power source 811 , the inverter 812 , and the transmitting coil 814 of FIG. 8 , respectively. The same can be applied.
  • details of power source 711 , inverter 712 , and transmit coil 714 described above with reference to FIG. 7 , are provided for power source 811 , inverter 812 , and transmit of FIG. 8 .
  • the same may be applied to each of the coils 814 .
  • the wireless power receiver 801 includes a first circuit 820 , a rectifier circuit 830 , a second circuit 840 , a detune circuit 850 , a capacitor 870 , and a load 880 .
  • the first circuit 820 , the rectifier circuit 830 , the second circuit 840 , the detune circuit 850 , the capacitor 870 , and the load 880 of FIG. 8 are described above with reference to FIG. 2 , respectively.
  • the first circuit 220 , the first rectifier circuit 230 , the second circuit 240 , the detune circuit 250 , the capacitor 270 , and the load 280 may be equally applied in detail.
  • the details of 780 are the same for the first circuit 820 , the rectifier circuit 830 , the second circuit 840 , the detune circuit 850 , the capacitor 870 , and the load 880 of FIG. 8 , respectively. can be applied
  • FIGS. 3 and 6 have been mainly described with respect to the wireless power receiver 201 of FIG. 2 and the wireless power receiver 701 of FIG. 7 , but according to various embodiments, the wireless power receiver 801 of FIG. 8 . can also be performed.
  • the control circuit may check the voltage Vo of the output terminal of the rectifier circuit 830 .
  • the control circuit may control the detuning switches 851 and 853 to be in an on state.
  • the control circuit may control the first switch 831 and the second switch 832 of the rectifier circuit 830 to be in an on state. In this case, the control circuit may control the third switch 833 and the fourth switch 834 of the rectifying circuit 830 to be in an off state.
  • the control circuit controls the detuning switches 851 and 853 to be on, and the rectifier circuit 830 ) of the first switch 831 and the second switch 832 may be controlled in an on state.
  • the control circuit may control the detuning switches 851 and 853 to be in an off state.
  • the details of FIG. 6 described above with reference to FIG. 2 may be similarly applied when the operations of FIG. 6 are performed in the apparatus 801 for receiving power wirelessly of FIG. 8 .
  • FIG. 9 is a circuit diagram of an apparatus for receiving power wirelessly according to various embodiments of the present disclosure.
  • the wireless power receiver 901 includes a first circuit 920 , a first rectifier circuit 930 , a second circuit 940 , a detune circuit 950 , a second rectifier circuit 960 , It may include a capacitor 970 and a load 980 .
  • the first circuit 920 may include a first coil 921 and a first capacitor 922 , and the first coil 921 includes a parasitic resistor 923 having a size of R 2 .
  • an induced electromotive force may be generated in the first coil 921 .
  • Generation of an induced electromotive force in the first coil 921 may be expressed as that the first circuit 920 or the wireless power receiving device 901 receives wireless power.
  • the first rectifying circuit 930 may include four switches 931 , 932 , 933 , and 934 forming a full-bridge structure.
  • Each of the four switches 931 , 932 , 933 , and 934 may be an N-channel MOSFET, and may each have a body diode.
  • the first rectification circuit 930 may rectify the wireless power received from the first circuit 920 from an AC form to a direct current form so that the rectified voltage Vo is applied to both ends of the capacitor 970 .
  • first terminals of the first switch 931 and the second switch 932 of the first rectifying circuit 930 may be connected to the ground.
  • a point between the third switch 933 and the fourth switch 934 may be defined as an output terminal of the first rectifying circuit 930 .
  • a voltage applied to the gates of the MOSFETs included in the four switches 931 , 932 , 933 , and 934 may be controlled by a control circuit (eg, the control circuit 500 ).
  • the control circuit controls the four switches 931, 932, 933, and 934 to be on by applying a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the MOSFET to the gates of the MOSFETs included in the four switches 931, 932, 933, and 934, or By applying a voltage less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate of the MOSFET, the four switches 931 , 932 , 933 , and 934 can be controlled to be in an off state.
  • the second circuit 940 may include a second coil 941 and a second capacitor 942 .
  • the second coil 941 may have a parasitic resistance 943 having a magnitude of R a .
  • a first end of the second circuit 940 may be connected to the ground, and a second end of the second circuit 940 may be connected to the second rectifier circuit 960 and the detune circuit 950 .
  • the detune circuit 950 may include at least one detuning capacitor 951 and 953 and at least one detuning switch 952 and 954 . Although two detuning capacitors 951 and 953 and two detuning switches 952 and 954 are shown in FIG. 9 , according to various embodiments, the detuning capacitor and the detuning switch included in the detune circuit 950 are shown in FIG. The number is not limited. According to various embodiments, the number of detuning capacitors included in the detune circuit 950 may be the same as the number of detune switches included in the detune circuit 950 . According to various embodiments, the first end of the detune circuit 950 is connected to the second end of the second circuit 940 and the second rectifier circuit 960 , and the second end of the detune circuit 950 is connected to the ground. can be connected
  • each of the at least one detuning switch 952 and 954 may be an N-channel MOSFET, and may each have a body diode.
  • the voltage applied to the gate of the MOSFET included in the at least one detuning switch 952 and 954 may be controlled by the control circuit.
  • the control circuit controls the at least one detuning switch 952 and 954 in an on state by applying a voltage equal to or higher than the threshold voltage of the MOSFET to the gate of the MOSFET included in the at least one detuning switch 952 and 954, or By applying a voltage less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate, the at least one detuning switch 952 and 954 may be controlled to be in an off state.
  • the second rectifying circuit 960 may include two diodes 961 and 962 forming a half-bridge structure. Alternatively or additionally, the second rectifying circuit 960 may include a half-bridge structure. It may include two MOSFETs forming a structure. According to various embodiments, an output terminal of the second rectifying circuit 960 may be connected to an output terminal of the first rectifying circuit 930 .
  • load 980 includes a control circuit that generates drive signals for controlling four switches 931 , 932 , 933 , 934 ) and at least one detuning switch 952 , 954 , DC/ DC converters, LDOs, and batteries.
  • FIGS. 3 and 6 have been mainly described with respect to the wireless power receiver 201 of FIG. 2 , the wireless power receiver 701 of FIG. 7 , and the wireless power receiver 801 of FIG. 8 , but in various embodiments Accordingly, it may also be performed in the wireless power receiving apparatus 901 of FIG. 9 .
  • the wireless power receiver 201 for receiving wireless power from the wireless power transmitter 202 includes a first circuit 220 , a first rectifier circuit 230 , a second circuit 240 , a detune circuit 250 and a control circuit, wherein the first circuit 220 includes a first coil 221 , and a first end of the first circuit 220 is connected to ground and the first rectifying circuit Connected to the first end of the 230, the first rectifying circuit 230 includes a plurality of switches (231, 232, 233, 234), the plurality of switches (231, 232, 233, 234) A first end of the first switch 231 and a first end of the second switch 232 are connected to the ground, and the second circuit 240 includes a second coil 241 , and the second circuit A first end of 240 is connected to the ground and the first end of the first circuit 220 , and a second end of the second circuit 240 is connected to the first end of the detune circuit 250 .
  • the first circuit 220 includes a first coil
  • the detune circuit 250 includes at least one detuning capacitor 251 , 253 and at least one detuning switch 252 , 254 , and a second terminal of the detune circuit 250 is connected to the ground connected to, and the control circuit, in response to the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 exceeding the first voltage, controls the at least one detuning switch 252, 254 in an on state, and , by controlling the first switch 231 and the second switch 232 in an on state, including the first coil 221 , the first switch 231 , and the second switch 232 . It may be configured to form a closed loop.
  • the wireless power receiver 201 may include the first coil 221 . , based on the magnetic field formed by the current flowing in the closed loop including the first switch 231 and the second switch 232, by induced electromotive force in the second coil 241, the wireless power may be configured to receive.
  • control circuit may turn on the at least one detuning switch 252 , 254 in response to the voltage of the output terminal of the first rectifier circuit 230 exceeding the first voltage.
  • first switch 231 and the second switch 232 may be configured to be controlled in an on state.
  • the at least one detuning switch 252 , 254 is controlled in an on state, and the first switch 231 and the second switch 232 are controlled in an on state.
  • the It may be configured to control the at least one detuning switch (252, 254) to the off state.
  • control circuit operates the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the second voltage. It may be configured to control in an off state.
  • control circuit operates the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the second voltage.
  • the at least one detuning switch 252 , 254 may be configured to be controlled to the off state.
  • control circuit operates the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the second voltage. It may be configured to control synchronously.
  • the control circuit operates the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the second voltage.
  • the at least one detuning switch 252, 254 may be configured to be controlled in an off state.
  • a second rectifier circuit 260 connected to the second end of the second circuit 240 and the first end of the detune circuit 250 is further included, the second rectifying circuit An output terminal of 260 may be connected to an output terminal of the first rectifying circuit 230 .
  • the second rectifying circuit 260 may be a half-bridge rectifying circuit.
  • a third circuit 745 including a third coil 746 and a second detune circuit 755 wherein the first end of the third circuit 745 is the ground, the Connected to the first end of a first circuit 720 and the first end of the second circuit 740 , the second detune circuit 755 includes at least one second detuning capacitor 756 and at least one second detune switch 757 , wherein a second end of the third circuit 745 is connected to a first end of the second detune circuit 755 , and the second detune circuit ( The second end of 755 is connected to the ground, the second rectifier circuit 760 is connected to the second end of the third circuit 745, and the second rectifier circuit 760 is a full-bridge rectifier circuit.
  • the wireless power receiving device 901 receiving wireless power from the wireless power transmitting device includes a first circuit 920 , a first rectifying circuit 930 , a second circuit 940 , and a detune circuit ( 950 ), a second rectifying circuit 960 , and a control circuit, wherein the first circuit 920 includes a first coil 921 , and first and second ends of the first circuit 920 .
  • the first rectifying circuit 930 includes a plurality of switches (eg, 931, 932, 933, 934), and the plurality of switches (eg, 931, 932) , 933 and 934, the first end of the first switch 931 and the first end of the second switch 932 are connected to the ground, and the second circuit 940 includes a second coil 941 and , a first end of the second circuit 940 is connected to the ground, a second end of the second circuit 940 is connected to a first end of the detune circuit 950 , and the detune circuit 950 .
  • the first rectifying circuit 930 includes a plurality of switches (eg, 931, 932, 933, 934), and the plurality of switches (eg, 931, 932) , 933 and 934, the first end of the first switch 931 and the first end of the second switch 932 are connected to the ground
  • the second circuit 940 includes a second coil 941 and , a first end of the second circuit 9
  • the control circuit turns on the at least one detuning switch 952 , 954 in response to the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 930 exceeding the first voltage It may be configured to control the state and to control the first switch 931 and the second switch 932 to be in an on state.
  • a method of controlling the wireless power receiver 201 including a rectifying circuit configured and a detune circuit 250 connected to the second circuit 240 includes: At least one detuning switch included in the detune circuit 250 of the wireless power receiver 201 in response to the operation of checking the voltage of the output terminal and the voltage of the output terminal of the rectifier circuit exceeding the first voltage
  • the first switch of the wireless power receiving device 201 connected to the ground among the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 included in the operation of controlling the 252 and 254 in an on state, and the rectifying circuit (231) and the second switch 232 of the wireless power receiving device 201 are controlled to be in an on state, and the first coil 221 and the first switch 231 of the wireless power receiving device 201 are controlled. , and forming a closed loop including the second switch 232 .
  • the operation of controlling the first switch 231 and the second switch 232 in the on state is an operation of controlling the at least one detuning switch 252 and 254 in the on state. After being performed, the operation of controlling the first switch 231 and the second switch 232 in an on state may be included.
  • the third switch and the fourth switch among the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 are controlled to be off states It may further include an operation to
  • the rectification In response to confirming that the voltage at the output of the circuit is equal to or less than the second voltage, and in response to determining that the voltage at the output of the rectifying circuit is equal to or less than the second voltage, turning off the at least one detuning switch 252 , 254 . It may further include an operation of controlling the state.
  • the method may further include controlling the plurality of switches 231 , 232 , 233 , and 234 to be turned off in response to determining that the voltage of the output terminal of the rectifier circuit is equal to or less than the second voltage.
  • the operation of controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to the off state is an operation of controlling the plurality of switches (eg, 231 , 232 , 233 , 234 ) to the off state. After being performed, the operation of controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to an off state may be included.
  • the method may further include synchronously controlling the plurality of switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the rectifier circuit is equal to or less than the second voltage.
  • the operation of controlling the at least one detuning switch 252 and 254 in the off state is an operation of synchronously controlling the plurality of switches (eg, 231 , 232 , 233 , 234 ). After being performed, the operation of controlling the at least one detuning switch 252 and 254 to an off state may be included.
  • the wireless power receiver 201 for receiving wireless power from the wireless power transmitter 202 includes a first circuit 220 , a first rectifier circuit 230 , a second circuit 240 , a detune circuit 250 and a control circuit, wherein the first circuit 220 includes a first coil 221 , and a first end of the first circuit 220 is connected to ground and the first rectifying circuit Connected to the first end of the 230, the first rectifying circuit 230 includes four switches (231, 232, 233, 234), among the four switches (231, 232, 233, 234) A first end of the first switch 231 and a first end of the second switch 232 are connected to the ground, and the second circuit 240 includes a second coil 241 , and the second circuit A first end of 240 is connected to the ground and the first end of the first circuit 220 , and a second end of the second circuit 240 is connected to the first end of the detune circuit 250 .
  • the detune circuit 250 includes at least one detuning capacitor 251 , 253 and at least one detuning switch 252 , 254 , and a second terminal of the detune circuit 250 is connected to the ground connected to, and the control circuit, while the at least one detuning switch (252, 254) is controlled in the on state, the first switch (231) and the second switch (232) is controlled in the on state , in response to confirming that the voltage at the output terminal of the first rectifier circuit 230 is equal to or less than the first voltage, and confirming that the voltage at the output terminal of the first rectifier circuit 230 is equal to or less than the first voltage, the at least one It may be configured to control the detuning switches 252 and 254 of the OFF state.
  • control circuit may turn on the at least one detuning switch 252 , 254 in response to the voltage of the output terminal of the first rectifier circuit 230 exceeding a second voltage. control, and by controlling the first switch 231 and the second switch 232 in an on state, the first coil 221 , the first switch 231 , and the second switch 232 are operated. It may be configured to form a closed loop comprising
  • control circuit operates the four switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the first voltage. It may be configured to control in an off state.
  • control circuit operates the four switches 231 , 232 , 233 , 234 in response to determining that the voltage of the output terminal of the first rectifying circuit 230 is equal to or less than the first voltage.
  • the at least one detuning switch 252 , 254 may be configured to be controlled to the off state.
  • the wireless power receiving apparatus may be of various types.
  • the wireless power receiving 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 laptop, a desktop, a tablet, or a portable multimedia device
  • portable medical device e.g., a portable medical device
  • camera e.g., a portable medical device
  • a wearable device e.g., a portable medical device
  • a home appliance device e.g., a home appliance
  • first, second, or first or second may simply be used to distinguish an element from other elements in question, and may refer elements to 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
  • Various embodiments of the present document include software (eg, a program) including one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory or external memory) readable by a machine (eg, an electronic device).
  • a processor eg, the processor 540
  • a device eg, an electronic device, a wireless power receiving device
  • 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 contain 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 in a computer program product (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 through an application store (eg Play StoreTM) or on two user devices ( It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly, online between smartphones (eg: smartphones).
  • a portion of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created 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, a module or a 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. have.
  • 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

다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 정류 회로는 복수 개의 스위치 중 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.

Description

디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치
본 개시는 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.
최근 스마트 폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 무선 전력 송신 장치(power transmitting unit, PTU)(예: 무선 충전 패드)와 전력 수신 장치(power receiving unit, PRU)(예: 스마트 폰)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 전력 송신 장치의 전송 코일과 전력 수신 장치의 수신 코일 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진에 의해 전력 수신 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
무선 전력 송신 장치에 의하여 무선 전력 수신 장치에 유도되는 전압이 지나치게 높은 경우 무선 전력 수신 장치가 손상될 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 수신되는 무선 전력의 전압이 특정 수준을 초과하는 경우 공진 회로에 하나 이상의 추가적인 커패시터를 연결하도록 구성되는 디튠 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 복수 개의 스위치를 포함하고, 상기 복수 개의 스위치 중 제1 스위치의 제1단 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 수신 장치를 제어하는 방법은, 상기 무선 전력 수신 장치의 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 무선 전력 수신 장치의 디튠 회로에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작, 및 상기 정류 회로에 포함되는 복수 개의 스위치 중, 접지에 연결되는 상기 무선 전력 수신 장치의 제1 스위치 및 상기 무선 전력 수신 장치의 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 제2 정류 회로 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단 및 제2단은 상기 제1 정류 회로에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 복수 개의 스위치를 포함하고, 상기 복수 개의 스위치 중 제1 스위치의 제1단 및 제2 스위치의 제1단은 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로는 상기 제1 회로의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로의 출력단은 상기 제1 정류 회로의 출력단에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치는, 제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로는 4개의 스위치를 포함하고, 상기 4개의 스위치 중 제1 스위치의 제1단 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압 이하임을 확인하고, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제1 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로를 구비하는 무선 전력 수신 장치가 제공된다. 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 경우, 정류 회로에 포함되는 스위치들 중 두 스위치를 온 상태로 제어함으로써, 제1 회로에 포함되는 제1 코일과 제2 회로에 포함되는 제2 코일 사이의 상호인덕턴스의 영향으로 제1 코일 및 디튜닝 스위치에 흐르는 전류가 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 비교예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 제어 회로를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 1은, 비교예에 따른, 무선 전력 수신 장치의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(100)는 제1 코일(112) 및 제1 커패시터(114)를 포함하는 공진 회로, 디튠 회로, 정류 회로(130), 제2 커패시터(140), 차저(150), 및 부하(160)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 장치(미도시)에 의하여 발생한 자기장의 변화에 기초하여, 공진 회로에 포함되는 제1 코일(112)에 전압이 유도될 수 있다. 무선 전력 송신 장치에 의하여 발생한 자기장의 변화에 기초하여, 공진 회로에 포함되는 제1 코일(112)에 전압이 유도되는 것을, 공진 회로 또는 무선 전력 수신 장치(100)가 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하였다고 표현할 수 있다. 제1 코일(112)에 유도되는 전압은 도 1에서 Vin(111)로 표현되었다. 제1 코일(112)의 기생 저항(113)의 크기가 R2로 표현되었다.
디튠 회로는 하나 이상의 디튜닝 커패시터(121, 123) 및 하나 이상의 디튜닝 스위치(122, 124)를 포함할 수 있다.
정류 회로(130)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(131, 132, 133, 134)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(131, 132, 133, 134) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 정류 회로(130)는 공진 회로에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vrec)이 커패시터(140)의 양단에 인가되게 할 수 있다.
부하(160)는 4개의 스위치(131, 132, 133, 134) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신 장치(100)와 무선 전력 송신 장치가 놓인 위치에 따라서, 제1 코일(112)에 유도되는 전압의 크기가 무선 전력 수신 장치(100)를 손상시킬 수 있을 정도로 지나치게 높을 수 있다. 이 때, 제어 회로는 디튜닝 스위치들(122, 124)을 오프 상태에서 온 상태로 제어할 수 있다. 디튜닝 스위치들(122, 124)을 온 상태로 제어한다는 것의 의미는, 디튜닝 스위치들(122, 124)에 포함되는 MOSFET의 문턱 전압 이상의 전압을 MOSFET의 게이트에 인가한다는 것을 의미할 수 있다.
디튜닝 스위치들(122, 124)이 온 상태로 제어될 때, 제1 코일(112)에 전압이 유도됨에 따라, 제1 코일(112), 기생 저항(113), 제1 커패시터(114), 디튜닝 커패시터(123), 디튜닝 스위치들(122, 124), 및 디튜닝 커패시터(121)에 동일한 전류가 흐를 수 있다. 제1 코일(112)에 흐르는 전류(Icoil) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 흐르는 전류(IQmd)는 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000001
(수학식 1)
정류 회로(130)의 출력단의 전압(Vrec)은 수학식 2와 같다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000002
(수학식 2)
수학식 2에서 알 수 있듯이, 디튜닝 스위치들(122, 124)이 온 상태로 제어될 때 정류 회로(130)의 출력단의 전압(Vrec)을 충분히 감소시키기 위해서는, 디튜닝 커패시터(121, 123)들의 커패시턴스가 충분히 클 것이 요구된다. 그러나, 디튜닝 커패시터(121, 123)들의 커패시턴스를 크게 설계하는 경우, 수학식 1에서 알 수 있듯이, 제1 코일(112)에 흐르는 전류(Icoil) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 흐르는 전류(IQmd)가 커질 수 있다. 즉, 제1 코일(112) 및 디튜닝 스위치들(122, 124)에 과전류가 흐를 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(202)는 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)을 포함할 수 있다. 송신 코일(214)은 크기가 R1인 기생 저항(213)을 가질 수 있다. 전원(211)은 직류 전력을 출력할 수 있으며, 인버터(212)는 전원(211)에서 출력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 송신 코일(214)은 인버터(212)에서 출력되는 교류 전압에 기초하여 자기장을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)는 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 제2 정류 회로(260), 커패시터(270), 및 부하(280)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 회로(220)는 제1 코일(221) 및 제1 커패시터(222)를 포함할 수 있으며, 제1 코일(221)은 크기가 R2인 기생 저항(223)을 가질 수 있다. 제1 회로(220)의 제1단은 접지, 제2 회로(240)의 제1단, 및 제1 정류 회로(230)의 제1 입력단에 연결될 수 있다. 송신 코일(214)에 의하여 생성되는 자기장의 크기가 변화함에 따라, 제1 코일(221)에는 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제1 코일(221)에 유도 기전력이 발생하는 것을 제1 회로(220) 또는 무선 전력 수신 장치(201)가 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다. 제1 회로(220)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제2 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(230)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 제1 정류 회로(230)는 제1 회로(220)에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vo)이 커패시터(270)의 양단에 인가되게 할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)의 제1단은 접지에 연결될 수 있다. 제1 스위치(231)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제2 입력단으로서 제1 회로(220)의 제2단에 연결되고, 제2 스위치(232)의 제2단은 제1 정류 회로(230)의 제1 입력단으로서 제1 회로(220)의 제1단에 연결될 수 있다. 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234) 사이의 지점이 제1 정류 회로(230)의 출력단으로 정의될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(미도시)에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로의 예시적인 구조에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다. 제어 회로는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로(240)는 제2 코일(241) 및 제2 커패시터(242)를 포함할 수 있다. 제2 코일(241)은 크기가 Ra인 기생 저항(243)을 가질 수 있다. 제2 회로(240)의 제1단은 제1 회로(220)의 제1단 및 접지에 연결되고, 제2 회로(240)의 제2단은 제2 정류 회로(260) 및 디튠 회로(250)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(예: 디튜닝 커패시터(251, 253)) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(예: 디튜닝 스위치(252, 254))를 포함할 수 있다. 도 2에는 2개의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 2개의 디튜닝 스위치(252, 254)가 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 커패시터 및 디튜닝 스위치의 수는 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 커패시터의 수는 디튠 회로(250)에 포함되는 디튜닝 스위치의 수와 동일할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(250)의 제1단은 제2 회로(240)의 제2단 및 제2 정류 회로(260)에 연결되고, 디튠 회로(250)의 제2단은 접지에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(예: 261, 261)를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로, 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 모스펫을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(260)의 출력단은 제1 정류 회로(230)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 부하(280)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 동작들을 도시한다.
310 동작에서, 무선 전력 수신 장치(예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201))의 제어 회로는 정류 회로의 출력단의 전압을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다.
320 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 정류 회로의 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 디튜닝 스위치들(252, 254)을 온 상태로 제어할 수 있다.
330 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 정류 회로의 제1 스위치 및 제2 스위치를 온 상태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 330 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로는 제1 정류 회로(230)의 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제어 회로가 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 때, 제1 코일(221), 제1 스위치(231), 및 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(221), 제1 스위치(231), 제2 스위치(232), 제1 커패시터(222), 및 기생 저항(223)은 폐루프를 형성할 수 있다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다. 구체적으로, 도 4a는 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어되고, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 제어될 때 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 등가회로를 도시한다. 도 4a에 도시된 구성요소들은 도 2에 도시된 구성 요소들에 대응되고, 대응되는 구성 요소들에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다. 도 4a에서, 전류가 흐르지 않는 구성요소들은 점선으로 표시되었다(예: 433 및 434).
도 4a에서, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(421)에 유도되는 기전력이 Vind(424)로 표시되었다. 도 3의 330 동작을 참조하여 상술한 바와 같이, 제어 회로가 제1 스위치(431) 및 제2 스위치(432)를 온 상태로 제어할 때, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 제2 스위치(432), 제1 커패시터(422), 및 기생 저항(423)은 폐루프를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 코일(421)에 유도되는 기전력 Vind(424)에 기초하여, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 전류가 흐를 수 있다. 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 제1 코일(421)은 자기장을 형성할 수 있고, 형성된 자기장에 기초하여 제2 코일(441)에 기전력이 유도될 수 있다. 제2 코일(441)에 유도된 기전력에 기초하여 로드(480)에 전력이 전달될 수 있다. 즉, 무선 전력 수신 장치는 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장에 기초하여, 제2 코일(441)에 기전력이 유도됨으로써 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 제어되므로, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253)를 무시할 수 있다. 도 4a를 참조하면, 제2 정류 회로(460)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 3과 같다
Figure PCTKR2022001723-appb-I000003
(수학식 3)
수학식 3에서,
Figure PCTKR2022001723-appb-I000004
는 제1 코일(421) 및 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스이다.
수학식 3에서,
Figure PCTKR2022001723-appb-I000005
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000006
(수학식 4)
도 4b는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 등가회로를 도시한다. 구체적으로, 도 4b는 도 3의 동작들이 수행되었을 때 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 등가회로를 도시한다. 도 4b에 도시된 구성요소들은 도 2에 도시된 구성 요소들에 대응되고, 대응되는 구성 요소들에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다. 도 4b에서, 전류가 흐르지 않는 구성요소들은 점선으로 표시되었다(예: 스위치(433 및 434), 다이오드(461 및 462), 캐패시터(470), 및 로드(480)).
도 4b를 참조하면, 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어되고, 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)는 온 상태로 제어될 수 있다. 도 4a와 비교하면, 도 4b에서는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(451, 453)를 무시할 수 없다는 점에서 차이가 있다. 도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 5와 같다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000007
(수학식 5)
수학식 5에서,
Figure PCTKR2022001723-appb-I000008
는 제1 코일(421) 및 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스이다. 수학식 5에서,
Figure PCTKR2022001723-appb-I000009
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(260)에 인가되는 전압(VL)은 수학식 6과 같이 근사될 수 있다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000010
(수학식 6)
수학식 6 및 수학식 5를 수학식 3과 비교하면, 디튜닝 커패시터들(451, 453)의 등가임피던스
Figure PCTKR2022001723-appb-I000011
가 작으므로, 도 4a의 회로에 비하여, 도 4b의 회로에서, 제2 정류 회로(460)에 인가되는 전압(VL)이 낮아진다는 것을 알 수 있다.
도 4b의 회로에서, 제1 코일(421)에 흐르는 전류(Icoil)는 수학식 7과 같이 근사될 수 있다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000012
(수학식 7)
도 4b의 회로에서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(452, 454) 각각에 흐르는 전류(IQmd)는 수학식 8과 같이 근사될 수 있다.
Figure PCTKR2022001723-appb-I000013
(수학식 8)
수학식 8에서
Figure PCTKR2022001723-appb-I000014
는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 7 및 수학식 8을 수학식 1과 비교하면, 도 4b의 회로에서는 제1 코일(421)과 제2 코일(441) 사이의 상호인덕턴스의 영향으로 제1 코일(421)에 흐르는 전류(Icoil) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(452, 454) 각각에 흐르는 전류(IQmd)가 수학식 1에 비하여 작다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 4b의 회로에서는 제1 코일(421) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(452, 454) 각각에 과전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.
도 4a를 참조하여 상술한 바와 같이, 제어 회로가 제1 스위치(431) 및 제2 스위치(432)를 온 상태로 제어하므로, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 제2 스위치(432), 제1 커패시터(422), 및 기생 저항(423)은 폐루프를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 코일(421)에 유도되는 기전력 Vind(424)에 기초하여, 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 전류가 흐를 수 있다. 폐루프에 흐르는 전류에 기초하여 제1 코일(421)은 자기장을 형성할 수 있고, 형성된 자기장에 기초하여 제2 코일(441)에 기전력이 유도될 수 있다. 무선 전력 수신 장치는 제1 코일(421), 제1 스위치(431), 및 제2 스위치(432)를 포함하는 폐루프에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장에 기초하여, 제2 코일(441)에 기전력이 유도됨으로써 무선 전력을 수신할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치(예: 도 2의 무선 전력 수신 장치(201))의 제어 회로를 도시한다. 다양한 실시예에 따라서, 제어 회로(500)는 제1 히스테리시스 비교기(510), 제2 히스테리시스 비교기(520), 멀티플렉서(530), 마이크로프로세서(540), 제1 게이트 드라이버(550), 및 제2 게이트 드라이버(560)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 히스테리시스 비교기(510)는 무선 전력 수신 장치(201)의 특정 지점에서의 전압(Vo)을 제1 전압(Vhigh-OVP) 및 제2 전압(Vlow-OVP)과 비교할 수 있다. 제1 전압(Vhigh-OVP)은 제2 전압(Vlow-OVP)보다 높을 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201)의 특정 지점은 도 2의 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단일 수 있다. 제1 히스테리시스 비교기(510)는 전압(Vo)이 제1 전압(Vhigh-OVP)을 초과하는 경우 높은 출력 신호(Vovp)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(Vovp)가 멀티플렉서(530)에 전달된 후, 전압(Vo)이 제2 전압(Vlow-OVP) 이하로 떨어지는 경우, 제1 히스테리시스 비교기(510)는 낮은 출력 신호(Vovp)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(Vovp)는 무선 전력 수신 장치(201)에 과전압이 유도되고 있다는 것을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 히스테리시스 비교기(520)는 무선 전력 수신 장치(201)의 특정 지점에서의 전압(Vo)을 제3 전압(Vhigh-UV) 및 제4 전압(Vlow-UV)과 비교할 수 있다. 제3 전압(Vhigh-UV)은 제4 전압(Vlow-UV)보다 높을 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201)의 특정 지점은 도 2의 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단일 수 있다. 제2 히스테리시스 비교기(520)는 전압(Vo)이 제4 전압(Vlow-UV) 이하로 떨어지는 경우, 높은 출력 신호(VUV)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 낮은 출력 신호(VUV)가 멀티플렉서(530)에 전달된 후, 전압(Vo)이 제3 전압(Vhigh-UV)을 초과하는 경우, 제2 히스테리시스 비교기(520)는 낮은 출력 신호(VUV)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 높은 출력 신호(VUV)는 무선 전력 수신 장치(201)에 유도되는 전압이 지나치게 작다는 것을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 마이크로프로세서(540)는 무선 전력 수신 장치의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할지 아니면 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할지를 나타내는 출력 신호(Vs2p)를 멀티플렉서(530)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 높은 출력 신호(Vs2p)는 무선 전력 수신 장치의 공진 회로가 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신하는 것이 바람직한 상황임을 나타내고, 낮은 출력 신호(Vs2p)는 무선 전력 수신 장치의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신하는 것이 바람직한 상황임을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 도 2에 도시된 무선 전력 수신 장치(201)의 제1 회로(220) 및 제2 회로(240)가 공진 회로를 구성할 수 있다. 도 2의 예시에서, 제1 정류 회로(230)에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 입력되는 전압의 파형에 따라서 동기적으로 제어되거나, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 오프 상태로 제어될 때, 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로는 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로가 직렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신한다는 것은, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(221) 및 제2 코일(241)에서 유도 기전력이 발생함에 의하여 무선 전력이 수신되는 것을 의미할 수 있다. 도 2의 예시에서, 제1 정류 회로(230)에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)가 오프 상태로 제어될 때, 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로는 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(201)의 공진 회로가 병렬 공진에 의하여 무선 전력을 수신한다는 것은, 무선 전력 송신 장치(202)에 의하여 발생한 자기장에 기초하여 제1 코일(221)에서 유도 기전력이 발생하고, 제1 코일(221)에서 발생한 자기장에 기초하여 제2 코일(241)에서 유도 기전력이 발생함에 의하여 무선 전력이 수신되는 것을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 게이트 드라이버(550)는 멀티플렉서(530)로부터의 제어 신호에 기초하여, 디튠 회로(예를 들어, 디튠 회로(250))에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)의 온/오프를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 게이트 드라이버(560)는 멀티플렉서(530)로부터의 제어 신호에 기초하여, 정류 회로(예를 들어, 제1 정류 회로(230))에 포함되는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)의 온/오프를 제어하기 위한 구동 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 제1 히스테리시스 비교기(510)로부터 입력되는 신호(Vovp) 및 마이크로프로세서(540)로부터 입력되는 신호(Vs2p)에 기초하여 제1 게이트 드라이버(550) 및 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 높은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 높은 신호(Vovp) 및 낮은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 낮은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 오프 상태로 전환된 후에 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제1 게이트 드라이버(550)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 낮은 신호(Vovp) 및 높은 신호(Vs2p)가 입력되는 경우, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제1 게이트 드라이버(550)를 제어하고, 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하거나 동기적으로 제어하는 구동 신호를 출력하도록 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)가 오프 상태로 제어되거나 동기적으로 제어되기 시작한 후에 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있도록, 제2 게이트 드라이버(560)를 제어한 후 일정한 시간차를 두고 제1 게이트 드라이버(550)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 멀티플렉서(530)는 제1 히스테리시스 비교기(510)로부터 입력되는 신호(Vovp) 및 마이크로프로세서(540)로부터 입력되는 신호(Vs2p)에 더하여, 제2 히스테리시스 비교기(520)로부터 입력되는 신호(VUV)에 더 의존하여 제1 게이트 드라이버(550) 및 제2 게이트 드라이버(560)를 제어할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치에서 수행되는 예시적인 동작들을 도시한다. 610 동작에서, 무선 전력 수신 장치(예를 들어, 무선 전력 수신 장치(201))의 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))는 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 제어 회로는 제1 정류 회로(230) 및 제2 정류 회로(260)의 출력단의 전압(Vo)이 제1 전압을 초과하는지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것은 무선 전력 수신 장치에 과전압이 걸리는 것을 의미할 수 있다.
정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하지 않는 경우, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 제1 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234))을 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 수신되는 무선 전력의 크기가 특정 크기보다 클 때는 정류 회로의 스위치들을 동기적으로 제어하고, 수신되는 무선 전력의 크기가 특정 크기보다 작을 때는 정류 회로의 스위치들을 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 제1 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234))을 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어한 후에 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 스위치들(예를 들어, 제1 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)는 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어한 후에, 제1 정류 회로의 스위치들(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)는 온 상태로 제어하고, 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다.
정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 경우, 620 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 온 상태로 제어하고, 정류 회로(예를 들어, 제1 정류 회로(230))의 제1 스위치(예를 들어, 제1 스위치(231)) 및 제2 스위치(예를 들어, 제2 스위치(232))를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 온 상태로 제어한 후, 제1 정류 회로(230)의 제1 스위치(231) 및 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 제1 정류 회로(230)의 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제3 스위치(233) 및 제4 스위치(234)는 오프 상태로 제어할 수 있다.
630 동작에서, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 출력단의 전압(예를 들어, 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압 Vo)이 제2 전압 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 전압은 제1 전압보다 낮은 값일 수 있다.
630 동작에서 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압을 초과하는 경우, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하로 확인될 때까지 630 동작을 반복할 수 있다.
630 동작에서 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하로 확인되는 경우, 무선 전력 수신 장치(201)의 제어 회로(500)는 640 동작에서 디튜닝 스위치(예를 들어, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254))를 오프 상태로 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 625 동작에 관한 세부 사항들이 640 동작에 동일하게 적용될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(702)는 전원(711), 인버터(712), 및 송신 코일(714)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한, 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)에 대한 세부 사항들이 도 7의 전원(711), 인버터(712), 및 송신 코일(714)에 각각 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(701)는 제1 회로(720), 제1 정류 회로(730), 제2 회로(740), 제3 회로(745), 제1 디튠 회로(750), 제2 디튠 회로(755), 제2 정류 회로(760), 커패시터(770), 및 부하(780)를 포함할 수 있다. 도 7의 제1 회로(720), 제1 정류 회로(730), 제2 회로(740), 커패시터(770), 및 부하(780)에 대해서는 각각, 도 2를 참조하여 상술한, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 커패시터(270), 및 부하(280)에 대한 세부 사항들이 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제3 회로(745)는 제3 코일(746) 및 제3 커패시터(747)를 포함하고, 제3 코일(746)은 크기가 Rb인 기생 저항(748)을 가질 수 있다. 제3 코일(746)은 제2 코일(741)과 마찬가지로, 제1 코일(721)에 자기적으로 결합될 수 있다. 제3 회로의 제1단은 제1 회로(720), 제2 회로(740), 및 접지에 연결되고, 제3 회로의 제2단은 제2 디튠 회로(755) 및 제2 정류 회로(760)의 제2 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 디튠 회로(755)는 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제2 디튠 회로(755)가 하나의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 하나의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 제2 디튠 회로(755)는 복수의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 복수의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로의 제1단은 제1 회로(720), 제3 회로(745), 및 접지에 연결되고, 제2 회로의 제2단은 제1 디튠 회로(750) 및 제2 정류 회로(760)의 제1 입력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 디튠 회로(750)는 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제1 디튠 회로(750)가 하나의 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 하나의 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 다양한 실시예에 따라서, 제1 디튠 회로(750)는 복수의 제1 디튜닝 커패시터(751) 및 복수의 제1 디튜닝 스위치(752)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 도 7에서는 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)가 MOSFET을 포함하는 것으로 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 다이오드로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(760)의 출력단은 제1 정류 회로(730)의 출력단에 연결될 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서도 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 3의 동작들이 수행될 때, 310 동작에서, 제어 회로는 제1 정류 회로(730) 및 제2 정류 회로(760)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다. 320 동작에서, 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 온 상태로 제어할 수 있다. 330 동작에서, 제어 회로는 제1 정류 회로(730)의 제1 스위치(731) 및 제2 스위치(732)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이 때, 제어 회로는 제1 정류 회로(730)의 제3 스위치(733) 및 제4 스위치(734)를 오프 상태로 제어할 수 있다. 또한, 330 동작에서, 제어 회로는 제2 정류 회로(760)의 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다. 제어 회로는 무선 전력 수신 장치(701)에서 수신되는 전력의 크기가 특정 레벨 이상이면 330 동작에서 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 동기적으로 제어하고, 특정 레벨 미만이면4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때, 620 동작에서 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 온 상태로 제어하고, 제1 정류 회로(730)의 제1 스위치(731) 및 제2 스위치(732)를 온 상태로 제어할 수 있다. 620 동작에서 제어 회로는 제어 회로는 제2 정류 회로(760)의 4개의 스위치(761, 762, 763, 764)를 오프 상태로 제어하거나, 동기적으로 제어할 수 있다.
625 동작 및 640 동작에서 제어 회로는 제1 디튜닝 스위치(752) 및 제2 디튜닝 스위치(757)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
그 외 도 2를 참조하여 상술한 도 6에 관한 세부사항들은 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)에서 도 6의 동작들이 수행될 때에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
도 8을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(802)는 전원(811), 인버터(812), 및 송신 코일(814)을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상술한, 전원(211), 인버터(212), 및 송신 코일(214)에 대한 세부 사항들이 도 8의 전원(811), 인버터(812), 및 송신 코일(814)에 각각 동일하게 적용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 7을 참조하여 상술한, 전원(711), 인버터(712), 및 송신 코일(714)에 대한 세부 사항들이 도 8의 전원(811), 인버터(812), 및 송신 코일(814)에 각각 동일하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(801)는 제1 회로(820), 정류 회로(830), 제2 회로(840), 디튠 회로(850), 커패시터(870), 및 부하(880)를 포함할 수 있다. 도 8의 제1 회로(820), 정류 회로(830), 제2 회로(840), 디튠 회로(850), 커패시터(870), 및 부하(880)에 대해서는 각각, 도 2를 참조하여 상술한, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 커패시터(270), 및 부하(280)에 대한 세부 사항들이 동일하게 적용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 7을 참조하여 상술한, 제1 회로(720), 제1 정류 회로(730), 제2 회로(740), 디튠 회로(750), 커패시터(770), 및 부하(780)에 대한 세부 사항들은, 도 8의 제1 회로(820), 정류 회로(830), 제2 회로(840), 디튠 회로(850), 커패시터(870), 및 부하(880)에 각각 동일하게 적용될 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201) 및 도 7의 무선 전력 수신 장치(701)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서도 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서 도 3의 동작들이 수행될 때, 310 동작에서, 제어 회로는 정류 회로(830)의 출력단의 전압(Vo)을 확인할 수 있다. 320 동작에서, 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 온 상태로 제어할 수 있다. 330 동작에서, 제어 회로는 정류 회로(830)의 제1 스위치(831) 및 제2 스위치(832)를 온 상태로 제어할 수 있다. 이 때, 제어 회로는 정류 회로(830)의 제3 스위치(833) 및 제4 스위치(834)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서 도 6의 동작들이 수행될 때, 620 동작에서 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 온 상태로 제어하고, 정류 회로(830)의 제1 스위치(831) 및 제2 스위치(832)를 온 상태로 제어할 수 있다. 625 동작 및 640 동작에서 제어 회로는 디튜닝 스위치들(851, 853)을 오프 상태로 제어할 수 있다. 그 외 도 2를 참조하여 상술한 도 6에 관한 세부사항들은 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)에서 도 6의 동작들이 수행될 때에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 수신 장치(901)는 제1 회로(920), 제1 정류 회로(930), 제2 회로(940), 디튠 회로(950), 제2 정류 회로(960), 커패시터(970), 및 부하(980)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 회로(920)는 제1 코일(921) 및 제1 커패시터(922)를 포함할 수 있으며, 제1 코일(921)은 크기가 R2인 기생 저항(923)을 가질 수 있다. 제1 회로(920)의 제1단은 제1 정류 회로(930)의 제1 입력단에 연결되고, 제1 회로(920)의 제2단은 제1 정류 회로(930)의 제2 입력단에 연결될 수 있다. 송신 코일(914)에 의하여 생성되는 자기장의 크기가 변화함에 따라, 제1 코일(921)에는 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제1 코일(921)에 유도 기전력이 발생하는 것을 제1 회로(920) 또는 무선 전력 수신 장치(901)가 무선 전력을 수신한다고 표현할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(930)는 풀 브릿지 구조를 형성하는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 포함할 수 있다. 4개의 스위치(931, 932, 933, 934) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 제1 정류 회로(930)는 제1 회로(920)에서 수신한 무선 전력을 교류 형태에서 직류 형태로 정류하여, 정류된 전압(Vo)이 커패시터(970)의 양단에 인가되게 할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제1 정류 회로(930)의 제1 스위치(931) 및 제2 스위치(932)의 제1단은 접지에 연결될 수 있다. 제3 스위치(933) 및 제4 스위치(934) 사이의 지점이 제1 정류 회로(930)의 출력단으로 정의될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로(예를 들어, 제어 회로(500))에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 회로(940)는 제2 코일(941) 및 제2 커패시터(942)를 포함할 수 있다. 제2 코일(941)은 크기가 Ra인 기생 저항(943)을 가질 수 있다. 제2 회로(940)의 제1단은 접지에 연결되고, 제2 회로(940)의 제2단은 제2 정류 회로(960) 및 디튠 회로(950)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 포함할 수 있다. 도 9에는 2개의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 2개의 디튜닝 스위치(952, 954)가 도시되었으나, 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 커패시터 및 디튜닝 스위치의 수는 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 커패시터의 수는 디튠 회로(950)에 포함되는 디튜닝 스위치의 수와 동일할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 디튠 회로(950)의 제1단은 제2 회로(940)의 제2단 및 제2 정류 회로(960)에 연결되고, 디튠 회로(950)의 제2단은 접지에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954) 각각은 N-채널 모스펫(N-channel MOSFET)일 수 있으며, 각각 바디 다이오드를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)에 포함되는 모스펫의 게이트에 인가되는 전압은 제어 회로에 의하여 제어될 수 있다. 제어 회로는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)에 포함되는 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 이상의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 온 상태로 제어하거나, 모스펫의 게이트에 모스펫의 문턱 전압 미만의 전압을 인가함으로써 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 오프 상태로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(960)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 다이오드(961, 962)를 포함할 수 있다.대안적으로 또는 추가적으로, 제2 정류 회로(960)는 하프 브릿지 구조를 형성하는 2개의 모스펫을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라서, 제2 정류 회로(960)의 출력단은 제1 정류 회로(930)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 부하(980)는 4개의 스위치(931, 932, 933, 934)) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)을 제어하기 위한 구동 신호를 생성하는 제어 회로, DC/DC 컨버터, LDO, 및 배터리를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 6의 동작들은 도 2의 무선 전력 수신 장치(201), 도 7의 무선 전력 수신 장치(701), 및 도 8의 무선 전력 수신 장치(801)를 위주로 설명하였으나, 다양한 실시예에 따라서, 도 9의 무선 전력 수신 장치(901)에서도 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(202)로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(201)는, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로(220)는 제1 코일(221)을 포함하고, 상기 제1 회로(220)의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로(230)의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로(230)는 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 포함하고, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231)의 제1단 및 제2 스위치(232)의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(240)는 제2 코일(241)을 포함하고, 상기 제2 회로(240)의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로(220)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로(240)의 제2단은 상기 디튠 회로(250)의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로(250)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 포함하고, 상기 디튠 회로(250)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하여, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 무선 전력 수신 장치(201)는, 상기 제어 회로가 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어할 때, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 상기 폐루프에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장에 기초하여, 상기 제2 코일(241)에 기전력이 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어한 후에, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하고, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 회로(240)의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로(250)의 상기 제1단에 연결되는 제2 정류 회로(260)를 더 포함하고, 상기 제2 정류 회로(260)의 출력단은 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 정류 회로(260)는 하프 브릿지 정류 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제3 코일(746)을 포함하는 제3 회로(745) 및 제2 디튠 회로(755)를 더 포함하고, 상기 제3 회로(745)의 제1단은 상기 접지, 상기 제1 회로(720)의 상기 제1단, 및 상기 제2 회로(740)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 디튠 회로(755)는 적어도 하나의 제2 디튜닝 커패시터(756) 및 적어도 하나의 제2 디튜닝 스위치(757)를 포함하고, 상기 제3 회로(745)의 제2단은, 상기 제2 디튠 회로(755)의 제1단에 연결되고, 상기 제2 디튠 회로(755)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(760)는 상기 제3 회로(745)의 제2단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(760)는 풀 브릿지 정류 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(901)는, 제1 회로(920), 제1 정류 회로(930), 제2 회로(940), 디튠 회로(950), 제2 정류 회로(960) 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로(920)는 제1 코일(921)을 포함하고, 상기 제1 회로(920)의 제1단 및 제2단은 상기 제1 정류 회로(930)에 연결되고, 상기 제1 정류 회로(930)는 복수 개의 스위치(예: 931, 932, 933, 934)를 포함하고, 상기 복수 개의 스위치(예: 931, 932, 933, 934) 중 제1 스위치(931)의 제1단 및 제2 스위치(932)의 제1단은 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(940)는 제2 코일(941)을 포함하고, 상기 제2 회로(940)의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(940)의 제2단은 상기 디튠 회로(950)의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로(950)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(951, 953) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 포함하고, 상기 디튠 회로(950)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(960)는 상기 제1 회로(920)의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로(950)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 정류 회로(960)의 출력단은 상기 제1 정류 회로(930)의 출력단에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(930)의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(952, 954)를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치(931) 및 상기 제2 스위치(932)를 온 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력을 수신하기 위한 제1 코일(221)을 포함하는 제1 회로(220), 제2 코일(241)을 포함하는 제2 회로(240), 상기 무선 전력을 정류하도록 구성되는 정류 회로, 및 상기 제2 회로(240)에 연결되는 디튠 회로(250)를 포함하는 무선 전력 수신 장치(201)를 제어하는 방법은, 상기 무선 전력 수신 장치(201)의 상기 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 무선 전력 수신 장치(201)의 상기 디튠 회로(250)에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 동작, 및 상기 정류 회로에 포함되는 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중, 접지에 연결되는 상기 무선 전력 수신 장치(201)의 제1 스위치(231) 및 상기 무선 전력 수신 장치(201)의 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하여, 상기 무선 전력 수신 장치(201)의 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프를 형성하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하는 동작은, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제3 스위치 및 제4 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하는 동작, 및 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 복수 개의 스위치(예: 231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작은, 상기 복수 개의 스위치(예: 231, 232, 233, 234)를 동기적으로 제어하는 동작이 수행된 후에 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 무선 전력 송신 장치(202)로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치(201)는, 제1 회로(220), 제1 정류 회로(230), 제2 회로(240), 디튠 회로(250), 및 제어 회로를 포함하고, 상기 제1 회로(220)는 제1 코일(221)을 포함하고, 상기 제1 회로(220)의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로(230)의 제1단에 연결되고, 상기 제1 정류 회로(230)는 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 포함하고, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234) 중 제1 스위치(231)의 제1단 및 제2 스위치(232)의 제1단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제2 회로(240)는 제2 코일(241)을 포함하고, 상기 제2 회로(240)의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로(220)의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로(240)의 제2단은 상기 디튠 회로(250)의 제1단에 연결되고, 상기 디튠 회로(250)는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터(251, 253) 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 포함하고, 상기 디튠 회로(250)의 제2단은 상기 접지에 연결되고, 상기 제어 회로는, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제1 전압 이하임을 확인하고, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제1 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 제2 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치(231) 및 상기 제2 스위치(232)를 온 상태로 제어하여, 상기 제1 코일(221), 상기 제1 스위치(231), 및 상기 제2 스위치(232)를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제1 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로(230)의 출력단의 전압이 상기 제1 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 4개의 스위치(231, 232, 233, 234)를 오프 상태로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치(252, 254)를 오프 상태로 제어하도록 구성될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 수신 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 무선 전력 수신 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 무선 전력 수신 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) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치, 무선 전력 수신 장치)의 프로세서(예: 프로세서(540))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 스토어TM)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. 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서,
    제1 회로, 제1 정류 회로, 제2 회로, 디튠 회로, 및 제어 회로를 포함하고,
    상기 제1 회로는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 회로의 제1단은 접지 및 상기 제1 정류 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 제1 정류 회로는 복수 개의 스위치를 포함하고, 상기 복수 개의 스위치 중 제1 스위치의 제1단 및 제2 스위치의 제1단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제2 회로는 제2 코일을 포함하고, 상기 제2 회로의 제1단은 상기 접지 및 상기 제1 회로의 상기 제1단에 연결되고, 상기 제2 회로의 제2단은 상기 디튠 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 디튠 회로는 적어도 하나의 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 포함하고, 상기 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 폐루프를 형성하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치는, 상기 제어 회로가 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어할 때,
    상기 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치를 포함하는 상기 폐루프에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장에 기초하여, 상기 제2 코일에 기전력이 유도됨으로써 상기 무선 전력을 수신하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어한 후에, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하고,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치를 오프 상태로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치를 동기적으로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 제1 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치를 동기적으로 제어한 후 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하도록 구성되는, 무선 전력 수신 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회로의 상기 제2단 및 상기 디튠 회로의 상기 제1단에 연결되는 제2 정류 회로를 더 포함하고,
    상기 제2 정류 회로의 출력단은 상기 제1 정류 회로의 출력단에 연결되는, 무선 전력 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 정류 회로는 하프 브릿지 정류 회로인, 무선 전력 수신 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    제3 코일을 포함하는 제3 회로 및 제2 디튠 회로를 더 포함하고,
    상기 제3 회로의 제1단은 상기 접지, 상기 제1 회로의 상기 제1단, 및 상기 제2 회로의 상기 제1단에 연결되고,
    상기 제2 디튠 회로는 적어도 하나의 제2 디튜닝 커패시터 및 적어도 하나의 제2 디튜닝 스위치를 포함하고,
    상기 제3 회로의 제2단은, 상기 제2 디튠 회로의 제1단에 연결되고,
    상기 제2 디튠 회로의 제2단은 상기 접지에 연결되고,
    상기 제2 정류 회로는 상기 제3 회로의 제2단에 연결되고,
    상기 제2 정류 회로는 풀 브릿지 정류 회로인, 무선 전력 수신 장치.
  12. 무선 전력 수신 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 무선 전력 수신 장치의 정류 회로의 출력단의 전압을 확인하는 동작,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 무선 전력 수신 장치의 디튠 회로에 포함되는 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작, 및
    상기 정류 회로에 포함되는 복수 개의 스위치 중, 접지에 연결되는 상기 무선 전력 수신 장치의 제1 스위치 및 상기 무선 전력 수신 장치의 제2 스위치를 온 상태로 제어하여 상기 무선 전력 수신 장치의 제1 코일, 상기 제1 스위치, 및 상기 제2 스위치가 폐루프를 형성하게 하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 동작은, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 온 상태로 제어하는 동작이 수행된 후에 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온 상태로 제어하는 동작을 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제1 전압을 초과하는 것에 응답하여, 상기 복수 개의 스위치 중 제3 스위치 및 제4 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치가 온 상태로 제어되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 온 상태로 제어되는 동안, 상기 정류 회로의 출력단의 전압이 제2 전압 이하임을 확인하는 동작, 및
    상기 정류 회로의 출력단의 전압이 상기 제2 전압 이하라고 확인되는 것에 응답하여, 상기 적어도 하나의 디튜닝 스위치를 오프 상태로 제어하는 동작을 더 포함하는 방법.
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