WO2023234548A1 - 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법 - Google Patents

위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023234548A1
WO2023234548A1 PCT/KR2023/004870 KR2023004870W WO2023234548A1 WO 2023234548 A1 WO2023234548 A1 WO 2023234548A1 KR 2023004870 W KR2023004870 W KR 2023004870W WO 2023234548 A1 WO2023234548 A1 WO 2023234548A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
electronic device
phase difference
current
signal
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/004870
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
구범우
김선주
박재석
여성구
이재용
장선혜
박창근
Original Assignee
삼성전자주식회사
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020220105044A external-priority patent/KR20230166821A/ko
Application filed by 삼성전자주식회사, 숭실대학교산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of WO2023234548A1 publication Critical patent/WO2023234548A1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10Measuring sum, difference or ratio
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/04Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents involving adjustment of a phase shifter to produce a predetermined phase difference, e.g. zero difference
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/097Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal using a comparator for comparing the voltages obtained from two frequency to voltage converters

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device that wirelessly transmits power including a phase detector and a method of operating the same.
  • Wireless charging technology uses wireless power transmission and reception.
  • the mobile phone's battery can be automatically charged by simply placing the mobile phone on a wireless power transmitting device (e.g. charging pad) without connecting a separate charging connector. It speaks of technology.
  • This wireless charging technology has the advantage of improving the waterproof function by eliminating the need for a connector to supply power to electronic products and increasing the portability of electronic devices by eliminating the need for a wired charger.
  • Wireless charging technology includes an electromagnetic induction method using a coil, a resonance method using resonance, and an RF/microwave radiation method that converts electrical energy into microwaves and transmits them.
  • wireless charging technology using electromagnetic induction or resonance is being spread mainly in electronic devices such as smartphones.
  • a wireless power transmitting unit (PTU) e.g., a wireless power transmitting device
  • a wireless power receiving unit (PRU) e.g., a smartphone or wearable electronic device
  • PTU wireless power transmitting unit
  • PRU wireless power receiving unit
  • the battery of the wireless power receiver may be charged by methods such as electromagnetic induction or electromagnetic resonance between the transmitting coil (or transmitting resonator) of the transmitter and the receiving coil (or receiving resonator) of the wireless power receiver.
  • an electronic device that transmits power wirelessly includes an amplifier, a load unit that receives a signal output from the amplifier, a phase detector for detecting a phase difference between the current and voltage output from the amplifier, and the It may include a resonance circuit disposed between the amplifier and the load.
  • the resonance circuit may include an inductor and a variable capacitor whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector.
  • the phase detector may include a phase difference generating circuit that outputs a signal representing the phase difference between the current and the voltage.
  • the phase detector may include a charge pump that operates one of a plurality of transistors according to the signal and outputs an increased or decreased drain voltage using the one transistor.
  • the phase detector may include a reference voltage generating circuit that adjusts the magnitude of the voltage of the signal output from the charge pump based on the reference voltage.
  • the phase detector may include a filter circuit that filters a signal output from the reference voltage generation circuit and outputs the direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • the electronic device in a method of operating an electronic device that transmits power wirelessly, includes an amplifier, a load unit that receives a signal output from the amplifier, and a phase difference between the current and voltage output from the amplifier. It may include a phase detector for detecting and a resonance circuit disposed between the amplifier and the load.
  • the resonance circuit may include an inductor and a variable capacitor whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector.
  • the method of operating the electronic device may include outputting a signal representing the phase difference between the current and the voltage through the phase detector.
  • the method of operating the electronic device includes operating any one of a plurality of transistors included in the phase detector according to the signal, and increasing the drain voltage for the plurality of transistors using the one transistor. Alternatively, it may include an operation of reducing and outputting.
  • the method of operating the electronic device may include adjusting the magnitude of the voltage of the signal output from the charge pump based on the reference voltage through the phase detector.
  • the method of operating the electronic device may include filtering a signal output from the reference voltage generation circuit through the phase detector and outputting the direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device that wirelessly transmits power and a wireless power reception device according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a wireless charging system according to various embodiments.
  • 3A and 3B are diagrams of electronic devices that wirelessly transmit power according to various embodiments.
  • FIG. 4 is a flow chart to explain a method by which an electronic device corrects the load impedance of an amplifier, according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of a phase detector of an electronic device according to an embodiment.
  • Figure 6 is a schematic block diagram of a phase detector according to one embodiment.
  • Figure 7 is a diagram of an inverter chain included in a phase detector according to one embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram of a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • FIG. 8B is a diagram of a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in parallel to a load unit.
  • FIG. 9A is a graph for explaining the operation of a charging circuit included in a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • Figure 9b is a graph for explaining the operation of the charging circuit included in the phase detector when the resonance circuit according to one embodiment is connected in parallel to the load unit.
  • FIG. 10A is a graph illustrating a direct current voltage output from a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • FIG. 10B is a graph illustrating a direct current voltage output from a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in parallel to a load unit.
  • FIGS. 11A, 11B, 11C, and 11D are diagrams for explaining a method in which an electronic device adjusts the impedance of a load using a phase detector.
  • FIG. 12 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device that wirelessly transmits power and a wireless power reception device according to various embodiments.
  • an electronic device 101 may wirelessly transmit power 103 to a wireless power reception device 195.
  • the electronic device 101 may transmit power 103 according to an inductive method.
  • the electronic device 101 may include, for example, a power source, a direct current-to-alternating current conversion circuit, an amplifier circuit, an impedance matching circuit, at least one capacitor, at least one coil, and communication. It may include a modulation/demodulation circuit, etc. At least one capacitor may form a resonance circuit together with at least one coil.
  • the electronic device 101 may be implemented in a manner defined in the wireless power consortium (WPC) standard (or Qi standard).
  • WPC wireless power consortium
  • the electronic device 101 may transmit power 103 according to a resonance method.
  • the electronic device 101 includes, for example, a power source, a direct current-to-alternating current conversion circuit, an amplifier circuit, an impedance matching circuit, at least one capacitor, at least one coil, and an out-of-band communication circuit. (e.g. BLE (bluetooth low energy) communication circuit), etc. At least one capacitor and at least one coil may constitute a resonance circuit.
  • the electronic device 101 may be implemented in a manner defined in the Alliance for Wireless Power (A4WP) standard (or air fuel alliance (AFA) standard).
  • A4WP Alliance for Wireless Power
  • AFA air fuel alliance
  • the electronic device 101 may include a coil that can generate an induced magnetic field when current flows according to a resonance method or an induction method.
  • the process in which the electronic device 101 generates an induced magnetic field can be expressed as the electronic device 101 wirelessly transmitting power 103.
  • the wireless power receiving device 195 may include a coil in which induced electromotive force is generated by a magnetic field whose size changes with time formed around the coil.
  • the process of generating induced electromotive force through a coil can be expressed as the wireless power receiving device 195 receiving power 103 wirelessly.
  • the electronic device 101 is a standard for wireless power transmission, defined in the airFuel inductive (e.g., power matters alliance (PMA)) or airfuel resonant (e.g., rezence) standards, or in the Qi standard. It can also be implemented in a certain way.
  • the electronic device 101 may perform communication with the wireless power reception device 195.
  • the electronic device 101 may communicate with the wireless power reception device 195 according to an in-band method.
  • the electronic device 101 may modulate data to be transmitted according to, for example, a frequency shift keying (FSK) modulation method, and the wireless power receiving device 195 may perform modulation according to an amplitude shift keying (ASK) modulation method. Modulation can be performed accordingly.
  • the electronic device 101 and/or the wireless power receiving device 195 may determine data transmitted from the other device based on the frequency and/or amplitude of the current, voltage, or power of the coil.
  • FSK frequency shift keying
  • ASK amplitude shift keying
  • the operation of performing modulation based on the ASK modulation method and/or the FSK modulation method can be understood as an operation of transmitting data according to the in-band communication method.
  • the operation of determining data transmitted from the other device by performing demodulation based on the frequency and/or amplitude of the coil's current, voltage, or power is an operation of receiving data according to the in-band communication method.
  • the electronic device 101 may communicate with the wireless power reception device 195 according to an out-of-band method.
  • the electronic device 101 or the wireless power receiver 195 may transmit and receive data using a communication circuit (eg, BLE communication module) provided separately from the coil or patch antenna.
  • a communication circuit eg, BLE communication module
  • the electronic device 101 or the wireless power receiving device 195 performing a specific operation refers to various hardware included in the electronic device 101 or the wireless power receiving device 195, such as a processor (e.g. For example, it may mean that a control circuit, such as a transmission IC and/or a micro controlling unit (MCU), or a coil performs a specific operation.
  • the electronic device 101 or the wireless power receiving device 195 performing a specific operation may mean that the processor controls other hardware to perform a specific operation.
  • the specific operation stored in the storage circuit (e.g., memory) of the electronic device 101 or the wireless power receiving device 195 is performed. It may also mean causing a processor or other hardware to perform a specific operation as at least one instruction to perform is executed.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a wireless charging system according to various embodiments.
  • a wireless charging system may include an electronic device 101 and a wireless power reception device 195.
  • the wireless power receiving device 195 when the wireless power receiving device 195 is mounted on the electronic device 101, the electronic device 101 can wirelessly supply power to the wireless power receiving device 195.
  • the electronic device 101 may include a power transmission circuit 211, a control circuit 212, a communication circuit 213, or a sensing circuit 214.
  • the power transmission circuit 211 includes a power adapter 211a that receives power (or power) from the outside, appropriately converts the voltage of the input power, and a power generation circuit 211b that generates power. ), or may include a matching circuit 211c that improves transmission efficiency between the transmitting coil 211L and the receiving coil 221L.
  • the control circuit 212 may perform overall control of the electronic device 101.
  • the control circuit 212 may generate various messages (eg, instructions) necessary for wireless power transmission and transmit them to the communication circuit 213.
  • the control circuit 212 may calculate power (or amount of power) to be transmitted to the wireless power reception device 195 based on information received from the communication circuit 213.
  • the control circuit 212 may control the power transmission circuit 211 so that the power generated by the transmission coil 211L is transmitted to the wireless power reception device 195.
  • the communication circuit 213 may include at least one of a first communication circuit 213a or a second communication circuit 213b.
  • the first communication circuit 213a communicates with the first communication circuit 223a of the wireless power reception device 195 using a frequency that is the same as or adjacent to the frequency used by the transmitting coil 211L to transmit power.
  • -Can communicate based on in-band (IB) communication method.
  • the first communication circuit 213a may communicate with the first communication circuit 223a of the wireless power reception device 195 using the transmission coil 211L. Data (or communication signal) generated by the first communication circuit 213a may be transmitted using the transmission coil 211L. The first communication circuit 213a may transmit data to the wireless power reception device 195 using a frequency shift keying (FSK) modulation technique. According to various embodiments, the first communication circuit 213a communicates with the first communication circuit 223a of the wireless power reception device 195 by changing the frequency of the power signal transmitted through the transmission coil 211L. can do. Alternatively, the first communication circuit 213a may communicate with the first communication circuit 223a of the wireless power reception device 195 by including data in the power signal generated by the power generation circuit 211b. For example, the first communication circuit 213a may perform modulation by increasing or decreasing the frequency of the power transmission signal. The wireless power receiving device 195 can confirm data from the electronic device 101 by performing demodulation based on the frequency of the signal measured by the receiving coil 221L.
  • the second communication circuit 213b communicates with the second communication circuit 223b of the wireless power reception device 195 using a frequency different from the frequency used for power transmission in the transmitting coil 211L.
  • -Can communicate based on out-of-band (OOB) communication method.
  • OOB out-of-band
  • the second communication circuit 213b performs second communication using any one of various short-distance communication methods such as Bluetooth, Bluetooth low energy (BLE), Wi-Fi, or near field communication (NFC).
  • Information related to the charging state from the circuit 223b e.g., voltage value after rectifier, rectified voltage value (e.g., Vrect) information, current information (e.g., Iout) flowing from the coil 221L or the rectifier circuit 221b, various packets, authentication information, and/or messages
  • Vrect rectified voltage value
  • Iout current information
  • the electronic device 101 may include a plurality of coils (or transmitting coils). there is.
  • the electronic device 101 may transmit power to an external electronic device that is not mounted on the electronic device 101 or is spaced apart from the electronic device 101 through the first coil (or first transmission coil).
  • the electronic device 101 may transmit power to an external electronic device mounted on the electronic device 101 through a second coil (or second transmission coil) that is different from the first coil.
  • the sensing circuit 214 may include at least one sensor, and may detect at least one state of the electronic device 101 using at least one sensor.
  • the sensing circuit 214 may include at least one of a temperature sensor, a motion sensor, a magnetic field sensor (hall sensor), or a current (or voltage) sensor, and uses the temperature sensor to detect an electronic device ( 101) can detect the temperature state of the electronic device 101, can detect the movement state of the electronic device 101 using a motion sensor, and can detect whether or not it is coupled to the wireless power receiving device 195 using a magnetic field sensor.
  • the state of the output signal of the electronic device 101 for example, the current level, voltage level, and/or power level, can be detected using a current (or voltage) sensor.
  • a current (or voltage) sensor may measure a signal from the power transmission circuit 211.
  • the current (or voltage) sensor may measure a signal in at least a portion of the matching circuit 211c or the power generation circuit 211b.
  • a current (or voltage) sensor may include a circuit that measures a signal in front of the coil 211L.
  • the sensing circuit 214 may include a circuit for detecting foreign substances (eg, foreign object detection (FOD)).
  • FOD foreign object detection
  • the wireless power reception device 195 includes a power reception circuit 221, a processor 222, a communication circuit 223, sensors 224, a display 225, or a sensing circuit 226. may include. Sensors 224 may include a sensing circuit 226.
  • the power receiving circuit 221 includes a receiving coil 221L that wirelessly receives power from the electronic device 101, an Rx IC 227, and a charging circuit 221d (e.g., PMIC, DCDC converter , a switched capacitor, or voltage divider), or a battery 221e.
  • the Rx IC 227 includes a matching circuit 221a connected to the receiving coil 221L, a rectifier circuit 221b that rectifies the received AC power to DC, or an adjustment circuit that adjusts the charging voltage (e.g. LDO) (221c) may be included.
  • the processor 222 may perform overall control of the wireless power reception device 195.
  • the processor 222 can generate various messages necessary for wireless power reception and transmit them to the communication circuit 223.
  • the communication circuit 223 may include at least one of a first communication circuit 223a or a second communication circuit 223b.
  • the first communication circuit 223a may communicate with the electronic device 101 through the receiving coil 221L.
  • the first communication circuit 223a may communicate with the first communication circuit 213a of the electronic device 101 using the receiving coil 221L. Data (or communication signal) generated by the first communication circuit 223a may be transmitted using the receiving coil 221L.
  • the first communication circuit 223a may transmit data to the electronic device 101 using an amplitude shift keying (ASK) modulation technique.
  • ASK amplitude shift keying
  • the first communication circuit 223a may cause a change in the load of the electronic device 101 depending on the modulation method. Accordingly, at least one of the magnitude of voltage, current, or power measured at the transmitting coil 211L may be changed.
  • the first communication circuit 213a of the electronic device 101 can confirm data from the wireless power reception device 195 by demodulating the change in size.
  • the second communication circuit 223b may communicate with the electronic device 101 using any one of various short-range communication methods such as Bluetooth, BLE, Wi-Fi, or NFC.
  • packets, information, or data transmitted and received by the electronic device 101 and the wireless power receiving device 195 will be transmitted and received through at least one of the first communication circuit 223a or the second communication circuit 223b. You can.
  • the sensors 224 may include at least some of a current/voltage sensor, a temperature sensor, an illumination sensor, or an acceleration sensor.
  • the sensing circuit 226 may detect the electronic device 101 by detecting a search signal or power received from the electronic device 101.
  • the sensing circuit 226 detects signal changes at the input/output terminals of the coil 221L, the matching circuit 221a, or the rectifier circuit 221b due to the coil 221L signal generated by the signal output from the electronic device 101. can be detected.
  • the sensing circuit 226 may be included in the receiving circuit 221.
  • the display 225 may display various display information required for wireless power transmission and reception.
  • An electronic device that transmits power wirelessly according to a resonance method can also transmit power to external electronic devices that are not mounted on the electronic device or are separated from it.
  • the coil is designed to transmit power to an external electronic device that is not mounted on the electronic device or is spaced apart, the efficiency of transmitting power to an external electronic device mounted on the electronic device may be reduced.
  • An electronic device that transmits power wirelessly according to the resonance method of the present invention includes a first coil that transmits power to a first electronic device that is not mounted on the electronic device, and a first coil that transmits power to a second electronic device that is not mounted on the electronic device. It may include a second coil.
  • the electronic device of the present invention controls (e.g., opens or shorts) a switch included in the impedance matching circuit to transmit power through the first coil to an external electronic device that is not mounted on the electronic device (or is separated from the electronic device). Can be transmitted. Alternatively, power can be transmitted through the second coil to an external electronic device that is not mounted on the electronic device by controlling (eg, opening or shorting) a switch included in the impedance matching circuit.
  • the electronic device of the present invention can transmit power to an external electronic device spaced apart from the electronic device, and can also increase power transmission efficiency when transmitting power to an external electronic device mounted on the electronic device.
  • 3A and 3B are diagrams of electronic devices that wirelessly transmit power according to various embodiments.
  • the electronic device 301 (e.g., the electronic device 101 of FIG. 1) includes an amplifier 310, a current detection circuit 315, a phase detector 320, a resonance circuit 330, and a load. It may include unit 350.
  • the amplifier 310 may amplify a power signal received from a power source (not shown).
  • the amplifier 310 may supply the amplified power signal to the load unit 350 through the resonance circuit 330.
  • the amplifier 310 may output amplified voltage (VO) and current (IO).
  • voltage VO may refer to the voltage (or voltage value) output from the amplifier 310.
  • Current (IO) may refer to the current (or current value) output from the amplifier 310.
  • voltage (VO) and current (I0) may be signals of alternating current.
  • the current detection circuit 315 may detect the current (IO) output from the amplifier 310.
  • Current detection circuit 315 may be connected to the output node of amplifier 310.
  • the current detection circuit 315 may transmit information about the detected current (IO) to the phase detector 320.
  • the phase detector 320 may receive input current (IO) and voltage (VO).
  • the phase detector 320 can convert the sinusoidal current (IO) and voltage (VO) into square waves.
  • the phase detector 320 may detect the phase difference between the current (IO) and voltage (VO) output from the amplifier 310.
  • the phase detector 320 can output a direct current voltage representing the phase difference.
  • the direct current voltage may be applied as a bias voltage to the variable capacitor 335 included in the resonance circuit 330. That is, the capacitance value of the variable capacitor 335 can be adjusted based on the direct current voltage.
  • the phase detector 320 may generate (or output) a signal representing the phase difference between the current (IO) and the voltage (V0).
  • the phase detector 320 may operate any one of a plurality of transistors included in the phase detector 320 according to the signal. For example, the phase detector 320 may increase or decrease the drain voltage of a plurality of transistors by operating one transistor.
  • the phase detector 320 may output an increased or decreased drain voltage according to the signal.
  • the phase detector 320 may adjust the magnitude of the increased or decreased drain voltage based on the reference voltage.
  • the phase detector 320 may filter a signal having an adjusted voltage level and output a direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • the resonance circuit 330 may be disposed between the amplifier 310 and the load unit 350.
  • the resonance circuit 330 may be connected in series between the amplifier 310 and the load unit 350.
  • the resonance circuit 330 may include at least one capacitor 332 or 335 and an inductor 337.
  • the resonance circuit 330 may include a variable capacitor 335 whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector 320.
  • the variable capacitor 335 may be implemented as a varactor.
  • the resonance circuit 330 may further include a capacitor 332 for blocking a direct current component between the output node of the amplifier 310 and the variable capacitor 335.
  • the capacitor 332 may be placed between the output node of the amplifier 310 and the variable capacitor 335.
  • the electronic device 301 may transmit power to the load unit 350 through the resonance circuit 330.
  • the load unit 350 may receive a signal output from the amplifier 310.
  • the load unit 350 may include an electronic device 103 that receives power wirelessly.
  • the impedance value of the resonance circuit 330 may be adjusted based on the capacitance value of the variable capacitor 335.
  • the impedance value of the resonance circuit 330 can be adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector 320 without a separate power source.
  • the electronic device 301 can maintain the load impedance of the amplifier 310 at a specified value by adjusting the impedance value of the resonance circuit 330 even if the impedance of the load unit 350 changes.
  • the electronic device 301 may adjust the load impedance of the amplifier 310 to a pure resistance component.
  • the electronic device 301 may adjust the capacitance value of the variable capacitor 335 to remove imaginary components from the load impedance of the amplifier 310. That is, the electronic device 301 can remove the reactance component from the load impedance of the amplifier 310.
  • load impedance may mean an equivalent impedance when looking at the load unit 350 from the output node of the amplifier 310.
  • the electronic device 301 may maintain the performance of the amplifier 310 in an optimal state by correcting the impedance of the series-connected resonance circuit 330 even if the impedance of the load unit 350 changes. there is.
  • the electronic device 301 maintains the performance of the amplifier 310 in an optimal state by correcting the impedance of the resonance circuit 330 even if the impedance of the load unit 350 changes while transmitting power wirelessly. You can.
  • the electronic device 302 (e.g., the electronic device 101 of FIG. 1) includes an amplifier 310, a current detection circuit 315, a phase detector 320, a resonance circuit 340, and a load. It may include unit 350.
  • the electronic device 302 of FIG. 3B may be implemented identically to the electronic device 301 of FIG. 3A except for the resonance circuit 340.
  • the resonance circuit 340 may be disposed between the amplifier 310 and the load unit 350.
  • the resonance circuit 340 may be connected in parallel between the amplifier 310 and the load unit 350.
  • the resonance circuit 340 may include at least one capacitor 342 or 345 and an inductor 347.
  • the resonance circuit 340 may include a variable capacitor 345 whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector 320.
  • the variable capacitor 335 may be implemented as a varactor.
  • the resonance circuit 340 may further include a capacitor 342 to block the direct current component between the output node of the amplifier 310 and the variable capacitor 345.
  • the capacitor 342 may be disposed between the output node of the amplifier 310 and the variable capacitor 345.
  • the electronic device 302 may transmit power to the load unit 350 through the resonance circuit 340.
  • the load unit 350 may receive a signal output from the amplifier 310.
  • the load unit 350 may include an electronic device 103 that receives power wirelessly.
  • the impedance value of the resonance circuit 340 may be adjusted based on the capacitance value of the variable capacitor 345.
  • the impedance value of the resonance circuit 340 can be adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector 320 without a separate power source.
  • the electronic device 302 can maintain the impedance value of the resonance circuit 340 at a specified impedance even if the impedance of the load unit 350 changes.
  • the electronic device 302 may adjust the load impedance of the amplifier 310 to a pure resistance component.
  • the electronic device 302 may adjust the capacitance value of the variable capacitor 345 to remove imaginary components from the load impedance of the amplifier 310. That is, the electronic device 302 can remove the reactance component from the load impedance of the amplifier 310.
  • load impedance may mean an equivalent impedance when looking at the load unit 350 from the output node of the amplifier 310.
  • the electronic device 302 may maintain the performance of the amplifier 310 in an optimal state by correcting the impedance of the resonance circuit 340 connected in parallel even if the impedance of the load unit 350 changes. there is.
  • the electronic device 302 maintains the performance of the amplifier 310 in an optimal state by correcting the impedance of the resonance circuit 340 even if the impedance of the load unit 350 changes while transmitting power wirelessly. You can.
  • FIG. 4 is a flow chart to explain a method by which an electronic device corrects the load impedance of an amplifier, according to an embodiment.
  • an electronic device uses a phase detector (phase detector 320 of FIGS. 3A and 3B).
  • phase detector 320 phase detector 320 of FIGS. 3A and 3B.
  • the phase detector 320 may detect the relative difference between the phase of the voltage and the phase of the current output from the amplifier 310.
  • the electronic devices 301 and 302 may output a direct current voltage corresponding to the phase difference between the current and voltage output from the amplifier 310 through a phase detector.
  • the electronic devices 301 and 302 may correct the load impedance of the amplifier 310 based on the direct current voltage.
  • load impedance may mean an equivalent impedance when looking at the load unit (eg, load unit 350 in FIGS. 3A and 3B) from the output terminal of the amplifier 310.
  • the direct current voltage output from the phase detector 320 is a variable capacitor included in the resonance circuit (e.g., the resonance circuit 330 or 340 of FIGS. 3A and 3B) (e.g., the variable capacitor of FIGS. 3A and 3B). It can be used with a bias voltage of 335 or 345)).
  • the electronic devices 301 and 302 may adjust the capacitance value of the variable capacitor 335 or 345 by applying a direct current voltage to the variable capacitor 335 or 345. Through this, the electronic device 301 or 302 can correct the load impedance of the amplifier 310 to a specified value (or specified impedance). For example, the electronic device 301 or 302 may remove the reactance component from the load impedance of the amplifier 310. The electronic device 301 or 302 may correct the load impedance of the amplifier 310 to maintain the performance of the amplifier 310 in an optimal state.
  • the impedance value of the resonance circuit 330 or 340 may be adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector 320 without a separate power source.
  • adaptive biasing technique may refer to a technique of applying a voltage provided from a separate power source to a variable capacitor. Since the adaptive bias technology applies a voltage directly provided from a separate power source to the variable capacitor, there may be a problem of overcurrent occurring in the amplifier.
  • the electronic device 301 or 302 of the present invention can use the direct current voltage output from the phase detector 320 as a bias voltage for the variable capacitor 335 or 345 without a separate power source. Through this, the electronic device 301 or 302 of the present invention can adjust the capacitance value without a separate power source, thereby preventing overcurrent from occurring in the amplifier 310.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of a phase detector of an electronic device according to an embodiment.
  • a phase detector e.g., phase detector 320 of Figures 3A and 3B
  • an amplifier e.g., amplifier 310 of Figures 3A and 3B.
  • a signal representing the phase difference between the current and voltage output from can be output.
  • the phase detector 320 may increase or decrease the drain voltage applied to the charge pump through the charge pump included in the phase detector 320 and output the output.
  • the phase detector 320 may increase or decrease the magnitude of the voltage based on the drain voltage applied to the charge pump (or a plurality of transistors included in the charge pump) based on a signal representing the phase difference.
  • the phase detector 320 may output a signal whose voltage level is increased or decreased through a charge pump.
  • the phase detector 320 may adjust the magnitude of the voltage of the signal output from the charge pump based on the reference voltage. For example, the phase detector 320 may adjust the magnitude of the voltage by dividing the voltage of the output signal based on the reference voltage. For example, the reference voltage may be determined in advance.
  • the phase detector 320 may filter the adjusted signal and output a direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • the phase detector 320 may filter the adjusted signal through a low-pass filter.
  • the phase detector 320 detects the variable capacitor 335 or 345 included in the resonant circuit (e.g., the resonant circuit 330 or 340 of FIGS. 3A and 3B) based on the direct current voltage. )
  • the capacitance value can be adjusted.
  • direct current voltage may be applied as a bias voltage to the variable capacitor 335 or 345.
  • the phase detector 320 of the present invention can adjust the impedance value of the resonance circuit 330 or 340 without a separate power source. Additionally, the electronic devices 301 and 302 of the present invention can correct the load impedance of the amplifier 310 through the phase detector 320 without a separate power source.
  • Figure 6 is a schematic block diagram of a phase detector according to one embodiment.
  • the phase detector 320 may include an inverter chain 610, a phase difference generation circuit 620, a charge pump 630, a reference voltage generation circuit 640, and a filter circuit 650. there is.
  • the inverter chain 610 may receive a current signal corresponding to the current IO output from the amplifier 310 and a voltage signal corresponding to the voltage VO.
  • the current signal and voltage signal may be alternating current.
  • the inverter chain 610 can convert sinusoidal current signals and voltage signals into square waves.
  • the inverter chain 610 may output a current signal and a voltage signal converted into a square wave signal to the phase difference generation circuit 620.
  • the inverter chain 610 may include a plurality of inverters.
  • the phase difference generating circuit 620 may output a signal representing the phase difference between the current signal and the voltage signal.
  • the phase difference generation circuit 620 may include at least one of an AND gate, an XOR gate, an NMOS transistor, a PMOS transistor, a resistor, or a capacitor.
  • the phase difference generation circuit 620 may output a signal representing the phase difference to the charge pump 630.
  • the charge pump 630 increases the drain voltage for a plurality of transistors included in the charge pump 630 based on the signal output from the phase difference generation circuit 620. Or it can be reduced.
  • the charge pump 630 may include a plurality of transistors.
  • the charge pump 630 may operate only one transistor among a plurality of transistors based on the signal output from the phase difference generation circuit 620.
  • the charge pump 630 may increase or decrease the voltage based on the drain voltage through one transistor.
  • the charge pump 630 may output a signal having an increased or decreased voltage to the reference sum generating circuit 640.
  • the reference voltage generation circuit 640 may adjust the magnitude of the voltage of the signal output from the charge pump 630 based on the reference voltage.
  • the reference voltage generation circuit 640 may include a plurality of resistors.
  • the reference voltage generation circuit 640 may adjust the magnitude of the voltage output from the charge pump 630 based on the voltage distribution law for resistors.
  • the reference voltage generation circuit 640 may output a signal having an adjusted voltage magnitude to the filter circuit 650.
  • the filter circuit 650 may filter the signal output from the reference voltage generation circuit 640 and output a direct current voltage corresponding to the phase difference between the current and the voltage.
  • the filter circuit 650 may be implemented as a low pass filter (LPF).
  • LPF low pass filter
  • the filter circuit 650 may apply direct current voltage to the variable capacitor 335 or 345 included in the resonance circuit 330 or 340.
  • Figure 7 is a diagram of an inverter chain included in a phase detector according to one embodiment.
  • the inverter chain 610 may include a plurality of inverters 611, 612, 616, and 617.
  • the first inverter 611 may be connected to the second inverter 612.
  • the first inverter 611 may receive a sinusoidal current signal (VC) 710.
  • the third inverter 616 may be connected to the fourth inverter 617.
  • the third inverter 616 may receive a sinusoidal voltage signal (VV) 730.
  • the sinusoidal current signal (VC) 710 output from the amplifier 310 is a square wave current signal (DC) 720 through the first inverter 611 and the second inverter 612. ) can be converted to
  • the voltage signal (VV) 730 which is a sinusoidal wave, output from the amplifier 310, is a current signal (DV) 740, which is a square wave, through the third inverter 616 and the fourth inverter 617. ) can be converted to
  • a square wave current signal (DC) 720 and a voltage signal (DV) 740 may be applied to the phase difference generation circuit 620.
  • FIG. 8A is a diagram of a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • FIG. 9A is a graph for explaining the operation of a charging circuit included in a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • FIG. 10A is a graph illustrating a direct current voltage output from a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in series to a load unit.
  • the phase difference generation circuit 620 includes a D-flip-flop 622, an XOR gate 624, a first AND gate 626, a second AND gate 628, and an inverter 629.
  • the current signal (DC) and voltage signal (DV) output from the inverter chain 610 may be input to the D-flip-flop 622.
  • the current signal (DC) may be input to the first input terminal (eg, D terminal) of the D-flip-flop 622.
  • the voltage signal DV may be input to the second input terminal (eg, CLK terminal) of the D-flip-flop 622.
  • the D-flip-flop 622 may output a first signal (Q) and a second signal (Q') based on the current signal (DC) and the voltage signal (DV).
  • the first signal (Q) output from the first output terminal (eg, Q terminal) of the D-flip-flop 622 may be applied to the first AND gate 626.
  • the second signal (Q') output from the second output terminal (eg, Q' terminal) of the D-flip-flop 622 may be applied to the second AND gate 628.
  • the current signal (DC) and voltage signal (DV) output from the inverter chain 610 may be input to the XOR gate 624.
  • the XOR gate 624 may output a third signal (O XOR ) based on the current signal (DC) and the voltage signal (DV).
  • the third signal (O XOR ) may be applied to the first AND gate 626. Additionally, the third signal ( O XOR )
  • the first AND gate 626 may output the fourth signal (PU AND ) based on the first signal (Q) and the third signal (O XOR ).
  • the fourth signal (PU AND ) may be applied to the inverter 629.
  • the inverter 629 may invert the fourth signal (PU AND ).
  • the inverter 629 may output a signal obtained by inverting the fourth signal (PU AND ) as a pull-up signal (PU).
  • the second AND gate 628 may output a pull-down signal PD based on the second signal Q' and the third signal (O XOR signal).
  • the charge pump 630 may include a first transistor 632 and a second transistor 634.
  • the first transistor 632 may be implemented as PMOS.
  • the second transistor 634 may be implemented as NMOS.
  • One end of the first transistor 632 may receive a drain voltage.
  • the other end of the first transistor 632 may be connected to one end of the second transistor 634.
  • the other end of the second transistor 634 may be connected to ground.
  • the charge pump 630 turns on the first transistor 632 and turns off the second transistor 634 based on the signals (PU, PD) received from the phase difference generating circuit 620. You can do it.
  • the charge pump 630 may turn off the first transistor 632 and turn on the second transistor 634 based on the signals PU and PD received from the phase difference generating circuit 620.
  • the charging circuit 630 may perform a pull-up operation.
  • the D-flip-flop 622 detects that the phase of the current signal (DC) is faster than the phase of the voltage signal (DV) and outputs a high-level first signal (Q) and a low-level second signal (Q) ') can be output.
  • the XOR gate 624 can output the third signal ( O Thereafter, the first AND gate 626 and the second AND gate 628 may output signals to operate only the first transistor 632.
  • the first transistor 632 may be periodically turned on based on the pull-up signal (PU), and the second transistor 634 may be turned off based on the low-level pull-down signal (PD). there is.
  • the third signal ( O 632) may be periodically supplied through the first transistor 632, thereby increasing the voltage output from the charge pump 632.
  • the charge pump 630 may output the drain voltage VDD by increasing it by an amount corresponding to the phase difference.
  • the charging circuit 630 may perform a pull-down operation.
  • the D-flip-flop 622 detects that the phase of the current signal (DC) is slower than the phase of the voltage signal (DV) and outputs a low-level first signal (Q) and a high-level second signal (Q). ') can be output.
  • the XOR gate 624 can output the third signal ( O Thereafter, the first AND gate 626 and the second AND gate 628 may output signals to operate only the second transistor 634.
  • the first transistor 632 may be turned off based on the high-level pull-up signal (PU), and the second transistor 634 may be periodically turned on based on the pull-down signal (PD). there is.
  • the third signal O You can. Through this, charge is supplied to the ground through the second transistor 634, and the voltage output from the charge pump 632 can be reduced.
  • the charge pump 630 may output the drain voltage VDD by reducing it by an amount corresponding to the phase difference.
  • the reference voltage generation circuit 640 may include a first resistor 642 and a second resistor 644.
  • the reference voltage generation circuit 640 may be implemented as a voltage divider using the first resistor 642 and the second resistor 644.
  • the reference voltage generation circuit 640 may determine the reference voltage VREF according to the voltage distribution law using the first resistor 642 and the second resistor 644.
  • the reference voltage generation circuit 640 may determine the reference voltage VREF by setting the sizes of the first resistor 642 and the second resistor 644. For example, when the reference voltage VREF is determined to be half of the drain voltage VDD, the size of the first resistor 642 may be set to be the same as the size of the second resistor 644.
  • the filter circuit 650 may include a plurality of capacitors 652, 654, and 658 and a resistor 656.
  • the filter circuit 650 may be implemented as a low-pass filter. For example, since the output signal of the phase difference generating circuit 620 is a square wave, the signal output from the charge pump 630 may have ripples.
  • the filter circuit 650 may remove ripple of the signal output from the reference voltage generation circuit 640. Additionally, the filter circuit 650 may filter the signal output from the reference voltage generation circuit 640 and output a direct current voltage.
  • the phase detector 320 may apply a direct current voltage (VDC) corresponding to the phase difference as a bias voltage of the variable capacitor 335.
  • VDC direct current voltage
  • the size of the capacitance of the variable capacitor 335 may be inversely proportional to the size of the direct current voltage (VDC).
  • the graph 1010 may represent the magnitude of direct current voltage (VDC) according to the phase difference between current and voltage. According to one embodiment, the faster the current is than the voltage, the larger the positive phase difference may be. Alternatively, as the current is slower than the voltage, the negative phase difference may increase.
  • VDC direct current voltage
  • the phase difference between the current and the voltage may have a positive value.
  • the size of the phase difference may be proportional to the size of the direct current voltage. That is, when the phase difference has a positive value and the magnitude of the direct current voltage increases, the capacitance value of the variable capacitor 335 may decrease.
  • the phase difference between the current and the voltage may have a negative value.
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage. That is, when the phase difference has a negative value and the magnitude of the direct current voltage increases, the capacitance value of the variable capacitor 335 may increase.
  • the phase detector 320 applies a direct current voltage (VDC) corresponding to the phase difference as a bias voltage of the variable capacitor 335 to reduce the reactance of the load impedance of the amplifier 310 to 0 (or 0). (close to) can be adjusted.
  • VDC direct current voltage
  • FIG. 8B is a diagram of a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in parallel to a load unit.
  • Figure 9b is a graph for explaining the operation of the charging circuit included in the phase detector when the resonance circuit according to one embodiment is connected in parallel to the load unit.
  • FIG. 10B is a graph illustrating a direct current voltage output from a phase detector when a resonance circuit according to an embodiment is connected in parallel to a load unit.
  • the current signal (DC) and voltage signal (DV) output from the inverter chain 610 may be input to the D-flip-flop 622.
  • the voltage signal DV may be input to the first input terminal (eg, D terminal) of the D-flip-flop 622.
  • the current signal (DC) may be input to the second input terminal (eg, CLK terminal) of the D-flip-flop 622.
  • the phase difference generation circuit 620 of FIG. 8B may be implemented the same as that of FIG. 8A, except that the input values of the D-flip-flop 622 are different. Additionally, the charge pump 630, reference voltage generation circuit 630, and filter circuit 650 of FIG. 8B are the same as the charge pump 630, reference voltage generation circuit 630, and filter circuit 650 of FIG. 8A. It can be implemented as follows.
  • the charging circuit 630 may perform a pull-up operation.
  • the D-flip-flop 622 detects that the phase of the voltage signal (DV) is faster than the phase of the current signal (DC) and outputs a high-level first signal (Q) and a low-level second signal (Q). ') can be output.
  • the XOR gate 624 can output the third signal ( O Thereafter, the first AND gate 626 and the second AND gate 628 may output signals to operate only the first transistor 632.
  • the first transistor 632 may be periodically turned on based on the pull-up signal (PU), and the second transistor 634 may be turned off based on the low-level pull-down signal (PD). there is.
  • the third signal ( O 632) may be periodically supplied through the first transistor 632, thereby increasing the voltage output from the charge pump 632.
  • the charge pump 630 may output the drain voltage VDD by increasing it by an amount corresponding to the phase difference.
  • the charging circuit 630 may perform a pull-down operation.
  • the D-flip-flop 622 detects that the phase of the voltage signal (DV) is slower than the phase of the current signal (DC) and outputs a low-level first signal (Q) and a high-level second signal (Q). ') can be output.
  • the XOR gate 624 can output the third signal ( O Thereafter, the first AND gate 626 and the second AND gate 628 may output signals to operate only the second transistor 634.
  • the first transistor 632 may be turned off based on the high-level pull-up signal (PU), and the second transistor 634 may be periodically turned on based on the pull-down signal (PD). there is.
  • the third signal O You can. Through this, charge is supplied to the ground through the second transistor 634, and the voltage output from the charge pump 632 can be reduced.
  • the charge pump 630 may output the drain voltage VDD by reducing it by an amount corresponding to the phase difference.
  • the phase detector 320 may apply a direct current voltage (VDC) corresponding to the phase difference as a bias voltage of the variable capacitor 335.
  • VDC direct current voltage
  • the size of the capacitance of the variable capacitor 345 may be inversely proportional to the size of the direct current voltage (VDC).
  • the graph 1020 may represent the magnitude of direct current voltage (VDC) according to the phase difference between current and voltage.
  • VDC direct current voltage
  • the positive phase difference may increase.
  • the faster the current is than the voltage the larger the negative phase difference may be.
  • the phase difference between the current and the voltage when the voltage signal corresponding to the voltage is ahead (or earlier) than the current signal corresponding to the current, the phase difference between the current and the voltage may have a positive value.
  • the size of the phase difference may be proportional to the size of the direct current voltage. That is, when the phase difference has a positive value and the magnitude of the direct current voltage increases, the capacitance value of the variable capacitor 335 may decrease.
  • the phase difference between the current and the voltage may have a negative value.
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage. That is, when the phase difference has a negative value and the magnitude of the direct current voltage increases, the capacitance value of the variable capacitor 345 may increase.
  • the phase detector 320 applies a direct current voltage (VDC) corresponding to the phase difference as a bias voltage of the variable capacitor 345 to reduce the reactance of the load impedance of the amplifier 310 to 0 (or 0). (close to) can be adjusted.
  • VDC direct current voltage
  • FIGS. 11A to 11D are diagrams for explaining a method in which an electronic device adjusts the impedance of a load using a phase detector.
  • the load impedance may refer to the impedance when looking at the load unit 350 from the amplifier 310.
  • the load impedance ZPA is the impedance of the resonant circuit 1110, 1120, 1130, or 1140 (e.g., the resonant circuit 330 or 340 in FIGS. 3A and 3B) and the load portion 1105 (e.g., the resonant circuit 330 or 340 in FIGS. 3A and 3B). It may be the sum of the impedances (ZL) of the load unit 350 in FIG. 3B. If the load impedance includes a reactance component, there may be a phase difference between the voltage and current output from the amplifier 310.
  • the electronic device 301 of the present invention can remove the reactance component from the load impedance (ZPA) by adjusting the capacitance value (CV) of the variable capacitance (1115 or 1135).
  • the resonance circuit 1110 may be connected in series between the amplifier 310 and the load unit 1105.
  • the resonance circuit 1110 may include a variable capacitor 1115 and an inductor 1117.
  • the load impedance (ZPA) is the impedance of the resonant circuit 1110 (e.g. , where Z may be the sum of the impedance of the resonance circuit 1110) and the impedance of the load unit 1105 (ZL or ZL').
  • the electronic device 301 may adjust the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 to remove the reactance component from the load impedance (ZPA). For example, if the impedance (ZL or ZL') of the load unit 1105 includes a reactance component, the electronic device 301 adjusts the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 to change the load impedance (ZPA) to Reactance components can be removed. In addition, the electronic device 301 sets the load impedance (ZPA) from which the reactance component is removed to a specified value (for example, 50 ) can be adjusted.
  • a specified value for example, 50
  • the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 can be determined by considering the impedance value (ZL) of the load unit 1105 and the inductance value (L) of the inductor 1117 included in the resonance circuit 1110. there is.
  • the resonance circuit 1120 may be connected in series between the amplifier 310 and the load unit 1105.
  • the resonance circuit 1120 may include a capacitor 1112, a variable capacitor 1115, and an inductor 1117.
  • the load impedance (ZPA) is the impedance of the resonant circuit 1120 (e.g. , where Z may be the sum of the impedance of the resonance circuit 1120) and the impedance (ZL) of the load unit 1105.
  • the electronic device 301 may adjust the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 to remove the reactance component from the load impedance (ZPA). For example, if the impedance (ZL or ZL') of the load unit 1105 includes a reactance component, the electronic device 301 adjusts the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 to change the load impedance (ZPA) to Reactance components can be removed. In addition, the electronic device 301 sets the load impedance (ZPA) from which the reactance component is removed to a specified value (for example, 50 ) can be adjusted.
  • a specified value for example, 50
  • the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 is the impedance value (ZL) of the load unit 1105, the capacitance value (CF) of the capacitor 1112 included in the resonance circuit 1120, and the inductor 1117. It can be determined by considering the inductance value (L) of .
  • the resonance circuit 1130 may be connected in parallel between the amplifier 310 and the load unit 1105.
  • the resonance circuit 1130 may include a variable capacitor 1135 and an inductor 1137.
  • the load impedance (ZPA) is the impedance of the resonant circuit 1130 (e.g. , where Z may be the sum of the impedance of the resonance circuit 1130) and the impedance (ZL) of the load unit 1105.
  • the electronic device 301 may adjust the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1115 to remove the reactance component from the load impedance (ZPA). For example, if the impedance (ZL or ZL') of the load unit 1105 includes a reactance component, the electronic device 301 adjusts the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1135 to change the load impedance (ZPA) to Reactance components can be removed. In addition, the electronic device 301 sets the load impedance (ZPA) from which the reactance component is removed to a specified value (for example, 50 ) can be adjusted.
  • a specified value for example, 50
  • the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1135 can be determined by considering the impedance value (ZL) of the load unit 1105 and the inductance value (L) of the inductor 1137 included in the resonance circuit 1130. there is.
  • the resonance circuit 1140 may be connected in parallel between the amplifier 310 and the load unit 1105.
  • the resonance circuit 1120 may include a capacitor 1132, a variable capacitor 1135, and an inductor 1137.
  • the load impedance (ZPA) is the impedance of the resonant circuit 1140 (e.g. , where Z may be the sum of the impedance of the resonance circuit 1140) and the impedance (ZL) of the load unit 1105.
  • the electronic device 301 may adjust the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1135 to remove the reactance component from the load impedance (ZPA). For example, if the impedance (ZL or ZL') of the load unit 1105 includes a reactance component, the electronic device 301 adjusts the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1135 to change the load impedance (ZPA) to Reactance components can be removed. In addition, the electronic device 301 sets the load impedance (ZPA) from which the reactance component is removed to a specified value (for example, 50 ) can be adjusted.
  • a specified value for example, 50
  • the capacitance value (CV) of the variable capacitance 1135 is the impedance value (ZL) of the load unit 1105, the capacitance value (CF) of the capacitor 1132 included in the resonance circuit 1140, and the inductor 1137. It can be determined by considering the inductance value (L) of .
  • the electronic device 301 uses a resonance circuit (1110, 1120, 1130, or 1140) connected in series or parallel to load the load even if there is a reactance component in the impedance (ZL) of the load unit 1105.
  • the reactance component of impedance (ZPA) can be removed.
  • the electronic device 301 can maintain the performance of the amplifier 310 in an optimal state no matter what value the impedance (ZL) of the load unit 1105 has.
  • the electronic device 301 described above may be implemented identically or similarly to the electronic device 1201, 1202, or 1204 described below.
  • FIG. 12 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments.
  • FIG. 12 is a block diagram of an electronic device 1201 in a network environment 1200, according to various embodiments.
  • the electronic device 1201 communicates with the electronic device 1202 through a first network 1298 (e.g., a short-range wireless communication network) or a second network 1299. It is possible to communicate with at least one of the electronic device 1204 or the server 1208 through (e.g., a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 1201 may communicate with the electronic device 1204 through the server 1208.
  • a first network 1298 e.g., a short-range wireless communication network
  • a second network 1299 e.g., a second network 1299.
  • the electronic device 1201 may communicate with the electronic device 1204 through the server 1208.
  • the electronic device 1201 includes a processor 1220, a memory 1230, an input module 1250, an audio output module 1255, a display module 1260, an audio module 1270, and a sensor module ( 1276), interface (1277), connection terminal (1278), haptic module (1279), camera module (1280), power management module (1288), battery (1289), communication module (1290), subscriber identification module (1296) , or may include an antenna module 1297.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 1278
  • may be omitted, or one or more other components may be added to the electronic device 1201.
  • some of these components are integrated into one component (e.g., display module 1260). It can be.
  • the processor 1220 executes software (e.g., program 1240) to operate at least one other component (e.g., hardware or software component) of the electronic device 1201 connected to the processor 1220. It can be controlled and various data processing or calculations can be performed. According to one embodiment, as at least part of the data processing or computation, the processor 1220 stores commands or data received from another component (e.g., the sensor module 1276 or the communication module 1290) in the volatile memory 1232. The commands or data stored in the volatile memory 1232 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 1234.
  • software e.g., program 1240
  • the processor 1220 stores commands or data received from another component (e.g., the sensor module 1276 or the communication module 1290) in the volatile memory 1232.
  • the commands or data stored in the volatile memory 1232 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 1234.
  • the processor 1220 may include a main processor 1221 (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor 1223 that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • a main processor 1221 e.g., a central processing unit or an application processor
  • auxiliary processor 1223 e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the electronic device 1201 includes a main processor 1221 and a auxiliary processor 1223
  • the auxiliary processor 1223 may be set to use lower power than the main processor 1221 or be specialized for a designated function. You can.
  • the auxiliary processor 1223 may be implemented separately from the main processor 1221 or as part of it.
  • the auxiliary processor 1223 may, for example, act on behalf of the main processor 1221 while the main processor 1221 is in an inactive (e.g., sleep) state, or while the main processor 1221 is in an active (e.g., application execution) state. ), together with the main processor 1221, at least one of the components of the electronic device 1201 (e.g., the display module 1260, the sensor module 1276, or the communication module 1290) At least some of the functions or states related to can be controlled.
  • coprocessor 1223 e.g., image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component e.g., camera module 1280 or communication module 1290. there is.
  • the auxiliary processor 1223 may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. For example, such learning may be performed in the electronic device 1201 itself on which the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (e.g., server 1208).
  • Learning algorithms may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but It is not limited.
  • An artificial intelligence model may include multiple artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural network (DNN), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), restricted boltzmann machine (RBM), belief deep network (DBN), bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • artificial intelligence models may additionally or alternatively include software structures.
  • the memory 1230 may store various data used by at least one component (eg, the processor 1220 or the sensor module 1276) of the electronic device 1201. Data may include, for example, input data or output data for software (e.g., program 1240) and instructions related thereto.
  • Memory 1230 may include volatile memory 1232 or non-volatile memory 1234.
  • the program 1240 may be stored as software in the memory 1230 and may include, for example, an operating system 1242, middleware 1244, or application 1246.
  • the input module 1250 may receive commands or data to be used in a component of the electronic device 1201 (e.g., the processor 1220) from outside the electronic device 1201 (e.g., a user).
  • the input module 1250 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, keys (eg, buttons), or digital pen (eg, stylus pen).
  • the sound output module 1255 may output sound signals to the outside of the electronic device 1201.
  • the sound output module 1255 may include, for example, a speaker or receiver. Speakers can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 1260 can visually provide information to the outside of the electronic device 1201 (eg, a user).
  • the display module 1260 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector, and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 1260 may include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 1270 can convert sound into an electrical signal or, conversely, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module 1270 acquires sound through the input module 1250, the sound output module 1255, or an external electronic device (e.g., directly or wirelessly connected to the electronic device 1201). Sound may be output through an electronic device 1202 (e.g., speaker or headphone).
  • an electronic device 1202 e.g., speaker or headphone
  • the sensor module 1276 detects the operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device 1201 or the external environmental state (e.g., user state) and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 1276 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 1277 may support one or more designated protocols that can be used to directly or wirelessly connect the electronic device 1201 to an external electronic device (e.g., the electronic device 1202).
  • the interface 1277 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card
  • connection terminal 1278 may include a connector through which the electronic device 1201 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 1202).
  • the connection terminal 1278 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 1279 can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 1279 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 1280 can capture still images and moving images.
  • the camera module 1280 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 1288 can manage power supplied to the electronic device 1201. According to one embodiment, the power management module 1288 may be implemented as at least a part of, for example, a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • Battery 1289 may supply power to at least one component of electronic device 1201.
  • the battery 1289 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 1290 provides a direct (e.g., wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 1201 and an external electronic device (e.g., the electronic device 1202, the electronic device 1204, or the server 1208). It can support establishment and communication through established communication channels.
  • Communication module 1290 operates independently of processor 1220 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 1290 may be a wireless communication module 1292 (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 1294 (e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 1292 e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 1294 e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module
  • the corresponding communication module is a first network 1298 (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 1299 (e.g., legacy It may communicate with an external electronic device 1204 through a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network
  • the wireless communication module 1292 uses subscriber information (e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 1296 to communicate within a communication network such as the first network 1298 or the second network 1299.
  • subscriber information e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 1292 may support 5G networks and next-generation communication technologies after 4G networks, for example, new radio access technology (NR access technology).
  • NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported.
  • NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported.
  • the wireless communication module 1292 may support high frequency bands (e.g., mmWave bands), for example, to achieve high data rates.
  • the wireless communication module 1292 uses various technologies to secure performance in high frequency bands, for example, beamforming, massive MIMO (multiple-input and multiple-output), and full-dimensional multiplexing. It can support technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna.
  • the wireless communication module 1292 may support various requirements specified in the electronic device 1201, an external electronic device (e.g., electronic device 1204), or a network system (e.g., second network 1299).
  • the wireless communication module 1292 supports peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (e.g., 164 dB or less) for realizing mmTC, or U-plane latency (e.g., 164 dB or less) for realizing URLLC.
  • peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 164 dB or less
  • the antenna module 1297 may transmit or receive signals or power to or from the outside (e.g., an external electronic device).
  • the antenna module 1297 may include an antenna including a radiator made of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 1297 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna).
  • at least one antenna suitable for the communication method used in the communication network such as the first network 1298 or the second network 1299, is connected to the plurality of antennas by, for example, the communication module 1290.
  • the communication module 1290 can be selected Signals or power may be transmitted or received between the communication module 1290 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as part of the antenna module 1297.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • antenna module 1297 may form a mmWave antenna module.
  • a mmWave antenna module includes: a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high frequency band. can do.
  • a mmWave antenna module includes: a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of
  • peripheral devices e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 1201 and the external electronic device 1204 through the server 1208 connected to the second network 1299.
  • Each of the external electronic devices 1202 or 1204 may be of the same or different type as the electronic device 1201.
  • all or part of the operations performed in the electronic device 1201 may be executed in one or more of the external electronic devices 1202, 1204, or 1208.
  • the electronic device 1201 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 1201 does not execute the function or service on its own.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device 1201.
  • the electronic device 1201 may process the result as is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology can be used.
  • the electronic device 1201 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 1204 may include an Internet of Things (IoT) device.
  • Server 1208 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 1204 or server 1208 may be included in the second network 1299.
  • the electronic device 1201 may be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • the electronic devices 301 and 302 that transmit power wirelessly include an amplifier 310, a load unit 350 that receives a signal output from the amplifier, and a current and voltage output from the amplifier. It may include a phase detector 320 for detecting the phase difference, and resonance circuits 330 and 340 disposed between the amplifier and the load.
  • the resonance circuit may include an inductor and variable capacitors 335 and 345 whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector.
  • the phase detector may include a phase difference generating circuit 620 that outputs a signal representing the phase difference between the current and the voltage.
  • the phase detector includes a charge pump 630 that operates one of a plurality of transistors according to the signal, increases or decreases the drain voltage using the one transistor, and outputs the output. It can be included.
  • the phase detector according to one embodiment may include a reference voltage generation circuit 640 that adjusts the magnitude of the voltage of the signal output from the charge pump based on the reference voltage.
  • the phase detector according to one embodiment may include a filter circuit 650 that filters a signal output from the reference voltage generation circuit and outputs the direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • the resonance circuit may further include a capacitor for blocking a direct current component between the output node of the amplifier and the variable capacitor.
  • the resonance circuit may be connected to the load unit in series.
  • the current may be applied to the first input of the phase difference generation circuit, and the voltage may be applied to the second input of the phase difference generation circuit.
  • the phase difference when the current signal corresponding to the current is ahead of the voltage signal corresponding to the voltage, the phase difference has a positive value, and the current signal corresponding to the current is the voltage corresponding to the voltage. If it lags behind the signal, the phase difference may have a negative value.
  • the magnitude of the phase difference is proportional to the magnitude of the DC voltage
  • the phase difference between the voltage and the current is the negative value.
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage.
  • the direct current voltage may be applied as a bias voltage to the variable capacitor.
  • the magnitude of the direct current voltage may be inversely proportional to the magnitude of the capacitance of the variable capacitor.
  • the resonance circuit may be connected to the load unit in parallel.
  • the voltage may be applied to the first input of the phase difference generation circuit, and the current may be applied to the second input of the phase difference generation circuit.
  • the phase difference when the voltage signal corresponding to the voltage is ahead of the current signal corresponding to the current, the phase difference has a positive value, and the voltage signal corresponding to the voltage is the current corresponding to the current. If it lags behind the signal, the phase difference may have a negative value.
  • the magnitude of the phase difference is proportional to the magnitude of the direct current voltage
  • the phase difference between the voltage and the current is the negative value.
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage.
  • the direct current voltage may be applied as a bias voltage to the variable capacitor.
  • the magnitude of the direct current voltage may be inversely proportional to the magnitude of the capacitance of the variable capacitor.
  • the electronic device includes an amplifier (310), a load unit (350) that receives a signal output from the amplifier, It may include a phase detector 320 for detecting a phase difference between the current and voltage output from the amplifier, and resonance circuits 330 and 340 disposed between the amplifier and the load.
  • the resonance circuit may include an inductor and variable capacitors 335 and 345 whose capacitance value is adjusted based on the direct current voltage output from the phase detector.
  • a method of operating an electronic device according to an embodiment may include outputting a signal representing a phase difference between the current and the voltage through the phase detector.
  • a method of operating an electronic device includes operating one of a plurality of transistors included in the phase detector according to the signal, and using the one transistor to operate the plurality of transistors. It may include an operation of increasing or decreasing the drain voltage and outputting the output.
  • a method of operating an electronic device according to an embodiment may include adjusting the magnitude of a voltage of a signal output from the charge pump based on a reference voltage through the phase detector.
  • a method of operating an electronic device according to an embodiment may include filtering a signal output from the reference voltage generation circuit through the phase detector and outputting the direct current voltage corresponding to the phase difference.
  • the resonance circuit may further include a capacitor for blocking a direct current component between the output node of the amplifier and the variable capacitor.
  • the current is applied to the first input of the phase detector, the voltage is applied to the second input of the phase detector, and the current is applied to the second input of the phase detector.
  • the phase difference has a positive value
  • the current signal corresponding to the current lags the voltage signal corresponding to the voltage
  • the phase difference has a negative value.
  • the phase difference between the current and the voltage has the positive value
  • the magnitude of the phase difference is proportional to the magnitude of the direct current voltage
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage.
  • the direct current voltage is applied as a bias voltage of the variable capacitor, and the size of the direct current voltage may be inversely proportional to the size of the capacitance of the variable capacitor.
  • the voltage is applied to the first input of the phase detector, the current is applied to the second input of the phase detector, and the voltage is applied to the second input of the phase detector.
  • the phase difference has a positive value
  • the voltage signal corresponding to the voltage lags the current signal corresponding to the current
  • the phase difference has a negative value.
  • the magnitude of the phase difference is proportional to the magnitude of the direct current voltage
  • the size of the phase difference may be inversely proportional to the size of the direct current voltage.
  • the direct current voltage is applied as a bias voltage of the variable capacitor, and the size of the direct current voltage may be inversely proportional to the size of the capacitance of the variable capacitor.
  • Electronic devices may be of various types.
  • Electronic devices may include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), computer devices, portable multimedia devices, portable medical devices, cameras, wearable devices, or home appliances.
  • Electronic devices according to embodiments of this document are not limited to the above-described devices.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited.
  • One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), 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 logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, 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 are one or more instructions stored in a storage medium (e.g., built-in memory 1236 or external memory 1238) that can be read by a machine (e.g., electronic device 1201). It may be implemented as software (e.g., program 1240) including these.
  • a processor e.g., processor 1220
  • a device e.g., electronic device 1201
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device 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 signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or via an application store (e.g. Play Store TM ) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play Store TM
  • two user devices e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

무선으로 전력을 전송하는 전자 장치는, 증폭기, 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부, 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하는 위상 검출기, 및 상기 증폭기와 부하부 사이에 배치되며, 인덕터와 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터를 포함하는 공진회로를 포함할 수 있다. 상기 위상 검출기는 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상차 생성 회로, 트랜지스터를 이용하여 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 충전 펌프, 기준 전압에 기반하여 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 기준 전압 생성 회로 및 출력된 신호를 필터링하여 위상차에 대응하는 직류 전압을 출력하는 필터 회로를 포함할 수 있다.

Description

위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
본 발명은, 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법에 관한 것이다.
무선 충전 기술은 무선 전력 송수신을 이용한 것으로서, 예를 들어 휴대폰을 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고, 무선 전력 송신 장치(예: 충전 패드)에 올려놓기만 하면 휴대폰의 배터리가 자동으로 충전될 수 있는 기술을 말한다. 이러한 무선 충전 기술은 전자 제품에 전력 공급을 위한 커넥터를 구비하지 않아도 되어 방수 기능을 높일 수 있고, 유선 충전기가 필요하지 않게 되므로 전자 장치의 휴대성을 높일 수 있는 장점이 있다.
무선 충전 기술이 발전하면서, 하나의 전자 장치(예: 무선 전력 송신 장치)에서 다른 다양한 전자 장치(예: 무선 전력 수신 장치)로 전력을 공급하여 충전하는 방법이 연구되고 있다. 무선 충전 기술에는 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진(resonance)을 이용하는 공진 방식과, 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사(RF/microwave radiation) 방식이 있다.
예컨대, 스마트폰과 같은 전자 장치를 중심으로 전자기 유도 방식 또는 공진 방식을 이용한 무선 충전 기술이 보급되고 있다. 무선 전력 송신기(power transmitting unit; PTU)(예: 무선 전력 송신 장치)와 무선 전력 수신기(power receiving unit; PRU)(예: 스마트폰 또는 웨어러블 전자 장치)가 접촉하거나 일정 거리 이내로 접근하면, 무선 전력 송신기의 전송 코일(또는 송신 공진기)과 무선 전력 수신기의 수신 코일(또는 수신 공진기) 사이의 전자기 유도 또는 전자기 공진 등의 방법에 의해 무선 전력 수신기의 배터리가 충전될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치는, 증폭기, 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부, 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기, 및 상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로를 포함할 수 있다. 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 위상 검출기는, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상차 생성 회로를 포함할 수 있다. 상기 위상 검출기는, 상기 신호에 따라 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 충전 펌프를 포함할 수 있다. 상기 위상 검출기는, 기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 기준 전압 생성 회로를 포함할 수 있다. 상기 위상 검출기는, 상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 필터 회로를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치는, 증폭기, 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부, 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기 및 상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로를 포함할 수 있다. 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 신호에 따라 상기 위상 검출기에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 상기 복수의 트랜지스터들에 대한 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 동작을 포함할 수 있다.
도 1은, 다양한 실시 예에 따른 무선으로 전력을 송신하는 전자 장치 및 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 2는, 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3a와 도 3b는, 다양한 실시 예에 따른 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치에 대한 도면들이다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 증폭기의 부하 임피던스를 보정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 전자 장치의 위상 검출기의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 위상 검출기의 개략적인 블록도이다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 위상 검출기에 포함된 인버터 체인에 대한 도면이다.
도 8a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 대한 도면이다.
도 8b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 대한 도면이다.
도 9a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 포함된 충전 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 9b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 포함된 충전 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 10a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기로부터 출력되는 직류 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기로부터 출력되는 직류 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는, 전자 장치가 위상 검출기를 이용하여 부하부의 임피던스를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1은, 다양한 실시 예에 따른 무선으로 전력을 송신하는 전자 장치 및 무선 전력 수신 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)는 무선 전력 수신 장치(195)에 무선으로 전력(103)을 송신할 수 있다. 하나의 예에서, 전자 장치(101)는, 유도 방식에 따라 전력(103)을 송신할 수 있다. 전자 장치(101)가 유도 방식에 의한 경우에, 전자 장치(101)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 통신 변복조 회로 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 코일과 함께 공진 회로를 구성할 수도 있다. 전자 장치(101)는, WPC(wireless power consortium) 표준 (또는, Qi 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 전자 장치(101)는, 공진 방식에 따라 전력(103)을 송신할 수 있다. 공진 방식에 의한 경우에는, 전자 장치(101)는, 예를 들어 전력 소스, 직류-교류 변환 회로, 증폭 회로, 임피던스 매칭 회로, 적어도 하나의 커패시터, 적어도 하나의 코일, 아웃-오브-밴드 통신 회로(예: BLE(bluetooth low energy) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 커패시터 및 적어도 하나의 코일은 공진 회로를 구성할 수 있다. 전자 장치(101)는, A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 (또는, AFA(air fuel alliance) 표준)에서 정의된 방식으로 구현될 수 있다. 전자 장치(101)는, 공진 방식 또는 유도 방식에 따라 전류가 흐르면 유도 자기장을 생성할 수 있는 코일을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)가 유도 자기장을 생성하는 과정을, 전자 장치(101)가 전력(103)을 무선으로 송신한다고 표현할 수 있다. 아울러, 무선 전력 수신 장치(195)는, 주변에 형성된 시간에 따라 크기가 변경되는 자기장에 의하여 유도 기전력이 발생되는 코일을 포함할 수 있다. 코일을 통하여 유도 기전력을 발생시키는 과정을, 무선 전력 수신 장치(195)가 전력(103)을 무선으로 수신한다고 표현할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는, 무선 전력 전송에 관한 표준으로 airFuel inductive(예: PMA(power matters alliance)), 또는 airfuel resonant(예: rezence) 표준에서 정의된 방식, 또는 Qi 표준에서 정의된 방식으로 구현될 수도 있다.
다양한 실시예에 의한 전자 장치(101)는, 무선 전력 수신 장치(195)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 인-밴드 방식에 따라 무선 전력 수신 장치(195)와 통신을 수행할 수 있다. 전자 장치(101) 송신하고자 하는 데이터를 예를 들어 FSK(frequency shift keying) 변조 방식에 따라 변조(modulation)를 수행할 수 있으며, 무선 전력 수신 장치(195)는 ASK(amplitude shift keying) 변조 방식에 따라 변조를 수행할 수 있다. 전자 장치(101) 및/또는 무선 전력 수신 장치(195)는, 코일의 전류, 전압 또는 전력의 주파수 및/또는 진폭에 기반하여, 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단할 수 있다. ASK 변조 방식 및/또는 FSK 변조 방식에 기반하여 변조를 수행하는 동작은, 인-밴드 통신 방식에 따라 데이터를 송신하는 동작으로 이해될 수 있다. 코일의 전류, 전압 또는 전력의 주파수 및/또는 진폭의 크기에 기반하여 복조(demodulation)를 수행하여 상대 장치에서 송신하는 데이터를 판단하는 동작은, 인-밴드 통신 방식에 따라 데이터를 수신하는 동작으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 아웃-오브-밴드 방식에 따라 무선 전력 수신 장치(195)와 통신을 수행할 수 있다. 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)는, 코일 또는 패치 안테나와 별도로 구비된 통신 회로(예: BLE 통신 모듈)를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.
본 문서에서, 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)가 특정 동작을 수행하는 것은, 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)에 포함된 다양한 하드웨어, 예를 들어 프로세서(예를 들어, 전송 IC 및/또는 MCU(micro controlling unit))와 같은 제어 회로, 코일이 특정 동작을 수행하는 것을 의미할 수 있다. 또는, 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)가 특정 동작을 수행하는 것은, 프로세서가 다른 하드웨어로 하여금 특정 동작을 수행하도록 제어하는 것을 의미할 수도 있다. 또는, 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)가 특정 동작을 수행하는 것은, 전자 장치(101) 또는 무선 전력 수신 장치(195)의 저장 회로(예: 메모리)에 저장되었던 특정 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 인스트럭션이 실행됨에 따라, 프로세서 또는 다른 하드웨어가 특정 동작을 수행하도록 야기하는 것을 의미할 수도 있다.
도 2는, 다양한 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참고하면, 다양한 실시예들에 따른 무선 충전 시스템은 전자 장치(101), 및 무선 전력 수신 장치(195)를 포함할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신 장치(195)가 전자 장치(101) 위에 거치되면, 전자 장치(101)는 무선 전력 수신 장치(195)에게 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는 전력 전송 회로(211), 제어 회로(212), 통신 회로(213), 또는 센싱 회로(214)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 전송 회로(211)는 외부로부터 전원(또는 전력)을 입력 받고, 입력된 전원의 전압을 적절하게 변환하는 전력 어댑터(211a), 전력을 생성하는 전력 생성 회로(211b), 또는 송신 코일(211L)과 수신 코일(221L) 사이의 전송 효율을 향상시키는 매칭 회로(211c)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제어 회로(212)는 전자 장치(101)의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 제어 회로(212)는, 무선 전력 송신에 필요한 각종 메시지(예: 인스트럭션)를 생성하여 통신 회로(213)로 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(212)는 통신 회로(213)로부터 수신된 정보에 기초하여 무선 전력 수신 장치(195)로 송출할 전력(또는 전력량)을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 회로(212)는 송신 코일(211L)에 의해 생성된 전력이 무선 전력 수신 장치(195)로 전송되도록 전력 전송 회로(211)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(213)는 제1 통신 회로(213a) 또는 제2 통신 회로(213b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(213a)는 예를 들어, 송신 코일(211L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 동일하거나 인접한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신 장치(195)의 제1 통신 회로(223a)와 인-밴드(in-band, IB) 통신 방식에 기반하여 통신할 수 있다.
제1 통신 회로(213a)는 송신 코일(211L)을 이용하여, 무선 전력 수신 장치(195)의 제 1 통신 회로(223a)와 통신할 수 있다. 제1 통신 회로(213a)에 의해 생성된 데이터(또는 통신 신호)는 송신 코일(211L)을 이용하여 전송될 수 있다. 제1 통신 회로(213a)는 FSK(frequency shift keying) 변조 기법을 이용하여 무선 전력 수신 장치(195)에게 데이터를 전달할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 통신 회로(213a)는 송신 코일(211L)을 통해 전달되는 전력 신호의 주파수가 변경되도록 함으로써, 무선 전력 수신 장치(195)의 제 1 통신 회로(223a)와 통신할 수 있다. 또는, 제1 통신 회로(213a)는 전력 생성 회로(211b)에서 생성되는 전력 신호에 데이터가 포함되도록 함으로써, 무선 전력 수신 장치(195)의 제 1 통신 회로(223a)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 회로(213a)는 전력 전송 신호의 주파수를 높이거나 낮춤으로써, 변조를 수행할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(195)는, 수신 코일(221L)에서 측정되는 신호의 주파수에 기반하여 복조를 수행함으로써, 전자 장치(101)로부터의 데이터를 확인할 수 있다.
제2 통신 회로(213b)는 예를 들어, 송신 코일(211L)에서 전력 전달을 위해 사용하는 주파수와 다른 주파수를 이용하여 무선 전력 수신 장치(195)의 제2 통신 회로(223b)와 아웃-오브-밴드(out-of-band, OOB) 통신 방식에 기반하여 통신할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 회로(213b)는 블루투스(Bluetooth), BLE(bluetooth low energy), Wi-Fi, 또는 NFC(near field communication)와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 제2 통신 회로(223b)로부터 충전 상태와 관련된 정보(예: rectifier 후 전압 값, 정류된 전압 값(예: Vrect) 정보, 코일(221L) 또는 정류 회로(221b)에서 흐르는 전류 정보(예: Iout), 각종 패킷, 인증 정보 및/또는 메시지)를 획득할 수 있다.
비록 도 2에서 전자 장치(101)는 하나의 송신 코일(211L)을 포함하도록 도시하고 있으나, 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 복수의 코일들(또는 송신 코일들)을 포함할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(101)는, 제1코일(또는 제1송신 코일)을 통해 전자 장치(101)에 거치되지 않거나 전자 장치(101)에 이격된 외부 전자 장치로 전력을 전송할 수 있다. 또한, 전자 장치(101)는, 제1코일과 상이한 제2코일(또는 제2송신 코일)을 통해 전자 장치(101)에 거치된 외부 전자 장치로 전력을 전송할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(214)는 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나 이상의 센서를 이용하여 전자 장치(101)의 적어도 하나의 상태를 감지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(214)는 온도 센서, 움직임 센서, 자기장 센서(hall sensor), 또는 전류(또는 전압) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 온도 센서를 이용하여 전자 장치(101)의 온도 상태를 감지할 수 있고, 움직임 센서를 이용하여 전자 장치(101)의 움직임 상태를 감지할 수 있고, 자기장 센서를 이용하여 무선 전력 수신 장치(195)와 결합 여부를 감지할 수 있고, 전류(또는 전압)센서를 이용하여 전자 장치(101)의 출력 신호의 상태, 예를 들면, 전류 레벨, 전압 레벨 및/또는 전력 레벨을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면 전류(또는 전압) 센서는 전력 전송 회로(211)에서 신호를 측정할 수 있다. 전류(또는 전압)센서는 매칭 회로(211c) 또는 전력 생성 회로(211b) 적어도 일부 영역에서 신호를 측정할 수 있다. 예를 들면 전류(또는 전압) 센서는 코일(211L) 앞 단에서 신호를 측정하는 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면 센싱 회로(214)는 이물질 검출(예: 외부 객체 검출(FOD: foreign object detection))을 위한 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 무선 전력 수신 장치(195)는 전력 수신 회로(221), 프로세서(222), 통신 회로(223), 센서들(224), 디스플레이(225), 또는 센싱 회로(226)를 포함할 수 있다. 센서들(224)에는 센싱 회로(226)가 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전력 수신 회로(221)는 전자 장치(101)로부터 무선으로 전력을 수신하는 수신 코일(221L), Rx IC(227), 충전 회로(221d)(예: PMIC, DCDC converter, switched capacitor, 또는 voltage divider), 또는 배터리(221e)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, Rx IC(227)는 수신 코일(221L)에 연결된 매칭 회로(221a), 수신된 AC 전력을 DC로 정류하는 정류 회로(221b), 또는 충전 전압을 조정하는 조정 회로(예: LDO)(221c)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(222)는 무선 전력 수신 장치(195)의 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 프로세서(222)는, 무선 전력 수신에 필요한 각종 메시지를 생성하여 통신 회로(223)로 전달할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 통신 회로(223)는 제1 통신 회로(223a) 또는 제2 통신 회로(223b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 통신 회로(223a)는 수신 코일(221L)를 통해 전자 장치(101)와 통신할 수 있다.
제1 통신 회로(223a)는 수신 코일(221L)를 이용하여, 전자 장치(101)의 제1 통신 회로(213a)와 통신할 수 있다. 제1 통신 회로(223a)에 의해 생성된 데이터(또는 통신 신호)는 수신 코일(221L)를 이용하여, 전송될 수 있다. 제1 통신 회로(223a)는 ASK(amplitude shift keying) 변조 기법을 이용하여 전자 장치(101)에 데이터를 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 회로(223a)는, 변조 방식에 따라 전자 장치(101)의 로드의 변경을 야기할 수 있다. 이에 따라, 송신 코일(211L)에서 측정되는 전압, 전류, 또는 전력의 크기 중 적어도 하나가 변경될 수 있다. 전자 장치(101)의 제1 통신 회로(213a)는, 크기의 변경을 복조함으로써, 무선 전력 수신 장치(195)에 의한 데이터를 확인할 수 있다. 제2 통신 회로(223b)는 블루투스(Bluetooth), BLE, Wi-Fi, 또는 NFC와 같은 다양한 근거리 통신 방식 중 어느 하나를 이용하여 전자 장치(101)와 통신할 수 있다.
본 문서에서 전자 장치(101)와 무선 전력 수신 장치(195)에 의해 송수신되는 패킷, 정보, 또는 데이터는, 제1 통신 회로(223a) 또는 제2 통신 회로(223b) 중 적어도 하나를 통해 송수신될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센서들(224)은 전류/전압 센서, 온도 센서, 조도 센서, 또는 가속도 센서 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(226)는 전자 장치(101)로부터 수신되는 탐색 신호 또는 전력을 감지하여 전자 장치(101)를 감지할 수 있다. 센싱 회로(226)는 전자 장치(101)으로부터 출력된 신호에 의하여 생성되는 코일(221L) 신호에 의한 코일(221L) 또는 매칭 회로(221a), 또는 정류 회로(221b)의 입/출력단의 신호 변화를 감지할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 센싱 회로(226)는 수신회로(221)에 포함될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 디스플레이(225)는 무선 전력 송수신에 필요한 각종 디스플레이 정보를 표시할 수 있다.
공진 방식에 따라 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치는 전자 장치에 거치되지 않거나 이격된 외부 전자 장치에도 전력을 전송할 수 있다. 다만, 전자 장치에 거치되지 않거나 이격된 외부 전자 장치에 전력을 전송하도록 코일이 설계되어, 전자 장치에 거치된 외부 전자 장치로 전력을 전송하는 효율이 낮아질 수 있다.
본 발명의 공진 방식에 따라 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치는, 전자 장치에 거치되지 않은 제1전자 장치로 전력을 전송하는 제1코일 및 전자 장치에 거치되지 않은 제2전자 장치로 전력을 전송하는 제2코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 전자 장치는, 임피던스 매칭 회로에 포함된 스위치를 제어(예컨대, 개방 또는 단락)하여, 제1코일을 통해 전력을 전자 장치에 거치되지 않은(또는 전자 장치에 이격된) 외부 전자 장치로 전송할 수 있다. 또는, 임피던스 매칭 회로에 포함된 스위치를 제어(예컨대, 개방 또는 단락)하여, 전자 장치에 거치되지 않은 외부 전자 장치로 제2코일을 통해 전력을 전송할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 전자 장치는, 전자 장치에 이격된 외부 전자 장치로 전력을 전송할 수 있으면서, 전자 장치에 거치된 외부 전자 장치로 전력을 전송할 때에도 전력 전송의 효율을 증가시킬 수 있다.
도 3a와 도 3b는, 다양한 실시 예에 따른 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치에 대한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 전자 장치(301)(예컨대, 도 1의 전자 장치(101))는 증폭기(310), 전류 검출 회로(315), 위상 검출기(320), 공진 회로(330), 및 부하부(350)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 증폭기(310)는, 전원(미도시)으로부터 수신된 전력 신호를 증폭시킬 수 있다. 증폭기(310)는, 공진 회로(330)를 통해, 증폭된 전력 신호를 부하부(350)에 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 증폭기(310)는, 증폭된 전압(VO)과 전류(IO)를 출력할 수 있다. 예컨대, 전압(VO)은, 증폭기(310)로부터 출력된 전압(또는 전압값)을 의미할 수 있다. 전류(IO)는, 증폭기(310)로부터 출력된 전류(또는 전류값)를 의미할 수 있다. 예컨대, 전압(VO)과 전류(I0)는 교류의 신호일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전류 검출 회로(315)는, 증폭기(310)로부터 출력된 전류(IO)를 검출할 수 있다. 전류 검출 회로(315)는, 증폭기(310)의 출력 노드에 연결될 수 있다. 전류 검출 회로(315)는, 검출된 전류(IO)에 대한 정보를 위상 검출기(320)로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 전류(IO)와 전압(VO)을 입력받을 수 있다. 위상 검출기(320)는, 정현파인 전류(IO)와 전압(VO)을 구형파로 변환시킬 수 있다. 위상 검출기(320)는, 증폭기(310)로부터 출력된 전류(IO) 및 전압(VO) 사이의 위상차를 검출할 수 있다. 위상 검출기(320)는, 위상차를 나타내는 직류 전압을 출력할 수 있다. 직류 전압은, 공진 회로(330)에 포함된 가변 커패시터(335)의 바이어스 전압으로 인가될 수 있다. 즉, 가변 커패시터(335)는, 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 전류(IO) 및 전압(V0) 사이의 위상차를 나타내는 신호를 생성(또는 출력)할 수 있다. 위상 검출기(320)는, 상기 신호에 따라 위상 검출기(320)에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시킬 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)는, 어느 하나의 트랜지스터를 동작시켜 복수의 트랜지스터들에 대한 드래인 전압을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 위상 검출기(320)는, 상기 신호에 따라 증가 또는 감소된 드래인 전압을 출력할 수 있다. 위상 검출기(320)는, 기준 전압에 기반하여 증가 또는 감소된 드레인 전압의 크기를 조정할 수 있다. 위상 검출기(320)는, 조정된 크기의 전압을 가지는 신호를 필터링하여 위상차에 대응하는 직류 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 공진 회로(330)는, 증폭기(310)와 부하부(350) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 공진 회로(330)는, 증폭기(310)와 부하부(350) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(330)는, 적어도 하나의 커패시터(332, 335) 및 인덕터(337)를 포함할 수 있다. 공진 회로(330)는, 위상 검출기(320)로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(335)를 포함할 수 있다. 예컨대, 가변 커패시터(335)는, 바락터(varactor)로 구현될 수 있다. 또한, 공진 회로(330)는, 증폭기(310)의 출력 노드와 가변 커패시터(335) 사이의 직류 성분을 차단하기 위한 커패시터(332)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 커패시터(332)는, 증폭기(310)의 출력 노드와 가변 커패시터(335) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 공진 회로(330)를 통해 부하부(350)로 전력을 전송할 수 있다. 부하부(350)는, 증폭기(310)로부터 출력된 신호를 수신할 수 있다. 한편, 도 3a에서는 설명의 편의를 위해 등가적인 회로를 도시하고 있으나, 부하부(350)는 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(103)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 공진 회로(330)의 임피던스 값은, 가변 커패시터(335)의 커패시컨스 값에 기반하여 조정될 수 있다. 예컨대, 공진 회로(330)의 임피던스 값은, 별도의 전원없이, 위상 검출기(320)로부터 출력되는 직류 전압에 기반하여 조정될 수 있다. 전자 장치(301)는, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 공진 회로(330)의 임피던스 값을 조정하여, 증폭기(310)의 부하 임피던스를 지정된 값으로 유지할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스를 순 저항 성분으로 조정할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 가변 커패시터(335)의 커패시컨스 값을 조정하여, 증폭기(310)의 부하 임피던스에서 imaginary 성분을 제거할 수 있다. 즉, 전자 장치(301)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 부하 임피던스는, 증폭기(310)의 출력 노드에서 부하부(350)를 바라볼 때의 등가적인 임피던스를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 직렬로 연결된 공진 회로(330)의 임피던스를 보정하여 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 전자 장치(301)는, 무선으로 전력을 전송하는 중에, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 공진 회로(330)의 임피던스를 보정하여 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.
도 3b를 참조하면, 전자 장치(302)(예컨대, 도 1의 전자 장치(101))는 증폭기(310), 전류 검출 회로(315), 위상 검출기(320), 공진 회로(340), 및 부하부(350)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 도 3b의 전자 장치(302)는, 도 3a의 전자 장치(301)와 비교할 때, 공진 회로(340)를 제외하고 동일하게 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 공진 회로(340)는, 증폭기(310)와 부하부(350) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 공진 회로(340)는, 증폭기(310)와 부하부(350) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(340)는, 적어도 하나의 커패시터(342, 345) 및 인덕터(347)를 포함할 수 있다. 공진 회로(340)는, 위상 검출기(320)로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(345)를 포함할 수 있다. 예컨대, 가변 커패시터(335)는, 바락터(varactor)로 구현될 수 있다. 또한, 공진 회로(340)는, 증폭기(310)의 출력 노드와 가변 커패시터(345) 사이의 직류 성분을 차단하기 위한 커패시터(342)를 더 포함할 수 있다. 커패시터(342)는, 증폭기(310)의 출력 노드와 가변 커패시터(345) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(302)는, 공진 회로(340)를 통해 부하부(350)로 전력을 전송할 수 있다. 부하부(350)는, 증폭기(310)로부터 출력된 신호를 수신할 수 있다. 한편, 도 3b에서는 설명의 편의를 위해 등가적인 회로를 도시하고 있으나, 부하부(350)는 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(103)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 공진 회로(340)의 임피던스 값은, 가변 커패시터(345)의 커패시컨스 값에 기반하여 조정될 수 있다. 예컨대, 공진 회로(340)의 임피던스 값은, 별도의 전원없이, 위상 검출기(320)로부터 출력되는 직류 전압에 기반하여 조정될 수 있다. 전자 장치(302)는, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 공진 회로(340)의 임피던스 값을 지정된 임피던스를 유지할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(302)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스를 순 저항 성분으로 조정할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(302)는, 가변 커패시터(345)의 커패시컨스 값을 조정하여, 증폭기(310)의 부하 임피던스에서 imaginary 성분을 제거할 수 있다. 즉, 전자 장치(302)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 부하 임피던스는, 증폭기(310)의 출력 노드에서 부하부(350)를 바라볼 때의 등가적인 임피던스를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(302)는, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 병렬로 연결된 공진 회로(340)의 임피던스를 보정하여 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다. 또한, 전자 장치(302)는, 무선으로 전력을 전송하는 중에, 부하부(350)의 임피던스가 변경되더라도 공진 회로(340)의 임피던스를 보정하여 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.
도 4는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 증폭기의 부하 임피던스를 보정하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 동작 401에서, 전자 장치(도 3a 및 도 3b의 전자 장치(301, 302))는, 위상 검출기(도 3a 및 도 3b의 위상 검출기(320))를 통해, 증폭기(도 3a 및 도 3b의 증폭기(310))로부터 출력되는 전류 및 전압 사이의 위상차를 확인할 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)는, 증폭기(310)로부터 출력되는 전압의 위상과 전류의 위상 사이의 상대적인 차이를 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 403에서, 전자 장치(301, 302)는, 위상 검출기를 통해, 증폭기(310)로부터 출력되는 전류 및 전압 사이의 위상차에 대응하는 직류 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 405에서, 전자 장치(301, 302)는, 직류 전압에 기반하여 증폭기(310)의 부하 임피던스를 보정할 수 있다. 예컨대, 부하 임피던스는, 증폭기(310)의 출력단에서 부하부(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 부하부(350))를 바라보았을 때, 등가적인 임피던스를 의미할 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)로부터 출력되는 직류 전압은, 공진 회로(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 공진 회로(330 또는 340))에 포함된 가변 커패시터(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 가변 커패시터(335 또는 345))의 바이어스 전압으로 이용될 수 있다. 전자 장치(301, 302)는, 직류 전압을 가변 커패시터(335 또는 345)에 인가하여 가변 커패시터(335 또는 345)의 커패시턴스 값을 조정할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(301 또는 302)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스를 지정된 값(또는 지정된 임피던스)으로 보정할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301 또는 302)는 증폭기(310)의 부하 임피던스에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 전자 장치(301 또는 302)는, 증폭기(310)의 부하 임피던스를 보정하여, 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 공진 회로(330 또는 340)의 임피던스 값은, 별도의 전원없이, 위상 검출기(320)로부터 출력되는 직류 전압에 기반하여 조정될 수 있다.
한편, 적응형 바이어스 기술(adaaptive biasing technique)은, 별도의 전원으로부터 제공되는 전압을 가변 커패시터에 인가하는 기술을 의미할 수 있다. 적응형 바이어스 기술은, 별도의 전원으로부터 직접 제공되는 전압을 가변 커패시터에 인가하기 때문에, 증폭기에서 과전류가 발생되는 문제점이 있을 수 있다. 본 발명의 전자 장치(301 또는 302)는, 별도의 전원없이, 위상 검출기(320)로부터 출력되는 직류 전압을 가변 커패시터(335 또는 345)의 바이어스 전압으로 이용할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 전자 장치(301 또는 302)는, 별도의 전원없이 커패시턴스 값을 조정할 수 있어, 증폭기(310)에서 과전류가 발생되지 않을 수 있다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 전자 장치의 위상 검출기의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 동작 501에서, 위상 검출기(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 위상 검출기(320))는, 증폭기(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 증폭기(310))로부터 출력되는 전류 및 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 503에서, 위상 검출기(320)는, 위상 검출기(320)에 포함된 충전 펌프를 통해, 충전 펌프에 인가되는 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력할 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)는, 위상차를 나타내는 신호에 기반하여, 충전 펌프(또는 충전 펌프에 포함된 복수의 트랜지스터들)에 인가되는 드레인 전압을 기준으로 전압의 크기를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 위상 검출기(320)는, 충전 펌프를 통해, 전압의 크기가 증가 또는 감소된 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 505에서, 위상 검출기(320)는, 기준 전압에 기반하여 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정할 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)는, 기준 전압을 기준으로 출력된 신호의 전압을 분배하여, 상기 전압의 크기를 조정할 수 있다. 예컨대, 기준 전압은, 미리 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 507에서, 위상 검출기(320)는, 조정된 신호를 필터링하여 위상차에 대응하는 직류 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 위상 검출기(320)는, 저역 통과 필터를 통해 조정된 신호를 필터링할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 509에서, 위상 검출기(320)는, 직류 전압에 기반하여 공진 회로(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 공진 회로(330 또는 340))에 포함된 가변 커패시터(335 또는 345)의 커패시턴스 값을 조정할 수 있다. 예컨대, 직류 전압은 가변 커패시터(335 또는 345)의 바이어스 전압으로 인가될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 위상 검출기(320)는, 별도의 전원없이 공진 회로(330 또는 340)의 임피던스 값을 조정할 수 있다. 또한, 본 발명의 전자 장치(301, 302)는, 위상 검출기(320)를 통해, 별도의 전원없이 증폭기(310)의 부하 임피던스를 보정할 수 있다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 위상 검출기의 개략적인 블록도이다.
도 6을 참조하면, 위상 검출기(320)는, 인버터 체인(610), 위상차 생성 회로(620), 충전 펌프(630), 기준 전압 생성 회로(640), 및 필터 회로(650)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 인버터 체인(610)은, 증폭기(310)로부터 출력된 전류(IO)에 대응하는 전류 신호와 전압(VO)에 대응하는 전압 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 전류 신호와 전압 신호는 교류일 수 있다. 인버터 체인(610)은, 정현파인 전류 신호와 전압 신호를 구형파로 변환할 수 있다. 인버터 체인(610)은, 구형파 신호로 변환된 전류 신호와 전압 신호를 위상차 생성 회로(620)에 출력할 수 있다. 예컨대, 인버터 체인(610)은 복수의 인버터들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 위상차 생성 회로(620)는, 전류 신호와 전압 신호 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 위상차 생성 회로(620)는, AND 게이트, XOR 게이트, NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, 저항, 또는 커패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 위상차 생성 회로(620)는, 상기 위상차를 나타내는 신호를 충전 펌프(630)로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 충전 펌프(charge pump)(630)는, 위상차 생성 회로(620)로부터 출력된 신호에 기반하여, 충전 펌프(630)에 포함된 복수의 트랜지스터들에 대한 드래인 전압을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 충전 펌프(630)는, 위상차 생성 회로(620)로부터 출력된 신호에 기반하여, 복수의 트랜지스트들 중 어느 하나의 트랜지스터만 동작시킬 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는, 어느 하나의 트랜지스터를 통해 드레인 전압을 기준으로 전압을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 충전 펌프(630)는, 증가 또는 감소된 전압을 가지는 신호를 기준 전합 생성 회로(640)로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 기준 전압 생성 회로(640)는, 기준 전압에 기반하여 충전 펌프(630)로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정할 수 있다. 예컨대, 기준 전압 생성 회로(640)는, 복수의 저항들을 포함할 수 있다. 기준 전압 생성 회로(640)는, 저항들에 대한 전압 분배 법칙에 기반하여, 충전 펌프(630)로부터 출력된 전압의 크기를 조정할 수 있다. 기준 전압 생성 회로(640)는, 조정된 전압 크기를 가지는 신호를 필터 회로(650)로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 필터 회로(650)는, 기준 전압 생성 회로(640)로부터 출력된 신호를 필터링하여 전류 및 전압 사이의 위상차에 대응하는 직류 전압을 출력할 수 있다. 예컨대, 필터 회로(650)는, 저역 통과 필터(low pass filter(LPF))로 구현될 수 있다. 필터 회로(650)는, 직류 전압을 공진 회로(330 또는 340)에 포함된 가변 커패시터(335 또는 345)로 인가할 수 있다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 위상 검출기에 포함된 인버터 체인에 대한 도면이다.
도 7을 참조하면, 인버터 체인(610)은, 복수의 인버터들(611, 612, 616, 617)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1인버터(611)는 제2인버터(612)와 연결될 수 있다. 제1인버터(611)는, 정현파인 전류 신호(VC)(710)를 인가받을 수 있다. 제3인버터(616)는 제4인버터(617)와 연결될 수 있다. 제3인버터(616)는, 정현파인 전압 신호(VV)(730)를 인가받을 수 있다.
일 실시 예에 따라, 증폭기(310)로부터 출력된 정현파인 전류 신호(VC)(710)는, 제1인버터(611) 및 제2인버터(612)를 통해, 구형파인 전류 신호(DC)(720)로 변환될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 증폭기(310)로부터 출력된 정현파인 전압 신호(VV)(730)는, 제3인버터(616) 및 제4인버터(617)를 통해, 구형파인 전류 신호(DV)(740)로 변환될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 구형파인 전류 신호(DC)(720)와 전압 신호(DV)(740)는, 위상차 생성 회로(620)에 인가될 수 있다.
도 8a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 대한 도면이다. 도 9a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 포함된 충전 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다. 도 10a는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 직렬로 연결된 경우, 위상 검출기로부터 출력되는 직류 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 위상차 생성 회로(620)는, D-플립플롭(622), XOR 게이트(624), 제1 AND 게이트(626), 제2 AND 게이트(628), 및 인버터(629)를 포함할 수 있다.
도 8a와 도 9a를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 인버터 체인(610)으로부터 출력된 전류 신호(DC)와 전압 신호(DV)는 D-플립플롭(622)에 입력될 수 있다. 예컨대, 전류 신호(DC)는, D-플립플롭(622)의 제1입력단자(예: D 단자)에 입력될 수 있다. 전압 신호(DV)는, D-플립플롭(622)의 제2입력단자(예: CLK 단자)에 입력될 수 있다.
일 실시 예에 따라, D-플립 플롭(622)은, 전류 신호(DC)와 전압 신호(DV)에 기반하여, 제1신호(Q)와 제2신호(Q')를 출력할 수 있다. 예컨대, D-플립 플롭(622)의 제1출력단자(예: Q 단자)로부터 출력된 제1신호(Q)는 제1 AND 게이트(626)에 인가될 수 있다. D-플립 플롭(622)의 제2출력단자(예: Q'단자)로부터 출력된 제2신호(Q')는 제2 AND 게이트(628)에 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 인버터 체인(610)으로부터 출력된 전류 신호(DC)와 전압 신호(DV)는 XOR 게이트(624)에 입력될 수 있다. XOR 게이트(624)는, 전류 신호(DC)와 전압 신호(DV)에 기반하여, 제3신호(OXOR)를 출력할 수 있다. 제3신호(OXOR)는, 제1 AND 게이트(626)에 인가될 수 있다. 또한, 제3신호(OXOR)는, 제2 AND 게이트(628)에도 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 AND 게이트(626)는, 제1신호(Q)와 제3신호(OXOR)에 기반하여, 제4신호(PUAND)를 출력할 수 있다. 제4신호(PUAND)는, 인버터(629)로 인가될 수 있다. 인버터(629)는, 제4신호(PUAND)를 인버팅할 수 있다. 인버터(629)는, 제4신호(PUAND)를 인버팅한 신호를 풀-업 신호(PU)로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 AND 게이트(628)는, 제2신호(Q')와 제3신호(OXOR 신호)에 기반하여, 풀-다운 신호(PD)를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 충전 펌프(630)는, 제1트랜지스터(632)와 제2트랜지스터(634)를 포함할 수 있다. 제1트랜지스터(632)는, PMOS로 구현될 수 있다. 제2트랜지스터(634)는, NMOS로 구현될 수 있다. 제1트랜지스터(632)의 일단은 드레인 전압을 인가받을 수 있다. 제1트랜지스터(632)의 타단은, 제2트랜지스터(634)의 일단에 연결될 수 있다. 제2트랜지스터(634)의 타단은, 그라운드에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 충전 펌프(630)는, 위상차 생성 회로(620)로부터 수신된 신호들(PU, PD)에 기반하여, 제1트랜지스터(632)를 온시키고 제2트랜지스터(634)를 오프시킬 수 있다. 또는, 충전 펌프(630)는, 위상차 생성 회로(620)로부터 수신된 신호들(PU, PD)에 기반하여, 제1트랜지스터(632)를 오프시키고 제2트랜지스터(634)를 온시킬 수 있다.
도 8a와 도 9a를 참조하면, 전류 신호(DC)가 전압 신호(DV)보다 빠른 경우, 충전 회로(630)는, 풀-업 동작을 수행할 수 있다. D-플립 플롭(622)은, 전류 신호(DC)의 위상이 전압 신호(DV)의 위상보다 빠름을 감지하여 하이 레벨의 제1신호(Q)를 출력하고, 로우 레벨의 제2신호(Q')를 출력할 수 있다. XOR 게이트(624)는, 전류 신호(DC) 및 전압 신호(DV) 중 어느 하나만 하이 레벨인 경우에만, 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)를 출력할 수 있다. 이후, 제1 AND 게이트(626)과 제2 AND 게이트(628)는, 제1트랜지스터(632)만 동작시키기 위한 신호들을 출력할 수 있다. 이때, 제1트랜지스터(632)는, 풀-업 신호(PU)에 기반하여 주기적으로 온될 수 있고, 제2트랜지스터(634)는, 로우 레벨의 풀-다운 신호(PD)에 기반하여 오프될 수 있다. 결과적으로, 제2트랜지스터(634)가 오프 상태로 유지되면서, 주기적인 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)가, 제1 AND 게이트(626)와 인버터(629)를 통해, 제1트랜지스터(632)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제1트랜지스터(632)를 통해 주기적으로 전하가 공급되어, 충전 펌프(632)로부터 출력되는 전압이 증가될 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는, 드레인 전압(VDD)을 위상차에 대응하는 크기만큼 증가시켜 출력할 수 있다.
도 8a와 도 9a를 참조하면, 전류 신호(DC)가 전압 신호(DV)보다 느린 경우, 충전 회로(630)는, 풀-다운 동작을 수행할 수 있다. D-플립 플롭(622)은, 전류 신호(DC)의 위상이 전압 신호(DV)의 위상보다 느림을 감지하여 로우 레벨의 제1신호(Q)를 출력하고, 하이 레벨의 제2신호(Q')를 출력할 수 있다. XOR 게이트(624)는, 전류 신호(DC) 및 전압 신호(DV) 중 어느 하나만 하이 레벨인 경우에만, 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)를 출력할 수 있다. 이후, 제1 AND 게이트(626)과 제2 AND 게이트(628)는, 제2트랜지스터(634)만 동작시키기 위한 신호들을 출력할 수 있다. 이때, 제1트랜지스터(632)는, 하이 레벨의 풀-업 신호(PU)에 기반하여 오프될 수 있고, 제2트랜지스터(634)는, 풀-다운 신호(PD)에 기반하여 주기적으로 온될 수 있다. 결과적으로, 제1트랜지스터(632)가 오프 상태로 유지되면서, 주기적인 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)가, 제2 AND 게이트(628)를 통해, 제2트랜지스터(634)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제2트랜지스터(634)를 통해 전하가 그라운드로 공급되어, 충전 펌프(632)로부터 출력되는 전압이 감소될 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는, 드레인 전압(VDD)을 위상차에 대응하는 크기만큼 감소시켜 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 기준 전압 생성 회로(640)는, 제1저항(642) 및 제2저항(644)을 포함할 수 있다. 기준 전압 생성 회로(640)는, 제1저항(642) 및 제2저항(644)을 이용한 전압 분배기로 구현될 수 있다. 기준 전압 생성 회로(640)는, 제1저항(642) 및 제2저항(644)을 이용한 전압 분배 법칙에 따라 기준 전압(VREF)을 결정할 수 있다. 예컨대, 기준 전압 생성 회로(640)는, 제1저항(642) 및 제2저항(644)의 크기를 설정하여, 기준 전압(VREF)을 결정할 수 있다. 예컨대, 기준 전압(VREF)을 드레인 전압(VDD)의 절반으로 결정할 경우, 제1저항(642)의 크기는 제2저항(644)의 크기와 동일하게 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 필터 회로(650)는, 복수의 커패시터들(652, 654, 658)과 저항(656)을 포함할 수 있다. 필터 회로(650)는, 저역 통과 필터로 구현될 수 있다. 예컨대, 위상차 생성 회로(620)의 출력 신호는 구형파이므로, 충전 펌프(630)로부터 출력되는 신호에는 리플이 있을 수 있다. 필터 회로(650)는, 기준 전압 생성 회로(640)로부터 출력되는 신호의 리플을 제거할 수 있다. 또한, 필터 회로(650)는, 기준 전압 생성 회로(640)로부터 출력되는 신호를 필터링하여 직류 전압을 출력할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 위상차에 대응하는 직류 전압(VDC)를 가변 커패시터(335)의 바이어스 전압으로 인가할 수 있다. 가변 커패시터(335)의 커패시턴스의 크기는 직류 전압(VDC)의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 그래프(1010)는, 전류와 전압 사이의 위상차에 따른 직류 전압(VDC)의 크기를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전류가 전압보다 빠를수록 양의 크기를 가지는 위상차가 커질 수 있다. 또는, 전류가 전압보다 느릴수록 음의 크기를 가지는 위상차가 커질 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전류에 대응하는 전류 신호가 전압에 대응하는 전압 신호보다 앞선(또는 빠른) 경우, 전류와 전압 사이의 위상차가 양의 값을 가질 수 있다. 전류 및 전압 사이의 위상차가 양의 값을 가질 때, 위상차의 크기는 직류 전압의 크기에 비례할 수 있다. 즉, 위상차가 양의 값을 가질 때, 직류 전압의 크기가 증가하면, 가변 커패시터(335)의 커패시턴스 값은 감소할 수 있다.
일 실시 예에 따라 전류에 대응하는 전류 신호가 전압에 대응하는 전압 신호보다 뒤쳐진(또는 느린) 경우, 전류와 전압 사이의 위상차가 음의 값을 가질 수 있다. 전류 및 전압 사이의 위상차가 음의 값을 가질 때, 위상차의 크기는 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다. 즉, 위상차가 음의 값을 가질 때, 직류 전압의 크기가 증가하면, 가변 커패시터(335)의 커패시턴스 값은 증가할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 위상차에 대응하는 직류 전압(VDC)을 가변 커패시터(335)의 바이어스 전압으로 인가하여, 증폭기(310)의 부하 임피던스의 리액턴스를 0으로(또는 0에 가깝게) 조정할 수 있다.
도 8b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 대한 도면이다. 도 9b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기에 포함된 충전 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다. 도 10b는, 일 실시 예에 따른 공진 회로가 부하부에 병렬로 연결된 경우, 위상 검출기로부터 출력되는 직류 전압을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8b를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 인버터 체인(610)으로부터 출력된 전류 신호(DC)와 전압 신호(DV)는 D-플립플롭(622)에 입력될 수 있다. 예컨대, 전압 신호(DV)는, D-플립플롭(622)의 제1입력단자(예: D 단자)에 입력될 수 있다. 전류 신호(DC)는, D-플립플롭(622)의 제2입력단자(예: CLK 단자)에 입력될 수 있다.
도 8b의 위상차 생성 회로(620)는, 도 8a와 비교할 때, D-플립 플롭(622)의 입력값들이 상이한 것을 제외하고, 동일하게 구현될 수 있다. 또한, 도 8b의 충전 펌프(630), 기준 전압 생성 회로(630) 및 필터 회로(650)는, 도 8a의 충전 펌프(630), 기준 전압 생성 회로(630) 및 필터 회로(650)와 동일하게 구현될 수 있다.
도 8b와 도 9b를 참조하면, 전압 신호(DV)가 전류 신호(DC)보다 빠른 경우, 충전 회로(630)는, 풀-업 동작을 수행할 수 있다. D-플립 플롭(622)은, 전압 신호(DV)의 위상이 전류 신호(DC)의 위상보다 빠름을 감지하여 하이 레벨의 제1신호(Q)를 출력하고, 로우 레벨의 제2신호(Q')를 출력할 수 있다. XOR 게이트(624)는, 전류 신호(DC) 및 전압 신호(DV) 중 어느 하나만 하이 레벨인 경우에만, 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)를 출력할 수 있다. 이후, 제1 AND 게이트(626)과 제2 AND 게이트(628)는, 제1트랜지스터(632)만 동작시키기 위한 신호들을 출력할 수 있다. 이때, 제1트랜지스터(632)는, 풀-업 신호(PU)에 기반하여 주기적으로 온될 수 있고, 제2트랜지스터(634)는, 로우 레벨의 풀-다운 신호(PD)에 기반하여 오프될 수 있다. 결과적으로, 제2트랜지스터(634)가 오프 상태로 유지되면서, 주기적인 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)가, 제1 AND 게이트(626)와 인버터(629)를 통해, 제1트랜지스터(632)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제1트랜지스터(632)를 통해 주기적으로 전하가 공급되어, 충전 펌프(632)로부터 출력되는 전압이 증가될 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는, 드레인 전압(VDD)을 위상차에 대응하는 크기만큼 증가시켜 출력할 수 있다.
도 8b와 도 9b를 참조하면, 전압 신호(DV)가 전류 신호(DC)보다 느린 경우, 충전 회로(630)는, 풀-다운 동작을 수행할 수 있다. D-플립 플롭(622)은, 전압 신호(DV)의 위상이 전류 신호(DC)의 위상보다 느림을 감지하여 로우 레벨의 제1신호(Q)를 출력하고, 하이 레벨의 제2신호(Q')를 출력할 수 있다. XOR 게이트(624)는, 전류 신호(DC) 및 전압 신호(DV) 중 어느 하나만 하이 레벨인 경우에만, 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)를 출력할 수 있다. 이후, 제1 AND 게이트(626)과 제2 AND 게이트(628)는, 제2트랜지스터(634)만 동작시키기 위한 신호들을 출력할 수 있다. 이때, 제1트랜지스터(632)는, 하이 레벨의 풀-업 신호(PU)에 기반하여 오프될 수 있고, 제2트랜지스터(634)는, 풀-다운 신호(PD)에 기반하여 주기적으로 온될 수 있다. 결과적으로, 제1트랜지스터(632)가 오프 상태로 유지되면서, 주기적인 하이 레벨을 가지는 제3신호(OXOR)가, 제2 AND 게이트(628)를 통해, 제2트랜지스터(634)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 제2트랜지스터(634)를 통해 전하가 그라운드로 공급되어, 충전 펌프(632)로부터 출력되는 전압이 감소될 수 있다. 예컨대, 충전 펌프(630)는, 드레인 전압(VDD)을 위상차에 대응하는 크기만큼 감소시켜 출력할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 위상차에 대응하는 직류 전압(VDC)를 가변 커패시터(335)의 바이어스 전압으로 인가할 수 있다. 가변 커패시터(345)의 커패시턴스의 크기는 직류 전압(VDC)의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 그래프(1020)는, 전류와 전압 사이의 위상차에 따른 직류 전압(VDC)의 크기를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전류가 전압보다 느릴수록 양의 크기를 가지는 위상차가 커질 수 있다. 또는, 전류가 전압보다 빠를수록 음의 크기를 가지는 위상차가 커질 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전압에 대응하는 전압 신호가 전류에 대응하는 전류 신호보다 앞선(또는 빠른) 경우, 전류와 전압 사이의 위상차가 양의 값을 가질 수 있다. 전류 및 전압 사이의 위상차가 양의 값을 가질 때, 위상차의 크기는 직류 전압의 크기에 비례할 수 있다. 즉, 위상차가 양의 값을 가질 때, 직류 전압의 크기가 증가하면, 가변 커패시터(335)의 커패시턴스 값은 감소할 수 있다.
일 실시 예에 따라 전압에 대응하는 전압 신호가 전류에 대응하는 전류 신호보다 뒤쳐진(또는 느린) 경우, 전류와 전압 사이의 위상차가 음의 값을 가질 수 있다. 전류 및 전압 사이의 위상차가 음의 값을 가질 때, 위상차의 크기는 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다. 즉, 위상차가 음의 값을 가질 때, 직류 전압의 크기가 증가하면, 가변 커패시터(345)의 커패시턴스 값은 증가할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 위상 검출기(320)는, 위상차에 대응하는 직류 전압(VDC)을 가변 커패시터(345)의 바이어스 전압으로 인가하여, 증폭기(310)의 부하 임피던스의 리액턴스를 0으로(또는 0에 가깝게) 조정할 수 있다.
도 11a부터 도 11d는, 전자 장치가 위상 검출기를 이용하여 부하부의 임피던스를 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11a 내지 도 11d를 참조하면, 부하 임피던스(ZPA)는, 증폭기(310)에서 부하부(350)를 바라보았을 때의 임피던스를 의미할 수 있다. 부하 임피던스(ZPA)는, 공진 회로(1110, 1120, 1130, 또는 1140)(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 공진 회로(330 또는 340))의 임피던스와 부하부(1105)(예컨대, 도 3a 및 도 3b의 부하부(350))의 임피던스(ZL)의 합일 수 있다. 부하 임피던스에 리액턴스 성분이 포함되어 있으면, 증폭기(310)로부터 출력되는 전압과 전류 사이의 위상차가 있을 수 있다. 증폭기(310)로부터 출력되는 전압과 전류 사이의 위상차가 있으면, 증폭기(310)는 최적의 동작을 수행할 수 없다. 따라서, 본 발명의 전자 장치(301)는, 가변 커패시턴스(1115 또는 1135)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다.
도 11a를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 공진 회로(1110)는, 증폭기(310)와 부하부(1105) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(1110)는, 가변 커패시터(1115) 및 인덕터(1117)를 포함할 수 있다. 부하 임피던스(ZPA)는, 공진 회로(1110)의 임피던스(예:
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000001
, 여기서 Z는 공진 회로(1110)의 임피던스)와 부하부(1105)의 임피던스(ZL 또는 ZL')의 합일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL 또는 ZL')가 리액턴스 성분을 포함하고 있으면, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 또한, 전자 장치(301)는, 리액턴스 성분이 제거된 부하 임피던스(ZPA)를 지정된 값(예컨대, 50
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000002
)으로 조정할 수 있다. 이때, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)은, 부하부(1105)의 임피던스 값(ZL), 공진 회로(1110)에 포함된 인덕터(1117)의 인덕턴스 값(L)을 고려하여 결정될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 공진 회로(1120)는, 증폭기(310)와 부하부(1105) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(1120)는, 커패시터(1112), 가변 커패시터(1115) 및 인덕터(1117)를 포함할 수 있다. 부하 임피던스(ZPA)는, 공진 회로(1120)의 임피던스(예:
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000003
, 여기서 Z는 공진 회로(1120)의 임피던스)와 부하부(1105)의 임피던스(ZL)의 합일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL 또는 ZL')가 리액턴스 성분을 포함하고 있으면, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 또한, 전자 장치(301)는, 리액턴스 성분이 제거된 부하 임피던스(ZPA)를 지정된 값(예컨대, 50
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000004
)으로 조정할 수 있다. 이때, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)은, 부하부(1105)의 임피던스 값(ZL), 공진 회로(1120)에 포함된 커패시터(1112)의 커패시턴스 값(CF) 및 인덕터(1117)의 인덕턴스 값(L)을 고려하여 결정될 수 있다.
도 11c를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 일 실시 예에 따라, 공진 회로(1130)는, 증폭기(310)와 부하부(1105) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(1130)는, 가변 커패시터(1135) 및 인덕터(1137)를 포함할 수 있다. 부하 임피던스(ZPA)는, 공진 회로(1130)의 임피던스(예:
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000005
, 여기서 Z는 공진 회로(1130)의 임피던스)와 부하부(1105)의 임피던스(ZL)의 합일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 가변 커패시턴스(1115)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL 또는 ZL')가 리액턴스 성분을 포함하고 있으면, 가변 커패시턴스(1135)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 또한, 전자 장치(301)는, 리액턴스 성분이 제거된 부하 임피던스(ZPA)를 지정된 값(예컨대, 50
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000006
)으로 조정할 수 있다. 이때, 가변 커패시턴스(1135)의 커패시턴스 값(CV)은, 부하부(1105)의 임피던스 값(ZL) 및 공진 회로(1130)에 포함된 인덕터(1137)의 인덕턴스 값(L)을 고려하여 결정될 수 있다.
도 11d를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 공진 회로(1140)는, 증폭기(310)와 부하부(1105) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 공진 회로(1120)는, 커패시터(1132), 가변 커패시터(1135) 및 인덕터(1137)를 포함할 수 있다. 부하 임피던스(ZPA)는, 공진 회로(1140)의 임피던스(예:
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000007
, 여기서 Z는 공진 회로(1140)의 임피던스)와 부하부(1105)의 임피던스(ZL)의 합일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 가변 커패시턴스(1135)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL 또는 ZL')가 리액턴스 성분을 포함하고 있으면, 가변 커패시턴스(1135)의 커패시턴스 값(CV)을 조정하여 부하 임피던스(ZPA)에서 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 또한, 전자 장치(301)는, 리액턴스 성분이 제거된 부하 임피던스(ZPA)를 지정된 값(예컨대, 50
Figure PCTKR2023004870-appb-img-000008
)으로 조정할 수 있다. 이때, 가변 커패시턴스(1135)의 커패시턴스 값(CV)은, 부하부(1105)의 임피던스 값(ZL), 공진 회로(1140)에 포함된 커패시터(1132)의 커패시턴스 값(CF) 및 인덕터(1137)의 인덕턴스 값(L)을 고려하여 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL)에 리액턴스 성분이 있더라도, 직렬 또는 병렬로 연결된 공진 회로(1110, 1120, 1130, 또는 1140)를 이용하여 부하 임피던스(ZPA)의 리액턴스 성분을 제거할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(301)는, 부하부(1105)의 임피던스(ZL)가 어떠한 값을 가지더라도, 증폭기(310)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.
상술한 전자 장치(301)는, 하기에서 설명하는 전자 장치(1201, 1202, 또는 1204)와 동일 내지 유사하게 구현될 수 있다.
도 12는, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 12은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(1200) 내의 전자 장치(1201)의 블록도이다. 도 12을 참조하면, 네트워크 환경(1200)에서 전자 장치(1201)는 제 1 네트워크(1298)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1202)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(1299)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1204) 또는 서버(1208) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1201)는 서버(1208)를 통하여 전자 장치(1204)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1201)는 프로세서(1220), 메모리(1230), 입력 모듈(1250), 음향 출력 모듈(1255), 디스플레이 모듈(1260), 오디오 모듈(1270), 센서 모듈(1276), 인터페이스(1277), 연결 단자(1278), 햅틱 모듈(1279), 카메라 모듈(1280), 전력 관리 모듈(1288), 배터리(1289), 통신 모듈(1290), 가입자 식별 모듈(1296), 또는 안테나 모듈(1297)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1201)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(1278))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(1276), 카메라 모듈(1280), 또는 안테나 모듈(1297))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1260))로 통합될 수 있다.
프로세서(1220)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1240))를 실행하여 프로세서(1220)에 연결된 전자 장치(1201)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1220)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1276) 또는 통신 모듈(1290))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1232)에 저장하고, 휘발성 메모리(1232)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1234)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(1220)는 메인 프로세서(1221)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1223)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1201)가 메인 프로세서(1221) 및 보조 프로세서(1223)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(1223)는 메인 프로세서(1221)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1223)는 메인 프로세서(1221)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1223)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1221)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1221)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1221)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1221)와 함께, 전자 장치(1201)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(1260), 센서 모듈(1276), 또는 통신 모듈(1290))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(1223)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(1280) 또는 통신 모듈(1290))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(1223)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(1201) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(1208))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(1230)는, 전자 장치(1201)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1220) 또는 센서 모듈(1276))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1240)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1230)는, 휘발성 메모리(1232) 또는 비휘발성 메모리(1234)를 포함할 수 있다.
프로그램(1240)은 메모리(1230)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1242), 미들 웨어(1244) 또는 어플리케이션(1246)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(1250)은, 전자 장치(1201)의 구성요소(예: 프로세서(1220))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1201)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(1250)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(1255)은 음향 신호를 전자 장치(1201)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(1255)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(1260)은 전자 장치(1201)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(1260)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(1260)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1270)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(1270)은, 입력 모듈(1250)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(1255), 또는 전자 장치(1201)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1202))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1276)은 전자 장치(1201)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(1276)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(1277)는 전자 장치(1201)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1202))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(1277)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1278)는, 그를 통해서 전자 장치(1201)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1202))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(1278)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1279)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(1279)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1280)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(1280)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1288)은 전자 장치(1201)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(1288)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1289)는 전자 장치(1201)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(1289)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1290)은 전자 장치(1201)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1202), 전자 장치(1204), 또는 서버(1208)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1290)은 프로세서(1220)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(1290)은 무선 통신 모듈(1292)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1294)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(1298)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1299)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(1204)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1292)은 가입자 식별 모듈(1296)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(1298) 또는 제 2 네트워크(1299)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1201)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(1292)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1292)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1292)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(1292)은 전자 장치(1201), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1204)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(1299))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(1292)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(1297)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1297)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1297)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(1298) 또는 제 2 네트워크(1299)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1290)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1290)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(1297)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1297)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(1299)에 연결된 서버(1208)를 통해서 전자 장치(1201)와 외부의 전자 장치(1204)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(1202, 또는 1204) 각각은 전자 장치(1201)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1201)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(1202, 1204, 또는 1208) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1201)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1201)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(1201)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1201)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(1201)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(1204)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(1208)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(1204) 또는 서버(1208)는 제 2 네트워크(1299) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(1201)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치(301, 302)는, 증폭기(310), 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부(350), 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(320), 및 상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로(330, 340)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(335, 345)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 위상 검출기는, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상차 생성 회로(620)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 위상 검출기는, 상기 신호에 따라 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 충전 펌프(630)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 위상 검출기는, 기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 기준 전압 생성 회로(640)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 위상 검출기는, 상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 필터 회로(650)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는, 상기 증폭기의 출력 노드와 상기 가변 커패시터 사이의 직류 성분을 차단하기 위한 커패시터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는 상기 부하부에 직렬로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 위상차 생성 회로의 제1입력으로 상기 전류가 인가되고, 상기 위상차 생성 회로의 제2입력으로 상기 전압이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 전류에 대응하는 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 전압 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고, 상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는 상기 부하부에 병렬로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 위상차 생성 회로의 제1입력으로 상기 전압이 인가되고, 상기 위상차 생성 회로의 제2입력으로 상기 전류가 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 전압에 대응하는 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 전류 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고, 상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치(301, 302)의 동작 방법에 있어서, 상기 전자 장치는, 증폭기(310), 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부(350), 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(320) 및 상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로(330, 340)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(335, 345)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 동작 방법은, 상기 신호에 따라 상기 위상 검출기에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 상기 복수의 트랜지스터들에 대한 드레인전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른, 전자 장치의 동작 방법은, 상기 위상 검출기를 통해, 상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는, 상기 증폭기의 출력 노드와 상기 가변 커패시터 사이의 직류 성분을 차단하기 위한 커패시터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는 상기 부하부에 직렬로 연결되면, 상기 위상 검출기의 제1입력으로 상기 전류가 인가되고, 상기 위상 검출기의 제2입력으로 상기 전압이 인가되고, 상기 전류에 대응하는 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 전압 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고, 상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가지고, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가되고, 상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 공진 회로는 상기 부하부에 병렬로 연결되면, 상기 위상 검출기의 제1입력으로 상기 전압이 인가되고, 상기 위상 검출기의 제2입력으로 상기 전류가 인가되고, 상기 전압에 대응하는 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 전류 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고, 상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가지고, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고, 상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례할 수 있다.
일 실시 예에 따른, 상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가되고, 상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1201)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1236) 또는 외장 메모리(1238))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1240))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1201))의 프로세서(예: 프로세서(1220))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. 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치(301, 302)에 있어서,
    증폭기(310);
    상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부(350);
    상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(320); 및
    상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로(330, 340), 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(335, 345)를 포함하고,
    상기 위상 검출기는,
    상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상차 생성 회로(620);
    상기 신호에 따라 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 드레인 전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 충전 펌프(630);
    기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 기준 전압 생성 회로(640); 및
    상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 필터 회로(650)를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공진 회로는, 상기 증폭기의 출력 노드와 상기 가변 커패시터 사이의 직류 성분을 차단하기 위한 커패시터를 더 포함하는 전자 장치.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진 회로는 상기 부하부에 직렬로 연결되는 전자 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차 생성 회로의 제1입력으로 상기 전류가 인가되고, 상기 위상차 생성 회로의 제2입력으로 상기 전압이 인가되는 전자 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류에 대응하는 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 전압 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고,
    상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호가 상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가지는 전자 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 및 상기 전압 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고,
    상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례하는 전자 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가되는 전자 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례하는 전자 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진 회로는 상기 부하부에 병렬로 연결되는 전자 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차 생성 회로의 제1입력으로 상기 전압이 인가되고, 상기 위상차 생성 회로의 제2입력으로 상기 전류가 인가되는 전자 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압에 대응하는 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 전류 신호보다 앞선 경우, 상기 위상차가 양의 값을 가지고,
    상기 전압에 대응하는 상기 전압 신호가 상기 전류에 대응하는 상기 전류 신호보다 뒤쳐진 경우, 상기 위상차가 음의 값을 가지는 전자 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 양의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 비례하고,
    상기 전압 및 상기 전류 사이의 상기 위상차가 상기 음의 값을 가질 때, 상기 위상차의 크기는 상기 직류 전압의 크기에 반비례하는 전자 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압은, 상기 가변 커패시터의 바이어스 전압으로 인가되는 전자 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류 전압의 크기는 상기 가변 커패시터의 커패시턴스의 크기와 반비례하는 전자 장치.
  15. 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치(301, 302)의 동작 방법에 있어서,
    상기 전자 장치는, 증폭기(310), 상기 증폭기로부터 출력된 신호를 수신하는 부하부(350), 상기 증폭기로부터 출력된 전류 및 전압 사이의 위상차를 검출하기 위한 위상 검출기(320) 및 상기 증폭기와 상기 부하부 사이에 배치되는 공진 회로(330, 340)를 포함하고, 여기서 상기 공진 회로는 인덕터와 상기 위상 검출기로부터 출력된 직류 전압에 기반하여 커패시턴스 값이 조정되는 가변 커패시터(335, 345)를 포함하고,
    상기 위상 검출기를 통해, 상기 전류 및 상기 전압 사이의 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 동작;
    상기 신호에 따라 상기 위상 검출기에 포함된 복수의 트랜지스터들 중 어느 하나의 트랜지스터를 동작시키고, 상기 어느 하나의 트랜지스터를 이용하여 상기 복수의 트랜지스터들에 대한 드레인전압을 증가 또는 감소시켜 출력하는 동작;
    상기 위상 검출기를 통해, 기준 전압에 기반하여 상기 충전 펌프로부터 출력된 신호의 전압의 크기를 조정하는 동작; 및
    상기 위상 검출기를 통해, 상기 기준 전압 생성 회로로부터 출력된 신호를 필터링하여 상기 위상차에 대응하는 상기 직류 전압을 출력하는 동작을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
PCT/KR2023/004870 2022-05-31 2023-04-11 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법 WO2023234548A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20220067108 2022-05-31
KR10-2022-0067108 2022-05-31
KR10-2022-0105044 2022-08-22
KR1020220105044A KR20230166821A (ko) 2022-05-31 2022-08-22 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023234548A1 true WO2023234548A1 (ko) 2023-12-07

Family

ID=89025215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/004870 WO2023234548A1 (ko) 2022-05-31 2023-04-11 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023234548A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130007173A (ko) * 2011-06-29 2013-01-18 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그의 무선 전력 송신 방법
KR20150093588A (ko) * 2014-02-07 2015-08-18 엘지전자 주식회사 무선 전력 수신 및 전송 방법, 무선 전력 전송장치, 수신장치 및 무선 충전 시스템
KR20150099854A (ko) * 2013-01-29 2015-09-01 후지쯔 가부시끼가이샤 무선 전력 전송 시스템, 수전기 및 무선 전력 전송 방법
KR20170037308A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기
KR20200047061A (ko) * 2018-10-26 2020-05-07 삼성전자주식회사 무선으로 전력을 송신하거나 수신하기 위한 전자 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130007173A (ko) * 2011-06-29 2013-01-18 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 그의 무선 전력 송신 방법
KR20150099854A (ko) * 2013-01-29 2015-09-01 후지쯔 가부시끼가이샤 무선 전력 전송 시스템, 수전기 및 무선 전력 전송 방법
KR20150093588A (ko) * 2014-02-07 2015-08-18 엘지전자 주식회사 무선 전력 수신 및 전송 방법, 무선 전력 전송장치, 수신장치 및 무선 충전 시스템
KR20170037308A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 삼성전자주식회사 무선 전력 송신기
KR20200047061A (ko) * 2018-10-26 2020-05-07 삼성전자주식회사 무선으로 전력을 송신하거나 수신하기 위한 전자 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3824526A1 (en) Apparatus for transmitting and receiving information about amount of power for identifying transmission efficiency associated with wireless power transfer and control method therefor
WO2021230598A1 (en) Electronic device for wirelessly transmitting or receiving power and method for operating the same
WO2021172782A1 (en) Wireless charging device and method for charging electronic device using the same
WO2022114615A1 (ko) 전력 송신 장치, 및 그 전력 송신 장치 및 전력 수신 장치를 포함하는 시스템의 최대 효율 동작 점 추적 방법
WO2021141273A1 (en) Wireless charging method and system for detecting foreign material during wireless charging
WO2022203240A1 (ko) 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 송신 방법
WO2023033315A1 (ko) 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치, 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치 및 그 동작 방법
WO2022186561A1 (ko) 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2022154391A1 (ko) 무선으로 전력을 송신하는 전자 장치와 무선으로 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치 및 그 동작 방법
WO2023234548A1 (ko) 위상 검출기를 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2022045685A1 (ko) 전자 장치 및 전자 장치에서 적응적 동작 전압 기반의 무선 전력 전송 방법
WO2024034872A1 (ko) 복수의 코일들을 포함하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2020076093A1 (en) Electronic device and power control method for wireless charging
WO2024034816A1 (ko) 전력을 무선으로 송신하고 수신하는 전자 장치 및 그 동작 방법
WO2024035139A1 (ko) 병렬 스위칭 구조를 이용한 무선 충전을 지원하는 전자 장치 및 방법
WO2022158693A1 (ko) 정류기로 제공되는 전력의 위상차를 제어하는 전자 장치 및 그 제어 방법
WO2024101824A1 (ko) 복수의 배터리들을 포함하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2024005328A1 (ko) 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2024117780A1 (ko) 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2024063430A1 (ko) 컨버터의 출력 전압을 결정하는 무선으로 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2022131676A1 (ko) 충전 회로의 출력 전류를 안정화하는 전자 장치 및 그 제어 방법
WO2023128436A1 (ko) 무선 전력 송신 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2024072003A1 (ko) 복수의 배터리들을 포함하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2023243847A1 (ko) 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법
WO2024101825A1 (ko) 차폐 부재를 포함하는 케이스 및 이에 장착된 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23816214

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1