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KR102538112B1 - 무선으로 전력을 공급하는 디스플레이 시스템 - Google Patents

무선으로 전력을 공급하는 디스플레이 시스템 Download PDF

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KR102538112B1
KR102538112B1 KR1020180045218A KR20180045218A KR102538112B1 KR 102538112 B1 KR102538112 B1 KR 102538112B1 KR 1020180045218 A KR1020180045218 A KR 1020180045218A KR 20180045218 A KR20180045218 A KR 20180045218A KR 102538112 B1 KR102538112 B1 KR 102538112B1
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South Korea
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power
circuit
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wireless power
coil
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최용호
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삼성전자주식회사
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Abstract

전원부로부터 공급된 전력을 제1 자기장으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커로 전송하는 무선 전력 송신기; 상기 무선 전력 송신기로부터 수신된 상기 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하고, 상기 제1 전류에 의한 제2 자기장을 발생시켜 제2 전력 신호를 디스플레이로 전송하는 무선 전력 송수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 사운드 출력부로 분배하는 분배 회로; 및 상기 분배 회로로부터 공급된 전력을 이용하여 사운드를 출력하는 상기 사운드 출력부;를 포함하는 상기 스피커; 및 상기 스피커로부터 수신된 상기 제2 전력 신호를 제3 전류로 변환하는 무선 전력 수신 회로; 및 상기 제3 전류를 통해 전달되는 전력을 이용하여 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하는 상기 디스플레이;를 포함할 수 있는 디스플레이 시스템이 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

무선으로 전력을 공급하는 디스플레이 시스템{DISPLAY SYSTEM THAT SUPPLIES POWER WIRELESSLY}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 무선 전력을 전송하는 기술과 관련된다.
최근 들어 전선을 사용하지 않고 전력을 공급할 수 있는 무선전력전송기술 (wireless power transmission)이 관심을 받고 있다. 무선 전력전송기술이 실용화가 된다면 현재 사용되고 있는 유선 충전 시스템에 대해서 에너지를 쉽게 공급할 수 있게 된다.
이 중 자기 공진을 이용한 무선 전력 전송에서는 교류 소스로부터 전력을 공급받아 송신 코일에 교류를 발생시키고, 상기 송신 코일에 공진 코일을 커플링시켜서 상기 공진 코일에 의해 전력을 송신하게 된다. 자기 공진에 의한 무선 전력 전송은 전자기 유도 방식보다 멀리까지 전력을 송신할 수 있지만 여전히 그 전송 가능 거리가 짧아서 많은 개선이 필요하다.
디스플레이 시스템은 무선 전력 송신기로부터 컨텐트(content)를 출력하기 위한 구성(예: 스피커, 또는 디스플레이)까지의 거리가 증가할수록 전력 송신(또는, 수신) 효율이 현저하게 감소하므로, 무선 전력 송신기로부터 특정 거리 이상으로 상기 구성이 배치되기 어려울 수 있다. 전력 수신 효율을 높이기 위해 두꺼운 자성체에 코일을 감아서 사용하는 경우, 디스플레이 자체의 두께가 두꺼워질 수 있다. 또한, 디스플레이 시스템은 무선 전력 송신기와 상기 구성 사이의 거리를 늘리기 위해 별도의 중계기를 더 포함할 경우, 생산 비용이 증가할 뿐만 아니라, 무선으로 전력을 송신하였을 때 얻을 수 있는 디자인적(또는, 미관상) 장점이 사라질 수 있다. 디스플레이와 분리된 사운드 바(sound bar)를 중계기로 이용하는 경우, 사운드를 출력하기 위한 구성의 부하로 인해 전력을 전달하기 위한 충분한 크기의 전력 신호를 발생시키기 어렵거나 발생된 신호를 수신하기 위한 공진점이 변경됨으로써, 전달 효율이 현저하게 감소할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 시스템은 스피커를 중계기로 사용하면서도, 일정한 공진 점에서 전력을 전달하기 위한 충분한 크기의 전력 신호를 발생시킴으로써 전력의 송수신 효율을 증가시킬 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템은, 전원부로부터 공급된 전력을 제1 자기장으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커로 전송하는 무선 전력 송신기; 상기 무선 전력 송신기로부터 수신된 상기 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하고, 상기 제1 전류에 의한 제2 자기장을 발생시켜 제2 전력 신호를 디스플레이로 전송하는 무선 전력 송수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 사운드 출력부로 분배하는 분배 회로; 및 상기 분배 회로로부터 공급된 전력을 이용하여 사운드를 출력하는 상기 사운드 출력부;를 포함하는 상기 스피커; 및 상기 스피커로부터 수신된 상기 제2 전력 신호를 제3 전류로 변환하는 무선 전력 수신 회로; 및 상기 제3 전류를 통해 전달되는 전력을 이용하여 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하는 상기 디스플레이;를 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 디스플레이 시스템은, 전원부로부터 공급된 전력을 제1 자기장으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커로 전송하는 무선 전력 송신기; 상기 무선 전력 송신기로부터 수신된 상기 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하는 제1 무선 전력 수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 사운드 출력부 및 제1 무선 전력 송신 회로로 분배하는 분배 회로; 상기 분배 회로에 의해 분배된 제1 전력을 이용하여 사운드를 출력하는 상기 사운드 출력부; 및 상기 분배 회로에 의해 분배된 제2 전력을 제2 자기장으로 변환하여 제2 전력 신호를 디스플레이로 송신하는 상기 제1 무선 전력 송신 회로;를 포함하는 상기 스피커; 상기 스피커로부터 상기 수신된 제2 전력 신호를 제3 전류로 변환하는 제2 무선 전력 수신 회로; 및 상기 제3 전류를 통해 전달되는 전력을 이용하여 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하는 상기 디스플레이;를 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계 장치는, 제1 외부 장치로부터 제1 자기장을 통해 수신된 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하고, 상기 제1 전류에 의한 제2 자기장을 발생시켜 제2 전력 신호를 제2 외부 장치로 송신하는 무선 전력 송수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 부하부로 분배하는 분배 회로; 및 상기 분배 회로로부터 공급된 전력을 이용하여 기능을 수행하는 부하부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 무선 전력 중계 장치는, 제1 외부 장치로부터 제1 자기장을 통해 수신된 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하는 무선 전력 수신회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 부하부 및 무선 전력 송신 회로로 각각 분배하는 분배 회로; 상기 분배 회로에 의해 분배된 제1 전력을 이용하여 기능을 수행하는 상기 부하부; 및 상기 분배 회로에 의해 분배된 제2 전력을 제2 자기장으로 변환하여 제2 전력 신호를 디스플레이로 송신하는 상기 무선 전력 송신 회로;를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예에 따른 디스플레이 시스템은 디스플레이에 근접하여 배치되는 스피커를 무선 전력 중계기로 이용하여 무선으로 전력을 수신하는 디스플레이를 전력 송신기로부터 지정된 거리 이상으로 떨어뜨림으로써, 디자인적인(또는, 미관상의) 장점을 살릴 수 있다.
또한, 중계기로 사용되는 스피커에 사운드를 출력하는 동작을 수행하기 위한 전력을 전달하는 회로를 배치함으로써, 스피커가 내부 동작을 위한 전력을 공급하면서 디스플레이로 원활하게 전력을 중계할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 스피커 및 디스플레이에서 수신한 전력을 나타낸 그래프이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 스피커에 전력을 재송신하는 코일을 추가한 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 스피커의 재전송 코일을 추가한 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 시스템(100)은 무선 전력 송신기(110), 스피커(120), 및 디스플레이(130)를 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템(100)은 디스플레이 시스템(100)에 포함된 각각의 구성으로 무선 전력을 송수신하여 컨텐트(content)를 출력할 수 있다. 상기 컨텐트는, 예를 들어, 디스플레이 시스템(100)에 저장되어 있거나, 외부 장치(예: 셋톱 박스(set-top box), DVD 플레이어 등)로부터 수신할 수 있다. 상기 컨텐트는 이미지 정보 및 사운드 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이 시스템(100)은 컨텐츠를 표시하기 위한 각각의 구성에 무선으로 전력을 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 외부 전원(10)에 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 외부 전원(10)은, 예를 들어, 벽전원(또는, 상용 전원)으로서 지정된 범위(예: 85 ~ 256 V) 내의 교류 전압을 디스플레이 시스템(100)에 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 외부 전원(10)으로부터 공급된 전력을 외부 장치로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(110)는 입력된 전원(또는, 공급된 전원)을 이용하여 제1 전력 신호(20)를 외부 장치(예: 스피커(120))로 송신할 수 있다. 제1 전력 신호(20)는, 예를 들어, 입력된 전원(예: 외부 전원(10))에 의해 생성된 전력을 무선으로 송신하기 위한 신호일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 제1 코일(110′)을 통해 자기장을 생성함으로써 제1 전력 신호(20)를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(110)는 외부 전원(10)으로부터 공급된 전력을 자기장(또는, 제1 자기장)으로 변환하여 제1 전력 신호(20)를 통해 스피커(120)로 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 무선뿐만 아니라, 유선을 통해 외부 장치로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(110)는 유선으로 연결된 외부 장치로 전력을 공급할 수 있다. 상기 외부 장치는, 예를 들어, 부가 기능(예: 카메라 기능)을 수행하기 위한 장치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)는 무선 전력 송신기(110)로부터 송신된 전력을 중계하여 외부 장치로 전달할 수 있다. 예를 들어, 스피커(120)는 무선 전력 송신기(110)로부터 제1 전력 신호(20)를 수신하고, 상기 수신된 제1 전력 신호(20)를 이용하여 외부 장치로 제2 전력 신호(30)를 송신할 수 있다. 제2 전력 신호(30)는, 예를 들어, 제1 전력 신호(20)를 통해 수신된 전력의 일부를 이용하여 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(120)의 제2 코일(120′)에 무선 전력 송신기(110)에 의해 생성된 자기장에 의해 유도 기전력이 발생되고, 상기 발생된 유도 기전력으로 자기장을 생성하여 전력을 중계할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)는 지정된 사운드를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스피커(120)는 무선 전력 송신기(110)로부터 수신된 제1 전력 신호(20)의 일부를 이용하여 컨텐츠에 포함된 사운드를 출력할 수 있다. 이에 따라, 스피커(120)는 외부 장치로 전력을 중계하면서, 지정된 사운드를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)는 무선 전력 송신기(110)로부터 전송된 전력 신호(예: 제1 전력 신호(20))를 중계하여 디스플레이(130)로 전송하는 무선 전력 중계 장치일 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 중계 장치는 컨텐츠에 포함된 사운드를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(130)는 스피커(120)로부터 전력을 수신할 수 있다. 다시 말해, 디스플레이(130)는 스피커(120)를 통해 전달(또는, 중계)된 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(130)는 제2 전력 신호(30)를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(130)는 스피커(120)에 의해 생성된 자기장에 공진하는 제3 코일(130′)에 유도 기전력이 발생함으로써, 제2 전력 신호(30)를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(130)는 상기 수신된 전력 신호(예: 제2 전력 신호(30))를 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다. 상기 지정된 이미지는 컨텐츠에 포함된 이미지일 수 있다.
디스플레이 시스템(100)은 무선 전력 송신기(110)로부터 컨텐츠를 출력하기 위한 구성(예: 스피커(120), 또는 디스플레이(130))까지의 거리가 증가할수록 전력 송신(또는, 수신) 효율이 현저하게 감소하므로, 무선 전력 송신기(110)로부터 특정 거리 이상으로 상기 구성이 배치되기 어려울 수 있다. 전력 수신 효율을 높이기 위해 두꺼운 자성체에 코일을 감아서 사용하는 경우, 디스플레이(130) 자체의 두께가 두꺼워질 수 있다. 또한, 디스플레이 시스템(100)은 무선 전력 송신기(110)와 상기 구성 사이의 거리를 늘리기 위해 별도의 중계기를 더 포함할 경우, 생산 비용이 증가할 뿐만 아니라, 무선으로 전력을 송신하였을 때 얻을 수 있는 디자인적(또는, 미관상) 장점이 사라질 수 있다. 디스플레이 시스템(100)의 스피커(120)를 디스플레이(130)와 분리하여 사운드 바(sound bar) 형태로 배치하고 스피커(120)를 중계기로 이용하는 경우, 사운드를 출력하기 위한 구성의 부하로 인해 전력을 전달하기 위한 충분한 크기의 전력 신호를 발생시키기 어렵거나 발생된 신호를 수신하기 위한 공진점이 변경됨으로써, 전달 효율이 현저하게 감소할 수 있다. 본 발명의 디양한 실시 예에 따른 디스플레이 시스템(100)은 스피커(120)를 중계기로 사용하면서도, 일정한 공진 점에서 전력을 전달하기 위한 충분한 크기의 전력 신호를 발생시킴으로써 전력의 송수신 효율을 증가시킬 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 시스템(100)의 무선 전력 수신기 (110)는 역률 조정기(111), 인버터(112), 및 제1 공진 회로(또는, 무선 전력 송신 회로)(113)을 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기(110)는 외부 전원(10)으로부터 공급된 전력을 역률 조정기(111), 인버터(112), 및 제1 공진 회로(113)을 통해 스피커(120)로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신기(110)에, 무선으로 전력을 송신하기 위한 추가 구성이 포함되거나, 일부 구성이 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 역률 조정기(111)는 외부 전원(10)으로부터 공급된 전력의 역률(power factor)을 조정하여, 지정된 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 역률 조정기(111)는 정류된 교류 전압의 전압과 전류의 위상을 일치시켜 역률을 1에 근접하게 변경시키고, 출력단에 연결된 커패시터를 통해 직류 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 인버터(112)는 역률 조정기(111)로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변경할 수 있다. 인버터(112)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation)(PWM)를 위한 PWM 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 수신기(110)의 제어부(미도시)는 인버터(112)를 제어하여 출력되는 전압의 주파수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 PWM 회로의 스위치로 입력되는 제어 신호의 듀티비(duty ratio)(duty용어로 설명 바랍니다)를 변경하여 출력되는 전압의 주파수(또는, 스위칭 주파수)를 결정할 수 있다. 다시 말해, 상기 제어부는 PMW 회로의 스위치의 온오프(on-off) 주기를 제어하여 출력되는 전압의 주파수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 공진 회로(113)는 인버터(112)로부터 인가된 전압을 이용하여 지정된 주파수(또는, 동작 주파수)의 제1 전력 신호(20)를 스피커(120)로 송신할 수 있다. 상기 지정된 주파수는, 예를 들어, 인버터(112)에서 출력되는 전압의 주파수(또는, 스위칭 주파수)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)는 제2 공진 회로(또는, 무선 전력 송수신 회로)(121), 분배 회로(122), 제1 임피던스 변환 회로(123), 제1 정류기(124), 제1 컨버터(125), 및 제1 부하부(126)를 포함할 수 있다. 스피커(120)는 제2 공진 회로(121), 분배 회로(122), 임피던스 변환 회로(123), 제1 정류기(124), 제1 컨버터(125), 및 제1 부하부(126)를 통해 무선 전력 송신기(110)로부터 전달된 전력의 일부를 디스플레이(130)로 중계하고, 나머지 전력을 이용하여 지정된 사운드를 출력할 수 있다. 스피커(110)에 전력 신호를 중계하거나 사운드를 출력하기 위한 추가 구성이 포함되거나, 일부 구성이 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)는 제1 공진 회로(113)로부터 제1 전력 신호(20)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 공진 회로(121)는 제1 전력 신호(20)의 주파수에 공진함으로써 제1 전력 신호(20)를 수신할 수 있다. 제2 공진 회로(121)는 인덕터 및 커패시터 값을 조절하여 제1 전력 신호(20)의 주파수에서 공진할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)는 수신된 전력의 일부를 디스플레이(130)로 송신할 수 있다. 다시 말해, 제2 공진 회로(121)는 무선 전력 송신기(110)로부터 수신된 전력을 디스플레이(130)로 중계(또는, 전달)할 수 있다. 예를 들어, 제2 공진 회로(121)는 무선 전력 송신기(110)로부터 수신된 제1 전력 신호(20)의 일부를 이용하여 지정된 주파수의 제2 전력 신호(30)를 송신할 수 있다. 상기 지정된 주파수는, 예를 들어, 수신된 제1 전력 신호(20)의 주파수일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)는 수신된 전력의 일부(예: 나머지 일부)를 제1 부하부(126)로 공급할 수 있다. 다시 말해, 제2 공진 회로(121)는 수신된 전력의 일부를 지정된 사운드를 출력하기 위해 스피커(120) 내부로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)는 제2 공진 회로(121)에 연결되어 공급되는 전력을 제1 부하부(126)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)는 제1 부하부(126)의 사운드를 출력하는 동작에 의해 제2 공진 회로(121)의 공진 주파수가 변경되는 것을 방지하여, 무선 전력을 송수신하는 중계 동작을 안정적으로 수행하게 할 수 있다. 다시 말해, 분배 회로(122)는 제2 공진 회로(121)가 제1 부하부(126)와 전기적으로 독립되어 동작하도록 분리할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 임피던스 변환 회로(123)는 분배 회로(122)에 연결되어 수신된 전력 신호의 일부에 의해 제1 부하부(126)에 공급되는 전류의 변화량이 최소가 되도록 분배 회로(122)의 임피던스를 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스 변환 회로(123)는, 제1 부하부(126)의 동작에 의해 변경될 수 있는 제2 공진 회로(121)에 흐르는 전류, 및 제1 부하부(126)에 공급되는 전류의 분배 회로변화량이 최소가 되도록 분배 회로(122)의 임피던스를 변환시킬 수 있다. 제1 임피던스 변환 회로(123)는 분배 회로(122)의 출력단에 연결됨으로써 분배 회로(122)의 임피던스를 변환(transduce)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 임피던스 변환 회로(123)는 제1 부하부(126)에 따라 분배 회로(122)의 임피던스를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스 변환 회로(123)는 제1 부하부(126)의 출력 용량에 따라 분배 회로(122)의 임피던스를 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 정류기(124)는 분배 회로(122) 및 임피던스 변환 회로(123)로부터 입력된 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 정류기(124)의 출력단에 직류 전압을 생성하기 위한 커패시터가 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 컨버터(125)는 제1 정류기(124)로부터 입력된 직류 전압을 제1 부하부(126)의 용량에 맞게 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨버터(125)는 직류 전압의 레벨을 조정하고, 레벨이 조정된 직류 전압을 제1 부하부(126)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 컨버터(125)는 DC/DC 컨버터일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 컨버터(125)는 지정된 직류 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 부하부(또는, 사운드 출력부)(126)는 제1 컨버터(125)로부터 입력된 전압을 이용하여 지정된 사운드를 출력할 수 있다. 다시 말해, 제1 부하부(126)는 무선 전력 송신기(121)로부터 수신된 전력의 일부를 분배 회로(122)를 통해 전달 받아서 지정된 사운드를 출력할 수 있다
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(130)는 제3 공진 회로(또는, 무선 전력 수신 회로)(131), 제2 임피던스 변환 회로(132), 제2 정류기(133), 제2 컨버터(134), 및 제2 부하부(135)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이(130)는 제3 공진 회로(131), 제2 임피던스 변환 회로(132), 제2 정류기(133), 제2 컨버터(134), 및 제2 부하부(135)를 통해 스피커(120)로부터 전달된 전력을 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다. 디스플레이(130)에 무선으로 전력을 수신하거나 이미지를 출력하기 위한 추가 구성이 포함되거나, 일부 구성이 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 공진 회로(131)는 제2 공진 회로(121)로부터 제2 전력 신호(30)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제3 공진 회로(131)는 제2 전력 신호(30)의 주파수에 공진함으로써 제2 전력 신호(30)를 수신할 수 있다. 제3 공진 회로(131)는 인덕터 및 커패시터 값을 조절하여 제2 전력 신호(30)의 주파수에서 공진할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 임피던스 변환 회로(132)는 제3 공진 회로(131)를 통해 수신되는 제2 전력 신호(30)가 최대가 되도록 제3 공진 회로(131)의 임피던스를 변경할 수 있다. 제2 임피던스 변환 회로(132)는 분배 회로(131)의 출력단에 연결됨으로써 제3 공진 회로(131)의 임피던스를 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 정류기(133)는 임피던스 변환 회로(132)로부터 입력된 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 정류기(133)의 출력단에 직류 전압을 생성하기 위한 커패시터가 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 컨버터(134)는 제2 정류기(133)로부터 입력된 직류 전압을 제2 부하부(135)의 용량에 맞게 조정할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨버터(134)는 직류 전압의 레벨을 조정하고, 레벨이 조정된 직류 전압을 제2 부하부(135)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 컨버터(134)는 DC/DC 컨버터일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 컨버터(135)는 지정된 직류 전압을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 부하부(또는, 이미지 출력부)(135)는 제2 컨버터(134)로부터 입력된 전압을 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다. 다시 말해, 제2 부하부(135)는 스피커(120)를 통해 중계(또는, 중계)된 전력을 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 디스플레이 시스템(100)은 스피커(120)를 중계기로하여 무선 전력 송신기(110)로부터 디스플레이(130)에 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)의 제1 공진 회로(113)에 지정된 전류(Is)가 입력될 수 있다. 무선 전력 송신기(110)는 지정된 전류(Is)를 공급하기 위한 공진 회로(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 지정된 전류를 공급하기 위한 공진 회로는 제3 공진 회로(133)의 입력단에 연결되어 지정된 전류(Is)를 제1 공진 회로(113)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 공진 회로(113)는 입력된 전류(Is)에 의해 제1 전류(i1)가 흐를 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 공진 회로(113)는 제1 커패시터(C1) 및 제1 인덕터(L1)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1) 및 제1 인덕터(L1)는, 예를 들어, 서로 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 공진 회로(113)는 제1 전류(i1)가 흐르는 제1 인덕터(L1)를 통해 지정된 주파수에서 공진점을 형성하는 자기장을 생성할 수 있다. 이에 따라, 제1 공진 회로(113)는 전력을 송신하기 위한 제1 전력 신호를 스피커(120)로 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)의 제2 공진 회로(121)는 제2 커패시터(C2) 및 제2 인덕터(L2)를 포함할 수 있다. 제2 커패시터(C2)와 제2 인덕터(L2)는, 예를 들어, 서로 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)의 제2 인덕터(L2)에 제1 공진 회로(131)에 의해 발생한 자기장에 의해 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제2 공진 회로(121)의 제2 인덕터(L2)는 제1 공진 회로(113)의 제1 인덕터(L1)과 유도 결합(유도 결합 상수 = K12)함으로써 유도 기전력이 발생될 수 있다. 상기 유도 기전력은, 예를 들어, 제2 공진 회로(121)가 제1 공진 회로(113)에 의해 발생한 자기장에 공진하여 발생될 수 있다. 이에 따라, 제2 인덕터(L2)의 유도 기전력에 의해 제2 전류(i2)가 제2 공진 회로(121)에 흐를 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)는 제2 전류(i2)를 분배 회로(122)로 출력하여 제1 부하부(126)에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 이에 따라, 제2 공진 회로(121)는 무선 전력 수신기(110)로부터 수신된 전력의 일부를 스피커(120) 내부의 구성(예: 사운드 출력부)로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(121)는 제1 공진 회로(113)에 의해 생성된 자기장을 중계할 수 있다. 다시 말해, 제2 공진 회로(131)는 제1 공진 회로(113)에 의해 생성된 자기장의 범위를 확대할 수 있다. 예를 들어, 제2 공진 회로(121)의 제2 인덕터(L2)는 발생된 유도 기전력을 이용하여 지정된 주파수에서 공진점을 형성하는 자기장을 생성할 수 있다. 다시 말해, 제2 공진 회로(131)는 수신된 제1 전력 신호를 제2 전류(i2)로 변환하고, 제2 전류(i2)에 의한 자기장(또는, 제2 자기장)을 발생시켜 상기 지정된 주파수의 제2 전력 신호를 디스플레이(130)로 전송할 수 있다. 상기 지정된 주파수는, 예를 들어, 제2 전류(i2)의 주파수일 수 있다. 이에 따라, 제2 공진 회로(121)는 무선 전력 송신기(110)로부터 수신된 전력의 일부를 디스플레이(130)로 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)는 공진 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분배 회로(122)는 서로 직렬로 연결된 제4 인덕터(L4) 및 제4 커패시터(C4)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)는 제2 공진 회로(121)의 출력단에 연결될 수 있다. 제4 인덕터(L4)는 제2 공진 회로(121)와 직렬로 연결되고, 제4 커패시터(C4)는 제2 공진 회로(121)와 병렬로 연결될 수 있다. 다시 말해, 제4 인덕터(L4)는 제2 공진 회로(121)의 출력 일단에 연결될 수 있고, 제4 커패시터(C4)는 제2 공진 회로(121)의 출력 양단에 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)는 입력된 제2 전류(i2)를 이용하여 제2´전류(i2´)를 출력할 수 있다. 다시 말해, 분배 회로(122)는 제2 공진 회로(131)로부터 출력된 제2 전류(i2)를 분배하여 제2´전류(i2´)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 분배 회로(122)는 무선 전력 송신기(110)의 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 제1 부하부(126)으로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)의 제4 인덕터(L4) 및 제4 커패시터(C4)의 값은 하기 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112018038631925-pat00001
상기 Ws는 무선 전력 송신기(110)의 스위칭 주파수, 또는 동작 주파수일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4 인덕터(L4) 및 제4 커패시터(C4)의 값이 수신된 제1 전력 신호의 주파수와 완전 공진 되도록 결정된 경우, 전력 수신 효율 및 전력 전달 효율을 높일 수 있다.
일 실시 예에 다르면, 제2 공진 회로(121)의 제2 커패시터(C2)의 값은 상기 수학식 1에 따라 제4 인덕터(L4)가 결정된 경우, 하기의 수학식 2에 따라 결정할 수 있다.
Figure 112018038631925-pat00002
상기 Ws는 수학식 1과 동일하게 무선 전력 송신기(110)의 스위칭 주파수, 또는 동작 주파수 일 수 있다. 제2 인덕터(L2)의 값은 공진을 위해 미리 정해질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 인덕터(L2)의 상기와 같이 결정된 경우 전력 수신 효율 및 전력 중계 효율을 높일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분배 회로(122)를 통해 제1 부하부(예: 사운드 출력부)(126)에 분배되는 전력은 제1 부하부(126) 및 디스플레이(130)의 제2 부하부(예: 이미지 출력부)(135)의 동작에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 부하부가 제2 부하부(135)에 비해 높은 전력을 소비(예: 크기가 큰 소리 출력)하는 경우, 분배 회로(122)를 통해 제1 부하부(126)로 분배되는 전력이 높아질 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 (130)(예: 이미지 출력부(135))로 분배되는 전력은 낮아질 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 부하부(예: 사운드 출력부)(126)가 제2 부하부(135)에 비해 낮은 전력을 소비(예: 크기가 작은 소리 출력)하는 경우, 분배 회로(122)를 통해 제1 부하부(126)로 분배되는 전력은 낮을 수 있다. 이에 따라, 디스플레이(130)로 분배되는 전력은 높아질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 변화에 따라 디스플레이(130)로 전력을 전송하는 제2 전력 신호와 관련된 제2 전류(i2) 및 제1 부하부(126)의 동작과 관련된 제2´전류(i2´)가 변화될 수 있다. 이에 따라, 하기 기술할 제1 임피던스 변환 회로(123)는 분배 회로(122)의 임피던스를 조절하여 상기 제2 전류(i2) 및 제2´전류(i2´)의 변화량을 최소화시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 임피던스 변환 회로(123)는 제5 커패시터(CP1)를 포함할 수 있다. 제5 커패시터(CP1)는 분배 회로(122)의 출력 양단에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 임피던스 변환 회로(123)는 분배 회로(122)의 임피던스를 변환시킬 수 있다. 제1 부하부(126)의 동작에 의해 변경될 수 있는 제2 전류(i2) 및 제2´전류(i2´)의 변화량을 최소화 시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제5 커패시터(CP1)의 값은 제1 부하부(126)의 동작에 의해 변경될 수 있는 제2 전류(i2) 및 제2´전류(i2´)의 변화량이 최소가 되도록 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제5 커패시터(CP1)의 커패시턴스은 제1 부하부(126)의 출력 용량에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 제5 커패시터(CP1)의 값은 제1 부하부(126)의 출력 용량에 비례하여 결정될 수 있다. 다시 말해, 제1 부하부(126)의 출력 용량이 높으면, 커패시턴스가 높은 제5 커패시터(CP1)가 설치될 수 있다. 또한, 제1 부하부(126)의 출력 용량이 낮으면, 커패시턴스가 낮은 제5 커패시터(CP1)가 설치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 정류기(124) 및 제1 컨버터(125)는 입력된 제2´전류(i2´)를 이용하여 제1 부하부(또는, 사운드 출력부)(126)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 부하부(126)는 공급된 전력을 이용하여 지정된 사운드를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(130)의 제3 공진 회로(131)는 제3 커패시터(C3) 및 제3 인덕터(L3)를 포함할 수 있다. 제3 커패시터(C3)와 제3 인덕터(L3)는, 예를 들어, 서로 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 공진 회로(131)의 제3 인덕터(L3)에 제2 공진 회로(121)에 의해 발생한 자기장에 의해 유도 기전력이 발생할 수 있다. 제3 공진 회로(131)의 제3 인덕터(L3)는 제2 공진 회로(121)의 제2 인덕터(L2)와 유도 결합(유도 결합 상수 = K23)함으로써 유도 기전력이 발생될 수 있다. 상기 유도 기전력은, 예를 들어, 제3 공진 회로(131)가 제2 공진 회로(121)에 의해 발생한 자기장에 공진하여 발생될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 인덕터(L3)의 유도 기전력에 의해 제3 전류(i3)가 제3 공진 회로(131)에 흐를 수 있다. 이에 따라, 제3 공진 회로(131)는 스피커(120)로부터 수신된 제2 전력 신호를 제3 전류(i3)로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 임피던스 변환 회로(132)는 제6 커패시터(CP2)를 포함할 수 있다. 제6 커패시터(CP2)는 제3 공진 회로(131)의 출력 양단에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 임피던스 변환 회로(132)는 제3 공진 회로(131)의 임피던스를 변환함으로써 제3 전류(i3)를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제6 커패시터(CP2)의 값은 제3 전류(i3) 값이 최대가 되도록 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 정류기(133) 및 제2 컨버터(134)는 입력된 제3 전류(i3)를 이용하여 제2 부하부(또는, 이미지 출력부)(135)에 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 부하부(135)는 공급된 전력을 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 스피커 및 디스플레이에서 수신한 전력을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 시스템(100)의 무선 전력 송신기(110), 스피커(120), 및 디스플레이(130)가 순차적으로 배치된 상태에서 지정된 동작을 수행하기 위한 전력을 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120) 및 디스플레이(130)는 전력을 수신하는 장치(예: 무선 전력 송신기(110) 또는 스피커(120))로부터 지정된 길이만큼 이격되도록 배치된 상태에서 지정된 동작을 수행하기 위한 지정된 크기 이상의 전력을 송수신할 수 있다. 스피커(120)는, 예를 들어, 지정된 사운드를 출력하기 위해 20 W 이상의 전력이 필요할 수 있다. 디스플레이(130)는 지정된 이미지를 출력하기 위해 300 W 이상의 전력이 필요할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(120)는 무선 전력 송신기(110)로부터 50 cm 이격되도록 배치되고, 디스플레이(130)는 스피커(120)로부터 20 cm 이격되도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 벽전원(또는, 상용 전원)으로부터 지정된 범위(예: 85 ~ 256 V) 내의 교류 전압을 입력 받을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(110)는 85 kHz의 동작 주파수에서 동작할 수 있다.
(a)를 참조하면, 스피커(120)는 상기와 같이 배치된 경우, 송신된 전력의 주파수(예: 85 kHz) 부근의 주파수에서 무선 전력 송신기(110)로부터 수신된 전력 중 21.7 W(P1)이 사운드 출력부에 전달될 수 있다. 스피커(120)의 지정된 사운드를 출력하기 위해 필요한 전력 20 W 이상이 부하에 전달될 수 있다.
(b)를 참조하면, 디스플레이(130)는 상기 와 같이 배치된 경우, 송신된 전력의 주파수(예: 85 kHz) 부근의 주파수에서 스피커(120)를 통해 전달된 369 W(P2)이 이미지 출력부에 전달될 수 있다. 디스플레이(130)의 지정된 이미지를 출력하기 위해 필요한 전력 300 W 이상이 부하에 전달될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 시스템(100)의 무선 전력 송신기(110), 스피커(120), 및 디스플레이(130)가 상기와 같이 배치되었을 때 높은 효율로 원활하게 전력을 송수신할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 설명한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 시스템(100)은 디스플레이(130)에 근접하여 배치되는 스피커(120)를 무선 전력 중계기로 이용하여 무선으로 전력을 수신하는 디스플레이(130)를 무선 전력 송신부(110)로부터 지정된 거리 이상으로 떨어뜨림으로써, 디자인적인(또는, 미관상의) 장점을 살릴 수 있다.
또한, 중계기로 사용되는 스피커(120)에 사운드를 출력하는 동작을 수행하기 위한 전력을 전달하는 회로를 배치함으로써, 스피커(120)가 내부 동작을 위한 전력을 공급하면서 디스플레이(120)로 원활하게 전력을 중계할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 스피커에 전력을 재송신하는 코일을 추가한 것을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 시스템(500)은 스피커(520)에 포함된 수신된 전력을 재송신하는 코일(520-3, 520-5)을 통해 무선 전력 송신기(510)로부터 송신된 전력을 중계할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)는 외부 전원(10)으로부터 공급된 전력을 스피커(520)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(510)는 제1 전력 신호를 스피커(520)로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)는 제1 코일(510-1)을 통해 자기장을 생성할 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 송신기(510)는 공급된 전력을 자기장(또는, 제1 자기장)으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커(520)로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 송신된 전력을 중계하여 디스플레이(530)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 스피커(520)는 제1 전력 신호를 무선 전력 송신기(510)로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)의 제2 코일(520-1)에 무선 전력 송신기(510)에 의해 생성된 자기장에 의해 유도 기전력이 발생되고, 상기 발생된 유도 기전력에 따라 스피커(520) 내부에 구성에 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 수신된 전력의 일부를 디스플레이(530)로 재전송할 수 있다. 예를 들어, 스피커(530)는 복수의 송신부를 통해 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호를 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 제3-1 코일(520-3), 및 제3-2 코일(520-5)을 통해 자기장을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 무선 전력 송신기(510)으로부터 수신된 전력의 일부(예: 나머지 일부)를 이용하여 지정된 사운드를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 무선 전력 송신기(510)로부터 전송된 전력 신호(예: 제1 전력 신호)를 중계하여 디스플레이(530)로 전송하는 무선 전력 중계 장치일 수 있다. 또한, 상기 무선 전력 중계 장치는 컨텐츠에 포함된 사운드를 출력할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 디스플레이(530)는 스피커(520)로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 스피커(520)는 복수의 수신부를 통해 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(530)의 제4-1 코일(530-1), 및 제4-2 코일(530-3)에 스피커(520)에 의해 생성된 자기장에 의해 유도 기전력이 발생되고, 상기 발생된 유도 기전력에 따라 디스플레이(530) 내부에 구성에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(530)는 스피커(520)로부터 수신된 전력을 이용하여 지정된 이미지를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이 시스템(500)의 무선 전력 송신기(510), 스피커(520), 및 디스플레이(530) 사이의 전력을 전송하는 경우, 코일에서 발생하는 누설 자기장에 의해 EMI(electro magnetic interference) 신호가 발생할 수 있다. 상기 EMI 신호에 의해 무선 전력 송수신 효율이 감소할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)의 제1 코일(510-1)의 제1 누설 자기장(40)에 의해 제1 EMI 신호가 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)의 제2 코일(520-1)의 제2 누설 자기장(50)에 의해 제2 EMI 신호가 발생될 수 있다. 또한, 스피커(520)의 제3-1 코일(520-3), 및 제3-2 코일(520-5)의 제3 누설 자기장(60), 및 제4 누설 자기장(70)에 의해 제3 EMI 신호 및 제4 EMI 신호가 발생될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(530)의 제4-1 코일(530-1), 및 제4-2 코일(530-3)의 제5 누설 자기장(80) 및 제6 누설 자기장(90)에 의해 제5 EMI 신호, 및 제6 EMI 신호가 발생될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)의 제1 코일(510-1)에 의해 생성된 신호와 스피커(520)의 제2 코일(520-1)에 의해 생성된 신호는 는 위상이 서로 90도 차이 나기 때문에 서로 간섭이 없을 수 있다. 스피커(520)의 제3-1 코일(520-3) 및 제3-2 코일(520-5)에 의해 발생된 신호와, 디스플레이(530)의 제4-1 코일(530-1) 및 제4-2 코일(530-3)에 의해 발생된 신호는 각각도 위상이 서로 90도 차이가 나기 때문에 서로 간섭이 없을 수 있다. 또한, 스피커(520)의 제2 코일(520-1)에 의해 생성된 신호와, 제3-1 코일(520-3) 및 제3-2 코일(520-5)에 의해 발생된 신호는 서로 90도의 위상 차이가 나도록 설정하면 서로 간섭이 없을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)의 제1 코일(510-1)에서 발생한 제1 EMI 신호는 스피커(520)의 제3-1 코일(520-3), 및 제3-2 코일(520-5) 각각에서 발생한 제3 EMI 신호 및 제4 EMI 신호와 위상이 180도 차이 나기 때문에 서로 상쇄될 수 있다. 또한, 스피커(520)의 제2 코일(520-1)에서 발생한 제2 EMI 신호는 디스플레이(530)의 제4-1 코일(530-1), 및 제4-2 코일(530-3)의 제5 EMI 신호, 및 제6 EMI 신호와 위상이 180도 차이 나기 때문에 서로 상쇄될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 시스템(500)의 무선 전력을 송신하는데 발생할 수 있는 EMI 신호에 의한 간섭을 제거할 수 있다. 또한, 스피커(520)의 재전송을 위한 코어(520-3, 520-5)를 복수개로 나눔으로써 작은 사이즈의 공진기를 디스플레이(530)에 포함시킬 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 스피커의 재전송 코일을 추가한 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 시스템(500)의 스피커(520)는 수신된 전력의 일부를 디스플레이(530)로 재전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)는 도 2의 무선 전력 송신기(120)와 유사하게 전력 전송을 위한 제1 전력 신호를 스피커(520)로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신기(510)의 제1 공진 회로(또는, 제1 무선 전력 송신 회로)를 통해 발생되는 제1 누설 자기장에 의해 제1 EMI 신호가 발생될 수 있다.
일 실시 예에 다르면, 스피커(520)는 도 2의 스피커(120)와 유사하게 제2 공진 회로(또는, 제1 무선 전력 수신 회로)(521)을 통해 제1 전력 신호를 수신할 수 있다. 제2 공진 회로(521)은 무선 전력 송신기(510)로부터 수신된 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 공진 회로(521)를 통해 발생하는 제2 누설 자기장에 의해 제2 EMI 신호가 발생될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 분배 회로(522)를 통해 수신된 제1 전력 신호를 제1 부하부(526), 및 전력 신호를 재송신 하기 위한 제3-1 공진 회로(또는, 제2 무선 전력 송신 회로)(529-1) 및 제3-2 공진 회로(또는, 제3 무선 전력 송신 회로)(529-3)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 스피커(520)는 분배 회로(522)를 통해 수신된 제1 전력 신호의 일부를 제1 부하부(526)에 공급하고, 상기 수신된 제1 전력 신호의 일부를 제3-1 공진 회로(529-1) 및 제3-2 공진 회로(529-3)로 공급할 수 있다. 다시 말해, 분배 회로(522)는 제2 공진 회로(521)에서 발생된 제1 전류를 분배하여 제1′전류를 출력할 수 있다. 이에 따라, 분배 회로(522)는 제1 부하부(526), 제3-1 공진 회로(529-1) 및 제3-2 공진 회로(529-3)로 분배할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 임피던스 변환 회로(523)는 분배 회로(522)에 연결되어 제1 전력 신호에 의해 제1 부하부(526)에 공급되는 전류의 변화량이 최소가 되도록 분배 회로(522)의 임피던스를 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 임피던스 변환 회로(523)는, 제1 부하부(526)의 동작에 따라 변경될 수 있는 제2 공진 회로(521)에 흐르는 전류, 및 제1 부하부(526), 제3-1 공진 회로(529-1) 및 제3-2 공진 회로(529-3)에 전달되는 전류의 변화량을 최소가 되도록 분배 회로(522)의 임피던스를 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 도 2의 스피커(120)와 유사하게 제1 정류기(524), 제1 컨버터(525), 및 제1 부하부(526)를 통해 지정된 사운드를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 도 2의 스피커(120)와 상이하게 재전송을 위한 제2 정류기(527), 인버터(528), 제3-1 공진 회로(529-1), 및 제3-2 공진 회로(529-3)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 정류기(527) 및 인버터(528)는 분배 회로(522)를 통해 전달되는 전류를 지정된 크기의 교류 전류로 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스피커(520)는 제3-1 공진 회로(529-1), 및 제3-2 공진 회로(529-3)를 통해 각각 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호를 송신할 수 있다. 다시 말해, 스피커(520)는 제3-1 공진 회로(529-1), 및 제3-2 공진 회로(529-3)를 통해 나누어 전력을 송신할 수 있다. 제3-1 공진 회로(529-1), 및 제3-2 공진 회로(529-3)는, 예를 들어, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분배 회로(522)에 의해 분배된 전력을 제3 자기장 및 제4 자기장으로 변환하여 디스플레이(530)로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3-1 공진 회로(529-1) 및 제3-2 공진 회로(529-3)를 통해 발생되는 제3 누설 자기장, 및 제4 누설 자기장에 의해 제3 EMI 신호, 및 제4 EMI 신호가 발생될 수 있다. 상기 제3 EMI 신호, 및 상기 제4 EMI 신호는, 예를 들어, 무선 전력 송신기(510)의 제1 공진 회로에서 발생하는 제1 EMI 신호와 위상이 180도 차이 날 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 EMI 신호, 및 상기 제4 EMI 신호는 상기 제1 EMI 신호와 상쇄될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(530)는 도 2의 디스플레이(130)와 상이하게 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)을 통해 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호를 수신할 수 있다. 다시 말해, 디스플레이(530)는 제4-1 공진 회로(또는, 제2 무선 전력 수신 회로)(531-1) 및 제4-2 공진 회로(또는, 제3 무선 전력 수신 회로)(531-3)를 통해 나누어 전력을 수신할 수 있다. 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)는, 예를 들어, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)는 스피커(520)로부터 수신된 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호를 제3 전류로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)를 통해 발생되는 제5 누설 자기장, 및 제6 누설 자기장에 의해 제5 EMI 신호, 및 제6 EMI 신호가 발생될 수 있다. 제5 EMI 신호, 및 제6 EMI 신호는, 예를 들어, 스피커(520)의 제2 공진 회로(521)에서 발생하는 제2 EMI 신호와 위상이 180도 차이 날 수 있다. 이에 따라, 상기 제5 EMI 신호, 및 상기 제6 EMI 신호는 상기 제2 EMI 신호와 상쇄될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 임피던스 변환 회로(532)는 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)를 통해 수신되는 제2 전력 신호 및 제3 전력 신호가 최대가 되도록 제4-1 공진 회로(531-1) 및 제4-2 공진 회로(531-3)의 임피던스를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 다르면, 디스플레이(530)는 제2 정류기(533), 제2 컨버터(534), 및 제2 부하부(535)를 통해 지정된 이미지를 출력할 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 시스템(500)은 EMI 신호에 의한 간섭 없이 전력을 송수신할 수 있다. 또한, 디스플레이 시스템(500)은 재전송을 위한 공진기를 복수개로 나눔으로써 디스플레이(530)에 포함된 공진기의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서,
    전원부로부터 공급된 전력을 제1 자기장으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커로 전송하는 무선 전력 송신기;
    상기 무선 전력 송신기로부터 수신된 상기 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하고, 상기 제1 전류에 의한 제2 자기장을 발생시켜 제2 전력 신호를 디스플레이로 전송하는 무선 전력 송수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 사운드 출력부로 분배하는 분배 회로; 및 상기 분배 회로로부터 공급된 전력을 이용하여 사운드를 출력하는 상기 사운드 출력부;를 포함하는 상기 스피커; 및
    상기 스피커로부터 수신된 상기 제2 전력 신호를 제3 전류로 변환하는 무선 전력 수신 회로; 및 상기 제3 전류를 통해 전달되는 전력을 이용하여 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하는 상기 디스플레이;를 포함하며,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 제1 전력 신호를 송신하도록 구성된 제1 코일을 포함하고,
    상기 스피커는 상기 제1 전력 신호를 송신하도록 구성된 제2 코일과 상기 제2 전력 신호를 송신하도록 구성된 제3 코일 및 제4 코일을 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 제2 전력 신호를 수신하도록 구성된 제5 코일 및 제6 코일을 포함하고,
    상기 제1 코일에서 발생되는 제1 EMI (electro magnetic interference) 신호와 상기 제3 코일에서 발생되는 제3 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제1 EMI 신호와 상기 제4 코일에서 발생되는 제4 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제2 코일에서 발생되는 제2 EMI 신호와 상기 제5 코일에서 발생되는 제5 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제2 EMI 신호와 상기 제6 코일에서 발생되는 제6 EMI 신호의 위상차는 180도인, 디스플레이 시스템.
  2. 청구항 1에서,
    상기 분배 회로는 상기 제1 전력 신호의 주파수에서 공진하는 제1 공진 회로를 포함하며,
    상기 제1 공진 회로의 커패시터는 상기 무선 전력 송수신 회로와 병렬로 연결되고, 상기 제1 공진 회로의 인덕터는 상기 무선 전력 송수신 회로와 직렬로 연결되는, 디스플레이 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스피커는 제1 전류 및 제2 전류의 변화량이 최소가 되도록, 상기 분배 회로에 연결되어 상기 분배 회로의 임피던스를 변환하는 임피던스 변환 회로를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 임피던스 변환 회로는 상기 분배 회로의 출력단에 병렬로 연결된 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 사운드 출력부의 출력 용량에 기초하여 결정되는, 디스플레이 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 제1 자기장을 발생시키는 무선 전력 송신 회로, 및 상기 무선 전력 송신 회로에 지정된 전류를 인가하기 위한 제2 공진 회로를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  7. 디스플레이 시스템에 있어서,
    전원부로부터 공급된 전력을 제1 자기장으로 변환하여 제1 전력 신호를 스피커로 전송하는 무선 전력 송신기;
    상기 무선 전력 송신기로부터 수신된 상기 제1 전력 신호를 제1 전류로 변환하는 제1 무선 전력 수신 회로; 상기 제1 전류를 분배하여 제2 전류를 출력함으로써, 상기 제1 전력 신호를 통해 수신된 전력을 사운드 출력부 및 제1 무선 전력 송신 회로로 분배하는 분배 회로; 상기 분배 회로에 의해 분배된 제1 전력을 이용하여 사운드를 출력하는 상기 사운드 출력부; 및 상기 분배 회로에 의해 분배된 제2 전력을 제2 자기장으로 변환하여 제2 전력 신호를 디스플레이로 송신하는 상기 제1 무선 전력 송신 회로;를 포함하는 상기 스피커;
    상기 스피커로부터 상기 수신된 제2 전력 신호를 제3 전류로 변환하는 제2 무선 전력 수신 회로; 및 상기 제3 전류를 통해 전달되는 전력을 이용하여 이미지를 출력하는 이미지 출력부;를 포함하는 상기 디스플레이;를 포함하며,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 제1 전력 신호를 송신하도록 구성된 제1 코일을 포함하고,
    상기 스피커는 상기 제1 전력 신호를 송신하도록 구성된 제2 코일과 상기 제2 전력 신호를 송신하도록 구성된 제3 코일 및 제4 코일을 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 제2 전력 신호를 수신하도록 구성된 제5 코일 및 제6 코일을 포함하고,
    상기 제1 코일에서 발생되는 제1 EMI (electro magnetic interference) 신호와 상기 제3 코일에서 발생되는 제3 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제1 EMI 신호와 상기 제4 코일에서 발생되는 제4 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제2 코일에서 발생되는 제2 EMI 신호와 상기 제5 코일에서 발생되는 제5 EMI 신호의 위상차는 180도이고,
    상기 제2 EMI 신호와 상기 제6 코일에서 발생되는 제6 EMI 신호의 위상차는 180도인, 디스플레이 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분배 회로는 상기 제1 전력 신호의 주파수에서 공진하는 제1 공진 회로를 포함하며,
    상기 제1 공진 회로의 커패시터는 상기 제1 무선 전력 수신 회로와 병렬로 연결되고, 상기 제1 공진 회로의 인덕터는 상기 제1 무선 전력 수신 회로와 직렬로 연결되는, 디스플레이 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 스피커는 상기 제1 전류 및 제2 전류의 변화량이 최소가 되도록, 상기 분배 회로에 연결되어 상기 분배 회로의 임피던스를 변환하는 임피던스 변환 회로를 더 포함하며,
    상기 임피던스 변환 회로는 상기 분배 회로의 출력단에 병렬로 연결된 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터의 커패시턴스는 상기 사운드 출력부의 출력 용량에 기초하여 결정되는, 디스플레이 시스템.
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기는 상기 제1 자기장을 발생시키는 제2 무선 전력 송신 회로, 및 상기 제2 무선 전력 송신 회로에 지정된 전류를 인가하기 위한 제2 공진 회로를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 무선 전력 송신 회로는 전력 신호를 각각 전송하는 제3 공진 회로 및 제4 공진 회로를 포함하고,
    상기 제2 무선 전력 수신 회로는 상기 제3 공진 회로로부터 수신된 전력 신호를 전류로 변환하는 제5 공진 회로, 및 상기 제4 공진 회로로부터 수신된 전력 신호를 전류로 변환하는 제6 공진 회로를 포함하는, 디스플레이 시스템.

  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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