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KR20170091915A - 전자 장치 및 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법 - Google Patents

전자 장치 및 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법 Download PDF

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KR20170091915A
KR20170091915A KR1020160012796A KR20160012796A KR20170091915A KR 20170091915 A KR20170091915 A KR 20170091915A KR 1020160012796 A KR1020160012796 A KR 1020160012796A KR 20160012796 A KR20160012796 A KR 20160012796A KR 20170091915 A KR20170091915 A KR 20170091915A
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coil
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electrical connection
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1표면을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 제1표면에 근접하여 위치하고, 전도성을 갖는 코일; 상기 하우징 내에 위치하고, 재충전 가능한 배터리; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 하우징의 외부로부터 무선으로 수신되는 전력을 전력 관리 회로로 제공하는 제1회로; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 배터리의 전력을 무선으로 상기 하우징의 외부로 제공하는 제2회로; 및 상기 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결, 또는 상기 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3회로를 포함하며, 상기 제1급전점 및 상기 제2급전점은 서로 다를 수 있다.
그 외에 다양한 다른 실시예들이 가능하다.

Description

전자 장치 및 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법 {ELECTRONIC APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR RECEIVING AND TRANSMITTING POWER WIRELESSLY}
본 실시예는 전자 장치에 관한 것이며, 예를 들어 무선으로 전원을 충전하고 외부 장치에 전원을 전송할 수 있는 전자 장치에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 전자 장치(이하, 전자 장치)는 재충전 가능한 배터리를 통해 전원을 공급할 수 있다. 전자 장치가 구비한 배터리들은 용량의 한계로 인해 주기적으로 충전되어야 하며, 외부 전원 장치를 전자 장치에 전기적으로 접촉하여 전자 장치의 배터리를 충전할 수 있다.
기술 발전에 따라, 최근에는 전자기파, 자기 유도 혹은 자기 공진 등을 이용하여 충전 장치에 전자 장치를 물리적으로 접촉하지 않고도 무선으로 배터리를 충전할 수 있는 다양한 무선 충전 기술들이 개발 및 상용화 되고 있다. 이러한 무선충전 기술들은 WPC(wireless power consortium) 등에 의해 국제적으로 표준화가 진행되고 있다.
무선 충전 기술과 더불어, 무선 충전 기술들을 바탕으로 전자 장치의 배터리전력을 peer to peer(또는 device to device)방식으로 다른 전자 장치에 전송하는 기술들도 개발되고 있다.
무선 전력 전송의 성능을 나타내는 가장 중요한 요소는 효율(efficiency)일수 있다. 전자 장치는 무선 충전 및 무선 전력 전송 기능을 구비하기 위해 충전 및 전송 회로를 구성해야 한다. 무선 충전 모드와 무선 전력 전송 모드에서 효율에 영향을 줄 수 있는 여러 가지 팩터(예를 들어, 임피던스, 공진 주파수, 품질 지수 등)들이 달라질 수 있으며, 이는 전자 장치와 외부 장치의 거리 등 사용상 발생하는 여러 문제들에 의해 달라질 수도 있다.
전자 장치가 무선 충전 및 무선 전력 전송을 위해 하나의 코일 안테나만을 사용하는 경우, 코일의 인덕턴스 값은 동일하게 고정될 수 밖에 없었다. 이에 따라, 무선 충전과 무선 전력 전송 시에 최적의 효율을 가질 수 있는 상기 팩터들을 구현하는 것이 불가능한 문제가 발생될 수 있다.
또한, 전자 장치가 무선 충전을 위한 코일 및 무선 전력 전송을 위한 코일을 별도로 구비하는 경우, 제한된 면적 상에 2개의 코일을 구비해야 하므로, 전자 장치의 소형화에 적합하지 않은 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1표면을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 제1표면에 근접하여 위치하고, 전도성을 갖는 코일; 상기 하우징 내에 위치하고, 재충전 가능한 배터리; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 하우징의 외부로부터 무선으로 수신되는 전력을 전력 관리 회로로 제공하는 제1회로; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 배터리의 전력을 무선으로 상기 하우징의 외부로 제공하는 제2회로; 및 상기 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결, 또는 상기 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3회로를 포함하며, 상기 제1급전점 및 상기 제2급전점은 서로 다를 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 상기 전자 장치 내에 배치되고, 적어도 두 개의 신호 연결부를 포함하는 코일; 상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로 무선으로 전력을 전송하도록 구성된 제1회로; 상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하도록 구성된 제2회로; 제어 회로; 및 상기 제어 회로와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 제어 회로가, 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하고 상기 전력 모드 상태에 따라 상기 코일의 신호 연결부를 제어하는 명령어를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전력의 수신 또는 전송을 위한 코일을 포함하는 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법은, 상기 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하는 동작; 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우, 외부 전자 장치로부터 무선 전력을 수신하기 위한 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결을 수립하는 동작; 및 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우, 외부 전자 장치에 무선 전력을 전송하기 위한 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 수립하는 동작을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 무선 충전 모드가 수신 모드인 경우와 전송 모드인 경우에, 코일의 인덕턴스 값을 변경함으로써 최적의 무선 충전 효율을 가질 수 있는 전자 장치 및 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에서의 네트워크 환경 내의 전자 장치를 도시한 것이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 적층 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 다양한 실시예에 따라 수신 모드와 전송 모드에서 전기적 연결을 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 전자 장치 및 외부 장치의 등가 회로를 간략히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일의 연결 구조를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)가 기재된다. 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 및 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 버스(110)는 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147) 중 적어도 하나에 전자 장치(101)의 시스템 리소스(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여하고, 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(145)는 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(170)는, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 전자 장치(102), 제 2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 전자 장치(104) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한실시예에 따르면, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 “Beidou”) 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 이하, 본 문서에서는, “GPS”는 “GNSS”와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102,104), 또는 서버(106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(201)의 블록도이다. 전자 장치(201)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치(101)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 전자 장치(201)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(210), 통신 모듈(220), (가입자 식별 모듈(224), 메모리(230), 센서 모듈(240), 입력 장치(250), 디스플레이(260), 인터페이스(270), 오디오 모듈(280), 카메라 모듈(291), 전력 관리 모듈(295), 배터리(296), 인디케이터(297), 및 모터(298) 를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(210)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221))를 포함할 수도 있다. 프로세서(210) 는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
통신 모듈(220)(예: 통신 인터페이스(170))와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(220)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227), NFC 모듈(228) 및 RF 모듈(229)를 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)(224)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치(201)의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 프로세서(210)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221)은 커뮤니케이션 프로세서(CP)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. RF 모듈(229)은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈(229)은, 예를 들면, 트랜시버, PAM(power amp module), 주파수 필터, LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다. 가입자 식별 모듈(224)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드 또는 임베디드 SIM을 포함할 수 있으며, 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
메모리(230)(예: 메모리(130))는, 예를 들면, 내장 메모리(232) 또는 외장 메모리(234)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(232)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등), 비휘발성 메모리(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(201)와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
센서 모듈(240)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(201)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 제스처 센서(240A), 자이로 센서(240B), 기압 센서(240C), 마그네틱 센서(240D), 가속도 센서(240E), 그립 센서(240F), 근접 센서(240G), 컬러(color) 센서(240H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(240I), 온/습도 센서(240J), 조도 센서(240K), 또는 UV(ultra violet) 센서(240M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 후각(e-nose) 센서, 일렉트로마이오그라피(EMG) 센서, 일렉트로엔씨팔로그램(EEG) 센서, 일렉트로카디오그램(ECG) 센서, IR(infrared) 센서, 홍채 센서 및/또는 지문 센서를 포함할 수 있다. 센서 모듈(240)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(201)는 프로세서(210)의 일부로서 또는 별도로, 센서 모듈(240)을 제어하도록 구성된 프로세서를 더 포함하여, 프로세서(210)가 슬립(sleep) 상태에 있는 동안, 센서 모듈(240)을 제어할 수 있다.
입력 장치(250)는, 예를 들면, 터치 패널(252), (디지털) 펜 센서(254), 키(256), 또는 초음파 입력 장치(258)를 포함할 수 있다. 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널(252)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(252)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다. (디지털) 펜 센서(254)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트를 포함할 수 있다. 키(256)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(258)는 마이크(예: 마이크(288))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(260)(예: 디스플레이(160))는 패널(262), 홀로그램 장치(264), 프로젝터(266), 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 패널(262)은, 예를 들면, 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널(262)은 터치 패널(252)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 패널(262)은 사용자의 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서(또는 포스 센서)를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서는 터치 패널(252)과 일체형으로 구현되거나, 또는 터치 패널(252)과는 별도의 하나 이상의 센서로 구현될 수 있다. 홀로그램 장치(264)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(266)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 인터페이스(270)는, 예를 들면, HDMI(272), USB(274), 광 인터페이스(optical interface)(276), 또는 D-sub(D-subminiature)(278)를 포함할 수 있다. 인터페이스(270)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스(170)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(270)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(280)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스(145)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 스피커(282), 리시버(284), 이어폰(286), 또는 마이크(288) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다. 카메라 모듈(291)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 시그널 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 xenon lamp 등)를 포함할 수 있다. 전력 관리 모듈(295)은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(295)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(296)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(296)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
인디케이터(297)는 전자 장치(201) 또는 그 일부(예: 프로세서(210))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(298)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과 등을 발생시킬 수 있다. 전자 장치(201)는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFloTM) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(예: 전자 장치(201))는 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함하거나, 또는, 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
이하에서는, 각각의 무선 전력 모드 상태에서 전자 장치가 내부 회로를 제어하는 본 발명의 다양한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 무선 충전 기능을 수행할 수 있다. 무선 충전은 예를 들어, 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 자기 유도 방식(magnetic induction)의 경우, 전자 장치에 마련된 코일과 외부 장치에 마련된 코일의 전자기 유도 현상을 이용하여 송신 전력을 수신 전력으로 전달하는 것으로서, WPC(wireless power consortium) 등에서 표준화 된 기술이다. 자기 공진 방식(magnetic resonance)은, 같은 공진 주파수를 갖는 송신과 수신 두 개의 코일 사이의 공명 현상을 이용하는 것으로, A4WP(alliance for wireless power), PMA(power matters alliance), Airfuel-Alliance 등에서 표준화가 진행되고 있다. 이하에서는, 전자 장치가 자기 유도 방식으로 무선 전력을 수신 또는 전송하는 것으로 설명하나, 전자 장치의 코일의 인덕턴스를 변경하고, 각 회로 간의 전기적 연결을 스위칭하는 등 본 발명의 다양한 실시예들은 전자 장치가 자기 공진 방식의 무선 충전 방식을 사용하더라도 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전자 장치의 배터리에 충전된 전력을 다른 전자 장치로 전송할 수 있다. 이하에서는, 전자 장치가 외부 장치(예를 들어, 외부 충전 장치 또는 다른 전자 장치)로부터 전력을 수신하여 전자 장치의 배터리를 충전하는 상태를 수신 모드라 칭하고, 전자 장치가 외부 장치(예를 들어, 다른 전자 장치)에 전력을 공급하여 외부 장치가 충전되도록 하는 상태를 전송 모드라 칭하며, 수신 모드와 전송 모드를 전력 모드 상태로 칭하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 적층 구조를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 전자 장치는 외부 전면 하우징(310), 내부 전면 하우징(320), PCB(printed circuit board, 330), 배터리(340), 내부 후면 하우징(350), 코일 안테나(360), 외부 후면 하우징(370)을 포함할 수 있으며, 도시된 순서대로 적층되어 조립될 수 있다.
외부 전면 하우징(310) 및 외부 후면 하우징(370)은 결합 시 각각 전면 및 후면이 외부에 개방되며, 그 사이에 상기 다른 구성들을 수용할 수 있다. 내부 전면 하우징(320) 및 내부 후면 하우징(350)은 외부 전면 하우징(310) 및 외부 후면 하우징(370)의 사이에 배치되며, 전자 장치의 조립 시 측면 중 적어도 일부 만이 외부로 개방될 수 있다.
외부 전면 하우징(310)의 일부 영역에는 디스플레이가 결합될 수 있다.
내부 전면 하우징(320) 및 내부 후면 하우징(350)은 하나 이상의 비전도성 물질들로 제조되어, PCB(330) 상의 여러 회로 간의 전기적 신호 흐름을 방해하지 않도록 구성될 수 있다.
PCB(330)는 다양한 프로세서, 메모리가 실장 가능하도록 마련될 수 있으며, 내부 전면 하우징(320) 및 내부 후면 하우징(350)의 사이에 고정 지지될 수 있다.
배터리(340)는 재충전 가능한 공지의 배터리(340)로써, 전자 장치에 내장되거나 착탈 가능한 형태로 마련될 수 있다.
코일 안테나(360)는 원형으로 감긴 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 타원형, 모서리에 곡면을 형성하는 다각형 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 코일 안테나(360)는 내부 후면 하우징(350)과 배터리(340)의 적어도 일부 영역을 덮도록 위치할 수 있으며, PCB(330)에 위치하는 제어 회로 등과 전기적 연결을 수립하도록 내부 후면 하우징(350)의 개구부를 통하여 PCB(330)와 연결될 수 있다. 내부 후면 하우징(350)과 외부 후면 하우징(370)의 일부 영역에는 코일을 배치하기 위하여 주변 영역과 높이 또는 두께가 다른 영역이 존재할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(400)는 제어 회로(410), 배터리(420), 전력 관리 회로(430), 수신 회로(440), 전송 회로(450), 코일(460), 제1스위치(470), 제2스위치(480) 및 메모리(490)를 포함할 수 있으며, 도시된 구성 중 적어도 일부가 생략 또는 치환되더라도 본 발명의 다양한 실시예를 구현함에는 지장이 없을 것이다. 전자 장치(400)는 도 1의 전자 장치(101), 도 2의 전자 장치(201) 및/또는 도 3의 전자 장치(300)의 구성 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
전자 장치(400)는 도 4에 도시된 구성들을 비롯하여, 디스플레이(미도시), 통신 회로(미도시) 등 전자 장치(400)의 다양한 구성들을 하우징 내에 수용 및 지지할 수 있다. 하우징은 도 3의 외부 전면 하우징(310), 내부 전면 하우징(320), 내부 후면 하우징(350) 및 외부 후면 하우징(370) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어 회로(410)는 전자 장치(400)의 각 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 수행할 수 있는 구성으로써, 도 1의 프로세서(120) 및/또는 도 2의 어플리케이션 프로세서(210)의 구성 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 제어 회로(410)는 전력 관리 회로(430), 수신 회로(440), 전송 회로(450), 코일(460), 제1스위치(470), 제2스위치(480) 및 메모리(490) 등을 포함하는 전자 장치(400)의 다양한 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어 회로(410)가 전자 장치(400) 내에서 구현할 수 있는 연산 및 데이터 처리 기능에는 한정됨이 없을 것이나, 이하에서는 전력 모드 상태에 따라 전자 장치(400) 내의 구성요소들의 전기적 연결을 수립하고, 전력 모드 상태에 관련된 명령을 처리하는 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
메모리(490)는 공지의 휘발성 메모리(volatile memory) 및 비휘발성 메모리(non-volatile memory)를 포함할 수 있으며, 구체적인 구현 예에 있어서는 한정되지 않는다. 메모리(490)는 전기적으로 제어 회로(410)와 연결되고, 제어 회로(410)에서 수행될 수 있는 다양한 인스트럭션(instruction)들을 저장할 수 있다. 이와 같은 인스트럭션들은 제어 회로(410)에 의해 인식될 수 있는 산술 및 논리 연산, 데이터 이동, 입출력 등의 제어 명령을 포함할 수 있다. 후술할 제어 회로(410)의 동작들은 메모리(490)에 저장된 인스트럭션들을 로딩함으로써 수행될 수 있다.
배터리(420)는 적어도 하나의 공지의 충전식 배터리(rechargeable battery)를 포함할 수 있으며, 전자 장치(400)에 내장되거나, 전자 장치(400)로부터 분리되어 교환 가능한 형태로 구성될 수 있다.
전력 관리 회로(430)는 전자 장치(400) 내의 전력을 관리하는 집적 회로인 PMIC(power management integrated circuit)를 포함할 수 있다. 전력 관리 회로(430)는 배터리(420)에 충전된 전력을 전자 장치(400)의 시스템에 맞게 각각의 구성에 배분하고 적합한 레벨로 변환하는 기능 및 배터리(420)로 충전되는 전력을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 전력 관리 회로(430)는 도 2의 전력 관리 모듈(295)의 구성 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
전자 장치(400)의 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우, 전력 관리 회로(430)는 외부 전원 장치로부터 공급되는 전력을 수신 회로(440)로부터 수신하여 배터리(420)에 충전되도록 하는 기능을 수행하며, 전송 모드인 경우, 전력 관리 회로(430)는 배터리(420)의 전원을 전송 회로(450)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(400)는 무선 충전 기능을 구비하며, 전력 모드 상태에 따라 전력의 수신 모드 및 전송 모드로 동작할 수 있다. 전자 장치(400)는 사용자가 전력 모드 상태를 변경할 수 있는 메뉴를 디스플레이(미도시)에 제공할 수 있다.
전자 장치(400)는 전력의 수신 모드 시 외부 장치(예를 들어, 충전 장치 또는 다른 전자 장치)로부터 전력을 수신할 때 사용되는 수신 회로(440)와, 전송 모드 시 외부 장치(예를 들어, 다른 전자 장치)로 전력을 전송할 때 사용되는 전송 회로(450)를 포함할 수 있다. 이하에서, 수신 회로(440) 및 전송 회로(450)는 각각 제1회로 및 제2회로로 정의될 수도 있다.
수신 회로(440)(또는 제1회로)는 하우징 내에 위치하고, 코일(460)을 통해 하우징의 외부로부터 수신되는 전력을 전력 관리 회로(430)로 제공하고, 전송 회로(450)(또는 제2회로)는 하우징 내에 위치하고, 코일(460)을 통해 배터리(420)의 전력을 무선으로 하우징의 외부로 제공할 수 있다.
수신 회로(440) 및 전송 회로(450)는 무선 충전의 수신 및 전송 시 필요한 공지의 회로로 구성될 수 있다.
수신 회로(440)는 예로 들면, 매칭 회로, 정류 회로, 조정 회로를 포함할 수 있다. 매칭 회로는 매칭 회로에서 바라본 임피던스를 조정하여 효율을 높이기 위한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 정류 회로는 코일(460)로부터 들어오는 무선 전력을 정류할 수 있으며, 조정 회로는 정류된 전력을 소정의 이득으로 컨버팅 할 수 있다. 수신 회로(440)에 포함되는 내부 구성은 이에 한정되지 않으며, 공지의 무선 충전 시스템의 수신 회로에 포함되는 추가 구성들을 포함할 수 있다.
전송 회로(450)는 매칭 회로 및 전력 생성 회로를 포함할 수 있다. 매칭 회로는 임피던스 매칭을 수행하며, 전력 생성 회로는 소정의 레벨을 가지는 직류 전력을 출력할 수 있다. 전력 생성 회로는 풀 브릿지(full bridge), 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. 전송 회로(450)에 포함되는 내부 구성은 이에 한정되지 않으며, 공지의 무선 충전 시스템의 전송 회로에 포함되는 추가 구성들을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전자 장치(400)는 전력 관리 회로(430) 및 제1회로 또는 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제1스위치(470)와, 코일(460) 및 제1회로 또는 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제2스위치(480)를 더 포함할 수 있다.
제어 회로(410)는 전력 모드 상태를 인식하고, 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 제1스위치(470)가 전력 관리 회로(430)와 수신 회로(440)를 전기적으로 연결하도록 하고, 제2스위치(480)가 수신 회로(440)와 코일(460)을 전기적으로 연결하도록 스위칭할 수 있다. 또한, 제어 회로(410)는 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우 제1스위치(470)가 전력 관리 회로(430)와 전송 회로(450)를 전기적으로 연결하도록 하고, 제2스위치(480)가 전송 회로(450)와 코일(460)을 전기적으로 연결하도록 스위칭할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1스위치(470) 및 제2스위치(480)는 스위칭 기능을 수행하는 공지의 반도체 소자를 포함할 수 있다.
제어 회로(410)는 전력 모드 상태가 수신 모드에서 전송 모드로 변경 시 이를 스위치에 알려줄 수 있는 핀(pin)을 포함할 수 있다. 해당 핀은 전자 장치(400)의 오프 상태 또는 슬립 상태에서 스위치의 한 쪽 경로의 연결을 유지하기 위해 풀 다운(pull-down) 저항을 포함할 수 있다. 일반적인 상황에서 전자 장치(400)의 오프 상태 또는 슬립 상태에서는 수신 모드로 사용하는 경우가 많으므로 제1스위치(470) 및 제2스위치(480)가 오프 상태 또는 슬립 상태에서 수신 모드의 전기적 연결을 유지하도록 설계 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(400)는 수신 모드 및 전송 모드에서 안테나의 기능을 하는 코일(460)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자기 유도 방식에 따르면, 코일(460)은 근거리에 위치하는 외부 장치(예컨대, 충전 장치 또는 다른 전자 장치)의 코일과 전자기 유도에 의해 전력을 수신 또는 전송할 수 있다.
예를 들어, 수신 모드에서, 외부 장치(예컨대, 충전 장치 또는 다른 전자 장치)의 1차 코일에 자기장이 형성되면 전자 장치(400)의 코일(460)이 2차 코일로써 전자기 유도에 의해 전류가 흐르고 이를 배터리(420)에 충전할 수 있다. 예를 들어, 전송 모드에서, 배터리(420)의 전력이 공급되어 코일(460)에 전류를 흐르면 코일(460)이 1차 코일로써 자기장을 형성하고, 인접한 외부 장치의 2차 코일에 전류가 흘러 외부 장치의 배터리가 충전될 수 있다.
무선 전력 전송의 성능을 나타내는 중요한 요소는 효율(efficiency)이다. 무선 충전 시스템에서 효율은 일반적으로 1차 코일과 2차 코일 간의 턴 비(turn ratio)와 연관을 가지는데, 무선 전력의 전송 측의 1차 코일의 턴 수가 수신 측의 2차 코일의 턴 수보다 낮을 경우, 더 좋은 효율을 가질 수 있다. 이와 같은 원리에 따라, WPC(wireless power consortium) 규격에 따른 무선 충전 시스템에서 전송 측 코일은 6.3 μH의 인덕턴스를 추천하며, 이 때 수신 측 코일은 보다 높은 11μH에서 최대의 효율을 가질 수 있다. 즉, 낮은 전송 측 코일의 인덕턴스와 높은 수신 측 코일의 인덕턴스로 높은 효율을 가져갈 수 있다.
코일이 차지하는 면적 및 간섭 등의 문제로 인해, 전자 장치 내에 2개 이상의 코일을 구비하는 것은 비효율적이다. 따라서, 통상적으로 전자 장치는 수신 모드 및 전송 모드에서 모두 사용되는 하나의 코일만을 구비하고 있다.
이와 같이, 전자 장치가 수신 모드 및 전송 모드를 모두 지원할 때, 고정된 턴 수의 하나의 코일을 사용하는 시스템에서는 동일한 인덕턴스를 가지므로, 수신 모드와 전송 모드에서 모두 좋은 효율을 가지도록 구성하기가 쉽지 않다.
이에 따라, 수신 모드와 전송 모드 중 어느 하나의 효율을 더 고려해야 하는 문제가 발생하는데, 일반적으로 전자 장치의 배터리를 충전하는 수신 모드로 사용되는 경우가 더 많으므로, 종래의 경우 수신 모드 상태에 적합한 인덕턴스 값 또는 수신 모드와 전송 모드의 인덕턴스 값의 중간 값으로 코일을 설계 하였다. 이 경우, 수신 모드에서 높은 효율을 갖더라도, 전송 모드에서의 효율은 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
실제로 8.8μH의 코일을 전송 모드에서 사용하는 경우, 그 효율이 50%에 미치지 못했으며, 코일의 인덕턴스를 8.1μH, 6.9μH, 6.5μH로 낮춘 경우 효율은 각각 61%, 66%, 71%로 증가하는 것으로 실험 되었다. 즉, 코일의 인덕턴스를 떨어뜨릴수록 높은 효율을 가질 수 있다.
무선 충전 시스템에서 전송 측 코일 및 수신 측 코일이 동일한 공진 주파수를 가질 때, 손실이 최소화 된 에너지 전달이 일어날 수 있다. 실제 테스트 결과, 전송 측 코일과 수신 측 코일의 인덕턴스가 동일한 경우, 전송 측 코일의 최대 주파수가 100kHz가 넘지 않는 것을 확인 하였다. WPC 시스템은 100kHz 내지 205kHz의 주파수를 사용하므로, 최대 효율을 위해서 전송 측 코일의 주파수 역시 200kHz에 가까워야 한다. 전송 측 코일이 6.5μH의 인덕턴스를 가질 때 가장 적합한 범위를 가지는 것을 확인 하였다.
이에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(400)는 하나의 코일(460)의 인덕턴스를 전력 모드 상태에 따라 변경할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 코일(460)은 적어도 2개의 신호 연결부를 포함할 수 있다. 여기서, 적어도 2개의 신호 연결부는 급전점(feeding point)를 의미할 수 있다. 이하에서는, 코일(460) 내의 2개의 급전점 중 어느 하나에 대한 연결을 선택적으로 수립하는 것을 예로 들어 설명하기로 하나, 3개 이상의 급전점 중 어느 하나를 연결하도록 구성하는 것도 가능하다. 코일(460)이 적어도 2개의 급전점을 갖는 형태에 대해서는 도 7을 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(400)는 수신 회로(440)(또는 제1회로)와 코일(460)의 제1급전점 간의 제1전기적 연결 및 또는 전송 회로(450)(또는 제2회로)와 코일(460)의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3회로를 포함할 수 있다. 여기서, 제1급전점 및 제2급전점은 서로 다를 수 있다. 제3회로는 전자 장치(400)의 전력 모드 상태를 인식하는 제어 회로(410)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제어 회로(410)는 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 제1전기적 연결을 수립하도록 하고, 이 때 상대적으로 코일(460)의 긴 영역을 사용할 수 있다. 제어 회로(410)는 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우, 제2전기적 연결을 수립하도록 하고, 이 때 상대적으로 코일(460)의 짧은 영역을 사용할 수 있다. 전자 장치(400)는 제1전기적 연결과 제2전기적 연결 중 어느 하나를 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3스위치를 포함할 수 있다.
코일(460)은 동일한 선폭과 재질을 가질 수 있으며, 코일(460)의 긴 영역을 사용한다는 것은 전류가 흐르는 도선의 길이가 길고 코일(460)의 턴 수가 높은 것을 의미하며, 코일(460)의 짧은 영역을 사용한다는 것은 전류가 흐르는 도선의 길이가 짧고 코일(460)의 턴 수가 상대적으로 낮은 것을 의미할 수 있다. 또한, 코일(460)의 턴 수가 낮다는 것은 인덕턴스가 상대적으로 작은 값을 가진다는 것을 의미할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1급전점 및/또는 제2급전점을 기준으로 코일의 선폭 및 재질 중 적어도 일부가 변경될 수도 있다.
즉, 제3회로는 전자 장치(400)의 수신 모드에서 코일(460)이 높은 인덕턴스를 갖도록 하고, 전송 모드에서 낮은 인덕턴스를 갖도록 스위칭할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 무선 충전 시스템에서 수신 모드일 경우 코일(460)의 인덕턴스가 높고, 전송 모드일 경우 코일(460)의 인덕턴스가 낮은 경우, 높은 효율을 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(400)는 하나의 코일(460)의 인덕턴스 값을 조정하여 수신 모드와 전송 모드 각각에서 높은 효율을 가질 수 있다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 다양한 실시예에 따라 수신 모드와 전송 모드에서 전기적 연결을 도시한 것이다.
제어 회로(예: 도 4의 제어 회로(410))는 전자 장치(500)의 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 도 5a와 같이 전기적 연결이 수립되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1스위치는 전력 관리 회로(530)와 수신 회로(540)를 전기적으로 연결하도록 스위칭되고, 제2스위치는 수신 회로(540)와 코일(560)을 전기적으로 연결하도록 스위칭 될 수 있다. 또한, 제3스위치는 코일(560)의 제1급전점과 수신 회로(540)가 전기적으로 연결되도록 스위칭 될 수 있다. 여기서, 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 스위칭 중 적어도 일부는 동시에 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(500)가 오프 상태 또는 제어 회로가 오프(off) 상태에서 전자 장치는 도 5a의 수신 모드 상태에서의 제1전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어 회로가 오프 상태에서 제1스위치는 전력 관리 회로 및 수신 회로의 전기적 연결을 수립하고, 제2스위치는 코일 및 수신 회로의 전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 전자 장치의 제어 회로는 스위치의 한 쪽 경로의 연결을 수신 모드 상태로 유지하도록 하는 풀 다운 저항과 연결될 수 있다. 이는, 전자 장치(500)가 오프 상태인 경우, 외부 장치에 전원을 전송하기 보다는 전자 장치(500)의 배터리를 충전하도록 사용되는 경우가 보다 많기 때문이다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는 코일(560)에 전류가 인가되면, 전력 모드 상태를 수신 모드로 판단하여 수신 모드 상태에서의 제1전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다. 이는, 외부 장치의 자기장에 의해 전자 장치(500)의 코일(560) 주변에 자기장이 형성되고, 그에 따라 코일(560)에 전류가 발생하는 것인 바, 전력을 수신하기 위한 상태로 판단할 수 있기 때문이다.
다양한 실시예에 따르면, 수신 회로(540)는 내부 임피던스를 변경할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 수신 회로(540)는 내부의 적어도 하나의 캐패시턴스(capacitance) 값을 가변화 할 수 있는 적어도 하나의 버랙터(varactor)를 포함할 수 있다.
무선 충전 효율을 높이기 위해서는 외부 장치(10, 20)의 공진 주파수와 전자 장치(400)의 코일(560)의 공진 주파수 간 매칭이 필요하며, 이에 따라, 수신 모드에서의 코일(560)의 인덕턴스에 따라 공진 주파수 매칭을 위해 수신 회로(540)의 버랙터의 캐패시턴스 값이 변경될 수 있다.
이와 같이, 수신 모드에 따른 전기적 연결이 수립된 상태에서 전력을 제공하는 외부 장치(10), 예를 들어, 외부 충전 장치 또는 전송 모드로 설정된 다른 전자 장치가 전자 장치(500)와 근거리에 위치하는 경우, 외부 장치의 코일에 형성된 자기장에 의한 전자기 유도에 따라 전자 장치(500)의 코일(560) 측으로 전력이 수신될 수 있다. 수신되는 전력은 코일(560)을 거쳐 수신 회로(540)로 전송되고, 수신 회로(540)는 매칭, 정류, 조정 등의 과정을 거쳐 전력 관리 회로(530)로 전송할 수 있다.
전력 관리 회로(530)는 수신되는 전력의 적어도 일부를 배터리(520)에 충전하고, 적어도 다른 일부를 전자 장치(500)의 각 구성에 공급할 수 있다.
제어 회로(예: 도 4의 제어 회로(410))는 전자 장치(500)의 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우 도 5b와 같이 제2전기적 연결이 수립되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1스위치는 전력 관리 회로(530)와 전송 회로(550)를 전기적으로 연결하도록 스위칭되고, 제2스위치는 전송 회로(550)와 코일(560)을 전기적으로 연결하도록 스위칭 될 수 있다. 또한, 제3스위치는 코일(560)의 제2급전점과 전송 회로(550)가 전기적으로 연결되도록 스위칭 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는 사용자의 입력에 따라 전력 모드 상태를 수신 모드에서 전송 모드로 변경하는 경우, 전력 모드 상태를 전송 모드로 전환하여 제2전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 제어 회로는 외부 전자 장치로부터 전력 전송의 요청을 수신하는 경우, 사용자의 입력 없이도 전력 모드 상태를 전송 모드로 변경할 수 있다.다양한 실시예에 따르면, 전송 회로(550)는 수신 회로(540)와 마찬가지로 내부 임피던스를 변경할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 전송 회로(550)는 내부의 적어도 하나의 캐패시턴스(capacitance) 값을 가변화 할 수 있는 적어도 하나의 버랙터(varactor)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전송 모드에서 변경된 코일(560)의 인덕턴스에 따라 공진 주파수 매칭을 위해 수신 회로(540)의 버랙터의 캐패시턴스 값이 변경될 수 있다.
이와 같이, 전송 모드에 따른 전기적 연결이 수립된 상태에서 외부 장치(예컨대, 다른 전자 장치, 20)가 전자 장치(500)와 근거리에 위치하는 경우, 전력 관리 회로(530)는 배터리(520)의 전력을 전송 회로(550)로 전송할 수 있다. 전송 회로(550)에서 출력되는 전력은 코일(560)로 전송되고, 코일(560)의 전류 흐름에 따라 코일(560) 주변에 자기장이 형성될 수 있다. 이에 따라, 근접하여 위치한 외부 장치(20)의 코일 측에 전자기 유도에 의해 전력이 공급될 수 있다.
도 6는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 전자 장치 및 외부 장치의 등가 회로를 간략히 도시한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치의 코일 L1 측에서 바라본 등가 회로는 L1과 직렬로 연결된 Cs1 및 병렬로 연결된 Cd1를 포함할 수 있다. 또한, 외부 장치의 코일 L2 측에서 바라본 등가 회로는 L2와 직렬로 연결된 Cs2 및 병렬로 연결된 Cd2를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, L1은 전력 모드 상태에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 L1을 7.0 내지 11.0μH로 설정하고, 전송 모드인 경우 L1을 보다 낮은 7.0 내지 5.0μH로 설정할 수 있다. 여기서, 인덕턴스 값은 앞서 설명한 제3스위치의 스위칭에 따라 변경될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 전자 장치는 외부 장치와의 공진 주파수 매칭을 위해 Cs1 및 Cd1을 변경할 수 있다. 예를 들어, 수신 회로 및 전송 회로는 캐패시턴스 값을 가변화 할 수 있는 적어도 하나의 버랙터를 포함할 수 있으며, 버랙터의 동작에 따라 Cs1 및 Cd1이 변경될 수 있다. 전자 장치는 L1 값 및 외부 장치의 L2, Cs2 및 Cd2 값에 따라 캐패시턴스 값을 변경하도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일(715)의 연결 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 하나의 코일(715)을 수신 모드 및 전송 모드에 모두 사용하며, 전력 모드 상태에 따라 코일(715)의 인덕턴스 값을 가변화 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 코일(715)은 도선이 원형으로 감긴 모양으로 구성될 수 있으며, 코일(715) 중앙의 일단(720)은 제3회로(710)와 고정 연결될 수 있다. 코일(715)의 최외곽 일단에서 제1급전점(730)이 형성되어 제3회로(710)와 연결되고, 제1급전점(730) 보다 도선의 안 쪽 패턴에 제2급전점(740)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1급전점(730)이 연결된 코일(715) 전체의 턴 수는 6턴이고, 제2급전점(740)은 코일(715)의 최외각 패턴 1턴을 줄인 위치에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3회로(710)는 제3스위치를 통해 제1급전점(730) 및 제2급전점(740) 중 어느 하나와 전기적 연결을 수립할 수 있다. 예를 들어, 제1급전점(730)에 연결된 경우 코일(715)의 인덕턴스는 7.0μH 내지 11.0μH의 범위 중 어느 하나의 값(예를 들어, 8.2μH)이고, 제2급전점(740)에 연결된 경우 코일(715)의 인덕턴스는 보다 낮은 5.0μH 내지 7.0μH 범위 중 어느 하나의 값(예를 들어, 6.6μH)일 수 있다.
전자 장치는 수신 모드에서 코일(715)의 제1급전점(730)과 수신 회로의 전기적 연결을 수립하고, 전송 모드에서 코일(715)의 제2급전점(740)과 전송 회로의 전기적 연결을 수립할 수 있다. 이에 따라, 수신 모드에서는 전송 모드에 비해 코일(715)의 보다 긴 영역을 사용하고, 코일(715)의 턴 수가 크며, 인덕턴스 값이 클 수 있다.
도 7에서는 2개의 급전점(또는 코일 연결부)를 선택적으로 연결할 수 있는 것으로 설명 하였으나, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 3개 이상의 급전점 중 하나를 선택적으로 연결할 수 있도록 구성될 수도 있다.
또한, 도시된 방법 이외에 코일(715) 자체의 인덕턴스를 변경할 수 있는 다양한 기술들이 적용될 수도 있다.
도 7은 코일(715)이 2개의 급전점(730, 740)을 가지는 것으로 도시하고 있으나, 다양한 실시예에 따르면, 3개 이상의 급전점을 포함하여 코일(715)이 가지는 인덕턴스 값을 단계적으로 조정할 수도 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 전송 모드 또는 수신 모드에서 외부 전자 장치의 정보(예컨대 외부 전자 장치의 종류, 코일의 크기 및 인덕턴스, 요구되는 전력량 등)를 수신하고, 수신된 정보에 따라 요구되는 코일(715)의 인덕턴스 값을 결정하여 복수의 급전점 중 어느 하나에 대한 연결을 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1표면을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내에서 상기 제1표면에 근접하여 위치하고, 전도성을 갖는 코일; 상기 하우징 내에 위치하고, 재충전 가능한 배터리; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 하우징의 외부로부터 무선으로 수신되는 전력을 전력 관리 회로로 제공하는 제1회로; 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 배터리의 전력을 무선으로 상기 하우징의 외부로 제공하는 제2회로; 및 상기 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결, 또는 상기 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3회로를 포함하며, 상기 제1급전점 및 상기 제2급전점은 서로 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3회로는, 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하고, 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 상기 제1전기적 연결을 수립하고, 전송 모드인 경우 상기 제2전기적 연결을 수립하도록 제1스위치를 제어 하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3회로는, 상기 전력 모드 상태가 상기 수신 모드인 경우 상기 코일의 긴 영역을 사용하고, 상기 전송 모드인 경우 상기 코일의 짧은 영역을 사용하도록 상기 제3스위치를 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코일은 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우보다 턴 수가 클 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코일은 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우보다 큰 인덕턴스를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코일의 인덕턴스는 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 7.0 내지 11.0μH 의 범위 중 어느 하나이고, 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우에 5.0 내지 7.0 μH의 범위 중 어느 하나일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전력 관리 회로 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제2스위치; 및 상기 코일 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제3스위치를 더 포함하며, 상기 제3회로는, 상기 인식된 전력 모드 상태에 따라 상기 제2스위치 및 상기 제3스위치의 스위칭을 제어하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3회로가 오프 상태에서, 상기 제2스위치는 상기 전력 관리 회로 및 상기 제1회로의 연결을 수립하고, 상기 제3스위치는 상기 코일 및 상기 제1회로의 연결을 수립할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3회로는, 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 전력 모드 상태를 수신 모드로 판단하여 상기 제1전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제3회로는, 외부 전자 장치로부터 전력 전송 요청이 수신되는 경우, 상기 전력 모드 상태를 전송 모드로 판단하여 상기 제2전기적 연결을 수립하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1회로 및 상기 제2회로는, 전력 모드 상태에 따라 내부 임피던스를 변경할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자장치는, 상기 전자 장치 내에 배치되고, 적어도 두 개의 신호 연결부를 포함하는 코일; 상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로 무선으로 전력을 전송하도록 구성된 제1회로; 상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하도록 구성된 제2회로; 제어 회로; 및 상기 제어 회로와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 제어 회로가, 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하고 상기 전력 모드 상태에 따라 상기 코일의 신호 연결부를 제어하는 명령어를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코일은, 상기 적어도 두 개의 신호 연결부 중 어느 하나가 연결되도록 하는 스위치를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전력 모드 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 신호 연결부 중 어느 하나가 연결되도록 상기 스위치를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우에 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우보다 상기 코일의 긴 영역을 사용하도록 상기 스위치를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제어 회로는, 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우에 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우보다 상기 코일의 인덕턴스가 큰 값을 갖도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법의 흐름도이다.
도시된 방법은 앞서 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 전자 장치에 의해 수행될 수 있으며, 이미 설명한 바 있는 기술적 특징 중 적어도 일부는 이하에서 설명을 생략하기로 한다.
전자 장치는 코일과, 코일을 통해 외부 장치로부터 수신되는 전력을 전력 관리 회로로 제공하는 수신 회로(또는 제1회로) 및 코일을 통해 배터리의 전력을 무선으로 외부 장치로 제공하기 위한 전송 회로(제2회로)를 포함할 수 있다.
전자 장치는 전력 모드 상태를 인식할 수 있으며, 동작 810에서 수신 모드로 동작할 수 있다. 일반적으로 전자 장치를 전송 모드보다 수신 모드로 사용하는 경우가 많을 것이므로, 수신 모드가 디폴트로 설정될 수 있다. 또한, 전자 장치의 오프 상태에서 수신 모드로 강제 전환하도록 구성할 수도 있으며, 이를 위해 전자 장치의 제어 회로는 스위치의 한 쪽 경로의 연결을 수신 모드 상태로 유지하도록 하는 풀 다운 저항과 연결될 수 있다.
동작 820에서, 전자 장치는 수신 회로와 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결을 수립할 수 있다. 전자 장치는 동작 820과 동시에, 제1스위치가 전력 관리 회로와 수신 회로를 전기적으로 연결하도록 하고, 제2스위치가 수신 회로와 코일을 전기적으로 연결하도록 스위칭할 수 있다.
동작 830에서, 전자 장치는 외부 장치(예컨대, 외부 충전 장치 또는 다른 전자 장치)로부터 수신되는 전력에 따라 배터리를 충전할 수 있다. 수신 모드에서 전자 장치 내부의 전기적 연결은 앞서도 5a를 통해 설명한 바와 같다.
동작 840에서, 전자 장치는 전력 모드 상태의 변경 되는 지 여부를 확인할 수 있다. 전자 장치는 전력 모드 상태를 수신 모드에서 전송 모드로 또는 그 역으로 변경하기 위한 메뉴를 표시할 수 있으며, 사용자의 선택에 따라 충전 모드를 변경할 수 있다.
동작 850에서, 전자 장치는 사용자의 입력에 따라 전력 모드 상태를 전송 모드로 변경하여, 전송 모드로 동작할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 전자 장치는 외부 전자 장치로부터 전력 전송의 요청을 수신하는 경우, 사용자의 입력 없이도 전력 모드 상태를 전송 모드로 변경할 수 있다.
동작 860에서, 전자 장치는 전송 회로와 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 수립할 수 있다. 전자 장치는 동작 860과 동시에, 제1스위치가 전력 관리 회로와 전송 회로를 전기적으로 연결하도록 하고, 제2스위치가 전송 회로와 코일을 전기적으로 연결하도록 스위칭할 수 있다.
동작 870에서, 전자 장치는 배터리의 전력을 외부 장치(예컨대, 다른 전자 장치)로 전송할 수 있다. 전송 모드에서 전자 장치 내부의 전기적 연결은 앞서 도 5b를 통해 설명한 바와 같다.
도 8에서는 전자 장치가 수신 모드로 동작 중에 전송 모드로 변경되는 경우의 실시예를 설명하고 있으나, 전자 장치의 설정에 따라 전송 모드로 동작 후 수신 모드로 변경될 수도 있다. 즉, 전자 장치는 동작 850 내지 870을 수행한 후, 동작 810 내지 830을 수행할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 전력의 수신 또는 전송을 위한 코일을 포함하는 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법은, 상기 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하는 동작; 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우, 외부 전자 장치로부터 무선 전력을 수신하기 위한 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결을 수립하는 동작; 및 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우, 외부 전자 장치에 무선 전력을 전송하기 위한 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 수립하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2전기적 연결을 수립하는 동작은, 상기 제1전기적 연결에 비해 상기 코일의 긴 영역을 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제2전기적 연결을 수립하는 동작은, 상기 제1전기적 연결에 비해 상기 코일의 인덕턴스가 감소되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하는 동작은, 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 전력 모드 상태를 수신 모드로 판단하고, 외부 전자 장치로부터 전력 전송 요청이 수신되는 경우, 상기 전력 모드 상태를 전송 모드로 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
400: 전자 장치
410: 제어 회로
420: 배터리
430: 전력 관리 회로
440: 수신 회로
450: 전송 회로
460: 코일
470: 제1스위치
480: 제2스위치
490: 메모리

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제1표면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내에서 상기 제1표면에 근접하여 위치하고, 전도성을 갖는 코일;
    상기 하우징 내에 위치하고, 재충전 가능한 배터리;
    상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 하우징의 외부로부터 무선으로 수신되는 전력을 전력 관리 회로로 제공하는 제1회로;
    상기 하우징 내에 위치하고, 상기 코일을 통해 상기 배터리의 전력을 무선으로 상기 하우징의 외부로 제공하는 제2회로; 및
    상기 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결, 또는 상기 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 선택적으로 수립하도록 구성되는 제3회로를 포함하며,
    상기 제1급전점 및 상기 제2급전점은 서로 다른 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제3회로는,
    전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하고, 상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우 상기 제1전기적 연결을 수립하고, 전송 모드인 경우 상기 제2전기적 연결을 수립하도록 제1스위치를 제어 하도록 구성된(configured to) 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제3회로는,
    상기 전력 모드 상태가 상기 수신 모드인 경우 상기 코일의 긴 영역을 사용하고, 상기 전송 모드인 경우 상기 코일의 짧은 영역을 사용하도록 상기 제3스위치를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우보다 턴 수가 큰 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우보다 큰 인덕턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 코일의 인덕턴스는 상기 제1전기적 연결이 수립되는 경우에 7.0 내지 11.0μH 의 범위 중 어느 하나이고, 상기 제2전기적 연결이 수립되는 경우에 5.0 내지 7.0 μH의 범위 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 전력 관리 회로 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제2스위치; 및
    상기 코일 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로 중 어느 하나의 연결을 스위칭하는 제3스위치를 더 포함하며,
    상기 제3회로는,
    상기 인식된 전력 모드 상태에 따라 상기 제2스위치 및 상기 제3스위치의 스위칭을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제3회로가 오프 상태에서, 상기 제2스위치는 상기 전력 관리 회로 및 상기 제1회로의 연결을 수립하고, 상기 제3스위치는 상기 코일 및 상기 제1회로의 연결을 수립하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제3회로는, 상기 코일에 전류가 인가되면 상기 전력 모드 상태를 수신 모드로 판단하여 상기 제1전기적 연결을 수립하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 제3회로는, 외부 전자 장치로부터 전력 전송 요청이 수신되는 경우, 상기 전력 모드 상태를 전송 모드로 판단하여 상기 제2전기적 연결을 수립하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1회로 및 상기 제2회로는,
    전력 모드 상태에 따라 내부 임피던스를 변경할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  12. 전자장치에 있어서,
    상기 전자 장치 내에 배치되고, 적어도 두 개의 신호 연결부를 포함하는 코일;
    상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로 무선으로 전력을 전송하도록 구성된 제1회로;
    상기 코일을 통하여 외부 전자 장치로부터 전력을 수신하도록 구성된 제2회로;
    제어 회로; 및
    상기 제어 회로와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는, 실행 시에, 상기 제어 회로가, 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하고 상기 전력 모드 상태에 따라 상기 코일의 신호 연결부를 제어하는 명령어를 포함하는 전자장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 적어도 두 개의 신호 연결부 중 어느 하나가 연결되도록 하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 전력 모드 상태에 따라 상기 적어도 두 개의 신호 연결부 중 어느 하나가 연결되도록 상기 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우에 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우보다 상기 코일의 긴 영역을 사용하도록 상기 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우에 상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우보다 상기 코일의 인덕턴스가 큰 값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  17. 전력의 수신 또는 전송을 위한 코일을 포함하는 전자 장치의 무선 전력 송수신 제어 방법에 있어서,
    상기 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하는 동작;
    상기 전력 모드 상태가 수신 모드인 경우, 외부 전자 장치로부터 무선 전력을 수신하기 위한 제1회로 및 상기 코일의 제1급전점 간의 제1전기적 연결을 수립하는 동작; 및
    상기 전력 모드 상태가 전송 모드인 경우, 외부 전자 장치에 무선 전력을 전송하기 위한 제2회로 및 상기 코일의 제2급전점 간의 제2전기적 연결을 수립하는 동작을 포함하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제2전기적 연결을 수립하는 동작은,
    상기 제1전기적 연결에 비해 상기 코일의 긴 영역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제2전기적 연결을 수립하는 동작은,
    상기 제1전기적 연결에 비해 상기 코일의 인덕턴스가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 전자 장치의 전력 모드 상태를 인식하는 동작은,
    상기 코일에 전류가 인가되면 상기 전력 모드 상태를 수신 모드로 판단하고, 외부 전자 장치로부터 전력 전송 요청이 수신되는 경우, 상기 전력 모드 상태를 전송 모드로 판단하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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