KR20200077082A - Wireless power transmitter, wireless power receiver, method for modulating a backscatter signal of wireless power receiver and mhod for demodulating a backscatter signal of wireless power transmitter - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 백스캐터 신호 변조 방법은 데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성하는 단계; 상기 심볼을 기반으로 정류기를 스위칭하여 상기 데이터 신호를 변조하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 신호를 변조하는 단계는 상기 제1 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제1 반주기 동안의 부하를 변경하고, 상기 제2 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제2 반주기 동안의 부하를 변경한다.A backscatter signal modulation method according to an embodiment includes generating a symbol including a first bit and a second bit based on a data signal; And modulating the data signal by switching a rectifier based on the symbol, wherein modulating the data signal changes the load during a first half cycle by switching the rectifier based on the first bit, The rectifier is switched based on the second bit to change the load during the second half cycle.
Description
실시 예는, 무선 전력 수신기, 무선 전력 송신기, 무선전력 수신기의 백스캐터 신호 변조 방법 및 무선 전력 송신기의 백스캐터 신호 복조 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a wireless power receiver, a wireless power transmitter, a method for modulating backscatter signals in a wireless power receiver, and a method for demodulating a backscatter signal in a wireless power transmitter.
최근 정보 통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 정보 통신 기술을 기반으로 하는 유비쿼터스 사회가 이루어지고 있다.With the recent rapid development of information and communication technology, a ubiquitous society based on information and communication technology has been formed.
언제 어디서나 정보통신 기기들이 접속되기 위해서는 사회 모든 시설에 통신 기능을 가진 컴퓨터 칩을 내장시킨 센서들이 설치되어야 한다.In order for information communication devices to be accessed anytime, anywhere, sensors in a computer chip with a communication function must be installed in all social facilities.
따라서 이들 기기나 센서의 전원 공급 문제는 새로운 과제가 되고 있다. 또한 휴대폰 뿐만아니라 블루투스 핸드셋과 아이팟 같은 뮤직 플레이어 등의 휴대기기 종류가 급격히 늘어나면서 배터리를 충전하는 작업이 사용자에게 시간과 수고를 요구하고 됐다.Therefore, the problem of supplying power to these devices and sensors has become a new task. In addition, as the number of mobile devices, such as Bluetooth handsets and iPods, as well as mobile phones, has rapidly increased, charging the battery has required time and effort from users.
현재 전자기 유도 방식의 무선 충전 시스템에서는 인밴드 통신을 이용한다.Current electromagnetic induction type wireless charging systems use in-band communication.
특히, 무선 전력 송신 장치는 충전 중 무선 전력 수신 장치로부터 주기적으로 피드백 신호를 수신하고, 수신된 피드백 신호에 기초하여 전력 제어를 수행한다.In particular, the wireless power transmission device periodically receives a feedback signal from the wireless power receiving device during charging, and performs power control based on the received feedback signal.
전자기 유도 방식에서 무선 전력 송신 장치의 무선 충전 가능 영역은 무선 전력 수신 장치에서 수신되는 전력의 세기보다는 무선 전력 송수신 장치 사이의 통신이 가능한 영역으로 정의될 수 있다.In the electromagnetic induction method, the wireless charging area of the wireless power transmission device may be defined as an area in which communication between wireless power transmission and reception devices is possible rather than intensity of power received by the wireless power reception device.
따라서, 무선 전력 송신 장치의 복조 성능은 충전 가능 영역을 극대화시키는데 있어서 필수적인 요소이다.Therefore, demodulation performance of the wireless power transmission device is an essential element in maximizing the chargeable area.
일반적으로 무선 충전 중단은 무선 전력 수신 장치에 수신되는 전력의 세기가 기준치 이하로 미약할 때 발생하는 경우보다 무선 전력 수신 장치에 의해 생성된 피드백 신호가 무선 전력 송신 장치에서 정상적으로 복조되지 않을 때 발생된다.In general, the wireless charging interruption occurs when the feedback signal generated by the wireless power receiving device is not normally demodulated in the wireless power transmitting device than when the intensity of the power received by the wireless power receiving device is less than the reference value. .
따라서, 종래의 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에 수신되는 전력의 세기가 충분함에도 불구하고, 복조 성능이 열화되어 무선 충전을 중단시키는 문제점이 있었다.Therefore, the conventional wireless power transmission apparatus has a problem in that the demodulation performance is deteriorated and the wireless charging is stopped even though the strength of the power received by the wireless power reception apparatus is sufficient.
실시 예서는 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있는 무선 전력 수신기, 무선 전력 송신기, 무선전력 수신기의 백스캐터 신호 변조 방법 및 무선 전력 송신기의 백스캐터 신호 복조 방법을 제공할 수 있도록 한다.Embodiments provide a wireless power receiver, a wireless power transmitter, a method for modulating the backscatter signal of the wireless power receiver, and a method for demodulating the backscatter signal of the wireless power transmitter that can improve the data transmission speed.
또한, 실시 예에서는 일정 시간 동안 전송할 수 있는 데이터 양을 증가시킬 수 있는 무선 전력 수신기, 무선 전력 송신기, 무선전력 수신기의 백스캐터 신호 변조 방법 및 무선 전력 송신기의 백스캐터 신호 복조 방법을 제공할 수 있도록 한다.In addition, in the embodiment, to provide a wireless power receiver, a wireless power transmitter, a backscatter signal modulation method of a wireless power receiver, and a backscatter signal demodulation method of a wireless power transmitter that can increase the amount of data that can be transmitted for a certain period of time. do.
실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the embodiment are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.
실시 예에 따른 백스캐터 신호 변조 방법은 데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성하는 단계; 상기 심볼을 기반으로 정류기를 스위칭하여 상기 데이터 신호를 변조하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 신호를 변조하는 단계는 상기 제1 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제1 반주기 동안의 부하를 변경하고, 상기 제2 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제2 반주기 동안의 부하를 변경한다.A backscatter signal modulation method according to an embodiment includes generating a symbol including a first bit and a second bit based on a data signal; And modulating the data signal by switching a rectifier based on the symbol, wherein modulating the data signal changes the load during a first half cycle by switching the rectifier based on the first bit, The rectifier is switched based on the second bit to change the load during the second half cycle.
또한, 상기 심볼은 복수개이고, 상기 제1 반주기 동안의 상기 정류기 스위칭 및 상기 제2 반주기 동안의 상기 정류기의 스위칭은 하나의 심볼에 포함된 상기 제1 비트 및 상기 제2 비트에 의해 제어된다.Further, the symbol is plural, and the switching of the rectifier during the first half cycle and the switching of the rectifier during the second half cycle are controlled by the first bit and the second bit included in one symbol.
또한, 상기 정류기는, 하프 브릿지 정류기 또는 풀 브릿지 정류기이다.Further, the rectifier is a half bridge rectifier or a full bridge rectifier.
또한, 상기 제1 반주기는, 양의 극성을 가지는 교류 전력이 입력되는 구간이고, 상기 제2 반주기는, 음의 극성을 가지는 교류 전력이 입력되는 구간이다.In addition, the first half period is a section in which AC power having a positive polarity is input, and the second half period is a section in which AC power having a negative polarity is input.
또한, 상기 데이터 신호를 변조하는 단계는 상기 양의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭 및 상기 음의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭이 비대칭하도록 상기 데이터 신호를 변조하는 단계를 포함한다.Further, modulating the data signal includes modulating the data signal such that the amplitude of the AC power having the positive polarity and the amplitude of the AC power having the negative polarity are asymmetric.
또한, 상기 제1 반주기 및 상기 제2 반주기는, 하나의 심볼 주기 내에 복수 개가 교번적으로 존재한다.In addition, a plurality of the first half period and the second half period alternately exist in one symbol period.
한편, 실시 예에 따른 백스캐터 신호 복조 방법은 전력 신호의 제1 반주기 동안 쇼트되는 제1 스위치 그룹의 제1 전압 또는 제1 전류의 제1 변조를 검출하는 단계; 상기 전력 신호의 제2 반주기 동안 쇼트되는 제2 스위치 그룹의 제2 전압 또는 제2 전류의 제2 변조를 검출하는 단계; 상기 제1 변조를 이용하여 제1 비트를 복조하는 단계; 및 상기 제2 변조를 이용하여 제2 비트를 복조하는 단계를 포함한다.Meanwhile, a method for demodulating a backscatter signal according to an embodiment includes detecting a first modulation of a first voltage or a first current of a first switch group shorted during a first half cycle of a power signal; Detecting a second modulation of a second voltage or a second current of the second switch group shorted during the second half period of the power signal; Demodulating a first bit using the first modulation; And demodulating the second bit using the second modulation.
또한, 상기 제1 변조는, 상기 제1 반주기 동안 변경된 상기 전력신호의 진폭에 대응되고, 상기 제2 변조는, 상기 제2 반주기 동안 변경된 상기 전력신호의 진폭에 대응된다.Further, the first modulation corresponds to the amplitude of the power signal changed during the first half period, and the second modulation corresponds to the amplitude of the power signal changed during the second half period.
또한, 상기 제1 스위치 그룹은 무선 전력 송신 코일의 일단과 연결되고, 상기 제2 스위치 그룹은 무선 전력 송신 코일의 타단과 연결된다.Further, the first switch group is connected to one end of the wireless power transmission coil, and the second switch group is connected to the other end of the wireless power transmission coil.
또한, 상기 제1 변조는, 무선전력 수신기의 정류기의 제1 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영되고, 상기 제2 변조는, 상기 정류기의 제2 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영된다.In addition, in the first modulation, a difference in amplitude due to load switching during the first half cycle of the rectifier of the wireless power receiver is reflected, and in the second modulation, the amplitude due to load switching during the second half cycle of the rectifier The difference is reflected.
한편, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 수신 코일; 상기 수신 코일과 연결되는 정류기; 상기 정류기에 결합되는 스위치; 및 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 정류기는 양(+)의 극성을 가지는 교류 전력을 정류하는 제1 다이오드 그룹; 및 음(-)의 극성을 가지는 교류 전력을 정류하는 제2 다이오드 그룹을 포함하고, 상기 스위치는, 상기 제1 다이오드 그룹과 결합되는 제1 스위치; 및 상기 제2 다이오드 그룹과 결합되는 제2 스위치를 포함한다.Meanwhile, the wireless power receiver according to the embodiment may include a receiving coil; A rectifier connected to the receiving coil; A switch coupled to the rectifier; And a control unit controlling the switch, wherein the rectifier comprises a first diode group rectifying AC power having positive polarity; And a second diode group rectifying AC power having negative polarity, the switch comprising: a first switch coupled with the first diode group; And a second switch coupled with the second diode group.
또한, 상기 제어부는, 상기 양의 극성을 가지는 교류전력의 진폭 및 상기 음의 극성을 가지는 교류전력의 진폭이 비대칭 하도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어한다.In addition, the control unit controls the first switch and the second switch so that the amplitude of the AC power having the positive polarity and the amplitude of the AC power having the negative polarity are asymmetric.
또한, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, MOSFET으로 구성된다.Further, the first switch and the second switch are composed of a MOSFET.
또한, 상기 제1 다이오드 그룹은, 상기 수신 코일의 일단에 애노드가 연결되고, 부하의 일단에 캐소드가 연결되는 제1 다이오드; 및 상기 부하의 타단에 애노드가 연결되고, 상기 수신 코일의 타단에 캐소드가 연결되는 제2 다이오드를 포함하고, 상기 제1 스위치는, 상기 제1 다이오드 또는 상기 제2 다이오드와 병렬로 연결된다.In addition, the first diode group may include: a first diode having an anode connected to one end of the receiving coil and a cathode connected to one end of the load; And a second diode having an anode connected to the other end of the load and a cathode connected to the other end of the receiving coil, wherein the first switch is connected in parallel with the first diode or the second diode.
또한, 상기 제1 스위치와 상기 제1 다이오드 또는 제2 다이오드 사이에 배치되는 제1 커패시터를 포함한다.In addition, a first capacitor is disposed between the first switch and the first diode or the second diode.
또한, 상기 제2 다이오드 그룹은, 상기 수신 코일의 타단에 애노드가 연결되고, 부하의 타단에 캐소드가 연결되는 제3 다이오드; 및 상기 부하의 일단에 애노드가 연결되고, 상기 수신 코일의 일단에 캐소드가 연결되는 제4 다이오드를 포함하고, 상기 제2 스위치는, 상기 제3 다이오드 또는 상기 제4 다이오드와 병렬로 연결된다.In addition, the second diode group may include a third diode having an anode connected to the other end of the receiving coil and a cathode connected to the other end of the load; And a fourth diode connected to one end of the load and a cathode connected to one end of the receiving coil, and the second switch is connected in parallel to the third diode or the fourth diode.
또한, 상기 제2 스위치와 상기 제3 다이오드 또는 상기 제4 다이오드 사이에 배치되는 제2 커패시터를 더 포함한다.In addition, a second capacitor disposed between the second switch and the third diode or the fourth diode is further included.
한편, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 수신 코일; 상기 수신 코일과 연결되는 정류기; 상기 정류기에 결합되는 스위치; 및 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성하고, 상기 심볼을 기반으로 상기 스위치를 제어하여 상기 데이터 신호를 변조하고, 상기 스위치는 상기 제1 비트를 기반으로 제1 반주기 동안의 부하를 변경하는 제1 스위치, 및 상기 제2 비트를 기반으로 제2 반주기 동안의 부하를 변경하는 제2 스위치를 포함한다.Meanwhile, the wireless power receiver according to the embodiment may include a receiving coil; A rectifier connected to the receiving coil; A switch coupled to the rectifier; And a control unit controlling the switch, wherein the control unit generates a symbol including the first bit and the second bit based on the data signal, modulates the data signal by controlling the switch based on the symbol, and , The switch includes a first switch for changing the load during the first half cycle based on the first bit, and a second switch for changing the load during the second half cycle based on the second bit.
또한, 상기 정류기는 브릿지 정류기이고, 상기 브릿지 정류기는 제1 내지 4 다이오드를 포함하고, 상기 제1 스위치는 제2 다이오드 양단에 연결되고, 상기 제2 스위치는 상기 제1 다이오드 양단에 연결된다.In addition, the rectifier is a bridge rectifier, the bridge rectifier includes first to fourth diodes, the first switch is connected to both ends of the second diode, and the second switch is connected to both ends of the first diode.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 반주기는, 양의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간이고, 상기 제2 반주기는, 음의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간이며, 상기 제1 스위치가 연결된 상기 제2 다이오드는, 음의 극성의 교류 전력이 정류되는 경로 상에 배치되고, 상기 제2 스위치가 연결된 상기 제1 다이오드는, 양의 극성의 교류 전력이 정류되는 경로 상에 배치된다.In addition, the control unit, the first half cycle, a section of AC power of a positive polarity is input, the second half cycle is a section of AC power of a negative polarity, the first switch is connected to the first The two diodes are disposed on a path in which AC power of negative polarity is rectified, and the first diode to which the second switch is connected is disposed on a path in which AC power of positive polarity is rectified.
한편, 실시 예에 따른 무선 전력 송신기는 교류 전력 신호를 송신하는 송신 코일; 상기 송신 코일과 연결되고 제1 스위치 그룹 및 제2 스위치 그룹을 포함하는 인버터; 상기 인버터에 연결된 센서; 및 상기 인버터를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 센서는 상기 제1 스위치 그룹이 쇼트상태일 때 상기 교류 전력 신호의 제1 반주기 동안의 제1 전압 또는 제1 전류의 제1 변조를 검출하고, 상기 제2 스위치 그룹이 쇼트상태일 때 상기 교류 전력 신호의 제2 반주기 동안의 제2 전압 또는 제2 전류의 제2 변조를 검출하고, 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 스위치 그룹의 온/오프를 제어하고, 상기 제1 변조를 이용하여 제1 비트를 복조하고, 상기 제2 변조를 이용하여 제2 비트를 복조한다.On the other hand, the wireless power transmitter according to the embodiment includes a transmitting coil for transmitting an AC power signal; An inverter connected to the transmitting coil and including a first switch group and a second switch group; A sensor connected to the inverter; And a controller that controls the inverter, wherein the sensor detects a first modulation of a first voltage or a first current during a first half cycle of the AC power signal when the first switch group is in a short state, and the When the second switch group is in a short state, the second modulation of the second voltage or the second current during the second half cycle of the AC power signal is detected, and the controller controls the first switch group and the second switch group. Control the on/off, demodulate the first bit using the first modulation, and demodulate the second bit using the second modulation.
또한, 상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 스위치 그룹은 반주기를 기준으로 교번적으로 쇼트/오픈된다.In addition, the first switch group and the second switch group are alternately short/open based on a half cycle.
또한, 상기 센서는, 상기 제1 스위치 그룹과 연결되는 제1 센서 및 상기 제2 스위치 그룹과 연결되는 제2 센서를 포함한다.In addition, the sensor includes a first sensor connected to the first switch group and a second sensor connected to the second switch group.
또한, 상기 제1 스위치 그룹은 제1 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 전력 신호를 스위칭하고, 상기 제2 스위치 그룹은 제2 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 전력 신호를 스위칭한다.In addition, the first switch group switches the AC power signal so that the voltage of the transmitting coil is applied in the first direction, and the second switch group is the AC power signal so that the voltage of the transmitting coil is applied in the second direction. Switches.
또한, 상기 제1 변조는 상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제1 방향에 대응 되는 진폭 차이에 따라 0 또는 1의 비트 신호가 포함되고, 상기 제2 변조는 상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제2 방향에 대응 되는 진폭 차이에 따라 0 또는 1의 비트 신호가 포함된다.In addition, the first modulation includes a bit signal of 0 or 1 according to an amplitude difference corresponding to the first direction of the voltage or current of the transmission coil, and the second modulation is the voltage or current of the voltage or current of the transmission coil. A bit signal of 0 or 1 is included according to the amplitude difference corresponding to the second direction.
또한, 상기 교류 전력 신호는 무선전력 수신기에 의해 제1 방향 및 제2 방향이 비대칭 진폭 변조된다.In addition, the AC power signal is asymmetrically amplitude modulated in the first direction and the second direction by the wireless power receiver.
또한, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 다른 극성방향이다.In addition, the first direction and the second direction are different polar directions.
또한, 상기 제1 스위치 그룹은 전력 공급 라인과 상기 송신 코일의 일단 사이에 배치되는 제1 스위치 및 상기 송신 코일의 일단과 접지 라인 사이에 연결된 제 2 스위치를 포함하고, 상기 제2 스위치 그룹은 상기 전력 공급 라인과 상기 송신 코일의 타단 사이에 배치되는 제3 스위치 및 상기 송신 코일의 타단과 상기 접지 라인 사이에 연결된 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 센서는 상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제1 스위치 사이에 배치되고 상기 제2 센서는 상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제3 스위치 사이에 배치된다.In addition, the first switch group includes a first switch disposed between one end of the power supply line and the transmitting coil, and a second switch connected between one end of the transmitting coil and a ground line, and the second switch group includes the And a third switch disposed between the power supply line and the other end of the transmitting coil, and a fourth switch connected between the other end of the transmitting coil and the ground line, wherein the first sensor includes the DC power supply line and the first. It is disposed between the switches and the second sensor is disposed between the DC power supply line and the third switch.
실시 예에서의 무선 전력 수신기는, 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 전송하고, 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에 제2 비트를 전송한다. 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1비트 및 제2 비트를 포함하는 하나의 심볼을 기반으로 데이터 신호를 변조한다. The wireless power receiver in the embodiment transmits a first bit during a first half cycle in which AC power of positive polarity is received, and a second during a second half cycle in which AC power of negative polarity is received. Bit. The wireless power receiver in the embodiment modulates the data signal based on one symbol including the first bit and the second bit.
이에 따르면, 무선 전력 수신기는 하나의 심볼에 2bit의 데이터를 전송할 수 있어 데이터 전송 속도를 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. According to this, the wireless power receiver can transmit 2 bits of data in one symbol, so that the data transmission speed can be doubled compared to the prior art.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 일정 시간 동안 전송되는 데이터 양을 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver according to the embodiment may increase the amount of data transmitted over a period of time to twice that of the prior art.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 데이터 전송 속도 또는 데이터 전송량이 증가하여도 심볼 주기(또는 데이터 변조 속도)는 기존 그대로 유지한다. 이에 따라, 실시 예에서는 BER(Bit Error Rate)을 감소시켜 데이터 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver in the embodiment maintains the symbol period (or data modulation rate) as it is even when the data transmission rate or the data transmission amount increases. Accordingly, in an embodiment, data accuracy may be improved by reducing a bit error rate (BER).
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제어 오류 패킷을 보다 빠른 시간에 무선 전력 송신기로 전송함에 따라 비정상적인 상태에서 전력이 계속하여 수신되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the embodiment can prevent a situation in which power is continuously received in an abnormal state as the control error packet is transmitted to the wireless power transmitter at a faster time.
실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기로부터 전송되는 피드백 신호를 보다 빠른 시간 내에 수신할 수 있다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 안정적인 전력을 전송할 수 있어 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The wireless power transmitter in the embodiment may receive a feedback signal transmitted from the wireless power receiver in a faster time. According to this, the wireless power transmitter can transmit stable power to the wireless power receiver, thereby improving operational reliability.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 인밴드 통신의 피드백 신호에 대한 복조 성능을 개선할 수 있으며, 이를 통한 충전 가능 영역을 극대화시킬 수 있다. 또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는 복조 성능 열화에 따른 충전 중단 현상을 최소화할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may improve demodulation performance for the feedback signal of in-band communication, thereby maximizing the chargeable area. In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may minimize charging interruption due to deterioration of demodulation performance.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 무선충전 시스템 상에서의 전력 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도3에 도시된 무선 전력 수신기를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 데이터 포맷 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시 예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 일부 구성을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 제1 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 제2 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 제3 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 제4 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 정류기의 스위칭 상태에 따른 무선 전력 수신기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 복조 데이터를 나타낸 도면이다.
도 14는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.
도 15는 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.
도 16은 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 백스캐터 신호 변조 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19는 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 백스캐터 신호 복조 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
2 is a view for explaining a method for controlling power transmission on a wireless charging system according to an embodiment.
3 is a view for explaining the structure of a wireless power receiver according to an embodiment.
4 is a diagram more specifically illustrating the wireless power receiver illustrated in FIG. 3.
5 is a diagram illustrating a data format structure of a wireless power receiver according to an embodiment.
6 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
7 is a view more specifically showing some configurations of a wireless power transmitter according to an embodiment.
8 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a first symbol according to an embodiment.
9 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a second symbol according to an embodiment.
10 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a third symbol according to an embodiment.
11 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a fourth symbol according to an embodiment.
12 is a view showing an equivalent circuit of a wireless power receiver according to a switching state of a rectifier according to an embodiment.
13 is a diagram showing demodulation data according to an embodiment.
14 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
15 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
16 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
17 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
18 is a flowchart illustrating step-by-step a method for modulating a backscatter signal of a wireless power receiver according to an embodiment.
19 is a flowchart illustrating step-by-step a method for demodulating a backscatter signal of a wireless power receiver according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the technical spirit scope of the present invention, one or more of its components between embodiments may be selectively selected. It can be used by bonding and substitution.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention, unless explicitly defined and described, can be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as a meaning, and terms that are commonly used, such as a dictionary-defined term, may interpret the meaning in consideration of the contextual meaning of the related technology. In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In the present specification, a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined as A, B, C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations. In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component. In addition, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also to the component It may also include a case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
실시예의 설명에 있어서, 무선 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 기능이 탑재된 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다.In the description of the embodiment, a device equipped with a function for transmitting wireless power on a wireless charging system includes a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, and a transmitter for convenience of description. , The transmitting side, a wireless power transmission device, a wireless power transmitter, etc. will be used interchangeably.
또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 기능이 탑재된 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.In addition, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a wireless power receiving device, a wireless power receiver, a receiving terminal, a receiving side, for convenience of description as an expression of a device equipped with a function for receiving wireless power from a wireless power transmitting device A receiving device, a receiver, and the like can be used interchangeably.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 파워를 전송할 수도 있다.The transmitter according to the present invention may be configured in a pad form, a cradle form, an AP (Access Point) form, a small base station form, a stand form, a ceiling buried form, a wall-mounted form, etc., and one transmitter may be connected to a plurality of wireless power receiving devices. You can also transmit power.
이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단은 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다.To this end, the transmitter may be provided with at least one wireless power transmission means. Here, as the wireless power transmission means, various radio power transmission standards based on an electromagnetic induction method that generates a magnetic field in the coil of the power transmitting end and charges it using the electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the coil of the receiving end under the influence of the magnetic field may be used.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 파워를 수신할 수도 있다.In addition, the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters.
실시 예에 따른 수신기는 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.The receiver according to the embodiment is a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a terminal for digital broadcasting, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), navigation, MP3 player, electric It may be used in small electronic devices such as toothbrushes, electronic tags, lighting devices, remote controllers, fishing floats, wearable devices such as smart watches, but is not limited thereto, and if the device is equipped with a wireless power receiving means according to the present invention and is capable of battery charging Is enough.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송신된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless charging system includes a
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.For example, the wireless
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.For example, information exchanged between the wireless
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.The in-band communication and the out-of-band communication may provide two-way communication, but are not limited thereto, and in other embodiments, one-way communication or half-duplex communication may be provided.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다. For example, the unidirectional communication may be that the wireless
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다. In the half-duplex communication method, two-way communication between the wireless
일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.The
이하에서는 무선 충전 시스템상에서의 전력 제어 루프에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 실시 예에 따른 무선충전 시스템 상에서의 전력 전송 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, a power control loop on a wireless charging system will be described. 2 is a view for explaining a method for controlling power transmission on a wireless charging system according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신기(300) 는 인밴드 통신을 이용하여 무선 전력 수신기(200)로부터 전송되는 피드백 신호를 수신하고, 수신된 피드백 신호에 기초하여 전력 제어를 수행할 수 있다. 여기에서, 피드백 신호는 제어 오류 패킷일 수 있다. Referring to FIG. 2, the
도 2를 참조하면, 무선 전력 수신기(200)는 무선 전력 송신기(300)를 통해 전송되는 교류 전력을 수신할 수 있다(S201).Referring to FIG. 2, the
무선 전력 수신기(200)는 수신된 전력의 세기에 기초하여 실제 제어 포인트(Actual Control Point)를 결정할 수 있다(S202).The
또한, 무선 전력 수신기(200)는 요구 제어 포인트(Desired Control Point)를 선택할 수 있다(S203).Also, the
여기서, 요구 제어 포인트는 해당 무선 전력 수신기(200)의 타입 및 전력 수신 등급 등에 기초하여 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 요구 제어 포인트는 무선 전력 송신기(300)와의 소정 협상 절차를 통해 동적으로 선택될 수도 있다.Here, the request control point may be selected based on the type and power reception class of the corresponding
하지만, 이 또한, 실시 예에 불과하며, 요구 제어 포인트의 선택 방법은 당업자의 설계에 따라 상이할 수 있음을 주의해야 한다.However, it should be noted that this is only an example, and the method of selecting the required control point may be different according to the design of a person skilled in the art.
무선 전력 수신기(200)는 결정된 실제 제어 포인트와 선택된 요구 제어 포인트에 기반하여 제어 오류 값을 산출할 수 있다(S204).The
무선 전력 수신기(200)는 제어 오류 값이 포함된 제어 오류 패킷을 생성하여 무선 전력 송신기(300)로 전송할 수 있다(S205). 이를 위해, 무선 전력 수신기(200)는 제어 오류 값이 포함된 제어 오류 패킷에 기반하여 부하를 변경할 수 있다.The
무선 전력 송신기(300)는 무선 전력 수신기(200)를 통해 전송되는 ㅈ어 오류 패킷을 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신기(300)는 인밴드 통신을 통해 전송되는 백캐스터 신호를 복조하여 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값을 식별할 수 있다.The
무선 전력 송신기(300)는 송신 코일에 흐르는 전류의 세기를 측정하여 실제 송신 코일 전류를 결정할 수 있다(S301).The
무선 전력 송신기(300)는 제어 오류 패킷에 포함된 제어 오류 값과 결정된 실제 송신 코일 전류에 기반하여 새로운 송신 코일 전류를 결정할 수 있다(S302).The
무선 전력 송신기(300)는 실제 송신 코일 전류가 결정된 새로운 송신 코일 전류에 수렴하도록 제어할 수 있다(S303).The
이때, 무선 전력 송신기(300)는 현재 송신 코일에 흐르는 전류를 결정된 새로운 송신 코일 전류로 조절하기 위한 제어 방법을 결정할 수 있다. 여기서, 결정된 제어 방법에 따라 무선 전력 송신기(300)는 새로운 동작 포인트를 산출할 수 있다.At this time, the
무선 전력 송신기(300)는 산출된 새로운 동작 포인트를 설정할 수 있다(S2304).The
무선 전력 송신기(300)는 설정된 새로운 동작 포인트에 따라 전력을 변환하여 무선 전력 수신기(200)로 전송할 수 있다(S305).The
상기한 도 2의 실시 예에 있어서, 현재 송신 코일에 흐르는 전류를 결정된 새로운 송신 코일 전류로 조절하기 위한 제어 방법은 다음의 네 가지 제어 방법 중 적어도 하나로 결정될 수 있다.In the above-described embodiment of FIG. 2, the control method for adjusting the current flowing through the current transmission coil to the determined new transmission coil current may be determined by at least one of the following four control methods.
1) 인버터에 입력되는 DC 전압-즉, 인버터 동작 전압-을 제어하는 전압 제어 방법1) A voltage control method that controls the DC voltage input to the inverter, that is, the inverter operating voltage.
2) 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조 신호의 위상을 제어하는 위상 제어 방법2) Phase control method to control the phase of the pulse width modulated signal applied to the inverter
3) 인버터에 인가되는 펄스 폭 변조 신호의 듀티 레이트를 제어하는 듀티 제어 방법3) Duty control method for controlling the duty rate of the pulse width modulated signal applied to the inverter
4) 인버터에 입력되는 레퍼런스 신호의 주파수-즉, 동작 주파수-를 제어하는 주파수 제어 방법4) Frequency control method to control the frequency of the reference signal input to the inverter, that is, the operating frequency.
본 실시 예에 따른 무선 전력 송신기(300)는 상기한 4가지 방법들 중 어느 하나를 이용하여 송신 코일에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.The
도 3은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the structure of a wireless power receiver according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 무선전력 수신기(500)는 수신 안테나(510), 정류기(520), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter)(530), 부하(540), 센싱부(550), 통신부(560), 및 제어부(570)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 통신부(560)는 복조부(562) 및 변조부(561) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
상기한 도 3의 예에 도시된 무선 전력 수신기(500)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기로 데이터 신호를 전송한다. The
바람직하게, 무선 전력 수신기(500)는 직교 2채널 인밴드 통신(orthogonal two channel inband communication)을 이용하여 무선 전력 송신기로 데이터 신호를 전송한다. 이는, 하나의 심볼에 복수의 비트를 포함시키고, 이를 서로 독립적으로 구성된 2개의 채널을 통해 무선 전력 송신기로 전송하는 것을 의미할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Preferably, the
또한, 근거리 통신을 지원하는 무선 전력 수신기에는, 근거리 통신(NFC통신)을 위한 무선 통신 코일(도시하지 않음) 및 근거리 통신부(도시하지 않음)를 선택적으로 더 포함할 수도 있다.In addition, the wireless power receiver supporting short-range communication may further include a wireless communication coil (not shown) and a short-range communication unit (not shown) for short-range communication (NFC communication).
수신 안테나(510)를 통해 수신되는 교류 전력은 정류기(520)에 전달될 수 있다. 정류기(520)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(530)에 전송할 수 있다.The AC power received through the receiving
이를 위해, 수신 안테나(510)는 무선 전력 송신기에 구비된 송신 안테나와의 공진을 통한 교류 전력을 수신하는 수신 코일(L2) 및 수신 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.To this end, the receiving
직류/직류 변환기(530)는 정류기(520)로부터 출력되는 직류 전력의 세기를 부하(540)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환할 수 있다. 이를 위해, 직류/직류 변환기(530)는 제1 세기의 직류 전력을 수신하고, 이를 제2 세기의 직류 전력으로 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 직류/직류 변환기(530)는 벅 컨버터로 구성될 수 있고, 이와 다르게 부스트 컨버터로 구성될 수 있으며, 이와 또 다르게 벅-부스트 컨버터로 구성될 수 있을 것이다. 직류/직류 변환기(530)를 통해 변환된 제2 세기의 직류 전력은 부하(540)에 전달될 수 있다.The DC/
센싱부(550)는 정류기(520)로부터 출력되는 직류 전력의 세기를 측정하고, 이를 제어부(570)에 제공할 수 있다. 또한 센싱부(550)는 교류 전력이 수신됨에 따라 수신 안테나(510, 보다 명확하게는 수신 코일)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 이의 측정 결과를 제어부(570)에 전송할 수도 있다. 또한, 센싱부(550)는 무선 전력 수신기(500)의 내부 온도를 측정하고 측정된 온도 값을 제어부(570)에 제공할 수도 있다.The
제어부(570)는 무선 전력 수신기(500)의 전반적인 동작을 제어한다. The
즉, 제어부(570)는 도2에서 설명한 바와 같이, 실제 제어 포인트 결정, 요구 제어 포인트 선택 및 제어 오류 값 산출 등과 같은 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 제어부(570)는 오류 제어 값이 산출되면, 산출된 오류 제어 값에 기반하여 제어 오류 패킷을 생성하고, 이를 무선 전력 송신기로 전송할 수 있다.That is, the
이를 위해, 제어부(570)는 데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성할 수 있다. 여기에서, 데이터 신호는 산출된 제어 오류 값에 대응하는 제어 오류 패킷을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 심볼은 부하 변동을 이용하여 상기 데이터 신호를 무선 전력 송신기로 전송하기 위해 변조부(561)로 제공될 수 있다. 여기에서, 실시 예에서의 상기 심볼은 제1 내지 제4 심볼을 포함할 수 있다. 제1 심볼(SB1)은 제1 비트 및 제2 비트가 모두 '0'인 경우일 수 있다. 제2 심볼(SB2)은 제1 비트가 '1'이고, 제2 비트가 '0'인 경우일 수 있다. 제3 심볼(SB3)은 제1 비트가 '0'이고, 제2 비트가 '1'인 경우일 수 있다. 제4 심볼(SB4)은 제1 비트 및 제2 비트가 모두 '1'인 경우일 수 있다. 이에 따라, 제어부(570)는 데이터 신호에 기반하여 제1 내지 제4 심볼(SB1, SB2, SB3, SB4) 중 어느 하나의 심볼을 생성하고, 이를 토대로 변조부(561)를 제어하여 정류기(520)를 스위칭할 수 있다. To this end, the
일 예로, 제어부(570)는 상기 정류기(520)를 통해 출력되는 직류 전력의 세기를 상기 센싱부(550)로부터 제공받고, 상기 직류 전력의 세기를 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(570)는 과전압이 발생한 것으로 판단된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷의 심볼을 생성하여 변조부(561)에 전송할 수 있다. For example, the
변조부(561)는 제어부(570)로부터 제공되는 심볼을 기반으로 정류기(520)를 스위칭하여 상기 무선 전력 송신기로 전송할 데이터 신호를 변조할 수 있다. 이때, 제어부(570)로부터 제공되는 하나의 심볼에는 복수의 비트가 포함된다. 즉, 실시 예에서는 하나의 심볼이 2bit로 구성될 수 있다. 이에 따라, 변조부(561)는 1 심볼 주기 동안 상기 제1 비트 및 제2 비트를 기반으로 부하를 변경하여 데이터 신호를 변조할 수 있다. 상기 1 심볼 주기는 하나의 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조하는데 걸리는 시간일 수 있다. 즉, 상기 1 심볼 주기는 변조부(561)의 데이터 변조 속도에 대응하는 스위칭 주기일 수 있다. The
이때, 1 심볼 주기는 제1 반주기 및 제2 반주기를 포함할 수 있다. 제1 반주기는 무선 전력 송신기로부터 양(+)의 극성을 가지는 교류 전력이 수신되는 구간이고, 제2 반주기는 무선 전력 송신기로부터 음(-)의 극성을 가지는 교류 전력이 수신되는 구간일 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.In this case, one symbol period may include a first half period and a second half period. The first half cycle may be a section in which AC power having a positive polarity is received from the wireless power transmitter, and the second half cycle may be a section in which AC power having a negative polarity is received from the wireless power transmitter. This will be described in more detail below.
한편, 변조부(561)에 의해 변조된 신호는 수신 안테나(510) 또는 별도의 코일(미도시)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한 제어부(570)는 정류기(520)의 직류 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(561)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(570)는 신호 세기 지시자에 대응하는 제1 비트 및 제2 비트를 포함한 심볼을 생성하고, 상기 생성한 심볼을 이용하여 변조부(561)를 제어할 수 있다.Meanwhile, the signal modulated by the
다른 일 예로, 복조부(562)는 수신 안테나(510)와 정류기(520) 사이의 교류 전력 신호 또는 정류기(520)의 직류 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 제어부(570)에 제공할 수 있다. 이때 제어부(570)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(561)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.As another example, the
도 4는 도3에 도시된 무선 전력 수신기를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 4에서는, 변조부(561)의 구성 및 동작을 설명하기 위해 도 3에 포함된 구성 중 일부 구성에 대해서는 생략하였다. 즉, 도 4에는 수신 안테나(510), 정류기(520), 부하(540) 및 변조부(561)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.4 is a diagram more specifically illustrating the wireless power receiver illustrated in FIG. 3. In FIG. 4, some of the components included in FIG. 3 are omitted to describe the configuration and operation of the
도 4를 참조하면, 무선 전력 수신기(500)는 수신 안테나(510)를 구성하는 수신 코일(L2) 및 수신 커패시터(C2)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
또한, 무선 전력 수신기(500)는 정류기(520)를 구성하는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과, 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 포함한다. In addition, the
제1 다이오드 그룹(D1, D4)은 제1 경로 상에 형성된다. 제1 경로는 부하(540)에 전력을 공급하기 위한 양(+)의 극성의 교류 전력의 정류 경로일 수 있다.The first diode groups D1 and D4 are formed on the first path. The first path may be a rectification path of AC power of positive polarity for supplying power to the
즉, 제1 다이오드 그룹(D1, D4)는 양(+)의 극성을 가지는 교류 전력의 정류 시에, 양(+)의 극성의 교류 전력이 경유하는 경로 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 양(+)의 극성의 교류 전력은 제1 경로 상에 배치된 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)를 통해 정류가 이루어진다.That is, the first diode groups D1 and D4 may be located on a path through which AC power of positive polarity passes through when rectifying AC power having positive polarity. For example, AC power of positive polarity is rectified through the first diode D1 and the fourth diode D4 disposed on the first path.
제2 다이오드 그룹(D2, D3)은 제2 경로 상에 형성된다. 제2 경로는 부하(540)에 전력을 공급하기 위한 음(-)의 극성의 교류 전력의 정류 경로일 수 있다.The second diode groups D2 and D3 are formed on the second path. The second path may be a rectification path of AC power of negative polarity for supplying power to the
즉, 제2 다이오드 그룹(D2, D3)는 음(-)의 극성을 가지는 교류 전력의 정류 시에, 음(-)의 극성의 교류 전력이 경유하는 경로 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 음(-)의 극성의 교류 전력은 제2 경로 상에 배치된 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)를 통해 정류가 이루어진다.That is, the second diode groups D2 and D3 may be located on a path through AC power of negative (-) polarity when rectifying AC power having negative (-) polarity. For example, AC power of negative polarity is rectified through the second diode D2 and the third diode D3 disposed on the second path.
변조부(561)는 제1 스위치(S1)를 포함한다. 제1 스위치(S1)는 양(+)의 극성의 교류 전력이 입력되는 제1 반주기 동안에, 제1 비트를 기반으로 상기 정류기(520)를 스위칭하여 부하를 변경할 수 있다. 이때, 제1 스위치(S1)는 양(+)의 극성의 교류 전력의 경로를 변경하여 상기 부하를 변경할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)는 양(+)의 극성의 교류 전력의 경로를 변경하는 것으로 양(+)의 극성의 교류 전력을 진폭 변조할 수 있다. The
제1 스위치(S1)는 제2 다이오드 그룹(D2, D3)과 병렬 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(S1)는 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 구성하는 제2 다이오드(D2)와 병렬 연결될 수 있다. 제1 스위치(S1)의 일단은 제2 다이오드(D2)의 애노드와 연결될 수 있다. 그리고, 제1 스위치(S1)의 타단은 제어부(570)로부터 제공되는 제1 비트를 기반으로 스위칭하여 제2 다이오드(D2)의 캐소드와 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 오픈(OPEN) 상태로 동작하는 경우, 상기 제1 스위치(S1)의 타단은 제2 다이오드(D2)의 캐소드와 연결되지 않는다. 그리고, 제1 스위치(S1)가 쇼트(SHORT) 상태로 동작하는 경우, 제1 스위치(S1)의 타단은 제2 다이오드(D2)의 캐소드와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(S1)는 양(+)의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간에서, 상기 양의 극성의 교류 전력이 부하(540)를 포함하지 않는 경로로 흐르도록 한다. 즉, 제1 스위치(S1)는 양(+)의 극성의 교류 전력이 입력되는 제1 반주기 동안 상기 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 임피던스를 변경할 수 있다.The first switch S1 may be connected to the second diode groups D2 and D3 in parallel. As illustrated in FIG. 3, the first switch S1 may be connected in parallel with the second diode D2 constituting the second diode groups D2 and D3. One end of the first switch S1 may be connected to the anode of the second diode D2. In addition, the other end of the first switch S1 may be connected to the cathode of the second diode D2 by switching based on the first bit provided from the
제1 스위치(S1)가 오픈(OPEN) 상태인 경우, 양(+)의 극성의 교류 전력은 정상적인 상기 제1 경로를 경유하여 정류가 이루어진다. 이때의 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제1 임피던스일 수 있다. 제1 임피던스는 제1 스위치(S1)가 오픈(OPEN) 상태일 경우에, 상기 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스일 수 있다. When the first switch S1 is in the open (OPEN) state, AC power of positive polarity is rectified through the normal first path. At this time, the impedance of the wireless power receiver viewed from the wireless power transmitter may be the first impedance. The first impedance may be the impedance of the wireless power receiver viewed from the wireless power transmitter when the first switch S1 is in an open (OPEN) state.
제1 스위치(S1)가 쇼트(SHORT) 상태인 경우, 양(+)의 극성의 교류 전력은 부하(540)를 포함하지 않는 경로로 전달된다. 이때의 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제2 임피던스일 수 있다. 제2 임피던스는 제1 스위치(S1)가 쇼트(SHORT) 상태일 경우에, 상기 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스일 수 있다. 이때, 제1 임피던스의 절대 값은 제2 임피던스의 절대 값보다 작다. 이는 제1 임피던스는 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 등가 회로에 부하(540)가 포함되고, 제2 임피던스는 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 등가 회로에 부하(540)가 포함되지 않기 때문이다. 상기 제1 임피던스 및 제2 임피던스에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.When the first switch S1 is in the SHORT state, AC power of positive polarity is transmitted to a path that does not include the
또한, 변조부(561)는 제2 스위치(S2)를 포함한다. 제2 스위치(S2)는 음(-)의 극성의 교류 전력이 입력되는 제2 반주기 동안에, 제2 비트를 기반으로 상기 정류기(520)를 스위칭하여 부하를 변경할 수 있다. 이때, 제2 스위치(S2)는 음(-)의 극성의 교류 전력의 경로를 변경하여 상기 부하를 변경할 수 있다. 즉, 제2 스위치(S2)는 음(-)의 극성의 교류 전력에 대해 진폭 변조할 수 있다. Also, the
즉, 교류 전력은 양(+)의 극성의 교류 전력과 음(-)의 극성의 교류 전력으로 구성된다. 여기에서, 양(+)의 극성과 음(-)의 극성은 교류 전력의 위상일 수 있다. 이때, 종래에는 양(+)의 극성과 음(-)의 극성의 교류 전력에 대해 구분하지 않고, 이를 동일하게 진폭 변조하였다. 이에 반하여, 실시 예에서는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 기반으로 양(+)의 극성의 교류 전력을 진폭 변조하고, 제2 반주기 동안에 제2 비트를 기반으로 음(-)의 극성의 교류 전력을 진폭 변조한다. 이에 따라, 종래에는 양(+)의 극성 및 음(-)의 극성의 교류 전력의 진폭이 상호 대칭되었다. 이에 반하여, 실시 예에서는 제1 비트 및 제2 비트에 기반하여, 양(+)의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭과 음(-)의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭이 서로 비대칭될 수 있다.That is, the AC power is composed of AC power of positive (+) polarity and AC power of negative (-) polarity. Here, the positive (+) polarity and the negative (-) polarity may be phases of AC power. At this time, in the related art, AC power of positive (+) polarity and negative (-) polarity was not distinguished, and the amplitude was modulated in the same manner. In contrast, in the embodiment, the AC power of the positive polarity is amplitude-modulated based on the first bit during the first half cycle, and the AC power of the negative (-) polarity is based on the second bit during the second half cycle. Amplitude modulate. Accordingly, conventionally, the amplitudes of alternating current powers of positive (+) polarity and negative (-) polarity are mutually symmetric. On the other hand, in the embodiment, the amplitudes of the AC power having a positive (+) polarity and the amplitudes of the AC power having a negative (-) polarity may be asymmetric based on the first bit and the second bit.
제2 스위치(S2)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 병렬 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 스위치(S2)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)을 구성하는 제1 다이오드(D1)와 병렬 연결될 수 있다. 제2 스위치(S2)의 일단은 제1 다이오드(D1)의 캐소드와 연결될 수 있다. 그리고, 제2 스위치(S2)의 타단은 제어부(570)로부터 제공되는 제2 비트를 기반으로 스위칭하여 제1 다이오드(D1)의 애노드와 연결될 수 있다. 즉, 제2 스위치(S2)가 오픈(OPEN) 상태로 동작하는 경우, 제2 스위치(S2)의 타단은 제1 다이오드(D1)의 애노드와 연결되지 않는다. 그리고, 제2 스위치(S2)가 쇼트(SHORT) 상태로 동작하는 경우, 제2 스위치(S2)의 타단은 제1 다이오드(D1)의 애노드와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 스위치(S2)는 음(-)의 극성의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간에서, 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 부하(540)를 포함하지 않는 경로로 흐르도록 한다. 즉, 제2 스위치(S2)는 음(-)의 극성의 교류 전력이 입력되는 제2 반주기 동안 상기 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 임피던스를 변경한다. The second switch S2 may be connected to the first diode groups D1 and D4 in parallel. As illustrated in FIG. 3, the second switch S2 may be connected in parallel to the first diode D1 constituting the first diode groups D1 and D4. One end of the second switch S2 may be connected to the cathode of the first diode D1. In addition, the other end of the second switch S2 may be connected to the anode of the first diode D1 by switching based on the second bit provided from the
제2 스위치(S2)가 오픈(OPEN) 상태인 경우, 음(-)의 극성의 교류 전력은 정상적인 제2 경로(제2 다이오드 그룹을 포함한 경로)를 경유하여 정류가 이루어진다. 이때의 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제3 임피던스일 수 있다. 제3 임피던스는 제2 스위치(S2)가 오픈(OPEN) 상태일 경우에, 상기 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스일 수 있다. When the second switch S2 is in the open (OPEN) state, the alternating current of negative (-) polarity is rectified through a normal second path (path including the second diode group). At this time, the impedance of the wireless power receiver viewed from the wireless power transmitter may be the third impedance. The third impedance may be the impedance of the wireless power receiver viewed from the wireless power transmitter when the second switch S2 is in an open (OPEN) state.
제2 스위치(S2)가 쇼트(SHORT) 상태인 경우, 음(-)의 극성의 교류 전력은 부하(540)를 포함하지 않는 경로로 전달된다. 이때의 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제4 임피던스일 수 있다. 제4 임피던스는 제2 스위치(S2)가 쇼트(SHORT) 상태일 경우에서의 상기 무선 전력 송신기에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스일 수 있다. 이때, 제3 임피던스의 절대 값은 제4 임피던스의 절대 값보다 작다. 상기 제3 임피던스 및 제4 임피던스에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.When the second switch S2 is in a short (SHORT) state, AC power having a negative polarity is transmitted to a path not including the
제어부(570)는 다음의 표1에서와 같이 제1 비트 및 제2 비트에 기반하여 제1 내지 제4 심볼 중 어느 하나의 심볼을 생성하고, 이를 토대로 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 제어할 수 있다.The
제어부(590)는 제1 비트를 기반으로 양(+)의 극성의 교류 전력이 입력되는 제1 반주기 동안에, 상기 제1 스위치(S1)를 제어하여 데이터 신호를 변조할 수 있다. 예를 들어, 제어부(590)는 제1 비트가 '0'인 경우, 제1 스위치(S1)를 오픈(OPEN)시키고, 제1 비트가 '1'인 경우, 제1 스위치(S1)를 쇼트(SHORT)시킬 수 있다. 그리고, 무선 전력 송신기측에서는, 제1 스위치(S1)의 스위칭 상태에 기반하여 인버터에 걸리는 전류 또는 전압이 달라진다. 이는, 상기 설명한 바와 같이, 상기 제1 스위치(S1)의 스위칭 상태에 따라 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 임피던스가 달라지기 때문이다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.The control unit 590 may modulate the data signal by controlling the first switch S1 during the first half cycle in which AC power of positive polarity is input based on the first bit. For example, when the first bit is '0', the controller 590 opens (OPEN) the first switch S1, and when the first bit is '1', shorts the first switch S1. (SHORT). Then, on the wireless power transmitter side, the current or voltage applied to the inverter varies based on the switching state of the first switch S1. This is because, as described above, the impedance of the wireless power receiver seen in the wireless power transmitter varies according to the switching state of the first switch S1. This will be described in more detail below.
또한, 제어부(570)는 제2 비트를 기반으로 음(-)의 극성이 입력되는 제2 반주기 동안에, 상기 제2 스위치(S2)를 제어하여 데이터 신호를 변조할 수 있다. 예를 들어, 제어부(570)는 제2 비트가 '0'인 경우, 제2 스위치(S2)를 오픈(OPEN)시키고, 제2 비트가 '1'인 경우, 제2 스위치(S2)를 쇼트(SHORT)시킬 수 있다. 그리고, 무선 전력 송신기측에서는, 제2 스위치(S2)의 스위칭 상태에 따라, 인버터에 걸리는 전류 또는 전압이 달라진다. 이는, 상기 설명한 바와 같이, 상기 제2 스위치(S2)의 상태에 따라 무선 전력 송신기에서 보이는 무선 전력 수신기의 임피던스가 달라지기 때문이다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Also, the
실시 예에서의 무선 전력 수신기는, 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 전송하고, 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에 제2 비트를 전송한다. 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1비트 및 제2 비트를 포함하는 하나의 심볼을 기반으로 데이터 신호를 변조한다. The wireless power receiver in the embodiment transmits a first bit during a first half cycle in which AC power of positive polarity is received, and a second during a second half cycle in which AC power of negative polarity is received. Bit. The wireless power receiver in the embodiment modulates the data signal based on one symbol including the first bit and the second bit.
이에 따르면, 무선 전력 수신기는 하나의 심볼에 2bit의 데이터를 전송할 수 있어 데이터 전송 속도를 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. According to this, the wireless power receiver can transmit 2 bits of data in one symbol, so that the data transmission speed can be doubled compared to the prior art.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 일정 시간 동안 전송되는 데이터 양을 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver according to the embodiment may increase the amount of data transmitted over a period of time to twice that of the prior art.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 데이터 전송 속도 또는 데이터 전송량이 증가하여도 심볼 주기(또는 데이터 변조 속도)는 기존 그대로 유지한다. 이에 따라, 실시 예에서는 BER(Bit Error Rate)을 감소시켜 데이터 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver in the embodiment maintains the symbol period (or data modulation rate) as it is even when the data transmission rate or the data transmission amount increases. Accordingly, in an embodiment, data accuracy may be improved by reducing a bit error rate (BER).
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제어 오류 패킷을 보다 빠른 시간에 무선 전력 송신기로 전송함에 따라 비정상적인 상태에서 전력이 계속하여 수신되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the embodiment can prevent a situation in which power is continuously received in an abnormal state as the control error packet is transmitted to the wireless power transmitter at a faster time.
한편, 상기 심볼 주기 또는 데이터 변조 속도는 하나의 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조하는데 걸리는 시간일 수 있다. 예를 들어, 데이터 변조 속도는 1KHz일 수 있다. 이때의 심볼 주기는 1ms 시간 간격일 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 1ms 시간의 주기를 가지고, 하나의 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2) 각각은 심볼 주기에 대응하는 1ms 시간동안, 오픈(OPEN) 상태 또는 쇼트(SHORT) 상태를 계속 유지하게 된다. 이때, 하나의 심볼을 전송하는 동안에는 상기 제1 반주기 및 상기 제2 반주기가 복수 회 교대로 반복될 수 있다. 이는 무선 전력 송신기를 구성하는 인버터의 동작 주파수에 기반하여 결정될 수 있다. Meanwhile, the symbol period or data modulation rate may be a time taken to modulate a data signal corresponding to one symbol. For example, the data modulation rate may be 1KHz. The symbol period at this time may be a 1 ms time interval. Accordingly, the first switch S1 and the second switch S2 have a period of 1 ms time and can modulate a data signal corresponding to one symbol. That is, each of the first switch S1 and the second switch S2 maintains an open (OPEN) state or a short (SHORT) state for 1 ms time corresponding to a symbol period. In this case, while transmitting one symbol, the first half cycle and the second half cycle may be alternately repeated multiple times. This can be determined based on the operating frequency of the inverter constituting the wireless power transmitter.
예를 들어, 인버터의 동작 주파수가 100KHz이면, 제1 스위치 그룹과 제2 스위치 그룹은 10㎲ 시간 주기로 교번적으로 동작한다. 그리고, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 1ms 시간의 주기를 가지고 동작할 수 있다. 즉, 인버터의 스위칭 주기가 정류기의 스위칭 주기보다 100배 빠를 수 있다. 이에 따라, 하나의 심볼에 대한 제1 비트 및 제2 비트를 변조하기 위해, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 일정 스위칭 상태를 유지하는 경우, 인버터는 100번의 스위칭 교번 동작을 하게 된다. 이에 따라, 하나의 심볼에 대한 1 심볼 주기 내에는 50번의 제1 반주기와, 50번의 제2 반주기가 포함될 수 있다. For example, if the operating frequency of the inverter is 100KHz, the first switch group and the second switch group alternately operate at a period of 10 Hz. In addition, the first switch S1 and the second switch S2 may operate with a period of 1 ms time. That is, the switching cycle of the inverter may be 100 times faster than the switching cycle of the rectifier. Accordingly, in order to modulate the first bit and the second bit for one symbol, when the first switch S1 and the second switch S2 maintain a constant switching state, the inverter performs 100 switching alternating operations. Is done. Accordingly, 50 first half periods and 50 second half periods may be included in one symbol period for one symbol.
한편, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 7 심볼 직렬 포맷(7 symbol serial format)을 사용하여 비트 데이터를 무선 전력 송신기로 송신할 수 있다. Meanwhile, the wireless power receiver according to the embodiment may transmit bit data to the wireless power transmitter using a 7 symbol serial format.
도 5는 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 데이터 포맷 구조를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a data format structure of a wireless power receiver according to an embodiment.
도 5를 참조하면, 무선 전력 수신기에서 전송되는 데이터 포맷은 스타트 심볼(start symbol), 4 데이터 비트(So, S1, S2, S3), 패리티 심볼(parity symbol) 및 스톱 심볼(stop symbol)을 포함할 수 있다. 5, the data format transmitted from the wireless power receiver includes a start symbol, 4 data bits (So, S1, S2, and S3), a parity symbol, and a stop symbol can do.
상기와 같이, 실시 예에서는 교류 전력의 제1 반주기 및 제2 반주기 동안에 각각 비트 데이터를 전송할 수 있으며, 이에 따라 2채널로 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 제1 채널은 교류 전력의 제1 반주기를 사용할 수 있고, 제2 채널은 교류 전력의 제2 반주기를 사용할 수 있다.As described above, in the embodiment, bit data may be transmitted during the first half period and the second half period of AC power, respectively, and thus data may be transmitted through two channels. In this case, the first channel may use a first half cycle of AC power, and the second channel may use a second half cycle of AC power.
데이터 포맷 구조에서, 스타트 심볼은 가장 앞에 위치하고 '00'과 같은 비트 신호를 가질 수 있다. 즉, 스타트 심볼에 대응하는 제1 채널의 비트 신호는 '0'일 수 있고, 제 2채널의 비트 신호도 '0'일 수 있다.In the data format structure, the start symbol is located at the front and may have a bit signal such as '00'. That is, the bit signal of the first channel corresponding to the start symbol may be '0', and the bit signal of the second channel may also be '0'.
그리고, 4 데이터 비트(So, S1, S2, S3)에서, 제1 채널을 통해-제1 반주기 동안- 전송되는 제1 비트는 도5에서의 bo, b2, b4 및 b6일 수 있다. 즉, 4 데이터 비트에서, bo, b2, b4 및 b6은 1 심볼 주기(tCLK) 내에서 제1 반주기 동안에 부하 변경을 통해 전송될 수 있다. 또한, 4데이터 비트에서, b1, b3, b5, b7은 제2 채널을 통해-제2 반주기 동안- 전송될 수 있다.And, in 4 data bits (So, S1, S2, S3), the first bit transmitted through the first channel-during the first half cycle-may be bo, b2, b4 and b6 in FIG. 5. That is, in 4 data bits, bo, b2, b4, and b6 may be transmitted through a load change during a first half period within one symbol period (t CLK ). Also, in 4 data bits, b1, b3, b5, and b7 may be transmitted through the second channel-during the second half period.
패리티 심볼은 2비트로 구성될 수 있다. 이때, 제1 채널을 통해-제1 반주기 동안- 전송되는 제1 비트들에서 짝수 개의 '1'의 비트신호가 존재하는 경우 제1 채널을 통해 전송되는 패리티 심볼의 제1 비트 신호는 '1'일 수 있고, 홀수 개의 '1'의 비트 신호가 존재하는 경우 제1 채널을 통해 전송되는 패리티 심볼의 제1 비트 신호는 '0'일 수 있다.The parity symbol may be composed of 2 bits. At this time, if there is an even number of '1' bit signals in the first bits transmitted through the first channel-during the first half cycle-the first bit signal of the parity symbol transmitted through the first channel is '1' In some embodiments, when an odd number of '1' bit signals exist, the first bit signal of the parity symbol transmitted through the first channel may be '0'.
또한, 제2 채널을 통해-제2 반주기 동안- 전송되는 제1 비트들에서 짝수 개의 '1'의 비트신호가 존재하는 경우 제2 채널을 통해 전송되는 패리티 심볼의 제12 비트 신호는 '1'일 수 있고, 홀수 개의 '1'의 비트 신호가 존재하는 경우 제12 채널을 통해 전송되는 패리티 심볼의 제2 비트 신호는 '0'일 수 있다.In addition, when there is an even number of '1' bit signals in the first bits transmitted through the second channel-during the second half period-the 12th bit signal of the parity symbol transmitted through the second channel is '1'. When there is an odd number of '1' bit signals, the second bit signal of the parity symbol transmitted through the twelfth channel may be '0'.
이하에서는, 무선 전력 송신기에 대해 설명한다. 그리고, 무선 전력 수신기와 무선 전력 송신기의 상호 동작 관계에 대해서도 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a wireless power transmitter will be described. In addition, the interaction relationship between the wireless power receiver and the wireless power transmitter will be described in detail.
도 6은 실시 예에 따른 무선전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the structure of a wireless power transmitter according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 무선전력 송신기(700)는 전력 변환부(710), 전력 전송부(720), 무선충전 통신부(730), 제어부(740), 전류센서(750), 온도센서(760), 저장부(770), 팬(780), 타이머(790), 근거리 통신부(701), 무선 통신 코일(702)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선전력 송신기(700)은 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서 그보다 많거나 적은 구성요소를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도 6에 도시된 바와 같이 전원부(600)는 공급 전력을 제공할 수 있다. 전원부(600)는 무선 전력 송신기(700)에 내장된 배터리에 해당할 수도 있고 외부 전원일 수도 있다. 실시 예는 전원부(600)의 형태에 제한되지 않는다.As illustrated in FIG. 6, the
전력 변환부(710)는 전원부(600)로부터 전원이 공급되면 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The
이를 위해 전력 변환부(710)는 DC/DC변환부(711), 증폭기(712)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the
DC/DC변환부(711)는 전원부(600)로부터 공급된 직류 전력을 제어부(740)의 제어신호에 따라 특정 세기의 직류 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.The DC/
증폭기(712)는 DC/DC변환된 전력의 세기를 제어부(740)의 제어 신호에 따라 조정할 수 있다. 일 예로 제어부(740)는 무선충전 통신부(730)를 통해 무선전력 수신기의 전력 수신 상태 정보 또는 전력 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 전력 수신 상태 정보 또는 전력 제어 신호에 기초하여 증폭기(712)의 증폭률을 동적으로 조정할 수 있다. 일 예로, 전력 수신 상태 정보는 정류기 출력 전압의 세기 정보, 수신 코일에 인가되는 전류의 세기 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 전력 제어 신호는 전력 증가를 요청하기 위한 신호, 전력 감소를 요청하기 위한 신호 등을 포함할 수 있다.The
전류 센서(750)는 구동부(710)에 입력되는 입력 전류를 측정할 수 있다. 전류센서(750)는 측정된 입력 전류 값을 제어부(740)에 제공할 수 있다. 일 예로 제어부(740)는 전류센서(750)에 의해 측정된 입력 전류 값에 기초하여 적응적으로 전원부(600)로부터 전원의 공급을 차단하거나 증폭기(712)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.The
온도센서(760)는 무선 전력 송신기(700)의 내부 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어부(740)에 제공할 수 있다. 구체적으로 온도센서(760)는 하나 이상의 온도 센서를 구비할 수 있다. 하나 이상의 온도센서는 전력 전송부(720)의 송신 코일(732)에 대응하게 배치하여 송신 코일(732)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로 제어부(740)는 온도 센서(760)에 의해 측정된 온도 값에 기초하여 적응적으로 전원부(600)로부터의 전원 공급을 차단하거나, 증폭기(712)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해 전력 변환부(710)의 일측에는 전원부(600)로부터 공급되는 전원을 차단하거나 증폭기(712)에 공급되는 전력을 차단하기 위한 소정 전력 차단 회로가 더 구비될 수도 있다. 다른 예로 제어부(740)는 온도센서(760)에 의해 측정된 온도 값에 기초하여 전력 전송부(720)에 제공되는 전력의 세기를 조절할 수 있다. 이에 실시 예에 따른 무선전력 송신기는 과열로 인해 내부 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있다.The
전력 전송부(720)는 전력 변환부(710)로부터 출력되는 신호를 무선전력 수신기로 전송하는 역할을 한다. 이를 위해 전력 전송부(720)는 구동부(721), 선택부(722) 및 하나 이상의 송신 코일(732)을 포함할 수 있다.The
구동부(721)는 전력 변환부(710)로부터 출력되는 교류 전력 신호에 특정 주파수를 갖는 교류 성분이 삽입된 교류 전력 신호를 생성하여 송신 코일(732)로 전송할 수 있다. 이때 송신 코일(732)에 포함된 복수의 송신 코일에 전달되는 교류 전력 신호의 주파수는 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 여기에서, 구동부(721)는 인버터라고도 할 수 있다. 이를 위해, 구동부(721)는 제1 스위치 그룹과 제2 스위치 그룹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동부는 4개의 스위치 소자를 포함할 수 있다.The
구체적으로, 구동부(721)는 제1 방향으로 송신 코일의 전압이 인가되도록 교류 전력 신호를 스위칭하는 제1 스위치 그룹과, 제2 방향을 송신 코일의 전압이 인가되도록 교류 전력 신호를 스위칭하는 제2 스위치 그룹을 포함할 수 있다. Specifically, the driving
제1 스위치 그룹은 제1 반주기 동안 쇼트(SHORT)되어, 제1 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 신호를 스위칭할 수 있다. 또한, 제2 스위치 그룹은 제2 반주기 동안 쇼트되어 제2 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 신호를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치 그룹은 제1 반주기 동안 쇼트(SHORT)되어 양(+)의 극성을 가지는 교류 전력 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치 그룹은 제2 반주기 동안 쇼트(SHORT)되어 음(-)의 극성을 가지는 교류 전력 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제2 스위치 그룹은 제1 반주기 동안 오픈(OPEN)되고, 제1 스위치 그룹은 제2 반주기 동안 오픈(OPEN)될 수 있다.The first switch group is shorted for a first half period to switch the AC signal so that the voltage of the transmitting coil is applied in the first direction. In addition, the second switch group may be shorted for a second half period to switch the AC signal so that the voltage of the transmitting coil is applied in the second direction. For example, the first switch group may be shorted for a first half cycle to generate an AC power signal having positive polarity. For example, the second switch group may be shorted for a second half cycle to generate an AC power signal having a negative polarity. At this time, the second switch group may be opened (OPEN) for the first half cycle, and the first switch group may be opened (OPEN) for the second half cycle.
즉, 제1 스위치 그룹과 제2 스위치 그룹은 상호 교번적으로 쇼트(SHORT)되어 송신 코일로 인가되는 전압의 방향을 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치 그룹과 제2 스위치 그룹은 양(+)의 극성의 교류 전력 신호 및 음(-)의 극성의 교류 전력 신호를 생성할 수 있다.That is, the first switch group and the second switch group are alternately shorted (SHORT) to change the direction of the voltage applied to the transmission coil. For example, the first switch group and the second switch group may generate an AC power signal having a positive polarity and an AC power signal having a negative polarity.
선택부(722)는 특정 주파수를 갖는 교류 전력 신호를 구동부(721)로부터 받아서 복수의 송신 코일 중에서 선택된 송신 코일로 교류 전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서 코일 선택부(722)는 제어부(740)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(740)에 의해 선택된 송신 코일로 전력 신호를 전달할 수 있다. 여기서 선택부(722)는 제어부(740)의 소정 제어 신호에 따라 제어부(740)에 의해 선택된 코일로 교류 전력 신호가 전달될 수 있도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 선택부(722)는 복수의 송신 코일(732)에 대응하여 LC공진회로를 연결하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것이 아니고 선택부(722)는 송신 코일(732)이 하나의 송신 코일로 구성될 경우 전력 전송부(720)에서 제외될 수 있다.The
송신 코일(732)은 적어도 하나의 송신 코일을 포함할 수 있으며 선택부(722)로부터 수신된 교류 전력 신호를 해당 송신 코일을 통해 수신기로 송출할 수 있다. 송신 코일이 복수인 경우 복수의 송신 코일(732)은 제1 내지 지n송신 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 송신 코일 중에서 “해당하는 송신 코일”을 선택하기 위해 선택부(722)는 스위치로 구현되거나 멀티플렉서로 구현될 수 있다. 또한 송신 코일(732)은 LC공진 회로를 구현하기 위하여 복수의 송신 코일과 직렬로 연결되는 하나의 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다 커패시터는 일단이 송신 코일(732)과 연결되고 타단이 구동부(721)와 연결될 수 있다. 여기서 “해당하는 송신 코일”이란 무선으로 전력을 받을 수 있도록 자격이 부여된 무선전력 수신기의 수신 코일과 전자기장에 의해 결합될 수 있는 상태를 갖는 송신 코일을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 의하면 제어부(740)는 송신 코일별 전송한 디지털 핑 신호에 대응하여 수신된 시그널 세기 지시자(Signal Strength Indicator)에 기반하여 구비된 복수의 송신 코일 중 무선전력 전송에 사용할 송신 코일을 동적으로 선택할 수 있다.The
제어부(740)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(732)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 선택부(722) 또는 다중화기를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(740)는 감지 신호가 전송될 시점을 타이머(790)를 이용하여 식별할 수 있으며, 감지 신호 전송 시점이 도래하면, 선택부(722) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 감지 신호가 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 일 예로 타이머(790)는 핑 전송 단계 동안 소정 주기로 특정 이벤트 신호를 제어부(740)에 송출할 수 있으며, 제어부(740)는 해당 이벤트 신호가 감지되면, 선택부(722) 또는 다중화기를 제어하여 해당 송신 코일을 통해 디지털 핑이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다.The
특히, 본 실시 예에서는 제어부(740)가 무선 전력 송신을 제어하기 위한 무선전력 송신 제어부와, 무선 통신을 수행하기 위한 무선통신 제어부 및 상기 무선전력 송신 제어부와 무선통신 제어부를 제어하기 위한 주제어부로 구성될 수 있다. 구체적으로 본 실시 예에 따른 무선통신 제어부는 무선전력 송신장치에 태그되는 수신장치에 따라 상기 수신장치와 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 제어할 수 있다. 구체적으로 무선 통신 제어부는 감지되는 수신장치로부터 수신되는 식별자 정보에 기초하여 사용자 인증 및 근거리 통신 어플리케이션을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한 무선전력 송신 제어부는 무선 충전 모드 동작에 대한 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 구체적으로 무선전력 송신 제어부는 감지되는 수신장치에 따라서 무선전력 송신 동작을 실행할 수 있다. 또한 주제어부 무선 통신 제어부와 무선전력 송신 제어부의 동작을 제어함에 따라 감지되는 수신장치에 따라 상기 무선 통신 제어부의 동작 제어 또는 무선전력 송신 제어부의 동작 제어 신호를 생성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 상기 무선전력 송신 제어부와 무선 통신 제어부 및 주제어부는 하나의 제어부로 구성될 수 있다.In particular, in the present embodiment, the
변조부(731)는 제어부(740)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 구동부(710)에 전달할 수 있다. 여기서 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying)변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)방식, 차등 2단계(Differential bi-phase)변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.The
복조부(732)는 구동부(721)에 걸리는 전류 또는 전압을 센싱하고, 상기 센싱된 전류 또는 전압을 이용하여 데이터 신호를 복조할 수 있다. 복조부(732)를 통해 복조된 신호는 제어부(740)에 전달될 수 있다. 여기서 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction)지시자, 충전완료(EOC: End Of Charge)지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.The
또한 복조부(732)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(740)에 제공할 수도 있다. Also, the
특히, 복조부(732)는 구동부(721)와 연결되는 센서를 포함할 수 있다. 이때, 센서는 전류 센서일 수 있고, 이와 다르게 전압 센서일 수 있다.In particular, the
복조부(732)는 구동부(721)의 제1 스위치 그룹과 연결되는 제1 센서와 제2 스위치 그룹과 연결되는 제2 센서를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 수신기(500)의 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 상태에 따라 상기 제1 센서 및 제2 센서에서 검출되는 전류 또는 전압이 변화한다.The
이에 따라, 복조부(732)의 제1 센서는 제1 스위치 그룹이 쇼트(SHORT) 상태일 때, 상기 교류 전력 신호의 제1 반주기 동안의 제1 전압 또는 제1 전류의 제1 변조를 검출할 수 있다. 상기 제1 변조는, 무선 전력 수신기(500)에서 전송한 하나의 심볼 내에 포함된 제1 비트에 대응될 수 있다.Accordingly, the first sensor of the
또한, 복조부(732)의 제2 센서는 제2 스위치 그룹이 쇼트(SHORT)일 때, 상기 교류 전력 신호의 제2 반주기 동안의 제2 전압 또는 제2 전류의 제2 변조를 검출할 수 있다. 상기 제2 변조는 무선 전력 수신기(500)에서 전송한 하나의 심볼 내에 포함된 제2 비트에 대응될 수 있다.Also, the second sensor of the
그리고, 복조부(732)는 상기 검출한 제1 변조 및 제2 변조를 제어부(740)에 전달할 수 있다. 제어부(740)는 상기 제1 변조 및 제2 변조를 이용하여 제1 비트 및 제2 비트를 각각 복조할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Also, the
이를 통해, 무선전력 송신기(700)는 실시 예에 따른 직교 2채널 인밴드(In-band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.Through this, the
또한 무선전력 송신기(700)는 송신 코일(732)을 이용하여 무선전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(732)을 통해 무선전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로 무선전력 송신기(700)는 송신 코일-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있다.In addition, the
저장부(770)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따른 무선전력 송신기의 입력 전류값, 충전 전력 세기, 충전 중단 여부, 충전 재시작을 위한 무선전력 송신기의 온도, 충전 재시작을 위한 충전 중단 후 시간, 팬 동작 여부, 팬 RPM등을 저장할 수 있다. 특히 본 실시 예에 따른 저장부(770)는 무선전력 송신기(700)에서 감지되는 수신장치에 따른 임피던스 변화에 대한 정보를 저장할 수 있다. 일 예로, 무선전력 송신기에 수신장치가 감지되면 가변되는 임피던스에 대한 기준값을 저장할 수 있다. 또한 저장부(770)는 무선전력 송신기에서 감지되는 수신장치 여부를 감지하기 위한 정보를 저장할 수 있다. 일 예로, 전술한 임피던스 변화량, 전송 속도 정보 등을 저장할 수 있다. The
팬(780)은 모터에 의해 회전하여 과열된 무선전력 송신기(700)를 냉각 시킬 수 있다. 팬(780)은 과열 정도가 심한 구성에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어 팬(780)은 전력 전송부(720)에 대응하여 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 팬(780)은 전력 전송부(720)의 송신 코일(732)에 대응하여 배치될 수 있다. 제어부(740)는 무선전력 수신기의 충전 상태에 따라 팬(780)을 동작 시킬 수 있다.The
근거리 통신부(701)는 무선전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 NFC(Near Field Communication)방식일 수 있다. NFC는 전파 식별(Radio Frequency Identification: RFID)기술 중의 하나로 13.56MGz의 주파수를 이용하여 10cm 내의 가까움 거리에서 다양한 무선 데이터를 주고받는 무선통신 기술이다.The short-
무선통신 코일(702)은 무선전력 수신기와 근거리 양방향 통신할 경우 이용하는 신호를 송수신할 수 있다.The
한편, 본 실시 예에서는 근거리 통신부(701)와 무선 통신 코일(702)을 포함하는 무선전력 수신기에 대한 구성을 예를 들어 설명하였다 그러나 이에 한정되지 않으며, 무선전력 수신기가 근거리 통신을 지원하지 않는 경우 상기 근거리 통신부와 무선통신 코일은 생략될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, a configuration of a wireless power receiver including a short-
도 7은 실시 예에 따른 무선 전력 송신기의 일부 구성을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.7 is a view more specifically showing some configurations of a wireless power transmitter according to an embodiment.
도 7을 참조하면, 무선 전력 송신기(800)는 풀 브릿지 인버터(810), LC 공진 회로(820), 제1 센서(830), 제2 센서(840), 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(860)를 포함할 수 있다. 여기에서, 풀 브릿지 인버터(810)는 도 6에서의 구동부(721)에 대응될 수 있다. 그리고, 제1 센서(830), 제2 센서(830), 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(850)는 도 6에서의 복조부(732)에 대응될 수 있다. 이하에서는, 실시 예에 따른 비트 데이터 복조 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 7, the
풀 브릿지 인버터(810)는 제1 내지 제4 스위칭 소자(811, 812, 813, 814)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 내지 제4 스위칭 소자(811, 812, 813, 814)는 교류 전력 신호를 생성하기 위해 제1 스위치 그룹과 제2 스위치 그룹으로 나뉘어 교번적으로 동작할 수 있다. 즉, 제1 스위치 그룹은 제1 스위칭 소자(811, Q1) 및 제4 스위칭 소자(814, Q4)를 포함한다. 그리고, 제2 스위치 그룹은 제2 스위칭 소자(812, Q2) 및 제 3 스위칭 소자(813, Q3)를 포함한다.The
LC 공진 회로(820)는 직렬 연결된 송신 코일(L1, 821)과 송신 캐패시터(C1, 822)를 포함하여 구성될 수 있다.The LC
제1 내지 제4 스위칭 소자(811, 812, 813, 814) 각각에는 인버터 스위치를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호인 제1 스위치 제어 신호 내지 제4 스위치 제어 신호(SC_1 내지 SC_4)가 인가될 수 있다.Each of the first to
여기서, 제1 스위치 제어 신호 내지 제4 스위치 제어 신호(SC_1 내지 SC_4)는 제어부(740)에 의해 생성된 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.Here, the first switch control signal to the fourth switch control signal SC_1 to SC_4 may be pulse width modulation signals generated by the
도 7에 도시된 바와 같이, LC 공진 회로(820)의 일단은 제1 스위칭 소자(811)와 제2 스위칭 소자(812) 사이에 연결되고, 타단은 제2 스위칭 소자(813)와 제3 스위칭 소자(814) 사이에 연결될 수 있다.As shown in FIG. 7, one end of the LC
이때, 상기 도 6에서 복조부(732)에 입력되는 진폭 변조 신호는 제1 스위치 그룹에 흐르는 신호 및 제2 스위치 그룹에 흐르는 신호를 포함할 수 있다. 즉, 제1 스위치 그룹에 흐르는 신호는 제1 전류 또는 제1 전압일 수 있다. 그리고, 제2 스위치 그룹에 흐르는 신호는 제2 전류 또는 제2 전압일 수 있다.In this case, the amplitude modulated signal input to the
이를 위해, 제1 스위치 그룹의 일단에는 제1 센서(830)가 연결된다. 구체적으로, 제1 스위칭 소자(Q1)의 일단에는 제1 센서(830)가 연결된다. To this end, a first sensor 830 is connected to one end of the first switch group. Specifically, the first sensor 830 is connected to one end of the first switching element Q1.
또한, 제2 스위치 그룹의 일단에는 제2 센서(840)가 연결된다. 구체적으로, 제3 스위칭 소자(Q3)의 일단에는 제2 센서(840)가 연결된다.In addition, a second sensor 840 is connected to one end of the second switch group. Specifically, the second sensor 840 is connected to one end of the third switching element Q3.
즉, 풀 브릿지 인버터(810)는 전력 공급 라인과 상기 송신 코일(L1, 821)의 일단 사이에 배치되는 제1 스위칭 소자(Q1)와, 상기 송신 코일(L1, 821)의 일단과 접지 라인 사이에 연결된 제 2 스위칭 소자(Q2)와, 상기 전력 공급 라인과 상기 송신 코일(L1, 821)의 타단 사이에 배치되는 제3 스위칭 소자(Q4)와, 상기 송신 코일(L1, 821)의 타단과 상기 접지 라인 사이에 연결된 제4 스위칭 소자(Q4)를 포함하고,That is, the
그리고, 상기 제1 센서(830)는 상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제1 스위칭 소자(Q1) 사이에 배치되고, 상기 제2 센서(840)는 상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제3 스위칭 소자(Q3) 사이에 배치된다.The first sensor 830 is disposed between the DC power supply line and the first switching element Q1, and the second sensor 840 is the DC power supply line and the third switching element Q3. ).
제1 센서(830)는 상기 제1 스위치 그룹이 쇼트(SHORT) 상태일 때의 제1 반주기 동안의 제1 전압 또는 제1 전류를 검출한다.The first sensor 830 detects the first voltage or the first current during the first half cycle when the first switch group is in the SHORT state.
또한, 제2 센서(840)는 제2 스위치 그룹이 쇼트(SHORT) 상태일 때의 제2 반주기 동안의 제 2 전압 또는 제2 전류를 검출한다.Further, the second sensor 840 detects the second voltage or the second current during the second half cycle when the second switch group is in the SHORT state.
상기 제1 전압 또는 제1 전류는, 상기 제1 반주기 동안 변경된 제1 방향의 전력 신호의 진폭에 대응될 수 있다. 또한, 제2 전압 또는 제2 전류는 상기 제2 반주기 동안 변경된 제2 방향의 전력 신호의 진폭에 대응될 수 있다. 상기 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 극성 방향일 수 있다.The first voltage or the first current may correspond to the amplitude of the power signal in the first direction changed during the first half cycle. Further, the second voltage or the second current may correspond to the amplitude of the power signal in the second direction changed during the second half period. The first direction and the second direction may be different polarity directions.
즉, 제1 전압 또는 제1 전류는 상기 무선 전력 수신기(500)의 정류기(520)의 제1 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영되고, 제2 전압 또는 제2 전류는 상기 정류기(520)의 제2 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영될 수 있다.That is, the first voltage or the first current reflects a difference in amplitude due to load switching during the first half cycle of the
다시 말해서, 제1 전압 또는 제1 전류는 상기 무선 전력 수신기(500)의 정류기(520)의 제1 반주기 동안의 제1 변조에 대응되고, 제2 전압 또는 제2 전류는 상기 무선 전력 수신기(500)의 정류기(520)의 제2 반주기 동안의 제2 변조에 대응될 수 있다.In other words, the first voltage or the first current corresponds to the first modulation during the first half cycle of the
그리고, 상기 제1 변조는 상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제1 방향에 대응되는 진폭 차이에 따라 '0' 또는 '1'의 제1 비트 신호가 포함되고, 상기 제2 변조는 상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제2 방향에 대응 되는 진폭 차이에 따라 '0' 또는 '1'의 제2 비트 신호가 포함될 수 있다.In addition, the first modulation includes a first bit signal of '0' or '1' according to an amplitude difference corresponding to the first direction of the voltage or current of the transmission coil, and the second modulation is the transmission coil A second bit signal of '0' or '1' may be included according to an amplitude difference corresponding to the second direction of the voltage or current of.
제1 비교기(850)는 제1 센서(830)와 연결된다. The
제1 비교기(850)는 제1 센서(830)를 통해 검출된 상기 제1 전압 또는 제1 전류에 대응하는 제1 검출값(V1)를 제공받고, 이를 기설정된 기준 값(Vref)와 비교할 수 있다. 제1 비교기(850)는 상기 기준 값(Vref)과 상기 제1 검출값(V1)을 비교한다. 즉, 제1 비교기(850)는 정단자를 통해 기준 값(Vref)을 입력받고, 부단자를 통해 제1 검출값(V1)을 입력받을 수 있다. 이에 따라, 제1 비교기(850)는 제1 검출값(V1)이 기준 값(Vref)보다 크면 로우 레벨 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제1 비교기(850)는 제1 검출값(V1)이 기준 값(Vref)보다 작으면 하이 레벨 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 제1 비교기(850)를 통해 출력되는 하이 레벨 신호 및 로우 레벨 신호는, 복조된 제1 비트일 수 있다. 예를 들어, 로우 레벨 신호는 '0'의 비트신호일 수 있고, 하이 레벨 신호는 '1'의 비트 신호일 수 있다.The
제2 비교기(860)는 제2 센서(840)와 연결된다. The
제2 비교기(860)는 제2 센서(840)를 통해 검출된 상기 제2 전압 또는 제2 전류에 대응하는 제2 검출값(V2)를 제공받고, 이를 기설정된 기준 값(Vref)와 비교할 수 있다. 제2 비교기(860)는 상기 기준 값(Vref)과 상기 제2 검출값(V2)을 비교한다. 즉, 제2 비교기(860)는 정단자를 통해 기준 값(Vref)을 입력받고, 부단자를 통해 제2 검출값(V2)을 입력받을 수 있다. 이에 따라, 제2 비교기(860)는 제2 검출값(V2)이 기준 값(Vref)보다 크면 로우 레벨 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제2 비교기(860)는 제2 검출값(V2)이 기준 값(Vref)보다 작으면 하이 레벨 신호를 출력할 수 있다. 때, 상기 제2 비교기(860)를 통해 출력되는 하이 레벨 신호 및 로우 레벨 신호는, 복조된 제2 비트일 수 있다. 예를 들어, 로우 레벨 신호는 '0'의 비트신호일 수 있고, 하이 레벨 신호는 '1'의 비트 신호일 수 있다.The
또 다른 예시로서, 위 설명에서 제1센서 및 제2센서를 구분하고, 제1 비교기와 제2비교기를 구분하여 각각의 스위칭 그룹과 연결된다고 설명하였으나, 하나의 센서, 하나의 비교기로 구성되고, 타이밍을 구분하여 스위칭 그룹 각각의 스위칭 페이즈에서 각각을 센싱 하도록 동작할 수도 있다.As another example, in the above description, the first sensor and the second sensor are distinguished, and the first comparator and the second comparator are distinguished and connected to each switching group. However, it is composed of one sensor and one comparator, The timing may be divided to operate to sense each of the switching phases of each switching group.
이하에서는, 무선 전력 수신기(500)의 변조 동작 및 무선 전력 송신기(800)의 복조 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the modulation operation of the
도 8은 실시 예에 따른 제1 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이고, 도 9는 실시 예에 따른 제2 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이고, 도 10은 실시 예에 따른 제3 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이고, 도 11은 실시 예에 따른 제4 심볼에 따른 무선 전력 수신기의 변조 동작을 설명하는 도면이다.8 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a first symbol according to an embodiment, FIG. 9 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a second symbol according to an embodiment, FIG. 10 Is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a third symbol according to an embodiment, and FIG. 11 is a diagram illustrating a modulation operation of a wireless power receiver according to a fourth symbol according to an embodiment.
무선 전력 송신기(800)의 풀 브릿지 인버터(810)는 제1 반주기 동안 제1 방향의 교류 전력 신호를 생성하기 위해 스위칭되고, 제2 반주기 동안 제2 방향의 교류 전력 신호를 생성하기 위해 스위칭된다. 즉, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제4 스위칭 소자(Q4)는 제1 반주기 동안 쇼트되고, 제2 반주기 동안 오픈된다. 이와 반대로, 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제3 스위칭 소자(Q3)는 제1 반주기 동안 오픈되고, 제2 반주기 동안 쇼트된다. 이에 따라, 송신 코일(L1, 821)에는 제1 반주기 동안 제1 방향의 전압이 인가될 수 있고, 제2 반주기 동안 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신기(500)에는 제1 반주기 동안 양(+)의 극성의 교류 전력 신호가 전송될 수 있고, 제2 반주기 동안 음(-)의 극성의 교류 전력 신호가 전송될 수 있다.The
도 8을 참조하면, 제1 심볼은 제1 비트 및 제2 비트가 모두 '0'일 수 있다. 그리고, 무선 전력 수신기(500)는 제1 심볼을 기반으로 정류기(520)를 스위칭하여 제1 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 모두 오픈(OPEN) 상태로 동작할 수 있다. Referring to FIG. 8, in the first symbol, both the first bit and the second bit may be '0'. Then, the
이때, 도 8의 (a)와 같이 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에는, 상기 제1 스위치(S1)가 오픈 상태로 되었기 때문에, 제1 경로를 통해 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 반주기 동안에는 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)를 통해 양(+)의 극성의 교류 전력의 정류가 이루어진다. 그리고, 상기 정류된 전력은 직류/직류 변환기(530)를 통해 변환되어 부하(540)에 공급된다. 이때, 도면 상에는 설명의 편의를 위해 제1 다이오드(D1)를 거친 전력이 바로 부하(540)로 공급되는 것으로 도시하였으나, 실질적으로는 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)를 통해 교류 전력이 직류 전력으로 정류되고, 이에 따른 직류 전력이 부하로 공급된다. At this time, as shown in (a) of FIG. 8, during the first half cycle in which the AC power of positive polarity is received, the first switch S1 is opened, and thus the amount (+) through the first path ) Polarity of alternating current power can be transmitted. That is, during the first half period, rectification of AC power of positive polarity is performed through the first diode D1 and the fourth diode D4. Then, the rectified power is converted through a DC/
또한, 도 8의 (b)와 같이 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에는, 상기 제2 스위치(S2)가 오픈 상태로 되었기 때문에, 제2 경로를 통해 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 반주기 동안에는 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)를 통해 음(-)의 극성의 교류 전력의 정류가 이루어진다. 그리고, 상기 정류된 전력은 직류/직류 변환기(530)를 통해 변환되어 부하(540)에 공급된다. 이때, 도면 상에는 설명의 편의를 위해 제3 다이오드(D3)를 거친 전력이 바로 부하(540)로 공급되는 것으로 도시하였으나, 실질적으로는 제3 다이오드(D3) 및 제2 다이오드(D2)를 통해 교류 전력이 직류 전력으로 정류되고, 이에 따른 직류 전력이 부하로 공급되는 것이다. Also, as shown in FIG. 8(b), since the second switch S2 is opened during the second half cycle in which AC power of negative polarity is received, the negative (- ) Polarity of alternating current power can be transmitted. That is, during the second half period, rectification of AC power of negative polarity is performed through the second diode D2 and the third diode D3. Then, the rectified power is converted through a DC/
결론적으로, 제1 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S1)가 모두 오픈 상태로 동작하는 경우, 부하(540)에는 전력이 공급되고, 이에 따라 부하에서 일정한 전력이 소모될 수 있다. 이에 따라, 부하는 저항(R)로 표현될 수 있다.In conclusion, when both the first switch S1 and the second switch S1 operate in an open state based on the first symbol, power is supplied to the
도 9를 참조하면, 제2 심볼은 제1 비트가 '1'이고, 제2 비트가 '0'일 수 있다. 그리고, 무선 전력 수신기(500)는 제2 심볼을 기반으로 정류기(520)를 스위칭하여 제2 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)는 쇼트(SHORT) 상태로 동작하고, 제2 스위치(S2)는 모두 오픈(OPEN) 상태로 동작할 수 있다. Referring to FIG. 9, in the second symbol, the first bit may be '1' and the second bit may be '0'. Then, the
이때, 도 9의 (a)와 같이 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에는, 상기 제1 스위치(S1)가 쇼트(SHORT) 상태로 되었기 때문에, 제3 경로를 통해 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 반주기 동안에는 제1 스위치(S1) 및 제4 다이오드(D4)를 포함하는 경로로 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 오픈 상태인 경우, 수신 안테나(L2, C2)를 통해 수신된 교류 전력의 전류는 제1 다이오드(D1)쪽으로 흐르게 된다.At this time, as shown in (a) of FIG. 9, during the first half cycle in which the AC power of positive (+) polarity is received, since the first switch S1 is in a short state, the third path AC power of positive polarity may be transmitted. That is, the AC power of the positive polarity may be transferred to the path including the first switch S1 and the fourth diode D4 during the first half cycle. That is, when the first switch S1 is in the open state, the current of the AC power received through the receiving antennas L2 and C2 flows toward the first diode D1.
이때, 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태로 되면, 상기 교류 전력의 전류는 상기 제1 스위치(S1)가 연결된 노드(이하에서는 '노드 1'이라 함)와 부하가 연결된 노드(이하에서는 '노드 2'라 함)로 흐를 수 있다. 이때, 노드 2는 부하에 의해 0보다 큰 일정한 임피던스를 가지게 되고, 노드 1의 임피던스는 제1 스위치(S1)의 쇼트 상태로 인해 0이 된다. 그리고, 상기 노드 1 방향으로의 임피던스가 0이 되기 때문에, 제1 스위치(S1)를 포함하는 경로로만 상기 수신된 교류 전력의 전류가 흐르게 된다. 따라서, 제1 스위치(S1)가 쇼트되는 경우, 양(+)의 극성의 교류 전력은 제1 스위치(S1) 및 제4 다이오드(D4)를 포함하는 제3 경로로 흐르게 되고, 부하(540)로는 전력이 공급되지 않는다.At this time, when the first switch S1 is in a short state, the current of the AC power is a node to which the first switch S1 is connected (hereinafter referred to as'node 1') and a node to which a load is connected (hereinafter referred to as a'node'). 2'). At this time, the
또한, 도 9의 (b)와 같이 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에는, 상기 제2 스위치(S2)가 오픈 상태로 되었기 때문에, 제2 경로를 통해 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 반주기 동안에는 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)를 통해 음(-)의 극성의 교류 전력의 정류가 이루어진다. 그리고, 상기 정류된 전력은 직류/직류 변환기(530)를 통해 변환되어 부하(540)에 공급된다. 이때, 도면 상에는 설명의 편의를 위해 제3 다이오드(D3)를 거친 전력이 바로 부하(540)로 공급되는 것으로 도시하였으나, 실질적으로는 제3 다이오드(D3) 및 제2 다이오드(D2)를 통해 교류 전력이 직류 전력으로 정류되고, 이에 따른 직류 전력이 부하로 공급되는 것이다. In addition, as shown in FIG. 9(b), since the second switch S2 is opened during the second half-cycle in which AC power of negative polarity is received, the negative (- ) Polarity of alternating current power can be transmitted. That is, during the second half period, rectification of AC power of negative polarity is performed through the second diode D2 and the third diode D3. Then, the rectified power is converted through a DC/
결론적으로, 제2 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태로 동작하고, 제2 스위치(S1)가 오픈 상태로 동작하는 경우, 제1 반주기 동안에는 부하(540)에 전력이 공급되지 않아 전력 소모가 발생하지 않고, 제2 반주기 동안에만 부하(540)에 전력이 공급되어 전력 소모가 발생하게 된다.In conclusion, when the first switch S1 operates in a short state based on the second symbol and the second switch S1 operates in an open state, power is not supplied to the
도 10을 참조하면, 제3 심볼은 제1 비트가 '0'이고, 제2 비트가 모두 '1'일 수 있다. 그리고, 무선 전력 수신기(500)는 제3 심볼을 기반으로 정류기(520)를 스위칭하여 제3 심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)는 오픈(OPEN) 상태로 동작하고, 제2 스위치(S2)는 쇼트(SHORT) 상태로 동작할 수 있다.Referring to FIG. 10, in the third symbol, the first bit may be '0' and the second bit may be '1'. Then, the
이때, 도 10의 (a)와 같이 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에는, 상기 제1 스위치(S1)가 오픈 상태로 되었기 때문에, 제1 경로를 통해 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 반주기 동안에는 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)를 통해 양(+)의 극성의 교류 전력의 정류가 이루어진다. 그리고, 상기 정류된 전력은 직류/직류 변환기(530)를 통해 변환되어 부하(540)에 공급된다. 이때, 도면 상에는 설명의 편의를 위해 제1 다이오드(D1)를 거친 전력이 바로 부하(540)로 공급되는 것으로 도시하였으나, 실질적으로는 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)를 통해 교류 전력이 직류 전력으로 정류되고, 이에 따른 직류 전력이 부하로 공급된다. At this time, as shown in (a) of FIG. 10, during the first half cycle in which the AC power of positive (+) polarity is received, the first switch (S1) is in an open state, and thus the amount (+) through the first path ) Polarity of alternating current power can be transmitted. That is, during the first half period, rectification of AC power of positive polarity is performed through the first diode D1 and the fourth diode D4. Then, the rectified power is converted through a DC/
도 10의 (b)와 같이 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에는, 상기 제2 스위치(S2)가 쇼트(SHORT) 상태로 되었기 때문에, 제4 경로를 통해 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 반주기 동안에는 제3 다이오드(D3) 및 제2 스위치(S2)를 포함하는 경로로 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 스위치(S2)가 오픈 상태인 경우, 제3 다이오드(D3)를 통과한 전류는 부하(540)쪽으로 흐르게 된다. 이때, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태로 되면, 상기 설명한 바와 같이 제2 스위치(S2)와 연결된 노드의 임피던스가 0이 되기 때문에, 제3 다이오드(D3)를 통과한 전류는 제2 스위치(2)를 포함하는 경로로만 전류가 흐르게 된다. 따라서, 제2 스위치(S2)가 쇼트되는 경우, 음(-)의 극성의 교류 전력은 제3 다이오드(D3) 및 제2 스위치(S2)를 포함하는 제4 경로로 흐르게 되고, 부하(540)로는 전력이 공급되지 않는다.As shown in (b) of FIG. 10, during the second half cycle in which AC power of negative (-) polarity is received, the second switch S2 is in a short (SHORT) state. AC power of polarity of -) can be transmitted. That is, during the second half cycle, the AC power having the negative polarity may be transmitted to a path including the third diode D3 and the second switch S2. That is, when the second switch S2 is open, the current passing through the third diode D3 flows toward the
결론적으로, 제3 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1)가 오픈 상태로 동작하고, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태로 동작하는 경우, 제1 반주기 동안에는 부하(540)에 전력이 공급되어 전력 소모가 발생하고, 제2 반주기 동안에는 부하(540)에 전력이 공급되지 않아 전력 소모가 발생하지 않는다.In conclusion, based on the third symbol, when the first switch S1 operates in an open state and the second switch S2 operates in a short state, power is supplied to the
도 11을 참조하면, 제4 심볼은 제1 비트가 '1'이고, 제2 비트가 '0'일 수 있다. 그리고, 무선 전력 수신기(500)는 제4심볼을 기반으로 정류기(520)를 스위칭하여 제4심볼에 대응하는 데이터 신호를 변조할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 모두 쇼트(SHORT) 상태로 동작할 수 있다. Referring to FIG. 11, in the fourth symbol, the first bit may be '1' and the second bit may be '0'. Then, the
이때, 도 11의 (a)와 같이 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에는, 상기 제1 스위치(S1)가 쇼트(SHORT) 상태로 되었기 때문에, 제3 경로를 통해 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 반주기 동안에는 제1 스위치(S1) 및 제4 다이오드(D4)를 포함하는 경로로 상기 양(+)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)가 오픈 상태인 경우, 수신 안테나(L2, C2)를 통해 수신된 교류 전력의 전류는 제1 다이오드(D1)쪽으로 흐르게 된다. 이때, 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태로 되면, 상기 설명한 바와 같이 제1 스위치(S1)와 연결된 노드의 임피던스가 0이 되기 때문에, 제1 스위치(S1)를 포함하는 경로로만 전류가 흐르게 된다. 따라서, 제1 스위치(S1)가 쇼트되는 경우, 양(+)의 극성의 교류 전력은 제1 스위치(S1) 및 제4 다이오드(D4)를 포함하는 제3 경로로 흐르게 되고, 부하(540)로는 전력이 공급되지 않는다.At this time, as shown in (a) of FIG. 11, during the first half cycle in which the AC power of positive (+) polarity is received, the first switch S1 is in a short (SHORT) state. AC power of positive polarity may be transmitted. That is, the AC power of the positive polarity may be transferred to the path including the first switch S1 and the fourth diode D4 during the first half cycle. That is, when the first switch S1 is in the open state, the current of the AC power received through the receiving antennas L2 and C2 flows toward the first diode D1. At this time, when the first switch S1 is in a short state, since the impedance of the node connected to the first switch S1 becomes 0 as described above, current flows only through the path including the first switch S1. . Accordingly, when the first switch S1 is short-circuited, AC power of positive (+) polarity flows through a third path including the first switch S1 and the fourth diode D4, and the
또한, 도 11의 (b)와 같이 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에는, 상기 제2 스위치(S2)가 쇼트(SHORT) 상태로 되었기 때문에, 제4 경로를 통해 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 반주기 동안에는 제3 다이오드(D3) 및 제2 스위치(S2)를 포함하는 경로로 상기 음(-)의 극성의 교류 전력이 전달될 수 있다. 즉, 제2 스위치(S2)가 오픈 상태인 경우, 제3 다이오드(D3)를 통과한 전류는 부하(540)쪽으로 흐르게 된다. 이때, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태로 되면 상기 설명한 바와 같이 제2 스위치(S2)와 연결된 노드의 임피던스가 0이 되기 때문에, 제3 다이오드(D3)를 통과한 전류는 제2 스위치(2)를 포함하는 경로로만 전류가 흐르게 된다. 따라서, 제2 스위치(S2)가 쇼트되는 경우, 음(-)의 극성의 교류 전력은 제3 다이오드(D3) 및 제2 스위치(S2)를 포함하는 제4 경로로 흐르게 되고, 부하(540)로는 전력이 공급되지 않는다.Also, as shown in FIG. 11B, during the second half-cycle in which AC power of negative polarity is received, the second switch S2 is in a short state, and thus, through the fourth path, AC power of negative polarity may be transmitted. That is, during the second half cycle, the AC power having the negative polarity may be transmitted to a path including the third diode D3 and the second switch S2. That is, when the second switch S2 is open, the current passing through the third diode D3 flows toward the
결론적으로, 제4 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 모두 쇼트 상태로 동작하는 경우, 제1 반주기 및 제2 반주기 동안에 부하(540)에 전력이 공급되지 않아 전력 소모가 발생하지 않는다.In conclusion, when both the first switch S1 and the second switch S2 operate in a short state based on the fourth symbol, power is not supplied to the
도 12는 실시 예에 따른 정류기의 스위칭 상태에 따른 무선 전력 수신기의 등가 회로를 나타낸 도면이다.12 is a view showing an equivalent circuit of a wireless power receiver according to a switching state of a rectifier according to an embodiment.
도 12의 (a)는 제1 스위치(S1) 또는 제2 스위치(S2)의 오픈 상태에서, 제1 센서(830) 및 제2 센서(840)에서 보이는 무선 전력 수신기(500)의 등가회로를 나타낸 것이다. 12A illustrates an equivalent circuit of the
제1 스위치(S1)가 오픈 상태인 경우, 제1 센서(830)에서 제1 반주기 동안 무선 전력 수신기를 바라보았을 때 보이는 등가회로에는 부하가 포함된다. When the first switch S1 is in the open state, the equivalent circuit seen when the first sensor 830 looks at the wireless power receiver during the first half cycle includes a load.
이와 마찬가지로, 제2 스위치(S2)가 오픈 상태인 경우, 제2 센서(840)에서 제2 반주기 동안 무선 전력 수신기를 바라보았을 때 보이는 등가회로에는 부하가 포함된다.Similarly, when the second switch S2 is in an open state, a load is included in the equivalent circuit that is seen when the second sensor 840 looks at the wireless power receiver for the second half cycle.
도 12의 (b)는 제1 스위치(S1) 또는 제2 스위치(S2)의 쇼트 상태에서, 제1 센서(830) 및 제2 센서(840)에서 보이는 무선 전력 수신기(500)의 등가회로를 나타낸 것이다. 12(b) illustrates an equivalent circuit of the
제1 스위치(S1)가 쇼트 상태인 경우, 제1 센서(830)에서 제1 반주기 동안 무선 전력 수신기를 바라보았을 때 보이는 등가회로에는 부하가 포함되지 않는다. When the first switch S1 is in a short state, the equivalent circuit seen when the first sensor 830 looks at the wireless power receiver during the first half cycle does not include a load.
이와 마찬가지로, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태인 경우, 제2 센서(840)에서 제2 반주기 동안 무선 전력 수신기를 바라보았을 때 보이는 등가회로에는 부하가 포함되지 않는다.Similarly, when the second switch S2 is in a short state, the equivalent circuit shown when the second sensor 840 looks at the wireless power receiver during the second half cycle does not include a load.
그리고, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)의 스위칭 상태에 따라 무선 전력 송신기측에서 측정되는 임피던스는 다음과 같을 수 있다. In addition, the impedance measured at the wireless power transmitter side according to the switching states of the first switch S1 and the second switch S2 may be as follows.
먼저, 제1 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치가 모두 오픈 상태인 경우의 임피던스는 다음과 같다.First, the impedance when the first switch S1 and the second switch are both open based on the first symbol is as follows.
제1 스위치(S1) 및 제2 스위치가 모두 오픈 상태인 경우에서의 제1 센서(830)의 임피던스()는 다음의 수학식 1과 같다.Impedance of the first sensor 830 when both the first switch S1 and the second switch are open ( ) Is as shown in
여기에서, L1은 송신 코일의 인덕턴스, L2는 수신 코일의 인덕턴스, C1은 송신 커패시터를 등가회로로 변환시 표현되는 커패시턴스, C2는 수신 커패시터를 등가회로로 변환시 표현되는 커패시턴스, ω는 송신 코일과 수신 코일이 공진될 때의 공진 주파수, K는 송신 코일과 수신 코일 사이의 결합 계수, R은 부하무선 전력 수신기의 부하 임피던스를 의미할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신기가 휴대폰인 경우, 상기 부하는 배터리가 될 수 있다. 그리고, 배터리가 5V의 전압 및 1A의 전류로 충전되는 경우, 부하 임피던스는 5Ω일 수 있다.Here, L1 is the inductance of the transmitting coil, L2 is the inductance of the receiving coil, C1 is the capacitance expressed when converting the transmitting capacitor into an equivalent circuit, C2 is the capacitance expressed when converting the receiving capacitor into an equivalent circuit, ω is the transmitting coil and the receiving coil When the resonance is resonant, K may be a coupling coefficient between a transmitting coil and a receiving coil, and R may mean a load impedance of the load wireless power receiver. For example, when the wireless power receiver is a mobile phone, the load may be a battery. And, when the battery is charged with a voltage of 5V and a current of 1A, the load impedance may be 5 Ω.
또한, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치가 모두 오픈 상태인 경우에서의 제2 센서(840)의 임피던스()는 다음의 수학식 1과 같다.In addition, the impedance of the second sensor 840 in the case where both the first switch S1 and the second switch are open ( ) Is as shown in
또한, 제2 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태이고, 제2 스위치가 오픈 상태인 경우의 임피던스는 다음과 같다.In addition, the impedance when the first switch S1 is in a short state and the second switch is in an open state based on the second symbol is as follows.
제1 스위치(S1)가 쇼트 상태이고, 제2 스위치(S2)가 오픈 상태인 경우에서의 제1 센서(830)의 임피던스()는 다음의 수학식 3과 같다.The impedance of the first sensor 830 when the first switch S1 is in a short state and the second switch S2 is in an open state ( ) Is as in
또한, 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태이고, 제2 스위치(S2)가 오픈 상태인 경우에서의 제2 센서(840)의 임피던스()는 다음의 수학식 4과 같다.In addition, the impedance of the second sensor 840 when the first switch S1 is in a short state and the second switch S2 is in an open state ( ) Is as shown in Equation 4 below.
또한, 제3 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1)가 오픈 상태이고, 제2 스위치가 쇼트 상태인 경우의 임피던스는 다음과 같다.In addition, the impedance when the first switch S1 is in the open state and the second switch is in the short state based on the third symbol is as follows.
제1 스위치(S1)가 오픈 상태이고, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태인 경우에서의 제1 센서(830)의 임피던스()는 다음의 수학식 5와 같다.The impedance of the first sensor 830 when the first switch S1 is open and the second switch S2 is short ( ) Is as in Equation 5 below.
또한, 제1 스위치(S1)가 오픈 상태이고, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태인 경우에서의 제2 센서(840)의 임피던스()는 다음의 수학식 6과 같다.In addition, the impedance of the second sensor 840 when the first switch S1 is open and the second switch S2 is short ( ) Is as in Equation 6 below.
또한, 제4 심볼에 기반하여 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치가 모두 쇼트 상태인 경우의 임피던스는 다음과 같다.In addition, the impedance when the first switch S1 and the second switch are both shorted based on the fourth symbol is as follows.
제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 모두 쇼트 상태인 경우에서의 제1 센서(830)의 임피던스()는 다음의 수학식 7와 같다.The impedance of the first sensor 830 in the case where both the first switch S1 and the second switch S2 are in a short state ( ) Is as in Equation 7 below.
또한, 제1 스위치(S1)및 제2 스위치(S2)가 모두 쇼트 상태인 경우에서의 제2 센서(840)의 임피던스()는 다음의 수학식 8과 같다.In addition, the impedance of the second sensor 840 when both the first switch S1 and the second switch S2 are in a short state ( ) Is as in Equation 8 below.
결론적으로, 제1 센서(830)에서 보이는 무선 전력 수신기(500)의 임피던스는 제1 스위치(S1)의 상태에 의해 결정되고, 제2 센서(840)에서 보이는 무선 전력 수신기(500)의 임피던스는 제2 스위치(S2)의 상태에 의해 결정된다.In conclusion, the impedance of the
따라서, 제1 스위치(S1)가 오픈 상태인 경우의 제1 반주기 동안 제1 센서(830)에서 보이는 임피던스와, 제2 스위치가 오픈 상태인 경우의 제2 반주기 동안 제2 센서(840)에서 보이는 임피던스는 다음의 수학식 9와 같을 수 있다. Therefore, the impedance seen by the first sensor 830 during the first half cycle when the first switch S1 is open and the second sensor 840 during the second half cycle when the second switch is open The impedance may be as shown in Equation 9 below.
또한, 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태인 경우의 제1 반주기 동안 제1 센서(830)에서 보이는 임피던스와, 제2 스위치가 쇼트 상태인 경우의 제2 반주기 동안 제2 센서(840)에서 보이는 임피던스는 다음의 수학식 10과 같을 수 있다. In addition, the impedance seen by the first sensor 830 during the first half cycle when the first switch S1 is in the short state and the second sensor 840 during the second half cycle when the second switch is in the short state The impedance may be equal to
즉, 수학식 9 및 수학식 10에서 보는 바와 같이, Zopen의 절대 값은 Zshort의 절대 값보다 작게 나타난다. 이때, 임피던스에 따라 제1 센서(830) 및 제2 센서(830)에 흐르는 전류가 달라지게 된다. 그리고, Zopen의 절대 값이 Zshort의 절대 값보다 작기 때문에, 제1 센서(830) 및 제2 센서(830)에는 Zshort일때보다 Zopen일때 더 많은 전류가 흐르게 된다. That is, as shown in equations (9) and (10), the absolute value of Zopen appears smaller than the absolute value of Zshort. At this time, currents flowing through the first sensor 830 and the second sensor 830 are changed according to the impedance. In addition, since the absolute value of Zopen is smaller than the absolute value of Zshort, more current flows through the first sensor 830 and the second sensor 830 when it is Zopen than when it is Zshort.
즉, 제1 스위치가 오픈 상태인 경우의 제1 반주기 동안에 제1 센서(830)에 흐르는 전류와, 제2 스위치가 오픈 상태인 경우의 제2 반주기 동안에 제2 센서(840)에 흐르는 전류는 Iopen일 수 있다. 그리고, 제1 스위치가 쇼트 상태인 경우의 제1 반주기 동안에 제1 센서(830)에 흐르는 전류와, 제2 스위치가 쇼트 상태인 경우의 제2 반주기 동안에 제2 센서(840)에 흐르는 전류는 Ishort일 수 있다That is, the current flowing through the first sensor 830 during the first half cycle when the first switch is open and the current flowing through the second sensor 840 during the second half cycle when the second switch is open are Iopen Can be In addition, the current flowing through the first sensor 830 during the first half cycle when the first switch is in the short state and the current flowing through the second sensor 840 during the second half cycle when the second switch is in the short state are Ishort. Can be
이때, Iopen과 Ishort의 관계는 다음과 같다.At this time, the relationship between Iopen and Ishort is as follows.
Iopen > IshortIopen> Ishort
이에 따라, 실시 예에서는 Iopen과 Ishort의 중간 값을 기준 값(Vref)으로 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(860)의 기준 값(Vref)을 설정할 수 있다. Accordingly, in an embodiment, the reference value Vref of the
결론적으로, 무선 전력 수신기의 제1 스위치 및 제2 스위치의 스위칭 상태에 따른 복조 데이터는 표2와 같을 수 있다.In conclusion, demodulation data according to the switching states of the first switch and the second switch of the wireless power receiver may be as shown in Table 2.
(제1 스위치)OPEN
(First switch)
(제1 센서)Iopen
(First sensor)
(제1 비교기)Low
(1st comparator)
(제2 스위치)OPEN
(Second switch)
(제2 센서)Iopen
(Second sensor)
(제2 비교기)Low
(2nd comparator)
(제1 스위치)OPEN
(First switch)
(제1 센서)Ishort
(First sensor)
(제1 비교기)High
(1st comparator)
(제2 스위치)OPEN
(Second switch)
(제2 센서)Iopen
(Second sensor)
(제2 비교기)Low
(2nd comparator)
(제1 스위치)SHORT
(First switch)
(제1 센서)Iopen
(First sensor)
(제1 비교기)Low
(1st comparator)
(제2 스위치)SHORT
(Second switch)
(제2 센서)Ishort
(Second sensor)
(제2 비교기)High
(2nd comparator)
(제1 스위치)SHORT
(First switch)
(제1 센서)Ishort
(First sensor)
(제1 비교기)High
(1st comparator)
(제2 스위치)SHORT
(Second switch)
(제2 센서)Ishort
(Second sensor)
(제2 비교기)High
(2nd comparator)
도 13은 실시 예에 따른 복조 데이터를 나타낸 도면이다.13 is a diagram showing demodulation data according to an embodiment.
도 13을 참조하면, 하나의 심볼(900)에는 제1 비트(910) 및 제2 비트(920)를 포함한다. 그리고, 무선전력 송신기는 심볼 주기(T1 내지 T11)에 따라 각각의 심볼에 포함된 제1 비트 및 제2 비트를 복조할 수 있다.Referring to FIG. 13, one
이때 상기와 같이 Iopen과 Ishort의 중간 값을 가지고 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(860)의 기준 값(Vref)을 설정할 수 있다. At this time, as described above, the reference values Vref of the
그리고, 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(860) 각각은, 기준 값(Vref)가 작은 Ishort에 대응하는 제1 검출값(V1) 또는 제2 검출값(V2)이 수신되는 경우에는 하이 레벨의 신호를 출력하여 '1'의 비트 데이터가 복조되도록 한다. 또한, 제1 비교기(850) 및 제2 비교기(860) 각각은, 기준 값(Vref)가 큰 Iopen에 대응하는 제1 검출값(V1) 또는 제2 검출값(V2)이 수신되는 경우에는 로우 레벨의 신호를 출력하여 '0의 비트 데이터가 복조되도록 한다In addition, each of the
실시 예에서의 무선 전력 수신기는, 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 전송하고, 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에 제2 비트를 전송한다. 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1비트 및 제2 비트를 포함하는 하나의 심볼을 기반으로 데이터 신호를 변조한다. The wireless power receiver in the embodiment transmits a first bit during a first half cycle in which AC power of positive polarity is received, and a second during a second half cycle in which AC power of negative polarity is received. Bit. The wireless power receiver in the embodiment modulates the data signal based on one symbol including the first bit and the second bit.
이에 따르면, 무선 전력 수신기는 하나의 심볼에 2bit의 데이터를 전송할 수 있어 데이터 전송 속도를 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. According to this, the wireless power receiver can transmit 2 bits of data in one symbol, so that the data transmission speed can be doubled compared to the prior art.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 일정 시간 동안 전송되는 데이터 양을 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver according to the embodiment may increase the amount of data transmitted over a period of time to twice that of the prior art.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 데이터 전송 속도 또는 데이터 전송량이 증가하여도 심볼 주기(또는 데이터 변조 속도)는 기존 그대로 유지한다. 이에 따라, 실시 예에서는 BER(Bit Error Rate)을 감소시켜 데이터 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver in the embodiment maintains the symbol period (or data modulation rate) as it is even when the data transmission rate or the data transmission amount increases. Accordingly, in an embodiment, data accuracy may be improved by reducing a bit error rate (BER).
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제어 오류 패킷을 보다 빠른 시간에 무선 전력 송신기로 전송함에 따라 비정상적인 상태에서 전력이 계속하여 수신되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the embodiment can prevent a situation in which power is continuously received in an abnormal state as the control error packet is transmitted to the wireless power transmitter at a faster time.
실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기로부터 전송되는 피드백 신호를 보다 빠른 시간 내에 수신할 수 있다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 안정적인 전력을 전송할 수 있어 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The wireless power transmitter in the embodiment may receive a feedback signal transmitted from the wireless power receiver in a faster time. According to this, the wireless power transmitter can transmit stable power to the wireless power receiver, thereby improving operational reliability.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 인밴드 통신의 피드백 신호에 대한 복조 성능을 개선할 수 있으며, 이를 통한 충전 가능 영역을 극대화시킬 수 있다. 또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는 복조 성능 열화에 따른 충전 중단 현상을 최소화할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may improve demodulation performance for the feedback signal of in-band communication, thereby maximizing the chargeable area. In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may minimize charging interruption due to deterioration of demodulation performance.
도 14는 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.14 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
도 14를 참조하면, 무선 전력 수신기(1100)는 수신 안테나(1110), 정류기(1120), 복조부(1161) 및 부하(1140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the
정류기(1120)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 6에서 이미 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.The
그리고, 복조부(1161)는 제2 다이오드 그룹(D2, D3)과 병렬 연결되는 제1 스위치(S1)와, 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 병렬 연결되는 제2 스위치(S2)를 포함한다.The
이때, 도 4에서는 제1 스위치(S1)가 제2 다이오드(D2)와 병렬 연결되고, 제 2 스위치(S2)가 제1 다이오드(D1)와 병렬 연결되었다.In this case, in FIG. 4, the first switch S1 is connected in parallel with the second diode D2, and the second switch S2 is connected in parallel with the first diode D1.
이와 다르게, 다른 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1 스위치(S1)가 제2 다이오드 그룹(D2, D3) 중 제3 다이오드(D3)와 병렬 연결되고, 제 2 스위치(S2)가 제1 다이오드 그룹(D1, D4) 중 제4 다이오드(D4)와 병렬 연결될 수 있다.Alternatively, in another embodiment, in the wireless power receiver, the first switch S1 is connected in parallel with the third diode D3 among the second diode groups D2 and D3, and the second switch S2 is the first diode Among the groups D1 and D4, the fourth diode D4 may be connected in parallel.
도 15는 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.15 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
도 15를 참조하면, 무선 전력 수신기(1100A)는 수신 안테나(1110), 정류기(1120), 복조부(1161) 및 부하(1140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 15, the
정류기(1120)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 4에서 이미 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.The
그리고, 복조부(1161)는 제2 다이오드 그룹(D2, D3)과 병렬 연결되는 제1 스위치(S1)와, 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 병렬 연결되는 제2 스위치(S2)를 포함한다.The
이때, 도 14에서는 제1 스위치(S1)가 제3 다이오드(D3)와 병렬 연결되고, 제 2 스위치(S2)가 제4 다이오드(D4)와 병렬 연결되었다.At this time, in FIG. 14, the first switch S1 is connected in parallel with the third diode D3, and the second switch S2 is connected in parallel with the fourth diode D4.
이와 다르게, 또 다른 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1 스위치(S1)가 제2 다이오드 그룹(D2, D3) 중 제2 다이오드(D2)와 병렬 연결되고, 제 1 스위치(S2)가 제1 다이오드 그룹(D1, D4) 중 제4 다이오드(D4)와 병렬 연결될 수 있다.Alternatively, in another embodiment, in the wireless power receiver, the first switch S1 is connected in parallel with the second diode D2 among the second diode groups D2 and D3, and the first switch S2 is the first. Among the diode groups D1 and D4, the fourth diode D4 may be connected in parallel.
또한, 이와 다르게 제1 스위치(S1)는 제3 다이오드(D3)와 병렬 연결되고, 제2 스위치(S2)는 제2 다이오드(D2)와 병렬 연결될 수도 있을 것이다.In addition, differently, the first switch S1 may be connected in parallel with the third diode D3, and the second switch S2 may be connected in parallel with the second diode D2.
도 16은 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.16 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
도 16을 참조하면, 무선 전력 수신기(1200)는 수신 안테나(1210), 정류기(1220), 복조부(1261) 및 부하(1240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16, the
정류기(1220)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 포함할 수 있다. The
이때, 이전 실시 예에서는 정류기(1220)를 스위칭하기 위해 단지 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)만을 포함하였다. 이때, 제1 스위치(S1)가 쇼트 상태로 동작하는 경우, 제1 반주기 동안에는 부하에 전력이 공급되지 않는다. 또한, 제2 스위치(S2)가 쇼트 상태로 동작하는 경우, 제2 반주기 동안에는 부하에 전력이 공급되지 않는다.At this time, in the previous embodiment, only the first switch S1 and the second switch S2 are included to switch the
이에 따라, 도 16의 실시 예에서는 부하로 전력을 공급하면서, 상기 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 쇼트될 수 있도록 한다.Accordingly, in the embodiment of FIG. 16, while supplying power to the load, the first switch S1 and the second switch S2 can be shorted.
이를 위해, 무선 전력 수신기는 제1 스위치(S1)와 연결되는 제4 커패시터(C4) 및 제2 스위치(S2)와 연결되는 제5 커패시터(C5)를 더 포함한다.To this end, the wireless power receiver further includes a fourth capacitor C4 connected to the first switch S1 and a fifth capacitor C5 connected to the second switch S2.
제4 커패시터(C4)는 일단이 제1 스위치(S1)의 일단과 연결되고, 타단이 제2 다이오드(D2)의 애노드와 연결된다. One end of the fourth capacitor C4 is connected to one end of the first switch S1, and the other end of the fourth capacitor C4 is connected to the anode of the second diode D2.
제5 커패시터(C5)는 일단이 제2 스위치(S2)의 일단과 연결되고, 타단이 제1 다이오드(D1)의 캐소드와 연결된다.One end of the fifth capacitor C5 is connected to one end of the second switch S2, and the other end of the fifth capacitor C5 is connected to the cathode of the first diode D1.
제4 커패시터(C4)는 제1 스위치(S1)가 쇼트 동작하는 상태에서, 제1 스위치(S1) 방향으로 일정 임피던스가 발생하도록 한다. 즉, 이전 실시 예에 따르면, 제1 스위치(S1)가 쇼트 동작하는 경우, 제1 스위치(S1)의 방향으로의 임피던스가 0이 됨에 따라 부하쪽으로는 전력이 전혀 공급되지 않았다. 이에 따라, 제4 커패시터(C4)는 제1 스위치(S1)가 쇼트 동작하는 경우에서, 상기 제1 스위치(S1)쪽의 임피던스가 0보다 큰 일정 값을 가지도록 한다. The fourth capacitor C4 causes a constant impedance to be generated in the direction of the first switch S1 while the first switch S1 is short-circuited. That is, according to the previous embodiment, when the first switch S1 is in a short operation, the impedance in the direction of the first switch S1 becomes 0, so that no power is supplied to the load. Accordingly, in the case where the first switch S1 is short-circuited, the fourth capacitor C4 has the impedance at the side of the first switch S1 having a constant value greater than zero.
이때, 제4 커패시터(C4)가 포함되는 경우, 상기 제1 스위치(S1)가 쇼트되어도, 상기 제1 스위치(S1)쪽의 임피던스는 0보다 큰 값을 가지며, 이는 상기 제4 커패시터(C4)의 커패시턴스에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 상기 제4 커패시터(C4)에 의해 형성되는 임피던스만큼 전력의 분산이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제4 커패시터(C4)에 의해 일정 임피던스가 형성되기 때문에, 상기 형성된 임피던스에 기반하여 상기 제1 스위치(S1)가 쇼트되어도 전류의 분산이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 일부의 전류는 부하쪽으로 흐르게 된다. 이에 따라, 상기 제1 스위치(S1)의 쇼트를 통해 부하를 변경하여도 상기 부하에 일정 전력이 공급될 수 있다. At this time, if the fourth capacitor (C4) is included, even if the first switch (S1) is short, the impedance of the first switch (S1) side has a value greater than 0, which is the fourth capacitor (C4) It can be determined by the capacitance of. Accordingly, power may be distributed as much as the impedance formed by the fourth capacitor C4. Specifically, since a constant impedance is formed by the fourth capacitor C4, current distribution may be performed even when the first switch S1 is shorted based on the formed impedance. Will flow toward you. Accordingly, constant power may be supplied to the load even when the load is changed through the short of the first switch S1.
즉, 도 9의 (a) 도면에서, 상기 제4 커패시터(C4)가 존재하는 경우, 상기 제4 커패시터(C4)에 의해 형성된 임피던스에 대응하는 일부의 전류가 제1 다이오드(D1) 방향으로 흐르게 되며, 이를 토대로 부하에 일정 전력을 공급할 수 있다.That is, in the drawing (a) of FIG. 9, when the fourth capacitor C4 is present, some current corresponding to the impedance formed by the fourth capacitor C4 flows in the direction of the first diode D1. Based on this, constant power can be supplied to the load.
제5 커패시터(C5)는 제2 스위치(S2)가 쇼트 동작하는 상태에서, 제2 스위치(S2) 방향으로 일정 임피던스가 발생하도록 한다. 즉, 이전 실시 예에 따르면, 제2 스위치(S2)가 쇼트 동작하는 경우, 제2 스위치(S2)의 방향으로의 임피던스가 0이 됨에 따라 부하쪽으로는 전력이 전혀 공급되지 않았다. 이에 따라, 제5 커패시터(C5)는 제2 스위치(S2)가 쇼트 동작하는 경우에서, 상기 제2 스위치(S2)쪽의 임피던스가 0보다 큰 일정 값을 가지도록 한다. The fifth capacitor C5 causes the constant impedance to be generated in the direction of the second switch S2 while the second switch S2 is short-circuited. That is, according to the previous embodiment, when the second switch S2 is short-circuited, power is not supplied to the load at all as the impedance in the direction of the second switch S2 becomes zero. Accordingly, in the case where the second switch S2 is short-circuited, the fifth capacitor C5 has the impedance at the side of the second switch S2 having a constant value greater than zero.
이때, 제5 커패시터(C5)가 포함되는 경우, 상기 제2 스위치(S2)가 쇼트되어도, 상기 제2 스위치(S2)쪽의 임피던스는 0보다 큰 값을 가지며, 이는 상기 제5 커패시터(C5)의 커패시턴스에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 상기 제5 커패시터(C5)에 의해 형성되는 임피던스만큼 전력의 분산이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제5 커패시터(C5)에 의해 일정 임피던스가 형성되기 때문에, 상기 형성된 임피던스에 기반하여 상기 제2 스위치(S2)가 쇼트되어도 전류의 분산이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 일부의 전류는 부하쪽으로 흐르게 된다. 이에 따라, 상기 제2 스위치(S2)의 쇼트를 통해 부하를 변경하여도 상기 부하에 일정 전력이 공급될 수 있다. At this time, if the fifth capacitor (C5) is included, even if the second switch (S2) is short, the impedance of the second switch (S2) side has a value greater than 0, which is the fifth capacitor (C5) It can be determined by the capacitance of. Accordingly, power may be distributed as much as the impedance formed by the fifth capacitor C5. Specifically, since a constant impedance is formed by the fifth capacitor C5, current distribution may be performed even when the second switch S2 is shorted based on the formed impedance. Will flow toward you. Accordingly, even if the load is changed through the short of the second switch S2, constant power may be supplied to the load.
즉, 도 10의 (b) 도면에서, 상기 제5 커패시터(C5)가 존재하는 경우, 상기 제5 커패시터(C5)에 의해 형성된 임피던스에 대응하는 일부의 전류가 제2 다이오드(D2) 방향으로 흐르게 되며, 이를 토대로 부하에 일정 전력을 공급할 수 있다.That is, in the drawing (b) of FIG. 10, when the fifth capacitor C5 is present, some current corresponding to the impedance formed by the fifth capacitor C5 flows in the direction of the second diode D2. Based on this, constant power can be supplied to the load.
또한, 제4 커패시터(C4) 및 제5 커패시터(C5)가 포함되는 경우, 상기 제4 커패시터(C4) 및 제5 커패시터(C5)에 의해 분산되는 전류만큼 상기 제1 비교기 및 제2 비교기의 기준 값을 조정할 수 있다.In addition, when the fourth capacitor C4 and the fifth capacitor C5 are included, the reference of the first comparator and the second comparator is equal to the current distributed by the fourth capacitor C4 and the fifth capacitor C5. The value can be adjusted.
도 17은 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 수신기를 나타낸 도면이다.17 is a diagram illustrating a wireless power receiver according to another embodiment.
도 17을 참조하면, 무선 전력 수신기(1300)는 수신 안테나(1310), 정류기(1320), 복조부(1361) 및 부하(1340)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17, the
정류기(1320)는 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 제2 다이오드 그룹(D2, D3)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 6에서 이미 설명하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.The
그리고, 복조부(1361)는 제2 다이오드 그룹(D2, D3)과 병렬 연결되는 제1 스위치(S1)와, 제1 다이오드 그룹(D1, D4)과 병렬 연결되는 제2 스위치(S2)를 포함한다.In addition, the
이때, 제1 스위치(S1)가 제2 다이오드(D2)와 병렬 연결되고, 제 2 스위치(S2)는 제1 다이오드(D1)와 병렬 연결될 수 있다. In this case, the first switch S1 may be connected in parallel with the second diode D2, and the second switch S2 may be connected in parallel with the first diode D1.
그리고, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2) 각각은 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)으로 구성될 수 있다.In addition, each of the first switch S1 and the second switch S2 may be formed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor).
한편, 상기에서는 무선 전력 수신기의 정류기가 풀 브릿지 정류기 인것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 무선 전력 수신기의 정류기는 하프 브릿지 정류기일 수 있다. 이에 따라, 하프 브릿지 정류기를 구성하는 2개의 다이오드에는 각각 제1 스위치 및 제2 스위치가 병렬로 연결될 수 있다.Meanwhile, the rectifier of the wireless power receiver is illustrated as being a full bridge rectifier, but is not limited thereto. That is, the rectifier of the wireless power receiver may be a half bridge rectifier. Accordingly, the first switch and the second switch may be connected to the two diodes constituting the half bridge rectifier in parallel.
도 18은 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 백스캐터 신호 변조 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.18 is a flowchart illustrating step-by-step a method for modulating a backscatter signal of a wireless power receiver according to an embodiment.
도 18을 참조하면, 무선 전력 수신기는 데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성한다(S1410). 즉, 심볼은 제1 내지 제4 심볼을 포함할 수 있다. 제1 심볼(SB1)은 제1 비트 및 제2 비트가 모두 '0'인 경우일 수 있다. 제2 심볼(SB2)은 제1 비트가 '1'이고, 제2 비트가 '0'인 경우일 수 있다. 제3 심볼(SB3)은 제1 비트가 '0'이고, 제2 비트가 '1'인 경우일 수 있다. 제4 심볼(SB4)은 제1 비트 및 제2 비트가 모두 '1'인 경우일 수 있다. 이에 따라, 무선 전력 수신기는 데이터 신호에 기반하여 제1 내지 제4 심볼(SB1, SB2, SB3, SB4) 중 어느 하나의 심볼을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 18, the wireless power receiver generates a symbol including the first bit and the second bit based on the data signal (S1410). That is, the symbol may include first to fourth symbols. The first symbol SB1 may be a case where both the first bit and the second bit are '0'. The second symbol SB2 may be a case where the first bit is '1' and the second bit is '0'. The third symbol SB3 may be a case where the first bit is '0' and the second bit is '1'. The fourth symbol SB4 may be a case where both the first bit and the second bit are '1'. Accordingly, the wireless power receiver may generate any one of the first to fourth symbols SB1, SB2, SB3, and SB4 based on the data signal.
이후, 심볼이 생성되면, 무선 전력 수신기는 생성된 심볼의 제1 비트를 기반으로 정류기를 스위칭하여 제1 반주기 동안의 부하를 변경한다(S1420). 즉, 무선 전력 수신기는 제1 비트를 기반으로 제1 스위치(S1)를 쇼트 상태 또는 오픈 상태로 스위칭한다. 제1 스위치(S1)가 오픈 상태이면, 무선 전력 송신기의 제1 센서에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제1 임피던스를 가지게 되며, 쇼트 상태이면 제1 임피던스보다 작은 제2 임피던스를 가지게 된다.Then, when the symbol is generated, the wireless power receiver changes the load during the first half cycle by switching the rectifier based on the first bit of the generated symbol (S1420). That is, the wireless power receiver switches the first switch S1 to a short state or an open state based on the first bit. When the first switch S1 is in the open state, the impedance of the wireless power receiver viewed from the first sensor of the wireless power transmitter has a first impedance, and in the short state, the second impedance is smaller than the first impedance.
무선 전력 수신기는 생성된 심볼의 제2 비트를 기반으로 정류기를 스위칭하여 제2 반주기 동안의 부하를 변경한다(S1430). 즉, 무선 전력 수신기는 제2 비트를 기반으로 제2 스위치(S2)를 쇼트 상태 또는 오픈 상태로 스위칭한다. 제2 스위치(S2)가 오픈 상태이면, 무선 전력 송신기의 제2 센서에서 바라보는 무선 전력 수신기의 임피던스는 제1 임피던스를 가지게 되며, 쇼트 상태이면 제1 임피던스보다 작은 제2 임피던스를 가지게 된다.The wireless power receiver changes the load during the second half cycle by switching the rectifier based on the second bit of the generated symbol (S1430). That is, the wireless power receiver switches the second switch S2 to a short state or an open state based on the second bit. When the second switch S2 is in the open state, the impedance of the wireless power receiver viewed from the second sensor of the wireless power transmitter has a first impedance, and in the short state, the second impedance is smaller than the first impedance.
즉, 상기 제1 반주기 동안의 상기 정류기 스위칭 및 상기 제2 반주기 동안의 상기 정류기 스위칭은 하나의 심볼에 포함된 상기 제1 비트 및 상기 제2 비트에 의해 제어될 수 있다.That is, the rectifier switching during the first half cycle and the rectifier switching during the second half cycle may be controlled by the first bit and the second bit included in one symbol.
실시 예에서의 무선 전력 수신기는, 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 전송하고, 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에 제2 비트를 전송한다. 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1비트 및 제2 비트를 포함하는 하나의 심볼을 기반으로 데이터 신호를 변조한다. The wireless power receiver in the embodiment transmits a first bit during a first half cycle in which AC power of positive polarity is received, and a second during a second half cycle in which AC power of negative polarity is received. Bit. The wireless power receiver in the embodiment modulates the data signal based on one symbol including the first bit and the second bit.
이에 따르면, 무선 전력 수신기는 하나의 심볼에 2bit의 데이터를 전송할 수 있어 데이터 전송 속도를 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. According to this, the wireless power receiver can transmit 2 bits of data in one symbol, so that the data transmission speed can be doubled compared to the prior art.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 일정 시간 동안 전송되는 데이터 양을 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver according to the embodiment may increase the amount of data transmitted over a period of time to twice that of the prior art.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 데이터 전송 속도 또는 데이터 전송량이 증가하여도 심볼 주기(또는 데이터 변조 속도)는 기존 그대로 유지한다. 이에 따라, 실시 예에서는 BER(Bit Error Rate)을 감소시켜 데이터 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver in the embodiment maintains the symbol period (or data modulation rate) as it is even when the data transmission rate or the data transmission amount increases. Accordingly, in an embodiment, data accuracy may be improved by reducing a bit error rate (BER).
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제어 오류 패킷을 보다 빠른 시간에 무선 전력 송신기로 전송함에 따라 비정상적인 상태에서 전력이 계속하여 수신되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the embodiment can prevent a situation in which power is continuously received in an abnormal state as the control error packet is transmitted to the wireless power transmitter at a faster time.
도 19는 실시 예에 따른 무선 전력 수신기의 백스캐터 신호 복조 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.19 is a flowchart illustrating step-by-step a method for demodulating a backscatter signal of a wireless power receiver according to an embodiment.
도 19를 참조하면, 무선 전력 송신기는 전력 신호의 제1 반주기 동안 쇼트 동작하는 제1 스위치 그룹의 제1 전압 또는 제1 전류에 대한 제1 검출 값을 획득한다(S1510).Referring to FIG. 19, the wireless power transmitter acquires a first detection value for a first voltage or a first current of a first switch group that is short-operated for a first half cycle of a power signal (S1510).
또한, 무선 전력 송신기는 제2 반주기 동안 쇼트 동작하는 제2 스위치 그룹의 제2 전압 또는 제2 전류에 대한 제2 검출 값을 획득할 수 있다(S1520).In addition, the wireless power transmitter may acquire a second detection value for the second voltage or the second current of the second switch group operating in a short period during the second half cycle (S1520).
그리고, 무선 전력 송신기는 제1 검출 값과 기준 값을 비교하고, 이의 비교 결과에 따라 제1 비트를 복조한다(S1530).Then, the wireless power transmitter compares the first detection value with the reference value, and demodulates the first bit according to the comparison result (S1530).
또한, 무선 전력 송신기는 제2 검출 값과 기준 값을 비교하고, 이의 비교 결과에 따라 제2 비트를 복조한다(S1540).In addition, the wireless power transmitter compares the second detection value with the reference value, and demodulates the second bit according to the comparison result (S1540).
이때, 무선 전력 송신기의 복조 방법에 대한 구체적인 내용은 상기 도 8 내지 도 14에서 이미 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.At this time, since the detailed contents of the demodulation method of the wireless power transmitter have already been described in FIGS. 8 to 14, detailed description thereof will be omitted.
실시 예에서의 무선 전력 수신기는, 양(+)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제1 반주기 동안에 제1 비트를 전송하고, 음(-)의 극성의 교류 전력이 수신되는 제2 반주기 동안에 제2 비트를 전송한다. 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제1비트 및 제2 비트를 포함하는 하나의 심볼을 기반으로 데이터 신호를 변조한다. The wireless power receiver in the embodiment transmits a first bit during a first half cycle in which AC power of positive polarity is received, and a second during a second half cycle in which AC power of negative polarity is received. Bit. The wireless power receiver in the embodiment modulates the data signal based on one symbol including the first bit and the second bit.
이에 따르면, 무선 전력 수신기는 하나의 심볼에 2bit의 데이터를 전송할 수 있어 데이터 전송 속도를 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. According to this, the wireless power receiver can transmit 2 bits of data in one symbol, so that the data transmission speed can be doubled compared to the prior art.
또한, 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 일정 시간 동안 전송되는 데이터 양을 종래 대비 2배로 증가시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver according to the embodiment may increase the amount of data transmitted over a period of time to twice that of the prior art.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 데이터 전송 속도 또는 데이터 전송량이 증가하여도 심볼 주기(또는 데이터 변조 속도)는 기존 그대로 유지한다. 이에 따라, 실시 예에서는 BER(Bit Error Rate)을 감소시켜 데이터 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the wireless power receiver in the embodiment maintains the symbol period (or data modulation rate) as it is even when the data transmission rate or the data transmission amount increases. Accordingly, in an embodiment, data accuracy may be improved by reducing a bit error rate (BER).
또한, 실시 예에서의 무선 전력 수신기는 제어 오류 패킷을 보다 빠른 시간에 무선 전력 송신기로 전송함에 따라 비정상적인 상태에서 전력이 계속하여 수신되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the wireless power receiver in the embodiment can prevent a situation in which power is continuously received in an abnormal state as the control error packet is transmitted to the wireless power transmitter at a faster time.
실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 무선 전력 수신기로부터 전송되는 피드백 신호를 보다 빠른 시간 내에 수신할 수 있다. 이에 따르면, 무선 전력 송신기는 무선 전력 수신기로 안정적인 전력을 전송할 수 있어 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The wireless power transmitter in the embodiment may receive a feedback signal transmitted from the wireless power receiver in a faster time. According to this, the wireless power transmitter can transmit stable power to the wireless power receiver, thereby improving operational reliability.
또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는, 인밴드 통신의 피드백 신호에 대한 복조 성능을 개선할 수 있으며, 이를 통한 충전 가능 영역을 극대화시킬 수 있다. 또한, 실시 예에서의 무선 전력 송신기는 복조 성능 열화에 따른 충전 중단 현상을 최소화할 수 있다.In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may improve demodulation performance for the feedback signal of in-band communication, thereby maximizing the chargeable area. In addition, the wireless power transmitter in the embodiment may minimize charging interruption due to deterioration of demodulation performance.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, and the like exemplified in each embodiment may be combined or modified for other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that contents related to such combinations and modifications are included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiments have been mainly described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains are exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
Claims (28)
상기 심볼을 기반으로 정류기를 스위칭하여 상기 데이터 신호를 변조하는 단계를 포함하고,
상기 데이터 신호를 변조하는 단계는
상기 제1 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제1 반주기 동안의 부하를 변경하고,
상기 제2 비트를 기반으로 상기 정류기를 스위칭하여 제2 반주기 동안의 부하를 변경하는
백스캐터 신호 변조 방법.Generating a symbol including the first bit and the second bit based on the data signal;
And modulating the data signal by switching a rectifier based on the symbol,
The step of modulating the data signal is
Switching the rectifier based on the first bit to change the load during the first half cycle,
Switching the rectifier based on the second bit to change the load during the second half cycle
Backscatter signal modulation method.
상기 심볼은 복수개이고,
상기 제1 반주기 동안의 상기 정류기 스위칭 및 상기 제2 반주기 동안의 상기 정류기의 스위칭은 하나의 심볼에 포함된 상기 제1 비트 및 상기 제2 비트에 의해 제어되는
백스캐터 신호 변조 방법.According to claim 1,
A plurality of the symbols,
The rectifier switching during the first half cycle and the switching of the rectifier during the second half cycle are controlled by the first bit and the second bit included in one symbol.
Backscatter signal modulation method.
상기 정류기는,
하프 브릿지 정류기 또는 풀 브릿지 정류기인
백스캐터 신호 변조 방법.According to claim 1,
The rectifier,
Half bridge rectifier or full bridge rectifier
Backscatter signal modulation method.
상기 제1 반주기는,
양의 극성을 가지는 교류 전력이 입력되는 구간이고,
상기 제2 반주기는,
음의 극성을 가지는 교류 전력이 입력되는 구간인
백스캐터 신호 변조 방법.According to claim 1,
The first half cycle,
It is a section where AC power having positive polarity is input,
The second half cycle,
This is the section where AC power with negative polarity is input.
Backscatter signal modulation method.
상기 데이터 신호를 변조하는 단계는
상기 양의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭 및 상기 음의 극성을 가지는 교류 전력의 진폭이 비대칭하도록 상기 데이터 신호를 변조하는 단게를 포함하는
백스캐터 신호 변조 방법.According to claim 4,
The step of modulating the data signal is
And a step of modulating the data signal such that the amplitude of the AC power having the positive polarity and the amplitude of the AC power having the negative polarity are asymmetric.
Backscatter signal modulation method.
상기 제1 반주기 및 상기 제2 반주기는,
하나의 심볼 주기 내에 복수 개가 교번적으로 존재하는
백스캐터 신호 변조 방법.According to claim 1,
The first half cycle and the second half cycle,
Multiples alternately within one symbol period
Backscatter signal modulation method.
상기 전력 신호의 제2 반주기 동안 쇼트되는 제2 스위치 그룹의 제2 전압 또는 제2 전류의 제2 변조를 검출하는 단계;
상기 제1 변조를 이용하여 제1 비트를 복조하는 단계; 및
상기 제2 변조를 이용하여 제2 비트를 복조하는 단계를 포함하는
백스캐터 신호 복조 방법.Detecting a first modulation of a first voltage or a first current of the first switch group shorted during the first half cycle of the power signal;
Detecting a second modulation of a second voltage or a second current of the second switch group shorted during the second half period of the power signal;
Demodulating a first bit using the first modulation; And
And demodulating the second bit using the second modulation.
Method for demodulating backscatter signal.
상기 제1 변조는,
상기 제1 반주기 동안 변경된 상기 전력신호의 진폭에 대응되고,
상기 제2 변조는,
상기 제2 반주기 동안 변경된 상기 전력신호의 진폭에 대응되는
백스캐터 신호 복조 방법.The method of claim 7,
The first modulation,
Corresponds to the amplitude of the power signal changed during the first half cycle,
The second modulation,
Corresponding to the amplitude of the power signal changed during the second half cycle
Method for demodulating backscatter signal.
상기 제1 스위치 그룹은 무선 전력 송신 코일의 일단과 연결되고,
상기 제2 스위치 그룹은 무선 전력 송신 코일의 타단과 연결되는
백스캐터 신호 복조 방법.The method of claim 7,
The first switch group is connected to one end of the wireless power transmission coil,
The second switch group is connected to the other end of the wireless power transmission coil
Method for demodulating backscatter signal.
상기 제1 변조는,
무선전력 수신기의 정류기의 제1 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영되고,
상기 제2 변조는,
상기 정류기의 제2 반주기 동안의 부하 스위칭에 의한 진폭의 차이가 반영되는
백스캐터 신호 복조 방법.The method of claim 7,
The first modulation,
The difference in amplitude due to load switching during the first half cycle of the rectifier of the wireless power receiver is reflected,
The second modulation,
The difference in amplitude due to load switching during the second half cycle of the rectifier is reflected.
Method for demodulating backscatter signal.
상기 수신 코일과 연결되는 정류기;
상기 정류기에 결합되는 스위치; 및
상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 정류기는,
양(+)의 극성을 가지는 교류 전력을 정류하는 제1 다이오드 그룹; 및
음(-)의 극성을 가지는 교류 전력을 정류하는 제2 다이오드 그룹을 포함하고,
상기 스위치는,
상기 제1 다이오드 그룹과 연결되는 제1 스위치; 및
상기 제2 다이오드 그룹과 연결되는 제2 스위치를 포함하는
무선 전력 수신기.Receiving coil;
A rectifier connected to the receiving coil;
A switch coupled to the rectifier; And
It includes a control unit for controlling the switch,
The rectifier,
A first diode group for rectifying AC power having positive polarity; And
And a second diode group rectifying AC power having negative polarity,
The switch,
A first switch connected to the first diode group; And
And a second switch connected to the second diode group.
Wireless power receiver.
상기 제어부는,
상기 양의 극성을 가지는 교류전력의 진폭 및 상기 음의 극성을 가지는 교류전력의 진폭이 비대칭 하도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하는
무선 전력 수신기.The method of claim 11,
The control unit,
Controlling the first switch and the second switch so that the amplitude of the AC power having the positive polarity and the amplitude of the AC power having the negative polarity are asymmetrical
Wireless power receiver.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
MOSFET으로 구성되는
무선 전력 수신기.The method of claim 11,
The first switch and the second switch,
Consisting of MOSFET
Wireless power receiver.
상기 제1 다이오드 그룹은,
상기 수신 코일의 일단에 애노드가 연결되고, 부하의 일단에 캐소드가 연결되는 제1 다이오드; 및
상기 부하의 타단에 애노드가 연결되고, 상기 수신 코일의 타단에 캐소드가 연결되는 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 스위치는,
상기 제1 다이오드 또는 상기 제2 다이오드와 병렬로 연결되는
무선 전력 수신기.The method of claim 11,
The first diode group,
A first diode having an anode connected to one end of the receiving coil and a cathode connected to one end of the load; And
An anode is connected to the other end of the load, and a second diode to which a cathode is connected to the other end of the receiving coil,
The first switch,
It is connected in parallel with the first diode or the second diode
Wireless power receiver.
상기 제1 스위치와 상기 제1 다이오드 또는 제2 다이오드 사이에 배치되는 제1 커패시터를 포함하는
무선 전력 수신기.The method of claim 14,
And a first capacitor disposed between the first switch and the first diode or the second diode.
Wireless power receiver.
상기 제2 다이오드 그룹은,
상기 수신 코일의 타단에 애노드가 연결되고, 부하의 타단에 캐소드가 연결되는 제3 다이오드; 및
상기 부하의 일단에 애노드가 연결되고, 상기 수신 코일의 일단에 캐소드가 연결되는 제4 다이오드를 포함하고,
상기 제2 스위치는,
상기 제3 다이오드 또는 상기 제4 다이오드와 병렬로 연결되는
무선 전력 수신기.The method of claim 11,
The second diode group,
A third diode having an anode connected to the other end of the receiving coil and a cathode connected to the other end of the load; And
And a fourth diode connected to one end of the load and a cathode connected to one end of the receiving coil,
The second switch,
It is connected in parallel with the third diode or the fourth diode
Wireless power receiver.
상기 제2 스위치와 상기 제3 다이오드 또는 상기 제4 다이오드 사이에 배치되는 제2 커패시터를 더 포함하는
무선 전력 수신기.The method of claim 16,
Further comprising a second capacitor disposed between the second switch and the third diode or the fourth diode
Wireless power receiver.
상기 수신 코일과 연결되는 정류기;
상기 정류기에 결합되는 스위치; 및
상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
데이터 신호에 기반하여 제1 비트 및 제2 비트를 포함하는 심볼을 생성하고,
상기 심볼을 기반으로 상기 스위치를 제어하여 상기 데이터 신호를 변조하고,
상기 스위치는
상기 제1 비트를 기반으로 제1 반주기 동안의 부하를 변경하는 제1 스위치, 및
상기 제2 비트를 기반으로 제2 반주기 동안의 부하를 변경하는 제2 스위치를 포함하는
무선 전력 수신기.Receiving coil;
A rectifier connected to the receiving coil;
A switch coupled to the rectifier; And
It includes a control unit for controlling the switch,
The control unit
Generate a symbol including the first bit and the second bit based on the data signal,
Modulating the data signal by controlling the switch based on the symbol,
The switch
A first switch for changing the load during the first half cycle based on the first bit, and
And a second switch for changing the load during the second half cycle based on the second bit.
Wireless power receiver.
상기 정류기는 브릿지 정류기이고,
상기 브릿지 정류기는 제1 내지 4 다이오드를 포함하고,
상기 제1 스위치는 제2 다이오드 양단에 연결되고,
상기 제2 스위치는 상기 제1 다이오드 양단에 연결되는
무선 전력 수신기.The method of claim 18,
The rectifier is a bridge rectifier,
The bridge rectifier includes first to fourth diodes,
The first switch is connected to both ends of the second diode,
The second switch is connected to both ends of the first diode
Wireless power receiver.
상기 제어부는,
상기 제1 반주기는,
양의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간이고,
상기 제2 반주기는,
음의 극성의 교류 전력이 입력되는 구간이며,
상기 제1 스위치가 연결된 상기 제2 다이오드는,
음의 극성의 교류 전력이 정류되는 경로 상에 배치되고,
상기 제2 스위치가 연결된 상기 제1 다이오드는,
양의 극성의 교류 전력이 정류되는 경로 상에 배치된
무선 전력 수신기.The method of claim 19,
The control unit,
The first half cycle,
It is a section where AC power of positive polarity is input,
The second half cycle,
This is the section where AC power of negative polarity is input,
The second diode to which the first switch is connected,
It is arranged on a path in which AC power of negative polarity is rectified,
The first diode to which the second switch is connected,
A positive polarity alternating current is placed on the rectifying path.
Wireless power receiver.
상기 송신 코일과 연결되고 제1 스위치 그룹 및 제2 스위치 그룹을 포함하는 인버터;
상기 인버터에 연결된 센서; 및
상기 인버터를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 센서는 상기 제1 스위치 그룹이 쇼트상태일 때 상기 교류 전력 신호의 제1 반주기 동안의 제1 전압 또는 제1 전류의 제1 변조를 검출하고,
상기 제2 스위치 그룹이 쇼트상태일 때 상기 교류 전력 신호의 제2 반주기 동안의 제2 전압 또는 제2 전류의 제2 변조를 검출하고,
상기 제어부는,
상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 스위치 그룹의 온/오프를 제어하고,
상기 제1 변조를 이용하여 제1 비트를 복조하고,
상기 제2 변조를 이용하여 제2 비트를 복조하는
무선 전력 송신기.A transmitting coil that transmits an AC power signal;
An inverter connected to the transmitting coil and including a first switch group and a second switch group;
A sensor connected to the inverter; And
It includes a controller for controlling the inverter,
The sensor detects a first modulation of a first voltage or a first current during the first half cycle of the AC power signal when the first switch group is in a short state,
Detecting a second modulation of a second voltage or a second current during the second half cycle of the AC power signal when the second switch group is in a short state,
The control unit,
Control the on/off of the first switch group and the second switch group,
Demodulate the first bit using the first modulation,
Demodulating the second bit using the second modulation
Wireless power transmitter.
상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 스위치 그룹은 반주기를 기준으로 교번적으로 쇼트/오픈되는
무선 전력 송신기.The method of claim 21,
The first switch group and the second switch group are alternately short/open based on a half cycle
Wireless power transmitter.
상기 센서는,
상기 제1 스위치 그룹과 연결되는 제1 센서 및 상기 제2 스위치 그룹과 연결되는 제2 센서를 포함하는
무선전력 송신기.The method of claim 21,
The sensor,
And a first sensor connected to the first switch group and a second sensor connected to the second switch group.
Wireless power transmitter.
상기 제1 스위치 그룹은
제1 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 전력 신호를 스위칭하고,
상기 제2 스위치 그룹은
제2 방향으로 상기 송신 코일의 전압이 인가되도록 상기 교류 전력 신호를 스위칭하는
무선전력 송신기.The method of claim 21,
The first switch group
Switching the AC power signal so that a voltage of the transmitting coil is applied in a first direction,
The second switch group
Switching the AC power signal so that the voltage of the transmitting coil is applied in the second direction
Wireless power transmitter.
상기 제1 변조는
상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제1 방향에 대응되는 진폭 차이에 따라 0 또는 1의 비트 신호가 포함되고,
상기 제2 변조는
상기 송신 코일의 전압 또는 전류의 상기 제2 방향에 대응되는 진폭 차이에 따라 0 또는 1의 비트 신호가 포함되는
무선 전력 송신기.The method of claim 21,
The first modulation
A bit signal of 0 or 1 is included according to an amplitude difference corresponding to the first direction of the voltage or current of the transmitting coil,
The second modulation
A bit signal of 0 or 1 is included according to an amplitude difference corresponding to the second direction of the voltage or current of the transmitting coil.
Wireless power transmitter.
상기 교류 전력 신호는 무선전력 수신기에 의해 제1 방향 및 제2 방향이 비대칭 진폭 변조되는
무선 전력 송신기.The method of claim 21,
The AC power signal is asymmetric amplitude modulated in the first direction and the second direction by the wireless power receiver
Wireless power transmitter.
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 다른 극성방향인
무선 전력 송신기.The method of claim 21,
The first direction and the second direction are different polar directions
Wireless power transmitter.
상기 제1 스위치 그룹은
전력 공급 라인과 상기 송신 코일의 일단 사이에 배치되는 제1 스위치 및
상기 송신 코일의 일단과 접지 라인 사이에 연결된 제 2 스위치를 포함하고,
상기 제2 스위치 그룹은 상기 전력 공급 라인과 상기 송신 코일의 타단 사이에 배치되는 제3 스위치 및
상기 송신 코일의 타단과 상기 접지 라인 사이에 연결된 제4 스위치를 포함하고,
상기 제1 센서는
상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제1 스위치 사이에 배치되고,
상기 제2 센서는
상기 직류 전력 공급 라인과 상기 제3 스위치 사이에 배치되는
무선 전력 송신기.The method of claim 23,
The first switch group
A first switch disposed between the power supply line and one end of the transmitting coil, and
A second switch connected between one end of the transmitting coil and a ground line,
The second switch group includes a third switch disposed between the power supply line and the other end of the transmission coil, and
And a fourth switch connected between the other end of the transmitting coil and the ground line,
The first sensor
Disposed between the DC power supply line and the first switch,
The second sensor
Disposed between the DC power supply line and the third switch
Wireless power transmitter.
Priority Applications (1)
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WITB | Written withdrawal of application |