KR101901703B1 - Wireless power transmitter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치가 공개된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 브리지 회로를 형성하는 복수개의 스위칭 소자들을 포함하고, 복수개의 제어 신호들에 응답하여 교류 전압을 출력하는 변환부, 공진 커패시터와 공진 코일을 포함하고, 상기 교류 전압을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 공진부, 및 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 응답하여 상기 교류 전압의 크기가 실질적으로 0이 되는 시간인 데드 타임을 설정하는 제어부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a wireless power transmission apparatus is disclosed. A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a conversion unit including a plurality of switching elements forming a bridge circuit and outputting an AC voltage in response to a plurality of control signals, a resonant capacitor and a resonant coil A resonance unit receiving the AC voltage and transmitting power wirelessly, and a control unit setting a dead time in which the magnitude of the AC voltage is substantially zero in response to a signal received from the wireless power receiving apparatus .
Description
무선 전력 송신 장치{Wireless power transmitter}[0001] Wireless power transmitter [0002]
최근들어 무선충전이 가능한 모바일 장치들이 많이 출시되고 있다. 이에 따라 모바일 장치들로 전력을 무선으로 송신하는 무선 전력 송신 장치들도 많이 출시되고 있다. 이러한 무선 전력 송신 장치들에 대하여, 재료비를 절감하기 위한 연구와 함께, 다양한 요구 조건을 만족하면서도 사용하기 편리하고 무선 전력 전송 효율도 향상시키기 위한 연구도 지속적으로 이루어지고 있다.Recently, many mobile devices capable of wireless charging have been introduced. Accordingly, many wireless power transmission devices for wirelessly transmitting power to mobile devices have been introduced. For such wireless power transmission devices, studies are being conducted to reduce the material cost, to satisfy various requirements, and to improve the wireless power transmission efficiency.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a wireless power transmission apparatus for wirelessly transmitting power is provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 브리지 회로를 형성하는 복수개의 스위칭 소자들을 포함하고, 복수개의 제어 신호들에 응답하여 교류 전압을 출력하는 변환부, 공진 커패시터와 공진 코일을 포함하고, 상기 교류 전압을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 공진부, 및 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 응답하여 상기 교류 전압의 크기가 실질적으로 0이 되는 시간인 데드 타임을 설정하는 제어부를 포함한다.A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a conversion unit including a plurality of switching elements forming a bridge circuit and outputting an AC voltage in response to a plurality of control signals, a resonant capacitor and a resonant coil A resonance unit receiving the AC voltage and transmitting power wirelessly, and a control unit setting a dead time in which the magnitude of the AC voltage is substantially zero in response to a signal received from the wireless power receiving apparatus .
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 브리지 회로를 형성하는 복수개의 스위칭 소자들을 포함하고, 복수개의 제어 신호들에 응답하여 교류 전압을 출력하는 변환부, 공진 커패시터와 공진 코일을 포함하고, 상기 교류 전압을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 공진부, 및 상기 복수개의 제어 신호들의 듀티를 고정하고, 상기 복수개의 제어 신호들의 주파수를 가변하여 출력하는 제1 모드 동작과, 상기 복수개의 제어 신호들의 듀티 및 주파수를 고정하고, 상기 복수개의 제어 신호들 중 적어도 2개의 제어 신호들 사이의 위상차를 가변시켜 출력하는 제2 모드 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.A wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention includes a conversion unit including a plurality of switching elements forming a bridge circuit and outputting an AC voltage in response to a plurality of control signals, a resonant capacitor and a resonant coil A first mode operation for fixing the duty of the plurality of control signals and varying the frequency of the plurality of control signals and outputting the frequency of the plurality of control signals; And a controller for performing a second mode operation of fixing the duty and frequency of the signals and varying the phase difference between at least two control signals of the plurality of control signals.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신 장치의 제작에 필요한 부품의 수를 감소시켜 무선 전력 송신 장치를 소형화할 수 있음과 동시에 재료비를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법은 전력을 무선으로 송신함에 있어서 만족시켜야 하는 다양한 제한 사항들을 모두 만족시키면서도 무선 전력 전송이 가능한 범위를 보다 넓히는 등 사용자가 보다 편리하게 사용할 수 있음과 동시에, 무선 전력 전송 효율도 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법은 전력 전송을 보다 정밀하게 제어함으로써, 불필요하게 소모되는 전력 낭비를 방지할 수 있음과 동시에, 무선 전력 수신 장치의 과열이나 소자 손상 등을 방지할 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 수신 장치의 존재 유무 등을 판단하기 위한 신호의 생성시 발생할 수 있는 돌입 전류 및 피크성 전류를 저감할 수 있으며, 이로 인하여 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하는 검출 모드 동작의 안정화를 도모할 수 있다.Therefore, the wireless power transmission apparatus and the wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention can reduce the number of components required for manufacturing the wireless power transmission apparatus, thereby miniaturizing the wireless power transmission apparatus and reducing the material cost have. In addition, a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention allow a wireless power transmission to be widened while satisfying various limitations to be satisfied in transmitting wireless power, It can be used conveniently, and the wireless power transmission efficiency can also be improved. In addition, the wireless power transmission apparatus and wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention can precisely control power transmission, thereby preventing waste of power unnecessarily consumed, and at the same time, It is possible to prevent damage to the device or the like. In addition, the wireless power transmission apparatus and wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention can reduce an inrush current and a peak current that may occur in generating a signal for determining the presence or absence of a wireless power receiving apparatus Thus, it is possible to stabilize the detection mode operation for determining whether or not the wireless power receiving apparatus is present.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 거리에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 정렬(alignment) 정도에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 무선 전력 수신 장치 사이의 배터리의 충전량에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 무선 전력 송신 장치의 송전 코일과 무선 전력 수신 장치의 수전 코일 사이의 전압 이득과 동작 주파수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7 내지 도 16 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 초기 동작 모드의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 대기 동작 모드의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 초기 동작 모드 및 대기 동작 모드에서 승압 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 20 내지 도 29 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다.
도 30 및 도 31 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에서, 조정하는 변수를 변경하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 32 내지 도 53 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도 또는 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 54는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 코일 전류와 출력 전압을 도시하는 도면이다.
도 55는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서 듀티의 변화에 따른 승압 전압과 출력 전압을 도시하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an application example of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram for explaining how the operation of a wireless power transmission apparatus for transmitting power required by a wireless power receiving apparatus varies depending on a distance between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus.
4 is a diagram for explaining how the operation of a wireless power transmission apparatus for transmitting power required by a wireless power receiving apparatus varies according to an alignment degree between the wireless power transmitting apparatus and the wireless power receiving apparatus.
5 is a view for explaining how the operation of the wireless power transmission apparatus for transmitting power required by the wireless power receiving apparatus varies depending on the amount of the battery charged between wireless power receiving apparatuses.
6 is a diagram showing the relationship between the voltage gain and the operating frequency between the power transmission coil of the wireless power transmission device and the power reception coil of the wireless power reception device.
7 to 16 are views schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
17 is a flowchart illustrating an operation of an initial operation mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
18 is a flowchart illustrating an operation of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
19 is a diagram for explaining the change in the boosted voltage in the initial operation mode and the standby operation mode of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to the embodiment of the present invention.
20 to 29 are diagrams for explaining the operation in the power transmission mode of the wireless power transmission apparatus or wireless power transmission method according to the embodiment of the present invention, respectively, wherein the control for controlling the switching elements of the wireless power transmission apparatus Signal waveforms.
30 and 31 are views for schematically explaining a process of changing a variable to be adjusted in a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
Each of Figures 32 to 53 is an operational flowchart for explaining the operation in the power transmission mode of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to the embodiment of the present invention or a diagram for explaining the change of the operation frequency and the operation duty to be.
54 is a diagram showing a coil current and an output voltage of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 55 is a diagram illustrating a step-up voltage and an output voltage according to a duty change in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating an application example of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(1) 및 무선 전력 수신 장치(2)는 자기적으로 결합하여 무선으로 전력을 송신 및 수신할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신 장치(1) 및 무선 전력 수신 장치(2)는 자기 공명 및 자기 유도 중 적어도 하나의 방식으로 결합할 수 있다. Referring to FIG. 1, the wireless
무선 전력 수신 장치(2)는 수신한 전력을 전자 기기(3)에 제공할 수 있다. 전자 기기(3)는 무선 전력 수신 장치(2)로부터 제공받은 전력을 이용하여 내부의 배터리를 충전하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(2)는 전자 기기(3) 내에 일 구성으로서 존재하거나, 전자 기기(3)에 연결되는 별도의 장치일 수 있다.The wireless
도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(2)는 무선 전력 송신 장치(1)에 인접하여 배치되어 있으나, 무선 전력 송신 장치(1)와의 상대적 거리 또는 무선 전력 송신 장치(1)와 무선 전력 수신 장치(2) 사이의 정렬(alignment) 상태가 변동될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)는 무선 전력 수신 장치(2)와의 거리가 멀어지거나 정렬 상태가 나빠지는 등의 이유로 무선 전력 수신 장치(2)가 필요로 하는 전력을 충분히 수신하지 못하는 경우, 전자 기기(3)의 배터리를 급속으로 충전하고자 하거나 전자 기기(3)의 배터리가 방전 상태에 가까운 등의 이유로 큰 전력을 필요로 하는 경우, 및/또는 기타 필요한 경우에 부스트 모드로 동작하여, 무선 전력 수신 장치(2)에 안정적으로 전력을 전송할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)는 무선 전력 수신 장치(2)와의 거리가 가까워지거나 정렬 상태가 좋아지는 등의 이유로 무선 전력 수신 장치(2)가 필요로 하는 전력 이상을 수신하는 경우, 전자 기기(3)의 배터리가 완전 충전 상태에 가까운 등의 이유로 작은 전력을 필요로 하는 경우, 및/또는 기타 필요한 경우에 리듀스 모드로 동작하여 불필요한 전력 소모를 방지하고 무선 전력 수신 장치(2) 및/또는 전자 기기(3)의 과열 등을 방지할 수도 있다.1, the wireless
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 개략적으로 설명하기 위한 동작 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of wireless power transmission according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은 무선 전력 송신 장치(1)에서 수행될 수 있다. 도 2의 흐름도는 시계열적인 순서로 도시되어 있으나, 일부 순서가 변경되거나 생략되어 진행될 수 있고, 또한 일부 단계가 주기적으로 반복될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 송신 장치(1)는 아날로그 핑 단계(Analog Ping Phase)(S10 단계) 및 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase)(S20 단계)에 주기적으로 진입할 수 있다. The wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention can be performed in the wireless
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법은 아날로그 핑 단계(Analog Ping Phase)에 진입하는 것으로 시작할 수 있다(S10 단계).Referring to FIGS. 1 and 2, the wireless power transmission method according to an exemplary embodiment of the present invention may start with entering an analog ping phase (step S10).
아날로그 핑 단계에서, 무선 전력 송신 장치(1)는 아날로그 핑 신호를 송출할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는 송출 중인 아날로그 핑 신호의 임피던스 레벨 등이 변화하는 경우, 외부 물체가 무선 전력 송신 장치(1)의 주변에 위치한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(1)는 송전 코일 또는 기타 별개의 코일을 통해 아날로그 핑 신호를 송출하고, 아날로그 핑 신호를 송출한 코일의 임피던스 변화 또는 아날로그 핑 신호의 레벨 변화를 이용하여 외부 물체가 무선 전력 송신 장치(1) 주변에 위치하고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 아날로그 핑 신호는 설정된 주기에 따라 송출될 수 있다. In the analogue step, the wireless
무선 전력 송신 장치(1)는 아날로그 핑 단계에서 소정의 외부 물체가 인접한 것으로 판단하면, 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase)로 진입할 수 있다(S20 단계). 또는, 무선 전력 송신 장치(1)는 설정된 주기에 따라 디지털 핑 단계로 진입할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(1)는 디지털 핑 단계에서 디지털 핑 신호를 송출하여, 무선 전력 송신 장치(1)에 인접한 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인지 판단할 수 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(1)는 디지털 핑 신호를 송출한 후, 무선 전력 수신 장치(2)로부터 응답 신호가 수신되는지 여부에 따라 인접한 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인지 여부를 판단할 수 있다.When the wireless
무선 전력 송신 장치(1)는 디지털 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호에 따라 인식 및 구성 단계(Identification & Configuration Phase)로 진입할 수 있다(S30 단계). 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인 경우, 무선 전력 수신 장치는 수신한 디지털 핑 신호에 대한 응답 신호를 송출할 수 있다. 무선 전력 수신 장치의 응답 신호는 신호 세기 정보, 무선 전력 수신 장치의 종류에 대한 정보, 입력 전압 세기에 대한 정보, 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력에 대한 정보, 및 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력과 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 차이를 나타내는 에러값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 무선 전력 송신 장치(1)는 디지털 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호를 이용하여 대상 및 전력 요구를 확인할 수 있다. The wireless
이 후, 무선 전력 송신 장치(1)는 전력 전송 단계(Power transfer Phase)로 진입할 수 있다(S40 단계). 무선 전력 송신 장치(1)는 인식 및 구성 단계(Identification & Configuration Phase)에서 확인된 정보를 이용하여 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 제공할 수 있다.Thereafter, the wireless
전력 전송 단계(S40)에서, 무선 전력 송신 장치(1)는 노멀 모드, 부스트 모드, 또는 리듀스 모드로 동작할 수 있다. In the power transmission step S40, the wireless
노멀 모드는 무선 전력 수신 장치(2)가 수신하는 전력의 크기가 중간 정도인 모드일 수 있다. 노멀 모드는 무선 전력 송신 장치(1)의 스위칭 소자를 제어하기 위한 제어 신호의 듀티가 임의의 값으로 고정되고 무선 전력 송신 장치(1)의 동작 주파수가 미리 설정된 기준 범위 내에서 가변되는 동작 모드일 수 있다. 듀티가 고정되는 값은 상술한 아날로그 핑 및/또는 디지털 핑 신호, 기타 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하기 위한 신호를 송신하기 위해 생성되는 제어 신호의 듀티일 수 있다. 동작 주파수의 기준 범위는 정해진 표준 기타 다른 제약들에 의해 사용 가능한 주파수 범위일 수도 있고, 상기 사용 가능한 주파수 범위 내에서 무선 전력 수신 장치의 발열량 또는 무선 전력 송신 장치를 이용하여 충전하려는 공간적 영역의 범위 등을 고려하여 결정된 범위일 수도 있고, 무선 전력 송신 장치(1)와 무선 전력 수신 장치(2) 사이의 전력 전송 특성 등을 고려하여 결정된 범위일 수도 있다. The normal mode may be a mode in which the power received by the wireless
부스트 모드는 노멀 모드와 비교하여 무선 전력 수신 장치(2)가 보다 큰 크기의 전력을 수신하도록 동작하는 무선 전력 송신 장치(1)의 동작 모드이다. 무선 전력 송신 장치(1)는 듀티를 조정하거나, 동작 주파수를 상기 기준 범위보다 더 작게 조정하여 무선 전력 수신 장치(2)가 보다 큰 전력을 수신하도록 할 수 있다. The boost mode is an operating mode of the wireless
리듀스 모드는 노멀 모드와 비교하여 무선 전력 수신 장치(2)가 보다 작은 크기의 전력을 수신하도록 동작하는 무선 전력 송신 장치(1)의 동작 모드이다. 무선 전력 송신 장치(1)는 듀티를 조정하거나, 동작 주파수를 상기 기준 범위보다 더 크게 조정하여 무선 전력 수신 장치(2)가 보다 작은 전력을 수신하도록 할 수 있다.The redundancy mode is an operation mode of the wireless
상기 듀티는 무선 전력 송신 장치(1)의 공진부로 인가되는 전압의 크기를 결정하는 듀티(이하, 동작 듀티)일 수도 있고, 무선 전력 송신 장치(1)의 공진부로 소정의 크기를 가지는 전압이 인가되는 시간을 결정하는 듀티(이하, 인버터 듀티)일 수도 있다.The duty may be a duty that determines the magnitude of the voltage applied to the resonant part of the wireless
무선 전력 송신 장치(1)는 노멀 모드, 부스트 모드, 및 리듀스 모드 중 일부 모드만을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(1)는 노멀 모드와 부스트 모드로만 동작할 수도 있고, 노멀 모드와 리듀스 모드로만 동작할 수도 있고, 부스트 모드와 리듀스 모드로만 동작할 수도 있다. The wireless
도 2에서는 무선 전력 송신 장치(1)가 무선 전력 수신 장치(2)의 존재 여부를 판단하기 위해 아날로그 핑 신호와 디지털 핑 신호를 이용하는 경우를 예시하고 있으나, 무선 전력 송신 장치(1)는 핑 신호가 아닌 다른 신호를 이용하여 무선 전력 수신 장치(2)의 존재 여부를 판단할 수도 있다.2, the wireless
또한, 도 2에서는 무선 전력 송신 장치(1)가 무선 전력 수신 장치(2)의 존재 여부를 판단하기 위해 아날로그 핑 단계와 디지털 핑 단계를 수행하는 경우를 예시하고 있으나, 무선 전력 송신 장치(1)는 이와 다른 방식으로 무선 전력 수신 장치(2)의 존재 여부를 판단할 수도 있다. 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(1)는 블루투스 등과 같은 별도의 근거리 통신 회로 등을 이용하여 무선 전력 수신 장치(2)의 존재 여부를 판단할 수도 있고, 하나의 단계 또는 셋 이상의 단계들을 통해서 외부 물체의 근접 여부 및 근접한 물체가 무선 전력 수신 장치인지 여부를 판단할 수도 있다.2 illustrates a case where the wireless
도 3은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 거리에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 수신 장치(2)를 포함하는 전자 기기(3)와 무선 전력 송신 장치(1)를 나타낸 것이다.3 is a diagram for explaining how the operation of a wireless power transmission apparatus for transmitting power required by a wireless power reception apparatus varies depending on a distance between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus, (3) and a wireless power transmission device (1).
도 3은 상황 (a1) 내지 상황 (c1)를 도시하고 있으며, 상황 (a1)는 무선 전력 수신 장치(2)가 무선 전력 송신 장치(1) 상에 놓여진 경우를 나타내고, 상황 (b1)는 무선 전력 수신 장치(2)가 무선 전력 송신 장치(1)로부터 이격 임계 거리(Dt) 이하로 이격된 경우를 나타내고, 상황 (c1)는 무선 전력 수신 장치(2)가 무선 전력 송신 장치(1)로부터 이격 임계 거리(Dt) 이상 이격된 경우를 나타낸다.3 shows situation a1 to situation c1 and situation a1 shows the case where the wireless
상황 (a1) 또는 상황 (b1)과 비교할 때, 상황 (c1)의 경우 무선 전력 수신 장치(2)가 필요로 하는 크기의 전력을 수신하기 위해서, 무선 전력 송신 장치(1)는 보다 큰 크기를 가지는 전력을 송신하여야 한다. 반대로, 상황 (b1) 또는 상황 (c1)과 비교할 때, 상황 (a1)의 경우 무선 전력 송신 장치(1)가 보다 작은 크기를 가지는 전력을 송신하더라도 무선 전력 수신 장치(2)는 필요로 하는 크기의 전력을 수신할 수 있다.In the situation c1, in order to receive the power of the size required by the wireless
도시된 예에서 이격 임계 거리(Dt)는 노멀 모드에서 최대 전력으로 송출 시 유효한 충전 거리일 수 있다. In the illustrated example, the spacing threshold distance Dt may be a charging distance that is effective when transmitting at maximum power in the normal mode.
무선 전력 송신 장치(1)는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 거리가 이격 임계 거리 이하인 경우에 노멀 모드로 동작할 수 있다. 즉, 상황 (a1) 및/또는 상황 (b1)에서, 무선 전력 송신 장치(1)는 듀티를 고정하고 스위치들의 동작 주파수를 변경하여 출력을 조절하는 노멀 모드로 동작할 수 있다.The wireless
한편, 무선 전력 송신 장치(1)와 무선 전력 수신 장치(2) 사이의 거리가 이격 임계 거리(Dt) 이상인 경우, 무선 전력 송신 장치(1)는 부스트 모드로서 동작하여 보다 강한 출력을 형성할 수 있다. 즉, 상황 (c1)에서 무선 전력 송신 장치(1)는 듀티를 조정하거나, 주파수를 추가적으로 조정할 수 있다.On the other hand, when the distance between the wireless
또는, 무선 전력 송신 장치(1)는 상황 (b1)에서는 노멀 모드로 동작하고, 상황 (a1)에서는 리듀스 모드로 동작할 수도 있다.Alternatively, the wireless
도 4는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 정렬(alignment) 정도에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 수신 장치(2)를 포함하는 전자 기기(3)와 무선 전력 송신 장치(1)를 나타낸 것이다.FIG. 4 is a diagram for explaining how the operation of a wireless power transmission apparatus for transmitting power required by a wireless power receiving apparatus varies according to an alignment degree between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus, 1 shows an
도 4는 상황 (a2) 내지 상황 (c2)를 도시하고 있으며, 상황 (a2)는 무선 전력 수신 장치(2)의 중심과 무선 전력 송신 장치(1)의 중심이 일치하는 경우를 나타내고, 상황 (b2)는 무선 전력 수신 장치(2)의 중심과 무선 전력 송신 장치(1)의 중심 사이의 거리(L1)가 이격 임계 거리(Lt) 이하로 이격된 경우를 나타내고, 상황 (c2)는 무선 전력 수신 장치(2)의 중심과 무선 전력 송신 장치(1)의 중심 사이의 거리(L2)가 가 이격 임계 거리(Lt) 이상 이격된 경우를 나타낸다.4 shows situations a2 to c2 and situation a2 shows the case where the center of the wireless
상황 (a2) 또는 상황 (b2)과 비교할 때, 상황 (c2)의 경우 무선 전력 수신 장치(2)가 필요로 하는 크기의 전력을 수신하기 위해서, 무선 전력 송신 장치(1)는 보다 큰 크기를 가지는 전력을 송신하여야 한다. 반대로, 상황 (b2) 또는 상황 (c2)과 비교할 때, 상황 (a2)의 경우 무선 전력 송신 장치(1)가 보다 작은 크기를 가지는 전력을 송신하더라도 무선 전력 수신 장치(2)는 필요로 하는 크기의 전력을 수신할 수 있다.In the situation c2, in order to receive the power of the size required by the wireless
도시된 예에서 이격 임계 거리(Lt)는 노멀 모드에서 최대 전력으로 송출 시 유효한 충전 거리일 수 있다.In the illustrated example, the spacing threshold distance Lt may be a charging distance that is effective when transmitting at maximum power in the normal mode.
도 3에서 설명한 것과 유사하게, 상황 (a2) 및/또는 상황 (b2)에서 무선 전력 송신 장치(1)는 노멀 모드로 동작할 수 있다. 상황 (c2)에서 무선 전력 송신 장치(1)는 부스트 모드로 동작할 수 있다. 또는, 상황 (a2)에서 무선 전력 송신 장치(1)는 리듀스 모드로 동작할 수도 있다.3, the wireless
도 5는 무선 전력 수신 장치 사이의 배터리의 충전량에 따라 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력을 송신하기 위한 무선 전력 송신 장치의 동작이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining how the operation of the wireless power transmission apparatus for transmitting power required by the wireless power receiving apparatus varies depending on the amount of the battery charged between wireless power receiving apparatuses.
배터리의 충전량이 완전 충전에 가까운 경우(상황 (a3)), 무선 전력 수신 장치는 보다 작은 크기의 전력을 요구할 수 있고, 배터리의 충전량이 방전에 가까운 경우(상황 (c3)), 무선 전력 수신 장치는 보다 큰 크기의 전력을 요구할 수 있다.When the amount of charge of the battery is close to full charge (situation (a3)), the wireless power receiving apparatus can request a smaller size of power, and when the amount of charge of the battery is close to discharge (situation (c3) May require a larger amount of power.
무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 응답하여 동작 모드를 결정할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신 장치는 상황 (b3)인 경우에 노멀 모드로 동작할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 상황 (c3)인 경우에 부스트 모드로 동작할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치는 상황(a3)인 경우에 리듀스 모드로 동작할 수 있다.The wireless power transmission device may determine an operation mode in response to a signal received from the wireless power reception device. At this time, the wireless power transmission apparatus can operate in the normal mode in the situation (b3). Further, the wireless power transmission apparatus can operate in the boost mode in the situation c3. Further, the wireless power transmission apparatus can operate in the redundancy mode in the situation (a3).
도 6은 무선 전력 송신 장치의 송전 코일과 무선 전력 수신 장치의 수전 코일 사이의 전압 이득과 동작 주파수 사이의 관계를 도시하는 도면 도면으로서, X축은 동작 주파수를, Y축은 전압 이득을 각각 나타낸다.6 is a diagram showing the relationship between the voltage gain and the operating frequency between the power transmission coil of the wireless power transmission apparatus and the power reception coil of the wireless power reception apparatus, wherein the X axis represents the operating frequency and the Y axis represents the voltage gain.
도 6을 참고하여 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명한다.The operation of the wireless power transmission apparatus will be described with reference to FIG.
무선 전력 송신 장치는 노멀 모드에서 스위치들의 듀티를 고정하고, 동작 주파수를 제1 기준 주파수(f1)과 제2 기준 주파수(f2) 사이에서 조정할 수 있다. 노멀 모드에서의 듀티는 무선 전력 송신 장치가 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하기 위해 사용한 신호의 듀티일 수 있다. 노멀 모드에서, 무선 전력 수신 장치가 다소 멀어지거나 또는 보다 큰 크기의 전력을 필요로 하는 경우 무선 전력 송신 장치는 주파수를 감소시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시킬 수 있다. 또는, 노멀 모드에서, 무선 전력 수신 장치가 다소 가까워지거나 또는 보다 작은 크기의 전력을 필요로 하는 경우 무선 전력 송신 장치는 주파수를 증가시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 감소되도록 할 수 있다.The wireless power transmission apparatus can fix the duty of the switches in the normal mode and adjust the operating frequency between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2. The duty in the normal mode may be the duty of the signal used by the wireless power transmission apparatus to determine whether or not the wireless power reception apparatus is present. In the normal mode, the wireless power transmitting device may increase the magnitude of the power received by the wireless power receiving device by reducing the frequency if the wireless power receiving device is somewhat distant or requires a larger amount of power. Alternatively, in the normal mode, if the wireless power receiving apparatus is somewhat closer or requires a smaller amount of power, the wireless power transmitting apparatus may increase the frequency so that the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus may be reduced have.
한편, 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력이 노멀 모드에서 무선 전력 수신 장치가 수신할 수 있는 전력의 최대값보다 큰 경우, 무선 전력 송신 장치는 노멀 모드에서 무선 전력 수신 장치가 수신할 수 있는 크기 이상의 전력을 무선 전력 수신 장치가 수신할 수 있도록, 동작 모드를 부스트 모드로 변경할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치의 동작 주파수는 제1 기준 주파수(f1)로 고정되고, 듀티가 조정될 수 있다. 나아가, 듀티를 규정된 범위의 한계값까지 증가시켜도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 충분히 크지 않은 경우, 무선 전력 송신 장치는 듀티를 상기 한계값으로 고정시킨 후, 동작 주파수를 추가적으로 감소시킬 수 있다. 부스트 모드에서의 구체적인 동작은 후술한다.On the other hand, when the power required by the wireless power receiving apparatus is larger than the maximum value of the power that can be received by the wireless power receiving apparatus in the normal mode, the wireless power transmitting apparatus has a size larger than The operation mode may be changed to the boost mode so that the wireless power receiving apparatus can receive power. In this case, the operating frequency of the wireless power transmission apparatus is fixed to the first reference frequency f1, and the duty can be adjusted. Further, if the power received by the wireless power receiving apparatus is not sufficiently large even if the duty is increased to a predetermined range limit value, the wireless power transmitting apparatus may further reduce the operating frequency after fixing the duty to the threshold value . The specific operation in the boost mode will be described later.
또한, 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력이 노멀 모드에서 무선 전력 수신 장치가 수신할 수 있는 전력의 최소값보다 작은 경우, 무선 전력 송신 장치는 동작 모드를 리듀스 모드로 변경할 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치의 동작 주파수는 제2 기준 주파수(f2)로 고정되고, 듀티가 조정될 수도 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치는 풀 브리지로 동작하다가 하프 브리지로 동작할 수도 있다. 리듀스 모드에서의 구체적인 동작은 후술한다.Further, when the power required by the wireless power receiving apparatus is smaller than the minimum value of power that the wireless power receiving apparatus can receive in the normal mode, the wireless power transmitting apparatus may change the operation mode to the reduced mode. In this case, the operating frequency of the wireless power transmission apparatus is fixed at the second reference frequency f2, and the duty may be adjusted. Alternatively, the wireless power transmission apparatus may operate as a full bridge and operate as a half bridge. The specific operation in the redundancy mode will be described later.
상술한 바와 같이, 상기 듀티는 무선 전력 송신 장치의 공진부로 인가되는 전압의 크기를 결정하는 동작 듀티일 수도 있고, 무선 전력 송신 장치의 공진부에 소정의 크기의 전압이 인가되는 시간을 결정하는 인버터 듀티일 수도 있다.As described above, the duty may be an operation duty for determining the magnitude of the voltage applied to the resonance unit of the wireless power transmission apparatus, or may be an inverter for determining a time when a voltage of a predetermined magnitude is applied to the resonance unit of the wireless power transmission apparatus. Duty.
제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2) 각각은 최소 주파수(f_min) 및 최대 주파수(f_max) 각각과 동일할 수도 있다. 여기서, 최소 주파수(f_min) 및 최대 주파수(f_max) 각각은 표준 또는 기타 규약 등에 의해서 정해진 사용 가능한 주파수 범위의 하한값과 상한값일 수 있다. 또는, 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2) 각각은 최소 주파수(f_min)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 무선 전력 수신 장치의 발열량 또는 무선 전력 송신 장치를 이용하여 충전하려는 공간적 영역의 범위 등을 고려하여 결정될 수도 있다. 이와 같이 결정됨으로써, 무선 전력 송신 장치는 규정된 범위 내에서 보다 더 안정적으로 동작할 수 있고, 무선 전력 수신 장치에서 발생될 수 있는 소자의 손상이나 과열 등을 방지할 수도 있다. Each of the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be equal to each of the minimum frequency f_min and the maximum frequency f_max. Here, each of the minimum frequency f_min and the maximum frequency f_max may be a lower limit value and an upper limit value of the usable frequency range defined by the standard or other convention. Alternatively, each of the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be set to a value in a range between the minimum frequency f_min and the maximum frequency f_max using the calorific value of the wireless power receiving apparatus or the wireless power transmitting apparatus The range of the spatial domain, and the like. By this determination, the wireless power transmission apparatus can operate more stably within a prescribed range, and it is possible to prevent damage or overheat of the elements that may occur in the wireless power reception apparatus.
또는, 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2) 각각은 최소 주파수(f_min)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 무선 전력 송신 장치(1)와 무선 전력 수신 장치(2) 사이의 전력 전송 특성 등을 고려하여 결정될 수도 있다.Alternatively, each of the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be set between the wireless
도 6에 나타낸 바와 같이 주파수가 일정한 범위 이내인 경우에는 주파수의 변화량에 따른 이득의 변화량이 지나치게 크거나, 지나치게 작지 않음으로 인해, 무선 전력 수신 장치가 적절한 크기의 전력을 수신하도록 무선 전력 송신 장치를 제어하는 것이 용이하다. 그러나, 주파수가 일정한 문턱값(f2) 이하로 떨어지게 되면, 주파수의 변화량에 따른 이득의 변화량이 지나치게 커지며, 주파수가 일정한 문턱값(f1) 이상이 되면, 주파수의 변화량에 따른 이득의 변화량이 지나치게 작아지게 되므로, 무선 전력 수신 장치가 적절한 크기의 전력을 수신하도록 무선 전력 송신 장치를 제어하는 것이 용이하지 않게 된다.As shown in FIG. 6, when the frequency is within a predetermined range, the amount of change of the gain according to the variation of the frequency is excessively large or too small, It is easy to control. However, when the frequency falls below a predetermined threshold value f2, the amount of change of the gain in accordance with the variation amount of the frequency becomes excessively large. When the frequency becomes equal to or more than the constant threshold value f1, It is not easy to control the wireless power transmission apparatus so that the wireless power reception apparatus receives power of a proper magnitude.
이러한 점을 고려하여, 노멀 모드에서 동작시, 주파수 변화량에 따른 이득의 변화량이 기준 범위 이내가 되도록 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2)가 결정될 수 있다. 즉, 도 6에 나타낸 그래프를 참조하여, 제1 기준 주파수(f1)는 최소 주파수(f_min)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 주파수 변화량에 따른 이득의 변화량이 소정의 최대값인 주파수로 결정될 수 있고, 제2 기준 주파수(f2)는 최소 주파수(f_min)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 주파수 변화량에 따른 이득의 변화량이 소정의 최소값인 주파수로 결정될 수 있다. In consideration of this point, the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be determined such that, when operating in the normal mode, the amount of change in gain according to the amount of frequency variation is within the reference range. 6, the first reference frequency f1 is determined as a frequency at which the amount of change in gain according to the amount of frequency variation in the range between the minimum frequency f_min and the maximum frequency f_max is a predetermined maximum value And the second reference frequency f2 can be determined to be a frequency at which a variation amount of the gain according to the frequency change amount is a predetermined minimum value in a range between the minimum frequency f_min and the maximum frequency f_max.
이와 같이 결정됨으로써, 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치에서 발생될 수 있는 소자의 손상이나 과열 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 무선 전력 수신 장치로의 전력 전송을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. By thus determined, the wireless power transmission apparatus can prevent damage or overheat of a device that may be generated in the wireless power reception apparatus, and more precisely control power transmission to the wireless power reception apparatus.
제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2) 각각은 실험적으로 결정되어 사전에 설정되거나, 외부로부터 입력될 수 있다. 또는, 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2) 각각은 무선 전력 송신 장치가 동작한 이후에, 무선 전력 송신 장치에서 설정되거나, 변경될 수도 있다. 무선 전력 송신 장치는 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2)를 설정하거나 변경하기 위해 소정의 알고리즘을 수행할 수도 있고, 이를 위해 추가적인 하드웨어 구성을 포함할 수도 있다.Each of the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be experimentally determined and preset or externally input. Alternatively, each of the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be set or changed in the wireless power transmission apparatus after the wireless power transmission apparatus operates. The wireless power transmission apparatus may perform a predetermined algorithm to set or change the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2, and may include an additional hardware configuration for this purpose.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 공진 주파수(f_r)에서 전압 이득이 최대가 될 수 있다. 상기 공진 주파수(f_r)는 후술하는 무선 전력 송신 장치의 공진부의 공진 주파수일 수 있다. 이 경우, 최소 주파수(f_min)는 공진 주파수(f_r)의 약 110%일 수 있고, 최대 주파수(f_max)는 공진 주파수(f_r)의 약 150%일 수 있다.Further, as shown in Fig. 6, the voltage gain can be maximized at the resonance frequency f_r. The resonance frequency f_r may be a resonance frequency of a resonance part of a radio power transmission device described later. In this case, the minimum frequency f_min may be about 110% of the resonance frequency f_r, and the maximum frequency f_max may be about 150% of the resonance frequency f_r.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1)는 회로부(100) 및 제어부(200)를 포함한다. 회로부(100)는 변환부(110) 및 공진부(120)를 포함할 수 있다. 도 7에서 식별번호 300은 입력 전원을 나타낸다.7 is a block diagram schematically showing the configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless
회로부(100)는 입력 전원(300)으로부터 입력 전압(Vin)을 인가받고, 적어도 하나의 제어 신호(con)에 응답하여 전력을 무선으로 송신한다. 무선으로 송신되는 전력의 크기 및 주파수는 제어 신호(con)에 의해 가변될 수 있다.The
변환부(110)는 적어도 하나의 제어 신호(con)에 응답하여 입력 전압(Vin)을 교류 전압(Vac)으로 변환하여 출력한다. 교류 전압(Vac)의 진폭 및 주파수는 제어 신호(con)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 교류 전압(Vac)의 진폭은 제어 신호(con) (제어 신호(con)가 복수개일 경우, 그 중 일부 또는 전부)의 듀티에 따라 결정될 수 있다. 또한, 교류 전압(Vac)의 주파수는 제어 신호(con) (제어 신호(con)가 복수개일 경우, 그 중 일부 또는 전부)의 주파수에 따라 결정될 수 있다.The
교류 전압(Vac)의 주파수는 공진부(120)의 공진 주파수(도 6의 f_r)보다 클 수 있다. 예를 들면, 교류 전압(Vac)의 주파수는 공진부(120)의 공진 주파수(도 6의 f_r)의 약 110% 내지 150% 사이에서 결정될 수도 있다.The frequency of the AC voltage Vac may be larger than the resonance frequency (f_r in Fig. 6) of the
변환부(110)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 변환부(110)는 부스트 컨버터 및 인버터를 포함할 수도 있고, 인버터 만으로 구성될 수도 있고, 부스트 컨버터의 기능과 인버터의 기능을 모두 수행하는 승압형 인버터로 구성될 수도 있다.The
공진부(120)는 교류 전압(Vac)을 인가받고, 아날로그 핑 신호 또는 디지털 핑 신호 등 무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 판단하기 위한 신호를 송신하거나, 전력을 무선으로 송신한다. 공진부(120)는 교류 전압(Vac)에 따라 주변의 자기장을 변화시킴으로써, 신호 및/또는 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 공진부(120)는 공진 커패시터와 공진 코일을 포함할 수 있으며, 공진부(120)의 공진 주파수(도 6의 f_r)는 공진 커패시터의 커패시턴스와 공진 코일의 인덕턴스에 의해 결정될 수 있다.The
제어부(200)는 요청 신호(req)에 응답하여 적어도 하나의 제어 신호(con)를 출력한다. 제어부(200)는 요청 신호(req)에 응답하여 제어 신호(con)의 듀티비 및/또는 주파수를 조정할 수 있다. 요청 신호(req)는 전력을 무선으로 수신하는 무선 전력 수신 장치로부터 입력될 수 있으며, 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 요청 신호(req)는 무선 전력 송신 장치가 무선으로 송신하는 전력의 크기를 증가시켜 줄 것을 요청하는 신호이거나, 상기 전력의 크기를 감소시켜 줄 것을 요청하는 신호일 수 있다. 또는, 요청 신호(req)는 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기와 무선 전력 수신 장치가 실제로 수신한 전력의 크기의 차이를 나타내는 신호일 수도 있다. 제어부(200)는 요청 신호(req)를 기초로 송신하는 전력의 크기를 증가시킬 것인지, 감소시킬 것인지 등을 판단하고, 이에 따라 동작 주파수, 동작 듀티, 및 인버터 듀티 중 적어도 하나 이상을 조정할 수 있다.The
예를 들면, 제어부(200)는 노멀 모드에서 동작 주파수를 조정할 수 있고, 부스트 모드 또는 리듀스 모드에서는 동작 듀티 및/또는 인버터 듀티를 조정하거나, 동작 듀티와 동작 주파수를 조정하거나, 인버터 듀티와 동작 주파수를 조정할 수 있다. 구체적으로, 노멀 모드에서, 제어부(200)는 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 거리가 증가하면 주파수를 감소시키고, 상기 거리가 줄어들면 주파수를 증가시킬 수 있다. 또한, 부스트 모드 또는 리듀스 모드에서, 제어부(200)는 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 거리가 증가하면 동작 듀티 및/또는 인버터 듀티를 증가시키고, 상기 거리가 줄어들면 동작 듀티 및/또는 인버터 듀티를 감소시킬 수 있다.For example, the
일 예로, 제어부(200)는 동작 주파수가 최하 기준 주파수에 대응되며 노멀 모드 동작이 수행될 때, 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 요청 신호가 전력의 크기를 증가시켜줄 것을 요청하는 신호이면, 노멀 모드에서 부스트 모드로 전환되도록 제어할 수 있다.For example, when the operating frequency corresponds to the lowest reference frequency and the normal mode operation is performed, if the request signal received from the wireless power receiving apparatus requests that the magnitude of the power be increased, It is possible to control to switch to the boost mode.
다른 예로, 제어부(200)는 동작 듀티가 최하 기준 듀티에 대응되며 부스트 모드 동작이 수행될 때, 무선 전력 수신 장치로부터 수신된 요청 신호가 전력의 크기를 감소시켜줄 것을 요청하는 신호이면, 부스트 모드에서 노멀 모드로 전환되도록 제어할 수 있다.As another example, when the operation duty corresponds to the lowest reference duty and when the boost mode operation is performed, if the request signal received from the wireless power receiving apparatus is a signal requesting to reduce the magnitude of the power, It is possible to control to switch to the normal mode.
제어부(200)의 구체적인 동작에 관하여는 도 17 내지 도 53을 참고하여 후술한다.The specific operation of the
제어부(200)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 실시예에 따라 제어부(200)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 메모리에는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 방법을 수행하기 위해 작성된 프로그램이 저장될 수 있다.The
제어부(200)는 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. 또는 실시예에 따라, 무선 전력 송신 장치는 제어부로부터 제공된 제어 신호에 따라 변환부(110)에 포함된 스위치들을 구동하는 게이트 드라이버를 별도로 포함할 수 있다.The
입력 전원(300)은 입력 전압(Vin)을 출력할 수 있다. 예를 들면, 입력 전원(300)은 외부로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 어댑터일 수 있다. 입력 전원(300)이 출력하는 입력 전압(Vin)의 레벨은 무선 전력 송수신 시스템에서 규격화된 다양한 전압 레벨 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 입력 전압은 5V, 9V, 또는 12V 중 하나일 수 있다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-1)는 회로부(101), 및 제어부(201)를 포함한다. 회로부(101)는 변환부(111) 및 공진부(121)를 포함할 수 있다. 변환부(111)는 스위칭 소자들(Q11, Q21), 제1 코일(L11), 및 제1 커패시터(C11)를 포함할 수 있다. 공진부(121)는 제2 커패시터(C21) 및 제2 코일(L21)을 포함할 수 있다. 도 8에서 300은 입력 전원을 나타낸다.FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-1 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(101), 변환부(111), 공진부(121), 제어부(201), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(111)가 출력하는 교류 전압의 진폭은 제2 노드(N2)의 전압, 즉, 승압 전압의 크기에 따라 결정될 수 있다. 승압 전압(Vboost)의 크기는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.The amplitude of the AC voltage output by the converting
[수학식 1][Equation 1]
Vboost = Vin / (1-D)Vboost = Vin / (1-D)
여기서, Vin은 입력 전원(300)으로부터 입력되는 전원의 전압 크기이고, D는 동작 듀티로서, 제어 신호(con21)의 온 듀티이다.Here, Vin is the magnitude of the voltage of the power source input from the
부스트 모드에서의 동작 듀티는 노멀 모드에서의 동작 듀티보다 커질 수 있다. 따라서, 부스트 모드에서의 승압 전압은 노멀 모드에서의 승압 전압보다 커질 수 있으며, 따라서 부스트 모드에서 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기는 노멀 모드에서 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기보다 커질 수 있다.The operation duty in the boost mode may be larger than the operation duty in the normal mode. Thus, the boosted voltage in the boost mode may be greater than the boosted voltage in the normal mode, so that the magnitude of the power transmitted by the wireless power transmission device in the boost mode becomes larger than the magnitude of the power transmitted by the wireless power transmission device in the normal mode .
또한, 제1 노드(N1)의 전압이 변환부(111)가 출력하는 교류 전압일 수 있으며, 변환부(111)가 출력하는 교류 전압(Vinv(t))은 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.The voltage of the first node N1 may be an AC voltage output from the converting
[수학식 2]&Quot; (2) "
Vinv(t) = 2(Vin / (1-D))sin(wt/π)Vin (t) = 2 (Vin / (1-D)) sin (wt /
여기서, w는 제어 신호들(con11, con21)의 주파수이다.Here, w is the frequency of the control signals con11, con21.
변환부(111)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 제1 코일(L11), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q11), 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 연결된 제2 스위칭 소자(Q21), 및 제2 노드(N2)와 접지 단자 사이에 연결된 제1 커패시터(C11)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)로는 변환부(111)에 의해 생성된 교류 전압이 출력될 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(111)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q11)는 제1 제어 신호(con11)에 응답하여 온오프되며, 제2 스위칭 소자(Q21)는 제2 제어 신호(con21)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q11)와 제2 스위칭 소자(Q21)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다.The
다시 말하면, 변환부(111)는 브리지 회로를 포함할 수 있으며, 브리지 회로는 서로 직렬 연결되어 교번적으로 동작하는 제1 스위치(Q11) 및 제2 스위치(Q21)를 포함할 수 있다. 변환부(111)는, 일 단은 입력 전원(300)의 일 단에 연결되고, 타 단은 제1 및 제2 스위치의 접속단(N1)에 연결되는 인덕터(L11), 일 단은 하프 브리지 회로의 일 단에 연결되고, 타 단은 입력 전원(300)의 타 단 및 하프 브리지 회로의 타 단에 연결되는 출력 커패시터(C11)를 포함할 수 있다.In other words, the
즉, 변환부(111)는 입력 전압을 승압 전압으로 승압하는 부스트 컨버터로서의 기능과, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 소자들(Q11, Q12), 제1 커패시터(C11), 및 제1 코일(L11)이 부스트 컨버터로서 동작한다. 또한, 스위칭 소자들(Q11, Q12)은 인버터로서도 동작한다. 다시 말하면, 변환부(111)는 스위칭 소자들(Q11, Q12)을 공통적으로 사용하는 부스트 컨버터와 인버터가 결합된 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함할 수 있다.That is, the converting
즉, 하프 브리지 회로를 구성하는 스위칭 소자들(Q11, Q21)의 스위칭 동작에 의해, 제1 커패시터(C11)에 전하가 축적되어 제1 커패시터(C11) 양단 전압이 입력 전원(300)에서 제공된 입력 전압이 승압된 승압 전압이 되며, 승압 전압의 크기는 제어 신호(con11, con21)의 듀티에 의해 결정될 수 있다. 또한, 하프 브리지 회로를 구성하는 스위칭 소자들(Q11, Q21)의 상기 스위칭 동작에 의해 공진부(121)의 양단에 상기 출력 커패시터(C11)에 축적된 승압 전압을 이용하여 생성된 교류 전압이 인가되며, 교류 전압의 진폭은 승압 전압의 크기에 의해 결정되고, 교류 전압의 주파수는 제어 신호(con11, con21)의 주파수에 의해 결정될 수 있다.That is, electric charge is accumulated in the first capacitor C11 by the switching operation of the switching elements Q11 and Q21 constituting the half bridge circuit, so that the voltage across the first capacitor C11 becomes equal to the input The voltage becomes the step-up voltage stepped up, and the magnitude of the step-up voltage can be determined by the duty of the control signals con11, con21. The switching operation of the switching elements Q11 and Q21 constituting the half bridge circuit causes the AC voltage generated by using the step-up voltage accumulated in the output capacitor C11 to be applied to both ends of the
스위칭 소자들(Q11, Q21)의 스위칭 동작은 무선 전력 송신 장치의 모드에 따라 다르게 제어될 수 있다. The switching operation of the switching elements Q11 and Q21 can be controlled differently depending on the mode of the wireless power transmitting apparatus.
공진부(121)는 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 직렬로 연결된 제2 커패시터(C21), 및 제2 코일(L21)을 포함할 수 있다. 제2 커패시터(C21)는 공진 커패시터이고, 제2 코일(L21)은 공진 코일로서, 제2 커패시터(C21)와 제2 코일(L21)에 의해 LC 공진이 발생된다. 따라서, 공진부(121)의 공진 주파수(도 6의 f_r)는 제2 커패시터(C21)의 커패시턴스와 제2 코일(L21)의 인덕턴스에 의해 결정된다. 즉, 본 발명의 무선 전력 송신 장치(1-1)가 사용되는 제반 환경, 예를 들면, 무선 전력 전송 표준 등에 따라 제2 커패시터(C21)의 커패시턴스와 제2 코일(L21)의 인덕턴스가 결정되며, 이에 따라 결정된 공진 주파수에 따라 제어 신호(con11, con21)의 주파수 범위가 결정될 수 있다.The
제어부(201)는 요청 신호(req)에 응답하여 제어 신호(con11, con21)를 출력한다. 제어부(201)는 요청 신호(req)에 응답하여 제어 신호(con11, con21)의 듀티 및/또는 주파수를 조정할 수 있다. The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-2)는 회로부(102), 및 제어부(202)를 포함한다. 회로부(102)는 변환부(112) 및 공진부(122)를 포함하고, 변환부(112)는 승위칭 소자들(Q12, Q22), 제1 코일(L12), 제1 커패시터(C12), 및 다이오드(D)를 포함하고, 공진부(122)는 제2 커패시터(C22) 및 제2 코일(L22)을 포함한다. 도 9에서 300은 입력 전원을 나타낸다.9 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-2 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(102), 변환부(112), 공진부(122), 제어부(202), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(122)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(112)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 제1 코일(L12), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q12), 제1 노드(N1)와 접지 단지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자(Q22), 제2 노드(N2)와 접지 단자 사이에 연결된 제1 커패시터(C12), 및 제2 노드(N2)와 상기 입력 전압이 인가되는 단자 사이에 연결된 다이오드(D)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)로는 변환부(112)에 의해 생성된 교류 전압이 출력될 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(112)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q12)는 제1 제어 신호(con12)에 응답하여 온오프되며, 제2 스위칭 소자(Q22)는 제2 제어 신호(con22)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q12)와 제2 스위칭 소자(Q22)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다.The
변환부(112)의 동작은 도 8에서 설명한 변환부(111)의 동작을 참조하면 쉽게 이해될 것이다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 변환부(112)는 부스트 컨버터와 인버터의 기능을 모두 수행하는 하프 브리지 회로(Q12, Q22)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(112)는 부스트 컨버터와 인버터를 포함하되, 부스트 컨버터와 인버터가 스위칭 소자들(Q12, Q22)를 공유하는 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함할 수 있다.The operation of the
도 9에 나타낸 본 발명의 일 실시예의 변환부(112)는 승압 노드에서 입력 전압이 인가되는 단자로 흐르는 역전류를 방지하는 다이오드(D)를 포함함으로써, 제1 스위칭 소자(Q12)와 제2 스위칭 소자(Q22)의 상보적 스위칭 동작에 의해 유발되는 리플을 방지할 수 있다.9 includes a diode D for preventing reverse current flowing to the terminal to which the input voltage is applied from the voltage-up node, so that the first switching device Q12 and the second switching device Q12 The ripple caused by the complementary switching operation of the switching element Q22 can be prevented.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-3)는 회로부(103), 및 제어부(203)를 포함한다. 회로부(103)는 변환부(113) 및 공진부(123)를 포함하고, 변환부(113)는 승위칭 소자들(Q13, Q23), 제1 코일(L13), 및 제1 커패시터(C13)를 포함하고, 공진부(123)는 제2 커패시터(C23) 및 제2 코일(L23)을 포함한다. 도 10에서 300은 입력 전원을 나타낸다.FIG. 10 is a schematic diagram of a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-3 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(103), 변환부(113), 공진부(123), 제어부(203), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(122)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(113)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결된 제1 코일(L13), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q13), 제1 노드(N1)와 접지 단지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자(Q23), 및 제2 노드(N2)와 입력 전압이 인가되는 단자 사이에 연결된 제1 커패시터(C13)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)로는 변환부(113)에 의해 생성된 교류 전압이 출력될 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(113)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q13)는 제1 제어 신호(con13)에 응답하여 온오프되며, 제2 스위칭 소자(Q23)는 제2 제어 신호(con23)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q13)와 제2 스위칭 소자(Q23)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다.The
변환부(113)의 동작은 도 8에서 설명한 변환부(111)의 동작을 참조하면 쉽게 이해될 것이다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 변환부(113)는 부스트 컨버터와 인버터의 기능을 모두 수행하는 하프 브리지 회로(Q13, Q23)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(113)는 부스트 컨버터와 인버터를 포함하되, 부스트 컨버터와 인버터가 스위칭 소자들(Q13, Q23)를 공유하는 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함할 수 있다.The operation of the
도 10에 나타낸 본 발명의 일 실시예의 변환부(113)는 제1 커패시터(C13)의 초기 전압이 입력 전압이 되도록 함으로써, 초기 동작 성능을 개선할 수 있다. 또한, 스위칭 소자들(Q13, Q23)의 교번적인 동작에 의하여 승압할 때 유발될 수 있는 리플을 방지할 수도 있다.The
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-4)는 회로부(104), 및 제어부(204)를 포함한다. 회로부(104)는 변환부(114) 및 공진부(124)를 포함하고, 변환부(114)는 승위칭 소자들(Q14, Q24, Q34, Q44), 제1 코일(L14), 및 제1 커패시터(C14)를 포함하고, 공진부(124)는 제2 커패시터(C24) 및 제2 코일(L24)을 포함한다. 도 11에서 300은 입력 전원을 나타낸다.11 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-4 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(104), 변환부(114), 공진부(124), 제어부(204), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(122)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(114)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 제1 코일(L14), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q14), 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자(Q24), 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제3 스위칭 소자(Q34), 제3 노드(N3)와 접지 노드 사이에 연결되는 제4 스위칭 소자(Q44), 제2 노드(N2)와 접지 노드 사이에 연결되는 제1 커패시터(C14)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압이 변환부(114)에 의해 생성된 교류 전압일 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(114)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q14)는 제1 제어 신호(con14)에 응답하여 온오프되고, 제2 스위칭 소자(Q24)는 제2 제어 신호(con24)에 응답하여 온오프되며, 제3 스위칭 소자(Q34)는 제3 제어 신호(con34)에 응답하여 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q44)는 제4 제어 신호(con44)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q14)와 제2 스위칭 소자(Q24)는 서로 상보적으로 온오프되고, 제3 스위칭 소자(Q34)와 제4 스위칭 소자(Q44)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다. 제3 스위칭 소자(Q34)는 오프 상태를 유지하거나, 제2 스위칭 소자(Q24)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제2 스위칭 소자(Q24)와 무관하게 온오프될 수 있다. 제4 스위칭 소자(Q44)는 온 상태를 유지하거나, 제1 스위칭 소자(Q14)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제1 스위칭 소자(Q14)와 무관하게 온오프될 수 있다. 즉, 제3 스위칭 소자(Q34)의 온 듀티와 제2 스위칭 소자(Q24)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.The
공진부(124)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다.The
즉, 도 11에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부(114)는 풀 브리지 회로로 구현된다. 경우에 따라 제3 스위칭 소자(Q34)는 오프 상태를 유지하고, 제4 스위칭 소자(Q44)는 온 상태를 유지함으로써, 변환부(114)는 하프 브리지 회로와 동일하게 동작할 수 있고, 제3 스위칭 소자(Q34)는 제2 스위칭 소자(Q24)와 동일한 타이밍으로 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q44)는 제1 스위칭 소자(Q14)와 동일한 타이밍으로 온오프됨으로써 풀 브리지 회로와 동일하게 동작할 수도 있다. 경우에 따라, 제3 스위칭 소자(Q34) 및 제4 스위칭 소자(Q44) 각각은 제2 스위칭 소자(Q24) 및 제1 스위칭 소자(Q14) 각각과 서로 다른 타이밍에 온오프되면서 변환부(114)가 풀 브리지 회로로서 동작할 수도 있다.That is, the
도 11에 나타낸 실시예에서, 제1 코일(L14), 제1 커패시터(C14), 제1 스위칭 소자(Q14) 및 제2 스위칭 소자(Q24)는 부스트 컨버터로서 동작하고, 제1 승위칭 소자(Q14), 제2 스위칭 소자(Q24), 제3 스위칭 소자(Q34) 및 제4 스위칭 소자(Q44)는 인버터로서 동작한다. 즉, 제1 스위칭 소자(Q14) 및 제2 스위칭 소자(Q24)는 부스트 컨버터로서 동작함과 동시에 인버터로서 동작한다. 다시 말하면, 도 11의 변환부(114)는 제1 스위칭 소자(Q14) 및 제2 스위칭 소자(Q24)를 공유하는 부스트 컨버터와 인버터가 결합된 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함한다.11, the first coil L14, the first capacitor C14, the first switching device Q14, and the second switching device Q24 operate as a boost converter, and the first switching device Q14, Q14, the second switching element Q24, the third switching element Q34 and the fourth switching element Q44 operate as an inverter. That is, the first switching device Q14 and the second switching device Q24 operate as a boost converter and simultaneously operate as an inverter. In other words, the
공진부(124)로 변환부(114)의 출력 전압이 인가되는 시간은 스위칭 소자들(Q14, Q24, Q34, Q44)의 온오프 타이밍에 의해 결정될 수 있다. 즉, 제1 스위칭 소자(Q14)와 제4 스위칭 소자(Q44)가 모두 온 상태가 되거나, 제2 스위칭 소자(Q24)와 제3 스위칭 소자(Q34)가 모두 온 상태가 된 경우에 변환부(114)의 출력 전압이 공진부(124)로 인가된다. 제1 스위칭 소자(Q14)와 제4 스위칭 소자(Q44)가 모두 온 상태인 경우에 공진부(124)로 인가되는 전압과 제2 스위칭 소자(Q24)와 제3 스위칭 소자(Q34)가 모두 온 상태인 경우에 공진부(124)로 인가되는 전압은 서로 반대의 부호를 가진다. 공진부(124)로 변환부(114)의 출력 전압이 인가되는 시간을 결정하는 인버터 듀티는 스위칭 소자들(Q14, Q24, Q34, Q44)의 동작 주기에 대한 제1 스위칭 소자(Q14)와 제4 스위칭 소자(Q44)가 모두 온 상태인 제1 시간과 제2 스위칭 소자(Q24)와 제3 스위칭 소자(Q34)가 모두 온 상태인 제2 시간의 합의 비율로 정의될 수 있다.The time for which the output voltage of the
인버터 듀티가 100%인 경우, 도 11의 무선 전력 송신 장치(1-4)의 변환부(114)의 출력 전압(Vinv(t)), 즉, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압은 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.In the case where the inverter duty is 100%, the output voltage Vinv (t) of the converting
[수학식 3]&Quot; (3) "
Vinv(t) = 4(Vin / (1-D))sin(wt/π)Vin (t) = 4 (Vin / (1-D)) sin (wt /
여기서, Vin은 입력 전원(300)으로부터 입력되는 전원의 전압 크기이고, D는 동작 듀티로서 제어 신호(con24)의 듀티이고, w는 제어 신호들(con14, con24, con34, con44)의 주파수이다.Herein, Vin is the magnitude of the voltage of the power source input from the
즉, 도 11의 실시예의 경우, 하프 브리지 회로와 비교할 때 입력 전압이 2배로 증가한 것과 동일한 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로, 코일의 전류 스트레스가 감소되며, 효율도 개선될 수 있다.That is, in the case of the embodiment of Fig. 11, since the same effect as that of the input voltage doubled in comparison with the half bridge circuit can be obtained, the current stress of the coil can be reduced, and the efficiency can also be improved.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-5)는 회로부(105), 및 제어부(205)를 포함한다. 회로부(105)는 변환부(115) 및 공진부(125)를 포함하고, 변환부(115)는 승위칭 소자들(Q15, Q25, Q35, Q45), 제1 코일(L15), 제3 코일(L35), 및 제1 커패시터(C15)를 포함하고, 공진부(125)는 제2 커패시터(C25) 및 제2 코일(L25)을 포함한다. 도 12에서 300은 입력 전원을 나타낸다.FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-5 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(105), 변환부(115), 공진부(125), 제어부(205), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(125)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(115)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 제1 코일(L15), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q15), 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자(Q25), 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제3 스위칭 소자(Q35), 제3 노드(N3)와 접지 노드 사이에 연결되는 제4 스위칭 소자(Q45), 입력 전압이 인가되는 단자와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제3 코일(L35), 제2 노드(N2)와 접지 노드 사이에 연결되는 제1 커패시터(C15)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압이 변환부(115)에 의해 생성된 교류 전압일 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(115)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q15)는 제1 제어 신호(con15)에 응답하여 온오프되고, 제2 스위칭 소자(Q25)는 제2 제어 신호(con25)에 응답하여 온오프되며, 제3 스위칭 소자(Q35)는 제3 제어 신호(con35)에 응답하여 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q45)는 제4 제어 신호(con45)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q15)와 제2 스위칭 소자(Q25)는 서로 상보적으로 온오프되고, 제3 스위칭 소자(Q35)와 제4 스위칭 소자(Q45)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다. 제3 스위칭 소자(Q35)는 오프 상태를 유지하거나, 제2 스위칭 소자(Q25)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제2 스위칭 소자(Q25)와 무관하게 온오프될 수 있다. 제4 스위칭 소자(Q45)는 온 상태를 유지하거나, 제1 스위칭 소자(Q15)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제1 스위칭 소자(Q15)와 무관하게 온오프될 수 있다. 즉, 제3 스위칭 소자(Q35)의 온 듀티와 제2 스위칭 소자(Q25)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.The
공진부(125)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다.The
즉, 도 12에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부(115)는 풀 브리지 회로로 구현된다. 경우에 따라 제3 스위칭 소자(Q35)는 오프 상태를 유지하고, 제4 스위칭 소자(Q45)는 온 상태를 유지함으로써, 변환부(115)는 하프 브리지 회로와 동일하게 동작할 수 있고, 제3 스위칭 소자(Q35)는 제2 스위칭 소자(Q25)와 동일한 타이밍으로 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q45)는 제1 스위칭 소자(Q15)와 동일한 타이밍으로 온오프됨으로써 풀 브리지 회로와 동일하게 동작할 수도 있다. 경우에 따라, 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45) 각각은 제2 스위칭 소자(Q25) 및 제1 스위칭 소자(Q15) 각각과 서로 다른 타이밍에 온오프되면서 변환부(115)가 풀 브리지 회로로서 동작할 수도 있다.That is, the
도 12에 나타낸 실시예에서, 제1 코일(L15), 제3 코일(L25), 제1 커패시터(C15), 제1 스위칭 소자(Q15), 제2 스위칭 소자(Q25), 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45)는 부스트 컨버터로서 동작하고, 제1 승위칭 소자(Q15), 제2 스위칭 소자(Q25), 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45)는 인버터로서 동작한다. 즉, 제1 스위칭 소자(Q15), 제2 스위칭 소자(Q25), 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45)는 부스트 컨버터로서 동작함과 동시에 인버터로서 동작한다. 다시 말하면, 도 11의 변환부(115)는 제1 스위칭 소자(Q15), 제2 스위칭 소자(Q25), 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45)를 공유하는 부스트 컨버터와 인버터가 결합된 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함한다.In the embodiment shown in Fig. 12, the first coil L15, the third coil L25, the first capacitor C15, the first switching element Q15, the second switching element Q25, the third switching element Q35 and the fourth switching device Q45 operate as a boost converter and the first switching device Q15, the second switching device Q25, the third switching device Q35 and the fourth switching device Q45 operate as a boost converter And operates as an inverter. That is, the first switching device Q15, the second switching device Q25, the third switching device Q35, and the fourth switching device Q45 operate as an inverter while operating as a boost converter. 11 includes a boost converter sharing a first switching device Q15, a second switching device Q25, a third switching device Q35 and a fourth switching device Q45, And a step-up type inverter having a combined form.
도 12의 실시예의 경우, 풀 브리지 회로로서 동작함으로써, 하프 브리지 회로와 비교할 때 입력 전압이 2배로 증가한 것과 동일한 것과 같은 효과를 얻을 수 있으므로, 코일의 전류 스트레스가 감소되며, 효율도 개선될 수 있다. 또한, 제3 스위칭 소자(Q35) 및 제4 스위칭 소자(Q45)도 입력 전압을 승압하는데 기여하게 되므로, 제1 커패시터(C15)로서 보다 적은 용량을 가지는 커패시터를 사용할 수도 있다.In the case of the embodiment of Fig. 12, by operating as a full-bridge circuit, the same effects as those obtained by doubling the input voltage as compared with the half bridge circuit can be obtained, so that the current stress of the coils can be reduced and the efficiency can be improved . Also, since the third switching element Q35 and the fourth switching element Q45 also contribute to boosting the input voltage, a capacitor having a smaller capacitance may be used as the first capacitor C15.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-6)는 회로부(106), 및 제어부(206)를 포함한다. 회로부(106)는 변환부(116) 및 공진부(126)를 포함하고, 변환부(116)는 승위칭 소자들(Q16, Q26, Q56), 제1 코일(L16), 제1 커패시터(C16), 다이오드(D)를 포함하고, 공진부(126)는 제2 커패시터(C26) 및 제2 코일(L26)을 포함한다. 도 13에서 300은 입력 전원을 나타낸다.FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-6 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(106), 변환부(116), 공진부(126), 제어부(206), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(101), 변환부(111), 공진부(121), 제어부(201) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(126)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(116)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 직렬로 연결된 연결된 제1 코일(L13) 및 제5 스위칭 소자(Q56), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q16), 제1 노드(N1)와 접지 단지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자(Q26), 제2 노드(N2)와 접지 단자 사이에 연결된 제1 커패시터(C16), 및 제2 노드(N2)와 상기 입력 전압이 인가되는 단자 사이에 연결된 다이오드(D)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)로는 변환부(116)에 의해 생성된 교류 전압이 출력될 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(116)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q16)는 제1 제어 신호(con16)에 응답하여 온오프되며, 제2 스위칭 소자(Q26)는 제2 제어 신호(con22)에 응답하여 온오프되고, 제5 스위칭 소자(Q56)는 제5 제어 신호(con56)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q16)와 제2 스위칭 소자(Q26)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다.The
변환부(116)의 동작은 도 8에서 설명한 변환부(111)의 동작을 참조하면 쉽게 이해될 것이다. 또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 변환부(116)는 부스트 컨버터와 인버터의 기능을 모두 수행하는 하프 브리지 회로(Q16, Q26)를 포함할 수 있다. 즉, 변환부(116)는 부스트 컨버터와 인버터를 포함하되, 부스트 컨버터와 인버터가 스위칭 소자들(Q16, Q26)를 공유하는 형태를 가지는 승압형 인버터를 포함할 수 있다.The operation of the
제5 스위칭 소자(Q56)는 입력 전원(300)로부터 입력되는 입력 전압의 크기에 따라 온오프될 수 있다. 예를 들면, 입력 전압의 크기가 기준값 이하인 경우 온되고, 기준값보다 큰 경우에 오프될 수 있다. 제5 스위칭 소자(Q56)가 오프되면, 변환부(116)는 부스트 컨버터로서는 기능하지 않고 인버터로서만 기능하게 된다.The fifth switching element Q56 may be turned on or off according to the magnitude of the input voltage input from the
따라서, 도 13의 실시예의 경우, 입력 전압의 크기에 따라 변환부(116)의 기능을 가변시킬 수 있어 보다 효율적인 전력 전송을 가능하게 한다. Therefore, in the embodiment of FIG. 13, the function of the converting
도시하지는 않았지만, 도 8, 도 10, 도 11, 및 도 12의 실시예 각각에도 도 13의 실시예의 제5 스위칭 소자(Q56)가 추가될 수도 있다. 또한, 도 11 및 도 12의 실시예에 도 9의 다이오드(D)가 추가될 수도 있다. 또한, 도 11 및 도 12의 실시예의 제1 커패시터(C14, C15)는 도 10의 실시예의 제1 커패시터(C13)과 동일한 방식으로 연결될 수도 있다.Although not shown, the fifth switching element Q56 of the embodiment of Fig. 13 may be added to each of the embodiments of Figs. 8, 10, 11, and 12 as well. Further, the diode D of FIG. 9 may be added to the embodiment of FIGS. 11 and 12. FIG. In addition, the first capacitors C14 and C15 of the embodiment of FIGS. 11 and 12 may be connected in the same manner as the first capacitor C13 of the embodiment of FIG.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-7)는 회로부(107), 및 제어부(207)를 포함한다. 회로부(107)는 변환부(117) 및 공진부(127)를 포함한다. 변환부(117)는 승위칭 소자들(Q17, Q27, Q67), 제1 코일(L17), 제1 커패시터(C17), 다이오드(D), 및 제3 커패시터(C37)를 포함할 수 있다. 공진부(127)는 제2 커패시터(C27) 및 제2 코일(L27)을 포함한다. 도 14에서 300은 입력 전원을 나타낸다.FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-7 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(107), 변환부(117), 공진부(127), 제어부(207), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(127)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(117)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제3 노드(N3) 사이에 연결된 제1 코일(L17), 입력 전압이 인가되는 단자와 접지 단자 사이에 연결된 제3 커패시터(C37), 제3 노드(N3)와 접지 단자 사이에 연결된 제6 스위칭 소자(Q67), 제3 노드(N3)와 제2 노드(N2) 사이에 연결된 다이오드(D), 제2 노드(N2)와 접지 단자 사이에 연결된 제1 커패시터(C17), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q12), 및 제1 노드(N1)와 접지 단지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자(Q22)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)로는 변환부(117)에 의해 생성된 교류 전압이 출력될 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(117)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q17)는 제1 제어 신호(con17)에 응답하여 온오프되며, 제2 스위칭 소자(Q27)는 제2 제어 신호(con27)에 응답하여 온오프되며, 제6 스위칭 소자(Q67)는 제6 제어 신호(con67)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q17)와 제2 스위칭 소자(Q27)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다.The
도 14의 실시예에서, 제1 스위칭 소자(Q17) 및 제2 스위칭 소자(Q27)의 듀티는 고정될 수 있다. 즉, 도 14의 실시예의 경우, 제6 스위칭 소자(Q67)의 듀티를 조정하거나, 제1 스위칭 소자(Q17) 및 제2 스위칭 소자(Q27) 동작 주파수를 조정함으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정할 수 있다.In the embodiment of Fig. 14, the duty of the first switching device Q17 and the second switching device Q27 can be fixed. 14, by adjusting the duty of the sixth switching device Q67 or adjusting the operating frequency of the first switching device Q17 and the second switching device Q27, The magnitude of the power can be adjusted.
도 14에서, 제1 코일(L17), 제6 스위칭 소자(Q67), 다이오드(D), 및 제1 커패시터(C17)는 부스트 컨버터로서 동작하고, 제1 스위칭 소자(Q17) 및 제2 스위칭 소자(Q27)는 인버터로서 동작한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부(117)는 도 14에 나타낸 것과 유사하게 부스트 컨버터와 인버터를 포함할 수 있다.14, the first coil L17, the sixth switching element Q67, the diode D and the first capacitor C17 operate as a boost converter, and the first switching element Q17 and the second switching element Q17 operate as a boost converter. (Q27) operates as an inverter. That is, the
도 14에서는 변환부(117)가 하프 브리지 인버터를 포함하는 경우를 예시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부는 부스트 컨버터와 풀 브리지 인버터를 포함할 수도 있다.In FIG. 14, the
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-8)는 회로부(108), 및 제어부(208)를 포함한다. 회로부(108)는 변환부(118) 및 공진부(128)를 포함한다. 변환부(118)는 승위칭 소자들(Q18, Q28, Q38, Q48), 및 제1 커패시터(C14)를 포함할 수 있다. 공진부(124)는 제2 커패시터(C24) 및 제2 코일(L24)을 포함한다. 도 15에서 300은 입력 전원을 나타낸다.15 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-8 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(108), 변환부(118), 공진부(128), 제어부(208), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 공진부(128)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(118)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q18), 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자(Q28), 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제3 스위칭 소자(Q38), 제3 노드(N3)와 접지 노드 사이에 연결되는 제4 스위칭 소자(Q48), 제2 노드(N2)와 접지 노드 사이에 연결되는 제3 커패시터(C38)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압이 변환부(118)에 의해 생성된 교류 전압일 수 있다. 제2 노드(N2)로 입력 전원(300)으로부터 출력되는 입력 전압이 인가될 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q18)는 제1 제어 신호(con18)에 응답하여 온오프되고, 제2 스위칭 소자(Q28)는 제2 제어 신호(con28)에 응답하여 온오프되며, 제3 스위칭 소자(Q38)는 제3 제어 신호(con38)에 응답하여 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q48)는 제4 제어 신호(con48)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q18)와 제2 스위칭 소자(Q28)는 서로 상보적으로 온오프되고, 제3 스위칭 소자(Q38)와 제4 스위칭 소자(Q48)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다. 제3 스위칭 소자(Q38)는 오프 상태를 유지하거나, 제2 스위칭 소자(Q28)와 동일한 타이밍으로 온오프될 수 있고, 제4 스위칭 소자(Q48)는 온 상태를 유지하거나, 제1 스위칭 소자(Q18)와 동일한 타이밍으로 온오프될 수 있다. 경우에 따라, 제3 스위칭 소자(Q38) 및 제4 스위칭 소자(Q48) 각각은 제2 스위칭 소자(Q28) 및 제1 스위칭 소자(Q18) 각각과 서로 다른 타이밍에 온오프될 수도 있다. 즉, 제3 스위칭 소자(Q38)의 온 듀티와 제2 스위칭 소자(Q28)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부(118)는 도 15에 나타낸 것과 유사하게 인버터 만을 포함할 수도 있다. 도 15에서는 변환부(118)가 풀 브리지 인버터를 포함하는 경우를 예시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 변환부는 하프 브리지 인버터를 포함할 수도 있다.The
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-9)는 회로부(109), 및 제어부(209)를 포함한다. 회로부(109)는 변환부(119), 제1 공진부(129-1) 및 제2 공진부(129-2)를 포함하고, 변환부(119)는 승위칭 소자들(Q19, Q29, Q39, Q49, Q59, Q69), 제1 코일(L19), 및 제1 커패시터(C19)를 포함하고, 제1 공진부(129-1)는 제2 커패시터(C29-1) 및 제2 코일(L29-1)을 포함하고, 제2 공진부(129-2)는 제2 커패시터(C29-2) 및 제2 코일(L29-2)을 포함한다. 도 16에서 300은 입력 전원을 나타낸다.16 is a diagram schematically illustrating a configuration of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. The wireless power transmission apparatus 1-9 according to an embodiment of the present invention includes a
회로부(109), 변환부(119), 제1 공진부(129-1), 제2 공진부(129-2), 제어부(209), 및 입력 전원(300) 각각의 기능은 도 7에서 설명한 회로부(100), 변환부(110), 공진부(120), 제어부(200) 및 입력 전원(300) 각각의 기능과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제1 공진부(129-1) 및 제2 공진부(129-2)의 구성 및 동작은 도 8에서 설명한 공진부(121)의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.The functions of the
변환부(119)는 입력 전압이 인가되는 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 제1 코일(L19), 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결되는 제1 스위칭 소자(Q19), 제1 노드(N1)와 접지 단자 사이에 연결되는 제2 스위칭 소자(Q29), 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되는 제3 스위칭 소자(Q39), 제3 노드(N3)와 접지 노드 사이에 연결되는 제4 스위칭 소자(Q49), 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4) 사이에 연결되는 제5 스위칭 소자(Q59), 제4 노드(N4)와 접지 노드 사이에 연결되는 제6 스위칭 소자(Q69), 및 제2 노드(N2)와 접지 노드 사이에 연결되는 제1 커패시터(C19)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압 및/또는 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이의 전압이 변환부(119)에 의해 생성된 교류 전압일 수 있다. 제2 노드(N2)의 전압은 변환부(119)에 의해 입력 전압이 승압된 승압 전압일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q19)는 제1 제어 신호(con19)에 응답하여 온오프되고, 제2 스위칭 소자(Q29)는 제2 제어 신호(con29)에 응답하여 온오프되며, 제3 스위칭 소자(Q39)는 제3 제어 신호(con39)에 응답하여 온오프되고, 제4 스위칭 소자(Q49)는 제4 제어 신호(con49)에 응답하여 온오프되고, 제5 스위칭 소자(Q59)는 제5 제어 신호(con59)에 응답하여 온오프되고, 제6 스위칭 소자(Q69)는 제6 제어 신호(con69)에 응답하여 온오프될 수 있다. 또한, 제1 스위칭 소자(Q19)와 제2 스위칭 소자(Q29)는 서로 상보적으로 온오프되고, 제3 스위칭 소자(Q39)와 제4 스위칭 소자(Q49)는 서로 상보적으로 온오프되고, 제5 스위칭 소자(Q59)와 제6 스위칭 소자(Q69)는 서로 상보적으로 온오프될 수 있다. 제3 스위칭 소자(Q39)는 오프 상태를 유지하거나, 제2 스위칭 소자(Q29)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제2 스위칭 소자(Q29)와 무관하게 온오프될 수 있다. 제4 스위칭 소자(Q49)는 온 상태를 유지하거나, 제1 스위칭 소자(Q19)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제1 스위칭 소자(Q19)와 무관하게 온오프될 수 있다. 제5 스위칭 소자(Q59)는 오프 상태를 유지하거나, 제2 스위칭 소자(Q29)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제2 스위칭 소자(Q29)와 무관하게 온오프될 수 있다. 제6 스위칭 소자(Q69)는 온 상태를 유지하거나, 제1 스위칭 소자(Q19)와 동일한 타이밍으로 온오프되거나, 제1 스위칭 소자(Q19)와 무관하게 온오프될 수 있다. 즉, 제3 스위칭 소자(Q39)의 온 듀티와 제2 스위칭 소자(Q29)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 또한, 제5 스위칭 소자(Q59)의 온 듀티와 제2 스위칭 소자(Q29)는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.The
경우에 따라, 제3 스위칭 소자(Q39)와 제4 스위칭 소자(Q49)가 오프 상태를 유지하거나, 제5 스위칭 소자(Q59)와 제6 스위칭 소자(Q69)가 오프 상태를 유지할 수도 있다.In some cases, the third switching element Q39 and the fourth switching element Q49 may be kept off, or the fifth switching element Q59 and the sixth switching element Q69 may be kept off.
제1 공진부(129-1)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 제2 공진부(129-2)는 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이에 연결될 수 있다.The first resonator unit 129-1 may be connected between the first node N1 and the third node N3. The second resonator unit 129-2 may be connected between the first node N1 and the fourth node N4.
즉, 도 16에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치(1-9)는 2개의 공진부를 포함함으로써, 충전 가능 영역을 확장할 수 있다. 또한, 무선 전력 송신 장치(1-9)는 넓어진 충전 가능 영역 중 일부에서만 전력을 무선으로 송신할 수도 있다. 공진부의 개수는 필요에 따라 더 추가될 수도 있다.That is, the wireless power transmission apparatus 1-9 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 16 includes two resonator units, thereby expanding the chargeable region. In addition, the wireless power transmission apparatus 1-9 may wirelessly transmit power only in a part of the wider chargeable area. The number of resonance parts may be further added as necessary.
도 7 내지 도 16 각각에 나타낸 무선 전력 송신 장치는 검출 모드 및 전력 송신 모드로 동작할 수 있다. 전력 송신 모드는 노멀 모드, 부스트 모드, 및 리듀스 모드 중 둘 이상을 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus shown in each of Figs. 7 to 16 can operate in a detection mode and a power transmission mode. The power transmission mode may include two or more of the normal mode, the boost mode, and the redundancy mode.
이하, 먼저 검출 모드에 대해서 설명한다.Hereinafter, the detection mode will be described first.
검출 모드는, 무선 전력 송신 장치로의 외부 물체의 접근 여부 또는 접근한 외부 물체가 무선 전력 수신 장치인지 여부를 판별하기 위한 모드로써, 상술한 아날로그 핑 단계(Analog Ping Phase) 및 디지털 핑 단계(Digital Ping Phase)가 검출 모드에 대응할 수 있다.The detection mode is a mode for determining whether the external object is approaching to the wireless power transmission apparatus or whether the accessed external object is a wireless power reception apparatus. The detection mode includes an analog ping phase and a digital ping phase Ping Phase) may correspond to the detection mode.
검출 모드에서, 무선 전력 송신 장치는 외부 물체의 접근 여부를 판별하기 위한 아날로그 핑 신호 및 접근한 물체가 무선 전력 수신 장치인지 여부를 판별하기 위한 디지털 핑 신호를 송출할 수 있다.In the detection mode, the wireless power transmission apparatus may transmit an analogue fingering signal for determining whether an external object is accessed and a digital fingering signal for determining whether the accessed object is a wireless power reception apparatus.
이 때, 전술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치는 주기적으로 아날로그 핑 신호를 송출한 이후, 외부 물체가 접근한 것으로 판단되는 경우 디지털 핑 신호를 송출하거나, 설정된 주기에 따라 디지털 핑 신호를 송출할 수 있다. At this time, as described above, the wireless power transmission apparatus periodically transmits an analogue fingering signal, and when it is determined that an external object is approaching, transmits a digital fingering signal or transmits a digital fingering signal according to a set period have.
이하, 설명의 편의상, 검출 모드에서, 무선 전력 송신 장치가 송출하는 아날로그 핑 신호 및 디지털 핑 신호를 핑 신호로 통칭하여 지칭하도록 한다. Hereinafter, for the sake of convenience, in the detection mode, the analog and digital signals transmitted from the wireless power transmission apparatus are collectively referred to as a ping signal.
검출 모드는 제1 모드 및 제2 모드를 포함할 수 있다. 제1 모드는 무선 전력 송신 장치의 오프된 전원이 온 상태로 전환된 경우와 같이, 기준 시간 이상 동안의 정지 상태 이 후, 핑 신호를 송출하기 위해 동작을 시작하는 초기 동작 모드에 해당한다. 제2 모드는 초기 동작 모드 이 후, 기준 시간 미만 동안의 정지 상태에서 핑 신호를 송출하기 위한 대기 동작 모드에 해당한다. The detection mode may include a first mode and a second mode. The first mode corresponds to an initial mode of operation that starts operation to send a ping signal after a stop state for more than a reference time, such as when the wireless power transmission apparatus is turned off. The second mode corresponds to a standby operation mode for sending a ping signal in a stationary state for less than a reference time after the initial operation mode.
초기 동작 모드에서, 변환부(도 8 내지 도 14, 도 16 각각의 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118)는 입력 전압을 점진적으로 승압하여, 제1 커패시터(도 8 내지 도 14, 도 16 각각의 C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C19)에 승압 전원을 축전한다. 변환부는 입력 전원을 점진적으로 승압하여, 교번적인 스위칭을 통하여 생성되는 승압 전원에 소정의 리플이 유발되는 문제점을 제거할 수 있다.In the initial operation mode, the conversion unit (111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118 in each of Figs. 8 to 14 and Fig. 16) gradually increases the input voltage, C12, C13, C14, C15, C16, C17, and C19 of Figs. 14 and 16, respectively. The converting unit gradually increases the input power source to eliminate a problem that a predetermined ripple is generated in the step-up power supply generated through the alternating switching.
변환부의 스위칭 소자(도 8 내지 도 14, 도 16 각각의 Q21, Q22, Q23, Q24, Q25(및/또는 Q45), Q26, Q27, Q29)에 제공되는 게이트 신호의 듀티를 제1 듀티에서부터 점진적으로 증가하여, 입력 전압을 점진적으로 승압할 수 있다. 듀티의 점진적 증가는, 듀티가 특정 듀티에서부터 기준 듀티 만큼 반복적, 순차적으로 증가되는 것으로 이해될 수 있다. The duty of the gate signal provided to the switching element of the conversion section (Q21, Q22, Q23, Q24, Q25 (and / or Q45), Q26, Q27, Q29 of FIGS. 8 to 14 and FIG. 16, respectively) So that the input voltage can be gradually increased. It can be understood that the gradual increase of the duty cycle is repeatedly and sequentially increased from the specific duty cycle to the reference duty cycle.
일 예로, 제1 듀티는 0% 듀티에서부터 기준 듀티 만큼 증가한 듀티에 해당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 듀티를 0%에 근접한 듀티로 설정하여, 기준 시간 이상 동안의 정지 상태 이 후, 동작을 시작하는 단계에서 급격한 입력 전원의 승압을 방지하여, 승압 전원에 소정의 리플이 유발되는 문제점을 효과적으로 제거할 수 있다.As an example, the first duty may correspond to duty increased from 0% duty by the reference duty. According to an embodiment of the present invention, the first duty is set to a duty close to 0%, the step-up operation of the input power source is prevented in the step of starting operation after the stop state for longer than the reference time, It is possible to effectively eliminate the problem of causing a predetermined ripple.
0% 듀티에 근접한 제1 듀티에서부터 듀티를 기준 듀티 만큼 순차적으로 증가하여 입력 전압을 승압하는 과정에서, 변환부(또는 제어부)는 점진적으로 승압되는 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응되는 듀티에 관한 데이터를 산출할 수 있다. 변환부(또는 제어부)에서 산출된 점진적으로 승압되는 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응되는 듀티에 관한 데이터는 별도의 메모리 소자에 저장될 수 있다.In the process of increasing the input voltage by sequentially increasing the duty from the first duty close to 0% duty to the reference duty, the converting unit (or the control unit) converts the voltage level of the step- Can be calculated. The voltage level of the step-up power source and the duty corresponding to the voltage level of the step-up power source, which are calculated by the conversion unit (or the control unit), may be stored in separate memory devices.
또한, 변환부는 제1 커패시터에 축전된 승압 전원의 전압 레벨이 목표 승압 전원의 전압 레벨에 도달하는 경우, 교류 전압(또는 교류 전류)를 출력하여 공진부(도 7 내지 도 16 각각의 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129-1, 129-2)를 통해 핑 신호를 송출할 수 있다. When the voltage level of the step-up power supply stored in the first capacitor reaches the voltage level of the target step-up power supply, the converting unit outputs an AC voltage (or alternating current) , 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129-1, 129-2.
변환부는 입력 전원(300)로부터 다양한 전압 레벨이 제공되는 경우에도 설정된 목표 승압 전압까지 입력 전압을 승압할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부는 입력 전압의 전압 레벨이 변동되는 경우에도, 설정된 목표 승압 전압까지 입력 전압을 승압하여, 입력 전원(300)의 의존도를 낮출 수 있다.The converting unit can increase the input voltage up to the target boost voltage even when various voltage levels are provided from the
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 초기 동작 모드의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.17 is a flowchart illustrating an operation of an initial operation mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 동작 모드는 현재 듀티가 0% 듀티인지 판단하는 것으로 시작한다(S1110 단계). 현재 설정된 듀티가 0%인 경우, 듀티를 0% 듀티에서부터 기준 듀티 만큼 증가한 제1 듀티로 설정할 수 있다(S1120 단계). 현재 설정된 듀티가 0%이 아닌 경우, 승압 전원과 목표 승압 전원을 비교하고(S1130 단계), 비교 결과, 승압 전원이 목표 승압 전원에 도달하지 못한 경우, 듀티를 기준 듀티만큼 증가시켜(S1140 단계), 승압 전원을 점진적으로 승압한다. 이와 달리, 비교 결과, 승압 전원이 목표 승압 전원에 도달한 경우, 현재 듀티와 제한 듀티를 비교한다(S1150 단계). 제한 듀티는 검출 모드에서 허용되는 최대 듀티에 해당할 수 있다. 검출 모드에서 제한 듀티를 설정하여, 핑 신호 송출에 과도한 전원이 소모되는 것을 방지하고, 발열 문제를 제거할 수 있다. 현재 듀티와 제한 듀티의 비교 결과, 현재 듀티가 제한 듀티보다 높은 경우, 제한 듀티를 목표 승압 전원에 대응하는 핑 듀티로 저장하고(S1160 단계), 현재 듀티가 제한 듀티보다 낮은 경우, 현재 듀티를 목표 승압 전원에 대응하는 핑 듀티로 저장한다(S1170 단계). 이 후, 목표 승압 전원을 이용하여, 핑 신호를 송출하여(S1180 단계), 초기 동작 모드가 종료될 수 있다. 이 후, 초기 동작 모드가 종료된 후, 대기 동작 모드로 진입하거나, 초기 동작 모드에서 송출된 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호에 따라 전력 송신 모드로 진입할 수 있다.Referring to FIG. 17, the initial operation mode according to an embodiment of the present invention starts with determining whether the current duty is 0% duty (S1110). If the currently set duty is 0%, the duty can be set to a first duty increased from 0% duty by the reference duty (S1120). If the currently set duty is not 0%, the step-up power source is compared with the target step-up power source in step S1130. If the step-up power source does not reach the target step-up power source as a result of the comparison, , The step-up power source is stepped up. Otherwise, when the boosted power source reaches the target boosted power source as a result of the comparison, the current duty and the limited duty are compared (S1150). The limiting duty may correspond to the maximum duty allowed in the detection mode. By setting the limited duty in the detection mode, it is possible to prevent an excessive power source from being consumed for sending the ping signal and to eliminate the heat generation problem. If the current duty is higher than the limited duty as a result of the comparison between the current duty and the limited duty, the limited duty is stored as the duty that corresponds to the target stepped up power (step S1160). If the current duty is lower than the limited duty, And stores it as a ping duty corresponding to the step-up power supply (step S1170). Thereafter, a ping signal is transmitted using the target step-up power supply (step S1180), and the initial operation mode can be terminated. Thereafter, after the initial operation mode is terminated, the mobile station enters the standby operation mode or enters the power transmission mode according to the response signal of the wireless power reception apparatus for the ping signal transmitted in the initial operation mode.
대기 동작 모드에서, 변환부(또는 제어부)는 제2 듀티에서부터 듀티를 점진적으로 증가하여, 입력 전압을 승압할 수 있다. 변환부는 제2 듀티에서부터 듀티를 점진적으로 증가하여 급격한 전압 변화에 의한 돌입 전류를 최소화하여, 대기 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 공진부로 피크성 전류가 입력되는 것을 방지하여, 무선 전력 송신 장치의 소음을 저감할 수 있다. In the standby mode of operation, the converter (or control) may step up the duty from the second duty to boost the input voltage. The converting unit may gradually increase the duty from the second duty to minimize the inrush current due to the abrupt voltage change, thereby reducing the standby power. In addition, it is possible to prevent the peak current from being input to the resonance unit, thereby reducing the noise of the wireless power transmission apparatus.
제2 듀티는 현재 승압 전원의 전압 레벨에 따라 결정될 수 있다. The second duty can be determined according to the voltage level of the current step-up power supply.
대기 동작 모드에서, 제1 커패시터(도 8 내지 도 14, 도 16 각각의 C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C19)에 축전된 승압 전원은 핑 신호가 송출되는 주기에 따라 방전되어, 승압 전원의 전압 레벨이 점차 감소될 수 있다. 제2 듀티는 핑 신호가 송출되는 시간 간격에 따라 제1 커패시터에 축전된 승압 전원이 방전되는 양을 고려하여 결정될 수 있다. 제2 듀티는 제1 듀티보다 높을 수 있다. The boosted power supply stored in the first capacitor (C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C19 in FIGS. 8 to 14 and FIG. 16, respectively) So that the voltage level of the step-up power supply can be gradually reduced. The second duty can be determined in consideration of the amount by which the step-up power supply stored in the first capacitor is discharged according to the time interval at which the ping signal is transmitted. The second duty may be higher than the first duty.
일 예로, 제1 커패시터에 축전된 승압 전원의 전압 레벨은 별도의 검출 소자를 통해 직접적으로 검출될 수 있다. 검출된 승압 전원의 전압 레벨에 대응되는 듀티가 제2 듀티로 결정될 수 있다.In one example, the voltage level of the step-up power supply charged in the first capacitor can be directly detected through a separate detecting element. The duty corresponding to the detected voltage level of the step-up power supply can be determined as the second duty.
다른 예로, 핑 신호가 송출되는 주기에 따라 승압 전원의 전압 레벨이 추정될 수 있다. 구체적으로, 핑 신호가 송출되는 시간 간격에 의한 방전에 따라 승압 전원의 전압 레벨이 감소되므로, 핑 신호의 주기가 판정되는 경우, 목표 승압 전원으로부터 전압 레벨이 일부 감소한 승압 전원의 전압 레벨이 추정될 수 있다. 추정된 승압 전원의 전압 레벨에 대응되는 듀티가 제2 듀티로 결정될 수 있다. As another example, the voltage level of the step-up power supply can be estimated according to the period in which the ping signal is transmitted. Specifically, since the voltage level of the step-up power supply is reduced in accordance with the discharge at the time interval at which the fingers are transmitted, when the period of the fingers is determined, the voltage level of the step-up power supply from which the voltage level is decreased from the target step- . The duty corresponding to the estimated voltage level of the step-up power supply can be determined as the second duty.
상술한 바와 같이, 초기 동작 모드의 변환부(또는 제어부)에서 산출된 점진적으로 승압되는 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응되는 듀티에 관한 데이터는 별도의 메모리 소자에 저장될 수 있다. 이 때, 제2 듀티는 초기 동작 모드에서 저장된 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응되는 듀티 관한 데이터에 기초하여, 결정될 수 있다.As described above, the data on the voltage level of the step-up power source and the duty corresponding to the step-up voltage, which are calculated by the conversion unit (or the control unit) of the initial operation mode, can be stored in separate memory devices. At this time, the second duty can be determined based on the voltage level of the boosted power source stored in the initial operation mode and the data on the duty corresponding thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 목표 승압 전원의 전압 레벨과 현재 승압 전원의 전압 레벨을 비교하여 가중 지수를 산출하고, 산출된 가중 지수를 목표 승압 전원에 대응되는 핑 듀티에 적용하여 제2 듀티를 산출할 수 있다. 이 때, 가중 지수는 0 초과 1 미만의 값일 수 있다. 본 실시예는, 초기 동작 모드에서 저장된 데이터에 목표 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응되는 핑 듀티만이 저장된 경우에 적용될 수 있다. 초기 동작 모드에서, 승압 전원의 모든 전압 레벨 및 이에 대응하는 복수의 핑 듀티를 저장하는 것이 아니라, 목표 승압 전원의 전압 레벨 및 이에 대응하는 핑 듀티만을 저장함으로써, 메모리 소자의 사이즈를 줄일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a weighted index is calculated by comparing a voltage level of a target step-up power supply with a voltage level of a current step-up power supply, and the calculated duty cycle is applied to a ping- Can be calculated. In this case, the weighting index may be a value of more than 0 and less than 1. The present embodiment can be applied to a case where only the voltage level of the target step-up power supply and the corresponding pseudo-duty are stored in the data stored in the initial operation mode. In the initial operation mode, the size of the memory element can be reduced by storing only the voltage level of the target step-up power supply and the corresponding ping duty, instead of storing all voltage levels of the step-up power supply and a plurality of corresponding ping duties.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 듀티는 현재 승압 전원의 전압 레벨에 대응되는 듀티의 검색에 의해 결정될 수 있다. 본 실시예는, 초기 동작 모드에서, 승압 전원의 모든 전압 레벨 및 이에 대응하는 복수의 핑 듀티가 저장된 경우에 적용될 수 있다. 이 경우, 승압 전원의 모든 전압 레벨 및 이에 대응하는 복수의 핑 듀티는 데이터에 룩업-테이블(Lookup table) 형태로 저장될 수 있고, 상기 룩업-테이블 테이블을 대기 동작 모드에서 이용하여, 연산 과정의 부하를 제거할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the second duty may be determined by searching for a duty corresponding to the voltage level of the current step-up power supply. This embodiment can be applied in the initial operation mode when all voltage levels of the boosted power source and a plurality of corresponding ping duties are stored. In this case, all the voltage levels of the step-up power supply and a plurality of corresponding ping duties may be stored in a look-up table in the data, and the look-up table table may be used in the standby operation mode, The load can be removed.
변환부(또는 제어부)는 제2 듀티에서부터 듀티를 점진적으로 증가시켜, 입력 전압을 점진적으로 승압할 수 있다. 듀티가 점차 증가하여, 핑 듀티에 도달하는 경우, 제1 커패시터에 축전된 승압 전원의 전압 레벨이 목표 승압 전원의 전압 레벨에 도달하므로, 변환부는 교류 전류를 출력하여 공진부를 통해 핑 신호를 송출할 수 있다.The converting unit (or the controlling unit) can gradually increase the duty from the second duty to gradually increase the input voltage. When the duty gradually increases to reach the ping duty, since the voltage level of the step-up power supply stored in the first capacitor reaches the voltage level of the target step-up power supply, the converting unit outputs the alternating current and transmits the ping signal through the resonance unit .
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 대기 동작 모드의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.18 is a flowchart illustrating an operation of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기 동작 모드는 현재 듀티가 0% 듀티인지 판단하는 것으로 시작한다(S1210 단계). 현재 설정된 듀티가 0%인 경우, 듀티를 제2 듀티로 설정할 수 있다(S1220 단계). 제2 듀티는 제1 듀티 보다 높을 수 있고, 일 예로, 제2 듀티는 핑 듀티에 가중 지수를 적용하여 산출될 수 있다. 이 때, 가중 지수는 0 초과 1 미만의 값일 수 있다. Referring to FIG. 18, the standby operation mode according to an embodiment of the present invention starts with determining whether the current duty is 0% duty (S1210). If the currently set duty is 0%, the duty can be set to the second duty (S1220). The second duty may be higher than the first duty, and in one example, the second duty may be calculated by applying a weighting index to the ping duty. In this case, the weighting index may be a value of more than 0 and less than 1.
현재 설정된 듀티가 0%이 아닌 경우, 현재 듀티와 초기 동작 모드에서 산출 및 저장된 핑 듀티를 비교한다(S1230 단계). 현재 듀티와 핑 듀티의 비교 결과, 현재 듀티가 핑 듀티보다 낮은 경우, 듀티를 기준 듀티 만큼 증가시켜(S1240 단계), 승압 전원을 점진적으로 승압한다. 이와 달리, 현재 듀티가 핑 듀티보다 높은 경우, 듀티를 핑 듀티로 제한하고(S1250 단계), 핑 신호를 송출하여(S1260 단계), 대기 동작 모드가 종료될 수 있다. 이후, 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호에 따라 전력 송신 모드로 진입할 수 있다.If the currently set duty is not 0%, the calculated duty is compared with the stored duty in the initial operating mode (S1230). As a result of comparison between the current duty and the ping duty, if the current duty is lower than the ping duty, the duty is increased by the reference duty (S1240), and the boosted power is gradually increased. Alternatively, when the current duty is higher than the ping duty, the duty is limited to the ping duty (S1250), and the ping signal is transmitted (S1260), and the standby operation mode may be terminated. Thereafter, it may enter the power transmission mode according to the response signal of the wireless power receiving device for the ping signal.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 초기 동작 모드 및 대기 동작 모드에서 승압 전압의 변화를 설명하기 위한 도면이다.19 is a diagram for explaining the change in the boosted voltage in the initial operation mode and the standby operation mode of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to the embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 초기 동작 모드에서, 변환부(도 7 내지 도 16 각각의 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119)(또는 제어부(도 7 내지 도 16 각각의 100, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209)는 제1 듀티에서부터 듀티를 점진적으로 증가하여, 입력 전압을 점진적으로 승압할 수 있다. 변환부의 승압 결과, 제1 커패시터(도 8 내지 도 14, 도 15 각각의 C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C19)에 축전된 승압 전원이 목표 승압 전원에 도달하는 경우, 시점 t1에서 핑 신호를 송출할 수 있다. 핑 신호를 송출한 후, 초기 동작 모드가 종료되고, 대기 동작 모드로 진입할 수 있다.Referring to FIG. 19, in the initial operation mode, a conversion unit (110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, Each of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, When the boosted power stored in one capacitor (C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C19 in Figs. 8 to 14 and Fig. 15, respectively) reaches the target boosted power source, After sending out the ping signal, the initial operation mode is ended and the apparatus can enter the standby operation mode.
대기 동작 모드에서, 제1 커패시터에 축전된 승압 전원의 전압 레벨은 핑 신호가 송출되는 주기에 따라 감소한다. 변환부(또는 제어부)는 제1 커패시터에 축전된 승압 전원의 전압 레벨에 따라 시점 t2에서 제2 듀티에서부터 듀티를 점진적으로 증가하여, 입력 전압을 승압하고, 변환부의 승압 결과, 제1 커패시터에 축전된 승압 전원이 목표 승압 전원에 도달하는 경우, 시점 t3에서 핑 신호를 송출할 수 있다. 이 때, 핑 신호의 송출 주기 - 시점 t3 ~ 시점 t5의 시간 간격, 또는 시점 t5 ~ 시점 t7의 시간 간격 - 에 따라 상기 과정이 반복될 수 있다. 이 후, 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호에 따라 전력 송신 모드로 진입할 수 있다.In the standby operation mode, the voltage level of the step-up power supply charged in the first capacitor decreases in accordance with the period in which the ping signal is transmitted. The conversion unit (or the control unit) gradually increases the duty from the second duty at the time point t2 according to the voltage level of the step-up power supply charged in the first capacitor to step up the input voltage, When the boosted power source reaches the target boosted power source, it can send a ping signal at time t3. At this time, the above process can be repeated according to the time interval of the transmission period of the ping signal-time t3 to time t5, or time interval t5-time t7. Thereafter, it is possible to enter the power transmission mode according to the response signal of the wireless power receiving apparatus for the ping signal.
다음으로, 전력 전송 모드에 대해서 설명한다. 이하, 전력 전송 모드의 동작은 제어부(도 7 내지 도 16의 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209)에서 수행될 수 있다.Next, the power transmission mode will be described. Hereinafter, the operation of the power transmission mode may be performed in a control unit (200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209 in FIGS. 7 to 16).
도 20는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 20는 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 20 is a diagram for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 20 is a waveform diagram of a control signal for controlling switching elements of the wireless power transmission apparatus . 20 is a view for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when increasing the size of power received by the wireless power reception apparatus.
도 8 내지 도 10, 및 도 13의 제1 제어 신호(con11, con12, con13, con16)는 도 20의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 8 내지 도 10, 및 도 13의 제2 제어 신호(con21, con22, con23, con26)는 도 20의 제2 제어 신호(con2)과 동일할 수 있다.The first control signals con11, con12, con13, con16 of Figs. 8 to 10 and Fig. 13 may be the same as the first control signal con1 of Fig. 20, The second control signals con21, con22, con23, and con26 may be the same as the second control signal con2 of FIG.
또한, 도 11, 도 12, 도 15 및 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 20의 제1 제어 신호(con1)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15 및 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 20의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있다. 이 경우, 도 11, 도 12, 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 로우 레벨로 유지될 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 하이 레벨로 유지될 수 있다. 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제5 제어 신호(con59)는 로우 레벨로 유지될 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49)와 제6 제어 신호(con69) 중 적어도 하나는 하이 레벨로 유지될 수 있다. 도 16의 제4 제어 신호(con49)와 제6 제어 신호(con69) 중 하나만 하이 레벨로 유지되는 경우, 나머지는 로우 레벨로 유지될 수 있다.The first control signals con14, con15, con18, and con19 in FIGS. 11, 12, 15, and 16 may be the same as the first control signal con1 in FIG. The second control signals con24, con25, con28, and con29 in FIGS. 15 and 16 may be the same as the second control signal con2 in FIG. In this case, the third control signals (con34, con35, con38) of FIGS. 11, 12 and 15 can be maintained at a low level and the fourth control signals con44, con45, con48 can be maintained at a high level. The third control signal con39 and the fifth control signal con59 in Fig. 16 can be maintained at a low level, and at least one of the fourth control signal con49 and the sixth control signal con69 in Fig. Level. When only one of the fourth control signal con49 and the sixth control signal con69 in Fig. 16 is maintained at the high level, the remaining can be maintained at the low level.
먼저, 노멀 모드에서 최초로 출력되는 제어 신호들은 (a) 및 (b)와 같은 형태일 수 있다. 이 때, 제어 신호들의 주파수 및 듀티는 상술한 핑 주파수 및 핑 듀티일 수 있다. (a) 및 (b)에 나타낸 제어 신호들은 검출 모드에서 출력될 수도 있다.First, the control signals output first in the normal mode may be in the form of (a) and (b). At this time, the frequency and duty of the control signals may be the above-described ping frequency and ping-duty. (a) and (b) may be output in the detection mode.
노멀 모드에서, 제어 신호의 주파수는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정된다. 즉, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우, 노멀 모드에서 제어부는 제어 신호들(con1, con2)의 주파수를 (c) 및 (d)에 나타낸 것과 같이 감소시키게 된다. 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 증가될 수 있다. 여기서, (c) 및 (d)의 제어 신호들(con1, con2)의 주파수는 노멀 모드에서의 주파수의 최소값(도 6의 f1)일 수 있다. 노멀 모드에서, 듀티는 상술한 핑 듀티로 고정될 수 있다.In the normal mode, the frequency of the control signal is adjusted according to the signal received from the wireless power receiving apparatus. That is, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, in the normal mode, the control unit sets the frequencies of the control signals con1, As shown in FIG. Therefore, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be increased. Here, the frequencies of the control signals (con1, con2) in (c) and (d) may be the minimum value of the frequency in the normal mode (f1 in FIG. 6). In the normal mode, the duty can be fixed to the above-described ping duty.
부스트 모드에서, 제어 신호의 듀티가 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정될 수 있다. 즉, 제어 신호들(con1, con2)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f1)까지 감소시키더라도 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 크기의 전력을 수신할 수 없는 경우, (e) 및 (f)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제어 신호(con1, con2)의 주파수는 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f1)로 고정하고, 제2 제어 신호(con2)의 듀티를 증가시킬 수 있다. In the boost mode, the duty of the control signal can be adjusted according to the signal received from the wireless power receiving device. That is, even if the frequency of the control signals con1, con2 is reduced to a predetermined reference frequency (for example, f1 in FIG. 6), when the wireless power receiving apparatus can not receive the power of the required size, The control unit fixes the frequency of the control signals con1 and con2 at the reference frequency (for example, f1 in FIG. 6) and increases the duty of the second control signal con2 .
또는, (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 부스트 모드에서 제어부는 제어 신호(con1, con2)의 주파수를 추가적으로 감소시킬 수도 있다. 이 때, 듀티는 이전에 증가된 듀티로 고정될 수 있다.Alternatively, as shown in (g) and (h), in the boost mode, the control unit may further reduce the frequency of the control signals con1, con2. At this time, the duty can be fixed to the previously increased duty.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 21은 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 21 is a diagram for explaining an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 21 is a waveform diagram of a control signal for controlling switching elements of the wireless power transmission apparatus . 21 is a diagram for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when the wireless power receiving apparatus increases the magnitude of the received power.
도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 21의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 21의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 도 21의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 도 21의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있고, 도 16의 제3 제어 신호(con39) 및/또는 도 16의 제5 제어 신호(con59)는 도 21의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49) 및/또는 도 16의 제6 제어 신호(con69)는 도 21의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있다. 경우에 따라, 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제4 제어 신호(con49)가 로우 레벨을 유지할 수 있고, 도 16의 제5 제어 신호(con59)와 제6 제어 신호(con69)가 로우 레벨을 유지할 수 있다.The first control signals con14, con15, con18 and con19 of FIGS. 11, 12, 15 and 16 may be the same as the first control signal con1 of FIG. 21, , The second control signals con24, con25, con28 and con29 of FIG. 16 may be the same as the second control signal con2 of FIG. 21 and the third control signals con34, con35 , con38 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 21 and the fourth control signals con44, con45 and con48 in Figs. 11, 12 and 15 correspond to the fourth control signal con4 And the third control signal con39 in Fig. 16 and / or the fifth control signal con59 in Fig. 16 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 21, The fourth control signal con49 and / or the sixth control signal con69 in Fig. 16 may be the same as the fourth control signal con4 in Fig. In some cases, the third control signal con39 and the fourth control signal con49 in Fig. 16 can maintain a low level, and the fifth control signal con59 and the sixth control signal con69 in Fig. Level can be maintained.
도 21의 경우, 변환부(도 11, 도 12, 도 15 도 16 각각의 114, 115, 118, 119)가 풀 브리지 회로로 동작하는 경우에 적용된다는 것을 제외하면 도 20와 동일하다.In the case of FIG. 21, it is the same as FIG. 20 except that the conversion section (114, 115, 118, 119 of FIGS. 11, 12, 15 and 16, respectively) is applied to a case of operating as a full bridge circuit.
제어부는 먼저 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 같은 제어 신호들을 출력한다. 상술한 바와 같이, 제어부는 노멀 모드에서, 최초로 출력되는 제어 신호들을 (a) 및 (b)에 나타낸 형태로 출력할 수도 있고, 검출 모드에서 출력할 수도 있다. (a)에 나타낸 제어 신호들(con1, con4)의 듀티가 상술한 핑 듀티일 수 있으며, (a) 및 (b)에 나타낸 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수가 상술한 핑 주파수일 수 있다.The control unit first outputs control signals as shown in (a) and (b). As described above, in the normal mode, the control unit may output the first control signals in the form shown in (a) and (b), or may output in the detection mode. the duty of the control signals con1 and con4 shown in (a) may be the above-described pinging duty and the frequency of the control signals con1, con2, con3, con4 shown in (a) and (b) Lt; / RTI > frequency.
노멀 모드에서, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우, 제어부는 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 감소시킬 수 있다.In the normal mode, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the control unit generates the control signals con1, con2 , con3, con4) can be reduced.
부스트 모드에서, 제어 신호의 듀티가 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정될 수 있다. 즉, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f1)까지 감소시키더라도 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 크기의 전력을 수신할 수 없는 경우, (e) 및 (f)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f1)로 고정하고, 제2 제어 신호(con2) 및 제3 제어 신호(con3)의 듀티를 증가시킬 수 있다. In the boost mode, the duty of the control signal can be adjusted according to the signal received from the wireless power receiving device. That is, even if the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is reduced to a predetermined reference frequency (for example, f1 in FIG. 6), the wireless power receiving apparatus can not receive power , The control unit fixes the frequencies of the control signals con1, con2, con3 and con4 to the reference frequency (for example, f1 in Fig. 6) the duty ratio of the third control signal con2 and the third control signal con3 can be increased.
또는, (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 부스트 모드에서 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con5)의 주파수를 추가적으로 감소시킬 수도 있다. 이 때, 듀티는 이전에 증가된 듀티로 고정될 수 있다.Alternatively, as shown in (g) and (h), in the boost mode, the control unit may additionally reduce the frequencies of the control signals con1, con2, con3, con5. At this time, the duty can be fixed to the previously increased duty.
도 20 및 도 21에는 나타내지 않았으나, 부스트 모드에서 (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이 주파수를 추가적으로 감소시킨 이후에, 듀티를 추가적으로 증가시킬 수도 있다.Although not shown in Figs. 20 and 21, the duty may be further increased after additionally reducing the frequency as shown in (g) and (h) in the boost mode.
도 22은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 22은 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 22 is a diagram for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 22 is a waveform diagram of a control signal for controlling switching elements of the wireless power transmission apparatus . 22 is a view for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when the wireless power receiving apparatus decreases the magnitude of the power received.
도 8 내지 도 10, 및 도 13의 제1 제어 신호(con11, con12, con13, con16)는 도 22의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 8 내지 도 10, 및 도 13의 제2 제어 신호(con21, con22, con23, con26)는 도 22의 제2 제어 신호(con2)과 동일할 수 있다.The first control signals con11, con12, con13, con16 in Figs. 8 to 10 and Fig. 13 may be the same as the first control signal con1 in Fig. 22, The second control signals con21, con22, con23, con26 may be the same as the second control signal con2 of FIG.
또한, 도 11, 도 12, 도 15 및 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 22의 제1 제어 신호(con1)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15 및 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 22의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있다. 이 경우, 도 11, 도 12, 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 로우 레벨로 유지될 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 하이 레벨로 유지될 수 있다. 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제5 제어 신호(con59)는 로우 레벨로 유지될 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49)와 제6 제어 신호(con69) 중 적어도 하나는 하이 레벨로 유지될 수 있다. 도 16의 제4 제어 신호(con49)와 제6 제어 신호(con69) 중 하나만 하이 레벨로 유지되는 경우, 나머지는 로우 레벨로 유지될 수 있다.The first control signals con14, con15, con18 and con19 in Figs. 11, 12, 15 and 16 may be the same as the first control signal con1 in Fig. 22, The second control signals con24, con25, con28, and con29 in FIGS. 15 and 16 may be the same as the second control signal con2 in FIG. In this case, the third control signals (con34, con35, con38) of FIGS. 11, 12 and 15 can be maintained at a low level and the fourth control signals con44, con45, con48 can be maintained at a high level. The third control signal con39 and the fifth control signal con59 in Fig. 16 can be maintained at a low level, and at least one of the fourth control signal con49 and the sixth control signal con69 in Fig. Level. When only one of the fourth control signal con49 and the sixth control signal con69 in Fig. 16 is maintained at the high level, the remaining can be maintained at the low level.
먼저, 제어부는 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들(con1, con2)을 출력할 수 있다. 제어부는 노멀 모드에서 최초로 출력하는 제어 신호를 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 형태로 출력할 수도 있고, 검출 모드에서 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들을 출력할 수도 있다.First, the control unit can output the same control signals (con1, con2) as those shown in (a) and (b). The control unit may output the control signal first outputted in the normal mode in the same manner as that shown in (a) and (b) or may output the same control signals as those shown in (a) and (b) in the detection mode .
무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 노멀 모드에서 제어부는 제어 신호들(con1, con2)의 주파수를 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이 증가시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 감소될 수 있다. 여기서, (c) 및 (d)의 제어 신호들(con1, con2)의 주파수는 노멀 모드에서의 주파수의 최대값(도 6의 f2)일 수 있다. 노멀 모드에서, 듀티는 상술한 핑 듀티로 고정될 수 있다.In the normal mode, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the control unit sets the frequencies of the control signals con1 and con2 to (c) and Can be increased as shown. Thus, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be reduced. Here, the frequencies of the control signals (con1, con2) in (c) and (d) may be the maximum value of the frequency in the normal mode (f2 in FIG. 6). In the normal mode, the duty can be fixed to the above-described ping duty.
리듀스 모드에서, 제어 신호의 듀티가 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정될 수 있다. 즉, 제어 신호들(con1, con2)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)까지 증가시킨 경우에도, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, (e) 및 (f)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제어 신호(con1, con2)의 주파수는 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)로 고정하고, 제2 제어 신호(con2)의 듀티를 감소시킬 수 있다.In the reduced mode, the duty of the control signal can be adjusted according to the signal received from the wireless power receiving apparatus. That is, even when the frequencies of the control signals con1 and con2 are increased to a predetermined reference frequency (for example, f2 in FIG. 6), the size of the power received by the wireless power receiving apparatus The frequency of the control signals con1 and con2 is fixed to a reference frequency (for example, f2 in FIG. 6), and the second The duty of the control signal con2 can be reduced.
또는, (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 리듀스 모드에서 제어부는 제어 신호(con1, con2)의 주파수를 추가적으로 증가시킬 수도 있다. 이 때, 듀티는 이전에 감소된 듀티로 고정될 수 있다.Alternatively, as shown in (g) and (h), the control unit may additionally increase the frequency of the control signals con1 and con2 in the redundancy mode. At this time, the duty can be fixed to the previously reduced duty.
도 23는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 23는 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.23 is a diagram for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 23 is a waveform diagram of a control signal for controlling switching elements of the wireless power transmission apparatus . 23 is a diagram for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when reducing the magnitude of the power received by the wireless power reception apparatus.
도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 23의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 23의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 도 23의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 도 23의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있고, 도 16의 제3 제어 신호(con39) 및/또는 도 16의 제5 제어 신호(con59)는 도 23의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49) 및/또는 도 16의 제6 제어 신호(con69)는 도 23의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있다. 경우에 따라, 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제4 제어 신호(con49)가 로우 레벨을 유지할 수 있고, 도 16의 제5 제어 신호(con59)와 제6 제어 신호(con69)가 로우 레벨을 유지할 수 있다.The first control signals con14, con15, con18 and con19 of FIGS. 11, 12, 15 and 16 may be the same as the first control signal con1 of FIG. 23, , The second control signals con24, con25, con28 and con29 of FIG. 16 may be the same as the second control signal con2 of FIG. 23 and the third control signals con34, con35 , con38 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 23 and the fourth control signals con44, con45 and con48 in Figs. 11, 12 and 15 correspond to the fourth control signal con4 And the third control signal con39 in Fig. 16 and / or the fifth control signal con59 in Fig. 16 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 23, The fourth control signal con49 and / or the sixth control signal con69 in Fig. 16 may be the same as the fourth control signal con4 in Fig. In some cases, the third control signal con39 and the fourth control signal con49 in Fig. 16 can maintain a low level, and the fifth control signal con59 and the sixth control signal con69 in Fig. Level can be maintained.
도 23의 경우, 변환부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 114, 115, 118, 119)가 풀 브리지 회로로 동작하는 경우에 적용된다는 것을 제외하면 도 22와 동일하다.23 is the same as FIG. 22 except that the conversion section (114, 115, 118, and 119 in FIGS. 11, 12, 15, and 16, respectively) is applied to a case of operating as a full bridge circuit.
먼저, 제어부는 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)을 출력할 수 있다. 제어부는 노멀 모드에서 최초로 출력하는 제어 신호를 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 형태로 출력할 수도 있고, 검출 모드에서 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들을 출력할 수도 있다.First, the control unit may output the same control signals (con1, con2, con3, con4) as those shown in (a) and (b). The control unit may output the control signal first outputted in the normal mode in the same manner as that shown in (a) and (b) or may output the same control signals as those shown in (a) and (b) in the detection mode .
무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 노멀 모드에서 제어부는 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이 증가시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 감소될 수 있다. 여기서, (c) 및 (d)의 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 노멀 모드에서의 주파수의 최대값(도 6의 f2)일 수 있다. 노멀 모드에서, 듀티는 상술한 핑 듀티로 고정될 수 있다.In the normal mode, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the control unit sets the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) (d). Thus, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be reduced. Here, the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) in (c) and (d) may be the maximum value of the frequency in the normal mode (f2 in FIG. 6). In the normal mode, the duty can be fixed to the above-described ping duty.
리듀스 모드에서, 제어 신호의 듀티가 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정될 수 있다. 즉, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)까지 증가시킨 경우에도, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, (e) 및 (f)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)로 고정하고, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호(con2, con3)의 듀티를 감소시킬 수 있다.In the reduced mode, the duty of the control signal can be adjusted according to the signal received from the wireless power receiving apparatus. That is, even when the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is increased to a predetermined reference frequency (for example, f2 in FIG. 6) (E) and (f), the control unit determines that the frequency of the control signals con1, con2, con3, con4 is higher than the reference frequency (for example, f2, and the duty of the second control signal and the third control signals con2, con3 can be reduced.
또는, (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 리듀스 모드에서 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 추가적으로 증가시킬 수도 있다. 이 때, 듀티는 이전에 감소된 듀티로 고정될 수 있다.Alternatively, as shown in (g) and (h), the control unit may further increase the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 in the redundancy mode. At this time, the duty can be fixed to the previously reduced duty.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 24는 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 24 is a diagram for explaining the operation in the power transmission mode of the wireless power transmission apparatus or the wireless power transmission method according to the embodiment of the present invention. FIG. 24 is a waveform diagram of a control signal for controlling the switching elements of the wireless power transmission apparatus . 24 is a diagram for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when reducing the magnitude of the power received by the wireless power reception apparatus.
도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 24의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 24의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 도 24의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 도 24의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있고, 도 16의 제3 제어 신호(con39) 및/또는 도 16의 제5 제어 신호(con59)는 도 24의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49) 및/또는 도 16의 제6 제어 신호(con69)는 도 24의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있다. 경우에 따라, 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제4 제어 신호(con49)가 로우 레벨을 유지할 수 있고, 도 16의 제5 제어 신호(con59)와 제6 제어 신호(con69)가 로우 레벨을 유지할 수 있다.The first control signals con14, con15, con18 and con19 of Figs. 11, 12, 15 and 16 may be the same as the first control signal con1 of Fig. , The second control signals con24, con25, con28 and con29 of FIG. 16 may be the same as the second control signal con2 of FIG. 24, and the third control signals con34, con35 , con38 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 24, and the fourth control signals con44, con45 and con48 in Figs. 11, 12 and 15 correspond to the fourth control signal con4 16, and the third control signal con39 in Fig. 16 and / or the fifth control signal con59 in Fig. 16 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 24, The fourth control signal con49 and / or the sixth control signal con69 in Fig. 16 may be the same as the fourth control signal con4 in Fig. In some cases, the third control signal con39 and the fourth control signal con49 in Fig. 16 can maintain a low level, and the fifth control signal con59 and the sixth control signal con69 in Fig. Level can be maintained.
먼저, 제어부는 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)을 출력할 수 있다. 제어부는 노멀 모드에서 최초로 출력하는 제어 신호를 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 형태로 출력할 수도 있고, 검출 모드에서 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들을 출력할 수도 있다.First, the control unit may output the same control signals (con1, con2, con3, con4) as those shown in (a) and (b). The control unit may output the control signal first outputted in the normal mode in the same manner as that shown in (a) and (b) or may output the same control signals as those shown in (a) and (b) in the detection mode .
무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 노멀 모드에서 제어부는 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이 증가시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 감소될 수 있다. 여기서, (c) 및 (d)의 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 노멀 모드에서의 주파수의 최대값(도 6의 f2)일 수 있다. 노멀 모드에서, 듀티는 상술한 핑 듀티로 고정될 수 있다.In the normal mode, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the control unit sets the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) (d). Thus, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be reduced. Here, the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) in (c) and (d) may be the maximum value of the frequency in the normal mode (f2 in FIG. 6). In the normal mode, the duty can be fixed to the above-described ping duty.
리듀스 모드에서, 제어 신호의 듀티가 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라 조정될 수 있다. 즉, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)까지 증가시킨 경우에도, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, (e), (f), (g), 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)로 고정하고, 제2 제어 신호(con2)의 듀티는 고정하고, 제4 제어 신호(con4)의 듀티를 감소시킬 수 있다. 이 경우, 풀 브리지 회로에서 데드 타임이 증가하게 되고, 따라서 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기가 감소되며, 결과적으로 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기도 감소하게 된다. 여기서, 데드 타임은 공진부의 양단 전압이 동일한 시간으로 정의될 수 있다. In the reduced mode, the duty of the control signal can be adjusted according to the signal received from the wireless power receiving apparatus. That is, even when the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is increased to a predetermined reference frequency (for example, f2 in FIG. 6) When the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is larger than the frequency of the reference signal as shown in (e), (f), (g), and The duty of the second control signal con2 can be fixed and the duty of the fourth control signal con4 can be reduced by fixing it to a frequency (for example, f2 in Fig. 6). In this case, the dead time is increased in the full bridge circuit, so that the power transmitted from the wireless power transmission apparatus is reduced, and as a result, the power received by the wireless power reception apparatus is also reduced. Here, the dead time can be defined as the time at which both ends of the resonance part are equal to each other.
또는, (i) 및 (j)에 나타낸 바와 같이, 리듀스 모드에서 제어부는 제어 신호(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 추가적으로 증가시킬 수도 있다. 이 때, (e) 및 (f)의 제어 신호들(con1, con2)의 듀티는 (i) 및 (j)의 제어 신호들(con1, con2)의 듀티와 동일할 수 있다. 또한, 이와 동시에, (k) 및 (l)에 나타낸 바와 같이 제3 제어 신호(con3)는 로우 레벨을 유지하고, 제4 제어 신호(con4)는 하이 레벨을 유지할 수 있다. 이 경우, 도 11, 도 12, 도 15 및/또는 도 16의 변환부(114, 115, 118, 119)는 하프 브리지 회로로 동작하게 됨으로써, 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기는 감소하게 되고, 따라서 주파수만 조정하는 경우와 비교할 때, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기는 더욱 감소하게 된다.Alternatively, as shown in (i) and (j), the control unit may further increase the frequencies of the control signals con1, con2, con3, and con4 in the redo mode. At this time, the duty of the control signals (con1, con2) of (e) and (f) may be the same as the duty of the control signals (con1, con2) of (i) and (j). At the same time, as shown in (k) and (l), the third control signal con3 can be maintained at the low level and the fourth control signal con4 can be maintained at the high level. In this case, the
도 24의 (k) 및 (l)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 제어부가 제3 제어 신호(con3)는 로우 레벨을 유지하고, 제4 제어 신호(con4)는 하이 레벨을 유지하는 경우를 도시하였으나, 제3 제어 신호(con3)는 (j)의 제2 제어 신호(con2)와 동일하고, 제4 제어 신호(con4)는 (i)의 제1 제어 신호(con1)와 동일할 수도 있다. 즉, 제1 내지 제4 제어 신호 모두의 주파수를 증가시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력이 작아지도록 할 수도 있다.24 (k) and (l), the control unit of the wireless power transmission apparatus according to the embodiment of the present invention maintains the third control signal con3 at the low level and the fourth control signal con4 at the high level The third control signal con3 is the same as the second control signal con2 of j and the fourth control signal con4 is the same as the first control signal con1 of (i) . ≪ / RTI > That is, by increasing the frequencies of all of the first to fourth control signals, the power received by the wireless power receiving apparatus may be reduced.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 25은 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시킬 때 무선 전력 송신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 25 is a diagram for explaining an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG. 25 is a waveform diagram of a control signal for controlling switching elements of the wireless power transmission apparatus . FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the wireless power transmission apparatus when reducing the magnitude of the power received by the wireless power reception apparatus. FIG.
도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 25의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 25의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 도 25의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 도 25의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있고, 도 16의 제3 제어 신호(con39) 및/또는 도 16의 제5 제어 신호(con59)는 도 25의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49) 및/또는 도 16의 제6 제어 신호(con69)는 도 25의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있다. 경우에 따라, 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제4 제어 신호(con49)가 로우 레벨을 유지할 수 있고, 도 16의 제5 제어 신호(con59)와 제6 제어 신호(con69)가 로우 레벨을 유지할 수 있다.The first control signals con14, con15, con18, and con19 of FIGS. 11, 12, 15, and 16 may be the same as the first control signal con1 of FIG. , The second control signals con24, con25, con28 and con29 of FIG. 16 may be the same as the second control signal con2 of FIG. 25, and the third control signals con34, con35 , con38 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 25, and the fourth control signals con44, con45 and con48 in Figs. 11, 12 and 15 correspond to the fourth control signal con4 And the third control signal con39 in Fig. 16 and / or the fifth control signal con59 in Fig. 16 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 25, The fourth control signal con49 and / or the sixth control signal con69 in Fig. 16 may be the same as the fourth control signal con4 in Fig. In some cases, the third control signal con39 and the fourth control signal con49 in Fig. 16 can maintain a low level, and the fifth control signal con59 and the sixth control signal con69 in Fig. Level can be maintained.
먼저, 제어부는 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)을 출력할 수 있다. 제어부는 노멀 모드에서 최초로 출력하는 제어 신호를 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 형태로 출력할 수도 있고, 검출 모드에서 (a) 및 (b)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들을 출력할 수도 있다.First, the control unit may output the same control signals (con1, con2, con3, con4) as those shown in (a) and (b). The control unit may output the control signal first outputted in the normal mode in the same manner as that shown in (a) and (b) or may output the same control signals as those shown in (a) and (b) in the detection mode .
무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 노멀 모드에서 제어부는 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 (c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이 증가시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 감소될 수 있다. 여기서, (c) 및 (d)의 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 노멀 모드에서의 주파수의 최대값(도 6의 f2)일 수 있다. 노멀 모드에서, 듀티는 상술한 핑 듀티로 고정될 수 있다.In the normal mode, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the control unit sets the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) (d). Thus, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be reduced. Here, the frequencies of the control signals (con1, con2, con3, con4) in (c) and (d) may be the maximum value of the frequency in the normal mode (f2 in FIG. 6). In the normal mode, the duty can be fixed to the above-described ping duty.
제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)까지 증가시킨 경우에도, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 제어부는 리듀스 모드로 동작할 수 있다. 리듀스 모드에서, (e), (f), (g) 및 (h)에 나타낸 바와 같이, 제어부는 제1 제어 신호(con1) 및 제2 제어 신호(con2)의 주파수를 증가시킴과 동시에 제3 제어 신호(con3)는 로우 레벨을 유지하고, 제4 제어 신호(con4)는 하이 레벨을 유지할 수 있다. 이 경우, 도 11, 도 12, 도 15 및/또는 도 16의 변환부(114, 115, 118, 119)는 하프 브리지 회로로 동작하게 됨으로써, 무선 전력 송신 장치가 송신하는 전력의 크기는 감소하게 되고, 따라서 주파수만 조정하는 경우와 비교할 때, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기는 더욱 감소하게 된다.Even when the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is increased to a predetermined reference frequency (for example, f2 in FIG. 6) If it is larger than the required power, the control unit can operate in a reduced mode. The control unit increases the frequency of the first control signal con1 and the frequency of the second control signal con2 and at the same time increases the frequency of the first control signal con1 and the frequency of the second control signal con2 as shown in (e), (f) 3 control signal con3 can be maintained at a low level, and the fourth control signal con4 can be maintained at a high level. In this case, the
도 26 내지 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 무선 전력 송신 장치의 스위칭 소자들을 제어하기 위한 제어 신호의 파형도를 나타낸 것이다. 도 26 내지 도 29 각각에서, (a), (b), (c), (d) 각각은 변환부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 114, 115, 118, 119)의 스위칭 소자들을 제어하는 제어 신호의 파형을 나타낸 것이며, (e)는 변환부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 114, 115, 118, 119)의 출력 전압(도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이의 전압 및/또는 도 16의 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4) 사이의 전압)을 나타낸 것이다.26 to 29 are diagrams for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention, As shown in FIG. Each of (a), (b), (c), and (d) of FIG. 26 to FIG. (E) shows a waveform of a control signal for controlling the switching elements, and Fig. 11 (e) shows the output voltage (Fig. 11, Fig. 12 The voltage between the first node N1 and the third node N3 in FIGS. 15 and 16 and / or the voltage between the first node N1 and the fourth node N4 in FIG. 16).
도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제1 제어 신호(con14, con15, con18, con19)는 도 26 내지 도 29 각각의 제1 제어 신호(con1)과 동일할 수 있고, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)는 도 26 내지 도 29 각각의 제2 제어 신호(con2)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 도 15의 제3 제어 신호(con34, con35, con38)는 도 26 내지 도 29 각각의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 11, 도 12 및 도 15의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)는 도 26 내지 도 29 각각의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있고, 도 16의 제3 제어 신호(con39) 및/또는 도 16의 제5 제어 신호(con59)는 도 26 내지 도 29 각각의 제3 제어 신호(con3)와 동일할 수 있고, 도 16의 제4 제어 신호(con49) 및/또는 도 16의 제6 제어 신호(con69)는 도 26 내지 도 29 각각의 제4 제어 신호(con4)와 동일할 수 있다. 경우에 따라, 도 16의 제3 제어 신호(con39)와 제4 제어 신호(con49)가 로우 레벨을 유지하거나, 또는, 도 16의 제5 제어 신호(con59)와 제6 제어 신호(con69)가 로우 레벨을 유지할 수 있다.The first control signals con14, con15, con18 and con19 of FIGS. 11, 12, 15 and 16 may be the same as the first control signals con1 of FIGS. 26 to 29, The second control signals con24, con25, con28 and con29 in FIGS. 12, 15 and 16 may be the same as the second control signal con2 in FIGS. 26 to 29, The third control signals con34, con35 and con38 may be the same as the third control signal con3 of each of Figs. 26 to 29, and the fourth control signals con44, con45, con48 may be the same as the fourth control signal con4 of each of Figs. 26 to 29, and the third control signal con39 of Fig. 16 and / or the fifth control signal con59 of Fig. The fourth control signal con49 in Fig. 16 and / or the sixth control signal con69 in Fig. 16 may be the same as the third control signal con3 in Fig. 29, respectively, It may be the same as the control signal con4. If the third control signal con39 and the fourth control signal con49 in Fig. 16 are maintained at a low level or the fifth control signal con59 and the sixth control signal con69 in Fig. 16 are maintained It is possible to maintain the low level.
먼저, 제어부는 도 26의 (a), (b), (c), (d)에 나타낸 것과 동일한 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)을 출력할 수 있다. 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수는 모두 동일할 수 있다. 제1 제어 신호(con1)가 반전된 신호가 제2 제어 신호(con2)일 수 있고, 제3 제어 신호(con3)가 반전된 신호가 제4 제어 신호(con4)일 수 있다. 동작 듀티는 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주기(T)에 대한 제2 제어 신호(con2)의 온 시간의 비율, 즉, dc1/T로 정의될 수 있고, 인버터 듀티는 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주기(T)에 대한 제1 제어 신호(con1)와 제4 제어 신호가 모두 온인 시간(dc2)과 제2 제어 신호(con2)와 제3 제어 신호(con3)가 모두 온인 시간(dc3)의 합의 비율, 즉, (dc2 + dc3) / T로 정의될 수 있다. 인버터의 데드 타임(dead time)은 주기(T)에서 시간(dc2)과 시간(dc3)을 제외한 시간, 즉, 변환부의 출력전압(Vac)이 0인 시간으로 정의될 수 있다. 제2 제어 신호(con2)의 온 듀티와 제3 제어 신호(con3)의 온 듀티는 서로 상이할 수 있다. 도 26에서, 제2 제어 신호(con2)의 온 듀티, 즉, 동작 듀티는 도 17 내지 19에서 설명한 방법으로 설정된 듀티일 수 있다.First, the control unit may output the same control signals (con1, con2, con3, con4) as those shown in (a), (b), (c) and (d) of FIG. The frequencies of the control signals con1, con2, con3, and con4 may all be the same. The signal in which the first control signal con1 is inverted may be the second control signal con2 and the signal in which the third control signal con3 is inverted may be the fourth control signal con4. The duty can be defined as the ratio of the on time of the second control signal con2 to the period T of the control signals con1, con2, con3, con4, i.e. dc1 / T, A time period dc2 during which both the first control signal con1 and the fourth control signal are on for the period T of the signals con1, con2, con3 and con4, the second control signal con2, (dc2 + dc3) / T, which is the sum of the time (dc2) and the time (con3) The dead time of the inverter can be defined as the time excluding the time dc2 and the time dc3 in the cycle T, that is, the time when the output voltage Vac of the converter is zero. The on duty of the second control signal con2 and the on duty of the third control signal con3 may be different from each other. In Figure 26, the on-duty, i.e., duty, of the second control signal con2 may be duty set in the manner described in Figures 17-19.
도 27은 도 26과 비교할 때, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수가 크며, 동작 듀티 및 인버터 듀티는 동일하다. 상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치의 동작 주파수를 증가시키면 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기는 감소하고, 무선 전력 송신 장치의 동작 주파수를 감소시키면 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기는 증가한다. 제어부는 도 27에 나타낸 제어 신호들을 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우, 도 26에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다. 또는, 제어부는 도 26에 나타낸 제어 신호를 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 도 27에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다.27, the frequency of the control signals (con1, con2, con3, con4) is large and the operation duty and the inverter duty are the same as in Fig. As described above, when the operating frequency of the wireless power transmission apparatus is increased, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus decreases, and when the operating frequency of the wireless power transmitting apparatus is reduced, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus becomes . The control unit can output the control signals shown in Fig. 26 when the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signals shown in Fig. 27 are outputted. Alternatively, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is greater than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signal shown in Fig. 26 is output, the controller may output the control signals shown in Fig. 27 have.
도 28은 도 27과 비교할 때, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 인버터 듀티는 작고, 주파수 및 동작 듀티는 동일하다. (인버터 듀티가 작아진다는 것은 인버터의 데드 타임이 증가한다는 것과 동일한 의미이다.) 도 27 및 도 28 각각의 (e)에 나타낸 바와 같이, 인버터 듀티가 작아지면 결과적으로 공진부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 124, 125, 128, 129-1, 129-2)로 인가되는 전력의 양이 감소하게 되고, 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기도 작아지게 된다. 제어부는 도 28에 나타낸 제어 신호들을 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우, 도 27에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다. 또는, 제어부는 도 27에 나타낸 제어 신호를 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 도 28에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다.28, the inverter duty of the control signals con1, con2, con3, con4 is small, and the frequency and the operation duty are the same, as compared with Fig. (The smaller the inverter duty is equivalent to the increase in the dead time of the inverter.) As shown in (e) of FIG. 27 and FIG. 28, as the inverter duty becomes smaller, 125, 128, 129-1, and 129-2 in FIG. 12, FIG. 15, and FIG. 16, respectively, and thus the power received by the wireless power receiving apparatus becomes smaller . The control unit can output the control signals shown in Fig. 27 when the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signals shown in Fig. 28 are output. Alternatively, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is greater than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signal shown in Fig. 27 is output, the control unit can output the control signals shown in Fig. 28 have.
도 27 및 도 28에 나타낸 것과 같이, 인버터 듀티(인버터 데드 타임)은 제어 신호들의 위상차를 조정함으로써 가변될 수 있다. 여기서, 제어 신호들의 위상차는 제2 제어 신호(con2)(또는 제1 제어 신호(con1))의 위상과 제4 제어 신호(con2)(또는 제3 제어 신호(con1))의 위상 사이의 차이로 정의될 수 있다.As shown in Figs. 27 and 28, the inverter duty (inverter dead time) can be varied by adjusting the phase difference of the control signals. Here, the phase difference of the control signals is a difference between the phase of the second control signal con2 (or the first control signal con1) and the phase of the fourth control signal con2 (or the third control signal con1) Can be defined.
도 29은 도 28과 비교할 때, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 동작 듀티는 작고, 주파수 및 인버터 듀티는 동일하다. 도 28 및 도 29 각각의 (e)에 나타낸 바와 같이, 동작 듀티가 작아지면 변환부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 114, 115, 118, 119)의 출력 전압(Vac)이 진폭이 감소하며, 결과적으로 공진부(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 124, 125, 128, 129-1, 129-2)로 인가되는 전력의 양이 감소하게 되고, 따라서, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기도 작아지게 된다. 제어부는 도 29에 나타낸 제어 신호들을 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우, 도 28에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다. 또는, 제어부는 도 28에 나타낸 제어 신호를 출력했을 때 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 큰 경우, 도 29에 나타낸 제어 신호들을 출력할 수 있다.29, the operation duties of the control signals (con1, con2, con3, con4) are small, and the frequency and the inverter duty are the same. As shown in (e) of FIG. 28 and FIG. 29, when the operating duty becomes smaller, the output voltage Vac of the converting portion (114, 115, 118, 119 of FIGS. 11, 12, As a result, the amount of electric power applied to the resonator portion (124, 125, 128, 129-1, 129-2 in Figs. 11, 12, 15 and 16, respectively) , The power received by the wireless power receiving apparatus also becomes smaller. The control unit can output the control signals shown in Fig. 28 when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signals shown in Fig. 29 are outputted. Alternatively, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is greater than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus when the control signal shown in Fig. 28 is outputted, the control unit can output the control signals shown in Fig. have.
제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 응답하여 동작 주파수, 동작 듀티, 및 인버터 듀티(또는 데드 타임) 중 적어도 하나 이상을 설정할 수 있다. 예를 들면, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 기초하여 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력과 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력 사이의 차이를 계산하고, 계산된 차이에 기초하여 동작 주파수, 동작 듀티, 및 인버터 듀티(또는 데드 타임) 중 적어도 하나 이상을 계산하고, 계산된 동작 주파수, 동작 듀티, 및 인버터 듀티(또는 데드 타임)에 기초하여 제어 신호들을 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 제어 신호들은 도 26 내지 도 29에 나타낸 제어 신호들 중 어느 하나일 수 있다.The control unit may set at least one of an operation frequency, an operation duty, and an inverter duty (or dead time) in response to a signal received from the wireless power receiving apparatus. For example, the control unit may calculate a difference between the power required by the wireless power receiving apparatus and the power received by the wireless power receiving apparatus based on the signal received from the wireless power receiving apparatus, , An operation duty, and an inverter duty (or dead time), and generates and outputs control signals based on the calculated operation frequency, operation duty, and inverter duty (or dead time). At this time, the control signals may be any one of the control signals shown in FIG. 26 to FIG.
제어부는 도 26 내지 도 29에 나타낸 제어 신호들을 순차적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 도 26에 나타낸 제어 신호들을 출력했을 때, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 도 27에 나타낸 바와 같이 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 증가시킬 수 있다. 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수를 일정한 기준 주파수(예를 들면, 도 6의 f2)까지 증가시켰음에도, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부는 도 28에 나타낸 바와 같이 인버터 듀티를 감소시킬 수 있다. 또한, 인버터 듀티를 일정한 기준값까지 감소시켰음에도 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부는 도 28에 나타낸 바와 같이 동작 듀티를 감소시킬 수 있다. 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작은 경우라면 상술한 과정을 역으로 수행할 수 있다.The control unit may sequentially output the control signals shown in FIG. 26 to FIG. 26, when the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, The frequencies of the signals con1, con2, con3, con4 can be increased. Even if the frequency of the control signals con1, con2, con3, and con4 is increased to a predetermined reference frequency (for example, f2 in FIG. 6) , The control unit can reduce the inverter duty as shown in Fig. In addition, even if the inverter duty is reduced to a predetermined reference value, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the controller decreases the operation duty . If the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the above process can be reversed.
상술한 과정 중, 제어 신호들(con1, con2, con3, con4)의 주파수(즉, 동작 주파수)를 조정하는 제어부의 동작 모드는 노멀 모드일 수 있고, 인버터 듀티 또는 동작 듀티를 조정하는 제어부의 동작 모드는 리듀스 모드일 수 있다.The operation mode of the control unit for adjusting the frequency (i.e., the operation frequency) of the control signals con1, con2, con3, and con4 may be the normal mode and the operation of the control unit for adjusting the inverter duty or operation duty The mode may be a redo mode.
또한, 도 29에는 제3 제어 신호(con3)와 제4 제어 신호(con4)의 위상을 조정하여 인버터 듀티를 조정하는 구성을 예시하였으나, 제3 제어 신호(con3)와 제4 제어 신호(con4)의 듀티를 조정하여 인버터 듀티를 조정할 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 도 26에 나타낸 것보다 동작 듀티를 증가시킴으로써, 변환부의 출력 전압(Vac)의 진폭을 증가시켜 공진부로 출력되는 전력을 증가시키고, 이에 따라 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시킬 수도 있다.29 illustrates a configuration in which the inverter duty is adjusted by adjusting the phases of the third control signal con3 and the fourth control signal con4. However, the third control signal con3 and the fourth control signal con4, The inverter duty can be adjusted by adjusting the duty of the inverter. 26, it is possible to increase the amplitude of the output voltage (Vac) of the conversion section to increase the power output to the resonance section, thereby increasing the power of the power received by the wireless power reception apparatus The size may be increased.
도 30는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에서, 조정하는 변수를 변경하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 30 is a diagram for schematically explaining a process of changing a variable to be adjusted in a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 입력되는 요청 신호에 응답하여, 무선으로 송신되는 전력의 주파수를 조정할 수 있다(S2110 단계). 예를 들면, 제어 신호의 주파수를 조정함으로써, 무선으로 송신되는 전력의 주파수를 조정할 수 있다. 즉, 무선 전력 수신 장치가 더 큰 크기의 전력을 요구하는 경우 주파수를 낮출 수 있고, 무선 전력 수신 장치가 더 작은 크기의 전력을 요구하는 경우 주파수를 높일 수 있다. S2110 단계는 노멀 모드에서 수행될 수도 있고, 부스트 모드에서 수행될 수도 있다.In response to the request signal input from the wireless power receiving apparatus, the control unit may adjust the frequency of the wirelessly transmitted power (step S2110). For example, by adjusting the frequency of the control signal, the frequency of the power to be wirelessly transmitted can be adjusted. That is, the frequency can be lowered when the wireless power receiving apparatus requires a larger amount of power, and the frequency can be increased when the wireless power receiving apparatus requires a smaller amount of power. Step S2110 may be performed in the normal mode or in the boost mode.
다음으로, 조정된 주파수에서의 이득이 기준값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S2120 단계). 이 경우, 조정된 주파수가 기준값에 도달하였는지 여부를 판단함으로써, 조정된 주파수에서의 이득이 기준값보다 큰지 여부를 판단할 수도 있다.Next, it can be determined whether or not the gain at the adjusted frequency is greater than the reference value (step S2120). In this case, it may be determined whether or not the gain at the adjusted frequency is greater than the reference value by determining whether or not the adjusted frequency has reached the reference value.
S2120 단계에서 판단한 결과, 조정된 주파수에서의 이득이 기준값보다 작다면, S2110 단계를 수행할 수 있다.As a result of the determination in step S2120, if the gain at the adjusted frequency is smaller than the reference value, step S2110 may be performed.
S2120 단계에서 판단한 결과, 현재 주파수에서의 이득이 기준값과 같거나, 기준값보다 크다면, 제어 신호의 듀티를 조정할 수 있다(S2130 단계). 이 때, 주파수는 고정될 수 있다. 즉, S2110 단계가 노멀 모드에서 수행된 경우, 동작 모드는 부스트 모드로 변경될 수 있다.As a result of the determination in step S2120, if the gain at the current frequency is equal to or greater than the reference value, the duty of the control signal can be adjusted (step S2130). At this time, the frequency can be fixed. That is, when step S2110 is performed in the normal mode, the operation mode can be changed to the boost mode.
다음으로, 듀티의 조정이 한계값까지 이루이전 이후에도 추가적인 전력 요청이 있는지 여부를 판단할 수 있다(S2140 단계). 예를 들면, 듀티를 한계값까지 증가시킨 이후에도, 무선 전력 수신 장치가 더 큰 크기의 전력을 요구하는지 여부를 판단할 수 있다.Next, it may be determined whether there is an additional power request even after the adjustment of the duty reaches the limit value (step S2140). For example, even after increasing the duty to the limit value, it can be determined whether the wireless power receiving apparatus requires a larger size of power.
S2140 단계에서 판단한 결과, 추가적인 전력 요청이 있다면, 주파수를 추가적으로 조정할 수 있다(S2150 단계). S2150 단계는 부스트 모드에서 수행될 수 있다.As a result of the determination in step S2140, if there is an additional power request, the frequency can be further adjusted (step S2150). Step S2150 can be performed in the boost mode.
도 30는 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시키는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시키는 과정도 도 30와 유사하게 구현될 수 있다.30 shows a case where the size of the power received by the wireless power receiving apparatus is increased. However, the process of reducing the size of the power received by the wireless power receiving apparatus can also be implemented similarly to FIG.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 방법에서, 조정하는 변수를 변경하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.FIG. 31 is a diagram for schematically explaining a process of changing a variable to be adjusted in a wireless power transmission apparatus and a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 입력되는 요청 신호에 응답하여, 제어 신호의 듀티를 조정할 수 있다(S2210 단계). 예를 들면, 무선 전력 수신 장치가 더 큰 크기의 전력을 요구하는 경우 듀티를 증가시킬 수 있고, 무선 전력 수신 장치가 더 작은 크기의 전력을 요구하는 경우 듀티를 감소시킬 수 있다. S2210 단계는 부스트 모드에서 수행될 수도 있고, 리듀스 모드에서 수행될 수도 있다.The control unit may adjust the duty of the control signal in response to the request signal input from the wireless power receiving apparatus (step S2210). For example, the duty can be increased if the wireless power receiving device requires a larger amount of power, and the duty can be reduced if the wireless power receiving device requires a smaller amount of power. Step S2210 may be performed in the boost mode or in the redo mode.
다음으로, 조정된 듀티가 기준값보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S2220 단계). Next, it is determined whether or not the adjusted duty is smaller than the reference value (step S2220).
S2220 단계에서 판단한 결과, 조정된 듀티가 기준값보다 크다면, S2210 단계를 수행할 수 있다.If it is determined in step S2220 that the adjusted duty is greater than the reference value, step S2210 may be performed.
S2220 단계에서 판단한 결과, 조정된 듀티가 기준값과 같거나, 기준값보다 작다면, 무선으로 송신되는 전력의 주파수를 조정할 수 있다(S2230 단계). 이 때, 듀티는 기준값으로 고정될 수 있다. 또한, 제어 신호의 주파수를 조정함으로써, 무선으로 송신되는 전력의 주파수를 조정할 수 있다. 예를 들면, 제어 신호의 주파수를 증가시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시킬 수 있다. S2210 단계가 부스트 모드에서 수행된 경우, S2230 단계는 노멀 모드에서 수행될 수 있다.As a result of the determination in step S2220, if the adjusted duty is equal to or less than the reference value, the frequency of the power to be wirelessly transmitted can be adjusted (step S2230). At this time, the duty can be fixed to the reference value. Further, by adjusting the frequency of the control signal, the frequency of the power to be wirelessly transmitted can be adjusted. For example, by increasing the frequency of the control signal, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus can be reduced. If step S2210 is performed in the boost mode, step S2230 may be performed in the normal mode.
다음으로, 조정된 주파수가 기준 범위를 벗어났는지 여부를 판단할 수 있다(S2240 단계).Next, it is determined whether or not the adjusted frequency is out of the reference range (step S2240).
S2240 단계에서 판단한 결과, 조정된 주파수가 기준 범위를 벗어났다면, 듀티가 조정될 수 있다(S2250 단계). 예를 들어, S2240 단계에서 판단한 결과, 조정된 주파수가 기준값 이상으로 판단된 경우, 주파수는 기준값으로 고정하고, 듀티를 감소시킬 수 있다. S2230 단계가 노멀 모드에서 수행된 경우, S2250 단계는 리듀스 모드에서 수행될 수 있다. 또는, 도 24에 도시한 모든 단계가 리듀스 모드에서 수행될 수도 있다.As a result of the determination in step S2240, if the adjusted frequency is out of the reference range, the duty can be adjusted (step S2250). For example, if it is determined in step S2240 that the adjusted frequency is equal to or greater than the reference value, the frequency can be fixed to the reference value and the duty can be reduced. If step S2230 is performed in the normal mode, step S2250 may be performed in the reduced mode. Alternatively, all the steps shown in Fig. 24 may be performed in the redo mode.
도 31은 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 감소시키는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 증가시키는 과정도 도 31과 유사하게 구현될 수 있다.31 illustrates a case in which the size of power received by the wireless power receiving apparatus is reduced. However, the process of increasing the size of the power received by the wireless power receiving apparatus may also be implemented similarly to FIG.
도 32 내지 도 53 각각은 제어부가 동작 주파수, 동작 듀티, 및/또는 인버터 듀티를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 제어부는 도 32 내지 도 53 각각에 나타낸 방법으로 동작 주파수, 동작 듀티, 및/또는 인버터 듀티를 결정하고, 결정된 동작 주파수, 동작 듀티, 및/또는 인버터 듀티를 이용하여 스위칭 소자들을 제어하는 제어 신호들을 출력한다. 32 to 53 are diagrams for explaining a process in which the control unit determines the operation frequency, the operation duty, and / or the inverter duty. The control unit determines the operation frequency, the operation duty, and / or the inverter duty in the manner shown in each of FIGS. 32 to 53, and generates control signals for controlling the switching elements using the determined operation frequency, operation duty, and / Output.
도 32 내지 도 53 각각에서 에러 정보(Error)는 무선 전력 수신 장치로부터 수신되는 정보로서, 도 7 내지 도 16의 요청 신호(req)에 포함된 정보일 수도 있고, 독립된 신호 형태로 제어부로 제공될 수도 있다.The error information (Error) in each of Figs. 32 to 53 is information received from the wireless power receiving apparatus, and may be information included in the request signal req of Figs. 7 to 16 or may be provided to the control unit in the form of an independent signal It is possible.
도 32 내지 도 53 각각에서, 동작 듀티는 로우 사이드 스위칭 소자(즉, 도 8 내지 도 13, 도 15, 도 16의 제2 스위칭 소자(Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, Q26, Q28, Q29) 및/또는 제4 스위칭 소자(Q44, Q45, Q48, Q49)와 제6 스위칭 소자(Q69) 또는 부스트 컨버터의 스위칭 소자(즉, 도 14의 제6 스위칭 소자(Q67)를 제어하는 제어 신호의 듀티를 의미한다. 하이사이드 스위칭 소자(즉, 도 8 내지 도 13, 도 15, 도 16의 제1 스위칭 소자(Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, Q16, Q18, Q19) 및/또는 제3 스위칭 소자(Q34, Q35, Q38, Q39)와 제5 스위칭 소자(Q59))를 제어하는 제어 신호들 각각의 듀티는 100-동작 듀티(d_c)이거나, 동작 듀티(d_c)와 무관한 임의의 듀티일 수 있다.In each of Figs. 32 to 53, the operation duty is set to a low side switching element (i.e., the second switching elements Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, Q26, Q28, Q29 of Figs. 8 to 13, (That is, the sixth switching element Q67 in Fig. 14) of the fourth switching element Q44, Q45, Q48, Q49 and the sixth switching element Q69 or the boost converter Q12, Q13, Q14, Q15, Q16, Q18, and Q19 of FIGS. 8 to 13, 15, and 16 and / or the third The duty of each of the control signals for controlling the switching elements Q34, Q35, Q38 and Q39 and the fifth switching element Q59 may be either a 100-operation duty d_c or any duty that is independent of the operation duty d_c Lt; / RTI >
또한, 도 32 내지 도 53 각각에서, 동작 주파수는 인버터 기능을 수행하는 스위칭 소자들(즉, 도 8 내지 도 16의 스위칭 소자들(Q11, Q21, Q12, Q22, Q13, Q23, Q14, Q24, Q34, Q44, Q15, Q25, Q35, Q45, Q16, Q26, Q17, Q27, Q18, Q28, Q38, Q48, Q19, Q29) 중 적어도 하나 이상의 동작 주파수일 수 있다.32 to 53, each of the switching elements Q11, Q21, Q12, Q22, Q13, Q23, Q14, Q24, Q34, Q44, Q15, Q25, Q35, Q45, Q16, Q26, Q17, Q27, Q18, Q28, Q38, Q48, Q19 and Q29.
도 32 내지 도 53에서, 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2)는 도 6에서 설명한 것과 동일한 방법으로 설정될 수 있다. 또한, 제1 기준 듀티(d1) 및 제2 기준 듀티(d2)도 제1 기준 주파수(f1) 및 제2 기준 주파수(f2)의 설정과 유사하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 기준 듀티(d1)는 제1 리듀스 모드에서 조정 가능한 듀티의 하한값으로서, 전력 전송 효율, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 소자 특성, 표준 또는 기타 규약 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 제2 기준 듀티(d2)는 제1 부스트 모드에서 조정 가능한 듀티의 상한값으로서, 전력 전송 효율, 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치의 소자 특성, 발열량, 표준 또는 기타 규약 등을 고려하여 결정될 수 있다. 제2 기준 주파수(f2)는 제1 기준 주파수(f1)보다 크고, 제2 기준 듀티(d2)는 제1 기준 듀티(d1)보다 크다. 또한, 제1 기준 주파수(f1)는 핑 주파수(f_p)보다 작거나, 같을 수 있고, 제2 기준 주파수(f2)는 핑 주파수(f_p)보다 크거나 같을 수 있다. 제1 기준 듀티(d1)는 핑 듀티(d_p)보다 작거나 같을 수 있고, 제2 기준 듀티(d2)는 핑 듀티(d_p)보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 제1 기준 주파수(f1)는 도 7 내지 도 16의 공진부(120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129-1, 129-2)의 공진 주파수보다 크다.In Figs. 32 to 53, the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2 may be set in the same manner as described in Fig. The first reference duty d1 and the second reference duty d2 may be set similar to the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2. For example, the first reference duty (d1) is a lower limit value of the duty that can be adjusted in the first reduction mode, considering the power transmission efficiency, the device characteristics of the wireless power transmitting apparatus and the wireless power receiving apparatus, And the second reference duty (d2) is an upper limit value of the duty that can be adjusted in the first boost mode, considering power transmission efficiency, device characteristics of the wireless power transmission apparatus and wireless power receiving apparatus, calorific value, standard or other convention ≪ / RTI > The second reference frequency f2 is greater than the first reference frequency f1 and the second reference duty d2 is greater than the first reference duty dl. Also, the first reference frequency f1 may be less than or equal to the pinging frequency f_p, and the second reference frequency f2 may be greater than or equal to the pinging frequency f_p. The first reference duty dl may be less than or equal to the ping duty d_p and the second reference duty d2 may be greater than or equal to the ping duty d_p. The first reference frequency f1 is greater than the resonance frequency of the
도 32은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.32 is a flowchart illustrating an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 핑 주파수(f_p)로, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 설정한다(S3101 단계). S3101 단계는 검출 모드에서 수행될 수 있다.First, the control unit sets the operating frequency f_c to the ping frequency f_p and the operation duty d_c to the ping duty d_p (S3101). Step S3101 may be performed in the detection mode.
다음으로, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3201 단계). 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 에러 정보(Error)는 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기와 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기의 차이에 대한 정보일 수 있다.Next, the control unit calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) received from the wireless power receiving apparatus (step S3201). At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. The error information (Error) may be information on the difference between the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus and the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus.
다음으로, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 큰지 여부를 판단한다(S3301 단계).Next, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is larger than the first reference frequency f1 (step S3301).
S3301 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 크다면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3701 단계).If the calculated operation frequency f_c is greater than the first reference frequency f1 as a result of the determination in step S3301, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, (Step S3701).
S3301 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 작거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3401 단계).If it is determined in step S3301 that the operating frequency f_c is less than or equal to the first reference frequency f1, the controller sets the operating frequency f_c to the first reference frequency f1, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3401).
S3401 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3701 단계).After performing step S3401, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3701).
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 33 is a diagram illustrating a change in an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG.
먼저, 노멀 모드(n)에서, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보에 응답하여, 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.First, in the normal mode (n), the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operating frequency f_c in response to the error information received from the wireless power receiving apparatus. At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. In the normal mode (n), the operating frequency f_c may vary in the range between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2.
만일, 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제1 부스트 모드(h1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다. 제1 부스트 모드(h1)에서, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)와 제2 기준 듀티(d2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operating frequency f_c is reduced to the first reference frequency f1, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, Is changed to the first boost mode h1 and the control unit adjusts the operation duty d_c after fixing the operation frequency f_c to the first reference frequency f1. In the first boost mode h1, the operation duty d_c may vary in a range between the ping duty d_p and the second reference duty d2.
도 33의 동작을 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기, 즉 부하량을 기준으로 설명하면 다음과 같다.The operation of FIG. 33 will be described with reference to the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, that is, the load amount.
부하량이 제1 기준 부하량(R11)보다 작으면, 제어부는 노멀 모드(n)로 동작한다. 노멀 모드(n)에서 제어부는 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정할 수 있고, 동작 주파수(f_c)를 가변할 수 있다. 노멀 모드에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.If the load is smaller than the first reference load amount R11, the control unit operates in the normal mode (n). In the normal mode (n), the control unit can fix the operation duty d_c to the ping duty d_p and vary the operation frequency f_c. In the normal mode, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2.
부하량이 제1 기준 부하량(R11)보다 크면, 제어부는 제1 부스트 모드(h1)로 동작한다. 제1 부스트 모드(h1)에서 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)로 고정할 수 있고, 동작 듀티(d_c)를 가변할 수 있다. 제1 부스트 모드(h1)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 핑 듀티(d_p)와 제2 듀티 사이의 범위에서 가변할 수 있다.If the load is larger than the first reference load R11, the control unit operates in the first boost mode h1. In the first boost mode h1, the control unit can fix the operation frequency f_c to the first reference frequency f1 and vary the operation duty d_c. In the first boost mode h1, the control unit may vary the operation duty d_c in the range between the ping duty d_p and the second duty.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.FIG. 34 is a flowchart illustrating an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 핑 주파수(f_p)로, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 설정한다(S3102 단계). S3102 단계는 검출 모드에서 수행될 수 있다.First, the control unit sets the operating frequency f_c to the ping frequency f_p and the operation duty d_c to the ping duty d_p (S3102). Step S3102 may be performed in the detection mode.
다음으로, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3202 단계). 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 에러 정보(Error)는 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기와 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기의 차이에 대한 정보일 수 있다.Next, the control unit calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) received from the wireless power receiving apparatus (step S3202). At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. The error information (Error) may be information on the difference between the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus and the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus.
다음으로, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작은지 여부를 판단한다(S3502 단계).Next, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2 (step S3502).
S3502 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3702 단계).If it is determined in step S3502 that the calculated operation frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, (Step S3702).
S3502 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 크거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3602 단계).If the operation frequency f_c is greater than or equal to the second reference frequency f2 as a result of the determination in step S3502, the controller sets the operation frequency f_c to the second reference frequency f2, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3602).
S3602 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3702 단계).After performing step S3602, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3702).
도 35은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 35 is a diagram illustrating a change in operation frequency and operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 노멀 모드(n)에서, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보(Error)에 응답하여, 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다.First, in the normal mode (n), the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operating frequency f_c in response to the error information (Error) received from the wireless power receiving apparatus. At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p.
만일, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제1 리듀스 모드(l1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다.If the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is greater than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2, Is changed to the
도 32의 동작을 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기, 즉 부하량을 기준으로 설명하면 다음과 같다.The operation of FIG. 32 will be described with reference to the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, that is, the load amount.
부하량이 제2 기준 부하량(R22)보다 크면, 제어부는 노멀 모드(n)로 동작한다. 노멀 모드(n)에서 제어부는 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정할 수 있고, 동작 주파수(f_c)를 가변할 수 있다. 노멀 모드에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.If the load is larger than the second reference load R22, the control unit operates in the normal mode (n). In the normal mode (n), the control unit can fix the operation duty d_c to the ping duty d_p and vary the operation frequency f_c. In the normal mode, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2.
부하량이 제2 기준 부하량(R22)보다 작으면, 제어부는 제1 리듀스 모드(l1)로 동작한다. 제1 리듀스 모드(l1)에서 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)로 고정할 수 있고, 동작 듀티(d_c)를 가변할 수 있다. 제1 리듀스 모드(l1)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 핑 듀티(d_p)와 제1 듀티(d1) 사이의 범위에서 가변할 수 있다.If the load is smaller than the second reference load R22, the control unit operates in the
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.36 is a flowchart illustrating an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 핑 주파수(f_p)로, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 설정한다(S3103 단계). S3103 단계는 검출 모드에서 수행될 수 있다.First, the control unit sets the operating frequency f_c to the ping frequency f_p and the operation duty d_c to the ping duty d_p (S3103). Step S3103 may be performed in the detection mode.
다음으로, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3203 단계). 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 에러 정보(Error)는 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기와 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기의 차이에 대한 정보일 수 있다.Next, the control unit calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) received from the wireless power receiving apparatus (step S3203). At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. The error information (Error) may be information on the difference between the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus and the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus.
다음으로, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 큰지 여부를 판단한다(S3303 단계).Next, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is larger than the first reference frequency f1 (step S3303).
S3303 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 작거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3403 단계).If it is determined in operation S3303 that the operating frequency f_c is less than or equal to the first reference frequency f1, the controller sets the operating frequency f_c to the first reference frequency f1, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3403).
S3403 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3703 단계).After performing step S3403, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3703).
S3303 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 크다면, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작은지 여부를 판단한다(S3503 단계).If it is determined in step S3303 that the calculated operating frequency f_c is greater than the first reference frequency f1, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2 ).
S3503 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 즉, S3203 단계에서 계산한 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 값이라면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3703 단계).If it is determined in step S3503 that the calculated operating frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2, that is, if the operating frequency f_c calculated in step S3203 is less than the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2, (f2), the control unit generates control signals using the calculated operating frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3703).
S3503 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 크거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3603 단계).If the operation frequency f_c is greater than or equal to the second reference frequency f2 as a result of the determination in step S3503, the controller sets the operation frequency f_c to the second reference frequency f2, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3603).
S3603 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3703 단계).After performing step S3603, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3703).
도 37는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 37 is a diagram illustrating a variation of an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 노멀 모드(n)에서, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보에 응답하여, 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다.First, in the normal mode (n), the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operating frequency f_c in response to the error information received from the wireless power receiving apparatus. At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p.
만일, 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제1 부스트 모드(h1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다.Even if the operating frequency f_c is reduced to the first reference frequency f1, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, Is changed to the first boost mode h1 and the control unit adjusts the operation duty d_c after fixing the operation frequency f_c to the first reference frequency f1.
만일, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제1 리듀스 모드(l1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다.If the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is greater than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2, Is changed to the
도 37의 동작을 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기, 즉 부하량을 기준으로 설명하면 다음과 같다.The operation of FIG. 37 will be described with reference to the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, that is, the load amount.
부하량이 제1 기준 부하량(R13)보다 작고 제2 기준 부하량(R23)보다 크면, 제어부는 노멀 모드(n)로 동작한다. 노멀 모드(n)에서 제어부는 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정할 수 있고, 동작 주파수(f_c)를 가변할 수 있다. 노멀 모드에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.If the load is smaller than the first reference load R13 and larger than the second reference load R23, the control unit operates in the normal mode n. In the normal mode (n), the control unit can fix the operation duty d_c to the ping duty d_p and vary the operation frequency f_c. In the normal mode, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2.
부하량이 제1 기준 부하량(R13)보다 크면, 제어부는 제1 부스트 모드(h1)로 동작한다. 제1 부스트 모드(h1)에서 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)로 고정할 수 있고, 동작 듀티(d_c)를 가변할 수 있다. 제1 부스트 모드(h1)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 핑 듀티(d_p)와 제2 듀티(d2) 사이의 범위에서 가변할 수 있다.If the load is larger than the first reference load R13, the control unit operates in the first boost mode h1. In the first boost mode h1, the control unit can fix the operation frequency f_c to the first reference frequency f1 and vary the operation duty d_c. In the first boost mode h1, the control unit may vary the operation duty d_c in the range between the ping duty d_p and the second duty d2.
부하량이 제2 기준 부하량(R22)보다 작으면, 제어부는 제1 리듀스 모드(l1)로 동작한다. 제1 리듀스 모드(l1)에서 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)로 고정할 수 있고, 동작 듀티(d_c)를 가변할 수 있다. 제1 리듀스 모드(l1)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 핑 듀티(d_p)와 제1 듀티(d1) 사이의 범위에서 가변할 수 있다.If the load is smaller than the second reference load R22, the control unit operates in the
도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.38 is a flowchart illustrating an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 핑 주파수(f_p)로, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 설정한다(S3104 단계). S3104 단계는 검출 모드에서 수행될 수 있다.First, the controller sets the operating frequency f_c to the ping frequency f_p and the operation duty d_c to the ping duty d_p (S3104). Step S3104 may be performed in the detection mode.
다음으로, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3204 단계). 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 에러 정보(Error)는 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기와 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기의 차이에 대한 정보일 수 있다.Next, the control unit calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) received from the wireless power receiving apparatus (step S3204). At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. The error information (Error) may be information on the difference between the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus and the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus.
다음으로, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 큰지 여부를 판단한다(S3304 단계).Next, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is greater than the first reference frequency f1 (step S3304).
S3304 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 작거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3404 단계).If it is determined in step S3304 that the operating frequency f_c is less than or equal to the first reference frequency f1, the controller sets the operating frequency f_c to the first reference frequency f1, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3404).
다음으로, 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 큰지 여부를 판단한다(S3424 단계).Next, it is determined whether the calculated operation duty d_c is larger than the second reference duty d2 (step S3424).
S3424 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 작거나 같다면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3704 단계).If it is determined in step S3424 that the calculated operation duty d_c is less than or equal to the second reference duty d2, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c , And outputs the generated control signals (step S3704).
S3424 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 크다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 제2 듀티로 고정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 다시 계산한다(S3444 단계).If the calculated operation duty d_c is greater than the second reference duty d2 as a result of the determination in step S3424, the controller fixes the operation duty d_c to the second duty, and, based on the error information, (f_c) is calculated again (step S3444).
S3444 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3704 단계).After step S3444, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3704).
S3304 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)보다 크다면, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작은지 여부를 판단한다(S3504 단계).If the calculated operating frequency f_c is greater than the first reference frequency f1 as a result of the determination in step S3304, it is determined whether the calculated operating frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2 ).
S3504 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 즉, S3204 단계에서 계산한 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 값이라면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3704 단계).If it is determined in step S3504 that the calculated operating frequency f_c is smaller than the second reference frequency f2, that is, if the operating frequency f_c calculated in step S3204 is less than the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c and outputs the generated control signals in operation S3704.
S3504 단계에서 판단한 결과, 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 크거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3604 단계).If it is determined in step S3504 that the operating frequency f_c is greater than or equal to the second reference frequency f2, the controller sets the operating frequency f_c to the second reference frequency f2, The operation duty d_c is calculated based on the operation duty d_c (step S3604).
S3604 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3704 단계).After performing step S3604, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3704).
도 39은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 39 is a diagram illustrating a variation of an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 노멀 모드(n)에서, 제어부는 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 에러 정보에 응답하여, 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 이때, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)로 고정될 수 있다. 노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.First, in the normal mode (n), the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operating frequency f_c in response to the error information received from the wireless power receiving apparatus. At this time, the operation duty d_c can be fixed to the ping duty d_p. In the normal mode (n), the operating frequency f_c may vary in the range between the first reference frequency f1 and the second reference frequency f2.
만일, 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제1 부스트 모드(h1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다. 제1 부스트 모드(h1)에서, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)와 제2 기준 듀티(d2) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operating frequency f_c is reduced to the first reference frequency f1, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, Is changed to the first boost mode h1 and the control unit adjusts the operation duty d_c after fixing the operation frequency f_c to the first reference frequency f1. In the first boost mode h1, the operation duty d_c may vary in a range between the ping duty d_p and the second reference duty d2.
만일, 제1 부스트 모드(h1)에서 동작 듀티(d_c)를 제2 기준 듀티(d2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제2 부스트 모드(h2)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d2)로 고정될 수 있다. 제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f2)와 최소 주파수(f_min) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operation duty d_c is increased to the second reference duty d2 in the first boost mode h1, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the second boost mode (h2), and the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operation frequency f_c. In the second boost mode (h2), the operation duty (d_c) may be fixed to the second reference duty (d2). In the second boost mode h2, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f2 and the minimum frequency f_min.
노멀 모드에서, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제1 리듀스 모드(l1)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 고정시킨 후, 동작 듀티(d_c)를 조정한다. 제1 리듀스 모드(l1)에서, 동작 듀티(d_c)는 제1 기준 듀티(d1)와 핑 듀티(d_p) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.If the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus even when the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2 in the normal mode, The operation mode is changed to the
도 39의 동작을 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기, 즉 부하량을 기준으로 설명하면 다음과 같다.The operation of FIG. 39 will be described with reference to the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, that is, the load amount.
부하량이 제1 기준 부하량(R14)보다 작고 제2 기준 부하량(R24)보다 크면, 제어부는 노멀 모드(n)로 동작하고, 부하량이 제1 기준 부하량(R14)보다 크고 제3 기준 부하량(R34)보다 작으면, 제어부는 제1 부스트 모드(h1)로 동작하고, 부하량이 제2 기준 부하량(R24)보다 작으면, 제어부는 제1 리듀스 모드(l1)로 동작한다. 제1 리듀스 모드(l1), 노멀 모드(n), 및 제1 부스트 모드(h1)에서의 동작은 도 37에서 설명한 것과 동일하다.If the load is smaller than the first reference load R14 and larger than the second reference load R24, the control unit operates in the normal mode n, and if the load is larger than the first reference load R14 and the third reference load R34, , The control unit operates in the first boost mode (h1), and when the load amount is smaller than the second reference load amount (R24), the control unit operates in the first reduction mode (11). The operations in the first reduction mode ll, the normal mode n, and the first boost mode hl are the same as those described in Fig.
부하량이 제3 기준 부하량(R34)보다 크면, 제어부는 제2 부스트 모드(h2)로 동작한다. 제2 부스트 모드(h2)에서 제어부는 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d2)로 고정할 수 있고, 동작 주파수(f_c)를 가변할 수 있다. 제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f1)와 최소 주파수(f_min) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.If the load is larger than the third reference load R34, the control unit operates in the second boost mode h2. In the second boost mode h2, the control unit can fix the operation duty d_c to the second reference duty d2 and vary the operation frequency f_c. In the second boost mode h2, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f1 and the minimum frequency f_min.
도 40는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.40 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3105 단계, S3205 단계, S3305 단계, S3405 단계, S3425 단계, S3445 단계, S3505 단계, S3605 단계, 및 S3705 단계 각각은 도 38에서 설명한 S3104 단계, S3204 단계, S3304 단계, S3404 단계, S3424 단계, S3444 단계, S3504 단계, S3604 단계, 및 S3704 단계 각각과 동일하다.Steps S3105, S3205, S3305, S3405, S3425, S3445, S3505, S3605, and S3705 are the same as steps S3104, S3204, S3304, S3404, S3424, , S3504, S3604, and S3704, respectively.
S3445 단계에서 동작 주파수(d_c)를 계산한 후, 제어부는 동작 주파수(f_c)가 최소 주파수(f_min)보다 작은지 여부를 판단한다(S3465 단계). After calculating the operation frequency d_c in step S3445, the controller determines whether the operation frequency f_c is smaller than the minimum frequency f_min in step S3465.
S3465 단계 단계에서 판단한 결과, S3445 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 최소 주파수(f_min)보다 크거나 같다면, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3705 단계)If it is determined in operation S3465 that the operation frequency f_c calculated in operation S3445 is greater than or equal to the minimum frequency f_min, the controller determines the control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c And outputs the generated control signals (step S3705)
S3465 단계 단계에서 판단한 결과, S3445 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 최소 주파수(f_min)보다 작다면, 제어부는 동작 주파수를 최소 주파수(f_min)으로 설정하고, 상기 에러 정보(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 계산한다(S3485 단계). S3485 단계에서 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d2) 보다 커질 수 있다. 예를 들면, 동작 듀티(d_c)는 50% 이상의 값을 가질 수도 있다.If it is determined in step S3465 that the operation frequency f_c calculated in step S3445 is smaller than the minimum frequency f_min, the controller sets the operation frequency to the minimum frequency f_min and, based on the error information, The operation duty d_c is calculated (step S3485). In step S3485, the operation duty d_c may be greater than the second reference duty d2. For example, the operation duty d_c may have a value of 50% or more.
S3485 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3705 단계).After performing step S3485, the controller generates control signals using the calculated operating frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3705).
도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 41 is a diagram illustrating a variation of an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
제1 리듀스 모드(l1), 노멀 모드(n), 제1 부스트 모드(h1), 및 제2 부스트 모드(h2)에서의 동작은 도34에서 설명한 것과 동일하다.Operations in the first reduction mode ll, the normal mode n, the first boost mode hl, and the second boost mode h2 are the same as those described in Fig.
제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 주파수를 최소 주파수(f_min)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제3 부스트 모드(h3)로 변경한다. 제3 부스트 모드(h3)에서, 제어부는 동작 주파수(f_c)는 최소 주파수(f_min)로 고정시키고, 동작 듀티(d_c)를 증가시킬 수 있다. 제3 부스트 모드(h3)에서, 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d2) 이상의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 부스트 모드(h3)에서 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d_c) 이상, 최대 듀티(d_max) 이하의 범위에서 조정될 수 있다. 제2 기준 듀티(d2) 및 최대 듀티(d_max)는 표준 기타 규정 등에 따른 제한 사항이나, 무선 전력 송신 장치가 사용되는 환경 등을 고려하여 사용자에 의해 설정될 수 있다.In the second boost mode (h2), even if the operating frequency is reduced to the minimum frequency (f_min), if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, The operation mode is changed to the third boost mode (h3). In the third boost mode h3, the control unit can fix the operation frequency f_c to the minimum frequency f_min and increase the operation duty d_c. In the third boost mode (h3), the operation duty (d_c) may have a value equal to or greater than the second reference duty (d2). For example, in the third boost mode h3, the operation duty d_c can be adjusted within a range from the second reference duty d_c to the maximum duty d_max. The second reference duty (d2) and the maximum duty (d_max) may be set by the user in consideration of the restrictions according to standard and other regulations, the environment in which the wireless power transmission apparatus is used, and the like.
즉, 부하량이 제5 기준 부하량(R55)보다 크다면, 제어부는 제3 부스트 모드(h3)로 동작할 수 있다.That is, if the load is larger than the fifth reference load R55, the control unit can operate in the third boost mode h3.
도 42은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.42 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of the wireless power transmission apparatus or wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3106 단계, S3206 단계, S3306 단계, S3406 단계, S3506 단계, S3606 단계, 및 S3706 단계 각각은 도 33에서 설명한 S3103 단계, S3203 단계, S3303 단계, S3403 단계, S3503 단계, S3603 단계, 및 S3703 단계 각각과 동일하다.Steps S3106, S3206, S3306, S3406, S3506, S3606, and S3706 correspond to steps S3103, S3203, S3303, S3403, S3503, S3603, and S3703, respectively, same.
S3606 단계에서 동작 듀티(d_c)를 계산한 후, 제어부는 계산된 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 작은지 여부를 판단한다(S3626 단계).After calculating the operation duty d_c in step S3606, the controller determines whether the calculated operation duty d_c is smaller than the first reference duty d1 (step S3626).
S3626 단계에서 판단한 결과, 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 크거나 같다면, 제어부는 S3606 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3706 단계).If it is determined in operation S3626 that the operation duty d_c is greater than or equal to the first reference duty d1, the controller generates control signals using the operation frequency f_c and the operation duty d_c calculated in operation S3606 And outputs the generated control signals (step S3706).
S3626 단계에서 판단한 결과, 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 작다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 제1 기준 듀티(d1)로 설정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3646 단계).If it is determined in operation S3626 that the operation duty d_c is less than the first reference duty d1, the controller sets the operation duty d_c to the first reference duty d1 and, based on the error information, The operation frequency f_c is calculated (step S3646).
S3646 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3706 단계).After performing step S3646, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3706).
도 43은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 43 is a diagram illustrating a variation of an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
제1 리듀스 모드(l1), 노멀 모드(n), 및 제1 부스트 모드(h1)에서의 동작은 도 37에서 설명한 것과 동일하다.The operations in the first reduction mode ll, the normal mode n, and the first boost mode hl are the same as those described in Fig.
제1 리듀스 모드(l1)에서, 동작 듀티(d_c)를 제1 기준 듀티(d1)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제2 리듀스 모드(l2)로 변경된다. 제2 리듀스 모드(l2)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)는 제1 기준 듀티(d1)으로 고정하고, 동작 주파수(f_c)를 변경한다. 제2 리듀스 모드(l2)에서, 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even when the operation duty d_c is reduced to the first reference duty d1 in the
즉, 부하량이 제4 기준 부하량(R46)보다 작으면, 제어부는 제2 리듀스 모드(l2)로 동작할 수 있다.That is, if the load is smaller than the fourth reference load R46, the control unit can operate in the
도 44는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.44 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3107 단계, S3207 단계, S3307 단계, S3407 단계, S3507 단계, S3607 단계, 및 S3707 단계 각각은 도 36에서 설명한 S3103 단계, S3203 단계, S3303 단계, S3403 단계, S3503 단계, S3603 단계, 및 S3703 단계 각각과 동일하다.Steps S3107, S3207, S3307, S3407, S3507, S3607, and S3707 are respectively performed in steps S3103, S3203, S3303, S3403, S3503, S3603, and S3703 same.
S3407 단계에서 동작 듀티(d_c)를 계산한 후, 제어부는 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 큰지 여부를 판단한다(S3427 단계).After calculating the operation duty d_c in step S3407, the controller determines whether the calculated operation duty d_c is greater than the second reference duty d2 (step S3427).
S3427 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 작거나 같다면, 제어부는 S3407 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3707 단계).If the calculated operation duty d_c is less than or equal to the second reference duty d2 as a result of the determination in step S3427, the controller determines the operation frequency f_c and the operation duty d_c, which are calculated in step S3407, And outputs the generated control signals (step S3707).
S3427 단계에서 판단한 결과, 계산된 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)보다 크다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 제2 듀티로 고정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 다시 계산한다(S3447 단계).If the calculated operation duty d_c is greater than the second reference duty d2 as a result of the determination in step S3427, the controller fixes the operation duty d_c to the second duty and, based on the error information, (f_c) is calculated again (step S3447).
S3447 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3707 단계).After performing step S3447, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3707).
S3607 단계에서 동작 듀티(d_c)를 계산한 후, 제어부는 계산된 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 작은지 여부를 판단한다(S3627 단계).After calculating the operation duty d_c in step S3607, the controller determines whether the calculated operation duty d_c is smaller than the first reference duty d1 (step S3627).
S3627 단계에서 판단한 결과, 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 크거나 같다면, 제어부는 S3607 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3707 단계).If it is determined in operation S3627 that the operation duty d_c is greater than or equal to the first reference duty d1, the controller generates control signals using the operation frequency f_c and the operation duty d_c calculated in operation S3607 And outputs the generated control signals (step S3707).
S3627 단계에서 판단한 결과, 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)보다 작다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 제1 기준 듀티(d1)로 설정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3647 단계).If it is determined in operation S3627 that the operation duty d_c is smaller than the first reference duty d1, the controller sets the operation duty d_c to the first reference duty d1 and, based on the error information, The operation frequency f_c is calculated (step S3647).
S3647 단계를 수행한 후, 제어부는 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)을 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3707 단계).After performing step S3647, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3707).
도 45은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 45 is a diagram illustrating a change in operation frequency and operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG.
제1 리듀스 모드(l1), 노멀 모드(n), 및 제1 부스트 모드(h1)의 동작은 도 37에서 설명한 것과 동일하다.The operations of the first reduction mode ll, the normal mode n, and the first boost mode hl are the same as those described in Fig.
제1 리듀스 모드(l1)에서, 동작 듀티(d_c)를 제1 기준 듀티(d1)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제2 리듀스 모드(l2)로 변경된다. 제2 리듀스 모드(l2)에서, 제어부는 동작 듀티(d_c)는 제1 기준 듀티(d1)으로 고정하고, 동작 주파수(f_c)를 변경한다. 제2 리듀스 모드(l2)에서, 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even when the operation duty d_c is reduced to the first reference duty d1 in the
즉, 부하량이 제4 기준 부하량(R47)보다 작으면, 제어부는 제2 리듀스 모드(l2)로 동작할 수 있다.That is, if the load is smaller than the fourth reference load R47, the control unit can operate in the
제1 부스트 모드(h1)에서, 동작 듀티(d_c)를 제2 기준 듀티(d2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 제어부의 동작 모드는 제2 부스트 모드(h2)로 변경되고, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 가변시킴으로써, 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기를 조정한다. 제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 듀티(d_c)는 제2 기준 듀티(d2)로 고정될 수 있다. 제2 부스트 모드(h2)에서, 동작 주파수(f_c)는 제1 기준 주파수(f2)와 최소 주파수(f_min) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even when the operation duty d_c is increased to the second reference duty d2 in the first boost mode h1, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the second boost mode (h2), and the control unit adjusts the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus by varying the operating frequency f_c. In the second boost mode (h2), the operation duty (d_c) may be fixed to the second reference duty (d2). In the second boost mode h2, the operating frequency f_c may vary in a range between the first reference frequency f2 and the minimum frequency f_min.
즉, 부하량이 제3 기준 부하량(R37)보다 크면, 제어부는 제2 부스트 모드(h2)로 동작할 수 있다.That is, if the load is larger than the third reference load R37, the control unit can operate in the second boost mode h2.
도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.46 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3108 단계, S3208 단계, S3308 단계, S3408 단계, S3428 단계, S3438 단계, S3508 단계, 및 S3708 단계 각각은 도 38에서 설명한 S3104 단계, S3204 단계, S3304 단계, S3404 단계, S3424 단계, S3434 단계, S3504 단계, 및 S3704 단계 각각과 동일하다.Steps S3108, S3208, S3308, S3408, S3428, S3438, S3508, and S3708 correspond to steps S3104, S3204, S3304, S3404, S3424, S3434, , And S3704, respectively.
S3508 단계에서 판단한 결과, S3208 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28)의 온 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정시키고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 온 듀티)를 계산한다(S3608 단계).If it is determined in step S3508 that the operation frequency f_c calculated in step S3208 is smaller than the second reference frequency f2, the controller sets the operation frequency f_c to the second reference frequency f2, The on duty of the second control signal con24, con25, con28 of each of Figs. 11, 12 and 15) is fixed to the ping duty d_p, and the operation duty d_c1 of the second leg (on-duty of the fourth control signals con44, con45 and con48 of Figs. 11, 12 and 15) (step S3608).
S3608 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c1, d_c2)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3708 단계).After performing step S3608, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duties d_c1 and d_c2, and outputs the generated control signals (step S3708).
도 47는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 47 is a diagram illustrating a variation of an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG.
노멀 모드(n), 제1 부스트 모드(h1), 및 제2 부스트 모드(h2)에서의 동작은 도 36에서 설명한 것과 동일하다.Operations in the normal mode (n), the first boost mode (h1), and the second boost mode (h2) are the same as those described in Fig.
노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제3 리듀스 모드(l3)로 변경된다. 제3 리듀스 모드(l3)에서, 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)로 고정하고, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28)의 온 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 온 듀티)를 조정한다. 제3 리듀스 모드(l3)에서, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)는 핑 듀티(d_p)와 (100 - 핑 듀티(d_p)) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2 in the normal mode n, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the third reduction mode (13). In the
즉, 부하량이 제2 기준 부하량(R28) 보다 작은 경우, 제어부는 제3 리듀스 모드(l3)로 동작할 수 있다.That is, when the load is smaller than the second reference load R28, the controller can operate in the
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.48 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3109 단계, S3209 단계, S3309 단계, S3409 단계, S3429 단계, S3439 단계, S3509 단계, 및 S3709 단계 각각은 도 38에서 설명한 S3104 단계, S3204 단계, S3304 단계, S3404 단계, S3424 단계, S3434 단계, S3504 단계, 및 S3704 단계 각각과 동일하다.Steps S3109, S3209, S3309, S3409, S3429, S3439, S3509, and S3709 correspond to steps S3104, S3204, S3304, S3404, S3424, S3434, , And S3704, respectively.
S3509 단계에서 판단한 결과, S3209 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 변환부를 하프 브리지로 동작시킬 수 있는 동작 듀티로 설정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3609 단계). If it is determined in step S3509 that the operation frequency f_c calculated in step S3209 is smaller than the second reference frequency f2, the controller sets the operation duty d_c to an operation duty that allows the converter to operate as a half bridge , And calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) (step S3609).
S3609 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3709 단계).After performing step S3609, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3709).
도 49는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 49 is a diagram illustrating a change in operation frequency and operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG.
노멀 모드(n), 제1 부스트 모드(h1), 및 제2 부스트 모드(h2)에서의 동작은 도 39에서 설명한 것과 동일하다.Operations in the normal mode (n), the first boost mode (h1), and the second boost mode (h2) are the same as those described in Fig.
노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제4 리듀스 모드(l4)로 변경된다. 제4 리듀스 모드(l4)에서, 제어부는 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con38)의 온 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 듀티)는 100%로 고정하고, 동작 주파수(f_c)를 조정한다. 제4 리듀스 모드(l4)에서, 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2 in the normal mode n, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the fourth reduction mode (14). In the
즉, 부하량이 제2 기준 부하량(R29) 보다 작은 경우, 제어부는 제4 리듀스 모드(l4)로 동작할 수 있다.That is, when the load is smaller than the second reference load amount R29, the control unit can operate in the
도 50는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.50 is a flowchart illustrating an operation in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3110 단계, S3210 단계, S3310 단계, S3410 단계, S3430 단계, S3450 단계, S3510 단계, 및 S3710 단계 각각은 도 38에서 설명한 S3104 단계, S3204 단계, S3304 단계, S3404 단계, S3424 단계, S3434 단계, S3504 단계, 및 S3704 단계 각각과 동일하다.The steps S3110, S3210, S3310, S3410, S3450, S3510, and S3710 are the same as the steps S3104, S3204, S3304, S3404, S3424, S3434, , And S3704, respectively.
S3510 단계에서 판단한 결과, S3210 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 작다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28)의 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정시키고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 듀티)를 계산한다(S3610 단계).If it is determined in step S3510 that the operation frequency f_c calculated in step S3210 is smaller than the second reference frequency f2, the controller sets the operation frequency f_c to the second reference frequency f2, The duty of the second leg d_c1 (i.e., the duty of the second control signals con24, con25, con28 of Figs. 11, 12 and 15) is fixed to the ping duty d_p, (i.e., the duty of the fourth control signals con44, con45, and con48 in Figs. 11, 12, and 15) (S3610).
S3610 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)가 핑 듀티(d_p)보다 작은지 여부를 판단한다(S3630 단계).After performing step S3610, the controller determines whether the calculated duty d_c2 of the second leg is smaller than the ping duty d_p (step S3630).
S3630 단계에서 판단한 결과, S3610 단계에서 계산된 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)가 핑 듀티(d_p)보다 크거나 같다면, 제어부는 S3610 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c1, d_c2)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3710 단계).If it is determined in step S3630 that the operation duty d_c2 of the second leg calculated in step S3610 is greater than or equal to the ping duty d_p, the controller determines the operation frequency f_c and the operation duty d_c1, d_c2), and outputs the generated control signals (step S3710).
S3630 단계에서 판단한 결과, S3610 단계에서 계산된 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)가 핑 듀티(d_p)보다 작다면, 제어부는 동작 듀티(d_c)를 변환부를 하프 브리지로 동작시킬 수 있는 동작 듀티로 설정하고, 에러 정보(Error)를 기초로 동작 주파수(f_c)를 계산한다(S3650 단계). S3650 단계에서, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)는 100%으로 고정할 수 있다.If it is determined in step S3630 that the operation duty (d_c2) of the second leg calculated in step S3610 is smaller than the ping duty (d_p), the controller sets the operation duty (d_c) as an operation duty And calculates the operating frequency f_c based on the error information (Error) (S3650). In step S3650, the operation duty d_c1 of the first leg may be fixed to the ping duty d_p, and the operation duty d_c2 of the second leg may be fixed to 100%.
S3650 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 주파수(f_c) 및 동작 듀티(d_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3710 단계).After performing step S3650, the controller generates control signals using the calculated operation frequency f_c and the operation duty d_c, and outputs the generated control signals (step S3710).
도 51은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 51 is a diagram illustrating a change in operation frequency and operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention. FIG.
노멀 모드(n), 제1 부스트 모드(h1), 및 제2 부스트 모드(h2)에서의 동작은 도 39에서 설명한 것과 동일하다.Operations in the normal mode (n), the first boost mode (h1), and the second boost mode (h2) are the same as those described in Fig.
노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제3 리듀스 모드(l3)로 변경된다. 제3 리듀스 모드(l3)에서, 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)로 고정하고, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28)의 온 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 온 듀티)를 조정한다. 제3 리듀스 모드(l3)에서, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)는 핑 듀티(d_p)와 (100 - 핑 듀티(d_p)) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2 in the normal mode n, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the third reduction mode (13). In the
제3 리듀스 모드에서, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)를 핑 듀티(d_p)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제4 리듀스 모드(l4)로 변경된다. 제4 리듀스 모드(l4)에서, 제어부는 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28)의 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 동작 듀티(d_c2)(즉, 도 11, 도 12 및 도 15 각각의 제4 제어 신호(con44, con45, con48)의 듀티)는 100%으로 고정하고, 동작 주파수(f_c)를 조정한다. 제4 리듀스 모드(l4)에서, 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)와 최대 주파수(f_max) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even when the operation duty (d_c2) of the second leg is reduced to the ping duty (d_p) in the third reduction mode, the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus If it is larger, the operation mode of the control unit is changed to the fourth reduction mode (14). The duty of the first leg d_c1 (i.e., the duty of the second control signal (con24, con25, con28) in each of Figs. 11, 12 and 15) And the duty d_c2 of the second leg (that is, the duty of the fourth control signals con44, con45 and con48 in Figs. 11, 12 and 15) is fixed at 100% , And the operating frequency f_c. In the
즉, 부하량이 제2 기준 부하량(R210) 보다 작고, 제4 기준 부하량(R410) 보다 큰 경우, 제어부는 제3 리듀스 모드(l3)로 동작할 수 있다. 부하량이 제4 기준 부하량(R410)보다 작은 경우, 제어부는 제4 리듀스 모드(l4)로 동작할 수 있다.That is, if the load is smaller than the second reference load amount R210 and larger than the fourth reference load amount R410, the control unit can operate in the
도 52는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.52 is an operational flowchart for explaining operations in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
S3111 단계, S3211 단계, S3311 단계, S3411 단계, S3431 단계, S3451 단계, S3511 단계, 및 S3711 단계 각각은 도 38에서 설명한 S3104 단계, S3204 단계, S3304 단계, S3404 단계, S3424 단계, S3444 단계, S3504 단계, 및 S3704 단계 각각과 동일하다.Steps S3111, S3211, S3311, S3411, S3431, S3451, S3511, and S3711 are the same as steps S3104, S3204, S3304, S3404, S3424, S3444, , And S3704, respectively.
S3511 단계에서 판단한 결과, S3211 단계에서 계산된 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)보다 크거나 같다면, 제어부는 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)로 설정하고, 에러 신호(Error)를 기초로 인버터 듀티(d_i) 및/또는 제2 레그(도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 Q34, Q44, Q35, Q45, Q38, Q48, Q39, Q49) 및/또는 제3 레그(도 16의 Q59, Q69)의 지연 시간을 계산한다(S3611 단계). If it is determined in step S3511 that the operating frequency f_c calculated in step S3211 is greater than or equal to the second reference frequency f2, the controller sets the operating frequency f_c to the second reference frequency f2, The inverter duty d_i and / or the second legs (Q34, Q44, Q35, Q45, Q38, Q48, Q39, Q49 in Figs. 11, 12, 15, Or the third leg (Q59, Q69 in Fig. 16) (S3611).
S3611 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 인버터 듀티(d_i)가 기준 인버터 듀티(d3)보다 작은지 여부를 판단한다(S3631 단계).After step S3611, the controller determines whether the calculated inverter duty d_i is smaller than the reference inverter duty d3 (step S3631).
S3631 단계에서 판단한 결과, S3611 단계에서 계산된 인버터 듀티(d_i)가 기준 인버터 듀티(d3)보다 크거나 같다면, 제어부는 S3611 단계에서 계산된 인버터 듀티(d_i) 및 설정된 동작 주파수(f_c)와 설정된 동작 듀티(d_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력한다(S3711 단계). 이 때, 제어 신호들의 동작 듀티는 핑 듀티와 동일할 수 있고, 제어 신호들의 주파수는 제2 기준 주파수(f2)와 동일할 수 있다.If it is determined in step S3631 that the inverter duty d_i calculated in step S3611 is greater than or equal to the reference inverter duty d3, the controller sets the inverter duty d_i calculated in step S3611 and the set operating frequency f_c Generates control signals using the operation duty (d_c), and outputs the generated control signals (step S3711). At this time, the operation duty of the control signals may be equal to the ping duty, and the frequency of the control signals may be equal to the second reference frequency f2.
S3631 단계에서 판단한 결과, S3611 단계에서 계산된 인버터 듀티(d_i)가 기준 인버터 듀티(d3)보다 작다면, 제어부는 에러 신호(Error)를 기초로 동작 듀티(d_c)를 다시 계산한다(S3651 단계). S3651 단계에서, 인버터 듀티(d_i)는 기준 인버터 듀티(d3)로 고정하고, 동작 주파수는 제2 기준 주파수(f2)로 고정할 수 있다.If it is determined in step S3631 that the inverter duty d_i calculated in step S3611 is smaller than the reference inverter duty d3, the controller calculates the operation duty d_c again based on the error signal (step S3651) . In step S3651, the inverter duty d_i may be fixed to the reference inverter duty d3, and the operating frequency may be fixed to the second reference frequency f2.
S3651 단계를 수행한 후, 제어부는 계산된 동작 듀티(d_c), 설정된 인버터 듀티(d_i), 설정된 동작 주파수(f_c)를 이용하여 제어 신호들을 생성하고, 생성된 제어 신호들을 출력할 수 있다(S3711 단계).After performing step S3651, the control unit generates control signals using the calculated operation duty d_c, the set inverter duty d_i, and the set operation frequency f_c, and outputs the generated control signals (S3711 step).
도 52에서는 S3651 단계에서 동작 듀티(d_c)를 계산하는 것을 예시하였으나, 동작 주파수(f_c)를 다시 계산할 수도 있다. 이 경우, 동작 주파수(f_c)는 도 6의 최소 주파수(f_min)와 제2 기준 주파수(f2) 사이의 값을 가질 수 있다. 또는 S3651 단계에서 변환부가 하프 브리지로 동작하도록 제어 신호들의 온 듀티를 설정한 후, 동작 주파수(f_c)를 다시 계산할 수도 있다.Although FIG. 52 exemplifies the calculation of the operation duty d_c in step S3651, it may calculate the operation frequency f_c again. In this case, the operating frequency f_c may have a value between the minimum frequency f_min and the second reference frequency f2 in FIG. Alternatively, in step S3651, the on-duty of the control signals may be set so that the converter operates as a half bridge, and then the operating frequency f_c may be calculated again.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 송신 방법의 전력 송신 모드에서의 동작 주파수와 동작 듀티의 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 53 is a diagram illustrating a change in an operating frequency and an operation duty in a power transmission mode of a wireless power transmission apparatus or a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
노멀 모드(n), 제1 부스트 모드(h1), 및 제2 부스트 모드(h2)에서의 동작은 도 39에서 설명한 것과 동일하다.Operations in the normal mode (n), the first boost mode (h1), and the second boost mode (h2) are the same as those described in Fig.
노멀 모드(n)에서, 동작 주파수(f_c)를 제2 기준 주파수(f2)까지 증가시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제5 리듀스 모드(l5)로 변경된다. 제5 리듀스 모드(l5)에서, 제어부는 동작 주파수(f_c)는 제2 기준 주파수(f2)로 고정하고, 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)의 온 듀티)는 핑 듀티(d_p)로 고정하고, 제2 레그의 지연 시간(즉, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 제3 제어 신호(con44, con45, con48, con49) 및 제4 제어 신호(con44, con45, con48, con49)의 지연시간) 및/또는 제3 레그의 지연 시간(즉, 도 16의 제5 제어 신호(con59) 및 제6 제어 신호(con69)의 지연 시간)을 조정하여 인버터 듀티를 조정한다.Even if the operating frequency f_c is increased to the second reference frequency f2 in the normal mode n, if the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus , The operation mode of the control unit is changed to the fifth reduction mode (15). In the fifth reduction mode 15, the control unit fixes the operation frequency f_c to the second reference frequency f2 and sets the operation duty d_c1 of the first leg (that is, in FIGS. 11, 12, 15, The ON duty of each of the second control signals con24, con25, con28 and con29 is fixed to the ping duty d_p and the delay time of the second leg The delay time of each of the third control signals con44, con45, con48 and con49 and the fourth control signals con44, con45, con48 and con49) and / or the delay time of the third leg 5 delay time of the control signal con59 and the sixth control signal con69) to adjust the inverter duty.
제5 리듀스 모드(l5)에서, 인버터 듀티(d_i))를 기준 인버터 듀티(d3)까지 감소시킨 경우에도 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 제어부의 동작 모드는 제6 리듀스 모드(l6)로 변경된다. 제6 리듀스 모드(l6)에서, 제어부는 제1 레그의 동작 듀티(d_c1)(즉, 도 11, 도 12, 도 15, 도 16 각각의 제2 제어 신호(con24, con25, con28, con29)의 온 듀티)를 조정한다. 제4 리듀스 모드(l4)에서, 동작 듀티(d_c)는 핑 듀티(d_p)와 제1 기준 듀티(d1) 사이의 범위에서 가변될 수 있다.Even if the inverter duty (d_i) in the fifth reduction mode (15) is reduced to the reference inverter duty (d3), the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude , The operation mode of the control unit is changed to the sixth reduction mode 16. In the sixth reduction mode 16, the control unit compares the operation duty d_c1 of the first leg (that is, the second control signals con24, con25, con28, con29 of Figs. 11, 12, 15, On duty " In the
즉, 부하량이 제2 기준 부하량(R211) 보다 작고, 제4 기준 부하량(R411) 보다 큰 경우, 제어부는 제5 리듀스 모드(l5)로 동작할 수 있다. 부하량이 제4 기준 부하량(R411)보다 작은 경우, 제어부는 제6 리듀스 모드(l6)로 동작할 수 있다.That is, when the load is smaller than the second reference load R211 and larger than the fourth reference load R411, the controller can operate in the fifth reduction mode 15. If the load amount is smaller than the fourth reference load amount R411, the control unit can operate in the sixth reduction mode 16.
도 32 내지 도 53에서, 제1 기준 부하량은 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)일 때 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기에 대응되는 값일 수 있고, 제2 기준 부하량은 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)일 때 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기에 대응되는 값일 수 있다. 또한, 제3 기준 부하량은 동작 주파수(f_c)가 제1 기준 주파수(f1)이고, 동작 듀티(d_c)가 제2 기준 듀티(d2)일 때 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기에 대응되는 값일 수 있고, 제4 기준 부하량은 동작 주파수(f_c)가 제2 기준 주파수(f2)이고, 동작 듀티(d_c)가 제1 기준 듀티(d1)일 때 무선 전력 수신 장치가 수신하는 전력의 크기에 대응되는 값일 수 있다.32 to 53, the first reference load amount may be a value corresponding to the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus when the operating frequency f_c is the first reference frequency f1, And may be a value corresponding to the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus when the frequency f_c is the second reference frequency f2. Also, the third reference load amount is set to a value corresponding to the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus when the operation frequency f_c is the first reference frequency f1 and the operation duty d_c is the second reference duty d2 And the fourth reference load amount is a value obtained by multiplying the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus when the operating frequency f_c is the second reference frequency f2 and the operation duty d_c is the first reference duty dl May be the corresponding value.
도 32 내지 도 53 각각에 나타낸 제어 방법들은 다양한 형태로 재조합될 수 있다. 예를 들면, 도 32 내지 도 53 각각의 제어 방법에 도 40의 S3465 단계 및 S3485 단계 또는 도 41의 제3 부스트 모드(h3)의 동작이 추가될 수도 있다. 또는, 도 47과 도 51에 나타낸 제3 리듀스 모드 및/또는 도 49과 도 51에 제4 리듀스 모드가 다른 실시예의 제1 리듀스 모드 및/또는 제2 리듀스 모드 대신 수행될 수도 있다. 또는, 도 53의 제6 리듀스 모드 대신 다른 실시예의 제1 리듀스 모드 및/또는 제2 리듀스 모드가 수행될 수도 있다. 또는, 도 32 내지 도 53 각각에 있어서, 일부의 단계들 또는 일부의 동작 모드들이 제외되고 실시될 수도 있다.The control methods shown in each of Figs. 32 to 53 may be recombined into various forms. For example, the operations of steps S3465 and S3485 of FIG. 40 or the operation of the third boost mode (h3) of FIG. 41 may be added to the control methods of FIGS. 32 to 53, respectively. Alternatively, the third redundancy mode shown in FIGS. 47 and 51 and / or the fourth redundancy mode shown in FIGS. 49 and 51 may be performed instead of the first redundancy mode and / or the second redundancy mode of another embodiment . Alternatively, instead of the sixth redundancy mode of FIG. 53, the first redundancy mode and / or the second redundancy mode of another embodiment may be performed. Alternatively, in each of Figures 32 to 53, some of the steps or some of the operation modes may be omitted and implemented.
도 32 내지 도 53에 나타낸 제어 방법은 무선 전력 수신 장치로부터 입력되는 요청 신호에 따라서 다양하게 수행될 수 있다. The control method shown in FIGS. 32 to 53 can be variously performed according to a request signal input from the wireless power receiving apparatus.
예를 들면, 핑 주파수(f_c)를 제1 기준 주파수(f1)과 동일한 주파수로 선택될 수 있다. 이후, 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호를 기초로 판단한 결과, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 작다면, 상기 실시예들의 제1 부스트 모드(h1)의 동작이 수행될 수도 있다. 또는, 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호를 기초로 판단한 결과, 무선 전력 수신 장치가 수신한 전력의 크기가 무선 전력 수신 장치가 필요로 하는 전력의 크기보다 크다면, 상기 실시예들의 노멀 모드(n)의 동작 수행될 수도 있다.For example, the ping frequency f_c may be selected at the same frequency as the first reference frequency f1. If it is determined based on the signal received from the wireless power receiving apparatus that the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is smaller than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, (h1) may be performed. Alternatively, if it is determined based on the signal received from the wireless power receiving apparatus that the magnitude of the power received by the wireless power receiving apparatus is larger than the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus, the normal mode n ) May be performed.
이후, 무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 따라, 상술한 실시예들의 제1 부스트 모드(h1), 제2 부스트 모드(h2), 제3 부스트 모드(h3), 노멀 모드(n), 제1 리듀스 모드(l1), 제2 리듀스 모드(l2), 제3 리듀스 모드(l3), 제4 리듀스 모드(l4), 제5 리듀스 모드(l4), 제6 리듀스 모드(l4)의 동작들 중 적어도 하나 이상의 동작이 순차적으로 수행될 수도 있다. The first boost mode h1, the second boost mode h2, the third boost mode h3, the normal mode n, the second boost mode h2, and the third boost mode h3 of the above- The
구체적인 상황을 예를 들어 설명하면, 무선 전력 수신 장치의 배터리가 방전에 가까운 상태인 경우, 무선 전력 수신 장치는 처음에 큰 크기의 전력을 필요로 하다가, 배터리가 서서히 충전됨에 따라 조금씩 작은 전력의 크기를 필요로 하게 된다. 이 경우, 먼저 부스트 모드(h1, h2, 및/또는 h3)에서의 동작을 수행한 후, 노멀 모드(n) 및 리듀스 모드(l1, l2, l3, l4, l5, 및/또는 l6)의 동작이 순차적으로 수행될 수 있다.For example, when the battery of the wireless power receiving apparatus is in a state close to the discharge, the wireless power receiving apparatus first needs a large-sized power, and when the battery is gradually charged, . In this case, after performing the operation in the boost mode (h1, h2, and / or h3), the operation of the normal mode (n) and the redundancy mode (l1, l2, l3, l4, l5, and / Operation can be performed sequentially.
또는, 무선 전력 수신 장치의 배터리가 어느 정도 충전되어 있는 상태인 경우, 무선 전력 수신 장치는 처음부터 크지 않은 전력을 필요로 하게 된다. 따라서, 이 경우, 리듀스 모드(l1, l2, l3, l4, l5, 및/또는 l6)의 동작이 먼저 수행될 수 있다.Alternatively, when the battery of the wireless power receiving apparatus is charged to some extent, the wireless power receiving apparatus requires a large amount of power from the beginning. Therefore, in this case, the operation of the redesing mode (11, 12, 13, 14, 15, and / or 16) can be performed first.
또는, 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 정렬 상태가 어긋나게 되면, 도 32 내지 도 53에서 부하량가 증가하는 방향으로 제어가 변경될 수 있다. 예를 들면, 노멀 모드(n)의 동작 또는 리듀스 모드(l1, l2, l3, l4, l5, 및/또는 l6)의 동작이 수행되다가, 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 정렬 상태가 어긋나게 되면, 노멀 모드(n)의 동작 또는 부스트 모드(h1, h2, 및/또는 h3)의 동작이 수행될 수도 있다. 또는 제1 부스트 모드(h1)의 동작이 수행되다가, 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 정렬 상태가 어긋나게 되면, 제2 부스트 모드(h2)의 동작이 수행될 수도 있다.Alternatively, if the alignment state between the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus is shifted, the control can be changed in the direction in which the load amount increases in FIG. 32 to FIG. For example, the operation of the normal mode (n) or the operation of the reduction mode (11, 12, 13, 15, and / or 16) is performed and the alignment state between the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmitting apparatus The operation of the normal mode (n) or the operation of the boost mode (h1, h2, and / or h3) may be performed. Or when the operation of the first boost mode h1 is performed and the alignment state between the wireless power receiving apparatus and the wireless power transmission apparatus is shifted, the operation of the second boost mode h2 may be performed.
또는, 무선 전력 수신 장치와 무선 전력 송신 장치 사이의 정렬 상태가 일치하게 되면, 도 32 내지 도 53에서 부하가 감소하는 방향으로 제어가 변경될 수 있다. 예를 들면, 노멀 모드(n)의 동작이 수행되다가 리듀스 모드(l1, l2, l3, l4, l5, 및/또는 l6)의 동작이 수행될 수 있다.Alternatively, when the alignment state between the wireless power receiving device and the wireless power transmitting device is matched, the control can be changed in the direction in which the load decreases in FIG. 32 to FIG. For example, the operation of the normal mode (n) may be performed and the operation of the reduced mode (11, 12, 13, 14, 15, and / or 16) may be performed.
도 32 내지 도 53에 나타낸 제어 방법은 무선으로 송신되는 주파수가 기준 범위에 속하도록 수행될 수도 있다. 예를 들면, 제어부는, 무선으로 송신되는 주파수가 기준값 이하인 것 또는 기준값 이상인 것, 또는 일정한 범위 내에 속하는 조건을 우선적으로 만족하도록 하면서, 제어 신호의 듀티 및 주파수를 조정할 수 있다.The control method shown in Figs. 32 to 53 may be performed so that the frequency transmitted wirelessly belongs to the reference range. For example, the control unit can adjust the duty and the frequency of the control signal while allowing the frequency to be wirelessly transmitted to be lower than or equal to the reference value, or higher than or equal to the reference value, or a condition falling within a certain range to be preferentially satisfied.
도 54은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 코일 전류와 출력 전압을 도시하는 도면이다.54 is a view showing a coil current and an output voltage of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 54의 그래프 (a)의 굵은 점선으로 표시된 것은 도 7 내지 도 15 각각에 도시된 일 실시예의 공진부의 코일 전류를 나타내며, 도 54의 그래프 (a)의 얇은 실선으로 표시된 것은 비교예의 코일 전류를 나타낸다.54 denote the coil currents of the resonance portion of the embodiment shown in Figs. 7 to 15, and the thin solid line of the graph (a) in Fig. 54 represents the coil current of the comparative example .
도 54의 그래프 (b)의 굵은 점선으로 표시된 것은 도 7 내지 도 15 각각에 도시된 일 실시예의 공진부 양단의 전압인 출력 전압을 나타내고, 도 54의 그래프 (b)의 얇은 실선으로 표시된 것은 비교예의 출력 전압을 나타낸다.The thick dotted lines in the graph (b) of FIG. 54 indicate the output voltage which is the voltage across the resonator of the embodiment shown in FIGS. 7 to 15, and the thin solid line in the graph (b) It shows the output voltage of the example.
상기 비교예는 입력 전원을 입력받아 동작하는 풀 브리지 인버터를 포함하는 무선 전력 송신 장치이다. 비교예의 경우, 입력 전원은 인버터와는 별개로 구현된 부스트 컨버터에 의해 제공되는 전원일 수 있다.The comparative example is a wireless power transmission apparatus including a full bridge inverter that operates by receiving input power. In the case of the comparative example, the input power supply may be a power supply provided by a boost converter implemented separately from the inverter.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는 하프 브리지 인버터를 적용하고도, 비교예의 풀 브리지 인버터에 상응하는 코일 전류 및 출력 전압을 제공하는 것을 확인할 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention provides a coil current and an output voltage corresponding to the full bridge inverter of the comparative example even when the half bridge inverter is applied.
도 55은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치에서 듀티의 변화에 따른 승압 전압과 출력 전압을 도시하는 도면이다.FIG. 55 is a diagram illustrating a step-up voltage and an output voltage according to a duty change in a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 55의 그래프 (a)는 승압 전압(도 8 내지 도 15의 노드(N2)의 전압)을 도시하는 그래프이고, 그래프 (b)는 무선 전력 송신 장치의 출력 전압을 도시하는 그래프이다.The graph (a) in FIG. 55 is a graph showing the step-up voltage (the voltage at the node N2 in FIGS. 8 to 15), and the graph (b) is a graph showing the output voltage of the wireless power transmission apparatus.
그래프 (a)에서 굵은 선은 50%의 듀티에 따른 승압 전압을 나타내고, 얇은 선은 70%의 듀티에 따른 승압 전압을 나타낸다. In the graph (a), a thick line represents a step-up voltage according to a duty of 50%, and a thin line represents a step-up voltage according to a duty of 70%.
도시된 바와 같이, 50%의 듀티에 따른 승압 전압은 10V 정도이나, 70%의 듀티에 따른 승압부의 출력 전압은 16V를 약간 상회하는 전압으로서, 보다 높은 승압 효율을 제공함을 알 수 있다.As shown in the figure, the step-up voltage according to the duty of 50% is about 10V, but the output voltage of the step-up part according to the duty of 70% is a voltage slightly higher than 16V.
또한, 그에 따라, 그래프 (b)에 도시된 바와 같이, 50%의 듀티에 따른 무선 전력 송신 장치의 출력 전압은 5V 정도 이나, 70%의 듀티에 따른 승압부의 출력 전압은 7V에 인접한 전압으로서, 보다 높은 출력을 제공함을 알 수 있다.Thus, as shown in graph (b), the output voltage of the wireless power transmission apparatus according to the duty of 50% is about 5 V, but the output voltage of the boosting unit according to the duty of 70% Lt; RTI ID = 0.0 > output. ≪ / RTI >
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.
100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109 : 회로부
110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 : 변환부
120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129-1, 129-2 : 공진부
200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209 : 제어부
300 : 입력 전원100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108,
110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119:
120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129-1, 129-2:
200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209:
300: Input power
Claims (16)
공진 커패시터와 공진 코일을 포함하고, 상기 교류 전압을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 공진부; 및
무선 전력 수신 장치로부터 수신한 신호에 응답하여 상기 교류 전압의 크기가 실질적으로 0이 되는 시간인 데드 타임을 설정하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력의 크기가 기준값 이상인 경우에는 상기 제어 신호의 주파수를 가변하고, 상기 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력의 크기가 상기 기준값 이하인 경우에는 상기 데드 타임을 가변하되,
상기 제어 신호의 주파수를 가변하는 경우에 상기 제어 신호들의 주파수를 제1 기준 주파수 이상 제2 기준 주파수 이하의 범위에서 가변하고,
상기 데드 타임을 가변하는 경우에 상기 제어 신호들의 주파수를 제2 기준 주파수로 고정하는 무선 전력 송신 장치.
A converter including a plurality of switching elements forming a bridge circuit and outputting an AC voltage in response to the plurality of control signals;
A resonance unit including a resonance capacitor and a resonance coil, the resonance unit receiving the AC voltage and transmitting power wirelessly; And
And a controller for setting a dead time in response to a signal received from the wireless power receiving apparatus, the dead time being a time at which the magnitude of the AC voltage becomes substantially zero,
The control unit
Wherein the control unit varies the frequency of the control signal when the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus is equal to or greater than a reference value and varies the dead time when the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus is equal to or less than the reference value,
Wherein the frequency of the control signal varies in a range between a first reference frequency and a second reference frequency,
And fixes the frequency of the control signals to a second reference frequency when the dead time is varied.
상기 복수개의 스위칭 소자들 각각은 상기 복수개의 제어 신호들 중 대응하는 신호에 응답하여 온오프되고, 상기 교류 전압의 진폭은 상기 복수개의 스위칭 소자들 중 적어도 하나의 동작 듀티에 따라 결정되고, 상기 교류 전압의 주파수는 상기 복수개의 스위칭 신호들의 동작 주파수에 따라 결정되는 무선 전력 송신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of switching elements is turned on and off in response to a corresponding one of the plurality of control signals, the amplitude of the AC voltage is determined according to an operation duty of at least one of the plurality of switching elements, Wherein the frequency of the voltage is determined according to the operating frequency of the plurality of switching signals.
상기 공진부의 일단인 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 제1 스위칭 소자;
상기 제1 노드와 접지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자;
상기 공진부의 타단인 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 제3 스위칭 소자;
상기 제3 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제4 스위칭 소자;
외부로부터 입력 전압이 인가되는 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결된 코일; 및
상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the converting unit
A first switching element connected between a first node and a second node which is one end of the resonance part;
A second switching element connected between the first node and ground;
A third switching element connected between a third node, which is the other end of the resonator, and the second node;
A fourth switching element connected between the third node and the ground;
A coil connected between a terminal to which an input voltage is applied from the outside and the first node; And
And a capacitor coupled between the second node and the ground.
상기 제어 신호들의 주파수는 상기 제2 기준 주파수로 고정되고, 상기 복수개의 제어 신호들 중 적어도 하나의 듀티를 가변하는 무선 전력 송신 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the control unit
Wherein the frequency of the control signals is fixed at the second reference frequency and varies the duty of at least one of the plurality of control signals.
상기 제어 신호들의 주파수는 상기 제1 기준 주파수로 고정되고, 상기 복수개의 제어 신호들 중 적어도 하나의 듀티를 가변하는 무선 전력 송신 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the control unit
Wherein the frequency of the control signals is fixed at the first reference frequency and varies the duty of at least one of the plurality of control signals.
제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 풀 브리지 회로이고,
상기 제어부는
상기 제1 레그의 로우 사이드 스위칭 소자의 온 듀티와 상기 제2 레그의 하이 사이드 스위칭 소자의 온 듀티가 서로 상이하도록 상기 제어 신호들을 출력하는 무선 전력 송신 장치.
2. The circuit of claim 1, wherein the bridge circuit
A full bridge circuit including a first leg and a second leg,
The control unit
And outputs the control signals such that on-duty of the low-side switching element of the first leg and on-duty of the high-side switching element of the second leg are different from each other.
공진 커패시터와 공진 코일을 포함하고, 상기 교류 전압을 인가받아 전력을 무선으로 송신하는 공진부; 및
상기 복수개의 제어 신호들의 듀티를 고정하고, 상기 복수개의 제어 신호들의 주파수를 가변하여 출력하는 제1 모드 동작과, 상기 복수개의 제어 신호들의 듀티 및 주파수를 고정하고, 상기 복수개의 제어 신호들 중 적어도 2개의 제어 신호들 사이의 위상차를 가변시켜 출력하는 제2 모드 동작을 수행하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 제1 모드 동작이 수행될 때, 상기 제어 신호들의 주파수가 제1 기준 주파수 이상 제2 기준 주파수 이하의 범위에서 가변되도록 상기 제어 신호들을 출력하고,
상기 제2 모드 동작이 수행될 때, 상기 제어 신호들의 주파수는 제2 기준 주파수로 고정되고, 상기 위상차를 가변시켜 상기 제어 신호들을 출력하되,
무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력의 크기가 기준값 이상인 경우에는 상기 제1 모드 동작을 수행하고, 무선 전력 수신 장치가 요구하는 전력의 크기가 상기 기준값 이하인 경우에는 상기 제2 모드 동작을 수행하는 무선 전력 송신 장치.
A converter including a plurality of switching elements forming a bridge circuit and outputting an AC voltage in response to the plurality of control signals;
A resonance unit including a resonance capacitor and a resonance coil, the resonance unit receiving the AC voltage and transmitting power wirelessly; And
A first mode operation for fixing the duty of the plurality of control signals and varying the frequency of the plurality of control signals and for outputting a control signal for fixing the duty and frequency of the plurality of control signals, And a control unit for performing a second mode operation of varying a phase difference between two control signals and outputting the phase difference,
The control unit
When the first mode operation is performed, outputting the control signals such that a frequency of the control signals varies in a range from a first reference frequency to a second reference frequency,
Wherein when the second mode operation is performed, the frequency of the control signals is fixed to a second reference frequency, and the control signals are output by varying the phase difference,
When the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus is equal to or greater than the reference value, performs the first mode operation, and when the magnitude of the power required by the wireless power receiving apparatus is equal to or less than the reference value, Transmitting apparatus.
상기 복수개의 스위칭 소자들 각각은 상기 복수개의 제어 신호들 중 대응하는 신호에 응답하여 온오프되고, 상기 교류 전압의 진폭은 상기 복수개의 스위칭 소자들 중 적어도 하나의 동작 듀티에 따라 결정되고, 상기 교류 전압의 주파수는 상기 복수개의 스위칭 신호들의 동작 주파수에 따라 결정되는 무선 전력 송신 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein each of the plurality of switching elements is turned on and off in response to a corresponding one of the plurality of control signals, the amplitude of the AC voltage is determined according to an operation duty of at least one of the plurality of switching elements, Wherein the frequency of the voltage is determined according to the operating frequency of the plurality of switching signals.
상기 공진부의 일단인 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 제1 스위칭 소자;
상기 제1 노드와 접지 사이에 연결된 제2 스위칭 소자;
상기 공진부의 타단인 제3 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 제3 스위칭 소자;
상기 제3 노드와 상기 접지 사이에 연결된 제4 스위칭 소자;
외부로부터 입력 전압이 인가되는 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결된 코일; 및
상기 제2 노드와 상기 접지 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 무선 전력 송신 장치.
11. The apparatus of claim 10, wherein the converting unit
A first switching element connected between a first node and a second node which is one end of the resonance part;
A second switching element connected between the first node and ground;
A third switching element connected between a third node, which is the other end of the resonator, and the second node;
A fourth switching element connected between the third node and the ground;
A coil connected between a terminal to which an input voltage is applied from the outside and the first node; And
And a capacitor coupled between the second node and the ground.
무선 전력 수신 장치의 존재 여부를 파악하면서 검출 듀티를 설정하고,
상기 제1 모드 동작과 상기 제2 모드 동작에서 상기 복수개의 제어 신호들 중 적어도 하나의 듀티를 상기 검출 듀티로 고정하고, 상기 복수개의 제어 신호들을 출력하는 무선 전력 송신 장치.
10. The apparatus of claim 9, wherein the control unit
The detection duty is set while grasping the presence or absence of the wireless power receiving apparatus,
Wherein the controller sets the duty of at least one of the plurality of control signals in the first mode operation and the second mode operation to the detection duty and outputs the plurality of control signals.
제1 레그 및 제2 레그를 포함하는 풀 브리지 회로이고,
상기 제어부는
상기 제1 레그의 로우 사이드 스위칭 소자의 온 듀티와 상기 제2 레그의 하이 사이드 스위칭 소자의 온 듀티가 서로 상이하도록 상기 제어 신호들을 출력하는 무선 전력 송신 장치.
10. The circuit of claim 9, wherein the bridge circuit
A full bridge circuit including a first leg and a second leg,
The control unit
And outputs the control signals such that on-duty of the low-side switching element of the first leg and on-duty of the high-side switching element of the second leg are different from each other.
상기 제1 레그의 로우 사이드 스위칭 소자와 상기 제1 레그의 하이 사이드 스위칭 소자는 서로 교번으로 온오프되고,
상기 제2 레그의 로우 사이드 스위칭 소자와 상기 제2 레그의 하이 사이드 스위칭 소자는 서로 교번으로 온오프되고,
상기 제어부는
상기 제2 모드 동작에서 상기 제1 레그의 스위칭 소자들을 제어하는 제어 신호들과 상기 제2 레그의 스위칭 소자들을 제어하는 제어 신호들 사이의 위상차를 가변시켜 출력하는 무선 전력 송신 장치.16. The method of claim 15,
The low side switching element of the first leg and the high side switching element of the first leg are alternately turned on and off,
The low side switching element of the second leg and the high side switching element of the second leg are alternately turned on and off,
The control unit
And outputs a variable phase difference between control signals for controlling the switching elements of the first leg and control signals for controlling the switching elements of the second leg in the second mode operation.
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US20140268908A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Solarbridge Technologies, Inc. | Converter topologies |
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