KR20150062785A - Low heat wireless power receiving device - Google Patents

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KR20150062785A
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정춘길
황병욱
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주식회사 한림포스텍
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Abstract

The present invention relates to a low heat wireless power receiving device. The low heat wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention comprises: a power receiving coil to receive a wireless power signal; an impedance matching unit to match impedance to resonate the power receiving coil by the wireless power signal; a rectification unit to rectify the wireless power signal to convert the wireless power signal into direct current power; a power conversion unit comprising a low heat transformer unit having a first resistance value and a high heat transformer unit having a second resistance value larger than the first resistance value, wherein the low heat transformer unit is connected in parallel with the high heat transformer unit to supply the output power of the rectification unit to charge a load; and a reception control unit to control the impedance matching unit to match impedance and supply charging power to the load by selectively turning the low heat transformer unit on and off while keeping the high heat transformer unit turned on constantly.

Description

저발열 무선 전력 수신 장치{LOW HEAT WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE}[0001] LOW HEAT WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE [0002]

본 발명은, 무선 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신 장치에 있어서, 충전 효율이 우수하며, 충전 중 발열이 적게 발생하는 저발열 무선 전력 수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power receiving apparatus for receiving a wireless power signal, and more particularly, to a wireless wireless power receiving apparatus which has excellent charging efficiency and generates less heat during charging.

일반적으로 핸드폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 전력을 충전하여 동작전력을 공급하는 배터리 팩과 같은 수전장치가 장착된다. 상기 수전장치는 외부의 충전장치에서 공급되는 전력을 충전하고, 충전한 전력을 상기 휴대용 단말기에 공급하여 동작시킬 수 있도록 한다.2. Description of the Related Art Generally, various portable terminals such as a mobile phone and a PDA (Personal Digital Assistant) are equipped with a water receiving device such as a battery pack for supplying electric power by charging electric power. The power receiving device charges electric power supplied from an external charging device, and supplies the charged electric power to the portable terminal to operate the portable terminal.

상기 수전장치는 전력을 충전하는 배터리 셀과, 외부의 충전장치로부터 공급되는 전력을 상기 배터리 셀에 충전시키고 충전시킨 전력을 방전시켜 휴대용 단말기로 공급하는 충·방전 회로 등을 포함할 수 있다.The power reception device may include a battery cell for charging electric power, and a charging / discharging circuit for charging the battery cell with electric power supplied from an external charging device and discharging the charged electric power to supply it to the portable terminal.

상기 충전장치와 상기 수전장치를 전기적으로 연결하는 방식으로는, 상용 교류전력을 입력하여 상기 수전장치에 대응하는 전압 및 전류의 전력을 출력하는 충전장치의 전력 출력 단자와 상기 수전장치의 전력 입력 단자를 케이블을 통해 직접 연결하는 단자 연결방식이 알려져 있다.A power input terminal of a charging device for inputting commercial AC power and outputting power of a voltage and a current corresponding to the power receiving device and a power input terminal of a power input terminal of the power receiving device, Is directly connected through a cable.

그러나, 상기 단자 연결방식은 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자들이 서로 다른 전위 차를 가지고 있으므로, 상기 충전장치의 단자와 상기 수전장치의 단자와 상호 간에 접촉시키거나 또는 분리할 경우에 순간 방전현상이 발생하게 된다.However, since the terminals of the charging apparatus and the terminals of the power receiving apparatus have different potential differences, the terminal connecting method is not suitable for the moment when the terminals of the charging apparatus and the terminals of the power receiving apparatus are brought into contact with each other or separated from each other A discharge phenomenon occurs.

이러한 순간 방전현상은 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자를 마모시키고, 상기 충전장치의 단자 및 상기 수전장치의 단자에 이물질이 쌓여 있을 경우에 상기 이물질에서 열이 발생하여 화재 등과 같은 안전사고가 발생할 염려가 있다.This instantaneous discharge phenomenon worsens the terminal of the charging device and the terminal of the water receiving device and generates heat from the foreign substance when foreign substances are accumulated on the terminal of the charging device and the terminal of the water receiving device, There is a possibility of occurrence.

또한, 습기 등으로 인하여 상기 수전장치의 배터리 셀에 충전된 전력이 수전장치의 단자를 통해 외부로 자연 방전되고, 이로 인하여 수전장치의 사용 수명이 단축되고 사용성능의 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.In addition, due to moisture and the like, the electric power charged in the battery cells of the water receiving apparatus is naturally discharged to the outside through the terminals of the water receiving apparatus, thereby shortening the service life of the water receiving apparatus and deteriorating the use performance .

최근에는 상기와 같은 단자 연결방식의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전력 신호를 전송하고, 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전송하는 무선 전력 신호를 수신하여 배터리 셀에 충전시키는 무선 전력 수신 장치가 제시되고 있다(대한민국 공개특허공보 제10-2012-0128114호 참조).In recent years, in order to solve various problems of the above-mentioned terminal connection method, a wireless power transmission apparatus transmits a power signal wirelessly, and a wireless power transmission apparatus wirelessly receives a wireless power signal and charges the battery cell A wireless power receiving apparatus has been proposed (see Korean Patent Publication No. 10-2012-0128114).

상기 무선 전력 수신 장치는 예를 들면, 상기 무선 전력 전송 장치와 전자기 유도방식으로 결합되어 무선 전력 전송 장치가 무선으로 전송하는 무선 전력 신호를 수신하고, 수신한 전력을 배터리 셀에 충전시키고 있다.For example, the wireless power receiving apparatus is coupled to the wireless power transmission apparatus through an electromagnetic induction method to receive a wireless power signal wirelessly transmitted from the wireless power transmission apparatus, and charges the battery cell with the received power.

상기한 무선 전력 수신 장치는 무선으로 안정하고, 높은 효율로 전력을 수신하여 배터리 셀에 충전시킬 수 있도록 하는데 많은 노력을 기울여 왔다.[0003] The wireless power receiving apparatus has been stably and wirelessly received, and has been put to a great deal of effort in order to receive power and charge the battery cell.

이러한 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 전송 장치로부터 수신된 무선 전력신호를 정류기로 정류하여 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 DC/DC 컨버터가 직류전력의 전압 레벨을 배터리 셀에 대응하는 전압레벨로 변환하여 배터리 셀에 충전하고 있다.Such a wireless power receiving apparatus rectifies a wireless power signal received from a wireless power transmission apparatus to a rectified rectified DC power, converts the converted DC power into a voltage level of a DC power corresponding to a battery cell corresponding to a battery cell And charges the battery cell.

그러나, 상기 DC/DC 컨버터를 사용하여 직류전력의 전압 레벨을 변환하는 것은 DC/DC 컨버터가 직류전력의 전압 레벨을 변환하는 과정에서 많은 열을 발생하고, 이로 인하여 전력소모가 증가함은 물론 DC/DC 컨버터에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 별도의 방열수단을 필요로 하였다.However, when the DC / DC converter is used to convert the voltage level of the DC power, the DC / DC converter generates a lot of heat in the process of converting the voltage level of the DC power, / DC converter in order to dissipate the heat generated by the heat exchanger.

또한 회로 기판에 상기 방열수단을 설치해야 되므로 회로 기판의 크기가 커지게 되는 등의 문제점이 있었다.
In addition, since the heat dissipating means must be installed on the circuit board, the size of the circuit board is increased.

본 발명은 무선 전력 전송 장치로부터 전송된 전력 신호를 이용하여 부하를 충전하는 과정에서 발생되는 열을 줄일 수 있는 저발열 무선 전력 수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide a low-power wireless power receiving apparatus capable of reducing heat generated in a process of charging a load using a power signal transmitted from a wireless power transmission apparatus.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치는, 무선 전력 신호를 수신하기 위한 전력 수신 코일; 상기 전력 수신 코일이 상기 무선 전력 신호에 공진되게 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부; 상기 무선 전력 신호를 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부; 상호간에 병렬 연결되고 상기 정류부의 출력전력을 부하에 충전전력으로 공급하는, 제 1 저항값을 갖는 저발열 변압부 및 제 1 저항값보다 큰 제 2 저항값을 갖는 고발열 변압부를 포함하는 전력 변환부; 및 상기 임피던스 매칭부의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는 수신 제어부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a low-power wireless power receiving apparatus including: a power receiving coil for receiving a wireless power signal; An impedance matching unit matching the impedance so that the power receiving coil resonates with the wireless power signal; A rectifier for rectifying and converting the wireless power signal into DC power; A low heat generating transformer having a first resistance value and a high heat generating transformer having a second resistance value larger than the first resistance value, which are connected in parallel with each other and supply the output power of the rectifying section to the load as charging power, ; And a receiving control unit for controlling impedance matching of the impedance matching unit and supplying the charging power to the load while selectively turning on and off the low heat generating transformer in a state in which the high-temperature heat transformer is always on.

여기서, 상기 수신 제어부는, 경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 오프시킨 상태에서, 상기 부하에 충전 전력을 공급할 수 있다.Here, the reception control unit may supply the charging power to the load in a state of light load, in a state in which the low heat generation transforming unit is turned off.

여기서, 상기 수신 제어부는, 중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 온 시킨상태에서 상기 부하에 충전 전력을 공급할 수 있다.Here, in the heavy load state, the reception control section can supply the charging power to the load in a state in which the low heat generation transforming section is turned on.

여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는, 상기 전력 변환부 후단에 설치되어서 상기 충전 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부를 더 포함할 수 있다.The low-heating wireless power receiving apparatus may further include a current detector disposed downstream of the power converter to detect a current of the charge power.

여기서, 상기 수신 제어부는, 상기 전류 검출부에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭부를 제어할 수 있다.Here, the reception control unit may control the impedance matching unit based on the current value detected by the current detection unit.

여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는, 상기 수신 코일을 통해 ASK 신호를 발신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 수신 제어부는, 상기 부하로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부를 제어하여, 상기 수신 코일을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 할 수 있다.Here, the low-heating wireless power receiving apparatus may further include a communication unit that transmits an ASK signal through the receiving coil, and the reception control unit receives the status information from the load, controls the communication unit, And transmit the status information to the wireless power transmission apparatus through the coil.

여기서, 상기 저발열 변압부는, FET 및 상기 FET의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 고발열 변압부는, LDO일 수 있다.Here, the low heat generating transformer may include a FET and a switching element connected to the gate driver of the FET, and the high heat generating transformer may be an LDO.

여기서, 상기 저발열 무선 전력 수신 장치는 상기 수신 제어부에 전원을 공급하는 제어부 전원을 더 포함할 수 있다.Here, the low-fever wireless power receiving apparatus may further include a controller power supply for supplying power to the reception controller.

여기서, 상기 제어부 전원은 LDO로 이루어질 수 있다.Here, the power source of the controller may be an LDO.

여기서, 저발열 무선 전력 수신 장치는 상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 가상 부하를 포함할 수 있다.Here, the low-heat wireless power receiving apparatus may include a virtual load positioned between the rectifying unit and the power converting unit.

여기서, 상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 전압 안정화 회로부를 포함할 수 있다.
Here, the voltage stabilizing circuit part may be disposed between the rectifying part and the power converting part.

본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에 따르면, 저발열 변압부 및 고발열 변압부를 구비하고, 수전장치의 충전 경과시간 및 출전 전류에 따라 수전장치의 전력충전 부하상태를 판단하고, 이에 따라, 상기 저발열 변압부 및 상기 고발열 변압부를 동작을 제어함으로써, 충전중 발열양을 최소화할 수 있게 된다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a low-heat generating wireless power receiving apparatus including a low heat generating transformer and a high heat-generating transformer, wherein the power charging load state of the power receiving device is determined according to the elapsed charging time and the current of the power receiving device, , The low-heat-generating transformer and the high-heat-temperature transformer are controlled to operate, thereby minimizing the heat generation during charging.

도 1은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 블록 구성도.
도 2는, 도 1에 도시된 저발열 무선 전력 수신 장치의 회로도.
도 3은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 충전 동작 중 충전 상태에 따른 정류부에서의 출력전압과 부하로의 충전 전류를 나타내는 도표.
도 5는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 정류부의 출력전압과 부하로의 충전전류를 예로 들어 동작상태를 설명하기 위한 그래프.
1 is a block diagram of a low-heating wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a circuit diagram of the low-heat-generating wireless power receiving apparatus shown in Fig.
3 is a flow chart for explaining an operation in a low-heating wireless power receiving apparatus which is an embodiment of the present invention.
4 is a chart showing an output voltage at a rectifying section and a charging current to a load in a charging operation in a low-heating wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph for explaining an operation state of an example of an output voltage of a rectifying section and a charging current to a load of a low-heat-type wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 블록 구성도이고, 도 2는, 도 1에 도시된 저발열 무선 전력 수신 장치의 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram of a low-heating wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the low-heat wireless power receiving apparatus shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치(100)는, 수신 코일(110), 임피던스 매칭 회로(120), 정류부(130), OVP(전압 안정화)회로, 가상 부하(150), 전력 변환부(160), 전류 검출부(170), 통신부(180), 제어부 전원(190), 부하(200,예컨대 배터리셀등) 및 수신 제어부(210)를 포함할 수 있다.1 and 2, a low-heating wireless power receiving apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a receiving coil 110, an impedance matching circuit 120, a rectifying unit 130, an OVP (voltage stabilization) A virtual load 150, a power conversion unit 160, a current detection unit 170, a communication unit 180, a control unit power supply 190, a load 200 (e.g., a battery cell), and a reception control unit 210 have.

상기 수신 코일(110)은, 예를 들면, 무선 전력 전송 장치의 전송 코일과 전자기 유도방식 또는 자기 공명식 등으로 결합되어 상기 전력 전송 코일이 전송하는 무선 전력 신호를 수신한다.The reception coil 110 is coupled to a transmission coil of a wireless power transmission device, for example, by an electromagnetic induction method or a magnetic resonance type, and receives a wireless power signal transmitted by the power transmission coil.

임피던스 매칭 회로(120)는 상기 수신 코일(110)과 무선 전력 전송 장치의 전송 코일간의 임피던스 매칭을 하기 위한 구성요소로도, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 커패시터로 이루어질 수 있다.The impedance matching circuit 120 may be composed of a plurality of capacitors as shown in FIG. 2 as an element for performing impedance matching between the receiving coil 110 and the transmission coil of the wireless power transmission apparatus.

정류부(130)는, 무선 전력 신호에 의해 상기 수신 코일(110)에서 발생되는 교류 전력을 직류전력을 변환하는 장치이다.The rectifying unit 130 is a device for converting DC power into AC power generated in the receiving coil 110 by a radio power signal.

전력 변환부(160)는, 상기 정류부(130)에서 출력되는 직류 전력을 부하에 맞게 충전 전력으로 변환하여 부하에 공급하는 기능을 한다. 이 전력 변환부(160)는, 저발열 변압부(162)와 고발열 변압부(164)로 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 저발열 변압부(162)는, FET(162-1)와 FET(162-1)의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자(162-2)를 포함할 수 있으며, 고발열 변압부(164)는 LDO로 구성될 수 있다.The power converting unit 160 converts the DC power output from the rectifying unit 130 into a charging power according to the load and supplies the charging power to the load. The power conversion section 160 may be constituted by a low heat generation transforming section 162 and a high heat generation transforming section 164. 2, the low heat generation transformer 162 may include a switching element 162-2 connected to the gate driver of the FET 162-1 and the FET 162-1, The transformer 164 may be composed of an LDO.

통상 5V,1A의 충전 전력으로 충전 하는 경우, 상기 저발열 변압부(162)의 FET는 30mΩ의 저저항값을 가지며, 고발열 변압부(164)의 LOD는 0.2Ω의 고저항값을 가지게 된다. 그리고, 상기 저발열 변압부(162)와 고발열 변압부(164)는 상호 병렬연결되게 된다.Generally, when charging is performed with a charging power of 5V, 1A, the FET of the low heat generation transformer 162 has a low resistance value of 30m? And the LOD of the high heat generating transformer 164 has a high resistance value of 0.2 ?. The low heat generating transformer 162 and the high heat generating transformer 164 are connected in parallel with each other.

본 발명에서는 고발열 변압부(164)는 충전 개시후 충전동작 중에 항상 온상태를 유지하며(즉, 경부하 상태 및 중부하 상태 모두에서), 저발열 변압부(162)는, 중부하 상태에서만 온되게 된다. 저발열 변압부(162)가 온되면, 병렬 연결되어 있는 고발열 변압부(164)가 고저항값을 갖게 되고, 이에 따라 대부분의 전류는 저발열 변압부(162)로 공급되게 된다. 이에 따라 고발열 변압부(164)에는 적은 전류만 흐르게 되어서, 발열량이 극도로 적어지게 된다.In the present invention, the high heat generating transformer 164 always maintains the on state during the charging operation after the start of charging (i.e., in both the light load state and the heavy load state), and the low heat generation transformer 162 is turned on only in the heavy load state . When the low heat generating transformer 162 is turned on, the high heat generating transformer 164 connected in parallel has a high resistance value, so that most of the current is supplied to the low heat generating transformer 162. Accordingly, only a small amount of current flows through the high heat-generating transformer 164, so that the amount of heat generated is extremely small.

한편, 상기 정류부(130)와 전력 변환부(160) 사이에는 OVP 회로(140)와 가상 부하(150)가 위치할 수 있다.The OVP circuit 140 and the virtual load 150 may be positioned between the rectification unit 130 and the power conversion unit 160.

OVP 회로(140) 및 가상 부하(150)는 무선 충전 초기에 부하에 서지 전압이 공급되는 것을 방지하기 위한 구성요소로서, 최초 무선 전력 신호가 수신되면, 수신 제어부(210)는, 가상 부하(150)가 온된 상태에서, 전류 검출부(170)에서 정상적인 전류값이 측정되면,가상 부하(150)를 오프시킨다. 또한, OVP 회로는, 필요 이상의 전압이 부하에 공급되는 것을 방지하기 위한 회로이다. 즉 충전 초기에 부하에 과도한 전압이 공급되는 것을 방지하기 위하여, 정류부(130)와 전력 변환부(160)사이에 배치된다. 최초에 무선 전력 수신 신호가 수신되면, 수신 제어부(210)는 OVP 회로를 제어하여, 과전압이 부하에 공급되지 않도록 한다. The OVP circuit 140 and the virtual load 150 are components for preventing the surge voltage from being supplied to the load at the initial stage of wireless charging. When the initial wireless power signal is received, the reception control unit 210 controls the virtual load 150 Is turned on and the normal current value is measured by the current detector 170, the virtual load 150 is turned off. The OVP circuit is a circuit for preventing a voltage higher than necessary from being supplied to the load. That is, between the rectification part 130 and the power conversion part 160 in order to prevent excessive voltage from being supplied to the load at the initial stage of charging. When the wireless power reception signal is received for the first time, the reception control unit 210 controls the OVP circuit so that an overvoltage is not supplied to the load.

전류 검출부(170)는, 부하로 공급되는 충전 전력의 전류값을 측정하는 기능을 한다. 정상적인 충전 중에 비정상적인 비상상황(수신 장치(100)의 위치 이동등)으로 인하여 전류값이 적어지게 되면, 수신 제어부(210)는, 통신부(180)를 통해 이를 무선 전력 전송 장치로 알리게 되어서, 무선 전력 신호을 변경하도록 할 수 있게 된다. 또한, 수신 제어부(210)는 임피던스 매칭 회로(120)를 제어하여 수신 코일(110)이 다시 전송 코일과 임피던스 매칭하도록 하여 무선 충전이 계속 이루어지게 할 수 있다.The current detection unit 170 has a function of measuring the current value of the charging power supplied to the load. If the current value becomes smaller due to an abnormal emergency situation (such as a movement of the receiving apparatus 100) during normal charging, the receiving control unit 210 informs the wireless power transmitting apparatus through the communication unit 180, It is possible to change the signal. In addition, the reception controller 210 controls the impedance matching circuit 120 so that the reception coil 110 is impedance-matched with the transmission coil again, so that the wireless charging can be continued.

통신부(180)는, 상기 전류 검출부(170) 및 부하(200)로부터의 충전 상태 정보를 ASK 통신신호로 상기 수신 코일(110)을 통해 무선 전력 전송 장치로 전송하는 기능을 한다.The communication unit 180 transmits charge status information from the current detection unit 170 and the load 200 to the wireless power transmission apparatus through the reception coil 110 as an ASK communication signal.

수신 제어부 전원(190)은, 수신 제어부(210)로 전원을 공급하는 것으로서. 도 2에 도시된 바와 같이 LDO로 이루어질 수 있다.The reception control unit power supply 190 supplies power to the reception control unit 210. [ And may be made of LDO as shown in FIG.

수신 제어부(210)는, 상기 임피던스 매칭 회로(120)의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부(164)를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하(200)에 충전 전력을 공급하는 기능을 한다. 여기서 상기 수신 제어부(210)는, 경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 오프시킨 상태에서, 부하(200)에 충전 전력을 공급하며, 중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부(162)를 온 시킨상태에서 상기 부하(200)에 충전 전력을 공급한다. 또한, 상기 수신 제어부(210)는, 상기 전류 검출부(170)에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭 회로(120)를 임피던스를 변경하여 적절한 전류가 부하로 흐르도록 한다. 또한, 수신 제어부(210)는, 상기 부하(200)로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부(180)를 제어하여, ASK 신호로 상기 수신 코일(110)을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 하는 기능을 갖는다.
The reception control unit 210 controls the impedance matching of the impedance matching circuit 120 and controls the impedance matching circuit 120 such that the low heat generating transformer 162 is selectively turned on and off while the high heat generating transformer 164 is always on. And supplies charging power to the load (200). Here, the reception control unit 210 supplies the charging power to the load 200 while the low heat generation transformer 162 is turned off in the light load state, and in the heavy load state, the low heat generation transformer 162 to the load 200 in the on state. The reception controller 210 changes the impedance of the impedance matching circuit 120 based on the current value detected by the current detector 170 so that an appropriate current flows to the load. The reception control unit 210 receives the state information from the load 200 and controls the communication unit 180 to transmit the ASK signal to the wireless power transmission apparatus via the reception coil 110. [ To be transmitted.

이하에서는, 상술한 구성을 갖는 저발열 무선 전력 수신 장치의 충전 동작을 도 3 내지 도 5를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the charging operation of the low-heating wireless power receiving apparatus having the above-described configuration will be described in more detail with reference to FIG. 3 through FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는, 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에서의 충전 동작 중 충전 상태에 따른 정류부에서의 출력전압과 부하로의 충전 전류를 나타내는 도표이며, 도 5는 본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치의 정류부의 출력전압과 부하로의 충전전류를 예로 들어 동작상태를 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 3 is a flow chart for explaining an operation of the low-fever wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the low- 5 is a graph showing an output voltage of the rectifying unit and a charging current to the load of the low-heating wireless power receiving apparatus, which is an embodiment of the present invention, .

도 3에 도시된 바와 같이, 우선 무선 전력 전송 장치로부터의 디지털 핑신호를 수신하면, 이에 따라 수신 제어부(210)는 임피던스 매칭 회로(120)를 제어하여 전송 코일과 수신 코일(110)간은 임피던스 매칭 동작을 실행한다(S1,S3). 그 다음 임피던스 매칭이 이루어지면 무선 전력 수신 장치(100)로부터의 무선 전력 신호를 수신하게 된다(S5). 이 때는 초기 상태(도 4 및 도 5 참조)라 할 것이다. 이 때는 도 5에 도시된 바와 같이, 정류부(130)의 출력 전압인 대략 7~10.5V 정도이지만, 부하로의 전류가 공급되지 않는 상태이다. 이 때, 수신 제어부(210)는, 정류부(130)의 출력 전압을 체크하면서, 가상 부하(150)를 온상태로 유지한다(S7). 그 다음 출력 전압 및 경과시간을 고려하여 현재 상태가 경부하 상태인지를 확인한다(S9). 또한, OVP 회로(140)를 동작시켜, 과전압이 부하에 공급되지 않도록 한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 경부하 상태는 출력 전압이 5.45~5.6V이며, 출력 전류가 200~1000mA인 상태이다. 이와 같이 경부하 상태라고 인정되면, 가상 부하(150)를 오프면서 고발열 변압부(164)를 턴온하면서, 부하(200)에 충전 전력을 공급하게 된다(S11). 이 때, 전류 검출부(170)는 충전 전력의 전류를 측정하게 된다. 3, the reception control unit 210 controls the impedance matching circuit 120 so that the impedance between the transmission coil and the reception coil 110 is impedance (impedance) The matching operation is executed (S1, S3). Then, when impedance matching is performed, a wireless power signal from the wireless power receiving apparatus 100 is received (S5). In this case, it will be referred to as an initial state (see FIGS. 4 and 5). In this case, as shown in Fig. 5, the output voltage of the rectifying section 130 is about 7 to 10.5 V, but the current to the load is not supplied. At this time, the reception control unit 210 keeps the virtual load 150 in the ON state while checking the output voltage of the rectification unit 130 (S7). Next, in consideration of the output voltage and the elapsed time, it is checked whether the current state is the light load state (S9). Further, the OVP circuit 140 is operated to prevent an overvoltage from being supplied to the load. As shown in FIGS. 4 and 5, the light load state has an output voltage of 5.45 to 5.6 V and an output current of 200 to 1000 mA. If it is determined that the load is in the light load state, the charging voltage is supplied to the load 200 while turning on the high heat generating transformer 164 while turning off the virtual load 150 (S11). At this time, the current detector 170 measures the current of the charge power.

그 다음, 수신 제어부(210)는 중부하 상태인지를 확인한다(S13). 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 중부하 상태는 충전 전류가 350~1000mA이고, 정류부(130)의 출력 전압은 5.15~5.3V인 상태이다. 중부하 상태로 판단되면, 고발열 변압부(164)와 병렬로 연결된 저발열 변압부(162)를 턴온한다(S15). 즉, 고발열 변압부(164)는 그대로 온상태를 유지한 상태에서 저발열 변압부(162)를 턴온하게 되면, 저발열 변압부(162)가 저저항값을 갖기 때문에 대부분의 전류는 저발열 변압부(162)로 공급되게 된다. 이에 따라, 고발열 변압부(164)에서는 발열이 극소화된다. 이와 같이 중부하 상태에서, 다시 수신 제어부(210)는, 경부하 상태가 되는지를 확인한다(S17). 도 4 및 도 5에 경부하 상태는 대략 5.45~6.0V 이고, 충전 전류는 200~500mA의 값을 가질 수 있다. 이와 같이 다시 경부하 상태가 되면, 수신 제어부(210)는, 저발열 변압부(162)를 턴 오프함으로써, 고발열 변압부(164)만을 온시킨다(S19). 그리고, 완전 충전 상태가 되면, 고발열 변압부(164)도 오프시킴으로써, 더 이상 전류가 부하로 공급되는 것을 방지하게 된다(S21).
Then, the reception control section 210 confirms whether it is a heavy load state (S13). As shown in FIGS. 4 and 5, in the heavy load state, the charge current is 350 to 1000 mA, and the output voltage of the rectifier 130 is 5.15 to 5.3 V. If it is determined that the engine is in a heavy load state, the low heat generating transformer 162 connected in parallel with the high heat generating transformer 164 is turned on (S15). That is, when the low heat generating transformer 162 is turned on while the high heat generating transformer 164 remains in the on state, most of the current is supplied to the low heat generating transformer 162 because the low heat generating transformer 162 has a low resistance value. (162). Thus, the heat generation in the high heat-generating transformer 164 is minimized. In this heavy load state, the reception control section 210 again checks whether the vehicle is in the light load state (S17). In FIGS. 4 and 5, the light load state is approximately 5.45 to 6.0 V, and the charge current may have a value of 200 to 500 mA. When receiving the light load again, the reception control unit 210 turns on only the high heat-heat transforming unit 164 by turning off the low heat-generating transforming unit 162 (S19). Then, when the fully charged state is established, the high-heat-generating transformer 164 is also turned off to prevent the current from being supplied to the load (S21).

이상과 같은 구성을 갖는본 발명의 일실시예인 저발열 무선 전력 수신 장치에 따르면, 저발열 변압부 및 고발열 변압부를 구비하고, 수전장치의 충전 경과시간 및 출전 전류에 따라 수전장치의 전력충전 부하상태를 판단하고, 이에 따라상기 저발열 변압부 및 상기 고발열 변압부를 동작을 제어함으로써, 충전중 발열양을 최소화할 수 있게 된다.According to the low heat generating radio power receiving apparatus of the present invention having the above-described configuration, the low heat generating transformer and the high heat generating transformer are provided, and the power charging load state of the power receiving apparatus And by controlling the operation of the low heat generating transformer and the high heat generating transformer, the heat generation during charging can be minimized.

상기와 같이 설명된 저발열 무선 전력 수신 장치 및 방법은 상기 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들의 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
The low-calorie wireless power receiving apparatus and method described above can be applied to all or some of the embodiments so that various modifications of the embodiments can be made without limiting the configuration and method of the embodiments described above. Or may be selectively combined.

100 : 무선 전력 수신 장치
110 : 수신 코일
120 : 임피던스 매칭 회로
130 : 정류부
140 : OVP 회로 (전압 안정화회로)
150 : 가상부하
160 : 전력 변환부
162 : 저발열 변압부
162-1 : FET
162-2: 스위칭소자
164 : 고발열 변압부
170 : 전류 검출부
180 : 통신부
190 : 제어부 전원
200 : 부하
210 : 수신 제어부
100: Wireless power receiving device
110: Receive coil
120: Impedance matching circuit
130: rectification part
140: OVP circuit (voltage stabilization circuit)
150: Virtual load
160: Power conversion section
162: Low heat generating transformer
162-1: FET
162-2: Switching element
164:
170:
180:
190:
200: Load
210:

Claims (11)

무선 전력 신호를 수신하기 위한 전력 수신 코일;
상기 전력 수신 코일이 상기 무선 전력 신호에 공진되게 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부;
상기 무선 전력 신호를 정류하여 직류전력으로 변환하는 정류부;
상호간에 병렬 연결되고 상기 정류부의 출력전력을 부하에 충전전력으로 공급하는, 제 1 저항값을 갖는 저발열 변압부 및 제 1 저항값보다 큰 제 2 저항값을 갖는 고발열 변압부를 포함하는 전력 변환부; 및
상기 임피던스 매칭부의 임피던스 매칭을 제어하고, 상기 고발열 변압부를 항상 온 시킨 상태에서, 상기 저발열 변압부를 선택적으로 온오프시키면서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는 수신 제어부를 포함하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
A power receiving coil for receiving a wireless power signal;
An impedance matching unit matching the impedance so that the power receiving coil resonates with the wireless power signal;
A rectifier for rectifying and converting the wireless power signal into DC power;
A low heat generating transformer having a first resistance value and a high heat generating transformer having a second resistance value larger than the first resistance value, which are connected in parallel with each other and supply the output power of the rectifying section to the load as charging power, ; And
And a reception control section for controlling impedance matching of the impedance matching section and for supplying charging power to the load while selectively turning on and off the low heat generation transforming section in a state in which the high- Device.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 제어부는,
경부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 오프시킨 상태에서, 상기 부하에 충전 전력을 공급하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
The reception control unit,
And supplies the charging power to the load in a light load state in a state in which the low heat generating transformer is turned off.
제 2 항에 있어서,
상기 수신 제어부는,
중부하 상태에서, 상기 저발열 변압부를 온 시킨상태에서 상기 부하에 충전 전력을 공급하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
3. The method of claim 2,
The reception control unit,
And supplies the charging power to the load in a state in which the low heat generating transformer is turned on in a heavy load state.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 변환부 후단에 설치되어서 상기 충전 전력의 전류를 검출하는 전류 검출부를 더 포함하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a current detection unit provided at a rear stage of the power conversion unit to detect a current of the charging power.
제 4 항에 있어서,
상기 수신 제어부는,
상기 전류 검출부에서 검출된 전류값에 기초하여 상기 임피던스 매칭부를 제어하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
5. The method of claim 4,
The reception control unit,
And controls the impedance matching unit based on the current value detected by the current detecting unit.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 코일을 통해 ASK 신호를 발신하는 통신부
상기 수신 제어부는,
상기 부하로부터의 상태정보를 수신하여, 상기 통신부를 제어하여, 상기 수신 코일을 통해 무선 전력 전송 장치로 상기 상태 정보를 전송하도록 하는, 저발열형 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
A communication unit for transmitting an ASK signal through the reception coil;
The reception control unit,
Receives the state information from the load, and controls the communication unit to transmit the state information to the wireless power transmission apparatus through the reception coil.
제 1 항에 있어서,
상기 저발열 변압부는, FET 및 상기 FET의 게이트 드라이버에 연결되는 스위칭 소자를 포함하고,
상기 고발열 변압부는, LDO인, 저발열 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the low heat generating transformer includes a FET and a switching element connected to a gate driver of the FET,
Wherein the high heat-generating transformer is an LDO.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 제어부에 전원을 공급하는 제어부 전원을 더 포함하는, 저발열 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
And a control unit power supply for supplying power to the reception control unit.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부 전원은 LDO로 이루어지는, 저발열 무선 전력 수신 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the power source of the controller is an LDO.
제 1 항에 있어서,
상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 가상 부하를 포함하는, 저발열 무선 전력 수신 장치.
The method according to claim 1,
And a virtual load placed between the rectification section and the power conversion section.
제 1 항에 있어서,
상기 정류부와 상기 전력 변환부 사이에 위치하는 전압 안정화 회로부를 포함하는, 저발열 무선 전력 수신 장치.

The method according to claim 1,
And a voltage stabilizing circuit portion located between the rectifying portion and the power converting portion.

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