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KR20120133306A - 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법 - Google Patents

용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법 Download PDF

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KR20120133306A
KR20120133306A KR1020110051919A KR20110051919A KR20120133306A KR 20120133306 A KR20120133306 A KR 20120133306A KR 1020110051919 A KR1020110051919 A KR 1020110051919A KR 20110051919 A KR20110051919 A KR 20110051919A KR 20120133306 A KR20120133306 A KR 20120133306A
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Abstract

본 발명은 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법에 관한 것으로, 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad:Wireless Charger) 위에 놓이면, 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환된 후, 상기 젠더(Gender)로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 수신하는 배터리 용량 감지 회로; 및 상기 배터리 용량 감지 회로로부터 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보를 수신하고 휴대단말기의 배터리의 용량에 따라 유도기전력을 발생하는 유도기전력 제어회로를 포함한다. 휴대단말기에 연결된 젠더를 무선 충전 패드 위에 놓이면, 무선 충전 패드는 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보에 따라 시간당 충전량을 조절하여 코일과 페라이트를 통해 고유주파수로 발진시켜 유도기전력을 발생하여 젠더를 통해 휴대폰의 배터리를 충전하고, 만충전시 과충전을 방지하도록 젠더로부터 만충전 신호를 무선 충전 패드로 수신받아 유도기전력 발생을 차단하여 과충전을 방지한다.

Description

용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법{Wireless charger to charge battery of mobile comunication device having different capacity and method thereof}
본 발명은 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법에 관한 것으로, 특히 배터리를 장착한 휴대폰에 부착된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓으면, 젠더로부터 전송된 RF 주파수에 의해 무선 충전 패드가 휴대폰의 종류와 배터리 용량을 감지하고, 무선 충전 패드로부터 젠더로 코일과 페라이트(Ferrite) 자석을 통해 고유주파수로 발진시켜 유도기전력을 발생하여 젠더를 통해 휴대폰의 배터리를 충전하며, 과충전을 방지하도록 만충전되었을때 젠더로부터 무선 충전 패드로 충전 차단을 위한 만충전 신호를 전송하여 유도기전력 발생을 차단하여 휴대폰의 배터리의 충전을 자동으로 차단하는, 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기, IMT-2000폰, 스마트폰, iPhone 등이 많은 휴대폰이 보급됨에 따라, 휴대폰의 배터리를 다 소모할 경우, 사용자는 휴대폰 배터리를 AC 교류 전원에 연결된 충전기(Charger)에 배터리를 부착하여 전압을 재충전하고 다시 휴대용 단말기에 충전된 배터리를 부착하여 사용한다.
기본적으로, 휴대단말기용 충전기는 가정용 교류 전압(AC 220/110V)을 직류 전압으로 변환하여 레귤레이터로 출력하는 어댑터; 가정용 전원 케이블을 통해 충전기로 전압이 인가되고, 입력되는 전압을 일정 전압으로 유지시키는 레귤레이터; 및 직류 전압(DC Voltage)을 전달받아 충전 전압으로 변환하여 충전기에 부착된 배터리로 제공하는 충전 회로로 구성된다.
전류원에서 나오는 전기를 셀에 충전하기 위한 배터리 충전 회로는 셀과 병렬로 가변 저항, 셀의 현재 전압 값을 검출하기 위한 셀 전압 검출 장치; 및 현재 전압 값을 미리-설정된 전압 값에 비교하기 위한 비교기를 구비한다. 가변 저항의 저항 값은 전류원에서 나오는 전류에 의해 셀, 및 셀의 커패시터에 충전이 됨에 따라 가변 저항 모두를 통해 흐르도록 온도 결과에 응답하여 제어된다. 셀이 완전히 충전될 때, 전류가 셀을 통해 흐르지 않게 함으로써 과잉 충전을 방지한다.
휴대 단말기의 충전기는 장착된 배터리의 전압 및 온도를 이용하여 배터리의 충전용량을 감지하여 과충전을 방지한다.
만충전된 배터리가 유선 방식의 충전기에 장착될 경우, 충전기는 델타전압 또는 온도차에 따라 만충전을 감지하는 시간동안 충전하게 되어 배터리의 과충전을 일으켜 배터리의 수명을 단축시키는 문제를 해결하기 위해 충전기에 배터리가 장착된 후, 만충전 플랙이 세트되어 있을때 이 배터리 전압값과 배터리 온도값을 만충전 설정값으로 저장하고, 만충전 플랙이 세트되어 있지 않을때 저장된 만충전 전압값과 온도값으로부터 그 장착된 배터리의 전압값과 온도값을 감산하여 그 차값을 각각 검출하며, 이 검출된 전압 및 온도에 대한 차값이 설정된 기준값과 비교하여 장착된 배터리의 만충전 상태를 결정하고, 장착된 배터가 만충전이 될 때까지 충전하며, 충전이 완료된 후 만충전 플랙을 세트시키고, 일정시간 동안 만충전 전압과 온도를 저장하며, 일정시간 경과 후에 만충전 전압과 온도를 갱신하지 않는다. 그리고, 충전기는 다음에 장착되는 배터리의 상태 즉 전압과 온도를 읽어 만충전 전압과 온도를 서로 비교하여 집착된 배터리가 만충전 배터리인지 또는 충전을 해야할 배터리 인지를 구분하여 충전하므로 배터리의 과충전을 방지하여 배터리를 충전한다.
그러나, 기존 휴대 단말기의 유선 방식의 충전기는 접점 방식으로 배터리를 부착하여 충전이 가능하였으나, 최근 무선 충전 패드(Wireless Charger)에 무접점 방식으로 휴대 단말기의 배터리를 충전하는 시스템이 출시되면서 과전압 또는 과전류에 의해 과충전 방지 기능을 제공하지 못했던 문제점이 있었다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배터리를 장착한 휴대폰에 부착된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓으면, 미세한 전위차가 감지되고 무선 충전 패드(Pad)가 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되며, 젠더(Gender)로부터 무선 충전 패드(Pad)로 RF 주파수를 통해 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 전송하여 휴대폰의 종류별 배터리 용량 정보에 따라 시간당 충전량을 조절하여 전자기장(Electromagnetic Field)의 기본원리를 응용하여 무접점으로 무선 충전 패드(Pad)에서 젠더(Gender)로 페라이트(Ferrite) 자석을 통해 유도자기장의 자속 투자율(magnetic flux permeability)이 좋은 대역(250~350KHz)으로 고유주파수로 발진시켜 유도자기장을 형성하고 유도기전력을 발생하여 젠더(Gender)를 통해 휴대폰의 배터리를 충전하고, 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하도록 만충전되었을때 젠더로부터 무선 충전 패드로 충전 차단을 위해 만충전 신호를 전송하여 무선 충전 패드를 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환하고 유도기전력 발생을 차단하여 휴대폰의 배터리의 충전을 자동으로 차단하는, 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Wireless Charger:PAD)는, 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad:Wireless Charger) 위에 놓이면, 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환된 후, 상기 젠더(Gender)로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 수신하는 배터리 용량 감지 회로; 및 상기 배터리 용량 감지 회로로부터 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보를 수신하고 휴대단말기의 배터리의 용량에 따라 유도기전력을 발생하는 유도기전력 제어회로를 포함하며, 상기 유도기전력 제어 회로는 상기 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 상기 무선 충전 패드 내의 다수의 L-C공진회로 및 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하고, 시간당 충전량을 조절하여 고유주파수로 발진시키며, 그 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 상기 젠더(Gender)의 코일과 페라이트로 유도기전력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법은,
를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드 및 그 충전 방법은 배터리를 장착한 휴대폰에 부착된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓으면, 미세한 전위차가 감지되고 무선 충전 패드(Pad)가 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되며, 젠더(Gender)로부터 무선 충전 패드(Pad)로 RF 주파수를 통해 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 전송하여 휴대폰의 종류별 배터리 용량 정보에 따라 시간당 충전량을 조절하여 전자기장(Electromagnetic Field) 원리를 응용하여 무접점으로 무선 충전 패드(Pad)에서 젠더(Gender)로 페라이트(Ferrite) 자석을 통해 유도자기장의 자속 투자율(magnetic flux permeability)이 좋은 대역(250~350KHz)으로 고유주파수로 발진시켜 유도자기장을 형성하고 유도기전력을 발생하여 젠더(Gender)를 통해 휴대폰의 배터리를 충전하고, 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하도록 만충전되었을때 젠더로부터 무선 충전 패드로 충전 차단을 위해 만충전 신호를 전송하여 무선 충전 패드를 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환하고 유도기전력 발생을 차단하여 휴대폰의 배터리의 충전을 자동으로 차단하는 효과가 있다.
배터리를 장착한 휴대폰에 젠더(Gender)를 연결하고, 젠더(Gender)에 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 포함하며, 젠더(Gender)를 연결한 휴대폰 배터리를 무선 충전 패드(Pad)에 놓으면 미세한 전위가 감지되고 무선 충전 패드(Pad)가 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되며 젠더(Gender)로부터 무선 충전 패드(Pad)로 RF 주파수로 휴대폰 종류 및 배터리 용량 정보를 전송한다. 무선 충전 패드(Pad)는 배터리 용량 감지 회로에 의해 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 인식하여 시간당 충전량을 조정하여 유도기전력 제어 회로에 의해 코일 및 페라이트(Ferrite)에 의한 유도기전력에 의한 젠더를 통해 휴대단말기의 배터리로 충전이 가능하다.
휴대폰 배터리에 연결된 젠더 회로는 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하기 위해 휴대폰의 배터리에 연결된 젠더(Gender)가 만충전되었을때 휴대폰의 배터리의 충전을 자동으로 차단하도록 RF주파수 신호를 젠더(Gender)로부터 무선충전기 무선 충전 패드(Pad)로 전송한다. 무선 충전 패드(Pad)는 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환하여 전압과 전류 공급을 차단하여 코일과 페라이트에 의한 유도기전력 발생을 차단함으로써 과충전을 방지하며 안전하게 휴대폰 배터리의 충전이 가능하게 되었다.
도 1은 무선 충전기(Wireless Charger)의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2c는 무선충전 본체(Pad)가 2대 이상의 젠더(Gender)를 구비한 휴대폰의 사용 예를 도시한 도면이다.
도 3은 휴대폰에 연결된 젠더(Gender)의 화면을 나타낸다.
도 4는 젠더(Gender)를 부착한 휴대폰 케이스의 외관 디자인을 나타낸다.
도 5는 무선 충전 패드(Pad)의 초기 대기 전류 상태에서 발진신호 감지시(전위차 감지) 주파수별로 휴대폰 종류별(아이폰, 스마트폰, 일반 폰)로 배터리의 충전 전류를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Pad)의 내부 시스템 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법을 설명한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성과 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 무선 충전기(Wireless Charger)의 구성도이다.
젠더(Gender)(200)를 젠더 커넥터(270)를 통해 휴대폰의 배터리(300)에 연결된 상태에서, 휴대폰의 배터리(300)와 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 미세한 전위차가 감지되고 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환하며, 젠더(Gender)(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류(iphone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보(전압/전류 규격 정보)를 배터리 용량 감지 회로로 수신하여 유도기전력 제어 회로에 의해 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보에 따라 시간당 충전량을 조절하여 전자기장(Electromagnetic Field) 원리를 응용하여 무접점으로 1차기기(무선 충전 패드, Pad)(100)의 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 2차 기기(Gender)(200)의 코일 및 페라이트로 유도자기장의 자속 투자율(permeability, μ)이 좋은 대역(250~350KHz)으로 고유주파수로 발진시켜 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 젠더(200)로 유도기전력(electromotive force)을 발생한다. 젠더(Gender)(200)는 유동기전력을 수신받아 충전하고, 젠더 커넥터(270)로 연결된 휴대 단말기의 배터리(300)로 전압을 충전시킨다.
본 발명에 따른 무선충전기(Wireless Charger) 본체인 무선 충전 패드(100)는 12-18V의 DC 전압과 1~2A의 전류를 입력 전원으로 사용하며, 무선 충전 패드(Pad)(100)의 코일과 페라이트(Ferrite)에 의해 형성된 유도자기장을 통해 충분한 유도기전력을 발생하기 위해 박판의 양면 또는 다층(4층 이상)의 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)으로 제작된 동(Cu)박의 회로코일에 50~100V의 작업대기 전압으로 상승시켜 준다.
젠더(Gender)(200)를 젠더 커넥터(270)를 통해 휴대폰의 배터리(300)에 연결된 상태에서, 휴대 단말기(iPhone, 스마트폰, 일반 폰)에 부착된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 젠더(Gender)(200)내의 페라이트 자석에 의해 무선 충전 패드(Pad)(100)는 미세한 전위차가 발생하고, 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드(주파수 발진 상태)로 전환되며, 동시에 젠더(Gender)(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 배터리 용량 감지회로로 수신하고, 유도기전력 제어 회로에 의해 휴대폰의 종류별 배터리 용량 정보에 따라 L-C공진회로 및 유도기전력 송신부를 선택하며 시간당 충전량을 조절하여 무선 충전 패드(Pad)(100)의 코일 및 페라이트를 통해 고유주파수(250~350KHz 주파수 범위)로 발진하여 젠더(Gender)(200)의 코일 및 페라이트로 유도기전력(유도 전류, 유도 전압)을 발생시킨다. 젠더(Gender)(200)는 페라이트를 통해 최적화된 회로 코일로부터 흡수하여 정전압하에 일정한 전류로 조절하여 휴대폰 배터리를 충전시킨다.
무선 충전 패드(Wireless Charger)는 대용량 배터리(2000mA 이상)를 보유한 휴대 단말기(이동통신 단말기, iPhone, 스마트폰, DMB폰, 타블렛 PC, 카메라, 게임기 등)를 무접점으로 충전하기 위해 최적의 코일 턴(L값)비를 갖추어야 한다. 무선 충전 패드(Pad)(100)는 최초 일정시간 동안 800mA 이상의 전류를 공급한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 휴대 단말기에 부착된 젠더(Gender)(200)가 일정 거리 이상으로 이격되면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 전위차가 발생하고, 에너지 발진 모드(주파수 발진 상태)로부터 대기 전류 모드로 전환된다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 유도자기장의 발생을 효율적으로 하기 위해 코일 부분을 양면, 다층 기판 PCB로 제작하였으며, 유도자기장의 자속 투자율(magnetic flux permeability)을 높이기 위해 특수한 형태의 페라이트(Ferrite)를 성형하여 사용하였다. 무선 충전 패드(Pad)(100)내 유도자기장 송신부(페라이트)는 유도자기장의 발생으로 코일 및 페라이트에 발생되는 열을 Al 냉각판으로 공랭시킨다.
배터리가 장착된 휴대 단말기에 부착된 젠더(200)는 유도자기장이 형성되면, 무선 충전 패드(100)로부터 발생된 유도기전력을 젠더(200)로 효율적으로 수신받도록 코일 부분을 양면, 다층 기판 PCB로 제작하였으며, 무선 충전 패드(100)로부터 유도되는 유도기전력을 최적으로 모으기 위해 특수한 형태의 페라이트(Ferrite)를 성형하여 채택하였다. 휴대 단말기의 배터리에 전원을 공급하기 위한 장치인 젠더(Gender 또는 Socket)(200)는 Input 부분을 표준 규격으로 일체화시켜 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 발생되는 유도기전력(무선 에너지)을 수신받아 전압을 충전한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 Al 냉각판 위에 각각 2개의 페라이트 비드(EMC Core를 소형화시켜 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판)상에 실장하는 형태, 잡음 차단 효과)를 형성하고, 각각의 페라이트 비드 위에 PCB 코일(PCB Coil)을 형성하며, 제품 상판과 0.5~1mm 간격(최소화)을 유지한다.
배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)는 제품 보호 역할과 제품 외관 디자인으로 무선 충전 패드(Pad)(100)와 RF 주파수 교환으로 휴대폰의 존재 및 종류와 배터리 용량을 확인하여 무선 충전 패드(100)로부터 에너지 주파수를 발진 적정한 작업조건으로 발진하게 하고, 유도기전력에 의해 배터리의 전류충전속도를 감지하여 만충전되었을때 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 충전 차단을 위해 만충전 신호를 전송한다. 만충전 신호를 수신한 무선 충전 패드(100)는 에너지 발진 모드로부터 대기 전력 모드(대기 전력 상태)로 작동되고 유도기전력을 젠더(200)로 제공하지 않는다. 젠더(200)는 LED로 휴대 단말기의 배터리 충전 상태를 표시하며, 마이크로 USB 단자기능을 채택하여 컴퓨터 및 USB로 충전 가능하고, 전자 Memory 칩 기능을 보유한다.
본 제품은 전자기장(Electromagnetic Field)의 기본원리를 응용하여 무접점으로 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 젠더(Gender)(200)로 고유주파수를 발진시켜 에너지 이동 및 데이타 통신을 할 수 있다.
본 제품은 12~20V의 전압과 1~2A의 전류를 입력전원으로 제공하며, 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 충분한 유도기전력을 발산시키기 위해 박판의 양면 또는 다층(4층 이상)의 인쇄회로기판으로 제작된 동(Cu)박의 회로코일에 5~100V의 작업대기 전압으로 상승시켜준다. 휴대단말기와 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 젠더(200)의 페라이트 자석에 의해 무선 충전 패드(100)는 미세한 전위차가 발생하고 무선 충전 패드(Pad)(100)는 이 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환하여 인식된 휴대단말기의 배터리 용량에 따라 선택된 L-C공진 회로 및 페라이트를 통해 즉시 고유 주파수로 발진하여 코일과 페라이트를 통해 유도기전력(에너지)을 젠더(200)로 이동시킨다.
대용량 배터리(2000mA 이상)를 보유한 휴대 단말기를 무접점으로 무선으로 충전하기 위해 무선 충전 패드(100)는 최적의 코일 턴(L값)비를 갖춰야 하며, 최초 일정시간 동안 800mA 이상의 전류속도를 주고, 대용량 배터리가 안정적인 전류 입력으로 에너지 발진 모드로 되면, 유도기전력 제어 회로(CPU)의 제어(Control)에 의해 모든 배터리의 고유 전류속도를 감지하여 무선 충전 패드(Pad)(100)의 전류의 용량(Capa)을 조절해준다.
배터리(300)가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)는 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 무선 충전 패드(100)는 초기 미세한 전위차가 감지하고 대기전류 모드로부터 에너지 발진 모드(주파수 발진 상태)로 전환되며, 무선 충전 패드(100)로부터 유도기전력을 젠더(200)로 발생한다. 젠더(200)는 유도 전류 및 유도 전압을 수신받아 페라이트의 최적화된 회로코일에서 흡수하여 정전압하에 일정한 전류로 조절하여 젠더(200)에 연결된 휴대 단말기의 배터리로 충전 전압을 이동시킨다.
또한, 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(200)는 무선 충전 패드(100) 위에 놓이면, LED 표시로 젠더에 연결된 휴대단말기의 배터리의 충전량 상태를 표시하고, 충전이 필요하면 Red LED가 점등되고, 충분히 충전되면 Yellow LED(또는 Green LED)가 점등된다.
무선 충전 패드(100)는 젠더(200)가 만충전시 Yellow LED가 점등되면 전류의 속도를 감지한 후, 젠더(200)로부터 만충전 신호를 수신받은 후 유도기전력 제어회로(CPU 기능)의 제어(Control)에 의해 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드(대기 전류 상태)로 전환되고, 전압과 전류 공급을 차단하며, 코일과 페라이트로 유도기전력 발생을 차단하여 에너지 손실을 방지한다.
마찬가지로, 젠더(200)를 무선 충전 패드(100) 위에서 충전 중에 일정거리 이상 이격시키면, 무선 충전 패드(100)는 전류의 속도를 감지한 후 유도기전력 제어회로(CPU 기능)의 제어(Control)에 의해 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드(대기 전류 상태)로 전환되어 에너지 손실을 방지한다. 이후, 다시 젠더(200)를 무선 충전 패드(100) 위에 놓으면, 무선 충전 패드(100)는 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되고 유도자기장의 자속 투자율(magnetic flux permeability)이 좋은 고유주파수로 발진시켜 무선 충전 패드(100)로부터 유도기전력을 젠더(200)로 공급한다.
도 2a 내지 도 2c는 무선충전 본체(Pad)가 2대 이상의 젠더(Gender)를 구비한 휴대폰의 사용 예를 도시한 도면이다.
본 제품은 아이폰 충전(2400mA)이 가능하고, 아이폰 2대 이상 동시 충전 가능하며, 아이폰(iphone)과 일반 폰의 혼용 충전이 가능하고, 1개의 무선 충전 패드(Pad)(100)에서 다수의 휴대 단말기의 동시 충전이 가능하며, 충전중에 휴대 단말기의 사용을 위해 이동이 자유롭고, 젠더(Gender)(200)의 사용으로 다양한 모델의 충전기를 적용하여 내부 코일 및 적용 부품의 독창적 설계로 충전 효율(에너지 효율)을 높이며, 배터리의 용량 및 충전량에 따라 충전량(충전속도) 조절기능으로 제품 보호 및 에너지 손실을 감소한다. Pad는 위에 젠더 제품 유무의 판단 기능 및 제품 유무시 에너지 발진 조절 기능을 제공한다.
젠더(200)는 휴대 단말기의 소형화로 휴대가 간편하고, 휴대단말기의 배터리(Battery)의 만충전시에 대기 전원으로 전환하며, 자사 Pad에 자사 Gender의 배터리 용량(Capacity) 만으로 작동되는 시스템이고, 무선 충전 패드(100)로부터 코일과 페라이트를 고유주파수(250~350kHz)로 통신하여 상호 확인후 작동하므로 복제를 방지한다.
젠더(Gender) 제품별로 구분하여 인식한 후, 무선 충전 패드(100)는 제품별 작업조건을 선정하여 작업을 진행한다. 제품 구분 방법은 각 제품별 고유주파수 인식 방법을 사용한다. 무선충전기(Wireless Charger) 제품은 별도로 해충이 싫어하는 고 주파수를 발생하여 퇴충시키는 기능을 보유하며, 제품 발열시 감지 및 전원 차단 기능을 제공한다.
참고로, 페라이트(Ferrite)의 Fe2O3 등의 자성산화물의 결정 구조는 피넬형 페라이트(고주파형 자석 재료), 마그네트 플럼 바이트 페라이트(영구 자석), 가네트형 페라이트, 및 페로브스카이트형 페라이트로 크게 4종류로 분류되며, 전류가 자계를 만드는 현상을 에르스넷(Oersted)에 의해 발견됐다. 페라이트의 방향성은 성형시에 자화 방향쪽으로 자장 코일이 상하 금형에 감겨있어 자구의 방향을 일정하게 하는 이방성(Anisotropic)과, 자구의 방향이 정렬되어 있지 않으므로 성형시 자장을 걸어주지 않는 등방성(Isotropic)으로 나뉘어진다.
무선 충전 패드(Pad)(100)와 휴대 단말기에 부착된 젠더(Gender)(200)의 코일과 페라이트에 의해 형성된 유도자기장의 자계(magnetic field)의 크기는 전류의 크기에 비례하고, 직선으로부터 거리에 반비례한다. 미소 면적(△S)을 수직으로 통과한 자속(magnetic flux)을 △Φ라 하면, 그 점에서의 자속 밀도(magnetic flux density) B는
Figure pat00001
이다. 여기서, B는 단위 면적을 통과하는 자속수이고 , 자속(Φ)은 Φ=BㆍS(B는 자속밀도, S는 면적)로 표현된다.
면적 S[m2]의 자속밀도가 B[wb/m2] 일때, 이 면적을 지나는 자속(magnetic flux) Φ는 다음과 같이 표시된다.
Φ=
Figure pat00002
(여기서, B=μH, μ=μ0μs, B는 자속 밀도(wb/m2), H는 자계의 세기, μ0는 공기중 투자율(permeability of vaccum), μs는 자성체의 비투자율(relative permeability)).
패러데이 전자기 유도 법칙에 의해 페라이트를 감은 코일에 유도 전류가 흐르고 코일 내부의 자속(Φ)이 변하면, 발생되는 유도 전압의 세기는 감은 코일 수에 비례하고, 단위 시간당 자속의 변화를 방해하는 방향으로 유도 전압이 발생한다. 유도 전압의 크기는
Figure pat00003
로 표현된다.(여기서, N:감은 코일수, △Φ:자속, △t:시간, (-) 자속의 변화를 방해하는 방향의 의미이다)
N은 감은 코일수(권선비), B는 자계의 세기에 의해 발생하는 자속밀도 B이다. dt[s] 시간 내에 단면적 S[m2]인 경우, 페라이트 자석의 권선내에 발생되는 유도기전력은
Figure pat00004
이 된다.
코일에 흐르는 유도 전류의 세기, 유도 전압의 세기 측정은 검류계(Galvanometer)에 의해 측정 가능하고, 플레밍의 왼손 법칙에 의해 유도전류의 방향을 알 수 있다.
도 3은 휴대폰에 연결된 젠더(Gender)의 화면을 나타내며 휴대 단말기에 소형 또는 대형 크기의 젠더 커넥터를 연결하여 사용한다.
도 4는 젠더(Gender)를 부착한 휴대폰 케이스의 외관 디자인을 나타낸다.
도 5는 무선 충전 패드(Pad)의 초기 대기 전류 상태에서 발진신호 감지시(전위차 감지) 주파수별로 휴대폰 종류별(iphone, 스마트폰, 일반 폰)로 배터리의 충전 전류를 나타낸다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 코일과 페라이트(Ferrite)를 통해 젠더(Gender)(200)로 유도기전력을 발생하고, 유도기전력을 수신한 젠더(Gender)(200)는 젠더 커넥터(270)로 연결된 휴대 단말기(스마트폰, iPhone 등)(301)의 배터리(300)로 전압을 충전한다.
본 제품의 특징은 스마트폰(갤럭시), 아이폰(iPhone) 등의 휴대 단말기에 젠더 커넥터를 통해 젠더(200)를 연결하여 사용한다.
젠더(200)는 무선 충전 패드(100)와 무접점으로 코일과 페라이트(Ferrite)를 통해 유도기전력을 발생하여 젠더(200)와 젠더 커넥터(270)로 연결된 휴대폰의 배터리를 충전하고, 만충전시 젠더(Gender)(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 충전 차단을 위해 만충전 신호를 전송하여 무선 충전 패드(100)의 코일 및 페라이트로 전류 및 전압 공급을 차단하여 유도기전력 발생을 차단함으로써 과충전을 방지되도록 한다.
젠더(Gender)(200)는 LED를 사용하여 유도기전력을 사용하여 충전시 Red, 만충전시 Yellow(또는 blue)으로 충전상태를 표시한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 접근 부위의 발열을 방지하기 위해 대기 전원을 최소화하여, 그 위에 놓여진 휴대 단말기(예:휴대폰, 스마트폰)에 부착된 젠더(Gender)(200)의 제품의 휴대단말기의 종류와 배터리 용량을 인식한 후, 코일 및 페라이트(Ferrite)에 의해 고유주파수로 발진하여 유도기전력을 발생한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 250~350KHz의 주파수 조절 범위를 가지며, 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200) 제품이 놓였을 때 전기적으로 ON 기능, 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓인 상기 제품이 일정 거리 밖으로 이격되면(Out) 전기적으로 Off 기능을 제공한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 배터리(300)가 장착된 휴대폰에 연결된 젠더(Gender)(200)를 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓으면 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되며 배터리 용량 감지 회로에 의해 젠더(200)로부터 수신된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 확인하고 무선 충전 패드(100)내의 휴대폰 종류별로 제공되는 다수의 L-C공진회로 및 유도자기장 송신부(페라이트) 중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보에 관련된 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하여 그 코일과 페라이트를 통해 유도기전력을 발생하며, 1개의 제어 회로(CPU 기능)로 2 코일(coil)을 제어한다.
무선 충전 패드(100)는 휴대폰의 배터리의 용량에 따라 젠더(200)의 과충전 방지 회로를 사용하여 최대 충전량을 조절하기 위해 과전압, 과전류에 의한 과충전 방지함으로써 제품 보호 및 에너지의 손실을 감소시킨다. 만충전시, 무선 충전 패드(100) 위에 놓여진 배터리(300)가 장착된 휴대폰(301)이 연결된 젠더(Gender)(200)는 만충전 신호를 무선충전패드(100)로 전송하여 무선충전패드로부터 유도기전력 발생을 차단하여 과충전 방지 기능을 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Pad)의 내부 시스템 구성도이다.
본 발명에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Pad) 시스템은 무선 충전 패드(Pad)(100), 젠더(Gender)(200), 젠더 커넥터(270), 및 휴대 단말기의 배터리(300)로 구성된다.
용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Pad)는
배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)를 무선 충전 패드(Pad:Wireless Charger)(100) 위에 놓으면, 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되고, 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류(iphone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보(전압/전류 규격 정보)를 수신하는 배터리 용량 감지 회로; 및 상기 배터리 용량 감지 회로로부터 수신된 휴대단말기 종류별(iphone, 스마트폰, 일반 폰)의 배터리 용량 정보(전압 및 전류 규격 정보)에 따라 무선 충전 패드(100)내의 다수의 L-C공진회로 및 휴대폰 타일별로 사용되는 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 해당 휴대폰의 배터리 용량 정보에 해당하는 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하여 시간당 충전량을 조절하여 고유주파수로 발진시켜 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 상기 젠더(Gender)의 코일과 페라이트로 유도기전력을 발생시키는 유도기전력 제어 회로를 포함하는 1차기기(무선 충전 패드, Pad)(100);
상기 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 코일 및 페라이트를 통해 상기 유도기전력을 수신받아 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고 정류 및 과충전이 방지되도록 충전하는 상기 휴대 단말기의 배터리(300)로 충전하고, 충전상태를 표시하며, 만충전시 과전압 및 과전류에 의해 휴대 단말기의 배터리의 과충전을 방지하도록 상기 무선 충전 패드(100)로 만충전 신호를 전송하는 2차기기(젠더, Gender)(200); 및
상기 무선 충전 패드(Pad)(100)의 코일과 페라이트로부터 발생된 유도기전력에 의해 젠더(200)의 코일과 페라이트로 전압을 충전하는 젠더(200)와 Gender 커넥터(270)로 연결된 휴대 단말기의 배터리(300)를 포함한다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 배터리 용량 감지 회로 및 유도기전력 제어 회로로 구성된다.
배터리 용량 감지 회로는 통신부(101) 및 제어부(102)로 구성된다.
유도기전력 제어 회로는 제어회로(110), AC 전원 연결부(120), L-C공진회로(130), 냉각판(140a,140b), 유도자기장 송신부(페라이트)(150,160), 코일(170a,170b)로 구성된다.
무선 충전 패드(Pad)(100)는 휴대 단말기의 배터리(300)와 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되고, 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 젠더(200)로 250~350KHz의 주파수 범위의 고유주파수로 발진시켜 무선 충전 패드(Pad)(100)의 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 유도기전력을 젠더(200)의 코일 및 페라이트로 발생한다.
통신부(101)는 Standby 상태에 있다가 무선 충전 패드(Pad) 위에 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 놓이면, 젠더(200)로부터 휴대폰의 종류(iphone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보(전류 및 전압 규격 정보)를 근거리 무선통신(Bluetooth 프로토콜의 데이타 통신을 위한 ACL(Asynchronous ConnectionLess) link)을 통해 무선 충전 패드(Pad)(100)로 수신하고, 휴대폰의 배터리 충전 전압이 만충전되면 충전을 차단하기 위해 젠더(200)로부터 만충전 신호를 무선 충전 패드(Pad)(100)로 수신한다.
제어부(102)는 통신부(101)로부터 무선 충전 패드(Pad)와 근거리 무선통신으로(블루투스 프로토콜 2.4GHz ISM 대역) 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보(전류 및 전압 규격 정보)를 전송되면, 유도기전력 제어 회로(110)를 제어하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 동작시키도록 제어하여 유도기전력을 발생되도록 하며, 또는 휴대폰 배터리의 만충전시 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)로 충전 차단하기 위해 만충전 신호를 수신한 경우 무선 충전 패드(Pad)(100)의 유도기전력 제어 회로(110)를 제어하여 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 동작시키고 코일 및 페라이트로 전류 및 전압 공급을 차단하여 2차기기(gender)(200)로 유도기전력을 발생을 차단되도록 한다.
무선 충전 패드(100)의 제어회로(110)는 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이는 경우, 미세한 전위차가 감지되고 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환하여 젠더(200)로부터 수신된 휴대폰 종류(A,B,C 타입)와 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 무선 충전 패드(100)내의 다수의 L-C공진회로 및 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트)중 해당하는 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하고, 전압과 전류를 코일과 페라이트로 공급하여 유도기전력을 발생하게 하거나, 또는 무선 충전 패드(Pad)에 위에서 충전중에 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)를 일정거리 이격시키거나 또는 만충전시 충전 차단을 위해 젠더(Gender)(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 만충전 신호를 수신하면, 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환되어 코일 및 페라이트(Ferrite)로 전압 및 전류 공급을 차단하도록 제어하여 2차기기(Gender)로 유도기전력 발생을 차단하여 과충전을 방지한다.
휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 무선 충전 패드(Pad)(100)에 미세한 전위차가 발생하고, 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환된다. 유도기전력 제어회로(110)는 젠더(200)로부터 수신된 휴대폰 종류(A,B,C 타입)와 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 무선 충전 패드(100)내의 다수의 L-C공진회로 및 휴대폰 종류별로 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트)중 해당하는 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하고 그 L-C 공진회로(130) 및 페라이트를 통해 즉시 고유주파수로 발진하여 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 유도기전력을 젠더(200)의 코일 및 페라이트(Ferrite)로 발생시키도록 제어한다.
페라이트를 감은 코일의 권선비는 전압 조절이 가능하므로, 무선충전 패드(100)는 휴대단말기 종류별 서로 다른 권선비를 가진 다수의 L-C 공진 회로(130)를 구비하고, 제어회로(110)에 의해 젠더(200)로부터 수신된 휴대폰 종류별 배터리 용량 정보에 따라 특정 L-C 공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)가 선택되면 무선 충전 패드(100)로부터 선택된 코일과 페라이트를 통해 젠더(200)로 유도기전력을 발생한다.
또한, 휴대 단말기의 배터리에 연결된 젠더(200)를 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에서 충전중에 젠더(Gender)(200)가 일정거리 이상 이격되면, 무선 충전 패드(100)는 미세한 전위차가 발생하고, 무선 충전 패드(Pad)(100)의 전류의 양을 감지된다. 이 경우, 유도기전력 제어 회로(110)는 에너지 발진 모드에서 다시 대기 전류 모드로 전환되고 젠더(200)로 유도기전력을 발생을 차단하여 에너지 손실을 방지한다.
AC 전원 연결부(120)는 외부 AC 전원으로부터 교류 전원을 인가받는다.
L-C공진회로(130)는 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)를 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓으면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 페라이트 자석과 젠더(Gender)(200)의 페라이트 자석에 의해 미세한(미량의) 전위차가 발생하고, 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되며 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 인식하여 시간당 충전량을 조절하는 유도기전력 제어 회로(110)의 제어에 따라 고유 주파수(250~350kHz 주파수 범위)로 발진시킨다.
유도자기장 송신부(페라이트)(150,160)는 L-C 공진회로(130)로부터 고유 주파수로 발진되면, 무선 충전 패드(Pad)(100)의 코일 및 페라이트에 의해 유도자기장을 형성하고 젠더(200)의 코일 및 페라이트(Ferrite)로 유도기전력을 발생시킨다.
냉각판(140a,140b)은 유도자기장 발생으로 코일 및 페라이트에서 발생되는 열을 공랭시킨다.
코일(170a,170b)은 전류를 인가받아 감은 권수에 따라 유도기전력이 발생되도록 유도자기장 송신부(150,160)의 페라이트에 감는다.
배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결되는 젠더(Gender)(200)는 유도자기장 수신부(페라이트)(210), 정류 회로(220), 충전회로(230), 충전량 감지회로(240), LED(250), 과충전 방지 회로(260), 및 Gender 커넥터(270)로 구성된다.
젠더 커넥터(270)를 통해 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되고, 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(Pad)(100)로 전송된 RF 주파수에 포함된 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 수신하며, 인식된 휴대폰 종류별 배터리 용량 정보에 따라 다수의 L-C 공진 회로 및 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 해당하는 휴대폰의 배터리 용량과 관련된 특정 L-C 발진회로 및 유도자기장 송신부(패라이트)를 통해 시간당 충전량을 조절하여 코일 및 페라이트 자석에 의해 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 코일 및 페라이트에 의해 고유주파수로 발진하여 유도기전력(유도 전류, 유도 전압)을 젠더(200)의 유도자기장 수신부(210)로 발생한다.
젠더(200)는 정류 회로(220)에 의해 유도자기장 수신부(210)로부터 수신된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고 정전압 회로 및 평활 회로(레귤레이터)에 의해 정류한 후, 충전회로(230)로 충전되고, 충전량 감지회로(240)에 의해 충전량을 측정하여 LED(250)로 충전 상태를 표시하며, 과충전 방지회로(260)에 의해 과충전을 방지하여 임계치 충전 전압까지 젠더 커넥터(270)를 통해 충전 전압을 제공하여 휴대 단말기의 배터리(300)로 충전한다.
유도자기장 수신부(페라이트)(210)는 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 고유주파수로 발진된 후, 무선 충전 패드(Pad)의 유도자기장 송신부(페라이트)(150,160)로부터 젠더(200)의 페라이트(Ferrite)에 감겨진 코일로 유도기전력(유도 전류, 유도 전압)을 수신한다.
정류 회로(220)는 유도자기장 수신부(210)에서 코일과 페라이트(Ferrite)를 통해 수신된 유도기전력에 해당하는 AC 전압을 브릿지 정류회로(Bridge Rectifier)를 사용하여 유도기전력에 의해 생성된 전압을 정류하여(rectify) L-C 주파수성분을 저역 필터링(LPF:Low Pass Filter)하고, 정전압회로 및 평활회로(레귤레이터)에 의해 안정된 휴대폰 배터리의 DC 전압(예:DC 4V)을 생성한다.
충전회로(230)는 정류회로(220)로부터 정류된 DC 전압을 제공받아 일정한 전류를 조절하여 DC 전압을 충전하고, 충전된 DC 전압을 과충전 방지회로(260)로 제공한다.
충전량 감지 회로(240)는 상기 충전 회로(230)로부터 충전되는 DC 전압의 충전량을 감지하여 실시간으로 충전상태를 측정한다.
LED(250)는 충전량 감지 회로(240)로부터 충전되는 DC 전압의 충전량을 수신받아 무선 충전 패드(Pad)(100)에 무접점으로 젠더(200)에 연결된 휴대단말기의 배터리 충전상태를 표시하고, 충전이 필요하면 Red LED가 점등되며, 충분히 충전되면 Yellow LED(또는 Blue LED)로 점등된다.
과충전 방지 회로(260)는 충전 회로(230)로부터 충전된 전압을 수신받아 현재 휴대 단말기의 배터리의 충전 전압이 미리 설정된 최대 충전 기준 전압에 도달하면, 즉 만충전시 과전압 및 과전류에 의해 휴대단말기 배터리의 과충전을 방지하도록 제어부(261) 및 통신부(262)를 통해 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 만충전 신호를 전송한다.
이때, 무선 충전 패드(100)는 휴대단말기 배터리의 만충전시에 젠더(Gender)(200)의 통신부(261)로부터 충전 차단을 위해 만충전 신호를 무선 충전 패드(Pad)(100)로 수신하면, 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환하여 무선 충전 패드(100)의 코일과 페라이트의 전압과 전류의 공급을 차단하고, 젠더(200)로 유도기전력 발생을 차단하여 젠더 커넥터(270)로 연결된 휴대폰 배터리에 더 이상의 전압 공급을 차단하여 과충전을 방지한다.
제어부(261)는 과충전 방지회로(260)와 연결되고, 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 놓이면, 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 통신부(262)의 근거리 무선통신(Bluetooth 프로토콜의 데이타 통신을 위한 ACL(Asynchronous ConnectionLess) link)을 통해 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 전송하고, 휴대폰의 배터리 충전 전압이 만충전되면 젠더(200)로부터 충전을 차단하기 위해 만충전 신호를 무전 충전 패드(100)로 전송되도록 제어한다.
젠더(Gender)(200)의 통신부(262)는 제어부(261)의 제어에 의해 무선 충전 패드(Pad)와 근거리 무선통신(블루투스 프로토콜을 사용하여 2.4GHz ISM 대역)으로 RF 주파수를 사용하여 휴대폰의 종류(iPhone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보(전류 및 전압 규격 정보)를 전송하거나 또는 휴대폰 배터리의 만충전시, 충전을 차단하기 위해 젠더(200)로부터 만충전 신호를 무선 충전 패드(Pad)(100)로 전송한다.
Gender 커넥터(270)는 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)와 젠더 연결부(310)를 통해 휴대 단말기의 배터리(300)를 연결한다.
휴대 단말기의 배터리(300)는 무선 충전 패드(100)로부터 발생된 유도기전력에 의해 젠더(200)로 실시간으로 충전되면서 젠더(200)와 Gender 커넥터(270)를 통해 실시간으로 DC 전압을 충전하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법을 설명한 순서도이다.
본 발명에 따른 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법은 (a) 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 2차기기(Gender)(200)를 무선 충전기(Wireless Charger) 본체인 1차기기(무선 충전 패드)(Pad)(100) 위에 놓이면, 상기 무선 충전 패드(Pad)(100)에서 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되며 배터리 용량 감지 회로(통신부(101), 제어부(102))에 의해 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류(iphone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보(전압 및 전류 규격 정보)를 수신하는 단계(S10); (b) 상기 무선 충전 패드(Pad)(100)에서 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(200)로부터 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류 및 배터리용량 정보를 확인하고, 제어 회로(110)에 의해 젠더(200)로부터 수신된 휴대폰 종류(A,B,C 타입)와 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 무선 충전 패드(100)내의 다수의 L-C공진회로 및 휴대폰 종류별 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하여 상기 무선 충전 패드(100)로부터 휴대단말기에 연결된 2차 기기(Gender)(200)로 유도자기장의 자속 투자율(permeability)이 좋은 고유주파수(250~350kHz 주파수 범위)로 발진하여 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 유도기전력을 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)의 코일 페라이트로 발생시키는 단계(S20); (c) 상기 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(200)의 코일 및 페라이트로 유도기전력을 수신받아 정류 회로(220) 및 충전 회로(230)에 의해 AC 전압을 DC 전압으로 변환하며 정류 및 충전하여 충전된 DC전압을 상기 휴대 단말기의 배터리(300)로 제공하도록 하는 단계; (d) 젠더(200)의 충전량 감지 회로(240)에 의해 일정 충전량이 충전되면(S30) LED로 충전량을 표시하고(S40), 과충전 방지 회로(260)가 충전 회로(230)로부터 충전된 전압을 수신받아 현재 휴대단말기의 배터리의 충전 전압이 미리 설정된 최대 충전 기준 전압에 도달하면, 만충전시, 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하도록 과충전 방지 회로(260)에 의해 충전 차단을 위한 만충전 신호를 젠더(200)로부터 상기 무선 충전 패드(100)로 전송하는 단계(S60); 및 (e) 상기 무선 충전 패드(100)로부터 젠더(200)가 일정거리 이상 이격되거나 또는 만충전시 충전 차단을 위해 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 만충전 신호를 수신하는 경우 상기 무선 충전 패드(100)가 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드(대기 전력 상태)로 작동시키고 코일 및 페라이트(Ferrite)로 전류 및 전압 공급을 차단하여 유도기전력 발생을 차단하는 단계(S70)를 포함한다.
상기 단계 (a)에서, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 (a1) AC 전원 연결부에 의해 외부 AC 전원으로부터 교류 전원을 인가받는 단계; (a2) 상기 무선 충전 패드(Pad)(100)의 제어 회로(110)에 의해 상기 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 휴대단말기에 연결된 젠더(200)가 놓이면, 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환하여 유도기전력에 의해 충전하거나 상기 젠더(Gender)(200)가 일정거리 이상 이격되거나 만충전되면 그 반대로 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환되어 유도기전력 발생을 차단하는 기능을 제어하는 단계; (a3) 젠더 커넥터(270)를 통해 상기 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)(200)가 상기 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓이면, 상기 무선 충전 패드(Pad)(100)에 미세한 전위차가 감지되고 상기 제어회로(110)의 제어에 따라 L-C공진회로(130)에 의해 상기 젠더(200)로 즉시 고유 주파수로 발진시키는 단계; (a4) 상기 L-C공진회로(130)로부터 고유 주파수로 발진 후, 상기 무선 충전 패드(100)의 유도자기장 송신부(페라이트)(160)로부터 상기 젠더(200)의 페라이트(유도자기장 수신부)(210)로 유도기전력을 발생시키는 단계; 및 (a5) 냉각판(140a,140b)에 의해 상기 유도자기장 발생으로 코일 및 페라이트에서 발생되는 열을 공랭시키는 단계를 포함한다.
배터리를 장착한 휴대 단말기에 부착된 젠더(200)는 무선 충전 패드(100)로부터 고유주파수로 발진 후, 무선 충전 패드(100)의 페라이트(150,160)로부터 젠더(Gender)(200)의 페라이트(210)의 감겨진 코일로 유도기전력(유도 전류, 유도 전압)을 수신받는 단계; 정류 회로(브릿지 정류 회로)(220)에 의해 유도기전력에 의해 생성된 전압을 정류하는 단계; 정류 회로(220)로부터 정류된 전압을 제공받아 내부 레귤레이터에 의해 정전압하에서 충전회로(230)에 의해 일정한 전류를 조절하여 입력되는 직류로 충전 전압을 충전하는 단계; 상기 무선 충전 패드(100)에 무접점으로 충전하는 적어도 하나 이상의 휴대 단말기에 부착된 젠더(200)의 배터리 충전상태를 LED(240)로 표시하고, 충전이 필요하면 Red LED가 점등되고, 충분히 충전되면 Yellow LED(또는 Green LED)로 점등되는 단계; 충전 회로(230)로부터 충전된 전압을 수신받고 각 배터리의 충전상태를 측정한 후 충전 전압이 최대충전 기준 전압에 도달하면, 과충전 방지 회로(250)에 의해 휴대 단말기의 배터리에 더 이상의 전압 공급을 차단하도록 젠더(200)로부터 만충전 신호를 무선 충전 패드(100)로 전송하여 과충전을 방지하는 단계; 및 젠더(Gender)(200)에 충전된 전압을 최대충전 기준 전압까지 Gender 커넥터(270)를 통해 휴대용 전자기기(400)의 배터리(300)로 제공하는 단계로 구성된다.
배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(200)는 무선 충전 패드(100) 위에 놓이면, 무선충전패드(100)로부터 제공된 유도기전력에 의해 충전되고, LED로 배터리의 충전량 상태(Yellow:충전완료, Red:충전 상태)를 표시한다.
일예로, LED 표시는 충전이 필요하면 Red LED가 점등되고, 충분히 충전되면 Yellow LED(또는 Blue LED)가 점등된다.
휴대 단말기(스마트폰, iPhone, 일반 폰 등)에 연결된 젠더(Gender)(200)가 무선충전패드(100) 위에 놓이면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 미세한 전위차가 발생하고 전류의 양을 감지한 후 Red LED로 점등되고, 제어 회로의 제어(Control)에 의해 대기 전류 모드에서 에너지 발진 상태 모드로 전환되며, 무선 충전 패드(Pad)(100)로부터 250~350KHz의 주파수 범위의 고유 주파수를 발진시켜 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 유도기전력(electromotive force)을 젠더(Gender)(200)의 코일 및 페라이트로 수신받아 휴대 단말기의 배터리로 전압을 충전한다.
젠더(200)의 과충전 방지 회로에 의해 임계치 이상 만충전시, 휴대 단말기의 배터리(300)로 과충전을 방지하도록 젠더(200)로부터 무선 충전 패드(100)로 충전을 차단하기 위해 만충전 신호를 전송받으면, 무선충전패드(100)의 제어 회로(110)의 제어에 의해 유도자기장 송신부(150,160)의 코일과 페라이트로 전압과 전류의 공급을 차단하여 무선 충전 패드(100)로부터 젠더(200)로 유도기전력 발생을 차단하여 과충전 방지 기능을 제공한다.
도 4b는 무선충전기 본체인 무선 충전 패드(Pad)의 초기 대기 전류 상태에서 발진신호 감지시(전위차 감지) 주파수별로 휴대폰 종류별(아이폰, 갤럭시폰, 일반 폰)로 배터리의 충전 전류를 나타낸다.
아이폰(iPhone)(A)의 배터리는 2400mA, 스마트폰(갤럭시 폰)(B)의 배터리는 1500mA, 일반 휴대폰(C)은 800mA(DC 3.7V) 충전량을 가진다. 무선 충전 패드(100)는 젠더(200)와 연결된 휴대폰 제품이 놓이면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 초기 대기 전류 상태에서 발진 신호(전위차 감지)시, 젠더(200)로부터 근거리 무선통신 프로토콜(Bluetooth 프로토콜)dmf 사용하여 전송된 RF주파수 신호의 휴대폰이 종류 배터리의 필요 전류 및 전압을 확인하고, 에너지 발진 모드에서 유도기전력을 발생하여 젠더로 충전을 유도한다.
예를 들면, 시간에 따른 전류 공급량은 일정시간 경과후(도 5에는 10초로 기록됨) 아이폰(A폰)의 경우 500mmA, 갤럭시폰(B폰)의 경우 400mmA, 일반폰(C폰)의 경우 300mmA로 조절된다.
즉 무선 충전 패드(100)는 용량이 다른 배터리에 시간당 차이나도록 전류공급량을 조절함으로써 용량이 다른 배터리도 안정적으로 충전시킬 수 있는 장점이 있고, 충전이 시작되는 초기에 좀 더 많은 전류를 공급할 수 있다. 무선충전기(Wireless Charger) 제품은 아이폰(A폰)의 경우 700mmA, 갤럭시폰(B폰)의 경우 600mmA, 일반폰(C폰)의 경우 500mmA로 조절될 수 있으며 상기 설명한 바와 같이 일정시간 후에 정상적으로 전류를 공급하여 배터리를 충전한다.
무선 충전 패드(100)는 에너지 발진 모드에서 발진 도중에 이격되어 젠더(Gender)(200) 제품이 없을때, 다시 대기 전류 모드(대기 전류 상태)로 변경한다. 휴대단말기의 배터리가 만충전시, 무선 충전 패드(100)는 젠더(200)로부터 충전 차단을 위해 만충전 신호를 수신받아 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환되고, 유도기전력 발생을 차단한다.
배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(200)를 무선 충전 패드(Pad)(100)에 위에서 충전중에 이격시키면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 전위차를 감지한 후, 무선충전패드(100)의 제어 회로(110)에 의해 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환되어 코일과 페라이트로 전류 및 전원 공급을 차단하여 유도기전력 발생을 차단하여 에너지 손실을 방지한다.
이후, 다시 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(200)를 무선 충전 패드(Pad)(100) 위에 놓으면, 무선 충전 패드(Pad)(100)는 다시 대기 전류 모드에서 에너지 발진 모드로 전환되어 250~350KHz의 주파수 범위의 고유 주파수를 발진시켜 코일과 페라이트(Ferrite)를 통해 젠더(200)의 코일 및 페라이트로 유도기전력을 발생한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용이 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 무선 충전 패드(PAD) 110: 제어회로
120: AC 전원 연결부 130: L-C공진회로
140a,140b: 냉각판 150,160: 유도자기장 송신부(페라이트)
170a,170b: 코일
200: 휴대폰 케이스에 내장된 젠더(Gender)
211: 휴대폰 케이스 210: 유도자기장 수신부(페라이트)
220: 정류 회로 230: 충전회로
240: 충전량 감지회로 250: LED
260: 과충전 방지 회로 261: 제어부
262: 통신부 270: Gender 커넥터
300: 배터리 301: 휴대폰
310: 젠더 연결부

Claims (10)

  1. 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드(Wireless Charger:PAD)에 있어서,
    배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)가 무선 충전 패드(Pad:Wireless Charger) 위에 놓이면, 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환된 후, 상기 젠더(Gender)로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 수신하는 배터리 용량 감지 회로; 및
    상기 배터리 용량 감지 회로로부터 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보를 수신하고 휴대단말기의 배터리의 용량에 따라 유도기전력을 발생하는 유도기전력 제어회로를 포함하며,
    상기 유도기전력 제어 회로는 상기 휴대단말기 종류의 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 상기 무선 충전 패드 내의 다수의 L-C공진회로 및 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 LC-공진 회로 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하고, 시간당 충전량을 조절하여 고유주파수로 발진시키며, 그 코일 및 페라이트(Ferrite)를 통해 상기 젠더(Gender)의 코일과 페라이트로 유도기전력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전할 수 있는 무선 충전 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 용량 감지 회로는,
    상기 무선 충전 패드(Pad) 위에 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)가 놓이면, 휴대폰의 종류(예: iphone, 스마트폰, 일반 폰)와 배터리 용량 정보를 근거리 무선통신을 통해 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드로 수신하고, 휴대폰의 배터리 충전 전압이 만충전시 충전을 차단하기 위해 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 만충전 신호를 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보가 전송되면 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 동작시키고 유도기전력이 발생되도록 제어하거나, 휴대폰 배터리의 만충전시 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드로 만충전 신호를 수신한 경우 상기 에너지 발진 모드로부터 상기 대기 전류 모드로 동작시키도록 제어하여 유도기전력을 발생을 차단되도록 하는 제어부;
    를 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유도기전력 제어 회로는,
    상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)가 상기 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓이는 경우, 전위차가 감지되어 상기 대기 전류 모드로부터 상기 에너지 발진 모드로 전환된 후, 상기 젠더로부터 수신된 휴대폰 종류(A,B,C 타입)와 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 상기 무선 충전 패드 내의 다수의 L-C공진회로 회로중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 특정 L-C공진회로 및 유도자기장 수신부(페라이트)를 선택하고, 전압과 전류를 코일과 페라이트로 공급하여 유도기전력을 발생시키며, 상기 무선 충전 패드(Pad)에 위에서 충전중에 상기 휴대단말기에 연결된 젠더를 일정거리를 이격시키거나 만 충전시 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드로 충전 차단을 위해 만충전 신호를 수신하면, 상기 에너지 발진 모드로부터 상기 대기 전류 모드로 전환되어 코일 및 페라이트(Ferrite)로 전압 및 전류 공급을 차단하여 유도기전력 발생을 차단하는 제어회로;
    외부 AC 전원으로부터 교류 전원을 인가받는 AC 전원 연결부;
    상기 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)를 상기 무선 충전 패드(Pad)위에 놓으면, 상기 무선 충전 패드(Pad)에 미세한 전위차가 감지됨에 따라, 상기 제어 회로의 제어에 따라 상기 대기 전류 모드로부터 상기 에너지 발진 모드로 전환되며 상기 휴대폰의 종류 및 배터리 용량 정보를 인식하여 시간당 충전량을 조절하는 고유 주파수(250~350kHz 주파수 범위)로 발진시키는 다수의 L-C공진회로
    상기 L-C 공진회로로부터 고유 주파수로 발진되면, 상기 무선 충전 패드(Pad)의 코일 및 페라이트로부터 상기 젠더의 코일 및 페라이트로 유도기전력을 발생하는 유도자기장 송신부(페라이트);
    상기 유도자기장 발생으로 상기 코일 및 페라이트에서 발생되는 열을 공랭시키는 냉각판; 및
    전류를 인가받아 감은 권수에 따라 유도기전력이 발생되도록 유도자기장 송신부의 페라이트에 감는 코일;
    를 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)가 상기 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓임에 따라, 미세한 전위차가 감지되면 고유주파수로 발진하여 유도기전력을 상기 젠더(Gender)로 발진되도록 제어하고, 상기 젠더(Gender)가 상기 무선 충전 패드(Pad)위에서 충전중에 일정거리 이격되거나, 만충전시 상기 젠더(Gender)로부터 충전을 차단시키는 만충전 신호를 무선 충전 패드(Pad)로 수신하면, 상기 제어 회로에 의해 상기 에너지 발진 모드로부터 상기 대기 전류 모드로 전환되어 과충전을 방지하는 것을 특징으로 하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 젠더는,
    상기 무선 충전 패드(Pad)로부터 코일 및 페라이트를 통해 상기 유도기전력을 수신받아 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고 정류 및 과충전이 방지되도록 충전하는 상기 휴대 단말기의 배터리로 충전하고, 충전상태를 표시하며, 만충전시 과전압 및 과전류에 의해 휴대 단말기 배터리의 과충전을 방지하도록 상기 무선 충전 패드(Pad)로 만충전 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 젠더(Gender)는,
    상기 무선 충전 패드(Pad)로부터 고유주파수로 발진된 후, 상기 무선 충전 패드(Pad)의 유도자기장 송신부(페라이트)로부터 상기 젠더(Gender)의 페라이트에 감겨진 코일로 유도기전력을 수신하는 유도자기장 수신부(페라이트);
    상기 유도자기장 수신부에서 코일과 페라이트(Ferrite)에 의해 수신된 유도기전력을 해당하는 AC 전압을 브릿지 정류회로를 사용하여 유도기전력에 의해 생성된 전압을 정류하고(rectify), L-C 주파수성분을 저역 필터링(LPF:Low Pass Filter)하며, 정전압회로 및 평활회로에 의해 안정된 DC 전압으로 생성하는 정류 회로;
    상기 정류회로로부터 정류된 DC 전압을 제공받아 일정한 전류를 조절하여 DC 전압을 충전하는 충전회로;
    상기 충전 회로로부터 충전되는 DC 전압의 충전량을 감지하여 실시간으로 충전상태를 측정하는 충전량 감지 회로;
    상기 충전량 감지 회로로부터 충전되는 DC 전압의 충전량을 수신받아 무선 충전 패드(Pad)에 무접점으로 충전하는 상기 휴대단말기에 연결된 젠더의 배터리 충전상태를 표시하고, 충전이 필요하면 Red LED가 점등되고, 충분히 충전되면 Yellow LED(또는 Blue LED)로 점등되는 LED;
    상기 충전 회로로부터 충전된 전압을 수신받아 현재 배터리의 충전 전압이 미리 설정된 최대 충전 기준 전압에 도달하면, 즉 만충전시 유도기전력에 의해 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하고 휴대 단말기 배터리에 충전을 차단하도록 상기 무선 충전 패드(Pad)로 만충전 신호를 전송하는 과충전 방지 회로; 및
    상기 휴대폰 케이스에 내장된 젠더(Gender)와 휴대 단말기의 배터리를 연결되고, 충전 전압을 휴대단말기의 젠더 연결부와 연결되는 Gender 커넥터;
    를 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 젠더(Gender)는,
    상기 과충전 방지회로와 연결되고, 상기 무선 충전 패드(Pad) 위에 휴대단말기에 연결된 젠더(Gender)가 놓이면 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 전송하고, 휴대폰의 배터리 충전 전압이 만충전되면 상기 젠더(gender)로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 만충전 신호를 전송되도록 제어하는 제어부; 및
    근거리 무선통신을 사용하여 RF주파수 신호에 포함된 상기 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 전송하거나, 또는 휴대폰 배터리의 만충전시 충전 차단하기 위해 만충전 신호를 상기 젠더(Gender)로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 전송하는 젠더(Gender)의 통신부;
    를 더 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드.
  8. 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법에 있어서,
    (a) 배터리를 장착한 휴대 단말기에 연결된 젠더(Gender)를 무선 충전 패드(Pad) 위에 놓이면, 상기 무선 충전 패드(Pad)가 미세한 전위차를 감지하여 대기 전류 모드로부터 에너지 발진 모드로 전환되며 배터리 용량 감지 회로에 의해 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드로 전송된 RF 주파수 신호에 포함된 휴대폰의 종류와 배터리 용량 정보를 수신하는 단계;
    (b) 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더로부터 수신된 RF 주파수의 휴대폰의 종류 및 배터리용량 정보를 확인하고, 유도기전력 제어 회로에 의해 휴대폰 종류(A,B,C 타입)와 배터리 용량 정보(전압과 전류 규격 정보)에 따라 무선 충전 패드 내의 다수의 L-C공진회로 및 휴대폰 종류별로 권선비가 다른 유도자기장 송신부(페라이트) 중 인식된 휴대폰의 배터리 용량 정보와 관련된 다른 특정 LC-공진 회로 및 및 유도자기장 송신부(페라이트)를 선택하고, 상기 무선 충전 패드로부터 상기 휴대단말기에 연결된 젠더로 유도자기장의 자속 투자율(permeability)이 좋은 고유주파수(250~350kHz 주파수 범위)로 발진시키며, 그 코일 및 페라이트를 통해 유도기전력을 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더의 코일 및 페라이트로 발생시키는 단계;
    (c) 상기 무선 충전 패드(Pad)로부터 상기 휴대 단말기에 연결된 젠더로 유도기전력을 전송하여 정류 회로 및 충전 회로에 의해 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 정류 및 충전하고, 충전된 DC전압을 상기 휴대 단말기의 배터리로 제공하도록 하는 단계;
    (d) 상기 젠더의 충전량 감지 회로에 의해 일정 충전량이 충전되면, LED로 충전량을 표시하고, 젠더의 과충전 방지 회로에 의해 충전 회로로부터 충전된 전압을 수신받아 현재 휴대단말기의 배터리 충전 전압이 미리 설정된 최대 충전 기준 전압에 도달하면, 과전압 및 과전류에 의해 과충전을 방지하도록 상기 젠더로부터 만충전 신호를 상기 무선 충전 패드로 전송하는 단계; 및
    (e) 상기 무선 충전 패드로부터 상기 젠더가 일정거리 이상 이격되거나 또는 만충전시, 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드로 만충전 신호를 수신하는 경우 상기 무선 충전 패드가 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 작동되고 코일 및 페라이트로 전류 및 전압 공급을 차단하여 유도기전력 발생을 차단하는 단계;
    를 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계 (a)는,
    (a1) AC 전원 연결부에 의해 외부 AC 전원으로부터 교류 전원을 인가받는 단계;
    (a2) 상기 무선 충전 패드(Pad)의 제어 회로에 의해 상기 무선 충전 패드 위에 휴대단말기에 연결된 젠더가 놓이면 상기 대기 전류 모드로부터 상기 에너지 발진 모드로 전환하여 유도기전력에 의해 충전하거나, 상기 젠더(Gender)가 일정거리 이상 이격되거나 만충전되면 에너지 발진 모드로부터 대기 전류 모드로 전환되어 유도기전력 발생을 차단하는 기능을 제어하는 단계;
    (a3) 젠더 커넥터를 통해 상기 배터리가 장착된 휴대단말기에 연결된 젠더가 상기 무선 충전 패드 위에 놓이면, 상기 무선 충전 패드에 미세한 전위차가 감지되고 상기 제어회로의 제어에 따라 L-C공진회로에 의해 상기 젠더로 고유 주파수로 발진시키는 단계;
    (a4) 상기 L-C공진회로로부터 고유 주파수로 발진 후, 상기 무선 충전 패드의 유도자기장 송신부(페라이트)로부터 상기 젠더의 페라이트(유도자기장 수신부)로 유도기전력을 발생시키는 단계; 및
    (a5) 냉각판에 의해 상기 유도자기장 발생으로 코일 및 페라이트에서 발생되는 열을 공랭시키는 단계;
    를 포함하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단계 (d)는,
    만충전시 과충전을 방지하기 위해 상기 젠더로부터 상기 무선 충전 패드(Pad)로 만충전 신호가 전송되면, 상기 무선 충전 패드의 제어 회로의 제어에 의해 유도자기장 송신부의 코일과 페라이트로 전압과 전류의 공급을 차단하여 상기 무선 충전 패드로부터 상기 젠더로 유도기전력 발생을 차단하여 젠더의 과충전 방지 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 용량이 다른 이동기기 배터리를 충전하는 무선 충전 패드의 충전 방법.
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