KR20170109299A

KR20170109299A - Resonance apparatus and apparatus for transmitting power wirelessly using the same

Info

Publication number: KR20170109299A
Application number: KR1020160033226A
Authority: KR
Inventors: 정인화; 김세주; 최영운
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2017-09-29
Also published as: CN107222030A

Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 무선 전력 송신 장치는, 제1 공진 주파수를 가지는 송신 공진기를 동작시켜 무선 전력 수신 장치에 핑 신호를 송출하고, 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신하면 상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신부 및 상기 핑 신호의 주파수에 대응되는 제2 공진 주파수를 가지는 보조 공진기를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a wireless power transmission apparatus including: a transmission resonator having a first resonance frequency to transmit a ping signal to a wireless power receiving apparatus; and a response signal to the wireless power receiving apparatus A wireless power transmission unit for wirelessly providing power to the wireless power receiving apparatus upon reception, and an auxiliary resonator having a second resonant frequency corresponding to the frequency of the ping signal.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a resonance device and a wireless power transmission device using the resonance device,

본 발명은 공진 장치 및 그를 이용한 무선 전력 송신 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonance device and a radio power transmission device using the same.

무선 기술의 발전에 따라, 무선 기술은 데이터뿐만 아니라 전력까지 전송하는 등 다양하게 발전되고 있다. 특히, 최근에는 비 접촉 상태에서도 전자 기기에 전력 충전이 가능한 무선 전력 충전 기술이 개발되고 있다.
With the advancement of wireless technology, wireless technology is being developed in various ways such as transmitting data as well as data. In particular, recently, a wireless power charging technology capable of charging electric power to an electronic device even in a non-contact state has been developed.

이러한 무선 전력 충전 기술에서 무선 충전 거리를 늘리는 것은 매우 중요한 이슈이다. Increasing the wireless charging distance in such wireless power charging technology is a very important issue.

종래의 무선 전력 충전 기술에서는, 무선 전력 송신 장치의 송신 공진기의 임피던스를 조절하거나 또는 무선 충전시의 출력을 증가시킴으로써 무선 충전 거리를 증가시키는 방식을 적용하였다.
In the conventional wireless power charging technique, a method of increasing the wireless charging distance by adjusting the impedance of the transmission resonator of the wireless power transmission apparatus or increasing the output at the time of wireless charging is applied.

그러나, 이러한 종래 기술의 경우, 무선 충전이 이루어지는 중에는 그 충전거리가 늘어나는 효과를 가질 수 있지만, 무선 전력 수신 장치를 인식하고 무선 충전을 위하여 정보를 교환하는 단계, 즉, 무선 충전을 준비하는 단계는 여전히 짧은 거리 내에서만 가능한 한계가 있다.
However, in the case of such a conventional technique, the charging distance may be increased while the wireless charging is performed. However, the step of recognizing the wireless power receiving device and exchanging information for wireless charging, that is, There is still a limit only within a short distance.

한국 공개특허공보 제2015-0045875호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0045875 한국 공개특허공보 제2014-0073085호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0073085 한국 공개특허공보 제2015-0017814호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0017814

본 발명에 따른 일 실시형태의 목적은, 핑 신호의 송출 거리를 증가시켜 무선 충전의 인식 거리를 증대시킬 수 있는 공진 장치 및 그를 이용한 무선 전력 송신 장치를 제공하는데 있다.
An object of an embodiment according to the present invention is to provide a resonance device capable of increasing the distance of transmission of a finger signal to increase the recognition distance of wireless charging and a wireless power transmission device using the resonance device.

본 발명의 일 기술적 측면은 무선 전력 송신 장치를 제안한다. 상기 무선 전력 송신 장치는, 제1 공진 주파수를 가지는 송신 공진기를 동작시켜 무선 전력 수신 장치에 핑 신호를 송출하고, 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신하면 상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 제공하는 무선 전력 송신부 및 상기 핑 신호의 주파수에 대응되는 제2 공진 주파수를 가지는 보조 공진기를 포함할 수 있다.
A technical aspect of the present invention proposes a wireless power transmission apparatus. The wireless power transmission apparatus includes a transmission power control unit configured to transmit a transmission power control signal to the wireless power reception apparatus by operating a transmission resonator having a first resonance frequency to transmit a signal to the wireless power reception apparatus, And an auxiliary resonator having a second resonant frequency corresponding to the frequency of the zine signal.

본 발명의 다른 일 기술적 측면은 공진 장치를 제안한다. 상기 공진 장치는 무선 전력 송신 장치에 적용 가능한 공진 장치로서, 제1 공진 주파수를 가지는 송신 공진기 및 상기 송신 공진기와 전기적으로 분리되고, 상기 제1 공진 주파수와 상이한 제2 공진 주파수를 가지는 보조 공진기를 포함할 수 있다.
Another technical aspect of the present invention proposes a resonator. The resonance device includes a transmission resonator having a first resonance frequency and an auxiliary resonator electrically separated from the transmission resonator and having a second resonance frequency different from the first resonance frequency can do.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
The solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. Various means for solving the problems of the present invention can be understood in detail with reference to specific embodiments of the following detailed description.

본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 전력 수신 장치는, 핑 신호의 송출 거리를 증가시켜 무선 충전의 인식 거리를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
The wireless power receiving apparatus according to the embodiment of the present invention has an effect of increasing the sending distance of the finger signal and increasing the recognition distance of wireless charging.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 도시하는 도면이다.
도 2는 무선 전력 전송을 수행하는 각 페이즈(Phase)를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 송신 공진기의 주파수와 이득에 대한 특성을 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 장치를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공진 장치를 도시하는 도면이다.
도 8은 핑 신호를 송출할 때의 공진 장치를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of application of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing each phase for performing wireless power transmission.
3 is a block diagram illustrating a wireless power transmission apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing characteristics of the frequency and the gain of the transmission resonator shown in FIG.
5 is a circuit diagram showing a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a resonator according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a resonator according to another embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a view for explaining a resonance device for transmitting a ding signal. Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, although other elements may be present in between. On the other hand, when an element is referred to as being " directly connected " to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as 'between' and 'between' or 'neighboring to' and 'directly adjacent to' should be interpreted as well.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치의 일 적용예를 도시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of application of a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무선 전력 수신 장치(200)는 무선 전력 송신 장치(100)에 인접하여, 무선 전력 송신 장치(100)와 자기적으로 결합-예컨대, 자기 공진이나 자기 유도-하여 무선으로 전력을 수신할 수 있다.1, a wireless power receiving apparatus 200 may be magnetically coupled to a wireless power transmission apparatus 100 adjacent to a wireless power transmission apparatus 100, for example, by self resonance or magnetic induction, Lt; / RTI >

무선 전력 수신 장치(200)는 수신한 전력을 전자 기기(300)에 제공할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(200)는 전자 기기(300) 내에 일 구성으로서 존재하거나, 또는 전자 기기(300)에 연결되는 별도의 장치일 수 있다.The wireless power receiving apparatus 200 can provide the received electric power to the electronic device 300. [ The wireless power receiving apparatus 200 may be provided as a component in the electronic device 300 or may be a separate device connected to the electronic device 300. [

도시된 예와 같이, 무선 전력 수신 장치(200)와 무선 전력 송신 장치(100)가 일부 이격된 상태에서도 무선 충전을 위해서는, 무선 충전 시의 충전 거리 뿐만 아니라, 무선 전력 수신 장치(200)가 이격된 상태에서도 무선 충전을 위한 준비가 이루어져야한다. In order to wirelessly charge the wireless power receiving apparatus 200 and the wireless power transmitting apparatus 100 even when the wireless power receiving apparatus 200 and the wireless power transmitting apparatus 100 are partially spaced apart from each other as in the illustrated example, The battery must be ready for wireless charging.

본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치(100)는 핑 신호의 송출 거리를 증가시킴으로서, 보다 먼 거리에서도 무선 전력 수신 장치(200)와의 무선 충전을 위한 준비 단계를 수행할 수 있다. 따라서, 실질적인 무선 충전의 길이를 늘일 수 있다.
The wireless power transmission apparatus 100 according to the present invention can perform preparatory steps for wireless charging with the wireless power receiving apparatus 200 even at longer distances by increasing the transmission distance of the ping signal. Thus, it is possible to increase the length of substantial wireless charging.

도 2는 무선 전력 전송을 수행하는 각 페이즈(Phase)를 도시하는 도면으로서, 도 2를 참조하여 무선 전력 전송의 각 단계에 대하여 설명한다.FIG. 2 is a diagram showing each phase for performing wireless power transmission, and each step of wireless power transmission will be described with reference to FIG. 2. FIG.

도 2를 참조하면, 무선 전력 전송을 위해서 최초 셀렉션 페이즈(Selection Phase)가 수행된다. 셀렉션 페이즈에서, 무선 전력 송신 장치는 공진부를 통하여 외부 장치 검출 신호를 송출할 수 있다.Referring to FIG. 2, an initial selection phase is performed for wireless power transmission. In the selection phase, the wireless power transmission apparatus can transmit an external apparatus detection signal through the resonance unit.

무선 전력 송신 장치는 외부 장치 검출 신호에 대한 변화-예컨대 임피던스의 변화 등-가 발생하면 특정한 외부 물체가 무선 전력 송신 장치의 주변에 위치한 것으로 판단할 수 있다.The wireless power transmission apparatus can determine that a specific external object is located in the vicinity of the wireless power transmission apparatus when a change (e.g., a change in impedance) to the external apparatus detection signal occurs.

셀렉션 페이즈에서 소정의 외부 물체가 인접한 것으로 판단되면, 핑 신호를 이용하여 대상 물체가 무선 전력 수신 장치인지 확인할 수 있다. 이를 핑 페이즈(PING Phase)라 한다. If it is determined that a predetermined external object is adjacent in the selection phase, it can be confirmed that the object is a wireless power receiving apparatus by using a ping signal. This is called a ping phase.

본 발명의 일 실시예예서는, 보조 공진기를 이용하여 핑 신호의 출력을 강화함으로써, 무선 전력 수신 장치와 보다 먼 거리에서도 또는 그 위치가 틀어지는 경우에도 성공적으로 핑 페이즈를 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the output of the ping signal is enhanced by using the auxiliary resonator, so that the ping phase can be successfully performed even when it is farther from the wireless power receiving apparatus or when the position thereof is changed.

무선 전력 수신 장치는 핑 신호를 수신하면, 그에 대한 응답 신호를 송출할 수 있다. 응답 신호는 신호 세기 정보, 무선 전력 수신 장치의 종류에 대한 정보, 요구 전력에 대한 정보, 전압에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.When the wireless power receiving apparatus receives the ping signal, it can send a response signal to the wireless power receiving apparatus. The response signal may include at least one of signal strength information, information on the type of the wireless power receiving apparatus, information on required power, and information on voltage.

따라서, 무선 전력 송신 장치는 핑 신호에 대한 무선 전력 수신 장치의 응답 신호를 이용하여 대상 및 전력 요구를 확인할 수 있다(Identification & Configuration). Accordingly, the wireless power transmission apparatus can identify the target and the power demand using the response signal of the wireless power receiving apparatus for the ping signal (Identification & Configuration).

이후, 무선 전력 송신 장치는 확인된 정보를 이용하여 무선으로 전력을 제공할 수 있다(Power transfer Phase).The wireless power transmission device can then provide power wirelessly using the identified information (Power transfer Phase).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치는, 핑 페이즈에서 보조 공진기를 이용하여 핑 신호를 강화하여 출력함으로써, 핑 페이즈에서의 무선 전력 수신 장치의 인식 거리를 늘릴 수 있다. As described above, the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention can enhance the recognition distance of the wireless power receiving apparatus in the ping phase by enhancing and outputting the ping signal using the auxiliary resonator in the ping phase .

이에 따라, 무선 전력 수신 장치와의 충전 거리를 늘릴 수 있으며, 또는 무선 전력 수신 장치의 위치가 어긋나 있는 경우 등에도 안정적으로 무선 충전을 수행할 수 있다.
Accordingly, the charging distance to the wireless power receiving apparatus can be increased, or wireless charging can be stably performed even when the position of the wireless power receiving apparatus is deviated.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a wireless power transmission apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 무선 전력 송신부(101) 및 보조 공진기(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the wireless power transmission apparatus 100 may include a wireless power transmission unit 101 and an auxiliary resonator 150.

무선 전력 송신부(101)는 제1 공진 주파수를 가지는 송신 공진기를 동작시켜 무선 전력 수신 장치에 핑 신호를 송출하고, 상기 핑 신호에 대한 응답 신호를 상기 무선 전력 수신 장치로부터 수신하면 상기 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 제공할 수 있다.The wireless power transmission unit 101 operates the transmission resonator having the first resonance frequency to transmit a ping signal to the wireless power receiving apparatus and receives a response signal for the ping signal from the wireless power receiving apparatus, To provide power wirelessly.

무선 전력 송신부(101)는 인버터(120), 송신 공진기(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 무선 전력 송신부(101)는 전원 공급부(110)를 더 포함할 수 있다.The wireless power transmission unit 101 may include an inverter 120, a transmission resonator 130, and a control unit 140. According to an embodiment, the wireless power transmission unit 101 may further include a power supply unit 110. [

전원 공급부(110)는 외부에서 입력되는 전원을 이용하여, 소정 레벨의 직류 전압을 생성할 수 있다. The power supply unit 110 can generate a DC voltage of a predetermined level by using an external power source.

인버터(120)는 상기 직류 전압을 입력받고 스위칭 동작하여 교류 전류를 출력할 수 있다. The inverter 120 receives the DC voltage and performs switching operation to output an AC current.

송신 공진기(130)는 상기 교류 전류를 입력받아 동작할 수 있다. 송신 공진기(130)는 상술한 외부 물체 검출 신호나 핑 신호를 송출할 수 있으며, 전원 전달 페이즈에서는 무선 전력 수신 장치에 무선으로 전력을 전송할 수 있다.The transmission resonator 130 may operate by receiving the alternating current. The transmission resonator 130 can transmit the external object detection signal or the ping signal. In the power delivery phase, the transmission resonator 130 can transmit power to the wireless power receiving apparatus wirelessly.

송신 공진기(130)는 전력 전송시의 인버터의 동작 주파수에 대응되는 공진 주파수를 가질 수 있다. 따라서, 전력 전송 페이즈에서 높은 이득으로 무선 충전을 수행할 수 있다.The transmission resonator 130 may have a resonant frequency corresponding to the operating frequency of the inverter at the time of power transmission. Thus, wireless charging can be performed with a high gain in the power transfer phase.

제어부(140)는 인버터(120)의 스위칭 동작을 제어하여 인버터(120)에서 출력되는 교류 전류의 크기 또는 주파수를 조절할 수 있다. The control unit 140 may control the switching operation of the inverter 120 to adjust the magnitude or frequency of the alternating current output from the inverter 120.

제어부(140)는 다양한 스위칭 제어 방식을 지원할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭을 변경하여 교류 전류를 조절하거나, 또는 주파수를 변경하여 교류 전류를 조절할 수도 있다. The controller 140 may support various switching control schemes. For example, the alternating current may be adjusted by changing the pulse width, or by changing the frequency.

제어부(140)는 핑 신호를 송출할 때, 보조 공진기(150)의 공진 주파수에 대응되는 주파수로 인버터(120)를 스위칭할 수 있다. The control unit 140 may switch the inverter 120 to a frequency corresponding to the resonance frequency of the auxiliary resonator 150 when transmitting the ping signal.

제어부(140)는 무선으로 전력을 송출할 때, 송신 공진기(130)의 공진 주파수에 대응되는 주파수로 인버터(120)를 스위칭할 수 있다. The control unit 140 may switch the inverter 120 to a frequency corresponding to the resonance frequency of the transmission resonator 130 when transmitting power wirelessly.

제어부(140)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 실시예에 따라 제어부(140)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.The control unit 140 may include at least one processing unit. According to an embodiment, the control unit 140 may further include a memory. The processing unit may include, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microprocessor, an application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate arrays (FPGA) Core. The memory may be a volatile memory (e.g., RAM, etc.), a non-volatile memory (e.g., ROM, flash memory, etc.), or a combination thereof.

보조 공진기(150)는 송신 공진기(130)와 다른 공진 주파수를 가질 수 있다. The auxiliary resonator 150 may have a resonance frequency different from that of the transmission resonator 130.

보조 공진기(150)는 핑 신호의 동작 주파수에 대응되는 공진 주파수를 가질 수 있다. The auxiliary resonator 150 may have a resonant frequency corresponding to the operating frequency of the zip signal.

즉, 각 페이즈를 구분하기 위하여, 전력 전송 페이즈에서의 인버터(120)의 동작 주파수와, 핑 페이즈에서의 인버터(120)의 동작 주파수는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 송신 공진기(130)의 공진 주파수는 전력 전송 페이즈에서의 인버터(120)의 동작 주파수에 대응되므로, 송신 공진기(130)는 전력 전송 페이즈에서는 높은 이득으로 충분한 출력이 제공될 수 있으나 핑 페이즈에서는 보다 낮은 이득에 따라 낮은 출력이 제공될 수 있다. 이에 따라, 송신 공진기(130)의 무선 전력 전송 거리보다 핑 신호 전송 거리가 짧게 된다.That is, to distinguish each phase, the operating frequency of the inverter 120 in the power transfer phase and the operating frequency of the inverter 120 in the ping phase may be different from each other. Therefore, since the resonant frequency of the transmitting resonator 130 corresponds to the operating frequency of the inverter 120 in the power transmitting phase, the transmitting resonator 130 can be provided with a sufficient gain at a high gain in the power transmitting phase, A lower output can be provided with a lower gain. As a result, the transmission distance of the ping signal is shorter than the wireless power transmission distance of the transmission resonator 130.

한편, 보조 공진기(150)는 핑 신호의 동작 주파수에 대응되는 공진 주파수를 가지므로, 송신 공진기(130)가 핑 신호가 송출되는 경우 공진할 수 있다. 따라서, 무선 전력 전송 장치(100)에서 송출되는 핑 신호가 강화될 수 있다. Meanwhile, since the auxiliary resonator 150 has a resonance frequency corresponding to the operating frequency of the ping signal, the transmitting resonator 130 can resonate when a ping signal is transmitted. Therefore, the signal transmitted from the wireless power transmission apparatus 100 can be enhanced.

보조 공진기(150)는 핑 신호에 공진하여 동작하므로, 무선 전력 송신부(101)와 전기적으로 분리되어도 동작 가능하다. 즉, 보조 공진기(150)는 송신 공진기(130)와 자기적으로 결합하여 동작하나, 송신 공진기(130)와 전기적으로 절연될 수 있다.
Since the auxiliary resonator 150 operates by resonating with the finger signal, the auxiliary resonator 150 can operate even if it is electrically separated from the wireless power transmission unit 101. That is, the auxiliary resonator 150 operates magnetically coupled with the transmission resonator 130, but can be electrically isolated from the transmission resonator 130.

도 4는 도 3에 도시된 송신 공진기의 주파수와 이득에 대한 특성을 도시하는 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing characteristics of the frequency and the gain of the transmission resonator shown in FIG.

도시된 바와 같이, 전력 전송 페이즈에서의 동작 주파수(Ftx)에서의 이득(G1)이, 핑 신호 송출 시의 동작 주파수(Fp)에서의 이득(G2)보다 높다.As shown in the figure, the gain G1 at the operating frequency Ftx in the power transmission phase is higher than the gain G2 at the operating frequency Fp at the time of sending the ping signal.

즉, 송신 공진기는 핑 신호 송출 시의 출력이 무선 충전 시의 출력보다 낮게 되며, 그에 따라 실제 무선 충전 가능 거리보다 핑 신호의 도달 거리가 짧아지게 된다.That is, the output of the transmission resonator is lower than the output of the wireless signal when the signal is transmitted, and the arrival distance of the signal is shorter than the actual wireless chargeable distance.

따라서, 본 발명에서는 핑 신호 송출 시의 동작 주파수(Fp)에 대응되는 공진 주파수를 가지는 보조 공진기(150)를 이용하여 핑 신호를 보강할 수 있으며, 그에 따라 핑 신호의 송출 거리를 증가시킬 수 있다.
Accordingly, in the present invention, the auxiliary signal can be reinforced by using the auxiliary resonator 150 having the resonance frequency corresponding to the operating frequency Fp at the time of transmitting the fingers, thereby increasing the transmission distance of the fingers .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치를 도시하는 회로도이다.5 is a circuit diagram showing a wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 인버터(120), 송신 공진기(130) 및 보조 공진기(150)의 회로 구성의 일 예를 도시하고 있다.5 shows an example of the circuit configuration of the inverter 120, the transmission resonator 130, and the auxiliary resonator 150. In FIG.

인버터(120)는 하프 브리지 인버터로 구성되어 있으나, 풀 브리지 인버터 등 다양한 인버터 회로가 적용 가능하다.Although the inverter 120 is configured as a half bridge inverter, various inverter circuits such as a full bridge inverter can be applied.

송신 공진기(130)는 제1 커패시터(Cr) 및 제1 커패시터와 직렬 연결된 제1 코일(Lr)을 포함할 수 있다.The transmission resonator 130 may include a first capacitor Cr and a first coil Lr connected in series with the first capacitor Cr.

송신 공진기(130)는 인버터(120)와 전기적으로 연결되어, 인버터(120)의 스위칭 동작에 따라 송신 공진기(130)에 교류 전류가 인가될 수 있다.The transmission resonator 130 is electrically connected to the inverter 120 so that an alternating current can be applied to the transmission resonator 130 according to the switching operation of the inverter 120.

보조 공진기(150)는 제2 커패시터(Cp) 및 제2 커패시터에 직렬 연결된 제2 코일(Lp)를 포함할 수 있다. 제2 코일(Lp)은 제1 코일(Lr)의 외측에 권선될 수 있다.The auxiliary resonator 150 may include a second capacitor Cp and a second coil Lp connected in series to the second capacitor. And the second coil Lp may be wound outside the first coil Lr.

도시된 바와 같이, 보조 공진기(150)는 송신 공진기(130)와 전기적으로 분리될 수 있다. 보조 공진기(150)의 공진 회로는 핑 신호에 공진할 수 있으므로, 송신 공진기(130)와 전기적으로 분리되어 있는 경우라도 송신 공진기(130)가 핑 신호를 송출하는 경우에는 공진하여 동작할 수 있다.
As shown, the auxiliary resonator 150 can be electrically isolated from the transmission resonator 130. Since the resonant circuit of the auxiliary resonator 150 can resonate with the ping signal, even when the transmission resonator 130 is electrically isolated from the transmission resonator 130, the transmission resonator 130 can resonate and operate when transmitting a ping signal.

이상에서는 무선 전력 송신 장치의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였다. Various embodiments of the wireless power transmission apparatus have been described above.

한편, 본 발명의 일 실시예예서는 송신 공진기와 보조 공진기를 포함하는 공진 장치를 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a resonator including a transmission resonator and an auxiliary resonator may be provided.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 공진 장치의 실시예들에 대하여 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the resonator will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 장치를 도시하는 도면이다.6 is a view showing a resonator according to an embodiment of the present invention.

공진 장치는 무선 전력 송신 장치에 적용 가능한 장치로서, 제1 공진 주파수를 가지는 송신 공진기(620) 및 상기 제1 공진 주파수와 상이한 제2 공진 주파수를 가지는 보조 공진기(630)를 포함할 수 있다. The resonator is an apparatus applicable to a wireless power transmission apparatus, and may include a transmission resonator 620 having a first resonant frequency and an auxiliary resonator 630 having a second resonant frequency different from the first resonant frequency.

상기 제1 공진 주파수는 무선 전력 송신 장치가 무선으로 전력을 송출할 때의 동작 주파수에 대응되고, 상기 제2 공진 주파수는 상기 무선 전력 송신 장치가 핑 신호를 송출할 때의 동작 주파수에 대응될 수 있다. Wherein the first resonance frequency corresponds to an operating frequency when the wireless power transmission apparatus transmits power wirelessly and the second resonance frequency corresponds to an operating frequency when the wireless power transmission apparatus transmits a ping signal have.

송신 공진기(620)는 제1 커패시터(621)와 제1 코일(622)를 포함할 수 있다. The transmission resonator 620 may include a first capacitor 621 and a first coil 622.

제1 커패시터(621)는 기판(610)에 구비되고, 제1 코일(622)의 양 단자 또한 기판(610)을 통하여 제1 커패시터(621)에 직렬 연결될 수 있다.The first capacitor 621 is provided on the substrate 610 and both terminals of the first coil 622 can also be connected in series to the first capacitor 621 through the substrate 610. [

제1 코일(622)은 자성체 시트(623)에 부착될 수 있다. 자성체 시트(623)는 자기장 필드의 크기를 크게 하거나, 또는 결합 계수를 높일 수 있다. 자성체 시트(623)는 투자율을 지니는 물질, 예를 들어, 나노 크리스탈, 페라이트, 비결정질(amorphous) 등의 물질로 구성될 수 있다.The first coil 622 can be attached to the magnetic substance sheet 623. The magnetic substance sheet 623 can increase the size of the magnetic field field or increase the coupling coefficient. The magnetic substance sheet 623 may be composed of a material having permeability, for example, a material such as nano-crystal, ferrite, or amorphous.

보조 공진기(630)는 송신 공진기(620)와 전기적으로 분리될 수 있다. 보조 공진기(630)의 공진 주파수는 핑 신호 송출 시의 동작 주파수에 대응될 수 있으며, 따라서, 송신 공진기(620)가 핑 신호를 송출할 때 보조 공진기(630)는 공진할 수 있다.The auxiliary resonator 630 can be electrically separated from the transmission resonator 620. The resonant frequency of the auxiliary resonator 630 may correspond to the operating frequency at the time of transmitting the ping signal and therefore the auxiliary resonator 630 may resonate when the transmitting resonator 620 transmits the ping signal.

보조 공진기(630)는 제2 커패시터(631)과 제2 코일(632)를 포함할 수 있다. 제2 코일(632)는 제1 코일(622)의 외측에 권선될 수 있으며, 이에 따라 보조 공진기(630)의 공진을 원활히 하면서도 공진 장치의 크기를 줄일 수 있다.
The auxiliary resonator 630 may include a second capacitor 631 and a second coil 632. The second coil 632 can be wound on the outer side of the first coil 622, thereby facilitating the resonance of the auxiliary resonator 630 and reducing the size of the resonator.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공진 장치를 도시하는 도면이다.7 is a view showing a resonator according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 송신 공진기(720)는 제1 커패시터(721)와 제1 코일(722)를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(721)는 기판(710)에 구비되고, 제1 코일(722)의 양 단자 또한 기판(710)을 통하여 제1 커패시터(721)에 직렬 연결될 수 있다. 제1 코일(722)이 자성체 시트(723)에 부착될 수 있음은 상술한 바와 같다.Referring to FIG. 7, the transmission resonator 720 may include a first capacitor 721 and a first coil 722. The first capacitor 721 is provided on the substrate 710 and both terminals of the first coil 722 can also be connected in series to the first capacitor 721 through the substrate 710. The first coil 722 can be attached to the magnetic substance sheet 723 as described above.

보조 공진기(730)는 제2 커패시터(731)과 제2 코일(732)를 포함할 수 있다. 제2 커패시터(731)는 기판(710)에 구비되고, 제2 코일(732)의 양 단자 또한 기판(710)을 통하여 제2 커패시터(731)에 직렬 연결될 수 있다. The auxiliary resonator 730 may include a second capacitor 731 and a second coil 732. The second capacitor 731 may be provided on the substrate 710 and both terminals of the second coil 732 may be connected in series to the second capacitor 731 through the substrate 710. [

보조 공진기(730)와 송신 공진기(720)는 동일한 기판(710)에 접속되어 있으나, 서로 전기적으로 절연될 수 있음은 상술한 바와 같다.The auxiliary resonator 730 and the transmission resonator 720 are connected to the same substrate 710, but they are electrically insulated from each other as described above.

제2 코일(732)는 제1 코일(722)의 외측에 권선될 수 있으며, 이에 따라 보조 공진기(730)의 공진을 원활히 하면서도 공진 장치의 크기를 줄일 수 있다.
The second coil 732 can be wound on the outer side of the first coil 722 to smooth the resonance of the auxiliary resonator 730 and reduce the size of the resonator.

도 8은 핑 신호를 송출할 때의 공진 장치를 설명하는 도면이다.Fig. 8 is a view for explaining a resonance device for transmitting a ding signal. Fig.

도 8을 참조하면, 하나의 기판(810)에 송신 공진기(820)와 보조 공진기(830)가 동시에 적용된 예를 도시하고 있으며, 도시된 상황은 핑 신호를 송출하는 핑 페이즈의 예를 도시하고 있다.8, an example in which a transmitting resonator 820 and an auxiliary resonator 830 are applied to one substrate 810 at the same time, and the illustrated situation shows an example of a ping phase for transmitting a ping signal .

이미 상술한 바와 같이, 핑 신호에서의 송신 공진기(820)의 이득이 낮으므로 그 출력이 낮아지나, 보조 공진기(830)는 핑 신호에 공진하므로 전체 공진 장치로서의 출력이 강화된다.
As already described above, since the gain of the transmitting resonator 820 in the ping signal is low, the output of the transmitting resonator 820 is low, but the auxiliary resonator 830 resonates with the ping signal, so that the output as the entire resonator is enhanced.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 무선 전력 송신 장치
101 : 무선 전력 송신부
110 : 전원 공급부
120 : 인버터
130 : 송신 공진기
140 : 제어부
150 : 보조 공진기
200 : 무선 전력 수신 장치
300 : 전자 기기100: Wireless power transmitting device
101: Wireless power transmitter
110: Power supply
120: Inverter
130: transmission resonator
140:
150: auxiliary resonator
200: Wireless power receiving device
300: Electronic device

Claims

A transmitting resonator having a first resonant frequency is operated to transmit a ping signal to a wireless power receiving apparatus and when receiving a response signal for the ping signal from the wireless power receiving apparatus, A wireless power transmission unit; And
An auxiliary resonator having a second resonant frequency corresponding to the frequency of the ping signal;
Lt; / RTI >
Wherein the first resonant frequency and the second resonant frequency are different from each other.

2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the auxiliary resonator
Wherein the transmission resonator is magnetically coupled but electrically isolated from the transmission resonator.

The wireless communication system according to claim 1,
An inverter for receiving a direct current voltage and outputting an alternating current by switching operation;
The transmitting resonator receiving the AC current and operating; And
A controller for controlling the switching operation of the inverter to adjust the magnitude or frequency of the alternating current;
And a wireless power transmitter.

4. The apparatus of claim 3, wherein the control unit
And switches the inverter at a frequency corresponding to the second resonance frequency when transmitting the ping signal.

5. The apparatus of claim 4, wherein the control unit
And switches the inverter at a frequency corresponding to the first resonance frequency when power is transmitted wirelessly.

The receiver according to claim 1, wherein the transmitting resonator
A first capacitor; And
A first coil connected in series with the first capacitor;
/ RTI >
The auxiliary resonator
A second capacitor; And
A second coil serially connected to the second capacitor, the second coil being wound outside the first coil;
And a wireless power transmitter.

7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the auxiliary resonator
Wherein the transmission resonator is electrically separated from the transmission resonator.

2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the auxiliary resonator
And resonates when the transmission resonator transmits the ping signal.

The receiver according to claim 1, wherein the transmitting resonator
Wherein the first voltage gain at the first resonant frequency is greater than the second voltage gain at the frequency of the ping signal.

A resonant device applicable to a wireless power transmission device,
A transmission resonator having a first resonance frequency; And
An auxiliary resonator electrically isolated from the transmission resonator and having a second resonant frequency different from the first resonant frequency;
/ RTI >

11. The method of claim 10, wherein the first resonant frequency
Wherein the wireless power transmission apparatus corresponds to an operating frequency when the wireless power transmission apparatus transmits power wirelessly,
The second resonant frequency
Wherein the wireless power transmission apparatus corresponds to an operating frequency when the wireless power transmission apparatus transmits a ping signal.

11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the auxiliary resonator
Wherein the resonator resonates when the transmission resonator transmits a ping signal.

11. The receiver of claim 10, wherein the transmit resonator
Wherein the first voltage gain at the first resonance frequency is greater than the second voltage gain at the frequency of the ping signal.

11. The receiver of claim 10, wherein the transmit resonator
A first capacitor; And
A first coil connected in series with the first capacitor;
/ RTI >
The auxiliary resonator
A second capacitor; And
A second coil serially connected to the second capacitor, the second coil being wound outside the first coil;
.