KR20130106527A - Dual-mode wireless power transfer device and mobile device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A dual-mode wireless power transmitter, a wireless power receiver, and a mobile terminal minimize the space for installing an antenna by sharing a near field communication (NFC) antenna and a wireless power transmission antenna. CONSTITUTION: An antenna module includes a first antenna and a second antenna. An NFC module (100) performs NFC by using the first antenna. A wireless power transmission module (200) receives a radio frequency (RF) signal of a resonant frequency by using the antenna module and converts the RF signal into output power. A mode control unit (300) changes an operation mode of the first antenna based on the operation of the NFC module and the wireless power transmission module. [Reference numerals] (100) NFC module; (200) WPT module; (300) Mode control unit; (600) Interface unit

Description

듀얼 모드 무선전력전송 장치, 무선전력수신 장치 및 모바일 단말{Dual-mode Wireless Power Transfer Device and Mobile Device}Dual-mode wireless power transfer device and mobile device {Dual-mode Wireless Power Transfer Device and Mobile Device}

본 발명은 NFC 와 무선전력전송을 통합한 듀얼 모드 무선전력전송 장치, 무선전력수신 장치 및 이를 이용한 모바일 단말에 관한 것이다.The present invention relates to a dual-mode wireless power transmission device, a wireless power reception device and a mobile terminal using the same integrating NFC and wireless power transmission.

최근 에너지-IT 융합기술에 대한 관심도가 증가하고 있다. 에너지-IT 융합기술이란 종래의 에너지 기술에 급속히 발달하고 있는 IT 기술을 융합하는 것을 말하며, 이러한 에너지-IT 융합 기술의 한 분야로서 무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT) 기술이 있다. 무선전력전송이란 종래의 유선으로 된 전력선 대신 무선으로 가전기기나 전기자동차에 전원을 공급하는 기술을 말하며, 종래에 가전기기 등을 충전하기 위해서 전원 콘센트로부터 가전기기 또는 충전기기로 유선으로 된 전원 케이블을 연결하지 않고도 무선으로 가전기기 등을 충전할 수 있다는 장점 때문에 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, interest in energy-IT convergence technology is increasing. Energy-IT convergence technology refers to the convergence of IT technology that is rapidly developing in the conventional energy technology, there is a wireless power transfer (WPT) technology as one field of such energy-IT convergence technology. Wireless power transmission refers to a technology of supplying power to home appliances or electric vehicles wirelessly instead of the conventional wired power line. In order to charge home appliances, a power cable wired from a power outlet to a home appliance or a charger is used. Related research is being actively conducted because of the advantage of being able to charge home appliances wirelessly without a connection.

현재 상용화 또는 연구 중인 무선전력전송 기술은 크게 4가지 방식으로 분류할 수 있다. 그 중 하나는 고출력 마이크로파 방사 방식으로서, 이 방식은 수 GHz 대의 주파수를 사용하여 고출력 전송이 가능하므로 원거리 전송을 할 수 있는 반면에, 인체에의 유해성 및 직진성 등의 문제로 인해 상용화되지 못하고 있다. 다른 하나는 방사(radiative) 방식의 근거리 전송 방식으로서, 이 방식은 UHF(Ultra High Frequency) 대역의 RFID/USN 주파수 대역 또는 2.4 GHz ISM 대역을 이용한 RFID 서비스이며, 현재는 유통 및 물류 분야 등의 일정 분야에서 상용화된 상태이며, 방사 손실에 의해 최대 수십 mW의 전력 전송만이 가능하다는 단점이 있다. 또한, 이와 같은 RFID 표준을 확장한 것으로 NFC 등의 초단거리 무선통신 기술이 있다. 한편, 유도결합을 이용하는 접촉식 전송 방식은 수 mm ~ 수 cm 의 거리에서 접촉식으로 수 W의 전력을 전송하는 방식으로서, 125kHz 또는 135kHz 등의 주파수를 사용하고 있으며, 현재는 교통카드, 무선 면도기, 전동 칫솔 등에 적용되고 있다. 한편, 비방사(non-radiated) 자기공명 방식은 공진 결합(resonant coupling) 방식을 기반으로 하는 방식이다. 공진 결합이란, 자기공명의 경우에 두 매체가 같은 주파수로 공진하게 되면 전자파가 근거리 자기장을 통해 한 매체에서 다른 매체로 이동하는 현상을 말하며, 이 방식은 수 m 이내의 거리에서 수십 W의 대전력 전송이 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 실제 구현을 위해서는 공진기의 Q(Quality Factor)값을 높게 유지할 필요가 있다.The wireless power transmission technology currently commercialized or researched can be classified into four types. One of them is a high power microwave radiation method, which can transmit a long distance because it can transmit a high power using a frequency of several GHz band, while it is not commercialized due to problems such as harmfulness to human body and straightness. The other is the near field transmission method of the radial method, which is an RFID service using the RFID / USN frequency band of the UHF (Ultra High Frequency) band or the 2.4 GHz ISM band, and is currently scheduled for distribution and logistics. It is commercially available in the field, and has a disadvantage in that only up to several tens of mW can be transmitted by radiation loss. In addition, as an extension of the RFID standard, there are ultra short-range wireless communication technologies such as NFC. On the other hand, the contact transmission method using inductive coupling is a method of transmitting power of several W in a contact type at a distance of several mm to several cm, and uses a frequency such as 125 kHz or 135 kHz. It is applied to the electric toothbrush. On the other hand, non-radiated magnetic resonance method is based on the resonant coupling (resonant coupling) method. Resonant coupling refers to a phenomenon in which electromagnetic waves move from one medium to another through a near-field magnetic field when two media resonate at the same frequency in the case of magnetic resonance. The advantage is that transmission is possible. However, it is necessary to keep the Q (Quality Factor) value of the resonator high for practical implementation.

한편, 최근에 출시되는 상당수의 모바일 단말에는 NFC 통신이 가능하도록 NFC 모듈이 장착되어 출시되고 있다. NFC(Near Field Communication)는 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하여 10cm 정도의 거리에서 데이터를 송수신하는 근접통신 기술이다. NFC 모듈은 모바일 단말에 탑재되어 사용자 인증, 신분증, 신용카드, 모바일 티켓, 모바일 쿠폰 등의 다양한 분야에서 사용된다.On the other hand, a large number of mobile terminals recently released are being equipped with NFC modules to enable NFC communication. Near Field Communication (NFC) is a near field communication technology that transmits and receives data at a distance of about 10 cm using a frequency of 13.56 MHz band. The NFC module is mounted on a mobile terminal and used in various fields such as user authentication, ID card, credit card, mobile ticket, and mobile coupon.

한편, NFC 통신을 하기 위해 안테나가 필요하다. NFC 안테나는 NFC 리더와 NFC 태그의 안테나가 각각 독립적으로 구비되며, 실제 모바일 단말 상에 구현되는 경우에는 일반적으로 NFC 리더 안테나와 태그 안테나를 적층 구조로 집적한 통합형 이중안테나 구조가 사용된다.On the other hand, an antenna is required for NFC communication. NFC antenna and the antenna of the NFC tag and the NFC tag are each provided independently, when implemented on the actual mobile terminal is generally used an integrated dual antenna structure integrating the NFC reader antenna and the tag antenna in a stacked structure.

반면에, 자기 공명을 이용하여 무선전력을 전송하는 경우에도 또한 한 쌍의 안테나(코일)이 필요하다. 따라서, 모바일 단말 상에서 NFC 기능과 무선전력전송 기능을 함께 구현하기 위해서는 각각의 기능별로 별도의 안테나를 단말에 추가할 필요가 있었다. 하지만, 모바일 단말에 상기 두 종류의 안테나를 함께 장착하기 위한 공간이 협소하고, 두 종류의 안테나의 장착으로 인해 모바일 단말의 크기가 커지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, NFC 기능 및 무선전력전송 기술을 모두 포함하면서도 안테나 장착 영역을 줄일 수 있는 기술의 도입이 절실히 요구되고 있다.On the other hand, a pair of antennas (coils) are also required when transmitting wireless power using magnetic resonance. Therefore, in order to implement the NFC function and the wireless power transmission function on the mobile terminal, it was necessary to add a separate antenna for each function to the terminal. However, the space for mounting the two types of antennas together in the mobile terminal is narrow, and the size of the mobile terminal increases due to the mounting of the two types of antennas. Therefore, there is an urgent need for the introduction of a technology capable of reducing the antenna mounting area while including both the NFC function and the wireless power transmission technology.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2009-0115407호에는 "무선 공명 전력 충전 시스템" 이라는 명칭의 발명이 개시되어 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0115407 discloses an invention named "wireless resonance power charging system".

한국공개특허 제2009-0115407호의 발명은 유도전력 전송 장치와 이격되어 위치되는 무선전력 수신 장치에 무선으로 전력신호가 전송되도록 하되 공명전력신호로 변환되어 전송되도록 하기 위한 공명전력전송장치가 구비되는 무선공명전력 충전시스템에 관해 개시되어 있다.The invention disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0115407 is provided so that a power signal is wirelessly transmitted to a wireless power receiving device spaced apart from an induction power transmission device, but is converted into a resonance power signal. A resonance power charging system is disclosed.

한국공개특허 제2009-0115407호, "무선 공명 전력 충전 시스템"Korean Patent Publication No. 2009-0115407, "Wireless Resonance Power Charging System"

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 NFC 통신용 안테나 및 무선전력전송 안테나를 공유하여 사용할 수 있는 무선전력전송 장치, 무선전력수신 장치 및 이를 탑재한 모바일 단말을 제공한다.In order to solve the above problems of the prior art, the present invention provides a wireless power transmission apparatus, a wireless power receiving apparatus and a mobile terminal equipped with the same can be used to share the antenna for NFC communication and the wireless power transmission antenna.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 듀얼 모드 무선전력수신 장치는, 제1안테나 및 제2안테나를 포함하는 안테나 모듈, 상기 제1안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈, 상기 안테나 모듈을 이용하여 공진 주파수의 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호를 출력 전력으로 변환하는 무선전력전송 모듈 및 상기 NFC 모듈 및 상기 무선전력전송 모듈의 동작 여부에 기초하여 상기 제1안테나의 동작 모드를 변경하는 모드 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a dual mode wireless power receiver according to an aspect of the present invention, an antenna module including a first antenna and a second antenna, an NFC module for performing NFC communication using the first antenna, Operation of the first antenna based on the wireless power transmission module for receiving a resonant frequency RF signal using the antenna module and converting the RF signal into output power and whether the NFC module and the wireless power transmission module are operated. And a mode control unit for changing the mode.

여기서, 상기 모드 제어부는 상기 NFC 모듈이 동작하는 경우에는 상기 제1안테나를 NFC 안테나로 동작시킬 수 있다.Herein, when the NFC module is operated, the mode controller may operate the first antenna as an NFC antenna.

여기서, 상기 모드 제어부는 상기 무선전력전송 모듈이 동작하는 경우에는 상기 제1안테나를 무선전력전송 수전 코일로 동작시킬 수 있다.Here, when the wireless power transmission module is operated, the mode controller may operate the first antenna as a wireless power transmission receiver coil.

여기서, 상기 안테나 모듈에서, 상기 제1안테나는 루프 형상으로 형성되며, 상기 제2안테나는 상기 제1안테나의 상기 루프 형상의 내측에 형성되는 스파이럴 루프 형상 또는 헬리컬 루프 형상일 수 있다.Here, in the antenna module, the first antenna may be formed in a loop shape, and the second antenna may have a spiral loop shape or a helical loop shape formed inside the loop shape of the first antenna.

여기서, 상기 제1안테나와 상기 제2안테나 사이의 간격을 조절하여 임피던스를 매칭시킬 수 있다.Here, the impedance may be matched by adjusting the interval between the first antenna and the second antenna.

여기서, 상기 무선전력전송 모듈은, 상기 안테나 모듈을 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하는 정류부, 상기 안테나 모듈과 상기 정류부 사이에 위치하여 상기 안테나 모듈과 상기 정류부 사이의 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부 및 상기 정류부에서 정류된 정류 신호로부터 노이즈 성분을 필터링하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.Herein, the wireless power transmission module may include a rectifier for rectifying the RF signal input through the antenna module, an impedance matching unit positioned between the antenna module and the rectifier to match an impedance between the antenna module and the rectifier; The rectifier may further include a filter configured to filter noise components from the rectified signal rectified by the rectifier.

여기서, 상기 NFC 모듈은, 외부 호스트와 통신하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 트랜시버, 상기 외부 호스트와의 통신을 위한 인터페이스부 및 상기 NFC 트랜시버 및 상기 제1안테나의 사이에 위치하여 상기 NFC 트랜시버와 상기 제1안테나 사이의 임피던스를 매칭시키는 NFC 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.The NFC module may include an NFC transceiver configured to communicate with an external host to perform NFC communication, an interface unit for communicating with the external host, and the NFC transceiver and the first antenna to be located between the NFC transceiver and the first antenna. NFC impedance matching unit for matching the impedance between the antenna may further include.

여기서, 상기 출력 전력을 이용하여 외부의 부하 기기를 충전하는 충전부를 더 포함할 수 있다.
The apparatus may further include a charging unit configured to charge an external load device by using the output power.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 자기 공명 무선전력전송 장치는, 자기 공명에 의해 전력을 RF 신호로 변환하여 송신하는 무선전력송신 장치 및 상기 무선전력송신 장치와 동일한 공진 주파수로 공진하는 무선전력수신 장치를 포함하고, 상기 무선전력수신 장치는, 상기 무선전력송신 장치의 송전 공진안테나로부터 상기 RF 신호를 수신하는 수전 공진안테나, 자기 유도에 의해 상기 수전 공진안테나로부터 상기 RF 신호를 전달받는 수전 안테나, 상기 수전 안테나를 통해 입력된 상기 RF 신호를 충전 전력으로 변환하는 무선전력전송 모듈, 상기 수전 안테나의 동작 모드를 변경하는 모드 제어부 및 상기 수전 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈을 포함하며, 상기 모드 제어부는 상기 NFC 모듈이 동작중인 경우에 상기 수전 안테나를 NFC 안테나로 동작시킨다.In addition, the magnetic resonance wireless power transmission apparatus according to another aspect of the present invention, a wireless power transmission apparatus for converting and converting power into an RF signal by magnetic resonance and wireless power reception that resonates at the same resonance frequency as the wireless power transmission apparatus The wireless power receiver includes a receiving antenna for receiving the RF signal from a transmitting resonance antenna of the wireless power transmitting apparatus, a receiving antenna receiving the RF signal from the receiving resonance antenna by magnetic induction, A wireless power transmission module for converting the RF signal input through the power receiving antenna into charging power, a mode controller for changing an operation mode of the power receiving antenna, and an NFC module for performing NFC communication using the power receiving antenna, The mode controller may be configured to replace the power receiving antenna with the NFC antenna when the NFC module is operating. It operates.

여기서, 상기 수전 안테나는 상기 수전 공진안테나의 내측에 형성되며, 스파이럴 루프 형상 또는 헬리컬 루프 형상 중 어느 하나일 수 있다.Here, the power receiving antenna is formed inside the power receiving resonance antenna, and may be either a spiral loop shape or a helical loop shape.

여기서, 상기 수전 안테나 및 상기 수전 공진안테나는 서로 일정 간격으로 이격된 이중 루프 형상으로 구현될 수 있다.Here, the power receiving antenna and the power receiving resonance antenna may be implemented in a double loop shape spaced apart from each other at regular intervals.

여기서, 상기 수전 안테나 및 상기 수전 공진안테나 사이의 상기 간격을 조절하여 임피던스를 매칭시킬 수 있다.Here, the impedance may be matched by adjusting the gap between the power receiving antenna and the power receiving resonance antenna.

여기서, 상기 무선전력전송 모듈은, 상기 수전 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 RF-DC 컨버터, 상기 수전 안테나와 상기 RF-DC 컨버터 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부 및 상기 생성된 DC 신호를 필터링하여 고주파 노이즈를 제거하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.Here, the wireless power transmission module, RF-DC converter for rectifying the RF signal input through the power receiving antenna to generate a DC signal, impedance matching for performing impedance matching between the power receiving antenna and the RF-DC converter And a filtering unit filtering the generated DC signal to remove high frequency noise.

여기서, 상기 NFC 모듈은, 상기 수전 안테나를 통해 NFC 통신을 수행하는 NFC 트랜시버, 상기 NFC 트랜시버와 외부의 호스트와의 통신 채널을 제공하는 인터페이스부 및 상기 NFC 트랜시버 및 상기 수전 안테나 간의 임피던스를 매칭시키는 NFC 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.Here, the NFC module, NFC transceiver for performing NFC communication through the faucet antenna, an interface unit for providing a communication channel between the NFC transceiver and the external host and NFC matching the impedance between the NFC transceiver and the power receiving antenna The impedance matching unit may further include.

여기서, 상기 자기 공명 무선전력전송 장치는 상기 출력 전력을 이용하여 외부의 부하 기기를 충전하는 충전부를 더 포함할 수 있다.
Here, the magnetic resonance wireless power transmission apparatus may further include a charging unit for charging an external load device by using the output power.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 무선으로 충전되는 모바일 단말은, 모바일 단말에 전원을 공급하는 배터리, 특정한 공진 주파수의 RF 신호를 수신하는 안테나부, 상기 안테나부에서 수신된 상기 RF 신호를 전력으로 변환하여 상기 배터리에 전달하는 무선 전력 충전부 및 상기 안테나부를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈을 포함하며, 상기 안테나부는 외부의 송전 장치의 송전 안테나와 동일한 공진 주파수를 가지며, 상기 안테나부는, 상기 송전 안테나와의 자기 공명에 의해 형성된 에너지 전달 채널을 통해 RF 신호를 전달받은 수전 공진안테나 및 상기 수전 공진안테나로부터 자기 유도에 의해 상기 RF 신호를 전달받는 수전 안테나를 더 포함한다.In addition, the mobile terminal is wirelessly charged according to another aspect of the present invention, the battery for supplying power to the mobile terminal, the antenna unit for receiving an RF signal of a specific resonance frequency, the RF signal received from the antenna unit And an NFC module configured to perform NFC communication using the wireless power charging unit and the antenna unit and converting the wireless power charging unit to the battery, wherein the antenna unit has the same resonance frequency as that of an external power transmission apparatus. The apparatus further includes a power receiving resonance antenna receiving an RF signal through an energy transmission channel formed by magnetic resonance with a power transmission antenna, and a power receiving antenna receiving the RF signal by magnetic induction from the power receiving resonance antenna.

여기서, 상기 NFC 모듈은 상기 수전 안테나를 NFC 안테나로 이용하여 NFC 통신을 수행할 수 있다.Here, the NFC module may perform NFC communication using the power receiving antenna as an NFC antenna.

여기서, 상기 수전 안테나는 상기 NFC 모듈이 동작중인 경우에는 NFC 루프 안테나로 동작하고, 상기 무선 전력 충전부가 동작중인 경우에는 자기 공명 수전 코일로 동작할 수 있다.Here, the receiving antenna may operate as an NFC loop antenna when the NFC module is in operation, and operate as a magnetic resonance receiving coil when the wireless power charging unit is in operation.

여기서, 상기 수전 안테나의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a mode controller for controlling an operation mode of the power receiving antenna.

여기서, 상기 수전 안테나 및 상기 수신 공진 안테나는 일정 간격으로 이격된 이중 루프 형상일 수 있다.Here, the power receiving antenna and the receiving resonant antenna may have a double loop shape spaced at a predetermined interval.

여기서, 상기 무선 전력 충전부는, 상기 수전 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 정류부, 상기 수전 안테나와 상기 정류부 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부 및 상기 생성된 DC 신호로부터 노이즈를 필터링하는 필터링부를 더 포함할 수 있다.
Here, the wireless power charger, a rectifier for rectifying the RF signal input through the power receiving antenna to generate a DC signal, an impedance matching unit for performing impedance matching between the power receiving antenna and the rectifier and the generated DC signal The apparatus may further include a filter configured to filter the noise from the filter.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to fully inform the owner of the scope of the invention.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 모바일 단말에서 무선전력전송 기능 및 NFC 기능을 함께 구현하면서도 안테나 탑재 공간을 최소화할 수 있다.According to one of the problem solving means of the present invention described above, it is possible to minimize the antenna mounting space while implementing a wireless power transmission function and the NFC function in the mobile terminal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명을 이용한 무선전력전송 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 무선전력전송 장치에서 송전 안테나부 및 수전 안테나부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈과 NFC 모듈을 구비한 무선전력수신 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신 장치의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말에 안테나 모듈을 장착한 예시도이다.1 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus and method using magnetic resonance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of a power transmitting antenna unit and a power receiving antenna unit in the wireless power transmission apparatus of FIG. 1.
3 is a schematic configuration diagram of a wireless power receiver having a wireless power transmission module and an NFC module according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed configuration diagram of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram in which an antenna module is mounted on a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and similarities. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, numerals (e.g., first, second, etc.) used in the description of the present invention are merely an identifier for distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when an element is referred to as being "connected" or "connected" with another element, the element may be directly connected or directly connected to the other element, It should be understood that, unless an opposite description is present, it may be connected or connected via another element in the middle.

본 명세서에서, 모바일 단말은, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션 등이 포함될 수 있다.In the present specification, the mobile terminal may include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation, and the like.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 자기 공명을 이용한 무선전력전송 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a wireless power transmission apparatus and method using magnetic resonance according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선전력전송 장치는 무선전력송신 장치(이하, 송전기)(10)와 무선전력수신 장치(이하, 수전기)(20) 간에 비접촉 자기 공명 방식으로 전력을 전송한다.As shown in FIG. 1, the wireless power transmission apparatus of the present invention uses a non-contact magnetic resonance method between a wireless power transmitter (hereinafter, referred to as a transmitter) 10 and a wireless power receiver (hereinafter, referred to as a receiver) 20. Send it.

송전기(10)는 에너지 전송을 위해 송전 안테나부(50)를 이용하여 외부로 전자기장을 방사한다. 송전기(10)는 입력 전원(30)을 통해 필요한 구동 전력 및 전자기장의 방사를 위한 전력을 공급받는다.The transmitter 10 radiates an electromagnetic field to the outside using the transmission antenna unit 50 for energy transmission. The power transmitter 10 is supplied with the necessary driving power and power for radiation of the electromagnetic field through the input power source 30.

송전기(10)는 입력 전원(30)으로부터 입력된 AC 전원을 AC/DC 컨버터(12), 파워 증폭기(14), 임피던스 매칭 회로(16) 등을 이용하여 전자파 신호로 변환한 후, 송전 안테나부(50)를 통해 수전기(20)로 전송한다.The power transmitter 10 converts the AC power input from the input power supply 30 into an electromagnetic wave signal using the AC / DC converter 12, the power amplifier 14, the impedance matching circuit 16, and the like, and then the power transmission antenna Transmission to the power receiver 20 through the unit 50.

수전기(20)는 송전기(10)로부터 전송된 전자파 신호를 수신한다. 이를 위하여 수전기(20)는 수전 안테나부(60)를 구비하고 있으며, 이때, 수전 안테나부(60)의 공진 주파수는 송전 안테나부(50)의 공진 주파수와 동일하거나 이에 근접하다. 이 경우, 송전 안테나부(50)와 수전 안테나부(60) 간에는 공진 결합(resonant coupling)에 의해 에너지 전달 채널이 형성된다.The power receiver 20 receives the electromagnetic wave signal transmitted from the power transmitter 10. To this end, the power receiver 20 includes a power receiving antenna unit 60, wherein the resonant frequency of the power receiving antenna unit 60 is equal to or close to the resonant frequency of the power transmission antenna unit 50. In this case, an energy transfer channel is formed between the power transmitting antenna unit 50 and the power receiving antenna unit 60 by resonant coupling.

송전 안테나부(50)로부터 방출된 전자파는 에너지 전달 채널을 통해 수전 안테나부(60)로 전송되며, 수전 안테나부(60)를 통해 입력된 전자파는 수전기(20) 내에서 임피던스 매칭 회로(22) 및 정류기(24) 등을 통해 전력으로 변환된다. 변환된 전력은 수전기(20)에 연결된 부하 기기(40)로 전송되어 부하 기기(40)를 충전시키거나 구동 전력을 제공한다.Electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna unit 50 are transmitted to the power receiving antenna unit 60 through an energy transmission channel, and the electromagnetic waves input through the power receiving antenna unit 60 are impedance matching circuits 22 in the power receiver 20. ) And rectifier 24 and the like are converted into electric power. The converted power is transmitted to the load device 40 connected to the power receiver 20 to charge the load device 40 or provide driving power.

이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 장치의 송전 안테나부(50)와 수전 안테나부(60)의 세부 구성에 대해 설명하기로 한다.
Hereinafter, a detailed configuration of the power transmission antenna unit 50 and the power receiving antenna unit 60 of the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1의 무선 전력 전송 장치에서 송전 안테나부(50) 및 수전 안테나부(60)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선전력 전송 장치는 송전기(10)에 결합된 송전 안테나부(50) 및 수전기(20)에 결합된 수전 안테나부(60) 간에 자기 공명 방식을 이용하여 RF 신호의 형태로 전력을 전송한다.2 is a view for explaining the detailed configuration of the power transmission antenna unit 50 and the power receiving antenna unit 60 in the wireless power transmission apparatus of FIG. As shown in FIG. 2, the wireless power transmission apparatus uses a magnetic resonance method between a power transmitting antenna unit 50 coupled to the power transmitter 10 and a power receiving antenna unit 60 coupled to the power receiver 20. Transmits power in the form of a signal.

이를 위하여, 송전 안테나부(50)와 수전 안테나부(60)는 동일한 공진 주파수 또는 매우 근접한 공진 주파수를 가지며, 송전 안테나부(50)와 수전 안테나부(60) 간의 정합된 공진 상태에서 최적의 효율로 전력 전송이 이루어지도록 설계된다. To this end, the power transmitting antenna unit 50 and the power receiving antenna unit 60 have the same resonance frequency or very close resonance frequency, and the optimum efficiency in the matched resonance state between the power transmitting antenna unit 50 and the power receiving antenna unit 60. Is designed to allow power transfer to the

송전 안테나부(50)는 송전 안테나(52) 및 송전 공진안테나(54)를 포함한다. 송전 안테나(52) 또는 송전 공진안테나(54)는 루프 형태로 구현될 수 있다. 또한, 송전 공진안테나(54)는 스파이럴 루프 형상 또는 헬리컬 루프 형상일 수 있다. 송전 안테나(52)와 송전 공진안테나(54) 간에는 자기 유도 방식으로 전력을 전달할 수 있다.The power transmission antenna unit 50 includes a power transmission antenna 52 and a power transmission resonance antenna 54. The transmission antenna 52 or the transmission resonance antenna 54 may be implemented in a loop form. In addition, the transmission resonance antenna 54 may have a spiral loop shape or a helical loop shape. Power may be transmitted between the power transmitting antenna 52 and the power transmitting resonance antenna 54 in a magnetic induction manner.

마찬가지로, 수전 안테나부(60)는 상기 송전 안테나(52) 및 송전 공진안테나(54)에 각각 대응하는 수전 안테나(64) 및 수전 공진안테나(62)를 포함한다. 또한, 수전 안테나(64) 및 수전 공진안테나(62) 간에는 자기 유도 방식으로 전력을 전달할 수 있다.Similarly, the power receiving antenna unit 60 includes a power receiving antenna 64 and a power receiving resonance antenna 62 corresponding to the power transmission antenna 52 and the power transmission resonance antenna 54, respectively. In addition, power may be transferred between the power receiving antenna 64 and the power receiving resonance antenna 62 in a magnetic induction manner.

송전 안테나부(50)로부터 수전 안테나부(60)로의 전력 전송 과정은 아래의 일례와 같이 진행될 수 있다. 우선, 송전부(10)를 통해 전력이 송전 안테나부(50)의 송전 안테나(52)로 여기되며, 송전 안테나(52)로 여기된 전력은 송전 공진안테나(54)에 자기 유도 방식으로 전달된다.The power transmission process from the power transmitting antenna unit 50 to the power receiving antenna unit 60 may be performed as in the following example. First, power is excited through the power transmission unit 10 to the power transmission antenna 52 of the power transmission antenna unit 50, and the power excited by the power transmission antenna 52 is transmitted to the power transmission resonance antenna 54 in a magnetic induction manner. .

송전 공진안테나(54)와 수전 공진안테나(62)는 동일하거나 근접한 공진 주파수에서 상호 공진하여 에너지 전달 채널을 형성한다. 송전 공진안테나(54)에 전달된 전력은 에너지 전달 채널을 통해 수전 공진안테나(62)로 전송되고, 수전 공진안테나(62)로부터 수전 안테나(64)로 자기 유도 방식을 통해 전달된다.
The power transmission resonance antenna 54 and the power reception resonance antenna 62 mutually resonate at the same or adjacent resonance frequencies to form an energy transfer channel. Power transmitted to the transmission resonance antenna 54 is transmitted to the power reception resonance antenna 62 through an energy transmission channel, and is transmitted from the power reception resonance antenna 62 to the power reception antenna 64 through magnetic induction.

다음으로, 무선전력전송 기능과 NFC 기능을 구비한 무선전력수신 장치를 설명하기로 한다.Next, a wireless power receiver having a wireless power transmission function and an NFC function will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈과 NFC 모듈을 구비한 무선전력수신 장치의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a wireless power receiver having a wireless power transmission module and an NFC module according to an embodiment of the present invention.

도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 장치는 무선전력송신 장치(송전기)와 무선전력수신 장치(수전기)로 이루어지며, 여기서, 무선전력수신 장치는 모바일 단말에 결합되어 구현될 수 있다.In Figure 1, the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention is composed of a wireless power transmitter (transmitter) and a wireless power receiver (receiver), where the wireless power receiver is coupled to the mobile terminal Can be implemented.

도 3에 도시된 바와 같이, 무선전력수신 장치는 무선전력전송 모듈(200) 이외에 NFC 모듈(100)을 더 포함할 수 있다. 또한, 무선전력수신 장치는 무선전력전송 모듈(200)과 전기적으로 연결되는 수전 안테나(400) 및 자기 공명 방식의 급전 루프로 사용되는 수전 공진안테나(500)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the wireless power receiver may further include an NFC module 100 in addition to the wireless power transmission module 200. The wireless power receiver may further include a power receiving antenna 400 electrically connected to the wireless power transmission module 200 and a power receiving resonance antenna 500 used as a power feeding loop of a magnetic resonance method.

이때, 상기 수전 안테나(400) 및 수전 공진안테나(500)는 일정한 간격으로 이격된 이중 루프 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 수전 안테나(400) 및 수전 공진안테나(500)로 형성되는 이중 루프 형상에서 수전 안테나(400)의 내부 루프와 수전 공진안테나(500)의 외부 루프 사이의 간격 조절을 통해 무선전력전송 모드에서 임피던스 매칭을 조절할 수 있다.In this case, the power receiving antenna 400 and the power receiving resonance antenna 500 may be implemented in a double loop shape spaced at regular intervals. In addition, in a dual loop shape formed of the power receiving antenna 400 and the power receiving resonance antenna 500, the wireless power transmission mode is controlled by adjusting the distance between the inner loop of the power receiving antenna 400 and the outer loop of the power receiving resonance antenna 500. Impedance matching can be adjusted.

한편, 수전 안테나(400)는 NFC 안테나로 사용될 수 있다. 이때, NFC 안테나는 NFC 리더용 안테나와 NFC 태그용 안테나가 적층 구조로 통합된 이중안테나 구조일 수 있다. 이 경우, PCB 또는 필름의 양면에 각각 형성될 수 있다.On the other hand, the power receiving antenna 400 may be used as an NFC antenna. In this case, the NFC antenna may be a dual antenna structure in which the antenna for the NFC reader and the antenna for the NFC tag are integrated in a stacked structure. In this case, it may be formed on both sides of the PCB or the film, respectively.

NFC 모드에서 수전 안테나(400)는 NFC 모듈(100)에 의해 제어된다. 사용자 또는 모바일 단말 상의 어플의 동작에 의해 NFC 기능이 요청되면 모바일 단말의 AP는 NFC 모듈(100)을 동작시키며, 모드 제어부(300)는 NFC 모듈(100)의 동작을 감지하면 안테나의 동작 모드를 NFC 모드로 변경시킨다. NFC 모드가 유지되는 동안 수전 안테나(400)는 NFC 안테나로 동작될 수 있다.In the NFC mode, the power receiving antenna 400 is controlled by the NFC module 100. When the NFC function is requested by the user or the operation of the application on the mobile terminal, the AP of the mobile terminal operates the NFC module 100, and the mode controller 300 detects the operation of the NFC module 100 to determine the operation mode of the antenna. Change to NFC mode. While the NFC mode is maintained, the power receiving antenna 400 may be operated as an NFC antenna.

또한, 수전 안테나(400)는 무선전력전송 모듈(200)과 연동되어 동작할 수 있다. 모바일 단말 상에서 무선전력전송 기능이 활성화되면, 모바일 단말의 AP는 무선전력전송 모듈(200)을 동작시키며, 모드 제어부(300)는 무선전력전송 모듈(200)의 동작이 감지되면 수전 안테나(400)의 동작 모드를 무선전력전송 모드로 전환시킨다. 무선전력전송 모드가 유지되는 동안 수전 안테나(400)는 무선전력전송용 안테나로 동작할 수 있다.In addition, the power receiving antenna 400 may operate in conjunction with the wireless power transmission module 200. When the wireless power transmission function is activated on the mobile terminal, the AP of the mobile terminal operates the wireless power transmission module 200, and the mode controller 300 receives the reception antenna 400 when the operation of the wireless power transmission module 200 is detected. Switch the operation mode to the wireless power transfer mode. While the wireless power transmission mode is maintained, the power receiving antenna 400 may operate as an antenna for wireless power transmission.

한편, 상기의 NFC 모듈(100) 또는 무선전력전송 모듈(200)의 동작 여부를 모드 제어부(300)에서 제어하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 모드 제어부(300)는 NFC 모드인 경우에 NFC 모듈(100)을 ON 상태로 변경하고, 수전 안테나(400)를 NFC용 안테나로 동작하도록 제어할 수 있다. 또한, 모드 제어부(300)는 무선전력전송 모드인 경우에 무선전력전송 모듈(200)을 ON 상태로 변경하고, 수전 안테나(400)를 무선전력 수전 코일로 동작하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the mode controller 300 may control whether the NFC module 100 or the wireless power transmission module 200 is operated. For example, the mode control unit 300 may change the NFC module 100 to the ON state in the NFC mode, and control the power reception antenna 400 to operate as the NFC antenna. In addition, the mode control unit 300 may change the wireless power transmission module 200 to the ON state in the wireless power transmission mode, and control the power receiving antenna 400 to operate as a wireless power receiving coil.

한편, 상기의 NFC 모듈(100), 무선전력전송 모듈(200) 및 모드 제어부(300)는 하나의 IC 칩으로 구현될 수 있다.On the other hand, the NFC module 100, the wireless power transmission module 200 and the mode control unit 300 may be implemented as a single IC chip.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 무선전력수신 장치는 NFC 안테나를 자기 공명 방식의 무선전력전송 급전 안테나로 사용할 수 있어서, 무선전력수신 장치가 탑재되는 모바일 장치의 공간 활용도를 높일 수 있으며, 모바일 장치의 크기를 줄일 수 있다.Through such a configuration, the wireless power receiver of the present invention can use the NFC antenna as a wireless power transmission antenna of the magnetic resonance method, thereby increasing the space utilization of the mobile device equipped with the wireless power receiver, the mobile device Can reduce the size.

또한, 본 발명의 무선전력수신 장치는 수전 안테나부를 구성하는 수전 안테나(400)와 수전 공진안테나(500)가 서로 중첩되지 않아서, 상호 간섭에 의해 발생될 수 있는 NFC 성능 저하 문제를 해결할 수 있다.In addition, the wireless power receiver of the present invention does not overlap the power receiving antenna 400 and the power receiving resonance antenna 500 constituting the power receiving antenna unit, thereby solving the NFC performance degradation problem that may be caused by mutual interference.

이하에서, 본 발명의 무선전력수신 장치의 NFC 모듈(100), 무선전력전송 모듈(200) 및 모드 제어부(300)의 세부 구성을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, detailed configurations of the NFC module 100, the wireless power transmission module 200, and the mode controller 300 of the wireless power receiver of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신 장치의 세부 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of a wireless power receiver according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력수신 장치는 NFC 기능을 수행하는 NFC 모듈(100) 및 무선전력전송 기능을 수행하는 무선전력전송 모듈(200)을 포함하며, 무선전력전송을 위하여 수전 안테나(400), 수전 공진안테나(500)로 구성된 수전 안테나부를 포함한다.As shown in FIG. 4, the wireless power receiver according to an embodiment of the present invention includes an NFC module 100 performing an NFC function and a wireless power transmission module 200 performing a wireless power transmission function. It includes a power receiving antenna unit consisting of the power receiving antenna 400, the power receiving resonance antenna 500 for wireless power transmission.

또한, 수전 안테나(400)는 모드 제어부(300)에 의해 NFC 모듈(100) 또는 무선전력전송 모듈(200)과 연동되어 각각 NFC 안테나 또는 무선전력전송 급전 안테나로 동작할 수 있다.In addition, the power receiving antenna 400 may operate as an NFC antenna or a wireless power transmission antenna by interlocking with the NFC module 100 or the wireless power transmission module 200 by the mode controller 300.

NFC 모듈(100)은 NFC 임피던스 매칭부(110), NFC 트랜시버(120), NFC 제어부(130)를 포함할 수 있다.The NFC module 100 may include an NFC impedance matching unit 110, an NFC transceiver 120, and an NFC controller 130.

NFC 임피던스 매칭부(110)는 수전 안테나(400)와 NFC 트랜시버(120) 사이에 설치되어, 수전 안테나(400)와 NFC 트랜시버(120) 사이의 임피던스를 정합시킬 수 있다.The NFC impedance matching unit 110 may be installed between the power receiving antenna 400 and the NFC transceiver 120 to match the impedance between the power receiving antenna 400 and the NFC transceiver 120.

NFC 트랜시버(120)는 베이스밴드 처리부와 통신규약 처리회로, 레지스터 파일, UART 직렬 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 상기의 NFC 트랜시버(120)의 각 구성요소들에 대해서는 공지된 기술에 상응하는 바, 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.The NFC transceiver 120 may include a baseband processor, a communication protocol processing circuit, a register file, a UART serial interface, and the like. Each component of the NFC transceiver 120 corresponds to a known technology, and thus description thereof will be omitted.

NFC 제어부(130)는 NFC 트랜시버(120)와 연결되어 NFC 트랜시버(120)의 전체적인 동작을 제어한다. 또한, NFC 제어부(130)는 인터페이스부(600)를 통해 외부의 호스트와 통신을 수행할 수 있다.The NFC controller 130 is connected to the NFC transceiver 120 to control the overall operation of the NFC transceiver 120. In addition, the NFC controller 130 may communicate with an external host through the interface unit 600.

무선전력전송 모듈(200)은 임피던스 매칭부(210), 정류부(220), 필터링부(230), 전압제어부(240) 및 충전부(250)를 포함할 수 있다.The wireless power transmission module 200 may include an impedance matching unit 210, a rectifying unit 220, a filtering unit 230, a voltage control unit 240, and a charging unit 250.

임피던스 매칭부(210)는 수전 안테나(400)와 정류부(220) 사이에 설치되어 상기 수전 안테나(400)와 정류부(220) 사이의 임피던스를 매칭시킬 수 있다.The impedance matching unit 210 may be installed between the power receiving antenna 400 and the rectifying unit 220 to match the impedance between the power receiving antenna 400 and the rectifying unit 220.

정류부(220)는 수전 안테나부를 통해 입력되는 RF 신호를 반파 정류 형태로 정류하여 비교류(DC) 전력으로 정류시킨다. 필터링부(230)는 상기 정류부(220)에서 생성된 DC 신호로부터 고주파 노이즈 성분을 제거하고, 고주파 링잉 현상을 감소시켜서 정류 회로의 효율을 개선시킨다. 전압 제어부(240)는 정류부(220)를 거치며 생성된 DC 에너지 신호를 부하 기기에서 사용 가능한 전압으로 변환시킨다. 충전부(250)는 상기의 구성 요소들을 거치며 변환된 전력을 전송하여 부하기기를 충전한다.The rectifying unit 220 rectifies the RF signal input through the power receiving antenna unit in the form of half-wave rectifying and rectifies the RF signal into non-current power. The filtering unit 230 removes high frequency noise components from the DC signal generated by the rectifier 220 and reduces high frequency ringing to improve efficiency of the rectifying circuit. The voltage controller 240 converts the DC energy signal generated through the rectifier 220 into a voltage usable by the load device. The charger 250 charges the load by transmitting the converted power through the above components.

또한, 무선전력전송 모듈(200)은 상기 충전부(250)의 동작 상태 및 충전부(250)에 의해 충전중인 외부의 부하기기의 충전 상태를 감지하여 이를 무선전력전송 제어부(270)로 전달하는 충전상태 감지부(260), 충전상태 감지부(260)로부터 전달받은 충전상태 정보를 이용하여 충전을 제어하는 무선전력전송 제어부(270) 및 외부로부터 제어 메시지를 수신하여 무선전력전송 제어부(270)로 전송하는 통신부(280)를 더 포함할 수 있다.
In addition, the wireless power transmission module 200 detects the operation state of the charging unit 250 and the charging state of the external load device being charged by the charging unit 250 and transfers it to the wireless power transmission control unit 270. The wireless power transmission controller 270 controls the charging by using the charging state information received from the sensor 260, the charging state detector 260, and receives a control message from the outside and transmits the control message to the wireless power transmission controller 270. The communication unit 280 may further include.

도 5에는 본 발명의 모바일 단말에 상기 수전 안테나부를 장착한 모습이 일 예로서 도시되어 있다.5 illustrates an example in which the power receiving antenna unit is mounted on the mobile terminal of the present invention.

도 5에서, 모바일 단말의 후면에 수전 안테나(400)와 수전 공진안테나(500)의 이중 루프 구조로 형성된 수전 안테나부가 장착되어 있다. 수전 안테나부는 모바일 단말의 배터리의 상부에 중첩되도록 형성될 수 있으며, 안테나 루프의 직경을 최대화하고 루프를 이루는 권선들의 횟수 및 권선간 커패시턴스를 감소시키기 위하여 배터리의 외측을 따라서 가능한 넓게 루프가 형성될 수 있다.In FIG. 5, a power receiving antenna unit formed in a double loop structure of the power receiving antenna 400 and the power receiving resonance antenna 500 is mounted on the rear of the mobile terminal. The power receiving antenna unit may be formed to overlap the top of the battery of the mobile terminal, and the loop may be formed as wide as possible along the outside of the battery to maximize the diameter of the antenna loop and reduce the number of windings and the capacitance between the windings. have.

이 경우, 수전 안테나부는 PCB 또는 필름의 양면에 중첩된 구조로 형성될 수 있으며, 모바일 단말의 후면 커버의 내부에 삽입 형성될 수 있다.
In this case, the power receiving antenna unit may be formed in a structure overlapping both sides of the PCB or film, it may be inserted into the rear cover of the mobile terminal.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (21)

듀얼 모드 무선전력수신 장치에 있어서,
제1안테나 및 제2안테나를 포함하는 안테나 모듈,
상기 제1안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈,
상기 안테나 모듈을 이용하여 공진 주파수의 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호를 출력 전력으로 변환하는 무선전력전송 모듈 및
상기 NFC 모듈 및 상기 무선전력전송 모듈의 동작 여부에 기초하여 상기 제1안테나의 동작 모드를 변경하는 모드 제어부
를 포함하는 듀얼 모드 무선전력수신 장치.In the dual mode wireless power receiver,
An antenna module comprising a first antenna and a second antenna,
NFC module for performing NFC communication using the first antenna,
A wireless power transmission module for receiving an RF signal of a resonant frequency using the antenna module and converting the RF signal into output power;
A mode controller for changing an operation mode of the first antenna based on whether the NFC module and the wireless power transmission module are operated;
Dual mode wireless power receiving device comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 모드 제어부는 상기 NFC 모듈이 동작하는 경우에는 상기 제1안테나를 NFC 안테나로 동작시키는 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
The mode control unit is a dual mode wireless power receiver for operating the first antenna as the NFC antenna when the NFC module is operating. 제 1 항에 있어서,
상기 모드 제어부는 상기 무선전력전송 모듈이 동작하는 경우에는 상기 제1안테나를 무선전력전송 수전 코일로 동작시키는 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
And the mode control unit operates the first antenna as a wireless power transmission receiver coil when the wireless power transmission module is operating. 제 1 항에 있어서,
상기 안테나 모듈에서, 상기 제1안테나는 루프 형상으로 형성되며, 상기 제2안테나는 상기 제1안테나의 상기 루프 형상의 내측에 형성되는 스파이럴 루프 형상 또는 헬리컬 루프 형상의 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
In the antenna module, the first antenna is formed in a loop shape, the second antenna is a spiral loop shape or a helical loop shape dual mode wireless power reception device is formed inside the loop shape of the first antenna. 제 4 항에 있어서,
상기 제1안테나와 상기 제2안테나 사이의 간격을 조절하여 임피던스를 매칭시키는 듀얼 모드 무선전력수신 장치.5. The method of claim 4,
The dual mode wireless power receiver for matching the impedance by adjusting the interval between the first antenna and the second antenna. 제 1 항에 있어서,
상기 무선전력전송 모듈은,
상기 안테나 모듈을 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하는 정류부,
상기 안테나 모듈과 상기 정류부 사이에 위치하여 상기 안테나 모듈과 상기 정류부 사이의 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부 및
상기 정류부에서 정류된 정류 신호로부터 노이즈 성분을 필터링하는 필터링부를 더 포함하는, 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
The wireless power transmission module,
Rectifier for rectifying the RF signal input through the antenna module,
An impedance matching unit positioned between the antenna module and the rectifying unit to match an impedance between the antenna module and the rectifying unit;
The dual mode wireless power receiving apparatus further comprises a filtering unit for filtering a noise component from the rectified signal rectified by the rectifier. 제 1 항에 있어서,
상기 NFC 모듈은,
외부 호스트와 통신하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 트랜시버,
상기 외부 호스트와의 통신을 위한 인터페이스부 및
상기 NFC 트랜시버 및 상기 제1안테나의 사이에 위치하여 상기 NFC 트랜시버와 상기 제1안테나 사이의 임피던스를 매칭시키는 NFC 임피던스 매칭부
를 더 포함하는, 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
The NFC module,
NFC transceiver to communicate with an external host to perform NFC communication,
An interface unit for communicating with the external host;
NFC impedance matching unit located between the NFC transceiver and the first antenna to match the impedance between the NFC transceiver and the first antenna
Further comprising, a dual mode wireless power reception device. 제 1 항에 있어서,
상기 출력 전력을 이용하여 외부의 부하 기기를 충전하는 충전부를 더 포함하는 듀얼 모드 무선전력수신 장치.The method of claim 1,
The dual mode wireless power receiver further comprising a charging unit for charging an external load device by using the output power. 자기 공명 무선전력전송 장치에 있어서,
자기 공명에 의해 전력을 RF 신호로 변환하여 송신하는 무선전력송신 장치 및
상기 무선전력송신 장치와 동일한 공진 주파수로 공진하는 무선전력수신 장치를 포함하고,
상기 무선전력수신 장치는,
상기 무선전력송신 장치의 송전 공진안테나로부터 상기 RF 신호를 수신하는 수전 공진안테나,
자기 유도에 의해 상기 수전 공진안테나로부터 상기 RF 신호를 전달받는 수전 안테나,
상기 수전 안테나를 통해 입력된 상기 RF 신호를 충전 전력으로 변환하는 무선전력전송 모듈,
상기 수전 안테나의 동작 모드를 변경하는 모드 제어부 및
상기 수전 안테나를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈
을 포함하며,
상기 모드 제어부는 상기 NFC 모듈이 동작중인 경우에 상기 수전 안테나를 NFC 안테나로 동작시키는, 자기 공명 무선전력전송 장치.In the magnetic resonance wireless power transmission device,
Wireless power transmission apparatus for converting the power into an RF signal by magnetic resonance and transmitting
And a wireless power receiver which resonates at the same resonance frequency as the wireless power transmitter,
The wireless power receiver,
A power receiving resonance antenna for receiving the RF signal from a power transmission resonance antenna of the wireless power transmission apparatus;
A power receiving antenna receiving the RF signal from the power receiving resonance antenna by magnetic induction,
A wireless power transmission module for converting the RF signal input through the power receiving antenna into charging power;
A mode controller for changing an operation mode of the power receiving antenna;
NFC module for performing NFC communication using the power receiving antenna
/ RTI >
The mode control unit is a magnetic resonance wireless power transmission apparatus for operating the power receiving antenna as the NFC antenna when the NFC module is in operation. 제 9 항에 있어서,
상기 수전 공진안테나는 상기 수전 안테나의 내측에 형성되며, 스파이럴 루프 형상 또는 헬리컬 루프 형상 중 어느 하나인, 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 9,
The power receiving resonance antenna is formed inside the power receiving antenna, and the magnetic resonance wireless power transmission device of any one of a spiral loop shape or a helical loop shape. 제 9 항에 있어서,
상기 수전 안테나 및 상기 수전 공진안테나는 서로 일정 간격으로 이격된 이중 루프 형상으로 구현되는, 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 9,
The power receiving antenna and the power receiving resonance antenna is implemented in a double loop shape spaced apart from each other, magnetic resonance wireless power transmission apparatus. 제 11 항에 있어서,
상기 수전 안테나 및 상기 수전 공진안테나 사이의 상기 간격을 조절하여 임피던스를 매칭시키는 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 11,
Magnetic resonance wireless power transmission apparatus for matching the impedance by adjusting the interval between the power receiving antenna and the power receiving resonance antenna. 제 9 항에 있어서,
상기 무선전력전송 모듈은,
상기 수전 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 RF-DC 컨버터,
상기 수전 안테나와 상기 RF-DC 컨버터 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부 및
상기 생성된 DC 신호를 필터링하여 고주파 노이즈를 제거하는 필터링부
를 더 포함하는 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 9,
The wireless power transmission module,
An RF-DC converter configured to generate a DC signal by rectifying the RF signal input through the power receiving antenna;
An impedance matching unit performing impedance matching between the power receiving antenna and the RF-DC converter;
Filtering unit to remove the high frequency noise by filtering the generated DC signal
Magnetic resonance wireless power transmission device further comprising. 제 9 항에 있어서,
상기 NFC 모듈은,
상기 수전 안테나를 통해 NFC 통신을 수행하는 NFC 트랜시버,
상기 NFC 트랜시버와 외부의 호스트와의 통신 채널을 제공하는 인터페이스부 및
상기 NFC 트랜시버 및 상기 수전 안테나 간의 임피던스를 매칭시키는 NFC 임피던스 매칭부를 더 포함하는 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 9,
The NFC module,
NFC transceiver for performing NFC communication through the power receiving antenna,
An interface unit providing a communication channel between the NFC transceiver and an external host;
Magnetic resonance wireless power transmission apparatus further comprises an NFC impedance matching unit for matching the impedance between the NFC transceiver and the power receiving antenna. 제 9 항에 있어서,
상기 출력 전력을 이용하여 외부의 부하 기기를 충전하는 충전부를 더 포함하는 자기 공명 무선전력전송 장치.The method of claim 9,
Magnetic resonance wireless power transmission apparatus further comprises a charging unit for charging an external load device by using the output power. 무선으로 충전되는 모바일 단말에 있어서,
모바일 단말에 전원을 공급하는 배터리,
특정한 공진 주파수의 RF 신호를 수신하는 안테나부,
상기 안테나부에서 수신된 상기 RF 신호를 전력으로 변환하여 상기 배터리에 전달하는 무선 전력 충전부 및
상기 안테나부를 이용하여 NFC 통신을 수행하는 NFC 모듈
을 포함하며,
상기 안테나부는 외부의 송전 장치의 송전 안테나와 동일한 공진 주파수를 가지며,
상기 안테나부는, 상기 송전 안테나와의 자기 공명에 의해 형성된 에너지 전달 채널을 통해 RF 신호를 전달받은 수전 공진안테나 및 상기 수전 공진안테나로부터 자기 유도에 의해 상기 RF 신호를 전달받는 수전 안테나를 더 포함하는, 모바일 단말.In the mobile terminal is wirelessly charged,
A battery for powering a mobile terminal,
An antenna unit for receiving an RF signal having a specific resonance frequency;
A wireless power charging unit converting the RF signal received from the antenna unit into electric power and transferring the converted RF signal to the battery;
NFC module for performing NFC communication using the antenna unit
/ RTI >
The antenna unit has the same resonance frequency as the power transmission antenna of the external power transmission device,
The antenna unit may further include a power receiving resonance antenna receiving an RF signal through an energy transmission channel formed by magnetic resonance with the power transmission antenna and a power receiving antenna receiving the RF signal by magnetic induction from the power receiving resonance antenna. Mobile terminal. 제 16 항에 있어서,
상기 NFC 모듈은 상기 수전 안테나를 NFC 안테나로 이용하여 NFC 통신을 수행하는, 모바일 단말.17. The method of claim 16,
The NFC module is a mobile terminal for performing NFC communication using the power receiving antenna as an NFC antenna. 제 17 항에 있어서,
상기 수전 안테나는 상기 NFC 모듈이 동작중인 경우에는 NFC 안테나로 동작하고, 상기 무선 전력 충전부가 동작중인 경우에는 자기 공명 수전 코일로 동작하는, 모바일 단말.The method of claim 17,
The power receiver antenna operates as an NFC antenna when the NFC module is operating, and operates as a magnetic resonance receiver coil when the wireless power charger is in operation. 제 18 항에 있어서,
상기 수전 안테나의 동작 모드를 제어하는 모드 제어부를 더 포함하는, 모바일 단말.The method of claim 18,
The mobile terminal further comprises a mode control unit for controlling the operation mode of the power receiving antenna. 제 16 항에 있어서,
상기 수전 안테나 및 상기 수신 공진 안테나는 일정 간격으로 이격된 이중 루프 형상인, 모바일 단말.17. The method of claim 16,
The receiving antenna and the receiving resonant antenna is a mobile terminal having a double loop shape spaced apart at regular intervals. 제 16 항에 있어서,
상기 무선 전력 충전부는,
상기 수전 안테나를 통해 입력되는 상기 RF 신호를 정류하여 DC 신호를 생성하는 정류부,
상기 수전 안테나와 상기 정류부 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부 및
상기 생성된 DC 신호로부터 노이즈를 필터링하는 필터링부
를 더 포함하는, 모바일 단말.
17. The method of claim 16,
The wireless power charging unit,
A rectifier for rectifying the RF signal input through the power receiving antenna to generate a DC signal;
An impedance matching unit performing impedance matching between the power receiving antenna and the rectifying unit;
Filtering unit for filtering noise from the generated DC signal
Further comprising, a mobile terminal.
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