KR20220003451A

KR20220003451A - Q-팩터 검출 방법

Info

Publication number: KR20220003451A
Application number: KR1020210080561A
Authority: KR
Inventors: 청 강 덩
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 아메리카 인크.
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-01-10
Also published as: US11437862B2; US20220014047A1; CN113890201A

Abstract

Q-팩터 측정이 있는 무선 송신기가 제시된다. 일부 실시예들에서, 무선 전력 송신기에서 측정 테스트를 수행하는 방법은 브릿지 회로에 대한 입력 전압을 조정하는 단계; 송신 코일 및 커패시터 회로를 포함하는 LC 발진 회로를 형성하도록 무선 전력 송신기에서의 트랜지스터들을 셋 업하는 단계; LC 발진 회로로부터의 VDET 정현파 전압을 측정하는 단계; 및 VDET 정현파 전압으로부터의 결과를 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 결과는 Q-팩터의 계산 및/또는 이물질의 존재의 결정일 수 있다.

Description

Q-팩터 검출 방법{A Q-FACTOR DETECTION METHOD}

본 발명의 실시예들은 무선 전력 시스템들에 그리고, 구체적으로는, Q-팩터(Quality Factor) 결정 방법에 관련된다.

통상적으로, 무선 전력 시스템은 시변 자기장을 생성하도록 구동되는 송신기 코일 및 시변 자기장에서 송신되는 전력을 수신하도록 송신기 코일에 대해 배치되는 수신기 코일을 포함한다. 시스템의 효율의 하나의 측정은 송신기 코일을 포함하는 공진 회로의 Q-팩터(Quality Factor)를 측정하는 것이다. 일반적으로, Q-팩터는, 사이클 당 회로로부터 소멸되는 에너지의 양에 관한 회로에 저장되는 에너지의 비율에 관련된 무차원 성능 지수로서 공진 회로에서 정의될 수 있다. 송신기에서의 공진 회로는 커패시턴스와 직렬로 연결되는 송신 코일을 통상적으로 포함하고, 직렬 회로는 구동 전압에 걸쳐 연결된다.

무선 전력 시스템에서 공진 회로의 Q-팩터를 결정하기 위한 다수의 이유들이 존재한다. 공진 회로는 수신기 시스템 및 생성된 전자기장의 필드에서의 이물질들에 의해 영향을 받는다. 결과적으로, 송신기 공진 회로의 Q-팩터를 모니터링하는 것은 이물질들의 표시로서 사용될 수 있다. 추가로, Q-팩터를 모니터링하는 것은 동작을 도울 수 있고 그 이유는, 공진 주파수의 함수이기 때문이며, Q-팩터는 공진 주파수를 결정하는 것을 도울 수 있다. 추가로, Q-팩터는 통신 방법들을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.

중요한 양태에서, Q-팩터는 FO(foreign object)의 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 전달된 무선 전력의 전력이 더 높아짐에 따라, 안전성이 점점 더 중요한 요인이 된다. 시변 자기장의 존재에서의 FO 객체는 위험한 레벨로 가열될 수 있다. Q-팩터를 측정하는 것은 전력 전달 국면에 진입하기 전에 FO의 존재의 결정을 허용한다.

무선 전력 송신기에서 Q-팩터를 측정하는 현재의 방법들은 복잡할 수 있다. 결과적으로, 무선 시스템에서의 Q-팩터의 더 양호한 결정에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명의 일부 실시예들에 따르면, Q-팩터 측정이 있는 무선 송신기가 제시된다. 일부 실시예들에 따른 무선 전력 송신기는 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 송신 코일; 입력 전압과 접지 사이에 연결되는 하프 브릿지 회로- 하프 브릿지 회로는 제1 노드에 연결됨 -; 송신 코일에 연결되는 복수의 커패시터들을 갖는 커패시터 회로; 커패시턴스 회로 및 송신 코일에 연결되는 측정 회로; 및 측정 회로 및 하프 브릿지 회로에 연결되는 송신 구동기를 포함하고, 측정 테스트 동안, 송신 구동기는 송신 코일 및 커패시터 회로로 LC 발진 회로를 형성하도록 하프 브릿지 회로를 구성하고, LC 발진 회로에서의 정현파 전압을 모니터링하고, 정현파로부터의 결과를 결정한다. 이러한 결과는 Q-팩터의 계산 및/또는 이물질의 존재의 결정일 수 있다.

일부 실시예들에서, 무선 전력 송신기에서 측정 테스트를 수행하는 방법은 브릿지 회로에 대한 입력 전압을 조정하는 단계; 송신 코일 및 커패시터 회로를 포함하는 LC 발진 회로를 형성하도록 무선 전력 송신기에서의 트랜지스터들을 셋 업하는 단계; LC 발진 회로로부터의 VDET 정현파 전압을 측정하는 단계; 및 VDET 정현파 전압으로부터의 결과를 결정하는 단계를 포함한다.

이러한 그리고 다른 실시예들이 다음의 도면들에 관하여 아래에 추가로 논의된다.

도 1a는 무선 전력 송신 시스템을 예시한다.
도 1b는 Q-팩터의 결정을 예시한다.
도 2는 종래의 Q-팩터 측정 방법들로 Q 팩터를 측정하기 위해 구성되는 송신기 회로를 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 주파수 스위핑에 의한 Q-팩터 결정을 예시한다.
도 4a 및 도 4b는 링잉 감쇠에 의한 Q-팩터 결정을 예시한다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 일부 실시예들에 따른 송신기에서의 Q-팩터의 측정을 예시한다.
도 6은 도 5a, 도 5b, 및 도 5c에 예시되는 바와 같은 측정의 실시예를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 도 5a, 도 5b, 및 도 5c에 예시되는 바와 같은 측정의 다른 실시예를 예시한다.

다음의 설명에서는, 본 발명의 일부 실시예들을 설명하는 구체적 상세사항들이 제시된다. 그러나, 해당 분야에서의 기술자에게는 일부 실시예들이 이러한 구체적 상세사항들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 본 명세서에 개시되는 구체적 실시예들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 의미된다. 해당 분야에서의 기술자는, 비록 본 명세서에 구체적으로 설명되지는 않더라도, 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 다른 요소들을 실현할 수 있다.

창의적인 양태들 및 실시예들을 예시하는 이러한 설명 및 첨부 도면들은 제한적인 것으로서 취해지지 않아야 하고, 청구항들은 보호되는 발명을 정의한다. 이러한 설명 및 청구항들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수 있다. 일부 사례들에서, 잘 알려진 구조들 및 기법들은 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 도시되거나 또는 설명되지 않았다.

하나의 실시예를 참조하여 상세히 설명되는 요소들 및 그것들의 연관된 양태들은, 실현 가능할 때마다, 그것들이 구체적으로 도시되거나 또는 설명되지 않은 다른 실시예들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 요소가 하나의 실시예를 참조하여 상세히 설명되고 제2 실시예를 참조하여 설명되지 않으면, 그 요소는 그럼에도 불구하고 제2 실시예에 포함되는 것으로서 청구될 수 있다.

도 1a는 전력의 무선 전달을 위한 시스템(100)을 예시한다. 도 1a에 예시되는 바와 같이, 무선 전력 송신기(102)는 자기장을 생성하기 위해 코일(106)을 구동한다. 전원(104)은 전력을 무선 전력 송신기(102)에 제공한다. 전원(104)은, 예를 들어, 배터리-기반 전원일 수 있거나 또는 교류 예를 들어 50Hz 표준 전원에서의 240V에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 무선 전력 송신기(102)는 통상적으로 무선 전력 표준들 중 하나에 따라, 통상적으로, 주파수들의 범위에서 코일(106)을 구동한다. 그러나, 이러한 것은 존재할 수 있는 임의의 표준에 무관하게 자기 코일들에 의해 전력 및/또는 정보를 전달하는 것이 실현 가능한 임의의 주파수에 적용가능할 수 있다.

A4WP(Alliance for Wireless Power) 표준 및 Wireless Power Consortium 표준, Qi 표준을 포함하는, 전력의 무선 송신을 위한 다수의 표준들이 존재한다. A4WP 표준 하에서는, 예를 들어, 약 6.78 MHz의 전력 송신 주파수에서 코일(106) 인근에 있는 다수의 충전 디바이스들에 50 와트까지의 전력이 유도적으로 송신될 수 있다. WPC(Wireless Power Consortium), Qi 사양 하에서는, 단일 디바이스를 디바이스의 공진 주파수에서 충전하기 위해 공진 유도 결합 시스템이 이용된다. Qi 표준에서, 코일(108)은 코일(106)과 가까이 근접하게 배치되는 반면, A4WP 표준에서, 코일(108)은 다른 충전 디바이스들에 속하는 다른 코일들과 함께 코일(106) 근처에 배치된다. 도 1a는 이러한 표준들 중 임의의 것 하에서 동작하는 일반화된 무선 전력 시스템(100)을 묘사한다. 유럽에서, 스위칭 주파수는 148kHz로 제한되었다.

도 1a에 추가로 예시되는 바와 같이, 코일(106)에 의해 생성되는 자기장은 코일(108)에 전류를 유도하고, 이는 수신기(110)에서 전력이 수신되는 것을 초래한다. 수신기(110)는 코일(108)로부터 전력을 수신하고, 모바일 디바이스의 배터리 충전기 및/또는 다른 컴포넌트들일 수 있는, 부하(112)에 전력을 제공한다. 수신기(110)는 수신된 AC 전력을 부하(112)에 대한 DC 전력으로 변환하기 위한 정류를 통상적으로 포함한다.

도 1b는 무선 전력 송신기(102)를 추가로 상세히 묘사한다. 많은 상황들에서, 트랜지스터들(116, 118, 120, 및 122)에 의해 형성되는 풀 브릿지 구동기에 걸쳐 커패시터(114)와 직렬로 송신 코일(106)이 연결된다. 도 1b에 도시되는 바와 같이, 입력 전압 V_in과 접지 사이에 직렬로 트랜지스터들(116 및 118)이 연결된다. 입력 전압 V_in과 접지 사이에 직렬로 트랜지스터들(120 및 122)이 또한 연결된다. 트랜지스터들(116 및 118) 사이의 노드(130)와 트랜지스터들(120 및 122) 사이의 노드(132) 사이에 송신 코일(106)이 연결된다. 송신 코일을 통한 전류는 트랜지스터들(120 및 118)이 오프인 동안 트랜지스터들(116 및 122)을 교대로 턴 온하는 것 및 트랜지스터들(116 및 122)이 오프인 동안 트랜지스터들(120 및 118)을 턴 온하는 것에 의해 구동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 코일은 트랜지스터(120)를 오프 상태로, 트랜지스터(122)를 온 상태로 두는 것, 및 교대로 트랜지스터들(116 및 118)을 턴 온하는 것에 의해 하프 브릿지 방식으로 구동될 수 있다.

비록 도 1b는 직렬 연결된 송신 코일(106) 및 커패시터(114)를 갖는 단순한 공진 회로가 있는 무선 전력 송신기(102)를 예시하더라도, 다른 더 복잡한 송신 코일 기술들이 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 예를 들어, A13 코일 토폴로지와 같은 멀티-코일 송신 코일이 사용될 수 있다. 그러나, 단순화의 목적들을 위해, 도 1b에 예시되는 공진 회로는 유익하다.

트랜지스터들(116, 118, 120, 및 122)은 송신기 구동기(126)에 의해 구동된다. 송신기 구동기(126)는 구동기 트랜지스터들(116, 118, 120, 및 122)에 각각 게이트 전압들 GA, GB, GC, 및 GD를 생성하는 단일 집적 회로일 수 있다. 도 1b에 도시되는 바와 같이, 측정 회로(124)는 송신 코일(106)과 커패시턴스(114) 사이의 노드(128)로부터의 신호들 뿐만 아니라 노드들(130 및 132)로부터의 신호들을 수신하도록 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정 회로(124)는 송신 구동기(126)에 신호들을 제공할 수 있으며, 이는 자체가 Q-팩터를 결정할 수 있다. 구동기(126)는 특정 주파수, 예를 들어, Q-팩터를 최대화하기 위해 구동 주파수를 수정하는 것에 의해 결정되는 공진 주파수에서 송신 코일(106)을 구동할 수 있다. 추가로, 측정 회로(124)는 텍스트화 동안 트랜지스터들(116, 118, 120, 및 122)의 상태들을 제어하기 위해 송신기 구동기(126)에 신호들을 제공할 수 있다.

Q-팩터는 송신 코일(106)에 걸치는 전압과 입력 전압 V_in의 비율로서 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, Q-팩터는 송신 코일(106)에 걸친, 즉, 노드들(130 및 128) 사이의 AC 신호의 진폭을 대략 측정하는 것에 의해 결정될 수 있으며, 이는 이물질의 존재를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 송신 구동기(126)는 이물질의 존재를 검출하기 위해 Q-팩터를 모니터링할 수 있다.

송신기 구동기(126)는 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, FPGA들(field programmable gate arrays), ASIC들(application specific integrated circuits) 등을 포함할 수 있다. 송신기 구동기(126)는 본 개시내용에서 설명되는 태스크들을 수행하기 위해 데이터 및 펌웨어 명령어들을 보유하기에 충분한 메모리, 휘발성 및 비-휘발성 양자 모두를 추가로 포함한다. 송신기 구동기(126)는 데이터, 전력, 및 다른 신호들의 통신을 허용하기 위해 인터페이스 및 다른 회로를 추가로 포함한다.

Q-팩터는 무선 전력 시스템들에서의 FOD(FO(foreign object) detection)에 중요할 수 있다. 많은 애플리케이션들, 예를 들어, 자동차 애플리케이션들에서, FOD 검출은 무선 전력 송신의 중요한 양태가 된다. 도 1a에 예시되는 이물질(140)과 같은 이물질의 존재는, 무선 전력 전달의 효율의 결핍을 표현하는 Q-팩터의 열화를 포함하는, 다수의 문제점들을 야기한다. 추가로, 이물질(140)은 무선 전력 전달 동안 가열될 수 있어, 화재 또는 다른 손상의 위험을 야기할 수 있다.

Q-팩터의 측정은, 주파수 스위핑 방법 및 링잉 감쇠 방법을 포함하는, 몇몇 기법들을 사용할 수 있다. 링잉 감쇠 방법은 이전에 출원된 출원 미국 출원 제15/998,784호의 주제이며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용된다. 그러나, 이러한 방법들 각각은, 아래에 추가로 논의되는 바와 같이, 단점들을 갖는다. 본 발명의 실시예들은 이러한 단점들 중 많은 것을 극복한다.

도 2는 도 1b에 예시되는 바와 같은 송신기(102)의 다른 묘사를 예시한다. 특히, 도 2는 송신 구동기(126)에 따라 직렬 연결된 송신 코일(106) 및 커패시턴스(114)를 구동하는 트랜지스터들(116 및 118)을 포함하는 구성을 예시한다. 일부 경우들에서, 무선 전력 송신기(102)가 하프 브릿지 구동 배열을 사용하는 경우, 트랜지스터(122)는 커패시터(114)로부터 접지로의 접속으로 치환될 수 있고, 트랜지스터(120)는 없을 수 있다. 일부 경우들에서, 이러한 구성은 트랜지스터(122)를 턴 온하는 것 및 트랜지스터(120)를 턴 오프하는 것에 의해 형성된다. 추가로, 도 2는 저항(202)을 예시하며, 이는 송신 코일(106)의 저항일 수 있다. 주파수 스위프 방법 또는 링잉 감쇠 방법에 따른 측정은 송신기 코일(106)과 커패시터(114) 사이의 노드(128)에서 전압 V0을 측정하는 것에 의해 Q-팩터를 측정한다.

도 3a 및 3b는 도 2에 예시되는 배열에서의 Q-팩터의 측정을 예시한다. 측정 동안 트랜지스터들(116 및 118)은 주파수들의 범위에 걸쳐 변하는 주파수들에서 펄스들을 생성한다. 예를 들어, 이러한 주파수는 약 100 kHz의 범위에서 변할 수 있다. 도 1b에 예시되는 바와 같이, 측정 회로(124)는 인덕터(106)에 걸치는 전압을 측정하며, 이는 노드(128)에서의 전압 V₀이다.

도 3a는 위에 논의된 주파수들 범위에 관한 주파수 스위프 동안 노드(128)에서 전압 V₀을 측정하기에 적절한 측정 회로(124)를 예시한다. 도 3a에 예시되는 바와 같이, 노드(128)에서의 전압 V₀는 다이오드(306)가 후속되는 차동 증폭기(304)에 입력된다. 다음으로 이러한 신호는 출력 전압 V_coil을 제공하기 위해 저항기(308) 및 커패시터(310)로 필터링된다. 일부 실시예들에서, 주파수 스위프는 프로세스 동안 각각의 단계 주파수에서 측정들을 행하는 주파수 범위를 통해 트랜지스터들(116 및 118)의 동작을 단계화하는 것에 의해 수행될 수 있다. 주파수 스위프는 송신기 구동기(126)에 의해 제어될 수 있다. 측정 회로(124)에 의해 생성되는 데이터는 송신 구동기(126)에 입력될 수 있으며, 이는 품질 팩터 Q를 결정하기 위해 이러한 데이터를 처리한다.

도 3b는 측정 회로(124)로부터의 출력 전압 V_coil을 주파수의 함수로서 예시한다. 예시되는 바와 같이, 최대 Q-팩터는 피크 V_peak에서 예시되며, 이는 주파수 ω₀에서 발생한다. 대역폭 BW는 3dB 감쇠 지점에서의 곡선의 폭에 의해 정의될 수 있다. 3dB 감쇠 지점들, 0.707*V_peak는, 주파수들 ω_-1 및 ω₁에서 발생한다. 결과적으로, 도 3b에 도시되는 바와 같이, BW=ω₁-ω_-1=2*(ω₁-ω₀)이다. 하나의 계산에서, 다음으로 품질 팩터 Q는 Q=ω₀/BW에 의해 주어질 수 있다. 대안적으로, 품질 팩터 Q는 또한 저 주파수(즉, DC) 전압 V₀로부터 계산될 수 있다, Q=V_peak/V₀이다.

Q를 결정하기 위한 기법은 몇몇 장점들을 갖는다. 첫째, 측정 회로(124)는 설계하기가 용이하다. 저항기(208), 저항 R, 및 커패시터(210), 커패시턴스 C에 의해 형성되는 필터는 설계하기가 비교적 용이하다. 그러나, 실현 가능한 애플리케이션들에서 피크 전압 V_peak를 찾아내는 것은 극도로 어렵다. V_peak 및 ω₀에서의 작은 차이는 이득에서의 큰 차이들 및 따라서 Q-팩터 Q의 계산에서의 큰 차이를 초래한다. 추가로, Q-팩터 Q를 계산하기 위해 데이터를 취하는 것은 통상적으로 긴 시간이 걸린다.

추가로, 주파수 스위핑 기법에 따른 측정은 측정 동안의 입력 전압 V_in의 안정성에 의존한다. 입력 전압 V_in의 불안정성은 Q-팩터의 결과적인 계산에서 큰 에러들을 초래할 수 있다.

추가로, 주파수가 ω₀에 또는 그 근처에 있을 때, 트랜지스터들(116 및 118)을 통한 전류는 높을 수 있으며, 이는 큰 측정 에러들로 이어지는 측정 회로(124)로의 큰 입력 리플을 초래할 수 있다. 추가로, 큰 전류는 양호한 브릿지 전원 소스를 요구한다. 일반적으로, 입력 전압 V_in은 전류를 감소시키기 위해 감소된다. 그러나, 작은 입력 전압 V_in은 또한 결과들에서의 더 높은 에러를 가져온다. 추가적으로, 이러한 기법 동안 사용되는 펄스들은 많은 고조파들을 포함할 수 있으며, 이는 또한 결과 정확도에 영향을 미친다.

또한, 이러한 문제점들 중 적어도 일부를 완화하기 위해, 송신기 구동기(126)에서 발생할 수 있는, 데이터를 처리하기 위한 펌웨어 설계는 매우 복잡하게 된다. 추가로, BW>20MHz에서 동작이 발생할 수 있기 때문에, 처리를 위한 회로의 비용이 더 높아진다. 이러한 쟁점들 전부는, 심지어 동일한 보드 상에서 수행되더라도, 측정의 불안정성을 초래한다. 몇몇 보드들에 걸치는 회로의 분포는 불안정성을 증가시킨다.

링잉 감쇠 방법은 직렬 연결된 송신 코일(106) 및 커패시터(114)를 포함하는 도 2에 예시되는 LC 탱크 회로(공진 회로)에서의 커패시터(114)를 충전 전압으로 충전하는 것을 포함하고, 자유-발진에서 공진 회로를 시작하는 것이 제공된다. 커패시터(128)에 걸치는 전압은 자유-발진에서 측정될 수 있고, 공진 주파수 및 Q-팩터는 그 데이터로부터 결정될 수 있다. 주파수 스위프 또는 큰 데이터베이스가 획득될 필요가 없다. 이러한 데이터는 주파수 스위핑 방법보다 더 빠르게 획득될 수 있고, 분석은 주파수 스위프 기법에 의해 제공되는 것보다 더 정확하게 그리고 더 빠르게 달성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 링잉 감쇠에 의해 Q-팩터를 결정하는 것을 예시한다. 도 4a는 링잉 감쇠를 측정하기에 적절한 측정 회로(124)를 예시한다. 측정 회로(124)로부터의 출력은, 예를 들어, 송신 구동기(126)에 입력될 수 있으며, 이는 Q-팩터를 결정하기 위해 데이터를 처리한다. 위에 논의된 바와 같이, 프로세스는 송신기 구동기(126)가 커패시터(114)를 충전하기 위해 트랜지스터(116)를 턴 온하는 것 및 트랜지스터(118)를 턴 오프하는 것으로 시작한다. 시간 t=0에서, 트랜지스터(116)는 턴 오프되고, 트랜지스터(118)는 턴 온되며, LC 탱크는 발진하는 것이 허용된다. 측정 회로(124)로부터의 데이터가 처리된다.

도 4a에 도시되는 바와 같이, 측정 회로(124)는 다이오드(402)로의 노드(128)에서 전압 V(t)를 수신한다. 커패시터들(406 및 412) 및 저항기들(408 및 410)을 포함하는 필터(404)가 다음으로 제공된다. 출력 V_coil(t)는 송신 코일(106) 및 커패시터(114)에 의해 형성되는 LC 회로로부터의 발진 전압으로부터 초래되는 시변 전압이다.

도 4b는 LC 회로가 송신 코일(106) 및 커패시터(114)에 의해 형성되는 동안 전압 V_coil(t)를 예시한다. 시간 t=0에서, 전압 V_coil(t)는 U₀로서 지정될 수 있다. 시변 파형(420)은 차수의 선형 동차 미분 방정식(linear homogeneous differential equation of order)으로서 일반적으로 모델링되고, 이는 다음과 같은 해를 일반적으로 갖고

,

여기서, U₀는 시간 t=t₀ V_coil(t₀)에서의 전압이고,

는 자유-발진 동안의 위상 상수들이고, ω는 공진 주파수 2πf₀이고, Q는 공진 회로의 품질 팩터이고, t는 시간이다. 대부분의 경우들에서, Q는 V_coil(t)의 값이 다음이 되기에 충분히 크다

.

결과적으로, 공진 주파수 f₀는 파형(422)의 지수적으로 감쇠하는 코사인 함수의 연속적인 발진들 사이의 시간으로부터 직접 결정될 수 있다.

도 4b에 추가로 예시되는 바와 같이, 진폭 포락선(422), V_env(t)는, 위에 논의된 바와 같이, 다음에 의해 주어지는 지수적 감쇠이다

.

결과적으로, 공진 주파수 f₀가 알려지고, 따라서 주파수 ω가 알려지기 때문에, Q-팩터 Q는 지수적 감쇠 곡선(또는 포락선 곡선)(420)으로부터 결정될 수 있다. 특히, Q를 결정하는 하나의 방법은 시간 t₀ 후에 시간 t₁을 선택하고, 시간 t₁에서의 포락선의 값, V_env(t₁)을 결정하고, Q의 값을 결정하는 것이며, 이는 V_env(t)에 대한 위 방정식으로부터 다음에 의해 주어진다

.

결과적으로, Q-팩터는, LC 회로가 발진하기 시작하는 시간인, 시간 t₀에서 커패시터(114)가 완전히 충전되는 동안 초기 전압을 측정하는 것에 의해 시작할 수 있다. 다음으로 포락선 전압의 제2 측정은 시간 t₀ 다음의 시간 t₁에서 취해진다. 다음으로 Q-팩터가 위에 설명된 바와 같이 계산될 수 있다.

링잉 감쇠 방법은 더 안정적인 측정을 초래한다. 이러한 측정은 짧은 시간(예를 들어, 약 1 ms)에 수행된다. 이러한 측정은 입력 전압 V_in에 의존하지 않고, 따라서 주파수 스위프 측정에서의 문제점일 수 있는 높은 전류들 또는 입력 전압 V_in의 안정성은 문제점이 아니다. 추가로, 측정 회로(124)는 비교적 단순하고 저 비용이다. 송신 구동기(126)에서 실행되는 펌웨어는 비교적 단순할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 수용가능한 성능이 있는 상이한 보드들 사이에 분포될 수 있다. 이러한 방법은 온도에 민감하지 않다. 이러한 회로들은 또한 주파수 스위핑 방법에서 사용될 수 있고, 따라서 다수의 측정 기법들이 구현될 수 있다.

그러나, 링잉 감쇠 방법은 또한 일부 단점들을 갖는다. 이들 사이에는 RC 필터(404)가 신중히 튜닝되어야 하는 것이 있다. 큰 FO들(foreign objects)에 대한 정확한 측정과 안정적인 판독들 사이에는 트레이드-오프가 존재한다. 필터(404)의 RC 상수가 크면, 결과는 매우 안정적이다. 그러나, 큰 FO가 있는 품질 팩터 Q는 더 클 것이다. 다행히, 필터(404)는 작은 FO들로 안정적인 판독들 및 정확도를 동시에 보장하도록 설계될 수 있다. 추가로, 무선 송신기를 포함하는 PCB들(printed circuit boards)이 불량하게 레이 아웃되면, Q는 작을 수 있고, 수신기와 작은 FO 사이의 차이 또한 작을 수 있으며, 이는 이들을 구별하기 어렵게 한다. 추가적으로, 위에 논의된 바와 같이, 비록 펌웨어가 비교적 단순할 수 있더라도, 계산 자체는 복잡하고 송신기 구동기(126)에서 정확하게 구현하기 어려울 수 있다.

또한, 비록 링잉 감쇠 방법은 단일 송신 코일이 있는 도 2에 도시되는 바와 같은 시스템에 매우 적용가능하더라도, 이러한 시스템은 MP-A13 코일 토폴로지를 사용하는 시스템에서 훨씬 덜 잘 작동한다. MP-A13 토폴로지는 송신 코일을 제공하기 위해 무선 전력 시스템들에서 흔히 사용되는 3-코일 어레이 패키지를 이용한다. MP-A13 코일 토폴로지는 2개의 추가적인 인덕터들(예를 들어, 1μH 인덕터들) 및 커패시터들(예를 들어, 400 nF의 커패시턴스)로부터 초래되는 고 주파수 링잉을 도입한다. 고 주파수 링잉은 그 구성에서 Q-팩터의 계산에 영향을 미칠 수 있는 테스트 에러를 도입한다.

도 5a는 일부 실시예들에 따른 Q-팩터 측정이 있는 무선 전력 송신기(500)의 예시적인 구현을 예시한다. 도 5a에 예시되는 바와 같이, 송신기(500)는 트랜지스터들(502, 504, 506 및 508)로 형성되는 풀 브릿지 구동기를 포함한다. 예시되는 바와 같이, 입력 전압 V_in과 접지 사이에 직렬로 트랜지스터들(502 및 504)이 연결된다. 입력 전압 V_in과 접지 사이에 직렬로 트랜지스터들(506 및 508)이 또한 연결된다. 트랜지스터들(502, 504, 506 및 508)의 게이트들(각각, GA, GB, GC, 및 GD)은 송신기 구동기(510)에 의해 구동된다.

트랜지스터(502)와 트랜지스터(528) 사이의 노드(528)는 인덕터(512)에 연결되는 한편 트랜지스터들(506 및 508) 사이의 노드(530)는 인덕터(514)에 연결된다. 노드들(528 및 530)에 반대편인 인덕터들(512 및 514) 사이에 커패시턴스(516)가 연결된다. 인덕터들(512 및 514) 뿐만 아니라 커패시터(516)는 선택적이고 무선 전력 송신 코일(520)에 사용되는 특정 코일 구성에 의존한다. 도 5a에 예시되는 예시적인 구성은 MP-A13 코일 토폴로지에 특히 유용하다. 다른 코일 토폴로지들이 사용될 수 있다.

커패시터(516)에 걸쳐, 저항기(518)와 직렬로, 송신 코일(520)이 연결된다(즉, 노드들(528, 530) 사이에 연결된다). 추가로, 노드(528)와 송신 코일(520) 사이에 커패시터(517)가 연결될 수 있다. 위에 논의된 바와 같이, 송신 코일(520)이 MP-A13 코일 토폴로지인 예들에서, 인덕터들(512 및 514)은 1μH 인덕터인 반면 커패시턴스(516)는 400 nF의 커패시턴스이다. 도 5a에 예시되는 실시예에서, 직렬 연결된 커패시터들(522 및 524)이 또한 커패시터(516)에 걸쳐 연결된다. 커패시터들(522 및 524)은 용량성 분할기를 형성하며, 이는 커패시터들(516 및 517)이 존재하면 제거될 수 있다. 예를 들어, 노드(544)는 커패시터들(522 및 524)이 없을 때 커패시터들(516 및 517) 사이의 노드(549)로 이동될 수 있다.

도 5a에 예시되는 예에서, 송신기 구동기(510)는 집적 회로 상에 형성되고 트랜지스터들(502, 504, 506 및 508)의 게이트들을 구동하기 위해 연결될 수 있다. 송신기 구동기(510)는 메모리(534)에 연결되는 프로세서(532)를 포함할 수 있다. 프로세서(532)는 무선 전력 송신기에 의해 송신되는 무선 전력을 제어하는 것과 연관된 기능들을 수행하고 본 명세서에 설명되는 기능을 수행할 수 있는 임의의 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 또는 다른 처리 디바이스일 수 있다. 특정 예로서, 송신기 구동기는 Renesas에 의해 판매되는 P9261 무선 전력 송신기 칩일 수 있고, 여기서 프로세서(532)는 32-비트 ARM 프로세서이다. 메모리(534)는 프로세서(534)에 대한 데이터 및 펌웨어 프로그래밍 명령어들의 저장을 위한 휘발성 및 비-휘발성 메모리 구조들의 조합일 수 있다. 프로세서(534)는 무선 전력 송신기(500)의 동작을 제어하기 위해 메모리(534)에 저장된 명령어들을 실행한다. 일부 실시예들에서, 프로세서 회로(532)는 인터페이스 회로(544)에 의해 집적 회로 상의 인터페이스 핀들에 연결될 수 있으며, 이에 의해 메모리(534)에 저장된 펌웨어가 로딩되거나 또는 업데이트될 수 있거나 또는 다른 통신이 송신 구동기(510)로 수행될 수 있다.

도 5a에 추가로 예시되는 바와 같이, 프로세서(523)는 하프 브릿지 구동기들(536 및 538)에 연결되며, 이들은 게이트 신호들 GA, GB, GC, 및 GD를 트랜지스터들(502, 504, 506, 및 508)에 각각 제공하기 위한 PWM 생성기들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하프 브릿지 구동기들(536 및 538)은 트랜지스터들(502 및 504)이 하프 브릿지 모드에서 구동되도록 동작될 수 있고 트랜지스터들(506 및 508)은 노드(530)가 접지로 설정되도록 트랜지스터(508)를 온으로 그리고 트랜지스터(506)를 오프로 유지하도록 설정된다.

송신 구동기(510)는 추가로, 위에 논의된 MP-A13 코일 토폴로지와 같은, 멀티-코일 구성과 인터페이싱할 수 있다. 따라서, 프로세서(532)는 코일 토폴로지의 특정 코일 구성을 선택하기 위해 코일 선택 구동기(542)에 연결될 수 있다. 도 5a에서, 송신 코일(520)은 특정 구성을 선택하기 위해 코일 선택 구동기(542)로부터 신호들을 수신하도록 연결되는 멀티-코일 송신 토폴로지 및 스위치들을 포함할 수 있다.

송신 구동기(510)는 입력 신호들을 수신하고 대응하는 디지털화된 신호들을 프로세서(532)에 제공할 수 있는 아날로그-디지털 변환기들(540)을 추가로 포함한다. ADC(540)는 아날로그 신호들을 수신하고 처리하기 위한 멀티플렉서들 및 ADC들을 포함할 수 있다. 도 5a에서, ADC(540)는, 아래에 추가로 논의되는 바와 같이, 전압 신호 VDET 및 전류 신호 IDET를 수신할 수 있다.

본 개시내용의 실시예들에 따르면, 단순화를 위해 NPN BJT로서 도시되는, BJT(bipolar junction)(526)을 포함하는 측정 회로(527)가 예시된다. 실제로, BJT(526)는 연산 증폭기로서 구현될 수 있다. 도 5a에 도시되는 바와 같이, BJT(526)는 인덕터(514)를 통해 접지된 노드(530)에 접지되는 노드(548)에 연결되는 베이스, 커패시터(522)와 커패시터(524) 사이의 접합(544)에(또는 커패시터들(522 및 524)이 없으면 노드(549)에) 연결되는 이미터, 및 노드(544)로부터 커패시터(522)의 반대편 측 상의 노드(546)에 연결되는 콜렉터를 갖는다. 다음으로 Q-팩터는 노드(546)에서의 전류 I_DET 및 노드(546)에서의 전압 V_DET의 함수이다. Q-팩터는 다음과 같이 주어질 수 있고

여기서 ω는 BJT(526)에 의해 형성되는 Q-측정 회로에 의해 생성되는 신호의 주파수이고, C는 커패시터 분할기(커패시터들(522 및 524)) 및 공진 캡들((516)(존재한다면)(517))에 의해 기여되는 커패시턴스이다. 단순히 측정하기 위해, 연산 증폭기가 BJT(526) 대신에 사용될 수 있다. 그 경우, I_DET는 알려진 제한에 도달하고, 따라서 Q_L은 V_DET 단독의 측정으로 결정될 수 있다. VDET 및 IDET의 값들은 기본 주파수 성분 신호의 진폭들이다.

도 5b는 일부 실시예들에 따른 측정(560)을 제공하는 송신기(500)의 동작을 예시한다. 통상의 기술자가 인식할 바와 같이, 측정(560)은 특정 코일 구성들에 대해 맞춤화되는 송신기(500)의 특정 구성들에 대해 수정될 수 있다. 그러나, 측정(560), 또는 수정들이 있는 측정(560)은, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 측정에 사용될 수 있다.

측정(560)은 단계 562에서 시작한다. 단계 562에서, Vin은 트랜지스터들(502, 504, 506, 및 508)의 바디 다이오드들이 전도하지 않도록 하는 레벨로 설정된다. 일부 시스템들에서, Vin은 5V 이상으로 설정될 수 있다. 셋 업 단계 564에서, 트랜지스터들(502, 504, 506, 및 508)은 측정을 수행하도록 설정된다. 일부 실시예들에서, 다른 트랜지스터들이 마찬가지로 고정될 수 있다. 도 5a에 예시되는 예에서, 트랜지스터들(502, 504, 및 506)은 오프로 설정되고 트랜지스터(508)는 턴 온된다. 일부 실시예들에서, 브릿지 트랜지스터들(502, 504, 506, 및 508)은 달리 설정된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 트랜지스터(508)는 마찬가지로 오프로 유지될 수 있다. 단계 566에서, 측정 회로(527)가 인에이블되고, 이는 예시되는 바와 같이 BJT(526)와 맞물린다. 도 5a에 예시되는 바와 같은 구성에서, 트랜지스터들(502, 504, 및 506)이 오프되고, 트랜지스터(508)가 온되고, 측정 회로(527)가 인에이블된 상태에서, LC 발진기는 송신 코일(520) 및 위에 논의된 바와 같이 커패시터들(522, 524, 516, 및 517)에 의해 형성되는 커패시턴스들로 형성된다.

단계 568에서, LC 회로가 발진하는 동안, VDET의 값이 측정된다. LC 회로에서 생성되는 정현파 신호의 VDET 진폭은 이물질의 존재에 매우 민감하다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 방법(560)은 이물질의 존재가 VDET 진폭 측정 및 생성되는 정현파 신호의 다른 특성들에 의해 직접 결정되는 단계 572로 진행한다. 일부 실시예들에서, 방법(560)은 나중의 사용을 위한 Q-값의 정밀한 계산을 위한 단계 570으로 진행한다. 계산된 Q-값은 또한 이물질의 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 무선 전력 송신기(500)에서 다른 목적들을 위해 사용될 수 있다.

도 5c는 특정 조건들 하에서 VDET 정현파 파형들을 예시한다. 파형(550)은 FO(foreign object)가 없고 송신 코일(520)에 근접한 수신기 회로가 없는 송신기(500)에서의 VDET 파형을 예시한다. VDET 파형(552)은 송신 코일(520)에 근접한 FO가 있는 송신기(500)에서의 VDET 파형을 예시한다. VDET 파형(554)은 송신 코일(520)에 근접한 수신기가 있는 송신기(500)에서의 VDET 파형을 예시한다. 도 5b에 예시되는 바와 같이, VDET 파형은 특정 주파수 ω를 갖는 정현파 파형이다. 특히, 파형(550)(수신기 또는 FO 없음)을 파형(552)(FO)과 비교하면, 주파수 ω는 동일하게 머무르지만 파형(552)은 파형(550)으로부터 진폭에서 감소된다. 파형(550)을 파형(554)(수신기)과 비교하면, 파형(554)의 주파수는 시프트되고 파형(554)의 진폭은 감소된다. 도 5b에 예시되는 바와 같이, FO 및 수신기의 존재가 검출될 수 있는 안정적인 결과들이 예시된다.

결과적으로, VDET 정현파 파형들은 Q-팩터 또는 이물질의 존재의 결정을 결정하기 위해 송신 구동기(510)에서 분석될 수 있다. 특히, VDET 정현파 파형의 시프트들(즉, VDET 진폭 및/또는 주파수 ω의 측정들)은 이물질의 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

도 6은 무선 송신기(600)에서 측정 시스템의 실시예를 예시한다. 무선 송신기(600)에서, 커패시터(516)는 4개의 병렬 커패시터들(602, 604, 606, 및 608)을 포함한다. 송신 코일(520)은 스위치들(612, 614, 616)에 연결되는 MP-A13 코일 구성(610)에 의해 예시된다. 송신 구동기(510)는 프로세서(532)에 의해 지시되는 바와 같이 특정 코일 구성을 구동하기 위해 코일 선택(542)을 구동한다. 커패시터들(618 및 620)은 MP-A13 코일 구성(610)과 인덕터(512) 사이에 병렬로 연결된다. 송신기(600)는 Vcoil 측정 회로(622)를 추가로 포함한다. 도 6에 추가로 예시되는 바와 같이, 송신 구동기(510)로부터의 코일 선택 신호는 스위치들(612, 614 및 616)의 동작을 제어한다. 도 6에 예시되는 바와 같은 송신 구동기(510)는 검출기 회로(630)에 의해 측정되는 VDET 신호를 입력한다.

검출기 회로(630)는 노드(633)로부터 VDET 전압을 생성하도록 구성되는 연산 증폭기(624) 및 BJT(626)를 포함한다. 예시되는 바와 같이, 증폭기(624)는 노드(636)에서 전압 분할된 신호를 수신하고, 증폭기(624)로부터의 출력 신호와 노드(638)에서의 전압 사이의 전압 분할된 신호를 수신한다. 노드(636)에서의 전압은 Vin과 노드(638) 사이의 저항성 분할된 신호이다. 노드(638)는 송신 코일들(610)과 노드(633) 사이에 연결되는 용량성 분할기(640)로부터의 용량성 분할된 신호이다. BJT(626)는, 이러한 예에서, 입력 전압 Vin에 연결되는 이미터, 송신 col(610)에 연결되는 콜렉터, 및 증폭기(624)로부터의 출력에 연결되는 베이스가 있는 PNP 접합(626)이다. 결과로서, 노드(636)에서의 전압은 연산 증폭기(624) 및 BJT(626)가 적절한 바이어스에 머무르기 위한 저 잡음 DC 참조를 제공한다. 그렇게 함으로써 BJT(626)의 콜렉터는 위에 논의된 바와 같이 송신 구동기(510)에 의해 분석될 수 있는 VDET 정현파 신호를 제공한다. 도 6에 예시되는 시스템에 대한 측정 테스트 동안, 단계 564 동안, 트랜지스터들(502 및 506)은 턴 오프되고 트랜지스터들(504 및 508)은 (예를 들어, 턴 온 또는 오프 중 어느 하나로) 설정된다. 이러한 것은 송신 코일들(610) 및 커패시터들(618 및 620) 및 선택적으로 커패시터들(516)이 있는 LC 발진기를 위해 마련된다.

추가로, 도 6은 송신 코일(610)이 MP-A13 코일 구성인 송신기(600)의 동작을 특히 예시한다. 그러나, 실시예들은 임의의 다른 코일 구성들이 있는 무선 전력 송신기들에 마찬가지로 적용될 수 있다. 예를 들어, MP-A11 코일 구성 또는 임의의 다른 코일 구성이 포함될 수 있다.

제안된 측정 시스템은 개선된 안정성을 갖는다. 추가적으로, 측정 시간(즉, 하프 브릿지 모드에서의 동작의 시간)은 대부분의 사용들에 대해 수용가능할 수 있다. 많은 실시예들에서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 측정은 약 10 ms 내에 완료될 수 있다. 추가로, 필터 설계들 및 계산은 비교적 단순하다. 추가적으로, 컴포넌트들이 상이한 보드들 사이에 분포될 수 있다. 예시되는 바와 같이, 이러한 시스템은, 특히, MP-A13 코일 구성으로 동작할 때, 다양한 FO들 및 RX들을 안정적으로 식별할 수 있다. 그러나, 회로 비용이 높을 수 있고, 다양한 컴포넌트들에 대한 사양들이 높을 수 있다.

다음의 표는 이러한 발진기 기법, 주파수 스위핑 기법, 및 링잉 감쇠 기법의 비교를 제공한다. 이러한 표에서 알 수 있는 바와 같이, 현재 시스템은 다른 기법들과 비교하여 이점들 및 단점들을 갖는다. 그러나, MP-A13 코일 구성과 함께 또는 MP-A13 코일 구성과 유사한 구성들과 함께 사용함에 따라, 본 개시내용에 설명되는 바와 같은 실시예들에 따른 발진기 기법들은 Q-팩터를 결정하고 FO들 또는 수신기들을 검출하기 위한 전반적으로 우수한 해결책일 수 있다.

표시되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들의 안정성, 설계 어려움, 측정 에러, 펌웨어 복잡도, FO/RX 식별, 및 측정 시간이 유리할 것으로 예상된다. 그러나, 비용 및 PCB 크기는 유리하지 않을 수 있다. 추가로, 분포 및 온도 효과들은 유리할 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 고 전력 무선 전력 송신기(700)를 예시한다. 도 7a에 예시되는 바와 같이, 송신 코일(702)은 코일 스위치들(612, 614 및 616)에 연결되는, MP-A13 코일 구성일 수 있는, 고 전력 코일 구성이다. 그러나, 커패시터들(618 및 620)은, 각각, 트랜지스터들(710, 712 및 714)이 있는 코일 스위치들(612, 614 및 616)로 스위칭되는 커패시턴스들(704, 706 및 708)로 대체된다. 일부 실시예들에서, 송신 코일(702)은 송신 코일(702)에 포함되는 3개의 코일들 각각을 통해 신호들을 필터링하기 위해 콤 필터(comb filter)(716)를 포함할 수 있다.

도 7b는 고 전력 무선 전력 송신기(700)에 대한 측정 회로(630)의 구현을 예시한다. 도 7b에 예시되는 바와 같이, 용량성 분할기(640)는 도 6에 예시되는 구현에 예시되는 바와 같이 송신 코일(701)과 노드(632) 사이 대신에 이러한 구현에서 노드들(632 및 634) 사이에 연결된다. 추가로, 방법(560)의 셋 업 단계 564 동안, 트랜지스터들(710, 712, 및 714)이 턴 온된다.

위 상세한 설명은 본 발명의 구체적 실시예들을 예시하기 위해 제공되는 것이고 제한적인 것으로 의도되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서 많은 변형들 및 수정들이 가능하다. 본 발명은 다음의 청구항들에서 제시된다.

Claims

무선 전력 송신기로서,
제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 송신 코일;
입력 전압과 접지 사이에 연결되는 하프 브릿지 회로- 상기 하프 브릿지 회로는 상기 제1 노드에 연결됨 -;
상기 송신 코일에 연결되는 복수의 커패시터들을 갖는 커패시터 회로;
상기 커패시턴스 회로 및 상기 송신 코일에 연결되는 측정 회로; 및
상기 측정 회로 및 상기 하프 브릿지 회로에 연결되는 송신 구동기를 포함하고,
측정 테스트 동안, 상기 송신 구동기는 상기 송신 코일 및 상기 커패시터 회로로 LC 발진 회로를 형성하도록 상기 하프 브릿지 회로를 구성하고, 상기 LC 발진 회로에서의 정현파 전압을 모니터링하고, 상기 정현파로부터의 결과를 결정하는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 결과는 Q-팩터인 송신기.
제1항에 있어서, 상기 결과는 이물질의 존재의 표시인 송신기.
제1항에 있어서, 상기 커패시터 회로는 상기 LC 발진 회로에 형성되는 용량성 분할기를 포함하고, 상기 측정 회로는 상기 용량성 분할기에 연결되는 BJT(bipolar junction transistor)를 포함하는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 커패시터 회로는 상기 LC 발진 회로에 형성되는 용량성 분할기를 포함하고, 상기 측정 회로는 상기 용량성 분할기에 연결되는 증폭기를 포함하는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 제1 노드는 인덕터를 통해 상기 하프 브릿지 회로에 연결되는 송신기.
제1항에 있어서, 제2 노드에 연결되는 제2 하프 브릿지 회로를 추가로 포함하고, 상기 송신기 코일 및 상기 커패시터 회로는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되는 송신기.
제7항에 있어서, 상기 제2 하프 브릿지 회로는 인덕터를 통해 상기 제2 노드에 연결되는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 구성가능한 멀티-코일 시스템인 송신기.
제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 고 전력 동작을 위해 구성되는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 송신 구동기는,
상기 하프 브릿지 회로에 연결되는 브릿지 구동기;
아날로그 신호들을 수신하도록 그리고 디지털 신호를 제공하도록 연결되는 아날로그-디지털 변환기; 및
프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 브릿지 구동기 및 상기 아날로그-디지털 변환기에 연결되고, 상기 프로세서는 명령어들을 실행하여,
입력 전압을 조정하고;
측정 테스트를 위해 트랜지스터들을 셋 업하고;
상기 측정 테스트를 인에이블하고;
상기 측정 테스트 동안 상기 정현파 전압을 수신하고;
상기 정현파 전압에 기초하여 상기 결과를 제공하는 송신기.
무선 전력 송신기에서 측정 테스트를 수행하는 방법으로서,
브릿지 회로에 대한 입력 전압을 조정하는 단계;
송신 코일 및 커패시터 회로를 포함하는 LC 발진 회로를 형성하도록 상기 무선 전력 송신기에서의 트랜지스터들을 셋 업하는 단계;
상기 LC 발진 회로로부터의 VDET 정현파 전압을 측정하는 단계; 및
상기 VDET 정현파 전압으로부터의 결과를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 브릿지 회로는 하프 브릿지 회로이고, 상기 송신 코일은 전력 전달 동안 상기 하프 브릿지 회로에 의해 구동되는 방법.
제12항에 있어서, 상기 브릿지 회로는 풀 브릿지 회로이고, 상기 송신 코일은 진행 동안 상기 풀 브릿지 회로에 의해 구동되는 방법.
제12항에 있어서, 결과를 결정하는 단계는 상기 VDET 정현파 전압의 진폭으로부터 Q-팩터를 계산하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 결과를 결정하는 단계는 상기 VDET 정현파 전압의 진폭으로부터 이물질의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 브릿지 회로에 대한 입력 전압을 조정하는 단계는 상기 측정 테스트 동안 상기 브릿지 회로에서의 트랜지스터들의 내부 다이오드들을 통한 전도를 방지하는 레벨로 상기 입력 전압을 설정하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 LC 발진 회로를 형성하도록 트랜지스터들을 셋 업하는 단계는 상기 LC 발진 회로에 용량성 분할기를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 VDET 정현파 전압을 측정하는 단계는 상기 용량성 분할기에 연결되는 BJT(bipolar junction transistor)를 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 LC 발진 회로를 형성하도록 트랜지스터들을 셋 업하는 단계는 상기 LC 발진 회로에 용량성 분할기를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 VDET 정현파 전압을 측정하는 단계는 상기 용량성 분할기에 연결되는 연산 증폭기를 제공하는 단계를 포함하는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 구성가능한 멀티-코일 시스템이고, 트랜지스터들을 설정하는 단계는 상기 브릿지 회로 및 상기 구성가능한 멀티-코일 시스템에서의 트랜지스터들을 설정하는 단계를 포함하는 송신기.
제1항에 있어서, 상기 송신 코일은 고 전력 동작을 위해 구성되는 송신기.