KR20240029517A - 무선 전력 응용에서의 배전압기 - Google Patents

무선 전력 응용에서의 배전압기 Download PDF

Info

Publication number
KR20240029517A
KR20240029517A KR1020230108877A KR20230108877A KR20240029517A KR 20240029517 A KR20240029517 A KR 20240029517A KR 1020230108877 A KR1020230108877 A KR 1020230108877A KR 20230108877 A KR20230108877 A KR 20230108877A KR 20240029517 A KR20240029517 A KR 20240029517A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
side transistor
mode
controller
transistor
low side
Prior art date
Application number
KR1020230108877A
Other languages
English (en)
Inventor
마르코 사우토
세르칸 이펙
투레브 아카르
Original Assignee
르네사스 일렉트로닉스 아메리카 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 르네사스 일렉트로닉스 아메리카 인크. filed Critical 르네사스 일렉트로닉스 아메리카 인크.
Publication of KR20240029517A publication Critical patent/KR20240029517A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/25—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H02M7/2195—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration the switches being synchronously commutated at the same frequency of the AC input voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

무선 전력 전송 시스템들을 위한 시스템들 및 방법들이 설명된다. 컨트롤러는 교류 전력을 직류 전력으로 정류하도록 구성된 전력 정류기에 결합될 수 있다. 전력 정류기는 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 풀 브리지 정류기 모드 및 배전압기 모드 중 하나에서 무선 전력 수신기를 동작시키기 위해 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하도록 구성될 수 있다.

Description

무선 전력 응용에서의 배전압기{VOLTAGE DOUBLER IN WIRELESS POWER APPLICATION}
본 개시내용은 일반적으로 전력 손실을 줄이고 효율성을 개선하기 위해 상이한 모드들에서 무선 전력 수신기들을 동작시키기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 상이한 모드들은 풀 브리지 정류기 모드(full bridge rectifier mode) 및 배전압기 모드(voltage doubler mode)를 포함한다.
무선 전력 시스템들은 송신 코일을 갖는 송신기 및 수신기 코일을 갖는 수신기를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 송신기는 무선 충전 영역을 포함하는 구조에 연결될 수 있다. 수신기를 포함하는 디바이스가 충전 영역 상에 또는 충전 영역에 근접하여 배치되는 것에 응답하여, 송신 코일 및 수신기 코일은 교류(AC) 전력의 유도 전송을 용이하게 할 수 있는 변압기를 형성하기 위해 서로 유도 결합될 수 있다. 송신기에서 수신기로의 AC 전력의 전송은 수신기를 포함한 디바이스의 배터리의 충전을 용이하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 전력 수신기용 반도체 디바이스가 일반적으로 설명된다. 반도체 디바이스는 전력 정류기 및 전력 정류기에 결합된 컨트롤러를 포함할 수 있다. 전력 정류기는 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 정류하도록 구성될 수 있다. 전력 정류기는 제1 하이 사이드 트랜지스터(high side transistor), 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터(low side transistor) 및 제2 로우 사이드 트랜지스터를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하여 풀 브리지 정류기 모드 및 배전압기 모드 중 하나에서 무선 전력 수신기를 동작시키도록 구성할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 전력 수신기를 동작시키기 위한 장치가 일반적으로 설명된다. 장치는 복수의 비교기 및 복수의 비교기에 결합된 컨트롤러를 포함할 수 있다. 복수의 비교기는 전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들을 측정하도록 구성될 수 있다. 복수의 비교기는 복수의 신호를 출력하도록 추가로 구성될 수 있다. 컨트롤러는 복수의 비교기에 의해 출력되는 복수의 신호에 기초하여 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하여 풀 브리지 정류기 모드 및 배전압기 모드 중 하나에서 무선 전력 수신기를 동작시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 무선 전력 수신기를 동작시키기 위한 방법이 일반적으로 설명된다. 방법은 집적 회로에 의해 복수의 비교기로부터 복수의 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있으며, 복수의 신호는 전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들의 측정들에 기초한다. 방법은 복수의 신호에 기초하여, 컨트롤러에 의해, 풀 브리지 정류기 모드 및 배전압기 모드 중 하나에서 무선 전력 수신기를 동작시키기 위해, 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들의 구조 및 동작뿐만 아니라 추가 특징들이 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 기능적으로 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현할 수 있는 예시적인 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다.
도 3a는 일 실시예에서의 무선 전력 수신기에서 풀 브리지 정류기 모드를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다.
도 3b는 일 실시예에서의 도 3a의 풀 브리지 정류기 모드의 상태도이다.
도 4a는 일 실시예에서의 무선 전력 수신기에서 배전압기 모드를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다.
도 4b는 일 실시예에서의 도 4a의 배전압기 모드의 상태도이다.
도 5a는 일 실시예에서의 풀 브리지 정류기 모드에서 배전압기 모드로 스위칭하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 5b는 일 실시예에서의 풀 브리지 정류기 모드에서 배전압기 모드로의 모드 스위칭에 응답하는 전압 레벨 변화들을 예시하는 도면이다.
도 6a는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 6b는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 풀 브리지 정류기 모드로의 모드 스위칭에 응답하는 전압 레벨 변화들을 예시하는 도면이다.
도 7a는 일 실시예에서의 과전압 보호를 위한 풀 브리지 정류기 모드로의 전이를 도시하는 도면이다.
도 7b는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 구현될 수 있는 충전 펌프의 상세들을 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
이하의 설명에서는, 본 출원의 다양한 실시예들에 대한 이해를 제공하기 위해 특정 구조들, 컴포넌트들, 재료들, 치수들, 처리 단계들 및 기술들과 같은 다수의 특정 상세들이 설명된다. 그러나, 본 출원의 다양한 실시예들은 이러한 특정 상세들 없이도 실시될 수 있다는 것이 이 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 본 출원을 모호하게 하지 않기 위해 공지 구조들 또는 처리 단계들은 상세하게 설명되지 않았다.
도 1은 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현할 수 있는 예시적인 시스템을 도시하는 도면이다. 시스템(100)은 양자 간에 유도 결합을 통해 전력 및 데이터를 무선으로 전송하도록 구성되는 송신기(110) 및 수신기(120)와 같은 전력 디바이스들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 송신기(110) 및 수신기(120)로서 설명되지만, 송신기(110) 및 수신기(120) 각각은 양자 간에 유도 결합을 통해 전력 또는 데이터를 송신할 뿐만 아니라 수신하도록 구성될 수 있다. 송신기(110)는 무선 전력 송신기로 지칭될 수 있고, 수신기(120)는 무선 전력 수신기로 지칭될 수 있다.
송신기(110)는 하나 이상의 전원으로부터 전력을 수신하고 AC 전력(130)을 무선으로 수신기(120)로 송신하도록 구성된다. 예를 들어, 송신기(110)는 예를 들어 어댑터 또는 DC 전원과 같은 전원(116)에 연결되도록 구성될 수 있다. 송신기(110)는 컨트롤러(112) 및 전력 구동기(114)를 포함하는 반도체 디바이스일 수 있다.
컨트롤러(112)는 전력 구동기(114)를 제어하고 동작시키도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(112)는 예를 들어, 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 또는 전력 구동기(114)를 제어하고 동작시키도록 구성되는 임의의 다른 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서 CPU로서 설명되지만, 컨트롤러(112)는 이러한 실시예들에서 CPU로 제한되지 않으며, 전력 구동기(114)를 제어하고 동작시키도록 구성되는 임의의 다른 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 컨트롤러(112)는 자기장을 생성하도록 전력 구동기(114)의 코일(TX)을 구동하기 위해 전력 구동기(114)를 제어하도록 구성될 수 있다. 전력 구동기(114)는 예를 들어 무선 전력 컨소시엄(Qi) 표준, 전력 문제 동맹(Power Matters Alliance: PMA) 표준, 무선 전력을 위한 동맹(WP를 위한 A, 또는 Rezence) 표준 또는 임의의 다른 무선 전력 표준들과 같은 무선 전력 표준들에 의해 정의된 주파수들 및 구성들의 범위에서 코일(TX)을 구동하도록 구성될 수 있다.
수신기(120)는 송신기(110)로부터 송신된 AC 전력(130)을 수신하고, 목적지 디바이스(140)의 하나 이상의 부하(126) 또는 다른 컴포넌트에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 부하(126)는 예를 들어, 목적지 디바이스(140)의 배터리를 충전하도록 구성되는 배터리 충전기, 목적지 디바이스(140)의 프로세서, 디스플레이 또는 다른 전자 컴포넌트들에 전력을 공급하도록 구성되는 DC-DC 컨버터, 또는 목적지 디바이스(140)의 임의의 다른 부하를 포함할 수 있다. 목적지 디바이스(140)는 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스, 모바일 디바이스, 모바일 전화, 스마트 디바이스, 태블릿, 웨어러블 디바이스 또는 무선으로 전력을 수신하도록 구성되는 임의의 다른 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 목적지 디바이스(140)는 수신기(120)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 수신기(120)는 목적지 디바이스(140)와 분리될 수 있고, 목적지 디바이스(140)에 전력을 제공하도록 구성되는 와이어 또는 다른 컴포넌트를 통해 목적지 디바이스(140)에 연결될 수 있다.
수신기(120)는 컨트롤러(122), 공진 회로(123) 및 전력 정류기(124)를 포함하는 반도체 디바이스일 수 있다. 컨트롤러(122)는 예를 들어, 디지털 컨트롤러, 예컨대 마이크로컨트롤러, 프로세서, CPU, FPGA, 또는 전력 정류기(124)를 제어하고 동작시키도록 구성될 수 있는 임의의 다른 회로를 포함하는 집적 회로일 수 있다. 공진 회로(123)는 통신 패킷들(136)을 출력하고 송신기(110)로부터 수신된 AC 전력(130)을 전력 정류기(124)로 전달하기 위한 회로를 형성할 수 있는 코일(RX) 및 하나 이상의 커패시터, 인덕터, 저항기를 포함할 수 있다. 전력 정류기(124)는 정류기 회로들, 예컨대 하프 브리지 정류기들, 풀 브리지 정류기들, 또는 공진 회로(123)의 공진 코일(RX)을 통해 수신된 전력을 부하(126)에 대해 요구되는 바와 같은 전력 유형으로 정류하도록 구성될 수 있는 다른 유형들의 정류기 회로들을 포함할 수 있다. 전력 정류기(124)는 AC 전력(130)을 DC 전력(132)으로 정류하도록 구성되며, 이어서 DC 전력(132)은 부하(126)에 공급될 수 있다. 컨트롤러(122)는 수신기(120)의 공진 회로(123) 및 전력 정류기(124)와 같은 다양한 컴포넌트들을 제어하고 동작시키기 위해 주문형 프로그램들 및/또는 펌웨어를 실행하도록 구성될 수 있다.
일례로, 수신기(120)가 송신기(110)에 근접하여 배치될 때, 전력 구동기(114)의 코일(TX)에 의해 생성된 자기장이 공진 회로(123)의 코일(RX)에서 전류를 유도한다. 유도된 전류는 AC 전력(130)이 공진 회로(123)를 통해 전력 구동기(114)에서 전력 정류기(124)로 유도적으로 송신되게 한다. 전력 정류기(124)는 AC 전력(130)을 수신하고 AC 전력(130)을 DC 전력(132)으로 변환한다. 이어서, DC 전력(132)은 전력 정류기(124)에 의해 부하(126)에 제공된다.
송신기(110) 및 수신기(120)는 또한 전력 구동기(114) 및 공진 회로(123)의 유도 결합을 통해 정보 또는 데이터, 예컨대 메시지들을 교환하도록 구성된다. 예를 들어, 송신기(110)가 전력을 수신기(120)로 전송하기 시작하기 전에, 수신기(120)와 송신기(110) 사이에 전력 계약이 합의되고 생성될 수 있다. 예를 들어, 수신기(120)는 예를 들어 수신기(120)로 전송될 전력의 양, AC 전력(130)의 전력 레벨을 증가, 감소 또는 유지하기 위한 커맨드들, 전력 전송을 중지하기 위한 커맨드들 또는 다른 전력 전송 정보와 같은 전력 전송 정보를 나타내는 통신 패킷들(136) 또는 다른 데이터를 송신기(110)로 전송할 수 있다. 다른 예에서, 수신기(120)가 송신기(110)에 가까워지는 것에 응답하여, 예를 들어, 전력 전송을 허용하기 위해 코일(TX) 및 코일(RX)에 의해 변압기가 형성될 수 있을 정도로 충분히 가까워지는 것에 응답하여, 수신기(120)는 전력 전송을 요청하는 신호를 송신기(110)로 전송함으로써 통신을 개시하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 송신기(110)는 수신기(120)에 의한 요청에 응답하여, 전력 계약을 체결하거나, 예를 들어 전력 계약이 이미 체결되어 있는 경우에는 수신기(120)로의 전력 전송을 시작할 수 있다. 송신기(110) 및 수신기(120)는 코일(TX) 및 코일(RX)의 유도 결합을 통해 통신 패킷들(136), 데이터 또는 다른 정보를 송신 및 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기(110)와 수신기(120) 사이의 통신은 근거리 무선 통신(NFC), 블루투스 등과 같은 다양한 프로토콜들을 사용하여 전력 전송 스테이지 이전에 발생할 수 있다.
전력 정류기(124)의 상세들이 도 1에 도시되어 있다. 일례에서, 전력 정류기(124)는 AC 전력(130)을 수신하는 것에 응답하여, 부하(126)에 DC 전력(132)을 공급하기 위해 AC 전력(130)을 DC 전압으로 정류할 수 있다. AC 전력(130)은 전력 정류기(124)의 AC1 및 AC2 노드들을 통해 수신될 수 있다. 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들일 수 있는 4개의 트랜지스터(HS1, HS2, LS1, LS2)는 AC 전력(130)을 정류하기 위해 정류기 전압(VRECT)을 공급하는 것을 가능하게 하는 정류기 회로를 형성할 수 있다.
시스템(100)의 전력 전송 효율, 예컨대 126에 전달되는 출력 전력과 116에 의해 제공되는 입력 전력의 비율은 코일(RX)의 저항에 의해 제한될 수 있다. 수신기 코일 저항을 줄이기 위해 코일(RX)의 와이어 또는 권선 턴들의 수를 줄일 수 있지만, 코일(RX) 상에 유도되는 전압도 감소하여 VRECT를 감소시킬 것이다. 시스템(100)을 파워업하기 위해서는 VRECT가 최소 전압에 도달해야 하며, 이 최소 전압은 3 내지 5 볼트(V) 정도일 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들은 수신기(120)가 저저항 수신기 코일들의 구현에 의해 야기되는 이러한 문제들을 해결하기 위해 상이한 모드들에서 동작하는 것을 허용할 수 있다. 컨트롤러(122)에 의해 스위칭될 수 있는 모드들은 풀 브리지 정류기(FBR) 모드 및 배전압기(VD) 모드를 포함할 수 있다. 회로(150)가 전력 정류기(124)와 컨트롤러(122) 사이에 통합될 수 있다. 회로(150)는 전력 정류기(124)에서 전류 및/또는 전압 이벤트들을 검출하도록 구성되는 복수의 비교기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로(150)는 전력 정류기(124)의 상이한 부분들에서(예를 들어, 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2), 노드들(AC1, AC2) 및/또는 다른 노드들에 걸쳐) 전압들을 검출하고, 검출된 전류 및/또는 전압들의 특정 값들에 응답하여, 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)을 선택적으로 스위치 온 또는 오프하여 수신기(120)를 상이한 모드들에서 동작시키도록 컨트롤러(122)에 통지할 수 있다.
도 2는 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 예에서, 회로(150)는 복수의 비교기(C1, C2, C3, C4, C5, C6)를 포함할 수 있다. 비교기들(C1, C2, C3, C4, C5)로부터의 출력들은 컨트롤러(122)에 의해 구현되는 유한 상태 머신(204)에 대한 입력들일 수 있다. 유한 상태 머신(204)의 상태들 및 전이 조건들은 컨트롤러(122)의 메모리에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 회로(150) 내의 비교기들(C1, C2, C3, C4, C5, C6)은 슈미트 트리거들일 수 있다.
비교기(C1)는 트랜지스터(HS1)에 걸쳐 측정된 전압 레벨을 입력들로서 수신하고 신호 HS1_ON을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 신호 HS1_ON은 이진 값(예컨대, 논리 하이 또는 로우, 또는 이진수 1 또는 0)을 나타내는 전압 레벨을 가질 수 있다. 컨트롤러(122)는 HS1_ON을 유한 상태 머신(204)에 입력하도록 구성될 수 있고, 유한 상태 머신(204)은 신호 HS1_ON의 전압 레벨에 기초하여 상태를 출력할 수 있다. 컨트롤러(122)는 유한 상태 머신(204)에 의해 출력된 상태에 기초하여 그리고 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)의 전류 상태에 기초하여, HS1, HS2, LS1, LS2 중 어느 트랜지스터들을 선택적으로 스위치 온하고, 스위치 오프하고, 전류 온 또는 오프 상태를 유지시킬지를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(122)는 VD 모드에서 신호 HS1_ON을 사용하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(122)는 게이트 구동기(202)의 입력 단자들에 연결될 수 있다. 게이트 구동기(202)의 출력 단자들은 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)의 게이트 단자들에 연결될 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터(HS1)를 스위치 온하기로 결정하는 것에 응답하여, 구동 전압 V_HS1을 게이트 구동기(202)로 전송할 수 있고, 게이트 구동기(202)는 V_HS1을 사용하여 트랜지스터(HS1)의 게이트 단자를 구동하여 트랜지스터(HS1)를 스위치 온할 수 있다.
비교기들(C2, C3)은 각각 트랜지스터(LS2)에 걸쳐 측정된 전압 레벨을 입력들로서 수신할 수 있다. 비교기(C2)는 신호 트랜지스터 LS2_ON을 출력할 수 있고, 비교기(C3)는 신호 트랜지스터 LS2_OFF를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 신호 LS2_ON 및 LS2_OFF 각각은 이진 값(예를 들어, 논리 하이 또는 로우, 또는 이진수 1 또는 0)을 나타내는 각각의 전압 레벨을 가질 수 있다. LS2_ON 및 LS2_OFF는 동일한 값 또는 전압 레벨을 갖지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 비교기(C3)는 노드(AC1)에서의 0 전류의 검출에 응답하여 트랜지스터(LS2)를 스위치 오프할 필요성을 나타내는 LS2_OFF를 출력하도록 자동 교정될 수 있다. 컨트롤러(122)는 유한 상태 머신(204)에 LS2_ON 및 LS2_OFF를 입력하도록 구성될 수 있고, 유한 상태 머신(204)은 신호 LS2_ON 및/또는 LS2_OFF의 전압 레벨들에 기초하는 상태를 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호 LS2_ON이 LS2를 스위치 온하는 것을 나타내는 전압 레벨을 갖고, 신호 LS2_OFF가 0 전압(예를 들어, 변화 없음을 나타냄)을 갖는 경우, 유한 상태 머신(204)은 신호 LS2_ON의 전압 레벨에 기초하는 상태를 출력할 수 있다. 컨트롤러(122)는 유한 상태 머신(204)에 의해 출력된 상태에 기초하여 그리고 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)의 전류 상태에 기초하여, HS1, HS2, LS1, LS2 중 어느 트랜지스터들을 선택적으로 스위치 온하고, 스위치 오프하고, 전류 온 또는 오프 상태를 유지시킬지를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(122)는 FBR 및 VD 모드들 둘 다에서 신호들 LS2_ON 및 LS2_OFF를 사용하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터(LS2)를 스위치 온하기로 결정하는 것에 응답하여, 구동 전압 V_LS2를 게이트 구동기(202)로 전송할 수 있고, 게이트 구동기(202)는 V_LS2를 사용하여 트랜지스터(LS2)의 게이트 단자를 구동하여 트랜지스터(LS2)를 스위치 온할 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터(LS2)를 스위치 오프하기로 결정하는 것에 응답하여, V_LS2의 전압 레벨을 0으로 또는 트랜지스터(LS2)의 임계 전압 아래의 전압으로 조정하고, 조정된 V_LS2를 게이트 구동기(202)로 전송하여 트랜지스터(LS2)가 스위치 오프될 수 있도록 할 수 있다.
비교기들(C4, C5)은 각각 트랜지스터(LS1)에 걸쳐 측정된 전압 레벨을 입력들로서 수신할 수 있다. 비교기(C4)는 신호 트랜지스터 LS1_ON을 출력할 수 있고, 비교기(C5)는 신호 트랜지스터 LS1_OFF를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 신호 LS1_ON 및 LS1_OFF 각각은 이진 값(예를 들어, 논리 하이 또는 로우, 또는 이진수 1 또는 0)을 나타내는 각각의 전압 레벨을 가질 수 있다. LS1_ON 및 LS1_OFF는 동일한 값 또는 전압 레벨을 갖지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 비교기(C5)는 노드(AC2)에서의 0 전류의 검출에 응답하여 트랜지스터(LS1)를 스위치 오프해야 할 필요성을 나타내는 LS1_OFF를 출력하도록 자동 교정될 수 있다. 컨트롤러(122)는 유한 상태 머신(204)에 LS1_ON 및 LS1_OFF를 입력하도록 구성될 수 있고, 유한 상태 머신(204)은 신호 LS1_ON 및/또는 LS1_OFF의 전압 레벨들에 기초하는 상태를 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호 LS1_ON이 LS1을 스위치 온하는 것을 나타내는 전압 레벨을 갖고, 신호 LS1_OFF가 0 전압(예를 들어, 변화 없음을 나타냄)을 갖는 경우, 유한 상태 머신(204)은 신호 LS1_ON의 전압 레벨에 기초하는 상태를 출력할 수 있다. 컨트롤러(122)는 유한 상태 머신(204)에 의해 출력된 상태에 기초하여 그리고 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)의 전류 상태에 기초하여, HS1, HS2, LS1, LS2 중 어느 트랜지스터들을 선택적으로 스위치 온하고, 스위치 오프하고, 전류 온 또는 오프 상태를 유지시킬지를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(122)는 FBR 및 VD 모드들 둘 다에서 신호들 LS1_ON 및 LS1_OFF를 사용하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터(LS1)를 스위치 온하기로 결정하는 것에 응답하여, 구동 전압 V_LS1을 게이트 구동기(202)로 전송할 수 있고, 게이트 구동기(202)는 V_LS1을 사용하여 트랜지스터(LS1)의 게이트 단자를 구동하여 트랜지스터(LS1)를 스위치 온할 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터(LS1)를 스위치 오프하기로 결정하는 것에 응답하여, V_LS1의 전압 레벨을 0으로 또는 트랜지스터(LS1)의 임계 전압 아래의 전압으로 조정하고, 조정된 V_LS1을 게이트 구동기(202)로 전송하여 트랜지스터(LS1)가 스위치 오프될 수 있도록 할 수 있다.
비교기(C6)는 VRECT의 전압 레벨 및 과전압 임계값(OV_THR)을 입력들로 수신하고, 신호 VRECT_OV를 출력할 수 있다. 과전압 임계값(OV_THR)은 컨트롤러(122)의 메모리에 저장된 미리 결정된 값 또는 전압 레벨일 수 있다. 컨트롤러(122)는 신호 VRECT_OV의 값 또는 전압 레벨을 판독하고, 그 값에 기초하여 충전 펌프(210)를 인에이블할지를 결정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(122)는 충전 펌프(210)로 신호 QP를 출력할 수 있고, 충전 펌프(210)는 신호 QP의 값 또는 전압 레벨에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 충전 펌프(210)는 인에이블될 때, 전력 공급 동안 전압 레벨(VRECT)을 시스템(100)을 시동하기에 충분할 수 있는 레벨로 부스트할 수 있다(도 1 참조). 일 실시예에서, 신호 QP는 충전 펌프(210)를 디스에이블하는 디스에이블 신호(또는 인에이블 무효화 신호)일 수 있다. 일 실시예에서, 충전 펌프(210)는 VRECT가 0일 때 인에이블될 수 있고, 컨트롤러(122)는 VRECT가 특정 전압 레벨에 도달하는 것에 응답하여 충전 펌프(210)를 디스에이블할 수 있다. 일 실시예에서, MOSFET일 수 있는 트랜지스터(212)가 AC2를 접지(GND)로 단락시키기 위해 충전 펌프(210)와 트랜지스터(LS2) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 트랜지스터(212)는 트랜지스터(LS1)보다 작은 트랜지스터 크기를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 트랜지스터(212)는 제거될 수 있고, 충전 펌프(210)는 트랜지스터(LS1)의 게이트 단자에 연결될 수 있다. 충전 펌프는 AC1 및 VRECT에서의 전압 레벨에 기초하여 게이트-소스 전압을 생성할 수 있고, 생성된 게이트-소스 전압은 트랜지스터(LS1)를 스위치 온하기에 충분할 수 있다. 일 실시예에서, AC1에서의 전압 레벨이 VRECT에 근접하는 것에 응답하여, 충전 펌프(210)는 게이트-소스 전압을 생성할 수 있다. 생성된 게이트-소스 전압은 VRECT를 부스트할 수 있다. 일 실시예에서, 수신기(120)가 VD 모드에서 동작하고 있을 때 시스템(100)이 시동되면, 코일(RX) 상에 유도된 전압이 VRECT를 OV_THR보다 높은 레벨로 증가시킬 수 있고, 컨트롤러(122)는 과전압 보호가 있을 수 있음을 나타내는 신호 VRECT_OV에 기초하여 충전 펌프(210)를 디스에이블할 수 있다.
도 3a는 일 실시예에서의 무선 전력 수신기에서 풀 브리지 정류기 모드를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다. 도 3a에 도시된 회로(300)는 전력 정류기(124) 및 비교기들(C2, C3, C4, C5)을 포함할 수 있다. FBR 모드에서, 컨트롤러(122)는 트랜지스터들(HS1, LS1)의 쌍과 트랜지스터들(HS2, LS2)의 쌍을 교대로 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터들(HS2, LS2)이 스위치 오프되는 동안에 트랜지스터들(HS1, LS1)이 스위치 온될 수 있고, 트랜지스터들(HS2, LS2)이 스위치 온되는 동안에 트랜지스터들(HS1, LS1)이 스위치 오프될 수 있다. 트랜지스터들(HS1, LS1)이 스위치 온되는 것에 응답하여 접지에서 VRECT로 전류 경로가 형성될 수 있고 전류가 AC2에서 AC1로 흐를 수 있다. 트랜지스터들(HS2, LS2)이 스위치 온되는 것에 응답하여 접지에서 VRECT로 전류 경로가 형성될 수 있고 전류가 AC1에서 AC2로 흐를 수 있다. 컨트롤러(122)는 트랜지스터들(HS1, LS1)을 스위치 온하는 데 사용될 수 있는 구동 신호(SNS1)를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 컨트롤러(122)는 트랜지스터들(HS2, LS2)을 스위치 온하는 데 사용될 수 있는 구동 신호(SNS2)를 생성하도록 구성될 수 있다. 구동 신호들(SNS1 및 SNS2)은 비중첩 신호들일 수 있다(예컨대, 동일한 값들 또는 전압 레벨들을 갖지 않을 것이다). 일 실시예에서, FBR 모드에서, 컨트롤러(122)는 SNS1을 사용하여 게이트 구동기(202)를 통해 트랜지스터들(HS1, LS1)을 구동하기 위해 구동 신호 SNS1을 V_HS1 및 V_LS1로서 출력할 수 있다. 컨트롤러(122)는 SNS2를 사용하여 게이트 구동기(202)를 통해 트랜지스터들(HS2, LS2)을 구동하기 위해 구동 신호 SNS2를 V_HS2 및 V_LS2로서 출력할 수 있다.
도 3b는 일 실시예에서의 도 3a의 풀 브리지 정류기 모드의 상태도이다. 유한 상태 머신(204)의 상태도(301)(도 2 참조)가 도 3b에 도시되어 있다. 상태 302는 상태도(301)의 초기 상태일 수 있으며, 여기서 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)은 스위치 오프된다(예컨대, 이진수 0으로 표시됨). 트랜지스터(LS2)가 미리 결정된 양의 지연 동안 스위치 온되는 것에 응답하여, 상태 302는 상태 304로 전이될 수 있다. 상태 304에서, 트랜지스터(HS2)는 트랜지스터(LS2)와 함께 스위치 온될 수 있고(예를 들어, 이진수 1로 표시됨), 트랜지스터들(HS1, LS1)은 스위치 오프된 상태로 유지된다. 트랜지스터(LS2)가 스위치 오프되는 것에 응답하여, 상태 304는 상태 306으로 전이될 수 있다. 상태 306에서, 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)은 스위치 오프될 수 있다. 트랜지스터(LS1)가 스위치 온되는 것에 응답하여, 상태 306은 상태 308로 전이될 수 있다. 상태 308에서, 트랜지스터(HS1)는 트랜지스터(LS1)와 함께 스위치 온될 수 있고 트랜지스터들(HS2, LS2)은 스위치 오프된 상태로 유지된다. 상태 308은 트랜지스터(LS1)가 스위치 오프되는 것에 응답하여 상태 302로 돌아갈 수 있다. 유한 상태 머신(204)은 회로(150) 내의 비교기로부터 출력들 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 상태들 302, 304, 306, 308 중 하나를 출력할 수 있고(도 2 참조), 컨트롤러(122)는 출력된 상태를 사용하여 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2) 중 하나 이상의 특정 트랜지스터를 선택적으로 스위치 온하고 스위치 오프할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에서의 무선 전력 수신기에서 배전압기 모드를 구현할 수 있는 회로를 도시하는 도면이다. 도 4a에 도시된 회로(400)는 전력 정류기(124) 및 비교기들(C1, C2, C3, C5)을 포함할 수 있다. VD 모드에서, 트랜지스터(LS1)는 스위치 온된 상태로 유지될 수 있고, 트랜지스터(HS2)는 스위치 오프된 상태로 유지될 수 있으며, 컨트롤러(122)는 트랜지스터들(HS1, LS2)을 교대로 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클에서, 트랜지스터(LS1) 및 트랜지스터(HS1)(트랜지스터(LS2)는 오프일 것임)가 동시에 스위치 온될 수 있어서 접지로부터 VRECT로의 전류 경로를 형성하고, 전류가 AC2에서 AC1로 흐를 수 있다. 제1 사이클에서, 컨트롤러(122)는 트랜지스터(HS1)를 스위치 온할 수 있는 전압 레벨로 SNS1을 설정할 수 있다. 또한, 제1 사이클에서, 트랜지스터(LS1)는 스위치 온된 상태로 유지되어야 하므로, 컨트롤러(122)는 게이트 구동기(202)를 통해 트랜지스터(HS1)를 구동하기 위해 SNS1을 V_HS1로서 출력할 수 있고, 트랜지스터(LS1)를 스위치 온하기 위해 다른 신호 V_on을 V_LS1로서 출력할 수 있다. 신호 V_on은 트랜지스터(LS1)의 게이트 단자를 구동하여 트랜지스터(LS1)를 스위치 온에 충분한 일정한 전압 레벨을 가질 수 있다. 제2 사이클에서, 트랜지스터(LS1) 및 트랜지스터(LS2)가 스위치 온될 수 있고(트랜지스터(HS1)는 오프일 것임), 노드 AC1이 접지에 단락될 수 있다. 또한, 제2 사이클에서, 트랜지스터(HS2)는 스위치 오프된 상태로 유지되어야 하므로, 컨트롤러(122)는 게이트 구동기(202)를 통해 트랜지스터(LS2)를 구동하기 위해 SNS2를 V_LS2로서 출력할 수 있고, 신호 V_off를 V_HS2로서 출력할 수 있다. 신호 V_off는 0 볼트(예를 들어, 컨트롤러(122)는 V_HS2에 대한 신호 트레이스에 어떠한 전압도 인가하지 않을 수 있음) 또는 트랜지스터(HS2)의 임계 전압 아래의 전압일 수 있다.
도 4b는 일 실시예에서의 도 4a의 배전압기 모드의 상태도이다. 유한 상태 머신(204)의 상태도(401)(도 2 참조)가 도 4b에 도시되어 있다. 상태 402는 상태도(401)의 초기 상태일 수 있고, 여기서 트랜지스터들(HS1, HS2), 트랜지스터(LS2))가 스위치 오프되고(예를 들어, 이진수 0으로 표시됨), 트랜지스터(LS1)가 스위치 온된다(예를 들어, 이진수 1로 표시됨). 트랜지스터(HS1)가 미리 결정된 양의 지연 동안 스위치 온되는 것에 응답하여, 상태 402는 상태 404로 전이될 수 있다. 상태 404에서, 트랜지스터(HS1)는 스위치 온될 수 있고, 트랜지스터(LS1)는 스위치 온된 상태로 유지되고, 트랜지스터들(HS1, LS1)은 스위치 오프된 상태로 유지된다. 트랜지스터(HS1)가 스위치 오프되는 것에 응답하여, 상태 404는 상태 406으로 전이될 수 있다. 상태 406에서, 트랜지스터(HS1)는 스위치 오프될 수 있고, 트랜지스터(LS1)는 스위치 온된 상태로 유지되며, 트랜지스터들(HS1, LS1)은 스위치 오프된 상태로 유지된다. 트랜지스터(LS2)가 스위치 온되는 것에 응답하여, 상태 406은 상태 408로 전이될 수 있다. 상태 408에서, 트랜지스터(LS2)는 트랜지스터(LS1)와 함께 스위치 온될 수 있고, 트랜지스터들(HS1, HS2)는 스위치 오프된 상태로 유지된다. 상태 408은 트랜지스터(LS2)가 스위치 오프되는 것에 응답하여 상태 402로 돌아갈 수 있다. 유한 상태 머신(204)은 회로(150) 내의 비교기로부터 출력들 중 하나를 수신하는 것에 응답하여 상태들 402, 404, 406, 408 중 하나를 출력할 수 있고(도 2 참조), 컨트롤러(122)는 출력된 상태를 사용하여 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2) 중 하나 이상의 특정 트랜지스터를 선택적으로 스위치 온하고 스위치 오프할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에서의 풀 브리지 정류기 모드에서 배전압기 모드로 스위칭하는 프로세스(500)를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(500)는 블록들 502, 504 및/또는 506 중 하나 이상에 의해 예시된 바와 같은 하나 이상의 동작, 액션 또는 기능을 포함할 수 있다. 별개의 블록들로 예시되어 있지만, 다양한 블록들은 원하는 구현에 따라 추가 블록들로 분할되거나, 더 적은 수의 블록들로 결합되거나, 제거되거나, 병렬로 수행되고/되거나, 다른 순서로 수행될 수 있다. 프로세스(500)에 대한 설명들은 도 1-4의 컴포넌트들을 참조할 수 있다.
프로세스(500)는 블록 502에서 시작될 수 있으며, 여기서 무선 전력 수신기(예컨대, 수신기(120))는 풀 브리지 정류기 모드에서 동작할 수 있다. 프로세스(500)는 블록 502에서 블록 504로 진행할 수 있다. 블록 504에서, 무선 전력 수신기의 컨트롤러(예컨대, 컨트롤러(122))는 노드(AC2)에서 전압 레벨을 모니터링할 수 있다. 프로세스(500)는 블록 504에서 블록 506으로 진행할 수 있다. 블록 506에서, 컨트롤러는 신호 LS1_ON의 상승 에지를 검출하는 것에 응답하여 무선 전력 수신기의 동작을 스위칭할 수 있다. 신호 LS1_ON의 상승 에지는 노드 AC2에서의 전압이 0인 것(AC2가 접지로 풀링됨)을 나타낼 수 있다. 신호 LS1_ON의 상승 에지의 검출을 사용하여 FBR 모드에서 VD 모드로 모드 스위칭을 트리거하는 것은 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)에 걸친 디지털 동기화를 제공하는 0 전압 스위칭을 보장할 수 있다. 예를 들어, 신호 LS1_ON의 상승 에지에 응답하여 FBR 모드에서 VD 모드로 스위칭하는 것은 모드 스위칭 동안 트랜지스터(HS2)가 스위치 오프되는 것을 보장할 수 있는데, 이는 VD 모드가 트랜지스터(HS2)가 스위치 오프된 상태로 유지될 것을 요구하기 때문이다. 따라서, FBR 모드에서 VD 모드로의 모드 스위칭 후에 HS2가 부주의로 스위치 온되지 않을 것이다.
도 5b는 일 실시예에서의 풀 브리지 정류기 모드에서 배전압기 모드로의 모드 스위칭에 응답하는 전압 레벨 변화들을 예시하는 도면이다. 도 5b에 도시된 도면에서, FBR 모드 동안, 노드 AC1에서의 전압(V_AC1)과 노드 AC2에서의 전압(V_AC2)이 교대로 변할 수 있고, VRECT가 전압 레벨 V로 유지될 수 있다. FBR 모드에서 VD 모드로 스위칭하는 것에 응답하여, VRECT가 V보다 큰 전압 레벨들로 증가될 수 있다. 따라서, VD 모드는 VRECT를 증가시키는 데 사용될 수 있다.
도 6a는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭하는 프로세스(600)를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(600)는 블록들 602, 604 및/또는 606 중 하나 이상에 의해 예시된 바와 같은 하나 이상의 동작, 액션 또는 기능을 포함할 수 있다. 별개의 블록들로 예시되어 있지만, 다양한 블록들은 원하는 구현에 따라 추가 블록들로 분할되거나, 더 적은 수의 블록들로 결합되거나, 제거되거나, 병렬로 수행되고/되거나, 다른 순서로 수행될 수 있다. 프로세스(600)에 대한 설명들은 도 1-4의 컴포넌트들을 참조할 수 있다.
프로세스(600)는 블록 602에서 시작될 수 있으며, 여기서 무선 전력 수신기(예컨대, 수신기(120))는 배전압기 모드에서 동작할 수 있다. 프로세스(600)는 블록 602에서 블록 604로 진행할 수 있다. 블록 604에서, 무선 전력 수신기의 컨트롤러(예컨대, 컨트롤러(122))는 트랜지스터(LS1)를 통해 흐르는 전류를 모니터링할 수 있다. 프로세스(600)는 블록 604에서 블록 606으로 진행할 수 있다. 블록 606에서, 컨트롤러는 신호 LS1_OFF의 상승 에지를 검출하는 것에 응답하여 무선 전력 수신기의 동작을 스위칭할 수 있다. 신호 LS1_OFF의 상승 에지는 트랜지스터(LS1)에서의 0 전류를 나타낼 수 있다. LS1_OFF의 상승 에지 검출을 사용하여 VD 모드에서 FBR 모드로의 모드 스위칭을 트리거하는 것은 트랜지스터들(HS1, HS2, LS1, LS2)에 걸친 디지털 동기화를 제공하는 0 전류 스위칭을 보장할 수 있다. 신호 LS1_OFF의 상승 에지에 응답하여 VD 모드에서 FBR 모드로 스위칭하는 것은 노드들 AC1 및 AC2가 상보적인 것(예를 들어, 그들의 전압 레벨이 스위칭 포인트에서 0V 또는 VRECT로 반대인 것)을 보장할 수 있다.
도 6b는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 풀 브리지 정류기 모드로의 모드 스위칭에 응답하는 전압 레벨 변화들을 예시하는 도면이다. 도 6b에 도시된 도면에서, VD 모드 동안, 노드 AC1에서의 전압(V_AC1)은 트랜지스터들(HS1 및 LS2)을 교대로 스위치 온하는 것에 응답하여 주기적으로 변할 수 있지만, (예를 들어, VD 모드에서 HS2가 스위치 오프되기 때문에) V_AC2는 0V로 유지된다. VD 모드에서 FBR 모드로 스위칭하는 것에 응답하여 VRECT는 정상 상태 전압 레벨로 감소될 수 있으며 전압 V_AC1 및 V_AC2는 교대로 변할 수 있다.
도 7a는 일 실시예에서의 과전압 보호를 위한 풀 브리지 정류기 모드로의 전이를 도시하는 도면이다. 일 실시예에서, 수신기(120)의 시동 또는 파워업 동안(도 1 참조), VRECT는 0 볼트에서 시작할 수 있다. 수신기(120)를 파워업하기 위해 VRECT는 최소 전압에 도달해야 할 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 수신기(120)가 FBR 모드에서 파워업을 시작하면, 전압들 V_AC1 및 V_AC2는 비교적 느린 속도로 VRECT를 증가시킨다. 충전 펌프(210)는 시간 T1에서 212를 턴온하여 FBR 모드에서 VD 모드로 스위칭하기에 충분한 게이트-소스 전압(VGS)을 생성할 수 있다. T1에서의 모드 스위칭에 응답하여, V_AC2는 0 볼트로 유지될 수 있지만, V_AC1은 비교적 더 빠른 속도로 증가하여 VRECT를 또한 효과적으로 증가시킬 수 있다. VD 모드는 FBR 모드보다 상대적으로 더 빠르게 VRECT를 증가시킬 수 있으므로 수신기(120)의 파워업 시간을 감소시킬 수 있다.
도 7b는 일 실시예에서의 배전압기 모드에서 구현될 수 있는 충전 펌프의 상세들을 도시하는 도면이다. 도 7b에 도시된 예에서, 충전 펌프(210)는 전압 V_AC1, VRECT 및 신호 QP를 입력들로서 수신할 수 있다. 도 7a를 참조하면, 수신기(120)가 파워업됨에 따라, V_AC1 및 VRECT는 점진적으로 증가할 수 있다. V_AC1 및 VRECT가 0이 아닌 전압 레벨들(예를 들어, 1V, 1.5V 또는 다른 사전 정의된 전압 임계값들)로 증가함에 따라, 컨트롤러(122)(도 2 참조)는 충전 펌프(210)를 인에이블할 수 있다. 신호 QP를 수신하는 것에 응답하여, 충전 펌프(210) 내의 게이트 구동기(702)는 VD 모드에서 수신기(120)를 동작시키기 위해 트랜지스터(212)를 스위치 온하여 노드(AC2)를 접지에 단락시킬 수 있다. 트랜지스터(212)가 수신기(120)에 설치되는 실시예들에서, 게이트 구동기(702)의 출력은 LS1의 게이트 단자에 연결될 수 있고, 게이트 구동기(702)는 LS1을 스위치 온하여, 노드(AC2)를 접지에 단락시킬 수 있다. VRECT가 과전압 임계값 OV_THR보다 큰 전압 레벨로 증가하면(도 2 참조), 컨트롤러(122)는 신호 QP를 디스에이블 값(예를 들어, 충전 펌프(210)에 따라 이진수 0 또는 1)으로 설정하여 충전 펌프(210)를 디스에이블할 수 있다. 충전 펌프가 디스에이블되는 것에 응답하여, 수신기(120)는 FBR 모드에서 또는 충전 펌프(210)에 의해 트리거되지 않는 VD 모드에서 동작할 수 있다.
도 8은 일 실시예에서의 무선 전력 응용에서 풀 브리지 정류기 및 배전압기를 구현하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(800)는 블록들 802, 804, 806 및/또는 808 중 하나 이상에 의해 예시된 바와 같은 하나 이상의 동작, 액션 또는 기능을 포함할 수 있다. 별개의 블록들로 예시되어 있지만, 다양한 블록들은 원하는 구현에 따라 추가 블록들로 분할되거나, 더 적은 수의 합되거나, 제거되거나, 병렬로 수행되고/되거나, 다른 순서로 수행될 수 있다.
프로세스(800)는 무선 전력 수신기(예컨대, 본 명세서에 설명된 수신기(120))의 컨트롤러(예컨대, 본 명세서에 설명된 컨트롤러(122))에 의해 수행될 수 있다. 프로세스(800)는 블록 802에서 시작될 수 있다. 블록 802에서, 컨트롤러는 전력 정류기의 복수의 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들의 측정들에 기초하는 복수의 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 복수의 비교기로부터 복수의 신호를 수신할 수 있다. 복수의 신호는 전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들의 측정들에 기초할 수 있다.
프로세스(800)는 블록 802에서 블록 804로 진행할 수 있다. 블록 804에서, 컨트롤러는 복수의 신호에 기초하여, 전력 증폭기의 복수의 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위칭할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터, 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위칭할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 복수의 신호를 유한 상태 머신에 입력할 수 있다. 컨트롤러는 유한 상태 머신의 출력에 기초하여, 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온할 수 있다.
프로세스(800)는 블록 804에서 스위치 온되는 트랜지스터들에 따라 블록 804에서 블록 806 또는 블록 808 중 어느 하나로 진행할 수 있다. 블록 806에서, 컨트롤러는 풀 브리지 정류기 모드에서 무선 전력 수신기를 동작시킬 수 있다. 블록 808에서, 컨트롤러는 배전압기 모드에서 무선 전력 수신기를 동작시킬 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 배전압기 모드를 인에이블하여 무선 전력 수신기를 파워업할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 충전 펌프를 인에이블하여 제2 하이 사이드 트랜지스터와 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드를 접지에 단락시킴으로써 배전압기 모드를 인에이블할 수 있다. 일 실시예에서, 충전 펌프에 의해 스위치 온되는 트랜지스터는 제1 로우 사이드 트랜지스터일 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러는 제2 하이 사이드 트랜지스터와 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에서의 0 전압 이벤트의 검출에 응답하여, 그리고 제1 로우 사이드 트랜지스터를 스위치 온하라는 표시에 응답하여 무선 전력 수신기의 동작 모드를 풀 브리지 정류기 모드로부터 배전압기 모드로 스위칭할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러는 제1 하이 사이드 트랜지스터와 제 2 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에서의 0 전류 이벤트의 검출에 응답하여, 그리고 제1 로우 사이드 트랜지스터를 스위치 오프하라는 표시에 응답하여 무선 전력 수신기의 동작 모드를 배전압기 모드로부터 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭할 수 있다.
도면들 내의 흐름도 및 블록도들은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도들 내의 각각의 블록은 지정된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령어를 포함하는 명령어들의 모듈, 세그먼트 또는 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현들에서, 블록들에 표시된 기능들은 도면들에 표시된 순서와 다르게 발생할 수 있다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 블록들은 관련된 기능에 따라 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도들 및/또는 흐름도 예시의 각각의 블록 및 블록도들 및/또는 흐름도 예시 내의 블록들의 조합들은 지정된 기능들 또는 액트들을 수행하거나 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들에 의해 구현될 수 있음에 유의할 것이다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 달리 명확히 표시되지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어들은 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 지정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 더 이해할 것이다.
아래의 청구항들에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소들의 대응하는 구조들, 재료들, 액트들 및 균등물들은, 존재한다면, 구체적으로 청구되는 바와 같은 다른 청구되는 요소들과 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 액트를 포함하도록 의도된다. 본 발명의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으나, 포괄적이거나, 본 발명을 개시된 형태로 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 이 분야의 통상의 기술자들에게는 많은 수정 및 변형이 명백할 것이다. 실시예는 본 발명의 원리들 및 실제 응용을 가장 잘 설명하고, 이 분야의 다른 통상의 기술자들이 고려되는 특정 용도에 적합한 바와 같은 다양한 수정들을 갖는 다양한 실시예들에 대해 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택 및 설명되었다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 수신기용 반도체 디바이스로서,
    교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 정류하도록 구성된 전력 정류기 - 상기 전력 정류기는 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터를 포함함 -; 및
    상기 전력 정류기에 결합된 컨트롤러
    를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하여 무선 전력 수신기를:
    풀 브리지 정류기 모드; 및
    배전압기 모드
    중 하나에서 동작시키도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배전압기 모드에서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 하이 사이드 트랜지스터를 스위치 오프하고;
    상기 제1 로우 사이드 트랜지스터를 스위치 온하고;
    상기 제1 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터를 교대로 스위치 온하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 복수의 비교기를 더 포함하고, 상기 복수의 비교기는,
    상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들을 측정하고;
    복수의 신호를 출력하도록 구성되며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 신호를 유한 상태 머신에 입력하고;
    상기 유한 상태 머신의 출력에 기초하여, 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에서의 0 전압 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 동작 모드를 상기 풀 브리지 정류기 모드에서 상기 배전압기 모드로 스위칭하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    접지에 연결되고 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에 연결된 비교기에서의 0 전류 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 동작 모드를 상기 배전압기 모드에서 상기 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 배전압기 모드를 인에이블하여 상기 무선 전력 수신기를 파워업하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는 충전 펌프를 인에이블하여 상기 배전압기 모드를 인에이블하도록 구성되고, 상기 충전 펌프는 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드를 접지에 단락시키기 위해 트랜지스터를 스위치 온하도록 구성되는, 반도체 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 충전 펌프에 의해 스위치 온되는 상기 트랜지스터는 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터인, 반도체 디바이스.
  9. 장치로서,
    복수의 비교기 - 상기 복수의 비교기는,
    전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들을 측정하고;
    복수의 신호를 출력하도록 구성됨 -; 및
    상기 전력 정류기 및 상기 복수의 비교기에 결합된 컨트롤러
    를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 비교기에 의해 출력된 상기 복수의 신호에 기초하여, 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하여, 무선 전력 수신기를:
    풀 브리지 정류기 모드; 및
    배전압기 모드
    중 하나에서 동작시키도록 구성되는, 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 배전압기 모드를 인에이블하여 상기 무선 전력 수신기를 파워업하도록 구성되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서, 충전 펌프를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 충전 펌프가 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드를 접지에 단락시키기 위해 트랜지스터를 스위치 온할 수 있게 함으로써 상기 배전압기 모드를 인에이블하도록 구성되는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 충전 펌프에 의해 스위치 온되는 상기 트랜지스터는 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터인, 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 배전압기 모드에서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 하이 사이드 트랜지스터를 스위치 오프하고;
    상기 제1 로우 사이드 트랜지스터를 스위치 온하고;
    상기 제1 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터를 교대로 스위치 온하도록 구성되는, 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 신호를 유한 상태 머신에 입력하고;
    상기 유한 상태 머신의 출력에 기초하여, 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위치 온하도록 구성되는, 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에서의 0 전압 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 동작 모드를 상기 풀 브리지 정류기 모드에서 상기 배전압기 모드로 스위칭하도록 구성되는, 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    접지에 연결되고 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에 연결된 비교기에서의 0 전류 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 동작 모드를 상기 배전압기 모드에서 상기 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭하도록 구성되는, 장치.
  17. 무선 전력 수신기를 동작시키기 위한 방법으로서,
    컨트롤러에 의해, 복수의 비교기로부터 복수의 신호를 수신하는 단계 - 상기 복수의 신호는 전력 정류기의 제1 하이 사이드 트랜지스터, 제2 하이 사이드 트랜지스터, 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 제2 로우 사이드 트랜지스터에 걸친 전압 레벨들의 측정들에 기초함 -; 및
    상기 컨트롤러에 의해, 상기 복수의 신호에 기초하여, 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터, 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 및 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 중 하나 이상을 선택적으로 스위칭하여, 무선 전력 수신기를:
    풀 브리지 정류기 모드; 및
    배전압기 모드
    중 하나에서 동작시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 무선 전력 수신기를 파워업하기 위해 상기 배전압기 모드를 인에이블하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 배전압기 모드를 인에이블하는 단계는 충전 펌프가 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드를 접지에 단락시킬 수 있게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의해, 상기 제2 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제1 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에서의 0 전압 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 동작 모드를 상기 풀 브리지 정류기 모드에서 상기 배전압기 모드로 스위칭하는 단계; 및
    상기 컨트롤러에 의해, 접지에 연결되고 상기 제1 하이 사이드 트랜지스터와 상기 제2 로우 사이드 트랜지스터 사이의 노드에 연결된 비교기에서의 0 전류 이벤트의 검출에 응답하여, 상기 무선 전력 수신기의 상기 동작 모드를 상기 배전압기 모드에서 상기 풀 브리지 정류기 모드로 스위칭하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
KR1020230108877A 2022-08-26 2023-08-21 무선 전력 응용에서의 배전압기 KR20240029517A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/896,495 2022-08-26
US17/896,495 US20240072683A1 (en) 2022-08-26 2022-08-26 Voltage doubler in wireless power application

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240029517A true KR20240029517A (ko) 2024-03-05

Family

ID=89994608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230108877A KR20240029517A (ko) 2022-08-26 2023-08-21 무선 전력 응용에서의 배전압기

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240072683A1 (ko)
KR (1) KR20240029517A (ko)
CN (1) CN117639294A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240072683A1 (en) 2024-02-29
CN117639294A (zh) 2024-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200220393A1 (en) Methods for Detecting and Identifying a Receiver in an Inductive Power Transfer System
CN106663966B (zh) 多模无线功率发射器
US10686334B2 (en) Wireless power transmission apparatus and control method for the same
US9837866B2 (en) Reducing power dissipation in inductive energy transfer systems
JPWO2017145602A1 (ja) ワイヤレス送電装置、その制御方法、送電制御回路、充電器
JP2020025457A (ja) 受電装置
JP2016007116A (ja) 送電装置及び無線電力伝送システム
TWI705639B (zh) 無線電力電路、無線接收電力的方法及接收器電路
AU2014332148A1 (en) Reducing power dissipation in inductive energy transfer systems
US9509227B2 (en) MOSFET bridge circuit
JP2011182538A (ja) 充電装置および充電システム
KR20210060566A (ko) 무선 충전 수신 회로, 제어 방법, 및 단말 장치
EP3093988A1 (en) Circuit constant variable circuit
US10250074B2 (en) Power supply system
WO2020046480A1 (en) Wireless power system with debounced charging indicator
KR20180083723A (ko) 이물질 검출 회로 및 그를 이용한 무선 전력 송신 장치
KR20230127892A (ko) 반도체 디바이스에서의 모니터링 회로부에 대한 멀티플렉싱을 구현하는 무선 전력 송신기
KR20240029517A (ko) 무선 전력 응용에서의 배전압기
US10270361B2 (en) High speed synchronous rectifier
US20240072682A1 (en) Real-time misfire detection
CN113422440A (zh) 无线电源***的动态谐振
WO2022252949A1 (zh) 无线充电接收设备、电子设备和无线充电***
CN107732999B (zh) 一种充电方法、充电***及电子设备
US11005306B2 (en) Dynamic deadtime control in a wireless transmission function
CN210297310U (zh) 无线充电发射电路及无线充电发射设备