WO2017086628A1 - 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말 - Google Patents

단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말 Download PDF

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WO2017086628A1
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range communication
switch
short
frequency
wireless charging
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PCT/KR2016/012418
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황종태
진기웅
박성민
고민정
이동수
이종훈
신현익
이준
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주식회사 맵스
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/48—Transceivers
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    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to wireless charging and short-range wireless communication technology.
  • Radio frequency identification RFID
  • NFC near field communication
  • A4WP The Alliance for Wireless Power (A4WP, hereinafter referred to as A4WP) method is a representative magnetic resonance wireless power transmission standard and uses 6.78MHz ISM frequency band, which is half of the NFC module's ISM frequency band (13.56MHz). do.
  • A4WP antenna is required to receive A4WP power, and the resonator configured with the A4WP antenna is set to resonate at 6.78MHz frequency.
  • the NFC module communicates using an ISM band of 13.56 MHz, and an NFC antenna for wireless communication and a resonator for generating resonance at 13.56 MHz are required.
  • a single antenna-based wireless charging and short-range communication control device capable of wireless charging and short-range communication using a single antenna and a user terminal thereof are proposed.
  • the single antenna based wireless charging and short-range communication control apparatus detects a resonant frequency from a rectifier input signal of a power receiver and determines whether the detected resonant frequency is a first frequency for wireless charging using a single antenna. And a switch controller for generating a control signal by determining whether the second frequency is for short-range communication, and a switch turned on or off for wireless charging or short-range communication according to a control signal received from the switch controller.
  • the switch control unit when the detected resonant frequency is the first frequency, determines that the wireless charging is possible, generates a high level driving signal, and cuts off power supply to the short-range communication module as the switch is turned on.
  • the short range communication module is protected, and if the detected resonant frequency is the second frequency, the short range communication module is determined to generate a low level driving signal and the switch is turned off to operate the short range communication module.
  • the power receiver transmits and receives a wireless power signal using a power transmitter and an Alliance for Wireless Power (A4WP) scheme.
  • Short-range communication according to an embodiment is near field communication (Near Field Communication (NFC) or radio frequency identification (RFID) communication.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID radio frequency identification
  • the first frequency for wireless charging is 6.78 MHz
  • the second frequency for short range communication is 13.56 MHz.
  • a source is connected to a ground voltage
  • a drain is connected to a short range communication module
  • a driving voltage is input from a switch controller to a gate.
  • a switch includes a first switch having a source connected to a first ground voltage, a drain connected to a short range communication module, a first driving voltage input from a switch controller to a gate, and a source connected to a second ground voltage.
  • a drain connected to the short range communication module and having a second driving voltage input to the gate from the switch control unit.
  • the short range communication module receives the differential input signal and the switch control unit receives the differential input signal.
  • a user terminal includes a resonator including a single antenna for wireless power signal reception and short-range communication, a power receiver for receiving a wireless power signal using a first frequency signal resonated by the resonator, and a resonator
  • a short range communication module for wireless communication using a second frequency signal resonated by the second frequency signal, a resonant frequency detected from a rectifier input signal of a power receiver, and whether the detected resonant frequency is a first frequency or a second frequency to determine a control signal. It generates a switch control unit and a switch that is turned on or off for wireless charging or short-range communication in accordance with the control signal received from the switch control unit.
  • a resonator may include a resonant tank in which a first capacitor and a second capacitor are added to an antenna and a third capacitor connected in series, and the first capacitor is connected in series with the second capacitor and is connected to the antenna.
  • the second capacitor is connected in series with the first capacitor and in parallel with the antenna, the connecting node between the first capacitor and the antenna is connected to the ground voltage, and the connecting node between the second capacitor and the first capacitor.
  • the connection node is connected to the input of the power receiver, and the connection node between the third capacitor and the switch is connected to the input of the short range communication module.
  • the switch control unit when the detected resonant frequency is the first frequency, determines that the wireless charging is possible, generates a high level driving signal, and cuts off power supply to the short-range communication module as the switch is turned on.
  • the short range communication module is protected, and if the detected resonant frequency is the second frequency, the short range communication module is determined to generate a low level driving signal and the switch is turned off to operate the short range communication module.
  • wireless charging and short range wireless communication are possible using a single antenna. Furthermore, when a large amount of power is supplied from the power transmitter to the wireless receiver for wireless charging, the short-range communication module is blocked by excessive power by preventing excessive power from being supplied to the short-range communication module configured to transmit and receive low power. It can prevent and protect the near field communication module.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a resonator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram when an A4WP PRU operates according to a switch on according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a user terminal capable of operating an NFC module and an A4WP PRU as a single antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a waveform diagram that simulates the situation that the NFC module operates by receiving the energy transmitted by the NFC transmitter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a waveform diagram that simulates a situation in which the A4WP PRU operates by receiving energy transmitted by the A4WP PTU according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a resonator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a user terminal capable of operating an NFC module and an A4WP PRU with a single antenna according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention is a short-range wireless communication with a power receiver (PRU, PRU) for receiving power from a power transmitter (PTU, hereinafter called PTU) for wireless charging using a single antenna. It is a control technology for implementing both short-range communication module to perform the. At this time, when power is supplied from the PTU for wireless charging, the short-range communication module is protected by blocking the power signal from being supplied to the short-range communication module.
  • the short-range communication module uses a magnetic field such as a near field communication (NFC) module or a radio frequency identification (RFID) module. It may be any communication module that transmits and receives radio signals.
  • the short range communication module performs short range wireless communication in the frequency band of several to several tens of MHz.
  • the NFC module may transmit and receive a wireless signal in the 13.56 MHz frequency band.
  • the PTU and the PRU use an Alliance for Wireless Power (A4WP, hereinafter A4WP) scheme.
  • A4WP Alliance for Wireless Power
  • the A4WP PTU supplies a power signal to the A4WP PRU through magnetic resonance in the 6.78 MHz frequency band.
  • the wireless charging method is not limited to the A4WP method.
  • Qi Qi method
  • PMA Power Matters Alliance
  • WPC Wireless Power Consortium
  • the wireless charging is performed in a different frequency band from the short range wireless communication, but does not follow the A4WP method, for example, even when performing wireless charging at 4 MHz, the NFC module of the 13.56 MHz frequency band or the short range of other similar frequency bands is used.
  • the communication module can be protected.
  • the short range communication module is limited to the NFC module
  • the power transmitter is limited to the A4WP PTU
  • the power receiver is described as limited to the A4WP PRU, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a resonator according to an embodiment of the present invention.
  • the resonator 10 includes a resonance tank in which a first capacitor Ca 101 and a second capacitor Cb 102 are added to an antenna 100 and a third capacitor Cc 103 connected in series. tank).
  • the first capacitor Ca 101 is connected in series with the second capacitor Cb 102 and connected in parallel with the antenna 100.
  • the second capacitor Cb 102 is connected in series with the first capacitor Ca 101 and is connected in parallel with the antenna 100.
  • the antenna 100 is a single antenna and supports both A4WP wireless charging mode and short-range communication mode.
  • the A4WP PRU may receive a wireless power signal from the A4WP PTU through magnetic resonance of the resonator 10 including the antenna 100.
  • the NFC module may wirelessly communicate with the other party's NFC module using the magnetic field of the resonator 10 including the antenna 100.
  • the switch SW 107 has a source connected to the ground voltage 108, a drain connected to the third capacitor Cc 103, and a driving voltage Vdrv is input to the gate.
  • the switch SW 107 is turned on when the driving voltage Vdrv is equal to or greater than the preset threshold voltage, and turned off when it is less than or equal to the threshold voltage.
  • node 104 is used as the input of the NFC module
  • node 105 is used as the input of the A4WP PRU
  • node 106 is connected to the ground voltage.
  • FIG. 2 is a circuit diagram when the NFC module operating according to the switch off according to an embodiment of the present invention.
  • the rectifier 121 is connected to the output of the resonator 10 to receive an AC input voltage IN_A4WP 200 and output a DC output voltage VRECT_A4WP.
  • the rectifier 121 includes at least one diode, for example, as shown in FIG. 2, the diodes D1 and D2 121-1 and 121-2.
  • Rectifier capacitor CRECT 123 smoothes rectifier output voltage VRECT_A4WP.
  • the rectifier output voltage VRECT_A4WP allows a constant voltage to be supplied to the load through the power converter 125.
  • the power converter 125 may be a DC-DC converter, a low drop-out regulator (LDO), or the like.
  • the A4WP input voltage IN_A4WP 200 becomes 5V or less.
  • the A4WP PRU 12 is set to operate when the rectifier output voltage VRECT_A4WP is 5V or more. This is because the rectifier output voltage VRECT_A4WP is supplied to the terminal for charging the battery and the battery voltage is more than 3V. Therefore, the rectifier output voltage VRECT_A4WP should be at least sufficiently higher than the battery voltage. Therefore, in the case of FIG.
  • the A4WP PRU 12 may not operate normally. Therefore, there is almost no current flowing into the A4WP input voltage IN_A4WP 200. At this time, if the inductance of the antenna 100 is L, the resonant frequency of the resonator 10 is determined as in Equation (1).
  • FIG. 3 is a circuit diagram when an A4WP PRU operates according to a switch on according to an embodiment of the present invention.
  • the switch SW 107 when the driving voltage Vdrv of the switch SW 107 is equal to or higher than the threshold voltage, the switch SW 107 is turned on, and the A4WP PRU 12 is operated as shown in FIG. 3. .
  • the NFC input voltage IN_NFC 210 is substantially equal to the ground voltage by the switch SW 107, the input signal of the NFC module 14 disappears, so that the NFC module 14 does not operate naturally. Therefore, the phenomenon that the energy received by the antenna 100 during the operation of the A4WP PRU 12 destroys the NFC module 14 is naturally solved.
  • the switch SW 107 since the voltage swing of the NFC input voltage IN_NFC 210 is low, the switch SW 107 may use a low voltage element within 5V.
  • the resonant frequency of the resonator 10 is determined by Equation 2.
  • the resonance frequency When operating with the A4WP PRU 12, the resonance frequency should be 2 times lower than the NFC frequency, so that Equation 3 below should be satisfied.
  • Equation 4 If it is assumed that the capacitor Ca (101) is n times larger than the capacitor Cb (102), a condition as shown in Equation 4 can be obtained.
  • NFC module When operating as an A4WP PRU 12, it prevents excessive power from being supplied to the NFC module configured to transmit and receive low power, thereby preventing the NFC module from being destroyed by excessive power supplied to the A4WP PRU 12. NFC module can be protected.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a user terminal capable of operating an NFC module and an A4WP PRU with a single antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the user terminal includes a resonator including a single antenna 100, an A4WP PRU 12, and an NFC module 14.
  • the A4WP PRU 12 includes a rectifier 121, a power converter 125, and a wireless charging and near field communication controller.
  • Wireless charging and short-range communication control device includes a switch control unit 126 and the switch SW (107).
  • the user terminal may be a portable terminal that the user can carry, such as a smartphone.
  • the single antenna 100 is capable of receiving a wireless power signal and short-range communication.
  • the A4WP PRU 12 receives the A4WP PTU and the wireless power signal using the first resonant frequency resonated by the resonator 10 including the antenna 100.
  • the NFC module 14 wirelessly communicates with the other party's NFC module using a second resonant frequency resonated by the resonator 10 including the antenna 100.
  • the switch controller 126 detects the resonance frequency from the A4WP input voltage IN_A4WP 200 and determines whether the detected resonance frequency is a first frequency or a second frequency to generate a control signal.
  • the switch SW 107 is turned on or off to operate in the wireless charging mode or the short-range communication mode according to the control signal received from the switch controller 126.
  • the switch controller 126 receives the A4WP input voltage IN_A4WP 200 and determines that the wireless charging is possible when the resonance frequency is 6.78 MHz to generate a high level driving voltage Vdrv to turn on the switch SW 107. By protecting the NFC module 14 by blocking the power is supplied to the NFC module (14). In contrast, when the A4WP input voltage IN_A4WP 200 is 13.56 MHz, the NFC module 14 is operated by turning off the switch SW 107 by generating a low level driving voltage Vdrv by determining that the short-range communication is possible.
  • the switch SW 107 uses a MOSFET element
  • an electrically controllable switch element for example, a relay composed of an electromagnet including a BJT, GaN, and SiC element, a MEMS switch, and the like can also be used.
  • FIG. 5 is a waveform diagram simulating a situation in which an NFC module operates by receiving energy transmitted from an NFC transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the NFC transmitter supplies energy at 13.56 MHz, and receives energy from the antenna of the terminal to supply energy to the NFC module 14.
  • the voltage swing of the NFC input voltage IN_NFC 210 approaches 7 Vpeak, but the A4WP input voltage IN_A4WP 200 is only about 500 mV. Therefore, since the A4WP PRU 12 does not operate naturally, most of the energy of the antenna is supplied to the NFC module 14.
  • FIG. 6 is a waveform diagram simulating a situation in which an A4WP PRU operates by receiving energy transmitted by the A4WP PTU according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a resonator according to another embodiment of the present invention.
  • the resonator described above with reference to FIG. 1 is suitable for the case where there is one input. If the input requires two in differential form, one can use a resonator as shown in FIG. When the user terminal is configured using this, it is as shown in FIG.
  • the resonator includes an antenna 100, a first capacitor Ca 101, a second capacitor Cb1, Cb2 102-1, 102-2, and a third capacitor Cc1, Cc2 (103-1, 103-2). do.
  • a source is connected to the first ground voltage 108-1
  • a drain is connected to the third capacitor Cc1 103-1
  • a first driving voltage Vdrv1 is input to the gate.
  • the first switch SW 107-1 is turned on when the first driving voltage Vdrv1 is equal to or greater than a preset threshold voltage, and turned off when the first driving voltage Vdrv1 is equal to or more than a preset threshold voltage.
  • a source is connected to the second ground voltage 108-2, a drain is connected to the third capacitor Cc 2 103-2, and a second driving voltage Vdrv2 is input to the gate.
  • the second switch SW 107-2 is turned on when the second driving voltage Vdrv2 is equal to or greater than the preset threshold voltage, and turned off when the second driving voltage Vdrv2 is equal to or less than the preset threshold voltage.
  • node 104 is used as an input of the NFC module
  • node 105 is used as an input of the A4WP PRU
  • node 106 is used as an input of the A4WP PRU.
  • Node 110 is connected to second switch SW 107-2.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a user terminal capable of operating an NFC module and an A4WP PRU with a single antenna according to another embodiment of the present invention.
  • the NFC module 14 and the A4WP PRU 12 are implemented using a resonator suitable for a differential structure.
  • Equation 6 The resonance frequency when the user terminal operates as the A4WP PRU 12 is expressed by Equation 6.
  • the A4WP PRU 12 includes a rectifier 121, a power converter 125, and a switch controller 126.
  • the rectifier 121 includes at least one diode, for example, the diodes D1, D2, D3, and D4 (121-1, 121-2, 121-3, 121-4) as shown in FIG.
  • Rectifier capacitor CRECT 123 smoothes rectifier output voltage VRECT_A4WP.
  • the rectifier output voltage VRECT_A4WP allows a constant voltage to be supplied to the load through the power converter 125.
  • the power converter 125 may be a DC-DC converter, a low drop-out regulator (LDO), or the like.
  • the first switch SW1 107-1 has a source connected to the first ground voltage 108-1, a drain connected to the NFC module 14, and a first driving voltage Vdrv1 is input to the gate from the switch controller 126.
  • the second switch SW2 107-2 has a source connected to the second ground voltage 108-2, a drain connected to the NFC module 14, and a second driving voltage Vdrv2 is input to the gate from the switch controller 126.
  • the NFC module 14 receives the differential NFC input signals IN_NFC + and IN_NFC-, and the switch controller 126 receives the differential A4WP input signals IN_A4WP + and IN_A4WP-.
  • first switch SW1 107-1 and the second switch SW2 107-2 use MOSFET devices, relays composed of electromagnets including electrically controllable switch devices, for example, BJT, GaN, and SiC devices. Also, all MEMS switches can be used.

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Abstract

단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말이 개시된다. 일 실시 예에 따른 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치는, 전력 수신기의 정류기 입력신호로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 단일 안테나를 이용하여 무선충전하기 위한 제1 주파수인지 단일 안테나를 이용하여 근거리 통신하기 위한 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성하는 스위치 제어부와, 스위치 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 또는 근거리 통신을 위해 온오프되는 스위치를 포함한다.

Description

단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말
본 발명은 무선 충전 및 근거리 무선통신 기술에 관한 것이다.
수~수십 MHz의 주파수 대역으로 자기장(magnetic field)을 형성하여 통신하는 근거리 통신모듈이 알에프아이디(radio frequency identification: RFID, 이하 RFID라 칭함), 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC, 이하 NFC라 칭함) 등의 모듈에 적용되어 사용되고 있다. 특히 NFC 방식을 이용한 다양한 애플리케이션이 스마트폰과 같은 휴대 단말에 적용되며, 보조 결재 수단으로 각광을 받고 있다.
한편, 자기 공명(magnetic resonance)을 이용하여 무선으로 충전하는 방식이 있다. 무선충전연합(Alliance for Wireless Power: A4WP, 이하 A4WP라 칭함) 방식은 대표적인 자기 공명 무선전력 전송 표준이며, NFC 모듈의 ISM 주파수 대역(13.56MHz)의 절반에 해당하는 6.78MHz의 ISM 주파수 대역을 사용한다. A4WP 전력 수신을 위해서는 별도의 A4WP 안테나가 필요하며, A4WP 안테나와 함께 구성되는 공진기는 6.78MHz 주파수에 공진되도록 설정된다. 이에 비해, NFC 모듈은 13.56MHz의 ISM 대역을 이용하여 통신하며, 무선통신을 위한 NFC 안테나와 13.56MHz에 공진이 발생하도록 하는 공진기가 필요하다.
일 실시 예에 따라, 단일 안테나를 이용하여 무선충전 및 근거리 통신이 가능한 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말을 제안한다.
일 실시 예에 따른 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치는, 전력 수신기의 정류기 입력신호로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 단일 안테나를 이용하여 무선충전하기 위한 제1 주파수인지 단일 안테나를 이용하여 근거리 통신하기 위한 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성하는 스위치 제어부와, 스위치 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 또는 근거리 통신을 위해 온오프되는 스위치를 포함한다.
일 실시 예에 따른 스위치 제어부는, 검출된 공진 주파수가 제1 주파수이면 무선충전 가능 상태로 판별하여 하이 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 온 시킴에 따라 근거리 통신모듈로 전력이 공급되는 것을 차단하여 근거리 통신모듈을 보호하며, 검출된 공진 주파수가 제2 주파수이면 근거리 통신 가능 상태로 판별하여 로우 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 오프 시킴에 따라 근거리 통신모듈을 동작시킨다.
일 실시 예에 따른 전력 수신기는 전력 송신기와 무선충전연합(Alliance for Wireless Power: A4WP) 방식을 사용하여 무선 전력신호를 송수신한다. 일 실시 예에 따른 근거리 통신은 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 또는 알에프아이디(radio frequency identification: RFID) 통신이다. 일 실시 예에 따른 무선충전을 위한 제1 주파수는 6.78MHz이고, 근거리 통신을 위한 제2 주파수는 13.56MHz이다.
일 실시 예에 따른 스위치는 소스가 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되고 게이트에 스위치 제어부로부터 구동전압이 입력된다. 일 실시 예에 따른 스위치는, 소스가 제1 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되며 게이트에 스위치 제어부로부터 제1 구동전압이 입력되는 제1 스위치와, 소스가 제2 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되며 게이트에 스위치 제어부로부터 제2 구동전압이 입력되는 제2 스위치를 포함하며, 근거리 통신모듈은 차동 입력신호를 입력받고, 스위치 제어부는 차동 입력신호를 입력받는다.
다른 실시 예에 따른 사용자 단말은, 무선 전력신호 수신 및 근거리 통신을 위한 단일의 안테나를 포함하는 공진기와, 공진기에 의해 공진되는 제1 주파수 신호를 이용하여 무선 전력신호를 수신하는 전력 수신기와, 공진기에 의해 공진되는 제2 주파수 신호를 이용하여 무선통신하는 근거리 통신모듈과, 전력 수신기의 정류기 입력신호로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 제1 주파수인지 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성하는 스위치 제어부와, 스위치 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 또는 근거리 통신을 위해 온오프되는 스위치를 포함한다.
일 실시 예에 따른 공진기는, 직렬로 연결된 안테나 및 제3 커패시터에, 제1 커패시터 및 제2 커패시터가 추가된 공진 탱크를 구성하고, 제1 커패시터는 제2 커패시터와는 직렬로 연결되고 안테나와는 병렬 연결되며, 제2 커패시터는 제1 커패시터와는 직렬로 연결되고 안테나와는 병렬 연결되며, 제1 커패시터와 안테나 간 연결 노드는 접지전압에 연결되고, 제2 커패시터와 제1 커패시터 간 연결 노드는 전력 수신기의 입력과 연결되며, 제3 커패시터와 스위치 간 연결 노드는 근거리 통신모듈의 입력과 연결된다.
일 실시 예에 따른 스위치 제어부는, 검출된 공진 주파수가 제1 주파수이면 무선충전 가능 상태로 판별하여 하이 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 온 시킴에 따라 근거리 통신모듈로 전력이 공급되는 것을 차단하여 근거리 통신모듈을 보호하며, 검출된 공진 주파수가 제2 주파수이면 근거리 통신 가능 상태로 판별하여 로우 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 오프 시킴에 따라 근거리 통신모듈을 동작시킨다.
일 실시 예에 따르면, 무선충전을 위한 안테나와 근거리 무선통신을 위한 각각의 안테나를 사용하는 것이 아니라, 단일 안테나를 이용하여 무선충전 및 근거리 무선통신이 가능하다. 나아가, 무선충전을 위해 전력 송신기에서 많은 전력이 전력 수신기에 공급되는 경우, 저 전력을 송수신하도록 구성되는 근거리 통신모듈에 과도한 전력이 공급되는 것을 차단하여, 과도한 전력에 의해 근거리 통신모듈이 파괴되는 것을 방지하고 근거리 통신 모듈을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기의 회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 off에 따른 NFC 모듈이 동작하는 경우의 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 on에 따른 A4WP PRU가 동작하는 경우의 회로도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 안테나로 NFC 모듈과 A4WP PRU가 동작 가능한 사용자 단말의 회로도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NFC 송신기가 전송하는 에너지를 수신하여 NFC 모듈이 동작하는 상황을 모의 실험한 파형도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 A4WP PTU가 전송하는 에너지를 수신하여 A4WP PRU가 동작하는 상황을 모의 실험한 파형도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공진기의 회로도,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 안테나로 NFC 모듈과 A4WP PRU가 동작 가능한 사용자 단말의 회로도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 단일의 안테나를 이용하여 무선충전을 위해 전력 송신기(Power Transmitting Unit: PTU, 이하 PTU라 칭함)로부터 전력을 수신하는 전력 수신기(Power Receiving Unit: PRU, 이하 PRU라 칭함)와 근거리 무선통신을 수행하는 근거리 통신모듈 모두를 구현하기 위한 제어기술이다. 이때, 무선충전을 위해 PTU에서 전력이 공급되는 경우 전력신호가 근거리 통신모듈에 공급되는 것을 차단하여 근거리 통신모듈을 보호한다.
일 실시 예에 따른 근거리 통신모듈은 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC, 이하 NFC라 칭함) 모듈 또는 알에프아이디(radio frequency identification: RFID, 이하 RFID라 칭함) 모듈 등 자기장(magnetic field)을 이용하여 무선신호를 송수신하는 모든 통신모듈일 수 있다. 근거리 통신모듈은 수~수십 MHz 주파수 대역에서 근거리 무선통신을 수행하는데, 예를 들어 NFC 모듈의 경우 13.56MHz 주파수 대역에서 무선신호를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 PTU와 PRU는 무선전력연합(Alliance for Wireless Power: A4WP, 이하 A4WP라 칭함) 방식을 사용한다. A4WP 방식에 따르면, A4WP PTU는 6.78MHz 주파수 대역에서 자기 공명(magnetic resonance)을 통해 A4WP PRU에 전력신호를 공급한다. 그러나 무선충전 방식이 A4WP 방식에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 저주파수 대역을 사용하는 무선전력 국제 표준화 단체(Wireless Power Consortium: WPC, 이하 WPC라 칭함)에 의한 Qi 방식과 PMA(Power Matters Alliance) 방식이 있다. 또한, A4WP 방식을 따르지는 않지만 근거리 무선통신과는 상이한 주파수 대역으로 무선충전을 수행하는 경우, 예를 들어 4MHz로 무선충전을 수행하는 경우에도 13.56MHz 주파수 대역의 NFC 모듈이나 기타 유사 주파수 대역의 근거리 통신모듈을 보호할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 근거리 통신모듈을 NFC 모듈로 한정하고, 전력 송신기는 A4WP PTU로 한정하고, 전력 수신기는 A4WP PRU로 한정하여 설명하나, 이에 한정되는 것은 아님을 명시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진기의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 공진기(10)는 직렬로 연결된 안테나(100) 및 제3 커패시터 Cc(103)에, 제1 커패시터 Ca(101) 및 제2 커패시터 Cb(102)가 추가된 공진 탱크(resonance tank)를 구성한다. 제1 커패시터 Ca(101)는 제2 커패시터 Cb(102)와는 직렬로 연결되고, 안테나(100)와는 병렬 연결된다. 제2 커패시터 Cb(102)는 제1 커패시터 Ca(101)와는 직렬로 연결되고, 안테나(100)와는 병렬 연결된다.
안테나(100)는 단일의 안테나로, A4WP 무선무선충전 모드와 근거리 통신 모드 모두를 지원한다. 예를 들어, 안테나(100)를 포함한 공진기(10)의 자기 공명을 통해 A4WP PRU는 A4WP PTU로부터 무선 전력신호를 수신할 수 있다. 또한, 안테나(100)를 포함한 공진기(10)의 자기장을 이용하여 NFC 모듈이 상대방의 NFC 모듈과 무선통신할 수 있다.
스위치 SW(107)는 소스가 접지전압(108)에 연결되고 드레인이 제3 커패시터 Cc(103)에 연결되며, 게이트에 구동전압 Vdrv가 입력된다. 스위치 SW(107)는 구동전압 Vdrv가 미리 설정된 문턱 전압 이상이면 on 되고, 문턱 전압 이하이면 off 된다.
도 1의 (A) 노드(104)는 NFC 모듈의 입력으로 사용하고, (B) 노드(105)는 A4WP PRU의 입력으로 사용하며, (C) 노드(106)는 접지전압에 연결된다. 이와 같이 연결한 상태에서 구동전압 Vdrv을 스위치 SW(107)의 문턱 전압 이하로 설정하면 도 2와 같은 등가회로가 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 off에 따른 NFC 모듈이 동작하는 경우의 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 정류기(121)는 공진기(10)의 출력과 연결되어 AC 형태의 입력전압 IN_A4WP(200)을 입력받아 DC 형태의 출력전압 VRECT_A4WP을 출력한다. 정류기(121)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는데, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 다이오드 D1,D2(121-1,121-2)를 포함한다. 정류기 커패시터 CRECT(123)는 정류기 출력전압 VRECT_A4WP을 매끄럽게 한다. 정류기 출력전압 VRECT_A4WP은 전력 변환기(power converter)(125)를 통해 부하에 일정한 전압을 공급할 수 있도록 한다. 전력 변환기(125)는 DC-DC 컨버터, LDO(Low Drop-out Regulator)등일 수 있다.
도 2는 스위치 SW(107)의 off에 따라 NFC 모듈(14)이 동작하는 상태이다. NFC 모듈(14)에 입력되는 전압 IN_NFC(210)의 크기는 NFC 모듈(14)에 의해 5V 혹은 그 이하로 제어되므로, A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)는 5V 이하가 된다. 통상적인 A4WP PRU(12)는 정류기 출력전압 VRECT_A4WP이 5V 이상 되어야 동작하도록 설정되는 것이 대부분이다. 이유는 배터리를 충전하는 단말에 정류기 출력전압 VRECT_A4WP이 공급되고 배터리 전압이 3V 이상인 경우가 대부분이므로 정류기 출력전압 VRECT_A4WP이 적어도 배터리 전압보다는 충분히 높아야 하기 때문이다. 따라서, 도 2의 경우는 A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)이 5V 이하가 되므로 A4WP PRU(12)는 정상적인 동작이 불가능하다. 따라서, A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)으로 유입되는 전류는 거의 없는 상태가 된다. 이때, 안테나(100)의 인덕턴스를 L이라고 한다면, 공진기(10)의 공진 주파수는 수학식 1과 같이 결정된다.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000001
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 on에 따른 A4WP PRU가 동작하는 경우의 회로도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 스위치 SW(107)의 구동전압 Vdrv을 문턱 전압 이상으로 하면, 스위치 SW(107)가 on 되고, 도 3에 도시된 바와 같이 A4WP PRU(12)가 동작하게 된다. 이때 스위치 SW(107)에 의해 NFC 입력전압 IN_NFC(210)은 접지 전압과 거의 같아지므로, NFC 모듈(14)의 입력되는 신호가 사라지므로 자연스럽게 NFC 모듈(14)은 동작하지 않는다. 따라서, A4WP PRU(12) 동작시 안테나(100)로 수신된 에너지가 NFC 모듈(14)을 파괴하는 현상도 자연스럽게 해결된다. 또한, NFC 입력전압 IN_NFC(210)의 전압 스윙이 낮으므로, 스위치 SW(107)는 5V 내의 저 전압 소자를 사용하여도 무방하다.
이때 공진기(10)의 공진 주파수는 수학식 2로 결정된다.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000002
A4WP PRU(12)로 동작할 때 공진 주파수는 NFC 주파수보다 2배 낮아야 하므로 아래 수학식 3을 만족해야 한다.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000003
만약 커패시터 Ca(101)가 커패시터 Cb(102)에 비해 n배 크다고 가정한다면, 다음 수식 4와 같은 조건을 구할 수 있다.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000004
커패시터 Cc(103)는 양수이어야 하므로 n < 1/3 조건을 만족해야 한다. 만약 n=1/5라면 커패시터의 크기는 다음과 같다.
커패시터의 크기: Ca=Cb/5, Cc=1/9Cb
A4WP PRU(12)로 동작하는 경우, 저 전력을 송수신하도록 구성되는 NFC 모듈에 과도한 전력이 공급되는 것을 차단하여, A4WP PRU(12)로 공급되는 과도한 전력에 의해 NFC 모듈이 파괴되는 것을 방지함에 따라 NFC 모듈을 보호할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 안테나로 NFC 모듈과 A4WP PRU가 동작 가능한 사용자 단말의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 사용자 단말은 단일의 안테나(100)를 포함한 공진기, A4WP PRU(12) 및 NFC 모듈(14)을 포함한다. A4WP PRU(12)는 정류기(121), 전력 변환기(125) 및 무선충전 및 근거리 통신 제어장치를 포함한다. 무선충전 및 근거리 통신 제어장치는 스위치 제어부(126)와 스위치 SW(107)를 포함한다.
사용자 단말은 스마트폰과 같이 사용자가 휴대 가능한 휴대 단말일 수 있다. 단일의 안테나(100)는 무선 전력신호 수신 및 근거리 통신이 가능하다. A4WP PRU(12)는 안테나(100)를 포함하는 공진기(10)에 의해 공진되는 제1 공진 주파수를 이용하여 A4WP PTU와 무선 전력신호를 수신한다. NFC 모듈(14)은 안테나(100)를 포함하는 공진기(10)에 의해 공진되는 제2 공진 주파수를 이용하여 상대방의 NFC 모듈과 무선통신한다.
스위치 제어부(126)는 A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)으로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 제1 주파수인지 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성한다. 스위치 SW(107)는 스위치 제어부(126)로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 모드 또는 근거리 통신 모드로 동작하기 위해 온오프된다.
일 실시 예에 따른 스위치 제어부(126)는 A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)을 입력받아 공진 주파수가 6.78MHz이면 무선충전 가능 상태로 판별하여 high 레벨의 구동전압 Vdrv을 생성하여 스위치 SW(107)를 온 시킴에 따라 NFC 모듈(14)로 전력이 공급되는 것을 차단하여 NFC 모듈(14)을 보호한다. 이에 비해, A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)이 13.56MHz이면 근거리 통신 가능 상태로 판별하여 low 레벨의 구동전압 Vdrv를 생성하여 스위치 SW(107)를 오프 시킴에 따라 NFC 모듈(14)을 동작시킨다.
스위치 SW(107)는 MOSFET 소자를 사용하였으나, 전기적으로 제어 가능한 스위치 소자, 예를 들어 BJT, GaN, SiC 소자를 포함하여 전자석으로 구성되는 릴레이, MEMS 스위치 등도 모두 사용이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NFC 송신기가 전송하는 에너지를 수신하여 NFC 모듈이 동작하는 상황을 모의 실험한 파형도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, NFC 송신기가 13.56MHz로 에너지를 공급하고 있으며, 단말의 안테나에서 에너지를 수신하여 NFC 모듈(14)에 에너지를 공급하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, NFC 입력전압 IN_NFC(210)의 전압 스윙은 7Vpeak에 육박하지만, A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)은 500mV 정도밖에 되지 않는다. 따라서, 자연스럽게 A4WP PRU(12)는 동작하지 않으므로 안테나의 에너지는 대부분 NFC 모듈(14)에 공급되게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 A4WP PTU가 전송하는 에너지를 수신하여 A4WP PRU가 동작하는 상황을 모의 실험한 파형도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, A4WP PRU(12)가 동작하도록 스위치 SW(107)가 on 된 상태에서는 A4WP 입력전압 IN_A4WP(200)의 주파수는 6.78MHz가 된다. 이 경우 NFC 입력전압 IN_NFC(210)은 거의 0이다. 따라서, NFC 모듈(14)은 자연스럽게 동작을 하지 않으며 NFC 모듈(14)은 보호된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공진기의 회로도이다.
도 1을 참조로 하여 전술한 공진기는 입력이 하나인 경우에 적합하다. 입력이 차동 형태로 2개를 필요로 하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 공진기를 사용할 수 있다. 이것을 이용하여 사용자 단말을 구성하면 도 8에 도시된 바와 같다.
도 7을 참조하면, 공진기는 안테나(100), 제1 커패시터 Ca(101), 제2 커패시터 Cb1, Cb2(102-1,102-2), 제3 커패시터 Cc1, Cc2(103-1,103-2)를 포함한다. 제1 스위치 SW(107-1)는 소스가 제1 접지전압(108-1)에 연결되고 드레인이 제3 커패시터 Cc1(103-1)에 연결되며, 게이트에 제1 구동전압 Vdrv1가 입력된다. 제1 스위치 SW(107-1)는 제1 구동전압 Vdrv1가 미리 설정된 문턱 전압 이상이면 on 되고, 문턱 전압 이하이면 off 된다. 제2 스위치 SW(107-2)는 소스가 제2 접지전압(108-2)에 연결되고 드레인이 제3 커패시터 Cc2(103-2)에 연결되며, 게이트에 제2 구동전압 Vdrv2가 입력된다. 제2 스위치 SW(107-2)는 제2 구동전압 Vdrv2가 미리 설정된 문턱 전압 이상이면 on 되고, 문턱 전압 이하이면 off 된다.
도 7의 (A) 노드(104)는 NFC 모듈의 입력으로 사용하고, (B) 노드(105)는 A4WP PRU의 입력으로 사용하며, (C) 노드(106)는 A4WP PRU의 입력으로 사용하며, (D) 노드(110)는 제2 스위치 SW(107-2)에 연결된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 안테나로 NFC 모듈과 A4WP PRU가 동작 가능한 사용자 단말의 회로도이다.
도 8을 참조하면, 차동 구조에 적합한 공진기를 이용하여 NFC 모듈(14)과 A4WP PRU(12)를 구현한다. NFC 모듈(14)의 공진 주파수는 수학식 5와 같이 조정된다. Cb1=Cb2=Cb, Cc1=Cc2=Cc라고 가정하자.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000005
사용자 단말이 A4WP PRU(12)로 동작할 때의 공진 주파수는 수학식 6과 같다.
Figure PCTKR2016012418-appb-M000006
A4WP PRU(12)는 정류기(121), 전력 변환기(125) 및 스위치 제어부(126)를 포함한다. 정류기(121)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는데, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 다이오드 D1,D2,D3,D4(121-1,121-2,121-3,121-4)를 포함한다. 정류기 커패시터 CRECT(123)는 정류기 출력전압 VRECT_A4WP을 매끄럽게 한다. 정류기 출력전압 VRECT_A4WP은 전력 변환기(125)를 통해 부하에 일정한 전압을 공급할 수 있도록 한다. 전력 변환기(125)는 DC-DC 컨버터, LDO(Low Drop-out Regulator)등일 수 있다.
제1 스위치 SW1(107-1)은 소스가 제1 접지전압(108-1)에 연결되고 드레인이 NFC 모듈(14)과 연결되며 게이트에 스위치 제어부(126)로부터 제1 구동전압 Vdrv1이 입력된다. 제2 스위치 SW2(107-2)는 소스가 제2 접지전압(108-2)에 연결되고 드레인이 NFC 모듈(14)과 연결되며 게이트에 스위치 제어부(126)로부터 제2 구동전압 Vdrv2가 입력된다. NFC 모듈(14)은 차동 NFC 입력신호(IN_NFC+, IN_NFC-)를 입력받고, 스위치 제어부(126)는 차동 A4WP 입력신호(IN_A4WP+,IN_A4WP-)를 입력받는다.
제1 스위치 SW1(107-1) 및 제2 스위치 SW2(107-2)는 MOSFET 소자를 사용하였으나, 전기적으로 제어 가능한 스위치 소자, 예를 들어 BJT, GaN, SiC 소자를 포함하여 전자석으로 구성되는 릴레이, MEMS 스위치 등도 모두 사용이 가능하다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전력 수신기의 정류기 입력신호로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 단일 안테나를 이용하여 무선충전하기 위한 제1 주파수인지 상기 단일 안테나를 이용하여 근거리 통신하기 위한 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성하는 스위치 제어부; 및
    상기 스위치 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 또는 근거리 통신을 위해 온오프되는 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치 제어부는
    검출된 공진 주파수가 제1 주파수이면 무선충전 가능 상태로 판별하여 하이 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 온 시킴에 따라 근거리 통신모듈로 전력이 공급되는 것을 차단하여 근거리 통신모듈을 보호하며,
    검출된 공진 주파수가 제2 주파수이면 근거리 통신 가능 상태로 판별하여 로우 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 오프 시킴에 따라 근거리 통신모듈을 동작시키는 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전력 수신기는 전력 송신기와 무선충전연합(Alliance for Wireless Power: A4WP) 방식을 사용하여 무선 전력신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    근거리 통신은 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 또는 알에프아이디(radio frequency identification: RFID) 통신인 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    무선충전을 위한 제1 주파수는 6.78MHz이고, 근거리 통신을 위한 제2 주파수는 13.56MHz인 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
    소스가 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되고 게이트에 스위치 제어부로부터 구동전압이 입력되는 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
    소스가 제1 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되며 게이트에 스위치 제어부로부터 제1 구동전압이 입력되는 제1 스위치; 및
    소스가 제2 접지전압에 연결되고 드레인이 근거리 통신모듈과 연결되며 게이트에 스위치 제어부로부터 제2 구동전압이 입력되는 제2 스위치; 를 포함하며,
    상기 근거리 통신모듈은 차동 입력신호를 입력받고, 상기 스위치 제어부는 차동 입력신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치.
  8. 무선 전력신호 수신 및 근거리 통신을 위한 단일의 안테나를 포함하는 공진기;
    상기 공진기에 의해 공진되는 제1 주파수 신호를 이용하여 무선 전력신호를 수신하는 전력 수신기;
    상기 공진기에 의해 공진되는 제2 주파수 신호를 이용하여 무선통신하는 근거리 통신모듈;
    상기 전력 수신기의 정류기 입력신호로부터 공진 주파수를 검출하고 검출된 공진 주파수가 제1 주파수인지 제2 주파수인지를 판별하여 제어신호를 생성하는 스위치 제어부; 및
    상기 스위치 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 무선충전 또는 근거리 통신을 위해 온오프되는 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 공진기는
    직렬로 연결된 안테나 및 제3 커패시터에, 제1 커패시터 및 제2 커패시터가 추가된 공진 탱크를 구성하고, 제1 커패시터는 제2 커패시터와는 직렬로 연결되고 안테나와는 병렬 연결되며, 제2 커패시터는 제1 커패시터와는 직렬로 연결되고 안테나와는 병렬 연결되며,
    제1 커패시터와 안테나 간 연결 노드는 접지전압에 연결되고, 제2 커패시터와 제1 커패시터 간 연결 노드는 전력 수신기의 입력과 연결되며, 제3 커패시터와 스위치 간 연결 노드는 근거리 통신모듈의 입력과 연결되는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 스위치 제어부는
    검출된 공진 주파수가 제1 주파수이면 무선충전 가능 상태로 판별하여 하이 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 온 시킴에 따라 근거리 통신모듈로 전력이 공급되는 것을 차단하여 근거리 통신모듈을 보호하며,
    검출된 공진 주파수가 제2 주파수이면 근거리 통신 가능 상태로 판별하여 로우 레벨의 구동신호를 생성하여 스위치를 오프 시킴에 따라 근거리 통신모듈을 동작시키는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
PCT/KR2016/012418 2015-11-16 2016-11-01 단일 안테나 기반 무선충전 및 근거리 통신 제어장치 및 그 사용자 단말 WO2017086628A1 (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109787366A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 Gtx医疗有限公司 医疗通信和充电***
WO2021060760A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device for selectively using coils supporting power sharing
CN109787366B (zh) * 2017-11-15 2024-06-25 昂沃医疗公众有限公司 医疗通信和充电***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120128546A (ko) * 2011-05-17 2012-11-27 삼성전자주식회사 근거리 무선 통신 및 무선 전력 전송을 사용하기 위한 장치 및 방법
KR20130053856A (ko) * 2011-11-16 2013-05-24 삼성전자주식회사 무선 전력 수신기 및 그 제어 방법
KR101327081B1 (ko) * 2011-11-04 2013-11-07 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치 및 그 제어 방법
KR20140131428A (ko) * 2013-05-02 2014-11-13 한국전자통신연구원 무선 충전 장치 및 방법
KR20150028042A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 전자부품연구원 멀티모드 무선전력 수신기기 및 그 무선전력 수신방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120128546A (ko) * 2011-05-17 2012-11-27 삼성전자주식회사 근거리 무선 통신 및 무선 전력 전송을 사용하기 위한 장치 및 방법
KR101327081B1 (ko) * 2011-11-04 2013-11-07 엘지이노텍 주식회사 무선전력 수신장치 및 그 제어 방법
KR20130053856A (ko) * 2011-11-16 2013-05-24 삼성전자주식회사 무선 전력 수신기 및 그 제어 방법
KR20140131428A (ko) * 2013-05-02 2014-11-13 한국전자통신연구원 무선 충전 장치 및 방법
KR20150028042A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 전자부품연구원 멀티모드 무선전력 수신기기 및 그 무선전력 수신방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109787366A (zh) * 2017-11-15 2019-05-21 Gtx医疗有限公司 医疗通信和充电***
CN109787366B (zh) * 2017-11-15 2024-06-25 昂沃医疗公众有限公司 医疗通信和充电***
WO2021060760A1 (en) * 2019-09-24 2021-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device for selectively using coils supporting power sharing
US11599866B2 (en) 2019-09-24 2023-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device for selectively using coils supporting power sharing

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