WO2017099432A1 - 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기 및 그 방법 - Google Patents

전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기 및 그 방법 Download PDF

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WO2017099432A1
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wireless power
signal
frequency
boot
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PCT/KR2016/014126
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황종태
이동수
이종훈
진기웅
신현익
이준
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주식회사 맵스
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
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    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Definitions

  • the present invention relates to communication management and service technology, and more particularly, to a wireless power transmission technology.
  • Power transfer is smoothly performed between the Power Transmitting Unit (PTU) and the Power Receiving Unit (PRU) that incorporate the same Wireless Power Transfer (WPT) standard protocol.
  • PTU Power Transmitting Unit
  • PRU Power Receiving Unit
  • WPT Wireless Power Transfer
  • power transmission is not performed between a power transmitter and a power receiver having different wireless power transmission standards.
  • Wireless power transmission standards are, for example, the Qi method of the Wireless Power Consortium (WPC, hereinafter referred to as WPC), the Power Matters Alliance (PMA) method, and the Alliance for Wireless Power (A4WP), hereinafter. A4WP). Since the Qi, PMA, and A4WP methods have different protocol protocols, the power transmitter stops power transmission and cannot transmit power unless communication based on the standard is established between the power transmitter and the power receiver.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power Matters Alliance
  • A4WP Alliance for Wireless Power
  • a wireless power of a power receiver that distinguishes various wireless power transmission standards and seamlessly communicates between the power transmitter and the power receiver regardless of which wireless power transmission standard scheme is used by the power transmitter.
  • a transmission standard selector and a method thereof.
  • the wireless power transmission standard selector may include a frequency detector for detecting an input frequency of the rectifier, a boot attempt counter for counting and storing the number of booting cycles generated and disappeared by the output voltage of the power converter, and a frequency detector. And a selection unit for selecting a wireless power transmission standard method using at least one of the input frequency and the boot count counted through the boot attempt counter.
  • a frequency detector includes a high frequency detector for detecting a high frequency rectifier input frequency, and a low frequency detector for detecting a low frequency rectifier input frequency.
  • the boot attempt counter stores a boot count for a preset time even when the output voltage disappears.
  • the selector selects a protocol for communicating with the wireless power transmitter as the AW4P protocol.
  • the selector selects a protocol for communicating with a wireless power transmitter as a PMA type 1 protocol.
  • the selector may first select one of the Qi protocol and the PMA type 2 protocol for communicating with the wireless power transmitter, and at the first selection, the Qi. If it is selected as the protocol, if the boot attempt counter is one time, it is finally selected as the Qi protocol. If it is 2 times, it is finally selected as the PMA Type 2 protocol. If the number of boot attempts is one, select the PMA Type 2 protocol. If the number of boot attempts is two, select the Qi protocol.
  • the selector When the frequency detected by the frequency detector is 200 kHz or less and the boot attempt counter is 1, the selector according to an embodiment first selects a protocol for communicating with the wireless power transmitter as the Qi protocol, and uses the Qi protocol. When communication is started first, if the communication is successful, the final selection is made with the Qi protocol. If the communication fails, the final selection is made with the PMA type 2 protocol.
  • the boot attempt counter may include an inverted signal of a state signal indicating that the power receiver is operating properly by the output voltage of the power converter, connected to a gate, an output voltage signal to a source, and a second resistor at a drain.
  • a transistor connected to the ground voltage and a second resistor formed between the transistor, a capacitor charged or discharged in series with the output voltage node,
  • a diode positioned between the output voltage node and the capacitor so that the output voltage flows in the direction of the capacitor, a first resistor and a first capacitor connected to a node formed between the diode and the capacitor, and a first resistor and a first capacitor connected to the first capacitor.
  • An AND logic circuit and a first D flip-flop that are reset by a reset signal of the second inverter and receive a clock signal generated from the AND logic circuit and output a reboot output signal.
  • the selector may include a delay unit configured to delay an inverted high frequency sense signal from a frequency detector, a XOR logic to receive a reboot output signal from a boot attempt counter, and a low frequency sense signal from a frequency detector to perform an XOR operation.
  • PMA protocol by checking the output signal of the circuit and the second D flip-flop that receives the output signal of the delay unit as a clock signal and receives the output signal of the XOR logic circuit as a data signal, and generates an output signal.
  • the power receiver may find a wireless power transmission standard method and communicate smoothly.
  • the power transmitter uses the Qi, PMA type 1 and A4WP schemes, communication can be successful in one attempt.
  • FIG. 1 is a block diagram of a general wireless charging system
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating a wireless power transmission frequency region of each wireless power transmission standard
  • 3 is a signal timing diagram in a ping or beacon mode and a continuous mode in power transmission
  • FIG. 4 is a block diagram of a power receiver including a wireless power transmission standard selector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the wireless power transmission standard selector of FIG. 4 according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6 is a signal timing diagram of an operation of the wireless power transmission standard selector of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a general wireless charging system.
  • a general wireless charging system includes a power transmitting unit (PTU) 1 and a power receiving unit (PRU) 2a.
  • the power receiver 2a includes a resonator 20, a rectifier 22, a power converter unit 24, and a communication unit 28.
  • the power transmitter 1 transmits power wirelessly through the antenna 10.
  • the frequency of driving the antenna 10 depends on the wireless power transfer (WPT) standard.
  • the resonator 20 of the power receiver 2a is composed of an LC resonant circuit including an antenna L and a capacitor C to be resonated at a frequency similar to the frequency of power transmitted from the power transmitter 1. Since the output of the resonator 20 is in the form of an AC signal, the rectifier 22 changes this signal to a DC voltage. This voltage is received by the power converter 24 to produce the desired output voltage Vout.
  • the power converter 24 may be a DC-DC converter, a low drop-out regulator (LDO), or the like.
  • Wireless power transmission standards vary. For example, there is a Qi method and a PMA (Power Matters Alliance) method by the Wireless Power Consortium (WPC, hereinafter referred to as WPC).
  • WPC Wireless Power Consortium
  • A4WP alliance for wireless power
  • Each scheme has its own protocol 26 for communicating with the power transmitter 1 to control the power of the power receiver 2a.
  • the power receiver 2a receives the wireless power and starts to operate, the power receiver 2a communicates with the power transmitter 1 through the communication unit 28 based on each protocol 26.
  • the respective protocols 26 are not compatible with each other, and if the power transmitter 1 and the protocol 26 do not match, the power transmitter 1 stops supplying power.
  • FIG. 2 is a reference diagram illustrating a wireless power transmission frequency region of each wireless power transmission standard.
  • the Qi method 200 adjusts power transmission strength by changing frequencies in a range of 100 kHz to 200 kHz.
  • PMA type is divided into PMA type 1 (210), PMA type 2 (220), PMA type 1 (210) using the 227kHz ⁇ 278kHz region in the state that the protocol is confirmed normal operation, PMA type 2 (220)
  • the 115kHz to 150kHz range is used.
  • the A4WP scheme 230 uses a fixed frequency of 6.78 MHz, and the frequency precision should not exceed ⁇ 15 kHz.
  • FIG. 3 is a signal timing diagram in a ping or beacon mode and a continuous mode in power transmission.
  • the protocols of the wireless power transmission standards are different from each other, but the operation methods are almost similar.
  • the power transmitter intermittently transmits power in intervals 301, 302, and 303 called Ping or Beacon.
  • a situation 310 is assumed in which a power receiver is placed on a power transmitter in a second ping section 302.
  • the power receiver receives power during the second ping period 302 and generates an output voltage Vout (312).
  • Vout When an output voltage Vout occurs in which the power receiver can operate normally, the power receiver starts communication based on the protocol (314). If communication is successful (316) during the ping periods (301, 302, 303), the power transmitter enters a continuous mode in which power can be continuously transmitted to the power receiver (304).
  • the output voltage Vout can maintain a constant voltage 318 while receiving power, and can supply stable power to the load. However, if communication fails during the ping periods 301, 302 and 303, the continuous mode cannot be entered. When the ping periods 301, 302 and 303 pass, the received power disappears and the output voltage Vout decreases to 0V.
  • FIG. 4 is a block diagram of a power receiver including a wireless power transmission standard selector according to an embodiment of the present invention.
  • a single power receiver 2b supports a plurality of wireless power transmission standards so that the wireless power transmission standard can receive wireless power transmitted by a power transmitter different from the power receiver 2b. .
  • the power receiver 2b includes a resonator 20, a rectifier 22, a power converter 24, a Qi protocol 26-1, a PMA protocol 26-2, and an A4WP protocol 26-3. ), A first communication unit 28-1, a second communication unit 28-2, and a wireless power transfer standard selector 43.
  • the resonator 20 includes a high frequency resonator 20-1 and a low frequency resonator 20-2.
  • the Qi and PMA methods use low frequency signals from 100 kHz to 300 kHz, while the A4WP method uses high frequency signals from 6.78 MHz. Therefore, in order to receive radio energy in different frequency domains, a high frequency resonator 20-1 and a low frequency resonator 20-2 are provided.
  • the rectifier 22 converts an AC signal generated in each resonator 20-1, 20-2 into a DC signal (Unregulated DC output), and the power converter 24 receives a DC signal from the rectifier 22 and outputs an output voltage. Generates Vout (Regulated DC output).
  • the power receiver 2b Since the power transmitter can use any one of Qi, PMA, and A4WP methods, the power receiver 2b includes a Qi protocol 26-1, a PMA protocol 26-2, and an A4WP protocol 26-3.
  • the wireless power transfer standard selector 43 selects which protocol is suitable.
  • the wireless power transmission method is selected by the wireless power transmission standard selector 43 as the Qi or PMA method
  • the multi-standard power receiver 2b communicates with the power transmitter through the first communication unit 28-1.
  • the first communication unit 28-1 may include a capacitor Cm and a switch Mc. If the A4WP method is selected, the power receiver 2b communicates with the power transmitter via the second communication unit 28-2.
  • the second communication unit 28-2 may communicate with the power transmission apparatus at a 2.4 GHz frequency using Bluetooth.
  • the first communication unit 28-1 uses an in-band communication method
  • the second communication unit 28-2 uses an out-of-band communication method.
  • In-band communication means communication on the same band / channel / port / connection
  • out-of-band communication means communication on different band / channel / port / connection.
  • the A4WP scheme Compared to the Qi and PMA schemes, the A4WP scheme has a significantly different operating frequency, so it is not difficult to select the A4WP protocol. However, since the Qi and PMA schemes use similar frequency bands, it is difficult to identify each other.
  • the wireless power transmission standard selector 43 may include a frequency detector (FD, hereinafter referred to as FD) 430, a booting trial counter (BTC, hereinafter referred to as BTC) 432, and And a selection unit 434.
  • FD frequency detector
  • BTC booting trial counter
  • the FD 430 senses the input frequency fin of rectifier 22.
  • the BTC 432 counts and stores the number of booting times when the output voltage Vout of the power converter 24 occurs and disappears.
  • the BTC 432 may store the boot count for a preset time even when the output voltage Vout disappears.
  • the selector 434 selects a wireless power transmission standard method using at least one of an input frequency sensed through the FD 430 and a boot count counted through the BTC 432.
  • the selector 434 may determine the Qi and PMA schemes by simply using the booting times in which the output voltage Vout occurs and disappears. As described above with reference to FIG. 3, if communication is not performed smoothly due to a mismatch between protocols in the ping period, power transmission may be interrupted and output voltage Vout disappears. Therefore, when the selection unit 434 initially selects the Qi protocol and the power receiver 2b is on the PMA power transmitter, the output voltage Vout occurs and disappears during the ping period. If booting succeeds that output voltage Vout occurs normally, the boot count is only one time in case of normal protocol. But if the protocol doesn't match and it won't boot, it will be rebooted, so the boot count will be 2. Attempts to communicate using the Qi protocol.
  • the selector 434 attempts to communicate by switching the protocol to the PMA protocol 26-2. Through this process, the selector 434 may select the Qi and PMA protocols. However, the above-described method operates with a 50% probability of being connected to the power transmitter in one attempt.
  • the selector 434 uses a rectifier input frequency (fin) when selecting a protocol, so that the communication with the power transmitter is possible only once. If the boot count is 1 and the detected frequency is less than 200 kHz, then it is most likely Qi and PMA type 2. Therefore, in this case, the selector 434 selects the Qi protocol 26-1 and attempts to communicate with the power transmitter. If the communication is rebooted due to no communication, the number of booting is 2, and since the PMA type 2 is likely to be selected, the PMA protocol 26-2 is selected. In the case of PMA type 1, since the operating frequency is 200kHz or more, communication can be successful with only one attempt like Qi. In order to perform such an operation, there should be a BTC 432 that stores the boot count even if the output voltage Vout disappears, and there must be an FD 430 that recognizes the frequency domain.
  • FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the wireless power transmission standard selector of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.
  • the FD 430 includes a high frequency detector 4300 and a low frequency detector 4302.
  • the BTC 432 includes a VUPS node 4320, a capacitor CUPS 4322, a diode 4323, a first inverter INV1 4324, a second inverter INV2 4325, a first D flip-flop DFF1 4326, a first A resistor R1 4327, a first capacitor C1 4328, a transistor 4327, a second resistor 4330, a ground voltage 4431, and an AND logic circuit 4332.
  • the selector 434 includes a delay unit 4340, a second D flip-flop DFF2 4431, an XOR logic circuit 4432, a first circuit 4343, and a second circuit 4344.
  • the transistor 4327 is connected to the gate of the inverted signal of the SUP_GOOD state signal indicating that the device is operating normally by the output voltage Vout of the power converter 24, the output voltage to the source Vout is connected and a second resistor 4330 is connected to the drain.
  • the second resistor 4330 is formed between the ground voltage 4331 and the transistor 4333.
  • the capacitor CUPS 4322 is connected to the output voltage node in series to charge or discharge the flowing voltage.
  • the diode 4323 is positioned between the output voltage node and the capacitor CUPS 4322 so that the output voltage Vout flows in the direction of the capacitor CUPS 4322.
  • the first resistor R1 4327 and the first capacitor C1 4328 are connected to the VUPS node 4320 formed between the diode 4323 and the capacitor CUPS 4322.
  • the first inverter INV1 4324 is connected to the VUPS node 4320, and the second inverter INV2 4325 receives the output signal of the first inverter INV1 4324 to generate a reset signal.
  • the AND logic circuit 4332 receives an nHF_DECT signal in which the high frequency detection signal HF_DECT is inverted and a signal generated from a node between the transistor 4327 and the second resistor 4330 and performs an AND operation.
  • the first D flip-flop DFF1 4326 is reset by a reset signal of the second inverter INV 2 4325, receives a clock signal generated from the AND logic circuit 4332, and outputs a reboot output signal REBOOT.
  • the delay unit 4340 delays the inverted high frequency detection signal nHF_DECT from the BTC 432.
  • the XOR logic circuit 4432 receives the reboot output signal REBOOT of the BTC 432 and the low frequency detection signal LF_DECT of the low frequency detector 4302 to perform an XOR operation.
  • the second D flip-flop DFF2 4341 receives the output signal of the XOR logic circuit 4432 as a data signal and the output signal of the delay unit 4340 as a clock signal to generate the output signal PMAH_QiL.
  • the first circuit 4435 selects the PMA protocol or the Qi protocol by checking the output signal PMAH_QiL of the second D flip-flop.
  • the second circuit 4344 selects the A4WP protocol by checking the high frequency detection signal HF_DECT of the high frequency detector 4300.
  • the output voltage Vout occurs through the power converter 24, the output voltage Vout occurs at a predetermined level, and the SUP_GOOD state signal indicating that the power receiver is operating normally is high.
  • the high frequency detector 4300 detects whether the rectifier input frequency fin is in the 6.78 MHz region, so that the output becomes high when it is 4 MHz or more. Therefore, when the rectifier input frequency fin is 4MHz or more, the output signal HF_DECT of the high frequency detector 4300 becomes high.
  • the selector 434 selects the A4WP protocol, the A4WP protocol selection signal A4WP_SEL is high, and both the Qi and PMA protocol selection signals Qi_SEL and PMA_SEL are low.
  • the low frequency detector 4302 causes the output signal LF_DECT to be high when the rectifier input frequency fin is less than 200 kHz. If the PMA Type 2 method receives power in the Ping section by the power transmitter, the output voltage Vout is increased and the SUP_GOOD status signal, which means that the circuit can operate normally, is high. In the initial state, since the voltage of the capacitor CUPS 4322 of the BTC 432 is 0V, the diode 4323 between the output voltage Vout and the VUPS node 4320 is conducted to charge the voltage of the capacitor CUPS 4322 to almost the output voltage Vout level. .
  • the inverter INV1 4324, the inverter INV2 4325, the first D flip-flop DFF1 4326, and the AND logic circuit 4332 of the BTC 432 operate by using the voltage of the VUPS node 4320 as a power supply voltage. admit.
  • the voltage of the capacitor C1 4328 is 0V and the time constant by the resistor R1 4327 and the capacitor C1 4328 even though the voltage of the VUPS node 4320 rises.
  • the INV2 signal is kept low for a short time corresponding to the time constant by the INV1 4324 and the second inverter INV2 4325 to reset the first D-flip-flop DFF1 4326.
  • the delay unit 4320 of the selector 434 is applied to the clock input of the second D flip-flop DFF2 4431 a predetermined time after nHF_DECT becomes high, so that the output of the XOR logic circuit 4432 is applied to the second D.
  • flip-flop DFF2 4341 Stored in flip-flop DFF2 4341.
  • Qi_SEL H. That is, the Qi protocol is selected.
  • communication is not smooth and the output voltage Vout cannot be maintained and disappears.
  • the diode 4323 of the BTC 432 prevents the voltage of the VUPS node 4320 from discharging, the voltage of the VUPS node 4320 is maintained and the state of the first D flip-flop DFF1 4326 is not lost. To keep it.
  • FIG. 6 is a signal timing diagram of an operation of the wireless power transmission standard selector of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.

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Abstract

전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기 및 그 방법이 개시된다. 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 표준 선택기는, 정류기의 입력 주파수를 감지하는 주파수 감지기와, 전력 변환기의 출력전압이 발생했다가 사라지는 부팅 횟수를 카운팅하여 저장하는 부팅 시도 카운터와, 주파수 감지기를 통해 감지된 입력 주파수와 부팅 시도 카운터를 통해 카운팅된 부팅 횟수 중 적어도 어느 하나를 이용하여 무선전력 전송 표준방식을 선택하는 선택부를 포함한다.

Description

전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기 및 그 방법
본 발명은 통신 관리 및 서비스 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선전력 전송기술에 관한 것이다.
동일한 무선전력 전송(Wireless Power Transfer: WPT) 표준(Standard)의 프로토콜을 내장한 전력 송신장치(Power Transmitting Unit: PTU)와 전력 수신장치(Power Receiving Unit: PRU) 간에는 전력 전송이 순조롭게 이루어진다. 그러나 서로 상이한 무선전력 전송 표준을 가진 전력 송신장치와 전력 수신장치 간에는 전력 전송이 이루어지지 않는다.
무선전력 전송 표준은 예를 들어, 무선충전 국제 표준화 단체(Wireless Power Consortium: WPC, 이하 WPC라 칭함)의 Qi 방식, PMA(Power Matters Alliance) 방식, 무선 충전 연합(Alliance for Wireless Power: A4WP, 이하 A4WP라 칭함)이 있다. Qi, PMA, A4WP 방식은 각각 서로 다른 통신규약 프로토콜을 가지기 때문에 규격에 의거한 통신이 전력 송신장치와 전력 수신장치 사이에 이뤄지지 않으면, 전력 송신장치는 전력 전송을 중단하게 되어 전력 전송이 불가능하다.
일 실시 예에 따라, 다양한 무선전력 전송 표준을 구별하여 전력 송신장치가 어떤 무선전력 전송 표준방식을 사용하든지에 상관없이 전력 송신장치와 전력 수신장치 간에 원활하게 통신할 수 있는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기 및 그 방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 무선전력 전송 표준 선택기는, 정류기의 입력 주파수를 감지하는 주파수 감지기와, 전력 변환기의 출력전압이 발생했다가 사라지는 부팅 횟수를 카운팅하여 저장하는 부팅 시도 카운터와, 주파수 감지기를 통해 감지된 입력 주파수와 부팅 시도 카운터를 통해 카운팅된 부팅 횟수 중 적어도 어느 하나를 이용하여 무선전력 전송 표준방식을 선택하는 선택부를 포함한다.
일 실시 예에 따른 주파수 감지기는, 고주파수의 정류기 입력 주파수를 감지하는 고주파수 감지기와, 저주파수의 정류기 입력 주파수를 감지하는 저주파수 감지기를 포함한다.
일 실시 예에 따른 부팅 시도 카운터는, 출력전압이 사라져도 미리 설정된 시간동안 부팅 횟수를 저장한다.
일 실시 예에 따른 선택부는, 감지된 정류기의 입력 주파수가 6.78MHz 이상이면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 AW4P 프로토콜로 선택한다.
일 실시 예에 따른 선택부는, 주파수 감지기를 통해 감지된 주파수가 200kHz 이상이고 6.78MHz보다 낮으면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 PMA 타입1 프로토콜로 선택한다.
일 실시 예에 따른 선택부는, 감지된 정류기의 입력 주파수가 200kHz 이하면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 Qi 프로토콜 또는 PMA 타입2 프로토콜 중 어느 하나로 1차 선택하고, 1차 선택 시에 Qi 프로토콜로 선택한 경우, 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 한 번이면 Qi 프로토콜로 최종 선택하고 부팅 횟수가 2번이면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택하며, 1차 선택 시에 PMA 타입2 프로토콜로 선택한 경우, 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 한 번이면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택하고 부팅 횟수가 2번이면 Qi 프로토콜로 선택한다.
일 실시 예에 따른 선택부는, 주파수 감지기를 통해 감지된 주파수가 200kHz 이하이고 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 1이면 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 Qi 프로토콜로 1차 선택하고, Qi 프로토콜을 통해 1차적으로 통신을 시작하여 통신에 성공하면 Qi 프로토콜로 최종 선택하고, 통신에 실패하여 재부팅이 되면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택한다.
일 실시 예에 따른 부팅 시도 카운터는, 전력 변환기의 출력전압에 의해 전력 수신장치가 정상 동작함을 알리는 상태신호의 반전신호가 게이트에 연결되고 소스에 출력전압 신호가 연결되며 드레인에 제2 저항이 연결되는 트랜지스터와, 접지전압 및 트랜지스터 사이에 형성되는 제2 저항과, 출력전압 노드와 직렬로 연결되어 흐르는 전압을 충전하거나 방전하는 커패시터와,
출력전압이 커패시터 방향으로 흐르도록 출력전압 노드와 커패시터 사이에 위치하는 다이오드와, 다이오드와 커패시터 사이에 형성된 노드와 연결되는 제1 저항 및 제1 커패시터와, 제1 저항 및 제1 커패시터와 연결되는 제1 인버터와, 제1 인버터의 출력신호를 입력받아 리셋 신호를 생성하는 제2 인버터와, 반전된 고주파수 감지신호를 입력받고 트랜지스터 및 제2 저항 사이의 노드로부터 생성되는 신호를 입력받아 이를 AND 연산하는 AND 논리회로와, 제2 인버터의 리셋 신호에 의해 리셋되고, AND 논리회로로부터 발생한 클럭 신호를 입력받아 재부팅 출력신호를 출력하는 제1 D 플립플롭을 포함한다.
일 실시 예에 따른 선택부는, 주파수 감지기로부터 반전된 고주파수 감지신호를 입력받아 지연시키는 지연부와, 부팅 시도 카운터로부터 재부팅 출력신호를 입력받고 주파수 감지기로부터 저주파수 감지신호를 입력받아 이를 XOR 연산하는 XOR 논리회로와, 지연부의 출력신호를 클럭 신호로 입력받고 XOR 논리회로의 출력신호를 데이터 신호로 입력받아 출력신호를 생성하는 제2 D 플립플롭과, 제2 D 플립플롭의 출력신호를 확인하여 PMA 프로토콜 또는 Qi 프로토콜을 선택하는 제1 회로와, 주파수 감지기로부터 고주파수 감지신호를 입력받아 고주파수 감지신호를 확인하여 A4WP 프로토콜을 선택하는 제2 회로를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 전력 송신장치의 다양한 무선전력 전송 표준방식에 상관없이 전력 수신장치가 무선전력 전송 표준방식을 알아내어 원활하게 통신할 수 있다. 특히, 전력 송신장치가 Qi, PMA 타입1 및 A4WP 방식을 사용하는 경우, 한 번의 시도로 통신에 성공할 수 있다.
도 1은 일반적인 무선충전 시스템의 구성도,
도 2는 각 무선전력 전송 표준의 무선전력 전송 주파수 영역을 도시한 참조도,
도 3은 전력 전송 시 핑(Ping) 또는 비컨(Beacon) 모드와, 연속(continuous) 모드에서의 신호 타이밍도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 표준 선택기를 포함하는 전력 수신장치의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 무선전력 전송 표준 선택기의 세부 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 5의 무선전력 전송 표준 선택기의 동작 시 신호 타이밍도이다.
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.
도 1은 일반적인 무선충전 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선충전 시스템은 전력 송신장치(Power Transmitting Unit: PTU)(1)와 전력 수신장치(Power Receiving Unit: PRU)(2a)를 포함한다. 전력 수신장치(2a)는 공진기(resonator)(20), 정류기(rectifier)(22), 전력 변환기(power conversion unit)(24) 및 통신부(28)를 포함한다.
전력 송신장치(1)는 안테나(10)를 통해 무선으로 전력을 전송한다. 이때 안테나(10)를 구동하는 주파수는 무선전력 전송(Wireless Power Transfer: WPT) 표준(Standard)에 따라 달라진다. 전력 수신장치(2a)의 공진기(20)는 전력 송신장치(1)에서 전송하는 전력의 주파수와 유사한 주파수에 공진이 되도록 안테나(L)와 커패시터(C)를 포함하는 LC 공진회로로 구성된다. 공진기(20)의 출력은 AC 신호 형태이므로, 이 신호를 정류기(22)가 DC 전압으로 변경한다. 이 전압을 전력 변환기(24)가 수신하여 원하는 출력전압 Vout을 생성한다. 전력 변환기(24)는 DC-DC 컨버터, LDO(Low Drop-out Regulator) 등일 수 있다.
무선전력 전송 표준은 다양하다. 예를 들어, 무선전력 국제 표준화 단체(Wireless Power Consortium: WPC, 이하 WPC라 칭함)에 의한 Qi 방식과 PMA(Power Matters Alliance) 방식이 있다. 또한, 무선 전력 연합(Alliance for Wireless Power: A4WP, 이하 A4WP라 칭함) 방식이 있다. 각각의 방식은 전력 수신장치(2a)의 전력을 제어하기 위해, 전력 송신장치(1)와 통신을 하기 위한 고유의 프로토콜(26)을 가진다. 전력 수신장치(2a)가 무선전력을 수신하여 기동을 하기 시작하면 각각의 프로토콜(26)에 기초하여 통신부(28)를 통해 전력 송신장치(1)와 통신을 하게 된다. 이때 각각의 프로토콜(26)은 서로 호환되지 않으며, 전력 송신장치(1)와 프로토콜(26)이 일치하지 않으면 전력 송신장치(1)는 전력 공급을 중단하게 된다.
도 2는 각 무선전력 전송 표준의 무선전력 전송 주파수 영역을 도시한 참조도이다.
도 2를 참조하면, Qi 방식(200)은 100kHz ~ 200kHz 영역에서 주파수를 바꾸어 전력 전송 강도를 조절하고 있다. PMA 방식은 PMA 타입1(210), PMA 타입2(220)로 나뉘며, 프로토콜이 확인되어 정상적인 동작을 하는 상태에서 PMA 타입1(210)은 227kHz ~ 278kHz 영역을 사용하며, PMA 타입2(220)는 115kHz ~ 150kHz 영역을 사용한다. 반면 A4WP 방식(230)은 6.78MHz의 고정된 주파수를 사용하며, 주파수 정밀도는 ±15kHz를 넘지 말아야 한다.
도 3은 전력 전송 시 핑(Ping) 또는 비컨(Beacon) 모드와, 연속(continuous) 모드에서의 신호 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 각 무선전력 전송 표준의 프로토콜은 서로 상이하지만, 동작 방식은 거의 유사하다. 예를 들어, 전력 송신장치는 Ping 혹은 Beacon이라고 하는 구간(301,302,303)에서 간헐적으로 전력을 전송한다. 도 3에서는 두 번째 Ping 구간(302)에서 전력 송신장치 위에 전력 수신장치를 올려놓은 상황(310)을 가정하였다. 전력 수신장치는 두 번째 Ping 구간(302) 동안 전력을 수신하여, 출력전압 Vout을 발생한다(312). 전력 수신장치가 정상으로 동작할 수 있는 출력전압 Vout이 발생하면, 전력 수신장치는 프로토콜에 기초하여 통신을 시작한다(314). 만약 Ping 구간(301,302,303) 중에 통신에 성공(316)하면, 전력 송신장치는 전력 수신장치에 계속 전력을 전송할 수 있는 연속 모드로 진입한다(304). 전력 수신장치도 계속적으로 전력 수신이 가능하므로 출력전압 Vout은 전력을 수신하는 동안 일정한 전압을 유지(318)할 수 있게 되고, 부하(load)에 안정적인 전력을 공급할 수 있게 된다. 그러나 Ping 구간(301,302,303) 중에 통신에 실패하면, 연속 모드에 진입하지 못하게 되므로, Ping 구간(301,302,303)이 지나면 수신되는 전력이 사라져서 출력전압 Vout은 감소하여 0V가 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 전송 표준 선택기를 포함하는 전력 수신장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 단일의 전력 수신장치(2b)가 다수 개의 무선전력 전송 표준을 지원하여 무선전력 전송 표준이 전력 수신장치(2b)와 상이한 전력 송신장치에서 전송하는 무선전력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 전력 수신장치(2b)는 공진기(20), 정류기(22), 전력 변환기(24), Qi 프로토콜(26-1), PMA 프로토콜(26-2), A4WP 프로토콜(26-3), 제1 통신부(28-1), 제2 통신부(28-2) 및 무선전력 전송 표준 선택기(Wireless Power Transfer Standard Selector)(43)를 포함한다.
일 실시 예에 따른 공진기(20)는 고주파수 공진기(high frequency resonator)(20-1)와 저주파수 공진기(low-frequency resonator)(20-2)를 포함한다. Qi 및 PMA 방식은 100kHz ~ 300kHz의 저주파수 신호를 사용하고, A4WP 방식은 6.78MHz의 고주파수 신호를 사용한다. 따라서, 서로 상이한 주파수 영역의 무선 에너지를 수신하기 위해, 고주파수 공진기(20-1)와 저주파수 공진기(20-2)를 마련한다. 정류기(22)는 각 공진기(20-1,20-2)에 발생한 AC 신호를 DC 신호(Unregulated DC output)로 변경하며, 전력 변환기(24)는 정류기(22)로부터 DC 신호를 입력받아 출력전압 Vout(Regulated DC output)을 발생한다.
전력 송신장치는 Qi, PMA, A4WP 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있으므로, 전력 수신장치(2b)는 Qi 프로토콜(26-1), PMA 프로토콜(26-2) 및 A4WP 프로토콜(26-3)을 구비하며, 무선전력 전송 표준 선택기(43)가 어떤 프로토콜이 적합한지를 선택한다. 무선전력 전송 표준 선택기(43)에 의해 무선전력 전송 방식이 Qi 또는 PMA 방식이라고 선택되면, 다중 표준 전력 수신장치(2b)는 제1 통신부(28-1)를 통해 전력 송신장치와 통신한다. 제1 통신부(28-1)는 커패시터 Cm과 스위치 Mc로 구성될 수 있다. A4WP 방식이라고 선택되면, 전력 수신장치(2b)는 제2 통신부(28-2)를 통해 전력 송신장치와 통신한다. 제2 통신부(28-2)는 블루투스(Bluetooth)를 이용하여 2.4GHz 주파수로 전력 송신장치와 통신할 수 있다. 제1 통신부(28-1)는 인밴드(in-band) 통신방식을 이용하고, 제2 통신부(28-2)는 아웃오브밴드(Out-of-band) 통신방식을 이용한다. 인밴드 통신방식은 동일 대역/채널/포트/연결 상에서 통신하는 것이고, 아웃오브밴드 통신방식은 다른 대역/채널/포트/연결 상에서 통신하는 것을 의미한다.
Qi, PMA 방식에 비해, A4WP 방식은 그 동작 주파수가 현저히 다르기 때문에, A4WP 프로토콜을 선택하는 것은 어렵지 않으나, Qi와 PMA 방식은 유사한 주파수 대역을 사용하므로 서로를 식별해 내기가 쉽지 않다.
일 실시 예에 따른 무선전력 전송 표준 선택기(43)는 주파수 감지기(frequency detector: FD, 이하 FD라 칭함)(430), 부팅 시도 카운터(Booting Trial Counter: BTC, 이하 BTC라 칭함)(432) 및 선택부(434)를 포함한다.
FD(430)는 정류기(22)의 입력 주파수 fin를 감지한다. BTC(432)는 전력 변환기(24)의 출력전압 Vout이 발생했다가 사라지는 부팅 횟수를 카운팅하여 저장한다. BTC(432)는 출력전압 Vout이 사라져도 미리 설정된 시간동안 부팅 횟수를 저장할 수 있다. 선택부(434)는 FD(430)를 통해 감지된 입력 주파수와 BTC(432)를 통해 카운팅된 부팅 횟수 중 적어도 하나를 이용하여 무선전력 전송 표준방식을 선택한다.
선택부(434)는 Qi와 PMA 방식에 대해서, 간단하게 출력전압 Vout이 발생했다 사라지는 부팅 횟수를 이용하여 판단할 수 있다. 도 3을 참조로 하여 전술한 바와 같이, Ping 구간에서 프로토콜이 맞지 않아 통신이 원활히 되지 않으면 연속 모드에 진입할 수 없으므로 전력 전송이 중단되어 출력전압 Vout은 사라지게 된다. 따라서 처음에 선택부(434)가 Qi 프로토콜을 선택했는데, 전력 수신장치(2b)가 PMA 전력 송신장치 위에 있는 경우 출력전압 Vout은 Ping 구간 중 발생했다 사라지게 된다. 출력전압 Vout이 정상적으로 발생한 것을 부팅(booting)이 성공한 것으로 본다면, 정상적인 프로토콜일 경우 부팅 횟수는 단 한 번이 된다. 그러나 프로토콜이 맞지 않아서 부팅이 되지 않는 경우 재부팅이 될 것이므로 부팅 횟수는 2가 될 것이다. Qi 프로토콜로 통신을 시도하였는데, 부팅 횟수가 2라면 한 번 실패하고 두 번째 시도라는 의미가 되므로 이때 선택부(434)는 프로토콜을 PMA 프로토콜(26-2)로 전환하여 통신을 시도하게 된다. 이러한 과정을 통해 선택부(434)는 Qi와 PMA 프로토콜을 선택할 수 있다. 그러나 전술한 방법은 한 번의 시도로 전력 송신장치와 연결될 확률 50%로 동작하게 된다.
가능하면 단 한 번에 전력 송신장치와 통신이 가능하도록, 일 실시 예에 따른 선택부(434)는 프로토콜 선택 시에 정류기 입력 주파수(Rectifier input frequency: fin)를 이용한다. 만약 부팅 횟수는 1이고, 감지된 주파수가 200kHz 이하일 경우 Qi와 PMA 타입2일 가능성이 높다. 따라서, 이 경우, 선택부(434)는 Qi 프로토콜(26-1)을 선택하여 전력 송신장치와 통신을 시도한다. 만약 통신이 되지 않아 재부팅이 되는 경우 부팅 횟수는 2가 되고, 이때는 PMA 타입2일 가능성이 높으므로 PMA 프로토콜(26-2)을 선택한다. PMA 타입1의 경우는 동작 주파수가 200kHz 이상이 되므로 Qi와 마찬가지로 단 한 번의 시도로 통신에 성공할 수 있다. 이러한 동작을 하기 위해서는 출력전압 Vout이 사라져도 부팅 횟수를 저장하는 BTC(432)가 있어야 하며, 주파수 영역을 인식하는 FD(430)가 있어야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 무선전력 전송 표준 선택기의 세부 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, FD(430)는 고주파수 감지기(4300)와 저주파수 감지기(4302)를 포함한다. BTC(432)는 VUPS 노드(4320), 커패시터 CUPS(4322), 다이오드(4323), 제1 인버터 INV1(4324), 제2 인버터 INV2(4325), 제1 D 플립플롭 DFF1(4326), 제1 저항 R1(4327), 제1 커패시터 C1(4328), 트랜지스터(4329), 제2 저항(4330), 접지전압(4331) 및 AND 논리회로(4332)를 포함한다. 선택부(434)는 지연부(4340), 제2 D 플립플롭 DFF2(4341), XOR 논리회로(4342), 제1 회로(4343) 및 제2 회로(4344)를 포함한다.
BTC(432)의 구성에 대해 설명하면, 트랜지스터(4329)는 전력 변환기(24)의 출력전압 Vout에 의해 장치가 정상 동작함을 알리는 SUP_GOOD 상태신호의 반전신호가 게이트에 연결되고, 소스에 출력전압 Vout이 연결되며, 드레인에 제2 저항(4330)이 연결된다. 제2 저항(4330)은 접지전압(4331) 및 트랜지스터(4329) 사이에 형성된다. 커패시터 CUPS(4322)는 출력전압 노드와 직렬로 연결되어 흐르는 전압을 충전하거나 방전한다. 다이오드(4323)는 출력전압 노드와 커패시터 CUPS(4322) 사이에 위치하여, 출력전압 Vout이 커패시터 CUPS(4322) 방향으로 흐르도록 한다. 제1 저항 R1(4327)과 제1 커패시터 C1(4328)은 다이오드(4323)와 커패시터 CUPS(4322) 사이에 형성된 VUPS 노드(4320)와 연결된다. 제1 인버터 INV1(4324)는 VUPS 노드(4320)와 연결되고, 제2 인버터 INV2(4325)는 제1 인버터 INV1(4324)의 출력신호를 입력받아 리셋(Reset) 신호를 생성한다. AND 논리회로(4332)는 고주파수 감지신호 HF_DECT가 반전된 nHF_DECT 신호와, 트랜지스터(4329) 및 제2 저항(4330) 사이의 노드로부터 생성되는 신호를 입력받아 이를 AND 연산한다. 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)은 제2 인버터 INV 2(4325)의 리셋(reset) 신호에 의해 리셋되고, AND 논리회로(4332)로부터 발생한 클럭 신호를 입력받아 재부팅 출력신호 REBOOT을 출력한다.
선택부(434)의 구성에 대해 설명하면, 지연부(4340)는 BTC(432)로부터 반전된 고주파수 감지신호 nHF_DECT를 입력받아 지연시킨다. XOR 논리회로(4342)는 BTC(432)의 재부팅 출력신호 REBOOT와 저주파수 감지기(4302)의 저주파수 감지신호 LF_DECT를 입력받아 XOR 연산한다. 제2 D 플립플롭 DFF2(4341)는 XOR 논리회로(4342)의 출력신호를 데이터 신호로 입력받고 지연부(4340)의 출력신호를 클럭 신호로 입력받아 출력신호 PMAH_QiL을 생성한다. 제1 회로(4343)는 제2 D 플립플롭의 출력신호 PMAH_QiL를 확인하여 PMA 프로토콜 또는 Qi 프로토콜을 선택한다. 제2 회로(4344)는 고주파수 감지기(4300)의 고주파수 감지신호 HF_DECT를 확인하여 A4WP 프로토콜을 선택한다.
이하, 무선전력 전송 표준 선택기의 무선전력 전송 표준 선택 프로세스에 대해 상세히 후술한다.
전력 변환기(24)를 통해 출력전압 Vout이 발생하면, 출력전압 Vout이 일정 수준으로 발생하여 전력 수신장치가 정상 동작함을 알리는 SUP_GOOD 상태신호가 high가 된다. 고주파수 감지기(4300)는 정류기 입력 주파수 fin이 6.78MHz 영역인가를 감지하여, 4MHz 이상이면 출력이 high가 되도록 한다. 따라서 정류기 입력 주파수 fin이 4MHz 이상이면 고주파수 감지기(4300)의 출력신호 HF_DECT는 high가 된다. 이 경우 선택부(434)는 A4WP 프로토콜을 선택하고 A4WP 프로토콜 선택신호 A4WP_SEL가 High가 되며, Qi, PMA 프로토콜 선택신호 Qi_SEL 및 PMA_SEL은 모두 low가 된다.
이하, Qi와 PMA 방식을 선택하는 프로세스에 대해 후술한다.
저주파수 감지기(4302)는 정류기 입력 주파수 fin이 200kHz보다 작으면 출력신호 LF_DECT가 high가 되도록 한다. 만약 PMA 타입2 방식을 사용하는 전력 송신장치에 의해 Ping 구간에서 전력을 수신하여 출력전압 Vout이 상승하였고 회로가 정상 동작할 수 있는 전압임을 의미하는 SUP_GOOD 상태신호가 high가 되었다고 가정하자. 초기 상태에 BTC(432)의 커패시터 CUPS(4322) 전압은 0V이므로 출력전압 Vout과 VUPS 노드(4320) 사이의 다이오드(4323)는 도통되어 커패시터 CUPS(4322) 전압을 거의 출력전압 Vout 레벨로 충전한다. BTC(432)의 인버터 INV1(4324), 인버터 INV2(4325), 제1 D-플립플롭 DFF1(4326) 및 AND 논리회로(4332)는 VUPS 노드(4320)의 전압을 전원 전압으로 하여 동작하는 소자들이다. VUPS 노드(4320)의 전압이 없을 때는 커패시터 C1(4328)의 전압은 0V 상태이고 VUPS 노드(4320)의 전압이 상승한다고 하더라도 저항 R1(4327)과 커패시터 C1(4328)에 의한 시정수와 제 인버터 INV1(4324), 제2 인버터 INV2(4325)에 의해 시정수에 해당하는 짧은 시간 동안 INV2 신호가 low 상태를 유지하여 제1 D-플립플롭 DFF1(4326)을 리셋한다. 즉, 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 출력을 low로 리셋한다. 따라서 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 출력신호 REBOOT는 low 상태를 유지한다. 전력 송신장치가 PMA 타입2 방식에서 동작하는 것을 가정하였으므로, 정류기 입력 주파수 fin은 4MHz 이하이므로 HF_DECT=L가 되고 반전신호인 nHF_DECT=H가 된다. SUP_GOOD=H이고 nHF_DECT=H이므로 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 클럭(clock) 입력에는 AND 논리회로(4332)에 의해 클럭 펄스가 인가되어 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 상태가 변동된다. 즉, REBOOT가 low에서 high로 바뀐다. REBOOT=H, LF_DECT=H이므로 XOR 논리회로(4342)의 출력은 low가 된다.
선택부(434)의 지연부(4320)에 의해, nHF_DECT가 high가 되고 나서 일정 시간 뒤에 제2 D 플립플롭 DFF2(4341)의 클럭 입력에 인가되므로 XOR 논리회로(4342)의 출력이 제2 D 플립플롭 DFF2(4341)에 저장된다. 이 경우 XOR 논리회로(4342)의 출력이 low이므로 제2 D 플립플롭 DFF2(4341)의 출력이 low가 되고, 따라서 Qi_SEL=H가 된다. 즉, Qi 프로토콜이 선택된다. 그러나 현재 전력 송신장치가 PMA 타입2 방식을 이용한다고 가정했으므로 통신이 원활히 되지 않아서 출력전압 Vout은 유지되지 못하고 사라지게 된다. 그러나 BTC(432)의 다이오드(4323)가 VUPS 노드(4320)의 전압이 방전하지 못하도록 하고 있으므로, VUPS 노드(4320)의 전압은 유지가 되고 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 상태는 사라지지 않고 유지하게 된다.
다음 Ping 구간에 출력전압 Vout은 다시 발생하여 SUP_GOOD=H가 되고 역시 4MHz 주파수보다 낮은 입력이므로 nHF_DECT=H가 되어 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 클럭 신호가 발생하고 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)의 상태가 변경된다. 제1 D 플립플롭 DFF1(4326)은 이전 상태인 high를 저장하고 있었으므로 새로 인가된 클럭 신호에 의해 출력은 상태가 low로 변경된다. 따라서 REBOOT=L, LF_DECT=H가 되므로 XOR 논리회로(4342)의 출력은 high가 되어 제2 D 플립플롭 DFF2(4341)의 출력은 high가 된다. 따라서 PMA_SEL=H가 되고 PMA 프로토콜이 선택되어 2번째 Ping에서 통신이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 5의 무선전력 전송 표준 선택기의 동작 시 신호 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 정류기 입력 주파수 fin가 4MHz 이하여서 nHF_DECT=H인 상태에서 첫 번째, 두 번째 시도에도 통신에 성공하지 못하는 경우, 계속하여 Qi, PMA 프로토콜 선택을 반복하게 되므로 언젠가는 통신에 반드시 성공할 수 있다. 정리하면 이상적인 경우 아래와 같은 시도로 통신에 성공하게 된다.
(1) Qi 전력 송신장치에서 전력을 공급받는 경우: 한 번의 시도로 통신 성공
(2) PMA 타입1 전력 송신장치에서 전력을 공급받는 경우: 한 번의 시도로 통신에 성공
(3) PMA 타입2 전력 송신장치에서 전력을 공급받는 경우: 2번의 시도로 통신에 성공
(4) A4WP 전력 송신장치에서 전력을 공급받는 경우: 한 번의 시도로 통신에 성공
즉, PMA 타입2 방식을 제외하고는 모든 전력 송신장치와 단 한 번의 시도로 통신에 성공할 수 있다. 통신에 실패했을 때는 특히 저주파수 동작일 경우 자동으로 Qi, PMA 프로토콜을 번갈아 가며 선택함으로써 언젠가는 통신에 성공할 수 있다. 현재 판매되고 있는 PMA 전력 송신장치는 대부분이 타입1 방식이므로, 3가지 무선통신 전력 송신장치에 대해 단 한 번에 통신에 성공할 수 있다고 할 수 있다.
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 (9)

  1. 정류기의 입력 주파수를 감지하는 주파수 감지기;
    전력 변환기의 출력전압이 발생했다가 사라지는 부팅 횟수를 카운팅하여 저장하는 부팅 시도 카운터; 및
    상기 주파수 감지기를 통해 감지된 입력 주파수와 상기 부팅 시도 카운터를 통해 카운팅된 부팅 횟수 중 적어도 어느 하나를 이용하여 무선전력 전송 표준방식을 선택하는 선택부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 감지기는
    고주파수의 정류기 입력 주파수를 감지하는 고주파수 감지기; 및
    저주파수의 정류기 입력 주파수를 감지하는 저주파수 감지기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부팅 시도 카운터는
    출력전압이 사라져도 미리 설정된 시간동안 부팅 횟수를 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 선택부는
    감지된 정류기의 입력 주파수가 6.78MHz 이상이면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 AW4P 프로토콜로 선택하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 선택부는
    상기 주파수 감지기를 통해 감지된 주파수가 200kHz 이상이고 6.78MHz보다 낮으면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 PMA 타입1 프로토콜로 선택하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 선택부는
    감지된 정류기의 입력 주파수가 200kHz 이하면, 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 Qi 프로토콜 또는 PMA 타입2 프로토콜 중 어느 하나로 1차 선택하고,
    1차 선택 시에 Qi 프로토콜로 선택한 경우, 상기 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 한 번이면 Qi 프로토콜로 최종 선택하고 부팅 횟수가 2번이면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택하며,
    1차 선택 시에 PMA 타입2 프로토콜로 선택한 경우, 상기 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 한 번이면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택하고 부팅 횟수가 2번이면 Qi 프로토콜로 선택하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 선택부는
    상기 주파수 감지기를 통해 감지된 주파수가 200kHz 이하이고 부팅 시도 카운터의 부팅 횟수가 1이면 무선전력 송신장치와 통신하기 위한 프로토콜을 Qi 프로토콜로 1차 선택하고,
    Qi 프로토콜을 통해 1차적으로 통신을 시작하여 통신에 성공하면 Qi 프로토콜로 최종 선택하고, 통신에 실패하여 재부팅이 되면 PMA 타입2 프로토콜로 최종 선택하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 부팅 시도 카운터는
    상기 전력 변환기의 출력전압에 의해 전력 수신장치가 정상 동작함을 알리는 상태신호의 반전신호가 게이트에 연결되고 소스에 출력전압 신호가 연결되며 드레인에 제2 저항이 연결되는 트랜지스터;
    접지전압 및 상기 트랜지스터 사이에 형성되는 제2 저항;
    출력전압 노드와 연결되어 흐르는 전압을 충전하거나 방전하는 커패시터;
    출력전압이 상기 커패시터 방향으로 흐르도록 출력전압 노드와 커패시터 사이에 위치하는 다이오드;
    상기 다이오드와 상기 커패시터 사이에 형성된 노드와 연결되는 제1 저항 및 제1 커패시터;
    상기 제1 저항 및 제1 커패시터와 연결되는 제1 인버터;
    상기 제1 인버터의 출력신호를 입력받아 리셋 신호를 생성하는 제2 인버터;
    반전된 고주파수 감지신호를 입력받고 상기 트랜지스터 및 상기 제2 저항 사이의 노드로부터 생성되는 신호를 입력받아 이를 AND 연산하는 AND 논리회로; 및
    상기 제2 인버터의 리셋 신호에 의해 리셋되고, 상기 AND 논리회로로부터 발생한 클럭 신호를 입력받아 재부팅 출력신호를 출력하는 제1 D 플립플롭;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
  9. 제 1 항에 있어서 상기 선택부는
    상기 주파수 감지기로부터 반전된 고주파수 감지신호를 입력받아 지연시키는 지연부;
    상기 부팅 시도 카운터로부터 재부팅 출력신호를 입력받고 상기 주파수 감지기로부터 저주파수 감지신호를 입력받아 이를 XOR 연산하는 XOR 논리회로;
    상기 지연부의 출력신호를 클럭 신호로 입력받고 상기 XOR 논리회로의 출력신호를 데이터 신호로 입력받아 출력신호를 생성하는 제2 D 플립플롭;
    상기 제2 D 플립플롭의 출력신호를 확인하여 PMA 프로토콜 또는 Qi 프로토콜을 선택하는 제1 회로; 및
    상기 주파수 감지기로부터 고주파수 감지신호를 입력받아 고주파수 감지신호를 확인하여 A4WP 프로토콜을 선택하는 제2 회로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 수신장치의 무선전력 전송 표준 선택기.
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