WO2019151693A1 - 안테나 성능을 개선시키는 무선 충전 수신기 - Google Patents

안테나 성능을 개선시키는 무선 충전 수신기 Download PDF

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WO2019151693A1
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antenna
wireless
disposed
wireless communication
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PCT/KR2019/000861
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임성현
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엘지이노텍(주)
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    • H01F38/14—Inductive couplings
    • 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
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • 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
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    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • 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 a wireless charging receiver, and more particularly, to provide a structure capable of improving antenna performance used for wireless mobile communication and short-range wireless communication in a miniaturized wireless charging receiver.
  • Wireless power transmission or wireless energy transfer is a technology that transmits electrical energy wirelessly from a transmitter to a receiver using the principle of induction of magnetic field, which is already used by electric motors or transformers using the electromagnetic induction principle in the 1800s. Since then, there have been attempts to transmit electrical energy by radiating electromagnetic waves such as radio waves, lasers, high frequencies, and microwaves. Electric toothbrushes and some wireless razors that we commonly use are actually charged with the principle of electromagnetic induction.
  • energy transmission using wireless may be classified into magnetic induction, electromagnetic resonance, and RF transmission using short wavelength radio frequency.
  • the magnetic induction method uses a phenomenon in which magnetic flux generated at this time causes electromotive force to other coils when two coils are adjacent to each other and current flows in one coil. Commercialization is in progress. Magnetic induction is capable of transmitting power of up to several hundred kilowatts (kW) and has high efficiency, but the maximum transmission distance is less than 1 centimeter (cm).
  • the magnetic resonance method is characterized by using an electric or magnetic field instead of using electromagnetic waves or current. Since the magnetic resonance method is hardly affected by the electromagnetic wave problem, it has the advantage of being safe for other electronic devices or the human body. On the other hand, it can be utilized only in limited distances and spaces, and has a disadvantage in that energy transmission efficiency is rather low.
  • the short wavelength wireless power transmission scheme implies, the RF transmission scheme— takes advantage of the fact that energy can be transmitted and received directly in the form of RadioWave.
  • This technology is a wireless power transmission method of the RF method using a rectenna, a compound word of an antenna and a rectifier (rectifier) refers to a device that converts RF power directly into direct current power.
  • the RF method is a technology that converts AC radio waves to DC and uses them. Recently, research on commercialization has been actively conducted as efficiency is improved.
  • Wireless power transfer technology can be widely used not only in mobile but also in the automobile, IT, railroad and consumer electronics industries.
  • the electronic devices that not only include a wireless charging reception function but also perform wireless mobile communication, short-range wireless communication, and the like may include a plurality of different coils or antennas for performing each function.
  • a plurality of different coils or antennas are included, but the size of the portable terminal cannot be large enough for the plurality of different coils or antennas.
  • the performance of the coils or antennas may be degraded.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention provides a device capable of improving the performance of a plurality of different coils or antennas for performing the wireless charging reception function, wireless mobile communication and short-range wireless communication; It may provide a method.
  • the present invention is to provide an apparatus and method for improving the performance of wireless mobile communication and short-range wireless communication by placing at least one antenna for performing wireless mobile communication and short-range wireless communication inside the coil for wireless charging. Can be.
  • the present invention can provide an apparatus and method that can increase the recognition rate as a wireless charging receiver by increasing the inductance by placing an antenna for wireless communication inside the coil for wireless charging.
  • the present invention is to provide a device and method that can improve the performance of the coil or antenna by reducing the resistance generated when forming a magnetic field by placing the coil for wireless charging and the antenna for wireless mobile communication overlapping on both sides of the substrate Can provide.
  • the present invention can provide a wireless charging receiver with improved antenna performance for wireless communication.
  • Wireless power receiver is a substrate; A coil disposed on the substrate to receive a wireless power signal; First antennas for wireless communication disposed inside and outside the coil; And a second wireless communication antenna disposed inside and outside the coil, wherein the first wireless communication antenna and the second wireless communication antenna may support different communication schemes.
  • the first antenna for wireless communication may include a first pattern disposed inside the coil; And a second pattern disposed outside the coil, wherein the first pattern and the second pattern may be disposed on one side of the substrate.
  • the first antenna for wireless communication may include an antenna for near field communication (NFC).
  • NFC near field communication
  • the second antenna for wireless communication may include a third pattern disposed inside the coil; And a fourth pattern disposed on an outer side of the coil, wherein the third pattern is disposed on another side opposite to the one side on which the first pattern is disposed, and the fourth pattern is on the one side and the It may be arranged on the other side.
  • the second wireless communication antenna may include an antenna for magnetic secure transmission (MST).
  • MST magnetic secure transmission
  • the number of antenna windings may be greater in the third pattern than in the first pattern.
  • the third pattern may be disposed closer to the center than the first pattern.
  • the inner diameter of the first pattern and the outer diameter of the third pattern may be spaced apart by 2.3 mm or more based on a horizontal plane.
  • the wireless power receiver may further include an antenna actuator disposed inside the first wireless communication antenna and the second wireless communication antenna; And a shielding material disposed corresponding to the substrate, and the shielding material may include a shielding reinforcement pattern having an area larger than an outer diameter of the third pattern.
  • the coil may include fifth and sixth patterns disposed on both side surfaces of the substrate, and inner and outer diameters of the fifth pattern and the sixth pattern may be aligned.
  • the present invention can extend the area in which the antenna for wireless communication is disposed, it is possible to provide a wireless charging receiver that the antenna can improve the transmission and reception performance of the wireless signal.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a first example of a wireless charging receiver.
  • FIG. 5 illustrates a cross section of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates both sides of a substrate of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 4.
  • FIG. 7 illustrates an example of a hole disposed in a substrate.
  • FIG. 8 illustrates a second example of a wireless charging receiver.
  • FIG. 9 illustrates a cross section of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 8.
  • a wireless power receiver includes a substrate; A coil disposed on the substrate to receive a wireless power signal; First antennas for wireless communication disposed inside and outside the coil; And a second wireless communication antenna disposed inside and outside the coil, wherein the first wireless communication antenna and the second wireless communication antenna may support different communication schemes.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • the apparatus for transmitting wireless power on the wireless power system is a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a wireless power transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, a transmitter, A wireless power transmitter, a wireless power transmitter, and the like will be used interchangeably.
  • a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a wireless power receiver, a receiver terminal, a receiver, a receiver, a receiver Or the like can be used in combination.
  • Transmitter may be configured in the form of a pad, a cradle, an access point (AP), a small base station, a stand, a ceiling buried, a floor buried, a wall hanging, etc.
  • one transmitter is a plurality of wireless Wireless power may also be transmitted to the power receiving device.
  • the transmitter may comprise at least one wireless power transmission means.
  • various wireless power transmission standards based on an electromagnetic induction method for generating a magnetic field in a power transmitter coil and charging using an electromagnetic induction principle in which electricity is induced in the receiver coil under the influence of the magnetic field may be used.
  • the wireless power transmission means may include an electromagnetic induction wireless charging technology defined by a wireless charging technology standard apparatus such as a Wireless Power Consortium (WPC) or an AirFuel Alliance (AFA).
  • WPC Wireless Power Consortium
  • AFA AirFuel Alliance
  • the receiver according to an embodiment of the present invention may be provided with at least one wireless power receiving means, and may simultaneously receive wireless power from two or more transmitters.
  • the wireless power receiving means may include, but is not limited to, an electromagnetic induction type wireless charging technology defined by the Wireless Power Consortium (WPC), the AirFuel Alliance (AFA), and the like.
  • the wireless power receiver according to the present invention may be mounted on one side of the transportation device, but is not limited thereto, and the wireless power receiver may be a device capable of charging a battery by mounting the wireless power receiver according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging system includes a wireless power transmitter 10 that largely transmits power wirelessly, a wireless power receiver 20 that receives the transmitted power, and an electronic device 30 that receives the received power. Can be configured.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may perform in-band communication for exchanging information using the same frequency band as the operating frequency used for wireless power transmission.
  • the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 perform out-of-band communication for exchanging information using a separate frequency band different from an operating frequency used for wireless power transmission. It can also be done.
  • the information exchanged between the wireless power transmitter 10 and the wireless power receiver 20 may include control information as well as status information of each other.
  • the status information and control information exchanged between the transmitting and receiving end will be more clear through the description of the embodiments to be described later.
  • the in-band communication and the out-of-band communication may provide bidirectional communication, but are not limited thereto. In another embodiment, the in-band communication and the out-of-band communication may provide one-way communication or half-duplex communication.
  • the unidirectional communication may be performed by the wireless power receiver 20 only transmitting information to the wireless power transmitter 10, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit information to the wireless power receiver 20. It may be to transmit.
  • bidirectional communication between the wireless power receiver 20 and the wireless power transmitter 10 is possible, but at one time, only one device may transmit information.
  • the wireless power receiver 20 may obtain various state information of the electronic device 30.
  • the state information of the electronic device 30 may include current power usage information, information for identifying a running application, CPU usage information, battery charge status information, battery output voltage / current information, and the like.
  • the information may be obtained from the electronic device 30 and may be utilized for wireless power control.
  • the wireless power transmitter 10 may transmit a predetermined packet indicating whether to support fast charging to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may notify the electronic device 30 when it is determined that the connected wireless power transmitter 10 supports the fast charging mode.
  • the electronic device 30 may indicate that fast charging is possible through predetermined display means provided, for example, it may be a liquid crystal display.
  • the user of the electronic device 30 may control the wireless power transmitter 10 to operate in the fast charge mode by selecting a predetermined fast charge request button displayed on the liquid crystal display.
  • the electronic device 30 may transmit a predetermined quick charge request signal to the wireless power receiver 20.
  • the wireless power receiver 20 may convert the normal low power charging mode into the fast charging mode by generating a charging mode packet corresponding to the received fast charging request signal to the wireless power transmitter 10.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a wireless charging system according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless power receiver 20 may be configured with a plurality of wireless power receivers, and a plurality of wireless power receivers are connected to one wireless power transmitter 10 so that the wireless Charging may also be performed.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to the plurality of wireless power receivers in a time division manner, but is not limited thereto.
  • the wireless power transmitter 10 may distribute and transmit power to a plurality of wireless power receivers by using different frequency bands allocated for each wireless power receiver.
  • the number of wireless power receivers that can be connected to one wireless power transmitter 10 may include at least one of a required power amount for each wireless power receiver, a battery charge state, power consumption of an electronic device, and available power amount of the wireless power transmitter. Can be adaptively determined based on the
  • the wireless power transmitter 10 may be configured with a plurality of wireless power transmitters.
  • the wireless power receiver 20 may be connected to a plurality of wireless power transmitters at the same time, and may simultaneously receive power from the connected wireless power transmitters and perform charging.
  • the number of wireless power transmitters connected to the wireless power receiver 20 may be adaptively based on the required power of the wireless power receiver 20, the state of charge of the battery, the power consumption of the electronic device, and the available power of the wireless power transmitter. Can be determined.
  • FIG 3 is a view for explaining a detection signal transmission procedure in a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmitter may be equipped with three transmitting coils 111, 112, and 113.
  • Each transmitting coil may be arranged such that some regions overlap each other with the other transmitting coils, but this is only an example, and each transmitting coil may be disposed so as not to overlap each other, or one transmitting coil may be mounted.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits, through each transmitting coil, predetermined sensing signals 117 and 127-e.g., digital pings-for detecting the presence of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 117 when the primary detection signal transmission procedure shown in FIG. 110 is initiated, and transmits a predetermined response signal from the wireless power receiver 115.
  • the signal may include a signal including received signal strength information corresponding to the sensed signal.
  • the business card may be referred to as a signal strength indicator 116 or a signal strength packet.
  • the received transmission coils 111 and 112 can be identified.
  • the wireless power transmitter sequentially transmits the detection signal 127 when the secondary detection signal transmission procedure shown in FIG. 120 is started, and the power of the transmission coils 111 and 112 where the signal strength indicator 126 is received.
  • the reason why the wireless power transmitter performs two sensing signal transmission procedures is to more accurately identify which transmitting coil is well aligned with the receiving coil of the wireless power receiver.
  • the wireless power transmitter Based on the signal strength indicator 126 received at each of the first transmitting coil 111 and the second transmitting coil 112 selects the best-aligned transmitting coil and performs wireless charging using the selected transmitting coil. .
  • FIG. 4 illustrates a first example of a wireless charging receiver.
  • the wireless charging receiver includes a substrate 10 on which an antenna or coil can be placed.
  • the substrate 10 includes a first antenna for performing data communication through a first wireless scheme, a second antenna for performing data communication through a second wireless scheme, and a second antenna for performing wireless charging through a third wireless scheme. It may include three antennas.
  • each of the first antenna, the second antenna, and the third antenna may include at least one coil part in which the conductive wire is wound in a loop shape, and a connection part connecting the coil part and the terminal disposed on the substrate 10.
  • the coil part included in each of the first to third antennas may have a shape (cross section, thickness, constituent material, etc.) and the number of windings of different conductive lines corresponding to the first to third wireless methods.
  • the wireless charging receiver includes a wireless charging coil unit 16A of a third antenna disposed on the substrate 10 to receive a wireless power signal, and a first wireless communication coil unit disposed inside and outside the wireless charging coil unit 16A ( 14A, 14C, and second wireless communication coil parts 12A, 12C disposed inside and outside the wireless charging coil part 16A.
  • the first wireless communication coil units 14A and 14C and the second wireless communication coil units 12A and 12C may support different communication methods.
  • the first wireless communication coil unit 14A and 14C may include an antenna for near field communication (NFC), and the second wireless communication coil unit 12A and 12C may include a magnetic security transmission ( Magnetic Secure Transmission (MST) may include an antenna.
  • NFC near field communication
  • MST Magnetic Secure Transmission
  • the near field communication (NFC) is a technology for wireless communication that can be used at a close distance (within about 10cm) having a band of a predetermined frequency (eg, 13.56MHz).
  • a predetermined frequency eg, 13.56MHz.
  • Magnetic secure transmission is a technology that embeds the principle of the magnetic field in a portable device when a user swipes a credit card or a check card embedded in a magnetic wire using a magnetic field used by a user, and contacts a magnetic reader of a payment terminal. Payment can be made just by doing.
  • a financial payment function using a wireless charging receiver may be supported through the first wireless communication coil units 14A and 14C and the second wireless communication coil units 12A and 12C.
  • the first wireless communication coil parts 14A and 14C and the second wireless communication coil parts 12A and 12C may be disposed both inside and outside the wireless charging coil part 16A.
  • the wireless communication function can be enhanced by disposing the first wireless communication coil parts 14A and 14C and the second wireless communication coil parts 12A and 12C inside and outside the wireless charging coil part 16A.
  • FIG. 5 illustrates a cross section of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 4. Specifically, the cross section of A-A 'of FIG. 1 is demonstrated.
  • coils or antennas may be disposed on both sides of the substrate 10.
  • the plurality of wireless charging coil units 16A and 16B, the first wireless communication coil units 14A and 14C, and the second wireless communication coil units 12A, 12B and 12C disposed on one side and the other side of the substrate 10 are provided in plural.
  • the wireless charging coil parts 16A and 16B of the third antenna, the first wireless communication coil parts 14A and 14C of the first antenna, and the second wireless communication coil parts 12A, 12B and 12C of the second antenna are each individually. It can work as A plurality of patterns are arranged for each antenna in the plane of the wireless charging receiver, and the plurality of patterns of each antenna work together to improve wireless charging and wireless communication functions.
  • the plurality of patterns of each antenna may be selectively extended to operate.
  • the first pattern 14C of the first antenna for wireless communication is disposed on the inner side with respect to the fifth pattern 16A of the coil for performing the wireless charging, and the outer side of the substrate 10.
  • the second pattern 14A of the first antenna for wireless communication and the fourth pattern 12A of the antenna for second wireless communication may be disposed.
  • the third pattern 12C of the second wireless communication antenna is disposed on the inner side of the coil 16B for performing wireless charging, and the second wireless communication antenna is located on the outer side of the substrate 10.
  • the fourth pattern 12B may be disposed.
  • the inner and outer diameters of the fifth pattern 16A and the sixth pattern 16B of the wireless charging coil are aligned with each other in the vertical direction.
  • the wireless charging function may be maintained by maintaining inductance during wireless charging. Can be.
  • the fourth patterns 12A and 12B of the second wireless communication antenna may be arranged to be aligned with the outer side of the fifth pattern 16A and the sixth pattern 16B of the coil.
  • the arrangement of the fourth patterns 12A and 12B of the second wireless communication antenna can reduce the resistance and form a stronger magnetic field, thereby enhancing the magnetic security transmission (MST) function through the second wireless communication antenna.
  • MST magnetic security transmission
  • FIG. 6 illustrates both sides of the substrate 10 of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 4. Specifically, (a) illustrates one side of the substrate 10 (outer side based on the internal circuit of the wireless charging receiver), and (b) the other side of the substrate 10 (internal circuit of the wireless charging receiver). The inner side) will be described.
  • the first pattern 14C of the first antenna for wireless communication is located inside the fifth pattern 16A of the coil for performing wireless charging on one side of the substrate 10.
  • the second pattern 14A of the first antenna for wireless communication and the fourth pattern 12A of the second antenna for wireless communication may be disposed outside.
  • the third pattern 12C of the second antenna for wireless communication is disposed on the inner side of the coil 16B for performing wireless charging, and the second pattern of the second wireless communication antenna is located on the outside of the coil 16B.
  • the fourth pattern 12B may be disposed.
  • the first pattern 14C of the first antenna for wireless communication is disposed on one side of the substrate 10
  • the third pattern of the antenna for second wireless communication 12C is disposed on the other side of the substrate 10.
  • the first wireless communication antenna that performs near field communication (NFC) since a high frequency signal can be transmitted or received, it is necessary to prevent an electric short spaced apart from a shielding agent made of iron oxide.
  • the second wireless communication antenna that performs the magnetic secure transmission (MST) may be more free to deploy, unlike the first wireless communication antenna because the operating frequency is low.
  • first pattern 14C and the second pattern 14A of the first antenna for wireless communication disposed on one side of the substrate 10 have a loop shape, resistance in forming a magnetic field may be reduced. .
  • the first pattern 14C of the first wireless communication antenna disposed inside the coil parts 16A and 16B for wireless charging and the third pattern 12C of the second wireless communication antenna are compared, the first pattern ( The number of antenna turns may be larger in the third pattern 12C than in 14C). This is because the magnetic secure transmission (MST) performed by the second wireless communication antenna operates in a lower frequency band than the near field communication (NFC) performed by the first wireless communication antenna.
  • MST magnetic secure transmission
  • NFC near field communication
  • the strength of the magnetic field may be determined in proportion to the number of antenna turns, and the magnetic secure transmission (MST) may be smaller than that of the leading module used in the near field communication (NFC).
  • the number of antenna turns can be increased to improve the recognition rate.
  • the third pattern 12C of the second wireless communication antenna is more centered than the first pattern 14C of the first wireless communication antenna in order to increase the recognition rate with the reading module used in the smaller magnetic secure transmission (MST). It can be arranged to be close to.
  • the wireless charging coil units 16A and 16B, the first wireless communication coil units 14A and 14C and the second wireless communication coil units 12A, 12B and 12C disposed on one side and the other side of the substrate 10 are provided.
  • the number of windings of the coil or antenna may be determined according to the operating frequency, and may be determined according to the range of inductance values for maintaining the strength or performance of the magnetic field during operation. For example, the number of windings may be reduced in the order of the two wireless communication coil parts 12A, 12B and 12C, the wireless charging coil parts 16A and 16B, and the first wireless communication coil parts 14A and 14C.
  • the wireless charging coil unit 16A, 16B, the first wireless communication coil unit 14A, 14C, and the second wireless communication coil unit 12A, 12B, 12C disposed on one side and the other side of the substrate 10.
  • the thickness of the conductive wire may be constant, the thickness of the conductive wire may be thinly adjusted in order to prevent deterioration at adjacent portions in the region overlapping each other for the electrical connection between the patterns or the connection with the terminal.
  • the inductance may be increased by using a cross section of the pattern, and the recognition range may be increased. Can be increased.
  • FIGS. 6A and 6B patterns, coil parts, or connecting parts included in the first to third antennas disposed on one side and the other side through a plurality of holes in the substrate 10. Describe the physical connection in more detail.
  • the first pattern 14C of the first antenna is disposed at the center of one side of the substrate 10, and the second pattern 14A is disposed at the edge (outer) of the one side.
  • One end 14I of the first pattern 14C is disposed on a hole disposed in the substrate 10 and connected to one end 14J of the leg portion 14Y of the first antenna disposed on the other side of the substrate 10. do.
  • the leg portion 14Y passes through a cut portion of the sixth pattern 16B, which is a wireless charging coil disposed on the other side, and passes through a hole disposed on the substrate 10 to be disposed on one side of the substrate 10. It may be connected to one end 14K of the pattern 14A.
  • the other end of the second pattern 14A is electrically connected to the terminal portion 42A disposed on one side of the substrate 10.
  • One end 16P of the fifth pattern 16A of the wireless charging coil included in the third antenna should be electrically connected to the connecting portion 16R connected to the terminal portion 42A disposed on one side of the substrate 10.
  • the second pattern 14A of the first antenna is disposed on one side of the substrate 10. Accordingly, one end 16P of the fifth pattern 16A disposed on one side of the substrate 10 is connected to the connecting portion 16Q disposed on the other side of the substrate 10 through a hole disposed in the substrate 10. And the connection part 16R disposed on one side of the substrate 10 through the hole of the substrate 10 at a position where the second pattern 14A may be electrically insulated from the second pattern 14A.
  • one end of the sixth pattern 16B disposed on the other side of the substrate 10 is connected to the terminal portion 42B disposed on the other side of the substrate, and the fourth pattern 12B and the connection pattern of the second antenna ( Eg, patterns from the 12J position to the 12K position).
  • one end of the sixth pattern 16B disposed on the other side of the substrate 10 is connected to the connection portion 16S of one side of the substrate 10 through a hole disposed in the substrate 10,
  • the connecting portion 16S is connected to the connecting portion 16T disposed on the other side of the substrate through the hole of the substrate 10 to avoid the intersection with the second pattern 14A.
  • the intersection with each other can be suppressed as much as possible.
  • a larger voltage and current may flow in the coil parts 16A and 16B and the connection parts 16P, 16Q, 16R, 16S, and 16T of the third antenna for wireless charging than components of the first to second antennas.
  • the fourth pattern 12A of the second antenna does not complete a loop shape on one side of the substrate 10, one end 12I of the fourth pattern 12A may form a hole in the substrate 10. It may be connected to the connection pattern 12J disposed on the other side of the substrate 10 through.
  • the connection pattern 12K may be connected to the other end 12J of the fourth pattern 12A through the hole of the substrate 10.
  • the fourth pattern 12A may be implemented in a loop form through a plurality of holes disposed in the substrate 10.
  • the fourth pattern 12B of the second antenna disposed on the other side of the substrate 10 is implemented in a loop shape.
  • the reinforcing pattern 12D of the second antenna is disposed on one side of the substrate 10.
  • the reinforcement pattern 12D of the second antenna disposed on one side of the substrate 10 may be overlapped with the fourth pattern 12B disposed on the other side of the substrate 10 to reduce noise when forming a magnetic field. .
  • the plurality of patterns constituting the first antenna disposed on one side and the other side of the substrate 10 are connected to each other through a plurality of holes disposed on the substrate 10 and constitute the second antenna.
  • a plurality of patterns are also connected to each other through a plurality of holes disposed in the substrate 10
  • a plurality of patterns constituting the third antenna are also connected to each other through a plurality of holes disposed in the substrate 10.
  • the terminal portions 42A and 42B disposed on one side and the other side of the substrate 10 have a problem of supplying power to all the patterns constituting the first to third antennas even though there are only six terminals in total of three each. There may not be.
  • both ends of the first to third antennas may be connected to one terminal portion 42A, 42B disposed on one side and the other side of the substrate 10.
  • the other side of the first antenna may be connected to the terminal portion 42B disposed on the other side of the substrate 10.
  • FIG. 7 illustrates an example of a hole disposed in the substrate 10. Specifically, the connection of the antenna through the hole in the partial region 30 of the substrate 10 of FIG. 6A will be described.
  • a plurality of holes H1 and H2 may be disposed in the substrate 10.
  • the coil part and the connection part of each of the first to third antennas may be provided on the substrate 10 in order to minimize interference with each other and to prevent crossover to prevent degradation.
  • a plurality of holes are arranged.
  • one end of the third pattern 12C of the second antenna disposed on the other side of the substrate 10 may be formed.
  • 12S) and the connecting portion 12P disposed at the center of one side of the substrate 10 are connected.
  • the second hole H2 is one end 14I of the first pattern 14C of the first antenna disposed on one side of the substrate 10. And one end 14J of the leg portion 14Y of the first antenna disposed on the other side of the substrate 10.
  • the first and second holes H1 and H2 illustrated in FIG. 7 are described for clarity, and the substrate 10 may include a plurality of holes for connecting the coil part and the connection part of each of the first to third antennas. May be further arranged.
  • the connection portion in the case of a connection portion connecting the coil portion and the terminal of the third antenna, the connection portion is separated from one side of the substrate 10 in order to avoid crossing with another antenna. It is composed of a plurality of patterns (eg, 16P, 16Q, 16R, 16S, 16T) disposed on the side, and the plurality of patterns may be connected to each other through a plurality of holes disposed in the substrate 10.
  • Coil portions and connecting portions of each of the first to third antennas are more firmly fixed to the substrate 10 by connecting the coil portions and the connecting portions of each of the first to third antennas through a plurality of holes disposed in the substrate 10. It is effective.
  • the plurality of antennas and one side surface of the substrate 10 may be formed due to heat generated during a long use period.
  • the plurality of antennas disposed on the other side may physically separate the substrate 10. If the plurality of antennas are physically separated from the substrate 10, a problem may occur in the operation of the plurality of antennas.
  • a plurality of holes are disposed in the substrate 10 to connect the coil parts and the connection parts of the first to third antennas, and thereby, the coil parts and the connection parts of the first to third antennas, respectively.
  • FIGS. 8A and 8B illustrate areas in which additional components may be disposed on a plane.
  • the wireless charging receiver may further include an antenna actuator 22 disposed inside the first pattern 14C of the first wireless communication antenna and the third pattern 12C of the second wireless communication antenna. .
  • the wireless charging receiver may further include a shielding reinforcement pattern 20 having a larger area than the outer diameter of the third pattern 12C corresponding to the third pattern 12C of the second wireless communication antenna.
  • FIG. 9 illustrates a cross section of the wireless charging receiver described with reference to FIG. 8. Specifically, the cross section of B-B 'of FIG. 8 is demonstrated.
  • the wireless charging receiver may include a substrate 10 and a shield 24 corresponding to the substrate 10.
  • the fifth pattern 16A of the coil and the first pattern of the antenna for the first wireless communication are located on one side of the substrate 10 on the inner side of the fifth pattern 16A of the coil with respect to the central axis Y-Y '. 14C may be disposed, and the sixth pattern 16B of the coil and the third pattern 12C of the second antenna for wireless communication may be disposed on the other side of the substrate 10.
  • the antenna actuator 22 disposed on one side of the substrate 10 may be disposed inside the first pattern 14C of the first wireless communication antenna and the third pattern 12C of the second wireless communication antenna.
  • the thickness T3 of the antenna actuator 22 may be about 100 ⁇ m to about 150 ⁇ m.
  • the shield reinforcement pattern 20 made of ferrite having an area larger than the outer diameter of the third pattern 12C corresponding to the third pattern 12C of the second wireless communication antenna may be disposed on the shielding material 24.
  • the thickness T2 of the chaff reinforcement pattern 20 may be about 10 ⁇ m or less.
  • the shielding material 24 may be made of nanocrystals so that the thickness T1 may be about 150 ⁇ m or less.
  • first pattern 14C of the first wireless communication antenna and the third pattern 12C of the second wireless communication antenna may be spaced apart by a distance D3 of 2 to 3.6 mm or more.
  • the inner diameter of the first pattern 14C of the first antenna for communication and the outer diameter of the third pattern 12C of the second antenna for communication are maintained at least 2.3 mm so that the first antenna for the second communication and the second radio communication are maintained.
  • the antennas can be prevented from being degraded by the respective functions.
  • the shield reinforcement pattern 20 may have an area of at least 0.5 mm or more larger than the outer diameter of the third pattern 12C of the second wireless communication antenna (D5 is at least 0.5 mm). In addition, the shield reinforcement pattern 20 may have a distance D4 of 1.6 mm or more from the first pattern 14C of the first antenna for wireless communication.
  • the antenna actuator 22 may have a distance D2 of 1.3 mm from the third pattern 12C of the second wireless communication antenna, and 6.3 mm from the first pattern 14C of the first wireless communication antenna. It may have a separation distance (D1).
  • FIGS. 10 and 11 illustrate the effects of a conventional wireless charging receiver and a wireless charging receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 compare the recognition rates through the second antenna for wireless communication in the wireless charging receiver.
  • X and Y may mean a position on the plane (horizontal, vertical)
  • Z may mean a vertical distance (the distance between the NFC or MST terminal and the wireless charging receiver) with the corresponding reading module.
  • FIG. 11 shows the recognized number according to the change of the vertical distance (0mm to 3cm) with the reading module in the recognition rate test using the wireless charging receiver according to the embodiment of the present invention. Compared to the case of FIG. 9, it can be seen that the recognition rate is improved in all ranges of the vertical distance from the reading module. In the recognition rate test, the recognition success rate according to the change of the vertical distance from the reading module (0mm to 4cm) was about 86.74%.
  • the present invention can be applied to a wireless power receiving apparatus equipped with a plurality of different coils or antennas for performing a wireless power receiving function, wireless mobile communication, and short range wireless communication.

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Abstract

본 발명은 기판, 기판에 배치되어 무선 전력 신호를 수신하는 코일, 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제1 무선 통신용 안테나, 및 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제2 무선 통신용 안테나를 포함하고, 제1 무선 통신용 안테나와 제2 무선 통신용 안테나는 서로 다른 통신 방식을 지원하는 무선 전력 수신기를 제공한다.

Description

안테나 성능을 개선시키는 무선 충전 수신기
본 발명은 무선 충전 수신기에 관한 것으로서, 상세하게는 소형화된 무선 충전 수신기에서 무선 이동 통신 및 근거리 무선 통신에 사용되는 안테나 성능을 개선시킬 수 있는 구조를 제공하는 것이다.
무선 전력 전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술로서, 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저, 고주파, 마이크로웨이브와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다.
현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진(Electromagnetic Resonance) 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
자기 유도 방식은 두 개의 코일을 서로 인접시킨 후 한 개의 코일에 전류를 흘려보내면 이 때 발생한 자속(Magnetic Flux)이 다른 코일에 기전력을 일으키는 현상을 사용한 기술로서, 휴대폰과 같은 소형기기를 중심으로 빠르게 상용화가 진행되고 있다. 자기 유도 방식은 최대 수백 키로와트(kW)의 전력을 전송할 수 있고 효율도 높지만 최대 전송 거리가 1센티미터(cm) 이하이므로 일반적으로 충전기나 바닥에 인접시켜야 하는 단점이 있다.
자기 공진 방식은 전자기파나 전류 등을 활용하는 대신 전기장이나 자기장을 이용하는 특징이 있다. 자기 공진 방식은 전자파 문제의 영향을 거의 받지 않으므로 다른 전자 기기나 인체에 안전하다는 장점이 있다. 반면, 한정된 거리와 공간에서만 활용할 수 있으며 에너지 전달 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.
단파장 무선 전력 전송 방식-간단히, RF 전송 방식-은 에너지가 라디오 파(RadioWave)형태로 직접 송수신될 수 있다는 점을 활용한 것이다. 이 기술은 렉테나(rectenna)를 이용하는 RF 방식의 무선 전력 전송 방식으로서, 렉테나는 안테나(antenna)와 정류기(rectifier)의 합성어로서 RF 전력을 직접 직류 전력으로 변환하는 소자를 의미한다. 즉, RF 방식은 AC 라디오파를 DC로 변환하여 사용하는 기술로서, 최근 효율이 향상되면서 상용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 모바일 뿐만 아니라 차량, IT, 철도, 가전 산업 등 산업 전반에 다양하게 활용될 수 있다.
휴대용 단말기와 같이, 무선 충전 수신 기능을 포함하고 있을 뿐만 아니라 무선 이동 통신, 근거리 무선 통신 등을 수행하는 전자기기들은 각 기능의 수행을 위한 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나를 포함할 수 있다. 휴대용 단말기에 요구되는 기능이 늘어나면서 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나가 포함되지만, 휴대용 단말기의 크기는 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나를 위해 충분히 커질 수 없다. 따라서, 제한된 공간에 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나를 배치함으로써 코일 또는 안테나의 성능이 열화될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명은 무선 충전 수신 기능, 무선 이동 통신 및 근거리 무선 통신을 수행하기 위한 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나을 성능을 개선할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전을 위한 코일의 내측에 무선 이동 통신 및 근거리 무선 통신을 수행하는 적어도 하나의 안테나를 배치시켜 무선 이동 통신 및 근거리 무선 통신의 성능을 개선할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전을 위한 코일의 내측에 무선 통신을 위한 안테나를 배치시켜 인덕턴스를 증가시킴으로써 무선 충전 수신기로서의 인식률을 높일 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 충전을 위한 코일과 무선 이동 통신을 위한 안테나를 기판의 양면에 중첩하여 배치시켜 자기장 형성 시 발생하는 저항을 줄일 수 있어 코일 또는 안테나의 성능을 개선할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 무선 통신을 위한 안테나 성능이 개선된 무선 충전 수신기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 기판; 상기 기판에 배치되어 무선 전력 신호를 수신하는 코일; 상기 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제1 무선 통신용 안테나; 및 상기 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제2 무선 통신용 안테나를 포함하고, 상기 제1 무선 통신용 안테나와 상기 제2 무선 통신용 안테나는 서로 다른 통신 방식을 지원할 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 통신용 안테나는 상기 코일의 내측에 배치되는 제1 패턴; 및 상기 코일의 외측에 배치되는 제2 패턴을 포함하고, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상기 기판의 일측면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 통신용 안테나는 근거리 통신(Near Field Communication, NFC)을 위한 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 통신용 안테나는 상기 코일의 내측에 배치되는 제3 패턴; 및 상기 코일의 외측에 배치되는 제4 패턴을 포함하고, 상기 제3 패턴은 상기 제1 패턴이 배치된 상기 일측면에 반대면인 타측면에 배치되며, 상기 제4 패턴은 상기 일측면 및 상기 타측면에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 통신용 안테나는 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST)을 위한 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 패턴보다 상기 제3 패턴에서 안테나 권선 수가 더 클 수 있다.
또한, 상기 제1 패턴보다 상기 제3 패턴이 중심에 가깝도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 패턴의 내측경과 상기 제3 패턴의 외측경은 수평면을 기준으로 2.3 mm 이상 이격될 수 있다.
또한, 무선 전력 수신기는 상기 제1 무선 통신용 안테나 및 상기 제2 무선 통신용 안테나의 내측에 배치되는 안테나 액추에이터; 및 상기 기판에 대응하여 배치되는 차폐재를 더 포함하고, 상기 차폐재에는 상기 제3 패턴의 외측경보다 넓은 면적을 가지는 차폐보강패턴이 포함될 수 있다.
또한, 상기 코일은 상기 기판의 양측면에 배치되는 제5 패턴 및 제6 패턴을 포함하고, 상기 제5 패턴과 상기 제6 패턴의 내측경과 외측경이 정렬될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 통신을 위한 안테나가 배치되는 면적을 확장할 수 있어, 안테나가 무선 신호의 송수신 성능을 개선할 수 있는 무선 충전 수신기를 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 무선 충전 수신기의 제1예를 설명한다.
도 5는 도 4에서 설명한 무선 충전 수신기의 단면을 설명한다.
도 6은 도 4에서 설명한 무선 충전 수신기의 기판의 양면을 설명한다.
도 7은 기판에 배치되는 홀의 예를 설명한다.
도 8은 무선 충전 수신기의 제2예를 설명한다.
도 9는 도 8에서 설명한 무선 충전 수신기의 단면을 설명한다.
도 10 및 도 11은 종래의 무선 충전 수신기와 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기의 효과를 설명한다.
실시 예에 따른 무선 전력 수신기는 기판; 상기 기판에 배치되어 무선 전력 신호를 수신하는 코일; 상기 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제1 무선 통신용 안테나; 및 상기 코일의 내측 및 외측에 배치되는 제2 무선 통신용 안테나를 포함하고, 상기 제1 무선 통신용 안테나와 상기 제2 무선 통신용 안테나는 서로 다른 통신 방식을 지원할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 파워 송신기, 무선 파워 송신 장치, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 파워 전송 장치, 무선 파워 전송기 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 파워 수신 장치, 무선 파워 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 등이 혼용되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 송신기는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 바닥 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 무선 전력을 전송할 수도 있다. 이를 위해, 송신기는 적어도 하나의 무선 파워 전송 수단을 구비할 수도 있다. 여기서, 무선 파워 전송 수단에는 전력 송신단 코일에서 자기장을 발생시켜 그 자기장의 영향으로 수신단 코일에서 전기가 유도되는 전자기 유도 원리를 이용하여 충전하는 전자기 유도 방식에 기반한 다양한 무전 전력 전송 표준이 사용될 수 있다. 일 예로, 무선 파워 전송 수단은 WPC(Wireless Power Consortium), AFA(AirFuel Alliance) 등의 무선 충전 기술 표준 기구에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 수신 수단이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 수신 수단은 무선 충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium), AFA(AirFuel Alliance) 등에서 정의된 전자기 유도 방식의 무선 충전 기술을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명에 따른 무선 전력 수신기는 운송 장치의 일측에 장착될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 본 발명에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 기기라면 족하다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송신하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송신된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.
일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.
일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.
반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 송신단(10)은 고속 충전 지원 여부를 지시하는 소정 패킷을 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 접속된 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드를 지원하는 것으로 확인된 경우, 이를 전자 기기(30)에 알릴 수 있다. 전자 기기(30)는 구비된 소정 표시 수단-예를 들면, 액정 디스플레이일 수 있음-을 통해 고속 충전이 가능함을 표시할 수 있다.
또한, 전자 기기(30) 사용자는 액정 표시 수단에 표시된 소정 고속 충전 요청 버튼을 선택하여 무선 전력 송신단(10)이 고속 충전 모드로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 전자 기기(30)는 사용자에 의해 고속 충전 요청 버튼이 선택되면, 소정 고속 충전 요청 신호를 무선 전력 수신단(20)에 전송할 수 있다. 무선 전력 수신단(20)은 수신된 고속 충전 요청 신호에 상응하는 충전 모드 패킷을 생성하여 무선 전력 송신단(10)에 전송함으로써, 일반 저전력 충전 모드를 고속 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
일 예로, 도면 부호 200a에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 수신 장치로 구성될 수 있으며, 하나의 무선 전력 송신단(10)에 복수의 무선 전력 수신 장치가 연결되어 무선 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 송신단(10)은 시분할 방식으로 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송신할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며. 다른 일 예로, 무선 전력 송신단(10)은 무선 전력 수신 장치 별 할당된 상이한 주파수 대역을 이용하여 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 분배하여 송신할 수 있다.
이때, 하나의 무선 전력 송신 장치(10)에 연결 가능한 무선 전력 수신 장치의 개수는 무선 전력 수신 장치 별 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량 및 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 중 적어도 하나에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
다른 일 예로, 도면 부호 200b에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신단(10)은 복수의 무선 전력 송신 장치로 구성될 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 수신단(20)은 복수의 무선 전력 송신 장치와 동시에 연결될 수 있으며, 연결된 무선 전력 송신 장치들로부터 동시에 전력을 수신하여 충전을 수행할 수도 있다. 이때, 무선 전력 수신단(20)과 연결된 무선 전력 송신 장치의 개수는 무선 전력 수신단(20)의 요구 전력량, 배터리 충전 상태, 전자 기기의 전력 소비량, 무선 전력 송신 장치의 가용 전력량 등에 기반하여 적응적으로 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 감지 신호 전송 절차를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 무선 전력 송신기는 3개의 송신 코일(111, 112, 113)이 장착될 수 있다. 각각의 송신 코일은 일부 영역이 다른 송신 코일과 서로 중첩되도록 배치될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 서로 중첩되지 않게 배치되거나 하나의 송신 코일이 장착될 수도 있다.
무선 전력 송신기는 각각의 송신 코일을 통해 무선 전력 수신기의 존재를 감지하기 위한 소정 감지 신호(117, 127)-예를 들면, 디지털 핑-를 미리 정의된 순서로 순차적으로 송신한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신기는 도면 번호 110에 도시된 1차 감지 신호 송신 절차가 개시되면 감지 신호(117)를 순차적으로 송신하고, 무선 전력 수신기(115)로부터 소정 응답 신호-예를 들면, 감지 신호에 대응되는 수신 신호 세기 정보가 포함된 신호일 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해, 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator, 116) 또는 신호 세기 패킷(Signal Strength Packet)이라 명함-가 수신된 송신 코일(111, 112)을 식별할 수 있다. 연이어, 무선 전력 송신기는 도면 번호 120에 도시된 2차 감지 신호 송신 절차가 개시되면 감지 신호(127)를 순차적으로 송신하고, 신호 세기 지시자(126)가 수신된 송신 코일(111, 112) 중 전력 전송 효율(또는 충전 효율)-즉, 송신 코일과 수신 코일 사이의 정렬 상태-이 좋은 송신 코일을 식별하고, 식별된 송신 코일을 통해 전력이 송신되도록-즉, 무선 충전이 이루어지도록- 제어할 수 있다.
상기의 도 3에서 보여지는 바와 같이, 무선 전력 송신기가 2회의 감지 신호 송신 절차를 수행하는 이유는 어느 송신 코일에 무선 전력 수신기의 수신 코일이 잘 정렬되어 있는지를 보다 정확하게 식별하기 위함이다.
만약, 상기한 도 3의 도면 번호 110 및 120에 도시된 바와 같이, 제1 송신 코일(111), 제2 송신 코일(112)에 신호 세기 지시자(116, 126)가 수신된 경우, 무선 전력 송신기는 제1 송신 코일(111)과 제2 송신 코일(112) 각각에 수신된 신호 세기 지시자(126)에 기반하여 가장 정렬이 잘된 송신 코일을 선택하고, 선택된 송신 코일을 이용하여 무선 충전을 수행한다.
도 4는 무선 충전 수신기의 제1예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전 수신기는 안테나 또는 코일이 배치될 수 있는 기판(10)을 포함한다.
기판(10)에는 제1 무선 방식을 통한 데이터 통신을 수행하기 위한 제1 안테나, 제2 무선 방식을 통한 데이터 통신을 수행하기 위한 제2 안테나 및 제3 무선 방식을 통해 무선 충전을 수행하기 위한 제3 안테나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 안테나, 제2 안테나 및 제3 안테나는 각각 도전선이 루프 형태로 감겨 배치되는 적어도 하나의 코일부 및 코일부와 기판(10)에 배치된 단자를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 내지 제3 안테나 각각에 포함된 코일부는 제1 내지 제3 무선 방식에 대응하는 서로 다른 도전선의 형상(단면, 굵기, 구성물질 등) 및 권선 수를 가질 수 있다.
무선 충전 수신기는 기판(10)에 배치되어 무선 전력 신호를 수신하는 제3 안테나의 무선 충전 코일부(16A), 무선 충전 코일부(16A)의 내측 및 외측에 배치되는 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C), 및 무선 충전 코일부(16A)의 내측 및 외측에 배치되는 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)와 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)는 서로 다른 통신 방식을 지원할 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)는 근거리 통신(Near Field Communication, NFC)을 위한 안테나를 포함할 수 있고, 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)는 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST)을 위한 안테나를 포함할 수 있다. 여기서, 근거리 통신(NFC)는 기 설정된 주파수(예, 13.56MHz)의 대역을 가진 근접한 거리(약 10cm 이내)에서 사용 가능한 무선 통신을 위한 기술이다. 근거리 통신(NFC)에서는 일측 단말기는 리더(reader)로서의 기능을 수행하고, 타측 단말기는 태그(tag)로서의 기능을 수행하며 두 단말기가 1:1 통신을 수행할 수 있다. 한편, 마그네틱 보안 전송(MST)은 사용자들이 이용하는 자기장을 이용한 마그네틱 선을 내장하는 신용카드 혹은 체크카드를 단말기에 긁을 때 생기는 자기장의 원리를 휴대용 기기에 내장하는 기술로, 결제 단말기의 마그네틱 리더에 접촉하는 것만으로 결제가 이루어질 수 있다. 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)와 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)를 통해 무선 충전 수신기를 사용한 금융 결제(payment) 기능을 지원할 수 있다.
제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)와 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)는 무선 충전 코일부(16A)의 내측과 외측에 모두 배치될 수 있다. 무선 충전 코일부(16A)의 내측과 외측에 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)와 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12C)를 배치시켜 무선 통신 기능을 강화할 수 있다.
도 5는 도 4에서 설명한 무선 충전 수신기의 단면을 설명한다. 구체적으로, 도 1의 A-A'의 단면을 설명한다.
도시된 바와 같이, 기판(10)의 양측면에는 코일 또는 안테나가 배치될 수 있다. 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치된 무선 충전 코일부(16A, 16B), 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C) 및 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C)는 복수의 패턴을 포함하고 있다. 제3 안테나의 무선 충전 코일부(16A, 16B), 제1 안테나의 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C) 및 제2 안테나의 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C) 각각은 개별적으로 동작할 수 있다. 무선 충전 수신기의 평면에 각 안테나마다 복수의 패턴이 배치되고 각 안테나의 복수의 패턴이 함께 동작함으로써 무선 충전 및 무선 통신 기능이 향상될 수 있다. 도시되지 않았으나, 각 안테나의 복수의 패턴 사이에 스위치 소자가 포함되는 경우, 각 안테나의 복수의 패턴을 선택적으로 확장시켜 동작시킬 수도 있다.
구체적으로, 기판(10)의 일측면을 살펴보면, 무선 충전을 수행하기 위한 코일의 제5 패턴(16A)을 기준으로 내측에 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)이 배치되어 있고, 외측에는 제1 무선 통신용 안테나의 제2 패턴(14A) 및 제2 무선 통신용 안테나의 제4 패턴(12A)이 배치될 수 있다.
기판(10)의 타측면을 살펴보면, 무선 충전을 수행하기 위한 코일(16B)을 기준으로 내측에는 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)이 배치되어 있고, 외측에는 제2 무선 통신용 안테나의 제4패턴(12B)이 배치될 수 있다.
무선 충전 코일의 제5 패턴(16A) 및 제6 패턴(16B)의 내측경과 외측경은 수직 방향으로 서로 정렬되어 있다. 기판(10)의 일측면과 타측면에 있는 공간에 배치되는 코일이 다른 기능을 수행하는 안테나와 중첩되지 않는 범위 내에서 서로 정렬되어 배치되는 경우, 무선 충전 중 인덕턴스를 유지시켜 무선 충전 기능을 강화할 수 있다.
또한, 제2 무선 통신용 안테나의 제4 패턴(12A, 12B)도 코일의 제5 패턴(16A) 및 제6 패턴(16B)의 외측에 정렬되어 배치될 수 있다. 이러한 제2 무선 통신용 안테나의 제4 패턴(12A, 12B)의 배치는 저항을 줄이고 자기장을 보다 세게 형성할 수 있어, 제2 무선 통신용 안테나를 통한 마그네틱 보안 전송(MST) 기능을 강화할 수 있다.
도 6은 도 4에서 설명한 무선 충전 수신기의 기판(10)의 양면을 설명한다. 구체적으로, (a)는 기판(10)의 일측면(무선 충전 수신기의 내부 회로를 기준으로는 외측면)을 설명하고, (b)는 기판(10)의 타측면(무선 충전 수신기의 내부 회로를 기준으로 내측면)을 설명한다.
먼저 도 6의 (a)를 참조하면, 기판(10)의 일측면에 무선 충전을 수행하기 위한 코일의 제5 패턴(16A)을 기준으로 내측에 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)이 배치되어 있고, 외측에는 제1 무선 통신용 안테나의 제2 패턴(14A) 및 제2 무선 통신용 안테나의 제4 패턴(12A)이 배치될 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 무선 충전을 수행하기 위한 코일(16B)을 기준으로 내측에는 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)이 배치되어 있고, 외측에는 제2 무선 통신용 안테나의 제4패턴(12B)이 배치될 수 있다.
도 5 및 도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)은 기판(10)의 일측면에 배치되지만, 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)는 기판(10)의 타측면에 배치되어 있다. 근거리 통신(NFC)을 수행하는 제1 무선 통신용 안테나의 경우 고주파수의 신호를 송신 또는 수신할 수 있기 때문에 산화철로 구성되는 차폐제와 이격하여 전기적 쇼트를 방지할 필요가 있다. 반면, 마그네틱 보안 전송(MST)을 수행하는 제2 무선 통신용 안테나의 경우 동작 주파수가 낮기 때문에 제1 무선 통신용 안테나와 달리 배치에 보다 자유로울 수 있다.
한편, 기판(10)의 일측면에 배치된 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C) 및 제2 패턴(14A)은 루프(loop)형태를 가지고 있어, 자기장 형성 시 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 무선 충전용 코일부(16A, 16B)의 내측에 배치되는 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)과 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)을 비교하면, 제1 패턴(14C)보다 제3 패턴(12C)에서 안테나 권선 수가 더 클 수 있다. 이는 제2 무선 통신용 안테나에서 수행되는 마그네틱 보안 전송(MST)이 제1 무선 통신용 안테나에서 수행되는 근거리 통신(NFC)에 비하여 낮은 주파수 대역에서 동작하기 때문이다.
또한, 안테나 권선 수에 비례하여 자기장의 세기가 결정될 수 있고, 마그네틱 보안 전송(MST)에서 사용되는 리딩 모듈이 근거리 통신(NFC)에서 사용되는 리딩 모듈에 비하여 더 작을 수 있기 때문에 마그네틱 보안 전송(MST)을 위한 인식률을 개선하기 위해 안테나 권선 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 보다 더 작은 마그네틱 보안 전송(MST)에서 사용되는 리딩 모듈과의 인식율을 높이기 위해 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C) 보다 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)이 더 중심에 가깝도록 배치될 수 있다.
한편, 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치된 무선 충전 코일부(16A, 16B), 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C) 및 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C)의 코일 혹은 안테나의 권선 수는 동작 주파수에 대응하여 결정될 수 있으며, 동작 중 자기장의 세기 또는 성능을 유지하기 위한 인덕턴스 값의 범위에 따라 결정될 수도 있다. 예를 들어, 2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C), 무선 충전 코일부(16A, 16B), 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C)의 순서로 권선 수가 작아질 수 있다.
또한, 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치된 무선 충전 코일부(16A, 16B), 제1 무선 통신용 코일부(14A, 14C) 및 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C)의 도선의 두께는 일정할 수 있으나, 패턴간의 전기적 연결 혹은 단자와의 연결을 위해 서로 중첩되는 영역에서는 인접한 부분에서의 열화를 방지하기 위해 도선의 두께를 얇게 조절할 수 있다.
또한, 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되어 연결되는 제2 무선 통신용 코일부(12A, 12B, 12C)의 경우, 패턴의 단면을 사용하여 인덕턴스를 증가시킬 수 있고, 인식 범위를 보다 증가시킬 수 있다.
한편, 도 6의 (a) 및 (b)를 참조하여, 기판(10) 내 복수의 홀을 통해 일측면과 타측면에 배치되는 제1 내지 제3 안테나에 포함된 패턴, 코일부 또는 연결부의 물리적 연결을 보다 자세히 설명한다.
먼저, 제1 안테나의 제1 패턴(14C)은 기판(10)의 일측면의 중심부에 배치되어 있고, 제2 패턴(14A)은 일측면의 가장자리(외곽)에 배치되어 있다. 제1 패턴(14C)의 일단(14I)은 기판(10)에 배치된 홀 상에 배치되어 기판(10)의 타측면에 배치되는 제1 안테나의 다리부(14Y)의 일단(14J)과 연결된다. 다리부(14Y)는 타측면에 배치된 무선 충전 코일인 제6 패턴(16B)의 절단 부분을 지나가 다시 기판(10)에 배치된 홀을 통과하여 기판(10)의 일측면에 배치된 제2 패턴(14A)의 일단(14K)과 연결될 수 있다. 제2 패턴(14A)의 타단은 기판(10)의 일측면에 배치된 단자부(42A)와 전기적으로 연결된다.
제3 안테나에 포함되는 무선 충전 코일의 제5 패턴(16A)의 일단(16P)은 기판(10)의 일측면에 배치된 단자부(42A)와의 연결되는 연결부(16R)와 전기적으로 연결되어야 하지만, 제1 안테나의 제2 패턴(14A)이 기판(10)의 일측면에 배치되어 있다. 따라서, 기판(10)의 일측면에 배치된 제5 패턴(16A)의 일단(16P)은 기판(10)에 배치된 홀을 통해 기판(10)의 타측면에 배치된 연결부(16Q)와 연결되고, 제2 패턴(14A)과 전기적인 절연이 가능한 위치에서 기판(10)의 홀을 통해 기판(10)의 일측면에 배치된 연결부(16R)와 연결될 수 있다. 또한, 기판(10)의 타측면에 배치된 제6패턴(16B)의 일단이 기판의 타측면에 배치된 단자부(42B)와 연결되는 데에는 제2안테나의 제4 패턴(12B) 및 연결패턴(예, 12J 위치에서 12K 위치까지의 패턴)에 의해 직접 연결되기 어렵다. 이를 극복하기 위해, 기판(10)의 타측면에 배치되는 제6패턴(16B)의 일단은 기판(10)에 배치된 홀을 통해 기판(10)의 일측면의 연결부(16S)와 연결되고, 연결부(16S)는 제2 패턴(14A)과의 교차를 회피하기 위해 기판(10)의 홀을 통해 기판의 타측면에 배치되는 연결부(16T)와 연결된다. 전술한 바와 같이, 기판(10)에 배치되는 홀을 이용하여 복수의 안테나가 배치되더라도 서로가 교차되는 것을 최대한 억제할 수 있다. 특히, 무선 충전을 위한 제3 안테나의 코일부(16A, 16B)와 연결부(16P, 16Q, 16R, 16S, 16T)에는 제1~제2 안테나의 구성 요소보다 더 큰 전압과 전류가 흐를 수 있어, 기판(10) 내 배치된 복수의 홀을 이용하여 무선 충전을 위한 제3 안테나의 코일부(16A, 16B) 및 연결부(16P, 16Q, 16R, 16S, 16T)와 제1~제2 안테나의 구성 요소가 기판(10)의 일측면(예, 휴대용 기기에 탑재되었을 때 외벽으로 향하는 면)에서 교차되는 영역을 최대한 줄이는 것이 바람직하다.
또한, 제2안테나의 제4 패턴(12A)은 기판(10)의 일측면에서는 루프(loop)형태를 완성하지 못하지만, 제4 패턴(12A)의 일단(12I)은 기판(10)의 홀을 통해 기판(10)의 타측면에 배치되는 연결패턴(12J)과 연결될 수 있다. 또한, 연결패턴(12K)은 기판(10)의 홀을 통해 제4 패턴(12A)의 타단(12J)과 연결될 수 있다. 제4 패턴(12A)은 기판(10)에 배치되는 복수의 홀을 통해 루프 형태로 구현될 수 있다. 한편, 기판(10)의 타측면에 배치된 제2안테나의 제4 패턴(12B)은 루프형태로 구현되어 있다. 또한, 기판(10)의 일측면에는 제2안테나의 보강 패턴(12D)이 배치되어 있다. 기판(10)의 일측면에 배치되는 제2안테나의 보강 패턴(12D)은 기판(10)의 타측면에 배치되는 제4 패턴(12B)과 중첩되도록 배치되어 자기장 형성 시 노이즈를 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 제1 안테나를 구성하는 복수의 패턴들은 기판(10)에 배치되는 복수의 홀을 통해 서로 연결되고, 제2 안테나를 구성하는 복수의 패턴들도 기판(10)에 배치되는 복수의 홀을 통해 서로 연결되며, 제3 안테나를 구성하는 복수의 패턴들도 기판(10)에 배치되는 복수의 홀을 통해 서로 연결된다. 이로 인해, 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 단자부(42A, 42B)에는 각 3개씩 총 6개의 단자만 있어도 제1 내지 제3 안테나를 구성하는 모든 패턴에 전원을 공급하는 데 문제가 없을 수 있다.
또한 실시예에 따라, 제1 내지 제3 안테나의 양단은 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 단자부(42A, 42B)에 하나씩 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 안테나의 일측이 기판(10)의 일측면에 배치된 단자부(42A)에 연결되면 제1 안테나의 타측은 기판(10)의 타측면에 배치된 단자부(42B)에 연결될 수 있다.
도 7은 기판(10)에 배치되는 홀의 예를 설명한다. 구체적으로, 도 6의 (a)의 기판(10)의 일부 영역(30)에서 홀을 통한 안테나의 연결을 설명한다.
도시된 바와 같이, 기판(10)에는 복수의 홀(H1, H2)이 배치될 수 있다. 도 6의 (a) 및 (b)에서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부가 서로의 간섭을 최소화하고, 열화를 방지하기 위해 교차되는 것을 줄이기 위해 기판(10)에는 복수의 홀이 배치된다.
예를 들어, 도 7 및 도 6(a), (b)를 참조하면, 제1 홀(H1)은 기판(10)의 타측면에 배치되는 제2 안테나의 제3 패턴(12C)의 일단(12S)과 기판(10)의 일측면의 중심에 배치되는 연결부(12P)를 연결시킨다.
또한, 도 7 및 도 6(a), (b)를 참조하면, 제2 홀(H2)은 기판(10)의 일측면에 배치되는 제1 안테나의 제1 패턴(14C)의 일단(14I)과 기판(10)의 타측면에 배치되는 제1 안테나의 다리부(14Y)의 일단(14J)을 연결시킬 수 있다.
도 7에 도시된 제1, 제2 홀(H1, H2)은 이해를 돕기 위해 설명한 예로서, 기판(10)에는 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부를 연결시키기 위한 복수의 홀이 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 6(a), (b)를 참조하면, 제3 안테나의 코일부와 단자를 연결하는 연결부의 경우 다른 안테나와의 교차를 피하기 위해 연결부가 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 복수의 패턴(예, 16P, 16Q, 16R, 16S, 16T)으로 구성되고, 복수의 패턴은 기판(10)에 배치되는 복수의 홀을 통해 서로 연결될 수 있다.
기판(10)에 배치된 복수의 홀을 통해 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부를 연결함에 따라 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부가 기판(10)에 더욱 단단하게 고정되는 효과가 있다. 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 복수의 안테나를 접착성 절연물 혹은 열에 강한 접착제로 고정하는 경우, 긴 사용기간 동안 발생하는 열 등에 의해 복수의 안테나와 기판(10)의 일측면과 타측면에 배치되는 복수의 안테나가 기판(10)가 물리적으로 분리될 수도 있다. 만약, 복수의 안테나가 기판(10)가 물리적으로 분리되는 경우, 복수의 안테나 동작에 문제가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부의 연결을 위해 기판(10)에 복수의 홀을 배치시키고 이를 통하여 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부를 연결함으로써 제1 내지 제3 안테나 각각의 코일부와 연결부가 기판(10)에 더욱 단단히 고정될 수 있다.
도 8은 무선 충전 수신기의 제2예를 설명한다. 구체적으로, 도 8의 (a) 및 (b)는 평면 상에서 추가 구성 요소들이 배치될 수 있는 영역을 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전 수신기는 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C) 및 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)의 내측에 배치되는 안테나 액추에이터(22)를 더 포함할 수 있다.
또한, 무선 충전 수신기는 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)에 대응하여 제3 패턴(12C)의 외측경보다 넓은 면적을 가지는 차폐보강패턴(20)을 더 포함할 수 있다.
도 9는 도 8에서 설명한 무선 충전 수신기의 단면을 설명한다. 구체적으로, 도 8의 B-B'의 단면을 설명한다.
도시된 바와 같이, 무선 충전 수신기는 기판(10)과 기판(10)에 대응하는 차폐재(24)를 포함할 수 있다.
중심축(Y-Y')을 기준으로, 코일의 제5 패턴(16A)의 내측으로, 기판(10)의 일측면에는 코일의 제5 패턴(16A)과 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)이 배치될 수 있고, 기판(10)의 타측면에는 코일의 제6 패턴(16B)과 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)이 배치될 수 있다.
기판(10)의 일측면에 배치되는 안테나 액추에이터(22)는 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C) 및 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)의 내측에 배치될 수 있다. 여기서 안테나 액추에이터(22)의 두께(T3)는 약 100~150μm일 수 있다.
또한, 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)에 대응하여 제3 패턴(12C)의 외측경보다 넓은 면적을 가지는 페라이트로 구성된 차폐보강패턴(20)은 차폐재(24) 상에 배치될 수 있다. 여기서 차페보강패턴(20)의 두께(T2)는 약 10μm 이하일 수 있다. 또한 차폐재(24)는 나노 크리스탈로 구성되어 두께(T1)가 약 150μm 이하일 수 있다.
한편, 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)과 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)은 2~3.6mm의 범위 이상의 거리(D3)로 이격될 수 있다. 특히, 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)의 내측경과 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)의 외측경이 적어도 2.3mm의 간격을 유지하여 제1 무선 통신용 안테나와 제2 무선 통신용 안테나가 각각 수행하는 기능에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차폐보강패턴(20)은 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)의 외측경보다 적어도 0.5 mm이상 큰 면적을 가질 수 있다(D5는 최소 0.5mm). 또한, 차폐보강 패턴(20)은 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)로부터 1.6mm 이상의 이격 거리(D4)를 가질 수 있다.
또한, 안테나 액추에이터(22)는 제2 무선 통신용 안테나의 제3 패턴(12C)로부터 1.3mm의 이격 거리(D2)를 가질 수 있고, 제1 무선 통신용 안테나의 제1 패턴(14C)로부터 6.3mm의 이격거리(D1)를 가질 수 있다.
도 10 및 도 11은 종래의 무선 충전 수신기와 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기의 효과를 설명한다. 특히, 도 10 및 도 11은 무선 충전 수신기에서 제2 무선 통신용 안테나를 통한 인식률을 비교하고 있다. 여기서, X 및 Y는 평면상의 위치(가로, 세로)를 의미하고, Z는 대응하는 리딩 모듈과의 수직한 거리(NFC 혹은 MST 단말기와 무선 충전 수신기의 거리)는 의미할 수 있다.
도 10은 종래의 일반적인 구조를 가지는 무선 충전 수신기를 사용한 인식률 시험에서 리딩 모듈과의 수직한 거리(0mm에서 3cm)의 변화에 따른 인식된 수를 표시하고 있다. 리딩 모듈과의 수직한 거리(Z=3cm)에서 인식률이 크게 저하된 것을 확인할 수 있다. 인식률 시험에서 리딩 모듈과의 수직한 거리(0mm에서 4cm)의 변화에 따른 인식 성공율은 약 67.38%로 집계되었다.
반면, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신기를 사용한 인식률 시험에서 리딩 모듈과의 수직한 거리(0mm에서 3cm)의 변화에 따른 인식된 수를 표시하고 있다. 도 9의 경우와 비교하면, 리딩 모듈과의 수직한 거리의 모든 범위에서 인식률이 개선됨을 확인할 수 있다. 인식률 시험에서 리딩 모듈과의 수직한 거리(0mm에서 4cm)의 변화에 따른 인식 성공율은 약 86.74%로 집계되었다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 전력 수신 기능, 무선 이동 통신 및 근거리 무선 통신을 수행하기 위한 복수의 서로 다른 코일 또는 안테나가 탑재된 무선 전력 수신 장치에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판에 배치되는 무선 충전 코일부를 포함하는 무선 충전용 안테나;
    상기 무선 충전용 안테나의 내측 및 외측에 배치되는 제1 무선 통신 코일부를 포함하는 제1 무선 통신용 안테나; 및
    상기 무선 충전용 안테나의 내측 및 외측에 배치되는 제2 무선 통신 코일부를 포함하는 제2 무선 통신용 안테나
    를 포함하고,
    상기 제1 무선 통신용 안테나와 상기 제2 무선 통신용 안테나는 서로 다른 통신 방식을 지원하는 무선 전력 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무선 통신 코일부는
    상기 무선 충전 코일부의 내측에 배치되는 제1 패턴; 및
    상기 무선 충전 코일부의 외측에 배치되는 제2 패턴을 포함하고,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상기 기판의 일측면에 배치되는 무선 전력 수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 무선 통신용 안테나는 근거리 통신(Near Field Communication, NFC)을 위한 안테나를 포함하는 무선 전력 수신기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 무선 통신 코일부는
    상기 무선 충전 코일부의 내측에 배치되는 제3 패턴; 및
    상기 무선 충전 코일부의 외측에 배치되는 제4 패턴을 포함하고,
    상기 제3 패턴은 상기 제1 패턴이 배치된 상기 일측면에 반대면인 타측면에 배치되며,
    상기 제4 패턴은 상기 일측면 및 상기 타측면에 배치되는 무선 전력 수신기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 무선 통신용 안테나는 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST)을 위한 안테나를 포함하는 무선 전력 수신기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 패턴보다 상기 제3 패턴에서 안테나 권선 수가 더 큰 무선 전력 수신기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 패턴보다 상기 제3 패턴이 중심에 가깝도록 배치되는 무선 전력 수신기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 패턴의 내측경과 상기 제3 패턴의 외측경은 수평면을 기준으로 2.3 mm 이상 이격되는 무선 전력 수신기.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제3 패턴의 내측에 배치되는 안테나 액추에이터; 및
    상기 기판에 대응하여 배치되는 차폐재를 더 포함하고,
    상기 차폐재 상에 배치되고 상기 제3 패턴의 외측경보다 크고 상기 제1 패턴의 외측경의 작은 외측경을 가지는 차폐보강패턴이 포함되는 무선 전력 수신기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무선 충전 코일부는 상기 기판의 양측면에 배치되는 제5 패턴 및 제6 패턴을 포함하고,
    상기 제5 패턴과 상기 제6 패턴의 내측경과 외측경이 정렬되는 무선 전력 수신기.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112736412A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 无线充电天线和nfc天线的混合结构以及电子设备
US11437867B2 (en) * 2020-01-03 2022-09-06 Nucurrent, Inc. Systems and methods for wireless power and data transfer utilizing multiple antenna receivers
WO2022236777A1 (en) * 2021-05-13 2022-11-17 Stmicroelectronics (China) Investment Co., Ltd Nfc reader with nfc antenna and wireless charging antenna
US11728564B2 (en) 2019-11-27 2023-08-15 AQ Corporation Smartphone antenna in flexible PCB

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102564795B1 (ko) * 2020-06-10 2023-08-08 주식회사 아모텍 콤보 안테나 모듈
KR102326944B1 (ko) * 2020-06-15 2021-11-16 (주)진영에이치앤에스 효율을 향상시킨 평면 코일 안테나 및 이의 제조방법
KR102299422B1 (ko) * 2021-08-04 2021-09-07 주식회사 한국플렉스 Uwb전파수신부가 구비된 삼중모드 안테나

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013146050A (ja) * 2011-12-13 2013-07-25 Dexerials Corp アンテナ装置、電子機器
KR101574322B1 (ko) * 2014-12-16 2015-12-04 주식회사 아이엠텍 휴대 단말기용 무선통신 다중 안테나
KR20170017416A (ko) * 2015-08-06 2017-02-15 주식회사 아모센스 무선충전용 안테나유닛 및 이를 포함하는 무선전력 수신모듈
KR20170018646A (ko) * 2015-08-10 2017-02-20 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 전자 장치
KR20170135759A (ko) * 2016-05-31 2017-12-08 에스케이씨 주식회사 복합 기능의 안테나 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013146050A (ja) * 2011-12-13 2013-07-25 Dexerials Corp アンテナ装置、電子機器
KR101574322B1 (ko) * 2014-12-16 2015-12-04 주식회사 아이엠텍 휴대 단말기용 무선통신 다중 안테나
KR20170017416A (ko) * 2015-08-06 2017-02-15 주식회사 아모센스 무선충전용 안테나유닛 및 이를 포함하는 무선전력 수신모듈
KR20170018646A (ko) * 2015-08-10 2017-02-20 삼성전자주식회사 안테나 장치 및 전자 장치
KR20170135759A (ko) * 2016-05-31 2017-12-08 에스케이씨 주식회사 복합 기능의 안테나 소자

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11728564B2 (en) 2019-11-27 2023-08-15 AQ Corporation Smartphone antenna in flexible PCB
US12003018B2 (en) 2019-11-27 2024-06-04 AQ Corporation Smartphone with wireless power charing antenna
US11437867B2 (en) * 2020-01-03 2022-09-06 Nucurrent, Inc. Systems and methods for wireless power and data transfer utilizing multiple antenna receivers
US12015283B2 (en) 2020-01-03 2024-06-18 Nucurrent, Inc. Systems and methods for wireless power and data transfer utilizing multiple antenna receivers
CN112736412A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 无线充电天线和nfc天线的混合结构以及电子设备
WO2022236777A1 (en) * 2021-05-13 2022-11-17 Stmicroelectronics (China) Investment Co., Ltd Nfc reader with nfc antenna and wireless charging antenna

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Publication number Publication date
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