WO2024136374A1 - 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법 - Google Patents

무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법 Download PDF

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WO2024136374A1
WO2024136374A1 PCT/KR2023/020891 KR2023020891W WO2024136374A1 WO 2024136374 A1 WO2024136374 A1 WO 2024136374A1 KR 2023020891 W KR2023020891 W KR 2023020891W WO 2024136374 A1 WO2024136374 A1 WO 2024136374A1
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WO
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antenna
power
rectifier
switch
electronic device
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/020891
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English (en)
French (fr)
Inventor
이종민
여성구
고민범
김선률
김준홍
신재선
Original Assignee
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to an electronic device that wirelessly receives power and a method of operating the same.
  • Wireless power transmission includes magnetic induction, magnetic resonance, and electromagnetic wave methods.
  • the electromagnetic wave method has the advantage of being more advantageous than other methods for transmitting power over long distances.
  • An electronic device 150 that receives power wirelessly includes a first antenna 410, a second antenna 420, and a two-way switch 415 disposed between the first antenna and the second antenna. , and may include a first rectifier 411 connected to the first antenna and a second rectifier 421 connected to the second antenna.
  • the two-way switch when power greater than the reference power of the first rectifier is applied to the first antenna, the two-way switch is turned on and power greater than the reference power is distributed to the first rectifier and the second rectifier. It can be characterized as being.
  • a method of operating the electronic device 150 that wirelessly receives power may include receiving power through the first antenna 410 and the second antenna 420.
  • a method of operating the electronic device according to an embodiment includes the arrangement between the first antenna and the second antenna when power greater than the reference power of the first rectifier 411 connected to the first antenna is applied to the first antenna. This may include an operation of turning on a bidirectional switch to distribute power greater than the reference power to the first rectifier and the second rectifier 421 connected to the second antenna.
  • Figure 1 shows a conceptual diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • Figure 2 shows a block diagram of a wireless power transmission device and an electronic device according to an embodiment.
  • FIGS. 3A, 3B, and 3C are diagrams for explaining a method in which an electronic device receives an RF wave using beam forming technology, according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram of an antenna array including a plurality of patch antennas and a plurality of two-way switches disposed between the plurality of patch antennas according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating a method in which an electronic device according to an embodiment provides power exceeding the reference power among the first power obtained from the first patch antenna to a second rectifier corresponding to the second patch antenna. am.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a method in which an electronic device according to an embodiment provides power exceeding the reference power among the first power obtained from the first patch antenna to a second rectifier corresponding to the second patch antenna. .
  • Figure 7 is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment.
  • FIG. 8B is a table for explaining a power distribution operation according to on/off of a two-way switch disposed between the first patch antenna and the second patch antenna according to an embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment.
  • FIG. 9B is a flow chart to explain how a controller controls a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna, according to an embodiment.
  • Figure 10 is a graph showing power efficiency according to impedance according to one embodiment.
  • a component e.g., a first
  • another component e.g., second
  • a device configured to may mean that the device is “capable of” working with other devices or components.
  • processor configured (or set) to perform A, B, and C refers to a processor dedicated to performing the operations (e.g., an embedded processor), or by executing one or more software programs stored on a memory device.
  • processor may refer to a general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) capable of performing the corresponding operations.
  • Wireless power transmission devices or electronic devices include, for example, smartphones, tablet PCs, mobile phones, video phones, e-book readers, desktop PCs, laptop PCs, netbook computers, workstations, It may include at least one of a server, PDA, portable multimedia player (PMP), MP3 player, medical device, camera, or wearable device.
  • Wearable devices can be accessory (e.g. watches, rings, bracelets, anklets, necklaces, glasses, contact lenses) or head-mounted-device (HMD), integrated into fabric or clothing (e.g. electronic clothing), It may include at least one of a body-attached circuit (e.g., skin pad) or a bioimplantable circuit.
  • a wireless power transmission device or electronic device may include, for example, a television, a digital video disk (DVD) player, an audio device, a refrigerator, an air conditioner, a vacuum cleaner, an oven, a microwave oven, a washing machine, an air purifier, a set-top box, It may include at least one of a home automation control panel, a security control panel, a media box, a game console, an electronic dictionary, an electronic key, a camcorder, or an electronic picture frame.
  • DVD digital video disk
  • the wireless power transmission device or electronic device may be used in various medical devices (e.g., various portable medical measurement devices (blood sugar meter, heart rate meter, blood pressure meter, or body temperature meter, etc.), magnetic resonance angiography (MRA), MRI ( magnetic resonance imaging (CT), computed tomography (CT), radiography, ultrasound, etc.), navigation devices, global navigation satellite system (GNSS), event data recorder (EDR), flight data recorder (FDR), automotive infotainment devices, marine electronic equipment (e.g.
  • various portable medical measurement devices blood sugar meter, heart rate meter, blood pressure meter, or body temperature meter, etc.
  • MRA magnetic resonance angiography
  • MRI magnetic resonance imaging
  • CT computed tomography
  • radiography ultrasound
  • navigation devices e.g., global navigation satellite system (GNSS), event data recorder (EDR), flight data recorder (FDR), automotive infotainment devices, marine electronic equipment (e.g.
  • the wireless power transmission device or electronic device may be a piece of furniture, a building/structure or a vehicle, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring devices (e.g.
  • a wireless power transmission device or electronic device may be flexible, or may be a combination of two or more of the various devices described above.
  • the wireless power transmission device or electronic device according to the embodiments of this document is not limited to the above-described devices.
  • the term user may refer to a person using an electronic device, a wireless power transmission device, or a device using an electronic device (e.g., an artificial intelligence electronic device).
  • Figure 1 shows a conceptual diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 100 can wirelessly transmit power to at least one electronic device 150 and 160.
  • the wireless power transmission device 100 may include a plurality of patch antennas 111 to 126.
  • Each of the patch antennas 111 to 126 is not limited as long as it is an antenna capable of generating RF waves.
  • At least one of the amplitude or phase of the RF wave generated by the patch antennas 111 to 126 may be adjusted by the wireless power transmission device 100.
  • the RF wave generated by each of the patch antennas 111 to 126 will be called a sub-RF wave.
  • the wireless power transmission apparatus 100 may adjust at least one of the amplitude or phase of each sub-RF wave generated from the patch antennas 111 to 126.
  • Sub-RF waves can interfere with each other. For example, at one point, sub-RF waves may constructively interfere with each other, and at another point, sub-RF waves may destructively interfere with each other.
  • the wireless power transmission device 100 according to an embodiment is configured to each sub-RF wave generated by the patch antennas 111 to 126 so that the sub-RF waves can constructively interfere with each other at the first point (x1, y1, z1). At least one of the amplitude or phase can be adjusted.
  • the wireless power transmission device 100 may adjust at least one of the amplitude or phase of each sub-RF wave by adjusting at least one of the phase or amplitude of the electrical signals input to each of the patch antennas 111 to 126. .
  • the wireless power transmission device 100 may determine that the electronic device 150 is located at the first point (x1, y1, z1).
  • the location of the electronic device 150 may be, for example, a point where the antenna for receiving power of the electronic device 150 is located.
  • the wireless power transmission device 100 may determine the location of the electronic device 150 in various ways. In order for the electronic device 150 to wirelessly receive power with high transmission efficiency, sub-RF waves must constructively interfere at the first point (x1, y1, z1). Accordingly, the wireless power transmission apparatus 100 may control the patch antennas 111 to 126 so that sub-RF waves constructively interfere with each other at the first point (x1, y1, z1).
  • controlling the patch antennas 111 to 126 means controlling the size of the electrical signal input to the patch antennas 111 to 126 or the phase of the signal input to the patch antennas 111 to 126. It may mean controlling (or delay).
  • beam forming a technology that controls RF waves to constructively interfere at specific points.
  • various beam forming methods may be used, such as those disclosed in US Patent Publication No. 2016/0099611, US Patent Publication No. 2016/0099755, US Patent Publication No. 2016/0100124, etc.
  • the RF wave 130 formed by the interference of sub-RF waves may have maximum amplitude at the first point (x1, y1, z1), and accordingly, the electronic device 150 can generate wireless power with high efficiency. You can receive it.
  • the wireless power transmission device 100 may detect that the electronic device 160 is placed at the second point (x2, y2, z2).
  • the wireless power transmission device 100 may control the patch antennas 111 to 126 so that sub-RF waves cause constructive interference at the second point (x2, y2, z2) in order to charge the electronic device 160.
  • the RF wave 131 formed by the sub-RF waves can have maximum amplitude at the second point (x2, y2, z2), and the electronic device 160 can receive wireless power with high transmission efficiency. You can.
  • the electronic device 150 may be placed relatively on the right side.
  • the wireless power transmission apparatus 100 may apply a relatively larger delay to sub-RF waves formed from patch antennas (eg, 114, 118, 122, and 126) disposed relatively on the right side. That is, after the sub-RF waves formed from the patch antennas (e.g., 111, 115, 119, 123) arranged relatively on the left are first formed, after a predetermined time, the patch antennas arranged relatively on the right (e.g., 114,118,122,126), a sub-RF wave may be generated. Accordingly, sub-RF waves may meet simultaneously at a relatively right point, that is, sub-RF waves may constructively interfere at a relatively right point.
  • the wireless power transmission device 100 uses patch antennas on the left (e.g., 111, 115, 119, 123) and patch antennas on the right (e.g., 114, 118, 122, 126). Substantially the same delay can be applied to .
  • the wireless power transmission device 100 connects the patch antennas on the left side (e.g., 111, 115, 119, 123) to the patch antennas on the right side (e.g., 114, 118, 122, 126). A larger delay can be applied.
  • the wireless power transmission device 100 may apply sub-RF waves to all of the patch antennas 111 to 126 substantially simultaneously and perform beam-forming by adjusting the phase corresponding to the above-described delay. It can also be done.
  • the wireless power transmission device 100 determines the positions of the electronic devices 150 and 160 and causes sub-RF waves to cause constructive interference at the determined positions, thereby performing wireless charging with high transmission efficiency.
  • Figure 2 shows a block diagram of a wireless power transmission device and an electronic device according to an embodiment.
  • the wireless power transmission device 100 may include a power source 201, an antenna array 210 for power transmission, a processor 220, a memory 230, and a communication circuit 240.
  • the electronic device 150 is not limited as long as it is a device that receives power wirelessly, and includes an antenna array for receiving power 251, a rectifier 252, a converter 253, a charger 254, and a processor 255. , memory 256, and communication circuit 257.
  • the power source 201 may provide power for transmission to the antenna array 210 for power transmission.
  • the power source 201 may provide, for example, direct current power.
  • an inverter (not shown) that converts direct current power into alternating current power and transmits it to the antenna array 210 for power transmission is wireless. It may be further included in the power transmission device 100. Meanwhile, in another embodiment, the power source 201 may provide alternating current power to the antenna array 210 for power transmission.
  • the antenna array 210 for power transmission may include a plurality of patch antennas. For example, a plurality of patch antennas as shown in FIG. 1 may be included in the antenna array 210 for power transmission. There are no restrictions on the number or arrangement of patch antennas.
  • the power transmission antenna array 210 may form an RF wave using power provided from the power source 301.
  • the antenna array 210 for power transmission may form an RF wave in a specific direction according to the control of the processor 220.
  • forming an RF wave in a specific direction may mean controlling at least one of the amplitude or phase of the sub-RF waves at one point in a specific direction so that the sub-RF waves cause constructive interference.
  • the processor 220 controls an adjustment circuit (not shown) including at least one of the phase or amplitude connected to the antenna array 210 for power transmission, thereby adjusting at least one of the amplitude or phase of the sub-RF waves.
  • the regulation circuit may include a phase shifter, attenuator, or amplifier.
  • the adjustment circuit may include an I/Q signal generation circuit and an I/Q signal amplifier, and the detailed configuration of the adjustment circuit will be described in more detail later.
  • the processor 220 controls an adjustment circuit (not shown) to adjust at least one of the phase or amplitude of the electrical signal input to each of the plurality of patch antennas included in the power transmission antenna array 210, At least one of the amplitude or phase of RF waves can be controlled.
  • the power transmission antenna array 210 is for power transmission and may also be called a power transmission antenna.
  • the processor 220 may determine the direction in which the electronic device 150 is located and determine the direction in which the RF wave is formed based at least on the determined direction. That is, the processor 220 uses the patch antennas (or coordination circuit (or coordination circuit) of the power transmission antenna array 210 to generate sub-RF waves so that the sub-RF waves cause constructive interference at at least one point in the determined direction. (not shown)) can be controlled. For example, the processor 220 may control at least one of the amplitude or phase of the sub-RF wave generated from each of the patch antennas by controlling the patch antennas or an adjustment circuit connected to the patch antennas.
  • the processor 220 may determine the beam width of the RF wave formed from the antenna array 210 for power transmission based at least on information included in the communication signal 260.
  • the processor 220 may determine the number of patch antennas that share at least one adjustment degree of phase or amplitude in response to the determined beam width.
  • the processor 220 controls the antenna array 210 for power transmission based at least on the direction of the electronic device 150 and the determined beam width, thereby forming an RF wave having a beam width determined in the direction of the electronic device 150. You can. Meanwhile, the processor 220 may identify the electronic device 150 using information in the communication signal 260.
  • Communication signal 260 may include a unique identifier or unique address of the electronic device.
  • the communication circuit 240 may process the communication signal 260 and provide information to the processor 220.
  • the communication circuit 240 and communication antennas 241, 242, and 243 can be manufactured based on at least various communication methods such as WiFi (wireless fidelity), Bluetooth, Zig-bee, and BLE (Bluetooth Low Energy). , there are no restrictions on the type of communication method.
  • the communication frequency used by the communication circuits 240 and 258 e.g., a frequency band including 2.4 GHz in the case of Bluetooth
  • the communication frequency used by the antenna array 210 for power transmission e.g., a frequency band including 5.8 GHz.
  • the communication signal 260 may include rated power information of the electronic device 150, and the processor 220 may operate based on at least one of the unique identifier, unique address, and rated power information of the electronic device 150.
  • the processor 220 may include one or more of a central processing unit (CPU), an application processor (AP), or a communication processor (CP), and may include a microcontroller. It may be implemented as a unit (micro controller unit) or mini computer.
  • the communication signal 260 is a process of the wireless power transmission device 100 identifying the electronic device 150, a process of allowing power transmission to the electronic device 150, and information related to received power to the electronic device 150. It can also be used in the request process, the process of receiving received power-related information from the electronic device 150, etc. That is, the communication signal 360 can be used in a subscription, command, or request process between the wireless power transmission device 100 and the electronic device 150.
  • the processor 220 may control the power transmission antenna array 210 (or a connected coordination circuit) to form the RF wave 211 in the determined direction of the electronic device 150.
  • the processor 220 may form an RF wave for detection and later determine the distance to the electronic device 150 using another communication signal received as feedback. Accordingly, the processor 220 can determine both the direction of the electronic device 150 and the distance to the electronic device 150, and ultimately determine the location of the electronic device 150.
  • the processor 220 may control the patch antenna so that sub-RF waves generated by the patch antennas at the location of the electronic device 150 cause constructive interference. Accordingly, the RF wave 211 can be transmitted to the antenna array 251 for power reception with relatively high transmission efficiency.
  • the antenna array 251 for receiving power has no limitations as long as it is implemented with antennas capable of receiving RF waves.
  • the antenna array 251 for receiving power may be implemented in the form of an array including a plurality of patch antennas.
  • the alternating current power received from the antenna array 251 for receiving power may be rectified into direct current power by the rectifier 252.
  • the converter 253 can convert direct current power into a required voltage and provide it to the charger 254.
  • the charger 254 can charge a battery (not shown). Meanwhile, although not shown, the converter 253 may provide the converted power to a power management integrated circuit (PMIC) (not shown), which supplies power to various hardware of the electronic device 150. You can also provide it.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the processor 255 may control the overall operation of the electronic device. Meanwhile, the processor 255 may monitor the voltage at the output terminal of the rectifier 252. For example, a voltmeter connected to the output terminal of the rectifier 252 may be further included in the electronic device 150, and the processor 255 may receive a voltage value from the voltmeter and monitor the voltage at the output terminal of the rectifier 252. there is. The processor 255 may provide information including the voltage value of the output terminal of the rectifier 252 to the communication circuit 257.
  • the charger, converter, and PMIC may be implemented with different hardware, but at least two elements may be integrated into one hardware.
  • the voltmeter can be implemented in various forms, such as an electro dynamic instrument voltmeter, an electrostatic voltmeter, and a digital voltmeter, and there is no limit to the types.
  • the communication circuit 257 may transmit a communication signal including information related to received power.
  • the received power-related information may be information related to the magnitude of received power, such as the voltage at the output terminal of the rectifier 252, and may include the current at the output terminal of the rectifier 252.
  • an ammeter capable of measuring the current at the output terminal of the rectifier 252 may be further included in the electronic device 150.
  • Ammeters can be implemented in various forms such as direct current ammeters, alternating current ammeters, and digital ammeters, and there is no limit to the types.
  • the location for measuring information related to received power is not limited to the output terminal or input terminal of the rectifier 252, as well as any point of the electronic device 150.
  • the processor 255 may transmit a communication signal 260 including identification information of the electronic device 150.
  • the memory 256 may store programs or algorithms that can control various hardware of the electronic device 150.
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining a method in which an electronic device receives an RF wave using beam forming technology, according to an embodiment.
  • the antenna array 300 for receiving power may include a plurality of antennas 311 to 318.
  • the plurality of antennas 311 to 318 may be implemented as patch antennas (hereinafter, plural patch antennas).
  • the plurality of antennas 311 to 318 may be arranged in an array form.
  • the antennas 311 to 318 shown in FIG. 3A are merely examples, and the type, shape, number, or arrangement of the antennas may not be limited thereto.
  • the wireless power transmission device 100 transmits the RF wave 330 or 340 of the first beam width (w1) or the second beam width (w2) formed by beam forming to the electronic device 150. can be transmitted to.
  • the wireless power transmission device 100 can adjust the beam width of the RF wave.
  • the beam width may be adjusted based on the distance d between the wireless power transmission device 100 and the electronic device 150.
  • the wireless power transmission device 100 may adjust the beam width of the RF wave from the first beam width (w1) to the second beam width (w2) that is wider than the first beam width (w1).
  • the wireless power transmission device 100 may adjust the beam width of the RF wave from the second beam width (w2) to the first beam width (w1).
  • the antenna array 300 for receiving power transmits the RF wave 330 of the first beam width w1 formed by the wireless power transmission device 100 through a plurality of patch antennas 311 to 318. ) can receive at least part of.
  • the RF wave 330 may be transmitted using an arbitrary (fixed or variable) frequency f.
  • the size (A) of the antenna array 300 for receiving power, the size (d1) of the patch antenna, and the distance (d2) between the patch antennas may be determined.
  • d1 may be 1/f*0.5
  • d2 may be 1/f*0.7.
  • the antenna array 300 for receiving power may receive at least a portion of the RF wave 330.
  • the power of the RF wave 330 may be concentrated from a point where the amplitude (w) is a certain distance (e.g., 3 cm).
  • a specific patch antenna among the plurality of patch antennas 311 to 318 included in the antenna array 300 for receiving power may receive concentrated power.
  • the distance between the wireless power transmission device 100 and the electronic device 150 may suddenly become closer. For example, as the electronic device 150 moves with respect to the fixed wireless power transmission device 100, the distance between the wireless power transmission device 100 and the electronic device 150 may become closer. At this time, a specific patch antenna among the plurality of patch antennas 311 to 318 may receive excessively concentrated power.
  • the first area 350 may represent points that can receive the highest power from the RF wave 330.
  • the second area 351 may represent points that can receive lower power than the first area 350 by an amount corresponding to a specified distance.
  • the third area 352 may represent points that can receive lower power than the second area 351 by an amount corresponding to a specified distance.
  • each of the plurality of patch antennas 311 to 318 may span a plurality of lines 350 to 352. Accordingly, each of the plurality of patch antennas 311 to 318 can receive or obtain different amounts of power. For example, the third patch antenna 313 and the fifth patch antenna 315 can receive or obtain the highest power. On the other hand, the second patch antenna 312 and the eighth patch antenna 318 can receive or obtain the lowest power.
  • the electronic device 150 when the electronic device 150 receives power from a distance, power may be concentrated from the antenna array 300 for power reception to a specific patch antenna.
  • the degree to which power is concentrated on a specific patch antenna may be high.
  • the power obtained from a specific patch antenna may be higher than the threshold of the rectifier that rectifies the power. As a result, damage to the rectifier may occur or the rectification efficiency of the rectifier may be lowered.
  • An electronic device (e.g., the electronic device 150 of FIG. 2) may change the power conversion path between the patch antenna and the rectifier when the beam width of the RF wave is fairly thin when receiving power from a distance. You can. For example, when the power obtained from the patch antenna is higher than the threshold, the electronic device 150 may distribute the power to another adjacent rectifier. Through this, the electronic device 150 can prevent damage to the circuit including the patch antenna and the rectifier even if excessive power is concentrated in the specific patch antenna and the specific rectifier. Below, when the power obtained from the patch antenna by the electronic device 150 is higher than the threshold, a method of distributing the power to other adjacent rectifiers will be described in detail.
  • FIG. 4 is a diagram of an antenna array including a plurality of patch antennas and a plurality of two-way switches disposed between the plurality of patch antennas according to an embodiment.
  • the antenna array 400 may include a plurality of antennas 410, 420, 430, and 440.
  • the antenna array 400 may be an antenna array for receiving power.
  • the plurality of antennas 410, 420, 430, and 440 may each be connected to a plurality of rectifiers (not shown).
  • the antenna array 400 may further include a plurality of two-way switches 415, 417, 422, 427, 432, and 435 disposed between the plurality of antennas 410, 420, 430, and 440.
  • a plurality of bidirectional switches 415, 417, 422, 427, 432, and 435 may be disposed between adjacent antennas.
  • a specific antenna may be connected to at least one adjacent antenna through at least one two-way switch.
  • the plurality of antennas 410, 420, 430, and 440 may include a first patch antenna 410 and a second patch antenna 420.
  • the plurality of rectifiers may include a first rectifier 411 connected to the first patch antenna 410 and a second rectifier 421 connected to the second patch antenna 420.
  • the plurality of antennas 410, 420, 430, and 440 may be implemented as patch antennas. Meanwhile, hereinafter, each of the plurality of antennas 410, 420, 430, and 440 will be referred to as a patch antenna. However, this is only for convenience of explanation, and the technical idea of the present invention may not be limited thereto.
  • the two-way switch e.g., 415
  • the two-way switch is turned on (or short-circuited) to generate power greater than the reference power. 1 It can be distributed to the second rectifier 421 connected to the rectifier 411 and the second patch antenna 420 adjacent to the first patch antenna 410.
  • the first patch antenna 410 may receive an RF wave formed by a wireless power transmission device (e.g., 100 in FIG. 1) and obtain first power corresponding to the received RF wave. there is.
  • the first rectifier 411 may rectify the first power of alternating current obtained from the first patch antenna 410 into DC power.
  • the first rectifier 411 is a rectifier corresponding to the first patch antenna 410 and can rectify the first power obtained from the first patch antenna 410.
  • the second patch antenna 420 may receive an RF wave formed by a wireless power transmission device (e.g., 100 in FIG. 1) and obtain second power corresponding to the received RF wave. there is.
  • the second rectifier 421 may rectify the second power of alternating current obtained from the second patch antenna 420 into DC power.
  • the second rectifier 421 is a rectifier corresponding to the second patch antenna 420 and can rectify the second power obtained from the second patch antenna 420.
  • the first power of the first power is switched through the two-way switch 415. Power exceeding the standard power may be provided to the second rectifier 421.
  • the second power obtained from the second patch antenna 420 is greater than the second reference power indicating the threshold of the second rectifier 421, the second reference power among the second powers is switched through the two-way switch 415. Excess power may be provided to the first rectifier 411.
  • the two-way switch 415 can be turned on.
  • the first power obtained from the first patch antenna 410 is not greater than the first reference power indicating the threshold of the first rectifier 411, and the second power obtained from the second patch antenna 420 If the power is not greater than the second reference power indicating the threshold of the second rectifier 421, the two-way switch 415 may be turned off. Accordingly, the power provision path between the first patch antenna 410 and the second patch antenna 420 may be blocked.
  • an electronic device including an antenna array 400 when the power obtained from a specific patch antenna exceeds the threshold of the corresponding rectifier, Excess power can be provided or distributed by a rectifier in the patch antenna. Through this, the electronic device 150 can prevent damage to the rectifier. Additionally, the electronic device 150 can increase power transmission efficiency by optimizing the amount of rectification for each rectification path in consideration of the amount of power to be applied to each rectifier.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a method in which an electronic device according to an embodiment provides power exceeding the reference power among the first power obtained from the first patch antenna to a second rectifier corresponding to the second patch antenna. .
  • an electronic device e.g., the electronic device 150 of FIG. 2 transmits a wireless power transmission device (e.g., the wireless power transmitter of FIG. 1) through a plurality of antennas. At least a portion of the RF wave of the first beam width formed from the transmitting device 100 may be received.
  • the electronic device 150 may receive power wirelessly through the first antenna (or first patch antenna) 410 and the second antenna (or first patch antenna) 410.
  • the electronic device 150 may obtain power based on at least a portion of the received RF wave.
  • the electronic device 150 acquires first power through the first antenna (or first patch antenna) 410 and obtains second power through the second antenna (or second patch antenna) 420. Power can be obtained.
  • the electronic device 150 may check whether the first power exceeds the first reference power and the second power is less than the second reference power.
  • the first reference power is the threshold (e.g., the first rectifier 411 in FIG. 4) for rectifying the first power obtained from the first antenna (or first patch antenna) 410. or rectification threshold).
  • the second reference power is the threshold (or rectification value) of the second rectifier (e.g., the second rectifier 421 in FIG. 4) for rectifying the second power obtained from the second antenna (or second patch antenna) 420. threshold).
  • the first reference power and the second reference power may be the same or different from each other.
  • the first reference power and the second reference power may be determined according to the location and/or arrangement of the first antenna (or first patch antenna) 410 and the second antenna (or second patch antenna) 420. .
  • the electronic device 150 uses a two-way switch (e.g. : Through the two-way switch 415 in FIG. 4, the power exceeding the first reference power among the first power obtained from the first antenna (or first patch antenna) 410 is transferred to the second antenna (or second patch antenna). It can be provided or distributed to the second rectifier 421 corresponding to the antenna 420.
  • a two-way switch e.g. : Through the two-way switch 415 in FIG. 4, the power exceeding the first reference power among the first power obtained from the first antenna (or first patch antenna) 410 is transferred to the second antenna (or second patch antenna). It can be provided or distributed to the second rectifier 421 corresponding to the antenna 420.
  • the second power is adjusted to the second reference power. It is possible to check whether or not the first power exceeds the first reference power.
  • the electronic device 150 when the second power exceeds the second reference power and the first power is less than the first reference power (example of operation 509), in operation 511, the electronic device 150 operates a two-way switch (e.g., Through the two-way switch 415 in FIG. 4, the power exceeding the second reference power among the second powers obtained from the second patch antenna 420 is corresponded to the first antenna (or first patch antenna) 410. It can be provided or distributed to the first rectifier 411.
  • a two-way switch e.g., Through the two-way switch 415 in FIG. 4, the power exceeding the second reference power among the second powers obtained from the second patch antenna 420 is corresponded to the first antenna (or first patch antenna) 410. It can be provided or distributed to the first rectifier 411.
  • the electronic device 150 without power distribution, The first power obtained from the antenna (or first patch antenna) 410 is provided to the first rectifier 411, and the second power obtained from the second antenna (or second patch antenna) 420 is provided to the second rectifier 411. It can be provided to the rectifier 421.
  • the electronic device 150 connects the first antenna (or first patch antenna) 410. Without power distribution between the and the second antenna (or second patch antenna) 420, the first antenna (or first patch antenna) 410 and the second antenna (or second patch antenna) 420 are each adjacent to each other. The first power and the second power can be distributed to other antennas.
  • the electronic device 150 may convert (or rectify) the received power through the first rectifier 411 and the second rectifier 421.
  • the electronic device 150 may convert (or rectify) alternating current power into direct current power.
  • the electronic device 150 may provide the converted power to a converter (e.g., converter 253 in FIG. 2) or a charger (e.g., charger 254 in FIG. 2).
  • FIG. 6 is a graph illustrating a method in which an electronic device according to an embodiment provides power exceeding the reference power among the first power obtained from the first patch antenna to a second rectifier corresponding to the second patch antenna. .
  • the first patch antenna (e.g., the first patch antenna 410 of FIG. 4) is a wireless power transmission device (e.g., the wireless power transmission device 100 of FIG. 1).
  • the first power 610 can be obtained by receiving the RF wave formed by .
  • the second patch antenna (e.g., the second patch antenna 420 in FIG. 4) may acquire second power 620 by receiving the RF wave generated by the wireless power transmission device 100.
  • the first power 610 may exceed the first reference power for the first rectifier (eg, the first rectifier 411 in FIG. 4) connected to the first patch antenna 410.
  • the second power 620 may be smaller than the second reference power for the second rectifier (eg, the second rectifier 421 in FIG. 4) connected to the second patch antenna 420.
  • the power 630 exceeding the first reference power among the first power 610 is generated by a two-way switch disposed between the first patch antenna 410 and the second patch antenna 420 (e.g., FIG. It can be provided or distributed to the second rectifier 421 connected to the second patch antenna 420 through the two-way switch 415 of 4).
  • the first rectifier 411 may rectify (or convert) the power 615 excluding the power 630 distributed from the first power 610.
  • the second rectifier 421 may rectify (or convert) the power 625 added to the power 630 distributed from the second power 620.
  • the first rectifier 411 and the second rectifier 421 may simultaneously perform the above rectification operation.
  • the electronic device 150 when the power obtained from a specific patch antenna exceeds the threshold of the corresponding rectifier, the electronic device 150 provides or distributes the excess power to the rectifier of the adjacent patch antenna through a two-way switch. You can.
  • Figure 7 is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment.
  • a two-way switch may include two switches 710 and 720.
  • the two-way switch may include a first switch 710 and a second switch 720.
  • the first switch 710 and the second switch 720 may be implemented with N-type MOSFETs arranged in different directions.
  • a bidirectional switch can be implemented with a back-to-back N-type MOSFET.
  • an electronic device may include a first resistor (R1) and a second resistor (R2) for controlling a two-way switch.
  • the first resistance (R1) and the second resistance (R2) may be the same or different from each other.
  • the first antenna (or first patch antenna) 410 receives an RF wave formed by a wireless power transmission device (e.g., the wireless power transmission device 100 of FIG. 2)
  • the first A first voltage (V1) may be applied to the antenna (or first patch antenna) 410.
  • the second antenna (or second patch antenna) 420 receives the RF wave formed by the wireless power transmission device 100
  • a second voltage is applied to the second antenna (or second patch antenna) 420. (V2) may be authorized.
  • the first power obtained through the first antenna (or first patch antenna) 410 may be greater than the second power obtained through the second patch antenna 420.
  • the first voltage (V1) applied to the first antenna (or first patch antenna) 410 is greater than the second voltage (V2) applied to the second antenna (or second patch antenna) 420.
  • the condition under which the first switch 710 is turned on may be determined as in “Equation 1.”
  • V1 is the voltage applied to the first antenna (or first patch antenna) 410
  • V2 is the voltage applied to the second antenna (or second patch antenna) 420
  • VDG1 is the first switch ( 710)
  • VD2 may be a voltage applied to the second body diode 725 of the second switch 720.
  • the voltage (V1-V2) corresponding to the difference between the first voltage (V1) and the second voltage (V2) is distributed by the first resistor (R1) and the second resistor (R2) It may be applied as the gate voltage (VG) of the first switch 710 and the second switch 720.
  • the gate voltage (VG) is applied to the gates of the first switch 710 and the second switch 720, the first switch 710 is turned on (or short-circuited), and the second switch 720 is turned off (or can be open).
  • the second switch 720 is in an off state, a current path may be formed through the second body diode 725 of the second switch 720.
  • power exceeding the first reference power is provided or distributed to the second rectifier 421 through the turned-on first switch 710 and the second body diode 725. It can be.
  • the second power obtained through the second antenna (or second patch antenna) 420 may be greater than the first power obtained through the first antenna (or first patch antenna) 410. there is.
  • the second voltage (V2) applied to the second antenna (or second patch antenna) 420 is greater than the first voltage (V1) applied to the first antenna (or first patch antenna) 410. You can.
  • the condition under which the second switch 720 is turned on may be determined as in “Equation 2.”
  • V1 is the voltage applied to the first antenna (or first patch antenna) 410
  • V2 is the voltage applied to the proposed second antenna (or second patch antenna) 420
  • VDG2 is the second switch ( 720)
  • VD1 may be a voltage applied to the first body diode 715 of the first switch 710.
  • the voltage (V2-V1) corresponding to the difference between the second voltage (V2) and the first voltage (V1) is distributed by the first resistor (R1) and the second resistor (R2) It may be applied as the gate voltage (VG) of the first switch 710 and the second switch 720.
  • the gate voltage VG is applied to the gates of the first switch 710 and the second switch 720, the first switch 710 may be turned off and the second switch 720 may be turned on.
  • the first switch 710 is turned off, a current path may be formed through the first body diode 715 of the first switch 710.
  • the power exceeding the second reference power is provided or distributed to the first rectifier 411 through the turned-on second switch 720 and the first body diode 715. It can be.
  • the two-way switch can be controlled in hardware without separate control.
  • a hardware-controlled two-way switch can operate relatively faster than a software-controlled two-way switch.
  • FIG. 8A is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment. Meanwhile, the operation of the two-way switch in FIG. 8A will be described in detail together with FIG. 8B.
  • FIG. 8B is a table for explaining a power distribution operation according to on/off of a two-way switch disposed between the first patch antenna and the second patch antenna according to an embodiment.
  • a two-way switch may include two switches 810 and 820.
  • the two-way switch may include a first switch 810 and a second switch 820.
  • the first switch 810 and the second switch 820 may be implemented the same or similar to the first switch 710 and the second switch 720 described in FIG. 7.
  • an electronic device e.g., electronic device 150 of FIG. 2 includes a first comparator 830, a second comparator 840, and an OR gate 850 for controlling a two-way switch.
  • the first comparator 830 is a comparator corresponding to (or connected to) the first antenna (or first patch antenna) 410
  • the second comparator 840 is a comparator corresponding to (or connected to) the first antenna (or first patch antenna) 410.
  • the first comparator 830 compares the first voltage (V1) applied to the first antenna (or first patch antenna) 410 and the first reference voltage (VREF1), and the comparison result A first signal representing can be output.
  • the first comparator 830 may compare the peak amplitude of the first voltage V1, which is an AC signal, with the first reference voltage VREF1.
  • the first comparator 830 may output a first signal indicating high (or high level).
  • the first comparator 830 may output a first signal indicating low (or low level) if the first voltage V1 is not greater than the first reference voltage VREF1.
  • the first reference voltage VREF1 may be determined according to the location or arrangement of the first antenna (or first patch antenna) 410.
  • the first reference voltage VREF1 may be provided from a battery included in the electronic device 150.
  • the second comparator 840 compares the second voltage (V2) applied to the second antenna (or second patch antenna) 420 and the second reference voltage (VREF2), and the comparison result A second signal representing can be output.
  • the second comparator 840 may compare the peak amplitude of the second voltage V2, which is an AC signal, with the second reference voltage VREF2. For example, if the second voltage V2 is greater than the second reference voltage VREF1, the second comparator 840 may output a second signal indicating high (or high level). Additionally, the second comparator 840 may output a second signal indicating low (or low level) if the second voltage V2 is not greater than the second reference voltage VREF2.
  • the first reference voltage VREF1 may be determined according to the location of the first patch antenna 410.
  • the second reference voltage VREF2 may be determined according to the location or arrangement of the second antenna (or second patch antenna) 420.
  • the second reference voltage VREF2 may be the same as or different from the first reference voltage VREF1.
  • the second reference voltage VREF2 may be provided from a battery included in the electronic device 150.
  • the OR gate 850 may receive a first signal and the second signal.
  • the OR gate 850 is a gate of a two-way switch (e.g., the gate of the first switch 810 and the second switch 820) so that the two-way switch is turned on or off based on the input first signal and the second signal.
  • a gate signal can be output to .
  • the OR gate 850 generates a gate signal indicating high (or high level) when at least one of a first signal indicating high (or high level) or a second signal indicating high (or high level) is input.
  • a gate signal indicating high (or high level) may include a voltage sufficient to bias a bidirectional switch.
  • the OR gate 850 may output a gate signal indicating low (or low level) when a first signal indicating low (or low level) and a second signal indicating low (or low level) are input. there is.
  • the first switch 810 when a signal indicating high (or high level) is applied to the gates of the first switch 810 and the second switch 820, the first switch 810 is turned on and the second switch 820 is turned on. can be turned off.
  • the first voltage (V1) is greater than the second voltage (V2)
  • the power exceeding the first reference power among the first powers obtained from the first patch antenna 410 is turned on with the first switch ( 810) and the second body diode 815 may be distributed to the second rectifier 421 of the second antenna (or second patch antenna) 420.
  • the second voltage V2 is greater than the first voltage V1
  • the power exceeding the second reference power among the second power obtained from the second patch antenna 420 is turned on by the second switch 820 and It may be provided or distributed to the first rectifier 411 of the first patch antenna 410 through the first body diode 815.
  • both the first switch 810 and the second switch 820 can be turned off. As shown in FIG. 8B, the power distribution operation between the first patch antenna 410 and the second patch antenna 420 may not be performed.
  • the two-way switch can be controlled in hardware without separate control.
  • a hardware-controlled two-way switch can operate relatively faster than a software-controlled two-way switch.
  • FIG. 9A is a diagram of a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna according to an embodiment.
  • a two-way switch may include two switches 910 and 920.
  • the two-way switch may include a first switch 910 and a second switch 920.
  • the first switch 910 and the second switch 920 may be implemented the same or similar to the first switch 710 and the second switch 720 described in FIG. 7.
  • an electronic device may include a controller 930 for controlling a two-way switch.
  • the controller 930 may be implemented as a PMIC, micro controller unit (MCU), or application processor (AP).
  • the controller 930 may include an analog-to-digital converter (ADC) 940.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the controller 930 may compare the first voltage V1 applied to the first antenna (or first patch antenna) 410 with the first reference voltage. For example, the controller 930 may check the peak amplitude of the first voltage V1 of the AC signal through the ADC 940. The controller 930 may compare the peak size of the confirmed first voltage V1 with the first reference voltage.
  • the controller 930 may compare the second voltage V2 applied to the second antenna (or second patch antenna) 420 with the second reference voltage. For example, the controller 930 may check the peak amplitude of the second voltage V1 of the AC signal through the ADC 940. The controller 930 may compare the peak size of the confirmed second voltage V2 with the second reference voltage.
  • the controller 930 may output a gate signal to the gates of the first switch 910 and the second switch 920 based on the comparison result.
  • the gate signal may be implemented as an enable signal for turning on a bidirectional switch or a disable signal for turning off a bidirectional switch.
  • the enable signal may include a voltage at which the bi-directional switch may be biased.
  • the controller 930 may control the two-way switch to optimize power distribution between the first antenna (or first patch antenna) 410 and the second antenna (or second patch antenna) 420. For example, if the first voltage (V1) is greater than the second voltage (V2), the power exceeding the first reference power among the first powers obtained from the first antenna (or first patch antenna) 410 is turned on.
  • FIG. 9B is a flow chart to explain how a controller controls a two-way switch disposed between a first patch antenna and a second patch antenna, according to an embodiment.
  • an electronic device e.g., electronic device 150 of FIG. 2 transmits first power through a first antenna (or first patch antenna) 410. and the second power can be obtained through the second antenna (or second patch antenna) 420.
  • the controller determines whether the first voltage applied to the first antenna (or first patch antenna) 410 exceeds the first reference voltage. You can check it.
  • the controller 930 may check the peak size of the first voltage through the ADC 940 and check whether the confirmed peak size exceeds the first reference voltage.
  • the controller 930 when the first voltage applied to the first antenna (or first patch antenna) 410 exceeds the first reference voltage (example of operation 903), in operation 907, the controller 930 performs the two-way An enable signal may be output to the gate of the first switch 910 and the second switch 920 so that the switch is turned on. At this time, through the two-way switch, the power exceeding the first reference power among the first powers is transferred from the first antenna (or first patch antenna) 410 to the second antenna (or second patch antenna) 420. It can be provided or distributed to 2 rectifiers (421).
  • the controller 930 may check the peak size of the second voltage through the ADC 940 and check whether the confirmed peak size exceeds the second reference voltage.
  • the controller 930 when the second voltage applied to the second antenna (or second patch antenna) 420 exceeds the second reference voltage (example of operation 905), in operation 907, the controller 930 performs a two-way An enable signal may be output to the gate of the first switch 910 and the second switch 920 so that the switch is turned on. At this time, through the two-way switch, the power exceeding the second reference power among the second powers is transferred from the second antenna (or second patch antenna) 420 to the first antenna (or first patch antenna) 410. It can be provided or distributed as 1 rectifier (411).
  • the controller 930 A disable signal can be output to the gates of the first switch 910 and the second switch 920 so that the two-way switch is turned off. At this time, due to the bidirectional switch being turned off, power distribution between the first antenna (or first patch antenna) 410 and the second antenna (or second patch antenna) 420 may not be performed.
  • the two-way switch can be controlled in software through the controller 930.
  • Figure 10 is a graph showing power efficiency according to impedance according to one embodiment.
  • a plurality of rectifiers included in an electronic device may have different rectification efficiencies depending on input power.
  • the first graph 1010 may represent rectification efficiency according to input power when the impedance of the load is a first value (eg, 640 ohm).
  • the second graph 1020 may represent rectification efficiency according to input power when the impedance of the load is a second value (eg, 320 ohm).
  • the third graph 1030 may represent rectification efficiency according to input power when the impedance of the load is a third value (e.g., 160 ohms).
  • the electronic device 150 may optimize rectification efficiency by distributing power obtained from a patch antenna to a rectifier of an adjacent patch antenna. For example, when the impedance of the load is the first value, the plurality of rectifiers may have maximum rectification efficiency when the input power is 50 mW. When the impedance of the load is the second value, the plurality of rectifiers may have maximum rectification efficiency when the input power is 100 mW. When the impedance of the load is the third value, the plurality of rectifiers may have maximum rectification efficiency when the input power is 125 mW.
  • the electronic device 150 may check the impedance of the load and adjust input power to a plurality of rectifiers according to the checked impedance. For example, the electronic device 150 may adjust the power input to the rectifiers by distributing the power obtained from the patch antenna to the rectifiers of the adjacent patch antennas. Through this, the electronic device 150 can increase the rectification efficiency of the plurality of rectifiers.
  • An electronic device 150 that receives power wirelessly includes a first antenna 410, a second antenna 420, and a two-way switch 415 disposed between the first antenna and the second antenna. , and may include a first rectifier 411 connected to the first antenna and a second rectifier 421 connected to the second antenna.
  • the two-way switch when power greater than the reference power of the first rectifier is applied to the first antenna, the two-way switch is turned on and power greater than the reference power is distributed to the first rectifier and the second rectifier. It can be characterized as being.
  • the first power applied to the first antenna exceeds the reference power of the first rectifier and the second power applied to the second antenna does not exceed the reference power of the second rectifier.
  • power exceeding the reference power of the first rectifier among the first powers may be provided to the second rectifier through the two-way switch.
  • the voltage corresponding to the difference between the first voltage applied to the first antenna and the second voltage applied to the second antenna is, the first resistor corresponding to the first antenna and the second voltage It may be distributed by the second resistor corresponding to the antenna and applied as the gate voltage of the two-way switch.
  • the first switch included in the bidirectional switch may be turned on and the second switch included in the bidirectional switch may be turned off.
  • power exceeding the reference power of the first rectifier among the first power may be provided to the second rectifier through a body diode included in the first switch and the second switch.
  • the electronic device may further include a first comparator 830 connected to the first antenna and a second comparator 840 connected to the second antenna.
  • the first comparator may be set to output a first signal by comparing a first voltage applied to the first antenna and a first reference voltage.
  • the second comparator may be set to output a second signal by comparing a second voltage applied to the second antenna and a second reference voltage.
  • the two-way switch may be turned on or off based on the first signal and the second signal.
  • the first switch included in the two-way switch is turned on, and the second switch included in the two-way switch is turned on. 2The switch can be turned off.
  • power exceeding the reference power of the first rectifier among the first power may be provided to the second rectifier through a body diode included in the first switch and the second switch. .
  • the electronic device may further include a controller 930 that controls the two-way switch.
  • the controller may be set to compare a first voltage applied to the first antenna and a first reference voltage.
  • the controller may be set to compare a second voltage applied to the second antenna and a second reference voltage.
  • the controller selects the reference power of the first rectifier among the first power. It may be set to output an enable signal to the two-way switch to provide the excess power to the second rectifier.
  • the reference power of the second rectifier among the second powers is exceeded. It may be set to output an enable signal to the two-way switch to provide power to the first rectifier.
  • the bidirectional switch may include two N-type MOSFETs arranged in different directions.
  • the electronic device may further include a third antenna and a fourth antenna.
  • the first antenna, the second antenna, the third antenna, and the fourth antenna may be arranged in an array form.
  • a method of operating the electronic device 150 that wirelessly receives power may include receiving power through the first antenna 410 and the second antenna 420.
  • a method of operating the electronic device according to an embodiment includes the arrangement between the first antenna and the second antenna when power greater than the reference power of the first rectifier 411 connected to the first antenna is applied to the first antenna. This may include an operation of turning on a bidirectional switch to distribute power greater than the reference power to the first rectifier and the second rectifier 421 connected to the second antenna.
  • a method of operating the electronic device includes the first power applied to the first antenna exceeding the reference power of the first rectifier and the second power applied to the second antenna exceeding the reference power. If not, the operation of providing power exceeding the reference power of the first rectifier among the first power to the second rectifier through the two-way switch may be further included.
  • a method of operating the electronic device includes a voltage corresponding to a difference between a first voltage applied to the first antenna and a second voltage applied to the second antenna, The operation may further include dividing the voltage by a first resistor and a second resistor corresponding to the second antenna and applying the voltage to the gate of the two-way switch.
  • a method of operating the electronic device includes turning on the first switch included in the bidirectional switch and turning off the second switch included in the bidirectional switch, based on the gate voltage being applied to the bidirectional switch. Additional actions may be included.
  • a method of operating the electronic device includes transferring power exceeding the reference power of the first rectifier among the first power to the second switch through a body diode included in the first switch and the second switch. An operation provided by a rectifier may be further included.
  • a method of operating the electronic device includes comparing the first voltage applied to the first antenna and the first reference voltage through a first comparator 830 connected to the first antenna to generate a first signal. An output operation may be further included.
  • a method of operating the electronic device includes comparing a second voltage applied to the second antenna and a second reference voltage through a second comparator 840 connected to the second antenna to generate a second signal. An output operation may be further included.
  • the method of operating the electronic device according to an embodiment may further include turning the two-way switch on or off based on the first signal and the second signal.
  • a method of operating the electronic device includes turning on a first switch included in the two-way switch based on at least one of the first signal indicating a high level or the second signal indicating a high level, It may further include turning off the second switch included in the two-way switch.
  • a method of operating the electronic device includes transferring power exceeding the reference power of the first rectifier among the first power to the second switch through a body diode included in the first switch and the second switch. An operation provided by a rectifier may be further included.
  • the method of operating the electronic device may further include comparing a first voltage applied to the first antenna and a first reference voltage through a controller 930 included in the electronic device. there is.
  • the method of operating the electronic device according to an embodiment may further include comparing a second voltage applied to the second antenna and a second reference voltage through the controller.
  • a method of operating the electronic device according to an embodiment includes, if the first voltage is higher than the first reference voltage and the second voltage is not higher than the second reference voltage, through the controller, The method may further include outputting an enable signal to the two-way switch to provide the power exceeding the reference power of the first rectifier to the second rectifier.
  • a method of operating the electronic device includes, when the first voltage is not higher than the first reference voltage and the second voltage is higher than the second reference voltage, through the controller, The method may further include outputting an enable signal to the two-way switch to provide power exceeding the reference power of the second rectifier to the first rectifier.
  • the bidirectional switch according to one embodiment may include two N-type MOSFETs arranged in different directions.
  • the electronic device may further include a third antenna and a fourth antenna.
  • the first antenna, the second antenna, the third antenna, and the fourth antenna may be arranged in an array form.

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Abstract

일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)는, 제1 안테나(410), 제2 안테나(420), 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치(415), 및 상기 제1 안테나와 연결된 제1 정류기(411) 및 상기 제2 안테나와 연결된 제2 정류기(421)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치는, 상기 제1 안테나로 상기 제1정류기의 기준 전력 이상의 전력이 인가되면 상기 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1 정류기 및 상기 제2 정류기로 분배되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법
본 발명의 일 실시 예는, 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치와 이의 동작 방법에 관한 것이다.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. 뿐만 아니라 최근 IoT (Internet of Thing) 기술의 발달로 인하여 우리 생활 속에 존재하는 각종 센서, 가전기기, 통신기기 등은 하나로 네트워크화 되고 있다. 이러한 각종 센서들을 원활하게 동작시키기 위해서는 무선 전력 송신 시스템이 필요하다.
무선 전력 송신은 자기유도, 자기공진, 그리고 전자기파 방식이 있으며 그 중 전자기파 방식은 다른 방식에 비해 원거리 전력 전송에 보다 유리하다는 장점이 있다.
일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)는, 제1 안테나(410), 제2 안테나(420), 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치(415), 및 상기 제1 안테나와 연결된 제1 정류기(411) 및 상기 제2 안테나와 연결된 제2 정류기(421)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치는, 상기 제1 안테나로 상기 제1정류기의 기준 전력 이상의 전력이 인가되면 상기 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1 정류기 및 상기 제2 정류기로 분배되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 동작 방법은, 제1 안테나(410) 및 제2안테나(420)를 통해, 전력을 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1안테나에 연결된 제1정류기(411)의 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1안테나로 인가되면 상기 제1 안테나 및 상기 제2안테나 사이의 배치된 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력을 상기 제1 정류기 및 상기 제2 안테나에 연결된 제2 정류기(421)로 분배하는 동작을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 빔 포밍 기술을 이용하여 RF 웨이브를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는, 일 실시 에에 따른 복수의 패치 안테나들과 상기 복수의 패치 안테나들 사이에 배치된 복수의 양방향 스위치들을 포함하는 안테나 어레이에 대한 도면이다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 제1패치 안테나로부터 획득된 제1전력 중 기준 전력을 초과하는 전력을 제2패치 안테나에 대응하는 제2정류기로 제공하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 제1패치 안테나로부터 획득된 제1전력 중 기준 전력을 초과하는 전력을 제2패치 안테나에 대응하는 제2정류기로 제공하는 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다.
도 8a는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다.
도 8b는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치의 온/오프에 따른 전력 분배 동작을 설명하기 위한 표이다.
도 9a는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다.
도 9b는, 일 실시 예에 따른 컨트롤러가 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 10은, 일 실시 예에 따른 임피던스에 따른 전력 효율을 나타내는 그래프들이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈) 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는 플렉서블(flexible)하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 무선 전력 송신 장치 또는 전자장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 시스템의 개념도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 적어도 하나의 전자장치(150,160)에 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 복수의 패치 안테나들(patch antenna)(111 내지 126)을 포함할 수 있다. 패치 안테나들(111 내지 126) 각각은, RF 웨이브를 발생시킬 수 있는 안테나라면 제한이 없다. 패치 안테나들(111 내지 126)이 발생시키는 RF 웨이브의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나는 무선 전력 송신 장치(100)에 의하여 조정될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 패치 안테나들(111 내지 126) 각각이 발생시키는 RF 웨이브를 서브 RF 웨이브라 명명하도록 한다.
일 실시예에서, 무선 전력 송신 장치(100)는 패치 안테나들(111 내지 126)에서 발생되는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 서브 RF 웨이브들은 서로 간섭될 수 있다. 예를 들어, 어느 한 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있으며, 또 다른 지점에서는 서브 RF 웨이브들이 서로 상쇄 간섭될 수 있다. 일 실시예에 의한 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭될 수 있도록, 패치 안테나들(111 내지 126)이 발생하는 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, 패치 안테나들(111 내지 126) 각각으로 입력되는 전기적인 신호들의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 조정함으로써, 서브 RF 웨이브 각각의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
예를 들어, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에 전자 장치(150)가 위치한 것을 판단할 수 있다. 여기에서, 전자 장치(150)의 위치는, 예를 들어 전자 장치(150)의 전력 수신용 안테나가 위치한 지점일 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 다양한 방식으로 전자 장치(150)의 위치를 결정할 수 있다. 전자 장치(150)가 높은 송신 효율로 무선으로 전력을 수신하기 위하여서는, 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭되어야 한다. 이에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 서브 RF 웨이브들이 서로 보강 간섭되도록 패치 안테나들(111 내지 126)을 제어할 수 있다. 여기에서, 패치 안테나들(111 내지 126)을 제어한다는 것은, 패치 안테나들(111 내지 126)로 입력되는 전기적인 신호의 크기를 제어하거나 또는 패치 안테나들(111 내지 126)로 입력되는 신호의 위상(또는 딜레이)을 제어하는 것을 의미할 수 있다. 한편, 특정 지점에서 RF 웨이브가 보강 간섭되도록 제어하는 기술인 빔-포밍(beam forming)에 대해서는 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 아울러, 본 개시에서 이용되는 빔-포밍의 종류에 대하여 제한이 없음 또한 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 미국 공개특허 2016/0099611, 미국 공개특허 2016/0099755, 미국 공개특허 2016/0100124 등에 개시된 바와 같은, 다양한 빔 포밍 방법이 이용될 수 있다.
이에 따라, 서브 RF 웨이브들의 간섭에 의하여 형성된 RF 웨이브(130)는 제 1 지점(x1,y1,z1)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 이에 따라 전자 장치(150)는 높은 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다. 한편, 무선 전력 송신 장치(100)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에 전자 장치(160)가 배치된 것을 감지할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(160)를 충전하기 위하여 서브 RF 웨이브들이 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 보강 간섭이 되도록 패치 안테나(111 내지 126)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 서브 RF 웨이브들에 의하여 형성된 RF 웨이브(131)는 제 2 지점(x2,y2,z2)에서 진폭이 최대가 될 수 있으며, 전자 장치(160)는 높은 송신 효율로 무선 전력을 수신할 수 있다.
더욱 상세하게, 전자 장치(150)는 상대적으로 우측에 배치될 수 있다. 이 경우, 무선 전력 송신 장치(100)는 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나들(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들에 상대적으로 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 즉, 상대적으로 좌측에 배치된 패치 안테나들(예를 들어, 111,115,119,123)로부터 형성되는 서브 RF 웨이브들이 먼저 형성된 이후에, 소정의 시간이 흐른 후에 상대적으로 우측에 배치된 패치 안테나들(예를 들어, 114,118,122,126)로부터 서브 RF 웨이브가 발생될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 동시에 만날 수 있으며, 즉 상대적으로 우측의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭될 수 있다. 만약, 상대적으로 중앙의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는 좌측의 패치 안테나들(예를 들어, 111,115,119,123)과 우측의 패치 안테나들(예를 들어, 114,118,122,126)에 실질적으로 동일한 딜레이를 적용할 수 있다. 또한, 상대적으로 좌측의 지점에 빔-포밍을 수행하는 경우에는, 무선 전력 송신 장치(100)는 좌측의 패치 안테나들(예를 들어, 111,115,119,123)에 우측의 패치 안테나들(예를 들어, 114,118,122,126)보다 더 큰 딜레이를 적용할 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 무선 전력 송신 장치(100)는 패치 안테나(111 내지 126) 전체에서 서브 RF 웨이브들을 실질적으로 동시에 인가시킬 수 있으며, 상술한 딜레이에 대응되는 위상을 조정함으로써 빔-포밍을 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 무선 전력 송신 장치(100)는 전자 장치(150,160)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되게 하여, 높은 송신 효율로 무선 충전을 수행할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 장치(100)는 전력 소스(source)(201), 전력 송신용 안테나 어레이(210), 프로세서(220), 메모리(230), 통신 회로(240)를 포함할 수 있다. 전자 장치(150)는 무선으로 전력을 수신하는 장치이면 제한이 없으며, 전력 수신용 안테나 어레이(251), 정류기(252), 컨터버(253), 차저(charger)(254), 프로세서(255), 메모리(256), 및 통신 회로(257)를 포함할 수 있다.
전력 소스(201)는 송신을 위한 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(210)로 제공할 수 있다. 전력 소스(201)는, 예를 들어 직류 전력을 제공할 수 있으며, 이 경우에는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전력 송신용 안테나 어레이(210)로 전달하는 인버터(inverter)(미도시)가 무선 전력 송신 장치(100)에 더 포함될 수도 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 전력 소스(201)는 교류 전력을 전력 송신용 안테나 어레이(210)로 제공할 수도 있다.
전력 송신용 안테나 어레이(210)는 복수 개의 패치 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 복수 개의 패치 안테나들이 전력 송신용 안테나 어레이(210)에 포함될 수 있다. 패치 안테나의 개수 또는 배열 형태에 대하여서는 제한이 없다. 전력 송신용 안테나 어레이(210)는 전력 소스(301)로부터 제공받은 전력을 이용하여, RF 웨이브를 형성할 수 있다. 전력 송신용 안테나 어레이(210)는 프로세서(220)의 제어에 따라서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 여기에서, 특정 방향으로 RF 웨이브를 형성한다는 것은, 특정 방향의 일 지점에서의 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 제어함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 전력 송신용 안테나 어레이(210)에 연결되는 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 포함하는 조정 회로(미도시)를 제어함으로써, 서브 RF 웨이브들의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 조정 회로는, 위상 쉬프터, 어테뉴에이터 또는 증폭기를 포함할 수 있다. 또는, 조정 회로는, I/Q 신호 생성 회로, I/Q 신호 증폭기를 포함할 수도 있으며, 조정 회로의 상세 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 프로세서(220)는, 조정 회로(미도시)를 제어함으로써, 전력 송신용 안테나 어레이(210)에 포함된 복수 개의 패치 안테나 각각으로 입력되는 전기적인 신호의 위상 또는 진폭 중 적어도 하나를 조정함으로써, 서브 RF 웨이브들의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 한편, 전력 송신용 안테나 어레이(210)는 전력 전송을 위한 것으로, 전력 전송용 안테나로 명명될 수도 있다.
프로세서(220)는 전자 장치(150)가 위치한 방향을 결정할 수 있으며, 결정된 방향에 적어도 기반하여 RF 웨이브의 형성 방향을 결정할 수 있다. 즉, 프로세서(220)는, 결정된 방향의 적어도 하나의 지점에서 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭을 일으키도록, 서브 RF 웨이브들을 발생시키는 전력 송신용 안테나 어레이(210)의 패치 안테나들(또는, 조정 회로(미도시))을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 패치 안테나들 또는 패치 안테나들과 연결된 조정 회로를 제어함으로써, 패치 안테나들 각각으로부터 발생되는 서브 RF 웨이브의 진폭 또는 위상 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
프로세서(220)는, 통신 신호(260)에 포함된 정보에 적어도 기반하여 전력 송신용 안테나 어레이(210)로부터 형성되는 RF 웨이브의 빔 폭을 결정할 수 있다. 프로세서(220)는, 결정된 빔 폭에 대응하여 위상 또는 진폭 중 적어도 하나의 조정 정도를 공유하는 패치 안테나의 개수를 결정할 수 있다. 프로세서(220)는 전자 장치(150)의 방향 및 결정된 빔 폭에 적어도 기반하여 전력 송신용 안테나 어레이(210)를 제어함으로써, 전자 장치(150)의 방향으로 결정된 빔 폭을 가지는 RF 웨이브를 형성할 수 있다. 한편, 프로세서(220)는 통신 신호(260) 내의 정보를 이용하여 전자 장치(150)를 식별할 수도 있다. 통신 신호(260)는 전자 장치의 고유 식별자 또는 고유 어드레스를 포함할 수 있다. 통신 회로(240)는 통신 신호(260)를 처리하여 정보를 프로세서(220)로 제공할 수 있다. 통신 회로(240) 및 통신용 안테나(241,242,243)는, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zig-bee) 및 BLE(Bluetooth Low Energy) 등의 다양한 통신 방식에 적어도 기반하여 제작될 수 있으며, 통신 방식의 종류에는 제한이 없다. 통신 회로들(240,258)이 이용하는 통신 주파수(예: 블루투스인 경우의 2.4 GHz를 포함하는 주파수 대역)는, 전력 송신용 안테나 어레이(210)가 이용하는 통신 주파수(예: 5.8GHz를 포함하는 주파수 대역)와 상이할 수 있다. 한편, 통신 신호(260)는 전자 장치(150)의 정격 전력 정보를 포함할 수도 있으며, 프로세서(220)는 전자 장치(150)의 고유 식별자, 고유 어드레스 및 정격 전력 정보 중 적어도 하나에 적어도 기반하여 전자 장치(150)의 충전 여부를 결정할 수도 있다. 프로세서(220)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있으며, 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit), 또는 미니 컴퓨터 등으로 구현될 수도 있다. 아울러, 통신 신호(260)는 무선 전력 송신 장치(100)가 전자 장치(150)를 식별하는 과정, 전자 장치(150)에 전력 송신을 허락하는 과정, 전자 장치(150)에 수신 전력 관련 정보를 요청하는 과정, 전자 장치(150)로부터 수신 전력 관련 정보를 수신하는 과정 등에서도 이용될 수 있다. 즉, 통신 신호(360)는, 무선 전력 송신 장치(100) 및 전자 장치(150) 사이의 가입, 명령 또는 요청 과정에서 이용될 수 있다.
한편, 프로세서(220)는 전력 송신용 안테나 어레이(210)(또는, 연결된 조정 회로)를 제어하여 결정된 전자 장치(150)의 방향으로 RF 웨이브(211)를 형성할 수 있다. 프로세서(220)는, 검출용 RF 웨이브를 형성하고, 이후에 피드백으로 수신되는 또 다른 통신 신호를 이용하여 전자 장치(150)까지의 거리를 판단할 수도 있다. 이에 따라, 프로세서(220)는 전자 장치(150)의 방향 및 전자 장치(150)까지의 거리를 모두 결정할 수 있으며, 결국 전자 장치(150)의 위치를 결정할 수 있다. 프로세서(220)는 전자 장치(150)의 위치에서 패치 안테나들이 발생하는 서브 RF 웨이브들이 보강 간섭이 되도록, 패치 안테나를 제어할 수 있다. 이에 따라, RF 웨이브(211)는 상대적으로 높은 송신 효율로 전력 수신용 안테나 어레이(251)로 전달될 수 있다. 전력 수신용 안테나 어레이(251)는 RF 웨이브를 수신할 수 있는 안테나들로 구현되면 제한이 없다. 예컨대, 전력 수신용 안테나 어레이(251)는 복수의 패치 안테나들을 포함하는 어레이 형태로 구현될 수 있다. 전력 수신용 안테나 어레이(251)에서 수신된 교류 전력은 정류기(252)에 의하여 직류 전력으로 정류될 수 있다. 컨버터(253)는 직류 전력을 요구되는 전압으로 컨버팅하여 차저(254)로 제공할 수 있다. 차저(254)는 배터리(미도시)를 충전할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만, 컨버터(253)는 컨버팅된 전력을 PMIC(power management integrated circuit)(미도시)로 제공할 수도 있으며, PMIC(미도시)는 전자 장치(150)의 각종 하드웨어로 전력을 제공할 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(255)는, 전자 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 한편, 프로세서(255)는 정류기(252)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 정류기(252)의 출력단에 연결되는 전압계가 전자 장치(150)에 더 포함될 수도 있으며, 프로세서(255)는 전압계로부터 전압값을 제공받아 정류기(252)의 출력단의 전압을 모니터링할 수 있다. 프로세서(255)는 정류기(252)의 출력단의 전압값을 포함하는 정보를 통신 회로(257)로 제공할 수 있다. 차저, 컨버터 및 PMIC는 서로 상이한 하드웨어로 구현될 수 있으나, 적어도 두 개의 요소가 하나의 하드웨어로 통합하여 구현될 수도 있다. 한편, 전압계는, 전류력계형(electro dynamic instrument) 전압계, 정전기형 전압계, 디지털 전압계 등 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 통신 회로(257)는 수신 전력 관련 정보를 포함하는 통신 신호를 송신할 수 있다. 수신 전력 관련 정보는, 예를 들어 정류기(252)의 출력단의 전압과 같은 수신되는 전력의 크기와 연관되는 정보일 수 있으며, 정류기(252)의 출력단의 전류를 포함할 수도 있다. 이 경우, 정류기(252)의 출력단의 전류를 측정할 수 있는 전류계가 전자 장치(150)에 더 포함될 수 있음 또한 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 전류계는 직류 전류계, 교류 전류계, 디지털 전류계 등으로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 아울러, 수신 전력 관련 정보를 측정하는 위치 또한 정류기(252)의 출력단 또는 입력단 뿐만 아니라, 전자 장치(150)의 어떠한 지점이라도 제한이 없다.
아울러, 상술한 바와 같이, 프로세서(255)는 전자 장치(150)의 식별 정보를 포함하는 통신 신호(260)를 송신할 수도 있다. 메모리(256)는 전자 장치(150)의 각종 하드웨어를 제어할 수 있는 프로그램 또는 알고리즘을 저장할 수 있다.
도 3a부터 도 3c는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 빔 포밍 기술을 이용하여 RF 웨이브를 수신하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 전력 수신용 안테나 어레이(300)(예: 도 2의 전력 수신용 안테나 어레이(251))는, 복수의 안테나들(311 내지 318)을 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 안테나들(311 내지 318)은, 패치형 안테나들(이하, 복수의 패치 안테나들)로 구현될 수 있다. 예컨대, 복수의 안테나들(311 내지 318)은, 어레이 형태로 배치될 수 있다. 한편, 도 3a에 도시된 안테나들(311 내지 318)은 예시적인 것일 뿐, 안테나들의 종류, 형태, 개수, 또는 배열 형태는 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따라, 무선 전력 송신 장치(100)는, 빔-포밍에 의하여 형성된 제1빔 폭(w1) 또는 제2빔 폭(w2)의 RF 웨이브(330 또는 340)를 전자 장치(150)에 전송할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)는, RF 웨이브의 빔 폭을 조정할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150) 사이의 거리(d)에 기반하여 빔 폭이 조정될 수 있다. 예컨대, 무선 전력 송신 장치(100)는, RF 웨이브의 빔 폭을 제1빔 폭(w1)에서 제1빔 폭(w1)보다 넓은 제2빔 폭(w2)으로 조정할 수 있다. 또는, 무선 전력 송신 장치(100)는, RF 웨이브의 빔 폭을 제2빔 폭(w2)에서 제1빔 폭(w1)으로 조정할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전력 수신용 안테나 어레이(300)는, 복수의 패치 안테나들(311 내지 318)을 통해 무선 전력 송신 장치(100)에 의하여 형성된 제1빔 폭(w1)의 RF 웨이브(330)의 적어도 일부를 수신할 수 있다. 예컨대, RF 웨이브(330)는, 임의의 (고정된 주파수, 혹은 가변이 가능한) 주파수(f)를 이용하여 전송될 수 있다. 해당 주파수에 기반하여, 전력 수신용 안테나 어레이(300)의 사이즈(A), 패치 안테나의 크기(d1), 패치 안테나들 사이의 거리(d2)가 결정될 수 있다. 예컨대, d1은 1/f*0.5일 수 있고, d2는, 1/f*0.7일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 전력 수신용 안테나 어레이(300)는, RF 웨이브(330)의 적어도 일부를 수신할 수 있다. RF 웨이브(330)는 진폭(w)이 특정 거리(예: 3cm)가 되는 지점부터 전력이 집중될 수 있다. 예컨대, 전력 수신용 안테나 어레이(300)에 포함된 복수의 패치 안테나들(311 내지 318) 중 특정 패치 안테나는 집중된 전력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따라, RF 웨이브(330)의 빔 폭(w1)이 얇을수록, 전력 수신용 안테나 어레이(300)에 포함된 복수의 패치 안테나들(311 내지 318) 중 특정 패치 안테나는 더 집중된 전력을 수신할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150) 사이의 거리가 갑자기 가까워질 수 있다. 예컨대, 고정된 무선 전력 송신 장치(100)에 대하여, 전자 장치(150)가 이동함에 따라 무선 전력 송신 장치(100)와 전자 장치(150) 사이의 거리 가까워질 수 있다. 이때, 복수의 패치 안테나들(311 내지 318) 중 특정 패치 안테나는 과도하게 집중된 전력을 수신할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 제1영역(350)은, RF 웨이브(330)로부터 가장 높은 전력을 수신할 수 있는 지점들을 나타낼 수 있다. 제2영역(351)은, 제1영역(350)보다 지정된 거리에 대응하는 크기만큼 낮은 전력을 수신할 수 있는 지점들을 나타낼 수 있다. 제3영역(352)은, 제2영역(351)보다 지정된 거리에 대응하는 크기만큼 낮은 전력을 수신할 수 있는 지점들을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따라, 복수의 패치 안테나들(311 내지 318) 각각은 복수의 라인들(350 내지 352)에 걸쳐 있을 수 있다. 이에 따라, 복수의 패치 안테나들(311 내지 318) 각각은 서로 다른 크기의 전력을 수신 또는 획득할 수 있다. 예컨대, 제3패치 안테나(313)와 제5패치 안테나(315)가 가장 높은 전력을 수신 또는 획득할 수 있다. 반면에, 제2패치 안테나(312)와 제8패치 안테나(318)는 가장 낮은 전력을 수신 또는 획득할 수 있다.
상술한 것에 따라, 전자 장치(150)가 원거리에서 전력을 수신할 때, 전력 수신용 안테나 어레이(300)에서 특정 패치 안테나로 전력이 집중될 수 있다. 특히, RF 웨이브의 빔 폭이 상당히 얇은 경우에 특정 패치 안테나로 전력이 집중되는 정도가 높을 수 있다. 이때, 특정 패치 안테나로부터 획득된 전력은, 상기 전력을 정류하는 정류기의 임계치보다 높을 수 있다. 이로 인해, 정류기의 손상이 발생되거나 정류기의 정류 효율이 낮아질 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 원거리에서 전력을 수신함에 있어, RF 웨이브의 빔 폭이 상당히 얇은 경우에 패치 안테나로부터 정류기 사이의 전력 변환 경로를 변경할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(150)는, 패치 안테나로부터 획득된 전력이 임계치보다 높을 경우, 해당 전력을 인접하는 다른 정류기에 분배할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(150)는, 특정 패치 안테나 및 특정 정류기에 과도한 전력이 집중되더라도, 패치 안테나 및 정류기를 포함하는 회로의 손상을 방지할 수 있다. 하기에서는 전자 장치(150)가 패치 안테나로부터 획득된 전력이 임계치보다 높을 경우, 해당 전력을 인접하는 다른 정류기에 분배하는 방법에 대하여 구체적으로 설명될 것이다.
도 4는, 일 실시 에에 따른 복수의 패치 안테나들과 상기 복수의 패치 안테나들 사이에 배치된 복수의 양방향 스위치들을 포함하는 안테나 어레이에 대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 안테나 어레이(400)(예: 도 2의 전력 수신용 안테나 어레이(251))는, 복수의 안테나들(410,420,430,440)을 포함할 수 있다. 예컨대, 안테나 어레이(400)는, 전력 수신용 안테나 어레이일 수 있다. 복수의 안테나들(410, 420, 430, 440)은 복수의 정류기들(미도시)과 각각 연결될 수 있다. 안테나 어레이(400)는, 복수의 안테나들(410,420,430,440) 사이에 배치된 복수의 양방향 스위치들(415,417,422,427,432,435)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 복수의 양방향 스위치들(415,417,422,427,432,435)은 서로 인접하는 안테나들 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 특정 안테나는, 적어도 하나의 양방향 스위치를 통해, 적어도 하나의 인접하는 안테나와 연결될 수 있다. 예컨대, 복수의 안테나들(410,420,430,440)은, 제1패치 안테나(410) 및 제2패치 안테나(420)를 포함할 수 있다. 복수의 정류기들은, 제1패치 안테나(410)와 연결된 제1정류기(411) 및 제2패치 안테나(420)와 연결된 제2정류기(421)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 복수의 안테나들(410, 420, 430, 440)은, 패치형 안테나들로 구현될 수 있다. 한편, 이하에서는, 복수의 안테나들(410, 420, 430, 440) 각각을 패치 안테나로 명명할 것이다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 패치 안테나(410)로 제1정류기(411)의 기준 전력 이상의 전력이 인가되면, 양방향 스위치(예: 415)가 온(또는 단락)되어 상기 기준 전력 이상의 전력이 제1 정류기(411) 및 제1패치 안테나(410)에 인접하는 제2 패치 안테나(420)에 연결된 제2 정류기(421)로 분배될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1패치 안테나(410)는, 무선 전력 송신 장치(예: 도 1의 100)에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신하고, 수신된 RF 웨이브에 대응하는 제1전력을 획득할 수 있다. 제1정류기(411)는, 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 교류의 제1전력을 DC 전력으로 정류할 수 있다. 예컨대, 제1정류기(411)는, 제1패치 안테나(410)에 대응하는 정류기로서, 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 제1전력을 정류할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2패치 안테나(420)는, 무선 전력 송신 장치(예: 도 1의 100)에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신하고, 수신된 RF 웨이브에 대응하는 제2전력을 획득할 수 있다. 제2정류기(421)는, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 교류의 제2전력을 DC 전력으로 정류할 수 있다. 예컨대, 제2정류기(421)는, 제2패치 안테나(420)에 대응하는 정류기로서, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력을 정류할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 제1전력이 제1정류기(411)의 임계치를 나타내는 제1기준 전력보다 큰 경우, 양방향 스위치(415)를 통해 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력은 제2정류기(421)로 제공될 수 있다. 또는, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력이 제2정류기(421)의 임계치를 나타내는 제2기준 전력보다 큰 경우, 양방향 스위치(415)를 통해 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력은 제1정류기(411)로 제공될 수 있다. 이를 위해, 양방향 스위치(415)는 온될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 제1전력이 제1정류기(411)의 임계치를 나타내는 제1기준 전력보다 크지 않고, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력이 제2정류기(421)의 임계치를 나타내는 제2기준 전력보다 크지 않은 경우, 양방향 스위치(415)는 오프될 수 있다. 이에 따라, 제1패치 안테나(410)와 제2패치 안테나(420) 사이의 전력 제공 경로는 차단될 수 있다.
일 실시 예에 따른, 안테나 어레이(400)를 포함하는 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 특정 패치 안테나로부터 획득되는 전력이 해당 정류기의 임계치를 초과할 경우에, 인접하는 패치 안테나의 정류기로 초과분의 전력을 제공 또는 분배할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(150)는, 정류기의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 전자 장치(150)는 각 정류기에 인가될 전력양을 고려하여 각 정류 경로 별 정류량을 최적화시켜 전력 전송 효율을 높일 수 있다.
도 5는, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 제1패치 안테나로부터 획득된 제1전력 중 기준 전력을 초과하는 전력을 제2패치 안테나에 대응하는 제2정류기로 제공하는 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 동작 501에서, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 복수의 안테나들을 통해, 무선 전력 송신 장치(예: 도 1의 무선 전력 송신 장치(100))로부터 형성된 제1빔 폭의 RF 웨이브의 적어도 일부를 수신할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(150)는, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410) 및 제2안테나(또는 제1패치 안테나)(410)를 통해 무선으로 전력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(150)는, 수신된 RF 웨이브의 적어도 일부에 기반하여 전력을 획득할 수 있다. 동작 503에서, 전자 장치(150)는, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)를 통해 제1전력을 획득하고, 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420)를 통해 제2전력을 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 505에서, 전자 장치(150)는, 제1전력이 제1기준 전력을 초과하고, 제2전력이 제2기준 전력 미만인지 여부를 확인할 수 있다. 예컨대, 제1기준 전력은, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)로부터 획득된 제1전력을 정류하기 위한 제1정류기(예: 도 4의 제1정류기(411))의 임계치(또는 정류 임계치)를 의미할 수 있다. 제2기준 전력은, 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420)로부터 획득된 제2전력을 정류하기 위한 제2정류기(예: 도 4의 제2정류기(421))의 임계치(또는 정류 임계치)를 의미할 수 있다. 예컨대, 제1기준 전력과 제2기준 전력은 서로 동일 또는 상이할 수 있다. 예컨대, 제1기준 전력과 제2기준 전력은 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)와 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)의 위치 및/또는 배치에 따라 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1전력이 제1기준 전력을 초과하고, 제2전력이 제2기준 전력 미만인 경우(동작 505의 예), 동작 507에서, 전자 장치(150)는, 양방향 스위치(예: 도 4의 양방향 스위치(415))를 통해, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)로부터 획득된 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력을 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 대응하는 제2정류기(421)로 제공 또는 분배할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1전력이 제1기준 전력을 초과하지 않거나 제2전력이 제2기준 전력 미만이 아닌 경우(동작 505의 아니오), 동작 509에서, 제2전력이 제2기준 전력을 초과하고, 제1전력이 제1기준 전력 미만인지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2전력이 제2기준 전력을 초과하고 제1전력이 제1기준 전력 미만인 경우(동작 509의 예), 동작 511에서, 전자 장치(150)는, 양방향 스위치(예: 도 4의 양방향 스위치(415))를 통해, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력을 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 대응하는 제1정류기(411)로 제공 또는 분배할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2전력이 제2기준 전력 미만이고 제1전력이 제1기준 전력 미만인 경우(동작 509의 아니오), 동작 513에서, 전자 장치(150)는, 전력 분배없이, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)로부터 획득된 제1전력을 제1정류기(411)에 제공하고, 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420)로부터 획득된 제2전력을 제2정류기(421)에 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 제2전력이 제2기준 전력을 초과하고 제1전력이 제1기준 전력을 초과하는 경우, 전자 장치(150)는, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)와 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420) 사이의 전력 분배없이, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)와 제2 안테나(또는 제2패치 안테나)(420) 각각이 인접하는 다른 안테나들로 제1전력 및 제2전력을 분배할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 515에서, 전자 장치(150)는, 제1정류기(411) 및 제2정류기(421)를 통해, 제공받은 전력을 변환(또는 정류)할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(150)는, 교류 전력을 직류 전력으로 변환(또는 정류)할 수 있다. 전자 장치(150)는, 변환된 전력을 컨버터(예: 도 2의 컨버터(253)) 또는 차저(예: 도 2의 차저(254))로 제공할 수 있다.
도 6은, 일 실시 예에 따른 전자 장치가 제1패치 안테나로부터 획득된 제1전력 중 기준 전력을 초과하는 전력을 제2패치 안테나에 대응하는 제2정류기로 제공하는 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따라, 제1패치 안테나(예: 도 4의 제1패치 안테나(410))는, 무선 전력 송신 장치(예: 도 1의 무선 전력 송신 장치(100))에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신하여 제1전력(610)을 획득할 수 있다. 제2패치 안테나(예: 도 4의 제2패치 안테나(420))는, 무선 전력 송신 장치(100)에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신하여 제2전력(620)을 획득할 수 있다. 예컨대, 제1전력(610)은, 제1패치 안테나(410)에 연결된 제1정류기(예: 도 4의 제1정류기(411))에 대한 제1기준 전력을 초과할 수 있다. 제2전력(620)은, 제2패치 안테나(420)에 연결된 제2정류기(예: 도 4의 제2정류기(421))에 대한 제2기준 전력보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1전력(610) 중 제1기준 전력을 초과하는 전력(630)은 제1패치 안테나(410)와 제2패치 안테나(420) 사이에 배치된 양방향 스위치(예: 도 4의 양방향 스위치(415))를 통해, 제2패치 안테나(420)에 연결된 제2정류기(421)로 제공 또는 분배될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1정류기(411)는 제1전력(610)에서 분배된 전력(630)을 제외한 전력(615)을 정류(또는 변환)할 수 있다. 제2정류기(421)는, 제2전력(620)에서 분배된 전력(630)이 더해진 전력(625)을 정류(또는 변환)할 수 있다. 예컨대, 제1정류기(411)와 제2정류기(421)는, 상기의 정류 동작을 동시에 수행할 수 있다.
상술한 방법에 따라, 전자 장치(150)는, 특정 패치 안테나로부터 획득되는 전력이 해당 정류기의 임계치를 초과할 경우에, 양방향 스위치를 통해 인접하는 패치 안테나의 정류기로 초과분의 전력을 제공 또는 분배할 수 있다.
도 7은, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따라 양방향 스위치는, 2개의 스위치들(710,720)을 포함할 수 있다. 예컨대, 양방향 스위치는 제1스위치(710) 및 제2스위치(720)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1스위치(710)와 제2스위치(720)는, 서로 다른 방향으로 배치된 N형 모스펫들로 구현될 수 있다. 예컨대, 양방향 스위치는, 백투백(back-to-back) N형 모스펫으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 양방항 스위치를 제어하기 위한 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1저항(R1)과 제2저항(R2)은, 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)가 무선 전력 송신 장치(예: 도 2의 무선 전력 송신 장치(100))에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신함에 따라, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 제1전압(V1)이 인가될 수 있다. 또한, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)가 무선 전력 송신 장치(100)에 의해 형성된 RF 웨이브를 수신함에 따라, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 제2전압(V2)이 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)를 통해 획득되는 제1전력이 제2패치 안테나(420)를 통해 획득되는 제2전력보다 클 수 있다. 또한, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가되는 제1전압(V1)은, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가되는 제2전압(V2)보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1스위치(710)가 온되는 조건은 "수학식 1"과 같이 결정될 수 있다. 여기서, V1은 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가되는 전압이고, V2는 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가되는 전압이고, VDG1은 제1스위치(710)의 드레인-게이트 간 전압이고, VD2는 제2스위치(720)의 제2바디 다이오드(725)에 인가되는 전압일 수 있다.
Figure PCTKR2023020891-appb-img-000001
일 실시 예에 따라, 제1전압(V1)과 제2전압(V2) 사이의 차이에 대응하는 전압(V1-V2)은 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 분배되어 제1스위치(710)와 제2스위치(720)의 게이트 전압(VG)으로 인가될 수 있다. 게이트 전압(VG)이 제1스위치(710)와 제2스위치(720)의 게이트에 인가됨에 따라, 제1스위치(710)는 온(또는 단락)되고, 제2스위치(720)는 오프(또는 개방)될 수 있다. 제2스위치(720)가 오프된 상태이지만, 제2스위치(720)의 제2바디 다이오드(725)를 통해 전류 패스(current path)가 형성될 수 있다. 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력은 온된 제1스위치(710) 및 제2바디 다이오드(725)를 통해 제2정류기(421)에 제공 또는 분배될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)를 통해 획득되는 제2전력이 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)를 통해 획득되는 제1전력보다 클 수 있다. 또한, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가되는 제2전압(V2)은, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가되는 제1전압(V1)보다 클 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 제2스위치(720)가 온되는 조건은 "수학식 2"와 같이 결정될 수 있다. 여기서, V1은 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가되는 전압이고, V2는 제안2테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가되는 전압이고, VDG2은 제2스위치(720)의 드레인-게이트 간 전압이고, VD1는 제1스위치(710)의 제1바디 다이오드(715)에 인가되는 전압일 수 있다.
Figure PCTKR2023020891-appb-img-000002
다른 실시 예에 따라, 제2전압(V2)과 제1전압(V1) 사이의 차이에 대응하는 전압(V2-V1)은 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 분배되어 제1스위치(710)와 제2스위치(720)의 게이트 전압(VG)으로 인가될 수 있다. 게이트 전압(VG)이 제1스위치(710)와 제2스위치(720)의 게이트에 인가됨에 따라, 제1스위치(710)는 오프되고, 제2스위치(720)는 온될 수 있다. 제1스위치(710)가 오프된 상태이지만, 제1스위치(710)의 제1바디 다이오드(715)를 통해 전류 패스(current path)가 형성될 수 있다. 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력은 온된 제2스위치(720) 및 제1바디 다이오드(715)를 통해 제1정류기(411)에 제공 또는 분배될 수 있다.
상술한 방법과 같이, 양방향 스위치는, 별도의 제어없이, 하드웨어적으로 제어될 수 있다. 하드웨어적으로 제어되는 양방향 스위치는 소프트웨어적으로 제어되는 양방향 스위치보다 동작 속도가 상대적으로 빠를 수 있다.
도 8a는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다. 한편, 도 8a의 양방향 스위치에 대한 동작은, 도 8b와 함께 구체적으로 설명할 것이다. 도 8b는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치의 온/오프에 따른 전력 분배 동작을 설명하기 위한 표이다.
도 8a를 참조하면, 일 실시 예에 따라 양방향 스위치는, 2개의 스위치들(810,820)을 포함할 수 있다. 예컨대, 양방향 스위치는 제1스위치(810) 및 제2스위치(820)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1스위치(810)와 제2스위치(820)는 도 7에서 설명한 제1스위치(710) 및 제2스위치(720)와 동일 내지 유사하게 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 양방향 스위치를 제어하기 위한 제1비교기(830), 제2비교기(840), 및 OR게이트(850)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1비교기(830)는, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 대응하는(또는 연결된) 비교기이고, 제2비교기(840)는, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 대응하는(또는 연결된) 비교기일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1비교기(830)는, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가된 제1전압(V1)과 제1기준 전압(VREF1)을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 제1신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 제1비교기(830)는, 교류 신호인 제1전압(V1)의 피크 크기(peak amplitude)와 제1기준 전압(VREF1)을 비교할 수 있다. 예컨대, 제1비교기(830)는, 제1전압(V1)이 제1기준 전압(VREF1)보다 크면, 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 제1신호를 출력할 수 있다. 또한, 제1비교기(830)는, 제1전압(V1)이 제1기준 전압(VREF1)보다 크기 않으면, 로우(또는 로우 레벨)를 나타내는 제1신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 제1기준 전압(VREF1)은, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)의 위치 또는 배치에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제1기준 전압(VREF1)은, 전자 장치(150)에 포함된 배터리로부터 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2비교기(840)는, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가된 제2전압(V2)과 제2기준 전압(VREF2)을 비교하고, 비교 결과를 나타내는 제2신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 제2비교기(840)는, 교류 신호인 제2전압(V2)의 피크 크기(peak amplitude)와 제2기준 전압(VREF2)을 비교할 수 있다. 예컨대, 제2비교기(840)는, 제2전압(V2)이 제2기준 전압(VREF1)보다 크면, 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 제2신호를 출력할 수 있다. 또한, 제2비교기(840)는, 제2전압(V2)이 제2기준 전압(VREF2)보다 크기 않으면, 로우(또는 로우 레벨)를 나타내는 제2신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 제1기준 전압(VREF1)은, 제1패치 안테나(410)의 위치에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제2기준 전압(VREF2)은, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)의 위치 또는 배치에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 제2기준 전압(VREF2)는, 제1기준 전압(VREF1)과 동일 또는 상이할 수 있다. 예컨대, 제2기준 전압(VREF2)은, 전자 장치(150)에 포함된 배터리로부터 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, OR 게이트(850)는, 제1신호 및 상기 제2신호를 입력받을 수 있다. OR 게이트(850)는, 입력된 제1신호 및 상기 제2신호에 기반하여 양방향 스위치가 온 또는 오프되도록 양방향 스위치의 게이트(예: 제1스위치(810)과 제2스위치(820)의 게이트)에 게이트 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, OR 게이트(850)는, 하이(또는 하이 레벨)을 나타내는 제1신호 또는 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 제2신호 중 적어도 하나가 입력되면, 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 게이트 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 게이트 신호는 양방향 스위치가 바이어스될 수 있을 정도의 전압을 포함할 수 있다. 또는, OR 게이트(850)는, 로우(또는 로우 레벨)을 나타내는 제1신호 및 로우(또는 로우 레벨)를 나타내는 제2신호가 입력되면, 로우(또는 로우 레벨)를 나타내는 게이트 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 하이(또는 하이 레벨)를 나타내는 신호가 제1스위치(810) 및 제2스위치(820)의 게이트에 인가되면, 제1스위치(810)는 온되고 제2스위치(820)는 오프될 수 있다. 도 8b와 같이, 제1전압(V1)이 제2전압(V2)보다 크면, 제1패치 안테나(410)로부터 획득된 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력은, 온된 제1스위치(810) 및 제2바디 다이오드(815)를 통해 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)의 제2정류기(421)로 분배될 수 있다. 또는, 제2전압(V2)이 제1전압(V1)보다 크면, 제2패치 안테나(420)로부터 획득된 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력은, 온된 제2스위치(820) 및 제1바디 다이오드(815)를 통해 제1패치 안테나(410)의 제1정류기(411)에 제공 또는 분배될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 로우(또는 로우 레벨)를 나타내는 신호가 제1스위치(810) 및 제2스위치(820)의 게이트에 인가되면, 제1스위치(810)와 제2스위치(820)는 모두 오프될 수 있다. 도 8b와 같이, 제1패치 안테나(410)와 제2패치 안테나(420) 사이의 전력 분배 동작은 수행되지 않을 수 있다.
상술한 방법과 같이, 양방향 스위치는, 별도의 제어없이, 하드웨어적으로 제어될 수 있다. 하드웨어적으로 제어되는 양방향 스위치는 소프트웨어적으로 제어되는 양방향 스위치보다 동작 속도가 상대적으로 빠를 수 있다.
도 9a는, 일 실시 예에 따른 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치에 대한 도면이다.
도 9a를 참조하면, 일 실시 예에 따라 양방향 스위치는, 2개의 스위치들(910,920)을 포함할 수 있다. 예컨대, 양방향 스위치는 제1스위치(910) 및 제2스위치(920)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1스위치(910)와 제2스위치(920)는 도 7에서 설명한 제1스위치(710) 및 제2스위치(720)와 동일 내지 유사하게 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 양방향 스위치를 제어하기 위한 컨트롤러(930)를 포함할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(930)는, PMIC, MCU(micro controller unit), 또는 어플리케이션 프로세서(application processor(AP))로 구현될 수 있다. 컨트롤러(930)는, 아날로그 디지털 변환 회로(analog-to-digital converter(ADC))(940)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 컨트롤러(930)는, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가된 제1전압(V1)과 제1기준 전압을 비교할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(930)는, ADC(940)를 통해 교류 신호의 제1전압(V1)의 피크 크기(peak amplitude)를 확인할 수 있다. 컨트롤러(930)는, 확인된 제1전압(V1)의 피크 크기와 제1기준 전압을 비교할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 컨트롤러(930)는, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가된 제2전압(V2)과 제2기준 전압을 비교할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(930)는, ADC(940)를 통해 교류 신호의 제2전압(V1)의 피크 크기(peak amplitude)를 확인할 수 있다. 컨트롤러(930)는, 확인된 제2전압(V2)의 피크 크기와 제2기준 전압을 비교할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 컨트롤러(930)는, 비교 결과에 기반하여 제1스위치(910) 및 제2스위치(920)의 게이트로 게이트 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 게이트 신호는, 양방향 스위치를 온시키기 위한 인에이블 신호 또는 양방향 스위치를 오프시키기 위한 디스에이블 신호로 구현될 수 있다. 예컨대, 인에이블 신호는 양방향 스위치가 바이어스될 수 있는 전압을 포함할 수 있다. 컨트롤러(930)는, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)와 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420) 사이의 전력 분배가 최적화되도록 양방향 스위치를 제어할 수 있다. 예컨대, 제1전압(V1)이 제2전압(V2)보다 크면, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)로부터 획득된 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력은, 온된 제1스위치(910) 및 제2바디 다이오드(915)를 통해 제2패치 안테나(420)의 제2정류기(421)로 분배될 수 있다. 또는, 제2전압(V2)이 제1전압(V1)보다 크면, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)로부터 획득된 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력은, 온된 제2스위치(920) 및 제1바디 다이오드(915)를 통해 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)의 제1정류기(411)에 제공 또는 분배될 수 있다. 한편, 컨트롤러(930)가 양방향 스위치를 제어하는 동작들은, 하기의 도 9b에서 구체적으로 설명될 것이다.
도 9b는, 일 실시 예에 따른 컨트롤러가 제1패치 안테나와 제2패치 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9b를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 동작 901에서, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))는, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)를 통해 제1전력을 획득하고, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)를 통해 제2전력을 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 동작 903에서, 컨트롤러(예: 도 9의 컨트롤러(930))는 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가된 제1전압이 제1기준 전압을 초과하는지 확인할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(930)는, ADC(940)를 통해 제1전압의 피크 크기를 확인하고, 확인된 피크 크기가 제1기준 전압을 초과하는지 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가된 제1전압이 제1기준 전압을 초과하면(동작 903의 예), 동작 907에서, 컨트롤러(930)는 양방향 스위치가 온되도록 인에이블 신호를 제1스위치(910) 및 제2스위치(920)의 게이트로 출력할 수 있다. 이때, 양방향 스위치를 통해, 제1전력 중 제1기준 전력을 초과하는 전력은, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)로부터 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)의 제2정류기(421)로 제공 또는 분배될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)에 인가된 제1전압이 제1기준 전압을 초과하지 않으면(동작 903의 아니오), 동작 905에서, 컨트롤러(930)는 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가된 제2전압이 제2기준 전압을 초과하는지 확인할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(930)는, ADC(940)를 통해 제2전압의 피크 크기를 확인하고, 확인된 피크 크기가 제2기준 전압을 초과하는지 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가된 제2전압이 제2기준 전압을 초과하면(동작 905의 예), 동작 907에서, 컨트롤러(930)는 양방향 스위치가 온되도록 인에이블 신호를 제1스위치(910) 및 제2스위치(920)의 게이트로 출력할 수 있다. 이때, 양방향 스위치를 통해, 제2전력 중 제2기준 전력을 초과하는 전력은, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)로부터 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)의 제1정류기(411)로 제공 또는 분배될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420)에 인가된 제2전압이 제2기준 전압을 초과하지 않으면(동작 905의 아니오), 동작 908에서, 컨트롤러(930)는 양방향 스위치가 오프되도록 디스에이블 신호를 제1스위치(910) 및 제2스위치(920)의 게이트로 출력할 수 있다. 이때, 오프된 양방향 스위치에 의해, 제1안테나(또는 제1패치 안테나)(410)와 제2안테나(또는 제2패치 안테나)(420) 사이의 전력 분배는 수행되지 않을 수 있다.
상술한 방법과 같이, 양방향 스위치는, 컨트롤러(930)를 통해, 소프트웨어적으로 제어될 수 있다.
도 10은, 일 실시 예에 따른 임피던스에 따른 전력 효율을 나타내는 그래프들이다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따라, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(150))에 포함된 복수의 정류기들은, 입력되는 전력에 따라 정류 효율이 상이할 수 있다. 예컨대, 제1그래프(1010)는, 로드의 임피던스가 제1값(예: 640ohm)일 때, 입력되는 전력에 따른 정류 효율을 나타낼 수 있다. 예컨대, 제2그래프(1020)는, 로드의 임피던스가 제2값(예: 320ohm)일 때, 입력되는 전력에 따른 정류 효율을 나타낼 수 있다. 예컨대, 제3그래프(1030)는, 로드의 임피던스가 제3값(예: 160옴)일 때, 입력되는 전력에 따른 정류 효율을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(150)는, 패치 안테나로부터 획득되는 전력을 인접하는 패치 안테나의 정류기로 분배하여, 정류 효율을 최적화할 수 있다. 예컨대, 로드의 임피던스가 제1값인 경우, 복수의 정류기들은, 입력 전력이 50mW일 때 정류 효율이 최대일 수 있다. 로드의 임피던스가 제2값인 경우, 복수의 정류기들은, 입력 전력이 100mW일 때 정류 효율이 최대일 수 있다. 로드의 임피던스가 제3값인 경우, 복수의 정류기들은, 입력 전력이 125mW일 때 정류 효율이 최대일 수 있다. 전자 장치(150)는, 로드의 임피던스를 확인하고, 확인된 임피던스에 따라 복수의 정류기들에 입력 전력을 조정할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(150)는, 패치 안테나로부터 획득되는 전력을 인접하는 패치 안테나의 정류기로 분배하여 정류기들에 입력되는 전력을 조정할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(150)는, 복수의 정류기들의 정류 효율을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)는, 제1 안테나(410), 제2 안테나(420), 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치(415), 및 상기 제1 안테나와 연결된 제1 정류기(411) 및 상기 제2 안테나와 연결된 제2 정류기(421)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치는, 상기 제1 안테나로 상기 제1정류기의 기준 전력 이상의 전력이 인가되면 상기 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1 정류기 및 상기 제2 정류기로 분배되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전력이 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하고 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전력이 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하지 않는 경우, 상기 양방향 스위치를 통해 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력이 상기 제2정류기로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압 사이의 차이에 대응하는 전압이, 상기 제1 안테나에 대응하는 제1저항과 상기 제2 안테나에 대응하는 제2저항에 의해 분배되어 상기 양방향 스위치의 게이트 전압으로 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 게이트 전압이 상기 양방향 스위치에 인가됨에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치가 온되고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력은, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는 상기 제1 안테나에 연결된 제1비교기(830) 및 상기 제2 안테나에 연결된 제2비교기(840)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제1비교기는, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하여 제1신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제2비교기는, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하여 제2신호를 출력하도록 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기반하여 상기 양방향 스위치가 온 또는 오프될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 하이 레벨을 나타내는 상기 제1신호 또는 하이 레벨을 나타내는 상기 제2신호 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치가 온되고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력은, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는 상기 양방향 스위치를 제어하는 컨트롤러(930)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하도록 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하도록 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높지 않으면, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 상기 전력을 상기 제2정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 컨트롤러는, 상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높지 않고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높으면, 상기 제2전력 중 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 양방향 스위치는, 서로 다른 방향으로 배치된 2개의 N형 모스펫들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 전자 장치는 제3 안테나와 제 4안테나를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제3 안테나, 및 상기 제 4 안테나는 어레이 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 동작 방법은, 제1 안테나(410) 및 제2안테나(420)를 통해, 전력을 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1안테나에 연결된 제1정류기(411)의 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1안테나로 인가되면 상기 제1 안테나 및 상기 제2안테나 사이의 배치된 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력을 상기 제1 정류기 및 상기 제2 안테나에 연결된 제2 정류기(421)로 분배하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전력이 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하고 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전력이 기준 전력을 초과하지 않는 경우, 상기 양방향 스위치를 통해 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제2정류기로 제공하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압 사이의 차이에 대응하는 전압이, 상기 제1 안테나에 대응하는 제1저항과 상기 제2 안테나에 대응하는 제2저항에 의해 분배되어 상기 양방향 스위치의 게이트 전압으로 인가하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 게이트 전압이 상기 양방향 스위치에 인가됨에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치를 온시키고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프시키는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1 안테나에 연결된 제1비교기(830)를 통해, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하여 제1신호를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제2 안테나에 연결된 제2비교기(840)를 통해, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하여 제2신호를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기반하여 상기 양방향 스위치를 온 또는 오프시키는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 하이 레벨을 나타내는 상기 제1신호 또는 하이 레벨을 나타내는 상기 제2신호 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치를 온시키고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프시키는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 전자 장치에 포함된 컨트롤러(930)를 통해, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 컨트롤러를 통해, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하는 동작을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높지 않으면, 상기 컨트롤러를 통해, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 상기 전력을 상기 제2정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치의 동작 방법은, 상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높지 않고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높으면, 상기 컨트롤러를 통해, 상기 제2전력 중 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 양방향 스위치는, 서로 다른 방향으로 배치된 2개의 N형 모스펫들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 전자 장치는 제3 안테나와 제4 안테나를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른, 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제3 안테나, 및 상기 제 4안테나는 어레이 형태로 배치될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)에 있어서,
    제1 안테나(410) 및 제2 안테나(420);
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에 배치된 양방향 스위치(415); 및
    상기 제1 안테나와 연결된 제1 정류기(411) 및 상기 제2 안테나와 연결된 제2 정류기(421)를 포함하고,
    상기 제1 안테나로 상기 제1정류기의 기준 전력 이상의 전력이 인가되면 상기 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1 정류기 및 상기 제2 정류기로 분배되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 인가되는 제1전력이 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하고 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전력이 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하지 않는 경우, 상기 양방향 스위치를 통해 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력이 상기 제2정류기로 제공되는 전자 장치.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압 사이의 차이에 대응하는 전압이, 상기 제1 안테나에 대응하는 제1저항과 상기 제2 안테나에 대응하는 제2저항에 의해 분배되어 상기 양방향 스위치의 게이트 전압으로 인가되는 전자 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트 전압이 상기 양방향 스위치에 인가됨에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치가 온되고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프되고,
    상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력은, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공되는 전자 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 제1 안테나에 연결된 제1비교기(830) 및 상기 제2 안테나에 연결된 제2비교기(840)를 더 포함하고,
    상기 제1비교기는, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하여 제1신호를 출력하도록 설정되고,
    상기 제2비교기는, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하여 제2신호를 출력하도록 설정되고,
    상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기반하여 상기 양방향 스위치가 온 또는 오프되는 전자 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이 레벨을 나타내는 상기 제1신호 또는 하이 레벨을 나타내는 상기 제2신호 중 적어도 하나에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치가 온되고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프되고,
    상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력은, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공되는 전자 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 양방향 스위치를 제어하는 컨트롤러(930)를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하고,
    상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하고,
    상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높지 않으면, 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 상기 전력을 상기 제2정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하도록 설정된 전자 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1전압이 상기 제1기준 전압보다 높지 않고 상기 제2전압이 상기 제2기준 전압보다 높으면, 상기 제2전력 중 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1정류기에 제공하도록 상기 양방향 스위치에 인에이블 신호를 출력하도록 설정된 전자 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양방향 스위치는, 서로 다른 방향으로 배치된 2개의 N형 모스펫들을 포함하는 전자 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 안테나와 제4 안테나를 더 포함하고,
    상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제3 안테나, 및 상기 제4 안테나는 어레이 형태로 배치되는 전자 장치.
  11. 무선으로 전력을 수신하는 전자 장치(150)의 동작 방법에 있어서,
    제1 안테나(410) 및 제2안테나(420)를 통해, 전력을 수신하는 동작; 및
    상기 제1안테나에 연결된 제1정류기(411)의 기준 전력 이상의 전력이 상기 제1안테나로 인가되면 상기 제1 안테나 및 상기 제2안테나 사이의 배치된 양방향 스위치가 온되어 상기 기준 전력 이상의 전력을 상기 제1 정류기 및 상기 제2 안테나에 연결된 제2 정류기(421)로 분배하는 동작을 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 인가되는 제1전력이 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하고 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전력이 상기 제2정류기의 기준 전력을 초과하지 않는 경우, 상기 양방향 스위치를 통해 상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제2정류기로 제공하는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  13. 제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압 사이의 차이에 대응하는 전압이, 상기 제1 안테나에 대응하는 제1저항과 상기 제2 안테나에 대응하는 제2저항에 의해 분배되어 상기 양방향 스위치의 게이트 전압으로 인가하는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 게이트 전압이 상기 양방향 스위치에 인가됨에 기반하여, 상기 양방향 스위치에 포함된 제1스위치를 온시키고, 상기 양방향 스위치에 포함된 제2스위치를 오프시키는 동작; 및
    상기 제1전력 중 상기 제1정류기의 상기 기준 전력을 초과하는 전력을 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치에 포함된 바디 다이오드를 통해 상기 제2정류기로 제공하는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 연결된 제1비교기(830)를 통해, 상기 제1 안테나에 인가되는 제1전압과 제1기준 전압을 비교하여 제1신호를 출력하는 동작;
    상기 제2 안테나에 연결된 제2비교기(840)를 통해, 상기 제2 안테나에 인가되는 제2전압과 제2기준 전압을 비교하여 제2신호를 출력하는 동작; 및
    상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기반하여 상기 양방향 스위치를 온 또는 오프시키는 동작을 더 포함하는 전자 장치의 동작 방법.
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