KR100806562B1 - 무접점 충전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기에 관한 것이다. 무접점 충전기는 USB 커넥터, USB 드라이버 회로, 메인 CPU(MPU), FET 구동 드라이브 회로, LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터, 1차측 코일, 2차측 코일, 바이메탈, 먼지 및 냄새 감지 센서, 이온 발생 장치, 전류 피드백 회로, 온도 감지 회로, 2차측 신호 피드백 회로를 포함하고, 2차측 코일은 휴대용 단말기의 풀브릿지 정류 회로와 연결된다. 휴대용 단말기의 배터리 팩은 ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능과 신호-to-USB 변환 기능이 있는 회로, 충전 회로, 배터리 용량 체크 회로, 배터리 보호 회로, PTC와 배터리, 및 휴대폰에 내장된 USB 회로를 포함한다. 따라서, 무접점 충전기는 TC, TA, PC의 USB Port의 출력을 전원 입력으로 하는 유도 기전력을 이용한 무접점 전력전송 장치로 휴대용 단말기와 컴퓨터간 무선 데이터 통신과 무선 충전을 동시에 가능하게 하고, 휴대용 단말기의 2차측 충전 모듈이 내장된 배터리 팩에 다른 금속 이물질이 올려졌을 때 충전을 차단시키는 이물질 감지 기능 휴대용 단말기의 배터리 팩의 충전상태를 인식하는 식별기능, 과부하와 온도 프로텍션 기능을 제공한다.
무선 데이타 통신, 전력 전송, 무접점 충전기
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코어-투-코어(Core-to-Core) 통신 방식을 이용한 무접점 충전기와 휴대용 단말기와 데이타 통신 및 전력을 전달하는 무접점 충전기(Wireless Charger)의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 IrDA 송수신 모듈이 내장된 무접점 충전기를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무접점 충전기에 내장된 IrDA 포트와 휴대용 단말기와 적외선 통신 방식과 전력을 전달하는 무접전 충전기의 구성도.
도 4는 무접점 충전기에서 24핀 커넥터를 사용하는 충전기, 어댑터, USB 포트를 입력으로 사용하는 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 무접점 충전용 배터리 팩(하드팩)의 구성도.
도 6은 휴대폰에 적용 가능한 무접점 충전용 세미 이너팩 구성도.
도 7은 제1 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 탑면 배치).
도 8은 제2 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 탑면 배치).
도 9는 제3 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 측면 배치).
도 10은 무선 전력 수신 모듈을 가진 배터리 팩의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: USB 커넥터 2a: USB 드라이버 회로
3: 메인 CPU(MPU 블록) 4:FET 구동 드라이브 회로
5: LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터 6: 1차측 코일
7: 2차측 코일 8: 바이메탈
9: 먼지 및 냄새 감지 센서 10: 이온 발생 장치
11: 전류 피드백 회로 12: 온도 감지 회로
13: 2차측 신호 피드백 회로 14: 풀브릿지 정류 회로
15: ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능,
신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block)
16: 충전 회로 17: 배터리 용량 체크 회로
18: 배터리 보호 회로 19: PTC와 배터리
20a: 휴대폰에 내장된 USB 회로 2b: USB-to-IrDA 드라이버 회로
20b: 휴대폰에 내장된 IrDA회로
본 발명은 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기에 관한 것으로, 특히 TC, TA, PC의 USB Port의 출력을 전원 입력으로 하는 유도기전력을 이용한 무접점 전력전송 장치에 관한 것으로 휴대용 단말기(휴대폰, PDA, MP3 player, DAB 또는 DMB 단말기, PMP, Handheld 단말기 등)와 PC간 무선 데이터 통신과 무선 충전을 동시에 가능하게 하는, 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기에 관한 것이다.
또한, 충전하고자 하는 휴대용 단말기의 배터리 팩(2차측 무선충전 모듈이 내장된 팩) 이외의 다른 금속 이물질이 올려졌을 때 이를 감지하여 차단시킬 수 있는 이물질 감지 기능과 휴대용 단말기의 배터리 팩을 인식하여 충전상태를 인식할 수 있는 식별기능을 가지며, 과부하와 온도 프로텍션 기능을 가지는 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기에 관한 것이다.
종래에는 이종의 금속체가 무접점 충전기에 올려졌을 때, 유도 기전력에 의하여 상기 금속체가 와전류에 의한 손실이 열로 발생하여 과열이 되는 현상이 발생된다. 이는 유도기전력을 이용한 무접점 충전기의 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 문제로 인식되어 왔다.
그러므로, 동전, 금속펜, 가위, 등 생활 속의 모든 금속체를 인식하여 전력을 차단하여 과열의 위험으로부터 안전장치를 반드시 구비해야 하는 문제점이 있었다.
그러나, TC, TA, PC의 USB Port의 출력을 전원 입력으로 하는 유도 기전력을 이용한 무접점 전송 기술에 의해 휴대용 단말기(휴대폰, PDA, MP3 player, DAB 또는 DMB 단말기, PMP, Handheld 단말기 등)와 PC간 무선 데이터 통신과 무선 충전을 동시에 가능하게 하는 무접점 충전기를 제공하지 않았던 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 TC, TA, PC의 USB Port의 출력을 전원 입력으로 하는 유도기전력을 이용한 무접점 전력 전송에 의해 휴대용 단말기(휴대폰, PDA, MP3 player, DAB 또는 DMB 단말기, PMP, Handheld 단말기 등)와 PC간 무선 데이터 통신과 무선 충전을 동시에 가능하게 하는, 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 충전하고자 하는 휴대용 단말기의 배터리 팩(2차측 무선충전 모듈이 내장된 팩) 이외의 다른 금속 이물질이 올려졌을 때 이를 감지하여 차단시킬 수 있는 이물질 감지 기능과, 휴대용 단말기의 배터리 팩을 인식하여 충전상태를 인식할 수 있는 식별기능을 가지며, 과부하와 온도 프로텍션 기능을 가지는, 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이 용한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템은,
무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기가 구비되고, 상기 무접점 충전기와 무선 데이타 통신 및 전력 전송이 가능한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지는 것으로,
상기 무접점 충전기는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터; 상기 컴퓨터, 노트북과 상기 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB 드라이버 회로; 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록); 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block); LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter); FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어가 포함되어 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일; 상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈; 상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서; 음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치; 상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로; 충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및 상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것이다.
무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기가 구비되고, 상기 무접점 충전기와 무선 데이타 통신 및 전력 전송이 가능한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지는 것으로,
상기 무접점 충전기는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터; 상기 컴퓨터, 노트북과 상기 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB 드라이버 회로; 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록); 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block); LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter); FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어가 포함되어 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일; 상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈; 상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서; 음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치; 상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로; 충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및 상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것이다.
이에 상기 배터리 팩은,
ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능, 신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block), 충전 회로(Charge Management Block), 배터리 용량 체크 회로(Fuel Gauge Control Block), 배터리 보호 회로(Protection Control Block), PTC와 배터리, 및 휴대폰에 내장된 USB 회로가 포함되어 구비될 수 있다.
ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능, 신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block), 충전 회로(Charge Management Block), 배터리 용량 체크 회로(Fuel Gauge Control Block), 배터리 보호 회로(Protection Control Block), PTC와 배터리, 및 휴대폰에 내장된 USB 회로가 포함되어 구비될 수 있다.
또한 상기 휴대용 단말기는,
휴대폰, PDA, MP3 플레이어, DAB 단말기, DMB 단말기, PMP(Portable Music Player), 핸드헬드 단말기 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
휴대폰, PDA, MP3 플레이어, DAB 단말기, DMB 단말기, PMP(Portable Music Player), 핸드헬드 단말기 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
그리고 상기 무접점 충전기는,
상기 컴퓨터(PC), 노트북으로부터 저장된 음악, 동영상, 데이터를 상기 USB 커넥터, 상기 USB 드라이버 회로 및 상기 메인 CPU(MPU 블록)를 사용하여 상기 1차 측 코일에 신호를 합성하여 무선으로 전송하면, 상기 휴대용 단말기에 내장된 상기 배터리 팩의 2차 측 코일에서 전송된 신호를 주파수 편이 방식(FSK)를 통하여 신호를 분리하고, 수신된 신호의 데이타를 상기 휴대용 단말기의 저장매체에 유선 USB 컨트롤러를 통하여 저장하도록 구비되며, 상기 1차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비되고, 상기 2차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비될 수 있다.
상기 컴퓨터(PC), 노트북으로부터 저장된 음악, 동영상, 데이터를 상기 USB 커넥터, 상기 USB 드라이버 회로 및 상기 메인 CPU(MPU 블록)를 사용하여 상기 1차 측 코일에 신호를 합성하여 무선으로 전송하면, 상기 휴대용 단말기에 내장된 상기 배터리 팩의 2차 측 코일에서 전송된 신호를 주파수 편이 방식(FSK)를 통하여 신호를 분리하고, 수신된 신호의 데이타를 상기 휴대용 단말기의 저장매체에 유선 USB 컨트롤러를 통하여 저장하도록 구비되며, 상기 1차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비되고, 상기 2차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비될 수 있다.
나아가 본 발명은 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기가 구비되고, 상기 무접점 충전기와 무선 데이타 통신 및 전력 전송이 가능한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서,
상기 무접점 충전기는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터; 상기 컴퓨터, 노트북과 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB-to-IrDA 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB-to-IrDA 드라이버 회로; 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록); 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block); LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter); FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어로 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일; 상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈; 상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서; 음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치; 상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로; 충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및 상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 무접점 충전기는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터; 상기 컴퓨터, 노트북과 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB-to-IrDA 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB-to-IrDA 드라이버 회로; 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록); 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block); LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter); FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어로 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일; 상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈; 상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서; 음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치; 상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로; 충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및 상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코어-투-코어(Core-to-Core) 통신 방식을 이용한 무접점 충전기와 휴대용 단말기와 데이타 통신 및 전력을 전달하는 무접점 충전기(Wireless Charger)의 구성도이다. 도 1에서와 같이 본 발명에 따른 무접점 충전 시스템은 컴퓨터와 연결되는 무접점 충전기, 휴대용 단말기 및 배터리 팩으로 구성되어지는 것이다.
상기 코어-투-코어 통신 방식을 이용한 무접점 충전기와 휴대용 단말기 간의 데이타 통신 및 전력을 전달하는 무접점 충전기는, 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터(USB Connector)(1), 상기 컴퓨터, 노트북과 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB 드라이버 회로(USB Emulation Control Block)(2a), 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록)(3), 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block)(4), LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter)(5), FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어로 구성된 분리형 변압기로써, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일(7)로 전송하기 위한 1차측 코일(6), 모든 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 코어가 과열되었을 때 끊을 수 있도록 삽입하여 안전장치를 확보하기 위한 바이메탈(Bimetal)(8), 상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서(Dust & Smell Sensor Circuit)(9), 부가적인 음이온 발생기능이나 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사하기 위한 이온 발생 장치(Ionizer High voltage drive circuit Control Block)(10), 2차측 무선 충전 모듈이 내장된 휴대용 단말기를 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 ID를 인식하고, 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로(Current sensing block)(11), 충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로(Thermal Protection Safety Block)(12), 2차측 신호 피드백 회로(13)를 포함한다.
상기 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일(7)은 휴대용 단말기의 풀브릿지 정류 회로(Rectification Block)(14)와 연결된다.
상기 휴대용 단말기의 배터리 팩(Wireless charge-enabled Battery Pack)은 ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능, 신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block)(15), 충전 회로(Charge Management Block)(16), 배터리 용량 체크 회로(Fuel Gauge Control Block)(17), 배터리 보호 회로(Protection Control Block)(18), PTC와 배터리(19), 및 휴대폰에 내장된 USB 회로(20a)를 포함한다.
(1) PC의 USB 포트를 통한 무선 데이터 전송 및 충전 기능
상기 무접점 충전기(Wireless Charger)는 컴퓨터(PC) 또는 노트북으로부터 저장된 음악, 동영상, 데이터 등을 USB 커넥터(1)를 통해 USB 프로토콜로 에뮬레이션 할 수 있는 USB 드라이버 회로(2) 및 메인 CPU(MPU)(3)를 사용하여 1차 측 코일(분리형 변압기: FPCB, PCB, Coil, Ferrite core로 구성된 변압기)(6)에 신호를 합성하여 무선으로 전송한다. 휴대용 단말기는 내장된 배터리 팩의 2차 측 코일(분리형 변압기: FPCB, PCB, Coil, Ferrite core로 구성된 변압기)(7)에서 전송된 신호를 FSK(Frequency Shift Keying, 주파수 편이 방식)를 통하여 신호를 분리하고, 이 데이타를 상기 휴대용 단말기의 저장매체(메모리)에 유선 USB 컨트롤러를 통하여 저장한다.
2차측 무선 충전모듈이 내장된 휴대용 단말기를 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)에 근접시키면, 자동으로 컴퓨터 본체로부터 동기화되어 USB가 자동 접속 되고, 휴대용 단말기의 저장매체 폴더가 팝업되어 음악(MP3 format), 동영상(avi, asf, dat format), 데이터를 무선으로 다운로드 할 수 있다.
또한, 무선 데이터 통신과 상관없이 상기 컴퓨터의 USB 포트의 전원을 이용하여 2차 측 무선 충전 모듈이 내장된 휴대용 단말기를 부하변조(Load regulation)를 통하여 ID를 발생하고, 1차 측 충전모듈에서 ID를 인식하고, 2차 측 정류단 전압을 항상 정전압 제어를 할 수 있도록 1차 측 주파수를 통하여 전력제어를 구현할 수 있으며, 상기 무접점 충전기는 소비전력을 최소화하여 충전칩의 온도 상승을 억제할 수 있어 복잡하고 가격이 비싼 스위칭 충전용 IC를 사용하지 않고 리니어 충전용 IC를 사용할 수 있으며, 또한 배터리 팩의 내부 공간을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 IrDA 송수신 모듈이 내장된 무접점 충전기를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 무접점 충전기(Wireless Charger)는 전원입력으로 컴퓨터나 노트북의 USB포트에 연결하면, 상기 무접점 충전기에 내장된 USB 통신프로토콜을 IrDA로 변환하는 컨트롤러와 IrDA 컨트롤러, 그리고 IrDA 트랜시버를 통하여 PC 또는 노트북으로부터 저장된 음악, 동영상, 데이터 등을 연동하여 휴대용 단말기(휴대폰, PDA, PMP, DMB단말기, MP3 등)와 데이터를 무선으로 상호 교환할 수 있고, 전력 전송을 비접촉 분리형 변압기를 이용하여 상기 휴대용 단말기로 에너지를 전달하여 배터리를 충전한다.
상기 무접점 충전기에 내장된 IrDA 포트와 상기 휴대용 단말기의 IrDA포트를 일치시켜 2차 측 무선 충전모듈이 내장된 휴대용 단말기를 상기 무접점 충전기에 근접시키면, 상기 무접점 충전기는 자동으로 컴퓨터 본체와 동기화되어 쌍방이 적 외선 통신이 가능하여 USB가 자동으로 접속되고, 휴대용 단말기의 저장매체 폴더가 팝업 되어 음악(MP3 format), 동영상(avi, asf, dat format) 등 데이터를 무선 다운로드 할 수 있다.
상기 무접점 충전기는 무선 데이터 통신과 상관없이 컴퓨터의 USB 포트의 전원을 이용하여 2차측 무선 충전 모듈이 내장된 휴대용 단말기를 부하변조(Load regulation)를 통하여 ID를 발생하고 1차 측 충전모듈에서 ID를 인식하고, 2차 측 정류단 전압을 항상 정전압 제어를 할 수 있도록 1차 측 주파수를 통하여 전력제어를 구현할 수 있으며, 소비전력을 최소화하여 충전칩과 배터리의 표면 온도 상승을 억제함으로써 복잡하고 가격이 비싼 스위칭 충전용 IC를 사용하지 않고 리니어 충전용 IC를 사용할 수 있으며, 또한 리니어 충전용 IC를 사용하여 공간이 적게 차지하기 때문에 배터리 팩의 내부 공간을 확보하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무접점 충전기에 내장된 IrDA 포트와 휴대용 단말기와 적외선 통신 방식과 전력을 전달하는 무접전 충전기의 구성도이다.
도 1과 도 3의 차이점은, 도 1은 1차측 코일과 2차측 코일끼리 통신하여 USB 포트로 연결시키는 방식이고, 도 2는 1차측 충전기에 내장된 IrDA 모듈과 휴대용 단말기(예:휴대폰)에 내장된 IrDA 모듈끼리 통신하는 방식이다.
즉, 도 3은 도 1과 비교하면, 상기 무접점 충전기는 USB-to-IrDA 드라이버 회로(2b), 및 휴대폰에 내장된 IrDA 회로(20b)에 차이점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무접점 충전기에 내장된 IrDA 포트와 휴대용 단말기와 적외선 통신 방식과 전력을 전달하는 무접전 충전기는, USB 커넥터(USB Connector)(1), USB-to-IrDA 드라이버 회로(USB to IrDA Control Block)(2b), 메인 CPU(MPU 블록)(3), 부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block)(4), LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter)(5), 1차측 코일(6), 2차측 코일(7), 바이메탈(Bimetal)(8), 먼지 및 냄새 감지 센서(Dust & Smell Sensor Circuit)(9), 이온 발생 장치(Ionizer High voltage drive circuit Control Block)(10), 전류 피드백 회로(Current sensing block)(11), 온도 감지 회로(Thermal Protection Safety Block)(12), 및 2차측 신호 피드백 회로(13)를 포함한다.
상기 휴대용 단말기에 내장된 2차측 코일(7)은 상기 휴대용 단말기의 풀브릿지 정류 회로(Rectification Block)(14)와 연결된다.
상기 휴대용 단말기의 배터리 팩(Wireless charge-enabled Battery Pack)은 ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능, 신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block)(15), 충전 회로(Charge Management Block)(16), 배터리 용량 체크 회로(Fuel Gauge Control Block)(17), 배터리 보호 회로(Prototection Control Block)(18), PTC와 배터리(19), 및 휴대폰에 내장된 IrDA 회로(20b)를 포함한다.
(2) 이물질 감지 기능
도 4는 무접점 충전기에서 24핀 커넥터를 사용하는 충전기, 어댑터, USB 포트를 입력으로 사용하는 실시예를 나타낸 도면이다.
이종의 금속체가 상기 무접점 충전기에 올려졌을 때, 유도 기전력에 의하여 상기 금속체가 와전류에 의한 손실이 열로 발생하여 과열이 되는 현상이 발생된다. 이러한 현상은 유도기전력을 이용한 무접점 충전기의 안정성에 가장 큰 영향을 미치는 문제로 인식되어 왔다. 그러므로, 동전, 금속펜, 가위, 등 생활 속의 모든 금속체를 인식하여 전력을 차단하여 과열의 위험으로부터 안전장치를 반드시 구비하여야만 한다.
1차 측 코어에서 2차 측 코어에 전력을 전달시키는 수단은 반파 또는 전파형 직렬/병렬 공진형 컨버터를 사용하여 LC공진을 시켜 전류를 정현파로 만들어 유도결합에 의해 2차 측에 전력을 전달하게 된다. 이때, 스위칭 주파수는 공진주파수 보다 높게 설정하여 소프트 스위칭이 되도록 한다. 1차 측 코어에서 일정한 인터벌(interval)을 두고 아주 짧은 시간 동안 PWM펄스를 인가하여 이물질이 올려져 있는지를 감지하는 매카니즘을 사용한다. 무부하시, 스위칭 주파수와 전류의 위상이 항상 90도를 이루는데, 이물질이 근접시키면 자기 인덕턴스의 변화에 의해 전류의 위상이 변화되고, 이 위상차의 레벨에 따라 이물질의 정도를 인식하며 전력을 인가하여 일정시간 동안 ID를 체크하여 궤환된 ID 신호가 감지되지 않거나 상이한 ID가 인식이 되면, 이물질로 인식하여 무접전 충전기 시스템을 shut-down 시켜 안정성을 확보한다.
또한, 충전 중 이물질 감지는 복잡한 기술이 요구되는데 충전이 되면서 전력 은 점점 떨어지게 되어 있다. 이 전력 곡선에 히스테리시스를 두어 이물질이 올려졌을 때, 히스테리시스 구간을 넘어가면 이물질로 인식하여 shut-down시키는 알고리즘이 사용하여 구현하였다.
본 발명은 상기 무접점 충전기의 안전장치와 무선충전용 모듈이 내장된 배터리 팩의 안전성 및 배터리 상태 감시기능을 갖춘 무선 충전 솔루션을 제공한다.
상기 무접점 충전기는 기본적으로 코일의 온도와 구동 칩의 온도를 검출하여 상시 온도가 45도 이상일 경우, Shut-down시키는 기능과 과전류, 과전압에 대한 보호 기능을 칩에 내장하고, 또한 퓨즈(Fuse)를 내장하여 과전류를 차단한다. 그리고, 상기 무접점 충전기는 모든 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 바이메탈(Bimetal)을 삽입하여 코어가 과열되었을 때 끊을 수 있도록 삽입하여 안전장치를 확보하였다.
배터리 팩 내부의 안전장치는 충전회로에 내장된 온도센서가 있어서 외부에 연결된 NTC가 온도변화에 따라 저항값이 변동되어 분배된 전압을 피드백 받아, 기 설정된 온도 이상이 되면 충전을 차단하는 기능을 내장하고 있다. 또한, PCM이라는 보호회로에 의해 과전류, 과전압, 과방전, 단락 등으로부터 배터리를 보호하고 PTC 또는 바이메탈(Bimetal)을 사용하여 과전류와 온도에 의해 차단되어 배터리를 보호한다. 그리고, 배터리 팩에 내장된 ID 칩에서 충전 중 배터리 내부의 오동작이 발생했을 경우, 상기 무접점 충전기에 로드 레귤레이션을 통해 신호를 전송하고, 상기 무접점 충전기에서 FSK를 통해 신호를 받아서 스위칭을 차단하여 전력공급을 중단하는 메커니즘을 가진다. 상기 무접점 충전용 배터리 팩이 상기 무접점 충전기에 올려지면 배터리 팩에 내장된 ID칩이 동작하여 무부하 상태에서 로드 레귤레이션을 하여 충전 스타트 ID를 무접점 충전기에 전송하고, 상기 무접점 충전기는 그 신호를 피드백 받아서 ID가 일치하는지 확인하고 일치하면 풀 파워모드로 전력을 배터리 팩에 공급한다. 동시에 부가적인 음이온 발생기능이나 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되고, LCD 디스플레이 장치에 충전이 되고 있다는 표시가 나타난다. 그리고, 배터리 팩이 만충전이 되면, 충전용 IC에서 출력된 만충전 신호를 ID칩에서 받아서 만충전 ID를 상기 무접점 충전기에 로드 레귤레이션을 통하여 전송하고, 이 신호를 피드백 받아 배터리 팩이 충전이 완료되었다는 것을 디스플레이 장치를 통하여 표시한다.
(3) 충전기, 어댑터, USB 포트를 입력으로 하는 24핀 커넥터를 사용하는 무접점 충전기
24핀 표준 커넥터를 사용하여 여행용 충전기가 꽂힐 경우, 1번 핀에 할당된 특정 ID저항을 통해 항상 4.2V를 21, 22번 핀을 통해 입력 받고, 어댑터가 꽂힐 경우 4, 5번 핀을 통해 전원을 입력 받고, USB 포트에 꽂힐 경우 16번 핀을 통해 전원을 입력 받을 수 있으며, 상기 무접점 충전기는 입력전원이 4V에서 5.5V에서 동작 가능하다.
상기 24핀 표준 커넥터를 사용하는 어댑터를 사용하여 2개의 휴대용 단말기를 동시에 충전시킬 수 있는 도킹 스테이션을 구성하여 상기 무접점 충전기를 2개 연결하여 각각 휴대용 단말기 2대를 동시에 충전시킬 수 있다.
여기서 강조해야 될 것은 1) 일반적으로 비접촉 변압기의 경우 기존 변압기와 달리 큰 공극을 갖기 때문에 자화인덕턴스는 공극이 없는 변압기에 비해 상대적으로 작고, 누설인덕턴스는 상대적으로 크기 때문에 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용했을 경우 부하 변화에 대한 많은 순환전류가 흐르는 단점을 가지게 된다. 뿐만 아니라 2차측 정류다이오드의 연속적인 전류에 의해 다이오드의 역 회복 특성에 따른 스위칭 손실이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 비접촉 변압기용 풀브릿지 LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(5)를 적용하여 스위칭 주파수는 공진주파수보다 낮은 주파수에서 동작하여 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용한 경우보다 순환전류를 많이 줄일 수 있고, 2차 측 정류다이오드에 불연속 전류가 흐르기 때문에 다이오드의 스위칭 손실을 줄일 수 있는 장점을 가진다.
1차측 코일과 2차측 코일은 원형, 사각 등 모든 형태의 다양한 코어가 사용될 수 있다.
(4) 2차 측 코어를 내장하는 방법에 따른 무접점 충전용 배터리 팩을 제조하는 구성 방법
(가) 하드팩 : 2차 측 코어와 자기장 차폐 실드, 정류회로, 충전회로(스위칭 또는 리니어 충전 회로), 무선 통신 ID 인식 회로, 보호회로, 배터리로 구성된다.
도 5는 2차측 코어를 내장하는 방법에 따른 무접점 충전용 배터리 팩(하드팩:올인원 배터리팩)의 구성도이다.
올인원 배터리팩은 2차 측 코어(코일 또는 코어방식 포함)(31), 정류회로(Rectification Block)(32), LDO+ID(TX, RX통신)+FET 드라이브+배터리 충전 상태 입력(Empty, Full 신호) 기능+오실레이터+충전회로 enable 또는 disable할 수 있는 포트를 내장한 어댑터 제어 블록(Adaptor Control Block)(33), 배터리 보호회로(PCM)(34), PTC와 배터리 블록(35), 충전회로(36), 휴대폰과 연결되는 단자(37)를 포함한다.
(나) 내장형 배터리 팩
상기 휴대용 단말기는 케이스 커버에 2차측 코어와 자기장 차폐 실드를 내장하고(코어를 커버에 사출 성형하거나 보호 케이스를 만들어서 초음파 융착하는 방법 사용), 휴대용 단말기와 연결될 수 있는 단자를 만들어 이 단자를 통하여 연결된 휴대용 단말기의 내장 회로에 정류회로, 무선 ID 인식회로를 부가하고, 상기 휴대용 단말기에 내장된 DC/DC 컨버터와 충전회로를 그대로 사용하여 내장된 배터리팩과 연결된 단자를 통하여 충전한다.
상기 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩은, 2차측 코어와 자기장 차폐 실드, 정류회로, 무선 통신 ID인식회로, 보호회로, 배터리를 내장하고, 상기 휴대용 단말기와 정류회로 출력, 접지, 배터리 양극, 충전상태 핀 등의 연결 단자를 만들고 휴대용 단말기에 내장된 DC/DC 컨버터와 충전회로를 그대로 사용하여 배터리와 연결된 단자를 통하여 충전한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 휴대폰에 적용 가능한 무접점 충전용 세미 이너팩은 2차 측 코어(코일 또는 코어방식 포함)(41), 정류회로(Rectification Block)(42), LDO+ID(TX, RX통신)+FET 드라이브+배터리 충전 상태 입력(Empty, Full 신호) 기능+오실레이터+충전회로 enable 또는 disable할 수 있는 포트를 내장한 어댑터 제어 블록(Adapter Control Block)(43), 배터리 보호회로(PCM)(44), PTC와 배 터리 블록(45), GSM 휴대폰에 내장된 DC/DC 컨버터(46), 및 GSM휴대폰에 내장된 충전회로(47)를 포함한다.
여기서, 상기 휴대폰이라고 명칭함은 휴대폰에 DC/DC컨버터와 충전회로가 내장된 휴대 전화기(예:GSM 휴대폰)를 말한다.
무접점 충전기에 무접점 충전용 세미 이너팩을 내장한 GSM 휴대폰을 올려놓으면 무접점 충전기에서 전력을 발생시켜서 2차 측 배터리에 전력을 전송한다.
2차 측 배터리는 2차 측 코어(41)에서 AC 전력을 받아서 정류회로(42)에서 정류를 하여 DC로 만들고, 어댑터 제어 블록(43)에서 RXD핀을 통해 전압이 5.5V이상이면 TXD핀을 통해 상기 무접점 충전기에 전력을 줄이기 위한 Power save 코드를 발생시켜 전달하고, 2차 측 전력이 5V 정도로 파라미터(주파수)를 조절한다. 이 경우를 반복하여 2차 측이 최적의 전압 조건(5V)이 되면 ID를 발생시키고, 무접점 충전기의 ID와 일치하면 상기 무접점 충전기에서 전력을 발생시킨다. 그렇지 않으면, 전력을 차단하고 절전 모드로 들어가거나 이물질이 올려졌을 경우 ID를 발생시키지 않기 때문에 에러를 발생시켜 전력을 차단한다.
도 7은 제1 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 탑면 배치)이다.
제1 실시예에 따른 상기 무접점 충전용 내장형 배터리 팩은 A/S 라벨(111), 상부 케이스(Top case)(112), 무접점 충전용 PCB 보드(113), (-)Ni-Plate(114), PTC 또는 바이메탈(115), 리드선(116), (+)Ni-Plate(117), 보조 케이스(118), Nomax 테이프(119), 정류부 보드(120), 셀(121), 2차측 코일(122), 하부 케이스(Bottom case)(123), 및 라벨(124)을 구비한다.
도 8은 제2 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 탑면 배치)이다.
제 2실시예에 따른 상기 무접점 충전용 내장형 배터리 팩은 A/S 라벨(211), 상부 케이스(Top case)(212), 무접점 충전용 PCB 보드(213), (-)Ni-Plate(214), PTC 또는 바이메탈(215), 리드선(216), (+)Ni-Plate(217), 보조 케이스(hot melt 방식으로 충진할 수 있음)(218), Nomax 테이프(219), 연결 보드(220'), 셀(221), 2차측 코일(222), 하부 케이스(Bottom case)(223), 및 라벨(224)을 구비한다.
도 9는 제3 실시예에 따른 무접점 충전용 내장형 배터리 팩 조립도(회로기판 측면 배치)이다.
제3 실시예에 따른 상기 무접점 충전용 내장형 배터리 팩은 A/S 라벨, 상부 케이스(Top case)(312), 무접점 충전용 PCB 보드(313), (-)Ni-Plate(314), PTC 또는 바이메탈(315), 리드선(316), (+)Ni-Plate(317), 보조 케이스(hot melt 방식으로 충진할 수 있음)(318), Nomax 테이프(319), 연결 보드(320), 셀(321), 2차측 코일(322), 하부 케이스(Bottom case)(323), 및 라벨(324)을 구비한다.
도 10은 무선 전력 수신 모듈을 가진 배터리 팩의 구성도이다.
코일, 파인메탈, 박막알루미늄(호일 등), 리튬이온 또는 리튬폴리머로 된 배터리팩은 자기장을 100% 차단하기 위해 박막알루미늄을 넣어서 셀에 영향이 없도록 하여 셀의 사이클이 500회까지 충방전 가능하다. 여기서, 코일의 형상은 모든 형태의 코일을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기 및 이를 이용한 휴대용 단말기는 TC, TA, PC의 USB Port의 출력을 전원 입력으로 하는 유도기전력을 이용한 무접점 전력 전송에 의해 휴대용 단말기(휴대폰, PDA, MP3 player, DAB 또는 DMB 단말기, PMP(Portable Music Player), Handheld 단말기 등)와 컴퓨터(PC)간 무선 데이터 통신과 무선 충전을 동시에 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 무접점 충전기는 충전하고자 하는 휴대용 단말기의 배터리 팩(2차측 무선충전 모듈이 내장된 팩) 이외의 다른 금속 이물질이 올려졌을 때, 이를 감지하여 차단시킬 수 있는 이물질 감지 기능과, 휴대용 단말기의 배터리 팩을 인식하여 충전상태를 인식할 수 있는 식별기능을 가지며, 과부하와 온도 프로텍션 기능을 제공하는 효과가 있다.
Claims (25)
- 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기가 구비되고, 상기 무접점 충전기와 무선 데이타 통신 및 전력 전송이 가능한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서,상기 무접점 충전기(Wireless Charger)는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터;상기 컴퓨터, 노트북과 상기 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB 드라이버 회로;상기 무접점 충전기의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록);부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block);LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter);FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어가 포함되어 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일;상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈;상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서;음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치;상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로;충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 배터리 팩은,ID와 이물질 감지, 충전 상태 피드백 충전 회로 on off 기능, 신호-to-USB 변환 기능이 있는 제어회로(Adaptor Control Block), 충전 회로(Charge Management Block), 배터리 용량 체크 회로(Fuel Gauge Control Block), 배터리 보호 회로(Protection Control Block), PTC와 배터리, 및 휴대폰에 내장된 USB 회로가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 제 1 항에 있어서,상기 무접점 충전기는,상기 컴퓨터(PC), 노트북으로부터 저장된 음악, 동영상, 데이터를 상기 USB 커넥터, 상기 USB 드라이버 회로 및 상기 메인 CPU(MPU 블록)를 사용하여 상기 1차 측 코일에 신호를 합성하여 무선으로 전송하면, 상기 휴대용 단말기에 내장된 상기 배터리 팩의 2차 측 코일에서 전송된 신호를 주파수 편이 방식(FSK)를 통하여 신호를 분리하고, 수신된 신호의 데이타를 상기 휴대용 단말기의 저장매체에 유선 USB 컨트롤러를 통하여 저장하도록 구비되며,상기 1차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비되고,상기 2차 측 코일은 FPCB, PCB, Coil, Ferrite core 중 어느 한 가지로 구성된 분리형 변압기로 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 무접점 충전기는 충전하고자 하는 상기 휴대용 단말기의 배터리 팩(2차측 무선충전 모듈이 내장된 팩) 이외의 금속 이물질이 올려졌을 때, 금속 이물질을 감지하는 이물질 감지 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 제 1 항에 있어서,상기 무접점 충전기는, 코일의 온도와 구동 칩의 온도를 검출하여 상시 온도가 45도 이상일 경우, Shut-down시키도록 구비되고, 과전류, 과전압에 대한 보호 기능을 칩에 내장하며, 퓨즈(Fuse)를 내장하여 과전류를 차단하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 배터리 팩 내부의 안전장치가, 충전회로에 내장된 온도센서가 구비되어 외부에 연결된 NTC가 온도변화에 따라 저항값이 변동되어 분배된 전압을 피드백 받아, 기 설정된 온도 이상이 되면 충전을 차단하는 기능이 내장되고, PCM 보호회로에 의해 과전류, 과전압, 과방전, 단락으로부터 배터리를 보호하고, PTC 또는 바이메탈을 사용하여 과전류와 온도에 의해 차단되어 배터리가 보호되도록 하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 배터리 팩은 내장된 ID 칩에서 충전 중 배터리 내부의 오동작이 발생했을 경우 상기 무접점 충전기에 로드 레귤레이션을 통해 신호를 전송하고, 상기 무접점 충전기는 FSK를 통해 상기 배터리 팩으로부터 신호를 받아 스위칭을 차단하여 전력공급을 중단하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 제 1 항에 있어서,상기 배터리 팩은 만충전이 되면, 충전용 IC에서 출력된 만충전 신호를 ID칩에서 받아서 만충전 ID를 상기 무접점 충전기에 로드 레귤레이션을 통하여 전송하고,상기 무접점 충전기는 상기 배터리 팩으로부터의 신호를 피드백 받아 상기 배터리 팩이 충전이 완료되었다는 것을 LCD 디스플레이에 표시하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 제 1 항에 있어서,상기 1차측 코일과 상기 2차측 코일은 원형 또는 사각 형태의 코어로 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 배터리 팩은, A/S 라벨, 상부 케이스(Top case), 무접점 충전용 PCB 보드, (-)Ni-Plate, PTC 또는 바이메탈, 리드선, (+)Ni-Plate, 보조 케이스, Nomax 테이프, 정류부 보드, 셀, 2차측 코일, 하부 케이스(Bottom case), 및 라벨을 구비하는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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- 무선 데이타 통신과 전력 전송이 가능한 무접점 충전기가 구비되고, 상기 무접점 충전기와 무선 데이타 통신 및 전력 전송이 가능한 휴대용 단말기를 포함하여 이루어지는 무접점 충전 시스템에 있어서,상기 무접점 충전기는 컴퓨터, 노트북의 USB 포트로 연결하기 위한 USB 커넥터;상기 컴퓨터, 노트북과 USB 커넥터와 연결되어, 음악, 동영상, 데이타를 수신받아 USB-to-IrDA 프로토콜로 에뮬레이션하기 위한 USB-to-IrDA 드라이버 회로;상기 무접점 충전기(Wireless Charger)의 내부 소자를 제어하기 위한 메인 CPU(MPU 블록);부츠트랩 게이트 드라이버(Bootstrap Gate Driver)를 포함하는 FET 구동 드라이브 회로(Gate Drive Block);LLC 풀브릿지 직렬 공진 컨버터(LLC Full-bridge Serial Resonator Converter);FPCB, PCB, 코일, 페라이트 코어로 구성된 분리형 변압기로 구비되어, 상기 메인 CPU(MPU 블록)의 제어에 따라 신호를 합성하여 무선으로 전송하여 휴대용 단말기에 내장된 배터리 팩의 2차측 코일로 전송하기 위한 1차측 코일;상기 무접점 충전기 내부의 칩의 기능이 마비되었을 때, C-L 공진부에 직렬로 삽입되고, 상기 1차측 코일이 과열되었을 때 끊을 수 있도록 구비되는 바이메탈;상기 무접점 충전기의 먼지 및 냄새를 감지하기 위한 먼지 및 냄새 감지 센서;음이온을 발생기능과 세균 박멸을 위한 향균 스프레이가 분사되도록 위한 이온 발생 장치;상기 휴대용 단말기의 배터리 팩에 내장된 2차측 무선 충전 모듈과 부하 변조(Load regulation)를 통하여 1차측 코일의 충전 모듈에서 상기 배터리팩의 ID를 인식하고, 상기 배터리 팩의 2차측 정류단의 전압을 항상 정전압으로 제어할 수 있도록 1차측 주파수 자동 가변 알고리즘을 통하여 전류 피드백에 의한 안정적인 전력 제어를 하기 위한 전류 피드백 회로;충전 칩의 온도를 감지하기 위한 온도 감지 회로; 및상기 배터리 팩의 2차측 코일의 신호를 피드백하기 위한 2차측 신호 피드백 회로가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 하는 무접점 충전 시스템.
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| TW201029292A (en) | Battery charging apparatus |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060707 |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20070829 Patent event code: PE09021S01D |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20080218 Patent event code: PR07011E01D |
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