KR20130016251A

KR20130016251A - 무선 전력 시스템 내의 디바이스들의 검출 및 보호

Info

Publication number: KR20130016251A
Application number: KR1020127026147A
Authority: KR
Inventors: 젠 닝 로우; 아담 에이 머드릭; 세르지오 피 에스트라다
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-03-11
Also published as: CN105071446A; US9106086B2; JP2013523067A; CN102792546B; US9935502B2; WO2011113029A2; US20150340906A1; CN102792546A; WO2011113029A3; US20110221388A1; CN105071446B; JP2017060403A; JP2014223012A; KR101809289B1; EP2545628A2; EP2545628B1

Abstract

예시적인 실시형태들은 비-규격 디바이스들로의 전력 전송을 검출하여 제한하는 것에 관한 것이다. 방법은 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 것을 포함할 수도 있다. 이 방법은 또한 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 것을 포함할 수도 있다.

Description

무선 전력 시스템 내의 디바이스들의 검출 및 보호 {DETECTION AND PROTECTION OF DEVICES WITHIN A WIRELESS POWER SYSTEM}

35 U.S.C. §119 하의 우선권 주장

본 출원은, "DETECTING AND PROTECTING NEAR FIELD COMMUNICATION CARDS FOR WIRELESS POWER SYSTEM" 인 발명의 명칭으로 2010년 3월 11일자에 출원되어, 이의 개시물이 본원에 전체적으로 참조로 포함된, 미국 가특허출원 제 61/313,048 호; 및 "DETECTING AND PROTECTING NEAR FIELD COMMUNICATION CARDS FOR WIRELESS POWER SYSTEM" 인 발명의 명칭으로 2010년 4월 28일자에 출원되어, 이의 개시물이 본원에 전체적으로 참조로 포함된 미국 가특허출원 제 61/328,994 호에 대해, 35 U.S.C. § 119(e) 하의 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 무선 전력 송신기의 충전 영역에 의해, 하나 이상의 미승인된 디바이스들, 하나 이상의 근거리장 통신 디바이스들, 또는 이들의 조합을 검출하는 시스템들, 디바이스, 및 방법들에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명의 예시적인 실시형태들은 무선 전력 송신기의 충전 영역에 위치된, 하나 이상의 미승인된 디바이스들, 하나 이상의 근거리장 통신 디바이스들, 또는 이들의 조합으로의 무선 전력 전달을 제한하는 시스템들, 디바이스, 및 방법들에 관한 것이다.

송신기와 충전할 디바이스 사이의 공중 전력 송신을 이용하는 접근법들이 개발되고 있다. 이들은 대개 2개의 카테고리들로 나눠진다. 하나는 송신 안테나와, 방사된 전력을 수집하여 배터리에 충전을 위해 정류하는 충전할 디바이스 상의 수신 안테나 사이의 평면파 방사의 커플링 (또는, 원거리장 방사로 지칭됨) 에 기초한다. 안테나들은 커플링 효율을 향상시키기 위해 대개 공진 길이 정도이다. 이 접근법은 안테나들 사이의 거리에 따라 전력 커플링이 빨리 떨어진다는 사실에 문제가 있다. 따라서, 적정한 거리들 (예컨대, >l-2m) 에 걸친 충전이 어려워진다. 게다가, 시스템이 평면파들을 방사하기 때문에, 의도하지 않은 방사가, 필터링을 통해서 적절히 제어되지 않을 경우에, 다른 시스템들을 간섭할 수 있다.

다른 접근법들은 예를 들어, "충전" 매트 또는 표면에 내장된 송신 안테나와, 충전할 호스트 디바이스에 내장된 수신 안테나 및 정류 회로 사이의 유도 커플링 (inductive coupling) 에 기초한다. 이 접근법은 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 간격이 매우 가까워야 한다 (예컨대, mms) 는 단점을 갖고 있다. 이 접근법은 동일 영역에서 다수의 디바이스들을 동시에 충전하는 능력을 갖고 있지만, 이 영역은 일반적으로 작아서, 사용자는 그 디바이스들을 특정의 영역에 두어야 한다.

당업자가 알 수 있는 바와 같이, 동일 주파수에서 동작하고 있거나 또는 무선 전력 송신기로부터 전력을 획득할 수 있는 NFC 디바이스가, 무선 전력 송신기로부터 과도한 전력을 수신할 수도 있다. 과도한 전력을 수신하는 것은 NFC 디바이스의 바람직하지 않은 가열을 초래하여, 화재 위험이 있을지도 모른다. 더욱이, 루지 (rouge) 수신기가 무선 전력 송신기로부터 전력을 획득하려고 시도함으로써, 유효한 수신기로의 전력 전달에 영향을 미치고, 게다가, 무선 전력 시스템의 효율에 영향을 미칠 수도 있다. 무선 전력 시스템 내 디바이스들의 검출 및 아마도, 보호에 대한 요구가 존재한다.

도 1 은 무선 전력 전송 시스템의 간략화된 블록도를 나타낸다.
도 2 은 무선 전력 전송 시스템의 간략화된 개략도를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에서의 사용을 위한 루프 안테나의 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신기의 간략화된 블록도이다.
도 5 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수신기의 간략화된 블록도이다.
도 6 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기를 포함하는 무선 전력 시스템을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기의 부분의 회로도를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기의 부분의 블록도를 도시한다.
도 9 는 송신기의 충전 영역 내에 위치된 여러 디바이스들에 기인한, 송신기에 의해 검출될 때의 임피던스 응답을 도시하는 스미쓰 (Smith) 차트이다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 충전기의 표면에 가까운 "금지 (keep out)" 존 (zone) 을 포함하는 무선 전력 충전기를 도시한다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신기의 부분 및 수신기의 부분을 포함하는 시스템을 도시한다.
도 12 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 13 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 또 다른 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 14 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 여전히 또 다른 방법을 도시하는 플로우차트이다.

첨부 도면을 참조하여 아래에 개시하는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태들을 나타내려는 의도가 아니다. 본 설명에 걸쳐서 사용되는 용어 "예시적인" 은, "예, 인스턴스, 또는 예시로서 기능한 것"을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들에 비해 바람직하거나 또는 이점이 있는 것으로 해석되어서는 안된다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하려는 목적을 위해 구체적인 세부 사항들을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시형태들이 이들 구체적인 세부 사항들 없이도 실시될 수도 있음을 당업자들은 알 수 있을 것이다. 일부의 경우, 널리 공지된 구조 및 디바이스들은 본원에서 제시된 예시적인 실시형태들의 신규성을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 블록도 형태로 나타낸다.

용어 "무선 전력" 은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관되거나, 또는 아니면, 송신기와 수신기 사이에 물리적인 전기 도체들의 사용 없이 송신되는 임의 유형의 에너지를 의미하는 것으로 본원에서 사용된다.

도 1 은 본 발명의 여러 예시적인 실시형태들에 따른, 무선 송신 또는 충전 시스템 (100) 을 도시한다. 입력 전력 (102) 는 에너지 전송을 제공하기 위한 방사 필드 (106) 를 제공하는 송신기 (104) 에 제공된다. 수신기 (108) 은 방사 필드 (106) 에 커플링되며 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력 (110) 을 발생한다. 양자의 송신기 (104) 와 수신기 (108) 양측 모두는 거리 (112) 만큼 분리된다. 예시적인 일 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라서 구성되며, 수신기 (108) 의 공진 주파수 및 송신기 (104) 의 공진 주파수가 매우 가까울 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 손실들은 수신기 (108) 이 방사 필드 (106) 의 "근거리장" 에 배치되는 경우에 아주 작다.

송신기 (104) 는 또한 에너지 송신을 위한 수단을 제공하는 송신 안테나 (114) 를 포함하며, 수신기 (108) 는 또한 에너지 수신을 위한 수단을 제공하는 수신 안테나 (118) 를 포함한다. 송신 안테나 및 수신 안테나는 그들과 연관되는 애플리케이션들 및 디바이스들에 따른 사이즈로 형성된다. 언급한 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 전자기파에서의 대부분의 에너지를 근거리장으로 전파하는 대신, 송신 안테나의 근거리장에서의 에너지의 큰 부분을 수신 안테나에 커플링함으로써 일어난다. 이 근거리장에 있을 때, 송신 안테나 (114) 와 수신 안테나 (118) 사이에 커플링 모드가 발현될 수도 있다. 본원에서는, 이 근거리장 커플링이 일어날 수도 있는 안테나들 (114 및 118) 주변의 영역이 커플링-모드 영역으로서 지칭된다.

도 2 는 무선 전력 전송 시스템의 간략화된 개략도를 나타낸다. 송신기 (104) 는 발진기 (122), 전력 증폭기 (124) 및 필터 및 정합 회로 (126) 를 포함한다. 발진기는 조정 신호 (123) 에 응답하여 조정될 수도 있는 원하는 주파수에서 신호를 발생하도록 구성된다. 발진기 신호는 제어 신호 (125) 에 응답하는 증폭량으로 전력 증폭기 (124) 에 의해 증폭될 수도 있다. 필터 및 정합 회로 (126) 은 고조파들 또는 다른 원치않는 주파수들을 필터링 제거하여, 송신기 (104) 의 임피던스를 송신 안테나 (114) 에 정합하기 위해 포함될 수도 있다.

수신기 (108) 은 도 2 에 도시된 바와 같이 DC 전력 출력을 생성하여 배터리 (136) 에 충전하거나 또는 수신기 (미도시) 에 커플링된 디바이스에 급전하기 위해, 정합 회로 (132), 및 정류기 및 스위칭 회로 (134) 를 포함할 수도 있다. 정합 회로 (132) 는 수신기 (108) 의 임피던스를 수신 안테나 (118) 에 정합하기 위해 포함될 수도 있다. 수신기 (108) 및 송신기 (104) 는 별개의 통신 채널 (119) (예컨대, Bluetooth, 지그비 (zigbee), 셀룰러 등) 상에서 통신할 수도 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시형태들에 사용되는 안테나들은, 본원에서 "자기 (magnetic)" 안테나로서 지칭될 수도 있는 "루프" 안테나 (150) 로서 구성될 수도 있다. 루프 안테나들은 공심 (air core) 또는 물리적인 코어, 예컨대, 페라이트 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나들이 코어 근처에 배치된 이질적인 물리적 디바이스들에 좀더 용인될만 할 수도 있다. 더욱이, 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에의 다른 구성요소들의 배치를 가능하게 한다. 게다가, 공심 루프는 송신 안테나 (114) (도 2) 의 커플링된-모드 영역이 좀더 강력할 수도 있는 송신 안테나 (114) (도 2) 의 평면 내에의 수신 안테나 (118) (도 2) 의 배치를 좀더 용이하게 가능하게 할 수도 있다.

언급한 바와 같이, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 에너지의 효율적인 전송이 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 정합된 또는 거의 정합된 공진 동안에 일어난다. 그러나, 심지어 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 공진이 정합되지 않는 경우에도, 효율이 영향을 받을 수도 있지만, 에너지가 전달될 수도 있다. 에너지의 전송은, 송신 안테나로부터의 에너지를 자유 공간으로 전파하는 대신, 송신 안테나의 근거리장으로부터의 에너지를 이 근거리장이 확립되는 이웃에 존재하는 수신 안테나에 커플링함으로써 일어난다.

루프 또는 자기 안테나들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 루프 안테나에서의 인덕턴스는 일반적으로 단지 루프에 의해 생성된 인덕턴스이며, 반면, 원하는 공진 (또는, 공진에 가까운) 주파수에서 공진 구조들을 생성하기 위해 일반적으로 루프 안테나의 인덕턴스에 커패시턴스가 추가된다. 비한정적인 예로서, 공진 신호 (156) 를 발생하는 공진 회로를 생성하기 위해 안테나에 커패시터 (152) 및 커패시터 (154) 가 추가될 수도 있다. 따라서, 대직경 루프 안테나들에 있어, 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라, 공진을 유도하는데 요구되는 커패시턴스의 사이즈가 증가한다. 더욱이, 루프 또는 자기 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 영역이 증가한다. 물론, 다른 공진 또는 근사한 (near) 공진 회로들도 가능하다. 또 다른 비한정적인 예로서, 커패시터는 루프 안테나의 2개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 게다가, 당업자들은 송신 안테나들에 있어서, 공진 또는 근사한 공진 신호 (156) 이 루프 안테나 (150) 로의 입력일 수도 있음을 알 수 있을 것이다.

도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신기 (200) 의 간략화된 블록도이다. 송신기 (200) 는 송신 회로 (202) 및 송신 안테나 (204) 를 포함한다. 일반적으로, 송신 회로 (202) 는 송신 안테나 (204) 둘레에 근거리장 에너지의 발생을 초래하는 발진 신호를 제공함으로써, RF 전력을 송신 안테나 (204) 에 제공한다. 송신기 (200) 이 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있음에 유의한다. 일 예로서, 송신기 (200) 은 13.56 MHz 또는 6.78 MHz ISM 대역들 또는 468.75 KHz 에서 동작할 수도 있다.

예시적인 송신 회로 (202) 는 송신 회로 (202) 의 임피던스 (예컨대, 50 ohms) 를 송신 안테나 (204) 에 정합하는 고정된 임피던스 정합 회로 (206), 및 고조파 방출들을 수신기들 (108) (도 1) 에 커플링된 디바이스들의 자기-재밍 (self-jamming) 을 방지하는 레벨들까지 감소시키도록 구성된 저역 통과 필터 (LPF) (208) 를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태들은 다른 주파수들을 통과시키지만 특정의 주파수들을 감쇠시키는 노치 필터들을 포함하지만 이에 한하지 않는, 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수도 있으며, 측정가능한 송신 메트릭들, 예컨대 안테나로의 출력 전력 또는 전력 증폭기에 의해 인출되는 DC 전류에 기초하여 변화될 수 있는 적응적 (adaptive) 임피던스 정합을 포함할 수도 있다. 송신 회로 (202) 는 또한 발진기 (212) 에 의해 결정되는 RF 신호를 구동하도록 구성된 전력 증폭기 (210) 을 더 포함한다. 송신 회로는 별개의 디바이스들 또는 회로들로 이루어질 수도 있거나, 또는 대안적으로, 통합된 어셈블리로 이루어질 수도 있다. 송신 안테나 (204) 로부터 출력된 예시적인 RF 전력은 대략 2.5 내지 5.0 Watts 일 수도 있다.

송신 회로 (202) 는 또한 특정의 수신기들에 대한 송신 위상들 (또는, 듀티 사이클들) 동안 발진기 (212) 를 인에이블하고, 발진기의 주파수 또는 위상을 조정하고, 그들의 부착된 수신기들을 통해서 이웃하는 디바이스들과 인터페이스하기 위한 통신 프로토콜을 구현하기 위해, 출력 전력 레벨을 조정하는 제어기 (214) 를 포함한다. 당업계에 널리 알려져 있는 바와 같이, 송신 경로에서의 관련 회로 및 발진기 위상의 조정은 특히, 한 주파수로부터 또 다른 주파수로 전이하고 있을 때에, 대역외 방출들의 감소를 가능하게 한다.

송신 회로 (202) 는 또한 송신 안테나 (204) 에 의해 발생되는 근거리장 부근에서 활성 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하는 부하 감지 회로 (216) 을 포함할 수도 있다. 일 예로서, 부하 감지 회로 (216) 은 송신 안테나 (204) 에 의해 발생되는 근거리장 부근에서 활성 수신기들의 존재 또는 부재에 영향을 받는 전력 증폭기 (210) 으로 흐르는 전류를 모니터링한다. 전력 증폭기 (210) 상의 로딩 (loading) 에 대한 변화들의 검출은, 에너지를 전달하기 위해 발진기 (212) 를 인에이블하여 활성 수신기와 통신할지 여부를 결정할 때에 사용을 위해서, 제어기 (214) 에 의해 모니터링된다.

송신 안테나 (204) 는 Litz 와이어로, 또는 저항 손실들을 낮게 유지하도록 선택되는 두께, 폭 및 금속 유형을 갖는 안테나 스트립으로서 구현될 수도 있다. 종래의 구현에서, 송신 안테나 (204) 는 일반적으로 더 큰 구조들, 예컨대, 테이블, 매트, 램프 또는 다른 다소 덜한 휴대형 구성과의 결합을 위해 구성될 수 있다. 따라서, 송신 안테나 (204) 는 일반적으로 실제적인 치수가 되도록 하기 위해서 "권취들 (turns)" 을 필요로 하지 않을 것이다. 송신 안테나 (204) 의 예시적인 구현은 "전기적으로 작을" (즉, 파장의 분수) 수도 있으며, 커패시터들을 이용하여 공진 주파수를 정의함으로써, 더 낮은 사용가능한 주파수들에서 공진하도록 동조될 수도 있다. 송신 안테나 (204) 가 직경, 또는 사각형 루프인 경우 변 (side) 의 길이에 있어, 수신 안테나 보다, 더 클 수도 있는 (예컨대, 0.50 meters) 예시적인 애플리케이션에서, 송신 안테나 (204) 는 적정한 커패시턴스를 획득하기 위해 다수의 권취들 (turns) 을 반드시 필요로 하지는 않을 것이다.

송신기 (200) 은 그 송신기 (200) 과 연관될 수도 있는 수신기 디바이스들의 소재 (whereabouts) 및 상태에 관한 정보를 수집하고 추적할 수도 있다. 따라서, 송신기 회로 (202) 는 제어기 (214) (또한, 본원에서 프로세서로도 지칭됨) 에 접속되는, 존재 검출기 (280), 밀폐된 (enclosed) 검출기 (290), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 제어기 (214) 는 존재 검출기 (280) 및 밀폐된 검출기 (290) 로부터의 존재 신호들에 응답하여 증폭기 (210) 에 의해 전달되는 전력의 양을 조정할 수도 있다. 송신기는 예를 들어, 빌딩에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환하기 위해 AC-DC 변환기 (미도시) 과 같은 다수의 전력 소스들을 통해서, 종래의 DC 전력 소스를 송신기 (200) 에 적합한 전압으로 변환하기 위해 DC-DC 변환기 (미도시) 를 통해서, 또는 종래의 DC 전력 소스 (미도시) 로부터 직접 전력을 수신할 수도 있다.

비한정적인 예로서, 존재 검출기 (280) 은 송신기의 커버리지 영역에 삽입되는 충전할 디바이스의 초기 존재를 감지하는데 이용되는 모션 검출기일 수도 있다. 검출 후, 송신기가 턴온될 수도 있으며, 디바이스에 의해 수신된 RF 전력은 Rx 디바이스 상의 스위치를 미리 결정된 방법으로 토글하고, 결국, 송신기의 구동 지점 임피던스에 대한 변화들을 초래하는데 이용될 수도 있다.

또 다른 비한정적인 예로서, 존재 검출기 (280) 은 예를 들어, 적외선 검출, 모션 검출, 또는 다른 적합한 수단들에 의해 인간을 검출하는 것이 가능한 검출기일 수도 있다. 일부 예시적인 실시형태들에서, 송신 안테나가 특정의 주파수에서 송신할 수도 있는 전력의 양을 제한하는 규정들이 있을 수도 있다. 일부의 경우, 이들 규정들은 전자기 방사선으로부터 인간들을 보호하려고 의도된 것이다. 그러나, 송신 안테나들이 예를 들어, 차고들, 작업 현장들, 상점들 및 기타 등등과 같은, 인간들에 의해 점거되지 않거나, 또는 인간들에 의해 덜 빈번하게 점거되는 영역들에 배치되는 환경들이 있을 수도 있다. 이들 환경들은 인간들이 없으면, 송신 안테나들의 전력 출력을 통상적인 전력 제한 사항들 규정들 보다 위로 증가시키는 것이 허용될 수도 있다. 즉, 제어기 (214) 는 인간 존재에 따라서 송신 안테나 (204) 의 전력 출력을 규정 레벨 이하로 조정하고, 인간이 송신 안테나 (204) 의 전자기장으로부터 규정 거리 밖에 있을 때 송신 안테나 (204) 의 전력 출력을 그 규정 레벨 위의 레벨로 조정할 수도 있다.

비한정적인 예로서, 밀폐된 검출기 (290) (또한, 본원에서 밀폐된 구획 검출기 또는 밀폐된 공간 검출기로도 지칭될 수도 있음) 은 엔클로저 (enclosure) 가 폐쇄 또는 개방 상태에 있는 시점을 결정하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수도 있다. 송신기가 밀폐된 상태에 있는 엔클로저에 있을 때, 송신기의 전력 레벨이 증가될 수도 있다.

예시적인 실시형태들에서, 송신기 (200) 이 무한정으로 유지되지 않는 방법이 사용될 수도 있다. 이 경우, 송신기 (200) 은 사용자-결정된 시간량 이후에 정지하도록 프로그래밍될 수도 있다. 이 피쳐는, 그의 둘레에 있는 무선 디바이스들이 완전히 충전된 후에, 송신기 (200), 특히 전력 증폭기 (210) 이 오랫동안 동작하는 것을 방지한다. 이 이벤트는 디바이스가 완전히 충전된 리피터 (repeater) 또는 수신 코일로부터 전송된 신호를 검출하는 회로의 고장에 기인할 수도 있다. 또 다른 디바이스가 그 둘레에 위치되는 경우에 송신기 (200) 가 자동적으로 정지하는 것을 방지하기 위해, 송신기 (200) 자동 정지 (automatic shut off) 피쳐는 오직 그 둘레에서 검출되는 부족한 모션의 설정된 기간 이후에만 활성화될 수도 있다. 사용자는 휴지 시간 간격을 결정하고, 원하는 대로 충전할 수도 있다. 비한정적인 예로서, 시간 간격은 그 디바이스가 초기에 완전히 충전되어 있다는 추정 하에서 특정 유형의 무선 디바이스를 완전히 충전하는데 요구되는 시간 간격보다 더 길 수도 있다.

도 5 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수신기 (300) 의 간략화된 블록도이다. 수신기 (300) 은 수신 회로 (302) 및 수신 안테나 (304) 를 포함한다. 수신기 (300) 은 또한 수신된 전력을 제공하기 위해 디바이스 (350) 에 커플링한다. 수신기 (300) 이 디바이스 (350) 의 외부에 있는 것으로 도시되지만 디바이스 (350) 에 통합될 수도 있음에 유의한다. 일반적으로, 에너지는 수신 안테나 (304) 로 무선으로 전파된 후, 수신 회로 (302) 를 통해서 디바이스 (350) 에 커플링된다.

수신 안테나 (304) 는 송신 안테나 (204) (도 4) 와 동일한 주파수에서 또는 지정된 범위의 주파수들 내에서 공진하도록 동조된다. 수신 안테나 (304) 는 송신 안테나 (204) 와 유사하게 치수화되거나 또는 연관된 디바이스 (350) 의 치수들에 기초하여 다른 사이즈로 형성될 수도 있다. 일 예로서, 디바이스 (350) 은 송신 안테나 (204) 의 직경 또는 길이보다 더 작은 직경 또는 길이 치수를 갖는 휴대형 전자 디바이스일 수도 있다. 그러한 예에서, 수신 안테나 (304) 는 동조 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 안테나의 임피던스를 증가시키기 위해, 다중-권회 안테나로서 구현될 수도 있다. 일 예로서, 수신 안테나 (304) 는 안테나 직경을 최대화하고 수신 안테나의 루프 권회 (즉, 권취) 의 횟수 및 권취간 (inter-winding) 커패시턴스를 감소시키기 위해서, 디바이스 (350) 의 실질적인 원주 둘레에 배치될 수도 있다.

수신 회로 (302) 는 수신 안테나 (304) 에 임피던스 정합을 제공한다. 수신 회로 (302) 는 수신된 RF 에너지 소스를 디바이스 (350) 에 의한 사용을 위한 충전 전력으로 변환하는 전력 변환 회로 (306) 을 포함한다. 전력 변환 회로 (306) 은 RF-대-DC 변환기 (308) 를 포함하며, 또한 DC-대-DC 변환기 (310) 을 포함할 수도 있다. RF-대-DC 변환기 (308) 은 수신 안테나 (304) 에서 수신된 RF 에너지 신호를 비-교류 전력으로 정류하는 동시에, DC-대-DC 변환기 (310) 은 정류된 RF 에너지 신호를 디바이스 (350) 과 호환가능한 에너지 퍼텐셜 (예컨대, 전압) 로 변환한다. 부분 (partial) 및 전파 (full) 정류기들, 조정기들, 브릿지들, 2배기들 뿐만 아니라, 선형 및 스위칭 변환기들을 포함한, 여러 RF-대-DC 변환기들이 고려된다.

수신 회로 (302) 는 또한 수신 안테나 (304) 를 전력 변환 회로 (306) 에 접속하거나 또는 아니면, 전력 변환 회로 (306) 을 분리하는 스위칭 회로 (312) 를 포함할 수도 있다. 전력 변환 회로 (306) 으로부터 수신 안테나 (304) 를 분리하는 것은 디바이스 (350) 의 충전을 일시 정지할 뿐만 아니라, 송신기 (200) (도 2) 에 의해 "발견되는 (seen)" "부하" 를 변경시킨다.

위에 개시된 바와 같이, 송신기 (200) 은 송신기 전력 증폭기 (210) 에 제공된 바이어스 전류에서 변동들을 검출하는 부하 감지 회로 (216) 을 포함한다. 따라서, 송신기 (200) 은 수신기들이 송신기의 근거리장에 존재하는 시점을 결정하는 메커니즘을 갖고 있다.

다수의 수신기들 (300) 이 송신기의 근거리장에 존재할 때, 하나 이상의 수신기들의 로딩 및 언로딩 (unloading) 을 시간-멀티플렉싱하여, 다른 수신기들이 송신기에 더 효율적으로 커플링될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 수신기는 또한 다른 인접한 수신기들에의 커플링을 제거하거나 또는 인접한 송신기들 상의 로딩을 감소시키기 위해 클로킹 (cloak) 될 수도 있다. 수신기의 이 "언로딩" 은 또한 본원에서는 "클로킹 (cloak)"으로 알려져 있다. 더욱이, 수신기 (300) 에 의해 제어되고 송신기 (200) 에 의해 검출되는 언로딩과 로딩 사이의 이 스위칭은 아래에서 충분히 설명되는 바와 같이 수신기 (300) 로부터 송신기 (200) 로 통신 메커니즘을 제공한다. 게다가, 프로토콜은 수신기 (300) 로부터 송신기 (200) 로 메시지의 전송을 가능하게 하는 스위칭과 연관될 수 있다. 일 예로서, 스위칭 속도는 대략 100 μsec 일 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 송신기와 수신기 사이의 통신은 종래의 양방향 통신 대신, 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 인용한다. 즉, 송신기는 에너지가 근거리장에서 이용가능한지 여부를 조정하기 위해 송신된 신호의 온/오프 키잉 (keying) 을 이용할 수도 있다. 수신기들은 에너지에서의 이들 변화들을 송신기로부터의 메시지로서 해석한다. 수신기 측에서, 수신기는 수신 안테나의 동조 및 이조 (de-tuning) 를 이용하여 전력이 근거리장으로부터 수신되는 양을 조정할 수도 있다. 송신기는 근거리장으로부터 사용되는 전력에서의 이 차이를 검출하여 이들 변화들을 수신기로부터의 메시지로서 해석할 수 있다. 송신 전력의 다른 유형의 변조들 및 부하 거동이 이용될 수도 있음에 유의한다.

수신 회로 (302) 는 또한 송신기로부터 수신기로의 정보제공 시그널링에 대응할 수도 있는 수신된 에너지 요동들을 식별하는데 사용되는 시그널링 검출기 및 비콘 회로 (314) 를 포함할 수도 있다. 더욱이, 시그널링 및 비콘 회로 (314) 는 또한 무선 충전을 위한 수신 회로 (302) 를 구성하기 위해, 감소된 RF 신호 에너지 (즉, 비콘 신호) 의 송신을 검출하여, 그 감소된 RF 신호 에너지를 수신 회로 (302) 내 비급전 또는 전력-고갈 (depleted) 회로들을 재개하기 위한 정격 출력으로 정류하는데 사용될 수도 있다.

수신 회로 (302) 는 또한 본원에서 설명하는 스위칭 회로 (312) 의 제어를 포함한, 본원에서 설명하는 수신기 (300) 의 프로세스들을 조정하는 프로세서 (316) 을 포함한다. 수신기 (300) 의 클로킹은 또한 디바이스 (350) 에 충전 전력을 제공하는 외부 유선 충전 소스 (예컨대, 벽/USB 전력) 의 검출을 포함한, 다른 이벤트들의 발생 시에 일어날 수도 있다. 프로세서 (316) 은, 수신기의 클로킹을 제어하는 것에 더해서, 또한 비콘 상태를 결정하여 송신기로부터 전송된 메시지들을 추출하기 위해서, 비콘 회로 (314) 를 모니터링할 수도 있다. 프로세서 (316) 은 또한 향상된 성능을 위해 DC-대-DC 변환기 (310) 을 조정할 수도 있다.

본 발명의 여러 예시적인 실시형태들은, 본원에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 디바이스의 충전 영역 내에서 하나 이상의 비-규격 디바이스들 (예컨대, 근거리장 통신 (NFC) 카드 또는 루지 수신기) 을 검출하는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명의 여러 예시적인 실시형태들은, 본원에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 디바이스의 충전 영역 내에서 검출되는 하나 이상의 비-규격 디바이스들 (예컨대, NFC 카드) 을 보호하는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 관한 것이다.

도 6 은 무선 충전기 (382) 및 복수의 무선 충전가능 디바이스 (384) 를 포함하는 무선 전력 시스템 (380) 을 도시한다. 무선 전력 시스템 (380) 은 또한 비-규격 디바이스, 예컨대 NFC 디바이스 (예컨대, RFID 카드) 를 포함할 수도 있는 디바이스 (386) 을 포함한다. 디바이스 (386) 및 각각의 무선 충전가능 디바이스 (384) 는 무선 충전기 (382) 의 충전 영역에 위치될 수도 있다. 하나 이상의 방법들에 따르면, 무선 충전기 (382) 는 디바이스 (386) 를 검출하도록 구성될 수도 있다. 더욱이, 하나 이상의 방법들에 따르면, 무선 충전기 (382) 는 디바이스의 검출 후에 디바이스 (386) 을 보호하도록 구성될 수도 있다.

본원에서 설명한 바와 같이, 무선 충전기 (382) 는, 하나 이상의 방법들에 따르면, 연관된 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들 (예컨대, 디바이스 (386)) 을 구성될 수도 있다. 아래에서 좀더 충분히 설명하는 바와 같이, 예시적인 일 실시형태에 따르면, 무선 충전기 (382) 는 연관된 충전 영역 내 무선 충전기 (382) 의 무선 전력 송신기 (예컨대, 도 4 의 송신기 (202)) 에 의해 송신되고 있는 전력이 활용되지 않는지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 또다른 예시적인 실시형태에 따르면, 각각의 무선 충전가능 디바이스 (384) 가 클로킹 (clacking) 된 후, 무선 충전기 (382) 는 비-규격 디바이스가 전력을 인출하는지 여부를 결정하기 위해 송신기 (도 6 에 미도시; 도 4 의 송신기 (202) 참조) 에서 하나 이상의 성질들 (properties) 을 측정하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 각각의 무선 충전가능 디바이스 (384) 가 클로킹 (clock) 된 후, 무선 충전기 (382) 는 송신기와 연관된 하나 이상의 측정된 성질들 및 하나 이상의 무선 충전가능 디바이스들 (384) 와 연관된 하나 이상의 측정된 성질들을 통해서, 비-규격 디바이스가 전력을 인출하는지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다.

더욱이, 무선 충전기 (382) 는 하나 이상의 방법들에 따르면, 연관된 충전 영역 내에서 검출된 하나 이상의 비-규격 디바이스들 (예컨대, 디바이스 (386)) 을 보호하도록 (즉, 그에게의 전력 전송을 감소시키거나 또는 아마도 제거하도록) 구성될 수도 있다. 아래에서 좀더 충분히 설명하는 바와 같이, 예시적인 일 실시형태에 따르면, 무선 충전기 (382) 는 디바이스가 위치되지 않아야 하는, 연관된 송신 안테나 (도 6 에 미도시; 도 4 의 송신 안테나 (204) 참조) 에 가까운 영역을 포함할 수도 있다. 좀더 구체적인 예로서, 무선 충전기 (382) 는 NFC 디바이스와 같은 디바이스가 송신 안테나에 바로 인접하여 위치되는 것을 방지하는 방법으로 구성될 수도 있다. 따라서, 디바이스 (예컨대, NFC 디바이스) 는 가장 강한 장 (field) 을 갖는 존 내에 위치될 수도 있다. 또다른 예시적인 실시형태에 따르면, 무선 충전기 (382) 는 그로부터 전달되는 전력을 감소시키거나 또는 제거하도록 (즉, 턴오프하도록) 구성될 수도 있다. 여전히 또 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 각각의 규격 디바이스 (예컨대, 무선 충전가능 디바이스 (384)) 의 부하 임피던스가 감소되며, 따라서, 연관된 충전 영역 내에 위치된 비규격 디바이스로 전달되는 전력의 양을 감소시킬 수도 있다.

도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수신기 (400) 의 부분을 도시한다. 수신기 (400) 은 수신기 코일 (402), 제 1 전류 센서 (415), 벅 (buck) 변환기 (430), 제 2 전류 센서 (410), 및 부하에 커플링될 수도 있는 출력 (434) 을 포함한다. 제 1 전류 센서 (415) 는 제 1 전류 포트 (411), 제 2 전류 포트 (413) 및 저항기 (431) 을 포함할 수도 있다. 이와 유사하게, 제 2 전류 센서 (410) 은 제 1 전류 포트 (412), 제 2 전류 포트 (414) 및 저항기 (432) 을 포함할 수도 있다. 더욱이, 수신기 (400) 은 정류기 전압 포트 (406) 및 벅 전압 포트 (408) 을 포함한다. 수신기 (400) 은 또한 시그널링 트랜지스터 (420), 시그널링 제어 (418), 순방향 링크 수신기 (404), 커패시터 (416), 및 다이오드들 (424) 와 (422) 와 커패시터 (426) 을 포함하는 정류기를 더 포함할 수도 있다.

예시적인 일 실시형태에 따르면, 무선 전력 송신기는 그로부터 송신되고 활용되지 않는 전력을 검출하도록 구성될 수도 있다. 좀더 구체적으로는, 무선 전력 송신기에 의해 송신되는 전력의 양, 각각의 규격 수신기에 의해 수신되는 전력의 양, 무선 전력 송신기의 효율, 및 각각의 규격 수신기의 효율을 파악함으로써, 활용되지 않는 전력이, 있다면 검출 및 결정될 수도 있다. 상당량의 전력이 활용되지 않으면, 비-규격 디바이스가 전력을 수신하고 있을 수도 있다. 규격 수신기들 및 송신기의 효율성들과 연관된 파라미터들은 시스템 보정 동안에 미리 정의될 수도 있으며, 수신기들 및 송신기에서 각각 코딩될 수도 있다.

예를 들어, 각각의 규격 수신기의 코일 기생 저항은 수신기 생산 동안에 미리 측정될 수도 있으며, 여러 로딩 조건들에 대한 룩업 테이블을 통해서 결정될 수도 있다. 더욱이, 각각의 규격 수신기에 대한 부하 임피던스는 제 1 전류 센서 (415) 에 의해 감지된 전류 및 정류기 전압 포트 (406) 에서의 전압으로부터 결정될 수도 있다. 따라서, 각각의 규격 수신기의 수신 코일 및 정류기의 효율이 계산될 수도 있다. 게다가, 정류기 전압 포트 (406) 에서의 기지의 전압 및 연관된 룩업 테이블을 통해서, 각각의 규격 수신기의 정류기의 효율이 계산될 수도 있다. 더욱이, 벅 전압 포트 (408) 에서의 기지의 전압 및 제 2 전류 센서 (410) 에 의해 감지된 전류를 이용하여, 각각의 규격 수신기의 벅 변환기 (430) 의 효율이 계산될 수도 있다.

더욱이, 무선 전력 송신기 (예컨대, 송신기 (202)) 의 손실 파라미터들이 계산될 수도 있다. 예를 들어, 코일 기생 저항은 생산 동안에 미리 측정될 수도 있으며, 여러 로딩 조건들에 대한 룩업 테이블을 통해서 계산될 수도 있다. 더욱이, 전력 증폭기 (예컨대, 도 4 의 전력 증폭기 (210)) 의 효율은 생산 동안에 미리 측정될 수도 있으며, 여러 로딩 조건들에 대한 룩업 테이블을 통해서 계산될 수도 있다.

따라서, 당업자는 무선 전력 송신기에 의해 송신되는 전력의 양, 각각의 규격 수신기에 의해 수신되는 전력의 양, 무선 전력 송신기의 효율, 및 각각의 규격 수신기의 효율을 파악함으로써, 활용되지 않는 전력이 존재하는지 여부의 결정이 달리 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 위에서 언급한 바와 같이, 상당량의 전력이 활용되지 않으면, 비-규격 디바이스 (예컨대, 루지 수신기 및/또는 NFC 디바이스) 가 전력을 수신하고 있을 수도 있다.

도 8 은 공급 전압 (502), 전력 증폭기 (550), 정합 네트워크 (552), 및 송신 코일 (554) 을 포함한, 무선 전력 송신기 (500) 의 부분을 도시한다. 또, 도 8 에 도시된 바와 같이, 공급 전압 (502) 이 전력 증폭기 (550) 의 입력에 제공되며, 공급 전류 (Is) 가 전력 증폭기 (550) 에 의해 수신될 수도 있다. 더욱이, 전력 증폭기 (550) 의 출력은 RF 전압을 포함할 수도 있으며, RF 전류 (Irf) 는 정합 네트워크 (552) 로 전달될 수도 있다.

이하, 도 6 내지 도 8 를 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 충전기 (382) 의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비- 규격 디바이스들을 검출하는 또 다른 방법이 설명된다. 무선 충전기 (382) 의 송신기 (500) 은 각각의 유효한 수신기 (즉, 디바이스들 (384)) 가 클로킹될 것을 초기에 요구할 수도 있다. 더욱이, 공급 전압 (502), 공급 전류 (Is), RF 전압, 및 RF 전류 (Irf) 중 적어도 하나를 모니터링함으로써, 송신기 (500) 는 비-규격 디바이스가 그로부터 전력을 무선으로 수신하고 있는지 여부를 결정할 수도 있다. 좀더 구체적으로는, 송신기 (500) 로부터 전력을 수신하는 비-규격 디바이스는, 전력 증폭기 (550) 로 하여금, RF 전압, RF 전류 (Irf), 공급 전압 (502), 및 공급 전류 (Is) 상에 반영될, 송신기 코일 (554) 에 제공되는 실부하 (real load) 를 구동하도록 할 수도 있다. 게다가, 좀더 구체적으로, 비-규격 디바이스가 송신기 (500) 로부터 전력을 무선으로 수신하고 있으면, 전력 증폭기 (550) 로부터 출력되는 RF 전압이 감소될 수도 있다.

도 9 는 송신기 (예컨대, 송신기 (500)) 에 의해 검출되는, 송신기의 충전 영역 내에 위치된 여러 디바이스들에 기인한, 임피던스 응답을 나타낸 스미쓰 (Smith) 차트 (600) 를 도시한다. 데이터 지점 (604) 는 어떤 무효한 디바이스들 또는 금속 조각들도 전력을 수신하지 않는다는 응답을 나타낸다. 더욱이, 참조 부호 606 으로 나타낸, 데이터 지점 (608) 로의 천이는 금속 조각이나 비-규격 디바이스 어느 것도 상당량의 전력을 수신하지 않는다는 것을 나타낸다. 더욱이, 참조 부호 602 로 나타낸, 데이터 지점 (610) 으로의 천이는, 하나 이상의 비-규격 디바이스들이 상당량의 전력을 수신하고 있다는 것을 나타낸다.

또다른 예시적인 실시형태에 따르면, 도 6 내지 도 8 를 다시 참조하면, 무선 충전기 (382) 의 송신기 (500) 는 각각의 유효한 수신기 (즉, 디바이스들 (384)) 가 클로킹되도록 요구할 수도 있다. 더욱이, 공급 전압 (502), 공급 전류 (Is), 전력 증폭기 (550) 로부터 출력된 RF 전압, 및 RF 전류 (Irf) 중 적어도 하나를 모니터링함으로써, 송신기 (500) 는 비규격 디바이스가 전력을 수신하고 있는지 여부를 검출할 수도 있다. 비-규격 디바이스에 의한 전력의 수신은, 전력 증폭기 (550) 로 하여금, RF 전압, RF 전류, 공급 전압, 및 공급 전류 (Is) 상에 반영될, 송신기 코일 (554) 에 제공되는 실부하를 구동하도록 초래할 수도 있다.

이하, 도 6 내지 도 8 를 계속 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 또 다른 방법이 설명된다. 이 예시적인 실시형태에서, 송신기 (500) 은 모든 규격 수신기들 (즉, 디바이스들 (384)) 이 클로킹되도록 요구할 수도 있다. 더욱이, 각각의 유효한 수신기 상의 공급 전류 (Is) 및 정류기 전압 (즉, 정류기 전압 포트 (406) 에서의 전압) 으로부터, 송신기 (500) 은 비-규격 디바이스가 송신기 (500) 으로부터 전력을 수신하고 있는지 여부를 검출할 수도 있다. 비-규격 디바이스는 송신기 (500) 로부터 전력을 인출하고, 그에 따라서, 지정된 공급 전압 (502) 에서 공급 전류 (Is) 의 증가를 초래할 수도 있다. 전력이 비-규격 디바이스 (예컨대, NFC 카드 및/또는 루지 수신기) 로 돌려지고 있으면, 정류기 전압 포트 (406) 에서의 전압이 동일하게 유지되거나 또는 감소될 수도 있다. 전력을 인출하지 않고 송신 코일을 이조하는 디바이스 (예컨대 키들 또는 금속 플레이트) 가 송신 코일 상에 배치되면, 전력이 디바이스 (즉, 키들 또는 금속 플레이트) 로 돌려진다. 그러나, 송신 코일의 이조는 전력 증폭기 (550) 에 의해 발견되는 부하가 좀더 용량적이 되도록 초래할 것이다. 이것은 양자의 공급 전류 (Is) 및 정류기 전압 포트 (406) 에서의 전압을 증가시킬 수도 있다. 따라서, 규격 수신기 상의 정류기 전압 포트 (406) 상에서의 전압을 측정하여 그 데이터를 송신기 (500) 으로 역방향 링크 통신으로 전송함으로써, 송신기 (500) 는 비-규격 디바이스 (예컨대, NFC 카드 및/또는 루지 수신기) 가 송신 코일 상에 배치되어 있는지 여부를 결정할 수도 있다.

이하, 도 10 및 도 11 를 참조하여, 검출된 비- 규격 디바이스 (예컨대, NFC 디바이스) 를 보호하는 방법이 설명된다. 위에서 언급한 바와 같이, 무선 충전기는 무선 충전기의 송신 안테나에 인접하며 NFC 디바이스들이 배치되어야 하는, "금지 (keep out)" 존으로 지정된 구역 (즉, 영역) 을 포함할 수도 있다. 좀더 구체적으로는, 일 예로서, 무선 충전기는 NFC 디바이스와 같은 디바이스가 송신 안테나와 직접 인접하여 배치되는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다. 도 10 은 충전 표면 (681) 을 갖는 무선 충전기 (680) 을 도시한다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 복수의 무선 충전가능 디바이스들 (674) 및 디바이스 (670) 은, NFC 디바이스를 포함할 수도 있으며, 충전 표면 (681) 상에 위치된다. 무선 충전기 (680) 은 송신 안테나 (도 10 에 미도시; 도 4 의 송신 안테나 (204) 참조) 에 인접한 "금지" 존 (664) 을 포함한다. "금지" 존 (664) 내에의 디바이스 (670) 의 배치를 방지하는 것은, 디바이스 (670) 이 무선 충전기 SYS 로부터 너무 많은 전력을 수신하는 것을 방지할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 하나 이상의 비-규격 디바이스의 검출 시, 무선 충전기, 예컨대 무선 충전기 (382) 는 그로부터 전달되는 전력의 양을 감소시킬 수도 있다. 이 예시적인 실시형태에서는, 더 적은 전력이 규격 디바이스들로 전달될 수도 있으며, 그에 따라서, 각각의 규격 디바이스에 대한 충전 시간이 증가할 수도 있음에 유의한다. 더욱이, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 하나 이상의 비- 규격 디바이스들의 검출 시, 무선 충전기, 예컨대 무선 충전기 (382) 가 정지될 수도 있으며, 따라서, 무선 전력을 송신하는 것이 방지될 수도 있다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 이 예시적인 실시형태에서는, 전력이 무선 충전기 (382) 의 연관된 충전 영역 내에 위치된 규격 디바이스들로 전달될 수도 있다.

도 11 은 송신기 코일 (702) 을 포함하는 송신기 (710) 의 부분 및 수신기 코일 (704) 을 포함하는 수신기 (712) 의 부분을 포함하는 시스템 (700) 을 도시한다. 수신기 (712) 는 또한 허부하 (706) (X_rx) 및 실부하 (708) (R_rx) 를 포함한다. 송신기 (710) 에 의해 볼 때, 화살표 714 로 도시된, 수신기 (712) 와 연관되는, 임피던스 (Z_tx) 는 다음의 방정식으로 주어질 수도 있다:

(1)

여기서, Z_tx 는 송신 코일에 나타나는 임피던스이며, ω 는 라디안 단위의 주파수이며, M₁₁ 은 송신 코일 (702) 의 자기 인덕턴스이고, M₂₂ 는 수신 코일 (704) 의 자기 인덕턴스이고, M₁₂ 는 송신 코일 (702) 와 수신 코일 (704) 사이의 상호 인덕턴스이며, R_rx 는 수신기 (712) 의 실부하이고, X_rx 는 수신기 (712) 의 허부하이다.

더욱이, 송신기 코일 (702) 및 수신기 코일 (704) 가 직렬 동조되면 (즉, ω * M₂₂ + X_rx = 0 및 송신 코일에서의 직렬 커패시터가 ω * M₁₁ 과 같은 음의 리액턴스를 발생하면), 송신기 (710) 에 의해 볼 때 수신기 (712) 와 연관된 임피던스 (Z_tx) 는 다음과 같이 주어질 수도 있다:

(2)

더욱이, 비-규격 디바이스, 예컨대 NFC 디바이스는 추가적인 수신기 처럼 작용할 수도 있다. 따라서, 방정식 (2) 는 NFC 디바이스의 응답을 포함하는 다음의 방법으로 변경될 수도 있다:

(3)

여기서, M₁₂__NFC 는 송신 코일 (702) 사이의 상호 인덕턴스이고, R_rx__NFC 는 NFC 디바이스의 실부하이다.

도 11 및 방정식 (3) 을 참조하여, 규격 디바이스와 NFC 디바이스 사이의 전력 분포가 규격 디바이스 및 NFC 디바이스에 의해 송신기에 제공되는 임피던스 (Z_tx) 에 의해 결정될 수도 있다. 규격 디바이스로 더 많은 전력을 돌리기 위해, 규격 디바이스의 부하 임피던스 (R_rx) 가 감소될 수도 있다. 송신기에 제공되는 임피던스 (Z_tx) 가 일정하게 유지하므로, 더 많은 전력이 규격 디바이스로 돌려질 수 있으며, 그에 따라서, NFC 디바이스가 더 적은 전력을 수신할 수도 있다. 규격 디바이스의 부하 임피던스를 너무 많이 감소시키는 (예컨대, 15Ω 으로부터 5Ω 까지) 것은 규격 디바이스의 수신기 (즉, 수신 코일 및 정류기) 의 효율을 악화시킬 수도 있음에 유의한다.

도 12 는 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 또 다른 방법 (900) 을 도시하는 플로우차트이다. 방법 (900) 은 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비- 규격 디바이스들을 검출하는 것 (도면부호 902 로 표시됨) 을 포함할 수도 있다. 방법 (900) 은 또한 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 것 (도면부호 904 로 표시됨) 을 포함할 수도 있다.

도 13 은 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 또 다른 방법 (910) 을 도시하는 플로우차트이다. 방법 (910) 은 무선 전력 송신기의 연관된 충전 영역 내에서 전력을 무선으로 송신하는 것 (도면부호 912 로 표시됨) 을 포함할 수도 있다. 방법 (910) 은 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 것 (도면부호 914 로 표시됨) 을 포함할 수도 있다.

도 14 는 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 또 다른 방법 (920) 을 도시하는 플로우차트이다. 방법 (920) 은 무선 전력 송신기의 연관된 충전 영역 내에서 전력을 무선으로 송신하는 것 (도면부호 922 로 표시됨) 을 포함할 수도 있다. 방법 (920) 은 또한 무선 전력 송신기로부터 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들로 전달되는 전력의 양을 제한하는 것을 포함할 수도 있다 (도면부호 924 로 표시됨).

무선 전력 송신기가 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하기 위해 위에서 설명한 검출 방식들 중 하나 이상을 이용할 수도 있음에 유의한다. 더욱이, 무선 전력 송신기는 하나 이상의 비- 규격 디바이스들로 전달되는 전력의 양을 제한하기 위해 위에서 설명한 보호 방식들 중 하나 이상을 이용할 수도 있다.

당업자들은 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 어느 것을 이용하여서도 표현될 수도 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 설명 과정에서 언급한 데이터, 명령들, 지령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학장들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수도 있다.

당업자들은 또한 본원에서 개시한 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명한 여러가지 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로서 구현될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이 상호 교환가능성을 명확히 예시하기 위해, 이상에서는, 여러가지 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능의 관점에서 주로 설명되었다. 이런 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체 시스템에 부과되는 특정한 애플리케이션 및 설계 제약 사항들에 의존한다. 숙련자들은 설명한 기능을 각각의 특정한 애플리케이션에 대해 다양한 방법들로 구현할 수도 있으며, 그러나 이런 구현 결정들이 본 발명의 예시적인 실시형태들의 범위로부터의 일탈을 초래하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본원에서 개시된 예시적인 실시형태들을 관련하여 설명한 여러가지 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 애플리케이션 특정의 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능한 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 본원에서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있으며, 그러나 대안적인 예에서, 프로세서 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 기계일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예컨대, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그런 구성으로서 구현될 수도 있다.

본원에서 설명한 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명한 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그래밍가능한 ROM (EPROM), 전기적 소거가능 프로그래밍가능한 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈식 메모리, CD-ROM, 또는 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 유형의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장매체에 정보를 기록하도록 프로세서에 커플링된다. 대안적인 예에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말에 상주할 수도 있다. 대안적인 예에서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말에 별개의 구성요소들로서 상주할 수도 있다.

하나 이상의 예시적인 실시형태들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드들로서 저장되거나 또는 거쳐서 전달될 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체들은 한 장소로부터 또 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함한, 컴퓨터 저장 매체들 및 통신 매체들 양자를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체들일 수도 있다. 일 예로서, 이에 한정하지 않고, 이런 컴퓨터-판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 저장, 자기디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 전달하거나 또는 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터-판독가능 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이중 권선, 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 무선 기술들, 예컨대 적외선, 무선, 및 마이크로파를 이용하여 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이중 권선, DSL, 또는 무선 기술들 예컨대 적외선, 무선, 및 마이크로파가 그 매체의 정의에 포함된다. 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 여기서 사용할 때, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크 (disc) 는 레이저로 데이터를 광학적으로 재생하지만, 디스크 (disk) 는 데이터를 자기적으로 보통 재생한다. 앞에서 언급한 것들의 조합들이 또한 컴퓨터-판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.

개시한 실시형태들의 상기 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 실시하고 이용할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 이들 예시적인 실시형태들에 대한 여러 변경들은 당업자들에게 용이하게 명백히 이해될 것이며, 본원에서 정의한 일반적인 원리들은 본 발명의 정신 또는 범위로부터 일탈함이 없이 다른 실시형태들에도 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에서 나타낸 예시적인 실시형태들에 한정하려는 것이 아니라, 본원에서 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims

무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들 (non-compliant devices) 을 검출하는 단계; 및
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 단계는 상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들이 상기 무선 전력 송신기로부터 송신된 전력을 수신하고 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
상기 무선 전력 송신기로부터 송신된 전력이 상기 충전 영역 내에 위치된 적어도 하나의 규격 디바이스에 의해 수신되지 않고 있는지 여부를 결정하는 단계;
상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계; 및
상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 성질 및 상기 무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 적어도 하나의 규격 디바이스의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계 중에서 적어도 하나를 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계는 상기 무선 전력 송신기의 공급 전압, 상기 무선 전력 송신기의 공급 전류, 상기 무선 전력 송신기의 RF 전압, 및 상기 무선 전력 송신기의 RF 전류 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 성질 및 적어도 하나의 규격 디바이스의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계는 상기 무선 전력 송신기의 공급 전압, 상기 무선 전력 송신기의 공급 전류, 상기 무선 전력 송신기의 RF 전압, 상기 무선 전력 송신기의 RF 전류, 및 상기 충전 영역 내에 위치된 적어도 하나의 규격 디바이스의 정류기 전압 중 적어도 하나를 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 단계는 상기 무선 전력 송신기로부터 송신되는 전력의 양을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 단계는 상기 무선 전력 송신기를 턴오프시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 단계는 상기 충전 영역 내의 각각의 규격 디바이스의 부하 임피던스를 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 하나 이상의 동작들을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 제한하는 단계는 상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들로 전달되는 전력의 양을 제한하는 하나 이상의 다른 동작들을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 단계는,
상기 무선 전력 송신기에 의해 송신되는 전력의 양, 및 상기 무선 전력 송신기의 효율을 결정하는 단계;
상기 충전 영역 내의 각각의 규격 디바이스에 의해 수신되는 전력의 양, 및 각각의 규격 디바이스의 효율을 결정하는 단계; 및
상기 무선 전력 송신기에 의해 송신되는 상당한 전력의 양이 임의의 규격 디바이스에 의해 수신되지 않는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 각각의 규격 디바이스를 클로킹 (cloak) 하고, 상기 무선 전력 송신기에서의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 상기 충전 영역 내에서 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 각각의 규격 디바이스를 클로킹하고, 상기 무선 전력 송신기에서의 적어도 하나의 성질 및 적어도 하나의 규격 디바이스에서의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하고;
상기 하나 이상의 비-규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하도록 구성된, 무선 전력 송신기를 포함하는, 디바이스.
제 14 항에 있어서,
상기 무선 전력 송신기는 상기 무선 전력 송신기로부터 전달된 전력이 상기 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 규격 디바이스들에 의해 수신되지 않고 있는지 여부를 결정하도록 추가로 구성된, 디바이스.
제 14 항에 있어서,
상기 무선 전력 송신기는 상기 충전 영역 내에 위치된 각각의 규격 디바이스를 클로킹하도록 요청한 후에 적어도 하나의 연관된 송신기 성질을 모니터링하도록 추가로 구성된, 디바이스.
제 14 항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 무선 전력 송신기의 송신 안테나에 가까운 "금지 (keep out)" 존을 포함하는, 디바이스.
무선 전력 송신기의 충전 영역 내에 위치된 하나 이상의 비-규격 디바이스들을 검출하는 수단; 및
상기 하나 이상의 비- 규격 디바이스들 중 적어도 하나로 전달되는 전력의 양을 제한하는 수단을 포함하는, 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 무선 전력 송신기의 적어도 하나의 성질을 모니터링하는 수단을 더 포함하는, 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 충전 영역 내에 위치된 규격 디바이스로부터 상기 규격 디바이스의 적어도 하나의 성질을 나타내는 역방향 링크 신호를 수신하는 수단을 더 포함하는, 디바이스.