하모닉 모듈레이션을 이용한 동시 무선 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법
METHOD AND APPARATUS FOR TRANSFERRING SIMULTANEOUS WIRELESS POWER AND DATA USING HARMONIC MODULATION
특허 요약
반송파 고조파 변조를 이용하여 근거리 무선 전력 및 데이터를 동시에 전송하는 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는, 공통 드라이버로 구동되는 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일을 구비하는 제1 그룹 코일, 제2 코일에 연결되는 제1 스위칭 소자, 제3 코일에 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하고, 전원공급유닛에 의해 제1 그룹 코일에 전압이 공급될 때, 제1 및 제2 스위칭 소자들의 온/오프 동작에 의해 2-비트 데이터를 제2 코일과 제3 코일에서의 고조파들을 통해 무선 전송한다.
청구항
번호청구항
1

단일 공통 드라이버로 구동되는 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일을 구비하는 제1 그룹 코일;상기 제2 코일에 연결되는 제1 스위칭 소자; 및상기 제3 코일에 연결되는 제2 스위칭 소자;를 포함하고,전원공급유닛에 의해 상기 제1 그룹 코일에 전압이 공급될 때, 상기 제1 스위칭 소자의 온/오프 동작 및 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 2-비트 데이터를 상기 제2 코일과 상기 제3 코일에서의 고조파들을 통해 무선 전송하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

2

청구항 1에 있어서,상기 제1 코일, 상기 제2 코일 및 상기 제3 코일 각각은 8자형 단일 회전 코일인, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

3

청구항 2에 있어서,상기 제1 코일, 상기 제2 코일 및 상기 제3 코일은 서로 직교하도록 배치되는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

4

청구항 1에 있어서,상기 제1 코일과 그라운드 사이에 연결되는 제1 커패시터;상기 제2 코일과 상기 그라운드 사이에 연결되는 제2 커패시터;상기 제3 코일과 상기 그라운드 사이에 연결되는 제3 커패시터;상기 제2 코일과 상기 제2 커패시터로 형성된 제2 LC 탱크의 상기 제2 코일과 상기 제1 스위칭 소자 사이에 연결되는 제1 직렬 커패시터; 및상기 제3 코일과 상기 제3 커패시터로 형성된 제3 LC 탱크의 상기 제3 코일과 상기 제2 스위칭 소자 사이에 연결되는 제2 직렬 커패시터;를 더 포함하는 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

5

청구항 4에 있어서,상기 제1 스위칭 소자는 상기 제1 직렬 커패시터에 병렬 연결되는 제1 디튜닝 커패시터를 구비하고,상기 제2 스위칭 소자는 상기 제2 직렬 커패시터에 병렬 연결되는 제2 디튜닝 커패시터를 구비하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

6

청구항 5에 있어서,상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자를 디튜닝할 때, 백투백 NMOSFET(N-channel metal oxide semiconductor field effect transistor)를 사용하여 각 LC 탱크에 인가되는 양극 전압 및 음극 전압 모두에서 상기 각 LC 탱크의 커패시터의 양단을 모두 플로팅시키도록 구성되는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

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청구항 1에 있어서,상기 전원공급유닛은, 하프 브리지 게이트 드라이버와, 상기 하프 브리지 게이트 드라이버에 연결되는 하이 사이드 전력 디바이스와 로우 사이드 전력 디바이스를 구비하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

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청구항 1에 있어서,제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일을 구비한 제2 그룹 코일과 상기 제2 그룹 코일에 연결되는 정류 회로를 구비하는 수신기 보드를 더 포함하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

9

청구항 8에 있어서,상기 제2 그룹 코일에 연결되고 상기 제2 그룹 코일의 제2 코일을 포함한 수신기측 제2 LC 뱅크의 양단 전압과 상기 제2 그룹 코일의 제3 코일을 포함한 수신기측 제3 LC 뱅크의 양단 전압을 모니터링하는, 복수의 엔벨로프 검출기들을 더 포함하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

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청구항 9에 있어서,상기 복수의 엔벨로프 검출기들 각각은, 저역통과 필터와 함께 고조파의 파워를 측정하기 위해, 동위상 및 직교위상을 생성하는 믹서, 및 상기 믹서에 연결되고 신호의 엔벨로프로서 상기 동위상 및 상기 직교위상의 출력의 제곱평균제곱근(root-mean-square, RMS)을 생성하는 RMS 유닛을 구비하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

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청구항 8에 있어서,상기 제1 그룹 코일의 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일은 직렬 연결되고, 상기 제2 그룹 코일의 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일은 직병렬 연결되는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

12

청구항 8에 있어서,상기 제1 그룹 코일의 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일은 직렬 또는 병렬 연결되고, 상기 제2 그룹 코일의 제1 코일, 제2 코일 및 제3 코일은 직렬 또는 병렬 연결되는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 장치.

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반송파 주파수로 입력 신호에 대응하는 구형파를 생성하는 단계;제1 Tx코일, 제2 Tx코일 및 제3 Tx코일을 구비하는 제1 그룹 코일로 상기 구형파를 인가하는 단계;상기 제1 내지 제3 Tx코일들 중 2개의 Tx코일들에 각각 연결되고 2-비트 데이터 입력 신호에 의해 제어되는 2개의 스위치들 중 적어도 하나를 활성화시켜 충전주파수의 제1 고조파 및 제2 고조파 중 적어도 하나를 발생시키는 단계; 및상기 제1 내지 제3 Tx코일들 중 나머지 1개의 Tx코일을 통해 상기 충전주파수를 가진 근거리 무선 전력을 수신기 측으로 전송하는 단계;를 포함하는 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 방법.

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청구항 13에 있어서,상기 제1 고조파는 상기 근거리 무선 전력의 3차 고조파이고, 상기 제2 고조파는 상기 근거리 무선 전력의 7차 고조파인, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 방법.

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청구항 13에 있어서,상기 2개의 스위치들 각각은 상기 2개의 Tx코일들 각각에 직렬 커패시터를 통해 연결되고, 상기 직렬 커패시터와 병렬 연결되는 디튜닝 커패시터를 구비하는, 근거리 무선 전력 및 데이터 전송 방법.