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WPC/A4WP 무선전력전송을 위한 정류기 설계
A design of rectifier for WPC/A4WP wireless power transfer 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.2, 2018년, pp.393 - 401  

박준호 (Dept. of Electronics Engineering, Soongsil University) ,  문용 (Dept. of Electronics Engineering, Soongsil University)

초록
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이 논문에서는 WPC / A4WP 무선 전력 전송을 위한 정류기가 설계하였다. 설계된 정류기는 WPC (무선 전력 컨소시엄) 및 A4WP (무선 전력 연합)를 모두 지원하며 전파 브리지 정류기로 설계되었다. WPC는 100kHz ~ 205kHz의 주파수에서 전력을 전송하고 A4WP는 6.75MHz의 주파수에서 전력을 전송한다. 브리지 정류기는 다이오드 대신 MOSFET을 사용하기 때문에 출력 전압이 입력 전압보다 높으면 역전류가 흐르고 효율에 영향을 미친다. 따라서 MOSFET을 통해 흐르는 전류를 감지하고 역전류를 차단하는 역전류 검출기를 추가했다. 주파수 판별기는 주파수 대역이 다르기 때문에 사용된다. 설계된 정류기는 CMOS $0.35{\mu}m$ 고전압 공정을 사용하여 설계되었다. 입력 전압은 최대 18V이며 100kH ~ 205kHz, 6.78MHz 주파수에서 작동한다. 최대 효율은 94.8 %이고 최대 전력 공급은 5.78W 이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a rectifier for WPC / A4WP wireless power transmission is designed. The proposed rectifier supports both WPC (Wireless Power Consortium) and A4WP (Alliance For Wireless Power) and is designed with full-bridge rectifier. WPC transmits power at the frequency of 100kHz to 205kHz and A4WP...

주제어

#wireless power transfer   #WPC   #A4WP   #rectifier   #receiver  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 WPC와 A4WP를 동시에 지원하는 정류기를 설계하였다. 두 가지 방식을 지원함으로써 정류기의 활용성을 높였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자기유도 방식이란 무엇인가? 모바일 시장에서 상용화되어 널리 사용되는 무선전력 전송 방식으로 자기유도 방식이 있다. 자기유도 방식은 Qi 표준을 이용한 WPC 방식과 PMA 방식으로 나뉜다.
자기유도 방식의 한계는 무엇인가? 최근에는 고속무선충전을 지원하기 위해서 출력전력을 기존 5W 수준에서 15W 수준까지 올리도록 표준문서가 갱신되었다. 하지만 자기유도 방식은 충전거리가 0.5㎝이하이고 충전위치에서 벗어나면 효율이 상당히 낮아지거나 충전이 되지 않는다.[1] 이를 극복하고자 자기공진 방식을 이용한 6.
수동 모드로 정류기 동작을 시작하는 이유는 무엇인가? 안테나 코일을 통해서 들어오는 무선전력 신호는 정합필터를 걸쳐 AC-DC 정류기로 인가된다. 최초 정류기의 출력은 0V이기 때문에 각 블록을 동작시킬 수 없다. 그렇기 때문에 정류기는 수동 모드로 동작을 시작한다.
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참고문헌 (7)

  1. Guoxing Wang, Wentai Liu, Mohanasankar Sivaprakasam, Gurhan Alper Kendir, "Design and Analysis of an Adaptive Transcutaneous Power Telemetry for Biomedical Implants," IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-I: REGULAR PAPERS, VOL. 52, NO. 10, 2005.DOI: 10.1109/TCSI.2005.852923 

    상세보기 crossref

  2. Yat-Hei Lam, Wing-Hung Ki, Chi-Ying Tsui, "Integrated Low-Loss CMOS Active Rectifier for Wirelessly Powered Devices," IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-II: EXP RESS BRIEFS, VOL. 53, NO. 12, 2006.DOI: 10.1109/TCSII.2006.885400 

    상세보기

  3. Hyung-Gu Park, Jae-Hyeong Jang, Hong-Jin Kim, Young-Jun Park, SeongJin Oh, YoungGun Pu, Keum Cheol Hwang, Youngoo Yang, Kang-Yoon Lee, "A Design of a Wireless Power Receiving Unit with High Efficiency 6.78 MHz Active Rectifier using Shared DLLs for Magnetic Resonant A4WP Applications," Power Electronics, IEEE Transactions on. Vol. 31, No. 6, pp. 4484-4498, 2016.DOI: 10.1109/TPEL.2015.2468596 

    상세보기 crossref

  4. Achim Seidel, Marco Costa, Joachim Joos, Bernhard Wicht, "Bootstrap circuit with high-voltage charge storing for area efficient gate drivers in power management systems," 40th European Solid State Circuits Conf., ESSCIRC 2014, pp.159-162, SEPTEMBER 2014. 

  5. Song Guo, Hoi Lee, "An Efficiency-Enhanced CMOS Rectifier With Unbalanced-Biased Comparators for Transcutaneous-Powered High-Current Implants," IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 44, NO. 6, 2009. DOI: 10.1109/ESSCIRC.2014.6942046 

    상세보기

  6. Young-Jin Moon et al., "A 3.0-W wireless power receiver circuit with 75-% overall efficiency," Solid State Circuits Conference (A-SSCC), pp. 97-100, 2012. DOI: 10.1109/IPEC.2012.6522636 

  7. Jun-Han Choi, Sung-Ku Yeo, Chang-Byong Park, Seho Park, Jeong-Seok Lee, Gyu-Hyeong Cho, "A resonant regulating rectifier (3R) operating at 6.78MHz for a 6W wireless charger with 86% efficiency," Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers(ISSCC), pp. 64-65, 2013.DOI: 10.1109/ISSCC.2013.6487638 

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