반도체디스플레이기술학회지 제20권 제2호(2021년 6월) Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 20, No. 2. June 2021. 29 스마트폰 RF 무선충전을 위한 전압 체배기 회로 분석 손명식 * † *† 순천대학교 전자공학과 An Analysis of Voltage Multiplier Circuits for Smart Phone RF Wireless Charging Myung Sik Son * † * † Department of Electronic Engineering, Sunchon National University ABSTRACT A 5.8-GHz 1W wireless power transmission system was used for charging a smart phone. The voltage of one RF power receiver with antenna was not enough for charging. Several power receivers for charging a smart phone was connected serially. The voltage of several RF power receivers are highly enough for charging a smart phone within 50cm. However, the lack of current from small capacitances of RF-DC converters is not suitable for charging smart phone. It means very long charging time. In this paper, the voltage multiplier circuits for RF-DC converters were analyzed to increase the current and voltage at the same time to reduce the charging time in smartphone RF wireless charging. Through the analysis of multiplier circuits, the 7-stage parallel multiplier circuit with voltage-doubler units are suitable for charging the smartphone, which supplies 5V and 700mA at [email protected]. Key Words : Microwave, Wireless power transmission system, Wireless charging, Smart phone 1. 서 론1 현재 무선 모바일 통신기기는 스마트폰 출시 이후 배 터리 용량이 증대되고 , 빠른 배터리 소모로 인해 불편한 충전방식을 개선하기 완전한 무선충전 방식인 RF 무선 충전방식이 발전하고 있다 . 무선전력전송기술을 이용한 RF 무선 충전방식 [1]은 5.8-GHz RF신호를 수신하여 RF-DC 변환기로 변환된 DC전력을 활용하여 스마트폰 충전에 활용하는 방식이다 [2]. 하지만 이러한 방식의 경우 RF 전력 송수신기간 거리 , 주변 장애물 , 수신기 효율 등에 따라 수신 세기가 불안정 하게 변하므로 스마트 폰 충전에 필요한 5V를 안정적으 로 공급하고 충분한 충전 전류를 제공하기 위한 최적화 된 RF-DC 변환기 회로가 필요하다 . 따라서 본 논문에서 † E-mail: [email protected]는 스마트폰을 안정적으로 충전하기 위한 무선전력수신 기 RF-DC 변환기 회로에 대해 기 제작된 RF 무선전력 수 신기 [3]를 통해 시험하고 Pspice 회로 시뮬레이션 툴 [4]을 이용하여 분석하였으며 , 이를 통해서 적절한 RF-DC 변환 회로인 전압 체배기 (voltage multiplier) 회로를 제안하였다 . 2. 전압 더블러 활용 스마트폰 충전 2.1 RF 무선전력 수신기 출력 전압 측정 원형 편파 수신 안테나 , 대역 통과 필터 , RF-DC 변환기 로 구성된 무선전력 수신기를 활용하여 스마트폰 RF 무 선충전 시험하였다 . 일체형 수신기는 Fig. 1과 같이 5.8- GHz RF신호를 수신하여 안테나와 대역 통과 필터 거쳐 원하는 주파수 대역을 RF-DC 변환기로 RF신호를 DC로 변환하여 출력하는 장치이다 . RF무선전력수신기를 활용한 스마트폰 충전 시스템 시
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반도체디스플레이기술학회지 제20권 제2호(2021년 6월)
Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 20, No. 2. June 2021.
29
스마트폰 RF 무선충전을 위한 전압 체배기 회로 분석
손명식*†
*†순천대학교 전자공학과
An Analysis of Voltage Multiplier Circuits for Smart Phone
RF Wireless Charging
Myung Sik Son*†
*†Department of Electronic Engineering, Sunchon National University
ABSTRACT
A 5.8-GHz 1W wireless power transmission system was used for charging a smart phone. The voltage of one RF
power receiver with antenna was not enough for charging. Several power receivers for charging a smart phone was
connected serially. The voltage of several RF power receivers are highly enough for charging a smart phone within
50cm. However, the lack of current from small capacitances of RF-DC converters is not suitable for charging smart
phone. It means very long charging time. In this paper, the voltage multiplier circuits for RF-DC converters were
analyzed to increase the current and voltage at the same time to reduce the charging time in smartphone RF wireless
charging. Through the analysis of multiplier circuits, the 7-stage parallel multiplier circuit with voltage-doubler units
are suitable for charging the smartphone, which supplies 5V and 700mA at [email protected].
Key Words : Microwave, Wireless power transmission system, Wireless charging, Smart phone