KR100259818B1 - Switching drive circuit of induction heating cooker - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하나의 인버터로 두 개 이상의 부하를 시분할 제어를 통하여 각 버너 사이의 간섭음을 제거하기 위한 공진형 유도가열조리기의 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 특히 하나의 제어회로로 두 개 이상의 부하를 제어해서 전체 시스템의 가격 및 크기를 줄일 수 있는 대출력의 공진형 유도가열조리기의 각 스위칭 소자를 제어하기 위한 유도가열조리기의 스위칭 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a switching drive circuit of a resonant induction heating cooker for eliminating interference sound between burners through time-sharing control of two or more loads with one inverter, and in particular, two or more loads can be loaded with one control circuit. The present invention relates to a switching drive circuit of an induction heating cooker for controlling each switching element of a large output resonant induction cooker which can be controlled to reduce the cost and size of the entire system.
도1은 종래 전자유도가열조리기의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 회로에 교류전원(AC)을 공급하는 전원공급부(1)와; 상기 전원공급부(1)로부터 교류전원(AC)을 입력받아 이를 정류하는 정류부(2),(3)와; 상기 정류부(2),(3)의 정류된 전원을 입력받아 이를 평활하는 평활부(4),(5)와; 상기 평활부(4),(5)로부터 평활된 전원을 입력받아 이를 스위칭하여 용기를 가열하기 위한 인버터부(6),(7)로 구성된다.1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional electromagnetic induction heating cooker, and as shown therein, a
상기 인버터부(6)는 스위칭신호를 게이트에 인가받아 이를 스위칭하는 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)와; 상기 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)를 보호하는 다이오드(D1),(D2) 및 콘덴서(C2)와; 용기를 가열하기 위한 워킹코일(Lr1)로 구성되고, 인버터부(7)도 상기 인버터부(6)와 동일하게 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The
먼저, 전원공급부(1)로부터 공급되는 교류전원(AC)은 정류부(2)를 거켜 직류전원으로 정류되고. 평활부(4)는 상기 정류부(2)의 정류된 직류전원을 초크코일(L1) 및 콘덴서(C1)를 통해 평활하여 이 평활된 전원을 인버터부(6)에 인가한다.First, AC power supplied from the
여기서, 스위칭소자(S1),(S2)의 스위칭동작에 의한 제1 워킹코일(Lr1)의 가열동작을 살펴보면 먼저, 스위칭구동부(미도시)는 제2 스위칭소자(S2)의 게이트에 초기 고전위인 스위칭전압을 인가한다.Here, looking at the heating operation of the first working coil (Lr1) by the switching operation of the switching elements (S1, S2) First, the switching driver (not shown) is the initial high potential at the gate of the second switching element (S2) Apply a switching voltage.
이에따라, 상기 제2 스위칭소자(S2)는 턴온되며 정류부(2)를 통해 인가되는 정류전원은 제1 스위칭소자(S1)가 오프상태이므로 제1 워킹코일(Lr1)을 통해 루프를 형성하게 되며, 이와같이 형성된 루프에 의해 제1 워킹코일(Lr1)은 공진을 하게된다.Accordingly, the second switching device S2 is turned on and the rectified power applied through the rectifying unit 2 forms a loop through the first working coil Lr1 since the first switching device S1 is in an off state. The first working coil Lr1 is resonated by the loop formed as described above.
이때, 스위칭구동부(미도시)에서 제1 스위칭소자(S1)의 게이트로 스위칭전압을 인가하면 이 제1 스위칭소자(S1)는 턴온되고, 그리고 제2 스위칭소자(S2)를 오프시키면 제1 스위칭소자(S1)는 온되면서 제1 워킹코일(Lr1)에 축적된 전류에 의해 역방향으로 스위칭소자(S1)를 통한 루프가 형성되어 상기 제1 워킹코일(Lr1)에 전류가 흐르게 된다.At this time, when the switching driver (not shown) applies a switching voltage to the gate of the first switching device S1, the first switching device S1 is turned on, and when the second switching device S2 is turned off, the first switching device is switched on. As the element S1 is turned on, a loop is formed through the switching element S1 in the reverse direction by the current accumulated in the first working coil Lr1 so that the current flows in the first working coil Lr1.
상기와 같은 스위칭동작을 반복하여 제1 워킹코일(Lr1)을 가열하게 되며, 상기 제1,제2 스위칭소자(S1),(S2)의 턴온시간, 즉 듀티비의 변화에 따라 제1 워킹코일(Lr1)에 흐르는 전류를 제어한다.By repeating the switching operation as described above, the first working coil Lr1 is heated, and the first working coil is changed according to the turn-on time of the first and second switching elements S1 and S2, that is, the duty ratio. The current flowing in Lr1 is controlled.
즉, 상기 인버터부(6),(7)는 상기와 같은 과정을 되풀이하여 용기에 와전류를 인가함으로써 이 용기를 가열하며, 이들 각각의 출력 전력제어는 주파수제어를 통하여 듀티비를 변화시켜 이루어진다.That is, the
그러나, 상기와 같이 종래에는 인접한 워킹코일 사이에 동작주파수의 차이에 의한 간섭음이 발생하게 되어 정확한 출력제어가 이루어지지 않게되며, 또한 각각의 구성된 인버터만큼 정류수단과 입력단의 정류수단으로부터 전압을 평활 및 필터링하게 되는 필터를 구성해야하고 이로인해 스위칭구동회로가 복잡하게 되어 기기구성에 경제성이 결여되는 문제점이 발생하게 된다.However, as described above, interference sound is generated due to a difference in operating frequency between adjacent working coils, so that accurate output control is not achieved, and the voltage is smoothed from the rectifying means and the rectifying means of the input stage as much as each configured inverter. And it is necessary to configure the filter to be filtered, which causes a complicated switching drive circuit, there is a problem that the economical lack of device configuration.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 인접한 워킹코일 사이에 동작주파수의 차이에 의한 간섭음을 제거할 수 있고, 또한 하나의 인버터로 여러개의 부하를 구동할 수 있는 대출력의 공진형 유도가열 조리기의 각 스위칭 소자에 대한 스위칭 펄스를 발생시킬 수 있는 스위칭 구동회로를 제시함으로써 대출력을 갖는 공진형 유도가열 조리기를 구현할 수 있도록 한 유도가열조리기의 스위칭구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention devised in view of the above problems can eliminate the interference sound due to the difference in operating frequency between adjacent working coils, and can also drive a large output resonance with a single inverter. The purpose of the present invention is to provide a switching driving circuit of an induction heating cooker that can realize a resonant induction heating cooker having a large output by presenting a switching driving circuit capable of generating a switching pulse for each switching element of the induction heating cooker. have.
도 1은 종래 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional induction heating cooker.
도 2는 본 발명 유도가열조리기 스위칭구동회로의 구성을 보인 회로도.Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the induction heating cooker switching drive circuit of the present invention.
도 3은 본 발명이 적용되는 유도가열조리기의 구성을 보인 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the induction heating cooker to which the present invention is applied.
도 4는 도 3에 있어서의 스위칭 파형도.FIG. 4 is a switching waveform diagram in FIG. 3. FIG.
도 5은 도 2에 있어서, 각 부분의 파형도.Fig. 5 is a waveform diagram of each part in Fig. 2.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
20:타이머 21:티플립플롭부20: timer 21: tip flip flop
22:스위칭주기선택부 23:스위칭구동부22: Switching cycle selector 23: Switching drive
상기와 같은 목적은 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머와; 상기 타이머의 펄스신호를 입력받아 이 펄스신호의 2 싸이클에 대하여 1 싸이클을 출력하는 티플립플롭부와; 상기 티플립플롭부의 펄스신호와 타이머의 펄스신호를 입력받아 이를 소정처리하여 그에 따라 스위칭 주기를 선택하는 스위칭주기선택부와; 상기 스위칭주기선택부의 스위칭주기를 입력받아 이를 스위칭소자의 스위칭 제어신호로 출력하는 스위칭구동부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.The above object is a timer for generating a pulse having a constant width; A flip-flop unit which receives the pulse signal of the timer and outputs one cycle for two cycles of the pulse signal; A switching period selecting unit which receives a pulse signal of the flip-flop unit and a pulse signal of a timer, processes the predetermined pulse signal, and selects a switching period accordingly; This is achieved by configuring a switching driver that receives the switching period of the switching period selecting unit and outputs the switching period as a switching control signal of the switching device. The present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명 유도가열조리기 스위칭구동회로의 일실시예의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 일정한 폭을 갖는 펄스를 발생하는 타이머(20)와; 상기 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 이 펄스신호의 2 싸이클에 대하여 1 싸이클을 출력하는 티플립플롭부(21)와; 상기 티플립플롭부(21)의 펄스신호와 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 이를 소정처리하여 그에 따라 스위칭 주기를 선택하는 스위칭주기선택부(22)와; 상기 스위칭주기선택부(22)의 스위칭주기를 입력받아 이를 스위칭소자의 스위칭 제어신호로 출력하는 스위칭구동부(23)로 구성한다.Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the induction cooker switching drive circuit of the present invention, which includes a
상기 티플립플롭부(21)는 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이할 때 토글하여 그 신호를 정출력단자(Q)로 출력하는 제1 티플립플롭(TF1)과; 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될때 토글하여 그 신호를 정출력단자(Q)로 출력하는 제2 티플립플롭(TF2)으로 구성한다.The tip flip-
상기 스위칭주기선택부(22)는 타이머(20)의 펄스신호와 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 이를 오아 연산하는 오아게이트(OR)와; 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호와 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호를 입력받아 이를 앤드연산하는 제1 앤드게이트(AN1)와; 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호와 상기 오아게이트(OR)의 연산신호를 입력받아 이를 노아 연산하는 제1 노아게이트(NOR1)와; 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호와 상기 오아게이트(OR)의 연산신호를 입력받아 이를 앤드 연산하는 제2 앤드게이트(AN2)와; 상기 제2 앤드게이트(AN2)의 연산신호와 상기 제1 노아게이트(NOR1)의 연산신호를 입력받아 이를 노아 연산하는 제2 노아게이트(NOR2)로 구성한다.The switching
도3은 본 발명이 적용되는 유도가열조리기의 다출력제어를 위하여 개선된 인버터회로도로서, 이에 도시된 바와같이 인가되는 직류전원을 필터링하여 입력역률을 향상시키는 필터콘덴서(Cf)와; 스위칭구동회로의 스위칭 제어신호에 의해 스위칭되어 인가되는 직류전원의 출력을 제어하는 제1 스위칭소자(S11)와; 상기 제1 스위칭소자(S11)에 역병렬 접속되어 이 제1 스위칭소자(S11)를 보호하는 다이오드(D11)와; 상기 제1스위칭소자(S11)에 직렬 접속되고 스위칭구동회로의 스위칭 제어신호에 의해 스위칭 동작하는 제2 스위칭소자(S12)와; 상기 제2 스위칭소자(S12)에 역병렬로 접속되어 이 제2 스위칭소자(S12)를 보호하는 다이오드(D12)와; 상기 제2 스위칭소자(S12)에 병렬 접속되는 보조공진용 콘덴서(Ca)와; 스위칭구동회로의 스위칭 제어신호를 입력받아 그에 따라 스위칭동작하여 제1,제2 워킹코일(Lr11),(Lr12)을 가열 제어동작시키는 제3,제4 스위칭소자(S13),(S14)와; 상기 제3,제4 스위칭소자(S13),(S14)에 각각 역병렬 접속되는 보호용 다이오드(D13),(D14)와; 상기 제1,제2 워킹코일(Lr11),(Lr12)과 각각 공진하게 되는 콘덴서(Cr11),(Cr12) 및 보조다이오드(D5),(D6)으로 구성하며, 이와같이 구성한 유도가열조리기의 개선된 인버터회로의 동작을 도4의 파형도를 참조하여 설명한다.3 is an improved inverter circuit diagram for multi-output control of an induction heating cooker to which the present invention is applied, and a filter capacitor Cf for filtering an applied DC power supply to improve an input power factor as shown in the drawing; A first switching element S11 for controlling the output of the DC power source switched and applied by the switching control signal of the switching drive circuit; A diode D11 which is anti-parallel to the first switching element S11 and protects the first switching element S11; A second switching element (S12) connected in series with said first switching element (S11) and switching operation by a switching control signal of a switching driving circuit; A diode D12 connected in anti-parallel to the second switching element S12 to protect the second switching element S12; An auxiliary resonance capacitor Ca connected in parallel with the second switching element S12; A third and fourth switching elements S13 and S14 which receive a switching control signal of the switching driving circuit and perform a switching operation according to the heating control operation of the first and second working coils Lr11 and Lr12; Protective diodes D13 and D14 connected in anti-parallel to the third and fourth switching elements S13 and S14, respectively; The first and second working coils (Lr11), (Lr12) and the resonant capacitors (Cr11), (Cr12) and the auxiliary diodes (D5), (D6), respectively, and the improved induction heating cooker The operation of the inverter circuit will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
먼저, 도4와 같이 초기상태 t0에서는 제4 스위칭소자(S14)는 오프이고, 보조 공진콘덴서(Ca)의 전압은 입력전압과 같은 상태이며, 다른 공진소자의 초기값은 모두 영이다.First, as shown in FIG. 4, in the initial state t0, the fourth switching element S14 is off, the voltage of the auxiliary resonant capacitor Ca is equal to the input voltage, and all initial values of the other resonant elements are zero.
여기서, 제1 워킹코일(Lr11)만 동작시킬 경우를 설명하면, 초기상태 t0에서 제1,제3 스위칭소자(S11),(S13)를 온시키면 입력되는 직류전원에 의해 상기 제1,제3 스위칭소자(S11),(S13)를 통해 전류가 선형적으로 증가한다.Here, a case in which only the first working coil Lr11 is operated will be described. When the first and third switching devices S11 and S13 are turned on in the initial state t0, the first and third terminals may be input by the DC power input. The current increases linearly through the switching elements S11 and S13.
이후, 임의의 설정치에 이르면 제1 스위칭소자(S11)를 영전압조건에서 오프시키게 되면 입력 직류전원에 의한 루프는 끊어지고, 이때 상기 제1 워킹코일(Lr11)에 축적된 전류에 의해 보조 공진콘덴서(Ca)와 제1 워킹코일(Lr11)은 아주 짧은 동안 공진을 하게 된다.Thereafter, when the predetermined switching value is reached, when the first switching element S11 is turned off under the zero voltage condition, the loop by the input DC power is cut off, and at this time, the auxiliary resonance capacitor is caused by the current accumulated in the first working coil Lr11. Ca and the first working coil Lr11 are resonated for a very short time.
상기와 같은 공진이 계속되어 보조 공진콘덴서(Ca)의 전압이 영까지 떨어지면, 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류는 제1 워킹코일(Lr11),제3 스위칭소자(S13),보조다이오드(D6),(D5)를 순차적으로 순환하거나 또는 제1 워킹코일(Lr11),제3 스위칭소자(S13),다이오드(D12)를 순차적으로 순환하므로 상기 다이오드(D12)는 생략해도 무방하다.When the resonance continues as described above and the voltage of the auxiliary resonant capacitor Ca drops to zero, the current of the first working coil Lr11 is equal to the first working coil Lr11, the third switching element S13, and the auxiliary diode ( The diodes D12 may be omitted since the circuits D6) and D5 are sequentially cycled or the first working coil Lr11, the third switching element S13, and the diode D12 are sequentially cycled.
이때, 시간 t2에서 제3 스위칭소자(S13)를 오프시키고 제2 스위칭소자(S12)를 온시키면 제1 워킹코일(Lr11)과 콘덴서(Cr11)가 공진하게 된다.At this time, when the third switching device S13 is turned off at the time t2 and the second switching device S12 is turned on, the first working coil Lr11 and the capacitor Cr11 resonate.
이후, 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류는 반대방향으로 계속 공진을 해서 다시 콘덴서(Cr11)의 전압이 상승하다 다시 영이되면 시간 t3에서 제1 워킹코일(Lr11)의 전류는 제1 워킹코일(Lr11),제2 스위칭소자(S12),다이오드(D12)의 경로로 순차적으로 다시 순환을 하게 된다.Subsequently, the current of the first working coil Lr11 continues to resonate in the opposite direction, so that the voltage of the capacitor Cr11 increases again. When the voltage reaches zero again, the current of the first working coil Lr11 becomes the first working coil at time t3. Lr11, the second switching element S12, and the diode D12 are sequentially cycled again.
이때, 상기와 같은 경로로 전류가 순환하게 될 경우 제2 스위칭소자(S12)를 오프시키게 되면 제1 워킹코일(Lr11)의 축적된 전류에 의하여 보조 공진콘덴서(Ca)와 제1 워킹코일(Lr11)은 아주 짧은 시간동안 다시 공진을 하게 되고, 이와같은 공진에 의해 콘덴서(Ca)의 전압은 다시 입력 직류전압과 같아지게 된다.At this time, when the current is circulated in the path as described above, when the second switching device S12 is turned off, the auxiliary resonant capacitor Ca and the first working coil Lr11 are formed by the accumulated current of the first working coil Lr11. ) Resonates again for a very short time, and by this resonance, the voltage of the capacitor Ca becomes equal to the input DC voltage again.
그리고, 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 나머지 전류는 제1 스위칭소자(S11)에 역병렬 접속된 다이오드(D11)를 통해 입력측으로 흐르게 됨으로써, 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류는 선형적으로 감소하게 된다.The remaining current of the first working coil Lr11 flows to the input side through the diode D11 which is connected in parallel with the first switching element S11, so that the current of the first working coil Lr11 is linear. To decrease.
이때, 제1,제3 스위칭소자(S11),(S13)의 전압은 영이므로 영전압조건에서 스위칭소자(S11),(S13)를 다시 온시키게 되고, 이에따라 상기 제1 워킹코일(Lr11)의 전류가 영까지 떨어지면 한 주기가 끝나며, 결국 상기와 같은 인버터회로와 스위칭동작에 스위칭동작을 구현할 수 있다.At this time, since the voltages of the first and third switching elements S11 and S13 are zero, the switching elements S11 and S13 are turned on again under the zero voltage condition, and thus the first working coil Lr11 is turned on. When the current drops to zero, one cycle ends, and thus, a switching operation can be implemented in the inverter circuit and the switching operation as described above.
이와같이 동작하는 개선된 유도 가열조리기 인버터회로에 적용되는 본 발명 스위칭 구동회로의 동작을 도5의 파형도를 참조하여 설명한다.The operation of the switching drive circuit of the present invention applied to the improved induction heating cooker inverter circuit operating as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
먼저, 타이머(20)는 도5의 (a)와 같이 일정한 폭을 갖는 펄스신호를 발생하는데, 이 타이머(20)는 전압제어 발진기와 같이 제어가능한 일정펄스를 발생하는 소자로 대체될 수 있다.First, the
티플립플롭부(21)의 제1 티플립플롭(TF1)은 상기 타이머(20)의 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될때 토글하여 즉, 2분주하여 도5의 (b)와 같은 신호를 출력하며, 상기 티플립플롭부(21)의 제2 티플립플롭(TF2)은 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 그 펄스신호가 저전위에서 고전위로 천이될 때 토글하여 즉, 다시 2분주하여 정출력단자(Q)로 도5의 (C)와 같은 펄스신호로 출력한다.The first tip flip-flop TF1 of the tip flip-
즉, 상기 티플립플롭부(21)는 입력파형의 상승에지 동작일때를 기준으로 입력펄스의 2 싸이클에 대하여 출력단에서 1 싸이클을 출력한다.That is, the tip flip-
이후, 스위칭주기선택부(22)의 오아게이트(OR)는 상기 타이머(20)의 펄스신호와 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호를 입력받아 이를 오아 연산하여 도5의 (d)와 같은 신호를 출력하고, 제1 앤드게이트(AN1)는 상기 제1 티플립플롭(TF1)의 펄스신호와 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (f)와 같은 신호를 출력한다.Thereafter, the OR gate of the switching
또한, 상기 스위칭주기선택부(22)의 제1 노아게이트( NOR1)는 상기 오아게이트(OR)의 연산신호와 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호를 입력받아 이를 노아 연산하여 도5의 (e)와 같은 신호를 출력하고, 제2 앤드게이트(AN2)는 상기 오아게이트(OR)의 연산신호와 상기 제2 티플립플롭(TF2)의 펄스신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (g)와 같은 신호를 출력하며, 제2 노아게이트(NOR2)는 상기 제1 노아게이트(NOR1)의 연산신호와 제2 앤드게이트(AN2)의 연산신호를 입력받아 이를 앤드 연산하여 도5의 (h)와 같은 신호를 출력한다.In addition, the first NOR gate NOR1 of the
이에따라, 스위칭구동부(23)는 상기 스위칭주기선택부(22)의 제1 앤드게이트(AN1)로부터 출력되는 연산신호를 제1 스위칭소자(S11)의 스위칭제어신호로 출력하고, 제2 노아게이트(NOR2)로부터 출력되는 연산신호를 제2 스위칭소자(S12)의 스위칭제어신호로 출력하며, 제2 앤드게이트(AN2)로부터 출력되는 연산신호를 제3 스위칭소자(S13)의 스위칭제어신호로 출력하여 상기 도4의 파형도에 적합하게 인버터의 소프트 스위칭동작을 구현할 수 있다.Accordingly, the switching
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 인접한 워킹코일 사이에 동작주파수의 차이에 의한 간섭음을 제거하고, 하나의 인버터로 여러개의 부하를 구동할 수 있는 대출력의 공진형 유도가열 조리기의 각 스위칭 소자에 대한 스위칭 펄스를 발생시킬 수 있는 스위칭 구동회로를 제시함으로써 대출력을 갖는 공진형 유도가열 조리기를 구현할 수 있도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention eliminates interference caused by differences in operating frequencies between adjacent working coils, and each switching element of a high-output resonant induction heating cooker capable of driving several loads with one inverter. By presenting a switching driving circuit capable of generating a switching pulse for a resonant induction heating cooker having a large output has an effect.
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KR1019970069343A KR100259818B1 (en) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Switching drive circuit of induction heating cooker |
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Family
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Family Applications (1)
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- 1997-12-16 KR KR1019970069343A patent/KR100259818B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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