KR19980061464U - 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치 - Google Patents

탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야
집진 및 탈취장치
2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제
RCC 방식을 이용하여 집진 및 탈취에 필요한 전압을 제공하는 기존의 탈취장치에서 부하 변동이 심할 경우 출력 전압의 변동이 상대적으로 심하다는 문제점과 트랜스의 인덕턴스 변화로 주파수 변동이 심하다는 문제점과 대용량의 트랜스가 필요하다는 단점 및 역전압에 의해 스위칭 트랜지스터가 발열된다는 제반 문제점을 해결하고자 한 것임.
3. 고안의 해결방법의 요지
입력되는 교류 또는 직류 전원을 변환하여 장치에 필요한 전압으로 만들어 공급해주는 전원부(10)와; 상기 전원부(10)에서 공급되는 전원으로 구동하고 탈취 및 집진을 위해 발생되는 펄스 전압의 펄스 폭을 조절하는 펄스폭 조절부(20)와; 상기 펄스폭 조절부(20)에서 출력되는 펄스 폭 제어신호에 따라 승압 및 파형정형부(40)의 전압 출력을 스위칭해주는 스위칭부(30)와; 상기 스위칭부(30)의 스위칭에 따라 상기 전원부(10)에서 공급되는 전압을 승압하고 집진을 위한 직류 고전압과 탈취를 위한 펄스 전압을 발생하는 승압 및 파형정형부(40)와; 상기 승압 및 파형정형부(40)에서 발생된 직류 고전압 및 펄스 전압으로 먼지를 집진하고 냄새를 제거하는 집진/탈취부(50)와; 장치에 흐르는 전체 전류를 감지하여 부하측의 고압방전 및 누설 또는 그 부하측의 발화 여부를 검출하고 장치에 과전류가 흐를 경우 상기 승압 및 파형정형부(40)에 공급되는 전원을 차단시켜 장치의 파손을 미연에 방지하는 보호회로부(60)로 이루어짐을 특징으로 한 것이다.
4. 고안의 중요한 용도
탈취기의 집진 및 탈취 전압을 공급하는데 적용되는 것임.

Description

탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치
일반적으로, 탈취장치는 공기중에 포함된 먼지를 집진시킴과 동시에 냄새를 제거해주는 장치를 말한다.
이러한 탈취장치는 먼저 입자를 하전시키고 냄새를 제거하는 전리부와 그 하전된 먼지 입자를 집진시키는 집진부를 구비하고, 전리부에서 먼지 입자를 하전시킴과 동시에 냄새를 제거하고 집진부에서 그 하전된 먼저 입자를 집진시킴과 동시에 전리부에서 완전히 제거되지 않은 냄새를 완전히 제거하는 작용을 한다.
상기와 같은 기능을 하는 종래 탈취기의 전원공급장치의 일예가 첨부한 도면 도 1에 도시되었다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류 또는 직류 전원을 장치에 필요한 전원으로 만들어 각부에 공급해주는 전원부(1)와, 상기 전원부(1)에서 공급되는 전원으로 구동하고 탈취/집진부(5)의 공급전원을 제어하는 제어부(2)와, 상기 제어부(2)의 제어에 따라 상기 전원부(1)에서 공급되는 전원의 레벨을 조절하여 출력하는 전압 출력부(3)와, 상기 전압 출력부(3)에서 출력되는 전압을 고압으로 승압시키고 그 승압된 전압의 파형을 조절하여 탈취/집진부(5)에 공급해주는 승압 및 파형조절부(4)와, 상기 승압 및 파형조절부(4)에서 얻어지는 전압으로 먼지 입자를 집진하고 냄새를 제거하는 탈취/집진부(5)로 구성되었다.
이와 같이 구성된 종래 탈취기의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전압 출력부(3)는 입력되는 직류 또는 교류를 장치에 필요한 전원으로 만들어 제어부(2) 및 전압 출력부(3)에 공급해주게 되며, 이에 따라 제어부(2)는 구동을 하여 출력 전압의 스위칭 제어신호를 도 2의 (A)와 같이 발생한다.
그러면 전압 출력부(3)는 상기와 같이 제어부(2)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 상기 전압 출력부(3)에서 얻어지는 전압을 스위칭하여 도 2의 (B)와 같은 파형으로 승압 및 파형조절부(4)에 공급해준다.
승압 및 파형조절부(4)는 그 공급되는 (B)와 같은 파형의 전압을 고압으로 승압하고, 그 승압한 전압의 파형을 조절하여 도 2의 (C)와 같은 파형의 전압을 만들어 후단인 탈취/집진부(5)에 제공하게 되고, 이에 따라 탈취/집진부(5)는 그 공급되는 전압으로 먼지 입자를 전리시키고 쿨롱력으로 집진을 하며 냄새를 탈취하게 된다.
상기와 같은 탈취장치는 직류 고전압 또는 직류와 펄스가 합성된 펄스 고전압을 사용하여 먼지를 집진하거나 냄새를 탈취하는데, 이때 필요한 전원을 공급하기 위해 도 5와 같은 RCC(Ringing Chore Convertor) 방식의 전원 공급장치를 이용한다.
이 방식은 트랜지스터(TR1)의 베이스에 도 6의 (C)와 같은 구형파를 인가하면, 하이구간에 트랜지스터(TR1)가 턴-온되어 도 6의 (A)와 같은 자기 파형이 트랜스의 일차측에 발생하게 되고, 이것이 상기한 트랜지스터(TR1)가 오프되는 구간에서 이차측으로 유기되어 도 6의 (B)와 같은 펄스 전압으로 후단인 탈취/집진부에 공급되어 탈취 및 집진이 이루어지도록 한다.
한편, 상기와 같은 RCC 방식으로 전압을 만들어 탈취/집진부에 인가할 때 생성되는 전압 파형은 도 9와 같이 여러 가지가 있다.
이중 도 9의 (A)는 공기 탈취기의 대표적인 전압 파형으로 상승시간(tTLH) 또는 하강시간(tTHL)이 빠를수록 탈취효과가 크고 T1:T2의 비가 적을수록 전력소모가 크게된다.
다음으로 도 9의 (B)의 고전압의 직류로 먼지 또는 매연 등을 이온화하여 집진판에 부착하는 방식의 전압으로 일반집진기로 많이 사용되나 탈취 효과가 떨어진다는 단점이 있다.
그리고 도 9의 (C)는 집진에 필요한 직류와 탈취에 필요한 교류 전압을 합성한 전압으로서, 집진과 탈취 효과는 높으나 단속되는 주기가 너무 많아 전파 장해 및 전력 소모가 크다는 단점이 있다.
아울러 도 9의 (D)는 집진에 필요한 직류 성분과 탈취에 필요한 시간(T1)의 펄스가 많을수록 효과적이나 전력에 비례한 효과가 나타나지 않으므로 T1과 T2비를 크게하여 적은 전력으로 집진 및 탈취 효과를 높이도록 해야한다.
그러나 상기와 같이 RCC 방식을 이용하여 집진 및 탈취에 필요한 전압을 제공하는 기존의 탈취장치는 부하 변동이 심할 경우 출력 전압의 변동이 상대적으로 심하다는 문제점과 트랜스(T1)의 인덕턴스 변화로 주파수 변동이 심하다는 문제점과 트랜스(T1)에 t1만큼의 전류가 필요하므로 대용량의 트랜스가 필요하다는 단점 및 스위칭 트랜지스터(TR1)의 전류는 t1 만큼 전류가 지속되므로 스위칭 트랜지스터(TR1)가 발열된다는 제반 문제점이 있었다.
또한 전원 전압이 높으면 상대적으로 역기 전압이 높아 고내압의 스위칭 트랜지스터가 필요하므로 별도의 전원이 필요하다는 단점 및 소형으로 제작하기가 어렵다는 문제점도 있었다.
따라서 본 고안은 상기와 같은 종래 탈취 장치의 집진 및 탈취시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 탈취기에 공급되는 탈취 및 집진 전압을 포워드 콘트롤(FORWARD CONTROL) 방식에 의해 구현함으로써 전압 변동과 주파수 변동을 제거하여 탈취 및 집진 효율을 높이고 역기전압을 빠르게 방전시켜 전원공급용 스위칭소자(스위칭 트랜지스터)의 파손을 미연에 방지하도록 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치를 제공하는데 있다.
이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단은, 입력되는 교류 또는 직류 전원을 변환하여 장치에 필요한 전압으로 만들어 공급해주는 전원부와; 상기 전원부에서 공급되는 전원으로 구동하고 탈취 및 집진을 위해 발생되는 펄스 전압의 펄스 폭을 조절하는 펄스폭 조절부와; 상기 펄스폭 조절부에서 출력되는 펄스 폭 제어신호에 따라 승압 및 파형정형부의 전압 출력을 스위칭해주는 스위칭부와; 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 상기 전원부에서 공급되는 전압을 승압하고 집진을 위한 직류 고전압과 탈취를 위한 펄스 전압을 발생하는 승압 및 파형정형부와; 상기 승압 및 파형정형부에서 발생된 직류 고전압 및 펄스 전압으로 먼지를 집진하고 냄새를 제거하는 집진/탈취부와; 장치에 흐르는 전체 전류를 감지하여 부하측의 고압방전 및 누설 또는 그 부하측의 발화 여부를 검출하고 장치에 과전류가 흐를 경우 상기 승압 및 파형정형부에 공급되는 전원을 차단시켜 장치의 파손을 미연에 방지하는 보호회로부로 이루어진다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 탈취기의 전원공급장치 블록 구성도,
도 2는 도 1의 각부 입출력 파형도,
도 3은 본 고안에 의한 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치 회로도,
도 4는 도 3의 각부 입출력 파형도,
도 5는 일반적인 탈취기에 적용되는 RCC 방식을 구현한 전원공급장치 회로도,
도 6은 도 5의 각부 입출력 파형도,
도 7은 본 고안에 적용되는 포워드 콘트롤 방식을 설명하기 위한 회로도,
도 8은 도 7의 각부 입출력 파형도,
도 9는 탈취기에 공급되는 전원의 파형도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10:전원부20:펄스폭 조절부
30:스위칭부 40:승압 및 파형정형부
50:집진 및 탈취부60:보호회로부
도 3은 본 고안에 의한 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치 회로도이다.
이에 도시한 바와 같이, 입력되는 교류 또는 직류 전원을 변환하여 장치에 필요한 전압으로 만들어 공급해주는 전원부(10)와; 상기 전원부(10)에서 공급되는 전원으로 구동하고 탈취 및 집진을 위해 발생되는 펄스 전압의 펄스 폭을 조절하는 펄스폭 조절부(20)와; 상기 펄스폭 조절부(20)에서 출력되는 펄스 폭 제어신호에 따라 승압 및 파형정형부(40)의 전압 출력을 스위칭해주는 스위칭부(30)와; 상기 스위칭부(30)의 스위칭에 따라 상기 전원부(10)에서 공급되는 전압을 승압하고 집진을 위한 직류 고전압과 탈취를 위한 펄스 전압을 발생하는 승압 및 파형정형부(40)와; 상기 승압 및 파형정형부(40)에서 발생된 직류 고전압 및 펄스 전압으로 먼지를 집진하고 냄새를 제거하는 집진/탈취부(50)와; 장치에 흐르는 전체 전류를 감지하여 부하측의 고압방전 및 누설 또는 그 부하측의 발화 여부를 검출하고 장치에 과전류가 흐를 경우 상기 승압 및 파형정형부(40)에 공급되는 전원을 차단시켜 장치의 파손을 미연에 방지하는 보호회로부(60)로 구성된다.
상기에서 펄스폭 조절부(20)는 일정한 주기로 발진을 하고 그 발진주파수를 스위칭 제어신호로 출력하는 발진부(21)와, 상기 발진부(21)에서 출력되는 발진 주파수를 시정수로 조절하여 펄스 폭을 조절하는 저항(R16) 및 콘덴서(C7)로 구성된다.
그리고 상기 스위칭부(30)는 상기 펄스폭 조절부(20)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 상기 승압 및 파형정형부(40) 내의 트랜스(T2)를 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET)와, 상기 트랜스(T2)의 과부하시 상기 트랜스(T2)가 파손되는 것을 방지하기 위한 분압저항(R17)(18)으로 구성된다.
아울러 승압 및 파형정형부(40)는 상기 스위칭부(30)의 스위칭 제어에 따라 일차측 전압을 고압으로 승압하고 이차측으로 유기시키는 트랜스(T2)와, 상기 트랜스(T2)의 이차측 유기전압을 반파정류하고 배전압하여 직류 고전압을 발생하는 콘덴서(C13)(C14) 및 다이오드(D7)(D8)와, 상기 트랜스(T2)의 이차측 유기전압과 상기 다이오드(D7)에 의한 직류 고전압을 합성하여 펄스 전압을 발생하는 콘덴서(C12) 및 제너 다이오드(D9)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 고안에 의한 포워드 콘트롤을 이용한 전원공급장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전원부(10)는 입력되는 직류 또는 교류전원을 정류하고 평활시켜 장치에서 필요로 하는 전원을 만들어 공급해주게 되며, 이에 따라 펄스폭 조절부(20)는 저항(R1) 및 콘덴서(C2)에 의한 구동 전압에 의해 기동을 한다. 기동이 시작되면 발진부(21)는 일정 주기로 발진을 하여 스위칭부(30)를 콘트롤하기 위한 발진 주파수(발진 클럭)을 출력시키게 되고, 이렇게 출력되는 신호는 저항(16) 및 콘덴서(C17)에 의한 시정수(R*C)로 펄스 폭이 조절되는데, 이때 발진부(21)에서 출력되는 발진주파수가 하이(High)신호일 경우 저항(R16)을 통해 전류가 흐르고, 그 전류에 의해 콘덴서(C17)가 충전된다. 충전전압이 전류차단(CS) 전압보다 커지면 로우상태가 되어 스위칭신호가 오프됨으로써 펄스폭이 조절되며, 이렇게 조절되는 펄스는 도 4의 (A)와 같은 폭을 갖는 펄스로 스위칭부(30) 내의 전계효과 트랜지스터(FET)에 제공된다.
상기와 같이 펄스 폭을 조절하는 방식을 포워드 콘트롤(Forward Control) 방식이라고 하며, 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스위칭용 트랜지스터(TR1)에 도 8의 (C)와 같은 펄스 전압을 인가하면 트랜스(T3)의 일차측에는 도 8의 (A)와 같은 자기 파형이 발생하게 되고, 이것이 스위칭용 트랜지스터(TR1)가 오프되면 이차측으로 유도되어 도 8의 (B)와 같은 출력 전압 파형을 발생하며, 이러한 펄스 전압을 발생하는 방식을 포워드 콘트롤 방식이라 말한다.
한편, 스위칭부(30) 내의 전계효과 트랜지스터(FET)는 그 스위칭 제어신호에 따라 승압 및 파형정형부(40) 내의 트랜스(T2)를 스위칭하게 된다.
이때 전계효과 트랜지스터(FET)의 소스층 저항(R18)에 정상치보다 큰 전류가 흐르게 되면 전압이 높게 발생하여 저항(R17)을 통해 전압이 콘덴서(C17)에 충전되므로 차단 시간이 단축되어 전계효과 트랜지스터의 전류 흐르는 시간이 단축되어 전계효과 트랜지스터가 파손되는 것을 방지하게 된다.
한편, 부하측에 고압방전 또는 심한 누설이 발생할때에는 상기와 같은 전계효과 트랜지스터의 보호회로에 의해 방전이 이루어지지만 부하측에 발화가 되는 경우가 발생하므로, 보호회로부(60) 내의 전류검출저항(R4)은 그 전체 회로에 흐르는 전류를 검출하여 방전 또는 합선에 의해 전체 전류가 갑자기 증가하면 트랜지스터(TR2)를 턴-온시키게 되고, 이에 따라 트랜지스터(TR1)도 턴-온되어 상기한 승압 및 파형정형부(40)로 공급되는 전압을 콘덴서(C5)에 충전시키게 된다.
이후 콘덴서(C5)가 만충전되면 방전을 하여 5V전압을 발진부(21) 내의 OP단자에 입력하게 되고, 이에 따라 발진부(20)는 발진 동작을 중지하게 됨으로써 회로의 안정화를 꾀하면, 발진 동작이 중단되는 시간은 발화가 되지 않을 정도의 지연시간 수초동안 지속되다가 저항(R6)에 의해 방전이 됨으로써 다시 OP단자가 로우가 되어 재발진 동작이 이루어진다.
이렇게 함으로써 발화 및 합선 등에 의한 위험으로부터 장치를 보호하게 되는 것이다.
다음으로 승압 및 파형정형부(40)는 상기한 스위칭부(30) 내의 전계효과 트랜지스터(FET)의 스위칭 타임에 대응되어 일차측 전압을 승압하고 이차측으로 유기시켜주는 역할을 하게 된다.
즉, 일차측 L1에 비례한 전압이 이차측 L3, L4에 발생하며, 이중 부하측에 필요한 직류 고전압은 콘덴서(C13)(C14)와 다이오드(D7)(D8)에 의해 배전압되어 직류 고전압으로 집진 및 탈취부(50)에 공급되고, 상기한 다이오드(D7)에 의해 반파정류된 직류 고전압은 L4로 유기되는 교류 고전압과 합성된 후 펄스 전압으로 콘덴서(C12) 및 제너 다이오드(D9)를 통해 상기한 집진 및 탈취부(50)에 공급된다.
이때 상기한 트랜스(T2)의 오프시 역기전압이 발생하게 되는데, 이러한 역기전압은 제너 다이오드(D9)를 통해 콘덴서(C12)를 방전시켜 역전압을 최소치로 만들게 된다. 이렇게 함으로써 전계효과 트랜지스터(FET)의 발열을 방지하게 되어 소자의 파손을 방지하게 되는 것이다.
여기서 상기와 같은 방법에 의해 생성되는 펄스 전압은 도 9의 (E)와 같은 펄스 전압이 되며, 이는 기존의 펄스 전압 파형인 도 9의 (D)와 유사하나, 기생 진동이 상대적으로 적고 실제 탈취 효과가 큰 범위는 상승시간(tTLH)이므로 노이즈에 강하면서도 큰 탈취 효과가 기대된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 전원 전압을 그대로 출력하므로 전원 변동을 감소시킬 수 있으며, 별도의 발진부를 이용함으로써 주파수의 변동을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 트랜스에 최소시간치(t1) 만큼의 전류가 필요하므로 트랜스의 용량을 저감시킬 수 있으며, 전원전압에 따른 역기전압은 방전시키고 역전압은 최소치가 되도록 만듬으로써 회로의 안전화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
그리고 포워드 콘트롤 방식을 사용하여 펄스폭을 제어하고 트랜스의 용량을 저감시킴으로써 전원공급장치를 소형으로 제작 가능한 효과가 있다.
본 고안은 탈취기에 공급되는 탈취 및 집진 전압을 포워드 콘트롤(FORWARD CONTROL) 방식에 의해 구현함으로써 전압 변동과 주파수 변동을 제거하여 탈취 및 집진 효율을 높이고 역기전압을 빠르게 방전시켜 전원공급용 스위칭소자(스위칭 트랜지스터)의 파손을 미연에 방지하도록 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치를 제공하는데 있다.

Claims (4)

  1. 먼지 입자를 집진하고 냄새를 탈취하는 탈취장치에 있어서,
    입력되는 교류 또는 직류 전원을 변환하여 장치에 필요한 전압을 만들어 공급해주는 전원부(10)와;
    상기 전원부(10)에서 공급되는 전원으로 구동하고 탈취 및 집진을 위해 발생되는 펄스 전압의 펄스 폭을 조절하는 펄스폭 조절부(20)와;
    상기 펄스폭 조절부(20)에서 출력되는 펄스 폭 제어신호에 따라 승압 및 파형정형부(40)의 전압 출력을 스위칭해주는 스위칭부(30)와;
    상기 스위칭부(30)의 스위칭에 따라 상기 전원부(10)에서 공급되는 전압을 승압하고 집진을 위한 직류 고전압과 탈취를 위한 펄스 전압을 발생하는 승압 및 파형정형부(40)와;
    상기 승압 및 파형정형부(40)에서 발생된 직류 고전압 및 펄스 전압으로 먼지를 집진하고 냄새를 제거하는 집진/탈취부(50)와;
    장치에 흐르는 전체 전류를 감지하여 부하측의 고압방전 및 누설 또는 그 부하측의 발화 여부를 검출하고 장치에 과전류가 흐를 경우 상기 승압 및 파형정형부(40)에 공급되는 전원을 차단시켜 장치의 파손을 미연에 방지하는 보호회로부(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 탈취기의 포워트 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스폭 조절부(20)는,
    일정한 주기로 발진을 하고 그 발진주파수를 스위칭 제어신호로 출력하는 발진부(21)와, 상기 발진부(21)에서 출력되는 발진 주파수를 시정수로 조절하여 펄스폭을 조절하는 저항(R16) 및 콘덴서(C7)로 구성된 것을 특징으로 하는 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭부(30)는,
    상기 펄스폭 조절부(20)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 승기 승압 및 파형정형부(40) 내의 트랜스(T2)를 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET)와, 상기 트랜스(T2)의 과부하시 상기 트랜스(T2)가 파손되는 것을 방지하기 위한 분압저항(R17)(18)으로 구성된 것을 특징으로 하는 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 승압 및 파형정형부(40)는,
    상기 스위칭부(30)의 스위칭 제어에 따라 일차측 전압을 고압으로 승압하여 이차측으로 유기시키는 트랜스(T2)와, 상기 트랜스(T2)의 이차측 유기전압을 반파정류하고 배전압하여 직류 고전압을 발생하는 콘덴서(C13)(C14) 및 다이오드(D7)(D8)와, 상기 트랜스(T2)의 이차측 유기전압과 상기 다이오드(D7)에 의한 직류 고전압을 합성하여 펄스 전압을 발생하는 콘덴서(C12) 및 제너 다이오드(D9)로 구성된 것을 특징으로 하는 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치.
KR2019970005700U 1997-03-25 1997-03-25 탈취기의 포워드 콘트롤 방식을 이용한 전원공급장치 KR200147548Y1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101240003B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-06 주식회사 포스코아이씨티 마이크로 펄스 전원공급 회로 및 이를 구비하는 마이크로 펄스 시스템
KR101240126B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-07 주식회사 포스코아이씨티 전류 차단 회로 및 이를 구비하는 마이크로 펄스 시스템

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KR101240126B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-07 주식회사 포스코아이씨티 전류 차단 회로 및 이를 구비하는 마이크로 펄스 시스템

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