KR20050121944A - Backlight inverter with oscillation prevention function in initial operation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수개의 램프를 병렬 동작하는 백라이트 인버터에서, 초기 기동에는 2차측 임피던스를 낮추어 발진을 방지시킬 수 있는 초기 기동시 발진방지 기능을 갖는 백라이트 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a backlight inverter having an oscillation preventing function at initial startup, which can prevent oscillation by lowering secondary impedance at initial startup in a backlight inverter operating a plurality of lamps in parallel.
본 발명의 백라이트 인버터는, 소정의 주파수를 갖는 구형파 입력전압(Vin)단에 연결된 1차 권선(L1)과, 상기 1차 권선(L1)에 병렬로 복수개 배치되어 상기 1차 권선(L1)과의 각 권선비로 상기 입력전압(Vin)을 각각 승압하는 복수의 2차 권선을 포함하고, 상기 복수개의 2차 권선 각각은 그 일단이 접지되고 그 타단이 해당 램프에 연결된 트랜스포머(11); 상기 복수의 2차 권선(L21~L23) 각각에 병렬로 연결되어, 상기 구형파 입력전압의 주파수에서 각 2차 권선과 공진하는 복수의 커패시터(C21~C23); 및 상기 복수의 2차 권선(L21~L23)중 서로 인접하는 2개의 2차 권선의 타단을 서로 연결하여, 2차측 임피던스를 보상하는 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)를 구비하여, 상기 복수의 임피던스 보상기가 기동초기에 2차측 임피던스를 줄이도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the backlight inverter of the present invention, a plurality of primary windings L1 connected to a square wave input voltage Vin terminal having a predetermined frequency and a plurality of primary windings L1 are disposed in parallel to the primary winding L1. A transformer (11) comprising a plurality of secondary windings each stepping up the input voltage (Vin) at each of the winding ratios of the plurality of secondary windings, one end of which is grounded and the other end of which is connected to a corresponding lamp; A plurality of capacitors C21 to C23 connected in parallel to each of the plurality of secondary windings L21 to L23 and resonating with each of the secondary windings at a frequency of the square wave input voltage; And a plurality of impedance compensators R1 and R2 for connecting the other ends of two secondary windings adjacent to each other among the plurality of secondary windings L21 to L23 to compensate for the secondary side impedance. The impedance compensator is characterized in that it is made to reduce the secondary impedance at the beginning of the start.
이러한 본 발명에 의하면, 복수개의 램프를 병렬 동작하는 백라이트 인버터에서, 초기 기동에는 2차측 임피던스를 낮추어 발진을 방지시킬 수 있어, 화면 떨림현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, in a backlight inverter operating a plurality of lamps in parallel, the initial start-up can lower the secondary impedance to prevent the oscillation, there is an effect that can improve the screen shake phenomenon.
Description
본 발명은 LCD 모니터, LCD TV 등의 백라이트에 적용되는 백라이트 인버터에 관한 것으로, 특히 복수개의 램프를 병렬 동작하는 백라이트 인버터에서, 초기 기동에는 2차측 임피던스를 낮추어 발진을 방지시킬 수 있어, 화면 떨림현상을 개선할 수 있는 초기 기동시 발진방지 기능을 갖는 백라이트 인버터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight inverter applied to backlights of LCD monitors, LCD TVs, and the like. Particularly, in a backlight inverter that operates a plurality of lamps in parallel, oscillation can be prevented by lowering the secondary impedance during initial startup, thereby preventing screen shaking. The present invention relates to a backlight inverter having an oscillation prevention function at initial startup to improve the efficiency.
일반적으로, LCD-TV 및 LCD-모니터 시장이 점차 대형화되면서 백라이트 유니트(Back Light Unit)에 장착되는 램프(Lamp)수가 점차 증가하게 되었고, 또한 가격인하 추세에 따라 급작스런 램프 단가 인하에 의해 화면 떨림 현상 등의 램프의 품질 저하 문제가 초래될 수 있다. 여기서, 상기 백라이트 유니트에는 램프를 구동시키기 위한 백라이트 인버터가 포함되어 있다.In general, as the LCD-TV and LCD-monitor market gradually enlarges, the number of lamps mounted on the back light unit gradually increases, and the screen shakes due to a sudden reduction in the unit price of the lamp due to the price reduction trend. The problem of deterioration of the lamp of the lamp may be caused. Here, the backlight unit includes a backlight inverter for driving the lamp.
이러한 백라이트 인버터중의 하나를 도 1을 참조하여 설명한다.One of such backlight inverters will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 종래의 백라이트 인버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional backlight inverter.
도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 인버터는 대략 12~15V의 범위내에서 대략 40kHz~60kHz 범위내의 주파수를 갖는 구형파 입력전압(Vin)을 1차권선(L1)에서 복수개의 2차 권선(L21~L22)로 승압하여 교류전압으로 변환하는 트랜스포머(11)와, 상기 2차 권선(L21~L23)과 병렬로 연결되어 상기 구형파 입력전압의 주파수에 동기되어 각 2차 권선과 공진하는 커패시터(C21~C23)와, 상기 각 커패시터를 통한 교류전압에 의에 동작하는 램프(Lamp21~Lamp23)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in the conventional backlight inverter, a square wave input voltage Vin having a frequency in the range of about 40 kHz to 60 kHz within a range of about 12 to 15 V is obtained from the plurality of secondary windings L21 to the primary winding L1. A transformer 11 for boosting to L22 and converting to an AC voltage, and the capacitors C21 to resonating with each of the secondary windings in parallel with the secondary windings L21 to L23 in synchronization with the frequency of the square wave input voltage. C23) and lamps Lamp21 to Lamp23 which operate at an AC voltage through the capacitors.
여기서, 상기 각 램프에 흐르는 전류는 후단의 저항을 통해 전압으로 검출되어 각 피드백 전압으로 제공된다.Here, the current flowing through each of the lamps is detected as a voltage through the resistance of the rear stage and provided to each feedback voltage.
도 2는 램프 전단의 구동전류 파형도로서, 도 2에는 램프 전단의 구동전류 파형이 불안정함을 보이고 있다.FIG. 2 is a waveform diagram of the driving current at the front end of the lamp, and FIG. 2 shows that the driving current waveform at the front of the lamp is unstable.
도 1을 참조하면, 멀티 스테이지(MULTI STAGE)방식을 적용한 에지형 6 램프의 백라이트 인버터에서는, 복수개의 램프에 하나의 인버터 트랜스포머가 적용되어 진다. Referring to FIG. 1, one inverter transformer is applied to a plurality of lamps in a backlight inverter of an edge type 6 lamp using a multi-stage (MULTI STAGE) method.
이러한 인버터 방식에서는 각 구성소자의 허용오차(tolerance)와 램프 임피던스(Lamp Impedance), 병렬 공진(parallel resonance) 커패시터 및 2차측 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)의 편차 등에 따라 각기 다른 램프의 특성이 나타날 수 있다.In this inverter method, different lamp characteristics may appear depending on the tolerance of each component, lamp impedance, parallel resonance capacitor, and variation of secondary leakage inductance. .
그런데, 이와 같은 종래의 백라이트 인버터에서는, 초기 기동시 임피던스가 요구되는 퀄리티 팩터(Quality Factor)는 대략 1 내지 2.5 정도가 되어야 안정한데, 그러나, 종래의 백라이트 인버터에서는, 기동초기에 임피던스가 무한대가 되어, 도 2에 도시한 바와 같이, 원치 않는 발진이 일어나고, 이에 따라 화면 떨림 현상이 나타나는 문제점이 있다.By the way, in such a conventional backlight inverter, the quality factor required for the initial startup impedance is approximately 1 to 2.5, which is stable. However, in the conventional backlight inverter, the impedance becomes infinite at the beginning of startup. 2, there is a problem that unwanted oscillation occurs, and thus screen shaking occurs.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 복수개의 램프를 병렬 동작하는 백라이트 인버터에서, 초기 기동에는 2차측 임피던스를 낮추어 발진을 방지시킬 수 있어, 화면 떨림현상을 개선할 수 있는 초기 기동시 발진방지 기능을 갖는 백라이트 인버터를 제공하는데 있다. The present invention has been proposed to solve the above problems, and its object is to prevent oscillation by lowering the secondary impedance at initial startup in a backlight inverter that operates a plurality of lamps in parallel, thereby improving screen shaking. The present invention provides a backlight inverter having an oscillation prevention function at initial startup.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 백라이트 인버터는,In order to achieve the above object of the present invention, the backlight inverter of the present invention,
소정의 주파수를 갖는 구형파 입력전압단에 연결된 1차 권선과, 상기 1차 권선에 병렬로 복수개 배치되어 상기 1차 권선과의 각 권선비로 상기 입력전압을 각각 승압하는 복수의 2차 권선을 포함하고, 상기 복수개의 2차 권선 각각은 그 일단이 접지되고 그 타단이 해당 램프에 연결된 트랜스포머;A plurality of primary windings connected to a square wave input voltage terminal having a predetermined frequency, and a plurality of secondary windings arranged in parallel to the primary windings to boost the input voltage at respective turns ratios with the primary windings; Each transformer of the plurality of secondary windings has one end grounded and the other end connected to a corresponding lamp;
상기 복수의 2차 권선 각각에 병렬로 연결되어, 상기 구형파 입력전압의 주파수에서 각 2차 권선과 공진하는 복수의 커패시터; 및A plurality of capacitors connected in parallel to each of the plurality of secondary windings and resonating with each of the secondary windings at a frequency of the square wave input voltage; And
상기 복수의 2차 권선중 서로 인접하는 2개의 2차 권선의 타단을 서로 연결하여, 2차측 임피던스를 보상하는 복수의 임피던스 보상기를 구비하여,A plurality of impedance compensators for connecting the other ends of two secondary windings adjacent to each other among the plurality of secondary windings to compensate for the secondary side impedance;
상기 복수의 임피던스 보상기가 기동초기에 2차측 임피던스를 줄이도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.The plurality of impedance compensators are configured to reduce the secondary impedance at the initial stage of startup.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 인버터의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a backlight inverter according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 인버터는 트랜스포머(110), 복수의 커패시터(C21~C23) 및 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the backlight inverter according to the present invention includes a transformer 110, a plurality of capacitors C21 to C23, and a plurality of impedance compensators R1 and R2.
상기 트랜스포머(11)는 대략 40kHz 내지 60kHz중의 임의의 주파수를 갖는 12V ~ 15V 범위내의 구형파 입력전압(Vin)단에 연결된 1차 권선(L1)과, 상기 1차 권선(L1)에 병렬로 복수개 배치되어 상기 1차 권선(L1)과의 각 권선비로 상기 입력전압(Vin)을 각각 승압하는 복수의 2차 권선(L21~L23)을 포함한다. 상기 복수개의 2차 권선(L21~L23) 각각은 그 일단이 접지되고 그 타단이 해당 램프(Lamp1~Lamp3)에 연결된다.The transformer 11 includes a plurality of primary windings L1 connected to a square wave input voltage Vin terminal within a range of 12 V to 15 V having an arbitrary frequency of approximately 40 kHz to 60 kHz, and a plurality of primary windings L1 arranged in parallel to the primary winding L1. And a plurality of secondary windings L21 to L23 respectively boosting the input voltage Vin at respective winding ratios with the primary winding L1. One end of each of the plurality of secondary windings L21 to L23 is grounded, and the other end thereof is connected to the corresponding lamps Lamp1 to Lamp3.
상기 복수의 커패시터(C21~C23)는 상기 복수의 2차 권선(L21~L23) 각각에 병렬로 연결된다. 이때, 상기 복수의 커패시터(C21~C23) 각각은 상기 구형파 입력전압의 주파수에서 각 2차 권선과 공진하여 구형파인 유기전압을 정형파로 변환한다.The plurality of capacitors C21 to C23 are connected in parallel to each of the plurality of secondary windings L21 to L23. In this case, each of the plurality of capacitors C21 to C23 resonates with each of the secondary windings at the frequency of the square wave input voltage to convert an organic voltage that is a square wave into a square wave.
상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)는 상기 복수의 2차 권선(L21~L23)중 서로 인접하는 2개의 2차 권선의 타단을 서로 연결하여, 2차측 임피던스를 보상한다. The plurality of impedance compensators R1 and R2 connect the other ends of two secondary windings adjacent to each other among the plurality of secondary windings L21 to L23 to compensate for the secondary impedance.
상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)는 복수의 2차 권선(L21~L23)중 제1 및 제2 2차 권선(L21,L22)의 타단을 서로 연결하는 제1 저항(R1)과, 복수의 2차 권선(L21~L23)중 제2 및 제3 2차 권선(L22,L23)의 타단을 서로 연결하는 제2 저항(R2)을 포함한다.The plurality of impedance compensators R1 and R2 may include a plurality of first resistors R1 connecting the other ends of the first and second secondary windings L21 and L22 of the plurality of secondary windings L21 to L23 to each other, A second resistor (R2) for connecting the other ends of the second and third secondary windings (L22, L23) of the secondary winding (L21 ~ L23) of each other.
여기서, 상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)는 2차측 임피던스를 보정하는데, 즉 초기 기동시에 2차 권선의 임피던스가 거의 무한대로 되는 경우, 각 램프에는 불안정한 파형의 전류가 흐르게 되어, 화면 떨림현상이 발생될 수 있다.Here, the plurality of impedance compensators R1 and R2 correct the secondary impedance, i.e., when the impedance of the secondary winding becomes almost infinite at initial startup, an unstable waveform current flows through each lamp, resulting in screen shaking. This may occur.
상기 복수의 임피던스 보상기가 기동초기에 2차측 임피던스를 줄여서 퀄리티 팩터(QF)를 만족하도록 이루어진다.The plurality of impedance compensators are configured to satisfy the quality factor (QF) by reducing the secondary impedance at the beginning of startup.
도 4는 본 발명에 따른 램프 전단의 구동전류 파형도이다. Figure 4 is a waveform diagram of the drive current of the front end of the lamp according to the present invention.
도 4에서, 본 발명에 따른 램프 전단의 구동전류 파형은 본 발명의 임피던스 보상기에 의해서 초기 기동시 임피던스가 보상되므로 발진없이 일정한 레벨의 파형으로 이루어진다. 이에 따라 램프는 일정한 레벨을 갖는 구동 전류에 의해 구동되므로 화면 떨림 현상이 없게 된다.In Figure 4, the drive current waveform of the front end of the lamp according to the present invention is made of a waveform of a constant level without oscillation because the impedance is compensated at initial startup by the impedance compensator of the present invention. Accordingly, since the lamp is driven by a driving current having a constant level, there is no screen shaking.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 인버터에서, 상기 트랜스포머(11)에 입력되는 대략 40kHz 내지 60kHz중의 임의의 주파수를 갖는 12V ~ 15V 범위내의 구형파 입력전압(Vin)은 1차 권선(L1)에서 복수의 2차 권선(L21~L23)으로 유기되어, 상기 복수의 2차 권선(L21~L23) 각각에서는 사전에 설정된 상기 1차 권선(L1)과의 각 권선비로 상기 입력전압(Vin)을 각각 유기 승압하여 각각 연결된 램프로 제공한다.Referring to FIG. 3, in the backlight inverter according to the present invention, a square wave input voltage Vin within a range of 12 V to 15 V having an arbitrary frequency of approximately 40 kHz to 60 kHz input to the transformer 11 may be a primary winding L1. In the plurality of secondary windings (L21 ~ L23), and the plurality of secondary windings (L21 ~ L23) in each of the winding ratio with the first winding (L1) preset in advance the input voltage (Vin) Each organic boost is provided to each connected lamp.
이때, 상기 복수의 2차권선(L21~L23) 각각에 연결된 커패시터(C21~C23) 각각은 상기 구형파 입력전압의 주파수에서 각 2차 권선과 공진하여 구형파인 유기전압을 정형파로 변환한다. 예를 들어, 상기 구형파 입력전압의 주파수가 40kHz일 경우, 상기 2차 권선(L21)과 커패시터(C21)에 의한 공진주파수, 2차 권선(L22)과 커패시터(C22)에 의한 공진주파수, 그리고 2차 권선(L23)과 커패시터(C23)에 의한 공진주파수 각각이 40kHz에 해당된다.At this time, each of the capacitors C21 to C23 connected to each of the plurality of secondary windings L21 to L23 resonates with each of the secondary windings at the frequency of the square wave input voltage to convert the induced voltage, which is a square wave, into a square wave. For example, when the frequency of the square wave input voltage is 40kHz, the resonance frequency of the secondary winding L21 and the capacitor C21, the resonance frequency of the secondary winding L22 and the capacitor C22, and 2 Each of the resonant frequencies of the secondary winding L23 and the capacitor C23 corresponds to 40 kHz.
이에 따라, 상기 구형파 입력전압은 2차 권선 및 커패시터를 통해서 교류 입력전압으로 변환된다.Accordingly, the square wave input voltage is converted into an AC input voltage through the secondary winding and the capacitor.
한편, 본 발명의 상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)에 대해서 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the impedance compensators R1 and R2 of the present invention will be described as follows.
2차권선이 3개일 경우, 본 발명의 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)는 복수의 2차 권선(L21~L23)중 제1 및 제2 2차 권선(L21,L22)의 타단을 서로 연결하는 제1 저항(R1)과, 복수의 2차 권선(L21~L23)중 제2 및 제3 2차 권선(L22,L23)의 타단을 서로 연결하는 제2 저항(R2)을 포함한다.When there are three secondary windings, the plurality of impedance compensators R1 and R2 of the present invention connect the other ends of the first and second secondary windings L21 and L22 to each other among the plurality of secondary windings L21 to L23. The first resistor R1 and a second resistor R2 connecting the other ends of the second and third secondary windings L22 and L23 of the plurality of secondary windings L21 to L23 to each other.
여기서, 상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)는 2차측 임피던스를 보정하는데, 즉 초기 기동시에 2차 권선의 임피던스가 거의 무한대로 되는 경우, 각 램프에는 불안정한 파형의 전류가 흐르게 되어, 화면 떨림현상이 발생될 수 있다.Here, the plurality of impedance compensators R1 and R2 correct the secondary impedance, i.e., when the impedance of the secondary winding becomes almost infinite at initial startup, an unstable waveform current flows through each lamp, resulting in screen shaking. This may occur.
상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)가 2차권선 및 커패시터에 각각 병렬로 연결되므로, 기동초기에 2차측 임피던스를 줄여서 퀄리티 팩터(QF)를 만족하도록 이루어진다.Since the plurality of impedance compensators R1 and R2 are connected in parallel to the secondary winding and the capacitor, respectively, the secondary impedance is reduced to satisfy the quality factor QF at the initial stage of startup.
그러한 화면 떨림현상을 방지하기 위해서, 상기 복수의 임피던스 보상기(R1,R2)가 추가되었는데, 이는 복수의 2차 권선에 병렬로 연결되어 2차측 임피던스를 줄이게 된다.In order to prevent such screen shake, a plurality of impedance compensators R1 and R2 have been added, which are connected in parallel to a plurality of secondary windings to reduce secondary impedance.
이에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 퀄리티 팩터(QF)는 하기 수학식 1에 보인 바와 같이 저항(R)에 비례하고, "RM sqrt{L/C}"에 반비례한다. In detail, the quality factor QF is proportional to the resistance R as shown in Equation 1 below, and inversely proportional to “RM sqrt {L / C}”.
상기 수학식 1에 보인 바와 같이, 상기 퀄리티 팩터(QF)는 저항(R)을 낮추어 게인 마진(Gain Margin)을 줄여 발진 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있다. As shown in Equation 1, it can be seen that the quality factor QF can solve the oscillation problem by lowering the resistance R to reduce the gain margin.
전술한 바와 같이, 램프의 구동전류의 발진현상은 퀄리티 팩터(Quality Factor)가 너무 높거나 낮을 때 발생할 수 있는데, 위에서 기술한 바와 같이 2차 권선의 타단에 저항을 병렬 연결하여 초기 램프 기동시 무한대의 값을 가진 램프의 임피던스를 낮추어 발진 문제를 해결할 수 있다.As described above, the oscillation of the driving current of the lamp may occur when the quality factor is too high or too low. As described above, the resistance is connected in parallel to the other end of the secondary winding, thereby limiting the initial ramp start. The oscillation problem can be solved by lowering the impedance of the lamp with.
도 4는 본 발명에 따른 램프 전단의 구동전류 파형도이다. Figure 4 is a waveform diagram of the drive current of the front end of the lamp according to the present invention.
도 4에서, 본 발명에 따른 램프 전단의 구동전류 파형은 본 발명의 임피던스 보상기에 의해서 초기 기동시 임피던스가 보상되므로 발진없이 일정한 레벨의 파형으로 이루어진다. 이에 따라 램프는 일정한 레벨을 갖는 구동 전류에 의해 구동되므로 화면 떨림 현상이 없게 된다.In Figure 4, the drive current waveform of the front end of the lamp according to the present invention is made of a waveform of a constant level without oscillation because the impedance is compensated at initial startup by the impedance compensator of the present invention. Accordingly, since the lamp is driven by a driving current having a constant level, there is no screen shaking.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, LCD 모니터, LCD TV 등의 백라이트에 적용되는 백라이트 인버터, 즉 복수개의 램프를 병렬 동작하는 백라이트 인버터에서, 초기 기동에는 2차측 임피던스를 낮추어 발진을 방지시킬 수 있어, 화면 떨림현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, in the backlight inverter applied to the backlight of the LCD monitor, LCD TV, etc., that is, the backlight inverter operating a plurality of lamps in parallel, it is possible to prevent the oscillation by lowering the secondary impedance at the initial startup, It is effective to improve screen shake.
도 1은 종래의 백라이트 인버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional backlight inverter.
도 2는 램프 전단의 구동전류 파형도이다.2 is a driving current waveform diagram in front of a lamp.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 인버터의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a backlight inverter according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 램프 전단의 구동전류 파형도이다. Figure 4 is a waveform diagram of the drive current of the front end of the lamp according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
Vin : 구형파 입력전압Vin: square wave input voltage
L1 : 1차 권선L1: primary winding
11 : 트랜스포머11: transformer
L21~L23 : 2차 권선L21 ~ L23: Secondary winding
C21~C23 : 커패시터C21 ~ C23: Capacitor
R1,R2 : 임피던스 보상기R1, R2: Impedance Compensator
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