パワーエレクトロニクス回路
降圧チョッパの理想的な出力電圧 Vout = D × Vin を導くときの根拠として、正しいものはどれか。
- A定常状態ではインダクタの電流が1周期で元に戻るので、インダクタにかかる電圧の1周期の平均が0になる
- B定常状態では出力コンデンサの電流が常に0なので、コンデンサの電圧はスイッチのオンとオフの状態によらず一定になる
- Cスイッチがオンの間はインダクタに電圧がかからないので、出力電圧が入力電圧と等しくなる
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正解：A. 定常状態ではインダクタの電流が1周期で元に戻るので、インダクタにかかる電圧の1周期の平均が0になる
インダクタの電流の変化は、かかる電圧を時間で積分した値で決まります(V = L di/dt)。定常状態では電流が1周期で元の値に戻るので、インダクタにかかる電圧を1周期で平均すると0になります(電圧と時間の積のつり合い)。降圧チョッパでは、オンの間に (Vin − Vout)、オフの間に −Vout がかかるので、(Vin − Vout) × D = Vout × (1 − D) から Vout = D × Vin が得られます。昇圧チョッパや昇降圧チョッパの変換比も、同じ考え方で求められます。
- A. 正しい。電圧と時間の積のつり合いから、変換比を求めます。
- B. コンデンサの電流は1周期の平均が0になるだけで、常に0ではありません。電流の脈動がコンデンサに流れて、出力電圧の脈動になります。
- C. オンの間、インダクタには (Vin − Vout) の電圧がかかり、電流が増えていきます。