降圧チョッパの出力コンデンサに、インダクタ電流の脈動(山から谷まで0.6 A)の交流分がすべて流れるとする。スイッチング周波数300 kHz、出力コンデンサ25 µF(ESRは無視する)のとき、出力電圧の脈動(山から谷まで)はどれか。

正解：A. 10 mV

コンデンサに流れる電流は、振幅 ΔI/2 の三角波です。電流が正になる半周期 T/2 の間にコンデンサに入る電荷は、三角形の面積 (1/2) × (T/2) × (ΔI/2) = ΔI × T/8 です。したがって、電圧の脈動は ΔV = ΔI/(8fC) = 0.6/(8 × 300 kHz × 25 µF) = 10 mVになります。実際のコンデンサでは、ESRによる電圧 ΔI × ESR が加わるので、ESRの小さいセラミックコンデンサがよく使われます。

• A. 正しい。0.6 ÷ (8 × 300 × 10³ × 25 × 10⁻⁶) = 10 mVです。
• B. ΔI/(2fC) としたときの値で、三角波の電流が運ぶ電荷を大きく見積もりすぎています。
• C. ΔI/(fC) としたときの値で、脈動の電流が1周期ずっと同じ向きに流れたと考えています。