問題
方針
「降圧チョッパ回路」に関する問題です。(平成30年問16と同じ問題です)
解法
(a)
「降圧チョッパ回路」
入力電圧以下の電圧を生成する回路。
- スイッチQが閉じている時間は、電源電圧Eから負荷Rへ電流が流れ、コイルLに電磁エネルギー、コンデンサCに静電エネルギーが蓄積される。
このときダイオードDは逆電圧で電流は流れない。 - スイッチQが開いている時間は、コイルLの電磁エネルギーが電源となり負荷Rに電流が流れる。このときダイオードDは順電圧で電流が流れる。
このときコンデンサCの静電エネルギーによる放電は、リプル電圧(微小な電圧変動)を低減し平滑化の役割をする。
時刻t1、t2に対応する電流経路を求めます。
時刻t1は、ダイオード電圧vD＝Eの時なので、スイッチSが閉じた回路となります。この時ダイオードは逆電圧になるので電流は流れません。従って図3の「電流経路(A)」となります。
時刻t2は、ダイオード電圧vD＝0の時なので、スイッチSが開いた回路となります。この時ダイオードはコイルLが電源となり順方向に電流が流れます。従って図4の「電流経路(B)」となります。
これに該当する選択肢は(1)となります。
(b)
「降圧チョッパ回路の出力電圧」
$\displaystyle E_o=\frac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}}E=αE \ [V] $
$E_o$：出力電圧 [$V$]
$E$：電源電圧 [$V$]
$T_{on}$：オン時間 [$s$]
$T_{off}$：オフ時間 [$s$]
通流率：$\displaystyleα=\frac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}} (0<α<1)$
抵抗Rに流れる電流iRの平均値IRを求めます。
問題文より、電圧E＝100V、通流率α＝50％(0.5)なので、「降圧チョッパ回路の出力電圧」の式より出力電圧Eoを求めます。
$\displaystyle E_o=αE=0.5×100=50 \ [V] $
抵抗Rの電圧(出力電圧)Eo＝50Vで、負荷抵抗R＝2Ωより、電流IRは以下となります。
$\displaystyle I_R=\frac{E_o}{R}=\frac{50}{2}=25.0 \ [A] $
解答
(a)の解答は(1)となります。
(b)の解答は(2)となります。
