図は昇降圧チョッパを示している。スイッチQ、ダイオードD、リアクトルL、コンデンサCを用いて、図のような向きに定めた負荷抵抗Rの電圧を制御するためのものである。これらの回路で、直流電源Eの電圧は一定とする。また、回路の時定数は、スイッチQの動作周期に対して十分に大きいものとする。回路のスイッチQの通流率とした場合、回路の定常状態での動作に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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(1)
Qがオンのときは、電源EからのエネルギーがLに蓄えられる。
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(2)
Qがオフのときは、Lに蓄えられたエネルギーが負荷抵抗Rとコンデンサ CにDを通して放出される。
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(3)
出力電圧の平均値は、通流率が0.5より小さいときは昇圧チョッパ, 0.5 より大きいときは降圧チョッパとして動作する。
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(4)
出力電圧の平均値は、図の \(v_o\) の向きを考慮すると正になる。
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(5)
Lの電圧の平均電圧は、Qのスイッチング一周期で0となる。
要点
正解は(3)。昇降圧チョッパは定常状態でリアクトルの蓄積エネルギーと放出エネルギーがつり合い、v_0=γ/(1-γ)E となります。γが大きいほど昇圧側、小さいほど降圧側です。
詳細解説
昇降圧チョッパは，定常状態でリアクトルに蓄えるエネルギーと放出するエネルギーが等しいことから，
\[
v_0=\dfrac{\gamma}{1-\gamma}E
\]
となる。したがって\(\gamma>0.5\)なら\(v_0>E\)で昇圧動作，\(\gamma<0.5\)なら\(v_0<E\)で降圧動作になる。
選択肢(3)は「\(\gamma\)が小さいと昇圧，大きいと降圧」と逆のことを述べているため誤り。
