図1に示す降圧チョッパの回路は、電圧 \(E\) の直流電源、スイッチングするパワー半導体デバイス S、ダイオード D、リアクトル L、及び抵抗 R の負荷から構成されている。また、図2には、図1の回路に示すダイオード D の電圧 \(v_D\) と負荷の電流 \(i_R\) の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
電圧 \(E\) が 100V、降圧チョッパの通流率が 50%、負荷抵抗 \(R\) が 2\(\Omega\) とする。パワー半導体デバイス S は周期 \(T\) の高周波でスイッチングし、リアクトル L の平滑作用により、図2に示す電流 \(i_R\) のリプル成分は十分小さいとする。電流 \(i_R\) の平均値 \(I_R\) [A] として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(2)。降圧チョッパの平均出力電圧は \(\alpha E\) なので、\(\alpha=0.5\), \(E=100\) V から 50 V、負荷電流は 25 A です。平均値の基本式を使う問題です。
詳細解説
デューティ比から平均出力電圧と負荷電流を求める問題です。
降圧チョッパの出力電圧平均値 \(V_{out}\) は、入力電圧 \(E\) と通流率（デューティ比）\(\alpha\) の積です。
\[
V_{out} = \alpha E = 0.5 \times 100 = 50 \text{ [V]}
\]
負荷電流の平均値 \(I_R\) は、
\[
I_R = \dfrac{V_{out}}{R} = \dfrac{50}{2} = 25.0 \text{ [A]}
\]
