図のような直流チョッパがある。
直流電源電圧 \(E=400\text{V}\) 平滑リアクトル \(L=1\text{mH}\), 負荷抵抗 \(R=10\Omega\), スイッチSの動作周波数 \(f=10\text{kHz}\), 通流率 \(d=0.6\) で回路が定常状態になっている。Dはダイオードである。このとき負荷抵抗に流れる電流の平均値[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)。降圧チョッパなので、平均出力電圧は入力電圧にデューティ比を掛けて \(0.6\times400=240\mathrm{V}\) です。負荷抵抗 \(10\Omega\) で割ると、平均電流は \(24.0\mathrm{A}\) になります。
詳細解説
この問題では、スイッチング区間ごとにどの素子へ電流が流れるか、平均値や時定数がどう決まるかを追うことがポイントです。
降圧チョッパ回路です。
負荷抵抗にかかる平均電圧 \(V_{out}\) は、入力電圧 \(E\) と通流率（デューティ比） \(d\) の積になります。
\(V_{out} = d E = 0.6 \times 400 = 240 \text{V}\)
負荷抵抗に流れる平均電流 \(I_{out}\) は、
\(I_{out} = \dfrac{V_{out}}{R} = \dfrac{240}{10} = 24.0 \text{A}\)
（リップル成分を確認すると、電流が途切れない連続モードであることを確認できますが、平均値計算には影響しません）
