図は、2種類の直流チョッパを示している。いずれの回路もスイッチS、ダイオードD、リアクトルL、コンデンサC(図1のみに使用されている。)を用いて、直流電源電圧 \(E=200\) Vを変換し、負荷抵抗Rの電圧 \(v_{d1}\)、\(v_{d2}\) を制御するためのものである。これらの回路で、直流電源電圧は \(E=200\) V一定とする。また、負荷抵抗Rの抵抗値とリアクトルLのインダクタンス又はコンデンサCの静電容量の値とで決まる時定数が、スイッチSの動作周期に対して十分に大きいものとする。各回路のスイッチSの通流率を0.7とした場合、負荷抵抗Rの電圧 \(v_{d1}\)、\(v_{d2}\) の平均値 \(V_{d1}\)、\(V_{d2}\) の値 [V]の組合せとして、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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(1)
\(V_{d1}\): 667, \(V_{d2}\): 140
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(2)
\(V_{d1}\): 467, \(V_{d2}\): 60
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(3)
\(V_{d1}\): 667, \(V_{d2}\): 86
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(4)
\(V_{d1}\): 467, \(V_{d2}\): 140
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(5)
\(V_{d1}\): 286, \(V_{d2}\): 60
要点
正解は(1)。図1は昇圧チョッパ回路（SがONのときLに蓄エネ、OFFのときL+Eから出力へ供給）である。出力電圧 \(V_{d1}\) は通流率 \(D=0.7\) に対し、 図2は降圧チョッパ回路（SがONのとき出力へ供給、OFFのときDが還流）である。
詳細解説
図1は昇圧チョッパ回路（SがONのときLに蓄エネ、OFFのときL+Eから出力へ供給）である。
出力電圧 \(V_{d1}\) は通流率 \(D=0.7\) に対し、
\[ V_{d1} = \dfrac{E}{1-D} = \dfrac{200}{1-0.7} = \dfrac{200}{0.3} \approx 667 \text{ [V]} \]
図2は降圧チョッパ回路（SがONのとき出力へ供給、OFFのときDが還流）である。
出力電圧 \(V_{d2}\) は、
\[ V_{d2} = D \times E = 0.7 \times 200 = 140 \text{ [V]} \]
よって、(1) が正解である。
