図1に示す降圧チョッパの回路は、電圧\(E\)の直流電源、スイッチングする半導体バルブデバイス\(S\)、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。
降圧チョッパの回路動作に関し、図3～図5に、実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2の時刻 \(t_1\) 及び時刻 \(t_2\) において、それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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(1)
時刻\(t_1\): 電流経路(A) 時刻\(t_2\): 電流経路(B)
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(2)
時刻\(t_1\): 電流経路(A) 時刻\(t_2\): 電流経路(C)
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(3)
時刻\(t_1\): 電流経路(B) 時刻\(t_2\): 電流経路(A)
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(4)
時刻\(t_1\): 電流経路(C) 時刻\(t_2\): 電流経路(B)
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(5)
時刻\(t_1\): 電流経路(B) 時刻\(t_2\): 電流経路(C)
要点
正解は(1)。図の波形より，\(v_{\mathrm{D}}=E\) のときはダイオードが逆バイアスとなるためスイッチが ON で電源から負荷へ供給する経路になる。一方 \(v_{\mathrm{D}}=0\) のときはスイッチが OFF で，リアクトル電流がダイオードを通って還流する経路になる。
詳細解説
図の波形より，\(v_{\mathrm{D}}=E\) のときはダイオードが逆バイアスとなるためスイッチが ON で電源から負荷へ供給する経路になる。一方 \(v_{\mathrm{D}}=0\) のときはスイッチが OFF で，リアクトル電流がダイオードを通って還流する経路になる。したがって \(t_{1}\) が経路(A)，\(t_{2}\) が経路(B)で(1)。
