図1では、SがオンのときDのカソード側がSを介して電源Eの正側につながり、v_D = E となる。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問16(a)
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。\n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t₁及び時刻t₂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。



選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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SがオフのときはリアクトルLの電流をDが還流させ、v_D ≈ 0 となる。図2で時刻t₁はv_D = Eの区間にあるのでSオンである。電流は E → S → L → R → E と流れ、これは電流経路(A)(図3)に当たる。時刻t₂はv_D = 0の区間にあるのでSオフである。Lの電流はD → L → R → D の閉ループで還流し、これは電流経路(B)(図4)に当たる。したがって組合せは、t₁が(A)、t₂が(B)であり、(5)が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
時刻t₁:電流経路(C)、時刻t₂:電流経路(B)
誤り。t₁はv_D=EのSオン区間なので経路(A)であり、t₂はv_D=0のSオフ区間なので経路(B)である。(C)はE・D・Sを通るループだが、Sオン時はDが逆バイアス、Sオフ時はSが遮断され、いずれも成立しない。したがってt₂の(B)のみ合っている。
- (2)
時刻t₁:電流経路(A)、時刻t₂:電流経路(C)
誤り。t₁の(A)は合っているが、t₂はSオフ時のD・L・Rの還流経路(B)であり(C)ではない。(C)はE・D・Sのループで、Sオン時にはDが逆バイアス、Sオフ時にはSが遮断される。
- (3)
時刻t₁:電流経路(B)、時刻t₂:電流経路(A)
誤り。組合せが逆である。t₁はv_D = EのSオンなので(A)であり、(B)はSオフ時の還流経路である。t₂はSオフなので(B)であり、(A)ではない。
- (4)
時刻t₁:電流経路(B)、時刻t₂:電流経路(C)
誤り。t₁はSオンの経路(A)であり、Dを通る(B)ではない。t₂はSオフ時の還流経路(B)であり(C)ではない。(C)はE・D・Sのループだが、SとDが同時に導通する条件ではない。
- (5)
時刻t₁:電流経路(A)、時刻t₂:電流経路(B)
正しい。t₁はv_D = EのSオンで、E → S → L → R の経路(A)である。t₂はv_D = 0のSオフで、Lの電流がDを通って還流する経路(B)である。
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