平成26年度理論問18

図1は，代表的なスイッチング電源回路の原理図を示している。次の(a)及び(b)の問に答えよ。問題画像

(a)　回路の説明として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (1)　インダクタンス

L \ \mathrm {[H]}

のコイルはスイッチ

\mathrm {S}

がオンのときに電磁エネルギーを蓄え，

\mathrm {S}

がオフのときに蓄えたエネルギーを放出する。 (2)　ダイオード

\mathrm {D}

は，スイッチ

\mathrm {S}

がオンのときには電流が流れず，

\mathrm {S}

がオフのときに電流が流れる。 (3)　静電容量

C \ \mathrm {[F]}

のコンデンサは出力電圧

V_{\mathrm {o}} \ \mathrm {[V]}

を平準化するための素子であり，静電容量

C \ \mathrm {[F]}

が大きいほどリプル電圧が小さい。 (4)　コイルのインダクタンスやコンデンサの静電容量値を小さくするためには，スイッチ

\mathrm {S}

がオンとオフを繰り返す周期(スイッチング周期)を長くする。 (5)　スイッチの実現には，バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタが使用できる。 (b)　スイッチ

\mathrm {S}

がオンの間にコイルの電流

I

が増加する量を

\Delta I_{1} \ \mathrm {[A]}

とし，スイッチ

\mathrm {S}

がオフの間に

I

が減少する量を

\Delta I_{2} \ \mathrm {[A]}

とすると，定常的には図2の太線に示すような電流の変化がみられ，

\Delta I_{1}=\Delta I_{2}

が成り立つ。ここで出力電圧

V_{\mathrm {o}} \ \mathrm {[V]}

のリプルは十分に小さく，出力電圧を一定とし，電流

I

の増減は図2のように直線的であるとする。また，ダイオードの順方向電圧は

0 \ \mathrm {V}

と近似する。さらに，スイッチ

\mathrm {S}

がオン並びにオフしている時間をそれぞれ

T_{\mathrm {ON}} \ \mathrm {[s]}

，

T_{\mathrm {OFF}} \ \mathrm {[s]}

とする。

\Delta I_{1}

と

V_{\mathrm {o}}

を表す式の組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。問題画像

\begin{array}{ccc} & \Delta I_{1} & V_{\mathrm {o}} \\ \hline (1) & \displaystyle \frac {(E-V_{o})T_{\mathrm {ON}}}{L} & \displaystyle \frac {T_{\mathrm {OFF}}E}{T_{\mathrm {ON}}+T_{\mathrm {OFF}}} \\ \hline (2) & \displaystyle \frac {(E-V_{o})T_{\mathrm {ON}}}{L} & \displaystyle \frac {T_{\mathrm {ON}}E}{T_{\mathrm {ON}}+T_{\mathrm {OFF}}} \\ \hline (3) & \displaystyle \frac {(E-V_{o})T_{\mathrm {ON}}}{L} & \displaystyle \frac {(T_{\mathrm {ON}}+T_{\mathrm {OFF}})E}{T_{\mathrm {OFF}}} \\ \hline (4) & \displaystyle \frac {(V_{o}-E)T_{\mathrm {ON}}}{L} & \displaystyle \frac {(T_{\mathrm {ON}}+T_{\mathrm {OFF}})E}{T_{\mathrm {ON}}} \\ \hline (5) & \displaystyle \frac {(V_{o}-E)T_{\mathrm {ON}}}{L} & \displaystyle \frac {(T_{\mathrm {ON}}+T_{\mathrm {OFF}})E}{T_{\mathrm {OFF}}} \\ \hline \end{array}

(a) の解答を表示する (a) の解答を非表示にする

正解：(4)

(b) の解答を表示する (b) の解答を非表示にする

正解：(2)

出典：平成26年度第三種電気主任技術者試験　理論科目

平成26年度 理論 問18