電験三種のチョッパ

01　デューティ比は一周期のオン時間の割合

デューティ比は一周期のオン時間の割合

周期Tに対するオン時間tₒₙの割合をα＝tₒₙ/Tとします。理想的なスイッチを用い、オン時の負荷電圧がVₛ、オフ時がゼロとなる基本的な降圧チョッパでは、平均電圧Vₒ＝αVₛです。

この平均値は、一周期で電圧波形の面積を求めてTで割ったものです。平均値と実効値は別なので、発熱を求める場面で平均電圧をそのまま実効値として使わないでください。

02　オフ時にも誘導性負荷の電流が続く

オフ時にも誘導性負荷の電流が続く

コイルを含む負荷では電流が急には変われません。負荷と並列に接続された還流ダイオードは、スイッチがオフの間に負荷電流の通り道を作ります。電流の向きと、ダイオードが順方向になる経路を描いて確認します。

オン時は電源からスイッチを経て負荷へ、オフ時は負荷とダイオードの閉回路へ、と経路を分けます。電源電流と負荷電流の波形は同じとは限りません。

03　Hブリッジの式を単純な降圧式へ混ぜない

Hブリッジの式を単純な降圧式へ混ぜない

Hブリッジで負荷電圧が＋Vₛと−Vₛを切り替わり、＋側の時間割合をαとする方式では、平均電圧は(⁠2⁠α⁠−⁠1⁠)Vₛです。単純な降圧チョッパのαVₛとは、オフ側の電圧が違います。

「⁠チ⁠ョ⁠ッ⁠パ⁠」という名称だけで式を選ばず、スイッチ状態ごとの負荷電圧を読むことが重要です。昇圧回路や、電流が途中でゼロになる動作などは、それぞれの条件に応じて扱います。

04　波形の確認で理解を固める

波形の確認で理解を固める

1. 周期Tとオン時間を読み、αを無次元の割合で求める。
2. 各区間の負荷電圧から平均値を作る。
3. コイル電流が流れる閉回路を各区間で示す。
4. 問われる量が平均値・実効値・最大値のどれかを確認する。

よくある質問

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