□ H19年08月期 A-18  Code:[HG0601] : DC-DCコンバータの構成(ブロック図)
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更新履歴
2022年
05/14 04月期問題頁掲載
01/11 12月期問題頁掲載
2021年
10/17 09月期問題頁掲載
H1908A18 Counter
無線工学 > 1アマ > H19年08月期 > A-18
A-18 図は、電源として用いられるDC−DCコンバータの構成例を示したものである。[ ]内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。
問題図(横長) H1908A18a
Fig.H1908A18a

定電圧回路 変圧器
定電圧回路 充電器
定電圧回路 定電流回路
インバータ 変圧器
インバータ 定電流回路

 DC-DCコンバータの構成の問題です。最近ではトランスを用いないで電圧を昇圧したり、負の電圧を発生させたりするのに、スイッチング電源を用いています。

[1]DC-DCコンバータの中身

 この問題では、そんな「ハイテク」なスイッチング電源ではなく、昔から用いられているDC-DCコンバータの構成が問われています。
Fig.HG0601_a DC-DCコンバータの構成と動作
Fig.HG0601_a DC-DCコンバータの構成と動作
 Fig.HG0601_aを見て下さい。これが、おおまかなDC-DCコンバータの構成です。ここでは入力側から順に、回路ブロックの名称と働きを見て行きましょう。
  • DC-ACコンバータ
    インバータとも言います。直流を交流に変換する部分です。どうやって直流から交流に変換するかと言うと、Fig.HG0601_aのように4つのスイッチ(実際にはパワーMOS FETなど)で、かわるがわる入れたり切ったりを繰り返します。図中の点線で結んだスイッチを一組としてON-OFFします。すると、A-A'に入力した直流が、B-B'では、スイッチの動作ごとに正負が反転する矩形波交流となって現れます。
  • 変圧器
    要するにトランスです。インバータ(DC-ACコンバータ)で交流電圧になったので、トランスに通せば電圧を変えることが可能になります。もちろん出力は交流です。電圧を2倍に昇圧したい場合、出力が10 [A]欲しいなら入力電流は20 [A]必要となるのは普通の電源トランスと同じです。一般に、インバータの切替え周波数を高くすれば、このトランスは小型化・軽量化が可能です。
  • 整流部
    最終的に出力には直流出力が欲しいので、変圧器からの出力を整流回路に掛け、交流を直流(脈流)に変換します。Fig.HG0601_aにはブリッジを書いていますが、ブリッジでなければならないわけではありません。
  • 平滑部
    普通のAC入力電源と同じように、整流しただけではきれいな直流になりません。大きなリプルを除去するため、平滑回路を通します。
 このような構造にすれば、直流から、電圧の異なる直流に変換できるわけです。問題の選択肢の中には、AC-DCコンバータというのが出てくる場合がありますが、これはACからDCに変換するところ、すなわち整流部と平滑部の働きと同じです。

それでは、解答に移ります。
 …入力はまずインバータ(DC-ACコンバータ)で交流に変換されます
 …交流に変換された電流は、変圧器で電圧を変えられます
となりますから、正解はと分かります。