LC共振回路とDC/DCコンバータ（構想）

左の図は平凡なLC 共振回路です。スイッチをON すると、電流i がサイン波でL とC を行き交い、C の端子電圧Vc はサイン波で振動します。
（厳密には、i=sinωt とすると、Vc=－cosωt ）。

このLC 共振の動作をしばらく思い巡らし、ハタと思いつきました。LC 共振とは（電流i を介した）磁気エネルギと電気エネルギの相互変換であり、それによる永久運動です。L は磁気エネルギを、C は電気エネルギを溜めます。つまり一定量のエネルギが姿を変えてL とC を行ったり来たり。「これはDC/DC コンバータの原理そのものではないのか？」

【構想】
LC 共振において、L の磁気エネルギがゼロでC の電気エネルギがフルのときに、「C からL への電流i の逆流を止め」、「C の電気エネルギを外部に出力し」、「外部電力によってL の磁気エネルギを生成し」、「C の電気エネルギの減少分を補う」。これを繰り返せば、「おお！これはまさにDC/DC コンバータではないか」。

【昇圧チョッパ】
DC/DC コンバータの例として「昇圧チョッパ」を見てみましょう。トランジスタをOFF しダイオードD を短絡させれば、LC 共振回路になりますね。

では、あらためて昇圧チョッパの機能を確認します。ダイオードD は電流の逆流を阻止する。トランジスタをON すればコイル電流i が流れコイルL に磁気エネルギが溜まる。次にトランジスタをOFF すれば電流i はダイオードD に向きを変え、コンデンサC に電気エネルギを溜める。このときL の磁気エネルギがC の電気エネルギに変換される。以上。この昇圧チョッパの動作は上記の【構想】と一致しますね。

ということで、「LC 共振回路とDC/DC（本稿）」に飛びましょう。

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