今回のコラムは、パワーデバイス・イネーブリング協会（PDEA）が主催する「半導体技術者検定エレクトロニクス2級（パワーエレクトロニクス）」の予想問題を紹介する（本コラムの詳細はこちら、PDEAについてはこちら、半導体技術者検定の教科書についてはこちら、検定の問題集についてはこちら）。
本稿では、半導体技術者検定エレクトロニクス2級（パワーエレクトロニクス）の予想問題の中から、DC-DCコンバータについて問う問題を紹介する。DC-DCコンバータはDC（直流）の入力電圧を入力とは異なる大きさのDCの出力電圧に変換するもので、スイッチング電源の基本となるものだ。検定に合格するには、ぜひ正解しておきたい。
今回の問題の難易度は、★★である（本コラムでは紹介する問題の難易度を★の数（難易度に応じて1～5個）で表しており、★の数が多いほど難しい）。やや易しいレベルの問題である。
エレクトロニクス2級（パワーエレクトロニクス）
【問題11】難易度：★★
図1に示すDC-DCコンバータを定常動作させた場合の入力電圧\(V_{IN}\)と出力電圧\(V_{OUT}\)との関係に関して、以下の中で正しいものを選びなさい。
（1）\( V_{OUT}＝(1-D) V_{IN}\)
（2）\( V_{OUT}＝DV_{IN}\)
（3）\( V_{OUT}＝\frac{D}{1-D} V_{IN}\)
（4）\( V_{OUT}＝\frac{1}{1-D} V_{IN}\)
ただし、Dは時比率であり、以下で表される。
\( D＝\frac{T_{ON}}{T_{ON}+T_{OFF} }＝\frac{T_{ON}}{T_S} \)
TSはMOSFETゲートへの入力（制御）信号の周期、TONはMOSFETをON（オン）させている期間、TOFFはMOSFETをOFF（オフ）させている期間である。
また、MOSFETとDiode（ダイオード）は理想特性を有する（スイッチング期間およびON期間の損失はなく、OFF期間の導通電流はゼロ）ものとする。
