Понятия о составных преобразователях. Делитель напряжения

В тех случаях, когда обратное напряжение превышает технические возможности вентиля, используют последовательные соединения вентилей. Так как параметры вентилей имеют определенный разброс и их сопротивления в обратном направлении не одинаково, то напряжение обратной полярности, приложенное к группе вентилей, может распределяться не равномерно.

Вентиль с большим обратным сопротивлением может быть пробит, вслед за чем последует каскадный пробой остальных вентилей. Для исключения такого исхода применяют различные делители напряжения, которые включают параллельно группе последовательно соединенных вентилей.

Схема делителя (рис. 27, а) может быть построена на резисторах R1 и R2 с одинаковыми сопротивлениями R₁ = R₂. Эти сопротивления многократно меньше сопротивлении R_v1обр и R_v2обр в обратном направлениивентилей V1 и V2 R₁<<R_v1обр и R₂<<R_v2обр. Параллельно им включены последовательные RС-цепочки составленные из резисторов R3, R4 и конденсаторов С1, С2. RС-цепочки имеют одинаковые параметры R₃ = R₄ и С₁ = С₂.

Сопротивления в обратном направленииR_v1обр и R_v2обр вентилей V1 и V2 отличаются друг от друга R_v1обр ≠ R_v2обр. К ним параллельно подключаются (рис. 27,б) комплексные сопротивления Z₁ и Z₂, которые соответственно представляют R1, R3, С1 и R2, R4, С2.

Рис. 27. Делитель напряжения: а – принципиальная схема; б и в – схема замещения

Сопротивления Z₁ и Z₂ равны Z₁=Z₂=Z , поскольку равны параметры, входящих в них элементов. Эквивалентные комплексные сопротивления Z_1обр и Z_2обр участков цепи с вентилем V1 и V2 соответственно равны Z_1обр= R_v1обр Z₁ (R_v1обр+Z₁) и Z_2обр= R_v2обр Z₂ (R_v2обр+Z₂).

С учетом соотношений Z₁<<R_v1обр и Z₂<<R_v2обр. справедливы равенства Z_1обр=Z₁ и Z_2обр=Z₂. Ток I в цепи при обратной полярности напряжения на вентилях I=U_обр/(Z_1обр+Z_2обр)=U_обр/(Z₁+Z₂).

Обратные напряжения U_{обр 1} и U_{обр 2} на вентиле V1 и V2 соответственно определяются по выражениям U_{обр 1}=Z₁I=Z₁U_обр/(Z₁+ Z₂) и U_{обр 2}=Z₂I=Z₂U_обр/(Z₁+Z₂).

Учитывая равенство сопротивлений Z₁=Z₂=Z, выражения для напряжений U_{обр 1} и U_{обр 2} на вентилях приобретают вид U_{обр 1}=ZU_обр/(Z+Z)=0,5U_обр и U_{обр 2}=ZU_обр/(Z+Z)=0,5U_обр, из чего следует равенство U_{обр 1}=U_{обр 2}=0,5U_обр.

Таким образом, делитель равномерно распределяет обратное напряжение между вентилями. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются при напряжении обратной полярности и разряжаются через открытые вентили при прямой полярности напряжения, что обеспечивает работу делителя в динамических режима.

Делители тока и напряжения снижают КПД преобразователя за счет потерь на активных сопротивлениях элементов схемы. В то же время они не обеспечивают абсолютного выравнивания токов и напряжений. Поэтому параметры вентилей в преобразователе выбираются с большим запасом, что приводит к увеличению числа используемых вентилей и повышению стоимости преобразователя.

Для питания потребителей большой мощности используют параллельное и последовательное соединение однотипных вентильных комплектов (составные выпрямители второго типа), что позволяет получить не только необходимые токи и напряжения, но и добиться ряда преимуществ. Ниже рассматриваются несколько вариантов составных преобразователей.