電鍍屬(shǔ)于電解加工過程。不(bú)言(yán)而喻，電源的性(xìng)能、類型、特征等因素必将對電鍍工(gōng)藝過程産生重要影響。特别是在現代電(diàn)鍍技術飛速發展的今天，電鍍電源(yuán)更具有重要地位。因此，了解電鍍電源對電鍍工藝過程(chéng)的影響很(hěn)有必要。
1.1 傳統矽整流器
矽整流器(qì)使用(yòng)曆史長，技術成熟，是電鍍整流器主流産品。 1.1.1 整流電路。工業生産中一般(bān)采用三相調壓器調壓，50Hz三(sān)相工頻變壓器降壓的普通矽整流器。各種整流電路獲得的均是脈動直流電，不是純直流，或多或少地含有交流成分(fèn)。為了比(bǐ)較脈動成(chéng)份的多少，可用紋波系數來表(biǎo)示，其含義(yì)為交流成(chéng)份在直流成分中占的百分比，其數值越小，交流成份越少，越(yuè)接近純直(zhí)流。
各種整流電路的波動系數(shù)不同(tóng)。其由大到小的(de)次(cì)序為：三相半波整流、三相全波橋式整流或帶平衡電抗器(qì)的六相雙(shuāng)反星形整(zhěng)流。其中後者工作時整流元件并聯(lián)導通(tōng)，波形(xíng)最為平滑，整流(liú)效率較高，工作也較為可靠，時最為常用(yòng)的一種。
為了獲(huò)得低紋波輸出，則(zé)必須采(cǎi)用濾波或(huò)其它特殊(shū)措施。利用電容、電感貯能元件進行濾波(bō)，是将脈動直流轉變為較為平滑的直流(liú)的常用措施。但(dàn)實際生産中，除試(shì)驗用的小型整流(liú)器之外，工業生産基本上(shàng)不進行濾波(bō)。特殊情況可使用大電感。電容在(zài)低電壓、大(dà)電流情況下(xià)不适用于濾波。電容濾波，對(duì)工頻整流隻适合于非常小功率的整流電源。例如輸出(chū)10A的單相全波整流(liú)器，要達(dá)到低紋波輸出，其濾波電容要(yào)達(dá)0.1F以上。随着頻(pín)率的(de)提高，所需電容量減小。
可控矽利用改變可控矽管導通角來調整輸出(chū)平均直流大小的普通可控矽(xī)整流器，可控矽管輸出的是間斷脈沖波(bō)，其紋波系數的受導(dǎo)通角控制，輸出(chū)紋波系數大于普通矽整流電路。特别是在使用電流低于額定電流較大的情況下，輸出波形脈動系數更大。
它采用工(gōng)頻變壓器将交流(liú)輸入電壓轉變為較低(IOV～20V)交流電(diàn)壓，再通過可控矽進行整流和調壓。控制機理(lǐ)是通過控制電(diàn)路對可控矽的導通(tōng)角進行控制來實現(xiàn)輸出電壓和電流的(de)調節。此種電源的缺點是體積大、重量重、噪音大、耗電大、波紋大。随着生産工藝(yì)對鍍層質量及自動控(kòng)制的要(yào)求越來越高(gāo)，以及人們對節能及(jí)環保意識的增強，在PCB電鍍(dù)中已逐漸淘汰。它主要使用在電流較大的工業電鍍(dù)上(shàng)。
1.1.2．整流元件類型(xíng)
整流元件即通常所說的(de)二極管。由(yóu)于整流器(qì)所有(yǒu)的輸出電流都要經(jīng)過整流元件，因此，可以說是整流器的心髒。整流元件分為矽整流元件和可控矽整流元件二種。鍍鉻整流器主要使用矽整流元件。雖然可控矽技術已有了長足(zú)的發展，且在電鍍(dù)上應用也日趨增多，但筆者還是推薦(jiàn)使用矽整流(liú)器。其原(yuán)因主要是(shì)波形問題。可控矽整(zhěng)流是采用控制整流元件導通時(shí)間與截止時(shí)間長(zhǎng)短來控制(zhì)電流的。整流器滿負荷使用時(shí)波形好。但輸出電流(liú)較小時電(diàn)流波形變差(chà)。電流越小(xiǎo)，波形越差。而(ér)矽整流器輸出電流大小對波形(xíng)幾(jǐ)乎無影響。
1.2 高頻開(kāi)關整流器(qì)，也叫開關電源
一種新型電鍍電源設備-高頻開關電(diàn)源。它(tā)兼有矽整流器的波形平滑性優點及可控矽整流(liú)器(qì)的調壓方便的優點，電流效率最高（可達90%以上），體(tǐ)積最小，是大(dà)有前途的整流器。制造(zào)技術已解決了功率問題，數千安培(péi)至上萬安培的大功率開關電源已進入生産實(shí)用階段。
它将(jiāng)交流電網(wǎng)經EMI防電磁幹擾線路濾波器，直接整(zhěng)流、濾波，經變換器将(jiāng)直流電壓變換(huàn)成數十或數百kHz的高(gāo)頻方波，經高頻變壓器隔離、降壓，再經高頻濾波輸出直流電壓。經取樣、比較、放(fàng)大(dà)及控(kòng)制、驅(qū)動電路，控(kòng)制變換器中功率管(guǎn)的占空比，得到穩定(dìng)的(de)輸出電壓(或(huò)輸出電流(liú))。
高頻開關(guān)整流器的調(diào)整(zhěng)管工作在開關狀(zhuàng)态(tài)，功率損(sǔn)耗(hào)小，效率可達到75%~90%，體積(jī)小、重量輕，而且精度(dù)、紋波系數(shù)均優于(yú)矽整流器，在(zài)全輸出範圍内都能達到生産所要求的精度。它具有自我保護能力，可以在帶載的情況下任(rèn)意啟停(tíng)。它能極方(fāng)便(biàn)的同計算機進行(háng)連接，給自動化(huà)生産中帶來了極大的(de)方便，在PCB電(diàn)鍍行業中得(dé)到廣泛(fàn)的應用。
電鍍(dù)用高(gāo)頻開關整流器(qì)的主變換結構有正激式、半(bàn)橋式、全橋(qiáo)式等，其中既有脈(mò)寬調(diào)制(PWM)的“硬開關”電路，又(yòu)有熱門的(de)移相控制“軟開關”電源電路(lù)。
脈(mò)寬調制(PWM)高頻開關整流器，工作頻率大都(dōu)低于50 kHz，采用(yòng)電壓或電流反饋控制。它(tā)是通過中斷功率(lǜ)通量和調節占空(kōng)比方法，改變驅動電壓脈沖寬(kuān)度來調整輸出電流，使器件工作在“硬開關”狀态，即強迫導通(tōng)(電壓不為零時)或強迫關斷(電流不為(wéi)零時)，使開關(guān)功率管開關期間(jiān)同時存在高壓與大電流的交叉，因此開關損耗大，尖(jiān)峰幹擾強。變壓器漏感與大電流變化(huà)率激起的高壓(yā)尖峰，不僅易損壞功率管，還産生明顯的電磁輻射，降低了可靠性和(hé)電源效率。
開關電源(yuán)其頻率已達音頻(pín)，通過濾波實現低紋波輸出更為簡便易行。而且穩流(liú)、穩壓等功(gōng)能更易實現。
1.3 脈沖電(diàn)源設備
随着電力電(diàn)子科學技術的發展(zhǎn)，電鍍(dù)整流器正在(zài)由單一功能向多功能發展。由于(yú)脈沖電源主要是由嵌入式單片計算機等進行控制，因(yīn)此，除實現脈沖輸出之外，一般具備多種控制功能。 1.3.1．自動(dòng)穩流穩壓。傳統(tǒng)矽整流器電流或電壓無(wú)法(fǎ)自動穩定，随電網電壓的波(bō)動而波動。而脈沖電源則擁有高精度的自動調節(jiē)功能。如電網三相電(diàn)壓波動達上百(bǎi)伏時，脈沖電源輸出電壓可(kě)以幾乎不變。脈沖電源的自動調節功(gōng)能一般具有二種模式：
第一，恒(héng)電流限壓模式。當電鍍工藝參數，如零件面積(jī)、溫度、濃度、酸堿度等工藝條件發生改變時，常規整流器電流會發生波動。而恒電流模式下，輸出電流自動恒定在設定值不發(fā)生改變。這對需(xū)精确(què)計算硬鉻厚度情況下是很有用的。采用(yòng)恒流模式時的限壓功能目的是保護設備(bèi)不被燒壞。
第二，恒(héng)電壓限流模式。當電鍍工藝參數發生改變時，輸出電壓自動恒定在設定值(zhí)不發生改變。這種模式硬(yìng)鉻電鍍不常使用，但對于鋁氧(yǎng)化着色則大有作用。
1.3.2 多段式運行模式。鋁陽極(jí)氧化(huà)或硬(yìng)鉻電鍍時，往往需要(yào)進行(háng)反向電解、大電流沖擊、階梯送電等(děng)操作。傳統電源隻能靠手工實現。而(ér)具有多段式運行模(mó)式的脈沖電源(yuán)則(zé)隻需提前設定，生産時(shí)可自動按(àn)順序進行自動調節。這一功能(néng)對硬(yìng)鉻電鍍是非常有用的。國産(chǎn)脈沖電源已達到三段式運行，每一段時(shí)間(jiān)可在0～255秒内調節設定。
1.3.3 雙向脈沖功能。正負脈沖(chòng)頻率、占空(kōng)比、正反向輸出(chū)時間均可獨立調(diào)節，使用靈活、方便(biàn)。配合(hé)硬鉻電鍍(dù)工(gōng)藝，可獲得不同物理性能的鍍層。
1.3.4 直流疊加功能。輸出正反向脈(mò)沖(chòng)電流的同時，由同一台(tái)電源疊加輸出一純直流成分，更拓寬了脈沖電源的使用範(fàn)圍及用途。
近幾年來(lái)，國産多(duō)功能脈沖電源技術已(yǐ)趨于成熟，其中脈沖波形垂直(zhí)程度，波形平穩程度、穩定性、抗(kàng)幹擾性等指标達到甚至超過了國外水平。
直(zhí)流電源波形對電鍍(dù)質量有突出的影(yǐng)響，例如：高頻率定脈寬高頻穩壓/穩流脈沖電源電鍍時會産生特殊效應，這也是普通直流電源電(diàn)鍍無法達到的(de)效果，有些現象還不(bú)能用常規電化學理論來加以解釋(shì)。而直流波形對(duì)電鍍沉積的影響還(hái)難以從(cóng)理論上進行預測，隻能(néng)通過大量(liàng)的試驗來作相對比較，篩選出适宜的波(bō)形。
近幾年來新出現(xiàn)的零電壓轉換(zvT)和零(líng)電流轉換(ZCT)技術，或者稱“軟開關”技術，綜合了PWM 開關與諧振變換技(jì)術兩者的優點：既(jì)有脈沖方波高效傳遞功率和恒頻控制便于優化參數，又有諧振技術的低損耗(hào)和零電壓轉(zhuǎn)換的特點。這種“零開關(guān)”技術充分利用變壓器的漏感(gǎn)于功率管的輸(shū)出結電(diàn)容之間的諧振，産生滿(mǎn)足零電壓導通和零電流截止(zhǐ)的條件，在開關(guān)管導通時電壓為零，截止時流經開關管的電流為零。因此大大減少了功率管的開關電壓(yā)、電流應力和尖刺(cì)幹擾，降低了(le)功耗(hào)，開關效率明顯提高(gāo)。
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