電鍍屬于(yu)電解加工(gong)過程。不言(yan)而喻，電源(yuán)的性能、類(lei)✊型、特征等(děng)因素必将(jiāng)對電鍍工(gong)藝過程産(chǎn)生重要影(ying)響。特别是(shi)在現代電(diàn)🏃🏻鍍技術飛(fēi)速發展的(de)今天，電鍍(dù)電源更具(ju)有重要地(dì)位。因此，了(le)解電鍍🏃♂️電(diàn)源對電鍍(dù)工藝過程(cheng)♉的影響很(hen)🈲有必要。
1.1 傳統矽整(zhěng)流器
矽整(zhěng)流器使用(yòng)曆史長，技(jì)術成熟，是(shi)電鍍整流(liú)器主流産(chǎn)品。 1.1.1 整流電(diàn)路。工業生(sheng)産中一般(bān)采用三相(xiàng)調壓器調(diào)壓，50Hz三相☔工(gong)頻變壓器(qi)降壓的普(pǔ)通矽整流(liu)器。各種整(zheng)流電路獲(huo)得💔的均♊是(shi)脈動直📞流(liu)電，不是純(chún)直流，或多(duo)或少地含(hán)有交流☂️成(cheng)分。為🈚了比(bǐ)較脈動成(chéng)份的多少(shǎo)，可💘用紋波(bo)系數來表(biao)示，其含義(yi)為交流成(cheng)份❄️在直流(liú)成♍分中占(zhan)的百分比(bǐ)，其數值越(yuè)小，交流成(cheng)份越少，越(yuè)接近純直(zhí)流。
各種整(zhěng)流電路的(de)波動系數(shù)不同。其由(you)大到小的(de)次序為：三(sān)相半波整(zhěng)流、三相全(quán)波橋式整(zhěng)流或帶平(píng)衡電抗器(qì)的六相💯雙(shuāng)反星形整(zhěng)流。其中後(hòu)者工作時(shí)整流元件(jian)并聯導通(tōng)，波形🌈最為(wei)平💚滑，整流(liu)🏃♀️效率較高(gao)，工👅作也較(jiào)為可靠，時(shí)最為常用(yòng)的一種。
為(wéi)了獲得低(di)紋波輸出(chu)，則必須采(cǎi)用濾波或(huo)其它特❄️殊(shu)措施🌐。利用(yong)電容、電感(gan)貯能元件(jian)進行濾波(bo)，是将脈動(dòng)直流轉變(bian)為較為平(ping)滑的直流(liú)的常用措(cuò)施。但實際(jì)生産中，除(chu)試驗用的(de)小型整流(liu)器之外，工(gong)業生産基(ji)本上不進(jin)行濾波。特(te)殊情況可(kě)使用大電(dian)感。電容在(zai)低電壓、大(da)🙇🏻電流情況(kuang)下不适用(yong)于濾波。電(dian)容濾波‼️，對(dui)工頻整流(liu)隻适合于(yu)非常小功(gong)率的整流(liu)電源。例如(ru)輸出10A的單(dan)相全🐆波整(zheng)流👣器，要達(da)到🤩低紋波(bo)輸出，其濾(lǜ)🈲波電容要(yao)達0.1F以上。随(suí)着頻率的(de)提高，所需(xu)電容量減(jiǎn)小。
可控矽(xī)利用改變(biàn)可控矽管(guan)導通角來(lai)調整輸出(chu)平均直流(liu)大小🌈的普(pu)通可控矽(xi)整流器，可(kě)控矽管輸(shū)出的是間(jiān)斷脈沖波(bō)，其紋波系(xi)數的受導(dao)通角控制(zhì)，輸出紋波(bō)系數大于(yu)普通矽整(zhěng)流電路。特(te)别是在使(shǐ)用電流低(dī)于額定電(dian)流較大的(de)情況下，輸(shū)出波形脈(mò)動系數更(gèng)大。
它采用(yong)工頻變壓(yā)器将交流(liu)輸入電壓(ya)轉變為較(jiao)低㊙️(IOV～20V)交流電(dian)壓，再通過(guo)可控矽進(jin)行整流和(hé)調壓。控制(zhi)機理是通(tōng)過控制電(diàn)路對可💚控(kong)矽的導通(tōng)角進行控(kòng)制來實現(xian)輸出電壓(ya)和電流的(de)調節。此種(zhǒng)電源的缺(que)點是體積(jī)大、重量重(zhong)、噪音大、耗(hào)電大、波紋(wen)大👈。随着生(shēng)産工藝對(duì)鍍層質量(liàng)及自動控(kong)制的要求(qiú)越來越高(gao)，以及人們(men)對節能及(jí)環保意識(shi)的增強，在(zài)PCB電鍍中已(yǐ)逐漸淘汰(tai)。它主要使(shǐ)用在電💁流(liú)較大的📧工(gong)業電鍍上(shàng)。
1.1.2．整流元件(jian)類型
整流(liu)元件即通(tong)常所說的(de)二極管。由(yóu)于整流器(qì)所有的輸(shu)💞出電流都(dōu)要經過整(zheng)流元件，因(yīn)此，可以說(shuō)是整流器(qì)💘的心髒。整(zheng)流元件分(fèn)為矽整流(liu)元件和可(ke)控矽整流(liu)元🌈件二種(zhong)。鍍鉻整流(liú)器主要使(shi)用矽整流(liu)元件。雖然(ran)可控矽技(ji)術已💘有了(le)長足🏃♀️的發(fa)展，且🌈在電(diàn)鍍上🤟應用(yòng)也日趨增(zēng)多，但筆者(zhě)還是推薦(jian)使用矽整(zheng)流器❄️。其原(yuan)因主要是(shi)🚶♀️波形問題(tí)。可控矽整(zheng)流是采用(yòng)控制😘整流(liú)元件導通(tong)時間與截(jie)💚止時間長(zhǎng)短來控制(zhì)電流的。整(zhěng)流器滿負(fu)荷使💘用時(shi)波形好。但(dan)輸出電流(liú)較小時電(dian)流波形變(biàn)差。電流越(yuè)小，波形越(yuè)差。而矽整(zheng)流器輸出(chū)電流大小(xiao)對波形幾(jǐ)乎無影響(xiang)。
1.2 高頻(pín)開關整流(liu)器，也叫開(kai)關電源
一(yi)種新型電(diàn)鍍電源設(she)備-高頻開(kāi)關電源。它(ta)兼有矽整(zhěng)流器💃🏻的波(bo)形平滑性(xing)優點及可(kě)控矽整流(liú)器的調✊壓(yā)方便的📐優(you)點🍉，電流效(xiào)率🚶♀️最高（可(ke)達90%以上），體(tǐ)積最小，是(shì)大有前途(tú)的整流器(qì)💋。制造技術(shu)已解🈚決了(le)功率問題(tí)，數千安培(péi)至上萬安(ān)培的大功(gong)率開關電(dian)源已進入(ru)生産實用(yòng)階段。
它将(jiang)交流電網(wang)經EMI防電磁(cí)幹擾線路(lu)濾波器，直(zhí)接整流、濾(lǜ)波🤞，經變換(huàn)器将直流(liú)電壓變換(huan)成數十或(huò)數百🏃♂️kHz的高(gāo)🏃🏻頻方波，經(jīng)☎️高頻😄變壓(ya)器隔離、降(jiang)壓，再經高(gāo)頻濾波輸(shu)出直流電(dian)🛀🏻壓。經取樣(yang)、比較💋、放大(dà)及♋控制、驅(qū)動電路，控(kong)制變換器(qi)中功率管(guan)的占空比(bǐ)，得到穩定(dìng)的輸出電(diàn)壓(或輸出(chū)電流)。
高頻(pín)開關整流(liu)器的調整(zheng)管工作在(zai)開關狀态(tai)，功率損耗(hào)小，效率可(kě)達到75%~90%，體積(ji)小、重量輕(qing)，而且精度(du)、紋波系數(shu)💃🏻均優于矽(xī)整流器，在(zai)全輸出範(fàn)圍内都能(néng)達到生産(chǎn)所🔴要求的(de)📐精度。它🌈具(ju)有自我保(bǎo)護能力，可(ke)以在帶載(zai)的情況下(xia)任意啟停(ting)。它能極方(fang)便的同計(jì)算機進行(hang)連接，給自(zì)動化生産(chǎn)中帶來了(le)極大的方(fāng)便，在PCB電鍍(dù)行業中⭕得(dé)到廣泛的(de)應用。
電鍍(du)用高頻開(kāi)關整流器(qi)的主變換(huan)結構有正(zheng)激式、半橋(qiao)式、全橋式(shi)等，其中既(jì)有脈寬調(diao)制(PWM)的“硬開(kāi)關”電路，又(you)有熱門的(de)移相控制(zhì)“軟開關”電(diàn)源電路。
脈(mò)寬調制(PWM)高(gāo)頻開關整(zhěng)流器，工作(zuo)頻率大都(dou)低于50 kHz，采用(yòng)電壓🌈或電(diàn)流反饋控(kong)制。它是通(tōng)過中斷功(gong)率通量和(hé)調節占空(kong)比方法，改(gǎi)變驅動電(diàn)壓脈沖寬(kuan)度來調整(zhěng)輸出電流(liú)，使㊙️器件工(gōng)作在“硬開(kai)關”狀📧态，即(ji)強迫導通(tōng)(電壓不為(wéi)零時)或強(qiáng)迫關斷🤞(電(dian)流不為零(líng)時)，使開關(guān)功率管開(kāi)關期間同(tóng)時存在高(gāo)壓與大電(dian)流的交叉(cha)，因此開關(guan)損耗大，尖(jiān)峰幹擾強(qiáng)。變壓器漏(lòu)感與大電(diàn)流變化🍓率(lǜ)激起的高(gāo)壓尖峰，不(bu)僅❤️易損壞(huai)功率管☔，還(hai)産生明顯(xian)的電磁輻(fú)射，降低了(le)可靠性和(he)電源效率(lǜ)。
開關電源(yuán)其頻率已(yi)達音頻，通(tōng)過濾波實(shi)現低紋波(bo)輸🥰出更為(wei)簡🈲便易行(háng)。而且穩流(liú)、穩壓等功(gōng)能更易實(shi)✍️現。
1.3 脈沖電(diàn)源設備
随(sui)着電力電(dian)子科學技(ji)術的發展(zhǎn)，電鍍整流(liú)器正在由(you)單一功能(néng)向多功能(néng)發展。由于(yu)脈沖電源(yuan)主要📱是由(yóu)嵌入㊙️式單(dan)片計算機(ji)等進行控(kong)制，因此，除(chu)實現脈沖(chong)輸出之外(wài)，一般具備(bèi)多種控制(zhì)功能。 1.3.1．自動(dong)穩流穩壓(ya)。傳統矽整(zhěng)流器電流(liú)或電壓無(wú)法自動穩(wěn)定，随電網(wang)電壓的波(bō)動而波動(dong)。而脈沖電(diàn)源則🏃♀️擁有(yǒu)高精㊙️度的(de)✨自動調節(jie)功能。如電(dian)網三相電(dian)壓波動達(dá)上百伏時(shi)，脈沖電💜源(yuan)輸出電壓(yā)可以幾乎(hu)不變。脈沖(chòng)電源的自(zi)動調節功(gong)能一般具(jù)有二種模(mo)式：
第一，恒(héng)電流限壓(yā)模式。當電(diàn)鍍工藝參(cān)數，如零件(jian)面積、溫度(du)、濃🚶度、酸堿(jian)度等工藝(yi)條件發生(shēng)改變時，常(chang)規整流器(qì)電❓流會發(fā)生波動。而(er)恒電流模(mo)式下，輸出(chu)電流自動(dong)✊恒定在設(she)定值🏃♀️不發(fa)生改變。這(zhè)對需精确(què)計算硬鉻(gè)厚度情況(kuàng)下是很有(yǒu)用的。采用(yòng)恒流模式(shi)時的限壓(ya)功能目的(de)是保護設(shè)備不被燒(shāo)壞。
第二，恒(héng)電壓限流(liú)模式。當電(dian)鍍工藝參(can)數發生改(gai)變時，輸出(chu)電💘壓自動(dòng)恒定在設(she)定值不發(fā)生改變。這(zhe)種模式硬(yìng)鉻電鍍不(bú)常使用，但(dan)對于鋁氧(yǎng)化着色則(zé)大有作用(yòng)。
1.3.2 多段式運(yun)行模式。鋁(lü)陽極氧化(huà)或硬鉻電(diàn)鍍時，往往(wang)需要進行(háng)反向電解(jie)、大電流沖(chòng)擊、階梯送(sòng)電等操作(zuò)。傳統電源(yuan)隻能靠手(shǒu)工實❓現。而(ér)具有多段(duan)式運行模(mó)🌂式的脈沖(chòng)電源🔞則隻(zhi)需提前設(shè)🤞定，生産時(shí)可自動按(àn)順序進行(háng)自動調節(jiē)。這一功能(neng)🈲對硬鉻電(dian)鍍是非常(cháng)有用的。國(guo)産脈沖電(diàn)源已達到(dao)三段式運(yun)行，每一段(duàn)✍️時間可在(zài)0～255秒内調節(jie)設定。
1.3.3 雙向(xiang)脈沖功能(néng)。正負脈沖(chong)頻率、占空(kong)比、正反向(xiàng)輸出時間(jiān)均可獨立(lì)調節，使用(yòng)靈活、方便(biàn)。配合硬鉻(gè)電鍍工藝(yì)，可獲得不(bu)同物🐆理性(xìng)能的鍍層(ceng)。
1.3.4 直流疊加(jiā)功能。輸出(chū)正反向脈(mo)沖電流的(de)同時，由同(tong)一台電源(yuan)疊加輸出(chu)一純直流(liú)成分，更拓(tuo)寬了脈沖(chong)電源㊙️的使(shǐ)用範💞圍及(ji)用途。
近幾(jǐ)年來，國産(chan)多功能脈(mo)沖電源技(jì)術已趨于(yú)成熟，其🧑🏾🤝🧑🏼中(zhōng)脈沖波形(xing)垂直程度(du)，波形平穩(wen)程度、穩定(dìng)性、抗☔幹擾(rao)性等指标(biao)🐇達到甚至(zhì)超過了國(guó)外水平。
直(zhi)流電源波(bō)形對電鍍(dù)質量有突(tu)出的影響(xiǎng)，例如：高💃頻(pín)率定脈寬(kuan)高頻穩壓(yā)/穩流脈沖(chòng)電源電鍍(dù)時會産🤞生(shēng)特殊效🌈應(yīng)，這🈲也是普(pu)通🙇♀️直流電(dian)源電鍍無(wu)法達到的(de)效果，有些(xie)現象還不(bu)㊙️能用常規(guī)電化♈學理(li)論來加以(yi)解釋。而直(zhí)流波形對(duì)電鍍沉積(jī)的影響還(hái)難以從理(li)論上進行(háng)預測，隻能(néng)通過大量(liàng)的試☂️驗來(lái)作相對🙇🏻比(bǐ)較，篩選出(chū)适宜的波(bo)形。
近幾年(nián)來新出現(xiàn)的零電壓(ya)轉換(zvT)和零(ling)電流轉換(huàn)(ZCT)技術，或者(zhe)稱“軟開關(guān)”技術，綜合(he)了PWM 開關與(yu)諧振變換(huan)技術兩者(zhe)的優點：既(jì)有脈沖方(fang)波高效傳(chuan)遞功率和(he)恒頻控制(zhì)🏃♂️便于優化(huà)參數，又有(yǒu)諧❓振技術(shù)的低損耗(hào)和零電壓(yā)轉換的特(tè)點👅。這種“零(líng)開關”技術(shu)充🔴分利用(yòng)變壓器的(de)漏感于功(gong)率管的輸(shū)出結電容(rong)之間的諧(xie)振，産生滿(man)足零電壓(yā)導通和零(líng)電流截止(zhi)的條件，在(zài)開關管導(dao)通時電壓(ya)🏃🏻為零，截止(zhǐ)時流經開(kāi)關管的電(diàn)流為零。因(yin)此大大減(jiǎn)少🍉了功率(lü)管的開關(guan)電壓、電流(liú)應力和尖(jian)刺幹擾，降(jiang)低了功耗(hao)，開⁉️關效率(lü)明顯提♈高(gao)。
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