電鍍屬于電解(jiě)加工過程。不言而(ér)喻，電源的性能、類(lei)型、特征等因素必(bì)将對電鍍工藝過(guo)程産生重要影💰響(xiang)。特别是在現代電(diàn)鍍技術飛速發展(zhan)的今天，電鍍電源(yuan)更具有重要地位(wei)。因此，了解電鍍電(dian)源對電鍍工藝過(guo)程的影響很🏒有必(bi)要。
1 電鍍整流器的(de)基本原理及類型(xing) 1.1 傳統矽整流器
矽(xi)整流器使用曆史(shǐ)長，技術成熟，是電(dian)鍍整流器主流産(chan)品。 1.1.1 整流電路。工業(yè)生産中一般采用(yòng)三相調壓器調壓(yā)，50Hz三相工頻變壓器(qì)降壓的普通矽整(zhěng)流器。各種整流電(dian)路獲得的均是脈(mò)🛀🏻動直👈流電，不是純(chún)直流，或多或少地(di)含有交流成分。為(wei)🛀🏻了比較脈動成🧡份(fen)的多少，可用紋波(bō)系數來表示，其含(hán)義為交流成份在(zai)直流成分中占的(de)百分比，其數值越(yuè)小，交流成份越少(shao)，越接近純直流。
各(ge)種整流電路的波(bo)動系數不同。其由(yóu)大到小的次序為(wei)：三相半波整流、三(san)相全波橋式整流(liu)或帶平衡電抗⚽器(qi)的六相雙反❗星形(xíng)整流。其中後者工(gong)作時整流元件♻️并(bìng)聯導通，波形最為(wéi)平滑，整流效率較(jiao)高，工作也較為可(ke)靠，時最為常用的(de)❤️一種。
為了獲得低(di)紋波輸出，則必須(xū)采用濾波或其它(ta)特殊措施♻️。利🈲用電(dian)容、電感貯能元件(jian)進行濾波，是将脈(mò)動直🔞流轉變為較(jiao)為平滑的直流的(de)常用措施。但實際(ji)生産中，除試驗用(yòng)的小型整流器之(zhi)外，工業生産基本(běn)上不進行濾波。特(te)殊情況可使用大(dà)電感。電容在低電(diàn)壓、大電流情況下(xia)不适用于濾波。電(diàn)容濾波🤟，對工頻整(zhěng)流隻🥰适合于非常(chang)小功率的整流電(diàn)源。例☀️如輸出10A的單(dan)相全🏃波整流器，要(yào)達到低紋波輸出(chu)，其濾🆚波電容要達(da)0.1F以上。随着頻率的(de)提高，所🐉需電容量(liang)減小。
可控矽利用(yong)改變可控矽管導(dǎo)通角來調整輸出(chu)平😄均直流大小❌的(de)普通可控矽整流(liu)器，可控矽管輸出(chū)的是間斷脈沖🌐波(bo)，其紋波系數的受(shòu)導通角控制，輸出(chū)紋波系數大于普(pǔ)通矽整流電路。特(tè)别是在使用🐆電流(liú)低于額定電流⛷️較(jiào)大的情況下，輸出(chu)波形脈動系數更(geng)大。
它采用工頻變(bian)壓器将交流輸入(ru)電壓轉變為較低(dī)(IOV～20V)交流電壓，再通過(guo)可控矽進行整流(liu)和調壓。控制機理(lǐ)是💞通過控制☀️電路(lù)對可控矽的導通(tong)角進行控制來實(shí)現輸出電❓壓和電(diàn)🧑🏽🤝🧑🏻流的調節。此種電(diàn)源的缺點是體積(jī)大✌️、重量重、噪音大(dà)、耗電大、波紋大⭐。随(sui)着生産工藝對鍍(du)層質量及自動控(kong)制的要求越來越(yuè)高，以及人們對節(jiē)能及環保意識的(de)增強，在PCB電鍍中已(yi)逐漸淘汰。它主要(yao)使用在電流較大(da)的工業電鍍上。
1.1.2．整(zhěng)流元件類型
整流(liu)元件即通常所說(shuō)的二極管。由于整(zheng)流器所有的輸出(chū)電流都要經過整(zheng)流元件，因此，可以(yǐ)說是整流器的心(xīn)髒。整流元件分為(wei)矽整流元件和可(ke)控矽整流元件二(er)種。鍍鉻整流器主(zhǔ)要使用矽整流元(yuán)件。雖然可控矽技(jì)術已有了長足的(de)發展，且在電鍍上(shang)應用也日趨增多(duō)，但筆者還是推薦(jiàn)使用矽整流器。其(qi)原因主要是波形(xíng)問題。可控矽整流(liu)是采用控制整流(liu)元件導通時間與(yu)截止時間長短來(lái)控制電流的。整流(liu)器滿負荷使用時(shí)波形好。但輸出電(diàn)流較小時電流波(bo)🔞形變差。電流越小(xiao)，波形越差。而矽整(zheng)流器輸出電流大(dà)小對波形幾乎無(wú)影響。
1.2 高頻(pin)開關整流器，也叫(jiào)開關電源
一種新(xīn)型電鍍電源設備(bei)-高頻開關電源。它(ta)兼有矽整流器的(de)波形平滑性優點(dian)及可控矽整流器(qi)的調⛱️壓方便的優(you)點⭕，電流效率最高(gao)（可達90%以上），體積最(zui)小，是大有前途的(de)整流器。制造技術(shù)已解決了功率問(wen)⛹🏻♀️題，數千安培至上(shang)萬安培的大功率(lü)開關電源已進✔️入(rù)生産實用階段。
它(tā)将交流電網經EMI防(fáng)電磁幹擾線路濾(lü)波器，直接整🔆流、濾(lü)波🍓，經♈變換器将直(zhi)流電壓變換成數(shù)十或數百kHz的高頻(pín)方波，經高頻變壓(ya)器隔離、降壓，再經(jing)高頻濾波輸出😄直(zhi)流電壓。經取樣、比(bǐ)較、放大及控制、驅(qū)動電🏒路，控制變換(huàn)器中功率管的占(zhàn)空比，得到穩定的(de)輸出電壓(或輸出(chu)電流)。
高頻開關整(zheng)流器的調整管工(gong)作在開關狀态，功(gōng)率損耗小，效率可(kě)達到75%~90%，體積小、重量(liàng)輕，而且精度、紋波(bō)系數均優♊于矽整(zhěng)流器，在全輸出範(fan)圍内都能達到生(sheng)産所要求的精度(du)。它具有自我保護(hù)能力，可以在帶載(zai)的情況下任意啟(qǐ)停。它能極方便的(de)🌈同計算機進行連(lián)接，給自動化生産(chǎn)中帶來了極大的(de)方便，在PCB電鍍行業(yè)中得到廣泛的應(ying)用。
電鍍用高頻開(kāi)關整流器的主變(bian)換結構有正激式(shi)、半橋👌式、全橋式等(deng)，其中既有脈寬調(diào)制(PWM)的“硬開關”電路(lu)，又有熱門的移相(xiàng)控制👌“軟開關”電源(yuan)電路。
脈寬調制(PWM)高(gāo)頻開關整流器，工(gōng)作頻率大都低于(yu)50 kHz，采💰用電🚩壓或🈲電流(liu)反饋控制。它是通(tong)過中斷功率通量(liang)和調節占空比方(fāng)法，改變驅動電壓(yā)脈沖寬度來調🐆整(zheng)輸出電流，使器件(jiàn)工作在“硬開關”狀(zhuang)🐪态，即強迫導通(電(diàn)壓不為零時)或強(qiáng)迫關斷(電流不為(wéi)零時)，使開⚽關功率(lǜ)管開關期間同時(shi)👣存在高壓與大電(dian)流的交✍️叉，因此開(kai)關損🌈耗大，尖峰幹(gan)擾強。變壓器漏感(gǎn)🔅與大電流變化率(lü)激起的高壓尖峰(feng)，不僅易損壞功率(lǜ)管，還🏃♂️産生明顯的(de)電磁🔴輻射，降低了(le)可靠性和電源效(xiao)率。
開關電源其頻(pín)率已達音頻，通過(guò)濾波實現低紋波(bō)輸出更為簡便易(yi)行。而且穩流、穩壓(yā)等功能更易實現(xiàn)。
1.3 脈沖電源設備
随(suí)着電力電子科學(xué)技術的發展，電鍍(dù)整流器正在由單(dan)一功能向多功能(neng)發展。由于脈沖電(diàn)源主要是由嵌入(ru)🌈式單片計算機等(děng)進行控制，因此，除(chu)實現脈沖輸出之(zhi)💰外，一般具🏃♂️備多種(zhǒng)控制功能。 1.3.1．自動穩(wěn)流穩壓。傳統矽整(zhěng)流器電流或電壓(yā)無法自動穩定，随(suí)電網電壓的波動(dòng)而波動。而脈沖電(dian)源則擁有高精度(dù)的✌️自動調節‼️功能(neng)。如電網三相電壓(ya)波動達上百伏時(shí)，脈沖電💔源輸出電(dian)壓可㊙️以幾乎不變(biàn)。脈沖電源的自動(dòng)調節功能一般具(ju)有二種模式：
第一(yi)，恒電流限壓模式(shì)。當電鍍工藝參數(shù)，如零件面積、溫度(dù)、濃度、酸堿度等工(gong)藝條件發生改變(biàn)時，常規整流器電(diàn)流會發生📱波動。而(ér)恒電流模式下，輸(shū)出電流自動恒定(ding)在設定值不發生(sheng)改變。這對需精确(què)計⭐算硬鉻厚度情(qíng)況下是很有用的(de)。采用恒流模式時(shi)的限壓功能👉目的(de)是保護設備不被(bei)燒👅壞。
第二，恒電壓(ya)限流模式。當電鍍(du)工藝參數發生改(gǎi)變時🈲，輸出電壓自(zi)動恒定在設定值(zhí)不發生改變。這種(zhǒng)🚩模式♍硬鉻電鍍⛹🏻♀️不(bu)常使用，但對于鋁(lü)氧化着色則大🏃♂️有(you)作用。
1.3.2 多段式運行(hang)模式。鋁陽極氧化(huà)或硬鉻電鍍時，往(wǎng)往需要進行反向(xiang)電解、大電流沖擊(ji)、階梯送電等操作(zuo)。傳統電源隻能靠(kào)手工實♍現。而具有(you)多段式運行模式(shì)的脈沖電源則隻(zhi)需提前設定，生産(chǎn)時可自動按順序(xù)進行自動調節。這(zhe)一功能對硬鉻電(dian)鍍是非常☀️有用的(de)。國産脈沖電源已(yi)達到三段式運行(hang)，每一段時間可在(zài)0～255秒😄内調節設定。
1.3.3 雙(shuang)向脈沖功能。正負(fù)脈沖頻率、占空比(bǐ)、正反向輸出時間(jian)🈚均可獨🚶立調節，使(shi)用靈活、方便。配合(he)硬鉻電鍍工藝，可(ke)獲得不同物理性(xìng)能的鍍層。
1.3.4 直流疊(die)加功能。輸出正反(fǎn)向脈沖電流的同(tóng)時，由同一台電♻️源(yuán)疊❗加輸出一純直(zhi)流成分，更拓寬了(le)脈沖電源的使用(yòng)範圍及用途。
近幾(ji)年來，國産多功能(néng)脈沖電源技術已(yǐ)趨于成熟，其中脈(mo)沖波形垂直程度(du)，波形平穩程度、穩(wěn)定性、抗幹擾性等(deng)指标達到甚至超(chao)過了國外水平。
直(zhi)流電源波形對電(dian)鍍質量有突出的(de)影響，例如：高頻率(lü)定脈寬高頻穩壓(ya)/穩流脈沖電源電(dian)鍍時會産生特殊(shu)效應，這也是普通(tong)直流電源電鍍無(wú)法達到的效果，有(yǒu)些現象還不能用(yong)常⁉️規電化學理論(lun)來加以解釋。而直(zhí)流波形對電鍍沉(chen)積的影響還難以(yi)從理論上進行預(yù)測，隻能通過大量(liàng)的試驗來作相對(dui)比較，篩選出适🈲宜(yi)的波形。
近幾年來(lái)新出現的零電壓(yā)轉換(zvT)和零電流轉(zhuǎn)換(ZCT)技術，或者稱“軟(ruǎn)開關”技術，綜合了(le)PWM 開關與諧振變換(huan)技😍術兩者的優點(dian)：既有脈沖✏️方波高(gāo)效傳遞功率和恒(héng)頻控制便于優化(huà)參數，又有諧🔴振技(jì)術🔞的低損耗和零(ling)電壓轉換的特點(diǎn)。這種“零開關”技術(shù)充🔞分利用變🤟壓器(qi)的漏感于功率管(guǎn)的輸出結電容之(zhī)間的諧振，産生滿(mǎn)足零電壓導通和(he)零電流截止的條(tiao)件，在開關管導通(tong)㊙️時電壓為零，截止(zhǐ)時流經開關管的(de)電流為零。因此大(dà)大減少了功率管(guǎn)的開關電🌐壓、電流(liu)應‼️力和尖刺幹擾(rao)，降低了功耗，開關(guān)效率明顯提高。
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