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在現(xiàn)代電鍍技術飛速發(fā)展的今天，電鍍電源在電鍍行業(yè)中占有極其重要地位，電源的性能、類型、特征等因素必將對電鍍工藝過程產(chǎn)生重要影響。電鍍屬于電解加工過程，在購買時，了解電鍍電源對電鍍工藝過程的影響很有必要。

電鍍整流器的基本原理及類型

一、傳統(tǒng)硅整流器

硅整流器使用歷史長，技術成熟，是電鍍整流器主流產(chǎn)品。

1、整流電路

工業(yè)生產(chǎn)中一般采用三相調(diào)壓器調(diào)壓，50Hz三相工頻變壓器降壓的普通硅整流器。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。為了比較脈動成份的多少，可用紋波系數(shù)來表示，其含義為交流成份在直流成分中占的百分比，其數(shù)值越小，交流成份越少，越接近純直流。

各種整流電路的波動系數(shù)不同。其由大到小的次序為：三相半波整流、三相全波橋式整流或帶平衡電抗器的六相雙反星形整流。其中后者工作時整流元件并聯(lián)導通，波形最為平滑，整流效率較高，工作也較為可靠，是最為常用的一種。

為了獲得低紋波輸出，則必須采用濾波或其它特殊措施。利用電容、電感貯能元件進行濾波，是將脈動直流轉變?yōu)檩^為平滑的直流的常用措施。但實際生產(chǎn)中，除試驗用的小型整流器之外，工業(yè)生產(chǎn)基本上不進行濾波。特殊情況可使用大電感。電容在低電壓、大電流情況下不適用于濾波。電容濾波，對工頻整流只適合于非常小功率的整流電源。例如輸出10A的單相全波整流器，要達到低紋波輸出，其濾波電容要達0.1F以上。隨著頻率的提高，所需電容量減小。

可控硅利用改變可控硅管導通角來調(diào)整輸出平均直流大小的普通可控硅整流器，可控硅管輸出的是間斷脈沖波，其紋波系數(shù)的受導通角控制，輸出紋波系數(shù)大于普通硅整流電路。特別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(shù)更大。

它采用工頻變壓器將交流輸入電壓轉變?yōu)檩^低(IOV～20V)交流電壓，再通過可控硅進行整流和調(diào)壓。控制機理是通過控制電路對可控硅的導通角進行控制來實現(xiàn)輸出電壓和電流的調(diào)節(jié)。此種電源的缺點是體積大、重量重、噪音大、耗電大、波紋大。隨著生產(chǎn)工藝對鍍層質量及自動控制的要求越來越高，以及人們對節(jié)能及環(huán)保意識的增強，在PCB電鍍中已逐漸淘汰。它主要使用在電流較大的工業(yè)電鍍上。

2、整流元件類型

整流元件即通常所說的二極管。由于整流器所有的輸出電流都要經(jīng)過整流元件，因此，可以說是整流器的心臟。整流元件分為硅整流元件和可控硅整流元件二種。鍍鉻整流器主要使用硅整流元件。雖然可控硅技術已有了長足的發(fā)展，且在電鍍上應用也日趨增多，但筆者還是推薦使用硅整流器。其原因主要是波形問題。可控硅整流是采用控制整流元件導通時間與截止時間長短來控制電流的。整流器滿負荷使用時波形好。但輸出電流較小時電流波形變差。電流越小，波形越差。而硅整流器輸出電流大小對波形幾乎無影響。

二、高頻開關整流器，也叫開關電源

 一種新型電鍍電源設備-高頻開關電源。它兼有硅整流器的波形平滑性優(yōu)點及可控硅整流器的調(diào)壓方便的優(yōu)點，電流效率最高（可達90%以上），體積最小，是大有前途的整流器。制造技術已解決了功率問題，數(shù)千安培至上萬安培的大功率開關電源已進入生產(chǎn)實用階段。

它將交流電網(wǎng)經(jīng)EMI防電磁干擾線路濾波器，直接整流、濾波，經(jīng)變換器將直流電壓變換成數(shù)十或數(shù)百kHz的高頻方波，經(jīng)高頻變壓器隔離、降壓，再經(jīng)高頻濾波輸出直流電壓。經(jīng)取樣、比較、放大及控制、驅動電路，控制變換器中功率管的占空比，得到穩(wěn)定的輸出電壓(或輸出電流)。

高頻開關整流器的調(diào)整管工作在開關狀態(tài)，功率損耗小，效率可達到75%~90%，體積小、重量輕，而且精度、紋波系數(shù)均優(yōu)于硅整流器，在全輸出范圍內(nèi)都能達到生產(chǎn)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意啟停。它能極方便的同計算機進行連接，給自動化生產(chǎn)中帶來了極大的方便，在PCB電鍍行業(yè)中得到廣泛的應用。

電鍍用高頻開關整流器的主變換結構有正激式、半橋式、全橋式等，其中既有脈寬調(diào)制(PWM)的“硬開關”電路，又有熱門的移相控制“軟開關”電源電路。

脈寬調(diào)制(PWM)高頻開關整流器，工作頻率大都低于50 kHz，采用電壓或電流反饋控制。它是通過中斷功率通量和調(diào)節(jié)占空比方法，改變驅動電壓脈沖寬度來調(diào)整輸出電流，使器件工作在“硬開關”狀態(tài)，即強迫導通(電壓不為零時)或強迫關斷(電流不為零時)，使開關功率管開關期間同時存在高壓與大電流的交叉，因此開關損耗大，尖峰干擾強。變壓器漏感與大電流變化率激起的高壓尖峰，不僅易損壞功率管，還產(chǎn)生明顯的電磁輻射，降低了可靠性和電源效率。

開關電源其頻率已達音頻，通過濾波實現(xiàn)低紋波輸出更為簡便易行。而且穩(wěn)流、穩(wěn)壓等功能更易實現(xiàn)。

三、脈沖電源設備

 隨著電力電子科學技術的發(fā)展，電鍍整流器正在由單一功能向多功能發(fā)展。由于脈沖電源主要是由嵌入式單片計算機等進行控制，因此，除實現(xiàn)脈沖輸出之外，一般具備多種控制功能：

1、自動穩(wěn)流穩(wěn)壓

傳統(tǒng)硅整流器電流或電壓無法自動穩(wěn)定，隨電網(wǎng)電壓的波動而波動。而脈沖電源則擁有高精度的自動調(diào)節(jié)功能。如電網(wǎng)三相電壓波動達上百伏時，脈沖電源輸出電壓可以幾乎不變。脈沖電源的自動調(diào)節(jié)功能一般具有二種模式：

2、恒電流限壓模式

當電鍍工藝參數(shù)，如零件面積、溫度、濃度、酸堿度等工藝條件發(fā)生改變時，常規(guī)整流器電流會發(fā)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。這對需精確計算硬鉻厚度情況下是很有用的。采用恒流模式時的限壓功能目的是保護設備不被燒壞。

3、恒電壓限流模式

當電鍍工藝參數(shù)發(fā)生改變時，輸出電壓自動恒定在設定值不發(fā)生改變。這種模式硬鉻電鍍不常使用，但對于鋁氧化著色則大有作用。

4、 多段式運行模式

鋁陽極氧化或硬鉻電鍍時，往往需要進行反向電解、大電流沖擊、階梯送電等操作。傳統(tǒng)電源只能靠手工實現(xiàn)。而具有多段式運行模式的脈沖電源則只需提前設定，生產(chǎn)時可自動按順序進行自動調(diào)節(jié)。這一功能對硬鉻電鍍是非常有用的。國產(chǎn)脈沖電源已達到三段式運行，每一段時間可在0～255秒內(nèi)調(diào)節(jié)設定。

5、雙向脈沖功能

正負脈沖頻率、占空比、正反向輸出時間均可獨立調(diào)節(jié)，使用靈活、方便。配合硬鉻電鍍工藝，可獲得不同物理性能的鍍層。

6、直流疊加功能

輸出正反向脈沖電流的同時，由同一臺電源疊加輸出一純直流成分，更拓寬了脈沖電源的使用范圍及用途。

直流電源波形對電鍍質量有突出的影響，例如：高頻率定脈寬高頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源電鍍時會產(chǎn)生特殊效應，這也是普通直流電源電鍍無法達到的效果，有些現(xiàn)象還不能用常規(guī)電化學理論來加以解釋。而直流波形對電鍍沉積的影響還難以從理論上進行預測，只能通過大量的試驗來作相對比較，篩選出適宜的波形。

近幾年來新出現(xiàn)的零電壓轉換(zvT)和零電流轉換(ZCT)技術，或者稱“軟開關”技術，綜合了PWM 開關與諧振變換技術兩者的優(yōu)點：既有脈沖方波高效傳遞功率和恒頻控制便于優(yōu)化參數(shù)，又有諧振技術的低損耗和零電壓轉換的特點。這種“零開關”技術充分利用變壓器的漏感于功率管的輸出結電容之間的諧振，產(chǎn)生滿足零電壓導通和零電流截止的條件，在開關管導通時電壓為零，截止時流經(jīng)開關管的電流為零。因此大大減少了功率管的開關電壓、電流應力和尖刺干擾，降低了功耗，開關效率明顯提高。

國產(chǎn)多功能脈沖電源技術已趨于成熟，其中脈沖波形垂直程度，波形平穩(wěn)程度、穩(wěn)定性、抗干擾性等指標達到甚至超過了國外水平。