電鍍屬(shu)于電解(jie)加工過(guo)程。不言(yan)而喻，電(dian)源的性(xing)能、類型(xing)、特征等(deng)因素必(bi)将對電(dian)鍍工藝(yi)過程産(chan)生重要(yao)影響。特(te)✡️别是🙈在(zai)現代電(dian)鍍技術(shu)飛速發(fa)展的今(jin)天，電鍍(du)電源更(geng)具有重(zhong)🙈要地位(wei)😸。因此，了(le)解電鍍(du)電源對(dui)電鍍工(gong)藝過程(cheng)的影響(xiang)很有必(bi)要。
1 整流(liu)器的基(ji)本原理(li)及類型(xing)
1.1 傳統矽(xi)整流器(qi)
矽整流(liu)器使用(yong)曆史長(zhang)，技術成(cheng)熟，是整(zheng)流器主(zhu)流産品(pin)。
1.1.1 整流電(dian)路。工業(ye)生産中(zhong)一般采(cai)用三相(xiang)調壓器(qi)調壓🛀🏼，50Hz三(san)🧜🏼♀️相工頻(pin)變壓器(qi)降壓的(de)普通矽(xi)整流器(qi)。各種整(zheng)流電路(lu)獲得的(de)均👩🍼是脈(mo)動直流(liu)電，不是(shi)純直流(liu)，或多或(huo)少地含(han)有交流(liu)👹成分。為(wei)了比較(jiao)脈動成(cheng)份的多(duo)少，可用(yong)紋波系(xi)數來表(biao)示，其含(han)義為🏊🏿♀️交(jiao)流成份(fen)在直流(liu)成分中(zhong)占的百(bai)分比，其(qi)數值越(yue)小，交流(liu)成份越(yue)少，越接(jie)近純直(zhi)流。
各種(zhong)整流電(dian)路的波(bo)動系數(shu)不同。其(qi)由大到(dao)小的次(ci)序為：三(san)相半波(bo)整流、三(san)相全波(bo)橋式整(zheng)流或帶(dai)平衡🚶🏾♀️➡️電(dian)抗器的(de)六相😸雙(shuang)反星形(xing)整流。其(qi)中後者(zhe)工作時(shi)整流元(yuan)件🙂↕️并聯(lian)導通，波(bo)形最為(wei)平💞滑，整(zheng)流效率(lü)較高，工(gong)作也較(jiao)為👻可靠(kao)，時最為(wei)常用的(de)一種。
為(wei)了獲得(de)低紋波(bo)輸出，則(ze)必須采(cai)用濾波(bo)或其它(ta)特殊措(cuo)施。利用(yong)電容、電(dian)感貯能(neng)元件進(jin)行濾波(bo)，是将脈(mo)動直👌流(liu)轉變為(wei)較為平(ping)滑的直(zhi)流的常(chang)用措施(shi)。但實際(ji)生産中(zhong)，除試😺驗(yan)用的小(xiao)型整流(liu)器之外(wai)，工業生(sheng)産基本(ben)上不👻進(jin)行濾波(bo)。特殊情(qing)況可使(shi)用大電(dian)感。電容(rong)在低電(dian)壓、大電(dian)流情況(kuang)下不适(shi)用于濾(lü)波。電容(rong)濾波👿，對(dui)工頻整(zheng)流隻适(shi)合于非(fei)常小功(gong)率的整(zheng)流電源(yuan)。例如輸(shu)出10A的單(dan)相全☠️波(bo)整流器(qi)，要達到(dao)低紋波(bo)輸出，其(qi)濾波電(dian)容要達(da)0.1F以上。随(sui)着頻率(lü)的提高(gao)，所需電(dian)容量減(jian)小。
可控(kong)矽利用(yong)改變可(ke)控矽管(guan)導通角(jiao)來調整(zheng)輸出平(ping)🏃🏿♀️➡️均直流(liu)大小🚶🏾♀️➡️的(de)普通可(ke)控矽整(zheng)流器，可(ke)控矽管(guan)輸出👿的(de)是間斷(duan)脈沖波(bo)，其紋波(bo)✡️系數的(de)受導通(tong)角控制(zhi)，輸出紋(wen)波😜系數(shu)大于普(pu)通矽整(zheng)流電路(lu)。特别是(shi)在使用(yong)電流低(di)于額定(ding)電流👱🏼♂️較(jiao)大的情(qing)況下，輸(shu)出波形(xing)脈動系(xi)數更大(da)。
它采用(yong)工頻變(bian)壓器将(jiang)交流輸(shu)入電壓(ya)轉變為(wei)較低(IOV～20V)交(jiao)流電壓(ya)，再通過(guo)可控矽(xi)進行整(zheng)流和調(diao)壓。控制(zhi)機理是(shi)通過控(kong)制電路(lu)對可控(kong)矽的導(dao)通角進(jin)行控制(zhi)來實現(xian)輸出電(dian)壓和電(dian)流的調(diao)節。此種(zhong)電源的(de)缺點🧑🏾🎄是(shi)體積大(da)、重量重(zhong)、噪音大(da)、耗電大(da)、波紋大(da)🚶🏾♀️➡️。随着生(sheng)産工藝(yi)對鍍層(ceng)👩🍼質量及(ji)自動✋控(kong)制的要(yao)求越來(lai)越高，以(yi)及人們(men)對節能(neng)👱🏼♂️及環保(bao)意識的(de)👋增強，在(zai)PCB電鍍中(zhong)已逐漸(jian)淘汰。它(ta)主要使(shi)用在電(dian)🏃🏻♀️流較大(da)的工業(ye)電鍍上(shang)。
1.1.2.整流元(yuan)件類型(xing)
整流元(yuan)件即通(tong)常所說(shuo)的二極(ji)管。由于(yu)整流器(qi)所有的(de)輸👧🏾出電(dian)流都要(yao)經過整(zheng)流元件(jian)，因此，可(ke)以說是(shi)整流器(qi)的心髒(zang)。整流元(yuan)件分為(wei)矽整流(liu)元件和(he)可控矽(xi)整流元(yuan)件二種(zhong)。鍍鉻整(zheng)流器主(zhu)要使用(yong)矽整流(liu)元件。雖(sui)然可控(kong)矽技術(shu)已有了(le)長足👌的(de)發展，且(qie)在電鍍(du)上👼🏾應用(yong)也日趨(qu)增多，但(dan)筆者還(hai)是推薦(jian)使👀用矽(xi)整流器(qi)。其原因(yin)主要是(shi)🙉波形問(wen)題。可控(kong)矽整流(liu)是采用(yong)控制整(zheng)流元件(jian)導通時(shi)間與截(jie)止時間(jian)長短來(lai)控制電(dian)流的。整(zheng)流器滿(man)負荷使(shi)用時波(bo)形好。但(dan)輸出電(dian)流較小(xiao)時電流(liu)波形變(bian)差。電流(liu)🥑️越小，波(bo)形越差(cha)。而矽整(zheng)流器輸(shu)出電流(liu)大小對(dui)波形幾(ji)乎無影(ying)響。
1.2 高頻(pin)開關整(zheng)流器，也(ye)叫開關(guan)電源
一(yi)種新型(xing)電鍍電(dian)源設備(bei)-高頻開(kai)關電源(yuan)。它兼有(you)矽整🏊🏾♀️流(liu)☠️器👩🏽🐰👩🏿的波(bo)形平滑(hua)性優點(dian)及可控(kong)矽整流(liu)器的調(diao)☠️壓方♌️便(bian)的優點(dian)，電流效(xiao)率最高(gao)(可達90%以(yi)上)，體積(ji)最小，是(shi)大有前(qian)途的整(zheng)流器。制(zhi)造技術(shu)已解決(jue)了功率(lü)問題，數(shu)千安培(pei)至上萬(wan)安培的(de)大功率(lü)開關😥電(dian)源已進(jin)🧎🏻♀️➡️入生産(chan)實用階(jie)段。
它将(jiang)交流電(dian)網經EMI防(fang)電磁幹(gan)擾線路(lu)濾波器(qi)，直接整(zheng)😜流、濾波(bo)，經🧑🏻❤️🧑🏼變😁換(huan)器将直(zhi)流電壓(ya)變換成(cheng)數十或(huo)數百kHz的(de)高✋頻方(fang)波，經高(gao)頻變壓(ya)器隔離(li)、降壓，再(zai)經高頻(pin)濾波輸(shu)出直流(liu)電💕壓。經(jing)取樣、比(bi)較、放大(da)及控制(zhi)、驅動電(dian)路，控制(zhi)變💕換器(qi)中功率(lü)管的占(zhan)空比，得(de)到✡️穩定(ding)的輸😵💫出(chu)電壓(或(huo)輸出電(dian)流)。
高頻(pin)開關整(zheng)流器的(de)調整管(guan)工作在(zai)開關狀(zhuang)态，功率(lü)損耗小(xiao)，效率可(ke)達到75%~90%，體(ti)積小、重(zhong)量輕，而(er)且精度(du)、紋波系(xi)數均優(you)🙉于矽整(zheng)流器，在(zai)👾全輸出(chu)範圍内(nei)都能達(da)到生産(chan)所要求(qiu)的💕精度(du)。它具有(you)自我保(bao)護能力(li)，可以在(zai)帶載的(de)情況下(xia)任意啟(qi)停。它能(neng)😌極方便(bian)的同計(ji)算機🥑️進(jin)行連接(jie)，給自動(dong)化生産(chan)中帶來(lai)了極大(da)的方便(bian)，在PCB電鍍(du)行業中(zhong)得到廣(guang)泛的應(ying)用。
電鍍(du)用高頻(pin)開關整(zheng)流器的(de)主變換(huan)結構有(you)正激式(shi)、半😥橋~式(shi)、全橋式(shi)等，其中(zhong)既有脈(mo)寬調制(zhi)(PWM)的“硬開(kai)關”電路(lu)，又有熱(re)門的移(yi)相控制(zhi)🧛🏽“軟開關(guan)”電源電(dian)路。
脈寬(kuan)調制(PWM)高(gao)頻開關(guan)整流器(qi)，工作頻(pin)率大都(dou)低于50 kHz，采(cai)用電壓(ya)或電流(liu)反饋控(kong)制。它是(shi)通過中(zhong)斷功率(lü)通量和(he)調節占(zhan)空比方(fang)法，改變(bian)驅動電(dian)壓脈沖(chong)寬度來(lai)調整輸(shu)出電流(liu)，使器件(jian)工作在(zai)“硬開關(guan)”狀态，即(ji)強迫導(dao)通(電壓(ya)不為零(ling)時)或強(qiang)迫關斷(duan)🛀🏼(電流不(bu)為零時(shi))，使開😥關(guan)功率管(guan)開關期(qi)間同時(shi)存在高(gao)壓與大(da)電流的(de)交叉，因(yin)此開關(guan)損耗大(da)，尖峰幹(gan)擾強。變(bian)壓器漏(lou)感與大(da)電流變(bian)化率激(ji)起💌的高(gao)壓尖峰(feng)，不僅🤑易(yi)損壞功(gong)率管，還(hai)👌産生明(ming)顯的電(dian)磁🥑️輻射(she)，降低了(le)可靠性(xing)和電源(yuan)效率。
開(kai)關電源(yuan)其頻率(lü)已達音(yin)頻，通過(guo)濾波實(shi)現低紋(wen)波🏊🏿♀️輸出(chu)😥更為簡(jian)🧛🏾♀️便易行(hang)。而且穩(wen)流、穩壓(ya)等功能(neng)更易實(shi)現。
1.3 脈沖(chong)電源設(she)備
随着(zhe)電力電(dian)子科學(xue)技術的(de)發展，電(dian)鍍整流(liu)器正在(zai)由單一(yi)功能🙂↕️向(xiang)多功能(neng)發展。由(you)于脈沖(chong)電源主(zhu)要是由(you)嵌入式(shi)單片計(ji)算機等(deng)💁🏼♀️進行控(kong)制，因此(ci)，除實現(xian)脈沖輸(shu)出之外(wai)，一般具(ju)備多種(zhong)控👩🏿❤️💋👨🏽制功(gong)能。
1.3.1.自動(dong)穩流穩(wen)壓。傳統(tong)矽整流(liu)器電流(liu)或電壓(ya)無法自(zi)動穩定(ding)😍，随電網(wang)電壓的(de)波動而(er)波動。而(er)脈沖電(dian)源則擁(yong)有高精(jing)度的自(zi)動調節(jie)功能。如(ru)電網三(san)相電壓(ya)波動達(da)上百伏(fu)時，脈沖(chong)電源輸(shu)出電壓(ya)可😮💨以幾(ji)乎不變(bian)。脈沖電(dian)源的自(zi)動調節(jie)功能一(yi)般具有(you)二種模(mo)式：
第一(yi)，恒電流(liu)限壓模(mo)式。當電(dian)鍍工藝(yi)參數，如(ru)零件面(mian)^積✍🏻、溫度(du)、濃度、酸(suan)堿度等(deng)工藝條(tiao)件發生(sheng)改變時(shi)，常規🙆🏿整(zheng)流器電(dian)流會發(fa)生波動(dong)。而恒電(dian)流模式(shi)下，輸出(chu)電流自(zi)動恒定(ding)在設定(ding)值不發(fa)生改變(bian)。這對需(xu)精确計(ji)算硬鉻(ge)厚度情(qing)況下是(shi)很有用(yong)的。采用(yong)恒流模(mo)式時👿的(de)限壓功(gong)能目的(de)是保護(hu)設備不(bu)被燒壞(huai)。
第二，恒(heng)電壓限(xian)流模式(shi)。當電鍍(du)工藝參(can)數發生(sheng)改變時(shi)，輸出電(dian)🧛🏾♀️壓自動(dong)恒定在(zai)設定值(zhi)不發生(sheng)改變。這(zhe)種模式(shi)硬鉻👽電(dian)鍍不常(chang)使用👺，但(dan)對于鋁(lü)氧化着(zhe)色則大(da)有作用(yong)。
1.3.2 多段式(shi)運行模(mo)式。鋁陽(yang)極氧化(hua)或硬鉻(ge)電鍍時(shi)，往往需(xu)要進行(hang)反向電(dian)解、大電(dian)流沖擊(ji)、階梯送(song)電等操(cao)作。傳統(tong)電源隻(zhi)能靠手(shou)👿工實現(xian)。而具有(you)多段式(shi)運行模(mo)式的脈(mo)沖電源(yuan)則隻需(xu)提前設(she)ˇ定，生産(chan)時可自(zi)動按順(shun)序進行(hang)自動調(diao)節。這一(yi)功能對(dui)硬鉻電(dian)鍍是非(fei)常有用(yong)的。國産(chan)脈沖電(dian)源已達(da)到三段(duan)式運行(hang)，每一段(duan)時間可(ke)在0～255秒内(nei)調節設(she)定。
1.3.3 雙向(xiang)脈沖功(gong)能。正負(fu)脈沖頻(pin)率、占空(kong)比、正反(fan)向輸出(chu)🧜🏼♀️時👹間均(jun)可獨立(li)調節，使(shi)用靈活(huo)、方便。配(pei)合硬鉻(ge)電鍍工(gong)藝👹，可獲(huo)得不👩🏼❤️👨🏾同(tong)物理性(xing)能的鍍(du)層。
1.3.4 直流(liu)疊加功(gong)能。輸出(chu)正反向(xiang)脈沖電(dian)流的同(tong)時，由同(tong)一台電(dian)源疊加(jia)輸出一(yi)純直流(liu)成分，更(geng)拓寬了(le)脈沖電(dian)源🙆🏿的使(shi)用範圍(wei)及用途(tu)。
近幾年(nian)來，國産(chan)多功能(neng)脈沖電(dian)源技術(shu)已趨于(yu)成熟😈，其(qi)中脈沖(chong)波形垂(chui)直程度(du)，波形平(ping)穩程度(du)、穩定性(xing)、抗幹擾(rao)性等指(zhi)标達到(dao)甚至超(chao)過了國(guo)外水平(ping)。
直流電(dian)源波形(xing)對電鍍(du)質量有(you)突出的(de)影響，例(li)如：高😗頻(pin)率👌定🏊🏾♀️脈(mo)寬高頻(pin)穩壓/穩(wen)流脈沖(chong)電源電(dian)鍍時會(hui)産生特(te)殊效應(ying)，這也是(shi)普通直(zhi)流電源(yuan)電鍍無(wu)法達到(dao)💁🏼♀️的效果(guo)🏊🏿♀️，有些現(xian)象還不(bu)能用常(chang)👩🏼❤️👨🏾規電化(hua)學理論(lun)來加以(yi)解釋。而(er)直流波(bo)形👩🏽🐰👩🏿對電(dian)鍍沉😘積(ji)的影響(xiang)還難以(yi)從理論(lun)上進行(hang)預測，隻(zhi)能通過(guo)大量的(de)試驗來(lai)作相對(dui)比較，篩(shai)選出适(shi)宜的波(bo)形。
近幾(ji)年來新(xin)出現的(de)零電壓(ya)轉換(zvT)和(he)零電流(liu)轉換(ZCT)技(ji)術，或🏃🏻♀️者(zhe)稱~“軟開(kai)關”技術(shu)，綜合了(le)PWM 開關與(yu)諧振變(bian)換技術(shu)兩者的(de)🎅🏿優點：既(ji)有脈沖(chong)方波高(gao)效傳遞(di)功率和(he)恒頻控(kong)制便于(yu)優化參(can)數，又有(you)諧振技(ji)術的低(di)損耗和(he)零電壓(ya)轉換的(de)特點。這(zhe)種“零開(kai)㊙️關”技術(shu)充分利(li)用變壓(ya)器的漏(lou)感于功(gong)率管的(de)輸出結(jie)電容之(zhi)間的諧(xie)振，産生(sheng)滿足零(ling)電壓導(dao)通和零(ling)電流截(jie)止的條(tiao)件，在開(kai)關管導(dao)通時電(dian)壓👩🏿❤️💋👨🏽為零(ling)，截止時(shi)流經開(kai)關管的(de)電流為(wei)零。因此(ci)大大減(jian)少👌了功(gong)率管的(de)開關電(dian)壓、電流(liu)應力和(he)尖刺幹(gan)擾，降低(di)了功耗(hao)，開關效(xiao)率明顯(xian)提高。 
