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 電鍍(du)整流器(qi)的基本(ben)原理及(ji)類型 1.1 傳(chuan)統矽整(zheng)流器
矽(xi)整流器(qi)使用曆(li)史長，技(ji)術成熟(shu)，是電鍍(du)整流器(qi)主流産(chan)品。 1.1.1 整流(liu)電路。工(gong)業生産(chan)中一般(ban)采用三(san)相調壓(ya)器調壓(ya)，50Hz三相工(gong)👨🏻🏭頻變💘壓(ya)器降壓(ya)的普通(tong)矽整流(liu)器。各種(zhong)整流電(dian)路獲得(de)😌的均是(shi)脈動直(zhi)流電，不(bu)是純直(zhi)流，或多(duo)或少地(di)含有交(jiao)流成分(fen)。為了比(bi)較脈動(dong)成份的(de)多少，可(ke)🏃🏻♀️用紋波(bo)系數來(lai)表示👩🏼❤️👨🏾，其(qi)含義為(wei)交流成(cheng)份在直(zhi)流成分(fen)中占的(de)百分比(bi)，其數值(zhi)越小，交(jiao)流成份(fen)越少，越(yue)接近純(chun)直流。
各(ge)種整流(liu)電路的(de)波動系(xi)數不同(tong)。其由大(da)到小的(de)次序為(wei)：三相半(ban)波整流(liu)、三相全(quan)波橋式(shi)整流或(huo)帶平衡(heng)電抗器(qi)的六相(xiang)雙反👻星(xing)形整流(liu)。其中後(hou)者工作(zuo)時整~流(liu)元件并(bing)聯導通(tong)，波形最(zui)為平滑(hua)，整流效(xiao)率較高(gao)，工作也(ye)較為可(ke)靠，時最(zui)為常用(yong)的一種(zhong)。
為了獲(huo)得低紋(wen)波輸出(chu)，則必須(xu)采用濾(lü)波或其(qi)它特😥殊(shu)措施。利(li)用電容(rong)、電感貯(zhu)能元件(jian)進行濾(lü)波，是将(jiang)脈動直(zhi)流轉👨🦰變(bian)為較為(wei)平滑🧑🏽🎄的(de)直流的(de)常用措(cuo)施。但實(shi)⛹🏻♀️際生産(chan)中，除試(shi)驗用的(de)小型整(zheng)😮💨流器之(zhi)外，工業(ye)生産基(ji)本上不(bu)進行濾(lü)波。特殊(shu)情況可(ke)使用大(da)電感。電(dian)容在低(di)電壓、大(da)🏊🏿♀️電流情(qing)況下不(bu)适用于(yu)濾波。電(dian)容濾波(bo)，對工頻(pin)整流隻(zhi)适合于(yu)非常小(xiao)功率的(de)整流電(dian)源。例如(ru)輸出10A的(de)單相全(quan)波整流(liu)器，要達(da)到低紋(wen)波輸出(chu)，其濾波(bo)電容要(yao)達0.1F以上(shang)✡️。随着頻(pin)率的提(ti)高，所需(xu)電容量(liang)減小。
可(ke)控矽利(li)用改變(bian)可控矽(xi)管導通(tong)角來調(diao)整輸出(chu)平均🧎🏻♀️➡️直(zhi)😺流大小(xiao)的普通(tong)可控矽(xi)整流器(qi)，可控矽(xi)管輸出(chu)的是間(jian)斷脈沖(chong)波，其😥紋(wen)波🧑🏾🎄系數(shu)的受導(dao)通角控(kong)制，輸出(chu)紋波☠️系(xi)數大🔞于(yu)普通矽(xi)整流電(dian)路。特别(bie)是在使(shi)用電流(liu)低于😍額(e)定電流(liu)😺較大的(de)情況下(xia)，輸出波(bo)形脈動(dong)系數更(geng)大。
它采(cai)用工頻(pin)變壓器(qi)将交流(liu)輸入電(dian)壓轉變(bian)為較低(di)🙉(IOV～20V)交流電(dian)壓，再通(tong)過可控(kong)矽進行(hang)整流和(he)調壓。控(kong)制機理(li)是通過(guo)控制電(dian)路👯🏾♂️對可(ke)控矽的(de)導通角(jiao)進行控(kong)制來實(shi)現輸出(chu)電壓和(he)電流的(de)調節。此(ci)種✋電源(yuan)的缺點(dian)是體積(ji)大、重量(liang)重、噪音(yin)大、耗電(dian)大、波紋(wen)大。随着(zhe)生産工(gong)藝對鍍(du)層質量(liang)及自動(dong)控制的(de)要求越(yue)來越高(gao)，以🧑🏻❤️🧑🏼及人(ren)們對節(jie)能及環(huan)保意識(shi)的😌增強(qiang)，在PCB電鍍(du)中🙂↔️已逐(zhu)漸淘汰(tai)。它主要(yao)使用在(zai)電流較(jiao)大的工(gong)業電鍍(du)上。
1.1.2．整流(liu)元件類(lei)型
整流(liu)元件即(ji)通常所(suo)說的二(er)極管。由(you)于整流(liu)器所有(you)的輸㊙️出(chu)電流都(dou)要經過(guo)整流元(yuan)件，因此(ci)，可以說(shuo)是整流(liu)器的心(xin)髒。整流(liu)元件分(fen)為矽整(zheng)流元件(jian)和可控(kong)矽整流(liu)元件二(er)種。鍍鉻(ge)整流器(qi)主👱🏼♂️要使(shi)用矽整(zheng)流元件(jian)。雖然可(ke)控矽技(ji)術已有(you)了長足(zu)🙉的發展(zhan)，且在電(dian)鍍上🧑🏽🎄應(ying)用也日(ri)趨增多(duo)，但筆者(zhe)還是推(tui)薦使用(yong)矽整流(liu)器。其原(yuan)因主要(yao)是波形(xing)問題。可(ke)控矽整(zheng)流是采(cai)用控制(zhi)👹整流元(yuan)件導通(tong)時間與(yu)截止時(shi)間長短(duan)來控制(zhi)電流的(de)。整流器(qi)滿負荷(he)使💘用時(shi)波形好(hao)。但輸出(chu)電流較(jiao)小時電(dian)流波👱🏼♂️形(xing)變差。電(dian)流越小(xiao)，波形越(yue)差。而矽(xi)整流器(qi)輸出電(dian)流大小(xiao)對波形(xing)幾乎無(wu)影響。
1.2 高頻開(kai)關整流(liu)器，也叫(jiao)開關電(dian)源
一種(zhong)新型電(dian)鍍電源(yuan)設備-高(gao)頻開關(guan)電源。它(ta)兼有矽(xi)整流👺器(qi)㊙️的波形(xing)平滑性(xing)優點及(ji)可控矽(xi)整流器(qi)的調壓(ya)方便的(de)優點，電(dian)流效率(lü)最高（可(ke)達90%以上(shang)），體積最(zui)小，是大(da)有前途(tu)的整流(liu)器。制造(zao)技術已(yi)解😁決了(le)功率問(wen)題，數千(qian)安👧🏾培至(zhi)上萬安(an)培的大(da)功率開(kai)關電源(yuan)已進入(ru)生産實(shi)用階段(duan)。
它将交(jiao)流電網(wang)經EMI防電(dian)磁幹擾(rao)線路濾(lü)波器，直(zhi)接整🙂↕️流(liu)、濾波，經(jing)變換器(qi)将直流(liu)電壓變(bian)換成數(shu)十或數(shu)百kHz的高(gao)頻方波(bo)，經🧛🏽高頻(pin)變壓器(qi)隔離、降(jiang)壓，再經(jing)高頻濾(lü)波輸出(chu)直流電(dian)壓。經取(qu)樣、比較(jiao)、放大及(ji)👿控制、驅(qu)動電路(lu)，控制變(bian)換器中(zhong)功率管(guan)的占空(kong)比，得到(dao)🏊🏾♀️穩定的(de)輸👨🏻🏭出電(dian)壓(或輸(shu)😌出電流(liu))。
高頻開(kai)關整流(liu)器的調(diao)整管工(gong)作在開(kai)關狀态(tai)，功率損(sun)耗小，效(xiao)💯率可達(da)到75%~90%，體積(ji)小、重量(liang)輕，而且(qie)精度、紋(wen)波系數(shu)均優🤶🏾于(yu)矽🚶🏾♀️➡️整流(liu)器，在全(quan)輸出範(fan)圍内都(dou)能達到(dao)生産所(suo)要求的(de)精度。它(ta)👻具有自(zi)我保護(hu)能力，可(ke)以在帶(dai)載的情(qing)況下任(ren)意啟停(ting)。它能極(ji)方便的(de)同計算(suan)機進行(hang)連接，給(gei)😺自動化(hua)生産中(zhong)帶來了(le)極大的(de)方便，在(zai)PCB電鍍行(hang)業中得(de)到廣泛(fan)的應用(yong)。
電鍍用(yong)高頻開(kai)關整流(liu)器的主(zhu)變換結(jie)構有正(zheng)激式、半(ban)橋式、全(quan)橋式等(deng)，其中既(ji)有脈寬(kuan)調制(PWM)的(de)“硬開關(guan)”電路，又(you)有熱^門(men)的移相(xiang)控制“軟(ruan)開關”電(dian)源電路(lu)。
脈寬調(diao)制(PWM)高頻(pin)開關整(zheng)流器，工(gong)作頻率(lü)大都低(di)于50 kHz，采👌用(yong)電壓或(huo)電流反(fan)饋控制(zhi)。它是通(tong)過中斷(duan)功率通(tong)量💔和調(diao)👩🏽🐰👩🏿節占👻空(kong)比方法(fa)，改變驅(qu)動電壓(ya)脈沖寬(kuan)度來調(diao)整輸出(chu)電流，使(shi)器件工(gong)作在“硬(ying)開關”狀(zhuang)♌️态，即強(qiang)迫導⛹🏻♀️通(tong)(電壓不(bu)為零時(shi))或強迫(po)關斷😥(電(dian)流不為(wei)零時)，使(shi)開關功(gong)率管開(kai)關期間(jian)同時存(cun)在高壓(ya)與大電(dian)流的交(jiao)叉，因此(ci)開關損(sun)耗大，尖(jian)峰幹擾(rao)強。變壓(ya)器漏感(gan)😁與大電(dian)流變化(hua)率激起(qi)的高壓(ya)尖峰，不(bu)僅🎅🏿易損(sun)壞功率(lü)管，還産(chan)生明顯(xian)的電磁(ci)🧛🏾♀️輻射，降(jiang)低了可(ke)靠性和(he)電源效(xiao)率。
開關(guan)電源其(qi)頻率已(yi)達音頻(pin)，通過濾(lü)波實現(xian)低紋波(bo)⛹🏻♀️輸出更(geng)為簡👽便(bian)易行。而(er)且穩流(liu)、穩壓等(deng)功能更(geng)易實現(xian)。
1.3 脈沖電(dian)源設備(bei)
随着電(dian)力電子(zi)科學技(ji)術的發(fa)展，電鍍(du)整流器(qi)正在由(you)單一功(gong)能向多(duo)功能發(fa)展。由于(yu)脈沖電(dian)源主要(yao)是由🛌🏻嵌(qian)入式單(dan)片計算(suan)機等進(jin)行控制(zhi)，因此，除(chu)實🛀🏼現脈(mo)沖輸出(chu)之外，一(yi)💁🏼♀️般具備(bei)多種控(kong)制功能(neng)。 1.3.1．自動穩(wen)流穩壓(ya)。傳統矽(xi)整流器(qi)電流或(huo)電壓無(wu)法自動(dong)穩定，随(sui)電網電(dian)壓的波(bo)動而波(bo)動。而脈(mo)沖電源(yuan)則🙂↕️擁有(you)高精度(du)的自動(dong)調節功(gong)能。如電(dian)網三相(xiang)電壓波(bo)動達上(shang)百伏時(shi)，脈沖電(dian)源輸出(chu)電壓可(ke)以幾乎(hu)不變。脈(mo)沖電源(yuan)的自動(dong)調節功(gong)能一🧛🏽般(ban)具有二(er)種模式(shi)：
第一，恒(heng)電流限(xian)壓模式(shi)。當電鍍(du)工藝參(can)數，如零(ling)件面積(ji)、溫度、濃(nong)度、酸堿(jian)度等工(gong)藝條件(jian)發生改(gai)變時，常(chang)規整流(liu)器電流(liu)會發生(sheng)波動。而(er)恒電流(liu)模式下(xia)，輸出電(dian)流自動(dong)恒定在(zai)設定值(zhi)不發生(sheng)改變。這(zhe)👽對需精(jing)确計算(suan)硬鉻厚(hou)😘度情況(kuang)下是很(hen)有用的(de)。采用恒(heng)流模式(shi)時的限(xian)壓功能(neng)目的是(shi)保護🔞設(she)備不被(bei)燒壞。
第(di)二，恒電(dian)壓限流(liu)模式。當(dang)電鍍工(gong)藝參數(shu)發生改(gai)變時✋，輸(shu)🏊🏿♀️出電壓(ya)自動恒(heng)定在設(she)定值不(bu)發生改(gai)變。這種(zhong)模式硬(ying)鉻電鍍(du)不常使(shi)用😁，但對(dui)于鋁氧(yang)化着色(se)則大有(you)作用。
1.3.2 多(duo)段式運(yun)行模式(shi)。鋁陽極(ji)氧化或(huo)硬鉻電(dian)鍍時，往(wang)往需😜要(yao)進💁🏼♀️行😝反(fan)向電解(jie)、大電流(liu)沖擊、階(jie)梯送電(dian)等操作(zuo)。傳統電(dian)源隻能(neng)靠手工(gong)實現。而(er)具有多(duo)段式運(yun)行模式(shi)的脈沖(chong)電源則(ze)隻需提(ti)前設定(ding)，生産時(shi)可自動(dong)按順序(xu)進行自(zi)動調節(jie)。這一功(gong)能對硬(ying)鉻電鍍(du)是非常(chang)有用的(de)。國産脈(mo)沖電源(yuan)已達到(dao)三段式(shi)運行，每(mei)一段時(shi)間可在(zai)0～255秒内調(diao)節設定(ding)。
1.3.3 雙向脈(mo)沖功能(neng)。正負脈(mo)沖頻率(lü)、占空比(bi)、正反向(xiang)輸出時(shi)間均可(ke)獨👧🏾立調(diao)節，使用(yong)靈活、方(fang)便。配合(he)硬鉻電(dian)鍍工藝(yi)，可獲得(de)不同物(wu)理性能(neng)的鍍層(ceng)。
1.3.4 直流疊(die)加功能(neng)。輸出正(zheng)反向脈(mo)沖電流(liu)的同時(shi)，由同一(yi)台電源(yuan)🧑🏻❤️🧑🏼疊加輸(shu)出一純(chun)直流成(cheng)分，更拓(tuo)寬了脈(mo)沖👺電源(yuan)的使用(yong)範😈圍及(ji)用途。
近(jin)幾年來(lai)，國産多(duo)功能脈(mo)沖電源(yuan)技術已(yi)趨于成(cheng)熟，其中(zhong)✍🏻脈沖波(bo)形垂直(zhi)程度，波(bo)形平穩(wen)程度、穩(wen)定性、抗(kang)幹擾性(xing)等指标(biao)🏊🏾♀️達到👩🏿❤️💋👨🏽甚(shen)至🧛🏽超過(guo)了國外(wai)水平。
直(zhi)流電源(yuan)波形對(dui)電鍍質(zhi)量有突(tu)出的影(ying)響，例如(ru)：高頻率(lü)定脈寬(kuan)高頻穩(wen)壓/穩流(liu)脈沖電(dian)源電鍍(du)時會産(chan)生特殊(shu)效應，這(zhe)也是普(pu)通直流(liu)電源電(dian)鍍無法(fa)達到的(de)效果👩🏽🐰👩🏿，有(you)些現象(xiang)還不能(neng)用常規(gui)電化學(xue)理論來(lai)加以解(jie)釋。而直(zhi)流波形(xing)對電鍍(du)沉積的(de)影響👀還(hai)難以從(cong)理論上(shang)進行預(yu)測，隻能(neng)通過大(da)量的試(shi)🏃🏻♀️驗來作(zuo)相對比(bi)較，篩選(xuan)出适宜(yi)的波形(xing)。
近幾年(nian)來新出(chu)現的零(ling)電壓轉(zhuan)換(zvT)和零(ling)電流轉(zhuan)換(ZCT)技術(shu)🙂↕️，或😌者稱(cheng)“軟開關(guan)”技術，綜(zong)合了PWM 開(kai)關與諧(xie)振變換(huan)技術兩(liang)者的優(you)點：既有(you)脈沖方(fang)波高效(xiao)傳遞功(gong)率和恒(heng)頻控制(zhi)😍便于優(you)化參數(shu)👱🏼♂️，又有諧(xie)振技術(shu)的低損(sun)耗和零(ling)電壓轉(zhuan)換的特(te)點。這種(zhong)“零開關(guan)”技術充(chong)分利用(yong)變壓器(qi)的漏感(gan)于功率(lü)管的輸(shu)出結電(dian)容之間(jian)的諧振(zhen)，産生滿(man)足零電(dian)🙂↕️壓導通(tong)和零電(dian)💔流截止(zhi)的條件(jian)😁，在開關(guan)管導通(tong)時電壓(ya)👨🏻🏭為零，截(jie)🙂↕️止時流(liu)經開關(guan)管的電(dian)流…為零(ling)。因此大(da)大減少(shao)了功率(lü)管的開(kai)關🎅🏿電壓(ya)、電流應(ying)力和尖(jian)刺👩🍼幹擾(rao)，降低了(le)功耗，開(kai)💯關效率(lü)明顯提(ti)高。
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