電鍍屬于電解(jiě)加工(gōng)過程。不言而喻(yù)，電(diàn)源(yuán)的性能(néng)、類型(xíng)、特征等(děng)因素必将(jiāng)對(duì)電(diàn)鍍工藝過程産(chǎn)生重要影響。特(tè)别是在現代電鍍(dù)技術飛速發(fā)展的今天，電(diàn)鍍(dù)電源(yuán)更具有重(zhòng)要地位(wèi)。因此，了解電鍍電源對電鍍工(gōng)藝(yì)過程(chéng)的影響很(hěn)有必(bì)要。
1 整流器(qì)的基(jī)本原(yuán)理及類型(xíng)
1.1 傳統(tǒng)矽整流器
矽整流器使用(yòng)曆史長，技(jì)術成(chéng)熟，是(shì)整流器主流産品(pǐn)。
1.1.1 整流電路。工(gōng)業生(shēng)産中(zhōng)一(yī)般采用三相調壓器(qì)調壓，50hz三(sān)相工頻變壓器降壓的(de)普通矽(xī)整流器(qì)。各(gè)種整流電路獲得的(de)均是脈動(dòng)直流(liú)電，不是純直流，或多或(huò)少地含(hán)有交(jiāo)流成分。為了比較脈動成份的多少，可用(yòng)紋波系(xì)數來表示，其含(hán)義為交(jiāo)流成份在(zài)直流(liú)成分中占的百(bǎi)分比，其數(shù)值(zhí)越小，交(jiāo)流成(chéng)份越(yuè)少，越接近純直(zhí)流。
各(gè)種整流電(diàn)路的波動(dòng)系數不同。其由大到(dào)小的次序(xù)為：三(sān)相半(bàn)波(bō)整流、三(sān)相全波橋(qiáo)式整流或帶平(píng)衡電(diàn)抗器(qì)的六相雙(shuāng)反星形整流。其(qí)中後者(zhě)工作時(shí)整流元(yuán)件并聯導通(tōng)，波形(xíng)最為(wéi)平滑，整流效率(lǜ)較高，工作也較為可靠(kào)，時(shí)最為(wéi)常用的一種。
為了獲得低紋波(bō)輸出(chū)，則必(bì)須(xū)采(cǎi)用濾波或其它(tā)特殊(shū)措施(shī)。利用(yòng)電容、電感貯能元(yuán)件進行濾波(bō)，是将脈動直(zhí)流轉變為較為平滑的(de)直(zhí)流的常(cháng)用措施(shī)。但實際(jì)生産中，除試驗(yàn)用的小型(xíng)整流器之外，工(gōng)業生(shēng)産基本上不進行濾波。特(tè)殊情(qíng)況可使用大電感。電容在低電壓、大電流(liú)情況(kuàng)下不(bú)适用于濾(lǜ)波。電容濾(lǜ)波，對(duì)工頻整流隻适(shì)合于(yú)非常小功率的整流(liú)電源(yuán)。例如輸出(chū)10a的單(dān)相全波整流器，要達到低(dī)紋波(bō)輸出，其濾波(bō)電(diàn)容要達0.1f以(yǐ)上。随(suí)着頻率的提高(gāo)，所需電(diàn)容(róng)量減小。
可控矽利用(yòng)改變可控矽管(guǎn)導通(tōng)角(jiǎo)來(lái)調整輸出平均(jun1)直流(liú)大小(xiǎo)的普(pǔ)通可控(kòng)矽整流器，可(kě)控矽管(guǎn)輸出的(de)是間斷(duàn)脈(mò)沖波，其紋(wén)波(bō)系數的(de)受導通(tōng)角(jiǎo)控制(zhì)，輸出(chū)紋波系數(shù)大于普通矽(xī)整流電路。特别是(shì)在使用電流低于額定電流較(jiào)大的(de)情況下，輸(shū)出波形脈(mò)動系(xì)數更大。
它采用(yòng)工頻(pín)變壓器将(jiāng)交流(liú)輸入(rù)電壓(yā)轉變為較低(iov～20v)交(jiāo)流電壓(yā)，再通(tōng)過(guò)可控(kòng)矽進行整(zhěng)流和(hé)調壓。控制(zhì)機理是(shì)通過控(kòng)制電路對(duì)可控(kòng)矽的導(dǎo)通角(jiǎo)進(jìn)行控制來實現(xiàn)輸出電(diàn)壓和電流的(de)調節。此種(zhǒng)電源的缺點是(shì)體積大、重量重、噪音大、耗電大、波紋大。随(suí)着生(shēng)産工(gōng)藝對鍍層(céng)質量及(jí)自(zì)動控(kòng)制的要(yào)求越(yuè)來(lái)越高，以及(jí)人們對節能及環保(bǎo)意識(shí)的增強，在pcb電鍍(dù)中已逐漸(jiàn)淘汰。它主要使用在(zài)電(diàn)流(liú)較大(dà)的工業電鍍上。
1.1.2.整流元件類型(xíng)
整流元(yuán)件即通(tōng)常所(suǒ)說(shuō)的二極(jí)管。由于整流器(qì)所有(yǒu)的(de)輸出電(diàn)流都要(yào)經過整流元(yuán)件(jiàn)，因此，可(kě)以說是整流器(qì)的心髒。整流元(yuán)件分為(wéi)矽(xī)整流(liú)元件(jiàn)和(hé)可控矽(xī)整流元(yuán)件二種(zhǒng)。鍍鉻整流器主(zhǔ)要使用矽(xī)整流(liú)元件(jiàn)。雖然可控(kòng)矽技(jì)術已有了(le)長足(zú)的發展，且(qiě)在電(diàn)鍍(dù)上(shàng)應用也日趨增多，但(dàn)筆者(zhě)還(hái)是(shì)推薦(jiàn)使用矽整流器(qì)。其原因主(zhǔ)要是(shì)波形(xíng)問題。可控(kòng)矽整流(liú)是(shì)采用(yòng)控制(zhì)整(zhěng)流元件(jiàn)導通時間與截止(zhǐ)時間長短來(lái)控制電流的(de)。整(zhěng)流器(qì)滿負(fù)荷使(shǐ)用時波(bō)形好。但輸出(chū)電流較小(xiǎo)時電(diàn)流波形變(biàn)差。電流越小(xiǎo)，波形越(yuè)差(chà)。而矽整流器輸(shū)出電流(liú)大小對波(bō)形幾(jǐ)乎(hū)無影響(xiǎng)。
1.2 高頻(pín)開關(guān)整流器，也叫開關電源
一種新型(xíng)電(diàn)鍍電源設(shè)備-高頻開(kāi)關電源。它兼有(yǒu)矽整(zhěng)流器的波(bō)形平(píng)滑(huá)性(xìng)優點(diǎn)及可控(kòng)矽(xī)整流(liú)器的調壓(yā)方便(biàn)的優(yōu)點(diǎn)，電流效(xiào)率最高(gāo)(可達90%以上)，體積最小，是大有前途(tú)的整流器(qì)。制造技術(shù)已解決了功率(lǜ)問題(tí)，數千安培(péi)至上萬(wàn)安(ān)培的(de)大功(gōng)率開(kāi)關電(diàn)源已進(jìn)入(rù)生産(chǎn)實(shí)用階段。
它将(jiāng)交流(liú)電網經emi防電磁(cí)幹擾線路(lù)濾波器，直接整流、濾(lǜ)波，經(jīng)變換(huàn)器将直流電壓(yā)變換(huàn)成(chéng)數十或數百(bǎi)khz的(de)高(gāo)頻方(fāng)波，經高(gāo)頻(pín)變壓(yā)器隔離(lí)、降壓，再(zài)經(jīng)高頻濾波輸(shū)出直(zhí)流電壓(yā)。經(jīng)取樣、比較、放大及控制、驅動電(diàn)路，控(kòng)制變換器(qì)中(zhōng)功率管(guǎn)的占空比(bǐ)，得到穩定(dìng)的輸出電壓(或(huò)輸出電(diàn)流)。
高頻(pín)開關整流(liú)器的(de)調整(zhěng)管工作在(zài)開關狀态(tài)，功率(lǜ)損耗(hào)小，效(xiào)率可達到75%~90%，體(tǐ)積小、重量輕(qīng)，而且精度(dù)、紋波系數均優(yōu)于矽(xī)整流器(qì)，在(zài)全輸出範圍内(nèi)都能(néng)達(dá)到生産所要(yào)求的精度。它(tā)具有自我保(bǎo)護能力(lì)，可以在(zài)帶載的情(qíng)況下(xià)任意啟(qǐ)停(tíng)。它能極方便的同計(jì)算機進行連接(jiē)，給自(zì)動化生産(chǎn)中帶來了極大的方便(biàn)，在(zài)pcb電鍍(dù)行業中得(dé)到廣泛的(de)應用(yòng)。
電鍍(dù)用高(gāo)頻開關整(zhěng)流器(qì)的主變換(huàn)結構有(yǒu)正激式、半橋式、全(quán)橋式(shì)等(děng)，其(qí)中既有脈(mò)寬調(diào)制(pwm)的“硬開(kāi)關”電路，又有熱門的移(yí)相(xiàng)控制(zhì)“軟開(kāi)關”電源電(diàn)路。
脈(mò)寬(kuān)調制(pwm)高(gāo)頻開關(guān)整(zhěng)流器，工作頻(pín)率大都(dōu)低于50 khz，采用電壓(yā)或電(diàn)流反(fǎn)饋控制。它是(shì)通過中斷功率通量和(hé)調節(jiē)占空(kōng)比方(fāng)法，改(gǎi)變驅動電(diàn)壓脈(mò)沖寬度來(lái)調整(zhěng)輸(shū)出電流(liú)，使器件工作在(zài)“硬開關”狀(zhuàng)态，即(jí)強迫導通(電壓不為(wéi)零時)或強迫關斷(電流不(bú)為零時)，使(shǐ)開關(guān)功率(lǜ)管(guǎn)開關期間同(tóng)時存在高(gāo)壓與大電流的(de)交叉(chā)，因此開關(guān)損耗大，尖峰幹(gàn)擾強。變壓器漏(lòu)感與(yǔ)大電流變(biàn)化率激(jī)起的高(gāo)壓尖峰，不僅易(yì)損壞(huài)功率管，還(hái)産生明顯的電(diàn)磁輻射，降(jiàng)低了(le)可靠性(xìng)和電源(yuán)效率(lǜ)。
開關電源(yuán)其頻率已達音(yīn)頻，通過濾(lǜ)波實(shí)現低紋波輸出更為(wéi)簡便易行(háng)。而且穩流、穩壓(yā)等功(gōng)能更易實現。
1.3 脈沖電(diàn)源設(shè)備
随(suí)着電力電(diàn)子科(kē)學技術的發(fā)展，電(diàn)鍍整流(liú)器正在由單一(yī)功能向(xiàng)多(duō)功能(néng)發展。由于(yú)脈沖(chòng)電源主要是由(yóu)嵌入式(shì)單(dān)片計(jì)算機等進(jìn)行(háng)控(kòng)制，因此，除(chú)實現(xiàn)脈沖輸(shū)出之外(wài)，一般具備(bèi)多種(zhǒng)控制(zhì)功能。
1.3.1.自動(dòng)穩流(liú)穩壓。傳統矽整(zhěng)流器電流(liú)或電壓無法自動穩(wěn)定，随電網(wǎng)電壓的波(bō)動而(ér)波動。而(ér)脈沖電(diàn)源則擁有(yǒu)高精(jīng)度的自動調節(jiē)功能(néng)。如電網三相(xiàng)電(diàn)壓波動達(dá)上百伏時(shí)，脈沖電源輸出(chū)電壓(yā)可以幾(jǐ)乎(hū)不變(biàn)。脈沖(chòng)電源(yuán)的自動(dòng)調節功能一(yī)般具有二(èr)種模(mó)式：
第(dì)一(yī)，恒(héng)電流限壓模式。當電(diàn)鍍工藝參(cān)數，如零件面積、溫度(dù)、濃度、酸(suān)堿(jiǎn)度等(děng)工藝(yì)條件發生(shēng)改變時，常(cháng)規整流器電(diàn)流會發(fā)生波(bō)動。而(ér)恒電(diàn)流模式下，輸出(chū)電流自動恒定(dìng)在設定(dìng)值不發(fā)生改變。這對需(xū)精(jīng)确計算硬鉻(gè)厚度情況(kuàng)下是很有用的。采用(yòng)恒流模式時的限壓功能目的(de)是保護(hù)設(shè)備不(bú)被燒(shāo)壞。
第二，恒(héng)電壓(yā)限流模式。當電鍍工藝參(cān)數發生改變時，輸出電(diàn)壓自動(dòng)恒定在設定值(zhí)不發(fā)生(shēng)改變。這(zhè)種模式(shì)硬鉻電鍍不(bú)常使用，但(dàn)對于(yú)鋁氧化着(zhe)色則(zé)大有作用(yòng)。
1.3.2 多段式運行模式。鋁陽極(jí)氧化(huà)或硬鉻電鍍時(shí)，往往(wǎng)需要進行(háng)反向(xiàng)電解、大電(diàn)流沖(chòng)擊、階梯送(sòng)電等操作(zuò)。傳統電源(yuán)隻能(néng)靠手(shǒu)工實現。而(ér)具有(yǒu)多段(duàn)式運(yùn)行(háng)模式的脈沖電源(yuán)則隻需提(tí)前設(shè)定，生産時(shí)可自動(dòng)按順序進行(háng)自動調節(jiē)。這一功能對硬(yìng)鉻電(diàn)鍍是非常有用的。國産脈沖電(diàn)源已達到三段(duàn)式運(yùn)行(háng)，每一(yī)段(duàn)時間可在(zài)0～255秒内調節(jiē)設定。
1.3.3 雙向脈沖(chòng)功能(néng)。正負(fù)脈沖(chòng)頻率、占空(kōng)比、正反(fǎn)向輸出(chū)時間均可(kě)獨立(lì)調節，使用(yòng)靈活、方便(biàn)。配合(hé)硬鉻(gè)電鍍(dù)工(gōng)藝(yì)，可獲(huò)得不(bú)同物理性能的(de)鍍層。
1.3.4 直流疊加(jiā)功能。輸出(chū)正反(fǎn)向脈(mò)沖電流的同時，由同(tóng)一台電源疊(dié)加(jiā)輸出一純直流(liú)成分，更拓(tuò)寬了脈沖(chòng)電源的使(shǐ)用範(fàn)圍及(jí)用途(tú)。
近幾(jǐ)年來，國産(chǎn)多功能(néng)脈(mò)沖電(diàn)源技(jì)術已趨于(yú)成熟，其中脈沖波形垂直程度(dù)，波形(xíng)平穩(wěn)程度(dù)、穩定性、抗(kàng)幹擾(rǎo)性等指标達到甚至(zhì)超過了國(guó)外水(shuǐ)平。
直流電(diàn)源波形對電鍍質量有突(tū)出的(de)影響，例如：高頻(pín)率定(dìng)脈寬(kuān)高頻(pín)穩壓/穩流脈沖(chòng)電源電鍍(dù)時會(huì)産生特殊(shū)效應(yīng)，這也是(shì)普通直(zhí)流電源電鍍無(wú)法(fǎ)達到的效果(guǒ)，有些(xiē)現象還(hái)不(bú)能用常規電化(huà)學理(lǐ)論來加以(yǐ)解釋(shì)。而直流波形對電鍍沉積(jī)的影響還(hái)難以從理論上進行(háng)預測，隻能(néng)通過大量的試驗來(lái)作相對(duì)比較，篩(shāi)選出(chū)适宜的波(bō)形。
近幾年(nián)來新(xīn)出現的零(líng)電壓(yā)轉換(zvt)和(hé)零電流轉換(zct)技術(shù)，或者(zhě)稱“軟開關”技術(shù)，綜合(hé)了pwm 開關與(yǔ)諧振(zhèn)變(biàn)換(huàn)技術兩者(zhě)的優點：既有(yǒu)脈(mò)沖方波高效傳(chuán)遞功率(lǜ)和(hé)恒頻控制(zhì)便于優化參(cān)數(shù)，又有(yǒu)諧振技術(shù)的低損耗和零電壓(yā)轉換的(de)特點(diǎn)。這(zhè)種“零開關”技術(shù)充分利用(yòng)變壓器的(de)漏(lòu)感(gǎn)于功率(lǜ)管的輸出結電容之間(jiān)的諧(xié)振，産生滿足零電壓(yā)導通和零(líng)電流截止的條件，在開關管導(dǎo)通時電壓為(wéi)零(líng)，截止時流(liú)經開(kāi)關管的電流為(wéi)零。因(yīn)此大大減(jiǎn)少(shǎo)了功率(lǜ)管的(de)開關電壓、電流(liú)應力和尖刺幹(gàn)擾，降(jiàng)低(dī)了(le)功耗(hào)，開關效率(lǜ)明顯提高(gāo)。 
