电镀用定脉宽开关电源和低纹波整流电源

    电镀产品的质量除了与电镀工艺、添加剂、工人操作水平等有关外，还与电镀设备有相当重要关系。最基本的电镀设备----电镀电源，其整流方式与直流脉动大小对某些镀种有着十分重要的影响。

    直流电源波形对电镀质量有突出的影响，例如：高频率定脉宽高频稳压/稳流脉冲电源电镀时会产生特殊效应，这也是普通直流电源电镀无法达到的效果，有些现象还不能用常规电化学理论来加以解释。而直流波形对电镀沉积的影响目前还难以从理论上进行预测，只能通过大量的试验来作相对比较，筛选出适宜的波形。

　　本文仅就定脉宽高频稳压/稳流脉冲电源和低纹波系数整流器电源在电镀行业中的应用所取得的一些经验和教训加以介绍，以期让电镀界同仁在选择整流电源、解决电镀故障、提高电镀质量方面引起足够重视。

　　2低纹波整流电源

　　从三相四线交流供电通过各种整流器获得的是脉动直流电，不是纯直流，或多或少地含有交流成分。为了比较脉动成份的多少，可用纹波系数来表示，其含义为交流成份在直流成分中占的百分比，其数值越小，交流成份越少，越接近纯直流。

　　目前，低纹波系数整流电源中输出纹波系数的大小尚无统一规定，一般认为纹波系数小于5%的整流电源可称为低纹波电源。

　　3获得低纹波的途径

　　整流器输出直流的纹波大小与整流程式有关，而要获得低纹波输出，则必须采用滤波或其它特殊措施。

　　3.1普通硅整流器

　　采用调压器调压，50~60Hz工频变压器降压的普通硅整流器，其纹波系数都较大，其由大到小的次序为：单向半波整流﹥单相全波(双半波或桥式)整流﹥三相半波整流﹥三相全波桥式整流或带平衡电抗器的六相双反星形整流。

　　硅整流器一般未采用滤波措施，除用调压器调压带平衡电抗器的六相双反星形硅整流器外，大都不可能获得低纹波直流。因此，普通硅整流器不太可能实现自动控制，且稳定性差，电镀质量很难控制和提高。

　　3.2普通可控硅整流器

　　利用改变可控硅管导通角来调整输出平均直流大小的普通可控硅整流器，可控硅管输出的是间断脉冲波，其纹波系数的影响因素较多：

　　(1)可控硅的导通角越小，纹波越大;当可控硅全导通时，输出波形与硅整流器相同。换言之，整流器的负荷率越低(大马拉小车)，其输出纹波系数越大。

　　(2)整流方式影响输出纹波，其规律与硅整流器一致，而相同整流方式的可控硅整流器比硅整流器纹波要大。

　　(3)整流相数越多，纹波系数越小。为此，便出现了不少十二相整流的可控硅整流器，相对纹波系数就越小。

　　3.3滤波

　　利用电容、电感贮能元件进行滤波，是将脉动直流转变为较为平滑的直流的常用措施。

　　电容滤波，对工频整流只适合于非常小功率的整流电源。例如输出10A的单相全波整流器，要达到低纹波输出，其滤波电容要达0.1F以上。随着频率的提高，所需电容量减小。高频开关电源其频率已达音频，因而易采用电容滤波实现低纹波输出。具有稳流稳压功能的高频开关定脉宽稳压/稳流脉冲电源电源，其输出纹波都较小，但有一类高频开关电源其调压方式类似可控硅整流器，不具稳流功能，其纹波则大。

　　采用三相五柱芯六相或十二相整流的可控硅整流器，再采用电感(平波电抗器)滤波，也能获得低纹波或超低纹波输出。与稳流稳压的高频开关电源相比，也具有一定的优越性。例如：不采用积木式并联输出即可制成大功率整流器，对元器件的要求相对较低，控制线路较为简单，维护维修较易，相对售价较低，因而也受到人们的欢迎。

　  3.4特殊措施

    当生产工艺需要低纹波直流输出时，相应试验(例如赫尔槽试验)用电源，也应当采用定宽高频稳压稳流脉冲电源和低纹波直流电源。

　  大容量电容滤波，在开机瞬间，由于电容充电量大，会产生很大的浪涌电流，易损坏整流元件。对于工艺试验而又要求低纹波输出的单相小整流器，可采用特殊方法来获得低纹波直流输出。例如：

　　(1)采用电容电感的π形滤波，但体积与重量较大，大电流输出。

　　(2)采用适量电容滤波，用普通双极性大功率三极管，利用直流负反馈环节获得低纹波输出;但输出电流不易做大，一般在50A/48V输出以下。

　　(3)电容滤波后利用具有恒流特性的低压大功率场效应管(VMOS管)调整直流输出，此法较为廉价且简单，一般在100A/24V输出以下。

　　(4)定脉宽高频稳压/稳流脉冲电源，贵金属电镀用较好，1500A/48V输出以下。