开关型脉冲电源——电镀电源的新贵

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1、162’2001北京两岸兰地表面精饰技术交流会论文集参考文献[1]陈寿椿，重要无机化学反应，上海科学技术出版社．1956[2]唐受印等，废水处理工程，化学工业出版社。1999．6[3]《废水治理与利用》编委会，三废治理与利用，冶金工业出版社。1994．3开关型脉冲电源——电镀电源的新贵绍兴市承天电器有限公司[312001]韩苗兴韩刚峰沈振锋【摘要】开关型脉冲电源集成了开关电源和脉冲电源的优点，实现了小体积、小功耗、大功率、高效率，能够更好地完成贵金属的电镀、精密零件的电解抛光，是金属表面处理的新电源。本文从电路原理、输出波形、工作原理等方面介绍了开关型脉冲电源的特

2、点，就输出波形与直流电源、可控硅脉冲电源做了比较，对产生不同波形的原因及原理作了必要论述，并立足IGBT管提出了一种大众化的开关型脉冲电源的设计方案。【关键词】脉峙；开关电源；金属表面处理；IGB．r管I引言随着人们对金属表面处理要求越来越高，用于表面处理的电镀设备也得以长足发展。电镀电源由起初的直流发电机到硅整流器，再到现今被人们广泛采用的可控硅整流器。由于这些电源存在着体积大、效率低、输出电流品质低的缺点，影响了表面处理质量，从而使小体积、高效率、高品质的第四代电源——开关电源取代传统电源成为一种趋势。如果说开关电源是电源领域的一次革命，那么脉冲电源则是特殊电

3、镀电源中的一支“尖兵”。脉冲电源自1976年在国际上逐步受到重视，1978年在美国就召开了三次国际性的专题会议。二十多年来，脉冲电镀愈来愈重要，尤其是电子工业，高精尖的Ic产品及印制线路板产品，几乎都离不开它，否则产品的质量总是出现各种问题。随着性能优越的开关电源的出现，脉冲电源的主电源部分越来越趋向于开关电源，使得开关型脉冲电源技术得以迅速发展。2金属表面处理中的脉冲电源的特点在金属表面处理中，用于镀金镀银、稀有金属、镍等金属，以及用于精密零件的电解抛光等用途的电源应具有一般电源的所有优点，此外，由于稀有贵金属的“贵”及镀件的高要求，对电源也有了“节材”与“高质

4、”的要求，脉冲电源由于其电流呈脉冲方式流动，并可在瞬时产生高密度电流，故在电镀时，使镀层能均匀细致地分布到镀件上，并使之加速，提高了效率，使被镀金属(如金银等贵金属)大为节约。由此，可以调节占空比及频率的脉冲电镀电源，尤其现在的开关型脉冲电源，随之得以应用。至于何为脉冲电源，又何为开关型脉冲电源，我们不妨把多种电源与脉冲电源作比较。2．1一般直流电源与脉冲电源长久以来，直流电源一直是电镀电源的主力军，一般普通的电镀均以直流电源为电镀电源，作为特殊电源的脉冲电源，有着与直流电源完全不同的波形(图1)2．2可控硅脉冲电源与开关型脉冲电源脉冲电源一般都是由直流电源经斩波

5、而形成脉冲，所以对直流电源输出品质有一定要求。可控硅整流电源由于其纹波系数(3--5％左右)比开关电源(小于1％)高，经电容、电感滤波后，并不能达到恒2001北京两岸三地表面精饰技术交流会论文集163IⅧ～直流脉冲图1皿h¨¨U门¨¨U—㈠¨¨U流状态。其脉冲电源波形也随之不同。(如图2)可控硅整流可控硅脉冲图2在贵金属电镀及精密加工工业中，开关型脉冲电源由于其电流波形在斩波前纹波系数小，因此越来越被人们所接受。3大功率开关型脉冲电源的设计与改革目前的脉冲电源的基本设计原理为：利用大功率的开关管IGBT对直流电源进行斩波，达到脉冲输出的目的。开关型脉冲电源电路示意

6、图如图3所示。负载图3此图以双正激开关电源为例的脉冲电源示意图。其中b1与b2为双正激开关电源的开关管，b3为用以斩波的大功率IGBT。上图工作原理为：通过b1，b2的开关及高频变压器T的作用，并在肖特基二极管的整流作用下。输出电流，再经过电抗器、电容器的滤波，在斩波前沿形成了商品质的直流电源，经过B3时，通过B3斩波1642001北京两岸三地表面精饰技术交流会论文集就形成了脉冲电源，脉冲电源的设计过程中，需要注意的有几点：3．1由于金属表面处理过程中，根据材料、用途与场合的不同，需要输出波形的脉冲宽度和频率也各自不同，它们之间的关系为：0=m

7、，T-f×tu]n

8、厂]——划～O一一占空比Tu一脉冲宽度一T脉冲周期Ttuf脉冲频率圈4在实际应用中，对于脉宽及频率的问题上，我们可采用通过改变B3的方波驱动信号来使脉宽及频率的可调性得以实现。3．2IGBT管在工作过程中，驱动信号显得重要无比，驱动弱了，IGBT管发热大，驱动强了，IGBT管输出两端反峰高，再加上电容器，峰值电压较高，对肖特基的耐压有较高要求。3．3开关电源的开关IGBT管应有较高的耐压值，否则反峰一高，容易击穿b1、b2，与此相反，斩波用IGBT则是低电压高电流，所在应考虑其额定电流能否符合要求，在大电流的脉冲电源上，可采用多只IGBT并联，并具有较好的分流技术

9、，适当地做