稳压电路交流电网电压波动,整流滤波电路存在内阻,使得输出电压不稳定,会随着外界条件而变化,所以通常在滤波电路后面接入稳压电路,以维持输出电压的稳定。常见的稳压电路有稳压管稳压电路,串联型稳压电路以及线性集成稳压器稳压电路。
稳压管稳压电路电路组成:如图所示,整流滤波后的电压作为稳压电路的输入电压,限流电阻r和稳压管vs组成稳压电路。
简单的讲,无论电网电压波动还是负载的变化,只要稳压管能工作,稳压管上面的电压就会保持恒定,又负载和稳压管并联,所以负载电压保持不变,从而达到2.串联型稳压电路稳压管稳压电路可以稳定的输出电压,但是稳定性较差,而且输出电流较小。为了增大输出电流,可以采用串联型晶体管稳压电路。串联型稳压电路组成如图所示,它由调整关、取样电路、基准电压和比较放大电路组成。实际稳压电路中,调整管常用复合管,可以进一步提高输出电流。了稳压的目的。稳压管选取时,稳压管的电压和负载箱等,电流大概是负载 电流的1.5~3倍。
电镀整流器概述
本产品以优质进口igbt作为主功率器件,以超微晶(又称纳米晶)软磁合金材料为主变压器铁芯,主控制系统采用了多环控制技术,结构上采取了防盐雾酸化措施。电源产品结构合理,可靠性强。该电源以其体积小、重量轻、高效率、高可靠的优越性能成为可控硅电源的更新换代产品。适用于实验、氧化、电解、镀锌、镀镍、镀锡、镀铬、光电、冶炼、化成、腐蚀等各种精密表面处理场所。在阳极氧化、真空镀膜、电解、电泳、水处理、电子产品老化、电加热、电化学等方面也得到用户一致好评。特别是在pcb、电镀、电解行业领域,成为众多客户的 电源产品。
电镀整流器分类
电镀属于电解加工过程。不言而喻,电源的性能、类型、特征等因素必将对电镀工艺过程产生重要影响。特别是在现代电镀技术飞速发展的今天,电镀电源更具有重要地位。因此,了解电镀电源对电镀工艺过程的影响很有必要1 整流器的基本原理及类型
1.1 传统硅整流器
硅整流器使用历史长,技术成熟,是整流器主流产品。
1.1.1 整流电路。工业生产中一般采用三相调压器调压,50hz三相工频变压器降压的普通硅整流器。各种整流电路获得的均是脉动直流电,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。
各种整流电路的波动系数不同。其由大到小的次序为: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。其中后者工作时整流元件并联导通,波形最为平滑,整流效率较高,工作也较为可靠,时最为常用的一种。
为了获得低纹波输出,则必须采用滤波或其它特殊措施。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。但实际生产中,除试验用的小型整流器之外,工业生产基本上不进行滤波。特殊情况可使用大电感。电容在低电压、大电流情况下不适用于滤波。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。
可控硅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,其纹波系数的受导通角控制,输出纹波系数大于普通硅整流电路。特别是在使用电流低于额定电流较大的情况下,输出波形脉动系数更大。
它采用工频变压器将交流输入电压转变为较低(iov~20v)交流电压,再通过可控硅进行整流和调压。控制机理是通过控制电路对可控硅的导通角进行控制来实现输出电压和电流的调节。此种电源的缺点是体积大、重量重、噪音大、耗电大、波纹大。随着生产工艺对镀层质量及自动控制的要求越来越高,以及人们对节能及环保意识的增强,在pcb电镀中已逐渐淘汰。它主要使用在电流较大的工业电镀上。
1.1.2.整流元件类型
整流元件即通常所说的二极管。由于整流器所有的输出电流都要经过整流元件,因此,可以说是整流器的心脏。整流元件分为硅整流元件和可控硅整流元件二种。镀铬整流器主要使用硅整流元件。虽然可控硅技术已有了长足的发展,且在电镀上应用也日趋增多,但笔者还是推荐使用硅整流器。其原因主要是波形问题。可控硅整流是采用控制整流元件导通时间与截止时间长短来控制电流的。整流器满负荷使用时波形好。但输出电流较小时电流波形变差。电流越小,波形越差。而硅整流器输出电流大小对波形几乎无影响。
1.2 高频开关整流器,也叫开关电源
一种新型电镀电源设备-高频开关电源。它兼有硅整流器的波形平滑性优点及可控硅整流器的调压方便的优点,电流效率 (可达90%以上),体积最小,是大有前途的整流器。制造技术已解决了功率问题,数千安培至上万安培的大功率开关电源已进入生产实用阶段。
它将交流电网经emi防电磁干扰线路滤波器,直接整流、滤波,经变换器将直流电压变换成数十或数百khz的高频方波,经高频变压器隔离、降压,再经高频滤波输出直流电压。经取样、比较、放大及控制、驱动电路,控制变换器中功率管的占空比,得到稳定的输出电压(或输出电流)。
高频开关整流器的调整管工作在开关状态,功率损耗小,效率可达到75%~90%,体积小、重量轻,而且精度、纹波系数均优于硅整流器,在全输出范围内都能达到生产所要求的精度。它具有自我保护能力,可以在带载的情况下任意启停。它能极方便的同计算机进行连接,给自动化生产中带来了极大的方便,在pcb电镀行业中得到广泛的应用。
电镀用高频开关整流器的主变换结构有正激式、半桥式、全桥式等,其中既有脉宽调制(pwm)的“硬开关”电路,又有热门的移相控制“软开关”电源电路。
脉宽调制(pwm)高频开关整流器,工作频率大都低于50 khz,采用电压或电流反馈控制。它是通过中断功率通量和调节占空比方法,改变驱动电压脉冲宽度来调整输出电流,使器件工作在“硬开关”状态,即强迫导通(电压不为零时)或强迫关断(电流不为零时),使开关功率管开关期间同时存在高压与大电流的交叉,因此开关损耗大,尖峰干扰强。变压器漏感与大电流变化率激起的高压尖峰,不仅易损坏功率管,还产生明显的电磁辐射,降低了可靠性和电源效率。
开关电源其频率已达音频,通过滤波实现低纹波输出更为简便易行。而且稳流、稳压等功能更易实现。
电镀含义:电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观。
相关作用:利用电解池原理在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀,一般都较薄,从几个微米到几十微米不等。通过电镀,可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。此外,依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下:
1.镀铜:打底用,增进电镀层附着能力,及抗蚀能力。(铜容易氧化,氧化后,铜绿不再导电,所以镀铜产品一定要做铜保护)
2.镀镍:打底用或做外观,增进抗蚀能力及耐磨能力,(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。(注意,许多电子产品,比如din头,n头,已经不再使用镍打底,主要是由于镍有磁性,会影响到电性能里面的无源互调)
3.镀金:改善导电接触阻抗,增进信号传输。(金最稳定,也最贵。)
4.镀钯镍:改善导电接触阻抗,增进信号传输,耐磨性高于金。
5.镀锡铅:增进焊接能力,快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。
6.镀银:改善导电接触阻抗,增进信号传输。(银性能 ,容易氧化,氧化后也导电)
电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。
除了导电体以外,电镀亦可用于经过特殊处理的塑胶上。
电镀的过程基本如下:
镀层金属在阳极
待镀物质在阴极
阴阳极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连
通以直流电的电源后,阳极的金属会氧化(失去电子),溶液中的正离子则在阴极还原(得到电子)成原子并积聚在阴极表层。
电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系,电流越小,被电镀的物件便会越美观;反之则会出现一些不平整的形状。
电镀的主要用途包括防止金属氧化(如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。
电镀产生的污水(如失去效用的电解质)是水污染的重要来源。电镀工艺已经被广泛的使用在半导体及微电子部件引线框架的工艺。
vcp:垂直连续电镀,电路板使用的新型机台,比传统悬吊式电镀品质更佳。
局部镀银
铝件电镀液配方工艺流程:高温弱碱浸蚀→清洗→酸洗→清洗→浸锌→清洗→二次浸锌→清洗→预镀铜→清洗→预镀银→氰化光亮镀银→回收洗→清洗→银保护→清洗→烘干。
从工艺流程看,所选保护材料必须耐高温(80℃左右)、耐碱、耐酸,其次,保护材料在镀银后能易于剥离。
市售的保护材料有可剥性橡胶、可剥性漆、一般粘性胶带及胶带等。分别试验这些保护材料的耐酸、碱腐蚀、耐高温(碱蚀溶液 温度80℃左右)性能以及可剥离性。
材料要求:镀层大多是单一金属或合金,如钛钯、锌、镉、金或黄铜、青铜等;也有弥散层,如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等;还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,或abs塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料,但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。
工作原理:电镀需要一个向电镀槽供电的低压大电流电源以及由电镀液、待镀零件(阴极)和阳极构成的电解装置。其中电镀液成分视镀层不同而不同,但均含有提供金属离子的主盐,能络合主盐中金属离子形成络合物的络合剂,用于稳定溶液酸碱度的缓冲剂,阳极活化剂和特殊添加物(如光亮剂、晶粒细化剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂和抑雾剂等)。电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下,经电极反应还原成金属原子,并在阴极上进行金属沉积的过程。因此,这是一个包括液相传质、电化学反应和电结晶等步骤的金属电沉积过程。
在盛有电镀液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、ph调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。
首先电镀液有六个要素:主盐、附加盐、络合剂、缓冲剂、阳极活化剂和添加剂。电镀原理包含四个方面:电镀液、电镀反应、电极与反应原理、金属的电沉积过程。
电镀反应中的电化学反应:下图是电镀装置示意图,被镀的零件为阴极,与直流电源的负极相连,金属阳极与直流电源的正极联结,阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一定电位时,则在阴极发生如下反应:从镀液内部扩散到电极和镀液界面的金属离子mn+从阴极上获得n个电子,还原成金属m。另一方面,在阳极则发生与阴极完全相反的反应,即阳极界面上发生金属m的溶解,释放n个电子生成金属离子mn+。
反应机理:
在一开始我们就提到直流稳压电源的很多缺点,像效率很低,体积大,不易于携带,因此我们有必要去设计一种工作效率高,并且效率也很高,那就是我们的开关电源的设计。
先来介绍一下开关电源,开关电源的分类还有很多种,如果按开关管与负载的连接方式分:串联型和并联型;按开关器件的激励方式分:自激式和他激式;按稳压的控制方式分:脉冲宽度调制型(pwm)、脉冲频率调制型(pfm)和混合调制(即脉宽-频率调制)型。按开关管的连接和工作方式分:单端式、推挽式、半桥式和全桥式;按开关管的类型分:晶体管、vmos管和晶闸管。
今天,生活君就为大家详细讲解直流稳压电源的构成和原理,希望各位小伙伴们有所收获!
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