[实用新型]一种节能型电镀电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及电镀电源技术，尤其涉及一种用于电镀金刚石钻头、金刚石磨片等的高效的节能型电镀电源。

背景技术

在电镀金刚石钻头、金刚石磨片生产中，均采用直流恒流工作方式。一般采用数个甚至数十个相互隔离的镀糟，电源正极作公用极，负极各自连在自己的槽内工件上，这就要求每个槽都能独立调节电流值，并且保持恒定。

高稳定度的电镀电流可以提高电镀金刚石钻头镀层的结合力，改善镀层厚度的均匀性、有效降低镀层的缺陷，改善镀层的物理和化学性能，增加电镀钻头的使用寿命。电镀金刚石钻头有两个特点：一是电镀钻头生产周期长，一般为3～7天，在电镀过程中，需要多次调节电流大小，前期电镀电流较小，后期电镀电流较大，且电流稳定性要求高，一般要求为0.1%；二是电镀过程中，电镀电源长时间工作于大电流状态，电镀电源热损耗严重，影响电流稳定性，甚至影响其可靠性。

现有电镀电源主要有以下两种。第一种，是由开关电源和变阻器组成，如图1所示，图1为其原理简图，包括电镀槽101、阳极镍板102、阴极镍板103、电镀钻头104，而图1中R为变阻器（如：滑动变阻器或磁盘式变阻器），通过改变变阻器R的电阻值来调节电镀电流的大小，A为在线电流表，用于实时监测电镀电流的大小，+12V电压是由高频开关电源提供的稳定的电镀电压，每个电镀槽上可并联多个支路，每个支路都可单独电镀金刚石钻头，且每个支路上的电镀电流的大小由变阻器R调节。这种电镀电源有以下缺点：当电镀电流输出范围在0～0.8A（安培）的小电流时，电流不稳定；当电镀电流输出范围在3A以上的大电流时，变阻器R发热严重，电流也不稳定，且经常由于电流大而烧毁，长时间工作可靠性低。另外，变阻器R易受腐蚀，且采用人工调节方法，不能按照设定的电流值恒流输出，调节困难，影响电镀件的质量。

第二种，是使用运算放大器U、MOS场效应管Q等构成的恒流源，如图2所示，图2为其电路原理图。这种结构的恒流源特性为：输出电流在0～1A内，电流长期稳定度可优于0.05%，恒流精度高。当输出电流大于1A以上后，一方面，取样电阻R₀的功耗将比较大；另一方面，MOS场效应管Q损耗随工作电流的增大而增加时，功率器件发热也愈发严重，致MOS场效应管Q性能参数因温度升高而变化，恒流源的电流的稳定性下降，长时间连续工作于大电流状态时，电源的工作可靠性变差，作为电镀金刚石钻头电镀电源使用，不利于提高电镀金刚石钻头镀层的质量和电镀钻头的使用寿命。特别是，电镀金刚石钻头电镀电源工作过程中，电流工作范围大，在取样电阻R₀为定值条件下，难以保证小电流、大电流工作状况下，都有很高的恒流精度。

对于电镀金刚石钻头电镀电源，一般采用图2所示的线性恒流结构的电源。由于电镀过程时间长，又需要多次连续调节电流大小，前期电镀电流较小，后期电镀电流较大，MOS场效应管和取样电阻热损耗严重。为了降低电镀电源系统热设计复杂程度，提高电镀电源工作的可靠性，必需解决以下两个问题。

一是取样电阻热损耗问题。譬如，R₀的取值为10Ω（欧姆），I_D电流为1mA（毫安）时，可得到10mV（毫伏）的取样电压，这个电压量级是电路可进行信号放大处理的最低要求。对低于10mV的信号进行放大处理，对处理电路的要求就很高了，从电流检测的分辨率要求看，R₀的取值应不小于10Ω，才能检测出1mA变化的电流。但是，当电镀电流较大时，10Ω的R₀热功耗将比较大。譬如，I_D电流为5A时，10Ω的R₀热功耗将达到250W，这显然是不容许的。所以，一般通过改变滑动变阻器（即取样电阻）R₀的电阻值（0.01～10Ω之间）来解决。I_D电流大，R₀取值就小，保证R₀的热功耗不大于10W。由于采用手工调节滑动变阻器，调节精度困难，也难以按照设定的电流值恒流输出，影响电镀件的质量。