騰達(dá)switch 整流器

1、騰 達(dá) 科 技 有 限 公 司PAN TECHNOLOGY LTD.直 流 電 源 技 術(shù)筆者從事多年設(shè)計(jì)與製造開關(guān)式電源供應(yīng)器(俗稱電子牛或高頻牛), 在這裏試用簡(jiǎn)單的語句來討論它與傳統(tǒng)整流器的分別。(1) 概述直流電源正是替直流電鍍提供電子的“源泉”和使金屬原子結(jié)晶的動(dòng)力, 所以直流電源的表現(xiàn)參數(shù)在電鍍工藝中是十分重要。(2) 直流電源的類別大多數(shù)電鍍用的直流電源都是從市電經(jīng)整流濾波而得到。這類機(jī)械 一般都稱它為整流器。從60年代中期到今天, 整流器經(jīng)過從(自耦 + 硅整流)的模式,過度至70年代的可控硅調(diào)壓整流模式而進(jìn)至到90年代的開關(guān)式變換模式。筆者用以下的表對(duì)這幾代的整流器進(jìn)行比較:

2、自耦 + 硅整流SCR可控硅調(diào)壓整流開關(guān)式交換整流應(yīng)用情況淘汰, 但部分香港中小型廠還在使用在中大功率範(fàn)圍內(nèi)廣泛使用在中小功率範(fàn)圍內(nèi)廣泛使用, 由於成本高, 大功率(10KW以上)小部分使用效率很低高很高調(diào)節(jié)過程的響應(yīng)速度慢一般極快控制精度差高很高自動(dòng)控制的程度不方便一般很方便紋波系數(shù)極差在2伏電壓電鍍時(shí)一般是200mV在2伏電壓電鍍時(shí)是5mV25mV體積龐大龐大極小重量整流器體重大約每克輸出0.03W整流器體重每1克輸出0.2W(3) 整流器效率從交流電流轉(zhuǎn)變成為直流電源時(shí), 在過程中所損耗的能量, 稱之為效率。它的損耗愈少, 效率愈高, 反之, 效率愈低。一般可控硅式整流器在4050%之間

3、而開關(guān)式整流器在7585%之間。讀者會(huì)問兩者的差異在哪里,筆者試圖用下兩類整流器原理圖來解釋:圖1: 典型的可控硅整流器原理簡(jiǎn)圖圖2: 典型開關(guān)式整流器原理簡(jiǎn)圖當(dāng)上述兩類整流器都是同一個(gè)負(fù)載時(shí),圖1的變壓器蕊片(T1)所有的是傳統(tǒng)之EI片, 一般功率損耗約30%。而圖2的變壓器蕊片(T2)所用的是高效能之氧休(Ferrite Core) 。一般功率損耗約5%. 這些損耗大部分會(huì)變作熱損耗。再回到圖1，變壓器T1所需要轉(zhuǎn)換能量是每秒1/50的負(fù)載,而圖2的變壓器T2 只負(fù)載1/250000的能量,兩者比數(shù)是5000:1,大家可以想像得到開關(guān)式整流變壓器體積比較可控硅整流器小很多。一個(gè)大約250克

4、重的開關(guān)式變壓器在250kHz 頻率時(shí), 可以輸出900Watt的能量。而輸出同一功率的可控硅整流器大約在5-10公斤之間。當(dāng)一般的可控硅整流器在運(yùn)行時(shí), 大家感察到它的溫度是相當(dāng)高的。 試想想, 要經(jīng)常保持那龐大的變壓器在高溫的狀態(tài)下, 所損耗的熱能都是經(jīng)營(yíng)者袋里的金錢。所以在今天環(huán)保的口號(hào)在高唱入雲(yún)之時(shí), 可控硅整流器已不適合時(shí)宜。另外，它除了耗電量高之外, 還有它的輸配電原裝置和發(fā)電機(jī)的投資也比較大。(4) 調(diào)節(jié)過程的響應(yīng)速度由於開關(guān)式電源是基礎(chǔ)在高頻轉(zhuǎn)換技術(shù), 響應(yīng)調(diào)節(jié)的速度非常快, 對(duì)負(fù)載在舜息變化時(shí)也能同時(shí)輸出配對(duì)的電流。在高電流密度定電壓滾鍍時(shí)亦不會(huì)容易燒焦。對(duì)線路板在定電流電鍍

5、時(shí), 在左右搖擺狀態(tài)下電流亦因此而相當(dāng)穩(wěn)定。(5) 控制精度開關(guān)式電源的控制精度是非常之高, 在全範(fàn)圍內(nèi)都在0.2%之下. 例如一個(gè)輸出10安培的整流器, 它的控制誤差只有0.02安培, 是非常適合貴金屬的電鍍。而可控硅電源只能在一定的負(fù)載範(fàn)圍內(nèi)保證額定精度, 在實(shí)際生產(chǎn)時(shí), 大多數(shù)情況是非額定的, 因此, 往往難以滿足實(shí)際精度的需要。(6) 自動(dòng)控制程度由於可控硅電源是採用模擬電子線路完成移相控制, 當(dāng)它與控制系統(tǒng)連接時(shí), 需要較為繁瑣的接口電路。開關(guān)式電源只需透過輸入一個(gè)電壓(一般都是010V)來控制它的輸出值。而透過它的輸出電流信號(hào)(一般都是010V)來取樣與設(shè)定值進(jìn)行比較以達(dá)到控制電流

6、的目的。(7) 紋波系數(shù)有很多電鍍的從業(yè)員都對(duì)紋波的參數(shù)都搞不清楚。因?yàn)閺恼髌鞯玫降闹绷麟娫炊际墙?jīng)交流電源轉(zhuǎn)換過來的, 在這世界上除電池外是很難找到一個(gè)完美的直流電流。紋波就是指經(jīng)整流後殘留在直流電上的交流電效應(yīng), 請(qǐng)參閱下圖3, 它的單位是mV.圖3. 紋波示意圖紋波的測(cè)量都是以峰值對(duì)峰值來表達(dá), 很多整流器製造商都是以百分比作為參數(shù)。這個(gè)是不對(duì)的, 因?yàn)榘俜直纫欢ㄒ幸粋€(gè)相對(duì)的電壓來計(jì)算, 但是在電鍍時(shí), 電壓往往都不是固定的。正確的方法, 應(yīng)該是從整流器製造商拿取整流器的紋波參數(shù)圖表如下圖4以便得到在不同電鍍電壓時(shí)的實(shí)際參數(shù)。一個(gè)肯定的事實(shí), 愈低的電鍍電壓, 紋波系數(shù)愈低, 電流愈穩(wěn)

7、定, 質(zhì)量愈得到保證。當(dāng)然, 要使整個(gè)電鍍回路的內(nèi)阻減至最低以達(dá)至較低的電壓, 除保證所有的接觸點(diǎn)都是優(yōu)良之外, 選用較粗的輸出電纜亦是一個(gè)很有效的方法。再者, 如整個(gè)電鍍回路內(nèi)阻愈低時(shí)整流器輸入的電流愈低, 達(dá)到節(jié)省能源, 因而從電纜所排出到車間的熱量亦會(huì)相對(duì)地減小,勞量強(qiáng)度亦會(huì)降低。所以, 選用較粗的輸出電纜是有很多的好處, 只不過投資上多一點(diǎn)罷了。但是，在以後的生產(chǎn)所節(jié)省的電能成本很快將粗幼電纜的差價(jià)補(bǔ)回來, 一般電纜線的導(dǎo)電標(biāo)準(zhǔn)是每(一平方吋)625mm2承載1000安培電流。再以圖4的例子,電鍍電壓不超過2.0V較為理想, 因?yàn)橐怀^這個(gè)2.0V電壓時(shí), 紋波系數(shù)會(huì)顯著急促上升。一臺(tái)

8、優(yōu)越的整流器, 它的紋波一定很低, 但是一般電鍍從業(yè)員, 往往缺乏適當(dāng)?shù)膬x器和專業(yè)電路的知識(shí)來測(cè)量它。在這裏給大家一個(gè)很簡(jiǎn)單的方法給大家參考。比如說, 在鍍銅時(shí), 如將電鍍的電流密度調(diào)至5A.S.F., 這時(shí)電電壓大約在0.6V之間, 如果在這時(shí)電鍍工序還可以繼續(xù)執(zhí)行的話, 電鍍效果一定很佳, 因?yàn)橹挥泻艿偷募y波系數(shù)的整流器才能在這樣低的電壓下進(jìn)行電鍍。圖4. 整流器紋波示意圖(8) 體積/重量開關(guān)式整流器的體積非常細(xì)小, 如能巧妙安排, 它是完全不占有空間的, 對(duì)工地廠房利用率提高很多, 回報(bào)因此提高. 在維修的角度來看, 更加容易方便.開關(guān)試整流器最新發(fā)展今天,透過特別並聯(lián)控制電路技術(shù),開關(guān)式整流器已可以做出超過10000安培的輸出的規(guī)格。這種并聯(lián)技術(shù)是將一些功率較小的整流器組合而成一個(gè)大功率的整流器。這類并聯(lián)輸出系統(tǒng)是永遠(yuǎn)不會(huì)因其中一臺(tái)小功率整流器發(fā)生故障而導(dǎo)至整個(gè)系統(tǒng)停頓,生產(chǎn)的連續(xù)性亦因此可以得到保障。採用傳統(tǒng)大型整流器系統(tǒng)的從業(yè)者，大都不會(huì)負(fù)一套同樣大的後備系統(tǒng)，如這樣做的話，經(jīng)濟(jì)益就會(huì)很差。但傳統(tǒng)大型整流器系統(tǒng)如有故障，都會(huì)導(dǎo)至整個(gè)電鍍系統(tǒng)停頓。維修一個(gè)這樣大的整流器, 是需要很長(zhǎng)的時(shí)間，這樣便會(huì)招至經(jīng)濟(jì)上龐大的損失。總結(jié)開關(guān)式整流器比可控硅整流器各