一种脉冲电源

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种脉冲电源。

背景技术

脉冲电源是其输出脉冲波形、频率、占空比和平均电流密度等参数均可根据电镀需要设定的特种电源，其特点包括频率、占控比可调、电流/电压波形可设等。脉冲电源的这些特点在生产中的实际意义就是，在电镀过程中，脉冲电源可通过改变其输出波形的频率、占空比和平均电流密度，来改变电镀槽中金属离子电沉积过程，使电沉积过程在较宽范围内变化，从而获得均匀致密较为理想的镀层。例如在印制线路板行业(PCB)中，使用脉冲电源电镀，可提高其深镀能力，使镀层均匀、致密，不脱落。

在印制电路板PCB的电镀领域中，对于电镀均匀性要求严格的高密度互联产品电镀，尤其是盲孔填孔电镀，以不溶性钛基贵金属氧化物涂层网脉冲填孔为主流。目前阳极的涂层多以铱或钌系三元混合金属氧化物为主，市场价格昂贵且波动厉害，而且阳极的寿命一般只有2年左右。

不溶性阳极直接作为阳极使用，由于脉冲电镀的电极会不断地进行正负极互换，不溶性阳极因反复流过反向电流产生析氢腐蚀现象，氢的活泼性高于不溶性阳极金属的活泼性，因而对不溶性阳极存在还原反应作用，导致不溶性阳极被还原，并脱落，表现出阳极被侵蚀的现象，影响不溶性阳极寿命，而不溶性阳极电镀，相当于阳极在电解水，会产生氧气，氧气会对光亮剂等重要添加剂产生氧化作用，致使其分解较快，影响电镀的光泽度，且会产生较多的有机污染物，影响电镀品质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种脉冲电源，以解决脉冲电镀的电极不断地进行正负极互换，不溶性阳极因反复流过反向电流产生析氢腐蚀影响不溶性阳极寿命的问题。

第一方面，本发明提供了一种脉冲电源，包括：脉冲电源模组和导流模组；

脉冲电源模组用于为外部电镀槽提供电压；

导流模组设置在脉冲电源模组与外部电镀槽之间，导流模组用于截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组和外部电镀槽之间设置导流模组，可以避免因脉冲电镀的电极不断进行正负极互换导致电镀槽的不溶性阳极反复流过反向电流产生析氢腐蚀现象从而影响不溶性阳极寿命的问题。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组的输出正端与导流模组的输入端连接，导流模组的第一输出端作为第一输出阳极；导流模组的第二输出端作为第二输出阳极；

第一输出阳极与外部电镀槽的不溶性阳极连接；第二输出阳极与外部电镀槽的辅助阳极连接。

本发明实施例提供的脉冲电源，导流模组形成双阳极输出，双阳极输出分别与外部电镀槽的不溶性阳极和辅助阳极连接后可以使得外部电镀槽不流过反向电流，从而使外部电镀槽的不溶性阳极不受到反向电流的腐蚀，提升电镀的光泽度。

在一种可选的实施方式中，导流模组包括第一导流管和第二导流管；

第一导流管的阳极与脉冲电源模组的输出正端连接，第一导流管的阴极作为第一输出阳极与外部电镀槽的不溶性阳极连接；

第二导流管的阴极与脉冲电源模组的输出正端连接，第二导流管的阳极作为第二输出阳极与外部电镀槽的辅助阳极连接。

本发明实施例提供的脉冲电源，导流模组采用第一导流管和第二导流管实现了双阳极输出。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组的输出负端作为输出阴极与外部电镀槽的阴极连接。

在一种可选的实施方式中，当脉冲电源模组的输出电压为正极性电压，通过第一输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流；

当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流。

在一种可选的实施方式中，当脉冲电源模组的输出电压为正极性电压时，第二导流管反向截止。

在一种可选的实施方式中，当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压时，第一导流管反向截止。

本发明实施例提供的脉冲电源，当脉冲电源模组的输出电压为正极性电压，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时第二导流管反向截止。当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压时，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时第一导流管反向截止，实现截止反向电流流过外部电镀槽的不溶性阳极的目的。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组包括储能子模组、脉冲功率子模组和数字控制子模组；

储能子模块用于存储低压直流电，为所述脉冲功率子模组提供电源；

脉冲功率子模组的输入端与储能子模组的输出端连接，脉冲功率子模组的输出端与所述导流模组的一端连接；脉冲功率子模组用于将流向导流模组的电信号转换为脉冲信号；

数字控制子模组的一端与脉冲功率子模组的输出端连接，数字控制子模组的另一端导流模组的另一端连接；数字控制子模组用于监测脉冲电源的工作状态，在发生异常时保护脉冲功率模组和导流模组。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置储能子模组、脉冲功率子模组和数字控制子模组，脉冲功率子模组将流向导流模组的电信号转换为脉冲信号，数字控制子模组在发生异常时保护脉冲功率模组和导流模组，为更好地进行电镀工作提供了电路基础。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组还包括：三相整流子模组和全桥LLC子模组；

三相整流子模组的输出端与全桥LLC子模组的输入端连接；三相整流子模组用于为全桥LLC子模组提供直流电；

全桥LLC子模组的输出端与储能子模组的输入端连接；全桥LLC子模组用于为储能子模块提供低压直流电。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置在三相整流子模组和全桥LLC子模组，间接为导流模组和外部电镀槽提供低压直流电，使外部电镀槽的电镀工作能够顺利进行。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组还包括全桥数字控制子模组，全桥数字控制子模组与全桥LLC子模组的输出端连接，全桥数字控制子模组用于降低直流电的纹波电流。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置全桥数字控制子模组，降低了全桥LLC子模组直流电的纹波电流，提升了输出电压的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的脉冲电源的结构框图；

图2是根据本发明实施例的另一脉冲电源的结构框图；

图3是根据本发明实施例的又一脉冲电源的结构框图；

图4是根据本发明实施例的再一脉冲电源的结构框图；

图5是根据本发明实施例的脉冲电源模组的电路板示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种脉冲电源，如图1所示，图1是根据本发明实施例的脉冲电源的结构框图，脉冲电源包括脉冲电源模组11和导流模组113；脉冲电源模组用于为外部电镀槽12提供电压；导流模组13设置在脉冲电源模组11与外部电镀槽12之间，导流模组13用于截止从脉冲电源模组11流向外部电镀槽12的反向电流。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组和外部电镀槽之间设置导流模组，可以避免因脉冲电镀的电极不断进行正负极互换导致外部电镀槽的不溶性阳极反复流过反向电流产生析氢腐蚀现象从而影响不溶性阳极寿命的问题。

在一种可选的实施方式中，如图2所示，脉冲电源模组11的输出正端与导流模组13的输入端连接，导流模组13的第一输出端作为第一输出阳极；导流模组13的第二输出端作为第二输出阳极。

外部电镀槽12包括不溶性阳极和辅助阳极，可以将第一输出阳极与外部电镀槽12的不溶性阳极连接；第二输出阳极与外部电镀槽12的辅助阳极连接。具体地，不溶性阳极是指在涂镀过程中，阳极表面的物质不以离子状态溶解，允许通过大的电流密度，不产生钝化膜的阳极。电镀中不溶性阳极的材料包括铅、碳、铂、石墨、镍、不锈钢、镀铂的钛、铅合金和铸造的磁性氧化铁等。辅助阳极主要解决电镀产品深凹地方电流进不去的问题，在外部电镀槽上绑一个惰性阳极，将惰性阳极放进电镀产品最低的位置，另一头接到不溶性阳极的导电排上，这样就可以增加低电位电流强度，增加低电位镀层的厚度和分散能力。辅助阳极也可以用其它辅助性装置来代替，例如：可以用贵金属混合氧化物涂层阳极或钛蓝边框代替辅助阳极。

在一种可选的实施方式中，导流模组13包括第一导流管和第二导流管；第一导流管的阳极与第二导流管的阴极连接形成公共连接点作为导流模组13的输入点，与脉冲电源模组的输出正端连接。具体地，第一导流管的阳极与脉冲电源模组11的输出正端连接，第一导流管的阴极作为整个脉冲电源的第一输出阳极与外部电镀槽12的不溶性阳极连接。第二导流管的阴极与脉冲电源模组11的输出正端连接，第二导流管的阳极作为整个脉冲电源的第二输出阳极与外部电镀槽12的辅助阳极连接。第一导流管的存在将保障外部电镀槽的不溶性阳极只流过正向电流且截止反向电流。第二导流管用于形成脉冲电源模组与外部电镀槽之间的反向大电流通路，反向电流流过该通路后返回脉冲电源模组，使得外部电镀槽不流过反向电流，从而使外部电镀槽的不溶性阳极不受到反向电流的腐蚀。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组的输出负端作为输出阴极与外部电镀槽的阴极连接。具体地，脉冲电源模组的输出负端作为整个脉冲电源的输出阴极与外部电镀槽的阴极连接，用于截止外部电镀槽的不溶性阳极的反向电流。电镀过程中外部电镀槽的阴极是待镀金属所组成的电极，在电镀过程中，不溶性阳极会溶解，释放出金属离子，金属离子沉积在外部电镀槽的阴极上形成一层金属薄膜。

在一种可选的实施方式中，当脉冲电源模组的输出电压为正极性电压，通过第一输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时，第二导流管反向截止。具体地，如图3所示，当脉冲电源模组的输出电压为正极性电压，从脉冲电源模组输出的电流依次流过导流模组13的第一导流管D1、外部电镀槽的不溶性阳极、外部电镀槽的阴极、脉冲电源模组的输出阴极，最终返回脉冲电源模组，此时导流模组中的第二导流管D2此时反向截止从而使得反向电流不流过外部电镀槽的不溶性阳极，避免不溶性阳极受到反向电流的腐蚀。

当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时，第一导流管反向截止。具体地，如图4所示，当脉冲电源模组的输出电压为负正极性电压，从脉冲电源模组输出的电流依次流过输出阴极、外部电镀槽的阴极、外部电镀槽的辅助阳极或其它辅助性装置、导流模组13的第二导流管D2，最终返回脉冲电源模组，这时，导流模组中的第一导流管D1此时反向截止从而使得反向电流不流过外部电镀槽的不溶性阳极，避免不溶性阳极受到反向电流的腐蚀。

本发明实施例提供的脉冲电源，当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时第二导流管反向截止。当脉冲电源模组的输出电压为负极性电压时，通过第二输出阳极截止从脉冲电源模组流向外部电镀槽的反向电流，此时第一导流管反向截止，实现截止反向电流流过外部电镀槽的不溶性阳极的目的。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组11包括储能子模组、脉冲功率子模组和数字控制子模组；

储能子模块用于存储低压直流电，为脉冲功率子模组提供电源；具体地，如图5所示，储能子模组为大量并联结构的电容器，将从储能子模组输入端输入的能量存储，为脉冲功率模组产生反向大幅值脉冲电流提供所需能量。

脉冲功率子模组的输入端与储能子模组的输出端连接，脉冲功率子模组的输出端与导流模组的一端连接；脉冲功率子模组用于将流向导流模组的电信号转换为脉冲信号；具体地，脉冲功率子模组主要由H桥型式的多个功率Mosfet晶体管及其隔离驱动电路组成，脉冲功率子模组输入端连接储能模组的低压直流输出端，脉冲功率子模组输出正端通过滤波电感与导流模组相连，脉冲功率子模组的输出负端同电镀阴极相连。脉冲电源模组中设置多个脉冲功率子模组并联输出，用于脉冲电源模组内部冗余合并模块化设计，能够满足不同电流规格的需求。

数字控制子模组的一端与脉冲功率子模组的输出端连接，数字控制子模组的另一端导流模组的另一端连接；数字控制子模组用于监测脉冲电源的工作状态，在发生异常时保护脉冲功率模组和导流模组。具体地，数字控制子模组主要包括数字控制器FPGA和ARM控制器及PWM产生电路。在数字控制子模组中设置多组PWM产生电路控制多个脉冲功率子模组的开通和关断，产生预设的脉冲电流波形。通过数字控制器FPGA和ARM控制器监测脉冲功率子模组输出电流和电源工作状态等信息实现发生异常时对脉冲功率子模组的保护。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置储能子模组、脉冲功率子模组和数字控制子模组，脉冲功率子模组将流向导流模组的电信号转换为脉冲信号，数字控制子模组在发生异常时保护脉冲功率模组和导流模组，为更好地进行电镀工作提供了电路基础。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组还包括：三相整流子模组和全桥LLC子模组；

三相整流子模组的输出端与全桥LLC子模组的输入端连接；所述三相整流模组用于为全桥LLC子模组提供直流电；具体地，三相整流子模组包括三相输入LC滤波电路，其输出端分别接入全桥LLC子模组的输入端。三相整流子模组的输出端经过LC滤波电路后形成直流母线电压，为后级两路交错全桥LLC子模组提供直流母线电压。

全桥LLC子模组的输出端与储能子模组的输入端连接；所述全桥LLC子模组用于为储能子模块提供低压直流电。具体地，全桥LLC子模组的变压器一次侧由H桥形式的多个功率Mosfet及其隔离驱动组成，包括谐振电感，谐振电容等实现软开关提高模组转换效率；全桥LLC子模组的变压器一次侧用于实现输入高压和输出电压的电能转换；全桥LLC子模组的变压器次级为全波整流型的同步整流。全桥LLC子模组至少有两个。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置在三相整流子模组和全桥LLC子模组，间接为导流模组和外部电镀槽提供低压直流电，使外部电镀槽的电镀工作能够顺利进行。

在一种可选的实施方式中，脉冲电源模组还包括全桥数字控制子模组，全桥数字控制子模组与全桥LLC子模组的输出端连接，全桥数字控制子模组用于降低直流电的纹波电流。具体地，全桥数字控制子模组包括数字控制器DSP、输入输出电流、电压采样电路、保护电路、通讯电路及PWM输出电路。通过2组共8路交错的PWM(ABCD,abcd)分别控制两个全桥LLC子模组相应的功率Mosfet器件。通过交错并联的方式，大幅降低了直流母线的纹波电流。

本发明实施例提供的脉冲电源，通过在脉冲电源模组中设置全桥数字控制子模组，降低了全桥LLC子模组直流电的纹波电流，提升了输出电压的品质。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。