一般认为电镀用直流电源的发展经历了5个阶段或称五代。
2.1 直流发电机组
直流发电机组是最早应用的电镀直流电源。它是由交流电动机带动直流发电机来发岀低压直流电的。优点是直流纹波系数较小,结构简单,过载能力强,不易损坏。缺点是电能转化效率低,为高耗能设备(特别是“大马拉小车”时),占地面积大,是国家早已明令取缔的设备。但至今仍有极少数电镀厂用其在近满负荷运行下镀硬铬。
2.2 非硅半导体整流器
在大功率硅半导体二极管问世前,曾采用半导体氧化铜、硒片作整流元件,其体积庞大,在20世纪70年代还有应用,现已完全被淘汰。
2.3 硅整流器
硅整流器利用接触式或感应式调压器调整变压器原边电压,付边再用大功率硅二极管低压整流成直流输出。其调压器与变压器在50~60Hz工频下工作,本身耗电大,故整流效率低。但其结构简单,无繁杂的电子控制系统,一般电工均能维修,故小型企业、个体户目前仍有应用。
2.4 可控硅整流器
可控硅(又称晶闸管),是一种三端四层硅半导体器件,比硅二极管多了一个控制极。与硅二极管不同的是,当其处于正向运行状态时还不能导通,必须对其控制极输入一触发脉冲信号后才导通。去除触发脉冲后仍继续导通,直到交流电近零伏电压时才关断。关断后又待下一个触发脉冲到来且处于正向工作状态时才再度导通。改变通入触发脉冲的时刻即可控制其导通时间的长短(改变其导通角),从而形成正弦切割波,由此调整平均电流大小。与硅整流器相比,它甩掉了调压器。但变压器仍存在较大损耗(铁损和铜损),不经滤波时直流纹波系数大,而电感滤波又需体积庞大的硅钢片平波电抗器,用铜量大。
可控硅整流器也处在不断发展之中。早期是用晶体管分立元件制作触发控制与同步控制器,用低压大电流可控硅管作付边调压。后来采用了耐高压的可控硅作原边调压,控制部分采用了集成电路,并赋予过压、过热、过流等电子保护功能及稳压、稳流选择等功能。为降低直流纹波系数,三相整流在变压器上作了改进,出现五柱芯十二相整流等整流程式,使滤波器体积减小,可作出纹波系数小于5%的低纹波直流输出,整流效率也可提高到95%。由于新型可控硅整流器的控制部分不用易损的大功率器件,且同一厂家生产的控制板可通用,互换性好,因而其可靠性、可维修性比高频开关电源好,故障率较低。所以,尽管其因用铜、用铁量大而造价比高频开关电源高许多,某些要求电源可靠性高的电镀厂(特别是采用自动线连续生产的)仍乐于采用可控硅整流器,其所占的市场份额还相当大。
2.5 高频开关电源
高频开关电源被称为第五代新型节能直流电源,有必要对其作较全面介绍,详见第7部分的讨论。