DE4005346A1

DE4005346A1 - Verfahren zur erzeugung von hochfrequenten strompulsen mit steilen pulsflanken in galvanikanlagen und versorgungsschaltung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE4005346A1
Application number: DE4005346A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Doenig; Wolfgang Simon
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-08-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von hoch frequenten Strompulsen mit steilen Pulsflanken in Galvanikan lagen sowie die Versorgungsschaltung zur Durchführung des Ver fahrens.

Gemäß der DE-PS 27 39 427 C2 ist bekannt, daß für manche gal vanische Beschichtungsvorgänge die Beschichtung mit gepulsten Strömen besser verläuft als mit Gleichstrom konstanter Stärke.

Die Induktivitäten der Stromzu- und ableitungen wirken jedoch in Verbindung mit dem ohmschen Widerstand der Galvanikanlage schnellen Stromänderungen entgegen d. h. auch bei Anlegen exak ter Rechteckspannungspulse wird der Stromverlauf verschliffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von hochfrequenten Strompulsen mit steilen Pulsflanken in Galvanik anlagen und die Versorgungsschaltung zur Durchführung des Ver fahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens eine weitere Spannung verwendet wird, deren Minimalwert mindestens dreimal so hoch wie der Maximalwert der Betriebsspannung ist und die die gleiche Polarität besitzt wie die Betriebsspannung, und daß die se höhere Spannung gleicher Polarität im Einschaltmoment eines Strompulses an die Galvanikanlage angelegt wird und auf die Be triebsspannung umgeschaltet wird, sowie die Stromstärke durch das galvanisch zu beschichtende Objekt eine vorgegebene Anfangsstromstärke erreicht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Strom durch das galvanisch zu beschichtende Objekt nicht nur schnell erhöht, sondern auch schnell auf Null reduziert. Dies wird dadurch erreicht, daß im Ausschaltmoment eines Pulses eine gegenüber der Betriebsspannung deutlich erhöhte Spannung entge gengesetzter Polarität angelegt wird, bis die Stromstärke durch das galvanisch zu beschichtende Objekt auf Null abgefallen ist. Am einfachsten geschieht dies durch Umpolen der erhöhten Span nung, z. B. mit einer Brückenschaltung aus GTO′s.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Galvanikanlage mit Versorgungs schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 zeigt einen exemplarischen Strom-Spannungs-Verlauf in einer Galvanikanlage bei Anwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens.

Ein Objekt 1 in einer Galvanikanlage 2 soll mit Strompulsen galvanisch beschichtet werden. An das galvanisch zu beschich tende Objekt 1 und eine Elektrode 3 sind über GTO′s 4-8 zwei Spannungen U₁ und U₂ angelegt. Anstelle von GTO′s könnten in dieser Schaltung ebenso andere zu- und abschaltbare Halbleiter wie z. B. Transistoren verwendet werden, falls dies angebracht ist. U₂ ist die Betriebsspannung der Galvanikanlage 2, d. h. durch Anlegen der Spannung U₂ wird im Dauerbetrieb der gewünsch te Stromverlauf erreicht, z. B. ein konstanter Gleichstrom I₀, wenn U₂ eine konstante Gleichspannung ist. Aber auch andere Spannungsverläufe wie z. B. eine konstante Gleichspannung mit überlagerter Sinus- oder Dreiecksspannung sind für U₂ möglich. Die Spannung U₁ hat die gleiche Polarität wie die Spannung U₂, ist aber deutlich größer als die Spannung U₂, z. B. das 10-fache, mindestens aber das 3-fache des Maximalwertes der Spannung U₂. Des weiteren befindet sich im Stromkreis der Betriebsspannung U₂ eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 9. Die Diode 9 ver hindert, daß Strom von der Spannungsquelle U₁ zur Spannungs quelle U₂ ließt.

Zu Beginn eines Strompulses werden von der Steuerung 10 die GTO′s 4 und 5 gezündet. Da die Spannung U₁ sehr hoch ist, steigt der Strom I durch das galvanisch zu beschichtende Objekt 1 so fort steil an. Wenn der Strom I den Anfangswert eines Pulses er reicht, z. B. den Wert I₀, falls Rechteckstrompulse verwendet werden, wird der GTO 4 von der Steuerung 10 gesperrt und der GTO 6 gezündet, also die Spannung U₂ angelegt. Die Spannung U₂ steu ert den Stromverlauf während eines Pulses. Am Ende eines Pulses werden von der Steuerung 10 die GTO′s 5 und 6 gelöscht und die GTO′s 7 und 8 gezündet. Dadurch wird die Spannung U₁ mit umge kehrter Polarität an die Galvanikanlage 2 angelegt. Dies redu ziert den Strom I durch das galvanisch zu beschichtende Objekt 1 sehr rasch auf Null. Wenn der Strom I auf Null abgefallen ist, werden von der Steuerung 10 die GTO′s 7 und 8 wieder gelöscht, womit ein Puls beendet ist.

Fig. 2 zeigt einen Strom-Spannungs-Verlauf während eines Pulses. Die gestrichelte Linie zeigt den Stromverlauf I′(t), der er zielt worden wäre, wenn während der Pulsdauer nur die Betriebs spannung U₂ und nach dem Abschalten keine Spannung an die Galva nikanlage 2 angelegt worden wäre. Die durchgezogene Stromlinie I(t) zeigt den Stromverlauf, der durch Anlegen der Spannung U₁ am Anfang und -U₁ am Ende des Strompulses erzielt wurde. Man sieht deutlich, daß die Pulsanstiegszeit und die Pulsabklingzeit stark reduziert wurden. Strichpunktiert ist in Fig. 2 auch der Spannungsverlauf U(t) an der Galvanikanlage 2 dargestellt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das hier gege ben Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Vorteile und Einzel heiten ergeben sich aus den Einzelansprüchen.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von hochfrequenten Strompulsen in Galvanikanlagen, wobei

a) die Strompulse einen vorgegebenen, inbesondere konstanten, Stromverlauf besitzen und der Stromverlauf während eines Pulses durch eine Betriebsspannung geregelt wird, und
b) die Strompulse steile Pulsflanken haben,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

c) es wird mindestens eine weitere, insbesondere konstante, Span nung (U₁) verwendet, deren Minimalwert mindestens dreimal so hoch ist wie der Maximalwert der Betriebsspannung (U₂) und die die gleiche Polarität besitzt wie die Betriebsspannung (U₂) ,
d) diese höhere Spannung (U₁) gleicher Polarität wird im Ein schaltmoment eines Strompulses an die Galvanikanlage ange legt, und
e) es wird auf die Betriebsspannung (U₂) umgeschaltet, sowie die Stromstärke (I(t)) durch das galvanisch zu beschichtende Ob jekt 1 eine vorgegebene Anfangsstromstärke (I_o) erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) mindestens eine der höheren Spannungen wird zum Ausschalt zeitpunkt eines Pulses mit umgekehrter Polarität an die Galvanikanlage angelegt, und
b) alle Spannungen werden von der Galvanikanlage weggeschaltet, sowie die Stromstärke (I(t)) durch das galvanisch zu be schichtende Objekt (1) zu Null wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß außer der Betriebsspannung (U₂) nur eine weitere Spannung (U₁) verwendet wird, die mit wech selnder Polarität an die Galvanikanlage anlegbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (U₂) zwischen 20 und 50 V liegt und die anderen Spannungen zwischen 200 und 1000 V liegen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß außer der Betriebsspannung (U₂) nur eine weitere Spannung (U₁) verwendet wird, deren Höhe etwa 500 V beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die erhöhte Spannung (U₁) umpolbar ist.

7. Versorgungsschaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei parallel geschaltete Gleichspannungs quellen (U₁, U₂) enthält, die an die Galvanikanlage angeschlos sen sind, wobei eine Spannungsquelle die Betriebsspannung (U₂) liefert und der Minimalwert mindestens einer der anderen Spannungsquellen mindestens dreimal so hoch ist wie der Maxi malwert der Betriebsspannung (U₂), und die Spannungsquelle, die die Betriebsspannung (U₂) liefert, mindestens ein Element ent hält, das einen Stromfluß von den Spannungsquellen, die die höheren Spannungen (U₂) liefern, verhindert, und die Spannungs quellen, die die höheren Spannungen liefern, Elemente (4, 5, 7, 8) enthalten, die ein Zu- und Wegschalten dieser Spannungen er möglichen.

8. Versorgungsschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der höheren Spannungsquellen eine Brückenschaltung von Leistungshalbleitern (4, 5, 7, 8) enthält.