PiezoDrive模塊PDu150 – 三通道超低噪聲 150V 壓電驅動器

PDu150 是一款完整的小型化電源超低噪聲驅動器,適用于多達三個 100V、120V 或 150V 壓電堆棧執行器。每通道高達 100mA輸出電流可在高達 80 kHz 的頻率下產生,且噪聲非常低。在容性負載下,峰峰值分辨率超過百萬分之一或 20 位,適用于半導體機械掃描探針顯微鏡光學振動控制納米定位等要求苛刻的應用。

PDu150 具有短路平均電流過載和過熱保護。被動冷卻可用于低功率應用,或者集成風扇可用于 5W 以上的功率耗散。PDu150 可以用四個 M2.5 螺釘安裝。PCB 安裝型 (PDu150-PCB) 隨附接頭,可直接安裝到主機主板上。

 

規格

電源+24 伏 (+/-10%)
輸出電壓-30 V 至 +150 V
峰值電流100 mA(300 mA 單通道)
RMS 電流78 mA(235 mA 單通道)
功率帶寬80 kHz (150 Vp-p)
信號帶寬180 赫茲
轉換速率38 伏/微斯
獲得20 伏/伏
Input Impedance9.16 kOhm(輸入),3.3 kOhm(偏移)
Input Offset+/- 5 毫伏
負荷無限
輸出噪聲26 uV RMS(1 uF 負載,0.03 Hz 至 1 MHz)
保護短路、過流和溫度
靜態電流100 mA(關斷時 10 mA)
連接螺絲端子 (AWG 20-30)
尺寸76 x 40 x 44 毫米(長 x 寬 x 高)
環境0C 至 60C(32F 至 140F)
重量80 克

連接圖

功能
G
中文使
操作系統抵消
R--2V 基準
R++10V 基準

操作

放大器具有差分輸入,其中負輸入可以連接到外部參考或內部偏移發生器。該器件提供精準的 +10V 和 -2V 基準電壓 (R+ 和 R-),允許外部電位計產生放大器輸入。放大器輸出采用一種新穎的低噪聲差分架構,該架構不能接地,例如接地示波器的接地引線。

PDu150 低噪聲壓電驅動器作

PDu150 框圖

偏移電壓配置

偏移電壓可以通過內部電位計設置,也可以通過外部電源設置,方法是將跳線 LK1 配置為“內部”或“外部”。當使用內部偏移源時,通過在輸出端連接一個萬用表并改變電位計直到獲得所需的偏移來設置偏移電壓。

在外部偏移模式下,偏移電壓由施加到 OS 引腳的電壓決定。通過將 OS 引腳接地,可以將偏移電壓設置為零,這是標準配置。

使用參考電壓

提供精確的 +10V 和 -2V 基準電壓 (R+ 和 R-),以允許外部電位計產生放大器輸入,如下所示。多個電位計可用于多個通道。10uF 電容器降低了噪聲帶寬,但并非絕對必要。電容器最好是薄膜型,但在大多數應用中可以接受陶瓷。

使用參考電壓通過 10k 電位計創建 DC 輸出

使用參考電壓

輸出電流

峰值輸出電流為每通道 100mA 或 300mA (三個通道并聯)。此外,每個放大器的最大平均電流為 35mA。平均電流可用于計算功率耗散和平均電源電流。對于正弦波,平均正輸出電流等于我一個v=2π我rms=1π我pk.

電源電流

放大器的靜態功率約為 2 W 或 85 mA。通過使用集電極開路電路將 Enable 引腳拉低,可以將其降低到 <10 mA。如果使用風扇,靜態功率增加 0.5W,

我s=200×(我一個v+0.010)24哪里我一個v是總平均輸出電流。全功率時最大電源電流為 0.9A。

功率帶寬

功率帶寬是可以再現而不失真的最大頻率周期信號。計算器確定給定負載電容的最大工作頻率和所需功率。該計算器包括電流限制、轉換速率、輸出阻抗和信號帶寬的影響。該計算器不包括峰值電流限制的時間常數,當功率帶寬低于 100 Hz 時,可能不準確。

PDu150 的標稱轉換速率為 38 V/us。因此,最大頻率正弦波為fm一個x=38×106π?VL(p?p)對于容性負載,功率帶寬受輸出電流的限制。最大頻率正弦波為fpwr=我pkπVL(p?p)?CL哪里我pk是峰值電流限制,VL(p?p)是峰峰值輸出電壓,而CL是有效負載電容。請注意,當所有通道并聯時,輸出電流和功率帶寬將增加三倍。在這種情況下,PDu150CL?的計算器將預測性能。

小信號帶寬

PDu150 小信號頻率響應
負載電容帶寬
空載180 赫茲
10 毫費F105 kHz
30 nF40 赫茲
100 毫費F11 赫茲
300 毫安法3.8 千赫
1 uF1.0 千赫
3 uF320 赫茲
10 uF62 赫茲
30 uF24 赫茲

小信號帶寬 (-3dB)

噪聲

輸出噪聲包含一個與負載電容無關的低頻分量(0.03 Hz 至 10 Hz);以及與負載電容成反比的高頻分量(10 Hz 至 1 MHz)。被動冷卻可實現最佳噪聲性能,因為風扇的磁場會在輸出中感應 mV 級干擾。在低噪聲應用中,如果風扇被移除,如果功率耗散超過 5W,則需要一些外部氣流

低頻噪聲使用 SR560 低噪聲放大器(增益 = 1000)、示波器和 Agilent 34461A 電壓表進行測量。低頻噪聲如下圖所示。RMS 值為 15 uV,峰峰值電壓為 100 uV。

高頻噪聲(10 Hz 至 1 MHz)在右表中列出與負載電容的關系。0.03 Hz 到 1 MHz 的總噪聲可以通過對 RMS 值求和來求出,即
σ=σLF2+σHF2

Low Frequency Noise from 0.03 Hz to 10 Hz.

0.03 Hz 至 10 Hz 的低頻噪聲。

負載
電容
HF 噪聲
RMS
總噪聲
RMS
10 毫費F450 微伏450 微伏
30 nF170 伏171 伏
100 毫費F60 伏62 伏
300 毫安法34 微伏37 微伏
1 uF21 微伏26 伏
3 uF16 伏23 伏
10 uF16 伏22 伏
30 uF18 微伏23 伏

高頻噪聲(10 Hz 至 1 MHz)
和總噪聲(0.03 Hz 至 1 MHz)

過載保護 / 停機

PDu150 具有短路和平均電流過載保護。
可以通過集電極開路或漏極開路電路將 Enable 引腳拉低來手動關斷放大器。Enable 引腳通常浮動在 5V 電壓下,不應直接驅動。

散熱

散熱約為Pd=200×(我一個v+0.010)

例如,對于正弦輸出,功率為Pd=200×(VL(p?p)CLf+0.010)

測量散熱的一種直接方法是在運行期間用萬用表測量電源電流。散熱等于直流電流和電壓的乘積。

在需要移除風扇的低噪聲和低功率應用中,如果散熱小于 5W,自然對流就足夠了。如果散熱量在 5W 以上,建議使用 5 CFM 的外部氣流。為避免干擾,外部風扇應位于距離模塊超過 80 毫米的位置。

測試程序

  • 請參閱 PDF 數據表,了解基本的手動測試程序。
  • 每個 PDu150 在發貨前都使用自動測試系統進行了廣泛的測試。每個交付的模塊都包含一份打印的測試報告。電子測試報告和原始測試數據可以通過聯系 PiezoDrive 獲得。

故障排除說明

  • PDu150 最常見的問題是由于輸出電壓測量不正確。PDu150 輸出是差分的,負輸出(1-、2-和 3-)不能接地。例如,要測量輸出電壓,請使用電池供電的萬用表測量 1+ 和 1- 之間的電壓。
  • 要使用示波器測量輸出電壓,請將示波器接地連接到 PDu150 接地(任何 G 引腳),并將探頭連接到 1+、2+ 或 3+ 輸出。負載兩端的實際電壓是所測電壓的兩倍,這可以手動計算,也可以通過在示波器設置中將探頭靈敏度加倍來計算,例如將探頭靈敏度從 10 倍更改為 20 倍。不要將示波器接地連接到 1 端子、2 端子或 3 端子。

保修 / 支持

PDu150 模塊在發貨前經過全面的規格和過載保護測試。每個模塊都提供一份測試報告。用戶有責任確保在規格范圍內正確設置和作。沒有保修期。持續超過運行規范,例如,反復超過電流限制或輸入電壓額定值,或未提供足夠的冷卻,將損壞模塊,需要更換模塊,費用由用戶承擔。PDu150 模塊不被視為可修復的。

高音量tage 安全警告

該產品可產生高達 180 Vdc 的潛在致命電壓。

遵守低電壓(根據 ANSI C84.1-1989)安全預防措施,例如

  • 使用受過低壓救援培訓的觀察員
  • 請勿使用裸露的導體作
  • 使用適當的標牌

認證與合規性

  • CE、RoHS、REACH 認證

尺寸

安裝柱接受 M2.5 螺釘。

PCB 安裝型 (PDu150-PCB) 設計用于安裝在主機主板上。唯一的區別是螺絲端子被安裝在模塊底部的接頭(Harwin M20-9991045 和 M20-9990845)所取代。引腳的推薦 PCB 孔尺寸為 1 mm。

尺寸 (mm)

PDu150 Dimensions

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