PDu100B是一款完整的小型電源和線(xiàn)性放大器，用于驅(qū)動(dòng)壓電執(zhí)行器。PDu100B提供可變?cè)鲆婧褪д{(diào)、可切換電壓范圍，以及單極性和雙極性輸入和輸出選擇。PDu100B可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)+/-100 V的雙線(xiàn)壓電致動(dòng)器和彎曲器，以及高達(dá)+100 V的三線(xiàn)壓電彎曲器和堆疊致動(dòng)器，應(yīng)用包括壓電閥、電機(jī)、泵、MEMs和超低功耗定位和操縱系統(tǒng)。
PDu100B具有電流過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)功能。還提供一個(gè)關(guān)斷引腳，拉低時(shí)可將電源電流降至1 mA。PDu100B可以作為獨(dú)立模塊使用，也可以用四個(gè)M2.5螺紋墊片安裝在底座上。PCB安裝版本(PDu100B-PCB)配有接頭，可直接安裝在主機(jī)主板上。
兼容致動(dòng)器
| 堆疊致動(dòng)器 | 60伏，100伏 |
| 板和管 | 高達(dá)+/-100伏 |
| 兩臺(tái)彎線(xiàn)機(jī) | 高達(dá)+/-100伏 |
| 三個(gè)電線(xiàn)彎曲器 | 0至100伏，100伏偏壓 |
規(guī)范
| 電源 | 3 V至5.5 V | ||
| 最大單極性輸出 | +60伏 | +90伏 | +100伏 |
| 最大雙極性輸出 | +/-60伏 | +/-90伏 | +/-100伏 |
| 均方根輸出電流 | 89毫安 | 60毫安 | 33毫安 |
| 平均DC海流 | 40毫安 | 18毫安 | 15毫安 |
| 功率通帶 | 5.3千赫 | 3.5千赫 | 3.2千赫 |
| 峰值輸出電流 | 100毫安 | ||
| 信號(hào)帶寬 | 60 kHz(空載) | ||
| 規(guī)模 | 39 x 25毫米(1.5 x 1英寸) | ||
| 重量 | 5.5克(0.2盎司) | ||
| 獲得 | 27.5伏/伏 | ||
| 單極輸入Z | 10萬(wàn)歐姆 | ||
| 雙極輸入Z | 2萬(wàn)歐姆 | ||
| 輸入失調(diào) | +/-100毫伏 | ||
| 負(fù)載電容 | 無(wú)限的 | ||
| 防止過(guò)載 | 熱量和電流 | ||
| 噪音 | 70mV RMS (10uF負(fù)載) | ||
| 環(huán)境 | 0至70攝氏度(32至158華氏度) | ||
| 靜態(tài)電流 | 25毫安(關(guān)斷時(shí)1毫安) | ||
接線(xiàn)圖
PDu100B連接圖
操作
下面的框圖說(shuō)明了放大器的工作原理。升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高壓軌，為一對(duì)互補(bǔ)放大器供電。一路輸出可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)最高+100 V的單極性負(fù)載，或者兩路輸出都可以用來(lái)產(chǎn)生100 V的電壓。
輸入可在半電源電壓偏置的單極性信號(hào)或雙極性信號(hào)之間選擇。放大器增益為27.5，因此3.6 Vp-p輸入將產(chǎn)生100 Vp-p輸出。兩個(gè)放大器通道均以輸出范圍的一半偏置，例如100 V范圍為50 V。
PDu100B框圖
示例應(yīng)用
配置
PDu100B可以配置為適合各種應(yīng)用。輸出電壓范圍由開(kāi)關(guān)1 (S1)選擇，如下所示。
| S1.1 | S1.2 | 單極范圍 | 雙極范圍 |
| 在 | 在 | 100伏 | +/-100伏 |
| 在 | 離開(kāi) | 90伏 | +/-90V |
| 離開(kāi) | 在 | 70伏 | +/-70V |
| 離開(kāi) | 離開(kāi) | 60伏 | +/-60V |
輸出電壓范圍配置
通過(guò)開(kāi)關(guān)2 (S2)，可以將輸入類(lèi)型配置為單極性或雙極性，如下所示。
| 輸入類(lèi)型 | S2.1 | S2.2 | 輸入終端 | 輸入范圍 |
| 單極的 | 在 | 離開(kāi) | Vup | 0.5伏與+/-1.8伏 |
| 雙極的 | 離開(kāi) | 在 | Vbp | +/- 3.6V |
輸入類(lèi)型配置
總系統(tǒng)增益由輸入和輸出配置決定。下面列出了可能的組合。
| 輸入類(lèi)型 | 輸出類(lèi)型 | 獲得 | 輸入范圍 | 輸出范圍 |
| 單極的 | 單極的 | 27.5 | 0.5伏與+/-1.8伏 | 100伏 |
| 單極的 | 雙極的 | 55 | 0.5伏與+/-1.8伏 | +/-100伏 |
| 雙極的 | 單極的 | 13.75 | +/- 3.6V | 100伏 |
| 雙極的 | 雙極的 | 27.5 | +/- 3.6V | +/-100伏 |
系統(tǒng)增益和電壓范圍
兩個(gè)輸出都偏置在大約一半的HV總線(xiàn)電壓VHV例如50伏，范圍為100伏。輸出電壓公式如下所示。
| 輸入類(lèi)型 | 輸出類(lèi)型 | 輸出方程 |
| 單極的 | 單極的 | 27.5×(Vup?VS2)+VHV2 |
| 單極的 | 雙極的 | 55×(Vup?VS2) |
| 雙極的 | 單極的 | 13.75×Vbp+VHV2 |
| 雙極的 | 雙極的 | 27.5×Vbp |
系統(tǒng)增益和電壓范圍
使用調(diào)節(jié)器R15，高壓總線(xiàn)電壓(和偏置輸出)可以變化10%。可聯(lián)系info@piezodrive.com公司定制增益和輸出電壓范圍。
補(bǔ)償電壓
微調(diào)電位器R15調(diào)節(jié)DC失調(diào)電壓，其范圍為+/- 250 mV。
輸出電流
下面列出了每個(gè)電壓范圍的最大RMS和平均DC輸出電流。平均DC電流是正向或負(fù)向流動(dòng)的平均電流。對(duì)于正弦波，平均DC電流與均方根電流的關(guān)系如下
Iav=2πIrms
| 電壓范圍 | 均方根電流 | 平均電流 |
| 60伏 | 89毫安 | 40毫安 |
| 70伏 | 67毫安 | 30毫安 |
| 90伏 | 60毫安 | 18毫安 |
| 100伏 | 33毫安 | 15毫安 |
最大均方根和平均DC輸出電流
對(duì)于小于100 us的周期，輸出電流約為100 mA是可能的。這有助于實(shí)現(xiàn)輸出電壓的小而高速的階躍變化。
功率通帶
功率帶寬是可以無(wú)失真再現(xiàn)的最大頻率周期信號(hào)。功率帶寬計(jì)算器確定給定負(fù)載電容的最大工作頻率和所需功率。該計(jì)算器包括限流、壓擺率和信號(hào)帶寬的影響。
計(jì)算器不包括峰值電流限值的時(shí)間常數(shù)，因此當(dāng)功率帶寬低于50 Hz時(shí)，可能會(huì)變得不準(zhǔn)確。
信號(hào)帶寬
PDu100B的空載小信號(hào)帶寬約為60 kHz。對(duì)于容性負(fù)載，信號(hào)帶寬預(yù)定為電源帶寬的十倍，即
fbw=11700CL.一系列負(fù)載電容的小信號(hào)帶寬如下圖所示，并在下表中列出。
信號(hào)帶寬與負(fù)載電容的關(guān)系
噪音
PDu100B的輸出電壓包含來(lái)自升壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)噪聲和來(lái)自高壓放大器的隨機(jī)噪聲。在5 V電源和100 V輸出范圍下，測(cè)得的噪聲(Fluke 189)如下所示。
| 負(fù)載電容(uF) | 信號(hào)帶寬 | 噪聲(均方根值) |
| 10納法 | 30千赫 | 550毫伏 |
| 30納法 | 19千赫 | 450毫伏 |
| 100納法 | 5.9千赫 | 350毫伏 |
| 300納法 | 1.9千赫 | 280毫伏 |
| 1 uF | 590赫茲 | 190毫伏 |
| 3 uF | 190赫茲 | 120毫伏 |
| 10 uF | 59赫茲 | 70毫伏 |
| 30 uF | 19赫茲 | 50毫伏 |
信號(hào)帶寬和噪聲
通過(guò)使用輸出電阻來(lái)降低帶寬，可以降低輸出電壓噪聲。不同應(yīng)用的正確電路配置如下所示。
降噪電路
要確定特定噪聲水平所需的輸出電阻，所需帶寬應(yīng)從下圖中選擇。正確的電阻可以通過(guò)下式計(jì)算
RO=12πfbwCL–270,
均方根噪聲與帶寬的關(guān)系
噪聲測(cè)量在靜態(tài)輸入電壓下進(jìn)行。當(dāng)電流從輸出端流出時(shí)，由于升壓轉(zhuǎn)換器的作用，紋波將會(huì)增加。
功耗
對(duì)于容性負(fù)載，功耗是電源電壓和平均電流的乘積，即
PD=VS×IS(av)以全功率帶寬工作時(shí)，最差情況下的功耗約為2.5 W，PDu100B從結(jié)到環(huán)境的熱阻為30 K/W，因此，最大溫升比環(huán)境溫度高約75攝氏度。
如果環(huán)境溫度超過(guò)50攝氏度時(shí)需要全功率運(yùn)行，建議在底面安裝21毫米的散熱器。這也要求連接器安裝在PCB的另一側(cè)(例如，Wakefield 624-45ABT3)。帶有未安裝連接器和散熱器套件的設(shè)備的訂購(gòu)代碼是PDu100B-HS。
啟用/關(guān)閉
可以拉低Enable引腳以禁用放大器，并將靜態(tài)電流降至1 mA。它可以由邏輯輸出或集電極開(kāi)路輸出驅(qū)動(dòng)。關(guān)斷后的恢復(fù)時(shí)間為2 ms
防止過(guò)載
PDu100B具有過(guò)流和熱過(guò)載保護(hù)功能。如果溫度超過(guò)150攝氏度，放大器將被禁用，直到溫度降低。
高壓安全警告
該產(chǎn)品產(chǎn)生高達(dá)120 Vdc的潛在致命電壓。
遵守低壓(根據(jù)ANSI C84.1-1989)安全預(yù)防措施，例如
- 使用受過(guò)低壓救援訓(xùn)練的觀察者
- 不要操作裸露的導(dǎo)體
- 使用合適的標(biāo)志
認(rèn)證和合規(guī)
規(guī)模
橫向尺寸如圖10和圖11所示。安裝孔是為M2.5螺紋墊片設(shè)計(jì)的。標(biāo)準(zhǔn)和PCB安裝版本(PDu100B-PCB)的左視圖如圖12和圖13所示。Altium原理圖和封裝庫(kù)可用于下載.
