PiezoDrive BD系列雙通道驅動器,用于壓電彎曲執行器

BD系列微型驅動器模塊包含一個高壓電源和兩個線性放大器通道。單個通道可以驅動高達+300V的壓電致動器,或者可以組合成高達+/-300V的單個輸出。反相選項允許這些模塊驅動雙線和三線壓電彎曲執行器。

3V輸入范圍、快速響應和高峰值電流適合各種應用,包括高速閥門、機器人執行器、非諧振壓電電機和運動控制應用。

BD系列模塊包括全面的過載保護,并提供螺絲端子或PCB安裝引腳。

Voltage Ranges

VariantOutput
Voltage
Differential
Output
GainPeak
Current
RMS
Current
Buy Now
BD300300 V+/- 300 V10150 mA11 mABuy Now
BD250250 V+/- 250 V83.659 mA13 mABuy Now
BD200200 V+/- 200 V67.773 mA16 mABuy Now
BD150150 V+/- 150 V51.095 mA21 mABuy Now
BD Family of Dual Channel Drivers -

這些模塊包含一個高壓DC-DC轉換器和兩個線性放大器通道。最大輸出電壓范圍為+150V至+300V。最小輸出電壓約為+3V,這是由于推挽輸出電路無法精確達到零伏。

由于最小輸出限于約+3V,最小有用輸入電壓約為+3V/增益。例如,BD300的最小有用輸入電壓為300V/101 = 30 mV。為簡單起見,在下面的應用示例中不考慮這種限制。

通道2可以在同相配置(開)和反相配置(關)之間切換,同相配置與通道1相同,反相配置在驅動三個折彎機或創建單個差分輸出時很有用。

應用示例:獨立通道

Driving two independent piezoelectric actuators with the BD300 module

本例中,兩個0V至3V輸入信號源在兩個獨立負載上產生0V至滿量程輸出。建議通過雙絞線電纜將電源直接連接到引腳5和4(如果使用螺絲端子)。

應用示例:+/-200V壓電驅動器

Driving a series-poled piezoelectric bimorph actuator with the BD200 module.

本例顯示了在“雙線”配置中驅動的串聯極化折彎機[1]。0V至3V輸入信號產生+/-200V輸出。請注意,負載以差分方式驅動,不能接地。通過將開關設置為“關”,通道2被配置為反相模式。輸出1的電壓為V1=KVin,輸出2的電壓為V2=K(3?Vin),在哪里K=67.7對于BD200。因此,負載兩端的電壓為
VLoad=V1–V2=2K(Vin–1.5)

因此,0V輸入在負載上產生-200V,1.5V輸入在負載上產生0V,3V在負載上產生+200V。

當輸出電壓為正時,執行器向下彎曲。偏轉δ是
δ=2K(Vin–1.5)δppVpp在哪里δpp是折彎機的峰間位移,以及Vpp是最大峰峰值電壓。舉個例子,δpp=1.048嗯,還有Vpp=360對于T220-A4BR-2513XB致動器www.piezo.com.

應用示例:三線折彎機驅動器

Bender Driver with DC Bias Voltage

該示例顯示了在“偏置單極”或“三線”配置中驅動的平行極化折彎機[1]。+150V偏置電壓通過將通道2配置為反相模式并將輸入接地來實現。

零伏輸入導致頂部壓電層上的+150伏和最大向上偏轉。+3V輸入導致底部壓電層上的+150V和最大向下偏轉。撓度δ可由下式表示
δ=Vin–1.53δpp

在哪里δpp是折彎機的峰間位移。兼容致動器的示例如下:

執行機構零件號碼偏壓放大器
BD Family of Dual Channel Drivers -壓電驅動BA6020+150伏BD150
BD Family of Dual Channel Drivers -Thorlabs PB4NB2W+150伏BD150
BD Family of Dual Channel Drivers -Noliac CMBR02(見注釋1)+200伏BD200

注1:推薦的+100V和-100V偏置電壓可以用+200V和0V代替

其他規格

規格價值筆記
輸入電壓范圍0 V至3 V最小有用輸入電壓為3V/增益。
輸入阻抗10?kΩ, 5?kΩ頻道1是10kΩ頻道2是5kΩ
最小輸出電壓< 3 V輸出電壓沒有達到零
過電流保護峰值和均方根值包括直接短路
熱防護70攝氏度當PCB溫度> 70°C時禁用
電源+12 V至+30 V建議+24 V
電源5 W滿載時的最大平均功率
小信號帶寬20千赫
轉換速度12 V/us
輸出噪聲< 1% of full range例如,BD300的Vpp < 3
狀態引腳電壓0.6伏< 0.5 V signals a thermal overload
溫度范圍0攝氏度至+50攝氏度
濕度非冷凝的
規模60 X 25.4毫米2.3 X 1英寸
高度8毫米PCB安裝版本所需的總高度
重量11克

輸出電流

“電壓范圍”中列出了峰值和平均電流限值規格。均方根電流限值定義了容性負載可實現的最大頻率,這將在“功率帶寬”中討論。

在均方根電流限值生效之前,峰值電流最多可持續5毫秒。這允許容性負載快速階躍變化。輸出電壓壓擺率為:
ΔVoΔt=ipkCL在哪里ipk是峰值電流極限,CL是負載電容,ΔVo是輸出電壓的變化,以及Δt是時間間隔。例如,電壓變化為ΔV需要的回轉時間為Δt=ΔVoCL/ipk.

功率通帶

功率帶寬是可以無失真再現的最大頻率周期信號。在線功率帶寬計算器確定給定負載電容的最大工作頻率和所需功率。該計算器包括限流、壓擺率和信號帶寬的影響。

計算器不包括峰值電流限值的時間常數,因此當功率帶寬低于50 Hz時,可能會變得不準確。

信號帶寬和建立時間

負載電容低于10 nF時,BD模塊的小信號帶寬為20 kHz。階躍輸入的上升時間約為20 us。

負載電容超過10 nF時,帶寬和上升時間受輸出阻抗、電流限值和電壓壓擺率的影響。對于周期性信號,請參考上面的在線計算器。關于階躍響應上升時間,請參考“輸出電流”。

熱消散

驅動容性負載時,模塊的散熱等于在線計算器計算的所需電源功率。最壞的情況是大約5W,這可能需要一些外殼通風以實現被動對流。可以通過測量標有“Temp”的測試點上的電壓來監控PCB的溫度。以攝氏度表示的溫度是
T=Vtemp–0.551.96×10?3+25

狀態引腳

正常工作時,status引腳電壓為0.6V。如果電壓降至0.5V以下,則表明PCB溫度高于70C,電源已被暫時禁用。

也可以拉低status引腳,以禁用高壓電源。例如,通過使用下面的電路:

BD Family of Dual Channel Drivers -

尺寸BDxxx-螺釘

BD300-Screw Dimensions

尺寸BDxxx-PCB (mm)

BD300-PCB Dimensions

PCB尺寸

Altium原理圖和封裝庫可用于下載。推薦的原理圖符號和示意圖如下:

Recommended Schematic Symbol and Footprint

高壓安全警告

該產品產生高達330 Vdc的潛在致命電壓。

遵守低壓(根據ANSI C84.1-1989)安全預防措施,例如

  • 使用受過低壓救援訓練的觀察者
  • 不要操作裸露的導體
  • 使用合適的標志

認證和合規


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