PDu150是一款完整的小型化電源和超低噪聲驅(qū)動(dòng)器,適用于多達(dá)三個(gè)100V、120V或150V壓電堆致動(dòng)器。輸出電流最高可達(dá)100mA通道,頻率最高可達(dá)80 kHz,噪聲極低。采用容性負(fù)載時(shí),峰峰值分辨率超過(guò)百萬(wàn)分之一或20位,適合半導(dǎo)體機(jī)械、掃描探針顯微鏡、光學(xué)、振動(dòng)控制和納米定位等要求苛刻的應(yīng)用。
PDu150具有短路、平均電流過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)功能。被動(dòng)冷卻可用于低功率應(yīng)用,或者集成風(fēng)扇可用于5W以上的功耗。PDu150可以用四個(gè)M2.5螺釘安裝。PCB安裝版本(PDu150-PCB)配有接頭,可直接安裝到主機(jī)主板上。
規(guī)范
電源 | +24伏(+/-10%) |
輸出電壓 | -30 V至+150 V |
峰值電流 | 100毫安(300毫安單通道) |
均方根電流 | 78毫安(單通道235毫安) |
功率通帶 | 80千赫(150峰峰值) |
信號(hào)帶寬 | 180千赫 |
轉(zhuǎn)換速度 | 38伏/美國(guó) |
獲得 | 20伏/伏 |
輸入阻抗 | 9.16千歐(輸入),3.3千歐(偏移) |
輸入失調(diào) | +/- 5毫伏 |
負(fù)荷 | 無(wú)限的 |
輸出噪聲 | 26 uV RMS (1 uF負(fù)載,0.03 Hz至1 MHz) |
保護(hù) | 短路、過(guò)電流和溫度 |
靜態(tài)電流 | 100毫安(關(guān)斷時(shí)為10毫安) |
連接器 | 螺釘端子(AWG 20-30) |
規(guī)模 | 76 x 40 x 44毫米(長(zhǎng)x寬x高) |
環(huán)境 | 0C至60C (32F至140F) |
重量 | 80克 |
接線圖
別針 | 功能 |
G | 地面 |
(構(gòu)成動(dòng)詞)表示“使處于…狀態(tài)” | 使能夠 |
操作系統(tǒng)(Operating System) | 抵消 |
R- | -2V參考電壓 |
R+ | +10V參考電壓 |
操作
放大器具有差分輸入,負(fù)輸入可以連接到外部基準(zhǔn)電壓源或內(nèi)部失調(diào)發(fā)生器。提供+10V和-2V精密基準(zhǔn)電壓(R+和R-),以便外部電位計(jì)產(chǎn)生放大器輸入。放大器輸出采用新穎的低噪聲差分架構(gòu),不能接地,例如接地示波器的接地線。
PDu150框圖
失調(diào)電壓配置
通過(guò)將跳線LK1配置為“內(nèi)部”或“外部”,可以從內(nèi)部電位計(jì)或外部源設(shè)置失調(diào)電壓。使用內(nèi)部失調(diào)源時(shí),通過(guò)在輸出端連接一個(gè)萬(wàn)用表并改變電位計(jì)來(lái)設(shè)置失調(diào)電壓,直到獲得所需的失調(diào)。
在外部失調(diào)模式下,失調(diào)電壓由施加于OS引腳的電壓決定。通過(guò)將OS引腳接地,可以將失調(diào)電壓設(shè)置為零,這是標(biāo)準(zhǔn)配置。
使用參考電壓
提供+10V和-2V精密基準(zhǔn)電壓(R+和R-),以便外部電位計(jì)產(chǎn)生放大器輸入,如下所示。多個(gè)電位計(jì)可用于多個(gè)通道。10uF電容可降低噪聲帶寬,但并非絕對(duì)必要。電容器最好是薄膜型的,但陶瓷在大多數(shù)應(yīng)用中也是可以接受的。
使用參考電壓
輸出電流
The peak output current is 100mA per channel or 300mA for three channels in parallel. In addition, the maximum average current is 35mA per amplifier. The average current is useful for calculating the power dissipation and average supply current. For a sine wave, the average positive output current is equal to?Iav=2πIrms=1πIpk.
源電流
放大器的靜態(tài)功耗約為2 W或85 mA。通過(guò)集電極開(kāi)路將Enable引腳拉低,可以將該值降至10 mA以下。如果使用風(fēng)扇,靜態(tài)功率增加0.5W,
Is=200×(Iav+0.010)24?where?Iav?is the total average output current. The maximum supply current is 0.9A at full power.
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)。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、輸出阻抗和信號(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),當(dāng)功率帶寬低于100 Hz時(shí),可能不準(zhǔn)確。
小信號(hào)帶寬
小信號(hào)頻率響應(yīng)
負(fù)載電容 | 帶寬 |
無(wú)負(fù)載 | 180千赫 |
10納法 | 105千赫 |
30納法 | 40千赫 |
100納法 | 11千赫 |
300納法 | 3.8千赫 |
1 uF | 1.0千赫 |
3 uF | 320赫茲 |
10 uF | 62赫茲 |
30 uF | 24赫茲 |
小信號(hào)帶寬(-3dB)
噪音
輸出噪聲包含獨(dú)立于負(fù)載電容的低頻成分(0.03 Hz至10Hz);以及與負(fù)載電容成反比的高頻分量(10 Hz至1 MHz)。被動(dòng)冷卻可實(shí)現(xiàn)最佳噪聲性能,因?yàn)轱L(fēng)扇磁場(chǎng)會(huì)在輸出中引起mV級(jí)干擾。在移除風(fēng)扇的低噪聲應(yīng)用中,如果功耗高于5W,則需要一些外部氣流,請(qǐng)參見(jiàn)熱消散.
低頻噪聲用SR560低噪聲放大器(增益= 1000)、示波器和Agilent 34461A電壓表測(cè)量。低頻噪聲如下圖所示。均方根值為15 uV,峰峰值電壓為100 uV。
右側(cè)表格列出了高頻噪聲(10 Hz至1 MHz)與負(fù)載電容的關(guān)系。0.03 Hz至1 MHz范圍內(nèi)的總噪聲可通過(guò)均方根值求和得到,即
σ=σLF2+σHF2
0.03赫茲至10赫茲的低頻噪聲。
負(fù)荷 電容 | 高頻噪聲 皇家郵輪 | 總噪聲 皇家郵輪 |
10納法 | 450紫外線 | 450紫外線 |
30納法 | 170紫外線 | 171紫外線 |
100納法 | 60紫外線 | 62紫外線 |
300納法 | 34紫外線 | 37紫外線 |
1 uF | 21紫外線 | 26紫外線 |
3 uF | 16紫外線 | 23紫外線 |
10 uF | 16紫外線 | 22紫外線 |
30 uF | 18紫外線 | 23紫外線 |
高頻噪聲(10 Hz至1 MHz)
和總噪聲(0.03 Hz至1 MHz)
過(guò)載保護(hù)/關(guān)閉
PDu150具有短路和平均電流過(guò)載保護(hù)功能。
通過(guò)集電極開(kāi)路或漏極開(kāi)路將Enable引腳拉低,可以手動(dòng)關(guān)斷放大器。使能引腳通常浮動(dòng)在5V,不應(yīng)直接驅(qū)動(dòng)。
熱消散
The heat dissipation is approximately?Pd=200×(Iav+0.010)
For example, with a sinusoidal output, the power is?Pd=200×(VL(p?p)CLf+0.010)
測(cè)量散熱的一種直接方法是在工作期間用萬(wàn)用表測(cè)量電源電流。散熱等于DC電流和電壓的乘積。
在需要移除風(fēng)扇的低噪聲和低功率應(yīng)用中,如果散熱小于5W,自然對(duì)流就足夠了。如果散熱超過(guò)5W,建議使用5 CFM的外部氣流。為避免干擾,外部風(fēng)扇應(yīng)遠(yuǎn)離模塊80毫米。
測(cè)試程序
- 有關(guān)基本的手動(dòng)測(cè)試程序,請(qǐng)參見(jiàn)PDF數(shù)據(jù)表。
- 每個(gè)PDu150在發(fā)貨前都使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛的測(cè)試。每個(gè)交付的模塊都包含一份打印的測(cè)試報(bào)告。電子測(cè)試報(bào)告和原始測(cè)試數(shù)據(jù)可通過(guò)聯(lián)系PiezoDrive獲得。
故障排除說(shuō)明
- PDu150最常見(jiàn)的問(wèn)題是輸出電壓測(cè)量不正確。PDu150輸出為差分輸出,負(fù)輸出(1-、2-和3-)不能接地。例如,要測(cè)量輸出電壓,使用電池供電的萬(wàn)用表測(cè)量1+和1-之間的電壓。
- 要用示波器測(cè)量輸出電壓,將示波器接地連接到PDu150接地(任何G引腳),并將探針連接到1+、2+或3+輸出。負(fù)載上的實(shí)際電壓是測(cè)量值的兩倍,這可以手動(dòng)解決,或者通過(guò)在示波器設(shè)置中將探頭靈敏度加倍來(lái)解決,例如將探頭靈敏度從10x改為20x。不要將示波器接地連接到1、2或3端子。
高壓安全警告
該產(chǎn)品產(chǎn)生高達(dá)180 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)
- CE,RoHS,Reach
規(guī)模
安裝柱接受M2.5螺釘。
PCB安裝版(PDu150-PCB)設(shè)計(jì)用于安裝到主機(jī)主板上。唯一的區(qū)別是螺絲端子被安裝在模塊底部的接頭(Harwin M20-9991045和M20-9990845)取代。引腳的建議PCB孔尺寸為1mm。Altium原理圖和尺寸庫(kù)可用于下載.
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尺寸(毫米)