Piezodrive PDu150 – 三通道超低噪声150V压电驱动器：微型化、超高分辨率
在半导体机械、扫描探针显微镜、光学、振动控制和纳米定位等 demanding 应用中，超低噪声和高分辨率是核心需求。PDu150 是一款完整的微型化电源和超低噪声驱动器，专为驱动多达三个压电堆叠执行器而设计。
核心特性
✅ 三通道输出：可驱动多达三个100V、120V或150V压电堆叠执行器 ✅ 超低噪声：26 µV RMS（1µF负载，0.03 Hz 至 1 MHz） ✅ 超高分辨率：电容负载下峰峰值分辨率超过百万分之一（20位） ✅ 高输出电流：每通道高达100mA，单通道可达300mA ✅ 微型化设计：76 × 40 × 44 mm，仅重80克 ✅ 全面保护：短路、平均电流过载、过温保护 ✅ 灵活散热：低功耗应用可被动冷却，功耗>5W时可使用集成风扇 ✅ PCB安装版本：PDu150-PCB 提供排针，可直接安装到主机主板
规格参数
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 电源 | +24 V（±10%） |
| 输出电压 | -30 V 至 +150 V |
| 峰值电流 | 100 mA（单通道300 mA） |
| RMS 电流 | 78 mA（单通道235 mA） |
| 功率带宽 | 80 kHz（150 Vp-p） |
| 信号带宽 | 180 kHz |
| 压摆率 | 38 V/µs |
| 增益 | 20 V/V |
| 输入阻抗 | 9.16 kΩ（Input），3.3 kΩ（Offset） |
| 输入偏置 | ±5 mV |
| 负载 | 无限 |
| 输出噪声 | 26 µV RMS（1µF负载，0.03 Hz 至 1 MHz） |
| 保护 | 短路、过流、过温 |
| 静态电流 | 100 mA（关断时10 mA） |
| 连接器 | 螺丝端子（AWG 20-30） |
| 尺寸 | 76 × 40 × 44 mm（长 × 宽 × 高） |
| 工作环境 | 0°C 至 60°C |
| 重量 | 80 克 |
连接图
| 引脚 | 功能 |
|---|---|
| G | 地 |
| EN | 使能 |
| OS | 偏置 |
| R- | -2V 参考 |
| R+ | +10V 参考 |
操作说明
放大器具有差分输入，负输入可连接到外部参考或内部偏置发生器。提供精密 +10V 和 -2V 参考电压（R+ 和 R-），允许外部电位器生成放大器输入。
注意：放大器输出采用新型低噪声差分架构，不能连接到地，例如不能连接到接地示波器的地线。
偏置电压配置
偏置电压可通过内部电位器或外部源设置，通过跳线 LK1 配置为“Internal”或“External”。
-
内部偏置模式：通过将万用表连接在输出两端，调节电位器直至获得所需偏置。
-
外部偏置模式：偏置电压由施加到 OS 引脚的电压决定。将 OS 引脚接地可将偏置电压设为零（标准配置）。
使用参考电压
提供精密 +10V 和 -2V 参考电压（R+ 和 R-），允许外部电位器生成放大器输入。多个电位器可用于多个通道。10µF 电容可降低噪声带宽，但并非严格必需。
输出电流
峰值输出电流为每通道100mA，最大平均电流为每通道35mA。
对于正弦波，平均正输出电流为：
I_av = (√2 / π) × I_rms = (1/π) × I_pk
电源电流
放大器静态功耗约为2W或85mA。通过开集电极电路将 Enable 引脚拉低，可降至<10mA。如果使用风扇，静态功耗增加0.5W。
I_s = 200 × (I_av + 0.010) / 24
其中 I_av 为总平均输出电流。满功率下最大电源电流为0.9A。
功率带宽
标称压摆率为 38 V/µs，因此最大频率正弦波为：
f_max = 38×10⁶ / (π × V_L(p-p))
对于电容性负载，功率带宽受输出电流限制：
f_pwr = I_pk / (π × V_L(p-p) × C_L)
注意：当所有通道并联时，输出电流和功率带宽三倍。此时可使用 PDu150CL 的计算器预测性能。
小信号带宽
| 负载电容 | 带宽 |
|---|---|
| 空载 | 180 kHz |
| 10 nF | 105 kHz |
| 30 nF | 40 kHz |
| 100 nF | 11 kHz |
| 300 nF | 3.8 kHz |
| 1 µF | 1.0 kHz |
| 3 µF | 320 Hz |
| 10 µF | 62 Hz |
| 30 µF | 24 Hz |
噪声
输出噪声包含低频分量（0.03 Hz 至 10 Hz）和高频分量（10 Hz 至 1 MHz）。
最佳噪声性能通过被动冷却实现，因为风扇的磁场可能在输出中引入mV级干扰。在低噪声应用中，如果功耗超过5W，移除风扇后需要一些外部气流。
低频噪声RMS值为 15 µV，峰峰值为 100 µV。
| 负载电容 | 高频噪声 RMS | 总噪声 RMS |
|---|---|---|
| 10 nF | 450 µV | 450 µV |
| 30 nF | 170 µV | 171 µV |
| 100 nF | 60 µV | 62 µV |
| 300 nF | 34 µV | 37 µV |
| 1 µF | 21 µV | 26 µV |
| 3 µF | 16 µV | 23 µV |
| 10 µF | 16 µV | 22 µV |
| 30 µF | 18 µV | 23 µV |
过载保护 / 关断
PDu150 具有短路和平均电流过载保护。可通过开集电极或开漏电路将 Enable 引脚拉低来手动关断。Enable 引脚通常浮在5V，不应直接驱动。
散热
热耗散约为：
P_d = 200 × (I_av + 0.010)
例如，正弦输出时：
P_d = 200 × (V_L(p-p) × C_L × f + 0.010)
在低噪声和低功耗应用中，如果热耗散小于5W，自然对流足够。如果热耗散超过5W，建议外部气流5 CFM。为避免干扰，外部风扇应距离模块80mm以上。
测试程序
每个 PDu150 在发货前都使用自动化测试系统进行了广泛测试。每个交付模块都附有打印测试报告。
故障排除说明
PDu150 最常见的 perceived 问题是由于输出电压测量不正确。PDu150 输出是差分的，负输出（1-、2-、3-）不能连接到地。
-
使用电池供电的万用表测量 1+ 和 1- 之间的电压。
-
使用示波器时，将示波器地连接到 PDu150 地（任意 G 引脚），探头连接到 1+、2+ 或 3+ 输出。负载两端的实际电压是测量值的两倍。
切勿将示波器地连接到 1-、2- 或 3- 端子。
保修 / 支持
PDu150 模块在发货前经过全面测试，每个模块附有测试报告。用户负责确保正确设置和操作在规格范围内。无保修期。持续超出操作规格将损坏模块，需由用户自费更换。PDu150 模块不可维修。
高压安全警告
本产品产生高达 180 Vdc 的潜在致命电压。
请遵守低压安全预防措施：
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使用受过低压救援培训的观察员
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请勿在导体暴露的情况下操作
-
使用适当的标识
尺寸
安装柱接受 M2.5 螺丝。
PCB安装版本（PDu150-PCB）设计用于安装到主机主板。唯一区别是螺丝端子被排针（Harwin M20-9991045 和 M20-9990845）取代，安装在模块底部。推荐PCB孔径为1mm。
三通道、超低噪声、微型化，高分辨率压电驱动的理想之选。
无论您需要用于半导体机械、扫描探针显微镜、光学、振动控制还是纳米定位，PDu150 都能提供灵活、可靠的高性能放大解决方案。
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