PDu150是一款完整的小型化电源和超低噪声驱动器,适用于多达三个100V、120V或150V压电堆致动器。输出电流最高可达100mA通道,频率最高可达80 kHz,噪声极低。采用容性负载时,峰峰值分辨率超过百万分之一或20位,适合半导体机械、扫描探针显微镜、光学、振动控制和纳米定位等要求苛刻的应用。
PDu150具有短路、平均电流过载和过热保护功能。被动冷却可用于低功率应用,或者集成风扇可用于5W以上的功耗。PDu150可以用四个M2.5螺钉安装。PCB安装版本(PDu150-PCB)配有接头,可直接安装到主机主板上。
规范
电源 | +24伏(+/-10%) |
输出电压 | -30 V至+150 V |
峰值电流 | 100毫安(300毫安单通道) |
均方根电流 | 78毫安(单通道235毫安) |
功率通带 | 80千赫(150峰峰值) |
信号带宽 | 180千赫 |
转换速度 | 38伏/美国 |
获得 | 20伏/伏 |
输入阻抗 | 9.16千欧(输入),3.3千欧(偏移) |
输入失调 | +/- 5毫伏 |
负荷 | 无限的 |
输出噪声 | 26 uV RMS (1 uF负载,0.03 Hz至1 MHz) |
保护 | 短路、过电流和温度 |
静态电流 | 100毫安(关断时为10毫安) |
连接器 | 螺钉端子(AWG 20-30) |
规模 | 76 x 40 x 44毫米(长x宽x高) |
环境 | 0C至60C (32F至140F) |
重量 | 80克 |
接线图
别针 | 功能 |
G | 地面 |
(构成动词)表示“使处于…状态” | 使能够 |
操作系统(Operating System) | 抵消 |
R- | -2V参考电压 |
R+ | +10V参考电压 |
操作
放大器具有差分输入,负输入可以连接到外部基准电压源或内部失调发生器。提供+10V和-2V精密基准电压(R+和R-),以便外部电位计产生放大器输入。放大器输出采用新颖的低噪声差分架构,不能接地,例如接地示波器的接地线。
PDu150框图
失调电压配置
通过将跳线LK1配置为“内部”或“外部”,可以从内部电位计或外部源设置失调电压。使用内部失调源时,通过在输出端连接一个万用表并改变电位计来设置失调电压,直到获得所需的失调。
在外部失调模式下,失调电压由施加于OS引脚的电压决定。通过将OS引脚接地,可以将失调电压设置为零,这是标准配置。
使用参考电压
提供+10V和-2V精密基准电压(R+和R-),以便外部电位计产生放大器输入,如下所示。多个电位计可用于多个通道。10uF电容可降低噪声带宽,但并非绝对必要。电容器最好是薄膜型的,但陶瓷在大多数应用中也是可以接受的。
使用参考电压
输出电流
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.
源电流
放大器的静态功耗约为2 W或85 mA。通过集电极开路将Enable引脚拉低,可以将该值降至10 mA以下。如果使用风扇,静态功率增加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.
功率通带
功率带宽是可以无失真再现的最大频率周期信号。计算器确定给定负载电容的最大工作频率和所需功率。该计算器包括限流、压摆率、输出阻抗和信号带宽的影响。计算器不包括峰值电流限值的时间常数,当功率带宽低于100 Hz时,可能不准确。
小信号带宽
小信号频率响应
负载电容 | 带宽 |
无负载 | 180千赫 |
10纳法 | 105千赫 |
30纳法 | 40千赫 |
100纳法 | 11千赫 |
300纳法 | 3.8千赫 |
1 uF | 1.0千赫 |
3 uF | 320赫兹 |
10 uF | 62赫兹 |
30 uF | 24赫兹 |
小信号带宽(-3dB)
噪音
输出噪声包含独立于负载电容的低频成分(0.03 Hz至10Hz);以及与负载电容成反比的高频分量(10 Hz至1 MHz)。被动冷却可实现最佳噪声性能,因为风扇磁场会在输出中引起mV级干扰。在移除风扇的低噪声应用中,如果功耗高于5W,则需要一些外部气流,请参见热消散.
低频噪声用SR560低噪声放大器(增益= 1000)、示波器和Agilent 34461A电压表测量。低频噪声如下图所示。均方根值为15 uV,峰峰值电压为100 uV。
右侧表格列出了高频噪声(10 Hz至1 MHz)与负载电容的关系。0.03 Hz至1 MHz范围内的总噪声可通过均方根值求和得到,即
σ=σLF2+σHF2
0.03赫兹至10赫兹的低频噪声。
负荷 电容 | 高频噪声 皇家邮轮 | 总噪声 皇家邮轮 |
10纳法 | 450紫外线 | 450紫外线 |
30纳法 | 170紫外线 | 171紫外线 |
100纳法 | 60紫外线 | 62紫外线 |
300纳法 | 34紫外线 | 37紫外线 |
1 uF | 21紫外线 | 26紫外线 |
3 uF | 16紫外线 | 23紫外线 |
10 uF | 16紫外线 | 22紫外线 |
30 uF | 18紫外线 | 23紫外线 |
高频噪声(10 Hz至1 MHz)
和总噪声(0.03 Hz至1 MHz)
过载保护/关闭
PDu150具有短路和平均电流过载保护功能。
通过集电极开路或漏极开路将Enable引脚拉低,可以手动关断放大器。使能引脚通常浮动在5V,不应直接驱动。
热消散
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)
测量散热的一种直接方法是在工作期间用万用表测量电源电流。散热等于DC电流和电压的乘积。
在需要移除风扇的低噪声和低功率应用中,如果散热小于5W,自然对流就足够了。如果散热超过5W,建议使用5 CFM的外部气流。为避免干扰,外部风扇应远离模块80毫米。
测试程序
- 有关基本的手动测试程序,请参见PDF数据表。
- 每个PDu150在发货前都使用自动测试系统进行了广泛的测试。每个交付的模块都包含一份打印的测试报告。电子测试报告和原始测试数据可通过联系PiezoDrive获得。
故障排除说明
- PDu150最常见的问题是输出电压测量不正确。PDu150输出为差分输出,负输出(1-、2-和3-)不能接地。例如,要测量输出电压,使用电池供电的万用表测量1+和1-之间的电压。
- 要用示波器测量输出电压,将示波器接地连接到PDu150接地(任何G引脚),并将探针连接到1+、2+或3+输出。负载上的实际电压是测量值的两倍,这可以手动解决,或者通过在示波器设置中将探头灵敏度加倍来解决,例如将探头灵敏度从10x改为20x。不要将示波器接地连接到1、2或3端子。
高压安全警告
该产品产生高达180 Vdc的潜在致命电压。
遵守低压(根据ANSI C84.1-1989)安全预防措施,例如
- 使用受过低压救援训练的观察者
- 不要操作裸露的导体
- 使用合适的标志
认证和合规
- CE,RoHS,Reach
规模
安装柱接受M2.5螺钉。
PCB安装版(PDu150-PCB)设计用于安装到主机主板上。唯一的区别是螺丝端子被安装在模块底部的接头(Harwin M20-9991045和M20-9990845)取代。引脚的建议PCB孔尺寸为1mm。Altium原理图和尺寸库可用于下载.
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尺寸(毫米)