PiezoDrive PD200 Manual

60 watt voltage amplifier
Hide thumbs Also See for PD200:

Advertisement

Quick Links

PD200 – 60 Watt Voltage Amplifier
Manual and Specifications
PiezoDrive Pty. Ltd. 
www.piezodrive.com
1

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the PD200 and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Summary of Contents for PiezoDrive PD200

  • Page 1 PD200 – 60 Watt Voltage Amplifier Manual and Specifications PiezoDrive Pty. Ltd.  www.piezodrive.com...
  • Page 2: Table Of Contents

    Contents   Introduction ...........................  3     Warnings / Notes ...........................  3     Specifications ..........................  4     Output Voltage Range  ........................  5     Output Current Range  ........................  5     Power Bandwidth  ...........................  6     Small Signal Bandwidth  ........................  8     Noise ..............................  9  ...
  • Page 3: Introduction

      Stack Actuators  100V, 120V, 150V, 200V  Plates and Tubes  up to   100V  Two Wire Benders  up to   100V  0 to 200V with 200V bias  Three Wire Benders   100V with   100V bias    The PD200 is highly user configurable with jumpers for options such as the voltage range, polarity,  and gain control. Two potentiometers are also provided to limit the positive and negative voltages  to any arbitrary value between zero and full range. Due to the extensive configuration options, the  PD200  is  suited  to  a  wide  range  of  applications  including  electro‐optics,  ultrasound,  vibration  control, nanopositioning systems, and piezoelectric motors.   There are four output connectors including Lemo 00, Lemo 0B, BNC, and screw terminals that allow  the direct connection to almost any commercially available piezoelectric actuator, including those  from PI, Piezomechanic, PiezoSystems, etc.   Warnings / Notes This device produces hazardous potentials and should be used by suitably qualified personnel  under the supervision of an observer with appropriate first‐aid training. Do not operate the device  when there are exposed conductors.    High-Voltage...
  • Page 4: Specifications

    Specifications      Electrical   Output Voltage Ranges  +200V  +150V  ‐50 to 150V  100V  RMS Current  570 mA  Peak Current  2 Amps or 10 Amps  Gain  20 V/V  Slew Rate  150 V/us  Signal Bandwidth  680 kHz   Power Bandwidth  230 kHz (200 Vp‐p sine‐wave)   Max Power   60 W Dissipation  Offset  0V to Full Range with front panel adjustment  Load  Stable with any load  Noise  665 uV RMS (10uF Load)  Overload  Over‐current protection  Voltage monitor 1/20 V/V (BNC)  Analog  Outputs  Current monitor 1 V/A (BNC)  Analog Input  Signal input (BNC,    = 27k)  BNC, LEMO 00, LEMO 0B,   Output Connectors  4mm Banana Sockets ...
  • Page 5: Output Voltage Range

    Output Voltage Range The output voltage range can be configured by disconnecting the amplifier from mains power then  removing the top panel. The following voltage ranges can be obtained with the correct combination  of installed jumpers. Note that incorrect jumper settings may destroy the amplifier.     The standard output voltage range is 0V to 200V. However, the amplifier can be supplied with any  voltage range by appending the order code with the voltage range code, for example, the standard  configuration is PD200‐V200. The voltage range jumper locations are labelled with the LP, LG, and  LN prefixes on the PCB.  Voltage Range  Code  LP  LG  LN  LK10 and LK12  0V to +200  ‐V200  LP1  LG3    Position A  0V to +150  ‐V150  LP2  LG3    Position A  0V to +100  ‐V100  LP2  LG2    Position A  0V to +50  ‐V50  LP2  LG1    Position A   ...
  • Page 6: Power Bandwidth

    Figure 1. Maximum pulse time versus current  Power Bandwidth With a capacitive load, the peak load current for a sine‐wave is       where   is the peak‐to‐peak output voltage,   is the load capacitance and   is the frequency.  Given a peak current limit  , the maximum frequency is therefore  . However, the  PX200 is protected by both peak and average current limits. The average current   is defined as  the average positive or negative current. For example, for a sine‐wave      Therefore, for a sine‐wave  / . Since the average current limit of the PD200 is fixed at  0.26 A, the maximum frequency sine‐wave, or power bandwidth of the PX200, is equal to    0.26 .    The above result is true for any periodic waveform such as triangular signals. The RMS current for a  sine‐wave can also be related to the average current,    √ 2   The power bandwidths for a range of load capacitance values are listed below.          ...
  • Page 7 Load  Peak to Peak Voltage  Cap.  200  150  100  50  No Load  230 kHz  310 kHz  470 kHz  520 kHz  10 nF  130 kHz  173 kHz  260 kHz  520 kHz  30 nF  43 kHz  58 kHz  87 kHz  173 kHz  100 nF  13 kHz  17 kHz  26 kHz  52 kHz  300 nF  4.3 kHz  5.8 kHz  8.7 kHz  17 kHz  1 uF  1.3 kHz  1.7 kHz  2.6 kHz  5.2 kHz  3 uF  430 Hz  570 Hz  870 Hz ...
  • Page 8: Small Signal Bandwidth

    Small Signal Bandwidth 3 uF 1 uF 300 nF 100 nF 30 nF  10 nF  30 uF  10 uF -100 -150 -200 Frequency (Hz) Figure 3. Small signal frequency response.     Load Cap.  Bandwidth  No Load  684 kHz  10 nF  759 kHz  30 nF  720 kHz  100 nF  388 kHz  300 nF  172 kHz  1 uF  60 kHz  3 uF  21 kHz  10 uF  6.4 kHz  30 uF ...
  • Page 9: Noise

    Noise The output noise contains a low frequency component (0.03 Hz to 20 Hz) that is independent of the  load capacitance; and a high frequency component (20 Hz to 1 MHz) that is inversely related to the  load capacitance. Many manufacturers quote only the AC noise measured by a multimeter (20 Hz  to 100 kHz) which is usually a gross underestimate.     The noise is measured with an SR560 low‐noise amplifier (Gain = 1000), oscilloscope, and Agilent  34461A Voltmeter. The low‐frequency noise is plotted in Figure 5. The RMS value is 650 uV with a  peak‐to‐peak voltage of 4.3 mV. The noise level is approximately equal to the least significant bit of  a 16‐bit digital‐to‐analog converter.     t (s) Figure 5. Low frequency noise from 0.03 Hz to 20 Hz. The RMS value is 650 uV, or 4.3 mVp-p.   The high frequency noise (20 Hz to 1 MHz) is listed in the table below versus load capacitance. The  total noise from 0.03 Hz to 1 MHz is found by summing the RMS values, that is  .    Load Cap.  Bandwidth  HF Noise RMS ...
  • Page 10: Input And Offset Configuration

    Input and Offset Configuration The input stage is normally non‐inverting; however, it can be configured as inverting by changing  LK14 and LK15 to their “B” position. The default jumper position is “A” which is marked with a  white bar on PCB overlay. The amplifier can be supplied with an inverting input by appending the  order code with –INV.    Input Configuration  Code  Link Positions  Non‐inverting (default)    LK14 and LK15 Both “A”  Inverting  ‐INV  LK14 and LK15 Both “B”  Table 5. Input polarity configuration  The input offset source is also configurable. When LK21 is in the “B” position, the offset is derived  from the on‐board trim‐pot R15, which is adjustable from zero to full‐scale. The default  configuration for LK21 is in the “A” position where the offset voltage is derived from the front‐panel  potentiometer.     The standard offset voltage range is from zero volts to full‐scale; however, for applications that  require negative offset voltages, LK13 can be moved from the “A” to “B” position. In the “B”  position, the offset range is from ‐100V to full‐scale.     Offset Configuration  Code  Link Positions  0V to +200V Range (def.)    LK13 “A” Position  ‐100V to +200V Range  ‐OR2  LK13 “B” Position  Front panel source (def.)    LK21 “A” Position ...
  • Page 11: Bridged Mode

              Non‐inverting        Signal  20  Voltage across load  Generator      200V  PD200‐V100,100       ‐20      PD200‐V100,100‐INV   Inverting    100V      Figure 6. Bridged configuration for obtaining +/-200 V 11 Overload Protection The Shutdown indicator will illuminate during a shutdown caused by an average current overload. ...
  • Page 12: Output Connections

    12 Output Connections An actuator can be connected to the amplifier by either screw terminals or the LEMO 00, LEMO 0B,  or BNC connectors. The recommended connectors are listed below. The full connector part number  will depend on the diameter of the cable and desired strain relief.     Output  Recommended Connector  Manufacturer PCB Connector  BNC  Any BNC Connector  TE  1‐1634613‐0  Terminals  20020004‐D041B01LF  FCI  20020110‐D041A01LF  LEMO 00  FFA.00.250  LEMO  EPL.00.250  LEMO 0B  FGG.0B.302  LEMO  EPG.0B.302  Table 7. Output connectors  The LEMO 0B connector is recommended in high power applications. Preassembled LEMO cable  assemblies are available from www.PiezoDriveOnline.com  12.1 Screw Terminals The plug‐in screw terminal has contacts for the output voltage, ground, and the positive and  negative high‐voltage supply rails, which are useful when driving piezoelectric bender actuators.     HV‐ Ground Output  ...
  • Page 13: Lemo Ob Cable Preparation

    12.2 LEMO OB Cable Preparation (Taken from LEMO 0B Series Cable Assembly Instructions)              12.3 LEMO OB Plug Assembly (Taken from LEMO 0B Series Cable Assembly Instructions)      1. Strip the cable as above     2. If the cable is shielded, fold the   shield back over the cable    3. Slide the strain relief, collet nut (1)  and collet (3) onto the cable.    4. Solder or crimp the conductors onto the contacts.    5. Assemble the plug,       ...
  • Page 14: Enclosure

    13 Enclosure The PD200 enclosure has a side air intake and rear exhaust. These vents should not be obstructed.     The PD200 amplifiers can be rack‐mounted in a three channel arrangement as shown below. The  rack panel (19‐inch X 2U) is supplied separately and requires some user assembly to mount  between one and three channels. The rack order code is PD200‐RackPanel.      14 Warranty PiezoDrive amplifiers are guaranteed for a period of 3 months. The warranty does not cover damage due to  misuse or incorrect user configuration of the amplifier.   ...

Table of Contents