Piezoansteuerung mit Apex PA96 und Meanwell Netzteilen

Gast #2723335
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Hallo, für einen Versuch für eine Piezoansteuerung haben wir eine 
Schaltung mittels Apex PA 96 aufgebaut (einfacher nicht invertierende 
OPV grundschaltung)

Für die Spannungsversorgung (-24V ... 144V) haben wir 4 Meanwell 
Netzteile (3x DRP-480-48 und DRP-240-24) in Reihe geschaltet.

Schließe ich den Generator an den Eingang des OPVs und per T-Stück (BNC) 
ans Oszi, Ausgang des OPVs direkt ans Oszi, sehe im im ausgeschalteten 
Betrieb natürlich das Signal vom Generator.

Schalte ich jetzt den Verstärker an sehe ich sowohl am Eingang(??) und 
am Ausgang ein extremes Rauschen. Schalte ich jetzt den Verstärker ab, 
verschwindet das rauschen, und durch die Restladung der 
Abblockkondensatoren sehe ich auch am ausgang ein schönes Verstärktes 
signal (für ca 5sek)

Es sind 3 OPV Schaltungen mit jeweils 3700uF zwischen GND und -24 und 
GND und 144V.

Die erste Vermutung war, dass durch die Aluplatte auf welche die 
Netzteile geschraubt waren, eine Verbindung zwischen diesen hergestellt 
wurde. Ich habe dann alles abgebaut und einzeln auf den Tisch gestellt, 
und sihe da, es ging. Also habe ich Plastikschrauben besorgt und alles 
isoliert wieder zusammen geschraubt. Das habe ich mit einem Multimeter 
mehrfach nachgeprüft.

So, dann wieder angeschaltet und das Schwingen war wieder da. Sehr 
seltsam. Alles nocheinmal nachgemssen ob auch wirklich keine Verbindung 
ist, habe keine gefunden. Anschließend nocheinmal angeschaltet und es 
ging wieder. Jetzt bin ich ganz ratlos.

Kann es sein, dass manchmal das Netzteil durch den Einschaltstrom der 
Kondensatoren plötzlich in den Schutzmode geht und dann wieder raus, 
wieder rein... und sich dadurch aufschwingt, und vielleicht manchmal 
eben gerade nicht?

Die Netzteilschaltung ist wie folgt:

(-24V) - DRP-240-24 + (GND) - DRP-480-48 + - DRP-480-48 + - DRP-480-48 + 
(144V)

Ich hoffe das ist verständlich dargestellt...

Der GND Pin ist mit SchuKo verbunden. Ich hoffe ich habe jetzt alle 
notwendigen Infos geschrieben.

Vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee.
Gast #2723352
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Natuerlich sind die angegebenen Daten nicht genuegend. Ein Schema waere 
gut gewesen. Der Piezo hat wieviel Kapazitaet? Ein paar Nanofarad? Dann 
sollte man einen Widerstand in Serie haben. Ein Opamp mag keine 
kapazitive Last. Ich verwend jeweils 22-47 Ohm, je nach gewuenschter 
Bandbreite. Die gewuenschte Bandbreite sollte natuerlich ein Stuek 
unterhalb der Resonanzfrequenz des Piezos sein.
Es ist aber bekannt, das die Spannung ueber dem Pirezo nie negativ sein 
darf? Da geht er naemlich kaputt. Also einen Schutz rein.
Gast #2723357
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Nochwas : Ich verwend jeweils ein Linearnetzteil fuer Piezos. Wenn man 
was Empfindliches messen will. Eine Kenngroesse ist jeweils das Rauschen 
ueber dem Piezo, weil das direkt in das Experiment eingeht. 5mVpp sind 
dann schon viel - fuer unsere Anwendung.
Gast #2723362
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Achso, ich habe den OPV derzeit nur im Leerlauf... Der Piezo ist noch 
garnicht angeschlossen.
Später werden es 360nF sein. Der PA96 ist meiner meinung nach genau 
dafür ausgelegt den Piezo direkt am Ausgang zu treiben.
Über Widerstand Rcl ist der Ausgangsstrom begrenzt.

http://www.cirrus.com/en/products/pa96.html

Die Spannung über dem Piezo darf laut Datenblatt -30V bis 170V betragen.
Gast #2723416
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Aha. Der PA96 is viel zu gross, zu schnell. Wie ist er verdrahtet ? 
Lochraster? Die 1.5A darf man eh nie auf einen Piezo loslassen, der ist 
innerhalb kurzer Zeit defekt. Ich verwend jeweils etwas wie den PA340, 
der ist auch bedeutend guenstiger.

Welche Grossignalbandbreite wird denn benoetigt ?
Gast #2723435
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Also wenn es nach dem Professor geht dann 10khz bei 75V Amp (0-150). 
Was aber meiner meinung nach garnicht möglich ist.

Laut Rechnung sollten dazu 1.7A notwendig sein. I=2*pi*10000*360e-9*75V

Dass das viel ist weiß ich, aber so sind die gestellten Anforderungen.
Laut ihm hällt das der Piezo aus, wie auch immer das gehn soll.
Gast #2723455
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Aha. 75Vp mit 1.7Ap macht eine Verlustleistung von 125Wp oder so. Wie 
gross ist der Piezo, wieviele cm^3 ? Wielange kann der soviel Leistung 
aufnehmen?
Kann die Aufhaengung, resp die Montage diese Kraft aufnehmen?

Wir hatten Piezos mit 7 x 4 x 3 mm. Unsere Amplitude musste kleiner wie 
500mVpp bleiben, sonst ging was an der Aufhaengung kaputt. Der Piezo 
fuhr an eine Spannung von zB 120V und musste dann dort regeln. Die 
Regelamplitude blieb in eingeschwungenen Zustand bei 1-10mVpp
Gast #2723586
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Das ist nicht meine Baustelle. Ich soll nur einen Verstärker nach diesen 
Spezifikationen bauen (ist so gefordert). Alles andere ist Sache von den 
anderen.
Für mich währe halt wichtig das mit dem Schwingen am Ein und Ausgang zu 
klären.
Gast #2725253
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So da ist das Schematic zu der OPV Schaltung. Wenn ich die Ans 
Labornetzteil hänge, geht die Einwandfrei. Da kann ich 470nF bis 40khz 
und 11V Amplitude locker aussteuern. Allerdings brauche ich eben mehr 
Spannung.
Angehängte Dateien:
#2733506
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Btw. von Apex/Cirrus gibt es einige App-Notes die sich mit dem Thema 
'Piezos treiben' beschäftigen! Hier eine davon (die anderen mir 
bekannten behandeln es eher beiläufig, dh. habe ich sie nicht direkt 
gefunden):
http://www.cirrus.com/en/pubs/appNote/Apex_AN44U_2.pdf

Ich treibe in einer Anwendung einen Piezo mit satten ~4.5µF und einem 
maximalen Spitzenstrom von 15A - maximale Spannung 140V.
Ausgangspunkt dafür ist ein PA85A dem ich eine Push/Pull-Stufe mit 
Bipolar-Transistoren (MJL4281A/MJL4302A) nachgeschaltet habe, der 
Ausgang des PA85A ist mit insgesamt 23Ohm (22Ohm + 1Ohm), der 
Mittelpunkt der beiden Transistoren mit 1Ohm, von der hohen Kapazität 
des Piezos isoliert - so funktioniert das wunderbar und liefert mir die 
für das Projekt benötigten Slewrates.
Eine saubere lineare Spannungsrampe mit resultierend sanften, glatten 
Strompuls (wie sonst nur über resonante Topologien zu erreichen) von 0V 
auf 140V kann in ca. 50µs gefahren werden - schnell würde auch die 
zulässigen max. Impulsstrom des Piezoaktor überschreiten, in der 
tatsächlichen Anwendung werden wahrscheinlich ohnehin nur 0-140V in 
100µs benötigt.

Wenn Du (oder auch sonstwer...) Interesse an meinem Aufbau, Brechnungen 
oder Simulationen (LTspice) hast, melde Dich einfach.

Generell als 'Designempfehlung' kann ich sagen, dass eine passende 
Kompensation und ein ausreichend großer Isolationswiderstand den 
Unterschied machen! In der praktischen Auslegung ist darauf zu achten, 
dass dieser möglichst induktionsarm ist - also in keinem Fall auf 
spulenförmig gewickelte Drahtwiderstände zurückgreifen!

Grüße
Sascha

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