ड्राइविंग 50W-250W अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर साइन के साथ: कोई भी क्लास बी 135KHz अखंड शक्ति amp आईसी?


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मेरी परियोजना को साइन वेव ( / सॉउथॉथ ) स्वीप जनरेटर से एक मध्यम शक्ति अल्ट्रासोनिक पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर ड्राइव करने की आवश्यकता है जो ट्रांसड्यूसर गुंजयमान आवृत्ति के +/- 2% को स्वीप करता है।

सवाल: DDS द्वारा उत्पन्न आकार सिग्नल से इन ट्रांसड्यूसर को चलाने के लिए मेरे सबसे सरल विकल्प क्या हैं, जिनमें काफी कम विकृति (5-10%) है?

  1. एक उच्च वोल्टेज रेल से एक बिजली एम्पलीफायर आईसी का उपयोग करें, ट्रांसड्यूसर को सीधे ड्राइव करने के लिए बहुत सारे गर्मी सिंक के साथ
  2. एक शक्ति एम्पलीफायर आईसी का उपयोग करें, तब (?) एक ट्रांजिस्टर वर्तमान प्रवर्धन चरण, फिर ट्रांसड्यूसर को चलाने के लिए एक उपयुक्त (पहचानने में मदद) चरण-अप ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है
  3. क्लास डी उच्च शक्ति एम्पलीफायर आईसी के कुछ प्रकार (पहचानने में मदद की आवश्यकता है) का उपयोग करें जिसे बहुत अधिक गर्मी डूबने की आवश्यकता नहीं होगी ( संपादित करें: समाधान नहीं, नोट 7 देखें )।
  4. कुछ अन्य विकल्प पूरी तरह से
  5. संपादित करें: नीचे दिए गए सुझाव से पैरामीटर और बाधाओं को पूरा करने वाले शेल्फ OEM एम्पलीफायर मॉड्यूल को बंद करें।

अद्यतन: [१५-अक्टूबर -२०१२] विकल्प ५ से ऊपर सबसे अच्छा उत्तर लगता है, अगर एक उपयुक्त OEM मॉड्यूल या दो को इंगित किया जा सकता है - मेरे शोध में अब तक कोई भी नहीं मिला है। इसलिए सवाल खुला छोड़ देना।


स्वीप वेवफॉर्म जनरेशन एक DDS IC, AD9850, डेटाशीट के माध्यम से यहाँ है: AD9850 CMOS 125 MHz पूरा DDS सिंथेसाइज़र

मेरे लिए उपलब्ध ट्रांसड्यूसर में से एक: 5938D-25LBPZT-4 ( अल्ट्रासोनिक लैंग्विन ट्रांसड्यूसर )

  • गुंजयमान आवृत्ति: 25 KHz
  • अनुनाद प्रतिबाधा: 10-20 ओम
  • क्षमता: 5400 pf +/- 10%
  • इनपुट पावर: 60W
  • डेटाशीट: काश मैं एक मिल पाता!

ट्रांसड्यूसर केस को केस में बदल देगा, 20KHz से 135KHz तक, प्रत्येक 50-250 वाट रेंज में, ऊपर के डिजाइन के समान।

इन ट्रांसड्यूसर के लिए मैंने जो ड्राइवर डिज़ाइन देखे हैं, वे आम तौर पर उन्हें चलाने के लिए स्विचिंग यानी चौकोर तरंगों का उपयोग करते हैं, कुछ मामलों में Vpp 100v के साथ, MOSFET संचालित होता है! ( क्या इन उपकरणों को भी उस तरह के वोल्टेज की जरूरत है? संपादित करें: जाहिर तौर पर ऐसा)

कुछ ड्राइवर एक साइन या सन्निकटन के लिए तरंग को आकार देने के लिए ट्यून किए गए फ़िल्टर का उपयोग करते हैं।

यह मेरे उद्देश्यों के लिए काम नहीं करता है, दुर्भाग्य से - परियोजना एक एकल उपकरण है जो पहले पूरी रेंज 20-135KHz में एक संलग्न ट्रांसड्यूसर के गुंजयमान आवृत्तियों का पता लगाएगा, फिर पहले साइन लहर के साथ प्रत्येक गुंजयमान आवृत्ति के आसपास स्वीप करें ( संपादित करें: इस आवश्यकता को अप्रभावी के रूप में हटा देना: फिर एक निर्दिष्ट बिजली उत्पादन में, एक आरा सिग्नल ), आमतौर पर ट्रांसड्यूसर की आधी रेटेड शक्ति के आसपास।

तो मैं जो देख रहा हूँ, वह ट्रांसड्यूसर के लिए उन डीडीएस तरंगों को प्राप्त करने के लिए एक उपयुक्त प्रोटोटाइप-अनुकूल दृष्टिकोण का सुझाव देने में इस समुदाय का ज्ञान है। आप सभी को धन्यवाद!


प्राप्त टिप्पणियों और प्रतिक्रियाओं के आधार पर कुछ नोट्स जोड़े :

  1. तरंग सटीकता सुपर-क्रिटिकल नहीं है, 5% विकृति बहुत स्वीकार्य है। एम्पलीफायर चरण में अपव्यय के माध्यम से थर्मल मुद्दे और बिजली अपव्यय बड़ी चिंताएं हैं। लागत एक प्रमुख चिंता का विषय है, कम से कम प्रोटोटाइप चरण के अतीत तक।
  2. यह सुझाव दिया गया है कि आवश्यकताओं को सूट करने वाले OEM एम्पलीफायर मॉड्यूल को पहले से तैयार करना मेरी सबसे अच्छी शर्त हो सकती है। जबकि यह अपील करता है, मैं अभी भी अपने विकल्प के अलावा और विकल्पों की उम्मीद कर रहा हूं, मैंने अपने प्रश्न में जो विकल्प प्रस्तावित किए हैं, इसलिए अभी तक स्वीकार किए गए उत्तर को चिह्नित नहीं किया गया है।
  3. अभी तक कोई भी ओईएम मॉड्यूल ऑनलाइन नहीं मिला है, जो 50 वाट आउटपुट के लिए 20KHz से 135KHz फ़्रीक्वेंसी रेंज को कवर करता है। एक प्रतिक्रिया में सुझाया गया एक 3.5KHz के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसकी स्विचिंग आवृत्ति 100KHz है। ( इस आवश्यकता को छोड़ दिया: इसके अलावा, मुझे बैंडविड्थ की आवश्यकता बहुत अधिक होगी, एक सरसरी तरंग को सरसरी सटीकता के साथ संभालने के लिए? मुझे आरा की आवश्यकता को छोड़ना पड़ सकता है, और मेरे प्रश्न को साइन तरंगों के लिए विवश करना होगा, अगर आरा मशीन या अन्य? उचित लागत पर अप्रभावी के रूप में मनमाने ढंग से तरंग वितरण को देखा जाता है। )
  4. नया सुझाया गया तरीका फीडबैक वाला एक क्लास बी है। इस एम्पलीफायर चरण में कैविट का उल्लेख उच्च अपव्यय है। तो मेरे प्रश्न के लिए दो सहायक:
  5. क्या एक अखंड वर्ग बी एम्पलीफायर आईसी है जो वांछित आवृत्ति रेंज (20KHz से 135KHz, आरी की लहर पर छोड़ देना) और बिजली की आवश्यकताओं (50 वाट अधिकतम) को कवर कर सकता है?
  6. ट्रांसड्यूसर को अपेक्षित बिजली वितरण के प्रतिशत के रूप में इस तरह के वर्ग बी स्टेज पर गर्मी लंपटता की सीमा क्या है?
  7. कक्षा डी एम्पलीफायरों, अखंड या OEM के बारे में नया : उन्हें उचित THD के साथ 100-135KHz साइन लहर का समर्थन करने के लिए 800KHz या उच्चतर के क्रम की स्विचिंग आवृत्तियों का उपयोग करने की आवश्यकता होगी। 5% विरूपण आवश्यकता के लिए, स्विचिंग आवृत्ति भी अधिक होनी चाहिए। ऐसे उच्च स्विचिंग आवृत्ति क्लास डी पावर एम्पलीफायरों का अस्तित्व नहीं लगता है।

अच्छा सवाल है, मैं इस सवाल के जवाब का इंतजार कर रहा हूं। +1।
स्टैंडर्ड सैंडुन

समाधान की सादगी और संचरित तरंग की सटीकता के बीच व्यापार है। आपका आवेदन क्या है? क्या यह एक डिवाइस मेट्रोलॉजी समस्या है या एक अल्ट्रासाउंड समस्या जिसे आप हल करने की कोशिश कर रहे हैं?
एआरएफ

एप्लिकेशन एक प्रयोगशाला-स्थिति नैदानिक ​​उपकरण है: तरंग की शुद्धता महत्वपूर्ण है, लेकिन महत्वपूर्ण नहीं है - इसलिए 5-10% विरूपण स्वीकार्य है।
अनिंद घोष

सुनिश्चित नहीं हैं कि ये आपके लिए काम करेंगे, लेकिन बहुत कम लागत; piezodrive.com/modules.html#pdu100b

यहाँ एक अंग पर बाहर जा रहा है, क्या किसी ने वैक्यूम ट्यूब तकनीक पर विचार किया है, संभवतः एक घर का काढ़ा संस्करण प्राप्य हो सकता है?

जवाबों:


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एपेक्स द्वारा बनाए गए इन रैखिक एम्पलीफायरों का प्रयास करें । वे विशेष रूप से अल्ट्रासाउंड बीमारियों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें


डेटशीट लिंक कृपया?
अनिंदो घोष

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कोई पार्ट नंबर और डेड लिंक नहीं ...
Drew

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कई अल्ट्रावोनिक्स अनुप्रयोगों में आपको वास्तव में माध्यम से पर्याप्त ध्वनिक शक्ति प्रदान करने के लिए 100 वी से अधिक के संभावित अंतर के साथ काम करने की आवश्यकता होगी। यह काफी कम प्रतिबाधा के कारण होता है जो ट्रांसड्यूसर विद्युत रूप से मौजूद होता है। एक सेट ध्वनिक दबाव प्राप्त करने के लिए आपको कितना वोल्टेज की आवश्यकता होती है, यह भविष्यवाणी करना असंभव है, क्योंकि स्थानांतरण कार्य गैर-तुच्छ हैं।

कई अल्ट्रासाउंड अनुप्रयोग उत्तेजना तरंग के साथ बहुत चिंतित नहीं हैं। यही कारण है कि कई पावर एम्पलीफायर चरण बहुत सरल पुश-पुल कॉन्फ़िगरेशन हैं जो एक स्क्वायर वेव आउटपुट देते हैं। उनका लाभ दो गुना है:

  1. उन्हें लो-वोल्टेज सिग्नल जनरेशन सर्किट से आसानी से चलाया जा सकता है, और
  2. वे स्विचिंग तत्वों में बहुत कम शक्ति को विघटित करते हैं जो एक सामान्य डिजाइन बाधा है। (इस तथ्य के कारण कि अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर काफी संकीर्ण-बैंड हैं, ऊर्जा का अपव्यय केबल और ट्रांसड्यूसर में स्थानांतरित हो जाता है। अक्सर ट्रांसड्यूसर को ठंडा करना बहुत आसान होता है।)

उन स्थितियों में जहां सिग्नल वेवफॉर्म महत्वपूर्ण है, अतीत में मुझे जो पावर एम्पलीफायर चरणों का सामना करना पड़ा, वे आम तौर पर उच्च वोल्टेज रेल से खिलाए गए क्रॉसओवर विरूपण से बचने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ वर्ग बी पुश-पुल कॉन्फ़िगरेशन थे। यह मुझे लगता है कि यह आपकी स्थिति में जाने का तरीका होगा। ध्यान दें: आपके स्विचिंग तत्वों में गैर-नगण्य शक्ति का प्रसार होगा।


धन्यवाद ... क्या आपके पास OEM वर्ग B amp मॉड्यूल पर कोई सुझाव होगा जो 20KHz को 135KHz रेंज में कवर करेगा? मैं समझता हूं कि एम्पलीफायर चरण में गर्मी का एक बहुत ही अपव्यय होगा - मेरा मानना ​​है कि स्विचिंग चरण जिसे आप संदर्भित करते हैं। क्या यह एक सुरक्षित धारणा है कि यह अपव्यय वांछित उत्पादन शक्ति का सबसे खराब 15% से 30% होगा? या मैं इस पर मेरा गणित सब गलत है?
अनिंदो घोष

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मुझे लगता है कि Piezo Systems EPA-104-115 कम लागत के मानदंडों को छोड़कर आपके सभी मानदंडों को फिट करता है। इसकी कीमत $ 2,639 है।

ए.ए. लैब सिस्टम ए-301HS भी फिट और सस्ते के रूप में आप मिल जाएगा के रूप में शायद हो सकता है। मैंने $ 975 के लिए eBay पर एक देखा।

मेरी खोज में और अधिक सस्ती चीज़ों को खोजना piezo driverया piezo linear amplifierबंद करना नहीं है, लेकिन खुद को दोबारा जांचने के लिए स्वतंत्र महसूस करें।

आप एक लैब द्वारा लिखे गए इस पेपर को भी पढ़ना चाह सकते हैं, जिसने उनके पीजो एक्टुएटर्स के लिए कम खर्चीला ड्राइवर बनाया। दुर्भाग्य से उनका ड्राइवर 1kHz रेंज में है, लेकिन वे कुछ तरीकों का सुझाव देकर समाप्त होते हैं जो kHz को प्राप्त कर सकते हैं। दूसरी ओर, वे कहते हैं कि वे निश्चित नहीं हैं कि उन हिस्सों को कहां से प्राप्त किया जाए जो उच्च आवृत्तियों को संभाल सकते हैं, लेकिन यह समझने में मददगार हो सकता है कि क्या उच्च आवृत्तियों को कठिन बनाता है और कुछ दृढ़ता के साथ समाधान की ओर ले जा सकता है।


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सबसे पहले, हाँ, आपको 20 (में 250W ड्राइव करने के लिए 100V चोटी (70.7V RMS) के आदेश पर वोल्टेज की आवश्यकता होगी।

आप खरीद सकते हैं OEM पावर एम्पलीफायर मॉड्यूल जो आपके द्वारा रुचि रखने वाली शक्ति और आवृत्ति रेंज को कवर करते हैं; यह संभवतः कम डिजाइन जोखिम वाले प्रोटोटाइप को जल्दी से संचालित करने के मामले में आपका सबसे अच्छा दांव है। यह उत्पादन के लिए जाने का रास्ता भी हो सकता है। एक इकाई का चयन करना सुनिश्चित करें जो कैपेसिटिव लोड से निपट सकती है।

यहाँ एक उदाहरण है। दिलचस्प बात यह है कि मुझे लगता है कि इन दिनों ऑडियो पावर एम्पलीफायर मॉड्यूल लगभग विशेष रूप से क्लास-डी हैं, जिसमें बैंडविथ 10 kHz तक सीमित है। जब मैंने आखिरी बार इन कुछ वर्षों में देखा था, तो वे क्लास-एबी थे और 100 kHz के बैंडविद थे। अपने खोज शब्दों में "पीजो" या "अल्ट्रासोनिक" शामिल करना सुनिश्चित करें।


धन्यवाद ... यदि आप मुझे कुछ ओईएम पावर एम्पलीफायरों पर इंगित कर सकते हैं जो उद्देश्य की पूर्ति कर सकते हैं, या यहां तक ​​कि एक साइट जिसे मैं देख सकता था, तो वह कम से कम प्रोटोटाइप चरण के लिए अच्छी तरह से काम करेगी। इस चरण के लिए, यहां तक ​​कि 50 से 100 वाट बिजली उत्पादन भी अच्छा काम करेगा।
अंडो घोष

लिंक किए गए उदाहरण डिवाइस में 3.5KHz की एक कथित बैंडविड्थ है, जो दुर्भाग्य से मेरे प्रश्न की आवश्यकताओं के करीब नहीं है। PI में मेरी फ़्रीक्वेंसी रेंज के लिए कोई भी प्रसाद नहीं है, लेकिन वे यह समझाने के लिए पर्याप्त थे कि क्लास डी को खोजने की संभावना नहीं होगी जो कि लगभग 30KHz साइन से परे उपयोग करने योग्य है, वह भी भारी विरूपण के साथ, क्योंकि वे आमतौर पर 100KHz स्विचिंग आवृत्ति का उपयोग करते हैं, और Nyquist खेल में आता है। मेरे सवाल में इस खोज का संपादन।
अनिन्डो घोष

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मैं देखूंगा कि एक मानक पीजो या पीजो समग्र ट्रांसड्यूसर में शायद 20% या तो बैंडविड्थ है (संभवतः ट्यूनिंग के लिए एक काफी कट्टर मिलान नेटवर्क के साथ एक ऑक्टेव), एक कारण है कि हर कोई वर्ग तरंग ड्राइव करता है, और यह है कि ट्रांसड्यूसर बस इतना पर्याप्त बैंडविड्थ नहीं है कि किसी अन्य चीज को फिर से साइन वेव करें, यह वस्तुतः मायने नहीं रखता है कि ड्राइव वेवफॉर्म क्या है ट्रांसड्यूसर इसे साइन वेव में बंद कर देगा ...।

आगे भी उस बैंडविड्थ के भीतर समूह की देरी व्यापक रूप से भिन्न होती है, इस बात के लिए कि पानी में एक यथोचित वर्ग बहु चक्र नाड़ी डालना भी काफी मुश्किल है, पॉल डौस्ट इसका इस्तेमाल पार्टी ट्रिक डेमो के रूप में करते थे (जैसा कि साइन लहरों के एक वर्ग फट में) )।

मेरा सुझाव है कि आप जो कुछ भी करते हैं, एम्पलीफायर आउटपुट के साथ श्रृंखला में एक मामूली (कुछ ओम या तो) शक्ति अवरोधक चरण मार्जिन की मदद करने के लिए एक अच्छा विचार होगा।

वहाँ ऑडियो amps क्या आप चाहते हैं, लेकिन सस्ते होगा? इतना नहीं है, और जैसा कि मैं कहता हूं कि एक एच ब्रिज आपको ट्रांसड्यूसर की सीमाओं के कारण वास्तव में आपकी आवश्यकता है (उपलब्ध बैंडविड्थ के भीतर अपवाद कई टन है जहां इंटरमॉड एक मुद्दा हो सकता है)।

GaN के साथ कक्षा डी एक विकल्प हो सकता है लेकिन किसी के पास वास्तव में अभी तक उत्पाद नहीं है।

सादर, डैन।

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