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ピエゾドライバ FAQ
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ピエゾ素子を駆動する電源は、一般に使われている安定化電源とどこが違うのですか？ |
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ＰＺＴ（チタン酸ジリコン酸鉛）系セラミックスの駆動条件として容量性負荷は、抵抗負荷と異なり昇圧するとき充電電流が流れ、降圧するときは、逆に放電電流が流れます。従って、吐き出しと吸い込みの能力を持った出力回路が必要です。他に電源といえども、外部入力で出力を制御する機能が要求されます。
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ピエゾ素子を位置決めに使用するとき、駆動電圧の雑音や安定度が位置決め精度に関係するとしたら、どの程度ですか？ |
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出力安定度は、例としてフルスパン100μｍの変位量を出すことのできるピエゾ素子を用いて0.1μｍの精度の安定を保つためには、供給電圧源は1/1000の安定性が必要です。弊社のピエゾドライバは１ｘ１０−４(1/10000)の安定性と雑音レベル10mＶp-p以下に保たれています。
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交流周波数でピエゾ素子を振動させるとき、応答周波数と振幅の関係はドライバの性能で決まるのですか？ |
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はい、一般的にピエゾ素子を大振幅で高速応答させるためには、ドライバに大きな電源供給能力が必要になります。応答周波数・振幅はドライバの能力で決まります。
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正弦波で大振幅駆動するとき、ドライバの出力電力はどのように考えれば良いのですか？ |
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容量性負荷に供給可能な、最大出力振幅と周波数特性の関係は、容量性負荷の示すリアクタンス［ＸＣ］＝１／ωＣによって決まり、流れる電流は
周波数に比例して増加するため、最大電流［Ｉｐ］は動作する過電流保護回路により制約をうけます。正弦波の場合、最大出力振幅［Ｖｐ］は、［Ｖｐ］＝［Ｉｐ］／ωＣ となります。
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急峻なステップ電圧でピエゾ素子を駆動するとき、ドライバは大きなピーク電流に耐える性能が必要になると思いますが、具体的に説明してください。 |
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ピエゾ電源としては、急峻なパルス波形による駆動にも充分に耐えなければなりません。ステップ電圧に対して、その変位電圧を［Ｖ］とするとピーク電流［Ｉ］はＩ＝Ｖ／Ｒ となります。（但し Ｒは電源内部インピーダンス）仮に、10Ωの出力インピーダンスを持つ電源から、10Ｖのステップ電圧をピエゾ素子に与えると、１Ａのピーク電流が流れることになります。
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STM のような微少変位を制御するループに、ピエゾ素子とドライバが入るとき、ドライバの性能（安定度や雑音）はどの程度まで可能ですか？ |
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出力安定度は、１ｘ１０−４／AC±10V(対ＡＣ変動）及び１時間通電後１ｘ１０−４／Ｈ （対時間変動） 以内の安定性と、リップル雑音は出力点で１m
Ｖp-p 以下の性能まで可能です。
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単出力と両極性出力のドライバは性能に違いがありますか？ |
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吸い込み、吐き出しの基本動作は、単出力でも両極性出力でも同じ形式を用いています。従って性能上の相違はなく、保護回路も両極性に対応した過電流保護を行います。
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同じにいくつかの（多チャンネル）
ピエゾ素子を駆動するとき、多チャンネル型ドラ
イバの性能に制約がありますか？ |
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ありません。各チャンネルが同時動作可能な容量の電源を装備しているため同時使用が可能です。各チャンネル共に過電流保護回路等を含め完全に独立しています。
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取り扱い上で、電圧を出した状態でピエゾ素子を接続すると、負荷が短絡された状
態になり大電流が流れてドライバが故障することはないですか？ |
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ありません。過電流を検出して保護回路が働きます。短絡状態では、過電流が電源から流出したり、流入することになり、故障の原因になります。このため、弊社のピエゾ電源には、超高速遮断特性を持った保護回路が備えられていて、電源及びピエゾ素子の保護を行います。
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保護回路はどのような状態に対応していますか？ |
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直流あるいは正弦波等の平均過電流に対して動作します。また、パルス
状の過電流に対しては、マイクロ秒の速さで出力を遮断し素子の保護を
行います。
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