Conducción de transductores ultrasónicos de 50W-250W con seno: ¿Algún IC de amplificador de potencia monolítico de Clase B de 135KHz?

Mi proyecto necesita impulsar un transductor piezoeléctrico ultrasónico de potencia media desde un generador de barrido de onda sinusoidal ( diente de sierra ) que barre +/- 2% de la frecuencia resonante del transductor.

La pregunta: ¿Cuáles son mis opciones más sencillas para controlar estos transductores a partir de una señal con forma generada por DDS, con una distorsión razonablemente baja (5-10 %)?

1. Use un amplificador de potencia IC de un riel de voltaje más alto, con mucho disipador de calor, para impulsar directamente el transductor
2. Use un amplificador de potencia IC, luego (?) una etapa de amplificación de corriente de transistor, luego un transformador elevador apropiado (necesita ayuda para identificar) para impulsar el transductor
3. Use algún tipo de (necesita ayuda para identificar) IC de amplificador de alta potencia de clase D que no necesitaría mucho disipador de calor ( Editar: no es una solución, consulte la Nota 7 ).
4. Alguna otra opción completamente
5. Editar: de la sugerencia a continuación Identifique un módulo de amplificador OEM listo para usar que cumpla con los parámetros y restricciones.

ACTUALIZACIÓN: [15 de octubre de 2012] La opción 5 anterior parece la mejor respuesta, si se pudiera señalar uno o dos módulos OEM adecuados; hasta ahora no se encontró ninguno en mi investigación. Por lo tanto, deja la pregunta abierta.

La generación de la forma de onda de barrido es a través de un DDS IC, AD9850, Hoja de datos aquí: AD9850 CMOS 125 MHz Complete DDS Synthesizer

Uno de los transductores disponibles para mí: 5938D-25LBPZT-4 ( Transductores ultrasónicos Langevin )

• Frecuencia de resonancia: 25 KHz
• Impedancia resonante: 10-20 ohmios
• Capacitancia: 5400 pf +/-10%
• Potencia de entrada: 60W
• Hoja de datos: ¡Ojalá pudiera encontrar uno!

El transductor cambiaría caso por caso, de 20 KHz a 135 KHz, cada uno en el rango de 50-250 vatios, similar en diseño al anterior.

Los diseños de controladores que he visto para estos transductores generalmente usan conmutación, es decir, ondas cuadradas para impulsarlos, impulsados ​​por MOSFET, ¡con Vpp 100v en algunos casos! ( ¿Estos dispositivos necesitan ese tipo de voltaje? Editar: Evidentemente)

Algunos controladores usan filtros sintonizados para dar forma a la forma de onda a un seno o una aproximación del mismo.

Desafortunadamente, esto no funciona para mis propósitos: el proyecto es un dispositivo único que primero detectaría las frecuencias resonantes de un transductor adjunto en el rango completo de 20-135 KHz, luego barrería cada frecuencia resonante con primero una onda sinusoidal, ( Editar: Eliminando este requisito como inviable: luego una señal de diente de sierra, ) a una salida de potencia específica, generalmente alrededor de la mitad de la potencia nominal del transductor.

Entonces, lo que busco es la sabiduría de esta comunidad al sugerir un enfoque compatible con prototipos adecuado para llevar esas formas de onda DDS al transductor. ¡Gracias a todos!

Se agregaron algunas notas basadas en los comentarios y las respuestas recibidas:

1. La precisión de la forma de onda no es supercrítica, una distorsión del 5 % es muy aceptable. Los problemas térmicos y el desperdicio de energía a través de la disipación en la etapa del amplificador son preocupaciones mayores. El costo es una preocupación clave, al menos hasta más allá de la etapa de prototipo.
2. Se ha sugerido que los módulos amplificadores OEM prefabricados que se ajustan a los requisitos podrían ser mi mejor opción. Si bien eso es atractivo, todavía espero alternativas además de las opciones que propuse en mi pregunta y un examen de las mismas, por lo que aún no marqué la respuesta como aceptada.
3. Aún no se ha encontrado ningún módulo OEM en línea que cubra un rango de frecuencia de 20 KHz a 135 KHz, incluso para una salida de 50 vatios. El sugerido en una respuesta está diseñado para 3.5KHz y su frecuencia de conmutación es de 100KHz. ( Eliminó este requisito: Además, ¿no requeriría un ancho de banda mucho más alto que eso, para manejar una onda de diente de sierra incluso con una precisión superficial? Es posible que tenga que omitir el requisito de diente de sierra y restringir mi pregunta a ondas sinusoidales, si el diente de sierra u otro Los encuestados consideran que la entrega de forma de onda arbitraria es inalcanzable a un costo razonable ) .
4. El nuevo enfoque sugerido es una Clase B con retroalimentación. La advertencia mencionada es una alta disipación en esta etapa de amplificación. Así que dos adjuntos a mi pregunta:
5. ¿Existe un circuito integrado de amplificador de clase B monolítico que pueda cubrir el rango de frecuencia deseado (20 KHz a 135 KHz, renunciando a la onda de diente de sierra) y los requisitos de potencia (50 vatios máx.)?
6. ¿Cuál es el rango de disipación de calor esperado en tal etapa de clase B, como porcentaje de la entrega de energía esperada al transductor?
7. Nuevo sobre los amplificadores de Clase D, monolíticos u OEM: necesitarían usar frecuencias de conmutación del orden de 800 KHz o más, para admitir una onda sinusoidal de 100-135 KHz con un THD razonable. Para un requisito de distorsión del 5%, la frecuencia de conmutación debe ser aún mayor. Tales amplificadores de potencia de clase D de alta frecuencia de conmutación no parecen existir.