Ingenieria

Puente H

Un Puente H o Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.

Estructura de un puente H (marcado en rojo).

Los 2estados básicos del circuito
El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánicos o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 (ver primera figura) están cerrados (y S2 y S3 abiertos) se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 (ycerrando S2 y S3), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor.
Con la nomenclatura que estamos usando, los interruptores S1 y S2 nunca podrán estar cerrados al mismo tiempo, porque esto cortocircuitaría la fuente de tensión. Lo mismo sucede con S3 y S4.
Aplicaciones
Como hemos dicho el puente H se usa para invertir el giro de un motor, pero también puede usarse parafrenarlo (de manera brusca), al hacer un corto entre las bornes del motor, o incluso puede usarse para permitir que el motor frene bajo su propia inercia, cuando desconectamos el motor de la fuente que lo alimenta. En el siguiente cuadro se resumen las diferentes acciones.

S1 | S2 | S3 | S4 | Resultado |
1 | 0 | 0 | 1 | El motor gira en avance |
0 | 1 | 1 | 0 | El motor gira en retroceso |0 | 0 | 0 | 0 | El motor se detiene bajo su inercia |
1 | 0 | 1 | 0 | El motor frena (fast-stop) |
(S1-4 referidos a los diagramas)
Montaje
Lo más habitual en este tipo de circuitos es emplear interruptores de estado sólido (como Transistores), puesto que sus tiempos de vida y frecuencias de conmutación son mucho más altos. En convertidores de potencia es impensable usar interruptoresmecánicos, dado su bajo número de conmutaciones de vida útil y las altas frecuencias que se suelen emplear.
Además los interruptores se acompañan de diodos (conectados a ellos en paralelo) que permitan a las corrientes circular en sentido inverso al previsto cada vez que se conmute la tensión, puesto que el motor está compuesto por bobinados que durante breves períodos de tiempo se opondrán a que lacorriente varíe.

Puente H (con transistores NPN y PNP)

Este es un puente H que usa transistores bipolares. Un puente H es un arreglo de transistores que permite un pleno control del circuito sobre un motor eléctrico estándar de C.C. Es decir, con un puente H un microcontrolador, una poco de lógica, o un transmisor de radio con su receptor se ordena electrónicamente al motor que vaya adelante,al revés o que frene. Este H-puente puede funcionar desde una fuente de energía desde hasta sólo dos casi-agotadas baterías AAA' (2.2V) hasta una batería fresca 9V (9.6V). Los transistores son los populares (2N3904/2N3906 contra 2N2222A/2N2907A) usando un motor común pequeño.

Q2, Q4 son transistores PNP y conectan el motor con +2.2V con +9.6 V (terminal positivo de la batería). Los resistoresR1-R4 evitan que demasiada corriente pase a través de la base (etiquetada B) del transistor. El valor del resistor de 1K (1000 ohmios) fue elegido para proporcionar bastante corriente para saturar el transistor.
Una resistencia más alta consumiría menos energía, pero haría al motor recibir menos energía. Los diodos D1-D4 proporcionan una trayectoria segura para que la energía del motor seadispersada o vuelta a la batería cuando se ordena al motor que arranque o pare desviando los transistores. M1 es un motor continuo (C.C.). Éstos son muy comunes se pueden encontrar en juguetes descartados. El motor debe tener solamente dos terminales.

En muchos circuitos de puente H no traen estos diodos, sin los diodos, un impulso de voltaje del motor puede pasar a través de los transistores...