Puente h con mosfet

Puente H con Mosfet



Jose Mauricio Peña Wilches

Universidad de Pamplona Facultad de Ingenierías y Arquitectura Departamento de Eléctrica, Electrónica, Sistemas y Telecomunicaciones Programa de Ingeniería Electrónica Asignatura Electrónica de Potencia 2011

INTRODUCCION Hacer girar los motores impulsores de mecanismos como robots, máquinas herramientas (CNC) o cualquier otro sistemaelectromecánico que requiera de movimiento de piezas puede pensarse como una de las fases sencillas del desarrollo. El conocido y famoso “puente H” o “H bridge” siempre es la solución en sistemas donde el sentido de giro es una necesidad de operación. Un verdadero Puente H para controlar motores de corriente continua debe ser capaz de entregar la máxima potencia posible para una mayor eficienciaoperativa, con la menor cantidad de pérdidas de energía por temperatura y un diseño poco apropiado.

OBJETIVOS GENERAL

 Determinar cada una de las curvas características de los MOSFET, comprobando que cada constante se asemejen una de otra para el correcto diseño del puente H. ESPECIFICOS  Medir los voltajes VGS, VDS e ID para cada MOSFET tanto de canal N como de canal P.  Determinar la rDonpara cada transistor, a partir de los datos medidos.

 Realizar cada uno de los respectivos cálculos para el diseño del puente H.

PUENTE H

Un puente en H es un mecanismo que nos permitirá variar el sentido de giro a un motor de corriente continua. Estudiaremos un ejemplo basado en llaves para comprender su funcionamiento, aunque cabe aclarar que usualmente se implementan reemplazandolas llaves mediante transistores o directamente usando un circuito integrado que suelen contener uno o más puentes H completamente instrumentado con mínimos o ningún componente externo. Ejemplos con llaves

Figura 1. Puente h a través de llaves. El sistema de puente en H de ejemplo se basa en la utilización de interruptores, los cuales los permitirán pasar o cortar la corriente en un determinadosentido. Para utilizar este sencillo método necesitaremos 4 interruptores como podemos ver en la figura 1. Cada uno de estos interruptores esta numerado y puede estar en dos estados, abierto y cerrado. Cuando un interruptor está abierto no permite el paso de corriente a través de él, en cambio cuando esté cerrado si lo permitirá. Variando las posiciones de los interruptores podemos conseguir que elmotor gire en un sentido u otro, o que se quede parado al fijar los dos terminales del motor a una misma tensión. También hay que tener en cuenta que no todas las posibilidades son correctas ya que como veremos en la sección de posibles problemas, algunas posiciones crean cortocircuitos.

Figura 2. Giro del puente h en sentido horario. Como podemos observar en la figura 2, nuestro puente en Htiene los interruptores I2 e I3 abiertos mientras que I1 e I4 permanecen cerrados. Esto permite el paso de corriente entre sus dos terminales, pasando de izquierda a derecha. Gracias a este mecanismo hemos conseguido hacer girar el motor en un sentido.

Figura 3. Giro anti horario. En esta otra imagen se han invertido las posiciones de todos los interruptores, permitiendo la corriente en sentidocontrario. De esta forma variando entre estas pos posiciones podemos conseguir que el motor gire a uno u otro lado. Por último, si pusiésemos los interruptores de uno de los lados (I1, I2) cerrados y los del otro abierto (I3, I4) tendríamos los dos terminales del motor a un mismo voltaje, con lo que el motor se pararía rápidamente, más incluso que si se cortase la alimentación. A este método sele llama "Fast stop".

En la siguiente tabla se muestran las medidas de VGS, VDS e ID para cada MOSFET, variando la fuente cada 0.1V. Tabla 1. Valores medidos para IRF540. MOSFET IRF540 CANAL N VGS VDS ID VOLTAJE DE LA FUENTE VT (V) 0,005 24 0,05 0 3,5 0,114 24 0,05 0,1 3,5 0,217 24 0,05 0,2 3,5 0,293 24 0,05 0,3 3,5 0,42 24 0,05 0,4 3,5 0,544 24 0,06 0,5 3,5 0,6 24 0,06 0,6 3,5 0,766 24 0,06...