Conductor de medio puente H

Estoy trabajando en un proyecto para controlar los espejos laterales eléctricos en un automóvil, con características como TildDown, que inclina parte del espejo hacia abajo para ayudar a estacionar. El circuito es bastante simple, pero tengo algunas dificultades para encender los motores de los espejos eléctricos con mi microcontrolador.

Debe ser un tipo de circuito Half H-Bridge para alimentar los motores porque cada pin del motor necesita tres estados: VCC (+12V), GND y alta impedancia (abierto). En ese caso, tengo dos salidas del microcontrolador para cada pin del motor, una para alternar entre el Mosfet alto y bajo y la otra para actuar como una habilitación para el medio H-Bridge, así que cuando está en '0 Ninguno de los Mosfets se activa y el motor no se enciende, no mide el voltaje de su otro pin.

Esquema de aplicación del controlador de medio puente H

Entonces necesito un controlador, que acepte una entrada de 5V y una salida de alrededor de 12V, para conectar mi microcontrolador al Half H-Bridge, con la siguiente tabla de verdad:

![Tabla de verdad del controlador

He visto algunos circuitos integrados de controlador de medio puente H, como el IR2104, pero parece que están indicados para la aplicación PWM, lo cual no es el caso. Quisiera saber si existe un controlador similar al que busco o si existe alguna otra solución al problema. Sé que puede parecer confuso por qué no puede ser un simple mosfet activando el motor con VCC y GND, es porque el motor del espejo eléctrico tiene un cable común y necesito controlar cada uno individualmente, entonces necesito la fase pin del motor que no quiero mover para que sea de alta impedancia mientras que el pin de fase del otro motor está en GND, por ejemplo (que es exactamente lo que hace el interruptor de los espejos eléctricos en el circuito del automóvil para controlar cada espejo individualmente).

¡Gracias de antemano y perdón por el mal inglés!

ACTUALIZAR

Debido a todos los consejos recibidos, creo que finalmente tengo un circuito que funciona. Como puede ver en la imagen esquemática, la salida tiene las tres etapas: VCC, cuando la entrada que está conectada a Q3 (que será una salida del microcontrolador) está en +5V; GND, cuando la entrada conectada a la puerta de Q1 (también una salida del microcontrolador) se eleva o cuando la salida del optoacoplador se eleva (controlado directamente por el interruptor del espejo de potencia, lo que permite que el pin del espejo sea GND en ajustes manuales); y lo más importante, si ninguna de estas señales se eleva, el pin del motor flota y no conducirá. También he agregado el Q4 bipolar, que apaga completamente el Mosfet Q1 cuando la señal del lado alto está encendida, no mide el valor de las otras señales, evitando que ambos Mosfet se activen al mismo tiempo, provocando un cortocircuito en el suministro de +12V.

Controlador Mosfet de tres etapas

Probé el circuito en un protoboard y funcionó perfectamente, también drena casi toda la corriente de las señales digitales (alrededor de 10mA, lo cual es bueno para las salidas Atmega328p). Estoy planeando usar componentes smd en el proyecto final (paquete SOT23): para el bipolar estoy usando BC817, y para los mosfets estoy usando SI2319DDS y PMV55ENEAR, canal p y n respectivamente. Miré las hojas de datos del Mosfet y parecen ser apropiadas debido a su bajo RDSon y su alta corriente de identificación. Solo me preocupa el ruido electromagnético eventual en el automóvil que puede desencadenar los Mosfets no deseados debido al bajo umbral de VGS.

Si alguien sabe algún problema que pueda tener debido al diseño del circuito o debido a estos componentes en el entorno automotriz, hágamelo saber. ¡Gracias por toda la ayuda!

Por lo general, cualquier controlador diseñado para manejar 2 N FET requiere PWM, porque el circuito interno requiere que el FET del lado bajo esté encendido ocasionalmente para cargar lo que se llama un circuito de arranque para impulsar el lado alto. si solo desea poder dejar el lado alto continuamente, considere un diseño que use un P FET.

Respuestas (2)

Su circuito no funcionará porque no ha tenido en cuenta el hecho de que los MOSFET están controlados por la DIFERENCIA de voltaje entre sus pines de puerta y fuente. El voltaje que está aplicando a la puerta es relativo a tierra, por lo que si el pin de la fuente también está conectado a tierra, entonces no tiene problemas ya que el voltaje que está tratando de aplicar a la puerta es relativo a tierra, y el voltaje que le importa al MOSFET about (el voltaje de la fuente de la puerta) se ha forzado a ser relativo a tierra (como con Q2 y Q3).

Pero este no es el caso con Q1 y Q4. Suponga que Q1 o Q4 realmente se encendieron correctamente y la corriente fluye a través de la carga. Se desarrolla una caída de voltaje en la carga con un extremo de la carga conectado a tierra (a través de Q2 o Q3). Entonces, ¿qué sucede con el voltaje del pin fuente de Q1 o Q4 en relación con la tierra? ¿Cómo afecta esto a la diferencia de voltaje entre la puerta y la fuente? ¿Y qué sucede si está aplicando un voltaje de compuerta relativo a tierra, pero el voltaje del pin de fuente relativo a tierra ya no está en tierra?

Intente pensarlo detenidamente y vea si comprende por qué Q1 o Q4 nunca pueden encenderse por completo o correctamente. Si está atascado, consulte aquí: ¿ Por qué elegir un PMOS sobre un NMOS o viceversa?

Piense en algo así como un seguidor fuente.

O piense en un relé electromecánico. Tiene dos pines de bobina para control y dos pines de contacto para el flujo de energía principal. Nunca aplicarías una señal a uno de los pines de la bobina mientras ignoras el otro pin de la bobina y esperas que funcione, ¿verdad?

Un transistor es lo mismo, excepto que uno de los pines de la bobina y uno de los pines de contacto primario están fusionados (el pin de fuente en un MOSFET es un poco como una versión fusionada de un pin de bobina de relé y un pin de contacto). Eso significa que no puede aplicar un voltaje a la puerta y esperar que funcione sin tener en cuenta la relación con el pin de la fuente. Eso es más o menos lo que estás haciendo aquí.

A diferencia de un relé, dado que un control y un pin de flujo de corriente primario están fusionados en un transistor, significa que cualquier carga conectada al pin de origen puede influir en los requisitos de la señal de control, por lo que los requisitos de su controlador de compuerta pueden ser más complicados.

Por lo tanto, necesita un controlador de compuerta que admita un capacitor de arranque y un diodo, utilícelo con un capacitor de arranque, o sustituya el capacitor/diodo de arranque con un regulador aislado que flote (más caro pero se requiere para permitir el 100% del ciclo de trabajo desde el arranque). Los capacitores requieren que Q1 y Q4 se apaguen periódicamente y que Q2 y Q3 se enciendan periódicamente para actualizar la carga en el capacitor boostrap (esto proporciona una conexión que conecta el capacitor bootstrap entre GND y la fuente de alimentación para recargarlo). El último párrafo probablemente no tenga mucho sentido para usted hasta que vaya y encuentre un IC de controlador de compuerta de lado alto y mire el esquema.

¡Creo que lo tengo! Gracias a su explicación, me di cuenta de que un Mosfet de canal P (para Q1 y Q4) es mucho más apropiado para el uso en este caso. A pesar de eso, todavía sería bueno tener algún tipo de controlador para, en primer lugar, poner alrededor de 12V en ambas puertas Mosfets con solo entradas lógicas de 5V y también para evitar activar ambos Mosfets al mismo tiempo (si aplica GND y VCC en las puertas del canal P y del canal N respectivamente) lo que provocaría un cortocircuito en el suministro de 12V.
@Roga Bueno, un PMOS lo hace un poco más fácil. Sin embargo, el NMOS es más eficiente y está más disponible. Si usa un PMOS de esta manera, preste atención al voltaje máximo de fuente de puerta. tiene que ser al menos tan alto como su Vmotor si planea tirar de la puerta hasta el suelo para encenderlo (que es lo más simple). Si Vgsmax no es lo suficientemente alto, entonces necesita un circuito adicional y también podría usar NMOS con una unidad de lado alto en ese punto. Desea un controlador de puerta independientemente de si planea usar PWM para que los transistores puedan encenderse y apagarse lo suficientemente rápido.
Hay muy pocos controladores que accionen en el lado alto de un NFET en modo siempre activo. O tienen una bomba de carga incorporada, o debe suministrarles un voltaje más alto desde su propio convertidor elevador (que no necesita suministrar mucha corriente). Sin embargo, creo que haría este trabajo con PFET en el lado alto.

Respuesta a la actualización:

Debería estar bien con EMI activando la puerta. Siempre puede disminuir las resistencias de tracción de la puerta a 10K o incluso a 5K. O agregue un pequeño capacitor entre la fuente de la puerta para aumentar artificialmente la capacitancia de la puerta, de modo que se necesite más EMI para activar la puerta. Esto funciona porque la velocidad de conmutación más lenta no es una preocupación aquí, ya que no está utilizando PWM a alta frecuencia, por lo que la conmutación ocurre con poca frecuencia, por lo que el calor adicional de la conmutación lenta es menor.