Controlador de puente H de colector común: ¿hay alguna manera de hacer esto con MOSFET? El voltaje de la puerta parece demasiado alto

El costo de las piezas es una cosa, pero el costo de propiedad (por año) es un asunto diferente cuando se considera la cantidad de calor generado por el emisor o los seguidores de la fuente: se le factura por este calor de una forma u otra, por lo que vale la pena considerar pagar unos pocos más GBP para ahorrar dinero a largo plazo.

Si no va a utilizar PWM, es decir, encender y apagar rápidamente los motores, entonces un circuito de relé de inversión y un interruptor de encendido/apagado parece que podría ser una opción económica. Relé inversor: -

Este es un diagrama básico que muestra solo los contactos del relé (tipo DPDT). El motor de CC generará una fuerza contraelectromotriz cuando los contactos cambien de posición, por lo que podría usar un condensador amortiguador de 100 nF en todo el motor; esto asegurará que los contactos estén protegidos contra arcos excesivos.

Para realizar la función de "parada", simplemente use un MOSFET de canal N en la alimentación negativa de la fuente de alimentación del motor: -

Lo anterior muestra una conexión directa al motor, pero creo que comprenderá que alimenta el relé de inversión que luego alimenta el motor.

Incluso puede implementar una forma de control de regulación de inversión utilizando el mosfet de canal N y algún PWM de frecuencia moderada si lo desea.

Lo que necesita usar se llama MOSFET de "nivel lógico". Por lo general, tienen un voltaje de umbral de puerta de menos de 5 V CC. Esto es lo que uso más comúnmente para controlar circuitos LED simples directamente desde un pin MCU, pero también es la forma en que funcionan muchos chips de controladores de motores modernos en el interior.

Llene un puente H completo, necesitará al menos 4 MOSFET: 2 canales N para los lados bajos y 2 canales P para los lados altos. El problema con eso es mantener los controladores del lado ALTO encendidos y apagados completamente desde un pin MCU sin la necesidad de muchos componentes externos.

Aquí está el H-Bridge básico. Tenga en cuenta que NO he incluido ningún tipo de diodos de seguridad, que USTED NECESITA, ni hay condensadores a granel. El riel superior es la batería, el inferior está molido.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tenga en cuenta que los MOSFET son dispositivos controlados por voltaje, por lo tanto, debería poder controlarlos desde una fuente de voltaje sin preocuparse por el flujo de corriente. Puede volverse elegante e intentar limitar el voltaje visto en cualquier puerta para controlar directamente el flujo de corriente a través de los FET, pero es más común saturar los FET para obtener el flujo de corriente máximo y luego controlar la velocidad usando PWM. Usando MOSFET de nivel lógico, puede hacer esto directamente desde la puerta MCU.

• Motor CW: A-0, B-1, C-0, D-1
• Motor CCW: A-1, B-0, C-1, D-0
• Sin motor: A-1, B-1, C-0, D-0
• Freno de motor: A-0, B-0, C-0, D-0 O A-1, B-1, C-1, D-1

A partir de aquí, puede conectar CA y BD de forma segura para evitar la posibilidad de un cortocircuito de la batería a tierra. Es probable que algunas personas también sugieran una resistencia entre el pin MCU y las puertas FET, solo por seguridad. Algunas personas incluso usan optoacoplamiento para un aislamiento completo. Dudo que estés buscando algo así de elegante.

El problema es que no puede suministrar suficiente voltaje desde un pin MCU para apagar completamente los MOSFET del canal P a menos que la batería del motor no supere (y realmente deba ser inferior) el voltaje MCU, que es 5V o 3.3 V si está utilizando Arduino.

En ese caso, podemos agregar un segundo par de MOSFET de canal N para ayudar a impulsar los MOSFET de canal P del lado ALTO de esta manera:

^{simular este circuito}

Ahora, M5 y M6 sirven para tirar de las puertas en M3 y M4 BAJO, o dejar que floten ALTO. Esto cambia un poco el control...

• Motor CW: A-1, B-0, C-0, D-1
• Motor CCW: A-0, B-1, C-1, D-0
• Sin motor: A-0, B-0, C-0, D-0
• Freno de motor: A-1, B-1, C-0, D-0 O A-0, B-0, C-1, D-1

Tenga en cuenta que ahora, si quisiera cruzar las líneas de conexión, sería AD y BC; sin embargo, esto significa que pierde la capacidad de frenar eléctricamente el motor y aún no protege contra cortocircuitos en el suministro y la tierra.

Hay otras formas de hacerlo, pero esta es una forma bastante común y simple que no requiere muchas partes externas (como bombas de carga). Por otra parte, sería mejor que encontrara un IC de controlador de motor que pudiera manejar el voltaje y la corriente de su (s) motor (es); probablemente será mucho más eficiente que cualquier cosa que construya con transistores por su cuenta.