Pont en H
From Eric
La structure en "pont en H" est utilisée, par exemple, pour piloter un moteur dans les deux sens de rotation. Le schéma général est le suivant :
Sur ce schéma, des interrupteurs sont utilisés pour piloter la rotation du moteur. En général (!!!) on utilisera plutôt des relais, transistors bipolaires ou MOSFETs.
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Modes et précautions d'utilisation
Quatre signaux de commande étant utilisés, cela signifie qu'il existe 16 configurations possibles de ces signaux. Désignons les par HG (haut gauche), BG (bas gauche), HD (haut droit), BD (bas droit).
Certaines combinaisons sont interdites car elles conduisent à un court-circuit (le courant passe par les éléments de commutation sans passer par la charge). Il s'agit de toutes celles qui "ferment" simultanément les éléments hauts et bas (HG=1 et BG=1) ou (HD=1 et BD=1).
Certaines combinaisons correspondent à la commande du moteur dans un sens (HG=1 et BD=1, les autres à zéro) ou dans l'autre sens (HD=1 et BG=1, les autres à zéro).
Certaines combinaisons permettent de ralentir le moteur efficacement (c'est-à-dire) en utilisant la force contre-électromotrice du moteur en sus des frottements). Il s'agit de celles qui créés une boucle entre les deux bornes du moteurs, soit par VCC (HG=1 et HD=1, les autres à zéro) ou par la masse (BG=1 et BD=1, les autres à zéro).
Pont en H intégré
Il existe de nombreux ponts en H intégrés, tel le L298, par exemple (datasheet ici).
Ces composants intègrent les transistors de commande et les logiques de commande permettant d'éviter les situations interdites...
Diodes de roue libre
A l'exception des cas où le transistor de commande ou le pont en H intégré contient ces diodes, il est fondamental de placer des diodes de roue libre aux bornes d'une charge inductive (comme un moteur), afin de "court-circuiter" les courants induits lors de la coupure du signal de commande du moteur (en particulier quand celui-ci est commandé en PWM).
Il faut utiliser des diodes dites "rapides" (par ex. : 1N5819).
Pont en H utilisant des MOSFETs
Deux cas de figure :
- utilisation de MOSFETs canal P pour la partie haute du pont et de MOSFETs canal N pour la partie basse du pont
- utilisation de MOSFETs canal N pour les parties hautes et basses du pont.
Nous n'avons pas étudié la première solution. Généralement, la seconde prévaut.
Utilisation de MOSFETs complémentaires
(A compléter.)
Utilisation de 2 MOSFETs N
Cette deuxième solution pose le problème suivant : pour que le MOSFET commute, il faut que la tension VGS soit supérieure à un certain seuil (par ex. 10 volts).
La commande du MOSFET de la partie basse du pont ne pose pas de problème car la source est à un potentiel fixe : la masse. Si VCC (alimentation du moteur) est égale à 12V (par ex.), il suffit de porter le potentiel de la gate du transistor à VCC pour qu'il commute.
Le problème est plus compliqué pour le transistor de la partie haute du pont car sa source est à un potentiel variable ("flottant") situé entre la masse et VCC. Un solution simple consiste à utiliser des "drivers" de pont-en-H à MOSFETs canal N, tel l'IR2104, le MAX622 ou l'HIP4081.
Commande par driver IR2104
L'IR2104 est un driver pour pont en H fabriqué par International Rectifier (datasheet ici].
Le robot Trobot1 utilise cette technologie.
Commande par MAX622
(datasheet ici].
Commande par driver HIP4081
(datasheet ici].
