Un puente H es un circuito sencillo que permite controlar el sentido de giro de un motor de corriente continua. Normalmente se utiliza con un microcontrolador, como un Arduino, para enviar la señal de control a los motores.
Cuando puedas controlar dos motores para que vayan hacia delante o hacia atrás, ¡podrás construir un robot!
¿Cómo funciona el puente H?
Un motor de corriente continua gira hacia atrás o hacia delante, dependiendo de cómo se conecte el polo positivo y el negativo.
Si cierras los interruptores 1 y 4, tendrás el positivo conectado al lado izquierdo del motor y el negativo al otro lado. Y el motor comenzará a girar en una dirección.
Si en cambio cierras los interruptores 2 y 3, tienes el positivo conectado al lado derecho y el negativo al lado izquierdo. Y el motor gira en sentido contrario.
El circuito de puente en H
Puedes construir un puente H con cuatro transistores. Si no estás seguro de cómo funciona el transistor, te recomiendo que leas este artículo. Allí aprenderás que el transistor puede funcionar como un interruptor que puedes abrir y cerrar con tensión en la base.
Como el transistor puede ser un interruptor, podrás hacer que el motor gire en cualquier dirección encendiendo y apagando correctamente los cuatro transistores del circuito anterior.
Normalmente, los transistores se controlan desde un microcontrolador, como Arduino.
¿Qué transistores utilizar?
Los transistores que elijas deben:
- Manejar suficiente corriente
- Utilizar PNP (o pmos) en la parte superior
- Tener una baja caída de tensión entre el colector y el emisor
Corriente
Lo más importante es que todos los transistores puedan manejar suficiente corriente para el motor. De lo contrario, se quemarán.
Por ejemplo, si el motor consume 1 A de corriente, necesitas transistores que puedan manejar un mínimo de 1 A.
Transistores PNP (o pmos) en la parte superior
A continuación, puedes ver que se han elegido transistores PNP en la parte superior, y transistores NPN en la parte inferior.
Lo que enciende o apaga el transistor es la diferencia de tensión entre la base y el emisor.
Con los transistores PNP en la parte superior, puedes usar un voltaje más alto para VCC que el que usas para la base de los transistores.
Por ejemplo, puedes utilizar las salidas de 3,3V de un microcontrolador y 9V para Vcc.
Eso no funcionará si tienes NPNs en la parte superior ya que el emisor será 0,7V más bajo que la base. Porque eso se convierte en 3,3V – 0,7V = 2,6V en el lado positivo del motor, independientemente del voltaje VCC que elijas.
Baja caída de tensión entre el colector y el emisor
Los transistores TIP12x dan una caída de 2V del emisor al colector.
En tal configuración, terminaría con una pérdida de 4V sobre los transistores. Si Intentas conectar esto a un Arduino, utilizando su alimentación de 5V, no funciona, porque sólo queda 1V para el motor!
Básicamente, los transistores TIP son antigüedades que no deberías usar más exactamente por la enorme caída de voltaje.
Elige transistores con baja caída de tensión. Por ejemplo, BD135/BD136 o transistores MOSFET.
Diodos de protección y modo PWM
Un efecto secundario del funcionamiento de un motor es que éste también genera energía eléctrica. Cuando desactivas los transistores para que el motor deje de funcionar, esta energía necesita ser liberada de alguna manera.
Si añades diodos en la dirección inversa a los transistores, le das un camino a la corriente para liberar esta energía. Sin ellos, corres el riesgo de que la tensión suba y dañe tus transistores.
Puedes leer más sobre esto y lo que debes tener en cuenta si quieres usar una señal PWM para controlar la velocidad del motor en este artículo.
Las resistencias que van a cada base están ahí para reducir la corriente de cada transistor. ¿No estás seguro de cómo calcularlo? Si estás usando un microcontrolador para controlarlos, empieza con 1k y ajusta si no funciona.
Øyvind Nydal Dahl. What is an H-Bridge. Build electronic circuits. https://www.build-electronic-circuits.com/h-bridge/