В тази статия ще разгледаме подробно как работи H-мостът, който се използва за управление на постояннотокови двигатели с ниско захранващо напрежение. Като пример ще използваме интегралната схема L298, която е популярна сред ентусиастите по роботика. Но първо, от просто към сложно.
H-мост на механични превключватели
Посоката на въртене на вала на постояннотоковия двигател зависи от полярността на захранването. За да обърнем този поляритет, без да свързваме отново захранването, можем да използваме 4 превключвателя, както е показано на следващата фигура.
Този тип връзка е известен като "H мост" (H bridge) - под формата на верига, която прилича на буквата "H". Тази схема на свързване на двигателя има много интересни свойства, които ще опишем в тази статия.
Ако затворим горния ляв и долния десен превключвател, тогава двигателят ще бъде свързан от дясно към минус и отляво към плюс. В резултат на това той ще се върти в една посока (текущият път е обозначен с червени линии и стрелки).
Ако затворим горния десен и долния ляв превключватели, тогава двигателят ще бъде свързан отдясно към плюса и отляво към минуса. В този случай двигателят ще се върти в обратна посока.
Тази схема за управление има един съществен недостатък: ако двата превключвателя отляво или двата превключвателя отдясно са затворени едновременно, захранването ще бъде късо, така че тази ситуация трябва да се избягва.
Интересно състояние на следната схема е, че като използваме само двата горни или долни превключвателя, изключваме двигателя от захранването, което кара двигателя да спре.
Разбира се, H-мостът, направен изключително на превключватели, не е много гъвкав. Дадохме този пример само за да обясним принципа на H-мост по прост и ясен начин.
Но ако заменим механичните ключове с електронни ключове, тогава дизайнът ще бъде по-интересен, тъй като в този случай електронните ключове могат да бъдат активирани от логически схеми, например микроконтролер.
H-мост на транзистори
За създаване на електронен H-мост върху транзистори могат да се използват както NPN, така и PNP транзистори. Могат да се използват и полеви транзистори. Ще разгледаме NPN версията, тъй като това решение се използва в чипа L298, който ще видим по-късно.
Транзисторът е електронен компонент, който може да бъде труден за описание, но с нашия Н-мост е лесен за анализ, защото работи само в две състояния (прекъсване и насищане).
Можем да мислим за транзистора просто като за електронен превключвател, който е затворен, когато основата (b) е 0 V, и отворен, когато основата е положителна.
Добре, заменихме механичните превключватели с транзисторни. Сега се нуждаем от контролен блок, който ще управлява нашите четири транзистора. За целта ще използваме логически елементи от типа "И".
Логика за управление на H-мост
И портата се състои от интегрирани електронни компоненти и, без да знаем какво има вътре в нея, можем да мислим за нея като за вид "черна кутия", която има два входа и един изход. Таблицата на истината ни показва 4 възможни комбинации от входни сигнали и съответния изходен сигнал.
Виждаме, че само когато и двата входа са положителни (логическа единица), изходът е логическа единица. Във всички останали случаи изходът ще бъде логическа нула (0V).
В допълнение към този AND gate, нашият H-мост ще се нуждае от друг тип AND gate, който можем да видим като малък кръг на един от неговите входове. Това все още е същият логически елемент "И", но с един инвертиращ (обърнат) вход. В този случай таблицата на истината ще бъде малко по-различна.
Ако комбинираме тези два вида елемент "И" с два електронни превключвателя, както е показано на следващата фигура, тогава състоянието на изхода "Х" може да бъде в три варианта: отворен, положителен или отрицателен. Това ще зависи от логическото състояние на двата входа. Този тип изход е известен като "Three-State Output" и се използва широко в цифровата електроника.
Сега да видим как ще работи нашият пример. Когато входът "ENA" (разрешаване) е 0V, независимо от състоянието на входа "A", изходът "X" ще бъде отворен, тъй като изходите на двата елемента "И" ще бъдат 0V и следователно двата превключвателя също ще бъдат отворени.
Когато подадем напрежение към входа ENA, единият от двата превключвателя ще бъде затворен в зависимост от сигнала на вход "A": високо ниво на вход "A" ще свърже изхода "X" към положителен, ниско ниво на вход "A" ще свърже изхода "X" » към минус захранването.
Така изградихме едно от двете разклонения на моста "H". Сега нека да преминем към разглеждане на работата на пълен мост.
Пълна работа на H-мост
Добавяйки идентична схема за втория клон на H-моста, получаваме пълен мост, към който вече може да бъде свързан двигател.
Имайте предвид, че входът за разрешаване (ENA) е свързан към двата клона на моста, докато другите два входа (In1 и In2) са независими. За яснота на схемата не посочихме защитните съпротивления в базите на транзисторите.
Когато ENA е на 0 V, всички изходи на логическа врата също са на 0 V, така че транзисторите са изключени и моторът не се върти. Ако на входа ENA се подаде положителен сигнал и има 0V на входовете IN1 и IN2, тогава елементите "B" и "D" ще бъдат активирани. В това състояние и двата входа на двигателя ще бъдат заземени и двигателят също няма да се върти.
Ако подадем положителен сигнал към IN1, докато IN2 ще бъде 0V, тогава логическият елемент "A" се активира заедно с елемента "D", а "B" и "C" ще бъдат изключени. В резултат на това двигателят ще получи положителна мощност от транзистора, свързан към елемент "A" и минус мощност от транзистора, свързан към елемент "D". Моторът ще започне да се върти в една посока.
Ако инвертираме сигналите на входовете IN1 и IN2 (превъртаме), тогава в този случай логическите елементи "C" и "B" се активират, а "A" и "D" ще бъдат забранени. Резултатът от това е, че двигателят ще получи положителна мощност от транзистора, свързан към "C" и отрицателна мощност от транзистора, свързан към "B". Моторът ще започне да се върти в обратна посока.
Ако има положителен сигнал на входовете IN1 и IN2, тогава активните елементи със съответните транзистори ще бъдат "A" и "C", докато двата изхода на двигателя ще бъдат свързани към захранващия плюс.
H-мост на L298 драйвер
Сега нека да разгледаме работата на чипа L298. Фигурата показва блокова схема на драйвера L298, който има два еднакви Н-моста и ви позволява да управлявате два двигателя с постоянен ток (DC).
Както виждаме, отрицателната част на мостовете не е директно свързана със земята, но е налична на щифт 1 за моста отляво и на щифт 15 за моста отдясно. Чрез добавяне на много малко съпротивление (шунт) между тези щифтове и земята (RSA и RSB), можем да измерим консумацията на ток на всеки мост с електронна схема, която може да измери спада на напрежението при "SENS A" и "SENS B".
Това може да бъде полезно за регулиране на тока на двигателя (с помощта на ШИМ) или просто за активиране на защитната система в случай, че двигателят спре (в който случай потреблението на ток се увеличава значително).
Защитен диод за индуктивен товар
Всеки двигател съдържа жична намотка (намотка) и следователно, в процеса на управление на двигателя, на изходите му възниква скок на ЕМП на самоиндукция, което може да повреди мостовите транзистори.
За да разрешите този проблем, можете да използвате бързи диоди като Shottky или ако нашите двигатели не са особено мощни, просто обикновени изправителни диоди като 1N4007. Трябва да се има предвид, че изходите на моста променят полярността си по време на управление на двигателя, така че трябва да се използват четири диода вместо един.
Електронните трансформатори заменят обемистите трансформатори със стоманена сърцевина. Самият електронен трансформатор, за разлика от класическия, е цяло устройство - преобразувател на напрежение.
Такива преобразуватели се използват в осветлението за захранване на халогенни лампи при 12 волта. Ако сте ремонтирали полилеи с дистанционно управление, вероятно сте ги срещнали.
Ето схемата на електронния трансформатор ДЖИНДЕЛ(модел GET-03) със защита от късо съединение.
Основните силови елементи на веригата са n-p-n транзистори MJE13009, които са свързани по схемата на полумост. Те работят в противофаза при честота 30 - 35 kHz. През тях се изпомпва цялата мощност, подадена към товара - халогенни лампи EL1 ... EL5. Диоди VD7 и VD8 са необходими за защита на транзистори V1 и V2 от обратно напрежение. За стартиране на веригата е необходим симетричен динистор (известен още като диак).
На транзистор V3 ( 2N5551) и елементи VD6, C9, R9 - R11 е изпълнена изходна верига за защита от късо съединение ( защита от късо съединение).
Ако възникне късо съединение в изходната верига, тогава увеличеният ток, протичащ през резистора R8, ще доведе до запалване на транзистора V3. Транзисторът ще се отвори и ще блокира работата на динистора DB3, който стартира веригата.
Резистор R11 и електролитен кондензатор C9 предотвратяват фалшива защита, когато лампите са включени. В момента, в който лампите са включени, нишките са студени, така че преобразувателят произвежда значителен ток в началото на стартирането.
За коригиране на мрежовото напрежение 220V се използва класическа мостова схема от 1,5-ампера диоди. 1N5399.
Индукторът L2 се използва като понижаващ трансформатор. Той заема почти половината от пространството на печатната платка на конвертора.
Поради вътрешната си структура, електронният трансформатор не се препоръчва да се включва без товар. Следователно минималната мощност на свързания товар е 35 - 40 вата. На тялото на продукта обикновено се посочва диапазонът на работната мощност. Например, върху корпуса на електронен трансформатор, който е показан на първата снимка, диапазонът на изходната мощност е 35 - 120 вата. Минималната му мощност на натоварване е 35 вата.
Халогенните лампи EL1 ... EL5 (натоварване) са най-добре свързани към електронен трансформатор с проводници не по-дълги от 3 метра. Тъй като през свързващите проводници протича значителен ток, дългите проводници увеличават общото съпротивление във веригата. Следователно лампите, разположени по-далеч, ще светят по-слабо от тези, разположени по-близо.
Също така си струва да се има предвид, че съпротивлението на дългите проводници допринася за тяхното нагряване поради преминаването на значителен ток.
Също така си струва да се отбележи, че поради своята простота електронните трансформатори са източници на високочестотни смущения в мрежата. Обикновено на входа на такива устройства се поставя филтър, който блокира смущенията. Както можете да видите от диаграмата, в електронните трансформатори за халогенни лампи няма такива филтри. Но в компютърните захранвания, които също са сглобени по схемата на половин мост и с по-сложен главен осцилатор, обикновено се монтира такъв филтър.
В почти всеки робот има двигатели. При някои роботи те задействат колелата, карайки колата да се движи в правилната посока. При други двигателите завъртат витлата, създавайки вертикална тяга за полет. Двигателите позволяват на ставите на промишлена роботизирана ръка да се въртят и да движат каретката на 3D принтера. Като цяло робот не може да се направи без добър двигател. Има много видове двигатели. Най-често срещаните в роботиката включват DC двигател, стъпков двигател и безчетков двигател. Всеки тип има свои собствени характеристики, плюсове и минуси. Някои са по-подходящи за прецизни движения, други улесняват издигането на мултикоптера в небето. За всеки проект трябва внимателно да изберете правилния тип двигател. В този урок ще научим как да управляваме постояннотоков двигател. Двигателите от този тип части се използват в роботи на колесни и гъсенични платформи. И ще започнем с най-простия начин за управление.
1. Транзистор
Всеки начинаещ робот е изправен пред проблема за свързване на мотор към микроконтролер. След като преминете, изглежда, че можете да направите същото с двигателя: свържете го към цифровите изходи Ардуино, след което го включвайте и изключвайте според програмата. Но го нямаше. Дори малък мотор, често използван в различни видове играчки, изисква ток от 200 mA до 1 Amp за своята работа. А цифровият изход на Arduino може да ни даде само 20mA. Повечето мощни двигатели изискват повече от 5 волта, с които Arduino е свикнал. Обичайните двигатели са 12, 24 и 48 волта. С други думи, Arduino е много слаб за директно управление на двигателя. Трябва ни някакъв мощен посредник! Най-простият посредник е транзистор. Подходящи и полеви транзистори и биполярни, работещи в ключов режим. По-долу е схема за управление на мотор, използваща биполярен NPN транзистор.
Както можете да видите, схемата е много проста. Подаваме слаб сигнал от Arduino към основата на транзистора през резистор 1kΩ, в резултат на което транзисторът отваря мощен канал, през който токът тече от плюс към минус през двигателя. Всъщност ние сме получили примитив моторен шофьор! Задължително е да поставите защитен диод във веригата, например 1N4001 или 1N4007. Този диод няма да позволи на транзистора и контролера да изгорят в момента на спиране на двигателя, когато ЕМП на самоиндукция създава скок на напрежението върху намотките. В тази схема можем да използваме NPN транзистора 2N2222A. Този биполярен транзистор може да управлява ток до 1A и напрежение до 40V, така че може да се използва доста за малки двигатели. Руският аналог на този транзистор е KT315. С един транзистор можем да включваме и изключваме постояннотоков двигател в една посока. Но колесният робот трябва да се движи в едната и в другата посока. Какво да правя? Имате нужда от по-напреднал драйвер. 2. H-мост
Композирайки транзисторите по определен начин, ще получим устройство за управление на въртенето на двигателя в двете посоки. Такова устройство се нарича H-мост. Ето как изглежда H-мостът на биполярните транзистори:
INA и INB на фигурата са вход на слаби контролни сигнали. В случай на Arduino, те трябва да бъдат снабдени с 0 (земя) или + 5V. VCC е захранването на двигателите, то може да бъде многократно по-високо от напрежението на управляващия сигнал. GND е общата основа между Arduino и H-моста. В зависимост от това на кой от входовете подаваме положителен сигнал, двигателят ще се завърти в едната или в другата посока. Като правило, в допълнение към самия H-мост, защитни диоди, филтри, оптрони и други подобрения се добавят към веригата на водача на DC мотор. 3. Драйверен чип L293D
Разбира се, не е необходимо ръчно да се сглобява драйверът на двигателя от отделни транзистори. Има много готови микросхеми, които ви позволяват да управлявате различни видове двигатели. Разглеждаме общото L293D драйвер.
Микросхемата се състои от два H-моста, което означава, че два двигателя могат да се управляват наведнъж. Всеки мост е оборудван с четири защитни диода и защита от прегряване. Максималният ток, който L293D може да прехвърли към двигателя, е 1,2 A. Работен ток - 600mA. Максималното напрежение е 36 V. 4. Връзка
Чипът L293D има 16-пинов DIP пакет. Диаграма на изхода по-долу.
Не забравяйте, че щифтовете се броят обратно на часовниковата стрелка и започват от вдлъбнатината в корпуса на микросхемата. - + V - захранваща микросхема, 5V;
- + Vmotor - захранване за двигатели, до 36V;
- 0V - земя;
- En1, En2 - изходи за включване/изключване на H-мост;
- In1, In2 - управляващи изходи на първия H-мост;
- Out1, Out2 - изходи за свързване на първия двигател;
- In3, In4 - управляващи изходи на втория H-мост;
- Out3, Out4 - изходи за свързване на втория двигател.
| Драйвер L293D | В1 | В2 | В3 | В4 | En1 | En2 | V+ | Vmotor+ | 0V |
| Ардуино Уно | 7 | 8 | 2 | 3 | 6 | 5 | +5V | +5V | GND |
Външен вид на оформлението
5. Програма
Нека напишем проста програма, която ще върти двигателя, променяйки посоката всяка секунда. const int in3 = 2; const int in4 = 3; const int en2 = 5; void setup() ( pinMode(in3, OUTPUT); pinMode(in4, OUTPUT); pinMode(en2, OUTPUT); analogWrite(en2, 255); ) void loop() ( digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, HIGH); забавяне (1000); digitalWrite (in3, HIGH); digitalWrite (in4, LOW); забавяне (1000); ) Функция analogWriteизползвайки PWM сигнал, той контролира мощността на двигателя. В тази програма ние заповядаме на драйвера да върти двигателя с максимална скорост, което съответства на PWM сигнал от 255. Тук трябва да се отбележи, че намаляването на PWM сигнала наполовина няма да даде половината от скоростта. Скоростта и тягата на постояннотоковите двигатели зависят от входното напрежение нелинейно. Сега нека усложним програмата. Освен посоката, ще сменим и мощността. const int in3 = 2; const int in4 = 3; const int en2 = 5; void setup() ( pinMode(in3, OUTPUT); pinMode(in4, OUTPUT); pinMode(en2, OUTPUT); ) void loop() ( digitalWrite(in3, HIGH); digitalWrite(in4, LOW); analogWrite(en2, 150); delay(2000); analogWrite(en2, 255); delay(2000); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, HIGH); analogWrite(en2, 150); delay(2000); analogWrite(en2, 255); delay(2000); ) Това е крайният резултат. Първо, двигателят се върти с ниска скорост, след това достига максимална скорост и повтаря всичко в обратна посока. Във видеото въртим обикновен CH1 DC двигател с колело. Те често се използват в образователни роботи.Задачи
Сега, когато стана малко по-ясно как да управляваме конвенционалните двигатели с постоянен ток, нека се опитаме да изпълним няколко задачи въз основа на най-простия робот на две колела.- Сглобете драйвер на базата на един NPN транзистор и завъртете двигателя с него.
- Управлявайте два двигателя наведнъж с помощта на L293D, прехвърляйки различна мощност към тях.
- Сглобете робот с колела и го накарайте да се движи в кръг.
- Накарайте робота с колела да се движи спираловидно.
Защо имаме нужда от двигателни драйвери и H-мостове по-специално?
След като са се научили да "скачат" с щифтове и да светят светодиоди, феновете и любителите на Arduino искат нещо повече, нещо по-мощно, например да се научат как да управляват двигатели. Невъзможно е директно свързване на двигателя към микроконтролера, тъй като типичните токове на щифтовете на контролера са няколко милиампера, а за двигатели, дори и за играчки, сметката отива до десетки и стотици милиампера, до няколко ампера. Същото е и с напрежението: микроконтролерът работи с напрежение до 5 V, а двигателите се предлагат в различни напрежения.
В този преглед говорим само за захранване на DC колекторни двигатели, за стъпкови двигатели е по-добре да използвате специализирани драйвери за стъпкови двигатели, а безчетковите двигатели имат свои собствени драйвери, те са несъвместими с колекторните двигатели. Обърнете внимание, че в рускоезичната литература има известно терминологично объркване - както "железните" модули, така и кодовите фрагменти, функциите, отговорни за работата с тези "железни" драйвери, се наричат драйвери на двигателя. Под "драйвер" ще разбираме точно модула, който е свързан от една страна към микроконтролера (например към платката Arduino), от друга страна - към двигателя. Това е такъв "преобразувател" на логическите сигнали на контролера към изходното напрежение за захранване на двигателя и е "драйверът" на двигателя и по-специално нашия драйвер на L9110S.
Принципът на действие на двойниказ- базиран на мостЛ9110 С
H - мост (да се чете "аш-мост") - електронен модул, аналогичен на превключвател, обикновено използван за захранване на постояннотокови двигатели и стъпкови двигатели, въпреки че по-специализирани модули обикновено се използват за стъпкови двигатели. Нарича се „H“, тъй като електрическата схема на H-моста наподобява буквата H.В "стика" H е включен DC двигател. Ако контактите S1 и S4 са затворени, тогава двигателят ще се върти в една посока, ще има нула (S1) отляво, + напрежение (S4) отдясно. Ако контактите S2 и S3 са затворени, тогава на десния контакт на двигателя ще има нула (S3), а на левия + мощност (S1), двигателят ще се върти в обратна посока. Мостът е чип L9110 с токова защита: при превключване първо се отварят контактите и едва след известно време се затварят други контакти. На платката има два чипа L9110, така че една платка може да управлява два DC консуматора: двигатели, соленоиди, светодиоди, каквото и да е, или един стъпков двигател с две намотки (такива стъпкови двигатели се наричат двуфазни биполярни).
Бордови елементи
Таксата е малка, има няколко елемента:
- Конектор за мотор A
- Конектор за мотор B
- H-мост чип на мотор A
- H-мост чип на мотор B
- Щифтове за захранване и управление
Връзка
Мотор A и Мотор B -два изхода за свързване на товара, ток не повече от 0,8 A; B-1A -сигнал "Мотор Б напред"; В 1Б-сигнал "Мотор на заден ход"; Земя (GND)- трябва да се свърже към масата на микроконтролера и захранването на двигателя.; Хранене (VCC) -захранване на двигателя (не повече от 12 V); А-1А -сигнал "Мотор А напред"; А-1Б-Сигнал "Мотор А назад". Сигналите на щифтовете управляват напрежението на изходите за свързване на двигатели:За да контролираме плавно изходното напрежение, ние прилагаме не само HIGH, но и модулиран с широчина на импулса (PWM) сигнал. Всички щифтове на Arduino, маркирани с ~, могат да дадат PWM изход с командата analogWrite(n,P), където n е номерът на щифта (в Arduino Nano и Uno те са съответно 3,5-6 и 9-11). Когато използвате тези щифтове за PWM сигнал, трябва да се активират таймери 0 (щифтове 5 и 6), таймер 1 (щифтове 9 и 10) и таймер 2 (щифтове 3 и 11). Факт е, че някои библиотечни функции могат да използват едни и същи таймери - тогава ще има конфликт. Като цяло е достатъчно да знаете, че пин 3 е свързан към вход A-1B, а пин 5 към вход A1-A, командата digitalWrite(3,127) ще приложи 50% напрежение към двигателя в посока напред.
Пример за употреба
Управление на робота: количка с фар (бял LED) и светлина за заден ход (червен LED). Програмата е показана по-долу и описва цикличното движение на количката: напред-стоп-назад-стоп. Всички важни стъпки в програмата са коментирани.
Моторът е свързан към клемите MOTOR A, светодиодите са свързани към изхода MOTOR B. Роботът се придвижва TIME напред, като включва белия LED. Следва ВРЕМЕ с включени половин бели светодиоди. След това се връща обратно, включвайки червените светодиоди. След това времето отново е TIME, включвайки червения и след това белия светодиод на половин яркост. // L9110S двигателен драйвер // от Dr.S // сайт // дефинираме кои портове ще използваме за управление на мотора и светодиодите #define FORWARD 3 #define BACK 5 #define WHITE_LIGHT 6 #define RED_LIGHT 9 #define LEDOUT 13 #define ВРЕМЕ 5000 unsigned char Forward_Speed = 200; unsigned char Back_Speed = 160; unsigned char White_Light = 210; unsigned char Red_Light = 220; void setup() ( // деклариране на щифтовете за управление на моста като изходи: pinMode(НАПРЕД, ИЗХОД); pinMode(НАЗАД, ИЗХОД); pinMode(WHITE_LIGHT, ИЗХОД); pinMode(RED_LIGHT, ИЗХОД); pinMode(LEDOUT, ИЗХОД); ) // цикълът се изпълнява отново и отново завинаги: void loop() ( // Роботът се движи напред за TIME analogWrite(WHITE_LIGHT, White_Light); // Включете белия "фар" LED analogWrite(RED_LIGHT, 0); analogWrite ( FORWARD, Forward_Speed); // Роботът отиде напред analogWrite(BACK, 0); delay(TIME); // и изчакайте малко // Роботът включва "фаровете" на половината от нормалната яркост и струва analogWrite(WHITE_LIGHT, White_Light / 2); // Включете белите LED "фарове" като светлини за паркиране analogWrite(RED_LIGHT, 0); analogWrite(FORWARD, 0); // Роботът спира analogWrite(BACK, 0); delay(TIME); // и изчакайте малко // Роботът включва червените светодиоди "заден ход" и се връща analogWrite(WHITE_LIGHT, 0); // Включете белия светодиод "фар" като светлини за паркиране analogWrite(RED_LIGHT, Red_Light); analogWrite(FORWARD, 0) ); analogWrite(НАЗАД, Back_Speed); // Роботът се връща назад delay(TIME); // и изчакайте малко // Роботът включва последователно червени и бели светодиоди и струва analogWrite(WHITE_LIGHT, 0); analogWrite(RED_LIGHT, Red_Light / 2); // Включете червения светодиод като светлини за паркиране analogWrite(FORWARD, 0); analogWrite(НАЗАД, 0); // Роботът чака забавяне (TIME / 2); // и изчакайте малко analogWrite(WHITE_LIGHT, White_Light / 2); // Включете белия светодиод "фар" като светлини за паркиране analogWrite(RED_LIGHT, 0); забавяне (ВРЕМЕ / 2); // и изчакайте малко )
електрическа схема
Спецификации на модула
- Два независими изхода, до 800 mA всеки
- Максимален капацитет на претоварване 1,2 A
- Захранващо напрежение от 2,5 до 12 V
- Логически нива, съвместими с 3.3V и 5V логика
- Работен диапазон от 0 °C до 80 °C
На пазара на електронни компоненти се вижда ясна ниша под формата на липса на интегрирани, които биха могли да контролират товар, който консумира значителен ток (около 2 A) при ниско захранващо напрежение (около 3 V). Този проект може да бъде решение на този проблем. Като задвижващи елементи в H-моста са използвани транзистори IRF7307, произведени от International Rectifier.
Пакетът SO-8 съдържа два MOSFET транзистори, единият с канал P, а другият с канал N. Тези транзистори са много подходящи за приложения с ниско напрежение. В допълнение, ниското съпротивление на отворения канал осигурява нисък спад на напрежението: товар, консумиращ ток от 1 A, създава спад на напрежението от не повече от 140 mV при захранващо напрежение от 4,5 V, тоест само 3% от общото захранване волтаж.
В допълнение, IRF7307 включва амортизиращ диод, който е предназначен да предпазва транзистора от пренапрежения на енергия при превключване на индуктивни товари.
H-мост FET IRF7307
Фигурата по-долу показва електрическата схема на H-мост с ниско напрежение и висока мощност. За управление са използвани логически елементи "И-НЕ" на микросхемата CD4093, които съдържат в структурата си тригер на Шмит. Максималното напрежение на изходите на логическите елементи е около 50 mV (според Texas Instruments). Тази стойност е достатъчна, за да накара MOSFET каналите да се включат или изключат напълно, независимо от входното управляващо напрежение.
Ако логическите елементи са без тригер на Шмит, тогава съществува риск едновременното подаване на управляващо напрежение да забрани транзисторите на един от клоновете на веригата, както и да развали захранването поради късо съединение. Резисторите R1 и R2 формират входното напрежение при липса на управляващ сигнал.
След сглобяването не са необходими настройки, устройството е веднага готово за употреба. Захранващото напрежение е в диапазона 3-12 волта и е строго ограничено от максималното напрежение на MOSFET транзисторите. В първоначалното състояние, при липса на товар, веригата консумира по-малко от 1 mA ток.
Времето за превключване на логическите елементи е сравнително дълго, така че е желателно честотата на превключване на товара да не надвишава няколкостотин херца. При по-висока честота е вероятно и двата канала на транзисторите да са отворени, което ще доведе до голяма консумация на ток.
