Ponte ad H
Per applicazioni come la robotica e i controlli automatici, il ponte ad H è usato per modificare il senso di rotazione dei motori passo-passo e/o DC.
Per modificare il senso di rotazione di un motore DC è sufficiente cambiare la polarità della tensione applicata ad esso, grazie ad un sistema di controllo e un ponte ad H, come riportato nella figura 1, e attivando in modo opportuno la chiusura e l’apertura degli switchs il verso della corrente e la polarità della tensione, applicata al motore, possono essere controllati per far ruotare il motore nella direzione desiderata.
I quattro switchs, riportati nella figura 1, possono essere dei Transistor bipolari oppure dei MOSFET, è preferibile usare quest’ultima tipologia di componenti, come indicato nella Figura 2, per il basso valore di resistenza che essi hanno quando si trovano nello stato di conduzione.
Nella tabella 1 sono ripotate tutte le possibili combinazioni degli switchs.
Con “1” lo switch è chiuso, viceversa con “0”, mentre con il simbolo “X” gli switchs possono essere in qualsiasi stato, il comportamento del sistema non cambia.
Come pilotare il ponte ad H
Il ponte ad H è realizzato, generalmente, con 4 MOSFET, la sua rappresentazione grafica ha le sembianze della lettera H, e da questo deriva il suo nome.
I quattro diodi (vedi Figura 3) hanno il compito di cortocircuitare verso massa oppure verso la tensione d’alimentazione la ddp (differenza di potenziale) immagazzinata dal campo magnetico, degli avvolgimenti del motore.
Per ruotare il motore, per esempio in senso orario, i MOSFET Q1 e Q4 devono essere in conduzione, seguendo la direzione della freccia, la corrente scorre da sinistra a destra.
Invece, se sono in conduzione i MOSFET Q2 e Q3, la corrente scorre nel verso opposto all’esempio precedente, e quindi il motore gira in senso antiorario.
Se per errore di pilotaggio, i MOSFET Q1 e Q2 oppure Q3 e Q4 fossero in conduzione contemporaneamente, la corrente che attraversa i due MOSFET potrebbe causare la loro rottura, per effetto Joule. Per questo motivo, quando si progetta un sistema che usa un ponte H, bisogna fare molto attenzione ed evitare l’accensione simultanea dei MOSFET in serie sullo stesso ramo.
In commercio ci sono dei driver a ponte di H in cui è integrata la logica per eseguire micro rotazioni con il motore passo passo, come il circuito integrato A4988. Per effettuare micro rotazioni, bisogna dosare in modo opportuno le correnti tra le due fasi del motore, in modo che la risultante delle forze prodotte dai due campi magnetici sia orientata con l’angolo di rotazione che si desidera far ruotare il motore. Al seguente link è riportato un articolo che descrive il funzionamento del motore passo passo.
