Ponte H

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Diagrama de um circuito "Ponte H"

Ponte H é um circuito de Eletrônica de potência do tipo chopper de classe E, e portanto, pode determinar o sentido da corrente, a polaridade da tensão, e a tensão em um dado sistema ou componente.

Seu funcionamento dá-se através do chaveamento de componentes eletrônicos, usualmente utilizando do método de PWM para determinar além da polaridade, o módulo da tensão em um dado ponto de um circuito.

Tem como principal função o controle de velocidade e sentido de motores DC escovados, podendo também ser usado para controle da saída de um gerador DC, ou como inversor monofásico.

O termo é derivado da representação gráfica típica deste circuito.


Funcionamento[editar | editar código-fonte]

Esquema de Funcionamento

O controle de um motor DC usando o circuito de ponte H, consiste em determinar um sentido de corrente e valor de tensão. O diagrama ao lado pode ser usado para ilustrar de modo genérico o funcionamento de tal. Acionando-se em conjunto as chaves S1 e S4, O terminal direito do motor fica com uma tensão mais positiva que o esquerdo, fazendo a corrente fluir da direita para a esquerda (no desenho, corrente convencional). Deste modo, o motor adquire sentido de giro que denotaremos por Sentido 1.

Acionando-se em conjunto as chaves S3 e S2, O terminal esquerdo do motor fica com uma tensão mais positiva que o direito, fazendo a corrente fluir da esquerda para a direita (no desenho, corrente convencional). Deste modo, o motor adquire sentido de giro que denotaremos por Sentido 2, que é inverso ao Sentido 1. [1]

Ao acionar em conjunto as chaves S1 e S3 ou S2 e S4 provocamos um curto nos terminais do motor. Isso é desejado quando deseja-se frear um motor ja acelerado ou aumentar a dificuldade de giro do eixo por um fator externo. Tal efeito é alcançado pois a máquina DC passa a se comportar com um gerador quando tem seu eixo em movimento, tanto no caso da inercia da aceleração, quanto no caso do giro do eixo por fator externo. Ao criar-se um curto circuito entre os terminais da máquina nesse estado, o torque necessário para manter ou colocar o motor em giro cresce, visto a necessidade de corrente exigida da máquina para seu movimento, o que causa o efeito dito, chamado freio motor.

As chaves S1 e S2 não podem ser fechadas simultaneamente assim como as chaves S3 e S4. Isso porque o fechamento em conjunto de tais chaves causaria um curto na fonte de alimentação. Pode-se fazer o uso de PWM nas chaves para controlar a tensão média aplicada sobre o motor, e assim, controlar a velocidade da máquina DC.

Substituindo o motor por um gerador DC, teremos um funcionamento análogo ao apresentado anteriormente, apenas com a diferença que agora, a corrente é gerada no gerador, e a ligação da chave aos pares determina a polaridade na carga para um dado sentido. A aplicação do freio motor não é desejado quando a ponte H é submetido a esse modo de operação.

Como inversor monofásico, a ativação dos pares de chave ficam se alternado periodicamente gerando uma frequência definida, e aplica-se PWM a fim de obter-se uma simulação de senóide.

Circuitos Auxiliares[editar | editar código-fonte]

Como dito na seção funcionamento, deve-se tomar cuidado para não acionar em conjunto duas chaves que estejam em série, pois isso causaria um curto e danificaria o sistema. Afim de evitar tal problema é indicado o uso de circuitos de proteção a fim de evitar que ambas as chaves sejam acionadas simultaneamente. Para isso, pode-se utilizar |portas lógicas, drivers específicos, ou qualquer outro dispositivo ou circuito que não permita que tal fato aconteça. Em alguns desses dispositivos e circuitos, ainda é possível adicionar um tempo entre a desativação de uma dessas chaves e a ativação de outra, chamado Dead Time.

Outro cuidado a se tomar é com correntes e tensões reversas que podem surgir em decorrência do acionamento do motor, que podem causar danos as chaves. Para evitar tais danos, é comum utilizar diodos de ação rápida em antiparalelo com as chaves, e o uso de TVS.

Os circuitos amaciadores, chamados Snubbers, que são usados para tornar a comutação de estado das chaves menos danosas, e assim prolongar a vida útil do circuito. [2]

Há também, muita das vezes, a necessidade de isolar a parte de controle da parte de potencia (a ponte H em si), ou de trabalhar com tensões diferentes nas duas partes. Para isso, usa-se circuitos ou componentes isoladores, como optoacopladores ou drivers.

O uso de drivers é comum na construção de pontes H, principalmente nas que usam mosfets e IGBTs. Isso porque, em sua maioria, os drivers condensam uma grande quantidade dos circuitos acima em um unico componente, reduzindo espaço, custo e complexidade do projeto, além de facilitar a implementação de circuitos específicos, como o circuito de Bootstrap. [3]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. MAIMON, Felipe. Projeto de um Sistema Eletrônico para o Controle de Motores de Alta Potência por PWM. PUC Rio. 2004.
  2. BOYLESTAD, Robert L. Introdução a Análise de Circuitos. 10° edição.
  3. MAIMON, Felipe. Projeto de um Sistema Eletrônico para o Controle de Motores de Alta Potência por PWM. PUC Rio. 2004.

Bibliografia[editar | editar código-fonte]

1. AHMED, Ashfaq. Eletrônica de Potência.Prentice Hall, 2000.

2. SIEBEN, Vincent. A High Power H-Bridge, 2003. Primeira revisão.

3. SILVA, Jefferson Pereira da. Apostila de Eletrônica de Potência. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia.

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

[https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica Eletrônica]

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