H-мост на биполярных транзисторах

H-мост – это простая схема, позволяющую изменять полярность прикладываемого к нагрузке постоянного напряжения. Необходимость изменять полярность напряжения часто возникает при управлении двигателями или в схемах мостовых преобразователей напряжения. Например, для двигателей постоянного тока это необходимо для изменения направления вращения, а шаговые двигатели или импульсные мостовые DC-DC преобразователи без решения этой задачи вообще не будут работать. Итак, ниже представлена схема, которую за внешнюю схожесть с буквой H принято называть H-мостом.

                                                                     

                                                              Рис.1 Традиционная схема Н-моста

Ключи Q1…Q4 обычно являются биполярными либо полевыми транзисторами. Если схема работает в высоковольтных сетях, то могут использоваться IGBT-транзисторы. Кроме того, никто не запрещает использовать реле или даже обычные выключатели.

Диоды D1…D4 называются ограничительными диодами и чаще всего являются диодами Шоттки.

В общем случае все четыре ключа в схеме могут быть независимо переведены в состояние «включено» либо «выключено» (соответственно, транзисторы открыты либо закрыты).

Наиболее распространенной нагрузкой, используемой с Н-мостами, являются: коллекторные моторы, биполярные шаговые моторы и т.д.

Кроме возможности собрать мост из дискретных элементов, существуют еще и интегральные решения. Промышленность делает H-мосты встроенными в микросхемы (например, микросхема LB1838, драйвер шагового двигателя, содержит два встроенных H-моста) и выпускает специальные драйверы для управления H-мостами (например: драйвер IR2110 для управления полевыми транзисторами).

В данной работе планируется провести компьютерное моделирование схемы h-моста, собранной на основе дискретных элементов и трех различных типов транзисторов, с целью сравнения основных параметров и выявления преимущества и недостатков использования биполярных транзисторов (bipolar), в сравнении с полевыми (MOSFET) и транзисторов с изолированным затвором (IGBT).В процессе исследования обнаружилось, что схема построенная на биполярных транзисторах демонстрирует меньшие значения используемых токов на нагрузке, дешевизну и простоту построения, но большое время переключения по сравнению со схемами построенными на полевых и транзисторах с изолированным затвором.

Научный руководитель – к.т.н, доц. Лагов П.Б.