Informe Puente H
Informe Puente H
Informe Puente H
PUENTE H
PRESENTADO A:
ELECTRNICA DE POTENCIA
GRUPO: A
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
2017
RESUMEN: funcionamiento de dicho circuito hay que
describir las condiciones que debemos de
El presente informe busca describir los
satisfacer para que el motor realice sus
resultados obtenidos en la segunda prctica
funciones.
de laboratorio, en el cual se conocieron los
implementos utilizados para la realizacin OBJETIVOS:
correcta del circuito elctrico denominado
Aplicar los conocimientos tericos
puente H, tales como transistores MOSFET,
adquiridos a travs de los libros
BJT, entre otros. Adems este circuito
virtuales de cada grupo que permita
elctrico se realiz por medio de la
el diseo de un puente H segn las
protoboard, resistores de diferentes valores y
necesidades requeridas.
cables. Para esto fue necesario conocer e
identificar los colores de las resistencias para verificar que el circuito electrnico
lograr montar el circuito correctamente. realice un cambio de giro del motor.
INTRODUCCION:
MARCO TEORICO:
En el presente informe se describe la
construccin de un puente H con MOSFET de MOSFET:
enriquecimiento con el fin de poder controlar Qu hace un Mosfet?
el sentido de giro de un motor DC.
Un transistor Mosfet conduce corriente
ya sea que requiramos que una electrobomba elctrica entre dos patillas cuando aplicamos
llene pistn hidrulico para que se active, o tensin en la otra patilla (una tercera patilla).
que una electrovlvula deje pasar agua a Es un interruptor que se activa por tensin.
travs de ella cerrando o abriendo el caudal o As de sencillo. Aqu puedes ver dos tipos de
que necesitemos que un motor se detenga y Mosfet:
gire para el lado contrario para arreglar un
atascamiento en una banda transportadora
Para poder controlar el movimiento de un
motor es necesario construir una etapa de
potencia, ya que vamos a alimentar al motor
con una fuente de poder de distinto voltaje (
los dispositivos de la etapa de potencia van a
manejar corrientes muy superiores a las que Qu Significa Mosfet?
pueden manejar los dispositivos digitales Esta La palabra MOS significa "Metal Oxido
etapa de potencia debe ser compatible con Semiconductor", y hace referencia a un tipo
niveles TTL ( 0 o 5 voltios), si es que estamos de estructura muy usada en electrnica,
usando un microprocesador , donde se usa un xido como dielctrico o
Microcontrolador o circuitos lgicos digitales. aislante.
El circuito que requerimos es el llamado "Field Effect Transistor" significa Transistor
Puente H y est diseado para hacer que el de efecto de campo, es decir transistores que
motor gire en sentido horario y sentido anti conducen por un campo elctrico, parecido a
horario o que simplemente se detenga un condensador.
rpidamente. Este puente funciona de una
manera muy sencilla. Pero antes de explicar el
Conclusin: un MOSFET es un transistor de MODOS DE OPERACIN:
efecto de campo por medio de un
semiconductor xido que se usa como 1. Corte Interruptor Abierto :
dielctrico. De otra forma, es un transistor ID=0A
(conduce o no conduce la corriente) en el que Canal N Canal P
se utiliza un campo elctrico para controlar su VGS < VTH VSG < -VTH
conduccin y que su dielctrico es un metal
de xido.
Grficamente:
Ventajas Del Transistor Mosfet:
IRF 630
VGG VGS (V) ID (mA) VDS (V) VGS - Vth (v) Modo de operacin
3.3320 3.0540 0.0003 22.0500 -0.2780 Corte
3.432 3.147 0.00096 22.05 -0.1850 Corte
3.5320 3.239 0.001821 22.02 -0.0930 Corte
3.632 3.332 0.00558 21.95 0.0000 Corte
3.7320 3.42 0.01052 21.82 0.0880 Saturacin
3.832 3.516 0.0269 21.48 0.1840 Saturacin
3.9320 3.603 0.0504 20.93 0.2710 Saturacin
4.032 3.7 0.1052 19.7 0.3680 Saturacin
4.1320 3.795 0.1837 17.73 0.4630 Saturacin
4.232 3.885 0.33 14.32 0.5530 Saturacin
4.3320 3.97 0.4386 11.5 0.6380 Saturacin
4.432 4.01 0.56 8.43 0.6780 Saturacin
4.5320 4.08 0.689 5.9 0.7480 Saturacin
4.632 4.16 0.84 3.23 0.8280 Saturacin
4.7320 4.23 0.94 1.19 0.8980 Saturacin
4.832 4.31 0.976 0.543 0.9780 Ohmica
4.9320 4.39 0.985 0.444 1.0580 Ohmica
5.032 4.46 0.986 0.402 1.1280 Ohmica
5.1320 4.54 0.987 0.356 1.2080 Ohmica
5.232 4.62 0.987 0.332 1.2880 Ohmica
5.3320 4.7 0.988 0.318 1.3680 Ohmica
5.432 4.8 0.994 0.305 1.4680 Ohmica
5.5320 4.89 0.992 0.298 1.5580 Ohmica
5.632 4.97 0.992 0.292 1.6380 Ohmica
5.7320 5.07 0.996 0.287 1.7380 Ohmica
5.832 5.16 0.994 0.283 1.8280 Ohmica
5.9320 5.26 0.992 0.278 1.9280 Ohmica
6.032 5.34 0.995 0.276 2.0080 Ohmica
Vth = 3,332V
Calculo de Rd (ON)
Se toman los valores de Id y Vds para cuando nuestro mosfet est en zona ohmica y promediamos
el valor de Rd (ON).
Rd (ON) = 0.34352575
IRF 9530
VGG (V) VSG (V) ID (A) VSD(V) Vsg - Vth Modo de operacin
18,180 1,640 0,000 19,990 -1,290 Corte
18,080 1,730 0,000 19,990 -1,200 Corte
17,980 1,820 0,000 19,990 -1,110 Corte
17,880 1,910 0,000 19,990 -1,020 Corte
17,780 2,010 0,000 19,990 -0,920 Corte
17,680 2,100 0,000 19,990 -0,830 Corte
17,580 2,190 0,000 19,990 -0,740 Corte
17,480 2,280 0,000 19,990 -0,650 Corte
17,380 2,370 0,000 19,990 -0,560 Corte
17,280 2,460 0,000 19,990 -0,470 Corte
17,180 2,550 0,000 19,990 -0,380 Corte
17,080 2,640 0,000 19,990 -0,290 Corte
16,980 2,740 0,000 19,990 -0,190 Corte
16,880 2,820 0,000 19,990 -0,110 Corte
16,780 2,920 0,000 19,990 -0,010 Corte
16,680 3,000 0,000 19,980 0,070 Saturacin
16,580 3,100 0,001 19,950 0,170 Saturacin
16,480 3,190 0,003 19,910 0,260 Saturacin
16,380 3,270 0,007 19,830 0,340 Saturacin
16,280 3,370 0,014 19,660 0,440 Saturacin
16,180 3,450 0,024 19,440 0,520 Saturacin
16,080 3,520 0,038 19,110 0,590 Saturacin
15,980 3,610 0,054 18,690 0,680 Saturacin
15,880 3,680 0,075 18,250 0,750 Saturacin
15,780 3,740 0,097 17,750 0,810 Saturacin
15,680 3,800 0,124 17,140 0,870 Saturacin
15,580 3,860 0,150 16,500 0,930 Saturacin
15,480 3,900 0,181 15,800 0,970 Saturacin
15,380 3,950 0,213 15,050 1,020 Saturacin
15,280 3,970 0,250 14,320 1,040 Saturacin
15,180 4,020 0,278 13,540 1,090 Saturacin
15,080 4,050 0,300 12,810 1,120 Saturacin
14,980 4,080 0,329 12,220 1,150 Saturacin
14,880 4,120 0,367 11,380 1,190 Saturacin
14,780 4,120 0,396 10,820 1,190 Saturacin
14,680 4,170 0,440 9,780 1,240 Saturacin
14,580 4,540 0,886 0,770 1,610 hmica
14,480 4,570 0,888 0,650 1,640 hmica
14,380 4,610 0,889 0,410 1,680 hmica
14,280 4,620 0,899 0,390 1,690 hmica
14,180 4,710 0,909 0,310 1,780 hmica
14,080 4,740 0,909 0,300 1,810 hmica
13,980 4,880 0,910 0,270 1,950 hmica
13,880 4,980 0,916 0,270 2,050 hmica
13,780 5,070 0,819 0,250 2,140 hmica
13,680 5,160 0,917 0,240 2,230 hmica
13,580 5,110 0,762 0,240 2,180 hmica
13,480 5,060 0,910 0,250 2,130 hmica
13,380 5,300 0,910 0,230 2,370 hmica
13,280 5,000 0,893 0,240 2,070 hmica
13,180 5,390 0,917 0,230 2,460 hmica
13,080 5,640 0,911 0,220 2,710 hmica
Vth = 2,93 V
Calculo de Rd (ON)
Se toman los valores de Id y Vds para cuando nuestro mosfet est en zona hmica y promediamos
el valor de Rd (ON).
Rd (ON) = 0.3706009
PROCEDIMIENTO
Mediante el anlisis del circuito podemos establecer el rango de la fuente de la siguiente forma
Determinamos que V+ = 12V debido a que tenemos una fuente fija, que nos puede proveer una
corriente elevada para el circuito ya que el motor posee una corriente de arranque muy alta (6 A).
Estado bsico
En el anlisis del estado bsico se tendr en cuenta el clculo de las resistencias Ra, Rb, Rc, Rd.
Para constatar de que nuestros transistores tipo P estn normalmente en corte y los transistores
tipo N, estn en zona hmica.
Transistores tipo P: Zona Corte
Para determinar estos valores nos guiaremos de las tablas de los transistores creadas
anteriormente, para determinar cul es el voltaje de las puertas de nuestros transistores MOSFET,
hay que tener en cuenta que todas las puertas de nuestros MOSFET estn comunizadas de dos en
dos, puerta de canal N con puerta de canal P en el lado de la izquierda del circuito, al igual que al
lado derecho del puente H.
Para la mxima zona de corte posible obtenido en tabla, obtuvimos el valor de Vsg = 2,92 V, pero
para asegurar de que nuestro transistor esta en zona de corte consideramos que Vsg = 1V.
Vsg = 1V
Vsg = Vs Vg ; Vs = V+
Vsg = 12V 1V = 11 V
Al establecer el transistor IRF630 en zona hmica, determinamos que Vgs debe ser Vgs > 4,31 V,
pero para que se mantengan los dos estados estableceremos que Vgs = 11 V debido a que:
Vg = 11V.
Realizamos un anlisis por divisor de tensin para determinar las resistencias Ra y Rc, que sern
equivalentes a Rb y Rd respectivamente.
12
11 =
+
11 + 11 = 12
11 = 12 11
11 = 1
= 11
Primer estado.
Mediante este anlisis calculamos Ra segn el Vce que estimemos para la conmutacin del
transistor de control. El transistor de control BJT, 2n2222 se pondr en zona de saturacin cuando
este reciba una corriente de en la base, lo cual proporcionara un voltaje Colector emisor Vce =
0V, y una corriente de colector mxima Ic = Ic Max. Para estas condiciones realizamos una lvk que
nos resultara de la siguiente forma:
+ + = 0
= 0
=
= 12
Observamos la hoja de caractersticas de nuestro transistor BJT y establecer el valor mximo que
recibir y de esta forma establecemos Ra.
Observamos que la corriente de colector mxima que puede soportar el transistor de control
2N2222 es de 800 mA, pero debemos tener en cuenta que esta misma corriente estar conectada
a la puerta de nuestros transistores MOSFET por lo que estimaremos una corriente de colector
mucho menor. Ic = 12 mA.
= = 12
Siguiendo con la ecuacin:
12
=
12
= 1
Luego de tener el valor de Ra podremos calcular el valor de Rc segn la ecuacin:
= 11
= 11
Calculo de Rh
Rh, es el valor de la resistencia de base de nuestro transistor bjt, de forma que necesitamos
conocer este valor exacto para asegurar de que el transistor este saturado cuando se suministra
una tensin en la base, para el clculo de Rh tambin realizaremos un lvk, en este caso en el
transistor BJT.
+ + = 0
=
= 228
12
= 228
=0,0526 mA
= 1,3
5 0,7
=
1,3
= 3,3
Segundo estado
Para el anlisis del segundo estado de nuestro puente H, tendremos las mismas
consideraciones a excepcin de considerar de que el transistor BJT.
Los dos transistores BJT me realizaran el control sobre la direccin de giro de nuestro
motor, as que para nuestro segundo estado, el BJT que estada en zona de saturacin
pasara a zona de corte, y el que estaba en zona de corte pasara a zona de saturacin.
En cuanto a los anlisis de resistencias Rb, Rd, Rh, y Vh se tomaran los mismos valores que
en el primer estado, debido a que el anlisis es el mismo, solo que del otro lado del
puente H.
As entonces:
= = 12
= 1
= 11
= 1,3
= 3,3
DATOS PRACTICOS
Giro 1
MOSFET (P)
Vsg 5,47 V
Vsd 4.06 V MOTOR
Id 32,5 mA Im 0,0017 A
Tc (Td) 21 C Vm 3,3 V
Giro 2
BJT
Ib 1,32 mA
Ic 12,9 mA
Vce 0,008 V
MOSFET (N)
Vgs 5,45 V
Vds 5,73
Id 187 mA
Tc (Td) 36 C
MOSFET (P)
Vsg 5,34 V
Vsd 4.23 V MOTOR
Id 15 mA Im 0,0012 A
Tc (Td) 21 C Vm 3,24 V
CONCLUSIONES: