CURSO: Engenharia Elétrica Automação DISCIPLINA: Eletrônica Analógica PROFESSOR: Marcos Guimarães Fonseca

EXPERIMENTO (Ponte H com MOSFET e PWM)

LISTA DE MATERIAL

 Semicondutores:

CI-1 - 4011 - circuito integrado CMOS

Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 - IRF640, IRF720, IRF511 ou qualquer equivalente - FETs de potência

 Resistores: (1/8W, 5%) IRF 640

R1 - 1 M ohms

P1 - 100k ohms - potenciômetro

 Capacitores:

C1 - 100 uF/16 V - eletrolítico

C2 - 100 nF - poliéster

C3 - 47 nF - poliéster (ver texto)

 Diversos:

Placa de circuito impresso, radiadores de calor para os transistores, botão para o

potenciômetro, fios, solda, etc.

COMO FUNCIONA

De uma forma resumida, o que temos são 4 transistores (bipolares ou FETs de potência)

ligados num circuito como o mostrado na figura abaixo.

CI 4011

Polarizando Q1 e Q4 a corrente circula num sentido pelo motor e polarizando Q2 e Q3 a

corrente circula no sentido oposto pelo motor. Como o sentido de rotação do motor depende

do sentido da corrente podemos fazer o motor girar no sentido desejado a partir de

comandos externos. No nosso caso, usamos 4 FETs de potência e para ter a polarização

correta dois a dois de modo a se evitar o estado proibido visto na introdução, usamos duas

portas NAND de um circuito integrado 4011 como inversoras.

Desta forma, quando a entrada é levada ao nível alto (1) o motor gira num sentido e quando

levada ao nível baixo (0) o motor gira no sentido oposto.    Entra em seguida em série com o

circuito o bloco PWM que usa um FET de potência (Q5) controlado por um oscilador com base

nas duas outras portas do circuito integrado 4011.

O sinal gerado pelo oscilador tem um ciclo ativo e frequência que depende do ajuste de P1 e

mais: o oscilador pode ser habilitado ou desabilitado com um sinal lógico na entrada.

Quando desabilitado o transistor é levado ao corte e a ponte H não recebe alimentação. O

motor fica parado.

Quando habilitado o tempo durante o qual a ponte conduz é dado pela largura do pulso

gerado pelo oscilador. Este tempo determina a tensão média no motor e portanto sua

velocidade.

Os componentes do controle PWM dependem muito do tipo de motor usado. Para se

encontrar a frequência em que se tenha o melhor desempenho C3 pode ser alterado na faixa

que vai de 22 nF até 470 nF.  O circuito pode funcionar com motores de 9 a 15 V.

Monte o circuito, chame o professor para conferir, e só então ligue e observe seu comportamento. Relate o ocorrido;

Q

PROVA E USO

Para provar pode-se usar qualquer motor DC comum ligado ao circuito. Alimenta-se o circuito

com a tensão necessária ao seu funcionamento e coloca-se a entrada E2 no nível alto para

habilitar o controle PWM e a entrada E1 no nível baixo.

Não se recomenda usar o circuito com tensões de alimentação abaixo de 9 V dada as

características de alta resistência apresentadas pelos Power FETs quando excitados com

baixas tensão.

Girando o potenciômetro de modo a reduzir sua resistência o motor deve acelerar até a

velocidade máxima. Se isso não ocorrer da forma esperada o capacitor C3 deve ser alterado

até se encontrar o valor que leve ao melhor desempenho. Valores na faixa de 22 nF até 470

nF podem ser experimentados.

Eventualmente um capacitor de poliéster de 100 nF a 1 uF deve ser ligado em paralelo com o

motor caso seja notada instabilidade no seu funcionamento.

Passando agora a entrada e1 ao nível alto (ligando ao positivo da fonte) o motor deve

inverter sua rotação. Comprovado o funcionamento é só fazer sua utilização.