H-Bridge Nedir?

 H-Bridge

Genel olarak H-bridge, dört tane anahtarlama elemanı içeren ve ortasında bir yük bulunan H şeklinde bir devredir.

 

 

 

Yukarıdaki resimde Q1, Q2, Q3 ve Q4 anahtarlama elemanlarıdır. Bu anahtarlama elemanları genellikle bi-polar ya da FET transistörlerdir.  Yüksek voltajlı uygulamalarda ise bu anahtarlama elemanları IGBT olabilir. D1, D2, D3 ve D4 ise Schottky tipi diyotlardır. Devrenin en üst kısmı ise güç kaynağına bağlanıp, en alt kısmı da topraklanmıştır.

 

H-Köprüsü Nasıl Çalışır?

H-bridge devresi ile motor sürmenin temel amacı, anahtarlama elemanlarının açılıp kapanma kombinasyonları ile motora yön vermektir. İlk olarak Q1 ve Q4 anahtarlarının kapandığını düşünelim. Aşağıdaki şekilden de akımı takip edeceğiniz gibi akım motorun güç kaynağı tarafından başlayıp motorun üzerinden geçerek toprağa doğru akar. Böylece motor belirtilen yönde dönmüş olur.

 

 Motorun diğer yöne dönemsini sağlamak içinse, bu sefer Q2 ve Q3 anahtarlama elemanlarının kapatılması gerekmektedir. Bu sefer aşağıdaki resimde de görüldüğü gibi akım ters yönden akar ve motor ters yönde dönmeye başlar.
 

 
H-bridge devresinde kesinlikle yapılmaması gereken anahtarlama kombinasyonu; Q1 ve Q2 ya da Q3 ve Q4 anahtarlarını aynı anda kapatmaktır. Eğer böyle bikombinasyon yaparsanız, güç kaynağı ile topraklamayı kısa devre yapmış olursunuz ve devrenizi yakabilirsiniz. Aşağıdaki resimde devre üzerinde akımın nasıl akacağını ve kısa devreyi görebilirsiniz.

 

 

 

H-Köprüsü ile Sürülen Motorun Mekanizması Nasıl İşler?

Yazımızda H-bridge devresinin üzerinde durduğumuz için DC motoru çok basit bir şekilde anlatacağız. DC motor bir enerji dönüşüm aygıtıdır. En basit haliyle elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek için kullanılır. Eğer jeneratör olarak kullanılacaksa tam tersini yaparak, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir.
 

Bu basit DC motor modelimizde mekanik tüm parametreleri ihmal edeceğiz. Elektriksel olarak baktığımızda, motor temel olarak manyetik alanda hareket eden bobinler içerir. Bobinler de kendi içinde endüktans ve iç dirence sahiptirler. Manyetik alandaki hareketleri voltaj üretir ve buna jeneratör voltajı denir, Vg ile gösterilir. Bu modeli aşağıdaki gibi gösterebiliriz:
 

Çoğu zaman üstteki resimde de görülen iç direnç ihmal edilir. İki durumda da elemanların hepsi seri bağlanır ve üzerlerinden aynı akım geçse de üzerlerindeki voltajlar farklıdır. Jeneratör voltajı (Vg), manyetik alanda hareket eden bobinin hızına bağlıdır. Bir başka deyişle, motorun dönme hızına bağlıdır.