Ponte H

[Pask]

Amigos, estou experimentando fazer o acionamento de um pequeno transformador de 200mA usando a técnica da Ponte H com 4 transistores bipolares TIP31. Gerei um sinal retangular de 60Hz e 50% de ciclo ativo e apliquei nas bases dos transistores da seguinte forma: sinais em fase no transistor superior esquerdo e no inferior direito; sinais defasados em 180º no transistor superior direito e no inferior esquerdo.
Porém, o transistor superior direito está aquecendo muito e parece que a ponte não está funcionando corretamente.
Um detalhe me chamou a atenção: o par de transistores que fica na parte superior da ponte (esquerdo e direito), ficam com seus emissores em flutuação. Como podem conduzir assim?
Somente o par inferior têm os emissores ligados ao GND. Eu confesso que não compreendo muito bem o funcionamento dessa ponte!
Sei também que existem CI's específicos para o acionamento desse tipo de circuito como o IR2110, L293, etc.
No caso de usar o L293, como poderia ser feita a lógica de acionamento para este CI? Alguém poderia comentar esse post?

Obrigado.

[otavio luiz]

Melhor utilizar uma ponte com par complementar, já utilizei bastante o esquema abaixo.

[RobL]

Você tem um circuito magnético e tem histerese. Falta um tempo morto (dead time) para evitar esse aquecimento. Em outras palavras, devido aos efeitos eletromagnético do seu núcleo, auto indução, indução mútua, etc, um transistor está sendo ligado enquanto o outro ainda não foi cortado, apesar do sinal de controle já ter enviado o comando para cortar.
No seu caso devido a F baixa de 60Hz o problema não é o tempo de corte do transistor somente mas a tensão de pico gerada pode estar furando um dos transistores. Talvez tenha que usar snubber neles e o tempo morto. Pode resolver com diodos rápidos invertidos protegendo os transistores.

[otavio luiz]

O aquecimento dos transistores que vão com o coletor ao vcc é devido a queda de tensão (0,6Vcc) entre base e emissor, voce esta utilizando o transistor como seguidor de emissor, isto é, voce tem no emisso a tensão de base menos 0,6Vcc, o ideal é utilizar o transistor como chave onde não há perda de tensão alguma consequentemente o transistor aquece menos. O esquema de ponte que desenhei pode ser utilizado em 12Vcc e o controle pode ser feito em 5Vcc mesmo. Esperimente que voce vai gostar.

[RobL]

Imagino que esteja bombeando um trafo de 12V x 200mA, com sinal retangular, com o outro lado com 127 ou 220Vca, ou seja, fazendo um inversor.
Se for isso use uma carga resistiva bem abaixo da metade da potência útil dele, para teste. Sem essa carga pode dar muito problema no primário pois ficará somente a corrente de magntização do núcleo (carga puramente indutiva) e com picos altos de auto indutância.
Mesmo com o circuito sugerido pelo Otavio deve proteger os transistores com cargas muito indutivas. Veja como é protegida a saída do L293 por exemplo, no manual.
Poderá ser necessário um dead time, conforme colocado.

[Silvio51]

Dead time só seria necessàrio para sinais retangulares de alta frequência, como nos casos de PWM. O ideal seria utilizar, neste mesmo caso, transistores complementares ( pares NPN e PNP) pois a to´pologia do circuito parece estar errada.

[RobL]

Gerei um sinal retangular de 60Hz e 50% de ciclo ativo e apliquei nas bases dos transistores da seguinte forma: sinais em fase no transistor superior esquerdo e no inferior direito; sinais defasados em 180º no transistor superior direito e no inferior esquerdo.

Lí isso aí no primeiro post.

[Pask]

Meus amigos, trata-se de uma simples ponte H com transistores bipolares TIP31. Eu apliquei nas bases desses transistores um sinal retangular com 60Hz de freq. e 50% de ciclo ativo. Liguei nessa ponte, o enrolamento 12+12V e 250mA de um transformador e quero obter no seu secundário um sinal senoidal, ou seja, quero fazer um inversor senoidal para excitar um transformador convencional. É só isso...

[RobL]

Para sair senoidal o caminho não é este, por aí não dá.
Você precisa gerar um sinal complexo no primário. A grosso modo, imagine um PWM que através de seu ciclo variável vá construindo a senóide.
É necessário entrar com uma tabela, em seu software, afim de ir variando o ciclo ativo do PWM para simular uma senóide na saída. Esta saída será aplicada ao seu trafo.
Procure na net como gerar senóide dessa forma, tem exemplos.

[MOR_AL]

Olá Silvio 51.

Acredito que para esclarecer sua dúvida, onde se lê Hz na postagem do nosso amigo Pask, leia-se c/s (ciclos por segundo), uma vez que a excitação é em onda quadrada.

Olá RobL.

Sua consideração está correta. Um dos modos de se obter uma onda senoidal, por meio de comutações, é se usar a técnica PWM. Porém alguns detalhes devem ser observados:
1 - Se não me engano, o trafo tem que responder aos 60 Hz, mesmo usando um PWM com 20 kc/s. Digo isso lembrando que se tivermos um trem de pulsos positivos, ele possuirá um valor médio (cc). Este valor médio é obtido filtrando-se as frequências mais altas, ou seja, um filtro com frequência de corte menor que 20 kHz.
Analogamente para um PWM em 20 kc/s e modulado em 60 Hz, vai (tenho quase certeza) possuir uma componente em 60 Hz. Como este componente é o sinal útil, o trafo deve ter que responder a ele. Em outras palavras, não vai dar para diminuir o tamanho do trafo.
2 - Certa ocasião fiz um circuito deste tipo. O detalhe é que no secundário você tem uma tensão que varia entre - V de pico e + V de pico. Agora imagine que se deseja filtrar este trem de pulsos. Quando a tensão da senoide passar próximo ao zero volts, tem-se um pulso estreito que varia entre - V de pico e + V de pico. Isso é ruído demais. O sinal de 60 Hz estará algumas centenas de vezes MENOR que o sinal comutado. Para que este sinal não seja mascarado pelo comutado, é necessário que o filtro atenue algumas centenas de vezes.
Normalmente, como o trafo tem que responder aos 60 Hz mesmo, pode-se fazer um PWM com "falta de pulsos", próximo aos valores baixos de tensão de 60 Hz. A primeira utilização é se produzir um sinal de onda quadrada, em 60 c/s, em que o Ton exista entre os 30 graus e os 150 graus. No outro semi-ciclo, o Ton vai existir entre os 210 graus e os 330 graus. Isso não dá uma senóide perfeita, mas a filtragem fica bem menos complicada. Para melhorar a senoide, pode-se aumentar o número de Tons, digamos tres, ou cinco em cada semi-ciclo.
Outro modo de se obter uma quase senoide é usar um circuito em push-pull, sendo que o primário do trafo deve possuir alguns enrolamentos, formando diversos push-pulls. cada uma deles fornecerá um trecho de tensão dos 60 Hz. Imagine um center tape conectado a uma bateria e diversos push-pulls, cada um deles em um par de derivações simétricas em relação ao center tape. Neste caso o nível de ruído gerado será menor que no anterior.
Outro modo de se fazer uma senoide em 60 Hz é fazer um circuito em push-pull e obter na saída (retificando), uma tensão de 2 V de pico. Aí um circuito em H poderia formar os 60Hz. Note que neste caso o trafo poderá ser para chaveamento, pois haverá apenas a frequência fundamental (em 20 kHz, por exemplo) e seus harmônicos. Os componentes diminuem de tamanho e valor.
Outro tipo é usar uma comutação em um circuito LC, sintonizado em 60 Hz. Fica grande, mas quase não haverá riúdo.
Bom. A idéia é esta. Como já faz muito tempo que estudei isso, posso ter me enganado em algum detalhe, por isso peço que considerem apenas a idéia e não o detalhe.
MOR_AL