H-мост. Управление коллекторным двигателем с помощью MOSFET транзисторов.

Коллекторные двигатели постоянного тока наиболее распространенный тип электромоторов. Для того чтобы заставить его вращаться достаточно подать на контактные провода напряжение от батареи или блока питания. Чтобы двигатель начался вращаться в другую сторону, нужно просто сменить полярность подключения проводов.

Самый простой пример управления двигателем это замыкать и размыкать цепь питания мотора для начала и остановки его вращения. Для этого проще всего использовать любой выключатель в виде кнопки или тумблера. Так можно вручную замыкать и размыкать цепь, тем самым управляя вращением двигателя.

Управлять двигателем вручную не всегда удобно. Иногда нужно автоматизировать управление. Для этого используют микроконтроллеры вроде Arduino Uno в связке с MOSFET транзисторами. Такие транзисторы нужны для управления мощными нагрузками вроде двигателей, которые во время работы могут потреблять токи до нескольких Ампер. Чтобы заставить ток протекать через транзистор от стока Drain в исток Source нужно на его затвор Gate подать небольшое напряжение, например от пина микроконтроллера. Подав высокий сигнал HIGH через токоограничивающий резистор с пина на затвор, транзистор откроется и двигатель начнет вращение. Чтобы остановить мотор на затвор нужно подать низкий уровень с микроконтроллера LOW. В подвешенном состоянии затвор оставлять нельзя. Транзистор сам поймает электромагнитные наводки из космоса и может открыться без вашего участия. Чтобы такого не произошло затвор соединяют с землей через резистор. 100 кОм будет для этого в самый раз.

Чтобы пропустить максимальный ток, на который рассчитан MOSFET-транзистор, на его затвор нужно подать напряжение от 10 Вольт, но микроконтроллер может выдать максимум 5. Одним из вариантов решения этой проблемы будет цепочка из мелких транзисторов, управляя которыми можно подавать питание с высоковольтной цепи на затвор MOSFET-транзистора, прокачивая его высоким напряжением.

В таком случае затвор транзистора уже не нужно притягивать к GND через 100 кОм резистор, т.к. теперь его надо притянуть к плюсу питания, через резистор в 10 кОм, тем самым полностью открыв MOSFET, чтобы пропустить через него максимальный ток.

Притягиваться к GND затвор будет через биполярный транзистор, если на базу последнего подать высокий сигнал с контроллера. Такое управление называется инверсным, т.е. подав низкий уровень на базу биполярного транзистора мы оставим затвор MOSFET-a открытым и двигатель будет вращаться. Подав высокий уровень на биполярник, затвор MOSFET-а притянется к земле и "полевик" закроется тем самым остановив вращение двигателя.