Kann eine H-Bridge mit dem Rasberry PI 3.3V GPIO Pin betrieben werden?

Ich habe diese Schaltung so konzipiert, dass sie auf der Grundlage der Tatsache arbeitet, dass sich ein Transistor im Sättigungsmodus wie ein Schalter verhält, wenn an seiner Basis eine Spannung angelegt wird. Die Basisspannung ist größer als die Emitterspannung, aber die Basisspannung ist größer als die Kollektorspannung. Die H-Brücke soll einen Pfad für einen Motor ermöglichen, der in eine Richtung betrieben werden kann, wenn ein 3,3-V-GPIO-Pin aktiviert wird, und dann auch die Polarität umkehrt, wenn ein anderer GPIO auf dem zweiten Schaltersatz aktiviert wird. Dieser Motor wird von einem Lithium-Ionen-Akku mit 3,7 V betrieben. Diese Schaltung funktioniert nicht so, wie sie sollte, und ich bin mir nicht sicher, warum sie nicht funktioniert. Die grüne Schaltung zeigt den Pfad für die obere LED und die blaue zeigt den Pfad zur unteren. Ich habe diese LEDs verwendet, um die umgekehrte Polarität anzuzeigen, da Sie eine Motorbewegung nicht simulieren können. Ich bin mir nicht sicher, wo ich in diesem Design falsch gelaufen bin. Die oberen beiden Transistoren befinden sich in ihrem aktiven Vorwärtsmodus. VB ist größer als VE, aber kleiner als VC. Mit dem VBE-Übergang in Vorwärtsrichtung mit dem VBC-Übergang in Rückwärtsrichtung. Die unteren Transistoren, die den Pfad zur Masse liefern, sind jedoch in Sättigung, da die Übergänge VBC und VBE beide in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind. Ich würde denken, dass diese beiden oberen Transistoren, da sie sich im aktiven Modus befinden, immer noch Strom fließen lassen würden, nur Strom, der proportional zum Basisstrom ist. Gibt es einen Grund, den ich übersehe, der dazu führt, dass dies nicht wie erwartet funktioniert? Ich versuche, diese Schalter zu verwenden, um eine Last in beiden Polaritäten mit Strom zu versorgen. Es wäre schön, alle diese Transistoren in Sättigung zu haben, da der aktive Modus die Leistung dieser Last etwas begrenzt. Ich habe versucht, einen Spannungsteiler zu verwenden und die geteilte Spannung an den Kollektorknoten zu senden, und dies führt immer noch nicht dazu, dass die Schaltung so funktioniert, wie ich es mir vorgestellt hätte. Jede mögliche Hilfe oder Vorschläge würden geschätzt.H-Brücken-Versuch

Ich habe diese Implementierung mit pnp-Transistoren ausprobiert und kann es anscheinend auch nicht so zum Laufen bringen. Ist das die richtige Implementierung?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mein dritter Versuch, Pulldown-Transistoren hinzuzufügen

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Problem liegt bei den High-Side-NPN-Transistoren. Wenn der Transistor zu leiten beginnt, steigt seine Emitterspannung an, bis Vbe klein genug ist, damit der Transistor aufhört zu leiten. Sie können am Emitter effektiv keine Spannung erzeugen, die höher ist als die GPIO-Ausgangsspannung minus 0,7 V (Vbe). Sie benötigen entweder einen PNP-Transistor oder einen P-MOSFET oder eine Art IC.
Das wird nicht funktionieren. Was ist Ihr Motor DC R der Spule?
Die Last ist ein Linearaktuator-Datenblatt hier s3.amazonaws.com/actuonix/Actuonix+L12+Datasheet.pdf
Der Linearaktuator wird von der Batterie betrieben. Ich versuche einfach nur, mit dem Raspberry Pi GPIO einen Pfad für den Strom festzulegen. Der GPIO kann einen Transistor einschalten, daher verstehe ich nicht, warum es nicht möglich ist, zwei Transistoren zu schalten. Könnten Sie bitte das Problem damit erklären, weil ich nicht verstehe, warum es nicht funktioniert.
Ich habe nach DCR gefragt, weil Rb davon abhängt, da Ic/Ib=10 ideal ist. Meinten Sie den 6-V-Nennteil mit einem Stillstandsstrom von 0,46 A?
Ich verwende den 6v-Rated-Teil, sorry, ich hätte das angeben sollen
Ich habe mir immer noch nichts von DCR oder Imax gesagt

Antworten (3)

Ich habe es mit LT-Spice versucht, um eine Hauptschaltung zu bekommen . Ich begann mit zwei NPN-Transistoren, um von 3V3 auf 6Volt zu kommen. Dann habe ich eine Push-Pull-Stufe hinzugefügt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Die Pulse-Versorgungen simulieren 3V3-GPIO-Pins)

Der Vorteil ist, dass ein Kurzschluss von VCC direkt nach Masse verhindert wird.
Wie bereits erwähnt, haben MOSFETs einen niedrigeren Ron.

(Hier ist es jetzt fast 1 Uhr morgens, ich hoffe, ich habe keine Fehler gemacht.)

Diese Schaltung funktionierte perfekt. Ich wusste nicht, dass ich der Batterie erlauben könnte, die Transistoren einzuschalten und dann das gpio zu verwenden, um den Weg zur Erde zu erleichtern. Vielen Dank für die Hilfe, es wird sehr geschätzt.

Sie möchten eine Schaltung eher wie die zweite erstellen. Verbinden Sie die Basen von Q5 mit Q3 und Q1 mit Q4. und die entsprechenden Basen zu den GPIO-Pins. (Hinweis: Dieser Ansatz funktioniert nicht nur mit Schaltern, es sei denn, Sie platzieren einen Pulldown-Widerstand nach dem Schalter).

Ein weiterer wichtiger Hinweis ist, dass Sie, wenn Sie eine Batteriespannung von mehr als 3,3 V (3,7 V drücken) verwenden möchten, einen Pegelwandler zwischen die Eingänge der Hbridge und die GPIO-Pins schalten müssen.

Mit Pulldown-Widerstand meinen Sie, dass ich einen Widerstand vor der Last oder einen Widerstand vor der Basis platzieren würde, wie ich es in den obigen Schaltungen habe?
Ich dachte, der ganze Zweck der Verwendung eines Transistors als Schalter bestand darin, einen kleineren Strom / eine kleinere Spannung verwenden zu können, um einen höheren wie die Batterie anzutreiben. Warum sind diese 3,7 Volt ein Problem? Der 1k-Widerstand, der zur Basis geht, bietet einen Strombegrenzer, um eine Beschädigung des Transistors zu vermeiden, und ich verstehe, dass, wenn der Strom den Transistor einschaltet, der Emitter- und Kollektorkurzschluss einen Weg für die 3,7-V-Batterie ermöglicht, um die Last mit Strom zu versorgen? Die pnps oben wären in Sättigung, da VE > VB < VC
Wenn Sie einen Schalter mit niedriger Spannung wünschen, verwenden Sie einen FET mit niedrigem RdsON. Wenn Sie einen Transistor verwenden möchten, lassen Sie Vce (sat) bei Ic / Ib = 10 oder 10% von hFE zu
Der Grund, warum Sie die Spannung umwandeln müssen, ist der pnp-Transistor. denn sonst haben Sie bei einem hohen Ausgang der gpio-Pins (3,3 V) immer noch einen positiven VEB an den pnp-Transistoren (3,7 V-3,3 V = 0,4 V). Sie möchten den Pulldown zwischen dem Schalter und dem Basiswiderstand.
Ich bin mir nicht sicher, was da drin ist. Sie sprechen von "einem optionalen ... integrierten Mikrocontroller". Aber wenn es nur einen Motor gibt, brauchen Sie auch Freilaufdioden.
Also habe ich die Basen des pnp mit dem npn verbunden, wie Sie vorgeschlagen haben. Ich habe auch einen Pulldown-Widerstand platziert, der direkt vor den Basen auf Masse geht. Die Schaltung funktioniert immer noch nicht wie vorgesehen. Ich habe sogar die Batteriespannung auf 3,3 V geändert
Platzieren Sie den Pulldown direkt vor dem Widerstand, der zur Basis führt. Welche Werte verwenden Sie auch für den Pulldown und die Basiswiderstände?
Ich habe die Schaltung hochgeladen, die ich verwendet habe. Ich weiß die Hilfe zu schätzen, die ihr mir gegeben habt. Es ist schon eine Weile her, dass ich Transistoren verwendet habe. Ich habe 1k für die Basiswiderstände und 500 für den Pulldown verwendet, ich habe auch mit 2k für den Pulldown experimentiert. Keine Methode hat funktioniert
Kannst du die Schaltung mit LEDs zum Laufen bringen?
Die Schaltung, die ich hochgeladen habe, simuliert dies mit LEDs und wenn ich sie in Multisim betreibe, schaltet sie die LEDs nicht ein
Nun, eine Sache aus dem Schaltplan, die ich sehen kann, ist, dass eine LED nur einschaltet, wenn nur 1 Schalter eingeschaltet und der andere ausgeschaltet ist. Wenn beide eingeschaltet sind, schaltet sich die LED nicht ein. und wenn beide ausgeschaltet sind, leuchtet die LED nicht
Ich habe mit dem Umlegen der Schalter experimentiert, ich habe gerade den Screenshot gemacht, als beide verbunden waren. Die Schaltung schaltet tatsächlich die untere LED ein, wenn beide Schalter geöffnet sind, und schaltet die untere LED aus, wenn Schalter 1 angeschlossen ist. Wenn Schalter 1 getrennt und Schalter 2 angeschlossen wird, leuchtet die untere LED auf. Es wird jedoch keine Aktion die obere LED einschalten.
LEDs sind einfach, 300 mA verursachen Rb-Abfall. Kein Pulldown erforderlich.

So versorgen Sie einen BJT-Netzschalter mit Strom

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wählen Sie einen Transistor mit hoher Verstärkung und niedriger Vce(sat) > Laststrom.

Für Gegentakt benötigen Sie die Ergänzung auf der Batterieseite ohne Überkreuzung (Shoot-Thru), dh Kurzschluss, dann fügen Sie Klemmdioden hinzu. Aufgrund der erforderlichen großen Ströme und Vce (sat) arbeiten MOSFETS besser mit niedrigem Ron.