HBrücke

Eine H-Brücke (englisch H-Bridge) ist eine elektronische Schaltung, die es ermöglicht, eine Last, typischerweise einen Gleichstrommotor, in beide Richtungen zu betreiben. Der Name ergibt sich aus der schematischen Anordnung von vier Schaltern, die zusammen eine H-Form bilden.

Typischer Aufbau: Vier Schalter, meist Transistoren oder MOSFETs, je zwei an der oberen und zwei an der unteren Seite des Lastpfads. Flyback-Dioden schützen gegen Induktionsspannungen. Oft wird eine H-Brücke durch einen Treiber-IC oder einen Mikrocontroller zusammen mit externen Transistoren realisiert. Durch das zeitlich koordiniert geschaltete Ansteuern zweier diagonaler Transistoren lässt sich der Stromfluss durch die Last umkehren; PWM-Steuerung regelt die Leistung und damit die Geschwindigkeit von DC-Motoren. Das Enable-Signal sowie Bremseinstellungen ermöglichen Brems- oder Freilauf-Modi.

Anwendungen: Hauptsächlich zum bidirektionalen Ansteuern von DC-Motoren in Robotik, Spielzeugen, CNC-Anwendungen und anderen Systemen, in denen eine Last reversibel betrieben werden muss. H-Brücken finden sich auch in Treiber-Boards für Schrittmotoren, bei denen einzelne Phasen bidirektional angesteuert werden.

Designüberlegungen: Wichtige Parameter sind maximale Spannungs- und Stromwerte, Wärmeabgabe, und das Vermeiden von Shoot-through durch notwendige Dead-Time-Intervalle. Freilauf-Dioden oder integrierte Freilaufpfade schützen die Schaltung vor Induktionsspannungen. Treiber-ICs bieten oft Schutzfunktionen gegen Kurzschluss, Überstrom, Übertemperatur sowie Diagnosen. Die Wahl des Transistortyps beeinflusst Effizienz, Schaltgeschwindigkeit und Wärme.