HBrücken

Die H-Brücke (Plural: H-Brücken) ist eine elektronische Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Gleichstrommotors. Sie besteht aus vier Schaltern, die in Form eines H angeordnet sind. Über diagonale Schalterpaare lässt sich die Drehrichtung des Motors festlegen: Eine Seite des Motors wird mit Versorgungsspannung verbunden, die andere mit Masse.

Die Geschwindigkeit erfolgt typischerweise durch Pulsweitenmodulation (PWM). Dabei wird der Strom durch das Ein- und Ausschalten der Schalter schnell variiert. Typische Bauelemente in H-Brücken sind MOSFETs oder Bipolartransistoren; sie können diskret umgesetzt oder als integrierte Treiber- oder Motortreiber-ICs verwendet werden. H-Brücken können als einzelne Bauteile oder in Mehrkanal-Layouts für mehrere Motoren eingesetzt werden.

Zum Schutz und Betrieb gehören Freilaufdioden oder synchrone Rückwandlungen, um die inductiven Rückströme abzuleiten. Wichtige Schutzfunktionen sind Überstrom-, Überspannungs- und Unterspannungsschutz sowie Temperaturüberwachung. Dead-Time-Intervalle verhindern Summentwicklung oder Kurzschluss zwischen oberen und unteren Schaltern.

Bremsen und Coasting: Durch gezieltes Schalten bestimmter Schalterpaare lässt sich der Motor abbremsen (Kurzschluss des Motors) oder rollen lassen (Coasting). Zusätzlich können aktuelle Messungen über Shunt-Widerstände oder Hall-Sensoren zur Regelung genutzt werden.

Anwendungsbereiche liegen in der Robotik, in CNC-Anwendungen, RC-Fahrzeugen und allgemeinen elektrischen Antrieben kleiner bis mittlerer Leistung. Varianten reichen von einfachen diskreten H-Brücken über mehrkanalige Treiber-Chips bis hin zu integrierten Lösungen mit Steuerlogik und umfangreichem Schutz. Im Vergleich zu einigen Topologien bietet die H-Brücke eine bidirektionale Ansteuerung mit relativ geringem Bauteilaufwand, erfordert aber angemessene Wärmeableitung bei höheren Strömen.