Ficha 01 · Semicondutores, PWM e ponte H

Exercício 1 · O díodo de roda livre

Um colega monta um circuito com um MOSFET a comutar um motor DC, mas não coloca nenhum díodo em paralelo com o motor. Explica o que vai acontecer ao MOSFET e porque, e onde e como deve ser ligado o díodo de proteção.

Exercício 2 · MOSFET, BJT ou IGBT

Para cada situação, indica qual transístor é o mais adequado e justifica: (a) PWM de um motor DC de 12 V e 2 A a 10 kHz; (b) andar de potência de um variador de frequência industrial a 400 V.

Exercício 3 · Calcular a tensão média por PWM

Um motor DC de 24 V nominais é controlado por PWM. Calcula a tensão média aplicada para duty cycles de (a) 25%; (b) 60%; (c) 90%. Depois calcula que duty cycle é necessário para obter 18 V médios.

Exercício 4 · Identificar pinos PWM num microcontrolador

Explica porque nem todos os pinos digitais de um microcontrolador conseguem gerar PWM, e como se identificam normalmente numa placa de desenvolvimento como o Arduino Uno.

Exercício 5 · Dimensionar o transístor de comutação

Um motor DC tem corrente nominal de 1,5 A a 12 V, controlado por PWM a 10 kHz. Indica: (a) a corrente mínima que o MOSFET deve suportar, com margem de segurança de 1,5×; (b) duas características do datasheet a verificar além da corrente máxima.

Exercício 6 · Ponte H: estados e segurança

Numa ponte H de quatro interruptores S1, S2, S3, S4 (S1/S2 do lado positivo, S3/S4 do lado negativo, motor entre os dois ramos): (a) indica que par se fecha para o motor avançar; (b) indica que par se fecha para recuar; (c) indica qual a combinação proibida e explica porquê.

Exercício 7 · Escolher um circuito integrado de ponte H

Um projeto precisa de controlar dois motores DC de 12 V, 1,5 A cada, num robô educativo. Indica um CI de ponte H adequado, e explica porque as alimentações de lógica e de potência costumam ser separadas nestes circuitos.