Le pont en H : faire tourner un actionneur dans les deux sens

Un seul interrupteur allume et éteint une charge. Pour faire tourner un moteur à courant continu dans les deux sens — ouvrir et fermer un papillon, positionner une vanne — il en faut quatre, disposés en H. Et dans ce H se cache l'erreur qui grille l'étage en une microseconde. La topologie est simple ; la règle qui la protège ne se néglige jamais.

Quatre interrupteurs, deux diagonales

• Quatre transistors : deux en haut (high-side), deux en bas (low-side), le moteur au milieu du H.
• On ferme une diagonale, le courant passe dans un sens, le moteur tourne à l'endroit. On ferme l'autre diagonale, il tourne à l'envers.
• Les quatre ouverts : le moteur est en roue libre. Les deux du bas fermés : il est freiné, court-circuité sur lui-même.
• Les deux transistors du haut, sources proches du plus batterie, réclament une pompe de charge pour être pleinement saturés — même contrainte que sur un high-side seul.

Le court-circuit de bras, l'erreur fatale

• Fermer en même temps le transistor du haut et celui du bas d'un même bras, c'est créer un court franc du plus batterie à la masse à travers deux transistors. C'est le shoot-through, la conduction croisée.
• Le courant explose, le bras meurt instantanément. La parade s'appelle le temps mort : quelques centaines de nanosecondes où les deux sont ouverts avant que l'autre ne se ferme.
• Tout driver de pont en H sérieux impose ce temps mort. Si un jour vous en pilotez un à la main, c'est la première chose à respecter.

Vitesse, position et décroissance

• Le sens est choisi par la diagonale ; la vitesse et la force, par le rapport cyclique de la commande PWM sur les transistors actifs. Plus le rapport cyclique monte, plus le moteur pousse.
• Le boîtier papillon motorisé est le cas d'école : un pont en H entraîne le moteur du papillon, deux capteurs renvoient l'angle, et le calculateur ferme la boucle des centaines de fois par seconde. Le transistor qui commute reste la brique de base — voir l'étage de sortie.
• Quand on coupe la commande, le courant du moteur ne s'arrête pas net : il recircule. Selon les transistors qu'on laisse conduire, il retourne vers la batterie, c'est la décroissance rapide, ou tourne en boucle dans le pont, c'est la décroissance lente.
• Décroissance lente : le courant descend doucement, moins d'ondulation, contrôle plus fin de la position. Décroissance rapide : le courant tombe vite, on reprend la main plus tôt, mais ça ondule davantage.
• Ce choix de recirculation, invisible de l'extérieur, décide de la finesse avec laquelle le calculateur tient un papillon ou une vanne.

Le papillon, cas d'école

• Un ressort rappelle le papillon vers un angle par défaut, dit de secours. Le moteur lutte contre ce ressort pour tenir la position : le pont doit pousser dans les deux sens, ouvrir contre le ressort et refermer activement.
• Le retour de position est redondant, deux pistes de pentes opposées, précisément parce qu'un papillon emballé est dangereux. Perdez ce retour, et le calculateur retombe sur l'angle de secours.

Ce qui lâche

• Un bras en court, transistor resté fermé : le moteur ne tourne plus que dans un sens, ou fait sauter le fusible.
• Une pompe de charge en défaut, et les high-side ne saturent plus : le pont chauffe, le moteur mollit, sans court-circuit franc à trouver.

Quatre interrupteurs, une règle au-dessus de tout : jamais les deux d'un même bras ensemble. Le temps mort n'est pas une option, c'est ce qui garde le H en vie.

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