Eine H-Brücke ist eine Art elektronischer Schaltung, die wie ein „H“ geformt ist und verwendet wird, um Spannungen in beide Richtungen über eine Platine zu übertragen. Diese werden am einfachsten in Situationen verwendet, in denen die Bewegung eines Geräts wie eines Gleichstrommotors (DC) in zwei Richtungen, normalerweise vorwärts und rückwärts, erforderlich ist. Als integrierter Schaltkreis aufgebaut, enthält eine H-Brücke im Allgemeinen vier Halbleiter- oder mechanische Schalter, sodass sie mit Geräten mit umgekehrter Polarität funktioniert. Wenn zwei benachbarte Schalter öffnen, wird eine positive Spannung angelegt. Wenn sich diese beiden schließen und die anderen beiden öffnen, wird eine negative Spannung angelegt.
Der Aufbau einer H-Brücke erfordert die Verwendung von Bauelementen mit umgekehrter Polarität wie Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET). Diese sind typischerweise negativ geladen, da sie einen geringeren Widerstand haben als ein positiv geladener MOSFET. Die H-Brücke selbst ist in zwei Abschnitte unterteilt, eine obere Brücke und eine untere Brücke. Jede Seite benötigt einen Schalter zum Öffnen, um die Polarität zu ändern. Für diese Umschaltung ist der MOSFET selbst verantwortlich.
Das Design einer H-Brücke kann so modifiziert werden, dass eine „Halbbrücke“ entsteht. Dies wird verwendet, um das Signal zu verstärken, das durch ein elektronisches Gerät geladen wird, anstatt die Polarität speziell zu ändern. Diese halbe H-Brücke nutzt Energie aus der Stromversorgung des Geräts selbst und verwendet sie, um den Ausgang durch die Form des Signals zu modulieren.
Die am weitesten verbreitete Verwendung für eine H-Brücke liegt im Bereich der Robotik oder anderer ähnlicher mechanischer Operationen. Diese Arten von Designs erfordern im Gegensatz zu anderen Geräten, die im Allgemeinen auf eine einzige Weise funktionieren, eine Bewegung in verschiedene Richtungen. Da die integrierte Schaltung die Polarität ändern kann, können die Motoren des Mechanismus in beide Richtungen betrieben werden. Dies ermöglicht einem Designer, Bewegung mehr zu nutzen, als es sonst möglich wäre. Zum Beispiel muss ein Roboter, der Fußball spielt, seinen „Fuß“ nach hinten bewegen, um den Ball zu treffen, und nach vorne, um den Kick auszulösen.
Die Verwendung einer H-Brücke als Controller für einen Motor wurde im frühen 21. Jahrhundert durch die Entwicklung des MIT Miniboards und anderer ähnlicher Designs einfacher. Das Miniboard stammt aus dem Design des MIT 6.270-Roboterdesignprojekts und fungiert als Basis-Controller-Modul für fast jede Art von Robotergerät. Da die Platine aus einer einfachen Konfiguration mit Anbauteilen und einem integrierten Schaltkreis besteht, kann sie als Hauptteil für Heim- und Bildungsprojekte verwendet werden.