如何使用雙全橋大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片---L298N

L298N是由意法半導(dǎo)體公司研發(fā)制造的一款雙全橋大電流(2A*2)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。

L298N 是一種雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其中每個(gè)H橋可以提供2A的電流，功率部分的供電電壓范圍是2.5-48v，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。一般情況下，功率部分的電壓應(yīng)大于6V否則芯片可能不能正常工作。

L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳MulTIwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。

一、L298N簡(jiǎn)介

L298N是專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于H橋集成電路，與L293D的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機(jī)直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制步進(jìn)電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。

L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓;可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào);而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。

L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4.5～7V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+2.5～46V。輸出電流可達(dá)2A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。下圖是L298N內(nèi)部原理圖。

In3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。

二、L298N中文資料匯總—L298N工作原理

L298N控制器原理如下：

(1)虛線(xiàn)框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，U1A，U2A是比較器，VI來(lái)自爐體壓強(qiáng)傳感器的電壓。當(dāng)VI>VRBF1時(shí)，U1A輸出高電平，U2A輸出高電平經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖剑姍C(jī)正轉(zhuǎn)。同理VI

(2)虛線(xiàn)框圖2中，U3A，U4A兩個(gè)比較器組成雙限比較器，當(dāng)VBVA，VI

(3)虛線(xiàn)框圖3是一個(gè)長(zhǎng)延時(shí)電路。U5A是一個(gè)比較器，Rs1是采樣電阻，VRBF2是電機(jī)過(guò)流電壓。Rs1上電壓大于VREF2，電機(jī)過(guò)流，U5A輸出低電平。由上面可知，框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，框圖2控制爐體壓強(qiáng)的紋波大小。當(dāng)爐體壓強(qiáng)太小或太大時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到兩端固定位置停止，根據(jù)直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方程[3]：

U=CeФN+RaIa

其中：Ф為電機(jī)每極磁通量;

Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù);

N為電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù);

Ia為電樞電流;

Ra電樞回路電阻。

電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N為0，電機(jī)的電流急劇增加，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將會(huì)使電機(jī)燒壞。但電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)中線(xiàn)圈中的電流也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態(tài)分開(kāi)。長(zhǎng)延時(shí)電路可把這兩種狀態(tài)區(qū)分出來(lái)。長(zhǎng)延時(shí)電路工作原理：當(dāng)Rs1過(guò)流U5A產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)過(guò)微分后，脈沖觸發(fā)555的2腳，電路置位，3腳輸出高電平，由于放電端7腳開(kāi)路，C1，R5及U6A組成積分器開(kāi)始積分，電容C1上的充電電壓線(xiàn)性上升，延時(shí)運(yùn)放積分常數(shù)為100R5C1。當(dāng)C1上充電電壓，即6腳電壓超過(guò)2/3VCC，555電路復(fù)位，輸出低電平。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間一般小于0.8s，C1充電時(shí)間一般為0.8～1s。U5A輸出電平與555的3腳輸出電平經(jīng)U7相或，如果U5A輸出低電平大于C1充電時(shí)間，U7在C1充電后輸出低電平由與門(mén)U8輸入到L298N的6腳ENA端使電機(jī)停止。如果U5A的輸出電平小于C1充電時(shí)間，6腳不動(dòng)作電機(jī)的正常啟動(dòng)。長(zhǎng)延時(shí)電路吸收電機(jī)啟動(dòng)過(guò)流電壓波形，從而使電機(jī)正常啟動(dòng)。

三、L298N特性參數(shù)

類(lèi)型： 半橋

輸入類(lèi)型：非反相

輸出數(shù)：4

電流-輸出/通道：2A

電流-峰值輸出：3A

電源電壓：4.5V~46V

工作溫度：-25°C~130°C

安裝類(lèi)型：通孔

封裝/外殼：MulTIwatt-15(垂直，彎曲和錯(cuò)列引線(xiàn))

供應(yīng)商設(shè)備封裝：15-MulTIwatt

包裝：管件

器件型號(hào)L298N

制造商STMicroelectronics

產(chǎn)品型號(hào)MotionMotorControl

四、L298N典型驅(qū)動(dòng)電路

L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊性能特點(diǎn)：

1：可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。

2：?jiǎn)?dòng)性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。

3：工作電壓可達(dá)到36V，4A。

4：可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。

5：適合應(yīng)用于機(jī)器人設(shè)計(jì)及智能小車(chē)的設(shè)計(jì)。

情況一：用L298N驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流減速電機(jī)的電路。引腳A，B可用于PWM控制。如果機(jī)器人項(xiàng)目只要求直行前進(jìn)，則可將IN1，IN2和IN3，IN4兩對(duì)引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機(jī)的兩個(gè)端口給出PWM信號(hào)控制使能端A，B即可實(shí)現(xiàn)直行、轉(zhuǎn)彎、加減速等動(dòng)作。

情況二：用L298實(shí)現(xiàn)二相步進(jìn)電機(jī)控制。將IN1，IN2和IN3，IN4兩對(duì)引腳分別接入單片機(jī)的某個(gè)端口，輸出連續(xù)的脈沖信號(hào)。信號(hào)頻率決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變繞組脈沖信號(hào)的順序即可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。

M1：電機(jī)1接口，沒(méi)有正負(fù)之分，如果發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)向不對(duì)將電機(jī)兩線(xiàn)調(diào)換即可。

M2：同M1。

注意：

L298N供電的5V如果是用另外電源供電的話(huà)，(即不是和單片機(jī)的電源共用)，那么需要將單片機(jī)的GND和模塊上的GND連接在一起，只有這樣單片機(jī)上過(guò)來(lái)的邏輯信號(hào)才有個(gè)參考0點(diǎn)。此點(diǎn)非常重要，請(qǐng)大家注意。