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簡介
L298N是專用驅(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,可以直接通過電源來調(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)虛線框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn),U1A,U2A是比較器,VI來自爐體壓強(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?,電機(jī)正轉(zhuǎn)。同理VI
(2)虛線框圖2中,U3A,U4A兩個(gè)比較器組成雙限比較器,當(dāng)VBVA,VI
(3)虛線框圖3是一個(gè)長延時(shí)電路。U5A是一個(gè)比較器,Rs1是采樣電阻,VRBF2是電機(jī)過流電壓。Rs1上電壓大于VREF2,電機(jī)過流,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)間過長將會(huì)使電機(jī)燒壞。但電機(jī)起動(dòng)時(shí),電機(jī)中線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。長延時(shí)電路可把這兩種狀態(tài)區(qū)分出來。長延時(shí)電路工作原理:當(dāng)Rs1過流U5A產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)過微分后,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腳開路,C1,R5及U6A組成積分器開始積分,電容C1上的充電電壓線性上升,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)。長延時(shí)電路吸收電機(jī)啟動(dòng)過流電壓波形,從而使電機(jī)正常啟動(dòng)。
三、L298N特性參數(shù)
類型: 半橋
輸入類型: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
安裝類型:通孔
封裝/外殼:MulTIwatt-15(垂直,彎曲和錯(cuò)列引線)
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:啟動(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,(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)上過來的邏輯信號(hào)才有個(gè)參考0點(diǎn)。此點(diǎn)非常重要,請(qǐng)大家注意。