L298 Motor Driver IC Arbetsprincip, Kretsar, & Datablad

L298 är en dubbel full-bron motor driver IC designad för att styra DC-motorer, bipolära stegmotorer och andra induktiva laster. L298 finns i flera paketversioner, där L298N är den mest använda. "N" beteckningen hänvisar till Multiwatt-15 paketet, som är designat för högre effektbehandling och enkel montering av kylfläns. Denna artikel förklarar hur L298 fungerar, dess pinfunktioner, elektriska specifikationer, stödja motorer, typiska kretsar, jämförelse med moderna motorförare och vanliga tillämpningar.

Katalog

Hur L298 Motor Driver Fungerar

L298 styr DC-motorer och stegmotorer med hjälp av två oberoende H-bron kretsar, märkta Kanal A och Kanal B i blockdiagrammet. Varje H-brygga tar emot logiska signaler från ingångsstiften och växlar den interna transistornätverket för att kontrollera riktningen av strömmen som flyter genom motorn.

Som visas i blockdiagrammet, IN1 och IN2 kontrollerar Kanal A, medan IN3 och IN4 kontrollerar Kanal B. När en ingång är HÖG och den andra är LÅG, skapar H-bron en strömväg genom motorn, vilket får den att rotera. Omvänt av ingångstillstånden omvänder strömflödet och ändrar motorrotationens riktning.

ENA och ENB stiften aktiverar eller inaktiverar varje H-brygga. Dessa stift drivs vanligtvis av en PWM-signal från en mikrokontroller. Genom att justera PWM-symmetrin ändras den genomsnittliga spänningen som appliceras på motorn, vilket möjliggör hastighetskontroll.

Motorkraften tillförs genom +Vs-stiftet, medan den interna logiken fungerar från +Vss. SENSE A och SENSE B stiften kan anslutas till externa motstånd för att övervaka motorströmmen för skydds- eller kontrollsyften.

L298 Pinutgång och Pinfunktioner

Stift Nr.	Stift Namn	Funktion
1	Sense A	Strömavkänningsanslutning för Kanal A. Vanligtvis ansluten till ett lågvärdesmotstånd för strömövervakning.
2	OUT1	Utgångsterminal 1 av H-brygga A som är ansluten till motorn.
3	OUT2	Utgångsterminal 2 av H-brygga A som är ansluten till motorn.
4	Vs	Motorkraftleveransspänning inmatning. Förser ström till utgångssteg.
5	IN1	Logisk kontroll ingång 1 för H-brygga A. Arbetar med IN2 för att styra motorriktning.
6	ENA	Aktiveringsingång för H-brygga A. Används för att aktivera/inaktivera kanalen och för PWM hastighetskontroll.
7	IN2	Logisk kontroll ingång 2 för H-brygga A. Arbetar med IN1 för att styra motorriktning.
8	GND	Jordanslutning för både logik- och kraftkretsar. Den metalliska fliken är också ansluten till detta stift.
9	Vss	Logikförsörjningsspänning inmatning, vanligtvis 5 V. Förser den interna kontrollkretst.
10	IN3	Logikkontroll ingång 1 för H-Bridge B. Samarbetar med IN4 för att styra motorriktning.
11	ENB	Aktivera ingång för H-Bridge B. Används för att aktivera/inaktivera kanalen och för PWM hastighetskontroll.
12	IN4	Logikkontroll ingång 2 för H-Bridge B. Samarbetar med IN3 för att styra motorriktning.
13	OUT3	Utgångsterminal 1 av H-Bridge B ansluten till motorn.
14	OUT4	Utgångsterminal 2 av H-Bridge B ansluten till motorn.
15	Sense B	Strömsensor anslutning för Kanal B. Vanligtvis ansluten till en låg värde resistor för strömövervakning.

Viktiga elektriska specifikationer för L298

Specifikation	Värde	Enhet
Motornätverks spänning (Vs)	Upp till 46 (50 V absolut max)	V
Logikförsörjnings spänning (Vss)	4.5 till 7 (5 V typisk)	V
Logik ingångs spänning (HÖG)	≥ 2.3	V
Logik ingångs spänning (LÅG)	≤ 1.5	V
Kontinuerlig utgångsström (Per kanal)	2	A
Repetitiv topp- utgångsström	2.5	A
Icke-repetitiv topputgångsström	3	A
Total effekt dissipering	25	W
Stillestånds ström (Vs)	13–70	mA
Stillestånds ström (Vss)	6–36	mA
Strömsensor spänningsområde	-1 till 2.3	V
Utgångsspänning fall (1 A last)	1.8–3.2	V
Utgångsspänning fall (2 A last)	4.9 max	V
Källans mättnads spänning (1 A)	1.35 typisk	V
Källans mättnads spänning (2 A)	2.0 typisk	V
Sänka mättnads spänning (1 A)	1.2 typisk	V
Sänka mättnads spänning (2 A)	1.7 typisk	V
Maximala omkastningsfrekvens	25–40	kHz
Källans på- fördröjning	2	µs
Källans av- fördröjning	1.5	µs
Källans stighastighet	0.7	µs
Källans falltid	0.2	µs
Sänkas på- fördröjning	1.6	µs
Sänkas av- fördröjning	0.7	µs
Sänkas stighastighet	0.2	µs
Sänkas falltid	0.25	µs
Driftstemperatur intervall	-25 till +130	°C
Lagringstemperatur intervall	-40 till +150	°C

Vilka motorer kan L298 driva?

L298 är utformad för att driva en mängd olika system baserade på borstade motorer genom dess dubbla H-broarkitektur. Varje H-bro kan oberoende styra riktning och hastighet för en ansluten last, vilket gör att IC:n kan driva två DC-motorer samtidigt eller en enda bipolär stegmotor.

Borstade DC-motorer

Borstade DC-motorer är de vanligaste motorerna som drivs av L298. IC:n kan styra både rotationsriktning och hastighet på en DC-motor genom att växla strömflödet genom sina H-bro-utgångar. En enda L298 kan driva en större DC-motor med hjälp av en kanal eller två separata DC-motorer genom att utnyttja båda H-brokanelerna.

Bipolära stegmotorer

L298 kan driva 2-fas bipolära stegmotorer genom att använda sina två H-brokaneler för att styra motorens två lindningar. Genom att aktivera lindningarna i en specifik sekvens roterar motorn i exakta vinkliga steg istället för kontinuerlig rotation. Detta möjliggör noggrann kontroll av position, hastighet och rörelseriktning.

Linjära aktuatorer och små robotaktuatorer

Många DC-linjära aktuatorer använder en intern borstade DC-motor, vilket gör dem kompatibla med L298. Genom att styra motorriktning genom H-bron kan aktuatorn förlängas eller dras tillbaka efter behov. Detta gör L298 användbar för tillämpningar som automatiserade dörrar, justerbara plattformar, ventiler och enkla industriella kontrollsystem.

Typiska L298-tillämpningskretsar

L298N dubbla DC-motordrivkrets

Kretsen använder L298N IC för att styra två DC-motorer. En 7–12V strömförsörjning driver motorerna genom VS-pinnen, medan 78M05-regulatorn konverterar denna ingång till 5V för L298N-logiksektionen genom VSS-pinnen.

L298N innehåller två interna H-bro kretsar. Dessa tillåter ström att flöda genom varje motor i vilken riktning som helst, så motorerna kan rotera framåt eller bakåt. OUT1 och OUT2 kontrollerar Motor A, medan OUT3 och OUT4 kontrollerar Motor B.

Ingångspinnarna INPUT1 till INPUT4 tar emot signaler från en mikrokontroller. Dessa signaler bestämmer motorriktningen. ENA och ENB-pinnarna aktiverar varje motor kanal och kan även ta emot PWM-signaler för att kontrollera motorns hastighet.

Kondensatorerna hjälper till att stabilisera strömförsörjningen, medan dioderna skyddar IC från bak-EMF spänningsspikar som produceras av motorerna. Sammantaget låter denna krets en låg energi kontroller säkert driva och kontrollera två likströmsmotorer.

Bipolär Steg-motor Drivkrets med L297 och L298

Denna krets kombinerar L297 stegmotor kontrollern och L298N dual H-bro motor drivrutin för att kontrollera en två-fasig bipolär stegmotor. L297 genererar den korrekta fassekvens som krävs för stegmotorens drift, medan L298N tillhandahåller den högre ström som behövs för att driva motorvindningarna.

L297 tar emot kontrollsignaler som CLOCK, CW/CCW, HALF/FULL, RESET och ENABLE. Baserat på dessa ingångar genererar den fyra utgångssignaler (A, B, C och D) som bestämmer stegningssekvensen. CLOCK-ingången styr stegrate, medan CW/CCW-ingången väljer rotationsriktningen. HALF/FULL-ingången tillåter motorn att arbeta i antingen halvsteg eller fullstegsläge.

Utgångssignalerna från L297 är anslutna till ingångspinnarna på L298N. L298N fungerar som en dubbel H-bro drivrutin och växlar ström genom de två motorvindningarna. Genom att energisera vindningarna i rätt sekvens roterar motorn ett steg i taget med precis positionkontroll.

Resistorena RS1 och RS2 som är kopplade till SENSE-pinnarna är ström-sensor resistorer. De tillåter L297 att övervaka motorströmmen och implementera strömreglering genom sin interna chopper kontroll funktion. Detta hjälper till att förhindra överdriven ström och förbättrar motoreffektiviteten.

Dioderna D1–D8 är flybackdioder som skyddar L298N från spänningsspikar genererade av de induktiva motorvindningarna. Kondensatorerna nära strömförsörjningen hjälper till att filtrera brus och stabilisera driftsäkerheten.

L298 vs Moderna Motor Drivrutin ICs

Data	L298	L293D	TB6612FNG	DRV8833	BTS7960
Drivertyp	Bipolar transistor	Bipolar transistor	MOSFET	MOSFET	MOSFET
Motor Kanaler	2 likströmsmotorer	2 likströmsmotorer	2 likströmsmotorer	2 likströmsmotorer	1 likströmsmotor
Kontinuerlig Ström	2A/kanal	600mA/kanal	1.2A/kanal	1.5A/kanal	43A
Spänningstopp	3A	1.2A	3.2A	2A	43A+
Motor Spänning	Upp till 46V	Upp till 36V	Upp till 13.5V	2.7V–10.8V	Upp till 27V
Logik Spänning	5V	5V	2.7V–5.5V	2.7V–7V	3.3V–5V
Skyddsdioder	Extern krävs	Inbyggd	Inbyggd	Inbyggd	Inbyggd
Huvud Användning	Medel likströmsmotorer	Små likströmsmotorer	Små robotar	Lågspänningsrobotar	Högströms likströmsmotorer

Vanliga Tillämpningar av L298

Bürstad likströmsmotor kontroll

L298 används ofta för att driva en eller två borstade likströmsmotorer. Den kan ändra motorriktning genom att vända strömflödet och kontrollera motorhastighet med hjälp av PWM-signaler från en mikrokontroller.

Bipolär Steg-motor Kontroll

L298 kan driva en två-fasig bipolär stegmotor genom att tillhandahålla ström till dess vindningar i rätt sekvens. För enklare styrning av stegen används den ofta med en L297 kontroll.

Utbildningsrobotik

L298 används ofta i robotkit och studentprojekt eftersom den är enkel att koppla ihop med Arduino och andra mikrokontroller. Den hjälper eleverna att förstå motor riktning kontroll, hastighetskontroll och H-bros drift.

Små Automationssystem

L298 kan styra motorer i enkla automatiserade system som små transportband, glidande mekanismer och motoriserade plattformar. Det är användbart när ett projekt behöver framåt- och bakåtrörelse.

Positioneringsmekanismer

L298 kan användas i kamerapanorerings- och tiltsystem, små CNC-axlar och andra positioneringsanordningar. I dessa tillämpningar driver den DC-motorer eller stegmotorer för att flytta en belastning till en önskad position.

Prototypmotorstyrenheter

Ingenjörer och hobbynördar använder L298 i prototypkretsar eftersom den är lätt att testa, allmänt tillgänglig och stöder separata logik- och motorförsörjningar. Detta gör den användbar för tidiga motorstyrningsdesignexperiment.

Mekaniska Dimensioner

Slutsats

L298:s dubbla fullbrygga drivrutins-ICs dubbla H-bryggdesign gör den tillräckligt flexibel för att styra två borstad DC-motorer eller en bipolar stegmotor, medan dess aktiveringsstift möjliggör enkel hastighetskontroll via PWM. Även om nyare MOSFET-baserade drivrutiner är mer effektiva, mindre och kallare, är L298 fortfarande användbar eftersom den är lätt att förstå, allmänt tillgänglig och lämplig för utbildningsrobotik, prototyper, små automatiseringssystem och allmänna motorstyrningskretsar.

Vanliga Frågor [FAQ]

1. Varför kräver L298 en separat logikförsörjning (Vss) och motorförsörjning (Vs)?

L298 separerar logik- och motorströmförsörjningarna för att förbättra tillförlitligheten. Logikförsörjningen driver den interna styrkretsen, medan motorströmförsörjningen driver H-bryggens utgångar. Detta förhindrar spänningsfluktuationer och elektriskt brus från motorerna att störa styrsignalerna.

2. Varför genererar L298 mer värme än moderna motorstyrnings-ICs?

L298 använder bipolär transistor-teknologi som har ett högre spänningsfall över utgångsstadiet. Detta orsakar att mer kraft omvandlas till värme. Moderna MOSFET-baserade drivrutiner har lägre förluster och fungerar därför mer effektivt.

3. Hur fungerar PWM-hastighetskontroll med L298?

PWM växlar snabbt ENA- eller ENB-stiftet på och av. Genom att ändra arbetscykeln för PWM-signalen förändras den genomsnittliga spänningen som levereras till motorn, vilket möjliggör smidig hastighetskontroll utan att ändra matningsspänningen.

4. Varför ingår strömavkänningstift i L298?

Sense A- och Sense B-stiften tillåter externa motstånd att mäta motorström. Denna funktion kan användas för överströmsskydd, strömbegränsning, motövervakning och slutna slingan motorkontrollsystem.

5. Vilka faktorer avgör om en motor är lämplig för L298?

De viktigaste faktorerna är motorns spänning, konstant ström, startström och stallström. Motorens strömkrav måste ligga inom L298:s driftgränser för att undvika överhettning eller skador.

6. Kan L298 användas i batteridrivna enheter?

Ja, men det är inte alltid det mest effektiva valet. På grund av dess högre effektförluster konsumerar L298 mer energi än MOSFET-baserade drivrutiner, vilket kan minska batteriets livslängd i bärbara tillämpningar.

7. Varför är återkopplingsdioder viktiga i L298-motorkretsar?

Motorer är induktiva laster som genererar spänningsspikar när strömmen ändras plötsligt. Återkopplingsdioder dirigerar säkert denna energi och skyddar L298 från potentiellt skadliga bak-EMF-spänningar.