L298 Motor Driver IC Arbejdprincippet, Kredsløb, & Datablad

L298 er en dual full-bridge motor driver IC, der er designet til at kontrollere DC motorer, bipolare stepper motorer og andre induktive belastninger. L298 fås i flere pakkeversioner, hvor L298N er den mest anvendte. "N" betegnelsen henviser til Multiwatt-15-pakken, der er designet til højere effektbehandling og nem montering af kølelegeme. Denne artikel forklarer, hvordan L298 fungerer, dens pin funktioner, elektriske specifikationer, understøttede motortyper, typiske kredsløb, sammenligning med moderne motor drivere og almindelige anvendelser.

Katalog

Hvordan L298 Motor Driver fungerer

L298 kontrollerer DC motorer og stepper motorer ved hjælp af to uafhængige H-bro kredsløb, mærket Kanal A og Kanal B i blokdiagrammet. Hver H-bro modtager logiske signaler fra input pins og skifter det interne transistor netværk for at kontrollere retningen af strømmen, der flyder gennem motoren.

Som vist i blokdiagrammet kontrollerer IN1 og IN2 Kanal A, mens IN3 og IN4 kontrollerer Kanal B. Når det ene input er HØJT og det andet er LAVT, skaber H-broen en strømvej gennem motoren, hvilket får den til at rotere. At vende inputtilstandene vender strømflowet og ændrer motorens rotationsretning.

ENA og ENB pins aktiverer eller deaktiverer hver H-bro. Disse pins styres normalt af et PWM signal fra en mikrokontroller. Ved at justere PWM-duty-cyklussen ændres den gennemsnitlige spænding, der påføres motoren, hvilket muliggør hastighedskontrol.

Motorens strøm leveres gennem +Vs pin, mens den interne logik fungerer fra +Vss. SENSE A og SENSE B pins kan forbindes til eksterne modstande for at overvåge motorstrømmen til beskyttelses- eller kontrolformål.

L298 Pinout og Pin Funktioner

Pin Nr.	Pin Navn	Funktion
1	Sense A	Strøm sensing forbindelse for Kanal A. Typisk tilsluttet en lavværdi modstand for strøm overvågning.
2	OUT1	Udgangsterminal 1 af H-Bro A tilsluttet motoren.
3	OUT2	Udgangsterminal 2 af H-Bro A tilsluttet motoren.
4	Vs	Motor power forsyningsspænding input. Leverer strøm til udgangsstadiet.
5	IN1	Logisk kontrol input 1 for H-Bro A. Arbejder sammen med IN2 for at kontrollere motorretning.
6	ENA	Aktiveringsinput for H-Bro A. Bruges til at aktivere/deaktivere kanalen og til PWM hastighedskontrol.
7	IN2	Logisk kontrol input 2 for H-Bro A. Arbejder sammen med IN1 for at kontrollere motorretning.
8	GND	Jord forbindelse for både logik og strømkredsløb. Metalpladen er også tilsluttet denne pin.
9	Vss	Logisk forsynings spænding input, typisk 5 V. Forsyner den interne kontrol kredsløb.
10	IN3	Logisk kontrol input 1 til H-Bridge B. Arbejder med IN4 for at styre motorretning.
11	ENB	Aktiver input til H-Bridge B. Bruges til at aktivere/deaktivere kanalen og til PWM hastighedskontrol.
12	IN4	Logisk kontrol input 2 til H-Bridge B. Arbejder med IN3 for at styre motorretning.
13	OUT3	Udtags terminal 1 af H-Bridge B tilsluttet motoren.
14	OUT4	Udtags terminal 2 af H-Bridge B tilsluttet motoren.
15	Sense B	Strømfølsom forbindelse for Kanal B. Typisk tilsluttet en lavværdiresistor til strømmåling.

Nøgle elektriske specifikationer for L298

Specifikation	Værdi	Enhed
Motorforsynings- spænding (Vs)	Op til 46 (50 V absolut maksimum)	V
Logikforsynings- spænding (Vss)	4.5 til 7 (5 V typisk)	V
Logik input- spænding (HØJ)	≥ 2.3	V
Logik input- spænding (LAV)	≤ 1.5	V
Kontinuerlig udgangsstrøm (Per kanal)	2	A
Gentagen toppunkt udgangsstrøm	2.5	A
Ikke-gentagen toppunkt udgangsstrøm	3	A
Total effekt dissipering	25	W
Stille strømforsyning strøm (Vs)	13–70	mA
Stille strømforsyning strøm (Vss)	6–36	mA
Strømfølsom spændingsområde	-1 til 2.3	V
Udtags spændings- fald (1 A belastning)	1.8–3.2	V
Udtags spændings- fald (2 A belastning)	4.9 maks	V
Kilde mætning spænding (1 A)	1.35 typisk	V
Kilde mætning spænding (2 A)	2.0 typisk	V
Synk mætning spænding (1 A)	1.2 typisk	V
Synk mætning spænding (2 A)	1.7 typisk	V
Maksimal kommuteringsfrekvens	25–40	kHz
Kilde tænding forsinkelse	2	µs
Kilde slukning forsinkelse	1.5	µs
Kilde stigningstid	0.7	µs
Kilde faldtid	0.2	µs
Synk tænding forsinkelse	1.6	µs
Synk slukning forsinkelse	0.7	µs
Synk stigningstid	0.2	µs
Synk faldtid	0.25	µs
Driftstemperatur- område	-25 til +130	°C
Opbevaringstemperatur- område	-40 til +150	°C

Hvilke motorer kan L298 køre?

L298 er designet til at drive en række systemer baseret på børstede motorer ved hjælp af sin dobbelte H-bro-arkitektur. Hver H-bro kan uafhængigt styre retning og hastighed af en tilsluttet belastning, hvilket gør det muligt for IC'en at drive to DC motorer samtidig eller en enkelt bipolar stepper motor.

Børstede DC motorer

Børstede DC motorer er de mest almindelige motorer, der drives af L298. IC'en kan kontrollere både rotationsretning og hastighed af en DC motor ved at skifte strømflowet gennem sine H-bro-udgange. En enkelt L298 kan drive en større DC motor ved hjælp af en kanal eller to separate DC motorer ved at udnytte begge H-bro-kanaler.

Bipolar stepper motorer

L298 kan drive 2-fase bipolar stepper motorer ved at bruge sine to H-bro-kanaler til at styre motorens to viklinger. Ved at energisere viklingerne i en specifik sekvens roterer motoren i præcise vinkeltrin i stedet for kontinuerlig rotation. Dette muliggør præcis kontrol af position, hastighed og bevægelsesretning.

Lineære aktuatorer og små robotiske aktuatorer

Mange DC lineære aktuatorer bruger en intern børstet DC motor, hvilket gør dem kompatible med L298. Ved at kontrollere motorretningen gennem H-broen kan aktuatoren forlænges eller trækkes tilbage efter behov. Dette gør L298 nyttig til applikationer som automatiserede døre, justerbare platforme, ventiler og enkle industrielle kontrolsystemer.

Typiske L298 applikationskredsløb

L298N dual DC motor driver kredsløb

Kredsløbet bruger L298N IC'en til at styre to DC motorer. En 7–12V strømforsyning driver motorerne gennem VS-pinden, mens 78M05 regulatoren konverterer denne input til 5V til L298N logiksektionen gennem VSS-pinden.

L298N indeholder to interne H-bro kredsløb. Disse tillader strøm at flyde gennem hver motor i begge retninger, så motorerne kan rotere fremad eller bagud. OUT1 og OUT2 kontrollerer Motor A, mens OUT3 og OUT4 kontrollerer Motor B.

Indgangsbenene INPUT1 til INPUT4 modtager signaler fra en mikrocontroller. Disse signaler bestemmer motorens retning. ENA- og ENB-benene aktiverer hver motor kanal og kan også modtage PWM-signal til at kontrollere motorspeed.

Kondensatorerne hjælper med at stabilisere strømkilden, mens dioderne beskytter IC'en mod back-EMF spændingsspidser produceret af motorerne. Samlet set tillader dette kredsløb en lav-effekt controller at kunne drive og kontrollere to DC motorer sikkert.

Bipolar Stepper Motor Driver Circuit Using L297 and L298

Dette kredsløb kombinerer L297 stepper motorcontrolleren og L298N dual H-bro motor driver til at kontrollere en to-fase bipolar stepper motor. L297 genererer den rette fase sekvens, der er nødvendig for stepper motor drift, mens L298N leverer den højere strøm, der kræves for at drive motorviklingerne.

L297 modtager kontrolsignaler som CLOCK, CW/CCW, HALF/FULL, RESET og ENABLE. Baseret på disse indgange genererer den fire udgangssignaler (A, B, C og D), der bestemmer step-sekvensen. CLOCK-indgangen kontrollerer stepping hastigheden, mens CW/CCW-indgangen vælger rotationsretningen. HALF/FULL-indgangen tillader motoren at fungere i enten half-step eller full-step tilstand.

Udgangssignalerne fra L297 er tilsluttet indgangsbenene på L298N. L298N fungerer som en dual H-bro driver, der skifter strøm gennem de to motorviklinger. Ved at energisere viklingerne i den rette sekvens roterer motoren et skridt ad gangen med præcis positionskontrol.

Modstandene RS1 og RS2 tilsluttet SENSE-benene er strømfølsomme modstande. De tillader L297 at overvåge motorkraft og implementere strømregulering gennem sin interne chopper kontrolfunktion. Dette hjælper med at forhindre overdreven strøm og forbedrer motorens effektivitet.

Dioderne D1–D8 er flyback dioder, der beskytter L298N mod spændingsspidser genereret af de induktive motorviklinger. Kondensatorerne nær strømkilden hjælper med at filtrere støj og stabilisere drifts spændingen.

L298 vs Modern Motor Driver ICs

Data	L298	L293D	TB6612FNG	DRV8833	BTS7960
Driver Type	Bipolar transistor	Bipolar transistor	MOSFET	MOSFET	MOSFET
Motor Channels	2 DC motorer	2 DC motorer	2 DC motorer	2 DC motorer	1 DC motor
Kontinuerlig strøm	2A/kanal	600mA/kanal	1.2A/kanal	1.5A/kanal	43A
Peak strøm	3A	1.2A	3.2A	2A	43A+
Motor spænding	Op til 46V	Op til 36V	Op til 13.5V	2.7V–10.8V	Op til 27V
Logik spænding	5V	5V	2.7V–5.5V	2.7V–7V	3.3V–5V
Beskyttelsesdioder	Ekstern krævet	Indbygget	Indbygget	Indbygget	Indbygget
Hovedbrug	Mellemliggende DC motorer	Små DC motorer	Små robotter	Lavspændings robotter	Højstrøm DC motorer

Common Applications of the L298

Bürsted DC Motor Kontrol

L298 bruges almindeligvis til at drive en eller to Bürsted DC motorer. Det kan ændre motorens retning ved at vende strømflowet og kontrollere motorspeed ved hjælp af PWM-signaler fra en mikrocontroller.

Bipolar Stepper Motor Kontrol

L298 kan drive en to-fase bipolar stepper motor ved at forsyne strøm til dens viklinger i den korrekte sekvens. For lettere step kontrol bruges den ofte med en L297 controller.

Uddannelsesmæssig Robotik

L298 bruges bredt i robot sæt og student projekter, fordi det er nemt at tilslutte til Arduino og andre mikrocontrollere. Det hjælper eleverne med at forstå motor retning kontrol, hastighed kontrol, og H-bro drift.

Små Automationssystemer

L298 kan kontrollere motorer i simple automatiserede systemer såsom små transportbånd, glidende mekanismer og motoriserede platforme. Det er nyttigt, når et projekt har brug for fremad- og bagudgående bevægelse.

Positionering Mekanismer

L298 kan bruges i kamera panorering og vippe-systemer, små CNC-akser og andre positioneringsenheder. I disse applikationer driver den DC-motorer eller steppermotorer for at flytte en belastning til en ønsket position.

Prototype Motor Driver Kredsløb

Ingeniører og entusiaster bruger L298 i prototype kredsløb, fordi det er nemt at teste, bredt tilgængeligt og understøtter separate logik- og motorkilder. Dette gør det nyttigt til tidlige motorstyringsdesign eksperimenter.

Mekaniske Dimensioner

Konklusion

L298 dual full-bridge driver IC dual H-bro design gør det fleksibelt nok til at kontrollere to børstede DC-motorer eller en bipolar steppermotor, mens dens aktiveringsben tillader simpel hastighedskontrol gennem PWM. Selvom nyere MOSFET-baserede drivere er mere effektive, mindre og koldere, er L298 stadig nyttig, fordi den er nem at forstå, bredt tilgængelig og egnet til undervisningsrobotik, prototyper, små automatiseringssystemer og generelle motorstyringskredsløb.

Ofte Stillede Spørgsmål [FAQ]

1. Hvorfor kræver L298 en separat logikforsyning (Vss) og motorforsyning (Vs)?

L298 adskiller logik- og motorkraftsektionerne for at forbedre pålideligheden. Logikforsyningen forsyner den interne kontrolkredsløb, mens motorforsyningen forsyner H-bro udgangene. Dette forhindrer motor spændingsudsving og elektrisk støj i at forstyrre kontrolsignalerne.

2. Hvorfor genererer L298 mere varme end moderne motor driver IC'er?

L298 bruger bipolar transistor teknologi, som har et højere spændingsfald over udgangstrinnet. Dette får mere energi til at blive omdannet til varme. Moderne MOSFET-baserede drivere har lavere tab og arbejder derfor mere effektivt.

3. Hvordan fungerer PWM hastighedskontrol med L298?

PWM skifter hurtigt ENA eller ENB benet til og fra. Ved at ændre arbejdscyklussen for PWM-signalet ændres den gennemsnitlige spænding, der leveres til motoren, hvilket muliggør en jævn hastighedskontrol uden at ændre forsyningsspændingen.

4. Hvorfor er strøm-sensor ben inkluderet i L298?

Sense A og Sense B benene tillader eksterne modstande at måle motor strøm. Denne funktion kan bruges til overstrømsbeskyttelse, strømbegrænsning, motorovervågning og lukkede kredsløbs motorstyringssystemer.

5. Hvilke faktorer bestemmer, om en motor er egnet til L298?

De vigtigste faktorer er motor spænding, kontinuerlig strøm, opstartstrøm og staldstrøm. Motorens strømkrav skal forblive inden for L298's driftsgrænser for at undgå overophedning eller skade.

6. Kan L298 bruges i batteridrevne enheder?

Ja, men det er ikke altid det mest effektive valg. På grund af sine højere effekt tab forbruger L298 mere energi end MOSFET-baserede drivere, hvilket kan reducere batterilevetiden i bærbare applikationer.

7. Hvorfor er flyback dioder vigtige i L298 motor kredsløb?

Motorer er induktive belastninger, der genererer spændingsspidser, når strømmen pludselig ændres. Flyback dioder omdirigerer sikkert denne energi og beskytter L298 mod potentielt skadelige back-EMF spændinger.