机器人教程3：直流电机驱动及L298N模块

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极管。如图7所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。由于H桥电路可以很方便的实现电机的正反转的驱动因而得到了广泛应用。

图7典型的H桥电路

要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图图8所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定的方向转动。

图9所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动。

这里需要注意的是，电机一般会引出两个极，但并无正负之分，所谓的正反转也只是我们人为定义，具体要看实际的应用和安装情况。

图8电机正转图9电机反转

驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要，如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极，此时电路中除了三极管外没有其它任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。

图10所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本的H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个使能导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输入，可以保证任何时候在H桥的同侧都只有一个三极管导通。

图10改进后的H桥驱动电路

采用以上方法，电机的运转只需要三个信号控制，如图11：两个方向信号和一个使能信号。如果DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，并且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机，如图6所示；如果DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0。那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。

图11驱动电机转动时的信号示意图

4、驱动芯片选择时考虑的问题

H桥电路虽然有着许多的优点，但是在实际的制作过程中，由于元件较多，电路和搭建也较为麻烦，增加了硬件设计的复杂度。所绝大多数制作中通常直接选用专用的驱动芯片。目前市面上专用的驱动芯片很多，如上面提到的L298N、BST7970、MC33886等，但到底我们应该选用哪咱芯片呢，当然每种芯片有自己的优势，我们应该根据设计需要从价格和性能上综合考虑才行，这里谈三个方面。

1）驱动效率的转化

所谓驱动效率高，就是要将输入的能量尽量多的输出给负载，而驱动电路本身最好不消耗或少消耗能量，具体到H桥上，也就是4个桥臂在导通时最好没有压降，越小越好。从电路上看，这主要取决于“开关”上的压降，其消耗为流过的电流乘以压降，电流大小主要取决于负载电机的需要，所以对于设计来说重点应考虑尽量减小开关上的电阻从而提高效率，而在选用驱动芯片时应当考虑所选用的芯片压降是否满足电机驱动力的需要，像参加过飞思卡尔智能车的朋友应该清楚，一般很少有人选择L298N芯片的，究其原因就是298N的自身压降太大造成功率消耗太大而不满足电机驱动需要造成的。

2）能够通过的驱动电流

每个芯片都有自身承受的最大电流，在设计时应保证电机的工作电流不会造成芯片的烧毁，像智能车制作过程中，电机的电流可以达到4－5A，而L298最大承受的电流不能超过2A，所以这也是一般不采用298N作为驱动芯片的另一个原因。

3）芯片的价格

对于器件的价格，一般在业余的制作基本不会考虑太多，但真正在产品的设计中，价格却是除了性能外必须考虑的另一个关键因素，像刚刚上面提到了L298N由于自身压降太大，所承受的电流太少，所以不满足智能车电机的需要，所以有的朋友会说，298N芯片不好，不能说不好，要知道从价格上7970是298的3倍之多，像做一般速度比较低的机器人，298芯片完全能够满足要求。

综上所述，在选择驱动芯片应从价格、驱动电流及压降等方面给合考虑。

5、L298芯片及驱动模块

L298N内部的组成其就是上面讲的H桥驱动电路，所以工作原理我以上介绍的H桥相同，这里我们不在叙述，在使用时重点要了解其引脚的功能和主要的性能参数。引脚图如图12所示。

图12 L298N的引脚图

L298N是ST公司生产的一种高电压，大电流的电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V，输出电流大，瞬间峰值可达