Драйверы двигателей и нагрузок

Справочные карточки драйверов, которыми микроконтроллер управляет двигателями, реле и мощными нагрузками, с параметрами из даташитов. Главное, что нужно проверить у драйвера, — не только ток, но и сколько напряжения он теряет и куда девать тепло.

Вывод микроконтроллера отдаёт единицы и десятки миллиампер, а двигатель или соленоид требует сотни миллиампер и амперы при напряжении больше логического. Между ними ставят драйвер — микросхему с мощными ключами и логическими входами. Устройство H-моста, сквозной ток и выбор между биполярными и MOSFET-драйверами разобраны в статье «Драйверы H-моста», управление двигателями — в статьях «Управление коллекторным двигателем» и «Шаговые двигатели».

Карточки

Модель	Тип	Питание нагрузки	Ток	Особенность
L293D	четыре полумоста, два H-моста	4,5–36 В	0,6 А на канал	встроенные защитные диоды, логика 5 и 3,3 В
DRV8833, TB6612FNG	два H-моста на MOSFET	2,7–10,8 В и 2,5–13,5 В	1,5 А и 1 А на мост	доли ома на ключах, DRV8833 ограничивает ток сам
ULN2003	семь ключей нижнего плеча	до 50 В	0,5 А на канал	только включение на общий провод, диоды на выводе COM

Что смотреть в даташите драйвера

На примере даташита L293D Texas Instruments:

Строка даташита	Что означает
Supply voltage V_CC1, V_CC2	раздельное питание логики (около 5 В) и нагрузки (до 36 В)
Continuous и peak output current	длительный ток канала и допустимый короткий импульс, например при пуске двигателя
High- и low-level output voltage	сколько напряжения теряется на верхнем и нижнем ключе при заданном токе
High-level input voltage	с какого напряжения вход видит единицу — важно для микроконтроллера на 3,3 В
Output clamp voltage	есть ли защитные диоды для индуктивной нагрузки
Thermal resistance	перегрев кристалла на ватт потерь — с ним считают, какой ток драйвер выдержит без перегрева

Потери на ключах, а значит и нагрев, определяются падением напряжения, а не только током: биполярный мост теряет вольты, а мост на MOSFET — доли вольта при том же токе.

Готовятся к публикации

L298 и модуль L298N

Частые вопросы

Какой драйвер выбрать для маленького двигателя от Arduino?

Для двух коллекторных двигателей или одного биполярного шагового с током до 0,6 А подойдёт L293D: два H-моста, встроенные защитные диоды, управление логикой 5 и 3,3 В. Но на биполярных ключах он теряет 2,6–3,6 В, поэтому двигатель на 6 В от питания 6 В получит заметно меньше. Для больших токов и малых потерь берут драйверы на MOSFET.

Чем H-мост отличается от сборки ключей вроде ULN2003?

Сборка ключей только замыкает нагрузку на общий провод — ток течёт в одну сторону. H-мост из двух полумостов подаёт на нагрузку напряжение любой полярности, поэтому меняет направление вращения коллекторного двигателя и нужен для биполярного шагового. Однополярный шаговый двигатель и реле можно включать ключами.

Почему драйвер двигателя греется?

Из-за падения напряжения на ключах: мощность потерь равна току, умноженному на это падение. У L293D при 0,6 А на мосту теряется около 2,6 В типично — это примерно 1,6 Вт на один двигатель. Тепло отводят через выводы общего провода в медь платы или на радиатор.