Перейти к содержанию

L293D — драйвер двигателей на четырёх полумостах

L293D — четыре полумоста с защитными диодами в одном корпусе: два H-моста для двух коллекторных двигателей или одного биполярного шагового. Разбираем по даташиту Texas Instruments выводы, параметры, таблицу управления направлением и то, сколько напряжения и тепла теряется на его биполярных ключах.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

L293D содержит четыре независимых полумоста — выходных каскада, каждый из которых подключает свой выход либо к питанию нагрузки, либо к общему проводу. Каскады разрешаются парами: 1 и 2 — входом 1,2EN, 3 и 4 — входом 3,4EN. Пара полумостов с нагрузкой между выходами образует H-мост, который подаёт на двигатель напряжение любой полярности. По даташиту TI нижний ключ — транзистор Дарлингтона, верхний — псевдо-Дарлингтон, а у L293D к каждому выходу встроены защитные диоды.

Коротко

  • Питание логики VCC1 — 4,5–7 В; питание нагрузки VCC2 — от VCC1 до 36 В.
  • Ток — 600 мА на канал длительно, 1,2 А в импульсе до 100 мкс.
  • Падение на ключах при 0,6 А — верхний 1,4 / 1,8 В, нижний 1,2 / 1,8 В (типично / максимум).
  • Входы — единица от 2,3 В, ноль до 1,5 В, выдерживают до 7 В.
  • Защитные диоды — встроены (у L293 без буквы — нет).
  • Температура — 0…70 °C; тепловая защита переводит выходы в третье состояние.

Распиновка

L293D, вид сверху: 1 1,2EN, 2 1A, 3 1Y, 4 и 5 общий, 6 2Y, 7 2A, 8 VCC2, 9 3,4EN, 10 3A, 11 3Y, 12 и 13 общий, 14 4Y, 15 4A, 16 VCC1L293D11,2EN21A31Y4GND5GND62Y72A8VCC293,4EN103A113Y12GND13GND144Y154A16VCC1вид сверху
L293D в корпусе PDIP-16, вид сверху
ВыводОбозначениеНазначение
1, 91,2EN, 3,4ENразрешение пар каналов 1–2 и 3–4, активный высокий
2, 7, 10, 151A, 2A, 3A, 4Aвходы каналов, без инверсии
3, 6, 11, 141Y, 2Y, 3Y, 4Yвыходы каналов
4, 5, 12, 13GNDобщий провод и теплоотвод — к медному полигону платы через переходные отверстия
16VCC1питание логики 5 В
8VCC2питание нагрузки до 36 В

Параметры

ПараметрЗначениеУсловия
Питание логики VCC14,5–7 В (предельно 36 В)рекомендуемое
Питание нагрузки VCC2VCC1…36 Врекомендуемое
Ток выхода600 мА длительно, 1,2 А до 100 мкспредельный
Выход в единицеVCC2 − 1,4 В типично, не ниже VCC2 − 1,8 Вток −0,6 А
Выход в нуле1,2 В типично, до 1,8 Вток 0,6 А
Защитные диодыограничение на VCC2 + 1,3 В сверху и 1,3 В ниже общего проводаток 0,6 А
Входыединица от 2,3 В, ноль до 1,5 В, до 7 В
Ток логики VCC113–35 мА типично, до 60 мАбез нагрузки, зависит от состояния выходов
Ток VCC2 без нагрузки2–14 мА типично, до 24 мАзависит от состояния выходов
Задержки800 нс на включение, 400 нс на выключениеVCC2 = 24 В, PDIP
Тепловое сопротивление кристалл–среда36,4 °C/ВтPDIP-16, плата по JESD51-7

Управление двигателем

По таблице функций TI выход повторяет вход, пока пара разрешена, и отключается — переходит в третье состояние, — когда вход разрешения в нуле. Для двигателя между выходами 1Y и 2Y это даёт режимы H-моста, которые Microchip описывает в AN905:

1,2EN1A2AДвигатель
110вращение в одну сторону
101вращение в другую сторону
100торможение: оба вывода двигателя замкнуты на общий провод, двигатель останавливается быстро
111торможение: оба вывода замкнуты на питание нагрузки
0любыелюбыевыбег: выходы отключены, двигатель останавливается сам

Скорость регулируют ШИМ на входе разрешения пары: двигатель чередует питание и выбег. Биполярный шаговый двигатель подключают двумя обмотками к двум мостам и переключают их по порядку — схемы и последовательности шагов разобраны в статье «Шаговые двигатели», коллекторные двигатели — в статье «Управление коллекторным двигателем».

Падение напряжения и нагрев

Ключи L293D биполярные, и на каждом теряется больше вольта. Ток двигателя проходит через верхний ключ одного полумоста и нижний ключ другого, поэтому при 0,6 А на мосту теряется 1,4 + 1,2 = 2,6 В типично и до 3,6 В в худшем случае. Двигатель от питания 12 В получит 9,4 В, а в худшем случае — 8,4 В.

Мощность потерь одного моста при 0,6 А — около 0,6 · 2,6 ≈ 1,6 Вт, двух — 3,1 Вт. С тепловым сопротивлением 36,4 °C/Вт один мост нагреет кристалл примерно на 57 °C выше воздуха. TI рекомендует паять выводы общего провода к медному полигону платы или ставить радиатор, соединённый с общим проводом, и приводит график теплового сопротивления в зависимости от площади меди. Для больших токов и малых потерь выбирают драйверы на MOSFET — их сравнение с биполярными мостами в статье «Драйверы H-моста».

Питание и защита

У выводов VCC1 и VCC2 TI рекомендует конденсаторы не меньше 0,1 мкФ; порядок включения питаний не важен. Встроенные диоды ограничивают выбросы обмоток двигателя: на выходе — не выше VCC2 + 1,3 В и не ниже примерно 1,3 В под общим проводом, так что внешние обратные диоды у L293D не нужны. Пока выходы микроконтроллера не определены — например, при старте, — вход разрешения стоит держать в нуле подтягивающим резистором: AN905 подчёркивает, что во время неопределённых входов ключи моста должны быть закрыты.

Другие драйверы — в разделе «Драйверы двигателей и нагрузок».

Частые вопросы

Как подключить двигатель к L293D?

Двигатель включают между выходами одной пары: 1Y и 2Y (выводы 3 и 6) или 3Y и 4Y (выводы 11 и 14). Направлением управляют входы 1A и 2A, разрешением пары — 1,2EN. Логику питают от 5 В на выводе 16, двигатели — от своего источника до 36 В на выводе 8; выводы 4, 5, 12 и 13 — общий провод и теплоотвод.

Какой ток выдерживает L293D?

600 мА на канал длительно и 1,2 А в одиночном импульсе до 100 мкс. На практике ток ограничивает нагрев: при 0,6 А на мосту теряется около 2,6 В, то есть примерно 1,6 Вт на один двигатель. Без хорошего отвода тепла через медь платы полный ток на оба моста получить не удастся.

Можно ли управлять L293D от 3,3 В?

Да. Порог единицы на входах — 2,3 В, поэтому выходы микроконтроллера на 3,3 В подходят напрямую. Но питание логики VCC1 должно быть 4,5–7 В — по рекомендации TI 5 В ± 0,5 В; от 3,3 В микросхему питать нельзя.

Чем L293D отличается от L293?

У L293D встроены защитные диоды для индуктивной нагрузки, а ток канала ниже: 600 мА против 1 А у L293 и 1,2 А против 2 А в импульсе. К L293 диоды ставят снаружи. Выводы у обеих микросхем одинаковые.

Источники

  1. Texas Instruments. L293x Quadruple Half-H Drivers (SLRS008D, revised January 2016) — разд. 5 — выводы; 6.1–6.6 — предельные режимы, рабочие условия, тепловое сопротивление, характеристики и задержки; табл. 1 — управление; разд. 10–11 — питание, конденсаторы, теплоотвод
  2. Microchip. AN905: Brushed DC Motor Fundamentals (DS00905B), 2010 — табл. 1 — режимы H-моста: вперёд, назад, выбег и торможение

Нашли ошибку?

Смотрите также