Перейти к содержанию

Почему двигатель через L298N крутится медленнее, чем от батареи напрямую?

Обновлено Редакция GAW

В H-мосте ток двигателя проходит через два открытых ключа — верхний одной половины и нижний другой. У L298 это биполярные транзисторы, и на каждом из них падает заметное напряжение. Даташит ST приводит сразу полное падение на мосту — сумму обоих ключей.

Сколько остаётся двигателю

Ток двигателяПадение на L298 (VCEsat Total Drop)Двигателю при 12 ВПотери в мосту
1 А1,8–3,2 В (около 2,55 В — сумма типичных падений ключей)8,8–10,2 В, около 9,45 В1,8–3,2 Вт
2 Адо 4,9 Вне меньше 7,1 Вдо 9,8 Вт

(напряжения и мощности — наш расчёт). Скорость коллекторного двигателя с постоянными магнитами, по Microchip AN905, линейно зависит от напряжения. Поэтому на холостом ходу:

nL298nнапрямую≈U−ΔUU=12−3,212≈0,73\frac{n_\text{L298}}{n_\text{напрямую}} \approx \frac{U - \Delta U}{U} = \frac{12 - 3{,}2}{12} \approx 0{,}73

в худшем случае при 1 А — двигатель теряет больше четверти скорости (наш расчёт, без учёта тока холостого хода). Под нагрузкой ток растёт, падение на мосту — тоже, и разница ещё больше. Скорость под нагрузкой для своего двигателя можно оценить калькулятором двигателя постоянного тока, подставив вместо напряжения питания напряжение после моста.

Что делать

  • Взять мост на MOSFET. Падение на нём — ток, умноженный на сопротивление канала. У DRV8833 сопротивление верхнего и нижнего ключа вместе 360 мОм: при 1 А это 0,36 В вместо 1,8–3,2 В. У TB6612FNG насыщение 0,5 В при 1 А.
  • Поднять питание с запасом на падение, если двигатель и мост это допускают. Потери в мосту при этом не уменьшатся.
  • Проверить ШИМ. При коэффициенте заполнения меньше 100 % двигатель получает соответствующую часть напряжения — это не неисправность моста.

Почему биполярный мост теряет больше, чем мост на MOSFET, и как считать потери, подробно разобрано в статье о драйверах H-моста; как ШИМ управляет скоростью — в статье «Управление двигателем постоянного тока».

Похожие вопросы

Можно ли поднять напряжение питания, чтобы компенсировать падение на L298?

Можно, в пределах питания L298 и с учётом того, что падение зависит от тока: при пуске и под нагрузкой оно больше, а на холостом ходу меньше. Двигатель тогда получает почти номинал, но мост греется так же — потери в нём равны току, умноженному на падение.

Чем заменить L298N для двигателя на 6–12 В?

Драйвером на MOSFET: у DRV8833 сопротивление открытого моста 360 мОм, у TB6612FNG насыщение 0,5 В при 1 А. Проверьте пределы питания — DRV8833 до 10,8 В, TB6612FNG до 13,5 В — и ток на канал.

Почему падение на L298 больше при большем токе?

Падение на открытом биполярном транзисторе растёт с током, хотя и не пропорционально, как на сопротивлении. По даташиту ST при 1 А это до 3,2 В на мосту, при 2 А — до 4,9 В.

Источники

  1. STMicroelectronics. L298 Dual Full-Bridge Driver, datasheet (издание January 2000), копия на сайте SparkFun; MD5 f1a38251c2d1e08e81300376e5575202 — Electrical Characteristics: VCEsat Total Drop — 1,80 В мин. и 3,2 В макс. при 1 А (типичное не указано), 4,9 В макс. при 2 А; VCEsat(H) верхнего ключа 0,95 / 1,35 / 1,7 В и VCEsat(L) нижнего 0,85 / 1,2 / 1,6 В (мин. / тип. / макс.) при 1 А; типичное полное падение около 2,55 В — сумма типичных значений (наш расчёт); официальный файл st.com/resource/en/datasheet/l298.pdf (DS0218) через curl не загружается
  2. Texas Instruments. DRV8833 Dual H-Bridge Motor Driver (SLVSAR1E, revised July 2015) — разд. 1 — сопротивление верхнего и нижнего ключа вместе 360 мОм; 1,5 А действующего тока на мост в корпусах PWP и RTY; разд. 6.3 — питание 2,7–10,8 В
  3. Toshiba Electronic Devices & Storage. TB6612FNG: Driver IC for Dual DC motor (datasheet) — с. 1 — VM до 15 В, ток 1,2 А средний; с. 3 — VM 2,5–13,5 В; с. 5 — насыщение 0,5 В при 1 А
  4. Microchip. AN905: Brushed DC Motor Fundamentals (DS00905B, 2010) — у двигателя с постоянными магнитами скорость линейно зависит от напряжения; пример: 15 000 об/мин при 12 В — 7500 об/мин при 50 % ШИМ

Нашли ошибку?

Смотрите также