Princípio de Funcionamento do IC Driver de Motor L298, Circuitos e Folhas de Dados

O L298 é um IC driver de motor de ponte completa dupla projetado para controlar motores DC, motores de passo bipolares e outras cargas indutivas. O L298 está disponível em várias versões de pacote, sendo a L298N a mais amplamente utilizada. A designação "N" refere-se ao pacote Multiwatt-15, que é projetado para maior capacidade de manuseio de energia e fácil montagem de dissipadores de calor. Este artigo explica como o L298 funciona, suas funções de pino, especificações elétricas, tipos de motores suportados, circuitos típicos, comparação com drivers de motor modernos e aplicações comuns.

Catálogo

Como o Driver de Motor L298 Funciona

O L298 controla motores DC e motores de passo usando dois circuitos H-bridge independentes, rotulados como Canal A e Canal B no diagrama de blocos. Cada H-bridge recebe sinais lógicos dos pinos de entrada e comuta a rede de transistores internos para controlar a direção da corrente que flui através do motor.

Como mostrado no diagrama de blocos, IN1 e IN2 controlam o Canal A, enquanto IN3 e IN4 controlam o Canal B. Quando uma entrada está ALTA e a outra está BAIXA, o H-bridge cria um caminho de corrente através do motor, fazendo com que ele gire. Reverter os estados de entrada inverte o fluxo de corrente e muda a direção de rotação do motor.

Os pinos ENA e ENB habilitam ou desabilitam cada H-bridge. Esses pinos são comumente acionados por um sinal PWM de um microcontrolador. Ajustando o ciclo de trabalho PWM, a tensão média aplicada ao motor muda, permitindo o controle de velocidade.

A alimentação do motor é fornecida através do pino +Vs, enquanto a lógica interna opera a partir de +Vss. Os pinos SENSE A e SENSE B podem ser conectados a resistores externos para monitorar a corrente do motor para proteção ou controle.

Pinagem do L298 e Funções dos Pinos

Pino No.	Nome do Pino	Função
1	Sense A	Conexão de detecção de corrente para o Canal A. Geralmente conectado a um resistor de baixo valor para monitoramento de corrente.
2	OUT1	Terminal de saída 1 da H-Bridge A conectado ao motor.
3	OUT2	Terminal de saída 2 da H-Bridge A conectado ao motor.
4	Vs	Tensão de fornecimento de energia do motor. Fornece energia à etapa de saída.
5	IN1	Entrada de controle lógica 1 para H-Bridge A. Funciona com IN2 para controlar a direção do motor.
6	ENA	Entrada de habilitação para H-Bridge A. Usada para habilitar/desabilitar o canal e para controle de velocidade PWM.
7	IN2	Entrada de controle lógica 2 para H-Bridge A. Funciona com IN1 para controlar a direção do motor.
8	GND	Conexão de terra para circuitos lógicos e de potência. A aba de metal também está conectada a este pino.
9	Vss	Entrada de tensão do fornecimento lógico, tipicamente 5 V. Alimenta a circuitaria de controle interna.
10	IN3	Controlo lógico entrada 1 para H-Bridge B. Trabalha com IN4 para controlar a direção do motor.
11	ENB	Entrada de ativação para H-Bridge B. Usada para ativar/desativar o canal e para controlo de velocidade PWM.
12	IN4	Controlo lógico entrada 2 para H-Bridge B. Trabalha com IN3 para controlar a direção do motor.
13	OUT3	Terminal de saída 1 do H-Bridge B conectado ao motor.
14	OUT4	Terminal de saída 2 do H-Bridge B conectado ao motor.
15	Sensoriamento B	Conexão de sensoriamento de corrente para o Canal B. Normalmente ligada a um resistor de baixo valor para monitoramento de corrente.

Especificações Elétricas Principais do L298

Especificação	Valor	Unidade
Tensão de Alimentação do Motor (Vs)	Até 46 (50 V máximo absoluto)	V
Tensão de Alimentação Lógica (Vss)	4.5 a 7 (5 V típico)	V
Tensão de Entrada Lógica (ALTA)	≥ 2.3	V
Tensão de Entrada Lógica (BAIXA)	≤ 1.5	V
Corrente de Saída Contínua (Por Canal)	2	A
Corrente de Saída de Pico Repetitiva	2.5	A
Corrente de Saída de Pico Não Repetitiva	3	A
Dissipação Total de Potência	25	W
Corrente de Alimentação em Quiescente (Vs)	13–70	mA
Corrente de Alimentação em Quiescente (Vss)	6–36	mA
Faixa de Tensão de Sensoriamento de Corrente	-1 a 2.3	V
Queda de Tensão de Saída (Carga de 1 A)	1.8–3.2	V
Queda de Tensão de Saída (Carga de 2 A)	4.9 máximo	V
Tensão de Saturação da Fonte (1 A)	1.35 típico	V
Tensão de Saturação da Fonte (2 A)	2.0 típico	V
Tensão de Saturação do Dreno (1 A)	1.2 típico	V
Tensão de Saturação do Dreno (2 A)	1.7 típico	V
Frequência Máxima de Comutação	25–40	kHz
Atraso de Ligação da Fonte	2	µs
Atraso de Desligamento da Fonte	1.5	µs
Tempo de Aumento da Fonte	0.7	µs
Tempo de Queda da Fonte	0.2	µs
Atraso de Ligação do Dreno	1.6	µs
Atraso de Desligamento do Dreno	0.7	µs
Tempo de Aumento do Dreno	0.2	µs
Tempo de Queda do Dreno	0.25	µs
Faixa de Temperatura de Operação	-25 a +130	°C
Faixa de Temperatura de Armazenamento	-40 a +150	°C

Que Motores Podem ser Acionados pelo L298?

O L298 foi projetado para acionar uma variedade de sistemas baseados em motores de escovas utilizando sua arquitetura de ponte H dual. Cada ponte H pode controlar independentemente a direção e a velocidade de uma carga conectada, permitindo que o CI opere dois motores CC simultaneamente ou um único motor de passo bipolar.

Motores CC com Escovas

Motores CC com escovas são os motores mais comuns acionados pelo L298. O CI pode controlar tanto a direção de rotação quanto a velocidade de um motor CC alternando o fluxo de corrente através de suas saídas de ponte H. Um único L298 pode acionar um motor CC maior usando um canal ou dois motores CC separados utilizando ambos os canais da ponte H.

Motores de Passo Bipolares

O L298 pode acionar motores de passo bipolares de 2 fases usando seus dois canais de ponte H para controlar as duas bobinas do motor. Energizando as bobinas em uma sequência específica, o motor gira em passos angulares precisos em vez de rotação contínua. Isso permite um controle preciso de posição, velocidade e direção de movimento.

Atuadores Lineares e Pequenos Atuadores Robóticos

Muitos atuadores lineares DC utilizam um motor de escovas DC interno, tornando-os compatíveis com o L298. Ao controlar a direção do motor através da ponte H, o atuador pode estender ou retrair conforme necessário. Isso torna o L298 útil para aplicações como portas automáticas, plataformas ajustáveis, válvulas e sistemas de controlo industrial simples.

Circuitos de Aplicação Típicos do L298

Circuito do Driver de Motor DC Duplo L298N

O circuito utiliza o L298N CI para controlar dois motores CC. Uma alimentação de 7–12V alimenta os motores através do pino VS, enquanto o regulador 78M05 converte esta entrada em 5V para a seção lógica do L298N através do pino VSS.

O L298N contém dois circuitos H-bridge internos. Estes permitem que a corrente flua através de cada motor em qualquer direção, assim os motores podem rodar para frente ou para trás. OUT1 e OUT2 controlam o Motor A, enquanto OUT3 e OUT4 controlam o Motor B.

Os pinos de entrada INPUT1 a INPUT4 recebem sinais de um microcontrolador. Estes sinais decidem a direção do motor. Os pinos ENA e ENB ativam cada canal do motor e também podem receber sinais PWM para controlar a velocidade do motor.

Os capacitores ajudam a estabilizar a fonte de alimentação, enquanto os diodos protegem o CI contra picos de tensão back-EMF produzidos pelos motores. No geral, este circuito permite que um controlador de baixa potência conduza e controle com segurança dois motores CC.

Circuito de Driver de Motor de Passo Bipolar Usando L297 e L298

Este circuito combina o controlador de motor de passo L297 e o driver de motor H-bridge duplo L298N para controlar um motor de passo bipolar de duas fases. O L297 gera a sequência de fases correta necessária para a operação do motor de passo, enquanto o L298N fornece a corrente mais alta necessária para conduzir os enrolamentos do motor.

O L297 recebe sinais de controle como CLOCK, CW/CCW, HALF/FULL, RESET e ENABLE. Com base nestas entradas, ele gera quatro sinais de saída (A, B, C e D) que determinam a sequência de passos. A entrada CLOCK controla a taxa de passos, enquanto a entrada CW/CCW seleciona a direção de rotação. A entrada HALF/FULL permite que o motor opere em modo de meio passo ou passo completo.

Os sinais de saída do L297 estão conectados aos pinos de entrada do L298N. O L298N atua como um driver H-bridge duplo, alternando a corrente através dos dois enrolamentos do motor. Ao energizar os enrolamentos na sequência correta, o motor gira um passo de cada vez com controle de posição preciso.

Os resistores RS1 e RS2 conectados aos pinos SENSE são resistores de medição de corrente. Eles permitem que o L297 monitore a corrente do motor e implemente a regulação de corrente através de sua função de controle interno do chopper. Isso ajuda a prevenir corrente excessiva e melhora a eficiência do motor.

Os diodos D1–D8 são diodos de flyback que protegem o L298N contra picos de tensão gerados pelos enrolamentos indutivos do motor. Os capacitores perto da fonte de alimentação ajudam a filtrar ruído e estabilizar a tensão de operação.

L298 vs ICs de Driver de Motor Modernos

Dados	L298	L293D	TB6612FNG	DRV8833	BTS7960
Tipo de Driver	Transistor bipolar	Transistor bipolar	MOSFET	MOSFET	MOSFET
Canais do Motor	2 motores CC	2 motores CC	2 motores CC	2 motores CC	1 motor CC
Corrente Contínua	2A/canal	600mA/canal	1.2A/canal	1.5A/canal	43A
Corrente de Pico	3A	1.2A	3.2A	2A	43A+
Tensão do Motor	Até 46V	Até 36V	Até 13.5V	2.7V–10.8V	Até 27V
Tensão Lógica	5V	5V	2.7V–5.5V	2.7V–7V	3.3V–5V
Diodos de Proteção	Externo requerido	Integrado	Integrado	Integrado	Integrado
Uso Principal	Motores CC médios	Motores CC pequenos	Pequenos robôs	Robôs de baixa tensão	Motores CC de alta corrente

Aplicações Comuns do L298

Controle de Motor CC com Escovas

O L298 é comumente usado para acionar um ou dois motores CC com escovas. Ele pode mudar a direção do motor invertendo o fluxo de corrente e controlar a velocidade do motor usando sinais PWM de um microcontrolador.

Controle de Motor de Passo Bipolar

O L298 pode acionar um motor de passo bipolar de duas fases fornecendo corrente para seus enrolamentos na sequência correta. Para um controle de passos mais fácil, ele é frequentemente usado com um controlador L297.

Robótica Educacional

O L298 é amplamente utilizado em kits de robô e projetos estudantis porque é simples de conectar com Arduino e outros microcontroladores. Ele ajuda os alunos a entender o controle da direção do motor, controle de velocidade e operação de H-bridge.

Pequenos Sistemas de Automação

O L298 pode controlar motores em sistemas automatizados simples, como pequenos transportadores, mecanismos deslizantes e plataformas motorizadas. É útil quando um projeto necessita de movimento para frente e para trás.

Mecanismos de Posicionamento

O L298 pode ser utilizado em sistemas de pan-and-tilt para câmeras, pequenos eixos CNC e outros dispositivos de posicionamento. Nestas aplicações, ele aciona motores DC ou motores de passo para mover uma carga para uma posição desejada.

Circuitos Prototípicos de Driver de Motor

Engenheiros e hobbyistas usam o L298 em circuitos prototípicos porque é fácil de testar, amplamente disponível e suporta suprimentos de lógica e motor separados. Isso o torna útil para experimentos de design de controle de motor iniciais.

Dimensões Mecânicas

Conclusão

O IC driver de ponte dupla L298, com design de ponte H dupla, torna-o flexível o suficiente para controlar dois motores DC com escovas ou um motor de passo bipolar, enquanto seus pinos de habilitação permitem controle de velocidade simples através de PWM. Embora drivers modernos baseados em MOSFET sejam mais eficientes, menores e mais frios, o L298 ainda é útil porque é fácil de entender, amplamente disponível e adequado para robótica educacional, protótipos, pequenos sistemas de automação e circuitos gerais de controle de motor.

Perguntas Frequentes [FAQ]

1. Por que o L298 requer um suprimento de lógica separado (Vss) e um suprimento de motor (Vs)?

O L298 separa as seções de alimentação de lógica e motor para melhorar a confiabilidade. O suprimento de lógica alimenta o circuito de controle interno, enquanto o suprimento de motor alimenta as saídas da ponte H. Isso previne flutuações de tensão do motor e ruído elétrico de interferirem com os sinais de controle.

2. Por que o L298 gera mais calor do que os ICs modernos de driver de motor?

O L298 utiliza tecnologia de transistores bipolares, que apresenta uma queda de tensão maior na etapa de saída. Isso faz com que mais energia seja convertida em calor. Drivers modernos baseados em MOSFET têm perdas menores e, portanto, funcionam de forma mais eficiente.

3. Como funciona o controle de velocidade PWM com o L298?

PWM alterna rapidamente o pino ENA ou ENB ligado e desligado. Ao alterar o ciclo de trabalho do sinal PWM, a tensão média fornecida ao motor muda, permitindo um controle de velocidade suave sem alterar a tensão de alimentação.

4. Por que os pinos de detecção de corrente estão incluídos no L298?

Os pinos Sense A e Sense B permitem que resistores externos meçam a corrente do motor. Este recurso pode ser utilizado para proteção contra sobrecorrente, limitação de corrente, monitoramento de motor e sistemas de controle de motor em malha fechada.

5. Quais fatores determinam se um motor é adequado para o L298?

Os fatores mais importantes são a tensão do motor, a corrente contínua, a corrente de partida e a corrente de bloqueio. Os requisitos de corrente do motor devem permanecer dentro dos limites operacionais do L298 para evitar superaquecimento ou danos.

6. O L298 pode ser utilizado em dispositivos alimentados por bateria?

Sim, mas não é sempre a escolha mais eficiente. Devido às suas perdas de energia mais altas, o L298 consome mais energia do que drivers baseados em MOSFET, o que pode reduzir a vida útil da bateria em aplicações portáteis.

7. Por que os diodos de flyback são importantes nos circuitos de motor do L298?

Motores são cargas indutivas que geram picos de tensão quando a corrente muda repentinamente. Diodos de flyback redirecionam essa energia de forma segura e protegem o L298 de tensões de back-EMF potencialmente danificadoras.