机器人驱动模块L298N

董邵万 郭锐* 沈阳工学院信息与控制学院

1 机器人的发展

随着科技的发展，机器人行业的兴起，逐渐代替了一系列人工的工作，人类解放了自己，工业，例如工业生产，建筑亦或是危险的工作，逐渐的趋向于自动化，而机器人的研究，如机器人的结构，传感电路，驱动电路等，随着科技的进步其发展也变得越来越快了起来。

2 L298N驱动模块引脚

L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5～7V电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2.5～46V。输出电流可达2A，可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和 OUT3，OUT4之间可分别接电动机，5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。下图是L298N模块的结构示意图

图1 1L298N结构示意图

3 L298N控制原理

图2 L298N控制原理图

图2 是控制器原理图，由3个虚线框图组成。

（1）虚线框图1控制电机正反转，U1A，U2A是比较器，VI来自机器人体内传感器的电压。当VI＞VRBF1时，U1A输出高电平，U2A输出高电平经反相器变为低电平，电机正转。同理VI＜VRBF1时，电机反转。

（2）虚线框图2中，U3A，U4A两个比较器组成双限比较器，当VB＜VI＜VA时输出低电平，当VI＞VA，VI＜VB时输出高电平。

（3）虚线框图3是一个长延时电路。U5A是一个比较器，Rs1是采样电阻，VRBF2是电机过流电压。Rs1上电压大于VREF2，电机过流，U5A输出低电平。由上面可知，框图1控制电机正反转，根据直流电机稳态运行方程：U＝CeФN＋RaIa

其中：Ф为电机每极磁通量；Ce为电动势常数；N为电机转数；ia为电枢电流；Ra为电枢回路电阻。

电机转数N为0，电机的电流急剧增加，时间过长将会使电机烧坏。但电机起动时，电机中线圈中的电流也急剧变大，因此我们必须把这两种状态分开。长延时电路可把这两种状态区分出来。

长延时电路工作原理：当Rs1过流U5A产生一个负脉冲经过微分后，脉冲触发555的2脚，电路置位，3脚输出高电平，由于放电端7脚开路，C1，R5及U6A组成积分器开始积分，电容C1上的充电电压线性上升，延时运放积分常数为100R5C1。

当C1上充电电压，即6脚电压超过2／3VCC，555电路复位，输出低电平。电机启动时间一般小于0.8s，C1充电时间一般为0.8～1s。U5A输出电平与555的3脚输出电平经U7相或，如果U5A输出低电平大于C1充电时间，U7在C1充电后输出低电平由与门U8输入到L298N的6脚ENA端使电机停止。

如果U5A的输出电平小于C1充电时间，6脚不动作电机的正常启动。长延时电路吸收电机启动过流电压波形，从而使电机正常启动。