1、完整word版大总结L298N的详细资料驱动直流电机和步进电机doc人人为我，我为人人， BT 分享快乐大总结L298N 的详细资料驱动直流电机和步进电机电机驱动电路； 电机转速控制电路（ PWM信号）主要采用 L298N ， 通过单片机的 I/O 输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，输入引脚与输出引脚的逻辑关系图为驱动原理图1人人为我，我为人人， BT 分享快乐-2人人为我，我为人人， BT 分享快乐L298N 电机驱动模块图?1.1实物图?1.2原理图?1.3各种电机实物接线图? ?1.4各种电机原理图?1.5模块接口说明?L298N 电机驱动模块图1.1 实物图
2、正面 背面1.2 原理图3人人为我，我为人人， BT 分享快乐1.3 各种电机实物接线图直流电机实物接线图4相步进电机实物接线图4人人为我，我为人人， BT 分享快乐3相步进电机实物接线图1.4 各种电机原理图直流电机原理图 步进电机原理图5人人为我，我为人人， BT 分享快乐1.5 模块接口说明+5V ：芯片电压 5V 。VCC ：电机电压，最大可接 50V 。GND ：共地接法。A-D- ：输出端，接电机。AD+ ：为步进电机公共端，模块上接了 VCC 。EN1 、 EN2 ：高电平有效， EN1 、EN2 分别为 IN1 和 IN2 、 IN3 和 IN4 的使能端。IN1 IN4 ：输
3、入端，输入端电平和输出端电平是对应的。6人人为我，我为人人， BT 分享快乐我正在用 L298N 驱动我的小车的两个直流减速电机，其实它很好用，1和 15 和 8 引脚直接接地，4管脚 VS 接 2.5 到 46 的电压，它是用来驱动电机的，9引脚是用来接 4.5 到 7V 的电压的，它是用来驱动L298 芯片的，记住， L298 需要从外部接两个电压，一个是给电机的，另一个给L298 芯片的6 和 11 引脚是它的使能端，一个使能端控制一个电机，至于那个控制那个你自己焊接，你可以把它理解为总开关，只有当它们都是高电平的时候两个电机才有可能工作，5,7,10,12是 298 的信号输入端和单片
4、机的IO 口相连，2,3,13,14是输出端，输入 5 和 7 控制输出2 和 3,输入的 10,12 控制输出的 13,14L298N 型驱动器的原理及应用L298N 是 SGS 公司的产品， 内部包含 4通道逻辑驱动电路。 是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个 H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL 逻辑电平信号，可驱动 46V 、 2A 以下的电机。其引脚排列如图 1中 U4 所示， 1脚和 15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信7人人为我，我为人人， BT 分享快乐L298N的恒压恒流桥式 2A 驱动芯片 L298N说明及应用L298 是 SGS公司的
5、产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N，内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。 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 7 V 电压。 4 脚 VS接电源电压， VS电压范围 VIH 为 2 5 46 V 。输出电流可达 2 5 A ，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
6、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，本实验装置我们选用驱动一台电动机。 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。表 1 是 L298N 功能逻辑图。8人人为我，我为人人， BT 分享快乐9人人为我，我为人人， BT 分享快乐In3 ，In4 的逻辑图与表 1 相同。由表 1 可知 EnA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当EnA 为高电平，输入电平为一高一低， 电机正或反转。 同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。L298N 控制器
7、原理如下：图 3 是控制器原理图，由 3 个虚线框图组成。下面是 3 个虚线框图功能：（1）虚线框图 1 控制电机正反转， U1A，U2A是比较器， VI 来自炉体压强传感器的电压。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VIVRBF1时，电机反转。电机正反转可控制抽气机抽出气体的流量，从而改变炉体压强。（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。 VA，VB 是由炉体压强转感器转换电压的上下限，即反应炉体压强控制范围。根据工艺要求，我们可自行规
8、定VA， VB的值，只要炉体压强在VA， VB所确定范围之间电机停转（注意VB VRBF1 VA，如果不在这个范围内，系统不稳定）。（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， 框图 2 控制炉体压强的纹波大小。当炉体压强太小或太大时，电动机转到两端固定位置停止，根据直流电机稳态运行方程3：UCeN RaIa其中 : 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 电枢回路电阻。10人人为我，我为人人，
9、 BT 分享快乐电机转数 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 23 VCC， 555 电路复位，输出低电平。电机启动时间一般小于0 8 s ，C1充电时间一般为 0 8 1 s 。
10、 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。下图是其引脚图：1、 15 脚是输出电流反馈引脚，其它与 L293 相同。在通常使用中这两个引脚也可以直接接地。上图是其与 51 单片机连接的电路图。11人人为我，我为人人， BT 分享快乐-12人人为我，我为人人， BT 分享快乐13人人为我，我为人人， BT 分享快乐L
11、298 应用实例实例一：用 L298 驱动两台直流减速电机的电路。引脚 6，9 可用于 PWM 控制。如果机器人项目只要求直行前进，则可将 5，10 和 7，12 两对引脚分别接高电平和低电平，仅用单片机的两个端口给出 PWM 信号控制 6， 11 即可实现直行、转弯、加减速等动作。实例二：用 L298 实现二相步进电机控制。14人人 我，我 人人， BT 分享快 步 机原理及其使用 明一、前言步 机是将 脉冲信号 角位移或 位移的开 控制元件。在非超 的情况下， 机的 速、 停止的位置只取决于脉冲信号的 率和脉冲数， 而不受 化的影响 ，即 机加一个脉冲信号， 机 一个步距角。 一 性关系的
12、存在，加上步 机只有周期性的 差而无累 差等特点。使得在速度、位置等控制 域用步 机来控制 的非常的 。 然步 机已被广泛地 用， 但步 机并不能象普通的直流 机， 交流 机在常 下使用。 它必 由双 形脉冲信号、 功率 路等 成控制系 方可使用。 因此用好步 机却非易事，它涉及到机械、 机、 子及 算机等 多 知 。目前 , 生 步 机的厂家的确不少，但具有 技 人 ，能 自行开 ，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人， 最基本的 都没有。 于一种盲目的仿制 段。 就 用 在 品 型、使用中造成 多麻 。 于上述情况，我 决定以广泛的感 子式步 机 例。 叙述其基本工作原理。望能 广
13、大用 在 型、使用、及整机改 有所帮助。二、感 子式步 机工作原理（一）反 式步 机原理由于反 式步 机工作原理比 。下面先叙述三相反 式步 机原理。1、 构： 机 子均匀分布着很多小 ， 定子 有三个励磁 阻， 其几何 依次分 与 子 开。 0、 1/3 、 2/3 , （相 两 子 的距离 距以表示），即 A 与 1 相 ， B 与 2 向右 开 1/3 ， C 与 3 向右 开 2/3 ， A 与 5 相 ，（ A 就是 A， 5 就是 1）下面是定 子的展开 ：2、旋 ：如 A 相通 ， B， C 相不通 ，由于磁 作用， 1 与 A ，（ 子不受任何力以下均同）。如 B 相通 ， A
14、，C 相不通 ， 2 与 B ，此 子向右移 1/3 ，此 3与 C 偏移 1/3 ， 4 与 A 偏移（ -1/3 ） =2/3 。如 C 相通 ， A，B 相不通 ， 3 与 C ，此 子又向右移 1/3 ，此 4与 A 偏移 1/3 。如 A 相通 ， B， C相不通 ， 4 与 A ， 子又向右移 1/3 。A、B、 C、 A 分 通 状 ， 4（即 1 前一 ）移到 A 相， 机 子向右 一个 距，如果不断地按 A，B， C， A通 ， 机就每步（每脉冲） 1/3 , 向右旋 。如按 A， C， B，A通 ， 机就反 。由此可 ： 机的位置和速度由 次数 （脉冲数）和 率成一一 关系
15、。而方向由 序决定。不 ，出于 力矩、平 、噪音及减少角度等方面考 。往往采用 A-AB-B-BCC-CA-A15人人 我，我 人人， BT 分享快 种 状 ， 将原来每步 1/3 改 1/6 。甚至于通 二相 流不同的 合， 使其 1/3 1/12 ， 1/24 ， 就是 机 分 的基本理 依据。不 推出： 机定子上有 m 相励磁 阻，其 分 与 子 偏移 1/m,2/m (m-1)/m,1 。并且 按一定的相序 机就能正反 被控制 是步 机旋 的物理条件。只要符合 一条件我 理 上可以制造任何相的步 机， 出于成本等多方面考 ， 市 上一般以二、三、四、五相 多。3、力矩： 机一旦通 ，
16、在定 子 将 生磁 （磁通量） 当 子与定子 开一定角度 生力 F 与（ d /d ）成正比其磁通量 =Br*S ；Br 磁密； S 磁面 ； F 与 L*D*Br 成正比； L 芯有效 度； D 子直径； Br=N I/RN I 励磁 阻安匝数（ 流乘匝数） R 磁阻。力矩 =力 * 半径力矩与 机有效体 *安匝数 * 磁密 成正比（只考 性状 ）因此， 机有效体 越大，励磁安匝数越大，定 子 气隙越小， 机力矩越大，反之亦然。（二）感 子式步 机1、特点：感 子式步 机与 的反 式步 机相比， 构上 子加有永磁体， 以提供 磁材料的工作点， 而定子激磁只需提供 化的磁 而不必提供磁材料工作
17、点的耗能， 因此 机效率高， 流小， 低。因永磁体的存在， 机具有 的反 ，其自身阻尼作用比 好，使其在运 程中比 平 、噪音低、低 振 小。感 子式步 机某种程度上可以看作是低速同步 机。一个四相 机可以作四相运行，也可以作二相运行。 （必 采用双极 ），而反 式 机 不能如此。例如：四相，八相运行 （ A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A ）完全可以采用二相八拍运行方式 . 不 其条件C= ,D= 。一个二相 机的内部 与四相 机完全一致， 小功率 机一般直接接 二相， 而功率大一点的 机， 了方便使用， 灵活改 机的 特点， 往往将其外部接 八根引 （四相）， 使用 ，既可以作四相
18、 机使用，可以作二相 机 串 或并 使用。2、分 感 子式步 机以相数可分 ：二相 机、三相 机、四相 机、五相 机等。以机座号（ 机外径）可分 ： 42BYG(BYG 感 子式步 机代号）、 57BYG、86BYG、110BYG、（国 准），而像 70BYG、90BYG、 130BYG等均 国内 准。3、步 机的静 指 相数： 生不同 极 N、S 磁 的激磁 圈 数，常用 m表示。拍数：完成一个磁 周期性 化所需脉冲数或 状 用 n 表示，或指 机 一个 距角所需脉冲数，以四相 机 例，有四相四拍运行方式即 AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运16人人为我，我为人人， BT 分享快乐行方
19、式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A 。步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用表示。 =360 度（转子齿数J* 运行拍数），以常规二、四相，转子齿为 50 齿电机为例。四拍运行时步距角为 =360 度/ （ 50*4 ） =1.8 度（俗称整步），八拍运行时步距角为 =360 度 / （ 50*8 ）=0.9 度（俗称半步）。定位转矩： 电机在不通电状态下， 电机转子自身的锁定力矩 （由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）静转矩：电机在额定静态电作用下， 电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。 此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转
20、矩与电磁激磁安匝数成正比， 与定齿转子间的气隙有关， 但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。4、步进电机动态指标及术语1、步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。 用百分比表示：误差 / 步距角 *100%。不同运行拍数其值不同， 四拍运行时应在 5%之内， 八拍运行时应在 15%以内。2、失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、失调角： 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度， 电机运转必存在失调角， 由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流
21、下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5、最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。6、运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图所示：其它特性还有惯频特性、起动频率特性。电机一旦选定， 电机的静力矩确定， 而动态力矩却不然， 电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。如下图所示：17人人为我，我为人人， BT 分享快乐其中，曲线 3 电流最大、或电压最高 ; 曲线
22、1 电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。7、电机的共振点： 步进电机均有固定的共振区域，二、 四相感应子式步进电机的共振区一般在 180-250pps 之间（步距角 1.8 度）或在 400pps 左右（步距角为 0.9 度），电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然，为使电机输出电矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。8、电机正反转控制： 当电机绕组通电时序为 AB-BC-CD-DA或 () 时为正转， 通电时序为DA-CA-BC-AB或 (
23、) 时为反转。三、驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：1、脉冲信号的产生脉冲信号一般由单片机或 CPU产生，一般脉冲信号的占空比为 0.3-0.4 左右，电机转速越高，占空比则越大 .2、信号分配我厂生产的感应子式步进电机以二、 四相电机为主， 二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为 , 步距角为 1.8 度；二相八拍为,步距角为 0.9 度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为 1.8 度；四相八拍为 AB-B-BC-C-CD-D-AB,( 步距角为 0.9 度）。3、功率
24、放大 功率放大是驱动系统最为重要的部分。 步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流 （而样本上的电流均为静态电流） 。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。 因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。 为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。我厂生产的 SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：18人人为我，我为人人， BT 分享快乐说明：CP 接 CPU脉冲信号（负信号，低电平有效）OPTO接 CPU+5VFREE
25、 脱机，与 CPU地线相接，驱动电源不工作DIR 方向控制，与 CPU地线相接，电机反转VCC 直流电源正端GND 直流电源负端A接电机引出线红线接电机引出线绿线B接电机引出线黄线接电机引出线蓝线步进电机一经定型， 其性能取决于电机的驱动电源。 步进电机转速越高， 力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下：4、细分驱动器在步进电机步距角不能满足使用的条件下， 可采用细分驱动器来驱动步进电机， 细分驱动器的原理是通过改变相邻 （ A，B）电流的大小， 以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。四、步进电机的应用（一）步进电机的选择19人人为我，我为人人， BT 分享快
26、乐步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。1、步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上， 每个当量电机应走多少角度（包括减速） 。电机的步距角应等于或小于此角度。 目前市场上步进电机的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相电机）、 0.9 度 /1.8 度（二、四相电机）、 1.5度/3 度 （三相电机）等。2、静力矩的选择步进电机的动态力矩一下子很难确定， 我们往往先确定电机的静力矩。 静力矩选择的依据是电机工作的负载， 而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。 单一的惯性负载
27、和单一的摩擦负载是不存在的。 直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑， 加速起动时主要考虑惯性负载， 恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的 2-3 倍内好， 静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）3、电流的选择静力矩一样的电机， 由于电流参数不同， 其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）综上所述选择电机一般应遵循以下步骤：4、力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调速使用、 其功率是变化的， 一般只用力矩来衡量， 力矩与功率换算如下：P= M =2 n/60 P=2 nM/60其 P 为功率单位为瓦，为
28、每秒角速度，单位为弧度， n 为每分钟转速， M为力矩单位为牛顿米P=2 fM/400( 半步工作）其中 f 为每秒脉冲数（简称 PPS)( 二）、应用中的注意点1、步进电机应用于低速场合 - 每分钟转速不超过 1000 转，（ 0.9 度时 6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9 度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。20人人为我，我为人人， BT 分享快乐3、由于历史原因，只有标称为 12V 电压的电机使用 12V 外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ，可根据驱动器选择驱动电压（建议： 5
29、7BYG 采用直流 24V-36V，86BYG 采用直流50V,110BYG采用高于直流 80V），当然 12 伏的电压除 12V 恒压驱动外也可以采用其他驱动电源， 不过要考虑温升。4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。6、高精度时，应通过机械减速、 提高电机速度 , 或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用 5 相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。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，由于放电步进电机控制原理步进电机是数字控制电机， 它将脉冲信
