Ponte H para Motores com L298

Entenda o funcionamento básico de uma Ponte H e do integrado L298 para o controle de motores CC. Confira a sugestão para montagem de uma placa eletrônica que controla 4 motores de forma independente utilizando o L298. Esse circuito é essencial para o controle de motores CC, possibilitando mudanças de sentido e até mesmo velocidade de rotação.

Introdução

Ponte H é a denominação de um circuito eletrônico com posto basicamente por 4 transistores e que tem como objetivo controlar o sentido da corrente que circula na carga. Em geral esse circuito é amplamente utilizado no controle do sentido e velocidade de rotação nos motores CC. 

Os motores CC alteram seu sentido de rotação quando invertemos sua polaridade. A capacidade de controlar o sentido e velocidade de um motor se torna interessante em aplicações na robótica.

Funcionamento Básico de um Ponte H

O funcionamento da Ponte H pode ser descrito, basicamente, por quatro chaves (Figura 1a). O acionamento pré-determinado  dessas chaves impõem o sentido da corrente que irá circular no motor CC (Figura 1b e 1c).

Figura 1 - Funcionamento básico de uma Ponte H.

Devemos notar que não podemos acionar as chaves do mesmo braço ao mesmo tempo, como por exemplo S1 e S4 ou S2 e S3. Pois a ligação dessas chaves proporcionará um estado de curto circuito da fonte de alimentação, podendo assim ocorrer a queima das chaves, dos fios ou da própria fonte. 

A substituição das chaves por transistores, permite o controle do sentido de rotação por meio de sinais elétricos. Circuitos adicionais podem ser utilizados para facilitar o comando e não permitir os estados proibidos das chaves.

Ponte H com o circuito integrado L298

A L298 (figura 2) é um circuito integrado no incapsulamento multiwatt 15 que possui internamente duas Pontes H's. Ela é um drive de alta tensão e alta corrente, podendo opera com até 46V de alimentação e conduzir até 2A (por canal) para a carga. Projetada para aceitar níveis lógicos padrão TTL  e acionar cargas indutivas como relés, solenoides, motores CC e motores de passo. Duas entradas de habilitação (EnA e Enb) são fornecidas para ativar ou desativar o dispositivo, independentemente dos sinais de entrada (In1, In2, In3 e In4). Os emissores dos dois transistores inferiores de cada ponte são ligados entre si e ao terminal correspondente externo, possibilitando a ligação de uma resistência externa para medir a corrente ou limitá-la. Um entrada de alimentação adicional é fornecida de modo que a lógica funcione em um nível de tensão mais baixa.

Figura 2 - Pinagem da L298

O circuito interno da L298 é apresentado na figura 3. Os resistores Rsa e Rsb podem ser suprimidos se não desejarmos medir a corrente ou se a potência de pico da carga for inferior a 2A.  A escolha dos resistores dependem da aplicação e podem ser determinado pela lei de ohms.

Figura 3 - Circuito interno da L298

Maiores informações sobre as características da L298 podem ser adquiridas no seu data-base (datasheet):  Datasheet L298

Funcionamento da L298

Cada ponte H interna da L298 é controlada por 3 entradas, sendo duas para determinar a circulação interna da corrente (In1 e In2 por exemplo) e uma entrada  de habilitação (EnA) que ativa ou desativa a ponte H independente das entradas de controle ou pode ser utilizada para o controle da velocidade de um motor com PWM.

O funcionamento de uma das pontes podem ser descritos nas figuras 4 e 5  a seguir para o pino de habilitação em estado alto (EnA=1).

Figura 4 - Funcionamento da L298

 

Figura 5 - Funcionamento da L298

Tabela logica para o comando da L298.

EnA	In1	In2	Motor
0	X	X	Parado
X	0	0	Parado
1	0	1	Giro anti-horário
1	1	0	Giro horário
X	1	1	Parado

Driver Ponte H para 4 Motores baseado no CI L298

A seguir temos uma sugestão de layout para um drive para acionar 4 motores de forma independente. O circuito é baseado em duas L298 que comanda dois motores cada. As conexões para a correta utilização da placa é dado na figura 6.

Figura 6 - Drive para 4 motores

A baixo o layout sugerido para o drive de 4 motores.

Figura 7 - Layout sugerido A

Figura 7 - Layout sugerido B

Exemplo de aplicação na robótica:

  

Lista de Componentes: Drive de comando para 4 motores CC

Resistores
R1* ,R2* ,R3* ,R4*	6Ω (podem ser suprimidos)
Capacitor
C1*², C2*² ,C3*² ,C4*²	100nF (podem ser suprimidos)
Semicondutores
D1 a D16	1N4148
CI1, CI2	L298
Diversos
Fios para jumpers
Dissipador de calor
10 Bornes de 2 vias
1 Borne de 3 vias

(*) Os resistores devem ser de potência e podem ser suprimidos ou modificados de acordo a necessidade do projeto (ver texto).

(*²) Os capacitores podem ser suprimidos de acordo com a necessidade, alguns motores de baixa qualidade não suportam frequências elevadas quando controlados pela técnica de chaveamento PWM. Em geral não necessitamos dos capacitores na saída.

Download

No link abaixo se encontra todos os arquivos para a confecção da placa de circuito impresso. A senha para descompactar o arquivo é: www.eletronicaemcasa.blogspot.com.br

Link dos arquivos: Drive Ponte H para 4 motores