Um importante circuito integrado de potência para excitar motores DC ou outras cargas numa ponte H e amplamente usado em shields comerciais é o L298 da ST. O leitor tanto pode comprar o shield pronto como pode montar seu próprio shield numa placa ou matriz de contatos, mas sempre é importante saber como funciona para eventuais aplicações diferentes das convencionais ou ainda para saber utilizá-lo dentro de todas as suas possibilidades. Neste artigo analisamos este componente.
MEC392S
No controle de motores de corrente contínua e outras cargas bidirecionais uma ponte H é fundamental. Essas pontes podem controlar o sentido de rotação dos motores a partir de sinais lógicos de microcontroladores e outros circuitos e em alguns casos possuem controle de velocidade ou potência através de sinais PWM.
Se bem que o leitor possa encontrar shields prontos que fazem uso dessas pontes, inclusive com o L298 que descrevemos aqui, sua montagem numa matriz de contatos para avaliação de desempenho e eventuais alterações pode ser importante no seu projeto.
Se o leitor quer saber mais sobre as pontes H ou H-Bridges sugerimos acessar o artigo MEC438 e MEC068.
A ponte H L298 da ST
Esta é uma ponte H integrada da ST Microelectronics para 4 A e tensões até 46 V que pode ser encontrada em dois invólucros, mostrados na figura 1.
No invólucro Multiwatt15 temos o recurso para montagem de dissipador de calor e ele se encaixa numa matriz de contato diretamente. O invólucro Pòwer So20 já é para uma montagem SMD, sendo opção para o produto desenvolvido depois de acabado.
Os invólucros possuem 15 pinos e sua identificação é dada na figura 2.
O circuito equivalente interno é mostrado na figura 3.
Observe que existem saídas de sensoriamento para as duas pontes e que a alimentação positiva é comum. A alimentação lógica é de 7 V e a tensão de sensoriamento deve ficar entre -1 e 2,3 V. Os dispositivos podem dissipar uma potência de 25 W.
Na tabela abaixo temos as características elétricas do L298.
Na figura 4 temos um primeiro circuito de aplicação para este componente num controle bidirecional de um motor de corrente contínua. O circuito foi obtido do próprio datasheet do componente.
Observe que levando a entrada C ao mesmo nível que D o motor freia rapidamente (parada rápida). Este recurso é especialmente importante em robótica quando desejamos que o robô se detenha de forma rápida, por exemplo, diante de um obstáculo.
Uma possibilidade interessante para se controlar motores ou cargas de maior corrente é a ligação em paralelo das pontes contidas no L298, conforme mostra a figura 5.
Lembramos que todas as entradas deste circuito são compatíveis com lógica TTL o que permite sua conexão direta com as saídas de microcontroladores.
Uma sugestão importante, já abordada em artigos deste site, é a referente ao desacoplamento do circuito que pode causar instabilidades se a carga controlada for altamente indutiva.
A ST recomenda a conexão de um capacitor não indutivo (cerâmico) de 100 nF entre Vs, Vss para a terra. Isso deve ser feito quando o capacitor de filtro da alimentação (de alto valor) ficar afastado do circuito integrado.
Também é importante que o resistor de sensoriamento de corrente, se usado, deve ficar o mais próximo quanto seja possível do polo negativo ou Vs e deve ser do tipo de fio.
O L298 também pode ser usado no controle de motores de passo, conforme mostra a figura 6.
Este circuito pode ser usado para controlar motores de passo de até 2 A. Os diodos devem ser de recuperação rápida para correntes de pelo menos 2 A.
A ST Microelectronics no manual do componente que pode ser acessado pela internet em vários sites, sugere a placa de circuito impresso para esta aplicação. Seu desenho está na figura 7.
Observe a área de terra maior para servir de blindagem para o circuito, evitando problemas que podem ocorrer num circuito de comutação rápida de cargas indutivas como este. O circuito integrado L298N deve ser dotado de dissipador de calor.
Finalmente, na figura 8 temos um circuito de controle para um motor de passo de duas fases.
Este circuito também é do datasheet do componente. Observe que o resistor de sensoriamento e Rr dependem da corrente de carga.
Conclusão:
O uso deste circuito integrado em shields de controle bidirecional (pontes H) em projetos mecatrônicos facilita bastante a montagem tanto de protótipos como de aplicações definitivas, já que ele está disponível em dois tipos de invólucros. Além disso, diversos fabricantes de shields como a Sparkfun dispõem de shields prontos.
Sugerimos uma busca no site da Mouser para a compra tanto do componente como dos shields.
