L297L298步进电机控制电路图.docx

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L297L298步进电机控制电路图

秦驰

L297的工作原理介绍

L297是意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。

芯片内的PWM斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。

该集成电路采用了SGS公司的模拟/数字兼容的I2L技术，使用5V的电源电压，全部信号的连接都与TFL/CMOS或集电极开路的晶体管兼容。

L297的芯片引脚特别紧凑，采用双列直插20脚塑封封装，其引脚见图1，内部方框见图2。

在图2所示的L297的内部方框图中。

变换器是一个重要组成部分。

变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码（顺序如图3所示）。

由变换器产生4个输出信号送给后面的输出逻辑部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。

为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过2个PWM斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，如图4所示，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉冲。

每个斩波器的触发器由振荡器的脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到Uref时（Uref是根据峰值负载电流而定的），将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出（即触发器Q输出）是一恒定速率的PWM信号，L297的CONTROL端的输入决定斩波器对相位线A，B，C，D或抑制线INH1和INH2起作用。

CONTROL为高电平时，对A，B，C，D有抑制作用；为低电平时，则对抑制线INH1和INH2有抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。

                  图1L297引脚图

                                     图2L297内部方框电路图

图3L297变换器换出的八步雷格码（顺时针旋转）              图4斩波器线路

图5多个L297同步工作连接图

L297ABSOLUTEMAXIMUMRATINGS绝对最大额定值：

Symbol符号

Parameter参数

Value数值

Unit单位

Vs

Supplyvoltage电源电压

10

V

Vi

Inputsignals输入信号

7

V

Ptot

Totalpowerdissipation总功率耗散（Tamb=70℃）

1

W

Tstg,Tj

Storageandjunctiontemperature储存和结温

-40to+150

℃

L297ELECTRICALCHARACTERISTICS（RefertotheblockdiagramTamb=25℃,Vs=5Vunlessotherwise

specified）L297电气特性：

Symbol符号

Parameter参数

Testconditions测试条件

最小

典型

最大

单位

Vs

Supplyvoltage（pin12）电源电压

4.75

7

V

Is

Quiescentsupplycurrent静态电源电流（引脚12）

Outputsfloating

50

80

mA

Vi

Inputvoltage输入电压（引脚11，17，18，19，20）

 Low

0.6

V

High

2

Vs

V

Ii

Inputcurrent输入电流（引脚11，17，18，19，20）

 Vi=L

100

μA

Vi=H

10

μA

Ven

Enableinputvoltage使能输入电压（引脚10）

Low

1.3

V

High

2

Vs

V

Ien

Enableinputcurrent使能输入电流（引脚10）

 Ven=L

100

μA

Ven=H

10

μA

Vo

Phaseoutputvoltage相输出电压（引脚4，6，7，9）

Io=10mAVOL

0.4

V

 Io=5mA VOH

3.9

 V

Vinh

Inhibitoutputvoltage（pins5,8）抑制输出电压（引脚5，8）

Io=10mAVinhL

0.4

V

Io=5mAVinhH

3.9

 V

VSYNC

SyncOutputVoltage 同步输出电压

Io=5mAVSYNCH

3.3

 V

Io=5mAVSYNCV

0.8

Ileak

Leakagecurrent（pin3）泄漏电流（引脚3）

VCE=7V

1

μA

Vsat

Saturationvoltage饱和电压（引脚3）

I=5mA

0.4

V

Voff

Comparatorsoffsetvoltage比较器的偏移电压（引脚13，14，15）

Vref=1V

5

mV

Io

Comparatorbiascurrent比较器偏置电流（引脚13，14，15）

-100

10

mA

Vref

Inputreferencevoltage输入参考电压（引脚15）

0

3

V

tCLK

Clocktime时钟时间

0.5

μs

tS

Setuptime建立时间

1

μs

tH

Holdtime保持时间

4

μs

tR

Resettime复位时间

1

μs

tRCLK

Resettoclockdelay重置时钟延迟

1

μs

L297各引脚功能说明

1脚（SYNG）——斩波器输出端。

如多个297同步控制，所有的SYNC端都要连在一起，共用一套振荡元件。

如果使用外部时钟源，则时钟信号接到此引脚上。

2脚（GND）——接地端。

3脚（HOME）——集电极开路输出端。

当L297在初始状态（ABCD=0101）时，此端有指示。

当此引脚有效时，晶体管开路。

4脚（A）——A相驱动信号。

5脚（INH1）——控制A相和B相的驱动极。

当此引脚为低电平时，A相、B相驱动控制被禁止；当线圈级断电时，双极性桥用这个信号使负载电源快速衰减。

若CONTROL端输入是低电平时，用斩波器调节负载电流。

6脚（B）——B相驱动信号。

7脚（C）——C相驱动信号。

8脚（INH2）——控制C相和D相的驱动级。

作用同INH1相同。

9脚（D）——D相驱动信号。

10脚（ENABLE）——L297的使能输入端。

当它为低电平时，INH1，INH2，A，B，C，D都为低电平。

当系统被复位时用来阻止电机驱动。

11脚（CONTROL）——斩波器功能控制端。

低电平时使INH1和INH2起作用，高电平时使A，B，C，D起作用。

12脚（Vcc）——+5V电源输入端。

13脚（SENS2）——C相、D相绕组电流检测电压反馈输入端。

14脚（SENS1）——A相、B相绕组电流检测电压反馈输入端。

15脚（Vref）——斩波器基准电压输入端。

加到此引脚的电压决定绕组电流的峰值。

16脚（OSC）——斩波器频率输入端。

一个RC网络接至此引角以决定斩波器频率，在多个L297同步工作时其中一个接到RC网络，其余的此引角接地，各个器件的脚I（SYNC）应连接到一起这样可杂波的引入问题如图5所示。

17脚（CW/CCW）—方向控制端。

步进电机实际旋转方向由绕组的连接方法决定。

当改变此引脚的电平状态时，步进电机反向旋转。

18脚（CLOCK）——步进时钟输入端。

该引脚输入负脉冲时步进电机向前步进一个增量，该步进是在信号的上升沿产生。

19脚（HALF/FULL）——半步、全步方式选择端。

此引脚输入高电平时为半步方式（四相八拍），低电平时为全步方式。

如选择全步方式时变换器在奇数状态，会得到单相工作方式（单四拍）。

20脚（RESET）——复位输入端。

此引脚输入负脉冲时，变换器恢复初始状态（ABCD=0101）。

L297驱动相序的产生

L297能产生单四拍、双四拍和四相八拍工作所需的适当相序。

3种方式的驱动相序都可以很容易地根据变换器输出的格雷码的顺序产生，格雷码的顺序直接与四八拍（半步方式）相符合，只要在脚19输入一高电平即可得到。

其波形图如图6所示。

                                    图6四相八拍模式波形图

通过交替跳过在八步顺序中的状态就可以得到全步工作方式，此时需在脚19接一低电平，前已述及根据变换器的状态可得到四拍或双四拍2种工作模式，如图7，8所示。

                                          图7 单四拍模式波形图                                                        

                                                  图8双四拍模式波形图

  L298简介：

 L298N为SGS-THOMSONMicroelectronics所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片（DualFull-BridgeDriver），内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相

 和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准

 TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且

可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，

 但在本驱动电路中用L297来提供时序信号，节省了单片机IO端口的使用。

L298N之接脚如图9所示，Pin1和Pin15可与电流侦测用电阻连 接来控制负载的电路；OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个步进电机；input1~input4输入控制电位来控制电机的正反转；Enable则控制电机停转。

                            图9L298引脚图

                             图10L298内部逻辑图

L298ABSOLUTEMAXIMUMRATINGS绝对最大额定值：

Symbol符号 

Parameter参数

Value数值

单位

VS

PowerSupply电源

50

V

VSS

LogicSupplyVoltage电源电压

7

V

VI,Ven

InputandEnableVoltage输入电压和启用

–0.3to7

V

IO

峰值输出电流（每通道）

A

非重复性（t=100ms）

3

重复（80%on–20%off;ton=10ms）

2.5

直流运行

2

Vsens

SensingVoltage感应电压

–1to2.3

V

Ptot

TotalPowerDissipation（Tcase=75℃）总功率耗散（Tcase=75℃）

25

W

Top

JunctionOperatingTemperature结工作温度

–25to130

℃

Tstg,Tj

StorageandJunctionTemperature储存温度

–40to150

℃

L298PINFUNCTIONS（refertotheblockdiagram）引脚功能（请参阅框图）：

引脚

PowerSO

Name

Function功能说明

1;15

2;19

SenseA;SenseB

电流监测端,1、15和PowerSO的2、19用法一样，SEN1、SEN2分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地

2;3

4;5

Out1;Out2

1Y1、1Y2输出端

4

6

VS

功率电源电压,此引脚与地必须连接100nF电容器

5;7

7;9

Input1;Input2

1A1、1A2输入端，TTL电平兼容

6;11

8;14

EnableA;EnableB

TTL电平兼容输入1EN、2EN使能端，低电平禁止输出

8

1,10,11,20

GND

GND地

9

12

VSS

逻辑电源电压。

此引脚与地必须连接100nF电容器

10;12

13;15

Input3;Input4

2A1、2A2输入端，TTL电平兼容

13;14

16;17

Out3;Out4

2Y1、2Y2输出端监测引脚15

–

3;18

N.C.

NotConnected空

L298ELECTRICALCHARACTERISTICS（VS=42V;VSS=5V,Tj=25℃;unlessotherwisespecified）电气特性：

Symbol符号 

Parameter参数

TestConditions测试条件

最小

典型

最大

单位

VS

SupplyVoltage（pin4）电源电压（引脚4）

OperativeCondition

VIH+2.5

46

V

VSS

LogicSupplyVoltage（pin9）逻辑电路电源电压（引脚9）

4.5

5

7

V

IS

QuiescentSupplyCurrent（pin4）静态电源电流（引脚4）

Ven=H;IL=0

Vi=L

13

22

mA

Vi=H

50

70

Ven=L

Vi=X

4

mA

ISS

QuiescentCurrentfromVSS（pin9）VSS的静态电流（引脚9）

Ven=H;IL=0

Vi=L

24

36

mA

Vi=H

 7

12

Ven=L

Vi=X

6

mA

ViL

InputLowVoltage输入低电平电压（引脚5，7，10，12）

–0.3

1.5

V

ViH

InputHighVoltage 输入高电平电压（引脚5，7，10，12）

2.3

VSS

V

IiL

LowVoltageInputCurrent低电平输入电流（引脚5，7，10，12）

Vi=L

–10

μA

IiH

HighVoltageInputCurrent高电平输入电流（引脚5，7，10，12）

Vi=H≤VSS–0.6V

30

100

μA

Ven=L

EnableLowVoltage使能端高电平电压（引脚6，11）

–0.3

1.5

V

Ven=H

EnableHighVoltage使能端低电平电压（引脚6，11）

2.3

VSS

V

Ien=L

LowVoltageEnableCurrent（pins6,11）低电平启动电流

Ven=L

–10

μA

Ien=H

HighVoltageEnableCurrent（pins6,11）高电平启动电流

Ven=H≤VSS–0.6V

30

100

μA

VCEsat（H）

SourceSaturationVoltage

IL=1A

0.95

1.35

1.7

 V

IL=2A

2

2.7

VCEsat（L）

SinkSaturationVoltage

IL=1A（5）

0.85

1.2

1.6

V

IL=2A（5）

1.7

2.3

VCEsat

TotalDrop

IL=1A（5） 

1.80

3.2

V

IL=2A（5）

4.9

VsensSensingVoltage电流监测电压（引脚1，15）

–1

（1）

2

V

                  图11L298外形图

L297/L298组合应用实例：

297加驱动器组成的步进电机控制电路具有以下优点：

使用元件少，组件的损耗低，可靠性高体积小，软件开发简单，并且计算机（或单片机）硬件费用大大减少。

L297与L298配合使用控制双极步进电机工作电流可达2.5A；如与L293E配套使用，步进电机绕组电流。

图12为L297和L298组成的控制驱动器的线路图。

L297的特性是只需要时钟、方向和模式输入信号。

相位是由内部产生的，因此可减轻计算机（或单片机）和程序设计的负担。

L298芯片是一种高压、大电流双H桥式驱动器。

L297和L298组合控制驱动的步进电机可用于如打印机的托架位置、记录仪的进给机构，以及打字机、数控机床、软盘驱动器、机器人、绘图机、复印机、阀门等设备和装置。

                                   图12L297/L298典型应用电路图