Четырехканальный H-мостовой драйвер L293x

1. Функции

  • Широкий диапазон напряжения питания от 4.5 В до 36 В
  • Отдельный вход источника питания для логической части
  • Внутренняя защита от электростатического разряда
  • Входы с высоким уровнем помехоустойчивости
  • Возможность выходного тока на канал – 1 A (600 мА для L293D)
  • Пиковый выходной ток на канал – 2 А (1.2 A для L293D)
  • Выходные ограничительные диоды для подавления индуктивных переходных процессов (L293D)

2. Применение

  • Драйверы для шаговых двигателей
  • Драйверы для двигателей постоянного тока
  • Драйверы для фиксации состояния реле

 

Логическая схема ИС L293D, L293DD
Логическая схема ИС L293D, L293DD


3. Описание

Интегральная схема L293 и L293D – это сильноточный четырехканальный H-мостовой драйвер. L293 предназначена для обеспечения двунаправленных токов привода до 1 А при напряжениях от 4,5 В до 36 В. L293D предназначена для обеспечения двунаправленных токов привода до 600 мА при напряжениях от 4,5 В до 36 В. Оба устройства предназначены для управления индуктивными нагрузками, такими как реле, соленоиды, двигатели постоянного тока и биполярные шаговые двигатели, а также других сильноточных/высоковольтных нагрузок с применением положительного питания.

Каждый выход представляет собой полную бестрансформаторную схему двухтактного усилителя со стоком на транзисторе Дарлингтона и истоком на комплементарном транзисторе Дарлингтона. Драйверы включаются парами, для входов драйверов 1 и 2 активируется вход 1,2EN, а для входов драйверов 3 и 4 активируется вход 3,4EN.

Диапазоны рабочих температур для L293 и L293D находятся в пределах от 0 °C до 70 °C.

 

Информация об устройстве(1)

Партномер Корпус Размер микросхемы
L293NE PDIP (16) 19.80 мм × 6.35 мм
L293DNE PDIP (16) 19.80 мм × 6.35 мм

(1)Для всех доступных корпусов см. заказываемое дополнение в конце технической документации. 

 

4. Конфигурация контактов и функции

 

Внешние вид и назначение контактов ИС L293, L293D в 16-выводном корпусе PDIP и NE (вид сверху)
Внешние вид и назначение контактов ИС L293, L293D в 16-выводном корпусе PDIP и NE (вид сверху)

 

Вывод Обозначение Описание
Название Номер
1,2EN 1 I Включение (разрешение работы) каналов драйвера 1 и 2 (активный высокий вход)
<1:4>A 2, 7, 10, 15 I Входы драйвера, неинвертирующие
<1:4>Y 3, 6, 11, 14 O Выходы драйвера
3,4EN 9 I Включение каналов драйвера 3 и 4 (активный высокий вход)
GROUND 4, 5, 12, 13 Выводы заземления устройства и радиатора. Подключить к заземленной плоскости печатной платы с несколькими прочными сквозными отверстиями
VCC1 16 Напряжение питания для внутренней логической части 5 В
VCC2 8 Напряжение питания для силовой части драйверов от 4.5 до 36 В

 

5. Характеристики

5.1 Абсолютные максимальные значения

свыше диапазона рабочей температуры воздуха (если не указано иное)(1)

Параметры Мин. Макс. Ед. изм.
Напряжение питания, VСС1(2) 36 В
Выходное напряжение питания, VСС2 36 В
Входное напряжение, Vi 7 В
Выходное напряжение, Vo -3 VСС2 +3 В
Пиковый выходной ток, Io (не повторяющийся, t ≤ 5 мс): L293 -2 2 А
Пиковый выходной ток, Io (не повторяющийся, t ≤ 100 мкс): L293D -1.2 1.2 А
Непрерывный выходной ток, Io: L293 -1 1 А
Непрерывный выходной ток, Io: L293D -600 600 мА
Максимальная температура кристалла, Tj 150 °C
Температура хранения и кристалла, Tstg -65 150 °C

(1)Напряжения, выходящие за пределы, указанные в Абсолютных максимальных значениях, могут повредить ИС. Это только значения напряжения, которые не подразумевают функциональную работу ИС в этих или любых других условиях, помимо тех, которые указаны в п. 5. 3 «Рекомендуемые условия эксплуатации». При воздействии абсолютных максимальных значений на длительные периоды может повлиять на надежность ИС.

(2)Все значения напряжения относительно вывода земли сети.

 

5.2 Значения электростатического разряда

Значение Ед. изм.
V(ESD) Электростатический разряд Модель человеческого тела (HBM), согласно ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1) ±2000 В
Модель заряженного устройства (CDM), согласно JEDEC спецификация JESD22-C101(2) ±1000

(1)В документе JEDEC JEP155 указано, что модель человеческого тела (HBM) при напряжении 500 В обеспечивает безопасное производство со стандартным процессом контроля электростатического разряда (ESD).

(2)В документе JEDEC JEP157 указано, что модель заряженного устройства (CDM) при напряжении 250 В обеспечивает безопасное производство со стандартным процессом контроля электростатического разряда (ESD).

 

5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации

свыше диапазона рабочей температуры воздуха (если не указано иное)

Мин. Ном. Макс. Ед. изм.
Напряжение питания VCC1 4.5 7 В
VCC2 VCC1 36
VIH Входное напряжение высокого уровня VCC1 ≤ 7 В 2.3 VCC1 В
Vcc1 ≥ 7 В 2.3 7 В
VIL Входное напряжение низкого уровня -0.3(1) 1.5 В
TA Эксплуатационная температура свободного воздуха 0 70 °C

(1)Алгебраическое соглашение, в котором наименьший положительный (самый отрицательный) обозначенный минимум, применяется в этой технической документации для логических уровней напряжения.

 

5.4 Тепловые характеристики

Тепловые измерения(1) L293, L293D Ед. изм.
NE (PDIP)
16 контактов
RθJA Тепловое сопротивление кристалл-окружающая среда(2) 36.4 °C/Вт
RθjC(top) Тепловое сопротивление кристалл-корпус (верхняя часть) 22.5 °C/Вт
RθJB Тепловое сопротивление кристалл-печатная плата 16.5 °C/Вт
ΨJT Параметр характеристики кристалл-верхняя часть 7.1 °C/Вт
ΨJB Параметр характеристики кристалл-печатная плата 16.3 °C/Вт

(1)Более подробную информацию о стандартных и новых тепловых измерениях (характеристиках) см. в документе о применении Semiconductor and IC Package Thermal Metrics, SPRA

(2)Тепловой импеданс (или полное тепловое сопротивление) упаковки рассчитывается в соответствии с JESD 51-7

 

5.5 Электрические характеристики

свыше диапазона рабочей температуры воздуха (если не указано иное)

Параметры Условия испытаний Мин. Ном. Макс. Ед. изм.
VOH Выходное напряжение высокого уровня L293: Ioh = — 1 A VCC2 – 1.8 VCC2 – 1.4 В
L293D: IOH = — 0.6 A
VOL Входное напряжение низкого уровня L293: IOL = 1 A 1.2 1.8 В
L293D: IOL = 0.6 A
VOKH Выходное напряжение фиксатора высокого уровня L293D: IOK = — 0.6 A VCC2 + 1.3 В
VOKL Выходное напряжение фиксатора низкого уровня L293D: IOK = 0.6 A 1.3 В
IIH Входной ток при высоком уровне напряжения A VI = 7 В 0.2 100 мкА
EN 0.2 10
IIL Входной ток при низком уровне напряжения A VI = 0 -3 -10 мкА
EN -2 -100
ICC1

Ток питания логической части

Io = 0

Все выходы в состоянии высокого уровня

13 22 мА
Все выходы в состоянии низкого уровня 35 60
Все выходы в состоянии высокого импеданса 8 24
ICC2

Выходной ток питания

Io = 0 Все выходы в состоянии высокого уровня 14 24 мА
Все выходы в состоянии низкого уровня 2 6
Все выходы в состоянии высокого импеданса 2 4

 

5.6 Характеристики переключения

свыше диапазона рабочей температуры воздуха (если не указано иное) VCC1 = 5 В, VCC2 = 24 В,

 TA = 25 °C

Параметры Условия испытаний Мин. Ном. Макс. Ед. изм.
tPLH  Время задержки распространения, выходной сигнал низкого/высокого уровня для входа A L293NE, L293DNE

CL = 30 пФ,

см. рис. 2

800 нс
L293DWP, L293N L293DN 750
tPHL Время задержки распространения, выходной сигнал высокого/низкого уровня для входа A L293NE, L293DNE 400 нс
L293DWP, L293N L293DN 200
tTLH Время перехода, выходной сигнал низкого/высокого уровня L293NE, L293DNE 300 нс
L293DWP, L293N L293DN 100
tTHL Время перехода, выходной сигнал высокого/низкого уровня L293NE, L293DNE 300 нс
L293DWP, L293N L293DN 350

 

5.7 Номинальные характеристики

Рис. 1. Зависимость максимальной мощности рассеяния от температуры окружающей среды
Рис. 1. Зависимость максимальной мощности рассеяния от температуры окружающей среды

 

6. Информация об измерении параметров

 

Испытательная схема
Испытательная схема
Формы напряжения сигналов
Формы напряжения сигналов

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Испытательная схема и напряжение формы сигналов

 

Примечания:

  1. A. CL включает probe and jig емкость.
  2. B. Генератор импульсов имеет следующие характеристики: tr ≤ 10 нс, tf ≤ 10 нс, tw = 10 мкс, PRR = 5 кГц, ZO = 50 Ом.

 

7. Подробное описание

7.1 Описание

L293 и L293D — это четырехканальные сильноточные H-мостовые драйверы . Эти устройства предназначены для управления широким спектром индуктивных нагрузок, таких как реле, соленоиды, двигатели постоянного тока и биполярные шаговые двигатели, а также другими сильноточными и высоковольтными нагрузками. Все входы совместимы для TTL-сигнала и допускают (поддерживают) уровень сигнала до 7 В.

Каждый выход представляет собой полную бестрансформаторную схему двухтактного усилителя со стоком на транзисторе Дарлингтона и истоком на комплементарном транзистором Дарлингтона. Драйверы включаются парами, для входов драйверов 1 и 2 активируется вход 1,2EN, а для входов драйверов 3 и 4 активируется вход 3,4EN. Когда на входе разрешения присутствует сигнал высокого уровня, соответствующие драйверы включены, а их выходы активны и находятся в фазе со своими входами. Когда на входе разрешения присутствует низкий уровень сигнала, эти драйверы отключены, а их выходы отключены и находятся в состоянии высокого импеданса. При правильно сформированных данных, поступающих на входы, каждая пара драйверов формирует H-мост для реверса, подходящий для управления соленоидами или двигателями.

На L293 для индуктивного подавления переходных процессов следует использовать внешние высокоскоростные выходные ограничительные диоды. На L293D эти диоды интегрированы для снижения сложности и размера схемы. Для питания логических входов, с целью минимизации рассеивания мощности ИС, предусмотрен вывод VCC1, отдельный от VCC2. Диапазон рабочей температуры для L293 и L293D находятся в пределах от 0 °C до 70 °C.

 

7.2 Функциональная блок-схема

Функциональная блок-схема
Функциональная блок-схема

В ИС L293D выходные диоды интегрированы в микросхему.

 

7.3 Функциональное описание

L293x имеет TTL-совместимые входы и высоковольтные выходы для управления индуктивной нагрузкой. В ИС L293 выходной ток может достигать до 2 A.

 

7.4 Функциональные режимы устройства

В таблице 1 перечислены функциональные режимы ИС L293x.

Таблица 1 — Таблица функций (каждый драйвер)(1)

Входы(2)

Выход (Y)

A

EN

H

H

H

L

H

L

x

L

Z

(1) H = сигнал высокого уровня, L = сигнал низкого уровня, X = посторонний (безразличное состояние), Z = высокий импеданс (выключено)

(2) В режиме защитного отключения при перегреве выход находится в состоянии высокого импеданса, независимо от входных уровней сигнала.

 

Рис. 3. Схема входов для ИС L293x
Рис. 3. Схема входов для ИС L293x

 

Рис. 4. Схема выходов для ИС L293
Рис. 4. Схема выходов для ИС L293
Рис. 5. Схема выходов для ИС L293D
Рис. 5. Схема выходов для ИС L293D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Информация о применении

Стандартное применение ИС L293 является управление двухфазным двигателем. Ниже приведен пример схемы, показывающей правильное подключение двухфазного двигатель к ИС L293.

Необходимо обеспечить 5 В питанием логическую часть ИС, подключенным к выводу VCC1, а также для входных допустимых уровней сигналов, принимающих данные и входов разрешения. Для питания силовой части ИС вывод VCC2 должен быть подключен к источнику питания, способному обеспечить необходимый ток и напряжение для нагрузок, подключенных к выходам.

 

8.1 Стандартное применение

Рис. 6. Драйвер для двухфазного двигателя (L293)
Рис. 6. Драйвер для двухфазного двигателя (L293)

 

8.1.1 Требования к проектированию

Методы проектирования для применения вышеприведенной схемы, а также для применения нижеприведенных схем, должны соответствовать следующим требованиям к конструкции:

  1. Напряжение питания VCC1 должно находиться в пределах, указанных в п. 5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации.
  2. Напряжение питания VCC2 должно находиться в пределах, указанных в п. 5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации.
  3. Ток на канал не должен превышать 1 А для ИС L293 (600 мА для ИС L293D).

 

8.1.2 Детальная методика проектирования

При проектировании с применением ИС L293 или L293D необходимым условием является тщательное слежение за температурой кристалла во время работы, не превышающим рабочую температуру ИС. Правильный выбор радиатора (теплоотвода) обеспечит стабильную работу ИС с большим диапазоном тока на канал. См. п. 9 Рекомендации по энергоснабжению, а также пример компоновки (п. 10. 2).

 

8.1.3 Кривая применения

Дополнительная информация относительно соответствующей рассеиваемой мощности, представлена в п. 9 Рекомендации по энергоснабжению. На рис. 7 приведен график теплового рассеяния, опирающийся на рис. 14.

Рис. 7. Зависимость максимальной мощности рассеяния и кристалла от теплового сопротивления
Рис. 7. Зависимость максимальной мощности рассеяния и кристалла от теплового сопротивления

 

8.2 Системные примеры

8.2.1 ИС L293D в качестве драйвера управления двухфазным двигателем

На рисунке 8 изображена стандартная установка (система, устройство) для применения ИС L293D в качестве драйвера управления двухфазным двигателем. В п. 5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации указаны минимальные и максимальные значения для соответствующих входов управления, принимающих высокий и низкий уровни напряжений, включающие каждый канал ИС.

Рис. 8. Драйвер управления двухфазным двигателем (L293D)
Рис. 8. Драйвер управления двухфазным двигателем (L293D)

 

8.2.2 Управление двигателем постоянного тока

На рисунке 9 и 10 изображена стандартная установка (система, устройство) для применения ИС L293 в качестве контроллера управления для двигателей постоянного тока. Кстати, ИС L293 можно использовать в качестве простого драйвера для включения и выключения двигателя в одном направлении (вращение вправо или влево) и также может использоваться для управления двигателем в обоих направлениях (реверс). В таблице 2 и 3 перечислены функциональные режимы управления двигателем в одностороннем или двустороннем направлении вращения. В п. 5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации указаны минимальные и максимальные значения для соответствующих входов управления, принимающих высокий и низкий уровни напряжений, включающие каждый канал ИС.

Необходимо произвести подключение к земле и источнику напряжения (питания) Рис. 9. Схема управления двигателем постоянного тока в одном направлении (вращение вправо или влево)
Необходимо произвести подключение к земле и источнику напряжения (питания)
Рис. 9. Схема управления двигателем постоянного тока в одном направлении (вращение вправо или влево)

 

Таблица 2 — Однонаправленное (вращение вправо или влево) управление двигателем постоянного тока

EN

3A

M1(1)

4A

M2

H

H

Быстрая остановка двигателя

H

Пуск двигателя

H

L

Пуск двигателя

L

Быстрая остановка двигателя

L

X

Бесступенчатая (несинхроннизированная) остановка двигателя

X

Бесступенчатая (несинхроннизированная) остановка двигателя

(1) L = сигнал низкого уровня, H = сигнал высокого уровня, X = безразличное состояние

Рис. 10. Схема двунаправленного управления двигателем постоянного тока (реверс)
Рис. 10. Схема двунаправленного управления двигателем постоянного тока (реверс)

 

Таблица 3 — Двунаправленное управление двигателем постоянного тока (реверс)

EN

1A

2A

Функции(1)

H

L

H

Вращение направо

H

H

L

Вращение налево

H

L

L

Быстрая остановка двигателя

H

H

H

Быстрая остановка двигателя

L

X

X

Бесступенчатая (несинхроннизированная) остановка двигателя

(1) L = сигнал низкого уровня, H = сигнал высокого уровня, X = безразличное состояние

 

8.2.3 Управление биполярным шаговым двигателем

На рисунке 11 изображена стандартная установка (система, устройство) для применения ИС L293D в качестве драйвера управления двухфазным двигателем. В п. 5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации указаны минимальные и максимальные значения для соответствующих входов управления, принимающих высокий и низкий уровни напряжений, включающие каждый канал ИС.

Рис. 11. Схема управления биполярным шаговым двигателем
Рис. 11. Схема управления биполярным шаговым двигателем

 

9. Рекомендации по питанию схемы

Напряжение питания для логической части ИС вывода VCC1 составляет 5 В ± 0,5 В, а для силовой части вывода VCC2 может быть таким же, как и VCC1, или более высоким с пиковым напряжением до 36 В. Необходимо использовать байпасные конденсаторы номиналом 0,1 мкФ или выше, подключенным непосредственно к выводам VCC1 и VCC2. Требования порядка последовательности при включении и выключении питания.

Правильный выбор (установка) радиатора (теплоотвода) для ИС L293 во время управления сильным током имеет решающее (критическое) значение при проектировании. Rthj-amp ИС L293 может быть снижено путем пайки GND-выводов в подходящей медной области печатной платы или внешнего радиатора.

На рисунке 14 изображена максимальная мощность рассеяния корпуса PTOT и θJA в зависимости от стороны двух равных квадратных областей меди, имеющих толщину 35 мкм (см. Рисунок 14). Кроме того, можно использовать внешний радиатор (см. Рис. 12).

При пайке температура выводов не должна превышать 260 °C, а время пайки не должно превышать 12 секунд.

Внешний радиатор или медная область печатной платы должны быть подключены к электрическому заземлению.

Рис. 12. Пример установки внешнего радиатора (теплоотвода) (θJA = 25 °C/Вт)
Рис. 12. Пример установки внешнего радиатора (теплоотвода)
(θJA = 25 °C/Вт)

 

10. Компоновка

10.1 Руководство по компоновке

Для снижения электромагнитных помех, необходимо расположить ИС как можно ближе к нагрузке, с целью уменьшения выходных трасс. Используйте твердые сквозные отверстия для отвода тепла от заземляющих выводов к плоскости заземления печатной платы.

10.2 Пример компоновки

Рис. 13. Компоновочная схема
Рис. 13. Компоновочная схема

 

Рис. 14. Пример области меди печатной платы (используется в качестве теплоотвода)
Рис. 14. Пример области меди печатной платы (используется в качестве теплоотвода)

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Имя *
E-mail *
Сайт

5 × три =