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L297步进马达控制器（英文：Stepper Motor Controllers）
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的芯片特别紧凑，采用双列直插20脚塑封封装，其见图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。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1 L297图
图2 L297内部方框电路图
图3 L297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
L297 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS绝对最大额定值：
| Symbol 符号 |
Parameter 参数 |
Value 数值 |
Unit 单位 |
| Vs |
Supply voltage |
10 |
V |
| Vi |
Input signals 输入信号 |
7 |
V |
| Ptot |
Total power dissipation 总功率耗散(Tamb = 70℃) |
1 |
W |
| Tstg, Tj |
Storage and junction temperature 储存和结温 |
-40 to + 150 |
℃ |
L297 ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Refer to the block diagram Tamb = 25℃, Vs = 5V unless otherwise
specified) L297 电气特性：
| Symbol符号 |
Parameter 参数 |
Test conditions测试条件 |
最小 |
典型 |
最大 |
单位 |
| Vs |
Supply voltage (pin 12) 电源电压 |
|
4.75 |
|
7 |
V |
| Is |
Quiescent supply current静态电源电流（12) |
Outputs floating |
|
50 |
80 |
mA |
| Vi |
Input voltage输入电压（11，17，18，19，20） |
Low |
|
|
0.6 |
V |
| High |
2 |
|
Vs |
V |
| Ii |
Input current输入电流（11，17，18，19，20） |
Vi = L |
|
100 |
|
μA |
| Vi = H |
|
|
10 |
μA |
| Ven |
Enable input voltage 使能输入电压（10） |
Low |
|
|
1.3 |
V |
| High |
2 |
|
Vs |
V |
| Ien |
Enable input current使能输入电流（10） |
Ven = L |
|
|
100 |
μA |
| Ven = H |
|
|
10 |
μA |
| Vo |
Phase output voltage 相输出电压（4，6，7，9） |
Io = 10mA VOL |
|
|
0.4 |
V |
| Io =5mA VOH |
3.9 |
|
|
V |
| Vinh |
Inhibit output voltage (pins 5, 8) 抑制输出电压（5，8） |
Io = 10mA Vinh L |
|
|
0.4 |
V |
| Io =5mA Vinh H |
3.9 |
|
|
V |
| VSYNC |
Sync Output Voltage 同步输出电压 |
Io = 5mA VSYNC H |
3.3 |
|
|
V |
| Io = 5mA VSYNC V |
|
|
0.8 |
|
| Ileak |
Leakage current(pin3)泄漏电流(3) |
VCE = 7 V |
|
|
1 |
μA |
| Vsat |
Saturation voltage饱和电压(3) |
I = 5 mA |
|
|
0.4 |
V |
| Voff |
Comparators offset voltage比较器的偏移电压（13，14，15） |
Vref = 1 V |
|
|
5 |
mV |
| Io |
Comparator bias current 比较器偏置电流（13，14，15） |
|
-100 |
|
10 |
mA |
| Vref |
Input reference voltage输入参考电压（15） |
|
0 |
|
3 |
V |
| tCLK |
Clock time 时钟时间 |
|
0.5 |
|
|
μs |
| tS |
Set up time 建立时间 |
|
1 |
|
|
μs |
| tH |
Hold time保持时间 |
|
4 |
|
|
μs |
| tR |
Reset time复位时间 |
|
1 |
|
|
μs |
| tRCLK |
Reset to clock delay 重置时钟延迟 |
|
1 |
|
|
μs |
L297各功能说明
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 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 |
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| L298简介： |
L298N 为SGS-THOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，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 ，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9 L298图
图10 L298 内部逻辑图
L298 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 绝对最大额定值：
| Symbol符号 |
Parameter 参数 |
Value数值 |
单位 |
| VS |
Power Supply 电源 |
50 |
V |
| VSS |
Logic Supply Voltage 电源电压 |
7 |
V |
| VI,Ven |
Input and Enable Voltage 输入电压和启用 |
–0.3 to 7 |
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 |
Sensing Voltage 感应电压 |
–1 to 2.3 |
V |
| Ptot |
Total Power Dissipation (Tcase=75℃)总功率耗散(Tcase=75 ℃) |
25 |
W |
| Top |
Junction Operating Temperature 结工作温度 |
–25 to 130 |
℃ |
| Tstg,Tj |
Storage and Junction Temperature 储存温度 |
–40 to 150 |
℃ |
L298 PIN FUNCTIONS (refer to the block diagram) 功能（请参阅框图）：
| |
PowerSO |
Name |
Function 功能说明 |
| 1;15 |
2;19 |
Sense A; Sense B |
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 |
Out 1; Out 2 |
1Y1、1Y2 |
| 4 |
6 |
VS |
功率电源电压,此与地必须连接100nF电容器 |
| 5;7 |
7;9 |
Input 1; Input 2 |
1A1、1A2输入端，TTL电平兼容 |
| 6;11 |
8;14 |
Enable A; Enable B |
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。 此与地必须连接100nF电容器 |
| 10; 12 |
13;15 |
Input 3; Input 4 |
2A1、2A2 输入端，TTL电平兼容 |
| 13; 14 |
16;17 |
Out 3; Out 4 |
2Y1、2Y2 输出端 监测15 |
| – |
3;18 |
N.C. |
Not Connected 空 | |
L298 ELECTRICAL CHARACTERISTICS(VS=42V;VSS=5V,Tj=25℃; unless otherwise specified)电气特性：
| Symbol 符号 |
Parameter 参数 |
Test Conditions 测试条件 |
最小 |
典型 |
最大 |
单位 |
| VS |
Supply Voltage (pin 4) 电源电压（4 ） |
Operative Condition |
VIH +2.5 |
|
46 |
V |
| VSS |
Logic Supply Voltage (pin 9)逻辑电路电源电压（9 ） |
|
4.5 |
5 |
7 |
V |
| IS |
Quiescent Supply Current (pin 4) 静态电源电流（4 ） |
Ven =H;IL=0 |
Vi =L |
|
13 |
22 |
mA |
| Vi =H |
|
50 |
70 |
| Ven =L |
Vi =X |
|
|
4 |
mA |
| ISS |
Quiescent Current from VSS (pin 9) VSS的静态电流 (9) |
Ven =H;IL=0 |
Vi =L |
|
24 |
36 |
mA |
| Vi =H |
|
7 |
12 |
| Ven =L |
Vi =X |
|
|
6 |
mA |
| ViL |
Input Low Voltage 输入低电平电压（5，7，10，12） |
|
–0.3 |
|
1.5 |
V |
| ViH |
Input High Voltage 输入高电平电压（5，7，10，12） |
|
2.3 |
|
VSS |
V |
| IiL |
Low Voltage Input Current 低电平输入电流（5，7，10，12） |
Vi = L |
|
|
–10 |
μA |
| IiH |
High Voltage Input Current 高电平输入电流（5，7，10，12） |
Vi = H ≤VSS –0.6V |
|
30 |
100 |
μA |
| Ven = L |
Enable Low Voltage 使能端高电平电压（6，11） |
|
–0.3 |
|
1.5 |
V |
| Ven = H |
Enable High Voltage 使能端低电平电压（6，11） |
|
2.3 |
|
VSS |
V |
| Ien = L |
Low Voltage Enable Current (pins 6, 11) 低电平启动电流 |
Ven = L |
|
|
–10 |
μA |
| Ien = H |
High Voltage Enable Current (pins 6, 11) 高电平启动电流 |
Ven =H ≤VSS –0.6V |
|
30 |
100 |
μA |
| VCEsat(H) |
Source Saturation Voltage |
IL =1A |
0.95 |
1.35 |
1.7 |
V |
| IL =2A |
|
2 |
2.7 |
| VCEsat(L) |
Sink Saturation Voltage |
IL = 1A (5) |
0.85 |
1.2 |
1.6 |
V |
| IL = 2A (5) |
|
1.7 |
2.3 |
| VCEsat |
Total Drop |
IL = 1A (5) |
1.80 |
|
3.2 |
V |
| IL = 2A (5) |
|
|
4.9 |
| Vsens Sensing Voltage电流监测电压(1，15) |
|
–1(1) |
|
2 |
V |
图11 L298 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。 |
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图12 L297/L298典型应用电路图 | | 