TB6612FNG直流馬達驅動∕控制板(二):運作效率以及快速切換二極體補充說明

延續上一篇的TB6612FNG直流馬達控制板簡介,本文將說明為何TB6612FNG優於L298N。

L298N技術文件第3頁的電氣特性表(Electrical Characteristics)的VCEsat欄位提到,電晶體飽和(完全導通)時,C和E腳之間的電壓降,典型值分別是1.35V和1.2V(IC為1A時):

L298N電器特性表

其中,源流(source代表從正電源流入馬達的電流;潛流(sink則是從馬達流出到接地之間的電流:

BJT電晶體H橋式電路

假設馬達的電源供應電壓為6V,扣除上、下兩個BJT電晶體的典型飽電壓降,實際供給馬達的電壓約為3.45V:

馬達的電壓=6V−(1.35V+1.2V)=3.45V

換句話說,電晶體虛耗掉不少馬達的電源。這些能量將轉變成熱能,所以L298N控制板都配有散熱片。

TB6612FNG技術文件第5頁的電氣特性表(Electrical Characteristics)的輸出飽和電壓(Output saturating voltage)欄位指出,兩個MOSFET的輸出飽和電壓介於0.15V~0.7V,明顯小於L298N的BJT電晶體。

TB6612FNG電器特性表

而且TB6612FNG的H橋式電路還內建二極體:

MOSFET H橋式電路

根據老外“Trek-5”的這篇「L298N, TB6612FNG和LV8406T直流馬達驅動板(The Review of DC Motor Drivers—L298N, TB6612FNG and LV8406T)」的評測,L298N控制板在供給馬達6.02V電壓的情況下,運作效率(輸出功率與輸入功率的比值)僅39.06%;而TB6612FNG控制板在供給馬達6.1V電壓的情況下,運作效率達91.74%。

L298N有堵轉電流偵測接腳,TB6612FN也有內建「高溫停機(thermal shutdown)」電路,若工作電流或其他因素導致晶片溫度超過攝氏175°時,TB6612FNG晶片將停止運作。

快速切換二極體補充說明

L298N技術文件第7頁提到,馬達控制電路應該採用4個fast recovery(快速逆向恢復,代表能迅速逆向截止狀態切換到導通)的二極體,切換時間建議≤200ns(10-9秒)。常見的選擇為1N4933二極體,它的規格書指出其逆向恢復時間為200ns、逆向峰值電壓50V、順向電流1A(峰值達30A)。

如果需要速度更快的二極體,可選用切換時間短到僅僅數十ps(10-12秒)的蕭特基(Schottky)二極體,例如1N5817(順向電流1A、逆向峰值電壓20V)和SR360(順向電流3A、逆向峰值電壓20V)。

當然囉~每個L298N馬達控制板都配有快速切換二極體,所以我們不用在意它們是哪一種型號。

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