Controlador de motores DC con doble puente H L293D

Cada canal de medio puente H en U1 emplea un par de transistores pull-up Darlington NPN y un transistor pull-down NPN en emisor común. Al polarizar un terminal del motor a nivel ALTO (HIGH), la corriente fluye desde VCC2 a través del par Darlington superior hacia la carga. Debido a las dos uniones base-emisor y colector-emisor en serie en la estructura Darlington, la caída de tensión de saturación del lado alto oscila entre 1.2V y 1.8V. Simultáneamente, el transistor pull-down del lado opuesto drena la corriente hacia tierra con una caída de 1.0V a 1.5V. Como resultado, la tensión efectiva entregada al motor se reduce por la pérdida acumulada de dos transistores en saturación:

El Motor 1 está conectado de forma diferencial entre los pines de salida 1Y (Pin 3) y 2Y (Pin 6). El sentido de rotación se define mediante niveles lógicos TTL complementarios en las entradas 1A (Pin 2) y 2A (Pin 7) con el pin de habilitación 1,2EN (Pin 1) en nivel ALTO: - Rotación hacia adelante: 1A = HIGH y 2A = LOW sitúan 1Y en nivel ALTO (~VCC2 - 1.4V) y 2Y en nivel BAJO (~1.2V), estableciendo un flujo de corriente hacia adelante desde el Pin 3 hacia el Pin 6. - Rotación inversa: 1A = LOW y 2A = HIGH invierten la polaridad en los terminales y el sentido de giro del motor. - Frenado dinámico activo: niveles idénticos en ambas entradas (1A = HIGH, 2A = HIGH o 1A = LOW, 2A = LOW) cortocircuitan los terminales del motor al mismo potencial, disipando la fuerza contraelectromotriz y frenando el rotor con rapidez.

La regulación continua del par y la velocidad se realiza inyectando una señal PWM digital en el pin de habilitación 1,2EN (Motor 1) o 3,4EN (Motor 2) con frecuencias típicas de 1 kHz a 10 kHz. Cuando el pin de habilitación pasa a nivel BAJO, ambas salidas push-pull entran en estado de alta impedancia (Hi-Z), desconectando el motor de VCC2 y de tierra. El motor avanza por inercia mientras las corrientes residuales circulan a través de los diodos internos. La tensión media efectiva entregada es proporcional al ciclo de trabajo:

Los motores DC de imanes permanentes presentan una inductancia de devanado L. Cuando los transistores de conmutación se abren bruscamente, la energía almacenada induce un pico de tensión transitorio ($V = -L · (di) / (dt)). En el L293D, cada salida incorpora diodos de fijación rápidos conectados a VCC2 y GND: - Si la tensión supera VCC2, el diodo superior conduce fijando el terminal aVCC2 + VF(~VCC2 + 1.2V). - Si la tensión cae por debajo de tierra, el diodo inferior conduce fijando el nivel a-VF$ (~ -1.2V). Esto protege las uniones de los transistores contra la avalancha. Los condensadores cerámicos C4 y C5 (100nF) en paralelo con los motores eliminan el ruido de alta frecuencia del conmutador de escobillas.

Para aislar la lógica digital de los transitorios del motor, U1 separa sus alimentaciones: VCC1 (Pin 16) alimenta comparadores lógicos y sensores térmicos, desacoplado por C1 (100nF cerámico). VCC2 (Pin 8) suministra exclusivamente los controladores de salida de alta corriente, desacoplado por el condensador electrolítico C2 (100µF, absorbe picos) y el cerámico C3 (100nF). Circuitos internos de retardo evitan la conducción simultánea de los transistores superior e inferior de una misma rama, eliminando corrientes shoot-through destructivas.