Controlador de motores DC com ponte H dupla L293D

Cada canal de meia ponte H em U1 emprega um par de transistores pull-up Darlington NPN e um transistor pull-down NPN em emissor comum. Ao conduzir um terminal do motor para nível ALTO (HIGH), a corrente flui de VCC2 através do par Darlington superior para a carga. Devido às duas junções base-emissor e coletor-emissor em série na estrutura Darlington, a queda de tensão de saturação do lado alto varia entre 1.2V e 1.8V. Simultaneamente, o transistor pull-down do lado oposto drena a corrente para o terra com uma queda de 1.0V a 1.5V. Como resultado, a tensão efetiva entregue ao motor é reduzida pela perda acumulada de dois transistores em saturação:

O Motor 1 está conectado diferencialmente entre os pinos de saída 1Y (Pino 3) e 2Y (Pino 6). O sentido de rotação é definido por níveis lógicos TTL complementares nas entradas 1A (Pino 2) e 2A (Pino 7) com o pino de habilitação 1,2EN (Pino 1) em nível ALTO: - Rotação para frente: 1A = HIGH e 2A = LOW colocam 1Y em nível ALTO (~VCC2 - 1.4V) e 2Y em nível BAIXO (~1.2V), estabelecendo um fluxo de corrente para frente do Pino 3 para o Pino 6. - Rotação reversa: 1A = LOW e 2A = HIGH invertem a polaridade nos terminais e o sentido de rotação do motor. - Frenagem dinâmica ativa: níveis idênticos em ambas as entradas (1A = HIGH, 2A = HIGH ou 1A = LOW, 2A = LOW) conectam os terminais do motor ao mesmo potencial, dissipando a força contraeletromotriz e desacelerando o rotor com rapidez.

A regulação contínua do torque e da velocidade é realizada injetando um sinal PWM digital no pino de habilitação 1,2EN (Motor 1) ou 3,4EN (Motor 2) com frequências típicas de 1 kHz a 10 kHz. Quando o pino de habilitação passa para nível BAIXO, ambas as saídas push-pull entram em estado de alta impedância (Hi-Z), desconectando o motor de VCC2 e do terra. O motor gira por inércia enquanto as correntes residuais circulam através dos diodos internos. A tensão média efetiva entregue é proporcional ao ciclo de trabalho:

Os motores DC de ímã permanente apresentam uma indutância de enrolamento L. Quando os transistores de chaveamento abrem abruptamente, a energia armazenada induz um pico de tensão transitório ($V = -L · (di) / (dt)). No L293D, cada saída incorpora diodos de fixação rápidos conectados a VCC2 e GND: - Se a tensão exceder VCC2, o diodo superior conduz fixando o terminal emVCC2 + VF(~VCC2 + 1.2V). - Se a tensão cair abaixo do terra, o diodo inferior conduz fixando o nível em-VF$ (~ -1.2V). Isso protege as junções dos transistores contra a avalanche. Os capacitores cerâmicos C4 e C5 (100nF) em paralelo com os motores eliminam o ruído de alta frequência das escovas.

Para isolar a lógica digital dos transientes do motor, U1 separa suas alimentações: VCC1 (Pino 16) alimenta comparadores lógicos e sensores térmicos, desacoplado por C1 (100nF cerâmico). VCC2 (Pino 8) fornece energia exclusivamente aos drivers de saída de alta corrente, desacoplado pelo capacitor eletrolítico C2 (100µF, absorve surtos) e o cerâmico C3 (100nF). Circuitos internos de retardo evitam a condução simultânea dos transistores superior e inferior de um mesmo ramo, eliminando correntes shoot-through destrutivas.