L298N - Double pont en H

Le circuit intégré L298N est composé de deux ponts de transistors (pont en forme de H, d'où son nom). L'usage le plus courant de ce type de pont est le pilotage d'un moteur à courant continu de faible puissance au moyen d'une tension PWM (Pulse Width Modulation), MLI en français : Modulation de Largeur d'Impulsion.

Ce double pont en H permet donc de commander soit deux moteurs à courant continu, soit un moteur pas à pas. Il est également possible de connecter en parallèle les deux ponts et ainsi, disposer d'une puissance doublée.

Caractéristiques techniques

  • Type de moteur : Pas-à-pas
  • Configuration de sortie : Pont complet double
  • Courant Collecteur IGBT maximum : 4A
  • Tension Collecteur Émetteur maximum : 46 V
  • Type de montage : Traversant
  • Type de boîtier : MULTIWATT 15
  • Nombre de broches : 15
  • Tension d'alimentation fonctionnement maximum : 46 V
  • Tension d'alimentation de fonctionnement minimum : 4,8 V
  • Longueur : 19.6mm
  • Température d'utilisation maximum : +130 °C
  • Hauteur : 10.7mm
  • Dimensions : 19.6 x 5 x 10.7mm
  • Température de fonctionnement minimum : -25 °C
  • Largeur : 5mm

Principe du pont en H

Le pont en H est le nom donné à cette configuration de transistors car, sur le schéma, elle ressemble à la lettre "H". Les transistors bipolaires de puissance utilisés dans ce composant, peuvent être représentés par des interrupteurs (Figure 1). Ils sont commandés par des portes logiques alimentées en 5V.

Ce composant nécessite donc deux alimentations distinctes :

  • L'alimentation de la logique de commande en 5 V ;
  • L'alimentation de la charge comprise entre 5 et 46 V.

Deux lignes de commandes permettent de piloter le pont. Chacune est en charge d'un côté du pont (gauche ou droite) et le signal qui arrive sur la partie haute est inversé sur la commande du transistor de puissance de la partie basse. Il n'y a donc pas de risque de créer un court circuit interne quelque-soit le signal appliqué sur les commandes (Figure 2).

Les figures 3 et 4 montrent le principe d'alimentation de la charge dans un sens ou dans l'autre, en fonction du niveau des deux commandes.

Il existe une autre configuration (non schématisée ici) qui consiste à commander le pont avec le même niveau sur les deux lignes de commandes. Cette configuration est utilisée pour le freinage rapide du moteur connecté à la charge car il permet le développement d'un courant induit dans le moteur.

Figure 1 : les transistors de puissance qui alimentent la charge peuvent-être représentés par des interrupteurs.

Figure 2 : le pont  est piloté par deux commandes logiques (une pour chaque côté du montage). Le niveau de la commande est inversé pour la partie basse du pont.

Figure 3 : la commande 1 à l'état haut et la commande 2 à l'état bas alimentent la charge dans un sens.

Figure 4 : la commande 1 à l'état bas et la commande 2 à l'état haut alimentent la charge dans le sens inverse.

Dans un souci de simplification des explications liées à ce composant, les commandes MLI couplées aux deux lignes de commandes décrites ci-dessus, ne sont pas détaillées volontairement. La modulation de largeur d'impulsion est utilisée pour modifier artificiellement le niveau VCC appliqué à la charge et ainsi, modifier la vitesse de rotation du moteur.

Courant de sortie disponible

Chaque pont peut délivrer jusqu'à 2 A en continu avec des pointes à 3 A sur de très courtes durées. Les deux ponts peuvent également être "couplés" afin de disposer de 4 A en sortie sur la charge.

De tels courants nécessitent obligatoirement un système de refroidissement car la commutation des transistors de puissance implique de dissiper beaucoup de chaleur. Dès que l'utilisation du L298N dépasse quelques centaines de mA, il faudra l'équiper d'un refroidisseur.

Générer un signal DCC

Dans le cadre du modélisme ferroviaire, ce composant va également permettre de générer le signal DCC de puissance qui sera appliqué sur les rails comme dans le montage de la micro centrale DCC.

Dans ce cas, l'alimentation VCC du pont est réalisée en 15V (ou 18 V pour le HO) et les rails sont connectés à la charge. En appliquant le principe de commande vu ci-dessus par un signal correspondant au protocole DCC, ce composant est en capacité d'alimenter un réseau ferroviaire pouvant piloter plus d'une dizaine de locomotives simultanément  (en fonction de leur consommation) équipées de décodeurs numériques ainsi que les accessoires, comme les aiguillages ou la signalisation.

Pour aller plus loin...

  • Tutoriel L298N : article très détaillé du site Passion électronique sur l'utilisation et les calculs à réaliser sur ce composant.