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|它产生的热量较少，尺寸较小，而且价格便宜。基于MOSFET 的TB6612 H 桥是L298N 的理想替代品。淘宝上6块钱就可以买到。它有哪些优缺点以及如何使用？今天我们就一起来讨论一下。本文翻译自科普大神DroneBotWorkshop.com。通俗易懂，适合翻译新手。
目录1 简介
2 H 桥回顾2.1 脉宽调制(PWM)
3 TB66121FNG H 桥3.1 MOSFET 采用3.2 TB6612FNG 规格3.3 控制TB6612FNG
4 TB6612 和L298N
5 将TB6612FNG 连接到Arduino 5.1 TB6612FNG 5.2 TB6612FNG Arduino 草图
6 TB6612FNG 机器人小车底座6.1 TN6612FNG 的Sparkfun 库6.2 机器人小车连接6.3 机器人小车代码
7 结论
接下来，了解如何在Arduino 项目中使用TB6612FNG H 桥。
简介控制直流电机的速度和方向是微控制器的一个非常常见的应用。可能有许多项目可以使用这些设备构建，从机器人到遥控飞机。
然而，如果您尝试将直流电机直接连接到Arduino 等微控制器，您很快就会发现这是不可能的，因为Arduino 无法为电机提供足够的电流。
直流电机需要的电流超过微控制器可以直接提供的电流，并且许多直流电机在处理器无法处理的不同电压下运行。所以显然需要某种接口。
控制直流电机的最常见方法是使用称为H 桥的设备。这种类型的控制器可以控制直流电机的速度和方向，还可以使用一对H 桥控制双极步进电机。
我们在许多项目中使用H 桥。它相对便宜并且非常易于使用。到目前为止，最常用的H桥是L298N。
L298N 是许多Arduino 项目设计中非常常用的组件。一旦您了解了它的工作原理，它就会变得便宜且易于使用。然而，这也有其缺点。稍后会详细介绍。
今天我们将使用更好的H 桥，它可以在许多应用中替代L298N。它被称为TB6612FNG，在使用它之后，我想您会同意它是比旧的L298N 更好的选择。
H 桥回顾在开始之前，我们先回顾一下H 桥的工作原理。如果你明白就跳过这个。
下图展示了直流电机和H桥的工作原理。
H 桥可以想象为四个开关的排列。正如您所看到的，开关的排列方式很像字母“H”。因此得名“H 桥”。如图所示，电机位于“H”的中间。正如您可以想象的那样，当开关打开时，没有电流流向电机。
如上图所示，当你闭合一些开关时，你会发现电流流过电机，电机顺时针旋转。显然，同时闭合两个以上的开关可能会导致短路。
闭合另外两个开关允许电流流过电机，但极性相反。这将导致电机逆时针旋转。
您还可以使用物理交换机构建H 桥，但这种情况不太常见。在大多数情况下，开关被双极结型晶体管(BJT) 或MOSFET 等半导体取代。
用半导体代替开关还有一个额外的优点：它还允许调节电机的速度。
脉宽调制(PWM) 脉宽调制(PWM) 顾名思义。脉冲被发送到控制H 桥的晶体管，电子“开关”会非常快速地打开和关闭它。
您可以更改脉冲宽度来设置“开”和“关”比率。这具有控制电机速度的效果。
与简单地改变电源电压相比，PWM 是调节直流电机速度的更好方法。通过PWM，电机在整个速度范围内以最大扭矩运行，而使用电压控制时则在低速时扭矩降低。
TB66121FNG H 桥现在让我们来看看“更好”的H 桥模块。
TB6612FNG H 桥是一款小型、经济实惠的双通道H 桥控制器，使用MOSFET 来实现卓越的性能。
使用MOSFET 驱动MOSFET 比双极结型晶体管(BJT) 具有显着优势。
典型的BJT 在“导通”状态下的压降约为0.7 伏，并且由于H 桥需要电流流过两个BJT，因此总压降为1.4 伏。在低电压下，这根本不是问题。如果向H 桥提供6 伏电压，则电机的输出将仅为4.6 伏。在此示例中，H 桥中损失了近25% 的电压。该能量以热的形式耗散。这就是为什么大多数基于BJT 的H 桥需要非常大的散热器。
MOSFET 没有固定压降。相反，当MOSFET 导通时，其电阻非常小，通常只有零点几欧姆。即使在H 桥设计中两个MOSFET 都“导通”，总电阻也非常低。事实上，如果您使用又长又细的电线作为电源，两个电阻可能都比H 桥更大。
因此，电压降极低，几乎可以忽略不计。这意味着几乎所有来自电源的电压都会传递到电机。热量损失少。
TB6612FNG 规格TB6612FNG 规格如下（规格适用于模块中的两个H 桥）。
电机电源电压为2.5 至13.5 伏直流电。逻辑电源电压为2.7 至5.5 伏直流电。连续输出电流为1.2 安培，峰值电流为3.2 安培。内置热关断功能。待机电源模式。该器件是一种表面贴装芯片，可用于许多流行的模块。
典型的TB6612FNG 模块引脚排列如下：
关于模块布局需要注意的一点是，所有输入引脚都位于一侧，所有输出和电源引脚都位于另一侧。这种双H 桥模块显然没有散热器，但如果您愿意，您可以在表面贴装芯片�**沧耙桓鲂⌒蜕⑷绕鳌�
控制TB6612FNG TB6612FNG 可以在四种模式下运行。
顺时针逆时针短制动停止要控制H 桥，您可以使用电机A 输出处的AI1（或在某些型号上标记为“AIN1”）和AI2 (AIN2) 引脚。 B 输入控制线以类似的方式用于电机B 输出。
下表显示了它的工作原理。
PWMA 和PWMB 输入用于以脉宽调制方式控制电机速度。
请注意，待机输入(STBY) 必须保持高电平才能使TB6612FGH 运行。它可以连接到VCC 或使用Arduino 输出进行控制。
第二点需要注意的是，正向和反向控制信号与典型L298N H 桥中使用的信号相同。这使得在许多情况下可以轻松使用TB6612FNG 作为直接替代品。
TB6612和L298N最后一段的关键词是“经常”。在某些情况下（例如高压电机），TB6612FNG 无法使用。然而，对于许多设计，包括使用6 伏或12 伏电机的设计，它们是提高性能的理想替代品。
下面是TB6612FNG和L298N的规格比较。
如果您的电机需要超过13.5 伏，则TB6612FNG 不适合。但是，如果您的电机是低压（即3伏）设备，则可以将其替换为L298N。
L298N 可以处理的稳态工作电流几乎是TB6612FNG 的两倍，但一旦达到峰值电流，情况就差不多了。
如果适用，TB6612FNG 显然更胜一筹。
事实上，大多数TB6612FNG 模块的尺寸还不到L298N 模块的四分之一。由于没有散热器，因此更加紧凑。但是，最好让设备周围有空气流通。 TB6612FNG的亮点在于效率。如果您正在构建电池供电的设备，强烈推荐。使用TB6612FNG，几乎所有电机电源电压都会到达电机。 L298N的压降为1.4伏。 TB6612FNG 具有L298N 所没有的低电流待机模式。我想我会改用TB6612FNG 以适应新设计。我的抽屉里装满了L298N 模块！
用于Arduino 的TB6612FNG TB6612FNG 使用与L298N 类似的控制方案，因此您可以轻松地重复使用旧代码来使用新控制器。事实上，这正是我在第一个演示中所做的。
为TB6612FNG 接线此实验需要以下组件。
Arduino，我使用的是Arduino Uno，但任何Arduino 都可以工作。两个电位器控制速度。我使用了10K 线性电位器，但任何超过5K 的线性电位器就足够了。 TB6612FNG 双H 桥电机控制器。两个小型直流电机。我用了两个6 伏电机。黄色电机是小型机器人汽车套件附带的电机。电动机的电源。使用6伏电机时，电源为6伏，由4节AA电池组成。接线如下。
使用上图右侧的表格将TB6612FNG 连接到Arduino。另外，不要忘记将STBY（待机）引线连接到+5 伏。否则，它将无法正常工作。
Arduino 的TB6612FNG 代码连接所有组件后，您可以运行以下代码开始工作。
/*TB6612FNG H 桥演示TB6612-Demo.ino演示使用TB6612FNG H 桥电机控制器驱动两个直流电机DroneBot Workshop 2019https://dronebotworkshop.com*///Motor Aint pwmA=5;int in1A=3;int in2A=4;//Motor Bint pwmB=6;int in1B=7;int in2B=8;//调速电位器sint SpeedControl1=A0;int SpeedControl2=A1;//电机速度值-从零开始int MotorSpeed1=0;int MotorSpeed2=0; void setup () {//设置所有电机控制引脚为输出spinMode(pwmA, OUTPUT);pinMode(pwmB, OUTPUT);pinMode(in1A, OUTPUT);pinMode(in2A, OUTPUT);pinMode(in1B, OUTPUT) ;pinMode (in2B, OUTPUT );}void Loop() {//设置电机A 正向digitalWrite(in1A, HIGH);digitalWrite(in2A, LOW);//设置电机B 正向digitalWrite(in1B, HIGH);digitalWrite (in2B, LOW) ) ;//读取电位器并将其转换为范围0 到255MotorSpeed1=map(analogRead(SpeedControl1), 0, 1023, 0, 255);MotorSpeed2=map(analogRead(SpeedControl2), 0 , 1023, 0, 255); //设置电机速度sanalogWrite( pwmA, MotorSpeed1);analogWrite(pwmB, MotorSpeed2);} 首先是TB6612FNG电机控制器连接的Arduino引脚，IN1和IN2引脚，并定义一个变量来代表PWM引脚。
接下来，定义一个变量来表示与电位计的模拟连接，并定义一个变量来表示电机速度。
在设置中，我们将所有引脚定义为输出并进入循环。
通过设置两个电机的方向来启动循环。如果需要，您可以使用上表来反转一个或两个电机的方向。
接下来，读取两个电位器的值。值的范围是0到1023，因此使用Map函数将范围更改为0到255。
最后，使用生成PWM 的AnalogWrite 函数将PWM 脉冲写入电机控制器并设置速度。
将代码加载到Arduino 中，连接电机电源并使用两个电位器。您将能够使用它们来控制电机的速度。
TB6612FNG 机器人汽车底座TB6612FNG 的最终实验使用TB6612FNG H 桥来驱动小型机器人汽车的电机。
事实上，我们可以在上一个实验中做到这一点，并使用两个电位器控制电机。然而，这一次我想尝试以不同的方式编程。
这次我将尝试使用该库。
适用于TN6612FNG 的Sparkfun 库Sparkfun 发布了专门为TN6612FNG 开发的库。这可以从GitHub 下载。
该库简化了电机控制器的使用。除了能够以任意速度双向移动电机外，它还具有制动和停止的能力。
此外，Sparkfun 库附带了非常适合机器人汽车的示例代码。实际上，我只需要更改一行即可使其正常工作。
为了给机器人汽车接线，我使用了一种流行的丙烯酸机器人汽车套件。该套件可以在淘宝和亚马逊上轻松购买。这些套件配有一个底座、一对电机、一些配套的轮子、一个电池座以及将所有东西组装在一起所需的所有硬件。
机器人汽车的电气接线与之前使用的接线非常相似。 Arduino 和TB6612FNG 之间的连接相同，但在Arduino 引脚和待机引脚之间增加了一个连接。我拆下了两个电位器。
您可以使用两节锂电池或四节AA 电池为电机供电并为Arduino 供电。为Arduino 供电的另一个不错的选择是使用USB 移动电源。
就我而言，我只是将接线留在面包板上而不进行焊接，并使用支架来固定Arduino。结果，我们认为我们创造了世界上最丑的机器人汽车！
通过永久布线并正确安装和平衡Arduino 和电池座，您可以做得更好。就我而言，该装置不平衡，因此我在背面安装了一个小型C 形夹以增加重量。
机器人小车代码在运行机器人代码之前，您需要安装Sparkfun 库。最简单的方法是将库下载为zip 文件。将其保存在计算机上的某个位置以便您以后可以找到它。最容易找到它的地方是在您的下载文件夹中。
接下来，打开Arduino IDE 并单击页面顶部的Sketch 菜单项。选择“包含库”将打开一个子菜单。
子菜单顶部的第二项是“添加ZIP 库”。选择此选项将打开一个对话框。使用该对话框浏览到保存库ZIP 文件的位置并选择它。
该库随示例代码一起安装。
要在Arduino IDE 中运行示例代码，您需要从顶部选择“文件”菜单，然后选择“示例”。将出现一个子菜单。向下滚动子菜单到底部附近的“自定义库中的示例”。下面，您将看到按字母顺序排列的示例列表。查找并选择Sparkfun TB6612FNG 电机库。
该库仅包含名为MotorTestRun 的示例代码。打开代码。这是用于机器人汽车的代码。
如果您想如上所示连接Arduino 和TB6612FNG，则需要对代码进行一处更改。这是因为Sparkfun使用的Arduino引脚与连接时使用的Arduino引脚不同。
Sparkfun 使用引脚2 进行AIN1 (AI1) 连接，我使用引脚3。因此，您可以通过两种方式来处理：
将代码第28 行更改为#define AIN13。这就是我处理差异的方式。只需保持代码相同并将引脚3 连接更改为引脚2 即可。下面是修改为使用引脚3 的代码。
/**************************************************** * **** *************************************TestRun.inoTB6612FNG H桥电机驱动程序代码示例Michelle @ SparkFun Electronics8/20/16https://github.com/sparkfun/SparkFun_TB6612FNG_Arduino_Library 使用两个电机来演示库中的功能。这会导致机器人稍微“抖动”。每个运动都有相等且相反的运动，因此假设电机平衡，机器人应该完成资源：TB6612 SparkFun 库开发环境详细信息： Developed with Arduino 1.6.4 Developed with ROB-9457 ************ ****************************************************** ***************** ********///这是类Motor 和所有//函数#include //包含所有输入引脚的TB6612 库。请注意，PWM 定义必须位于PWM 引脚上//列出的默认引脚是Redbot (ROB-12097) 使用的引脚。 //除了STBY之外，Redbot通过物理开关控制STBY#define AIN1 3#define BIN1 7#define AIN2 4#define BIN2 8#define PWMA 5#define PWMB 6#define STBY 9//这些常量用于电机设置用于创建。 //可以匹配函数名称，例如forward。值为1或-1 const int offsetA=1;const int offsetB=1;//电机初始化。只要我们有内存，该库就允许我们初始化电机。如果您使用像forward//这样的函数，它需要两个电机作为参数，您可以创建一个新函数或调用//。多次运行一个函数。电机motor1=电机(AIN1, AIN2, PWMA, offsetA, STBY);电机motor2=电机(BIN1, BIN2, PWMB, offsetB, STBY);void setup(){//这里什么也没有}void loop() { //使用一个以速度为参数和可选持续时间的驱动函数。负速度//向相反方向移动。速度从-255到255。/也用过。 /brake 函数不带参数。 motor1.drive(255,1000);motor1.drive(-255,1000);motor1.brake();Delay(1000); //驱动功能的使用速度//和可选的持续时间作为参数。负速度//沿相反方向移动。速度从-255到255。我们还使用不带参数的//brake 函数。 motor2.drive(255,1000 );motor2.drive(-255,1000);motor2.brake();Delay(1000 ); //使用转发函数，该函数将两个电机及其速度作为参数（可选）。如果Speed 使用负数//反向前进(motor1, motor2, 150); Late(1000); //使用以两个电机为参数的back 函数//可选速度。正数或负数//速度数将以相反的方向前进back(motor1, motor2, -150); Late(1000); //使用以两个电机为参数的制动函数//注意该函数Brake(motor1, motor2); Delay(1000); //使用以两个电机和速度为参数的left 和right 函数。 //此函数旋转两个电机以向适当的方向移动。要转动单个电机：drive.left(motor1, motor2, 100); Late(1000) ; right(motor1, motor2, 100); Late(1000); //再次使用制动器。制动器（电机1、电机2）；Sparkfun 库使TN6612FNG 的使用变得非常容易。定义所有电机控制器连接后，设置两个对象，分别命名为motor1 和Motor2。请注意创建对象时如何传递所有电机参数。
设置中不需要任何内容，因为库将引脚定义为输出。
循环基本上是库提供的功能的演示。该文档记录良好，因此您可以毫无问题地根据您的需求进行调整。特点包括：
驱动- 此功能设置电机速度和方向（单独应用于每个电机）。将速度作为正数或负数传递。负数使电机沿相反方向旋转。您还可以指定电机运行时间（以毫秒为单位）。向前 此功能允许您向前移动两个电机。接收速度作为可选参数。现在可以再次使用负速度，电机将向后移动。请离开。制动器 停止电机。如果您没有指定上一个命令的持续时间，则必须使用该时间来停止机器人。左- 这将两个电机作为参数并使机器人向左转。我们还使用速度作为参数。右- 右转循环的代码使用许多这些函数仅用于自动驾驶汽车练**。它实际上是为了让汽车保持在同一位置而设计的，但我那丑陋的机器人汽车太不平衡了，我无法做到这一点。也许你的车的性能会提高！
您可以尝试使用代码来更改或添加功能来控制您的汽车。
结论TB6612FNG 是一款价格低廉的双H 桥电机控制器，易于使用，可在许多应用中用作L298N 的直接替代品。它们尺寸小、散热低，使其成为小型机器人汽车和其他电池供电设备的理想选择。