低成本电机驱动方案：Arduino小车入门必看选型指南
在嵌入式开发的世界里，Arduino小车是无数工程师和电子爱好者的“启蒙项目”。它看似简单——两个轮子、一块主控板、几个传感器，但背后却融合了电源管理、信号处理、控制算法与功率驱动等多个关键技术模块。其中，电机驱动作为连接“大脑”（微控制器）与“四肢”（电机）的核心环节，直接决定了小车能否稳定行走、精准转向甚至长期运行。
然而，面对市面上五花八门的驱动芯片与模块，初学者常常陷入选择困境：
“L298N便宜，但发热严重？”
“TB6612FNG听说更高效，真的值得多花几块钱吗？”
“ULN2003也能驱动电机，能用来做小车吗？”
本文不讲空话套话，也不堆砌参数表。我们将以实战视角，深入剖析三种主流低成本电机驱动方案的本质差异，结合真实应用场景，帮你避开坑点、选对方案，从“能动”迈向“好用”。
L298N：经典老将，便宜好找，但别指望它太聪明
它是谁？
L298N 是意法半导体推出的一款双H桥直流电机驱动芯片，诞生多年，早已成为各类 Arduino 小车套件中的“标配”。你在网上花不到10元就能买到一块完整的模块，带引脚排针、稳压电路和跳线设计，插上即用。
它怎么工作？
它的核心是两个独立的 H 桥电路，每个桥由四个大功率晶体管组成，像一个“电压开关站”，通过控制哪一侧导通来改变加在电机两端的极性，从而实现正转、反转或刹车。
控制逻辑非常直观：
| IN1 | IN2 | 动作 |
|---|---|---|
| HIGH | LOW | 正转 |
| LOW | HIGH | 反转 |
| LOW | LOW | 停止（自由滑行） |
| HIGH | HIGH | 制动（快速停下） |
使能端 ENA/ENB 接 PWM 信号，就可以调节速度。比如analogWrite(ENA, 200)，相当于给左轮输出约78%的占空比电压。
优势在哪？
- 价格极低：国产模块普及度高，批量采购成本几乎可以忽略。
- 兼容性强：5V逻辑电平直连 Arduino Uno/Nano 数字口，无需电平转换。
- 供电灵活：支持5V–35V输入，可用7.4V锂电池或6节AA电池供电。
- 自带5V稳压器：可反向为Arduino供电（注意跳线！）。
那问题呢？
别被“便宜”蒙蔽双眼，L298N 的短板也很明显：
- 效率低、发热大：内部采用双极性晶体管而非MOSFET，导通电阻高。即使轻载运行几分钟，芯片也会烫手，长时间使用可能触发过热保护自动停机。
- 压降显著：典型压降可达2V以上。如果你用7.4V电池供电，实际到达电机的电压可能只有5.4V左右，严重影响起步扭矩和最高速度。
- PWM频率受限：官方建议不超过40kHz，过高会导致异常发热或失控。
🔧调试经验分享：我在早期项目中曾用L298N驱动两个3:1减速电机，结果小车刚启动就重启Arduino——原因是电机启动瞬间电流突增，导致电源电压跌落，主控复位。后来加了470μF电解电容+地线优化才解决。
所以什么时候该用它？
✅ 适合预算极度紧张的学生实验
✅ 仅需短时间演示功能的课程作业
✅ 对噪音和温升不敏感的静态展示项目
❌ 不推荐用于需要连续运行、追求续航或静音表现的场景
TB6612FNG：新一代性价比王者，性能全面提升
如果说 L298N 是“能用就行”的代表，那TB6612FNG就是“好用才香”的进阶之选。这款东芝出品的H桥驱动近年来迅速占领市场，成为越来越多开源小车项目的首选。
它强在哪里？
同样是双通道H桥，但它用了更先进的DMOS工艺，带来了质的飞跃：
| 特性 | L298N | TB6612FNG |
|---|---|---|
| 工作电压 | 5V–35V | 2.5V–13.5V |
| 持续电流 | 2A（需散热） | 1.2A RMS / 3.2A峰值 |
| 导通电阻（Ron） | ~1.8Ω | ~0.5Ω |
| PWM支持频率 | ≤40kHz | 高达100kHz |
| 待机电流 | 不支持深度休眠 | 仅1μA（STBY模式） |
| 效率 | ~60%-70% | >90% |
看到没？关键指标全面领先。尤其是低导通电阻 + 高频PWM支持，意味着它不仅发热小，还能让电机运行更平稳、更安静。
使用要点提醒
虽然接口与L298N类似，但有几个关键区别必须注意：
必须拉高 STBY 引脚
否则所有输出都被禁用！这是新手最容易犯的错误。通常接一个上拉电阻或直接连到5V即可。逻辑电源独立供电更稳妥
芯片有 VCC（逻辑侧）和 VM（电机侧）两个电源引脚。理想情况下应分别供电，避免电机干扰影响控制信号。若共用电源，请务必做好滤波。推荐搭配100μF以上电解电容 + 0.1μF陶瓷电容并联去耦
实战代码封装技巧
为了提升代码可读性和复用性，我们可以把方向+调速逻辑封装成通用函数：
void motorDrive(int pwmPin, int in1, int in2, int speed) { if (speed > 0) { digitalWrite(in1, HIGH); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(pwmPin, speed); } else if (speed < 0) { digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, HIGH); analogWrite(pwmPin, abs(speed)); } else { // 软停止：切断PWM，保持IN1/IN2为LOW digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(pwmPin, 0); } }这样调用时只需一句：
motorDrive(PWMA, AIN1, AIN2, 200); // 左轮前进，速度200 motorDrive(PWMB, BIN1, BIN2, -150); // 右轮后退，速度150简洁明了，再也不用手动写一堆digitalWrite判断方向。
ULN2003 + 28BYJ-48：教学利器，但别真拿来跑路
有些教程会教你用ULN2003驱动板 + 28BYJ-48步进电机来做小车，听起来挺酷——毕竟步进电机可以精确定位。但现实很骨感。
它们是什么？
- ULN2003是一个七通道达林顿阵列，本质是一个高压达林顿三极管组，用于放大电流。
- 28BYJ-48是一种微型永磁减速步进电机，额定电压5V，每转需4096步（因为有1:64减速齿轮箱）。
两者组合常用于云台旋转、阀门控制、钟表机构等轻载场合。
控制方式：查表发脉冲
你需要按照特定顺序依次激活四个绕组，形成旋转磁场。常用的是“四相八拍”模式：
| 步序 | IN1 | IN2 | IN3 | IN4 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| … | … | … | … | … |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 1 |
每发送一次脉冲，电机前进1步（约0.0879°机械角），完成一圈需要近4100次操作。
为什么不适合做主驱动？
尽管精度高，但它根本不适合移动机器人平台：
- 输出力矩极小：空载扭矩不足50g·cm，带不动稍重的小车底盘。
- 响应慢：最高转速一般不超过15rpm（约0.25圈/秒），走一步都像慢动作回放。
- 无法动态调速：加速过程需逐步提高脉冲频率，否则失步。
- 占用CPU资源多：每一步都要主控发出指令，无法并发执行其他任务。
📌 曾有人尝试用四台28BYJ-48做四驱小车，结果车子还没启动，Arduino 就因频繁中断而卡死……
它真正的用途是什么？
✔️ 教学演示步进原理
✔️ 摄像头云台微调
✔️ 自动喂食器出料机构
✔️ 科普展项中的缓慢运动展示
一句话总结：它是让你理解“精确控制”的工具，不是让你造“交通工具”的零件。
如何构建一套可靠的小车驱动系统？
光知道模块还不够，真正决定成败的是系统级设计思维。以下是我在多个项目中验证过的最佳实践。
✅ 电源规划：先算清楚再动手
- 推荐电压：7.4V（2S锂电池）或 9V（方块电池），兼顾效率与动力。
- 避免低压陷阱：低于6V时，多数减速电机难以正常启动。
- 分离供电路径：电机与逻辑部分尽量使用不同稳压源，或至少加磁珠隔离。
✅ PCB布局与接线原则
- 功率线要粗短：减少阻抗带来的压降和发热。
- 远离敏感信号线：电机线不要和编码器、I²C总线平行走线，防止干扰。
- 共地点单点连接：数字地与模拟地最后汇合于电源入口处，避免环路噪声。
✅ 软件层面的优化技巧
软启动机制
cpp for (int i = 0; i <= targetSpeed; i += 5) { analogWrite(ENA, i); delay(10); }
缓慢提升PWM值，避免电流冲击导致电压塌陷。使用定时器中断生成PWM（进阶）
利用 TimerOne 库替代analogWrite，实现更高精度和同步性。加入状态反馈（如编码器）
构建闭环系统，确保左右轮速度一致，直线行驶不跑偏。
✅ 安全防护不可少
- 在电机两端并联续流二极管（模块通常已内置）
- 电源输入端增加TVS二极管或自恢复保险丝
- 调试阶段串联数字电流表监测实时功耗，及时发现异常负载
写在最后：选型建议一句话总结
- 只想快速做出一辆能走的车？→ 选 L298N 模块，便宜省事。
- 希望小车安静、持久、不烫手？→ 投资 TB6612FNG，物超所值。
- 想教孩子步进电机原理？→ 用 ULN2003 + 28BYJ-48 演示没问题。
- 想拿它当主力驱动？→ 算了吧，换直流减速电机才是正道。
技术没有绝对的好坏，只有是否匹配你的需求。掌握这些底层差异，你才能从“照抄代码”进化到“自主设计”。
当你下次站在电子市场货架前，不再盲目问“哪个最便宜”，而是思考“我需要怎样的效率、温升和响应速度”时——恭喜，你已经踏出了成为真正硬件工程师的第一步。
如果你正在搭建自己的第一辆智能小车，欢迎在评论区分享你的驱动方案和踩过的坑，我们一起交流进步！
