ULN2003

ทั้งหมดเกี่ยวกับ IC ULN2003

UNL2003 IC ประกอบด้วยอาร์เรย์ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแรงดันสูงและกระแสสูง 7 ตัว แต่ละตัวมีพิกัดที่ 50V, 500mA ในแพ็คเกจ DIP 16 พิน คุณสามารถเชื่อมต่อ IC เข้ากับลอจิกดิจิทัลได้โดยตรง (เช่น Arduino หรือ Raspberry Pi, TTL หรืออุปกรณ์ CMOS 5V) โดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทานแบบหยดภายนอก IC นี้มี "ไดโอดฟลายแบ็กแคโทดทั่วไป" สำหรับสลับโหลดแบบเหนี่ยวนำ ULN2003 ขึ้นชื่อในด้านความจุกระแสสูงและแรงดันไฟฟ้าสูง

คู่ดาร์ลิงตันสามารถ "ขนาน" เพื่อให้ได้เอาต์พุตกระแสที่สูงขึ้น อินพุตมีความสามารถในตรรกะ TTL และ 5v CMOS

ตอนนี้ เรามาเจาะลึกและตรวจสอบระบบภายในของ IC และวิธีการนำไปใช้ในโครงการของเรา

การกำหนดค่าพินและฟังก์ชัน

รอยบากด้านบนแสดงถึงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของหมายเลขชิป เริ่มจากซ้ายไปขวาทวนเข็มนาฬิกานี่คือพินหมายเลข 1 ของ IC

• ทางด้านซ้ายมือ ขาที่ 1 ถึง 7 จะเป็น Base Inputs
• ทางด้านขวามือ Pin 10 ถึง 16 คือ Collector Outputs
• พิน 9 คือโหนดแคโทดทั่วไปสำหรับไดโอดฟลายแบ็ก (จำเป็นสำหรับโหลดแบบเหนี่ยวนำ)
• และ Pin 8 คือ Common Emitter ที่ใช้ร่วมกันโดยทุกช่องของ IC โดยทั่วไปหมุดนี้จะผูกติดกับพื้น

คำอธิบายโดยละเอียด

ข้างในไอซีคืออาร์เรย์ของ "ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน" 7 NPN ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี 1953 โดยซิดนีย์ ดาร์ลิงตัน คู่ดาร์ลิงตันเป็นวงจรที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์สองตัวโดยมีตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์อีกตัวหนึ่ง ในการตั้งค่านี้ กระแสไฟฟ้าที่ขยายโดยทรานซิสเตอร์ตัวแรกจะถูกขยายเพิ่มเติมด้วยทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง ตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน การกำหนดค่านี้มีอัตราขยายกระแสที่สูงกว่าทรานซิสเตอร์แต่ละตัวที่แยกกันมาก กระแสฐานขนาดเล็กสามารถทำให้ทั้งคู่เปลี่ยนไปใช้กระแสที่สูงกว่ามาก

ดูเหมือนเป็นเพียงทรานซิสเตอร์ตัวเดียว โดยมีเพียงฐานเดียว ตัวสะสมหนึ่งตัว และตัวส่งสัญญาณหนึ่งตัว การสร้างเกนกระแสสูงโดยประมาณกับผลคูณของเกนของทรานซิสเตอร์สองตัว: β Darlington = (β 1 * β 2) + β 1 + β 2

เนื่องจาก β1 และ β2 สูงเพียงพอ เราจึงสามารถเขียนข้อความข้างต้นเป็น: β Darlington ≈ β 1 * β 2 การเชื่อมต่อนี้สร้างเอฟเฟกต์ของทรานซิสเตอร์ตัวเดียวที่มีอัตราขยายกระแสสูงมาก

เอาต์พุตทั้ง 7 รายการเป็นแบบ "Open Collector" ทั้งหมด โดย Open Collector เราหมายถึงนักสะสมที่ไม่ยึดติดกับสิ่งใดๆ มันแค่เปิด เพื่อให้อุปกรณ์เอาท์พุทแบบ Open Collector ทำงานได้ Open Collector จะต้องได้รับพลังงานที่เพียงพอ เพื่อให้ทรานซิสเตอร์ NPN ทำงานได้ ทั้งตัวรวบรวมและฐานจำเป็นต้องได้รับพลังงานที่เพียงพอ ฐานจะเปิดทรานซิสเตอร์ จากนั้นกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นจะไหลจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อย แต่เฉพาะในกรณีที่ตัวสะสมมีแรงดันไฟฟ้าบวกเพียงพอ

ดังนั้นหากคุณต้องการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับเอาท์พุตของชิปด้วย open-collector-output คุณต้องต่อโหลดเข้ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกที่เพียงพอต่อการขับเคลื่อนโหลด ดังนั้นโหลดด้าน +ve เชื่อมต่อกับรางแรงดัน +ve และด้าน -ve เชื่อมต่อกับขาเอาต์พุตของ IC ดังนั้น เมื่อกระแสฐานสูง กระแสจะไหลจากตัวสะสมไปยังตัวปล่อยและลอจิกเอาท์พุตจะต่ำ โดยเปิด LED (โหลด) ที่เชื่อมต่อกับขา OUT ของ IC และในทางกลับกัน

กระแสไฟขาออกสูงสุดของขา OUTPUT เดียวคือ 500mA และกระแสไฟที่ขั้วตัวปล่อยทั้งหมดคือ 2.5A ตามเอกสารข้อมูล

ทีนี้เรามาดูคู่ดาร์ลิงตันคู่เดียว (แผนภาพวงจรภายใน) ของไอซี ULN2003 กันดีกว่า แรงดันไฟฟ้าอินพุต GPIO จะถูกแปลงเป็นกระแสเบสผ่านตัวต้านทานอนุกรม 2.7kΩ ที่เชื่อมต่อระหว่างอินพุตและฐานของทางแยก Darlington NPN ซึ่งช่วยให้ IC สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับลอจิกดิจิทัล (เช่น Arduino, Raspberry Pi, TTL หรืออุปกรณ์ CMOS 5V) โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบหยดภายนอกที่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้า 5V หรือ 3.3V

ตัวต้านทาน 7.2kΩ และ 3kΩ ที่เชื่อมต่อระหว่างฐานและตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์ NPN แต่ละตัวทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานแบบดึงลงป้องกันสถานะลอยตัวและยับยั้งปริมาณการรั่วไหลที่อาจเกิดขึ้นจากอินพุต

เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด หน่วยเหล่านี้ประกอบด้วย "ไดโอดป้องกัน" สำหรับโหลดแบบเหนี่ยวนำ ไดโอดที่เชื่อมต่อระหว่างพิน OUT และพิน COM (PIN 9) ใช้เพื่อระงับ "แรงดันย้อนกลับ" จากโหลดแบบเหนี่ยวนำซึ่งเกิดขึ้นเมื่อปิดไดรเวอร์ NPN และพลังงานที่เก็บไว้ของคอยล์ทำให้เกิดการย้อนกลับ การไหลของกระแส

นอกจากนี้ ไดโอดระงับไบแอสแบบย้อนกลับยังอยู่ระหว่าง Base-Emitter และคู่ Collector-Emitter เพื่อหลีกเลี่ยงลักษณะปรสิตของทรานซิสเตอร์ NPN

Pin 8 เชื่อมต่อกับ GND

โหมดการทำงานของอุปกรณ์

โหลดแบบเหนี่ยวนำ ในกรณีที่มีโหลดแบบเหนี่ยวนำ เมื่อพิน COM ผูกกับขดลวด IC จะสามารถขับเคลื่อนโหลดแบบเหนี่ยวนำและระงับแรงดันไฟฟ้าเตะกลับผ่านไดโอดแบบล้ออิสระภายใน

โหลดแบบต้านทาน เมื่อขับโหลดแบบต้านทาน จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานแบบพูลอัพเพื่อให้ IC จมกระแสและรักษาระดับลอจิกไว้ในระดับสูง ในกรณีนี้สามารถปล่อยพิน COM ลอยได้ (ไม่ได้เชื่อมต่อ)

อุปกรณ์นี้สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิกว้างระหว่าง –40°C ถึง 105°C

การใช้งาน

ตอนนี้ขอเกี่ยว IC นี้เข้ากับวงจร ดังที่เราทราบ IC ULN2003 สามารถขับเคลื่อนอุปกรณ์ที่มีกระแสไฟสูงหรือแรงดันสูง (หรือทั้งสองอย่าง) ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์หรืออุปกรณ์ลอจิกไม่สามารถทนได้ ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการขับเคลื่อนโหลดแบบเหนี่ยวนำ เช่น มอเตอร์ โซลินอยด์ และรีเลย์

1. ในตัวอย่างแรกของฉัน ฉันจะเปิดไฟ LED สองสามดวงโดยใช้ IC นี้ ฉันได้เชื่อมต่อ LED 7 ดวงเข้ากับ 7 OUT Pins ของ IC ผ่านตัวต้านทาน 220Ohm ทางด้านซ้ายของฉันคืออินพุตดิจิทัล 7 ช่องที่เชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ TTL Digital Logic เมื่อลอจิก HIGH ถูกส่งไปยังพินอินพุต พิน OUT ที่เกี่ยวข้องจะไปที่ LOW ซึ่งจะทำให้ไฟ LED สว่างขึ้น

2. ในตัวอย่างที่สองของฉัน ฉันกำลังขับ Unipolar Stepper Motor โดยใช้ IC นี้ ในการตั้งค่านี้ ฉันใช้ Pin 1 4 สำหรับ INPUT และ Pin 13 16 สำหรับเอาต์พุต แต่ละพิน OUT ได้รับการจัดอันดับที่ 500mA พิน 9 มีไดโอดต้านสไปค์ และเชื่อมต่อกับเทอร์มินัล +ve ด้วยการส่งค่าผสมของ 0 และ 1 ไปยังพินอินพุต 4 ตัว เราสามารถหมุนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ของเราได้ ฉันใช้การตั้งค่านี้ในวิดีโอสอนการใช้งานที่ได้รับรางวัล: "เทอร์โมมิเตอร์แบบเกจวัดในร่มแบบใช้ NodeMCU - พิมพ์ 3 มิติ" ลิงก์อยู่ในคำอธิบายด้านล่าง

3. ในตัวอย่างที่สามของฉัน ฉันจะเปิดหลอดไฟ AC สองสามดวงโดยใช้ไอซีนี้ สำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง เราสามารถใช้รีเลย์เพื่อควบคุมมอเตอร์ เครื่องทำความร้อน หลอดไฟ หรือวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งตัวมันเองสามารถดึงแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น และ ดังนั้นพลัง เราสามารถเชื่อมต่อรีเลย์เข้ากับไอซีนี้ได้สูงสุด 7 ตัว ในการตั้งค่าของฉัน ฉันได้เชื่อมต่อรีเลย์ 4 ตัวเข้ากับพิน 4 OUT ของ IC หลอดไฟ AC เชื่อมต่อกับ NO-pin ของรีเลย์ เมื่อเราส่ง Digital HIGH ไปยังพิน INPUT พิน OUT ที่เกี่ยวข้องจะต่ำและกระแสจะไหลผ่านคอยล์เพื่อดึงกระดอง เสร็จสิ้นวงจรและทำให้หลอดไฟ 220V สว่างขึ้น เช่นเดียวกับการตั้งค่าก่อนหน้านี้ พิน 9 ที่มีซับเพรสเซอร์ไดโอดจะผูกกลับไปที่เทอร์มินัล +ve

4. ในตัวอย่างที่ 4 ของฉัน ฉันจะแสดงให้ทุกคนเห็นถึงวิธีการรับกระแสไฟมากกว่า 500mA ที่ OUTPUT เนื่องจากเรารู้ว่า OUT Pin แต่ละตัวมีพิกัดอยู่ที่ 500mA แล้วฉันจะขับอุปกรณ์ขนาด 1Amp ได้อย่างไร สิ่งที่เราต้องทำคือผูกพิน OUTPUT 3 ตัวที่ฝั่ง OUT และผูกพิน INPUT ที่สอดคล้องกัน 3 ตัวที่ฝั่ง INPUT ตอนนี้ขา INPUT ทั้ง 3 ขาจะทำหน้าที่เหมือนกับ INPUT Pin ตัวเดียว โดยพื้นฐานแล้ว เราสามารถขนานอินพุตเพื่อให้ได้ค่าขยายที่สูงขึ้นของเอาต์พุตแบบขนาน

คุณอาจถามว่าทำไมฉันถึงรวม 3 INPUTS และ OUTPUTS เข้าด้วยกันและไม่ใช่แค่ 2 ตามแผ่นข้อมูลแต่ละพินได้รับการจัดอันดับที่ 500mA แต่เอาต์พุตทั้งหมดคือ 2.5A (*** หน้า 4 ของแผ่นข้อมูล ****) ดังนั้น 2.5A / 7 พิน = 0.36 ประมาณ ดังนั้น 0.36 * 3 = 1.07Amp ประมาณ ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการ

พื้นที่ใช้งาน

ULN2003A ที่ผลิตโดย Texas Instruments สามารถใช้กับ:

1. การขับเคลื่อนมอเตอร์และโซลินอยด์
2. สามารถใช้เป็นไดร์เวอร์รีเลย์สำหรับการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง (สูงสุด 7 รีเลย์)
3. เพื่อขับเคลื่อนโหลดกระแสสูงโดยใช้วงจรดิจิตอล
4. เพื่อขับเคลื่อน LED กระแสสูง
5. เพื่อสร้างวงจรแสดงระดับน้ำ
6. เป็นไดรเวอร์จอแสดงผล LED และการปล่อยก๊าซ
7. ยังสามารถใช้เป็นบัฟเฟอร์ลอจิกในวงจรดิจิตอลและอื่นๆ...

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบรรจุภัณฑ์และวัสดุที่ใช้ โปรดดูที่เอกสารข้อมูล ลิงค์อยู่ในคำอธิบายด้านล่าง ศึกษาเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตทุกครั้งก่อนที่จะปฏิบัติตามแบบแผนทางอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นไปตามสัญชาตญาณหรือชัดเจนเพียงใด "เมื่อเผชิญกับความคลุมเครือ จงปฏิเสธสิ่งล่อใจที่จะคาดเดา" - เซนแห่งหลาม

ขอบคุณ

ขอขอบคุณอีกครั้งสำหรับการตรวจสอบโพสต์ของฉัน ฉันหวังว่ามันจะช่วยคุณได้ หากคุณต้องการสนับสนุนฉันสมัครรับข้อมูลช่อง YouTube ของฉัน: https://www.youtube.com/user/tarantula3

วิดีโอ: https://youtu.be/dtfGf7kf__g

โพสต์ในบล็อกฉบับเต็ม: https://diy-projects4u.blogspot.com/2024/05/All-About-IC-UNL2003.html

อ้างอิง

เอกสารข้อมูล: https://github.com/tarantula3/ULN2003

ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน: ​​https://en.wikipedia.org/wiki/Darlington_transistor

เปิดเอาต์พุตของ Collector: https://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Open-collector-output.php

ทรานซิสเตอร์-ทรานซิสเตอร์ลอจิก: https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor%E2%80%93transistor_logic

ซีมอส: https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS

โครงสร้างกาฝาก: https://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic_structor

วิดีโอที่เกี่ยวข้อง

เทอร์โมมิเตอร์แบบเกจในร่มแบบใช้ NodeMCU - พิมพ์ 3 มิติ: https://www.youtube.com/watch?v=vO6adrETQIA

คำย่อ

TTL: ทรานซิสเตอร์–ทรานซิสเตอร์ลอจิก

CMOS: โลหะเสริม–ออกไซด์–เซมิคอนดักเตอร์

สนับสนุนงานของฉัน:

BTC: 1Hrr83W2zu2hmDcmYqZMhgPQ71oLj5b7v5

LTC: LPh69qxUqaHKYuFPJVJsNQjpBHWK7hZ9TZ

โดจ: DEU2Wz3TK95119HMNZv2kpU7PkWbGNs9K3

ผลประโยชน์ทับซ้อน: 0xD64fb51C74E0206cB6702aB922C765c68B97dCD4

ค้างคาว: 0x9D9E77cA360b53cD89cc01dC37A5314C0113FFc3

LBC: bZ8ANEJFsd2MNFfpoxBhtFNPboh7PmD7M2

COS: bnb136ns6lfw4zs5hg4n85vdthaad7hq5m4gtkgf23 ​​บันทึก: 572187879

บีเอ็นบี: 0xD64fb51C74E0206cB6702aB922C765c68B97dCD4

แมติก: 0xD64fb51C74E0206cB6702aB922C765c68B97dCD4

ขอบคุณอีกครั้งในบทช่วยสอนครั้งต่อไปของฉัน

โอดิสซี : https://odysee.com/@Arduino:7/All-About-IC-ULN2003:d

ดังก้อง : https://rumble.com/v4umzvl-all-about-ic-uln2003.html

คอส : https://cos.tv/videos/play/52680878888358912

บล็อก 1: https://diy-projects4u.blogspot.com/2024/05/All-About-IC-UNL2003.html

บล็อก 2: https://diyfactory007.blogspot.com/2024/05/All-About-IC-UNL2003.html