UNL2003 IC 包含 7 个高电压、高电流 NPN 达林顿晶体管阵列,每个阵列的额定电压为 50V、500mA,采用 16 引脚 DIP 封装。您可以将 IC 直接连接到数字逻辑(例如 Arduino 或 Raspberry Pi、TTL 或 5V CMOS 器件),无需外部降压电阻。该 IC 具有用于开关感性负载的“共阴极反激二极管”。 ULN2003 以其高电流和高电压容量而闻名。
达林顿对可以“并联”以获得更高的电流输出。输入支持 TTL 和 5v CMOS 逻辑。
现在,让我们深入了解该 IC 的内部结构以及如何在我们的项目中使用它。
顶部的凹口指示芯片编号的起点和终点。从左到右逆时针方向,这是 IC 的引脚号 1。
IC 内部是 7 个 NPN“达林顿晶体管”阵列。达林顿晶体管于 1953 年由 Sidney Darlington 首次发明。达林顿对是由两个双极晶体管组成的电路,其中一个晶体管的发射极连接到另一个晶体管的基极。在此设置中,由第一晶体管放大的电流由第二晶体管进一步放大。两个晶体管的集电极连接在一起。这种配置的电流增益比单独使用的每个晶体管高得多。小的基极电流可以使该对切换到更高的电流。
它看起来好像只是一个晶体管,只有一个基极、一个集电极和一个发射极。创建大约为两个晶体管增益乘积的高电流增益: β Darlington = (β 1 * β 2) + β 1 + β 2
由于 β1 和 β2 足够高,我们可以将上述语句写为: β Darlington ≈ β 1 * β 2
这种连接产生了具有非常高电流增益的单个晶体管的效果。
7 个输出均为“集电极开路”。开放式收集器是指不附加任何东西的收集器。它刚刚开放。为了使集电极开路输出设备工作,集电极开路必须接收足够的功率。为了使NPN晶体管工作,集电极和基极都需要接收足够的功率。基极打开晶体管,然后更大的电流从集电极流向发射极,但前提是集电极有足够的正电压。
因此,如果要将负载连接到具有集电极开路输出的芯片输出,则必须将负载连接到足以驱动负载的正电压源。因此,负载的 +ve 侧连接到 +ve 电压轨,-ve 侧连接到 IC 的输出引脚。因此,当基极电流变高时,电流从集电极流向发射极,输出逻辑变低,打开连接到 IC OUT 引脚的 LED(负载),反之亦然。
根据数据表,单个 OUTPUT 引脚的最大输出电流为 500mA,总发射极电流为 2.5A。
现在,让我们仔细看看 ULN2003 IC 的单个达林顿对(内部电路图)。 GPIO 输入电压通过连接在达林顿 NPN 结的输入和基极之间的串联基极 2.7kΩ 电阻转换为基极电流。这使得 IC 可以直接连接到数字逻辑(如 Arduino、Raspberry Pi、TTL 或 5V CMOS 器件),无需在 5V 或 3.3V 电源电压下工作的外部降压电阻。
连接在每个 NPN 晶体管的基极和发射极之间的 7.2kΩ 和 3kΩ 电阻器充当下拉电阻器,防止浮置状态并抑制输入可能出现的泄漏量。
为了最大限度地提高效率,这些装置包含用于感性负载的“抑制二极管”。连接在 OUT 引脚和 COM 引脚(引脚 9)之间的二极管用于抑制感性负载产生的“反冲电压”,该电压是在 NPN 驱动器关闭且线圈存储的能量导致反向时产生的。电流的流动。
反向偏置抑制二极管也放置在基极-发射极和集电极-发射极对之间,以避免 NPN 晶体管的寄生特性。
引脚 8 连接至 GND。
感性负载 对于感性负载,当 COM 引脚连接到线圈时,IC 能够驱动感性负载并通过内部续流二极管抑制反冲电压。
电阻负载 当驱动电阻负载时,需要一个上拉电阻,以便 IC 吸收电流并保持逻辑高电平。在这种情况下,COM 引脚可以悬空(不连接)。
该器件可在 –40°C 至 105°C 的宽温度范围内运行。
现在,让我们将该 IC 连接到电路上。众所周知,ULN2003 IC 可以轻松驱动高电流或高电压(或两者)设备,这是微控制器或逻辑设备无法容忍的。因此,它们广泛用于驱动电机、螺线管和继电器等感性负载。
您可能会问,为什么我组合了 3 个输入和输出,而不是 2 个?根据数据表,每个引脚的额定电流为 500mA,但总输出为 2.5A(*** 数据表第 4 页 ****)。因此,2.5A / 7 针 = 0.36 约因此,0.36 * 3 = 1.07Amp 约这就是我们想要的。
德州仪器 (TI) 生产的 ULN2003A 可用于:
有关包装和所用材料的更多信息,请查看数据表。链接位于下面的描述中。在采用工业惯例之前,请务必查阅制造商的数据表,无论它们多么直观或明显。 “面对歧义,拒绝猜测的诱惑。” - Python 之禅
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达林顿晶体管:https://en.wikipedia.org/wiki/Darlington_transistor
集电极开路输出:https://www.learningabout electronics.com/Articles/Open-collector-output.php
晶体管——晶体管逻辑:https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor%E2%80%93transistor_logic
CMOS:https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS
寄生结构:https://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic_struct
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TTL:晶体管-晶体管逻辑
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