ULN2003 — Матрица из мощных транзисторов Дарлингтона

1 Особенности

  • Номинальный ток коллектора для одного ключа — 500 мА
  • Высоковольтные выходы с напряжением до 50 В
  • Защитные диоды на выходах
  • Выходы совместимы с различными типами логики
  • Возможно применение для управления реле

 

2 Применение

  • Управление реле
  • Управление шаговыми и бесколлекторными двигателями постоянного тока
  • Управление освещением
  • Подсветка мониторов (LED и газоразрядные)
  • Линейные драйверы
  • Логические буферы

3 Описание

Каждая микросхема серии ULx200xA из семи составных транзисторов Дарлингтона с выходами подключенными по схеме с общим коллектором. Также к выходам подключены защитные диоды, для возможности переключения индуктивной нагрузки.

Микросхемы серии ULN2002A рассчитаны на работу с МОП структурами с p-каналом при напряжении от 14 В до 25 В. К каждому входу матрицы подключен стабилитрон и резистор для ограничения максимального тока до безопасного уровня. В микросхемах серии ULx2003A есть резистор 2.7 кОм в цепи базы составного транзистора для работы напрямую с ТТЛ или 5 В КМОП логикой.

В микросхемах серии ULx2004A в цепь базы подключен резистор сопротивлением 10.5 кОм для работы напрямую с КМОП микросхемами, использующими напряжение питания от 6 до 15 В. Необходимый входной ток для ULx2004A ниже, чем для ULx2003A, а напряжение меньше, чем требуется для ULN2002A.

 

Размеры для разных типов корпуса
Серия Корпус Размеры (Ном.)
ULx200xD SOIC (16) 9.90 мм × 3.91 мм
ULx200xN PDIP (16) 19.30 мм × 6.35 мм
ULN200xNS SOP (16) 10.30 мм × 5.30 мм
ULN200xPW TSSOP (16) 5.00 мм × 4.40 мм

 

Упрощенная блок-схема
Упрощенная блок-схема

 

Расположение выводов и их назначение

 

Расположение выводов (вид сверху)
Расположение выводов (вид сверху)

 

Назначение выводов
Вывод I/O(1) Описание
Обозначение №
1B 1 I Входы от 1 до 7, подключенные к цепи базы составного транзистора
2B 2
3B 3
4B 4
5B 5
6B 6
7B 7
1C 10 O Выходы от 1 до 7, подключенные к коллектору составного транзистора
2C 11
3C 12
4C 13
5C 14
6C 15
7C 16
COM 8 I/O Общий катодный узел для диодов в  цепи обратной связи(обязателен для индуктивных нагрузок)
E 7 — Общий для всех ключей эмиттер (обычно подключается к земле)

 

Абсолютные максимальные значения при температуре окружающего воздуха 25 °C
Мин. Макс. Ед. изм.
VCC Напряжение коллектор-эмиттер 50 В
Обратное напряжение на диоде (2) 50 В
VI Входное напряжение (2) 30 В
Максимальный ток коллектора 500 мА
IOK Выходной ток 500 мА
Общий ток на выводе эмиттеров –2.5 A
TA Рабочий диапазон температур на открытом воздухе ULN200xA –20 70 °C
ULN200xAI –40 105
ULQ200xA –40 85
ULQ200xAT –40 105
TJ Рабочая температура кристалла 150 °C
Температура припоя 1.6 мм в течении 10 с 260 °C
Tstg Температура хранения –65 150 °C

 

 

Электрические характеристики: ULN2002A TA = 25°C
Параметр Схема Условия ULN2002A Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
VI(on) Входное напряжение в открытом состоянии fig14 VCE = 2 В, IC = 300 мA 13 В
VOH Высокий уровень входного напряжения на выходе после переключения 18 VS = 50 В, IO = 300 мА VS  – 20 мВ
VCE(sat) Напряжение насыщения коллектор-эмиттер fig12 II = 250 мкА, IC = 100 мА 0.9 1.1 В
II = 350 мкА, IC = 200 мА 1 1.3
II = 500 мкА, IC = 350 мА 1.2 1.6
VF Прямое напряжение на ограничивающем диоде fig15 IF = 350 мА 1.7 2 В
ICEX Обратный ток коллектора icex9 VCE = 50 В, II = 0 50 мкА
fig10 VCE = 50 В,
TA = 70°C		 II = 0 100
VI = 6 В 500
II(off) Входной ток в закрытом состоянии  fig10 VCE = 50 В, IC = 500 мкА 50 65 мкА
II Входной ток  fig11 VI = 17 В 0.82 1.25 мА
IR Обратный ток через ограничивающий диод  fig14 VR = 50 В TA = 70°C 100 мкА
VR = 50 В 50
Ci Входная емкость VI = 0, f = 1 МГц 25 пФ

 

TA = 25°C

Электрические характеристики: ULN2003A and ULN2004A TA = 25°C
Параметр Схема Условия ULN2003A ULN2004A Ед. изм.
Мин. Тип. Макс Мин. Тип. Макс.
VI(on) Входное напряжение в открытом состоянии fig14 VCE = 2 В IC = 125 мA 5 В
IC = 200 мA 2.4 6
IC = 250 мA 2.7
IC = 275 мA 7
IC = 300 мA 3
IC = 350 мA 8
VOH Высокий уровень входного напряжения на выходе после переключения 18 VS = 50 В, IO = 300 мA VS  – 20 VS  – 20 мВ
VCE(sat) Напряжение насыщения коллектор-эмиттер fig13 II = 250 мкA, IC = 100 мA 0.9 1.1 0.9 1.1 В
II = 350 мкA, IC = 200 мA 1 1.3 1 1.3
II = 500 мкA, IC = 350 мA 1.2 1.6 1.2 1.6
ICEX Обратный ток коллектора icex9 VCE = 50 В, II = 0 50 50 мкA
fig10 VCE = 50 В,
TA = 70°C		 II = 0 100 100
VI = 6 В 500
VF Прямое напряжение на ограничивающем диоде fig16 IF = 350 мA 1.7 2 1.7 2 В
II(off) Входной ток в закрытом состоянии fig11 VCE = 50 В,
TA = 70°C,		 IC = 500 мкA 50 65 50 65 мкA
II Входной ток fig12 VI = 3.85 В 0.93 1.35 мA
VI = 5 В 0.35 0.5
VI = 12 В 1 1.45
IR Обратный ток через ограничивающий диод fig15 VR = 50 В 50 50 мкA
VR = 50 В TA = 70°C 100 100
Ci Входная емкость VI = 0, f = 1 МГц 15 25 15 25 пФ

 

 

Электрические характеристики: ULN2003AI TA = 25°C
Параметр Схема Условия ULN2003AI Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
VI(on) Входное напряжение в открытом состоянии fig14 VCE = 2 В IC = 200 мА 2.4 В
IC = 250 мА 2.7
IC = 300 мА 3
VOH Высокий уровень входного напряжения на выходе после переключения Figure 18 VS = 50 В, IO = 300 мА VS  – 50 мВ
VCE(sat) Напряжение насыщения коллектор-эмиттер fig13 II = 250 мкА, IC = 100 мА 0.9 1.1 В
II = 350 мкА, IC = 200 мА 1 1.3
II = 500 мкА, IC = 350 мА 1.2 1.6
ICEX Обратный ток коллектора icex9 VCE = 50 В, II = 0 50 мкА
VF Прямое напряжение на ограничивающем диоде fig16 IF = 350 мА 1.7 2 В
II(off) Входной ток в закрытом состоянии fig11 VCE = 50 В, IC = 500 мкА 50 65 мкА
II Входной ток fig12 VI = 3.85 В 0.93 1.35 мА
IR Обратный ток через ограничивающий диод fig15 VR = 50 В 50 мкА
Ci Входная емкость VI = 0, f = 1 МГц 15 25 пФ

 

 

Электрические характеристики: ULN2003AI TA от –40°C до 105°C
Параметр Схема Условия ULN2003AI Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
VI(on) Входное напряжение в открытом состоянии fig14 VCE = 2 В IC = 200 мА 2.7 В
IC = 250 мА 2.9
IC = 300 мА 3
VOH Высокий уровень входного напряжения на выходе после переключения Figure 18 VS = 50 В, IO = 300 мА VS  – 50 мВ
VCE(sat) Напряжение насыщения коллектор-эмиттер fig13 II = 250 мкА, IC = 100 мА 0.9 1.2 В
II = 350 мкА, IC = 200 мА 1 1.4
II = 500 мкА, IC = 350 мА 1.2 1.7
ICEX Обратный ток коллектора icex9 VCE = 50 В, II = 0 100 мкА
VF Прямое напряжение на ограничивающем диоде fig16 IF = 350 мА 1.7 2.2 В
II(off) Входной ток в закрытом состоянии fig11 VCE = 50 В, IC = 500 мкА 30 65 мкА
II Входной ток fig12 VI = 3.85 В 0.93 1.35 мА
IR Обратный ток через ограничивающий диод fig15 VR = 50 В 100 мкА
Ci Входная емкость VI = 0, f = 1 МГц 15 25 пФ

 

 

Электрические характеристики: ULQ2003A and ULQ2004A выше рекомендуемых условий
Параметр Схема Условия ULQ2003A ULQ2004A Ед. изм.
Мин. Тип. Макс. Мин. Тип. Макс.
VI(on) Входное напряжение в открытом состоянии fig14 VCE = 2 В IC = 125 мА 5 В
IC = 200 мА 2.7 6
IC = 250 мА 2.9
IC = 275 мА 7
IC = 300 мА 3
IC = 350 мА 8
VOH Высокий уровень входного напряжения на выходе после переключения Figure 18 VS = 50 В, IO = 300 мА VS  – 50 VS  – 50 мВ
VCE(sat) Напряжение насыщения коллектор-эмиттер fig13 II = 250 мкА, IC = 100 мА 0.9 1.2 0.9 1.1 В
II = 350 мкА, IC = 200 мА 1 1.4 1 1.3
II = 500 мкА, IC = 350 мА 1.2 1.7 1.2 1.6
ICEX Обратный ток коллектора icex9 VCE = 50 В, II = 0 100 50 мкА
fig10 VCE = 50 В,
TA = 70°C		 II = 0 100
VI = 6 В 500
VF Прямое напряжение на ограничивающем диоде fig16 IF = 350 мА 1.7 2.3 1.7 2 В
II(off) Входной ток в закрытом состоянии fig11 VCE = 50 В,
TA = 70°C,		 IC = 500 мкА 65 50 65 мкА
II Обратный ток через ограничивающий диод fig12 VI = 3.85 В 0.93 1.35 мА
VI = 5 В 0.35 0.5
VI = 12 В 1 1.45
IR Обратный ток через ограничивающий диод fig15 VR = 50 В TA = 25°C 100 50 мкА
VR = 50 В 100 100
Ci Входная емкость VI = 0, f = 1 MHz 15 25 15 25 пФ

 

 

Коммутационные характеристики: ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A (TA = 25°C)
Параметр Условия ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULN2003AI (TA = 25°C)
Параметр Условия

ULN2003AI

 Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULN2003AI (TA = –40°C to 105°C)
Параметр Условия

ULN2003AI

 Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULQ2003A, ULQ2004A
Параметр Условия

ULQ2003A, ULQ2004A

 Ед. изм.
Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс

 

Схема испытаний и кривые напряжений
Рис. 1 Схема испытаний и кривые напряжений
Характеристики генератора импульсов: PRR = 12.5 кГц, ZO = 50 Ом.

CL включает в себя емкость датчика и jig конденсатора.

Для проверки ULN2003A , ULN2003AI , и ULQ2003A VIH = 3 В; для ULN2002A  VIH = 13 В; для ULN2004A и ULQ2004A VIH = 8 В.

 

Номинальные характеристики 

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от тока коллектора
Рис. 2 Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от тока коллектора (для одного транзистора Дарлингтона)

fig2
Рис. 3 Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от общего тока коллектора (для двух транзисторов Дарлингтона в параллели)

Ток коллектора от тока на входе
Рис. 4 Ток коллектора от тока на входе

D-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения
Рис. 5 D-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения

N-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения
Рис. 6 N-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения

Максимальный и номинальный входные токи от входного напряжения
Рис. 7 Максимальный и номинальный входные токи от входного напряжения

Максимальное и номинальное напряжения насыщения от выходного тока
Рис. 8 Максимальное и номинальное напряжения насыщения от выходного тока

Минимальный выходной ток от входного тока
Рис. 9 Минимальный выходной ток от входного тока

 

Внутренняя схема каждой ячейки матрицы ULN2002A
Внутренняя схема каждой ячейки матрицы ULN2002A

Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI
Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI

Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2004A и LQ2004A
Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2004A и LQ2004A

 

Применение

 

ULN2003A применяется в схемах управления мощными нагрузками, потребляющими большой ток или рассчитанными на высокое напряжение (возможно и то и другое). Через  ULN2003A можно подключать к управлению нагрузкой микроконтроллеры или другие логические схемы, не поддерживающие такие большие токи и напряжения. Эта микросхема общего назначения для управления индуктивными нагрузками. Возможно управление моторами, соленоидами и реле, на рисунке ниже приведена схема для такого случая.

 

Схема включения ULN2003A для управления индуктивной нагрузкой
Схема включения ULN2003A для управления индуктивной нагрузкой

 

Расчетные параметры Примерные значения
Напряжение управления на входе от 3.3 В до 5 В
Напряжение питания катушки от 12 В до 48 В
Количество каналов 7
Ток на выходе (RCOIL) 0т 20 мА до 300 мА на канал
Коэффициент заполнения 100%

 

Процедура проектирования схемы

 

При использовании ULN2003A для управления индуктивной нагрузкой необходимо определить следующее:

  • Диапазон входного напряжения
  • Диапазон температур
  • Выходной и управляющие токи
  • Рассеиваемую мощность

 

Управляющий ток

 

Напряжение на катушке (VSUP), сопротивление катушки (RCOIL) и низкий уровень напряжения (VCE(SAT) или VOL) определяют ток через катушку. Формула расчета: ICOIL = (VSUP – VCE(SAT)) / RCOIL.

 

Низкий уровень напряжения на выходе

Низкий уровень напряжения (VOL) соответствующий VCE(SAT) может быть определен по графикам приведенным на Рис. 2, Рис. 3, Рис. 8.

 

Рассеиваемая мощность и температура

 

Число подключаемых катушек зависит от тока в катушках рассеиваемой мощности на кристалле. Число подключаемых катушек может быть определено по графикам приведенным на Рис. 5, Рис. 6.

Для более точного определения числа катушек, при расчете рассеиваемой мощности на кристалле PD, можно воспользоваться следующей формулой: pd

,где

  • N — число задействованных каналов
  • VOLi напряжение на i-том выводе, обеспечивающем ток в нагрузке ILi.

 

Осциллограммы

Осциллограммы показанные на Рис. 10 и Рис. 11 получены при использовании  ULN2003A для управления электромагнитным реле OMRON G5NB со следующими параметрами: VIN = 5 В, VSUP= 12 В, and RCOIL= 2.8 кОм.

Отклик на выходе при подключении катушки
Рис.10 Отклик на выходе при подключении катушки

Отклик на выходе при отключении катушки
Рис. 11 Отклик на выходе при отключении катушки

 

p-МОП подключение нагрузки
p-МОП подключение нагрузки

TTL подключение нагрузки
TTL подключение нагрузки

Буфер для подключения больших токовых нагрузок
Буфер для подключения больших токовых нагрузок

Использование подтягивающего резистора для увеличения тока
Использование подтягивающего резистора для увеличения тока

 

Купить ULN2003A
Купить ULN2003A

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Имя *
Email *
Сайт