高壓大電流達林頓電晶體陣列系列產品及其應用

2021-01-08 電子產品世界

摘要：ULN2000、ULN2800是高壓大電流達林頓電晶體陣列系列產品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度範圍寬、帶負載能力強等特點，適應於各類要求高速大功率驅動的系統。ULN2003A電路是美國Texas Instruments公司和Sprague公司開發的高壓大電流達林頓電晶體陣列電路，文中介紹了它的電路構成、特徵參數及典型應用。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/226497.htm

關鍵詞：達林頓電晶體陣列 驅動電路 ULN2003 ULN2000系列 ULN2800系列

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概述

功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力，以便於驅動各種類型的負載。功率驅動電路是功率電子設備輸出電路的一個重要組成部分。在大型儀器儀表系統中，經常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅動電壓高且功率較大的器件。ULN2000、ULN2800高壓大電流達林頓電晶體陣列系列產品就屬於這類可控大功率器件，由於這類器件功能強、應用範圍語廣。因此，許多公司都生產高壓大電流達林頓電晶體陣列產品，從而形成了各種系列產品，ULN2000、ULN2800系列就是美國Texas Instruments公司、美國Sprague公司開發的高壓大電流達林頓電晶體陣列產品。它們的系列型號分類如表1所列，生產2000、2800高壓大電流達林頓電晶體陣列系列產品的公司與型號對照表如表2所列。在上述系列產品中，ULN2000系列能夠同時驅動7組高壓大電流負載，ULN2800系列則能夠同時驅動8組高壓大電流負載。美國Texas Instruments公司、美國Sprague公司生產的ULN2003A由7組達林頓電晶體陣列和相應的電阻網絡以及鉗位二極體網絡構成，具有同時驅動7組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。以下介紹該電路的構成、性能特徵、電參數以及典型應用。2000、2800高壓大電流達林頓電晶體陣列系列中的其它產品的性能特性與應用可參考ULN2003A。

表1 ULN2000、ULN2800系列型號分類表

輸出電壓 50V 50V 95V 50V 50V 95V 輸出電流 500mA 600mA 500mA 500mA 600mA 500mA 　型號型號普通PMOS、CMOS輸入ULN2001AULN2011AULN2021ULN2801AULN2811AULN2821A14～25C PMOS輸入 ULN2002A ULN2012A ULN2022 ULN2802A ULN2812A ULN2822A 5V TTL、CMOS輸入 ULN2003A ULN2013A ULN2023A ULN2803A ULN2813A ULN2823A 6～15V PMOS、CMOS輸入 ULN2004A ULN2014A ULN2024A ULN2804A ULN2814A ULN2824A 高輸出TTL接口 ULN2005A ULN2015A ULN2025A ULN2805A ULN2815A ULN2825A

ULN200A電路具有以下特點：

●電流增益高（大於1000）；

●帶負載能力強（輸出電流大於500mA）；

●溫度範圍寬（-40～85℃）；

●工作電壓高（大於50V）。

ULN2003電路主要用於如下領域：

●伺服電機；

●步進電機；

●電磁閥；

●可控照明燈。

2 管腳排列

ULN2003A電路的管腳排列如圖1所示，圖2為其原理和引腳功能圖，各引出端的功能符號及說明如表3所列。

表2 生產2000、2800系列產品的公司與型號對照表

公司 2001 2002 2003 2004 2005 2800係數 2810系列 2820系列 TI ULN2001A ULN2002A ULN2003A ULN2004A ULN2005A 　 　 　 Sprague ULN2001A ULN2002A ULN2003A ULN2004A ULN2005A ULN2811～ULN2805 ULN2811～ULN2815 ULN2821～ULN2825 Motorola MC1411 MC1412 MC1413 MC1416 　 　 　 　 SGS L201B L202B L203 L204B 　 L601B～L604B 　 　 三菱 M54524P M54525P M54523P N54526P 　 　 　 　 東菱 TD62001A TD6200A TD62003A TD62004A 　 TD62081A～62084A 　 　 三洋 LB1231 LB1232 LB1233 LB1234 　 　 　 　 電子24研究所 　 　 ULN2003A 　 　 　 　 　

表3 引出端功能符號

引出端序號 符號 功能 引出端序號 符號 同意功能 1 1B 輸入 9 COM 公共端 2 2B 輸入 10 7C 輸出 3 3B 輸入 11 6C 輸出 4 4B 輸入 12 5C 輸出 5 5B 輸入 13 4C 輸出 6 6B 輸入 14 3C 輸出 7 7B 輸入 15 2C 輸出 8 E 發射極 16 1C 輸出

3 電參數

表4所列為ULN2003A電路的極限參數。

表4 ULN2003A的極限參數

項目 符號 數值 單位 最大輸入電壓 Vi(max) 30 V 集電極-發射極電壓 Vo(max) 50 V 最大基極輸入電流 IB(MAX) 25 mA 輸出電流 Io 500 mA 貯存溫度 Ts -65～150 ℃ 結溫 Tj 175 ℃ 引線耐焊接溫度 TD 300 ℃

表5 ULN2003A的極限參數

項目 符號 數值 單位 最小 最大 集電極-發射極電壓 Vce 0.5 15 V 輸入電壓 Vi 0.2 5 V 集電極電流 Imax 　 350 mA 工作環境溫度 TA -40 85 ℃

表6 ULN2003A主要電特性

特性 符號 條件
（若無其它規定，TA=-40～85℃） 規範值 單位 最小 最大 直流放大倍數 hEF VCE=2V,Ic350mA 1000 - 　 集電極-發射極飽和電壓 VCE(sat) IB=500μA,IC=350mA - 1.6 V 箝位二極體正向電壓 VF IF=350mA,輸入開路 - 2.0 V 集電極截止電流 ICEX VCE=50V Ii=0mA - 50 μA Vi=6V - 500 μA 箝位二極截止電流 IFEX VF=50V TA=25 - 50 μA Vi=85 - 100 μA 集電極最大電壓 Vamx 空載 50 - V 集電極最大電流 Imax VCE=2V 500 - mA 開態延遲時間 ton VCE=5V,16kHz的方波輸入 　 -1.0 μS 關態延遲時間 toff VCE=5V，16kHz的方波輸入 　 -1.0 μS

ULN2003A電路的推薦工作條件如表5所列，表6所列為ULN2003A的主要電特性參數

4 特徵曲線

ULN2003A型高壓大電流達林頓電晶體陣列電路的輸入脈衝佔空比、輸出的路數與輸出電流的關係曲線如圖3所示，從圖3可以看出，隨著輸入脈衝的佔空比以及輸出路數的增加，允許的輸出電流隨之降低，也就是說：電路的輸出路數的增加將導致電路的驅動能力下降。

圖4所示為ULN2003A電路輸出電流Ic、輸出電壓VCE和輸入電流II三者之間的關係曲線，從圖4可以看出，隨著輸入電流的增加，輸出電壓隨之降低，而隨著輸出電流的增加，輸出電壓也隨之增加。

5 ULN2003A的典型應用

ULN2003A型高壓大電流達林頓電晶體陣列電路的典型應用電路框圖如圖5所示。可以看出，該電路的應用非常簡單。

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