ULN2003A.doc

在自动化密集的的场合会有很多被控元件如继电器，微型电机，风机，电磁阀，空调，水处理等元件及设备，这些设备通常由CPU所集中控制，由于控制系统不能直接驱动被控元件，这需要由功率电路来扩展输出电流以满足被控元件的电流，电压。ULN2XXXX高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品就属于这类可控大功率器件，由于这类器件功能强、应用范围语广。因此，许多公司都生产高压大电流达林顿晶体管阵列产品，从而形成了各种系列产品。838电子ULN2003是什么- 原理：LN2003也是一个7路反向器电路，即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平，当输入端为低电平时ULN2003输出端为高电平，继电器得电吸合。如图九所示功能特点：高电压输出50V 输出钳位二极管输入兼容各种类型的逻辑电路应用继电器驱动器 ULN200X逻辑图 DISSIPATION RATING TABLE耗散评级表PACKAGE封装 TA=25 POWER RATING 额定功率DERATING FACTOR ABOVE功耗系数 TA=25 TA=85 POWER RATING 额定功率D 950 mW 838电子7.6 mW/ 494 mW N 1150 mW 9.2 mW/ 598 mW electrical characteristics, 电气特性（除非另有说明）TA = 25 (unless otherwise noted)PARAMETER 参数 测试图 TEST CONDITIONS 测试条件ULN2001A ULN2002A 单位 最小 典型 最大最小典型最大-VI(on) On-state input voltage 输入电压6 VCE=2V, IC =300mA -13 V VCE(sat)Collector-emitter saturation voltage集电极-发射极饱和电压5 II=250A,IC=100mA -0.9 1.1 -0.9 1.1 VII=350A, IC=200mA -1 1.3 -1 1.3 II=500A, IC=350mA -1.2 1.6 -1.2 1.6 VF Clamp forward voltage 正向钳位电压8 IF = 350mA -1.7 2 -1.7 2 V ICEX Collector cutoff current集电极截止电流1 VCE = 50V, II = 0 -50 -50 A 2VCE=50V,TA= 70II=0 -100-100-VI=6V -500II(off) Off state input current关闭状态下输入电流3VCE=50V,TA=70 IC=500A, 50 65 -50 65 -AII Input current 输入电流4 VI = 17 V -0.82 1.25 mA IRClamp reverse current 反向钳位电流7VR=50V, TA=70 -100 -100 A VR = 50 V -50 -50 hFE Static forward-current transfer ratio 静态正向电流传输比5 VCE=2V, IC =350mA 1000 -Ci Input capacitance 输入电容-VI = 0, f = 1MHz 1525 1525 pF electrical characteristics, 电气特性（除非另有说明）TA = 25 (unless otherwise noted)PARAMETER 参数 测试图 TEST CONDITIONS 测试条件ULN2003A ULN2004A 单位最小 典型 最大最小典型最大VI(on) On state input voltage输入电压66 VCE=2VIC=125mA 5VIC=200mA -2.4 -6IC=250mA -2.7 -IC=275mA -7IC=300mA -3 -IC=350mA 8VCE(sat)ittCollector-emitter saturation voltage集电极发射极饱和电压5 II = 250A, IC=100mA -0.9 1.1 0.9 1.1VII = 350A, IC =200mA -1 1.3 11.3 II = 500A, IC=350mA -1.2 1.6 1.2 1.6ICEX Collector cutoff current 集电极截止电流1 VCE = 50V, II = 0 -50 -50A 22 VCE=50V,TA=70 II = 0 -100-100-VI = 1V -500VF Clamp forward voltage 正向钳位电压8 IF = 350mA -1.7 2 -1.7 2 V II(off) Off state input current 关闭状态下输入电流33 VCE = 50 V, CE , TA = 70 IC = 500A50 65 -50 65-A II Input current输入电流4 VI = 3.85 V -0.93 1.35 -mAVI = 5 V - 0.350.5 VI = 12 V -11.45 IRClamp reverse current 反向钳位电流77 VR = 50 V -50 -50 AVR = 50 V, TA = 70 -100-100 Ci Input capacitance输入电容-VI = 0, f =1MHz -15251525 pF electrical characteristics, 电气特性（除非另有说明）TA = 25 (unless otherwise noted)PARAMETER 参数 测试图 TEST CONDITIONS 测试条件ULQ2003A ULQ2004A 单位最小 典型 最大最小典型最大VI(on) On state input voltage输入电压6 VCE=2VIC=125mA 5VIC=200mA -2.7-6IC=250mA -2.9 -IC=275mA -7IC=300mA -3 -IC=350mA 8VCE(sat)ittCollector-emitter saturation voltage集电极发射极饱和电压5 II = 250A, IC=100mA -0.9 1.1 0.9 1.1VII = 350A, IC =200mA -1 1.3 11.3 II = 500A, IC=350mA -1.2 1.6 1.2 1.6ICEX Collector cutoff current 集电极截止电流1 VCE = 50V, II = 0 -50 -50A 22 VCE=50V II = 0 -100-100VI = 1V -500VF Clamp forward voltage 正向钳位电压8 IF =350mA -1.7 2 -1.7 2 V II(off) Off state input current 关闭状态下输入电流3VCE =50V, IC=500A30 65 -50 65-A II Input current输入电流4 VI = 3.85V -0.93 1.35 -mAVI = 5V - 0.350.5 VI = 12V -11.45 IRClamp reverse current 反向钳位电流7VR = 50V TA =25-100 -50 AVR = 50V-100-100 Ci Input capacitance输入电容-VI = 0, f=1MHz -15251525 pF switching characteristics, 开关特性TA = 25PARAMETER 参数 TEST CONDITIONS 测试条件 ULN2001A,ULN2002A, ULN2003A,ULN2004A 单位 最小 典型最大-tPLH Propagation delay time, low- to high-level output传播延迟时间，从低到高输出 See Figure 9 -0.25 1 s tPHL Propagation delay time, high- to low-level output 传播延迟时间，从高到低输出 See Figure 9 -0.25 1 s VOH High-level output voltage after switching 输出高电平电压VS=50V, IO300mA, See Figure 10 VS20 -mV switching characteristics over recommended operating conditions (unless otherwise noted)开关特性的建议运行条件（除非另有说明）PARAMETER 参数838电子TEST CONDITIONS 测试条件 ULQ2003A,ULQ2004A 单位 最小 典型最大 tPLH Propagation delay time, low- to high-level output 传播延迟时间，从低到高输出 See Figure 9 -1 10 s tPHL Propagation delay time, high- to low-level output 传播延迟时间，从高到低输出 See Figure 9 -1 10 s VOH High-level output voltage after switching 输出高电平电压VS=50V, IO300mA, See Figure 10 VS500 -mV 图一 ULN2001A内部电路图 图二 ULN2002A内部电路图 图三 ULN2003A ULN2004A ULQ2003A ULQ2004A内部电路图 - 图1ICEX测试电路 图2 ICEX测试电路 图3ICEX测试电路 图4ICEX测试电路 图5hFE, VCE(sat)测试电路 图6 VI(on) 测试电路- 图四 参数测量信息应用电路：图五MOS管加载到输入端图六 TTL电路到输入端 图七 冲区高电流负载图八 使用上拉电阻提高驱动电流图九 实际应用的UL2003电路图absolute maximum ratings at=25 free-air temperature (unless otherwise noted)绝对最大额定值at=25Collector-emitter voltage 集电极-发射极电压50 V Clamp diode reverse voltage 钳位二极管的反向电压（见注1 ）50 V Input voltage, VI (see Note 1) 输入电压30 V Peak collector current (see Figures 14 and 15)峰值集电极电流500 mA Output clamp current, IOK .输出钳位电流 500 mA Total emitter-terminal current 共发射极端子电流2.5 A Continuous total power dissipation . 连续总功耗See Dissipation Rating Table Package thermal impedance, JA 封装热阻(see Note 2):D package 73/WN package67/WNS package64/W Operating free-air temperature range, TA 自由空气的温度范围内ULN200xA 20 to 70 ULQ200xA40 to 85 Lead temperature 1.6mm(1/16inch)from case for 10 seconds 260 Storage temperature range, Tstg 储存温度范围65 to 150 经常在以下电路中使用，作为： 1、显示驱动2、继电器驱动3、照明灯驱动4、电磁阀驱动5、伺服电机、步进电机驱动等电路中。 ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它 能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来 处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受 50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003 的封装采用DIP16 或SOP16 ULN2003A在各种控制电路中常用它作为驱动继电器的芯片，其芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管。ULN2003的输出端允许通过IC 电流200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。 ULN2003可以驱动7个继电器,具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的额定集电极电流是500mA，达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力。 ULN2003A中每对达林顿管的基极都串联有一个2.7k的电阻，可直接与TTL或5V CMOS器件连接 ULN2003可以并联使用，在相应的OC输出管脚上串联几个欧姆的均流电阻后再并联使用，防止阵列电流不平衡。2. 在输入口输入高电平时输出口为低电平但是在输入端输入低电平时输出端怎么还是低电平？ ULN2003A的输出结构是集电极开路的，所以要在输出端接一个上拉电阻，在输入低电平的时候输出才是高电平。在驱动负载的时候，电流是由电源通过负载灌入ULN2003A的。ULN2000、ULN2800是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A电路是美国Texas Instruments公司和Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列电路,文中介绍了它的电路构成、特征参数及典型应用。 关键词：达林顿晶体管阵列 驱动电路 ULN2003 ULN2000系列 ULN2800系列1 概述功率电子电路大多要求具有大电流输出能力,以便于驱动各种类型的负载。功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成部分。在大型仪器仪表系统中,经常要用到伺服电机、步进电机、各种电磁阀、泵等驱动电压高且功率较大的器件。ULN2000、ULN2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品就属于这类可控大功率器件,由于这类器件功能强、应用范围语广。因此,许多公司都生产高压大电流达林顿晶体管阵列产品,从而形成了各种系列产品,ULN2000、ULN2800系列就是美国Texas Instruments公司、美国Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列产品。它们的系列型号分类如表1所列,生产2000、2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品的公司与型号对照表如表2所列。在上述系列产品中,ULN2000系列能够同时驱动7组高压大电流负载,ULN2800系列则能够同时驱动8组高压大电流负载。美国Texas Instruments公司、美国Sprague公司生产的ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力,为单片双极型大功率高速集成电路。以下介绍该电路的构成、性能特征、电参数以及典型应用。2000、2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列中的其它产品的性能特性与应用可参考ULN2003A。表1 ULN2000、ULN2800系列型号分类表输出电压50V50V95V50V50V95V输出电流500mA600mA500mA500mA600mA500mA型号型号普通PMOS、CMOS输入ULN2001AULN2011AULN2021ULN2801AULN2811AULN2821A1425C PMOS输入ULN2002AULN2012AULN2022ULN2802AULN2812AULN2822A5V TTL、CMOS输入ULN2003AULN2013AULN2023AULN2803AULN2813AULN2823A615V PMOS、CMOS输入ULN2004AULN2014AULN2024AULN2804AULN2814AULN2824A高输出TTL接口ULN2005AULN2015AULN2025AULN2805AULN2815AULN2825AULN200A电路具有以下特点：电流增益高（大于1000）;带负载能力强（输出电流大于500mA）;温度范围宽（-4085）;工作电压高（大于50V）。ULN2003电路主要用于如下领域：伺服电机;步进电机;电磁阀;可控照明灯。2 管脚排列ULN2003A电路的管脚排列如图1所示,图2为其原理和引脚功能图,各引出端的功能符号及说明如表3所列。表2 生产2000、2800系列产品的公司与型号对照表公司200120022003200420052800系数2810系列2820系列TIULN2001AULN2002AULN2003AULN2004AULN2005ASpragueULN2001AULN2002AULN2003AULN2004AULN2005AULN2811ULN2805ULN2811ULN2815ULN2821ULN2825MotorolaMC1411MC1412MC1413MC1416SGSL201BL202BL203L204BL601BL604B三菱M54524PM54525PM54523PN54526P东菱TD62001ATD6200ATD62003ATD62004ATD62081A62084A三洋LB1231LB1232LB1233LB1234电子24研究所ULN2003A表3 引出端功能符号引出端序号符号功能引出端序号符号同意功能11B输入9COM公共端22B输入107C输出33B输入116C输出44B输入125C输出55B输入134C输出66B输入143C输出77B输入152C输出8E发射极161C输出3 电参数表4所列为ULN2003A电路的极限参数。表4 ULN2003A的极限参数项目符号数值单位最大输入电压Vi(max)30V集电极-发射极电压Vo(max)50V最大基极输入电流IB(MAX)25mA输出电流Io500mA贮存温度Ts-65150结温Tj175引线耐焊接温度TD300表5 ULN2003A的极限参数项目符号数值单位最小最大集电极-发射极电压Vce0.515V输入电压Vi0.25V集电极电流Imax350mA工作环境温度TA-4085表6 ULN2003A主要电特性特性符号条件（若无其它规定,TA=-4085）规范值单位最小最大直流放大倍数hEFVCE=2V,Ic350mA1000-集电极-发射极饱和电压VCE(sat)IB=500A,IC=350mA-1.6V箝位二极管正向电压VFIF=350mA,输入开路-2.0V集电极截止电流ICEXVCE=50VIi=0mA-50AVi=6V-500A箝位二极截止电流IFEXVF=50VTA=25-50AVi=85-100A集电极最大电压Vamx空载50-V集电极最大电流ImaxVCE=2V500-mA开态延迟时间tonVCE=5V,16kHz的方波输入-1.0S关态延迟时间toffVCE