Hướng dẫn toàn diện ULN2003 - Các tính năng, nguyên tắc hoạt động, tương đương và ứng dụng

Sê-ri ULN2003, được biết đến với việc tích hợp điện áp cao và khả năng hiện tại cao trong một mảng bóng bán dẫn Darlington, nổi bật với điện áp làm việc thuận lợi, hiệu suất vượt trội về khuếch đại hiện tại, khả năng thích ứng nhiệt độ rộng và khả năng chịu tải.Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho nhiều hệ thống yêu cầu ổ đĩa công suất cao.Bài viết này nhằm mục đích đi sâu vào các đặc điểm cốt lõi của ULN2003, bao gồm cấu hình pin, mô tả chức năng, cơ chế vận hành và ứng dụng thực tế trong các kịch bản khác nhau.Hãy để lặn trong để hiểu chi tiết.

Các ULN2003 là một trình điều khiển dòng điện cao, cao, đã tìm thấy vị trí của nó trong một loạt các ứng dụng, bao gồm điều khiển khóa điện tử, động cơ cung cấp năng lượng và động cơ bước, màn hình LED lái và quản lý thiết bị trong nhà thông minh.Tính linh hoạt này bắt nguồn từ khả năng chính xác của nó để xử lý các yêu cầu điện áp và hiện tại cao.Tại cốt lõi của nó, ULN2003 bao gồm bảy cặp Silicon NPN Darlington.Mỗi bóng bán dẫn được kết nối nối tiếp với điện trở 2,7kΩ, tăng cường đáng kể khả năng lái xe của nó.Một trong những tính năng nổi bật của ULN2003 là khả năng tương thích của nó với điện áp hoạt động 5V, cho phép kết nối trực tiếp với các mạch TTL và CMOS.Kết nối trực tiếp này đơn giản hóa việc xử lý dữ liệu nếu không yêu cầu bộ đệm logic tiêu chuẩn, do đó tạo điều kiện kiểm soát các thiết bị riêng lẻ và cho phép các hoạt động đồng thời trên nhiều thiết bị.

Được thiết kế một cách khéo léo, ULN2003 tạo ra điện áp đầu ra độc lập với điện áp đầu vào, phù hợp với bất kỳ thiết kế mạch nào, cho dù liên quan đến vi điều khiển hoặc hệ thống vi xử lý.Nó hỗ trợ điện áp tải lên tới 50V và dòng điện lên tới 500mA.Công suất của nó có thể được mở rộng vượt quá các giới hạn này bằng cách song song với nhiều chân đầu ra.Ngoài ra, ULN2003 đi kèm với các tính năng tích hợp để giảm xóc tần số và bảo vệ back-EMF, thêm một lớp an toàn cho các thiết bị được kết nối.Thiết kế chu đáo này đảm bảo rằng ULN2003 không chỉ đáp ứng các nhu cầu đa dạng của các ứng dụng hiện tại cao, hiện tại hiện tại mà còn đảm bảo thêm độ tin cậy và an toàn.

ULN2003 tự hào với các tính năng sau:

- Nó có thể hoạt động dưới điện áp lên đến 50V (một số phiên bản có thể lên tới 100V).

- Nó cho phép dòng điện lên tới 500 mA trên mỗi đầu vào.

- Bao gồm một diode kẹp bên trong để bảo vệ thiết bị.

- Tính năng bảo vệ nội bộ cho hệ thống trả lại, với một pin có sẵn để cảm biến sạc.

- Tích hợp hoàn hảo với các bộ vi điều khiển và bảng Arduino.

- Khả năng tương thích với logic TTL và 5V CMO.

- Chip ULN2003 có sẵn trong các gói DIP, TSSOP và SOIC 16 chân.

- Thông thường, nó đi kèm với các thành phần bổ sung được gắn trên một mô -đun trên thị trường để kết nối dễ dàng hơn.

1. Đầu vào 1: Chân này điều khiển đầu ra tương ứng (đầu ra 1).Nếu nó cao (5V), sẽ có một đầu ra;Nếu không, sẽ không có.

2. Đầu vào 2: Tương tự như trên, nhưng ảnh hưởng đến đầu ra 2.

3. Đầu vào 3: Tương tự như trên, cho đầu ra 3.

4. Đầu vào 4: Tương tự cho đầu ra 4.

5. Đầu vào 5: Tương tự như trên, cho đầu ra 5.

6. Đầu vào 6: Tương tự như trên, nhưng đối với đầu ra 6.

7. Đầu vào 7: Tương tự, nhưng đối với đầu ra 7.

8. GND: Chân 8 này là để nối đất, được kết nối với nguồn điện.

9. COM: PIN này có thể thực hiện các chức năng khác nhau.Nó thường được sử dụng làm pin thử nghiệm để mở tất cả các đầu ra.Nó cũng có thể được sử dụng cho tải cảm ứng.

10. Đầu ra 7: Được điều khiển bởi đầu vào 7, bất kỳ tải nào của 50V và 500mA đều có thể được kết nối với nó.

11. Đầu ra 6: Tương tự như trên, nhưng phụ thuộc vào đầu vào 6.

12. Đầu ra 5: Tương tự nhưng tương ứng với đầu vào 5.

13. Đầu ra 4: Tương tự như trên, nhưng được điều khiển bởi đầu vào 4.

14. Đầu ra 3: Tương tự, nhưng tương ứng với đầu vào 3.

15. Đầu ra 2: Tương tự như trên, nhưng tương ứng với đầu vào 2.

16. Đầu ra 1: Được điều khiển bởi đầu vào 1, nhưng có các đặc điểm giống như các đặc điểm khác.

Chip ULN2003 một cách khéo léo chia chức năng của nó thành hai phần chính: đầu vào và đầu ra.Một mặt, nó sử dụng bảy chân đầu vào (từ 1 đến In7) để thu được tín hiệu logic đến.Mặt khác, bảy bóng bán dẫn đầu ra (OUT1 đến OUT7) quản lý trạng thái bật và tắt của các tải mà chúng được kết nối.Ưu điểm của thiết lập này là khả năng phản ứng của nó đối với các thay đổi tín hiệu: tín hiệu cao giữ cho các bóng bán dẫn bên trong ở trạng thái khép kín, ngăn dòng điện chảy đến tải, trong khi tín hiệu thấp mở chúng, cho phép dòng chảy tự do.Liên kết trực tiếp này giữa các tín hiệu của các chân đầu vào và hành động của các chân đầu ra cho phép điều khiển chính xác các thiết bị được kết nối.

Về mặt chức năng, ULN2003 được thiết kế để điều khiển tải trọng quá cao về điện áp, dòng điện hoặc độ tự cảm cho các bộ vi điều khiển tiêu chuẩn để xử lý trực tiếp.Hơn nữa, mỗi đầu ra của nó được trang bị các điốt kẹp, cung cấp bảo vệ ngược và tăng cường đáng kể độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống.Thiết kế này không chỉ đáp ứng nhu cầu cao của việc kiểm soát tải công suất cao mà còn đảm bảo sự an toàn của các cấu hình mạch phức tạp, khiến nó trở thành một lựa chọn đáng tin cậy cho môi trường điện thách thức.

ULN2003 là một mạch tích hợp 16 chân tích hợp bảy cặp bóng bán dẫn Darlington, mỗi cặp có khả năng lái xe lên tới 50V và 500mA.Chúng tôi được trang bị bảy chân đầu vào và đầu ra tương ứng cho bảy cặp Darlington này.Ngoài ra, nó bao gồm một pin mặt đất và một chốt chung.Thông thường, pin mặt đất được nối tiếp trực tiếp, trong khi việc sử dụng pin thông thường là tùy chọn.Đáng ngạc nhiên, IC này không có pin VCC chuyên dụng.Điều này là do sức mạnh cần thiết cho các bóng bán dẫn hoạt động được lấy trực tiếp từ các chân đầu vào.Dưới đây là một ví dụ mạch đơn giản có thể được sử dụng để kiểm tra hoạt động của mạch tích hợp ULN2003.

Trong thiết lập này, một đèn LED được coi là tải, với thiết bị đầu cuối dương được kết nối với nguồn điện và thiết bị đầu cuối âm của nó được nối đất thông qua một chân đầu ra của ULN2003.Thiết kế này được chọn bởi vì, khi mức điện áp ở chân đầu vào tăng lên, mặt đất pin đầu ra tương ứng, do đó đóng mạch và chiếu sáng đèn LED.Hơn nữa, mặc dù giới hạn dòng tải tối đa cho mỗi chân đầu ra là 500mA, nhưng có thể đạt được tải dòng điện cao hơn bằng cách song song với nhiều chân đầu ra.Chẳng hạn, song song với ba chân về mặt lý thuyết có thể điều khiển dòng điện lên tới 1,5A.Trong khi nối đất, pin COM là tùy chọn, nó có thể được sử dụng làm công tắc thử nghiệm, cho phép tất cả các chân đầu ra lên đất khi pin COM được nối đất.

- Đối với việc lái xe dòng điện cao với các mạch kỹ thuật số.

- Thích hợp cho việc lái động cơ Stepper.

- Có thể lái đèn LED dòng điện cao.

- Mô -đun ổ đĩa chuyển tiếp (có khả năng lái 7 rơle).

- Bộ đệm logic trong thiết bị điện tử kỹ thuật số.

- Được sử dụng làm cảm biến cảm ứng cho Arduino.

- LR2003L

- TBD62003APG

- ULN2001

- ULN2001A

- ULN2003A

Mô-đun ổ đĩa động cơ bước ULN2003 được sử dụng để lái động cơ bước, đèn LED dòng điện cao và mô-đun chuyển tiếp.IC này sử dụng các cặp Darlington cho đầu ra và có thể cung cấp tới 5V và 500mA.Sức mạnh cần thiết cho hoạt động của các bóng bán dẫn có nguồn gốc từ đầu vào điều khiển, do đó không có pin VCC trên IC.

ULN2003A có điện trở cơ sở 2,7 kΩ cho mỗi cặp Darlington, cho phép hoạt động trực tiếp với các thiết bị TTL hoặc 5-V CMOS.ULN2004A có điện trở cơ sở sê-ri 10,5 kΩ để tạo điều kiện cho hoạt động trực tiếp của nó từ các thiết bị CMOS sử dụng điện áp cung cấp từ 6 đến 15 V.

ULN2003A, một thành phần phổ biến để lái tải điện áp cao hơn từ logic, có đầu vào được đánh giá lên tới 30V và đầu ra lên đến 50V.ULN2004 cũng có thể được coi là một giải pháp thay thế.

Tất cả đều có thể được coi là các phiên bản khác nhau của cùng một thiết bị, cụ thể là ULN2003A.ULN2003A là một mảng Darlington phía thấp 7 kênh.ULQ2003A giống hệt với ULN2003A nhưng được đánh giá cho nhiệt độ cao hơn (85 ° C).ULN2803 có 8 kênh thay vì 7, làm cho nó tương tự như ULN2003A.

Chức năng chính của ULN2003 là khuếch đại các tín hiệu điều khiển từ Arduino để chúng có thể được sử dụng để điều khiển động cơ bước 28BYJ-48.