1 概述
功率電子電路大多要求具有大電流輸出能力,

以便于驅(qū)動各種類型的負載。功率驅(qū)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(tǒng)中,經(jīng)常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅(qū)動電壓高且功率較大的器件。ULN2000、ULN2800高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品就屬于這類可控大功率器件,由于這類器件功能強、應用范圍語廣。因此,許多公司都生產(chǎn)高壓大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品,從而形成了各種系列產(chǎn)品,ULN2000、ULN2800系列就是美國Texas Instruments公司、美國Sprague公司開發(fā)的高壓大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品。它們的系列型號分類如表1所列,生產(chǎn)2000、2800高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品的公司與型號對照表如表2所列。在上述系列產(chǎn)品中,ULN2000系列能夠同時驅(qū)動7組高壓大電流負載,ULN2800系列則能夠同時驅(qū)動8組高壓大電流負載。美國Texas Instruments公司、美國Sprague公司生產(chǎn)的ULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網(wǎng)絡以及鉗位二極管網(wǎng)絡構(gòu)成,具有同時驅(qū)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(gòu)成、性能特征、電參數(shù)以及典型應用。2000、2800高壓大電流達林頓晶體管陣列系列中的其它產(chǎn)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 |
ULN2001A |
ULN2011A |
ULN2021 |
ULN2801A |
ULN2811A |
ULN2821A |
| 14~25C 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(大于1000);
●帶負載能力強(輸出電流大于500mA);
●溫度范圍寬(-40~85℃);
●工作電壓高(大于50V)。
ULN2003電路主要用于如下領(lǐng)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(chǎn)2000、2800系列產(chǎn)品的公司與型號對照表
| 公司 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2800系數(shù) |
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(fā)射極 |
16 |
1C |
輸出 |
3 電參數(shù)
表4所列為ULN2003A電路的極限參數(shù)。
表4 ULN2003A的極限參數(shù)
| 項目 |
符號 |
數(shù)值 |
單位 |
| 最大輸入電壓 |
Vi(max) |
30 |
V |
| 集電極-發(fā)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(jié)溫 |
Tj |
175 |
℃ |
| 引線耐焊接溫度 |
TD |
300 |
℃ |
表5 ULN2003A的極限參數(shù)
| 項目 |
符號 |
數(shù)值 |
單位 |
| 最小 |
最大 |
| 集電極-發(fā)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(huán)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(guī)定,TA=-40~85℃) |
規(guī)范值 |
單位 |
| 最小 |
最大 |
| 直流放大倍數(shù) |
hEF |
VCE=2V,Ic350mA |
1000 |
- |
|
| 集電極-發(fā)射極飽和電壓 |
VCE(sat) |
IB=500μA,IC=350mA |
- |
1.6 |
V |
| 箝位二極管正向電壓 |
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(tài)延遲時間 |
ton |
VCE=5V,16kHz的方波輸入 |
|
-1.0 |
μS |
| 關(guān)態(tài)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(shù)
4 特征曲線
ULN2003A型高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的輸入脈沖占空比、輸出的路數(shù)與輸出電流的關(guān)系曲線如圖3所示,從圖3可以看出,隨著輸入脈沖的占空比以及輸出路數(shù)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(shù)的增加將導致電路的驅(qū)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(guān)系曲線,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晶體管陣列電路的典型應用電路框圖如圖5所示?梢钥闯,該電路的應用非常簡單。