ULN2003 Περιεκτικός οδηγός - Χαρακτηριστικά, αρχές λειτουργίας, ισοδύναμα και εφαρμογές

Η σειρά ULN2003, γνωστή για την ενσωμάτωση των δυνατοτήτων υψηλής τάσης και υψηλής ρεύματος σε μια συστοιχία τρανζίστορ Darlington, ξεχωρίζει για την επωφελής τάση εργασίας, την ανώτερη απόδοση στην ενίσχυση ρεύματος, την προσαρμοστικότητα της ευρείας θερμοκρασίας και την ικανότητα φόρτωσης.Αυτό το καθιστά ιδανική επιλογή για πολλά συστήματα που απαιτούν δίσκους υψηλής ισχύος.Αυτό το άρθρο στοχεύει να εμβαθύνει στα βασικά χαρακτηριστικά του ULN2003, καλύπτοντας τη διαμόρφωση του PIN, τη λειτουργική περιγραφή, τους λειτουργικούς μηχανισμούς και τις πρακτικές εφαρμογές σε διάφορα σενάρια.Ας βουτήξουμε για λεπτομερή κατανόηση.

Ο Uln2003 είναι ένας οδηγός υψηλής τάσης, υψηλής ρεύματος που βρήκε τη θέση του σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου των ηλεκτρονικών κλειδαριών, των κινητήρων τροφοδοσίας και των βηματικών κινητήρων, των οθονών οδήγησης LED και της διαχείρισης συσκευών σε έξυπνα σπίτια.Αυτή η ευελιξία προέρχεται από την ακριβή ικανότητά της να χειρίζεται τις απαιτήσεις υψηλής τάσης και ρεύματος.Στον πυρήνα του, το ULN2003 αποτελείται από επτά ζεύγη Silicon NPN Darlington.Κάθε τρανζίστορ συνδέεται σε σειρά με αντίσταση 2,7KΩ, ενισχύοντας σημαντικά την ικανότητά του οδήγησης.Ένα από τα χαρακτηριστικά standout του ULN2003 είναι η συμβατότητά του με την τάση λειτουργίας 5V, επιτρέποντας άμεσες συνδέσεις με κυκλώματα TTL και CMOS.Αυτή η άμεση σύνδεση απλοποιεί την επεξεργασία δεδομένων που διαφορετικά θα απαιτούσε τυποποιημένα buffer λογικής, διευκολύνοντας έτσι τον έλεγχο των μεμονωμένων συσκευών και επιτρέποντας ταυτόχρονες λειτουργίες σε πολλές συσκευές.

Σχεδιασμένο με έξυπνα, το ULN2003 παράγει μια τάση εξόδου ανεξάρτητη από την τάση εισόδου, που ταιριάζει άψογα σε οποιοδήποτε σχέδιο κυκλώματος, είτε με συστήματα μικροελεγκτών είτε με μικροεπεξεργαστή.Υποστηρίζει έως και 50V τάση φόρτωσης και ρεύμα έως 500mA.Η χωρητικότητά του μπορεί να επεκταθεί πέρα ​​από αυτά τα όρια παραλληλίζοντας πολλαπλές ακίδες εξόδου.Επιπλέον, το ULN2003 διαθέτει ενσωματωμένα χαρακτηριστικά για την απόσβεση συχνότητας και την προστασία από την EMF, προσθέτοντας ένα επιπλέον στρώμα ασφάλειας για συνδεδεμένες συσκευές.Αυτός ο στοχαστικός σχεδιασμός διασφαλίζει ότι το ULN2003 δεν ανταποκρίνεται μόνο στις διαφορετικές ανάγκες της τρέχουσας υψηλής τάσης, υψηλών εφαρμογών ρεύματος, αλλά και περαιτέρω εγγυάται την αξιοπιστία και την ασφάλεια.

Το ULN2003 διαθέτει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

- Μπορεί να λειτουργεί κάτω από τάσεις μέχρι 50V (ορισμένες εκδόσεις μπορούν να φθάσουν μέχρι 100V).

- Επιτρέπει ένα ρεύμα έως και 500 mA ανά είσοδο.

- Περιλαμβάνει μια εσωτερική δίοδο σφιγκτήρα για την προστασία των συσκευών.

- Διαθέτει εσωτερική προστασία για το σύστημα επιστροφής, με ένα PIN διαθέσιμο για ανίχνευση φόρτισης.

- Τέλεια ενσωμάτωση με μικροελεγκτές και πίνακες Arduino.

- Συμβατότητα με τη λογική TTL και 5V CMOS.

- Το chip ULN2003 διατίθεται σε πακέτα DIP, TSSOP και SOIC.

- Συνήθως, έρχεται με πρόσθετα εξαρτήματα τοποθετημένα σε μια ενότητα στην αγορά για ευκολότερη σύνδεση.

1. Είσοδος 1: Αυτός ο ακροδέκτης ελέγχει την αντίστοιχη έξοδο (έξοδος 1).Εάν είναι υψηλό (5V), θα υπάρξει έξοδος.Διαφορετικά, δεν θα υπάρχει κανένας.

2. Είσοδος 2: Όπως παραπάνω, αλλά επηρεάζει την έξοδο 2.

3. Είσοδος 3: Όπως παραπάνω, για την έξοδο 3.

4. Είσοδος 4: Ίδια για την έξοδο 4.

5. Είσοδος 5: Όπως παραπάνω, για την έξοδο 5.

6. Είσοδος 6: Όπως παραπάνω, αλλά για την έξοδο 6.

7.

8. GND: Αυτός ο ακροδέκτης 8 είναι για γείωση, να συνδεθεί με την τροφοδοσία.

9. COM: Αυτός ο ακροδέκτης μπορεί να εκτελέσει διάφορες λειτουργίες.Συνήθως χρησιμοποιείται ως πείρος δοκιμής για να ανοίξει όλες τις εξόδους.Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για επαγωγικά φορτία.

10. Έξοδος 7: Ελέγχου από την είσοδο 7, οποιοδήποτε φορτίο 50V και 500mA μπορεί να συνδεθεί με αυτό.

11. Έξοδος 6: Όπως παραπάνω, αλλά εξαρτάται από την είσοδο 6.

12. Έξοδος 5: ίδιο αλλά αντιστοιχεί στην είσοδο 5.

13. Έξοδος 4: Όπως παραπάνω, αλλά ελέγχεται από την είσοδο 4.

14. Έξοδος 3: Το ίδιο, αλλά αντιστοιχεί στην είσοδο 3.

15. Έξοδος 2: Όπως παραπάνω, αλλά αντιστοιχεί στην είσοδο 2.

16. Εξόδου 1: Ελεγχόμενη από την είσοδο 1, αλλά έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με τα άλλα.

Το chip ULN2003 διαιρεί έξυπνα τη λειτουργικότητά του σε δύο κύρια μέρη: είσοδος και έξοδος.Από τη μία πλευρά, χρησιμοποιεί επτά ακροδέκτες εισόδου (IN1 έως IN7) για να συλλάβει εισερχόμενα λογικά σήματα.Από την άλλη, επτά τρανζίστορ εξόδου (out1 έως out7) διαχειρίζονται τις καταστάσεις on και off των φορτίων που συνδέονται.Το πλεονέκτημα αυτής της ρύθμισης είναι η ανταπόκρισή του στις αλλαγές του σήματος: ένα υψηλό σήμα διατηρεί τα εσωτερικά τρανζίστορ σε κλειστή κατάσταση, εμποδίζοντας το ρεύμα να ρέει στο φορτίο, ενώ ένα χαμηλό σήμα τους ανοίγει, επιτρέποντας το ρεύμα να ρέει ελεύθερα.Αυτή η άμεση σύνδεση μεταξύ των σημάτων των ακίδων εισόδου και των ενεργειών των ακίδων εξόδου επιτρέπει τον ακριβή έλεγχο των συνδεδεμένων συσκευών.

Λειτουργικά, το ULN2003 έχει σχεδιαστεί για να οδηγεί τα φορτία που είναι πολύ υψηλά σε τάση, ρεύμα ή επαγωγή για τους τυπικούς μικροελεγκτές να χειρίζονται άμεσα.Επιπλέον, κάθε μία από τις εκροές του είναι εξοπλισμένη με διόδους σφιγκτήρα, παρέχοντας αντίστροφη προστασία και ενισχύοντας σημαντικά τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του συστήματος.Αυτός ο σχεδιασμός δεν ανταποκρίνεται μόνο στις υψηλές απαιτήσεις ελέγχου φορτίων υψηλής ισχύος, αλλά εξασφαλίζει επίσης την ασφάλεια των σύνθετων διαμορφώσεων κυκλώματος, καθιστώντας την αξιόπιστη επιλογή για την πρόκληση ηλεκτρικών περιβαλλόντων.

Το ULN2003 είναι ένα ενσωματωμένο κύκλωμα 16 ακίδων που ενσωματώνει επτά ζευγάρια τρανζίστορ Darlington, το καθένα μπορεί να οδηγήσει φορτία μέχρι 50V και 500mA.Είμαστε εξοπλισμένοι με αντίστοιχες επτά ακίδες εισόδου και εξόδου για αυτά τα επτά ζεύγη Darlington.Επιπλέον, περιλαμβάνει έναν πείρο εδάφους και έναν κοινό πείρο.Κανονικά, ο πείρος εδάφους είναι απευθείας γειωμένη, ενώ η χρήση του κοινού πείρου είναι προαιρετική.Παραδόξως, αυτό το IC δεν έχει ειδικό PIN VCC.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ισχύς που απαιτείται για την εργασία των τρανζίστορ λαμβάνεται απευθείας από τους ακροδέκτες εισόδου.Παρακάτω είναι ένα απλό παράδειγμα κυκλώματος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή της λειτουργίας του ολοκληρωμένου κυκλώματος ULN2003.

Σε αυτή τη ρύθμιση, ένα LED θεωρείται το φορτίο, με το θετικό τερματικό του συνδεδεμένο με την τροφοδοσία ρεύματος και τον αρνητικό του τερματικό που βασίζεται μέσω ενός ακροδέκτη εξόδου του ULN2003.Αυτός ο σχεδιασμός επιλέγεται επειδή, όταν το επίπεδο τάσης σε έναν πείρο εισόδου αυξάνεται, οι αντίστοιχες χώροι ακροδέκτη εξόδου, κλείνοντας έτσι το κύκλωμα και φωτισμό της λυχνίας LED.Επιπλέον, αν και το μέγιστο όριο ρεύματος φορτίου για κάθε ακροδέκτη εξόδου είναι 500mA, η οδήγηση υψηλότερων φορτίων ρεύματος μπορεί να επιτευχθεί με την παράλληλη παραλληλισμό πολλαπλών ακίδων εξόδου.Για παράδειγμα, η παράλληλη παραλληλισμό τριών ακίδων μπορεί θεωρητικά να οδηγεί τα ρεύματα μέχρι 1,5Α.Ενώ η γείωση του PIN COM είναι προαιρετική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης δοκιμής, επιτρέποντας σε όλες τις ακίδες εξόδου στη γείωση όταν ο PIN COM είναι γειωμένος.

- Για την οδήγηση φορτίων υψηλού ρεύματος με ψηφιακά κυκλώματα.

- Κατάλληλο για οδοντωτά βηματοδότες.

- Μπορεί να οδηγήσει LED υψηλού ρεύματος.

- Μονάδες μονάδας δίσκου Relay (ικανές να οδηγούν 7 ρελέ).

- Λογικά buffer σε ψηφιακά ηλεκτρονικά.

- Χρησιμοποιείται ως αισθητήρας αφής για το Arduino.

- LR2003L

- TBD62003APG

- ULN2001

- ULN2001A

- ULN2003A

Η μονάδα μονάδας κίνησης του κινητήρα ULN2003 χρησιμοποιείται για οδοντωτούς κινητήρες, LED υψηλής ρεύματος και μονάδες ρελέ.Αυτό το IC χρησιμοποιεί ζεύγη Darlington για την έξοδο και μπορεί να παρέχει έως και 5V και 500mA.Η ισχύς που απαιτείται για τη λειτουργία των τρανζίστορ προέρχεται από την είσοδο ελέγχου, επομένως δεν υπάρχει καρφίτσα VCC στο IC.

Το ULN2003A διαθέτει αντίσταση βάσης σειράς 2,7-KΩ για κάθε ζευγάρι Darlington, επιτρέποντας την άμεση λειτουργία με συσκευές TTL ή 5-V CMOS.Το ULN2004A έχει αντίσταση βάσης σειράς 10,5 kΩ για να διευκολύνει την άμεση λειτουργία της από συσκευές CMOS χρησιμοποιώντας τάσεις τροφοδοσίας 6 έως 15 V.

Το ULN2003A, ένα δημοφιλές στοιχείο για την οδήγηση υψηλότερων φορτίων τάσης από τη λογική, έχει τις εισόδους της με βαθμολογία έως και 30V και τις εξόδους έως και 50V.Το ULN2004 θα μπορούσε επίσης να θεωρηθεί ως εναλλακτική λύση.

Όλα αυτά μπορούν να θεωρηθούν διαφορετικές εκδόσεις της ίδιας συσκευής, δηλαδή ULN2003A.Το ULN2003A είναι μια σειρά 7-καναλιών χαμηλής πλευράς Darlington.Το ULQ2003A είναι πανομοιότυπο με το ULN2003A, αλλά βαθμολογείται για υψηλότερες θερμοκρασίες (85 ° C).Το ULN2803 έχει 8 κανάλια αντί 7, καθιστώντας το παρόμοιο με το ULN2003A.

Η πρωταρχική λειτουργία του ULN2003 είναι να ενισχύσει τα σήματα ελέγχου από το Arduino, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να οδηγήσουν τον βηματοδότη 28BYJ-48.