高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品及其应用

2006-05-07 15:50:20来源: 国外电子元器件

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 50V 50V 95V 50V 50V 95V
输出电流 500mA 600mA 500mA 500mA 600mA 500mA
  型号 型号
普通PMOS、CMOS输入 ULN2001A ULN2011A ULN2021 ULN2801A ULN2811A ULN2821A
14~25C PMOS输入 ULN2002A ULN2012A ULN2022 ULN2802A ULN2812A ULN2822A
5V TTL、CMOS输入 ULN2003A ULN2013A ULN2023A ULN2803A ULN2813A ULN2823A
6~15V PMOS、CMOS输入 ULN2004A ULN2014A ULN2024A ULN2804A ULN2814A ULN2824A
高输出TTL接口 ULN2005A ULN2015A ULN2025A ULN2805A ULN2815A ULN2825A

ULN200A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(-40~85℃);

●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 2001 2002 2003 2004 2005 2800系数 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        
东菱 TD62001A TD6200A TD62003A TD62004A   TD62081A~62084A    
三洋 LB1231 LB1232 LB1233 LB1234        
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
1 1B 输入 9 COM 公共端
2 2B 输入 10 7C 输出
3 3B 输入 11 6C 输出
4 4B 输入 12 5C 输出
5 5B 输入 13 4C 输出
6 6B 输入 14 3C 输出
7 7B 输入 15 2C 输出
8 E 发射极 16 1C 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) 30 V
集电极-发射极电压 Vo(max) 50 V
最大基极输入电流 IB(MAX) 25 mA
输出电流 Io 500 mA
贮存温度 Ts -65~150
结温 Tj 175
引线耐焊接温度 TD 300

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 Vce 0.5 15 V
输入电压 Vi 0.2 5 V
集电极电流 Imax   350 mA
工作环境温度 TA -40 85

表6 ULN2003A主要电特性

特性 符号 条件
(若无其它规定,TA=-40~85℃)
规范值 单位
最小 最大
直流放大倍数 hEF VCE=2V,Ic350mA 1000 -  
集电极-发射极饱和电压 VCE(sat) IB=500μA,IC=350mA - 1.6 V
箝位二极管正向电压 VF IF=350mA,输入开路 - 2.0 V
集电极截止电流 ICEX VCE=50V Ii=0mA - 50 μA
Vi=6V - 500 μA
箝位二极截止电流 IFEX VF=50V TA=25 - 50 μA
Vi=85 - 100 μA
集电极最大电压 Vamx 空载 50 - V
集电极最大电流 Imax VCE=2V 500 - mA
开态延迟时间 ton VCE=5V,16kHz的方波输入   -1.0 μS
关态延迟时间 toff VCE=5V,16kHz的方波输入   -1.0 μS

ULN2003A电路的推荐工作条件如表5所列,表6所列为ULN2003A的主要电特性参数

4 特征曲线

ULN2003A型高压大电流达林顿晶体管阵列电路的输入脉冲占空比、输出的路数与输出电流的关系曲线如图3所示,从图3可以看出,随着输入脉冲的占空比以及输出路数的增加,允许的输出电流随之降低,也就是说:电路的输出路数的增加将导致电路的驱动能力下降。

图4所示为ULN2003A电路输出电流Ic、输出电压VCE和输入电流II三者之间的关系曲线,从图4可以看出,随着输入电流的增加,输出电压随之降低,而随着输出电流的增加,输出电压也随之增加。

5 ULN2003A的典型应用

ULN2003A型高压大电流达林顿晶体管阵列电路的典型应用电路框图如图5所示。可以看出,该电路的应用非常简单。

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