МС uln2003: схема подключения и управление шаговым двигателем. Uln2003 биполярный двигатель


схема подключения, управление шаговым двигателем на ее основе

Как подключить типовой двигательКаждый радиолюбитель сталкивался с проблемой управления шаговым двигателем, реле и прочими видами достаточно мощных нагрузок, строя при этом «бородатые» схемы сопряжения с логикой. Но все это в прошлом, потому что компания STMicroelectronics выпустила достаточно мощный коммутатор, который позволяет выполнять все задуманное, не опасаясь за полное отсутствие места в корпусе или постоянно выходящие из строя выходные транзисторы.

Интегральная схема позволяет без проектирования лишних схем и паразитных соединений минимизировать количество используемых деталей в готовом конструктивном решении. Потому что она представляет собой набор коммутаторов, построенный на биполярных транзисторах составного типа Дарлингтона.

Здесь видно соединение по привычной нам схеме усилителя эмиттерного повторителя. Из числа компонентов наблюдаются:

  • транзистор Дарлингтона;
  • 3 резистора, задающих напряжение и ток смещения;
  • обратный диод, позволяющий подключать индуктивные нагрузки без опасения для ключей;
  • диод в качестве температурной стабилизации, подключенный к базе и эмиттеру.

Мощные выходные транзисторы и наличие большого количества раздельных каналов управления позволяет использовать ее для управления шаговым двигателем. Также она применяется в релейных схемах, где может быть использован обычный двигатель, управляемый посредством коммутации выходных ключей, переключающих корректирующие цепи.

Характеристики микросхемы

Схема подключения uln2003Как показывает практика использования представленной микросхемы, она является достаточно мощной, потому что судя по datasheet uln2003ag технические характеристики позволяют коммутировать достаточно большой ток до 500 мА. Но не стоит давать работать ей на пределе, потому что выходной транзистор хоть и защищен обратным диодом, он может пострадать из-за банального перегрева.

Чтобы этого не происходило, правильно подходите к расчету потребляемой и рассеиваемой мощности. В данном случае при максимальном напряжении на CE равном 50 В максимальная мощность выходного транзистора составит не более 25 Вт, при этом он будет очень сильно греться. Поэтому номинальный коммутационный ток лучше поддерживать не более 300-400 мА. В таком режиме микросхема будет работать долго и стабильно.

Структурная схема микросхемы до боли проста и состоит всего из 7 ячеек стандартной ТТЛ-логики И-НЕ с подключенным обратным диодом на общий вывод питания COM . С топологией устройства также все просто, каждый вход расположен напротив выхода, что не даст спутать выводы при проектировании каких-либо устройств. Главное запомнить, что первый вывод является прямым входом.

Что касается характеристик, то они представлены для микросхем с ТТЛ-логикой, при котором управляющий сигнал не превышает 5 В. Но также выпускаются аналоги КМОП, которые могут работать от более низкого порога около 2 В до 9 В.

Аналоги микросхемы uln 2003

Как и любая друга, микросхема uln 2003 аналоги имеет как среди импортных, так и отечественных производителей. Например, самым популярным из них является ключ К1109КТ22, ITT 656, L 203, M 2003 P , NE 5603 N и другие. Выбирая аналог к этой микросхеме, необходимо обращать внимание на топологию. Если этот ТТЛ-логика, то и входное напряжение должно быть не более 5 В. Все представленные аналоги этого устройства имеют то же техническое исполнение и конструктив, поэтому могут быть заменены без внесения каких-либо изменений в схему.

Схема подключения

Как проверить uln2003На uln 2003 схема подключения до боли проста и не включает никаких компонентов. Главное, не перепутать вход с выходом и общий вывод, в остальном все и так ясно. Но все же для наглядности стоит повторить схему на примере с шаговым двигателем с питанием от 12 до 24 В. Общий провод от +24В подключается на 9 вывод и к центральному отводу обмоток двигателя, все остальные оп порядку согласно полюсам. Управление двигателем осуществляется по аналогичным линиям, только со входа МС.

При работе в таком режиме вероятность спалить выходной транзистор достаточно большая, потому что короткое замыкание в двигателе никто еще не отменял, точно также, как и клин ротора, из-за чего ток может существенно возрасти. Поэтому в каждую линию управления по выходу можно поставить шунт и обрисовать его схемой защиты от КЗ. Это зависит от конкретной задачи и типа устройства, в котором эта микросхема применяется.

Зависимость входного напряжения и тока в нагрузке

При разработке схем с участием представленной микросхемы необходимо учитывать порог регулирования тока, который зависит нелинейной характеристикой от входного напряжения:

  • В ТТЛ-логике при входном напряжении 2,4 В ток коммутации составляет не более 200 мА.
  • При U вх.=2,7В, выходной ток не превышает 250 мА.
  • При величине входного напряжения не более 3 В, ток коллектора выходного транзистора составляет 300 мА.

Также в устройстве присутствует паразитная емкость, которая может достигать 25 pF в зависимости от частоты управляющего напряжения или создаваемых помех в непосредственной близости от нее. При этом минимальный порог паразитной емкости находиться на уровне 15 пФ. Что касается времени включения выходных транзисторов, то они являются достаточно быстрыми. Время перехода из одного состояния в другое лежит в пределах от 0,25 до 1 мкс, что говорит о возможности работы на достаточно высоких частотах.

Исходя из описания на микросхему, максимальный ток составляет 0,5 А, но в таком режиме она существенно нагревается до 70 и более градусов, что может быть критичным. Ведь максимальная температура, при которой микросхема еще нормально работает, составляет порядка 85 градусов. Также следует отметить, что максимальный входной ток управления при напряжении 3,85 В не должен превышать 1,35 мА. А это немаловажный факт, потому что именно по входу у многих схемотехников она выходит из строя.

На следующих диаграммах показана зависимость входного и выходного токов, которая является практически линейной, что позволяет более качественно подобрать элементы схемы, обеспечив нормальный температурный режим для стабильной работы устройства. Более подробно узнать о свойствах микросхемы можно из datasheet, который можно скачать на сайте.

Практическое применение

Технические характеристикиСфера применения микросхемы uln 2003 достаточно широкая и охватывает как промышленность, так и детские игрушки с целью развлечения. Например, ее можно применить в устройстве переключения бегущих огней, собранных на мощных светодиодах или даже лампочках с общим питание не более 50 В. U ln2003 биполярный шаговый двигатель может вращать, потому что у нее достаточно выводов, чтобы выполнить целый оборот с позиционированием. Как пример, можно организовать управление вентиляторным шаговым двигателем посредством параллельного порта, собрав небольшую схему с подключением к цифровым выходам интерфейса из линии DATA .

А если использовать в составе с микроконтроллером, то можно организовать полноценное управление релейной схемой с током потребления по каждому из каналов не более 300 мА.

Как проверить микросхему?

Обычно на руках у радиолюбителя всяческие микросхемы появляются из других устройств, которые были разобраны очень давно, и уже нет никакой информации о состоянии его компонентов, поэтому вопрос, как проверить uln 2003a вполне актуален. А сделать это можно достаточно просто:

Прозвонить мультиметром. С его помощью можно выяснить пробит ли диод или сам транзистор. Если что-то пробито (звонится на КЗ или около), то в любом случае эта ячейка неисправна. Базу прозвонить таким способом не удастся, потому что на входе имеется резистор сопротивлением 2,7 кОм. Лучше попробовать включить открыть транзистор, подав на вход напряжение величиной не более 3,85 В.

instrument.guru

Шаговый 4-х фазный двигатель 5V с платой управления ULN2003

Шаговый 4-х фазный двигатель 28BYJ-48-5V с платой управления ULN2003

 

Такие двигатели разработаны для применения в механизмах, где детали поворачиваются точно на требуемый угол. Вращение вала шагового двигателя состоит из малых перемещений – шагов. 28BYJ-48-5V – шаговый двигатель низкой мощности. Чаще всего мы видим результат работы маломощного шагового двигателя интересуясь который час глядя на стрелки циферблата электромеханических часов. Работа более мощных шаговиков нам видна когда мы следим за перемещением каретки матричного или струйного принтера.   ПРИМЕНЕНИЕ 28BYJ-48-5V   Одно из множества применений 28BYJ-48-5V в любительской робототехнике – использование для привода колес шасси. Используя 28BYJ-48-5V легко получить модель электропривода робота относящегося к классу мотор-колесо. Это позволяет собирать роботов способных развернуться на месте и обладающих точным позиционированием в пространстве благодаря цифровому управлению двигателем. Смотрим видео.     Используя шаговый двигатель можно собрать локатор для обнаружения препятствий движению подвижной платформы. Ультразвуковой  или ИК датчик отраженного излучения благодаря работе 28BYJ-48-5V могет поворачиваться в обоих направлениях в пределах требуемого угла. Будет происходить сканирование сектора окружающего пространства. Зная положение вала мотора благодаря импульсному управлению и дистанцию до препятствия получаемую от датчика, можно сформировать картину расположения окружающих предметов. Существует модификация 24BYJ48-12V предназначенная для питания от 12 вольт используемая в кондиционерах для тяги шторок.   Немного теории  
Схема фаз двигателя 28BYJ-48-5V. 

Дискретное перемещение вала двигателя 28BYJ-48-5V позволяет повернуть вал ровно на 60 или 279 градусов и зафиксировать. Двигатель содержит две обмотки, причем каждая имеет отвод от середины. Получается 4 фазы. Такой электромагнитный прибор называют шаговый 4-х фазный двигатель. Отводы обмоток соединены вместе как изображено на схеме, к ним подключен красный провод. В результате каждый из контактов четырех фаз соединен с красным проводом. Двигатель относится к однополярным благодаря схеме соединения фаз. К красному проводу подключается питание. Фазы коммутируются силовой электроникой. Перемещение вала на шаг происходит под действием импульса тока.Ротор мотора намагничен особым образом. На роторе 28BYJ-48-5V путем применения специальных технологий намагничивания сформировано 8 магнитов. Полюса магнитов ротора чередуются, перемещаясь мимо обмоток статора. Каждый магнит имеет 2 полюса. Происходит чередование шестнадцати полюсов. Магнитное поле фаз должно то притягивать, то отталкивать полюса магнитов. Это требование в сочетании со сменой полюсов при вращении требует смены полярности тока в фазах. Схема соединения фаз, имеющая отводы от середины обмоток позволяет использовать однополярное питание и исключить коммутационный компонент на линии питания.Один из процессов происходящих в 28BYJ-48-5V можно представить следующим образом. Если красный провод подключен к положительному полюсу питания, то соединяя розовый или оранжевый провод двигателя с общим проводом питания, мы будем создавать магнитные поля в разных фазах одной обмотки. Поля розовой и оранжевой фаз будут направлены противоположно. При этом ток будет протекать в начале по верхней розовой фазе, а затем по нижней оранжевой. Также будет происходить формирование магнитного поля и в двух других фазах: желтой и синей.Вращение ротора происходит за счет коммутации фаз шаг за шагом. Для поворота на требуемый угол или выполнения некоторого количества оборотов на фазы двигателя подают серию импульсов, под действием которых вал поворачивается на серию шагов.

Импульс тока вызывает перемещение вала на угол обусловленный углом, занимаемым на роторе одним магнитом. Увеличение количества полюсов ротора уменьшает шаги, что позволяет нарастить точность позиционирования. Поворот вала на нужный угол под действием известного количества импульсов тока дает возможность исключить из системы управления механическим приводом контроль угла поворота.  Шаговый двигатель предназначен для вращения деталей механизмов с точно задаваемой скоростью регулируемой цифровым способом. Импульсы подают на фазы в определенной последовательности. 28BYJ-48-5V содержит пластмассовый понижающий редуктор.  

Передаточное число редуктора двигателя 28BYJ-48-5V примерно 64:1.  Чаще всего используются два способа управления: 4 ступени импульсов и 8 ступеней. В 4-ступенчатом управлении всегда подключены к питанию две из четырех обмоток двигателя – полношаговый метод управления. Программная библиотека Stepper для Arduino IDE использует именно такой способ управления. Если фазам по цвету проводов присвоить обозначения А синий, Б розовый, В желтый, Г оранжевый, то получим наименования фаз А, Б, В, Г. Их поочередное включение можно представить в виде последовательной смены сочетаний включенных фаз АБ-БВ-ВГ-ГА-АБ.В 8-ступенчатой последовательности включается сначала одна фаза потом две, потом опять одна следующая, снова две и так далее. Управление мотором происходит в соответствии с последовательностью: А-АБ-Б-БВ-В-ВГ-Г-ГД-Д-ДА-А.Более наглядно теория изложена в следующем видео о подключении 28BYJ-48-5V к Raspberry Pi.  ХАРАКТЕРИСТИКИ 28BYJ-48-5V Cкорость вращения            номинальная 15 об/мин            максимальная 25 об/минПитание            напряжение 5 В            ток                        каждая обмотка 160 мА,                        в 4-шаговом режиме 320 мА,                        при быстром вращении 200 мА.Сопротивление фаз при измерении от провода питания 41 ОмКоличество шагов ротора 64Коэффициент редукции 1/63,68395Угол шага двигателя без учета редуктора            при 4-ступенчатой последовательности 11,25 ° (32 шага на оборот)            при 8-ступенчатой последовательности 5,625 ° (64 шага на оборот)Количество шагов вала мотора 28BYJ-48 за один оборот            в 4-ступенчатой последовательности 32 x 64 = 2048            в 8-ступенчатой последовательности 64 x 64 = 4096Крутящий момент не менее 34,3 мНм (120 Гц)Тормозящий момент            600–1200 гсмТяга     300 гсмИзоляция класса АШум на расстоянии 0,1 м не более 35 dBВес 33 г 

Размеры мотора 28BYJ-48-5V. Так как основное назначение мотора управление шторкой кондиционера то коэффициент редуктора не точно соответствует 1:64, а на самом деле 1:63,68395. Это означает, что будет не 4096 шагов на оборот, а 4075,772.  ПЕРЕДЕЛКА В БИПОЛЯРНЫЙ – УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ При необходимости удвоения крутящего момента выполняют простую доработку схемы соединения фаз в двигателе. При этом красный провод питания будет не задействован, а мотор 28BYJ-48-5V  становится двухфазным биполярным. В схеме управления будет использовано 4 провода. Доработка заключается в разрыве дорожки как изображено на фото. 

Модернизация мотора 28BYJ-48-5V. 

Схема двухфазного биполярного шагового двигателя.

Отводы от центров обмоток отсоединяются друг от друга и не используются. Теперь фазы и обмотки становятся одним и тем же.Две фазы вместо четырех содержат витки, распределенные между двумя а не четырьмя фазами. Теперь у одной фазы вдвое большее количество витков. Одна фаза имеет контакты розовый, оранжевый другая желтый, синий. Магнитное поле при удвоенном количестве витков удваивается и крутящий момент возрастает. Но схема управления сложнее. Она должна коммутировать обмотки так, чтобы ток мог протекать в обоих направлениях. Поэтому двигатель 28BYJ-48-5V после доработки становится биполярным. Управление двумя фазами, а не четырьмя снижает дискретность перемещения в два раза. Более подробно о переделке рассказано в видеофрагменте.   

Модуль ULN2003 управления шаговым двигателем

 

   
Электронный модуль содержащий микросхему ULN2003A предназначен для управления однополярным четырехфазным шаговым двигателем. Модуль принимает на себя нагрузку по силовой коммутации токов фаз мотора, защищая управляющую логическую схему от перегрузки по току и от перегрева. Например, при возрастании нагрузки на валу, в этот момент потребление тока увеличивается.     ХАРАКТЕРИСТИКИ ULN2003A   Ток нагрузки одного выхода предельный 500 мА Напряжение питания 5 или 12 В Размеры 28 x 28 x 20 мм   ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ULN2003A Схема модуля ULN2003A.   На входы модуля IN1…IN4 поступают сигналы управления мощными ключами, входящими в состав микросхемы U1. Схема мощного ключа U1 на составном транзисторе приведена в верхнем левом углу изображения. Нагрузка подключается к соединителю CONM-MTR. В нашем случае это фазы двигателя. Вспомним, что все фазы мотора подключены одним контактом к положительному полюсу питания схемы. Под действием управляющего сигнала на входе Input X открывается выходной транзистор микросхемы и соединяет выход Output X с общим проводом. К выходам Output подключены вторые контакты фаз. Диод в схеме составного транзистора подключен к контакту COM, здесь это провод питания. Роль этого диода состоит в ограничении выходного напряжения не выше напряжения питания микросхемы плюс примерно 0,6 вольт. Такая защита цепей схемы необходима из-за импульсов напряжения появляющихся при коммутации фаз двигателя. Светодиоды показывают какой выход микросхемы подключен к общему проводу. Для их работы следует установить перемычку J1. Она устанавливается только при питании модуля 5 В. Отслеживание свечения светодиодов помогает отладить схему соединения двигателя и управляющую программу. В дальнейшем для экономии тока питания перемычка J1 снимается.   ПОДКЛЮЧЕНИЕ ULN2003A  
Назначение контактов модуля ULN2003A.
 Соединитель на жгуте двигателя устанавливается в ответную часть разъема на плате модуля. Питание подключается к штырям + и – возле перемычки. Для питания следует использовать отдельный источник, дающий ток до 1 А.          

Соединения двигателя 28BYJ-48-5V и модуля управления ULN2003A. ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ARDUINO IDE Stepper – программная библиотека входит в Arduino IDE и предназначенная для работы с шаговыми двигателями без редуктора. Библиотека Stepper поддерживает только полношаговый метод управления и имеет сильно ограниченные возможности. Предназначена для решения простых задач при управлении одним двигателем.Stepper2.ino – программа, содержащая полный набор функций, которые могут быть использованы для запуска 28BYJ-48-5V. Обсуждение программы на  странице куда ведет ссылка. Планы преобразовать программу в полноценную библиотеку так и не были реализованы.Custom Stepper  – библиотека может быть использована для управления различными шаговиками, но настройки по умолчанию для 28BYJ-48-5V.AccelStepper  – библиотека работает  эффективно. Нагрев двигателя меньше, поддерживает изменение скорости.Имеет объектно-ориентированный интерфейс для 2, 3 или 4-выводных шаговых двигателей.Поддержка регулировки скорости.Поддержка нескольких шаговых двигателей.Функции API не используют функцию delay и не прерывают работу.Поддержка выбора функции для шага позволяет работать совместно с библиотекой AFMotor.Поддержка низких скоростей.Расширяемый API.Поддержка подклассов.   Набор для использования шагового двигателя в различных приборах. Поставка вместе с двигателем платы управления ULN2003A сокращает время на наладку и сборку электромеханического прибора. Шаговый двигатель и управляющий им модуль имеют соединители одного типа. Использование набора совместно с микроконтроллерным модулем позволяет собирать различные моторизованные системы. Набор ориентирован на специалистов хорошо владеющих программированием и не имеющих большого опыта монтажа пайкой. Предназначен для привода широкого спектра механизмов.Шаговый 4-х фазный двигатель 5V с платой управления ULN2003 должны подключаться к одному источнику питания 5 В.

Описание мотора            на английском            на китайском

Параметры модификаций мотораОписание модуляWikiПодключение и управление

  

arduino-kit.ru

Поэлементный разбор внутренностей простейшей микросхемы — ULN2003 / Блог компании Zeptobars / Хабр

В предыдущих статьях с фотографиями кристаллов микросхем (1, 2, 3) — в комментариях писали о том, что было бы неплохо разобрать простую микросхему по деталям — чтобы было понятно «что есть что» на самом низком уровне, и где там «магический дым» прячется. Я долго не мог выбрать микросхему, в схеме которой можно было бы разобраться за несколько минут — но наконец решение было найдено: ULN2003 — массив транзисторов Дарлингтона.

Несмотря на свою простоту, микросхема до сих пор широко используется и производится. ULN2003 состоит из 21 резистора, 14 транзисторов и 7 диодов. Применяют её для управления относительно мощной нагрузкой (до 50 вольт / 0.5 ампер) от ножки микроконтроллера (или других цифровых микросхем). Каноническое применение — для управления мощными 7-и сегментными светодиодными индикаторами.

Выглядит следующим образом. Цвета несколько усилены относительно натуральных, под контактными площадками металл поврежден кислотой (и приобрел такой коричневый цвет):

Как видим, 7 каналов абсолютно идентичны, потому будем рассматривать только один. К счастью для нас, схема каждого канала нам известна — и мы можем в неё подглядывать:

А теперь 1 канал с отмеченными элементами. Сопоставление конкретных элементов схеме — оставляю как домашнее задание для читателя.

Но как же сделан сам транзистор? Известно, что внутренняя структура планарного биполярного npn транзистора при производстве получается следующая:

Тонкая база — «подныривает» под эмиттер. Не смотря на то, что и на коллекторе и на эмиттере — кремний легирован в тип n, отличается концентрация легирующей примеси и толщина: это делают для того, чтобы оптимизировать транзистор для «усиления тока» в одном направлении.

Зная это — мы можем внимательнее посмотреть на 1 транзистор, и понять где там что. Кремний, легированный в разный тип — немного отличается по цвету. Невооруженному взгляду это практически не заметно — но тут насыщенность цветов и контраст выкручены почти на максимум. Пусть 2 эмиттера включенных параллельно вас не смущают — они работают как 1 бОльшей площади.

Для того, чтобы соединения не «закорачивали» то, что не нужно — поверхность кремния покрыта слоем прозрачного стекла (SiO2), в котором есть отверстия непосредственно над местами, где вывод соединяется с нужным местом на транзисторе. Это хорошо видно на следующей фотографии, т.к. глубина резкости на этом объективе меньше, и например соединение к базе — уже не в фокусе, т.к. расположено выше, над слоем стекла.

Коллекторы обоих транзисторов — это фактически единое целое, т.к. по схеме они соединены. Соседние каналы изолированы pn-переходом, можно увидеть прямоугольник немного отличающегося цвета вокруг каждого канала на общей фотографии высокого разрешения.

Как видим, никакой магии внутри нет :-)

habr.com

ULN2003 — Матрица из мощных транзисторов Дарлингтона — DataSheet

1 Особенности
  • Номинальный ток коллектора для одного ключа — 500 мА
  • Высоковольтные выходы с напряжением до 50 В
  • Защитные диоды на выходах
  • Выходы совместимы с различными типами логики
  • Возможно применение для управления реле

 

2 Применение
  • Управление реле
  • Управление шаговыми и бесколлекторными двигателями постоянного тока
  • Управление освещением
  • Подсветка мониторов (LED и газоразрядные)
  • Линейные драйверы
  • Логические буферы
3 Описание

Каждая микросхема серии ULx200xA из семи составных транзисторов Дарлингтона с выходами подключенными по схеме с общим коллектором. Также к выходам подключены защитные диоды, для возможности переключения индуктивной нагрузки.

Микросхемы серии ULN2002A рассчитаны на работу с МОП структурами с p-каналом при напряжении от 14 В до 25 В. К каждому входу матрицы подключен стабилитрон и резистор для ограничения максимального тока до безопасного уровня. В микросхемах серии ULx2003A есть резистор 2.7 кОм в цепи базы составного транзистора для работы напрямую с ТТЛ или 5 В КМОП логикой.

В микросхемах серии ULx2004A в цепь базы подключен резистор сопротивлением 10.5 кОм для работы напрямую с КМОП микросхемами, использующими напряжение питания от 6 до 15 В. Необходимый входной ток для ULx2004A ниже, чем для ULx2003A, а напряжение меньше, чем требуется для ULN2002A.

 

Размеры для разных типов корпуса Серия Корпус Размеры (Ном.)
ULx200xD SOIC (16) 9.90 мм × 3.91 мм
ULx200xN PDIP (16) 19.30 мм × 6.35 мм
ULN200xNS SOP (16) 10.30 мм × 5.30 мм
ULN200xPW TSSOP (16) 5.00 мм × 4.40 мм

 

Упрощенная блок-схемаУпрощенная блок-схема

 

Расположение выводов и их назначение

 

Расположение выводов (вид сверху)Расположение выводов (вид сверху)

 

Назначение выводов

Вывод I/O(1) Описание Обозначение №
1B 1 I Входы от 1 до 7, подключенные к цепи базы составного транзистора
2B 2
3B 3
4B 4
5B 5
6B 6
7B 7
1C 10 O Выходы от 1 до 7, подключенные к коллектору составного транзистора
2C 11
3C 12
4C 13
5C 14
6C 15
7C 16
COM 8 I/O Общий катодный узел для диодов в  цепи обратной связи(обязателен для индуктивных нагрузок)
E 7 Общий для всех ключей эмиттер (обычно подключается к земле)

 

Абсолютные максимальные значения при температуре окружающего воздуха 25 °C

Мин. Макс. Ед. изм.
VCC Напряжение коллектор-эмиттер 50 В
Обратное напряжение на диоде (2) 50 В
VI Входное напряжение (2) 30 В
Максимальный ток коллектора 500 мА
IOK Выходной ток 500 мА
Общий ток на выводе эмиттеров –2.5 A
TA Рабочий диапазон температур на открытом воздухе ULN200xA –20 70 °C
ULN200xAI –40 105
ULQ200xA –40 85
ULQ200xAT –40 105
TJ Рабочая температура кристалла 150 °C
Температура припоя 1.6 мм в течении 10 с 260 °C
Tstg Температура хранения –65 150 °C

 

 

 

TA = 25°C

 

 

 

 

 

 

 

 

Коммутационные характеристики: ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A (TA = 25°C)

Параметр Условия ULN2002A, ULN2003A, ULN2004A Ед. изм. Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULN2003AI (TA = 25°C)

Параметр Условия

ULN2003AI

Ед. изм. Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 0.25 1 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULN2003AI (TA = –40°C to 105°C)

Параметр Условия

ULN2003AI

Ед. изм. Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс

 

Коммутационные характеристики: ULQ2003A, ULQ2004A

Параметр Условия

ULQ2003A, ULQ2004A

Ед. изм. Мин. Тип. Макс.
tPLH Время задержки при переключении на выходе с низкого уровня на высокий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс
tPHL Время задержки при переключении на выходе с высокого уровня на низкий Осциллограммы времени здержки 1 10 мкс

 

Схема испытаний и кривые напряженийРис. 1 Схема испытаний и кривые напряжений

Характеристики генератора импульсов: PRR = 12.5 кГц, ZO = 50 Ом.

CL включает в себя емкость датчика и jig конденсатора.

Для проверки ULN2003A , ULN2003AI , и ULQ2003A VIH = 3 В; для ULN2002A  VIH = 13 В; для ULN2004A и ULQ2004A VIH = 8 В.

 

Номинальные характеристики 

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от тока коллектораРис. 2 Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от тока коллектора (для одного транзистора Дарлингтона)

fig2Рис. 3 Напряжение насыщения коллектор-эмиттер от общего тока коллектора (для двух транзисторов Дарлингтона в параллели)

Ток коллектора от тока на входеРис. 4 Ток коллектора от тока на входе

D-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполненияРис. 5 D-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения

N-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполненияРис. 6 N-исполнение максимальный ток коллектора от коэффициента заполнения

Максимальный и номинальный входные токи от входного напряженияРис. 7 Максимальный и номинальный входные токи от входного напряжения

Максимальное и номинальное напряжения насыщения от выходного токаРис. 8 Максимальное и номинальное напряжения насыщения от выходного тока

Минимальный выходной ток от входного токаРис. 9 Минимальный выходной ток от входного тока

 

Внутренняя схема каждой ячейки матрицы ULN2002AВнутренняя схема каждой ячейки матрицы ULN2002A

Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AIВнутренняя схема для каждой ячейки ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI

Внутренняя схема для каждой ячейки ULN2004A и LQ2004AВнутренняя схема для каждой ячейки ULN2004A и LQ2004A

 

Применение

 

ULN2003A применяется в схемах управления мощными нагрузками, потребляющими большой ток или рассчитанными на высокое напряжение (возможно и то и другое). Через  ULN2003A можно подключать к управлению нагрузкой микроконтроллеры или другие логические схемы, не поддерживающие такие большие токи и напряжения. Эта микросхема общего назначения для управления индуктивными нагрузками. Возможно управление моторами, соленоидами и реле, на рисунке ниже приведена схема для такого случая.

 

Схема включения ULN2003A для управления индуктивной нагрузкойСхема включения ULN2003A для управления индуктивной нагрузкой

 

Расчетные параметры Примерные значения
Напряжение управления на входе от 3.3 В до 5 В
Напряжение питания катушки от 12 В до 48 В
Количество каналов 7
Ток на выходе (RCOIL) 0т 20 мА до 300 мА на канал
Коэффициент заполнения 100%

 

Процедура проектирования схемы

 

При использовании ULN2003A для управления индуктивной нагрузкой необходимо определить следующее:

  • Диапазон входного напряжения
  • Диапазон температур
  • Выходной и управляющие токи
  • Рассеиваемую мощность

 

Управляющий ток

 

Напряжение на катушке (VSUP), сопротивление катушки (RCOIL) и низкий уровень напряжения (VCE(SAT) или VOL) определяют ток через катушку. Формула расчета: ICOIL = (VSUP – VCE(SAT)) / RCOIL.

 

Низкий уровень напряжения на выходе

Низкий уровень напряжения (VOL) соответствующий VCE(SAT) может быть определен по графикам приведенным на Рис. 2, Рис. 3, Рис. 8.

 

Рассеиваемая мощность и температура

 

Число подключаемых катушек зависит от тока в катушках рассеиваемой мощности на кристалле. Число подключаемых катушек может быть определено по графикам приведенным на Рис. 5, Рис. 6.

Для более точного определения числа катушек, при расчете рассеиваемой мощности на кристалле PD, можно воспользоваться следующей формулой: pd

,где

  • N — число задействованных каналов
  • VOLi напряжение на i-том выводе, обеспечивающем ток в нагрузке ILi.

 

Осциллограммы

Осциллограммы показанные на Рис. 10 и Рис. 11 получены при использовании  ULN2003A для управления электромагнитным реле OMRON G5NB со следующими параметрами: VIN = 5 В, VSUP= 12 В, and RCOIL= 2.8 кОм.

Отклик на выходе при подключении катушкиРис.10 Отклик на выходе при подключении катушки

Отклик на выходе при отключении катушкиРис. 11 Отклик на выходе при отключении катушки

 

p-МОП подключение нагрузкиp-МОП подключение нагрузки

TTL подключение нагрузкиTTL подключение нагрузки

Буфер для подключения больших токовых нагрузокБуфер для подключения больших токовых нагрузок

Использование подтягивающего резистора для увеличения токаИспользование подтягивающего резистора для увеличения тока

 

Купить ULN2003AКупить ULN2003A

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

rudatasheet.ru