高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品(ULN2003A)及其应用

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。