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50V50V95V50V50V95V输出电流500mA600mA500mA500mA600mA500mA　型号型号普通PMOS、CMOS输入ULN2001AULN2011AULN2021ULN2801AULN2811AULN2821A14～25C PMOS输入ULN2002AULN2012AULN2022ULN2802AULN2812AULN2822A5V TTL、CMOS输入ULN2003AULN2013AULN2023AULN2803AULN2813AULN2823A6～15V PMOS、CMOS输入ULN2004AULN2014AULN2024AULN2804AULN2814AULN2824A高输出TTL接口ULN2005AULN2015AULN2025AULN2805AULN2815AULN2825A
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。

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表2 生产2000、2800系列产品的公司与型号对照表

公司200120022003200420052800系数2810系列2820系列TIULN2001AULN2002AULN2003AULN2004AULN2005A　　　SpragueULN2001AULN2002AULN2003AULN2004AULN2005AULN2811～ULN2805ULN2811～ULN2815ULN2821～ULN2825MotorolaMC1411MC1412MC1413MC1416　　　　SGSL201BL202BL203L204B　L601B～L604B　　三菱M54524PM54525PM54523PN54526P　　　　东菱TD62001ATD6200ATD62003ATD62004A　TD62081A～62084A　　三洋LB1231LB1232LB1233LB1234　　　　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11B输入9COM公共端22B输入107C输出33B输入116C输出44B输入125C输出55B输入134C输出66B输入143C输出77B输入152C输出8E发射极161C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)30V集电极-发射极电压Vo(max)50V最大基极输入电流IB(MAX)25mA输出电流Io500mA贮存温度Ts-65～150℃结温Tj175℃引线耐焊接温度TD300℃
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Vce0.515V输入电压Vi0.25V集电极电流Imax　350mA工作环境温度TA-4085℃
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hEFVCE=2V,Ic350mA1000-　集电极-发射极饱和电压VCE(sat)IB=500μA,IC=350mA-1.6V箝位二极管正向电压VFIF=350mA,输入开路-2.0V集电极截止电流ICEXVCE=50VIi=0mA-50μAVi=6V-500μA箝位二极截止电流IFEXVF=50VTA=25-50μAVi=85-100μA集电极最大电压Vamx空载50-V集电极最大电流ImaxVCE=2V500-mA开态延迟时间tonVCE=5V,16kHz的方波输入　-1.0μS关态延迟时间toffVCE=5V，16kHz的方波输入　-1.0μS
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。

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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。

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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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