ULN2003 — это универсальная интегральная микросхема, состоящая из 7 идентичных и независимых драйверов, которые позволяют управлять с помощью микроконтроллера реле, небольшим двигателем постоянного тока, шаговым двигателем, низковольтными лампами или светодиодной лентой.
Каждый драйвер состоит из двух транзисторов подключенных в конфигурации Дарлингтона. Пара Дарлингтона, разработанная Сидни Дарлингтоном в 1953 году, состоит в каскадом соединении двух биполярных транзисторов, в результате чего получается очень высокий коэффициент усиления, равный произведению коэффициента усиления каждого из двух транзисторов. Благодаря этому мы можем управлять нагрузками определенной мощности с очень малыми входными токами.
Пара Дарлингтона не свободна от некоторых недостатков, которые мы рассмотрим далее. Транзистор NPN универсального назначения открывается, когда мы подаем на его базу напряжение около 0,6 В. Если мы используем небольшой ток, мы можем довести его до насыщения с очень низким напряжением коллектор-эмиттер (VCE), например, в случае BC337, это между 0,2 В и 0,5 В.
В паре Дарлингтона входное напряжение будет в два раза больше, чем 0,6 В, потому что базовые напряжения обоих транзисторов складываются, как мы это можем видеть на рисунке. Также падение напряжения на выходном транзисторе будет больше, потому что это будет сумма напряжения насыщения первого транзистора + напряжение база-эмиттер выходного транзистора.
В любом случае, эти недостатки не являются существенными, поскольку в целом выходы микроконтроллера составляют 3,3 В или 5 В, что значительно превышает порог срабатывания ULN2003.
На предыдущем рисунке мы видим внутреннюю схему одного из каналов драйвера ULN2003. Здесь мы видим входной резистор на 2,7кОм, и еще два дополнительных резистора которые улучшают характеристики драйвера. Входное сопротивление каждого канала освобождает нас от установки внешних резисторов при подключении ULN2003 к микроконтроллеру.
Во внутренней схеме мы также можем видеть защитный диод, подключенный к коллектору выходного транзистора. Данный диод предназначен для защиты транзистора от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент отключения индуктивной нагрузки (реле или двигателей). Чтобы этот диод работал, необходимо подключить вывод 9 (COM) к положительному выводу нагрузки (см. Рисунок с примером подключения).
Коэффициент усиления каждого драйвера больше 500, поэтому для получения максимального выходного тока достаточно на вход подать ток менее 1 мА.
На рисунке мы видим ULN2003, подключенный к микроконтроллеру (это могут быть PIC, Atmel, Arduino, Raspberry PI) и с различными нагрузками (двигатели постоянного тока, светодиодная лента, реле и т. д.).
В верхней части примера (подключение двигателя) мы видим, что для получения большего выходного тока можно параллельно соединять более одного канала. Вывод (+ V) – это напряжение, необходимое для питания силовой части и не связано с питанием микроконтроллера. Необходимо только, чтобы масса их была общей.
Микросхема ULN2003 является частью семейства подобных драйверов: ULN2001, ULN2002, ULN2003, ULN2004, которые очень похожи. Различие в первую очередь в значении входного сопротивления для согласования с различной логикой.
Читать также: Бензопила партнер течет бак
В настоящее время микросхема ULN2003 является наиболее популярной, поскольку она хорошо работает с управляющими напряжениями 5 В (TTL) и 3,3 В (LTTL). Существует вариант с 8 каналами вместо 7 – это ULN2803. Из-за восьмого канала корпус имеет 18 выводов. В остальном он подобен ULN2003.
В 16-выводном корпусе ULN2003 размещены 7 транзисторов Дарлингтона, которые способны управлять нагрузками с током до 500 мА и напряжением до 50 В на канал.
Спектр применений ULN2003 весьма широк:
- логические буферы,
- управление реле и электромагнитными клапанами,
- управление шаговыми двигателями и щеточными двигателями постоянного тока,
- управление светодиодными и газоразрядными индикаторами.
Схема одного из каналов в микросхемах ULN2003A, ULQ2003A и ULN2003AI.
Каждый из семи каналов содержит по два биполярных транзистора, резистор 2,7 кОм ограничивающий базовый ток, и два резистора на 7,2 кОм и 3 кОм защищающие транзисторы от открывания обратным током коллектора. Кроме того к схеме добавлены три защитных диода: первый защищает вход от отрицательного напряжения, два других защищают выход от отрицательного напряжения и от превышения напряжения на транзисторах выше питающего.
Наличие защитных выходных диодов актуально при работе на индуктивную нагрузку: диод для шунтирования обмотки реле или обмотки шагового двигателя уже встроен в микросхему и не нужно устанавливать внешний диод. А при использовании 7 каналов – 7 внешних диодов.
Русские Блоги
Базовое введение ULN2003
Обзор ULN2003
ULN2003 — это сильноточная композитная матрица транзисторов с высоким выдерживаемым напряжением, состоящая из семи кремниевых композитных транзисторов NPN.Обычно используют пластиковую упаковку ДИП-16 или СОП-16.
Основные особенности ULN2003:
- Каждая пара Дарлингтона в ULN2003 подключена последовательно с базовым резистором 2,7 кОм,Он может быть напрямую подключен к цепям TTL и CMOS при рабочем напряжении 5 В и может напрямую обрабатывать данные, для обработки которых изначально требовались стандартные логические буферы.
- ULN2003 имеет высокое рабочее напряжение и большой рабочий ток, а потребляемый ток может достигать 500 мА, а в выключенном состоянии он может выдерживать напряжение 50 В. Выход также может работать параллельно с высоким током нагрузки.
Роль ULN2003
ULN2003 — этоСильноточный приводной массив, в основном используемый в схемах управления, таких как однокристальные микрокомпьютеры, интеллектуальные счетчики, ПЛК, карты цифрового вывода и т. Д., Может напрямую управлять нагрузками, такими как реле。Уровень входа 5VTTL, выход может достигать 500 мА / 50 В.
вообще говоря,ULN2003 фактически используется для усиления тока и увеличения мощности привода.Например, выходные контакты однокристального микрокомпьютера обычно выдают несколько мА, которые не могут управлять двигателями, реле или соленоидными клапанами. Например, 500 мА требуется для вращения двигателя постоянного тока. После усиления ULN2003 этими устройствами можно напрямую управлять через выходные выводы однокристального микрокомпьютера.
Схема контактов ULN2003 и функции
Схема контактов ULN2003
Функция контакта ULN2003
- Контакт 1: клемма импульсного входа ЦП, порт соответствует клемме выхода сигнала;
- Контакт 2: клемма импульсного входа процессора;
- Контакт 3: клемма импульсного входа ЦП;
- Контакт 4: клемма импульсного входа ЦП;
- Контакт 5: клемма импульсного входа ЦП;
- Контакт 6: клемма импульсного входа процессора;
- Контакт 7: клемма импульсного входа ЦП;
- Контакт 8:Земля
- Контакт 9:Этот вывод является общим концом катодов семи внутренних диодов свободного хода, а анод каждого диода подсоединен к коллектору каждой лампы Дарлингтона. При использовании в индуктивной нагрузке этот вывод подключается к положительному полюсу источника питания нагрузки для обеспечения свободного хода. Если этот вывод заземлен, на самом деле, коллектор трубки Дарлингтона подключен к земле;
- Контакт 10: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая 7-контактной клемме входа сигнала;
- Контакт 11: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая 6-контактной клемме входа сигнала;
- Контакт 12: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая 5-контактной клемме входа сигнала;
- Контакт 13: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая 4-контактной клемме входа сигнала;
- Контакт 14: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая 3-контактной клемме входа сигнала;
- Контакт 15: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая контакту 2 входной клеммы сигнала;
- Контакт 16: Клемма выхода импульсного сигнала, соответствующая контакту 1 входной клеммы сигнала.
Схема приложения привода принципа работы ULN2003
ULN2003 — это композитный массив транзисторов с высоким выдерживаемым напряжением, сильноточный, состоящий из семи кремниевых композитных транзисторов NPN, каждая пара Дарлингтона соединена последовательно с базовым резистором 2,7 кОм, и он может взаимодействовать с цепями TTL и CMOS при рабочем напряжении 5 В. С прямым подключением может напрямую обрабатывать данные, для обработки которых изначально требовались стандартные логические буферы.
LN2003 также является 7-канальной схемой инвертора, то есть, когда на входе высокий уровень, на выходе ULN2003 низкий уровень; когда на входе низкий уровень, на выходе ULN2003 высокий уровень.
ULN2003 — это схема без затвора, включающая 7 блоков, каждое из которых может управлять током до 500 мА, а контакт 9 можно оставить свободным. Например, если контакт 1 является входным, а контакт 16 — выходным, подключите нагрузку между VCC и контактом 16 вместо контакта 9.
В соответствии с вышеизложенным принципом, основной пример схемы прикладной схемы управления ULN2003, функция каждого вывода отмечена на ней:
Здесь следует отметить следующее:Хотя согласно официальным документам, входное управляющее напряжение должно составлять 5 В, на самом деле сигналы, для которых требуется только более 2,5 В, можно в основном рассматривать как высокий уровень. Другими словами, высокоуровневый выход порта ввода-вывода однокристального микрокомпьютера 3,3 В может напрямую выполнять управляющий ввод ULN2003.
Представьте практический пример прикладной схемы привода ULN2003:
В целом: контакты 1-7 — это входные сигналы; контакты 10-16 — выходные сигналы, контакт 8 — заземлен, а контакт 9 подключен к VCC.
- Контакт 1 вводит сигнал RL, а соответствующий выходной контакт 16 управляет реле. Когда контакт 1 вводит высокий уровень, реле включено;
- Контакты 2-5 служат для ввода сигналов D, C, B, A, а соответствующие выходные контакты 15, 14, 13, 12 используются как четырехфазные для управления четырехфазными пятипроводными шаговыми двигателями;
- Контакт 6 вводит сигнал SPK, а соответствующий выходной контакт 11 управляет динамиком. Когда контакт 6 вводит высокий уровень, динамик включается;
- Контакт 7 вводит сигнал M0T, а соответствующий выходной контакт 10 управляет двигателем постоянного тока. Когда контакт 6 вводит высокий уровень, двигатель постоянного тока запускается.
В настоящее время вы, вероятно, можете понять суть ULN2003:
Поскольку выходной ток микроконтроллера слишком мал, он не может управлять большинством устройств. ULN2003 является только эквивалентом переключателя, источник питания устройства (нагрузки) находится на периферийной цепи, и он может управлять размыканием и замыканием периферийной цепи через слабый выходной ток одиночного кристалла. В некоторой степени можно сказать, что это усиливает ток и увеличивает мощность привода.
Приводной шаговый двигатель STM32
Подключение оборудования
- Микроконтроллер: STM32F103ZET6
- Шаговый двигатель: 28BYJ-48
- Схема привода: плата привода микросхемы ULN2003[TELESKY] Шаговый двигатель 5 В + плата драйвера ULN2003 Плата тестового модуля 5 В (1 комплект)
- Контактное соединение: IN1: PC3, IN2: PC2, IN3: PC0, IN4: PC13, OUT1: шаговый двигатель 4, OUT2: шаговый двигатель 3, OUT3: шаговый двигатель 2, OUT4: шаговый двигатель 1, шаговый Двигатель 5: положительный полюс источника питания VCC (5 В), GND: общая земля, COM: положительный полюс источника питания VCC (5 В).
- Источник питания 5 В постоянного тока: вывод напряжения 5 В на плате разработки STM32F103ZET6 (VCC на рисунке ниже).
Как упоминалось ранее:Высокий уровень 3,3 В порта ввода-вывода STM32 может использоваться в качестве входного сигнала управления ULN2003., Я здесь еще раз подчеркиваю.
Конкретная схема подключения оборудования выглядит следующим образом:
Программа управления STM32
Шаговый двигатель — это исполнительное устройство, преобразующее электрические импульсы в угловое смещение. С точки зрения непрофессионала: когда шаговый драйвер получает импульсный сигнал, он приводит в действие шаговый двигатель для поворота на фиксированный угол (то есть угол шага) в заданном направлении. Мы можемКонтролируя количество импульсов для управления угловым смещением, чтобы достичь цели точного позиционирования; в то же время мы можем контролировать скорость и ускорение вращения двигателя, контролируя частоту импульсов, чтобы достичь цели регулирования скорости。
Шаговый двигатель 28BYJ48 — это четырехфазный восьмитактный двигатель с напряжением DC5V DC12V. Когда на шаговый двигатель в определенном порядке подается серия непрерывных управляющих импульсов, он может непрерывно вращаться. Каждый импульсный сигнал вызывает однократное изменение включенного состояния фазной или двухфазной обмотки шагового двигателя, что соответствует повороту ротора на определенный угол. Когда изменение включенного состояния завершает цикл, ротор вращается на шаг зубьев. Четырехфазные шаговые двигатели могут работать в разных режимах подачи питания.Обычные методы подачи питания включают одно (однофазное включение обмотки) четырехтактное (ABCDA …), двойное (двухфазное включение обмотки) четырехтактное (AB-BC-CD- DA-AB ……), четырехфазный восьмибитный (A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A ……).
так,Если вы хотите запустить шаговый двигатель, вам нужно только подавать высокоуровневые сигналы для каждой фазы по очереди. Обратите внимание, что при вводе сигнала для одной фазы, другие фазы должны быть сброшены на 0. Другими словами, одновременно может оставаться только одна фаза.
#include «stm32f10x.h» #include «delay.h» // Контактное соединение //IN1:PC3、IN2:PC2、IN3:PC0、IN4:PC13、 // Функция инициализации шагового двигателя void Motor_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); // Включить часы GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // Двухтактный вывод GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits (GPIOC, GPIO_Pin_13); // низкий уровень по умолчанию GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); } // Функция шагового двигателя вперед void Motorcw(void) { GPIO_SetBits (GPIOC, GPIO_Pin_13); // Выход высокого уровня по очереди GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); delay_ms(10); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); delay_ms(10); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); delay_ms(10); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_0); GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_2); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_3); delay_ms(10); } int main(void) { delay_init (); // функция инициализации задержки Motor_Init(); while(1) { Motorcw(); } }
Управление ULN2003
Входная часть сборок ULN2003A, ULN2003AI, ULQ2003A спроектирована так чтобы работать совместно с ТТЛ и 3,3 В и 5 В К-МОП логикой.
ULN2002A создана для p-МОП логики. Во входных цепях ULN2002A добавлен стабилитрон на 7 В и увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм, благодаря этому сборка может работать с входными напряжениями от 14 до 25 В.
Сборка ULN2004A, ULQ2004A предназначена для К-МОП логики с уровнем напряжений от 6 до 15В. По сравнению с ULN2003, у ULN2004 просто увеличено сопротивление базового резистора до 10,5 кОм.
Как можно видеть на структурной схеме, входы и выходы расположены напротив друг друга, что весьма удобно при разводке печатной платы.
ULN2003 выпускается как для объемного монтажа: PDIP, так и для поверхностного: SOIC, SOP и TSSOP.
Схема подключения ULN2003A
Микросхема ULN2003A – комплект составных коммутаторов с широкой сферой применения. Матрица может быть задействована для контроля нагрузок значительной мощности в различных современных проектах, например, для управления светодиодными индикаторами, электромагнитными клапанами и реле, шаговыми моторами, двигателями постоянного тока и т.д. Модуль имеет 16-выводной компактный корпус на семь каналов (транзисторов Дарлингтона). Все выходы и входы расположены друг напротив друга, что очень удобно. Устройство имеет компактный размер. Об остальных технических параметрах читайте далее:
- напряжение (максимальное): до 50V;
- пиковый ток: 600 мА (на канал-500);
- питание катушки: 12-48В;
- тип корпуса: SO-16;
- рабочие температуры: -60°C…+150°C;
- имеются защитные диоды на выходе;
- коэффициент заполнения: 100%.
Электрическая схема:
Важно! При разработке схем с этим модулем следует обращать внимание на пороги регулирования тока.
Т.к. микросхема универсальна, но все же предназначена для работы с p-МОП логикой (5В), в дальнейшем мы рассмотрим подключение ULN2003A к Arduino с применением униполярного шагового двигателя (модель может быть любой). С такими моторами данный модуль обычно работает в «паре». Оба – бюджетны по стоимости и отлично «ладят».
Для реализации сборки нам понадобятся такие аппаратные компоненты как: микроконтроллер Arduino Mini, ШД BYJ48 5В, драйвер ULN2003, источник питания на 5В, провода.
Схема подключения ULN2003A к Ардуино показана на скриншоте:
Для программирования и дальнейшего применения сборки нужен скетч. Он стандартный, его можно отыскать в среде разработки IDE по пути: Файл/Примеры. Подключаем.
Теперь заливаем прошивку:
/* Скетч для шагового двигателя BYJ48 Схема подключения: IN1 >> D8 IN2 >> D9 IN3 >> D10 IN4 >> D11 VCC … 5V. Лучше использовать внешний источник питания Gnd Автор кода: Mohannad Rawashdeh Детали на русском языке: /arduino-shagovii-motor-28-BYJ48-draiver-ULN2003 Англоязычный вариант: https://www.instructables.com/member/Mohannad+Rawashdeh/ 28/9/2013 */ #define IN1 8 #define IN2 9 #define IN3 10 #define IN4 11 int Steps = 0; boolean Direction = true; unsigned long last_time; unsigned long currentMillis ; int steps_left=4095; long time; void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); // delay(1000); } void loop() { while(steps_left>0){ currentMillis = micros(); if(currentMillis-last_time>=1000){ stepper(1); time=time+micros()-last_time; last_time=micros(); steps_left—; } } Serial.println(time); Serial.println(«Wait…!»); delay(2000); Direction=!Direction; steps_left=4095; } void stepper(int xw){ for (int x=0;x7){Steps=0;} if(Steps<0){Steps=7; } } Как показывает пользовательская практика применения рассматриваемой микросхемы, она является достаточно мощным и полезным инструментом, а значит, может пригодится многим «ардуинщикам» и любителям «самоделок».
Аналоги ULN2003
Разные зарубежные производители выпускают свои аналоги ULN2003: L203, MC1413, SG2003, TD62003. Так же есть и отечественный аналог: К1109КТ22.
8-ми канальный драйвер нагрузки ULN2803A, ULN2804A
Для работы с микроконтроллерами может быть более удобнымы 8-ми канальные драйверы. И у семиканальных ULN2003, ULN2004 есть их восьмиканальные братья ULN2803, ULN2804.
Читать также: Схема регулятора для паяльника своими руками
Точно также как и ULN2003 — ULN2803 рассчитан на управление от ТТЛ-логики и низковольной К-МОП, а ULN2804 от К-МОП питающейся в диапазоне 6 .. 15 В. Отличия ULN280X от ULN200X только в дополнительном канале и 18-выводном корпусе. У ULN2803А есть отечественный аналог: К1109КТ63.
Драйверы нагрузки ULN2023A, ULN2024A
Третья двойка в названии сборки вместо нуля означает, что выходное напряжение может достигать 95 В
, в остальном параметры и схемотехника этих сборок повторяют своих собратьев.
14 thoughts on “ ULN2003 драйвер нагрузок на 7 каналов, ULN2803 — на 8 каналов ”
ULN2003A не только как драйвер микроконтроллера хороша (предполагаю, что в 1976 году её точно с микроконтроллерами никто не использовал ), но и например как драйвер для 74HC595. С помощью 3-х выводов микроконтроллера управляем 74HC595, и получаем масштабируемое решение по управлению реле, шаговыми двигателями, светодиодами т.е. там где не нужны большие частоты.
Ну, не знаю… я ее в первый раз увидел в конце 90_х ковыряя термоконтроллер изготовленный в Великобритании в конце 70_х годов прошлого века. Устройство было на микроконтроллере, а ULN2003A работали в нем драйверами семисегментного светодиодного индикатора. Децимальная точка там не отображалась, и для индикации нужной информации достаточно было семи ключей. Думаю, семь ключей в этой микросхеме только из-за ограничений выбранного для нее корпуса.
Назрел вопрос — что-то подобное в более многоногих корпусах существует? Так то я всегда пользовался логикой с открытым коллектором или транзисторными ключами, но чисто на перспективу хотелось бы знать. И еще немного не в тему — не выпускались ли импортные аналоги К155ИД1? Довольно актуально сейчас в любительской практике, когда вернулась мода на газоразрядные индикаторы.
Импортный аналог К155ИД1 — SN74141N от TI, можно взять на алиэкспрессе от полутора долларов за штучку. Я считаю что это дорого.
Если нужно управлять ровно байтом (например семисегментный индикатор и точка) то подойдет аналог ULN2003A в 18 выводном корпусе — ULN2803A. С большим числом каналов драйверы не попадались.
Спасибо за подсказку. Но да, цены совершенно негуманные. Дешевле 1,1 доллара за штуку не нашел, плюс пересылка. На ебее еще страшнее, от 150 руб за штуку. И главное, все в dip корпусах, а я рассчитывал найти импортный аналог в soic… В таком случае возьму наши ИД1, их от 25 руб продают с рук.
Упс! А я только что нашел способ нестандартного использования ULN2003 как драйвера клавиатуры на 7 кнопок. Уровни с кнопок на входы, защитные диоды в качестве шифратора с 7 на 1, а сигнал высокого уровня с вывода 9 будет сигналом разрешения или прерывания, по которому МК будет выполнять процедуру прерывания с опросом состояния клавиатуры. Конечно, 8 линий занятые клавиатурой не есть хорошо. Но при необходимости отправлять контроллер в спячку и быстрого опроса кнопок по прерыванию, да при наличии большого количества свободных выводов, думаю, идея может найти хотя бы ограниченное применение.
Читать также: Самодельные машинки для детей
Получается, что ULN2003 используется как диодная сборка из 7 диодов с общим катодом, мне кажется что дешевле будет взять две диодных сборки BAV70S — в каждой по две пары диодов с общим катодом, итого получаем 8 входов в более компактных корпусах, да и дешевле выйдет.
Вот вот, насчет низких частот. Этот недостаток ULN2003 обусловлен включением транзисторов по схеме Дарлингтона. Он ее еще до 76-го запатентовал, в 53-м, если память не изменяет. Так, с тех пор, и тянутся за токовыми ключами такого включения все их недостатки: и малая частота, и низкое КПД, и искажения сигнала… А вот используют до сих пор. Мощность при простоте — решают все, по крайней мере для пром автоматики. Клапана, шаговики, реле, подача. Все мощное, грубое и медленное.
Медленное… Как сказать. Типовое время включения 0,1мкс,выключения 0,2мкс.В пору импульсным стабилизатором управлять.
Два защитных диода и на общий провод и на плюс, можно подключать к индуктивной нагрузки без проблем. Удобно контроллер всегда чем то управляет тут легко подключил эту микросхему, которая выдерживает достаточно большой ток. Плохо,что только семь каналов в контролере часто требуется задействовать порт целиком,а это 8 каналов. И добавил бы производитель еще один канал.
В те времена о байтной привязке особо не думали, делали, как в корпус ляжет. В 16-ножечный, минус питание — как раз семь элементов И-НЕ помещалось. Для других целей, можно и другие ключевики найти, их много разных, для разных целей.
В те времена были популярны 14 выводные корпуса DIP14. Два вывода на питание, остается 12: в повторителях и инверторах типа 155ЛН1 — 155ЛН3 по 6 элементов.
Эххх! Не попалась мне эта микросхема раньше. Сделал внуку игрушку — панели с выключателями , шпингалетами, разетками, рекуляторами, моторчиками и «лампочками».Управления сделал на дискретных элементах. Ничего — переделаю. А цена , нас радиолюбителей, не пугает.Работоспособность и удобство — вот главное.
Ничего, что цена не пугает. Особенно, если учесть цену кабеля от пульта управления к игрушке… если я правильно представил себе устройство управления. ЭТО — микросхема управления! А как вы будете ей, или чему другому передавать данное управление: последовательно или параллельно, аналоговым или цифровым методом — вот от чего зависит себестоимость и удобство изделия. А на чем собрана оконечная дискретика, на транзисторных ключах, их сборках или, даже, на банальных релюхах — дело десятое.
Для реле удобно использовать tpic6c595 (tpic6b595) — это 75HC595+ULN2803 выполненное в одном корпусе
Даташит поиск по электронным компонентам в формате pdf на русском языке. Бесплатная база содержит более 1 000 000 файлов доступных для скачивания. Воспользуйтесь приведенной ниже формой или ссылками для быстрого поиска (datasheet) по алфавиту.Если вы не нашли нужного Вам элемента, обратитесь к администрации проекта .
Поэлементный разбор внутренностей простейшей микросхемы — ULN2003
В предыдущих статьях с фотографиями кристаллов микросхем (, , ) — 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 .
Как видим, никакой магии внутри нет
Выходной драйвер ULN2003 для микроконтроллеров. Описание, подключение, datasheet на русском
ULN2003 — это универсальная интегральная микросхема, состоящая из 7 идентичных и независимых драйверов, которые позволяют управлять с помощью микроконтроллера реле, небольшим двигателем постоянного тока, шаговым двигателем, низковольтными лампами или светодиодной лентой.
Каждый драйвер состоит из двух транзисторов подключенных в конфигурации Дарлингтона. Пара Дарлингтона, разработанная Сидни Дарлингтоном в 1953 году, состоит в каскадом соединении двух биполярных транзисторов, в результате чего получается очень высокий коэффициент усиления, равный произведению коэффициента усиления каждого из двух транзисторов. Благодаря этому мы можем управлять нагрузками определенной мощности с очень малыми входными токами.
Пара Дарлингтона не свободна от некоторых недостатков, которые мы рассмотрим далее. Транзистор NPN универсального назначения открывается, когда мы подаем на его базу напряжение около 0,6 В. Если мы используем небольшой ток, мы можем довести его до насыщения с очень низким напряжением коллектор-эмиттер (VCE), например, в случае BC337, это между 0,2 В и 0,5 В.
В паре Дарлингтона входное напряжение будет в два раза больше, чем 0,6 В, потому что базовые напряжения обоих транзисторов складываются, как мы это можем видеть на рисунке. Также падение напряжения на выходном транзисторе будет больше, потому что это будет сумма напряжения насыщения первого транзистора + напряжение база-эмиттер выходного транзистора.
В любом случае, эти недостатки не являются существенными, поскольку в целом выходы микроконтроллера составляют 3,3 В или 5 В, что значительно превышает порог срабатывания ULN2003.
На предыдущем рисунке мы видим внутреннюю схему одного из каналов драйвера ULN2003. Здесь мы видим входной резистор на 2,7кОм, и еще два дополнительных резистора которые улучшают характеристики драйвера. Входное сопротивление каждого канала освобождает нас от установки внешних резисторов при подключении ULN2003 к микроконтроллеру.
Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…
Подробнее
Во внутренней схеме мы также можем видеть защитный диод, подключенный к коллектору выходного транзистора. Данный диод предназначен для защиты транзистора от ЭДС самоиндукции, возникающей в момент отключения индуктивной нагрузки (реле или двигателей). Чтобы этот диод работал, необходимо подключить вывод 9 (COM) к положительному выводу нагрузки (см. Рисунок с примером подключения).
Коэффициент усиления каждого драйвера больше 500, поэтому для получения максимального выходного тока достаточно на вход подать ток менее 1 мА.
На рисунке мы видим ULN2003, подключенный к микроконтроллеру (это могут быть PIC, Atmel, Arduino, Raspberry PI) и с различными нагрузками (двигатели постоянного тока, светодиодная лента, реле и т. д.).
В верхней части примера (подключение двигателя) мы видим, что для получения большего выходного тока можно параллельно соединять более одного канала. Вывод (+ V) – это напряжение, необходимое для питания силовой части и не связано с питанием микроконтроллера. Необходимо только, чтобы масса их была общей.
Микросхема ULN2003 является частью семейства подобных драйверов: ULN2001, ULN2002, ULN2003, ULN2004, которые очень похожи. Различие в первую очередь в значении входного сопротивления для согласования с различной логикой.
В настоящее время микросхема ULN2003 является наиболее популярной, поскольку она хорошо работает с управляющими напряжениями 5 В (TTL) и 3,3 В (LTTL). Существует вариант с 8 каналами вместо 7 – это ULN2803. Из-за восьмого канала корпус имеет 18 выводов. В остальном он подобен ULN2003.
(167,0 KiB, скачано: 882)
источник