מדריך מקיף ULN2003 - תכונות, עקרונות הפעלה, מקבילות ויישומים
סדרת ULN2003, הידועה בשילוב מתח גבוה ויכולות זרם גבוהות במערך טרנזיסטור של דארלינגטון, בולטת במתח העבודה המועיל שלה, ביצועים מעולים בהגברה שוטפת, יכולת הסתגלות טמפרטורה רחבה ויכולת נושאת עומס.זה הופך אותו לבחירה אידיאלית עבור מערכות רבות הדורשות כוננים בעלת עוצמה גבוהה.מאמר זה נועד להתעמק במאפייני הליבה של ULN2003, לכסות את תצורת ה- PIN שלו, התיאור התפקודי, מנגנונים תפעוליים ויישומים מעשיים בתרחישים שונים.בואו נצלול להבנה מפורטת.
קָטָלוֹג
1. סקירה של ULN2003
ה- ULN2003 הוא נהג זרם גבוה, זרם גבוה, שמצא את מקומו במגוון רחב של יישומים, כולל בקרת מנעולים אלקטרוניים, מנועי הפעלה ומנועי צעד, נהיגה של תצוגות LED וניהול מכשירים בבתים חכמים.צדדיות זו נובעת מהיכולת המדויקת שלה להתמודד עם דרישות מתח גבוה וזרם.בבסיסה, ULN2003 מורכב משבעה זוגות סיליקון NPN Darlington.כל טרנזיסטור מחובר בסדרה עם נגדי 2.7KΩ, ומשפר משמעותית את יכולת הנהיגה שלו.אחת התכונות הבולטות של ה- ULN2003 היא תאימותו למתח הפעלה 5V, ומאפשרת חיבורים ישירים עם מעגלי TTL ו- CMOS.חיבור ישיר זה מפשט את עיבוד הנתונים שאחרת ידרוש מאגרי לוגיקה סטנדרטיים, ובכך להקל על השליטה על מכשירים בודדים ומאפשר פעולות סימולטניות על פני מספר מכשירים.
ה- ULN2003, מעוצב בגאון, מייצר מתח יציאה ללא תלות במתח הקלט, המתאים בצורה חלקה לכל תכנון מעגלים, בין אם זה מעורב בקרי מיקרו או מערכות מעבד מיקרו.הוא תומך במתח עומס של עד 50 וולט וזרם של עד 500mA.ניתן להרחיב את קיבולתו מעבר למגבלות אלה על ידי מקביל סיכות פלט מרובות.בנוסף, ULN2003 מגיע עם תכונות מובנות להגדלת תדרים והגנה על EMF, ומוסיף שכבה נוספת של בטיחות למכשירים מחוברים.תכנון מהורהר זה מבטיח כי ה- ULN2003 לא רק עונה על הצרכים המגוונים של יישומי מתח גבוה זרם גבוה, אלא גם מבטיח עוד יותר אמינות ובטיחות.
2. תכונות של ULN2003
ה- ULN2003 מתגאה בתכונות הבאות:
- זה יכול לפעול תחת מתחים עד 50 וולט (גרסאות מסוימות יכולות לעלות עד 100 וולט).
- זה מאפשר זרם של עד 500 מא לכל קלט.
- כולל דיודת מהדק פנימית להגנת המכשירים.
- כולל הגנה פנימית למערכת ההחזרה, עם סיכה זמינה לחישת מטען.
- שילוב מושלם עם בקרי מיקרו ולוחות ארדואינו.
- תאימות עם היגיון TTL ו- 5V CMOs.
- שבב ULN2003 זמין בחבילות טבילה, TSSOP ו- SOIC של 16 פינים.
- בדרך כלל, זה מגיע עם רכיבים נוספים המותקנים על מודול בשוק לחיבור קל יותר.
3. תצורת סיכה של ULN2003
1. קלט 1: סיכה זו שולטת בפלט המתאים (פלט 1).אם זה גבוה (5V), תהיה פלט;אחרת, לא יהיו כאלה.
2. קלט 2: זהה לעיל, אך משפיע על הפלט 2.
3. קלט 3: זהה לעיל, לפלט 3.
4. קלט 4: זהה לפלט 4.
5. קלט 5: זהה לעיל, לפלט 5.
6. קלט 6: זהה לעיל, אך לפלט 6.
7. קלט 7: אותו דבר, אך לפלט 7.
8. GND: סיכה 8 זו מיועדת להארקה, להיות מחוברת לאספקת החשמל.
9. com: סיכה זו יכולה לבצע פונקציות שונות.בדרך כלל הוא משמש כסיכת מבחן לפתיחת כל הפלטים.זה יכול לשמש גם לעומסים אינדוקטיביים.
10. פלט 7: נשלט על ידי קלט 7, ניתן לחבר אליו כל עומס של 50V ו- 500mA.
11. פלט 6: זהה לעיל, אך תלוי בקלט 6.
12. פלט 5: אותו דבר אך תואם את הקלט 5.
13. פלט 4: זהה לעיל, אך נשלט על ידי קלט 4.
14. פלט 3: אותו דבר, אך תואם את הקלט 3.
15. פלט 2: זהה לעיל, אך תואם את הקלט 2.
16. פלט 1: נשלט על ידי קלט 1, אך יש לו מאפיינים זהים לאחרים.
4. עקרון הפעלה ופונקציונליות של ULN2003
שבב ULN2003 מחלק בחוכמה את הפונקציונליות שלו לשני חלקים עיקריים: קלט ופלט.מצד אחד, הוא משתמש בשבעה סיכות קלט (IN1 ל- IN7) כדי לתפוס אותות לוגיים נכנסים.מצד שני, שבעה טרנזיסטורי פלט (Out1 עד Out7) מנהלים את מצבי העומסים והכיבוי שהם מחוברים אליהם.היתרון של הגדרה זו הוא היענותו לשינויי איתות: אות גבוה שומר על הטרנזיסטורים הפנימיים במצב סגור, ומונע זרם זרם לעומס, ואילו אות נמוך פותח אותם, ומאפשר לזרם לזרום בחופשיות.קישור ישיר זה בין אותות סיכות הקלט לבין פעולות סיכות הפלט מאפשר שליטה מדויקת על המכשירים המחוברים.
מבחינה פונקציונלית, ULN2003 נועד להניע עומסים גבוהים מדי במתח, זרם או השראות עבור מיקרו -בקרים סטנדרטיים לטיפול ישיר.יתר על כן, כל אחד מתפוקותיו מצויד בדיודות מהדק, ומספק הגנה הפוכה ומשפר משמעותית את יציבות המערכת ואמינותה.תכנון זה לא רק עונה על הדרישות הגבוהות של בקרת עומסים בעלי עוצמה גבוהה אלא גם מבטיח את הבטיחות של תצורות מעגלים מורכבות, מה שהופך אותו לבחירה אמינה לסביבות חשמל מאתגרות.
5. נהיגה במנוע צעד עם ULN2003
ה- ULN2003 הוא מעגל משולב בן 16 פינים המשלב שבעה זוגות של טרנזיסטורים של דארלינגטון, שכל אחד מהם מסוגל להניע עומסים עד 50 וולט ו -500mA.אנו מצוידים בשבע סיכות קלט ופלט תואמות לשבע זוגות דארלינגטון.בנוסף, הוא כולל סיכת קרקע וסיכה משותפת.בדרך כלל, סיכת הקרקע מעוגנת ישירות, ואילו השימוש בסיכה המשותפת הוא אופציונלי.באופן מפתיע, ל- IC זה אין סיכת VCC ייעודית.הסיבה לכך היא שהכוח הדרוש לטרנזיסטורים לעבודה נלקח ישירות מסיכות הקלט.להלן דוגמה מעגלית פשוטה שניתן להשתמש בה לבדיקת פעולת המעגל המשולב ULN2003.
במערך זה, נורית LED נחשבת לעומס, כאשר הטרמינל החיובי שלו מחובר לאספקת החשמל והטרמינל השלילי שלו מקורקע דרך סיכת פלט של ה- ULN2003.תכנון זה נבחר מכיוון שכאשר רמת המתח בסיכת כניסה עולה, קרקע סיכת הפלט המתאימה, ובכך סוגרת את המעגל ומדליקה את ה- LED.יתר על כן, למרות שמגבלת זרם העומס המרבית עבור כל סיכת פלט היא 500mA, ניתן להשיג עומסי זרם גבוהים יותר על ידי מקביל סיכות פלט מרובות.לדוגמה, מקביל לשלושה סיכות יכולות להניע באופן תיאורטי זרמים עד 1.5A.בעוד שהארקה סיכת ה- COM היא אופציונלית, היא יכולה לשמש כמתג בדיקה, מה שמאפשר לכל סיכות הפלט לקרקע כאשר סיכת ה- COM מקורקעת.
6. יישומים של ULN2003
- לנהיגה בעומסים בעלי זרם גבוה עם מעגלים דיגיטליים.
- מתאים לנהיגה במנועי צעד.
- יכול להניע נוריות LED בזרם גבוה.
- מודולי כונן ממסר (מסוגל לנהוג 7 ממסרים).
- מאגרי לוגיקה באלקטרוניקה דיגיטלית.
- משמש כחיישן מגע עבור ארדואינו.
7. ICS שווה ערך ל- ULN2003
- LR2003L
- TBD62003APG
- ULN2001
- ULN2001A
- ULN2003A
8. תרשים דגם של ULN2003
שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
Q1.למה משתמשים ב- ULN2003?
מודול כונן מנוע צעד ULN2003 משמש לנהיגה במנועי צעד, נוריות LED בזרם גבוה ומודולי ממסר.IC זה מעסיק זוגות דארלינגטון עבור התפוקה ויכול לספק עד 5V ו- 500mA.הכוח הדרוש להפעלת הטרנזיסטורים מקורו מכניסת הבקרה, ולכן אין סיכת VCC ב- IC.
Q2.מה ההבדל בין ULN2003 ל- ULN2004?
ה- ULN2003A כולל נגן בסיס של סדרת 2.7 קילו עבור כל זוג דארלינגטון, ומאפשר פעולה ישירה עם מכשירי TTL או 5-V CMOS.ל- ULN2004A יש נגדי בסיס מסדרת 10.5 קילו כדי להקל על פעולתו הישירה ממכשירי CMOS באמצעות מתחי אספקה של 6 עד 15 V.
Q3.מה המתח המרבי עבור ULN2003?
ה- ULN2003A, רכיב פופולרי לנהיגה בעומסי מתח גבוה יותר מהגיון, יש את הכניסות שלו המדורגות עד 30 וולט והיציאות של עד 50 וולט.ה- ULN2004 יכול להיחשב גם כאלטרנטיבה.
Q4.מה ההבדל בין ULN2003 ל- ULQ2003?
כל אלה יכולים להיחשב גרסאות שונות של אותו מכשיר, כלומר ULN2003A.ULN2003A הוא מערך דארלינגטון בן 7 ערוצים.ULQ2003A זהה ל- ULN2003A אך מדורג לטמפרטורות גבוהות יותר (85 מעלות צלזיוס).ל- ULN2803 8 ערוצים במקום 7, מה שהופך אותו לדומה ל- ULN2003A.
Q5.האם ניתן להשתמש ב- ULN2003 לנהיגה במנוע צעד?
הפונקציה העיקרית של ה- ULN2003 היא להגביר את אותות הבקרה מהארדואינו כך שניתן להשתמש בהם כדי להניע את מנוע הצעד 28BYJ-48.