Spis treści:
- 1 Die wichtigsten Merkmale des ULN2803-Chips
- 2 Technische Daten des integrierten Schaltkreises ULN2803
- 3 Vorteile des ULN2803-Chips
- 4 Ersatzgeräte für den integrierten Schaltkreis ULN2803
- 5 Anwendungen des integrierten Schaltkreises ULN2803
- 6 Bipolare NPN-Transistoren in Darlington-Schaltung - Funktionsprinzip
Wenn wir Hochstromlasten von einem Mikrocontroller oder TTL/CMOS-ICs ansteuern wollen, müssen wir oft externe Schaltungen verwenden, um die Steuersignale zu verstärken. In diesem Artikel stellen wir einen IC vor, der dieses Problem löst. Lernen Sie den ULN2803 kennen!
Die wichtigsten Merkmale des ULN2803-Chips
Der ULN2803 ist ein integrierter Schaltkreis mit einer Leiter aus Darlington-Transistoren, die hohe Ausgangsspannungen und -ströme ermöglichen. Die Darlington-Transistorpaare sind innerhalb der ULN2803-Chipstruktur parallel geschaltet, wodurch sich die Ausgangsstromkapazität des Chips erhöht. Innerhalb der ULN2803-Schaltkreisstruktur befinden sich acht Paare von Darlington-Transistoren des NPN-Typs mit Hochspannungsausgängen und Überspannungsdioden, die in einer gemeinsamen Kathodenanordnung verbunden sind – diese Dioden schützen die Schaltkreisausgänge vor Überspannungen, die durch die Unterbrechung von Schaltkreisen mit Induktivitäten verursacht werden. Die Strombelastbarkeit eines einzelnen Darlington-Paares in der ULN2803-Schaltung beträgt ca. 500mA bei kontinuierlicher Stromaufnahme, was bedeutet, dass die Gesamtstrombelastbarkeit der Schaltung mit acht geschalteten Ausgängen ca. 4A beträgt.
Technische Daten des integrierten Schaltkreises ULN2803
Die technische Spezifikation der ULN2803 Schaltung definiert die folgenden Merkmale: Die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Spannung jedes Darlington-Transistorpaares beträgt 50V und die maximale Strombelastung eines einzelnen Ausgangs jedes Darlington-Transistorpaares beträgt 500mA. Die maximale Basis-Emitter-Spannung jedes einzelnen Darlington-Paares beträgt 30V. Jedes der acht Darlington-Paare im ULN2803 IC hat eine eingebaute Überspannungsschutzdiode, die einen maximalen Strom von 500mA leiten kann. Die Laufzeit des ULN2803 Chips beträgt 130ns für die steigende Flanke und 20us für die fallende Flanke. Der Betriebstemperaturbereich des ULN2803 Chips liegt zwischen -65*C und +150*C. Für die Funktion dieses ICs ist keine zusätzliche Hilfsspannungsquelle erforderlich, wie es z.B. bei Mikrocontrollern, Operationsverstärkern und vielen anderen ICs der Fall ist.
Vorteile des ULN2803-Chips
Der ULN2803 IC ermöglicht das Schalten von relativ hohen Strömen und hohen Spannungen, Werte, die in Mikrocontrollern, die für die Bereitstellung von Steuersignalen für Lasten mit erhöhtem Stromverbrauch benötigt werden, inakzeptabel sind. Der ULN2803 IC, der acht Paare von NPN-Transistoren in Darlington-Topologie und acht Schutzdioden enthält, ermöglicht die Echtzeit-Leistungssteuerung von Lasten wie Glühlampen, Relais, Schützen, Motoren, Solenoiden und anderen Lasten, bei denen die Induktivität ein wichtiger Parameter ist.
Ersatzgeräte für den integrierten Schaltkreis ULN2803
Es gibt derzeit keinen Ersatz für den ULN2803-Chip, der in der Pinbelegung mit ihm kompatibel ist, aber Sie können Ersatzbauteile mit ähnlicher Funktionalität finden, die sich allerdings in der Pinbelegung vom Gehäuse unterscheiden, wie z.B. der ULN2003 und ULN2004. Wir können auch ein Äquivalent dieses ICs bauen, das auf diskreten MOSFETs oder acht diskreten Darlington-NPN-Transistoren basiert, die sich genau so verhalten wie die in der Struktur des ULN2803 ICs eingebetteten – allerdings sollten wir auch hier daran denken, Überspannungsdioden anzuschließen.
Anwendungen des integrierten Schaltkreises ULN2803
Der ULN2803 IC kann auf verschiedene Weise verwendet werden – zum Beispiel können wir ihn zur Steuerung von Lasten verwenden, die eine Induktivität enthalten. Die Leiter von Darlington NPN-Transistoren auf dem ULN2803 Chip fungiert im Wesentlichen als acht unabhängige Schalter, die je nach unserem Design ein- und ausgeschaltet werden können – jedes einzelne Paar Darlington NPN-Transistoren kann Lasten mit erhöhter Stromaufnahme basierend auf den an die Eingänge des ULN2803 Chips angelegten Niederspannungs-Logiksignalen steuern. Wenn wir mehrere Lasten gleichzeitig über den ULN2803 Chip steuern wollen, kann er sie unabhängig voneinander steuern – bis zu acht Lasten gleichzeitig.
Außerdem können MOSFET-Transistoren oder Darlington-NPN-Transistoren in diskreter Form erfolgreich durch diese Schaltung ersetzt werden. Wir können sie auch für die Steuerung in programmierbaren Lastverteilungsschaltungen verwenden. Wenn wir beispielsweise Lasten mit unterschiedlichem Stromverbrauch an den Ausgang der Schaltung angeschlossen haben, können wir die Schaltung in einer Art geschalteter Schaltmatrix verbinden, um Lasten mit hoher Leistung zu handhaben.
Bipolare NPN-Transistoren in Darlington-Schaltung - Funktionsprinzip
Der ULN2803 IC enthält in seiner Struktur acht Paare von NPN-Bipolartransistoren, die in einem Darlington-Muster verbunden sind und die entsprechend große Stromverstärkung liefern, die zur Versorgung der am Ausgang angeschlossenen Lasten erforderlich ist. Normalerweise werden für die Stromverstärkung einzelne Transistoren verwendet, aber die Darlington-Transistoren ermöglichen dank einer speziellen Kaskadenschaltung eine noch größere Stromverstärkung. Darlington-Transistoren sind zwei NPN-Bipolartransistoren, die nach dem Prinzip der zweistufigen Stromverstärkung arbeiten. Wenn der Steuerstrom in die Basis des ersten Transistors fließt, erhält man einen proportional erhöhten Strom an dessen Ausgang. Dieser verstärkte Strom wird dann an die Basis des zweiten Transistors angelegt, dessen Kollektor-Emitter-Schaltung eine noch stärkere Stromverstärkung ermöglicht.
Wenn hingegen kein Strom an der Basis des Darlington-Transistors anliegt, verhält sich sein Ausgang wie ein offener Schalter, so dass kein Strom im Zielkreis fließt. Außerdem ist die Ein-/Ausschaltzeit dank der Solid-State-Technologie unvergleichlich kürzer als bei elektromagnetischen Relais, was entscheidend ist, wenn wir die höchstmögliche Steuerungspräzision beibehalten wollen.
