دليل ULN2003 الشامل - الميزات ومبادئ التشغيل والمكافئات والتطبيقات

تبرز سلسلة ULN2003 ، المعروفة بدمج الجهد العالي والقدرات الحالية العالية في صفيف ترانزستور دارلينجتون ، لجهد عملها المفيد ، والأداء المتفوق في التضخيم الحالي ، والقدرة على التكيف على درجة الحرارة ، وقدرة الحمل.هذا يجعلها خيارًا مثاليًا للعديد من الأنظمة التي تتطلب محركات أقراص عالية الطاقة.تهدف هذه المقالة إلى الخوض في الخصائص الأساسية لـ ULN2003 ، والتي تغطي تكوين الدبوس ، وصفها الوظيفي ، آليات التشغيلية ، والتطبيقات العملية في سيناريوهات مختلفة.دعنا نغوص من أجل فهم مفصل.

ال ULN2003 هو سائق جهد عالي ، عالي التيار وجد مكانه في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك التحكم في الأقفال الإلكترونية ، ومحركات الطاقة ومحركات السائر ، وشاشات LED القيادة ، والأجهزة الإدارة في المنازل الذكية.ينبع هذا التنوع من قدرته الدقيقة على التعامل مع المتطلبات العالية والمتطلبات الحالية.في جوهرها ، يتكون ULN2003 من سبعة أزواج من السيليكون NPN Darlington.يتم توصيل كل ترانزستور في سلسلة بمقاوم 2.7kΩ ، مما يعزز بشكل كبير قدرته على القيادة.واحدة من الميزات البارزة لـ ULN2003 هي توافقها مع جهد التشغيل 5V ، مما يتيح الاتصالات المباشرة مع دوائر TTL و CMOS.يؤدي هذا الاتصال المباشر إلى تبسيط معالجة البيانات التي تتطلب خلاف ذلك مخازن مؤقتة للمنطق ، وبالتالي تسهيل التحكم في الأجهزة الفردية وتمكين العمليات المتزامنة عبر أجهزة متعددة.

تم تصميم ULN2003 ببراعة ، ينتج جهد إخراج مستقل عن جهد الإدخال ، ويتركس بسلاسة في أي تصميم دائرة ، سواء كان ذلك يشمل أنظمة متحكم أو أنظمة المعالجات الدقيقة.وهو يدعم ما يصل إلى 50 فولت الجهد الحمل وما يصل إلى 500mA الحالي.يمكن تمديد قدرتها إلى ما وراء هذه الحدود من خلال موازاة دبابيس الإخراج المتعددة.بالإضافة إلى ذلك ، يأتي ULN2003 مع ميزات مدمجة لتردد التردد وحماية EMF الخلفية ، مما يضيف طبقة إضافية من الأمان للأجهزة المتصلة.يضمن هذا التصميم المدروس أن ULN2003 لا يلبي الاحتياجات المتنوعة للتطبيقات الحالية عالية الجهد العالية ، ولكن أيضًا يضمن الموثوقية والسلامة.

يضم ULN2003 الميزات التالية:

- يمكن أن تعمل تحت الفولتية تصل إلى 50 فولت (يمكن أن تصل بعض الإصدارات إلى 100 فولت).

- يسمح لتيار يصل إلى 500 مللي أمبير لكل إدخال.

- يتضمن الصمام الثنائي المشبك الداخلي لحماية الجهاز.

- يتميز حماية داخلية لنظام الإرجاع ، مع دبوس متاح لاستشعار الشحن.

- تكامل مثالي مع متحكمه ولوحات Arduino.

- التوافق مع TTL Logic و 5V CMOS.

- تتوفر رقاقة ULN2003 في حزم 16 دبوسًا و TSSOP و SOIC.

- عادة ، يأتي مع مكونات إضافية مثبتة على وحدة نمطية في السوق لاتصال أسهل.

1. الإدخال 1: يتحكم هذا الدبوس في الإخراج المقابل (الإخراج 1).إذا كان مرتفعًا (5 فولت) ، فسيكون هناك إخراج ؛خلاف ذلك ، لن يكون هناك شيء.

2. المدخلات 2: كما هو مذكور أعلاه ، ولكن يؤثر على الإخراج 2.

3. الإدخال 3: كما هو مذكور أعلاه ، للإخراج 3.

4. المدخلات 4: نفسه للإخراج 4.

5. الإدخال 5: كما هو مذكور أعلاه ، للإخراج 5.

6. الإدخال 6: كما هو مذكور أعلاه ، ولكن للإخراج 6.

7. الإدخال 7: نفسه ، ولكن للإخراج 7.

8. GND: هذا الدبوس 8 هو للتأريض ، ليتم توصيله بمصدر الطاقة.

9. com: يمكن أن يؤدي هذا الدبوس وظائف مختلفة.عادةً ما يتم استخدامه كدسم اختبار لفتح جميع المخرجات.يمكن أيضًا استخدامه للأحمال الاستقرائية.

10. الإخراج 7: يتم التحكم فيه بواسطة الإدخال 7 ، يمكن توصيل أي حمولة من 50 فولت و 500mA.

11. الإخراج 6: كما هو مذكور أعلاه ، ولكن يعتمد على الإدخال 6.

12. الإخراج 5: نفس الشيء ولكنه يتوافق مع الإدخال 5.

13. الإخراج 4: كما هو مذكور أعلاه ، ولكن يتم التحكم فيه عن طريق الإدخال 4.

14. الإخراج 3: نفس الشيء ، ولكنه يتوافق مع الإدخال 3.

15. الإخراج 2: كما هو مذكور أعلاه ، ولكنه يتوافق مع الإدخال 2.

16. الإخراج 1: يتم التحكم فيه بواسطة الإدخال 1 ، ولكن لديه نفس خصائص الآخرين.

تقسم رقاقة ULN2003 بذكاء وظيفتها إلى جزأين رئيسيين: الإدخال والمخرجات.من ناحية ، يستخدم سبعة دبابيس إدخال (in1 إلى in7) لالتقاط إشارات المنطق الواردة.من ناحية أخرى ، تدير سبعة ترانزستورات الإخراج (Out1 إلى 7) حالات تشغيل وإيقاف الأحمال التي يتم توصيلها بها.تتمثل ميزة هذا الإعداد في استجابتها لتغييرات الإشارة: تحافظ الإشارة العالية على الترانزستورات الداخلية في حالة مغلقة ، مما يمنع التيار من التدفق إلى الحمل ، بينما تفتحها إشارة منخفضة ، مما يسمح للتيار بالتدفق بحرية.يتيح هذا الارتباط المباشر بين إشارات دبابيس الإدخال وإجراءات دبابيس الإخراج التحكم الدقيق على الأجهزة المتصلة.

من الناحية الوظيفية ، تم تصميم ULN2003 لقيادة الأحمال المرتفعة للغاية في الجهد أو التيار أو الحث لمونترولون القياسيين للتعامل مباشرة.علاوة على ذلك ، تم تجهيز كل مخرجات من ثنائيات المشبك ، مما يوفر الحماية العكسية وتعزيز استقرار النظام وموثوقيته بشكل كبير.لا يلبي هذا التصميم فقط المتطلبات العالية للتحكم في الأحمال عالية الطاقة ولكن أيضًا يضمن سلامة تكوينات الدائرة المعقدة ، مما يجعله اختيارًا موثوقًا للبيئات الكهربائية الصعبة.

ULN2003 عبارة عن دائرة متكاملة من 16 دبوسًا تدمج سبعة أزواج من ترانزستورات دارلينجتون ، كل منها قادر على قيادة الأحمال حتى 50 فولت و 500 مللي أمبير.نحن مجهزة بسبعة مدخلات ومخرجات مقابلة لأزواج دارلينجتون السبعة هذه.بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يشمل دبوس أرضي ودبوس مشترك.عادة ، يتم تأريض دبوس الأرض مباشرة ، في حين أن استخدام الدبوس الشائع اختياري.والمثير للدهشة أن هذا IC ليس لديه دبوس VCC مخصص.وذلك لأن القوة اللازمة للترانزستورات للعمل مباشرة من دبابيس الإدخال.فيما يلي مثال دائرة بسيط يمكن استخدامه لاختبار تشغيل الدائرة المتكاملة ULN2003.

في هذا الإعداد ، يُعتبر LED هو الحمل ، مع توصيل محطة توصيله الإيجابية بمصدر الطاقة وخط الطرف السلبي من خلال دبوس الإخراج من ULN2003.يتم اختيار هذا التصميم لأنه عندما يرتفع مستوى الجهد عند دبوس الإدخال ، أراضي دبوس الخرج المقابلة ، وبالتالي إغلاق الدائرة وإضاءة LED.علاوة على ذلك ، على الرغم من أن الحد الأقصى للحمل الحالي لكل دبوس الإخراج هو 500 مللي أمبير ، إلا أنه يمكن تحقيق أحمال التيار الأعلى عن طريق موازاة دبابيس الإخراج المتعددة.على سبيل المثال ، يمكن أن تدفع ثلاث دبابيس من الناحية النظرية التيارات إلى 1.5A.على الرغم من أن تأريض دبوس com اختياري ، إلا أنه يمكن استخدامه كمفتاح اختبار ، مما يمكّن جميع دبابيس الإخراج إلى الأرض عند ترتكز دبوس com.

- لقيادة الأحمال عالية الجهد مع الدوائر الرقمية.

- مناسبة لقيادة محركات السائر.

- يمكن أن تدفع LEDs عالية الجودة.

- وحدات محرك التتابع (قادرة على قيادة 7 مرحلات).

- المخازن المؤقتة المنطقية في الإلكترونيات الرقمية.

- يستخدم كمستشعر لمسة لأردوينو.

- LR2003L

- TBD62003APG

- ULN2001

- ULN2001A

- ULN2003A

يتم استخدام وحدة محرك محرك ULN2003 Stepper لقيادة محركات السهول ، ومصابيح LED عالية الجودة ، ووحدات الترحيل.توظف هذا IC أزواج Darlington للإخراج ويمكن أن توفر ما يصل إلى 5 فولت و 500 مللي أمبير.يتم الحصول على الطاقة اللازمة لتشغيل الترانزستورات من مدخلات التحكم ، وبالتالي لا يوجد دبوس VCC على IC.

يتميز ULN2003A بمقاوم قاعدة سعة 2.7 كيلو بايت لكل زوج من دارلينجتون ، مما يتيح التشغيل المباشر مع أجهزة TTL أو 5-V CMOS.يحتوي ULN2004A على مقاوم قاعدة من سلسلة 10.5 كيلو بايت لتسهيل تشغيله المباشر من أجهزة CMOS باستخدام فولتية العرض من 6 إلى 15 فولت.

يحتوي ULN2003A ، وهو مكون شهير لقيادة أحمال الجهد العالي من المنطق ، على مدخلاته التي تصل إلى 30 فولت والمخرجات لما يصل إلى 50 فولت.يمكن أيضًا اعتبار ULN2004 بديلاً.

يمكن اعتبار كل هذه إصدارات مختلفة من نفس الجهاز ، وهي ULN2003A.ULN2003A عبارة عن مجموعة دارلينجتون ذات 7 قنوات منخفضة.ULQ2003A مطابق لـ ULN2003A ولكنه تم تقييمه لدرجات حرارة أعلى (85 درجة مئوية).يحتوي ULN2803 على 8 قنوات بدلاً من 7 ، مما يجعلها مشابهة لـ ULN2003A.

تتمثل الوظيفة الأساسية لـ ULN2003 في تضخيم إشارات التحكم من Arduino حتى يمكن استخدامها لقيادة محرك 28byj-48 السائر.