การทำความเข้าใจคุณสมบัติที่สำคัญและการใช้งานของ ULN2003
ULN2003 เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและมีกระแสไฟฟ้าสูงมันมีแรงดันไฟฟ้าสูง, อัตราขยายสูง, ช่วงอุณหภูมิที่กว้างและความสามารถในการโหลดที่แข็งแกร่งดังนั้นจึงเหมาะสำหรับระบบต่าง ๆ ที่ต้องใช้ไดรฟ์พลังงานสูงบทความนี้จะแนะนำข้อมูลที่เกี่ยวข้องของ ULN2003 รวมถึงลักษณะพินและฟังก์ชั่นหลักการทำงานฟังก์ชั่นและแอปพลิเคชันเริ่มกันเถอะแคตตาล็อก
ภาพรวม ULN2003
ULN2003 เป็นไดรเวอร์แรงดันสูงและปัจจุบันที่ใช้กันทั่วไปในวงจรต่าง ๆ สำหรับการควบคุมล็อคอิเล็กทรอนิกส์, มอเตอร์ไดรฟ์, สเต็ปมอเตอร์ไดรฟ์, การแปลงจอแสดงผล LED, อุปกรณ์สมาร์ทโฮมและโอกาสอื่น ๆต้องควบคุมประกอบด้วยทรานซิสเตอร์คอมโพสิต Silicon NPN เจ็ดตัวโดยมีทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแต่ละคู่เชื่อมต่อกันในซีรีส์ด้วยตัวต้านทานฐาน 2.7Kที่แรงดันไฟฟ้า 5V สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับวงจร TTL และ CMOS ดังนั้นจึงสามารถประมวลผลข้อมูลโดยตรงที่ต้องการบัฟเฟอร์ตรรกะมาตรฐานดังนั้น ULN2003 สามารถควบคุมอุปกรณ์หลายเครื่องพร้อมกันได้มันมีข้อดีของความน่าเชื่อถือสูงอินเทอร์เฟซที่สะดวก ฯลฯ และง่ายต่อการรวมเข้ากับวงจรต่างๆ
ทางเลือกและเทียบเท่า
- LR2003L
• ULN2001
- ULN2001A
- ULN2003A
ลักษณะของ ULN2003 คืออะไร?
ULN2003 มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
•กระแสการนอนหลับตื้น: เมื่อเอาต์พุตต่ำกระแสการนอนหลับของ ULN2003 ต่ำมากซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและการสร้างความร้อน
•แพ็คเกจ DIP: ULN2003 ใช้แพคเกจแบบอินไลน์คู่เพื่อให้ง่ายต่อการแทรกเข้าไปในแผงวงจรและการบัดกรีง่าย
•เอาต์พุตที่ตั้งโปรแกรมได้เจ็ดรายการ: ULN2003 มีหมุดเอาท์พุทเจ็ดตัวซึ่งแต่ละอันสามารถควบคุมได้อย่างอิสระทำให้เหมาะสำหรับการขับขี่มอเตอร์หรือรีเลย์หลายตัว
•ความเข้ากันได้ระดับอินพุตและการควบคุม: พินอินพุตของ ULN2003 ใช้การควบคุมระดับ TTL และ CMOS ซึ่งเข้ากันได้อย่างเต็มที่กับระดับตรรกะทั่วไปดังนั้นจึงสะดวกมากที่จะรวมเข้ากับวงจรดิจิตอลอื่น ๆ
• DuPont Diode ฟรีในตัว: คู่ดาร์ลิงตันแต่ละคู่มีไดโอด Dupont ฟรีในตัวเพื่อป้องกันส่วนประกอบการสลับจากความเสียหายของแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของชิป
•กระแสไฟฟ้าสูงและแรงดันสูง: เอาต์พุตของ ULN2003 สามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าสูงได้กระแสสูงสุดที่ทนทานต่อมันคือ 500mA และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ทนได้คือ 50V ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการควบคุมมอเตอร์และรีเลย์พลังงานสูง
PIN Diagram และฟังก์ชั่นของ ULN2003
พิน 1: พินนี้เป็นเทอร์มินัลอินพุตพัลส์ของ CPU และพอร์ตสอดคล้องกับเทอร์มินัลเอาต์พุตสัญญาณ
พิน 2 ถึง 7: พินนี้เป็นขั้วอินพุต CPU พัลส์
พิน 8: พินนี้มีสายดิน
พิน 9: พินนี้เป็นแคโทดทั่วไปของไดโอดอิสระภายในทั้งเจ็ดขั้วบวกของแต่ละไดโอดเชื่อมต่อกับตัวสะสมของแต่ละหลอดดาร์ลิงตันเมื่อใช้สำหรับโหลดอุปนัยพินนี้ควรเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟโหลดเพื่อให้ได้อิสระหากพินนี้เชื่อมต่อกับพื้นดินจริง ๆ แล้วมันเทียบเท่ากับนักสะสมของหลอด Darlington ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับพื้น
พิน 10 ถึง 16: พินเหล่านี้เป็นเทอร์มินัลเอาท์พุทสัญญาณพัลส์ซึ่งสอดคล้องกับพิน 7, พิน 6, พิน 5, พิน 4, พิน 3, พิน 2 และพิน 1 สัญญาณอินพุตสัญญาณตามลำดับ
หลักการทำงานและฟังก์ชั่นของ ULN2003
ULN2003 ประกอบด้วยสองส่วนหลักด้านอินพุตและด้านเอาต์พุตอินพุตรวมถึงหมุดอินพุตเจ็ดตัว (In1 ถึง In7) ซึ่งใช้เพื่อรับสัญญาณลอจิกจากแหล่งภายนอกในขณะที่เอาต์พุตมีพอร์ตเอาต์พุตท่อสลับเจ็ด (Out1 ถึง out7) ซึ่งรับผิดชอบในการควบคุมสถานะการสลับของวงจรโหลด.
หลักการทำงานของ ULN2003 มีดังนี้: เมื่อสัญญาณอินพุตอยู่ในระดับสูงหลอดสวิตช์ที่สอดคล้องกันภายในชิปจะอยู่ในสถานะปิดและวงจรโหลดไม่สามารถขับเคลื่อนด้วยกระแสในเวลานี้;เมื่อสัญญาณอินพุตอยู่ในระดับต่ำหลอดสวิตช์จะเปิดอยู่ดังนั้นจึงช่วยให้กระแสไฟฟ้าขับเคลื่อนวงจรโหลดดังนั้นโดยการเปลี่ยนสถานะระดับของเทอร์มินัลอินพุตเราสามารถบรรลุการควบคุมการสลับของพินที่สอดคล้องกันของเทอร์มินัลเอาต์พุต
ฟังก์ชั่นหลักของ ULN2003 คือการขับเคลื่อนแรงดันไฟฟ้าสูงกระแสสูงและโหลดเหนี่ยวนำสูงเนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร์ธรรมดาไม่สามารถควบคุมโหลดเหล่านี้ได้โดยตรง ULN2003 จึงจำเป็นสำหรับการขับขี่และควบคุมนอกจากนี้ชิปยังติดตั้งไดโอดการปราบปรามภายในเพื่อให้การป้องกันแบบย้อนกลับที่พอร์ตเอาต์พุตทำให้ระบบทั้งหมดมีความเสถียรและเชื่อถือได้มากขึ้น
ไดอะแกรมวงจรไดรฟ์ ULN2003
ULN2003 เป็นวงจรรวมที่มี 16 พินมันรวมทรานซิสเตอร์ของดาร์ลิงตันเจ็ดคู่แต่ละคู่ที่มีความสามารถในการขับขี่โหลดสูงถึง 50V และ 500mAสำหรับคู่ทั้งเจ็ดของดาร์ลิงตันเราได้จัดเตรียมหมุดอินพุตและเอาต์พุตเจ็ดตัวที่สอดคล้องกันนอกจากนี้ยังมีหมุดพื้นดินและพินวัตถุประสงค์ทั่วไปโดยทั่วไปแล้วพินกราวด์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับพื้นดินในขณะที่การใช้พินทั่วไปเป็นตัวเลือกน่าแปลกที่ IC นี้ไม่มีพิน VCC เฉพาะนี่เป็นเพราะพลังงานที่จำเป็นสำหรับทรานซิสเตอร์ในการทำงานจะถูกดึงโดยตรงจากพินอินพุตด้านล่างเป็นตัวอย่างวงจรง่าย ๆ ที่สามารถใช้ในการทดสอบการทำงานของวงจรรวม ULN2003
ในวงจรเราคิดว่า LED เป็นโหลดและหมุดตรรกะใช้เพื่อเชื่อมต่อกับวงจรดิจิตอลหรือไมโครคอนโทรลเลอร์เช่น Arduinoโปรดทราบว่าพินบวกของ LED ควรเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวกและพินเชิงลบควรเชื่อมต่อกับพินเอาต์พุตของ ICนี่เป็นเพราะเมื่อระดับพินอินพุตของ IC สูงขึ้นพินเอาต์พุตที่สอดคล้องกันจะไปที่พื้นดังนั้นเมื่อขั้วลบของ LED เชื่อมต่อกับกราวด์วงจรจะถูกปิดเพื่อให้ไฟ LED เป็นแสงปล่อยกระแสโหลดสูงสุดที่เชื่อมต่อกับขาเอาต์พุตแต่ละอันคือ 500mA และแรงดันไฟฟ้าคือ 50Vอย่างไรก็ตามหากคุณต้องการขับโหลดกระแสที่สูงขึ้นคุณสามารถทำได้โดยเชื่อมต่อพินเอาท์พุทสองตัวขึ้นไปในแบบขนานตัวอย่างเช่นหากคุณเชื่อมต่อสามพินในแบบคู่ขนานคุณสามารถขับรถประมาณ 1.5APIN COM ใช้เพื่อเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านสวิตช์การเชื่อมต่อนี้เป็นทางเลือกสามารถใช้เป็นสวิตช์ทดสอบได้เช่นเมื่อหมุดนี้เชื่อมต่อกับพื้นดินพินเอาท์พุททั้งหมดจะเชื่อมต่อกับพื้น
ULN2003 ใช้ที่ไหน?
ในการใช้งานจริง ULN2003 มักจะใช้ในการขับเคลื่อนโหลดอุปนัยเช่นมอเตอร์สเต็ปเปอร์รีเลย์และวาล์วโซลินอยด์เนื่องจากโหลดเหล่านี้มักจะต้องใช้กระแสที่ใหญ่ขึ้นและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในการขับขี่ ULN2003 มีความสามารถในการขับขี่ที่เพียงพอในขณะที่มีการใช้พลังงานน้อยลงและความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการขับขี่โหลดเหล่านี้
นอกเหนือจากฟังก์ชั่นการขับขี่ขั้นพื้นฐาน ULN2003 ยังสามารถตระหนักถึงฟังก์ชั่นการควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยใช้ตัวต้านทานภายนอกตัวเก็บประจุและส่วนประกอบอื่น ๆตัวอย่างเช่นเราสามารถใช้ตัวต้านทานภายนอกเพื่อปรับขนาดของกระแสเอาต์พุตหรือผ่านตัวเก็บประจุภายนอกเพื่อรับรู้ de-jitter และฟังก์ชั่นอื่น ๆการตระหนักถึงฟังก์ชั่นการควบคุมเหล่านี้ไม่เพียง แต่ขยายขอบเขตของการใช้งานของ ULN2003 แต่ยังช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของการใช้งาน
ในกระบวนการออกแบบและการผลิตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ULN2003 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมันสามารถใช้ในวงจรควบคุมต่าง ๆ วงจรขับเคลื่อนวงจรป้องกันและโอกาสอื่น ๆ ให้การรับประกันที่สำคัญสำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในเวลาเดียวกันเนื่องจาก ULN2003 มีขนาดเล็กลงและใช้พลังงานต่ำกว่าจึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็กและการใช้พลังงานต่ำ
วิธีใช้ ULN2003 เพื่อขับมอเตอร์ Stepper?
ก่อนอื่นเราจำเป็นต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์สเต็ปเปอร์กับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมและตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่วงแรงดันไฟฟ้าของ ULN2003 เป็นไปตามข้อกำหนดของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ต่อไปเราเชื่อมต่อพินเอาท์พุทของ ULN2003 กับการควบคุมของมอเตอร์สเต็ปโดยทั่วไปแล้ว Stepper Motors มีสี่สายควบคุม (a, a ', b, b') ที่สอดคล้องกับสองเฟสเราเชื่อมต่อแต่ละเอาต์พุตทั้งสี่ (Out1 ถึง Out4) ของ ULN2003 กับสายควบคุมสี่สายของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ต่อจากนั้นเราเชื่อมต่อสัญญาณควบคุม (เช่นจากไมโครคอนโทรลเลอร์) กับอินพุตของ ULN2003เมื่อสัญญาณอินพุตสูงพินเอาท์พุท ULN2003 ที่สอดคล้องกันจะถูกดึงต่ำซึ่งจะทำให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์หมุนจากนั้นเราต้องเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์โดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์สเต็ป (เฟสเดี่ยวสองเฟสสี่เฟส ฯลฯ ) เราจำเป็นต้องกำหนดลำดับขั้นตอนที่ถูกต้องและสัญญาณควบคุมในที่สุดเราเรียกใช้โปรแกรมและทดสอบการเคลื่อนไหวของมอเตอร์สเต็ปตามต้องการเราสามารถปรับลำดับขั้นตอนและความเร็วของมอเตอร์สเต็ปเปอร์เพื่อให้แน่ใจว่ามันทำงานตามที่คาดไว้
คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]
1. อะไรแทนที่ ULN2003 MOSFET?
เรามี MOSFET เทียบเท่ากับ ULN2003 ที่เรียกว่า TPL7407LA
2. ULN2003 ใช้ทำอะไร?
ULN2003 IC เป็นหนึ่งในเครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุด ICIC นี้มีประโยชน์เมื่อเราต้องการขับเคลื่อนการโหลดกระแสสูงโดยใช้วงจรลอจิกแบบดิจิตอลเช่น op-maps, ตัวจับเวลา, ประตู, Arduino, PIC, ARM ฯลฯ
3. ชิป ULN2003 คืออะไร?
ULN2003 โมดูลไดรเวอร์เป็นไดรเวอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์ขนาดเล็กและใช้งานง่ายมันใช้ชิปไดรเวอร์ ULN2003 เพื่อขยายสัญญาณควบคุมจาก Arduinoตัวเลือกที่มีน้ำหนักเบาและราคาถูกมากนี้ใช้ในการเรียกใช้และควบคุมมอเตอร์สเต็ปเปอร์แอปพลิเคชันขนาดเล็ก
4. ทำไมเราถึงใช้ ULN2803?
วงจรรวม ULN2803 ใช้เป็นส่วนต่อประสานพลังงานสำหรับวงจรที่มีเทคโนโลยี CMOS และ TTLบูรณาการนี้มีทรานซิสเตอร์ NPN 8 ตัวในการกำหนดค่าดาร์ลิงตันพร้อมไดโอดป้องกันเพื่อควบคุมมอเตอร์โหลดอุปนัยรีเลย์และอื่น ๆ
5. ความแตกต่างระหว่าง ULN2002 และ ULN2003 แตกต่างกันอย่างไร
ULN2002A ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับใช้กับอุปกรณ์ PMOS 14 ถึง 25-Vอินพุตแต่ละตัวของอุปกรณ์นี้มีไดโอด Zener และตัวต้านทานในซีรีย์เพื่อควบคุมกระแสอินพุตให้อยู่ในขีด จำกัด ที่ปลอดภัยULN2003A มีตัวต้านทานฐาน 2.7-kΩสำหรับคู่ดาร์ลิงตันแต่ละคู่สำหรับการทำงานโดยตรงกับอุปกรณ์ TTL หรือ 5-V CMOS