摘要：ULN2000、ULN2800是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A电路是美国Texas Instruments公司和Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列电路，文中介绍了它的电路构成、特征参数及典型应用。
关键词：达林顿晶体管阵列 驱动电路 ULN2003 ULN2000系列 ULN2800系列
1 概述
功率电子电路大多要求具有大电流输出能力，
以便于驱动各种类型的负载。功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成部分。
在大型仪器仪表系统中，经常要用到伺服电机、步进电机、各种电磁阀、泵等驱动电压高且功率较大的器件。ULN2000、ULN2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品就属于这类可控大功率器件，由于这类器件功能强、应用范围语广。因此，许多公司都生产高压大电流达林顿晶体管阵列产品，从而形成了各种系列产品，ULN2000、ULN2800系列就是美国Texas Instruments公司、美国Sprague公司开发的高压大电流达林顿晶体管阵列产品。它们的系列型号分类如表1所列，生产2000、2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品的公司与型号对照表如表2所列。在上述系列产品中，ULN2000系列能够同时驱动7组高压大电流负载，ULN2800系列则能够同时驱动8组高压大电流负载。美国Texas Instruments公司、美国Sprague公司生产的ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。以下介绍该电路的构成、性能特征、电参数以及典型应用。2000、2800高压大电流达林顿晶体管阵列系列中的其它产品的性能特性与应用可参考ULN2003A。
表1 ULN2000、ULN2800系列型号分类表
| 输出电压 | 50V | 50V | 95V | 50V | 50V | 95V |
| 输出电流 | 500mA | 600mA | 500mA | 500mA | 600mA | 500mA |
| 型号 | 型号 | |||||
| 普通PMOS、CMOS输入 | ULN2001A | ULN2011A | ULN2021 | ULN2801A | ULN2811A | ULN2821A |
| 14～25C PMOS输入 | ULN2002A | ULN2012A | ULN2022 | ULN2802A | ULN2812A | ULN2822A |
| 5V TTL、CMOS输入 | ULN2003A | ULN2013A | ULN2023A | ULN2803A | ULN2813A | ULN2823A |
| 6～15V PMOS、CMOS输入 | ULN2004A | ULN2014A | ULN2024A | ULN2804A | ULN2814A | ULN2824A |
| 高输出TTL接口 | ULN2005A | ULN2015A | ULN2025A | ULN2805A | ULN2815A | ULN2825A |
ULN200A电路具有以下特点：
●电流增益高（大于1000）;
●带负载能力强（输出电流大于500mA）;
●温度范围宽（-40～85℃）;
●工作电压高（大于50V）。
ULN2003电路主要用于如下领域：
●伺服电机;
●步进电机;
●电磁阀;
●可控照明灯。
2 管脚排列
ULN2003A电路的管脚排列如图1所示，图2为其原理和引脚功能图，各引出端的功能符号及说明如表3所列。
表2 生产2000、2800系列产品的公司与型号对照表
| 公司 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2800系数 | 2810系列 | 2820系列 |
| TI | ULN2001A | ULN2002A | ULN2003A | ULN2004A | ULN2005A | |||
| Sprague | ULN2001A | ULN2002A | ULN2003A | ULN2004A | ULN2005A | ULN2811～ULN2805 | ULN2811～ULN2815 | ULN2821～ULN2825 |
| Motorola | MC1411 | MC1412 | MC1413 | MC1416 | ||||
| SGS | L201B | L202B | L203 | L204B | L601B～L604B | |||
| 三菱 | M54524P | M54525P | M54523P | N54526P | ||||
| 东菱 | TD62001A | TD6200A | TD62003A | TD62004A | TD62081A～62084A | |||
| 三洋 | LB1231 | LB1232 | LB1233 | LB1234 | ||||
| 电子24研究所 | ULN2003A |
表3 引出端功能符号
| 引出端序号 | 符号 | 功能 | 引出端序号 | 符号 | 同意功能 |
| 1 | 1B | 输入 | 9 | COM | 公共端 |
| 2 | 2B | 输入 | 10 | 7C | 输出 |
| 3 | 3B | 输入 | 11 | 6C | 输出 |
| 4 | 4B | 输入 | 12 | 5C | 输出 |
| 5 | 5B | 输入 | 13 | 4C | 输出 |
| 6 | 6B | 输入 | 14 | 3C | 输出 |
| 7 | 7B | 输入 | 15 | 2C | 输出 |
| 8 | E | 发射极 | 16 | 1C | 输出 |
3 电参数
表4所列为ULN2003A电路的极限参数。
表4 ULN2003A的极限参数
| 项目 | 符号 | 数值 | 单位 |
| 最大输入电压 | Vi(max) | 30 | V |
| 集电极-发射极电压 | Vo(max) | 50 | V |
| 最大基极输入电流 | IB(MAX) | 25 | mA |
| 输出电流 | Io | 500 | mA |
| 贮存温度 | Ts | -65～150 | ℃ |
| 结温 | Tj | 175 | ℃ |
| 引线耐焊接温度 | TD | 300 | ℃ |
表5 ULN2003A的极限参数
| 项目 | 符号 | 数值 | 单位 | |
| 最小 | 最大 | |||
| 集电极-发射极电压 | Vce | 0.5 | 15 | V |
| 输入电压 | Vi | 0.2 | 5 | V |
| 集电极电流 | Imax | 350 | mA | |
| 工作环境温度 | TA | -40 | 85 | ℃ |
表6 ULN2003A主要电特性
| 特性 | 符号 | 条件 （若无其它规定，TA=-40～85℃） | 规范值 | 单位 | ||
| 最小 | 最大 | |||||
| 直流放大倍数 | hEF | VCE=2V,Ic350mA | 1000 | - | ||
| 集电极-发射极饱和电压 | VCE(sat) | IB=500μA,IC=350mA | - | 1.6 | V | |
| 箝位二极管正向电压 | VF | IF=350mA,输入开路 | - | 2.0 | V | |
| 集电极截止电流 | ICEX | VCE=50V | Ii=0mA | - | 50 | μA |
| Vi=6V | - | 500 | μA | |||
| 箝位二极截止电流 | IFEX | VF=50V | TA=25 | - | 50 | μA |
| Vi=85 | - | 100 | μA | |||
| 集电极最大电压 | Vamx | 空载 | 50 | - | V | |
| 集电极最大电流 | Imax | VCE=2V | 500 | - | mA | |
| 开态延迟时间 | ton | VCE=5V,16kHz的方波输入 | -1.0 | μS | ||
| 关态延迟时间 | toff | VCE=5V，16kHz的方波输入 | -1.0 | μS | ||
ULN2003A电路的推荐工作条件如表5所列，表6所列为ULN2003A的主要电特性参数
4 特征曲线
ULN2003A型高压大电流达林顿晶体管阵列电路的输入脉冲占空比、输出的路数与输出电流的关系曲线如图3所示，从图3可以看出，随着输入脉冲的占空比以及输出路数的增加，允许的输出电流随之降低，也就是说：电路的输出路数的增加将导致电路的驱动能力下降。
图4所示为ULN2003A电路输出电流Ic、输出电压VCE和输入电流II三者之间的关系曲线，从图4可以看出，随着输入电流的增加，输出电压随之降低，而随着输出电流的增加，输出电压也随之增加。
5 ULN2003A的典型应用
ULN2003A型高压大电流达林顿晶体管阵列电路的典型应用电路框图如图5所示。可以看出，该电路的应用非常简单。
