ULN2003A 7 Kanal Darlington Transistör Sürücü Entegresi DIP-16

ULN2003A, mikrodenetleyici ve dijital kontrol devrelerinden gelen düşük akımlı lojik sinyaller ile röle, step motor, DC motor, solenoid, lamba ve LED gibi daha yüksek akım gerektiren yükleri kontrol etmek amacıyla kullanılan 7 kanallı Darlington transistör sürücü entegresidir.

Entegre içerisinde birbirinden bağımsız 7 adet NPN Darlington transistör çifti bulunur. Her kanal open-collector çıkış yapısına sahiptir ve tek kanal için 500mA seviyesine kadar kolektör akımıyla kullanılabilir. 50V'a kadar çıkış gerilimi desteği ve dahili flyback koruma diyotları sayesinde özellikle röle, motor ve solenoid gibi endüktif yüklerin sürülmesinde yaygın olarak tercih edilir.

Teknik Özellikler

• Model: ULN2003A
• Entegre Tipi: Darlington Transistör Sürücü Dizisi
• Kanal Sayısı: 7
• Transistör Yapısı: NPN Darlington Çifti
• Çıkış Yapısı: Open Collector
• Maksimum Çıkış Gerilimi: 50V
• Tek Kanal Kolektör Akımı: Maksimum 500mA
• Toplam Emitter Akımı Mutlak Maksimum Değeri: 2.5A
• Dahili Flyback / Clamp Diyotları: Var
• Dahili Giriş Direnci: 2.7kΩ
• TTL ve 5V CMOS Lojik ile Uyumlu
• Kanallar Paralel Bağlanabilir
• Kılıf Tipi: DIP-16 / PDIP-16
• Montaj Tipi: THT
• Pin Sayısı: 16

ULN2003A 7 Kanal Röle Sürme Bağlantısı

Görselde ULN2003A'nın 7 bağımsız giriş kanalının 7 ayrı röleyi kontrol etmek için kullanılması gösterilmektedir. Kontrol girişlerinden birine HIGH lojik seviyesi uygulandığında ilgili Darlington transistör çifti iletime geçer ve çıkış terminalini GND yönünde çeker.

Röle bobininin diğer tarafı pozitif besleme hattına bağlı olduğundan transistörün iletime geçmesiyle röle bobininden akım geçer ve röle aktif olur.

Pin Dizilimi

ULN2003A DIP-16 kılıfta toplam 16 pine sahiptir. Entegre üstten görünümde ve çentik yukarı bakacak şekilde tutulduğunda pin bağlantıları aşağıdaki gibidir:

• Pin 1 – IN1: Kanal 1 giriş
• Pin 2 – IN2: Kanal 2 giriş
• Pin 3 – IN3: Kanal 3 giriş
• Pin 4 – IN4: Kanal 4 giriş
• Pin 5 – IN5: Kanal 5 giriş
• Pin 6 – IN6: Kanal 6 giriş
• Pin 7 – IN7: Kanal 7 giriş
• Pin 8 – GND / E: Tüm Darlington çiftlerinin ortak emitter bağlantısı
• Pin 9 – COM: Dahili flyback diyotlarının ortak katot bağlantısı
• Pin 10 – OUT7: Kanal 7 open-collector çıkış
• Pin 11 – OUT6: Kanal 6 open-collector çıkış
• Pin 12 – OUT5: Kanal 5 open-collector çıkış
• Pin 13 – OUT4: Kanal 4 open-collector çıkış
• Pin 14 – OUT3: Kanal 3 open-collector çıkış
• Pin 15 – OUT2: Kanal 2 open-collector çıkış
• Pin 16 – OUT1: Kanal 1 open-collector çıkış

Bağlantı ve Çalışma Prensibi

ULN2003A'nın her giriş terminali dahili 2.7kΩ direnç üzerinden bir NPN Darlington transistör çiftini kontrol eder. Girişe uygun HIGH lojik seviyesi uygulandığında ilgili çıkış transistörü iletime geçer.

Çıkışlar open-collector yapıdadır. Bu nedenle ULN2003A çıkışa pozitif gerilim vermez; bağlı yükün akımını GND yönüne çekerek çalışır.

Örneğin bir röle sürülecekse röle bobininin bir ucu pozitif beslemeye, diğer ucu ULN2003A çıkışına bağlanır. İlgili giriş HIGH olduğunda çıkış GND yönünde iletime geçer ve röle bobini enerjilenir.

Open Collector Çıkış Yapısı

ULN2003A'nın çıkışları klasik lojik çıkışlar gibi HIGH ve LOW gerilim üretmez. Çıkış transistörleri yalnızca aktif olduklarında çıkışı GND yönünde çeker.

Bu yapı sayesinde mikrodenetleyici 5V ile çalışırken röle veya başka bir yük 12V, 24V veya farklı uygun bir DC gerilimle beslenebilir. Yük besleme gerilimi ULN2003A'nın maksimum 50V çıkış gerilimi sınırını aşmamalıdır.

Dahili Flyback Diyotları

ULN2003A'nın her kanalında röle, solenoid ve motor gibi endüktif yüklerden kaynaklanan ters gerilim darbelerini bastırmaya yardımcı olan dahili clamp diyotu bulunur.

Bu diyotların katot uçları Pin 9 COM terminalinde ortak olarak birleştirilmiştir. Endüktif yük sürülürken COM terminali yüklerin pozitif besleme hattına bağlanmalıdır.

Örneğin 12V röleler sürülüyorsa Pin 9 COM terminali rölelerin +12V besleme hattına bağlanır. Bu bağlantı sayesinde röle bobini kapatıldığında meydana gelen ters EMF dahili koruma diyodu üzerinden sınırlandırılabilir.

COM Pini Besleme Pini Değildir

ULN2003A'nın Pin 9 COM terminali entegrenin normal çalışma besleme girişi değildir. ULN2003A'nın klasik entegrelerde olduğu gibi ayrı bir VCC besleme pini bulunmaz.

Pin 8 ortak emitter olarak GND'ye bağlanır. Pin 9 COM ise yalnızca dahili koruma diyotlarının ortak bağlantısıdır ve endüktif yüklerde genellikle yükün pozitif beslemesine bağlanır.

7 Bağımsız Kanal

ULN2003A içerisinde 7 bağımsız sürücü kanalı bulunur. Her giriş kendi karşısındaki çıkış kanalını kontrol eder. Bu sayede tek bir DIP-16 entegre ile 7 farklı yük bağımsız olarak kontrol edilebilir.

Bu özellik çoklu röle kartları, otomasyon sistemleri, gösterge uygulamaları ve step motor sürücü devrelerinde önemli ölçüde devre alanı tasarrufu sağlar.

500mA Kanal Akımı

ULN2003A'da tek bir Darlington çıkışı maksimum 500mA kolektör akımı sınıfındadır. Ancak bu değer tüm 7 kanalın aynı anda ayrı ayrı 500mA taşıyabileceği anlamına gelmez.

Birden fazla kanal aynı anda kullanıldığında entegre içerisindeki toplam güç kaybı ve paket sıcaklığı artar. Bu nedenle sürekli çalışma akımı belirlenirken aktif kanal sayısı, duty cycle, ortam sıcaklığı ve Darlington transistörlerin doygunluk gerilimi dikkate alınmalıdır.

Darlington Yapısı ve Gerilim Düşümü

ULN2003A içerisinde her kanalda iki transistörün Darlington bağlantısı kullanılır. Bu yapı yüksek akım kazancı sağlarken çıkış transistörü üzerinde standart tek transistöre göre daha yüksek doygunluk gerilimi meydana getirir.

Texas Instruments datasheet'inde kolektör-emitter doygunluk gerilimi çalışma akımına bağlı olarak yaklaşık 0.9V ile 1.6V arasında belirtilmektedir.

Çıkıştaki yaklaşık güç kaybı aşağıdaki ilişki ile değerlendirilebilir:

P ≈ VCE(sat) × IC

Yük akımı ve aynı anda kullanılan kanal sayısı arttıkça entegrede oluşan toplam ısı da artar.

TTL ve CMOS Kontrolü

ULN2003A içerisinde her kanal için 2.7kΩ giriş direnci bulunduğundan özellikle TTL ve 5V CMOS lojik devreleri ile doğrudan kontrol için tasarlanmıştır.

Arduino gibi 5V lojik kullanan mikrodenetleyicilerin dijital çıkışları ile kolaylıkla kullanılabilir. 3.3V lojik seviyelerinde de birçok düşük ve orta akımlı uygulamada kullanılabilse de güvenilir sürme için yük akımı ve gerekli giriş gerilimi datasheet değerlerine göre kontrol edilmelidir.

Arduino ile Kullanım

Arduino'nun dijital çıkışlarından biri ULN2003A'nın ilgili IN terminaline bağlanabilir. Arduino ve ULN2003A'nın GND hatları ortaklanır. Röle, solenoid veya motor gibi yük ULN2003A çıkışı ile harici pozitif besleme arasında bağlanır.

Arduino çıkışı HIGH olduğunda ilgili Darlington çifti açılır ve yük çalışır. Arduino çıkışı LOW olduğunda transistör kapanır ve yük devre dışı kalır.

Röle Sürücü Olarak Kullanım

ULN2003A'nın en yaygın kullanım alanlarından biri çoklu röle sürme devreleridir. Tek bir entegre ile 7 bağımsız röle kontrol edilebilir ve dahili flyback diyotları sayesinde her röle için ayrı koruma diyodu kullanma ihtiyacı birçok uygulamada ortadan kalkar.

Röle bobininin çalışma gerilimi mikrodenetleyicinin çalışma geriliminden farklı olabilir. Örneğin 5V Arduino ile 12V veya 24V röleler uygun bağlantı koşullarında kontrol edilebilir.

Step Motor Sürücü Uygulamaları

ULN2003A, özellikle 28BYJ-48 gibi unipolar step motorların sürülmesinde yaygın olarak kullanılır. Step motorun bobinleri ULN2003A'nın çıkış kanallarına bağlanır ve mikrodenetleyici tarafından belirli bir sıra ile girişlerin aktif edilmesiyle motor adım adım hareket ettirilebilir.

Motorun bobin akımı ve besleme gerilimi ULN2003A'nın elektriksel ve termal sınırları içerisinde olmalıdır.

Kanalların Paralel Kullanımı

ULN2003A'nın Darlington çıkışları daha yüksek akım gerektiren bazı uygulamalarda paralel bağlanabilir. Paralel kullanımda hem ilgili girişlerin hem de çıkışların birlikte bağlanması gerekir.

Bununla birlikte paralel bağlama toplam paket güç kaybı ve termal sınırları ortadan kaldırmaz. Yüksek sürekli akım gerektiren uygulamalarda MOSFET tabanlı sürücüler daha uygun olabilir.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Pin 1 – 7 giriş kanallarıdır
• Pin 8 ortak emitter / GND bağlantısıdır
• Pin 9 COM dahili flyback diyotlarının ortak katot terminalidir
• Pin 10 – 16 çıkış kanallarıdır
• Çıkışlar open-collector yapıdadır ve akımı GND yönüne çeker
• Maksimum çıkış gerilimi 50V'tur
• Tek kanal akım sınıfı maksimum 500mA'dır
• 7 kanalın tamamında aynı anda 500mA kullanımı doğrudan kabul edilmemelidir
• Birden fazla kanal aktifken toplam paket güç kaybı ve sıcaklık dikkate alınmalıdır
• Endüktif yüklerde Pin 9 COM yükün pozitif beslemesine bağlanmalıdır
• COM terminali normal VCC besleme pini olarak değerlendirilmemelidir
• Mikrodenetleyici ile ULN2003A arasında ortak GND bağlantısı bulunmalıdır
• Çok yüksek akımlı yüklerde uygun MOSFET veya farklı güç sürücüleri tercih edilmelidir

Kullanım Alanları

• Röle sürücü devreleri
• 7 kanallı röle kontrol sistemleri
• Unipolar step motor sürücüleri
• 28BYJ-48 step motor uygulamaları
• DC motor kontrolü
• Solenoid ve elektromıknatıs sürme
• Lamba sürücü devreleri
• LED ve gösterge sürücüleri
• Arduino projeleri
• STM32 ve mikrodenetleyici uygulamaları
• Endüstriyel otomasyon sistemleri
• Robotik projeleri
• Akıllı ev ve kontrol sistemleri
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Paket İçeriği

• 1 Adet ULN2003A 7 Kanal Darlington Transistör Sürücü Entegresi DIP-16