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8脚uln2001引脚图

来源：

2025-07-24

类别：电路图

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ULN2001达林顿晶体管阵列：引脚解析与应用详解

ULN2001系列集成电路是SGS-Thomson微电子公司（现为意法半导体STMicroelectronics）生产的一款非常流行的七路达林顿晶体管阵列。它以其高电压、大电流的驱动能力和良好的抗干扰性能，在各种工业控制、家用电器和自动化设备中得到了广泛应用。尽管其名称中包含“2001”，但实际上这个系列还包括ULN2002、ULN2003、ULN2004等型号，它们的主要区别在于输入电阻的配置，以适应不同的逻辑电平兼容性。ULN2001通常指的是这个系列中的某个特定型号，但这里我们将以ULN2003为例进行讲解，因为它在实际应用中最为常见和代表性，且ULN2001与其在引脚功能上具有高度相似性，仅输入电阻略有差异。对于8脚的ULN2001，它通常是这个系列中某个精简版本，例如可能只包含部分达林顿对或者采用不同的封装形式。然而，主流和最常用的ULN200X系列芯片通常是16引脚的DIP（双列直插式）或SOP（小外形封装）形式，包含七个独立的达林顿对。如果您特别指明是“8脚ULN2001”，这可能是一个封装上的变体，但其核心功能和达林顿对的原理是共通的。

本文将重点解析ULN200X系列芯片（以ULN2003为例）的引脚功能、内部结构、典型应用以及选择注意事项。

一、ULN200X系列芯片概述

ULN200X系列芯片是一款复合达林顿晶体管阵列，其内部集成了七个独立的达林顿晶体管对。每个达林顿对都由两个晶体管串联组成，以实现极高的电流增益（beta值），从而能够用微小的输入电流驱动较大的负载电流。此外，每个达林顿对的输出端都并联了一个续流二极管，用于在驱动感性负载（如继电器线圈、步进电机等）时，释放感应电动势，保护芯片内部的晶体管不被反向电压击穿。这种设计使得ULN200X系列成为驱动继电器、灯泡、LED显示器、步进电机、蜂鸣器以及其他高电流负载的理想选择。

主要特点：

高压输出： 芯片的集电极开路输出最高可承受50V的电压，足以驱动多种高压负载。
大电流能力： 每个输出通道的集电极最大持续电流可达500mA，峰值电流可达600mA。整个芯片的总接地引脚最大电流可达2.5A。
内置续流二极管： 每个输出都带有一个公共阴极的钳位二极管，用于感性负载的保护。
TTL/CMOS兼容输入： 不同型号的ULN200X（如ULN2001、ULN2003、ULN2004）通过调整输入电阻来适应不同逻辑电平的微控制器或逻辑电路。ULN2003适用于TTL逻辑电平，而ULN2001和ULN2004则分别针对不同的输入电压范围。
宽温度范围： 适用于工业和商业应用。
单片集成： 七路驱动电路集成在一个芯片中，简化了电路设计和PCB布局。

二、ULN200X系列（以ULN2003为例）引脚图解析

通常情况下，ULN200X系列采用16引脚的DIP或SOP封装。这里我们以ULN2003的16引脚封装为例进行详细说明。如果您特指的“8脚ULN2001”是一个特定的精简封装，其引脚功能原理依然与此处描述的达林顿对功能一致，只是通道数量可能减少。

以下是ULN2003的典型引脚分布及其功能：

引脚1 (IN1) - 引脚7 (IN7)： 这七个引脚是输入端，分别对应七个独立的达林顿晶体管对的基极。当这些引脚接收到高电平信号（对于ULN2003，通常是TTL或CMOS兼容的逻辑高电平，例如大于2.4V）时，对应的达林顿晶体管对就会导通。每个输入引脚内部都串联了一个限流电阻，以确保输入电流在合理范围内，同时兼容各种逻辑电平。这些电阻的大小是ULN2001、ULN2003、ULN2004之间主要区别所在。例如，ULN2003的输入电阻通常是2.7kΩ，适用于5V TTL/CMOS逻辑。
引脚8 (GND)： 这是芯片的公共接地引脚。所有的达林顿晶体管对的发射极都连接到这个引脚。在电路设计中，这个引脚必须可靠地连接到电源的负极或地线。它是所有通过芯片的电流的返回路径，因此其布线应足够粗壮，以避免电压降过大。
引脚9 (COM)： 这是公共续流二极管的阴极引脚。芯片内部的七个达林顿晶体管对的集电极都连接到对应的输出引脚（OUT1-OUT7），而每个集电极与COM引脚之间都反向并联了一个续流二极管。这个COM引脚通常连接到感性负载的电源正极。当驱动感性负载（如继电器、步进电机线圈）时，在关闭驱动信号的瞬间，线圈会产生一个反向的感应电动势。这些续流二极管的作用就是提供一个放电通路，将感应电动势产生的反向电流导回电源，从而保护达林顿晶体管不被高压击穿。如果电路中没有感性负载，或者感性负载的反向电动势由其他方式抑制，那么这个COM引脚可以悬空不接，或者直接接到VCC，但通常建议将其连接到负载的电源正极以提供保护。
引脚10 (OUT7) - 引脚16 (OUT1)： 这七个引脚是输出端，分别对应七个独立的达林顿晶体管对的集电极。这些是开路集电极输出，意味着它们在不导通时处于高阻态，导通时则连接到GND。因此，要驱动负载，通常需要将负载的一端连接到外部电源的正极，另一端连接到这些输出引脚。当对应的输入引脚为高电平时，输出引脚将被拉低（接近GND），从而使负载回路导通，电流流过负载。

简化8脚ULN2001的推测：

如果存在一个8脚的ULN2001封装，考虑到其引脚数量的限制，它很可能是一个具有较少通道数量（例如2-4个通道）的精简版本。其引脚分布可能如下推测（具体仍需查阅对应的数据手册）：

VCC/VDD (电源正极): 芯片工作所需电源。
GND (接地): 芯片公共接地。
INx (输入): 若干个输入引脚，对应不同的达林顿对。
OUTx (输出): 若干个输出引脚，对应不同的达林顿对。
COM (公共续流): 如果存在感性负载保护需求，可能会有一个公共续流二极管引脚。

重要提示： 任何关于特定芯片引脚功能的准确信息都应以**官方数据手册（Datasheet）**为准。不同制造商、不同封装的同一型号芯片，甚至同一制造商在不同生产批次，都可能存在细微差异。

三、ULN200X系列内部结构与工作原理

ULN200X系列芯片的核心是七个独立的达林顿晶体管对。每个达林顿对都是一个复合晶体管，由两个NPN型晶体管串联组成，如下图所示（简化示意）：

   IN (输入)
     |
     R (限流电阻)
     |
     /|
    | B |
    |   |  Q1
    | C |
     |/
      |
      |------------------|>|------------------ COM (公共续流)
      |
     /|
    | B |
    |   |  Q2
    | C |
     |/
      |
      |
      |
     OUT (输出)
      |
      |
      GND (发射极公共接地)

工作原理：

达林顿对（Darlington Pair）：

当输入引脚（IN）接收到高电平信号时，电流流过限流电阻R，进入第一个晶体管Q1的基极。
Q1导通，其集电极电流将作为第二个晶体管Q2的基极电流。
由于Q1和Q2的电流增益 (beta) 是相乘关系，因此整个达林顿对的总电流增益非常高（通常在1000以上）。这意味着即使输入电流很小，也能在输出端控制一个很大的电流。
当输入引脚（IN）为低电平或悬空时，Q1和Q2都截止，输出引脚（OUT）处于高阻态。

续流二极管：

每个达林顿对的集电极（OUT引脚）与COM引脚之间都并联了一个续流二极管。这个二极管是反向连接的，即阳极接COM，阴极接OUT。
当达林顿对导通并驱动感性负载时（例如，继电器线圈得电），电流在线圈中建立。
当达林顿对突然截止（输入信号变为低电平）时，线圈中的电流试图维持，导致线圈两端产生一个与加电时方向相反的高压感应电动势。
如果没有续流二极管，这个高压会直接加到达林顿晶体管的集电极-发射极之间，很容易击穿晶体管。
有了续流二极管，这个反向电动势会通过二极管形成一个回路，将线圈中储存的能量以电流的形式释放，从而保护了达林顿晶体管。电流通过二极管流回电源（如果COM连接到电源正极），或者在二极管和线圈内部耗散，直到能量耗尽。

四、ULN200X系列典型应用电路

ULN200X系列因其驱动能力和保护功能，在多种应用中表现出色。

1. 驱动继电器

这是ULN200X最常见的应用之一。继电器是一种电磁开关，需要一定的电流来驱动其线圈。微控制器等弱电流输出设备无法直接驱动继电器，ULN200X则能很好地充当桥梁。

                   +V_Load (继电器工作电压)
                         |
                       ┌───┐
                       │继电器线圈│
                       └─┬─┘
                         |
                   OUTx (ULN200X输出)
                         |
                   ULN200X INx -------- 微控制器IO口
                         |
                   GND (ULN200X接地)

说明：

将继电器线圈的一端连接到继电器的电源正极（例如12V或24V），另一端连接到ULN200X的某个输出引脚（OUTx）。
将ULN200X的公共接地引脚GND连接到微控制器的地。
将ULN200X的输入引脚INx连接到微控制器的某个GPIO口。
将ULN200X的COM引脚连接到继电器的电源正极（+V_Load），以提供续流保护。

当微控制器输出高电平到INx时，ULN200X的OUTx引脚被拉低，继电器线圈得电，继电器吸合。当微控制器输出低电平或断开时，OUTx高阻态，继电器失电，继电器释放。

2. 驱动LED显示器或LED灯串

ULN200X可以用于驱动共阳极的LED显示器（如七段数码管）或多路LED灯串。

                   +V_LED (LED工作电压)
                         |
                       ┌───┐
                       │   │
                       │LED│ (共阳极)
                       │   │
                       └─┬─┘
                         |
                   R_limit (限流电阻)
                         |
                   OUTx (ULN200X输出)
                         |
                   ULN200X INx -------- 微控制器IO口
                         |
                   GND (ULN200X接地)

说明：

LED灯串或数码管的公共阳极连接到LED的工作电源正极。
每个LED（或数码管段）的阴极通过一个限流电阻R_limit连接到ULN200X的某个输出引脚（OUTx）。限流电阻用于保护LED，防止过流。
ULN200X的GND连接到微控制器的地。
ULN200X的INx连接到微控制器的GPIO口。
在这种应用中，由于LED是阻性负载，COM引脚可以悬空或接地，但通常也建议连接到电源正极，以防万一。

当微控制器输出高电平到INx时，ULN200X的OUTx引脚被拉低，LED点亮。

3. 驱动步进电机

ULN200X系列常用于驱动小型步进电机，特别是四相步进电机。由于步进电机内部有多个线圈，且其本质是感性负载，ULN200X的多个通道和内置续流二极管非常适合此应用。

                   +V_Motor (步进电机工作电压)
                         |
                  ┌───────┴───────┐
                  │               │
                  │   步进电机线圈A  │   步进电机线圈B
                  │               │
                  └───────┬───────┘
                          |
                  OUT1 (ULN200X输出) OUT2 (ULN200X输出) ...
                          |
                  ULN200X IN1 ------- 微控制器GPIO1
                  ULN200X IN2 ------- 微控制器GPIO2
                          |
                  GND (ULN200X接地)
                  COM (ULN200X) ---- +V_Motor

说明：

步进电机的线圈通常有一端连接到电机的公共端（通常是电源正极）。
线圈的另一端连接到ULN200X的不同输出引脚（OUTx）。
COM引脚连接到电机的工作电源正极（+V_Motor）以提供续流保护。
微控制器通过控制ULN200X的输入引脚INx来按照步进电机的驱动时序进行高低电平切换，从而控制不同线圈的通断，实现步进电机的转动。

4. 驱动蜂鸣器或小型直流电机

类似的，ULN200X也可以用来驱动需要较大电流的蜂鸣器或小型直流电机（非PWM控制）。

                   +V_Load (蜂鸣器/电机工作电压)
                         |
                       ┌───┐
                       │负载│ (蜂鸣器/直流电机)
                       └─┬─┘
                         |
                   OUTx (ULN200X输出)
                         |
                   ULN200X INx -------- 微控制器IO口
                         |
                   GND (ULN200X接地)
                   COM (ULN200X) ---- +V_Load (若负载为感性)

说明：

将负载的一端连接到其工作电源正极，另一端连接到ULN200X的某个输出引脚。
如果是感性负载（如带有线圈的蜂鸣器），COM引脚应连接到负载的电源正极进行保护。

五、ULN200X系列选型与使用注意事项

在选择和使用ULN200X系列芯片时，需要考虑以下几个关键因素：

1. 型号选择

ULN2001、ULN2002、ULN2003、ULN2004的主要区别在于输入电阻。选择合适的型号以匹配您的微控制器或逻辑电路的输出逻辑电平至关重要。

ULN2001: 输入电阻通常为10.5kΩ，适用于CMOS逻辑电路，工作电压较高。
ULN2002: 输入电阻通常为2.7kΩ，适用于14-25V PMOS逻辑。
ULN2003: 最常用型号。 输入电阻通常为2.7kΩ，适用于TTL和5V CMOS逻辑电路。其输入阈值通常在0.7V（低）和2.4V（高）之间，与标准的TTL电平兼容。
ULN2004: 输入电阻通常为1.05kΩ，适用于6-15V CMOS逻辑电路。

简而言之，如果您使用的是5V的单片机（如Arduino、STM32等），通常选择ULN2003是最稳妥的选择。

2. 电气参数考虑

输出电压 (VCE(max))： 确保负载的工作电压不超过芯片的额定输出电压（通常为50V）。
输出电流 (IC(max))： 单个输出通道的电流不能超过500mA，整个芯片的总接地电流不能超过2.5A。如果单个负载电流较大，或多个负载同时导通，需要仔细核算总电流，避免过载。
功耗： 尽管ULN200X的功耗相对较低，但在驱动大电流负载时，芯片会发热。如果多个通道长时间工作在大电流状态，可能需要考虑散热问题，如使用散热片或增大PCB铜箔面积来辅助散热。芯片的最大功耗通常为2.25W。
输入电压/电流： 确保微控制器的GPIO输出电压和拉电流能力与ULN200X的输入要求匹配。ULN200X的输入电流通常在毫安级别。

3. 接地与布线

GND引脚： ULN200X的GND引脚（引脚8）是所有输出电流的返回路径，因此必须将其可靠、低阻抗地连接到电源地。布线时应尽量粗短，避免长而细的走线，以减少接地电阻和压降。
COM引脚： 在驱动感性负载时，COM引脚（引脚9）必须连接到负载电源的正极。这是提供续流保护的关键。如果连接不正确或不连接，感性负载的反向电动势可能会损坏芯片。
电源去耦： 虽然ULN200X本身对电源纹波不敏感，但在一些高频开关应用中，在电源引脚附近放置一个小的陶瓷电容（例如0.1uF）可以进一步稳定电源。

4. 驱动感性负载

重要性： 对于继电器、电机、蜂鸣器等所有带有线圈的感性负载，COM引脚的正确连接至关重要。
续流二极管选择： ULN200X内置的续流二极管通常足以应对一般感性负载。但如果负载的感应电动势特别高或需要更快的能量释放，外部并联一个更大的肖特基二极管可以提供额外保护。

5. 并联使用

增加电流能力： 如果单个输出通道的500mA电流不足以驱动特定负载，可以将两个或更多个达林顿对的输入和输出引脚并联起来使用，以增加驱动电流。例如，将IN1、IN2连接到同一输入信号，OUT1、OUT2连接到同一负载，则理论上可以驱动1A的负载。
注意事项： 并联使用时，需要确保各通道的输入信号同步，且所有并联的GND都可靠连接。