ULN2803(달링턴 트랜지스터)

OPE5685.pdf

uln2803.pdf

  ULN2803에 대해서 얘기해보자.


  그래서 깊게 다룰건 아니고 Darlington TR 의 동작원리에 대해서 알아보고, 거기서 왜 입력 전류가 작아도 되는지,Switching 속도가 왜 빨라지는지 까지 알아보는 걸로 하고 넘어가겠음.


  첫째로, Transistors는 전도성(Transconductance or Transfer)과 배리스터(Varistor: Variable Resistor, 반도체저항소자)의 합성어로 전도성을 가지면서도 저항역할은 한다는 뜻에서 이름이 붙여진 것이다.

  여기서 TR에 대한 기초적인 지식은 알아서 이해하도록 하고, 증폭 작용에 대해서만 알아보자.
  위의 그림과 같이 Base와 Emitter 사이에 전압을 걸어 전류를 흘려주면 Emitter와 Collector사이에 전류가 흐르게 되는데, Base와 Emitter 사이에 흐르는 전류 I_B로 Collector와 Emitter사이에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

   위의 그림은 Base 전류와 Collector전류의 관계를 나타낸 그래프인데,  의 변화량과   의 변화량을 비교해 보면   의 변화량이 300배만큼 크다는 것을 알 수 있는데, 이것이 바로 TR의 전류 증폭작용이다.


 

 

  위에서 본바에 의하면 TR하나의 증폭률은 엄청나지만, 한 개의 TR을 가지고 원하는 증폭률을 가질 수 없는 경우가 생긴다. 따라서 위의 그림과 같이 TR을 2단으로 연결하여 가 상당히 큰 TR로 동작하게 하는데, 이것을 Darlington 접속이라고 한다. Darlington 접속에서는 가 2개의 TR에 의하여 증폭되므로 위의 우측 그림과 같이 은   가 되어 적은  로도  을 흐르게 할 수 있다.

  MCU(AVR)에서 Port에 허용되는 총 전류가 400mA인데 이것으로는 센서를 켜는데 무리가 있다. 센서의 바른 동작을 위해서는 매우 큰 전류를 구동해야 되니까 증폭율이 높은 증폭기가 필요한데 그래서 Darlington TR을 이용한다.
 
 

  우리는 ULN2803를 센서를 켜고 끄는데 이용하는데 센서가 서서히 밝아지고 서서히 어두워지면 좋지않다. 그런데 이 때 Port에서 나오는 신호도 시간을 매우 짧게 놓고 보면 서서히 올라가고 서서히 내려가는데, 여기서 증폭률이 클수록 증폭기의 출력이 빨리 오르고 내린다. (TR 설명에서 봤듯이, 증폭률이 크면 적은 변화율에도 엄청난 변화를 하기 때문이다.) 따라서 증폭률이 클수록 Switching이 매우 빠르다.

그리고 Switching 속도가 왜 빠르냐, 센서가 크고 끌 때 서서히 밝아지고 서서히 어두워지면 좋지않다. Port에서도 나오는 신호도 시간을 매우 짧게 본다면 서서히 올라가고 서서히 내려가는데 여기서 증폭률이 클수록 증폭기의 출력이 빨리 오르고,내린다. 따라서 증폭률이 좋을 수록 Switching이 빠르다는 말이다.