ich steh gerade ein wenig auf dem Schlauch. Ein Darlington-Paar des ULN2003 oder ULN2803 kann bis zu 500mA bei maximalen 30V schalten.
Diese Information sehe ich auch im Datenblatt oder auch hier.
Was ich aber nicht sehe ist, was der maximale Gesamtstrom ist der fliessen darf. Oder kann ich tatsächlich 8x500mA (oder 7x500mA beim ULN2003) schalten?
Falls das tatsächlich geht, welche Hitzeentwicklung ist zu erwarten und wie kann man die anhand der geschalteten Spannung und des zu erwartenden Stroms (12V ca. 300mA, also 3.5Watt pro Kanal) abschätzen.
Mario.
Der Maximalwert Ströme pro Ausgang ergibt sich aus der Grafik Figure 14 für SMD-Gehäuse bzw Figure 15. für DIL Gehäuse Seite 10 bzw 11 des Datenblatts http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2003a.pdf . Die Grafiken gelten für 70 (Figure 14) bzw 85 Grad Umgebungstemperatur (Figure 15).
Der Maximalstrom pro Ausgang hängt von der Anzahl der stromführenden Ausgänge, dem Gehäuse, der Umgebungstemperatur und dem Duty-Cycle ab (unter der Annahme daß alle Ausgänge den gleichen Strom bzw Duty-Cycle führen).
Der Maximalstrom kann durch eine niedrigere Umgebungstemperatur und durch einen Kühlkörper erhöht werden.
Ähnliches gilt für den ULN2803 aber auch für den A2983 oder ULN2068 bzw alle mehrfach Leistungshalbleiter, Motortreiber, H-Brücken ecc.
Der ULN2003 kann bis zu 50V schalten. Die Steuerspannung darf nicht höher als 30 V sein.
Diese Information sehe ich auch im Datenblatt
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Was ich aber nicht sehe ist, was der maximale Gesamtstrom ist der fliessen darf. Oder kann ich tatsächlich 8x500mA (oder 7x500mA beim ULN2003) schalten?
Laut dem von Dir verlinkten Datenblatt: Nein.
500 mA sind absoluter "Peak Current", also der maximal in der Spitze auftretende Strom, und der darf dauerhaft nicht mal aus einem einzigen Pin entnommen werden.
Je nachdem, welchen ULN2003 Du hast, darf der Baustein im Betrieb bis höchstens 70°C oder 85°C heiss werden. Und wieviel Strom Du dabei entnehmen darfst, ergibt sich aus dem ULN2003 Datenblatt aus "Figure 14" bzw. "Figure 15".
Dort sind nach Anzahl der geschalteten Pins ("N") und dem "Duty Cycle" bei Pulsweitenmodulation verschiedene Kurven eingezeichnet. Wenn Du für dauerhaft geschaltete Ströme ohne PWM den maximal zulässigen Strom ablesen möchtest, findest Du den ganz rechts im Diagramm bei 100% Duty Cycle.
Für die mit 70°C belastbaren ULN2003 lese ich ab:
Peak Current bei PWM: 500 mA
aus einem Pin bei 100% Duty Cycle: ca. 320 mA
aus sieben Pins gleichzeitig bei 100% Duty Cycle: ca. 70 mA je Pin
Für die mit 85°C belastbaren ULN2003 lese ich ab:
Peak Current bei PWM: 500 mA
aus einem Pin bei 100% Duty Cycle: ca. 450 mA
aus sieben Pins gleichzeitig bei 100% Duty Cycle: ca. 120 mA je Pin
mal ein praktixbericht:
ich hab' led-lampen an ULN2003ern hängen, jeweils vier pro ULN. die lampen laufen mit 12V, verbrauch 2,2W/stk, also 183mA. an der heißesten stell haben die ICs etwa 47 grad. ist mein wohnzimmerlicht und läuft seit etwa einem halben jahr problemlos. natürlich nicht durchgehend und meist nicht alle lampen. für die temperaturmessung eben habe ich aber vorher alle lampen zehn minuten angeschalten. kühlkörperchen hab' ich dazugekauft aber immer noch nicht aufgeklebt.
Wie gesagt ist die Grafik im Datenblatt für das PDIL Gehäuse (N-package) und einer Umgebungstemperatur von 85°C.
Das PDIL Gehäuse hat einen thermischen Widerstand von 67 °C/W, das heißt daß der Chip im inneren bei einer verlustleistung von 1W sich um 67 °C über der Raumtemperatur erwärmt. Maximale temperatur des Chips sind 150 °C. Bei 150 °C Maximaltemeratur und 85 °C Umgebungstemperatur kann das IC also ca 1W Verlustleistung abführen.
Bei 350mA ist die CE-Sättigungsspannung des Ausgangstransistors typisch 1,2V
Das ergibt eine Verlustleistung von 0,42W. Bei 7 eingeschaltenen Ausgängen wären das 7* 0,42W also fast 3W. Da müßte das IC bei -50 Grad betrieben werden damit die Verlustleistung abgeführt werden kann.
Anders gerechnet bei 40 °C Umgebungstemperatur (Sommer im Gehäuse) wären ca 1,64 W Verlustleistung zulässig.
Eisebaer:
jeweils vier pro ULN ... 183mA ... meist nicht alle lampen
Dann bist Du ja gemäß Datenblatt "meist" innerhalb der Spezifikation.
Aus Figure 15 lese ich für N=3 ("nicht alle Lampen") und 100% Duty Cycle einen zulässigen Strom von 220 mA pro Pin ab, das liegt höher als der tatsächlich gezogene Strom.
Und für N=4 ("alle Lampen") und 100% Duty Cycle lese ich ca. 175 mA ab, wo Du mit tatsächlich gezogenen 183 mA nur knapp drüber liegst. Das liegt ja wohl noch im Rahmen der Ablesegenauigkeit von Figure 15.
Und das ist auch ein deutlich anderer Lastfalls als der, den der Thread-Starter nachgefragt hat.
Anders sähe es aus, wenn Du nicht vier sondern "sieben pro ULN" angeschlossen hättest und aus jedem 183mA ziehst, das wäre dann schon eine deutliche Überlastung außerhalb der Datenblatt-Spezifikation.
Eisebaer:
tut mir ja auch leid, was gesagt zu haben, ich möchte mich entschuldigen.
???
Das war doch ein schönes Beispiel zur Anwendung des Datenblatts und wie man die Bausteine entsprechend der Spezifikation einsetzt, wofür entschuldigst Du Dich?
Was mich irritiert ist folgender Satz im Datenblatt:
The collector-current rating of a single Darlington pair is 500 mA. The Darlington pairs can be paralleled for higher current capability.
Das bedeutet doch, das ein Ausgang des ULN 500mA schalten kann und das man z.B. 2 Augänge zusammenschalten kann, um z.B. max. 1A zu schalten, oder 3 Ausgänge um maximal 1,5A zu schalten.
Das muss doch dann der Chip auch als Gesamtstrom abkönnen. Der ULN ist ja eine Stromsenke. Am Ende fliesst also der gesamte geschaltete Strom über das GND-Pin des Chips ab.
Am Beispiel von Eisbaer würden ja, wenn alle 4 Lampen auf 100% laufen in Summe knapp 750 mA fliessen.
In meinem Beispiel geht es auch um das Schalten von LED-Strips. Genauer um 14 Strips mit je 70cm Länge. Bei 4,8W/m komme ich auf auf 4.8W/m*0.7m/12V = 280mA. Könnte also ggf. 3 Strips mit einem ULN schalten?
Mario.
Am Beispiel von Eisbaer würden ja, wenn alle 4 Lampen auf 100% laufen in Summe knapp 750 mA fliessen.
genau, läuft immer mit 100%, PWM hab' ich (noch) nicht realisiert.
ich hatte damals das gleiche problem wie Du, und im mikrocontrollernet hat jeder was anderes berechnet. da hab ich's einfach auf dem steckbrett ausprobiert.
ich komme wie gesagt ja auch auf nur 47 grad, und das ohne kühlung, sollte also mehr möglich sein.
aber wenn Du kein platzproblem hast, nimm doch ein paar ULNs mehr und bleib' auf der sicheren seite wie ich.
ein Beispiel:
Du kannst eine Kiste Bier aufheben; Du kannst aber die Kiste Bier nicht 2 Stunden tragen. 2 Stunden lang kannst Du 4 Flaschen Bier tragen (abgesehen davon daß die Flaschen nicht 2 Stunden lang voll sein werden )
Der Maximalstrom den ein Ausgangstransistor aushält ist 500mA, danach geht er kaputt, weil der Strom zu groß ist. Der 2. Effekt ist daß zwischen Collektor und Emitter des Ausgangstransistor bei einem gewissen Ausgangsstrom eine gewisse Spannung abfällt. Strom mal Spannung ist eine Leistung die den Siliziumchip erwärmt. Die Wärme muß über das Geäuse und die Pins abgeführt werden. Jede Geäusebaufom hat eine gewisse Wärmeableiteigenschaft. Wenn mehr wärme produziert wird als abgeleitet werden kann wird der Siliziumchip zu heiß und geht kaputt.
Statt des ULN2003/2803 kannst Du den ULN2068 nehmen. Der kann laut Datenblatt http://www.ecse.rpi.edu/courses/CStudio/data%20sheets/ULN2068B.pdf bei 50 Grad Umgebungstemperatur an allen 4 Ausgängen gleichzeitig ca 550mA ansteuern. Mit einem Kühlkörper von 27.5°C/W immernoch 750mA.
Danke Uwe für dieses treffende Beispiel. Damit hab ich es glaub ich verstanden
Nachdem ich das Ganze auf einem Breadboard aufgebaut habe, hat sich die Situation zusätzlich entschärft.
Die LED Strips kann ich mit 9V statt mit 12V betreiben, die Helligkeit reicht dann immer noch völlig aus. Damit sinkt der Strombedarf eines 50cm Strips von 170mA auf ca. 50mA.
Ich habe jetzt 8 solcher Strips an einem ULN2803A angeschlossen und das Ding wird noch nicht mal warm. Damit steht dem Projekt zumindest Abwärmetechnisch nichts mehr im Wege.
12V Dauerfeuer habe ich noch nicht getestet, kommt aber vermutlich heute Abend.
