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Descripción
¿Qué es el Array Darlington ULN2003AN?
El ULN2003AN es un circuito integrado de alta tensión y alta corriente que integra siete pares Darlington NPN en un único encapsulado PDIP de 16 pines. Un par Darlington combina dos transistores bipolares en cascada para lograr una ganancia de corriente (hFE) extremadamente alta, lo que permite que una señal lógica de bajo nivel (como la salida de un microcontrolador, Arduino o Raspberry Pi) controle cargas de mayor potencia como relés, motores de corriente continua, bobinas de motores paso a paso, lámparas, LEDs de alta potencia y displays de descarga de gas. Gracias a su compatibilidad nativa con niveles lógicos TTL y CMOS de 5V, el ULN2003AN es uno de los drivers de carga más utilizados en electrónica embebida, automatización y prototipado. Está fabricado por Texas Instruments y cumple con la norma RoHS, lo que lo hace apto para diseños con exigencias ambientales.
El chip está construido sobre un sustrato monolítico donde cada uno de los siete canales dispone de un transistor NPN de entrada y otro de salida conectados en configuración Darlington, con una resistencia de base en serie de 2,7 kΩ integrada que limita la corriente de entrada a un nivel seguro cuando se opera desde lógica de 5V. Adicionalmente, cada canal incorpora un diodo de rueda libre (flyback) con cátodo común accesible en el pin 9 (COM), que suprime los picos de tensión inducidos por cargas inductivas como relés y bobinas de motores paso a paso, protegiendo así los transistores internos y el microcontrolador que los comanda.
Características Técnicas
Internamente, cada canal del ULN2003AN opera como un switch de corriente: la señal de entrada aplicada al pin de base activa la conducción del par Darlington, permitiendo que la corriente fluya desde el colector hasta el emisor (conectado a GND en el pin 8). La salida es de colector abierto, por lo que la carga se conecta entre la salida del canal y la tensión de alimentación de la carga (hasta 50V). Los siete canales son independientes entre sí y pueden conmutar cargas distintas en forma simultánea. Para aplicaciones que requieren más de 500 mA, es posible poner dos o más canales en paralelo, conectando las entradas y las salidas en conjunto, hasta alcanzar la corriente total necesaria.
Especificaciones Eléctricas
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Número de canales Darlington | 7 |
| Polaridad de transistores | NPN |
| Corriente de colector máx. por canal | 500 mA |
| Voltaje colector a emisor máx. (VCEO) | 50 V |
| Resistencia de base en serie | 2,7 kΩ por canal |
| Lógica de entrada compatible | TTL y CMOS 5V |
| Diodos de protección inductiva | Integrados, cátodo común en pin 9 |
| Temperatura de operación mínima | menos 20°C |
| Temperatura de operación máxima | 70°C |
| Encapsulado | PDIP 16 pines (Through Hole) |
| Fabricante | Texas Instruments |
| Serie | ULN2003A |
| Cumplimiento ambiental | RoHS |
Comunicación y Pinout
| Pin | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| 1 | 1B (IN1) | Entrada canal 1 |
| 2 | 2B (IN2) | Entrada canal 2 |
| 3 | 3B (IN3) | Entrada canal 3 |
| 4 | 4B (IN4) | Entrada canal 4 |
| 5 | 5B (IN5) | Entrada canal 5 |
| 6 | 6B (IN6) | Entrada canal 6 |
| 7 | 7B (IN7) | Entrada canal 7 |
| 8 | GND | Tierra común de emisores |
| 9 | COM | Cátodo común de diodos flyback (conectar a Vcc de la carga) |
| 10 | 7C (OUT7) | Salida canal 7 (colector abierto) |
| 11 | 6C (OUT6) | Salida canal 6 (colector abierto) |
| 12 | 5C (OUT5) | Salida canal 5 (colector abierto) |
| 13 | 4C (OUT4) | Salida canal 4 (colector abierto) |
| 14 | 3C (OUT3) | Salida canal 3 (colector abierto) |
| 15 | 2C (OUT2) | Salida canal 2 (colector abierto) |
| 16 | 1C (OUT1) | Salida canal 1 (colector abierto) |
Dimensiones y Ambiente
| Característica | Valor |
|---|---|
| Largo del encapsulado | 19,3 mm |
| Ancho del encapsulado | 6,35 mm |
| Alto del encapsulado | 4,57 mm |
| Paso de pines | 2,54 mm |
| Tipo de montaje | Through Hole (orificio pasante) |
| Temperatura de operación | menos 20°C a 70°C |
| Peso aprox. | 1 g |
| Empaque de fábrica | Tubo (Tube), 25 unidades |
Aplicaciones
- Driver de relés electromagnéticos controlado desde GPIO de microcontroladores (Arduino, ESP32, Raspberry Pi)
- Control de motores paso a paso unipolares (4 o 6 hilos) sin necesidad de driver externo adicional
- Controlador de motores DC de baja potencia con escobillas
- Manejo de cargas resistivas de hasta 50V: lámparas de 12V, tiras LED, electroválvulas
- Driver de displays de 7 segmentos de cátodo común y matrices LED
- Buffer lógico de alta corriente entre circuitos de señal y circuitos de potencia
- Control de solenoides y actuadores en sistemas de automatización y robótica educativa
- Interfaz entre salidas CMOS y cargas inductivas industriales de baja potencia
Preguntas Frecuentes
¿El ULN2003AN es compatible con Arduino y con la lógica de 3,3V del ESP32?
El ULN2003AN está optimizado para entradas TTL y CMOS de 5V gracias a sus resistencias de base internas de 2,7 kΩ. Con Arduino Uno o Mega (5V) funciona de forma directa sin componentes adicionales. Con ESP32 o Raspberry Pi (3,3V) puede operar, aunque con algo menos de margen de activación; en ese caso conviene verificar la corriente de base resultante en el datasheet o usar el ULN2004AN (resistencias de 10,5 kΩ, diseñado para CMOS de 6 a 15V), que paradójicamente requiere menor corriente de entrada y tolera mejor tensiones intermedias en algunos diseños.
¿El ULN2003AN incluye protección contra picos inductivos o necesito diodos externos?
No necesitas diodos externos. El IC integra siete diodos de rueda libre (flyback) con cátodo común en el pin 9 (COM). Para que funcionen correctamente, debes conectar el pin 9 al polo positivo de la alimentación de la carga (Vcc del relé o bobina). Cuando la carga se desactiva y colapsa su campo magnético, la energía se disipa a través de estos diodos internos en lugar de generar un pico de tensión inversa que podría dañar el transistor o el microcontrolador.
¿Puedo controlar un motor paso a paso unipolar directamente con el ULN2003AN?
Sí, es uno de los usos más comunes. Un motor paso a paso unipolar típico de 5V a 12V tiene 4 bobinas que requieren 100 a 350 mA cada una, dentro del límite de 500 mA por canal del ULN2003AN. Conecta las 4 entradas del chip a 4 pines GPIO del microcontrolador, las 4 salidas a las 4 bobinas del motor, y el pin COM al polo positivo de la alimentación del motor. No necesitas ningún otro componente de potencia. Esta es la configuración exacta del popular módulo 28BYJ-48 con su placa driver naranja (que usa un ULN2003A).
¿Cuál es la diferencia entre el ULN2003AN, el ULN2003APG y el SN75468?
Funcionalmente son equivalentes y comparten el mismo circuito interno de 7 pares Darlington NPN con diodos flyback. La diferencia está en el fabricante y el sufijo del encapsulado: ULN2003AN es el part number estándar de Texas Instruments en paquete PDIP 16 pines; ULN2003APG es la versión en paquete PDIP 16 pines de ON Semiconductor (mismo pinout, intercambiable directamente). El SN75468 es la variante de 100V (en lugar de 50V) para aplicaciones con tensiones de carga más altas, como displays de descarga de gas, y se documenta en la hoja de datos SLRS023; en aplicaciones estándar de 5V a 24V no hay diferencia práctica entre ellos.
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Información adicional
| Tecnología | Darlington NPN |
|---|---|
| Número de canales | 7 |
| Corriente máx. por canal | 500 mA |
| Voltaje máx. de salida | 50 V |
| Resistencia de base interna | 2,7 kΩ por canal |
| Lógica compatible | TTL y CMOS 5V |
| Diodos flyback integrados | Sí, cátodo común en pin 9 |
| Encapsulado | PDIP 16 pines |
| Temperatura de operación | menos 20°C a 70°C |
| Fabricante | Texas Instruments |
| Cumplimiento | RoHS |
| N° de parte (MPN) | ULN2003AN |
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