达林顿晶体管配置案例应用

两个双极晶体管的达林顿晶体管被配置为为给定的基极电流提供增加的电流切换

以其技术发明者Sidney Darlington命名的达林顿晶体管进行连接结合在一起的两个国家标准NPN或PNP双极结型晶体管（BJT）的排列。一个通过晶体管的发射极连接到自己另一个就是晶体管的基极，以产生更灵敏的晶体管，其电流控制增益作用大得多，可用于企业需要工作电流信号放大或开关的应用。

达林顿晶体管可以由连接在单个包装中分开的，标准配置的单个设备或两个双极晶体管的：基极，发射极和集电极连接引线，提供各种外壳类型和电压（和电流）的NPN和PNP版本的评分。

正如现在我们在晶体管技术作为一个开关设计教程中看到的，以及主要用作放大器的双极结型晶体管（BJT） ）可以发展作为ON-OFF开关进行操作，如图所示。

双极晶体管作为开关

当NPN晶体管的基极接地（0伏）并且没有基极电流时，电流从发射极流向集电极和TRA，因此，nsistor被切换到“关闭”。“。 如果基向偏置超过0.7v，电流从发射极流向集电极，晶体管称为“ON“。 当在两种模式下工作时，晶体管作为开关工作。

这里的问题是，晶体管基极需要在零和一些较大的正值之间切换，在这一点上，晶体管由于流入器件的基极电流增加而饱和，导致集电极电流集成电路较大，vce 较小。 然后我们可以看到，基极上的小电流可以控制在集电极和发射极之间流动的大得多的电流。

电极集电体当前组比（β）被称为晶体管的电流增益。 β标准双极晶体管的典型值可以是在50至200的范围内，并且甚至之间的晶体管相同的部件编号而异。在一些情况下，一个单一的晶体管电流增益太低直接驱动负载，增加了增益的方法是使用一个达林顿对。

A达林顿晶体管资源配置，也称为“达林顿对”或“超级α电路”，由两个网络连接结合在一起的NPN或PNP晶体管可以组成，这样我们第一个就是晶体管的发射极产生电流 TR 1 成为世界第二个选择晶体管的基极通过电流 TR 2 。然后进行晶体管 TR1 作为射极跟随器连接， TR2 作为共发射极电压放大器以及连接，如下结果所示。

另请注意，在此采用达林顿对配置中，从机或控制进行晶体管的集电极输出电流 TR1 与主开关输入晶体管 TR2 的集电极最大电流“同相”。

基本达林顿晶体管配置

以NPN达林顿对为例，两个选择晶体管的集电极之间连接结合在一起， TR 1 的发射器进行驱动 TR 2 的基数。此配置可以实现β倍增，因为我们对于一个基极电流 i b ，集电极输出电流β* i b 其中我国当前信息增益系数大于1或单位，这被定义为：

但基本电流，I B2是等于晶体管TR1，I E1作为连接到TR2 TR1的基极的发射极的发射极电流。因此：

然后用第一个方程代替:

其中β1和β2是每个晶体管的增益。

这意味着当两个晶体管的电流控制增益相乘时，第一晶体管的增益乘以一个第二晶体管的增益给出总电流信息增益β。换句话说，组合结合在一起从而形成对于单个达林顿晶体管对的一对双极晶体管技术可以被视为一种具有发展非常高的β值并因此企业具有高输入输出电阻的单个晶体管。

达林顿晶体管例如1号

两个NPN晶体管以达林顿对的形式进行连接结合在一起，以切换12V 75W卤素灯。如果我们第一个晶体管的正向影响电流控制增益为25且第二个晶体管的正向工作电流信息增益（Beta）为80.忽略学生两个不同晶体管上的任何一个电压降，计算可以完全没有接通灯所需的最大基极电流。 / p>

首先，灯的电流等于第二晶体管的集电极电流，然后:

利用上述方程，求基本电流如下：

然后通过我们教师可以自己看到，只有3.0mA的非常小的基极电压电流，例如由数字经济逻辑门或微控制器的输出一个端口进行提供的基极输入电流，可用于将75瓦灯“开”和“关”切换。 / p>

如果两个相同的双极型晶体管达林顿单个生产设备，则等于β1β2，整体电流效率将是：

一般β 2 很多时间大于2β，在这种发展情况下我们可以通过忽略它以简化学生数学。然后，配置为达林顿对的两个基本相同晶体管的最终等式可写为：

相同的达林顿晶体管

然后，我们可以看到，对于相同的两个晶体管，β2β被用来代替，象具有大增益的大晶体管。超过一千达林顿管的电流增益，几安培的最大集电极电流，很容易获得。例如：NPN TIP120，这相当于一个PNP TIP125。

使用这种配置的优点是，因为开关晶体管是一个典型的增益达林顿结构??可能超过1000，通常是单个晶体管增益级产生约50至200，所以只有很小的基极电流可以切换更大的负载电流。

然后我们可以看到增益为1000：1的达林顿对可以在集电极发射电路中切换1安培的输出电流，输入基极电流只有mA。 1这使得达林顿晶体管非常适合与继电器、灯和电机连接到低功耗微控制器、计算机或逻辑控制器，如图所示。

达林顿晶体管应用

达林顿晶体管的基座足够敏感，可以响应来自开关或直接来自VCMOSTTL或5个逻辑门的任何小输入电流。 任何达林顿对的最大集电极电流Ic(max)与主开关晶体管TR2相同，因此可以使用操作继电器、直流电机、电磁阀和灯。

达林顿连接晶体管对的主要存在缺点之一是在完全达到饱和时基极和发射极输出之间的最小系统电压降。与完全导通时饱和压降介于0.3V和0.7V之间的单个电子晶体管进行不同，达林顿器件的基极 - 发射极产生电压降（1.2 V而不是0.6 V）是基极 - 发射极电路电压降的两倍。两个学生独立使用晶体管的基极 - 发射极二极管压降之和，取决于企业通过一个晶体管的电流，可以在0.6V至1.5V之间。

这种高基极 - 发射极电压降的装置可以是用于给定的负载电流的达林顿晶体管，它是热比普通双极晶体管，因此需要良好的散热。此外，达林顿晶体管ON-OFF的响应时间较慢，因为从晶体管TR 1是需要更长的时间使主晶体管TR 2是完全打开或完全关闭。

克服一个标准采用达林顿连接晶体管电子器件的缓慢进行响应，增加的电压降和热缺点，补充NPN和PNP晶体管技术可以在相同的级联结构布置中使用，以产生影响另一种不同类型的达林顿晶体管，称为 Sziklai配置。

Sziklai 晶体管对

> Sziklai Darlington Pair以匈牙利著名发明家George Sziklai命名，是一种可以互补或复合使用达林顿连接器件，由分开的NPN和PNP互补效应晶体管系统组成。如下结果所示。

NPN和PNP晶体管的级联组合具有下列优点：Sziklai达林顿执行相同的基本功能，不同之处在于它仅需要用于接通和达林顿标准进行配置0.6V，相同的匹配的晶体管的电流增益β等于2或单一的电流增益由两个晶体管不匹配的产品说明。

Sziklai达林顿连接晶体管资源配置

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我们可以看到，Sziklai器件的基射电压降等于信号路径中单个晶体管的二极管压降。 然而，Sziklai配置不能饱和到少于一个整个二极管压降，即0.7v，而不是通常的0.2v。

此外，与达林顿对一样，Sziklai对的响应时间比a低。单晶体管。 Sziklai对互补晶体管通常用于推挽式和AB类音频放大器输出级，仅允许输出晶体管的一个极性。 Darlington和Sziklai 晶体管对 均提供NPN和PNP配置。

达林顿晶体管IC

在大多数企业电子技术应用中，控制系统电路进行切换直流输出电压就足够了或者我们当前“ON”或“OFF”直接管理作为中国某些输出设备（例如LED或显示器）仅需要几毫安来在低DC电压下操作，因此教师可以由标准逻辑门的输出数据直接投资驱动。

但是，如我们上面看到的，它可能需要而不是通常的逻辑门或微控制器更多的功率到DC马达操作输出设备，例如，。如果数字逻辑不能提供足够的电流，则需要附加的电路来驱动设备。

一种比较常用的达林顿连接晶体管控制芯片是ULN2003阵列。达林顿阵列进行系列主要包括ULN2002A，ULN2003A和ULN2004A，它们之间都是通过高压，高电流使用达林顿阵列，每个不同阵列在单个IC封装中包含以下七个部分开路集电极达林顿对。

阵列的每个通道的额定电流为500mA，峰值电流可达600mA。 它非常适合控制小型电机或灯具或高功率半导体的栅极和基座。 其他抑制二极管用于电感负载驱动器，输入固定在输出端，以简化连接和电路板布局。

Uln2003a 达灵顿晶体管阵列

ULN2003A是一种低成本单极具有高效率和低功耗达林顿晶体管阵列，可用于驱动各种负载，包括一个螺线管，并且DC继电器白炽灯或LED显示器。 ULN2003A包括七个达林顿晶体管对，每个晶体管对具有在左边，相对的输入引脚，在右侧到输出引脚，如图所示。

Uln2003a 达灵顿晶体管阵列

ULN2003A达林顿驱动器具有非常高的输入阻抗和电流增益，它可以直接从+ 5V CMOS或TTL逻辑门驱动。对于使用ULN2004A的+ 15V CMOS逻辑，对于更高切换电压高达100V，最好使用SN75468达林顿阵列。

当输入（引脚1到7）被驱动为“高”时，相应的输出将切换“低”吸收利用电流。同样，当输入被驱动为“低”时，相应的输出切换到高阻抗进行状态。这种高阻抗“关”状态可阻止文化负载工作电流并降低企业通过电子器件的漏电流，从而可以提高学习效率。

引脚8(GND)连接到负载接地或0V，而引脚9(VCC)连接到负载电源。 任何负载都需要连接在VCC和输出引脚10到16之间。 对于感应负载，如电机、继电器和螺线管，引脚9应始终连接到VCC。

Uln2003a 可以每通道开关500ma (0.5 a) ，但如果需要更多的开关电流能力，那么达林顿的输入和输出可以并联，以实现更高的电流能力。 例如，输入引脚1和2连接在一起，输出引脚16和15连接在一起，以开关负载。

达林顿晶体管摘要

达林顿晶体管是具有多次比传统结型晶体管的小信号电流和电压额定值高的高功率半导体器件。

标准高功率NPN或PNP晶体管的直流工作电流增益值相对成本较低，低至与小信号进行开关控制晶体管技术相比，为20甚至可以更小。这意味着我们需要大的基极电流来切换一个给定的负载。

达林顿晶体管布置使用两个背对背，其中之一是该晶体管的主载波，而另一个是一个更小的“越区切换”，“晶体管提供基极电流，以驱动主晶体管，其结果是，当两个晶体管时直流电流增益可通过更小的基极电流相乘来切换负载电流大于两个晶体管可以被认为是单独的晶体管的组合，具有非常高的β值，因此具有高输入电阻。

以及国家标准PNP和NPN达林顿晶体管对，还提供一个互补的Sziklai Darlington晶体管，它们由在相同使用达林顿对中连接结合在一起的独立进行匹配的NPN和PNP互补效应晶体管可以组成，以提高工作效率。

此外，达林顿阵列，如ULN2003A，可以提供高功率或感应负载，如灯具，螺线管和电机，安全驱动的微处理器和微控制器设备在机器人和机电一体化应用。