Plokštė veikia tik tada, kai užpildyta tinkamais komponentais. Rezistoriai, kondensatoriai, diodai, tranzistoriai, IC, jungtys ir saugos dalys atlieka svarbų vaidmenį valdant, maitinant ir apsaugant grandines. Šiame straipsnyje paaiškinami šie komponentai, jų funkcijos, žymėjimai ir naudojimas, pateikiama aiški ir išsami informacija apie plokštės pagrindus.
Plokštės komponentų apžvalga
Plokštė yra daug daugiau nei vario pėdsakai, sujungti su stiklo pluoštu; Tai yra kiekvieno elektroninio prietaiso širdis. Be komponentų PCB yra tik izoliuotų vario takų lakštas, neturintis galimybės atlikti užduočių. Užpildytas rezistoriais, kondensatoriais, puslaidininkiais, jungtimis ir apsaugos įtaisais, jis virsta visa elektronine sistema, galinčia maitinti, apdoroti ir bendrauti su kitais įrenginiais. Funkcionalumas atsiranda iš pasyvių komponentų, atsakingų už srovės srauto valdymą, signalų filtravimą ir įtampos padalijimą, ir aktyvių komponentų, kurie stiprina, reguliuoja ir skaičiuoja, pusiausvyros.
Šilkografija ir poliškumas PCB komponentuose
Šilkografijos etiketės ant plokščių
Šilkografija yra baltas tekstas ir simboliai, atspausdinti ant PCB. Jame pateikiamos greitos nuorodos, kaip identifikuoti komponentus surinkimo, bandymo ar remonto metu. Šie žymėjimai taupo laiką, nes pateikia vadovą, nereikalaujant, kad jie visada remtųsi schema.
Įprasti šilkografijos žymenys
Šilkografija naudoja raides komponentams pavaizduoti:
• R = rezistorius
• C = kondensatorius
• D = diodas
• Q = tranzistorius
• U / IC = integrinis grandynas
• F = saugiklis
• J arba P = jungtis
• K = relė
Komponentų poliškumo rodikliai
Daugelis dalių yra kryptinės ir turi būti tinkamai sumontuotos. Poliškumo ženklai apima:
• Diodai - juostelė žymi katodą
• Elektrolitiniai kondensatoriai - simbolis "–" ant korpuso
• Šviesos diodai - plokščia pusė žymi katodą
• IC – 1 kaištis, identifikuojamas tašku, įpjova arba nuožulnumu
Įprasti pasyviosios plokštės komponentai
| Komponentas | Simbolis | Funkcija | Identifikavimas |
|---|---|---|---|
| Rezistorius | R | Riboja srovės srautą, padalija įtampą ir nustato poslinkio lygius | Spalvų juostos ant kiaurymių tipų; 3–4 skaitmenų kodai SMD paketuose |
| Kondensatorius | C | Kaupia ir filtruoja elektros krūvį; Suteikia trumpus energijos pliūpsnius | Pažymėta μF arba pF; elektrolitiniai rodo poliškumo juostelę; keramika dažnai nepoliarizuota |
| Induktorius | L | kaupia energiją magnetiniame lauke; atsparus staigiems kintamosios srovės pokyčiams | Ritės formos korpusai arba ferito šerdys; vertės, dažnai žymimos μH arba mH |
Atskiri plokštės komponentai
Diodai
Diodai yra pagrindiniai plokštės komponentai, leidžiantys srovei tekėti tik viena kryptimi. Ši savybė apsaugo grandines nuo atvirkštinės įtampos pažeidimų ir yra reikalinga lygintuvuose, tvirtinimo tinkluose ir apsaugos nuo viršįtampių sistemose. Jų simbolis "D" šilkografijoje padeda greitai atpažinti.
Šviesos diodai (šviesos diodai)
Šviesos diodai veikia ir kaip indikatoriai, ir kaip šviesos šaltiniai PCB. Jie naudojami būsenos signalams, ekrano apšvietimui ir optoizoliacijai. Reikia laikytis poliškumo; Katodas pažymėtas plokščiu kraštu arba juostele. Dėl jų efektyvumo ir mažo energijos suvartojimo jie yra nepakeičiami šiuolaikinėje elektronikoje.
Tranzistoriai (BJT ir MOSFET)
Tranzistoriai valdo srovę ir įtampą veikdami kaip stiprintuvai arba jungikliai. Bipolinės jungties tranzistoriai (BJT) pasižymi stiprinimu, o MOSFET dominuoja galios perjungime dėl mažų nuostolių ir didelio greičio. PCB jie daugiausia yra galios reguliavimo, skaitmeninės logikos ir signalų apdorojimo srityse.
Įtampos reguliatoriai
Įtampos reguliatoriai užtikrina, kad grandinė gautų pastovią, stabilią įtampą, net kai tiekimas kinta. Įprasti išėjimai yra 5 V, 3,3 V ir 12 V. Randami tiek linijiniuose, tiek perjungimo tipuose, jie yra labai svarbūs maitinant IC ir jautrias apkrovas. Šilkografijos žymenyse jie pažymėti kaip U arba IC.
Integrinių grandynų plokštės komponentai
| IC tipas | Žymėjimas | Pakuotė | Programos |
|---|---|---|---|
| Mikrovaldikliai | STM32, ATmega | QFP, QFN, BGA | Integruotas valdymas, automatika, robotika |
| Analoginiai IC | LM358, TL072 | SOIC, DIP | Stiprintuvai, filtrai, signalų kondicionavimas |
| Atminties IC | 24LCxx, AT25 | SOIC, TSOP | Duomenų saugojimas, programinė įranga, buferis |
| Maitinimo IC | LM7805, PMIC | TO-220, QFN | Įtampos reguliavimas, akumuliatoriaus valdymas |
| RF IC | "Qualcomm" kodai | QFN, BGA | "Wi-Fi", "Bluetooth", belaidis ryšys |
Grandinės plokštės sujungimo komponentai
Kaiščių antraštės ir lizdai
Kaiščių antraštės ir lizdai yra plačiai naudojami modulinėms jungtims. Jie leidžia lengvai išplėsti, išbandyti ar pakeisti modulius. Rasti kūrimo plokštėse, "Arduino" skyduose ir įterptinėse sistemose, jie palengvina prototipų kūrimą ir atnaujinimus.
USB jungtys
USB jungtys - Type-A, Type-B, Type-C ir Micro-USB - yra universali duomenų perdavimo ir energijos tiekimo sąsaja. Plokštėse jie palaiko įkrovimą, ryšį ir periferinį ryšį tarp elektronikos, nešiojamųjų kompiuterių ir pramoninės įrangos.
RF koaksialinės jungtys
RF jungtys, tokios kaip SMA, MMCX ir U.FL, yra skirtos aukšto dažnio programoms. Jie užtikrina minimalų signalo praradimą ir stabilų belaidžio ryšio įrenginių, antenų ir daiktų interneto modulių veikimą.
Kraštų jungtys
Kraštinės jungtys yra integruotos į patį PCB kraštą ir sujungiamos su pagrindinių plokščių ar išplėtimo plokščių lizdais. Paplitę GPU, PCIe kortelėse ir atminties moduliuose, jie efektyviai apdoroja tiek galios, tiek didelės spartos signalus.
Grandinės plokštės maitinimo apsaugos komponentai
Saugikliai
Saugikliai yra aukojimo įtaisai, pažymėti F ant PCB. Jie nutraukia grandinę, kai teka per didelė srovė, užkertant kelią perkaitimui ir gaisro pavojui. Šalia maitinimo įvesties linijų jie yra pirmasis gynybos nuo gedimų lygis.
TVS diodai
Trumpalaikės įtampos slopinimo (TVS) diodai, pažymėti kaip D, užfiksuoja staigius įtampos šuolius, atsiradusius dėl elektrostatinės iškrovos (ESD) arba viršįtampių. Jie yra arti USB, Ethernet ir HDMI prievadų, kad apsaugotų duomenų linijas ir IC nuo trumpalaikių pažeidimų.
Metalo oksido varistoriai (MOV)
MOV yra netiesiniai rezistoriai, kurie sugeria didelės energijos viršįtampius iš kintamosios srovės tinklo. Sumontuoti grandinės įėjimo taškuose, jie apsaugo įrenginius nuo žaibo smūgių ar nestabilių elektros tinklų, saugiai nukreipdami energijos perteklių.
Ferito karoliukai
Ferito karoliukai, pažymėti kaip FB, veikia kaip filtrai, blokuojantys aukšto dažnio elektromagnetinius trukdžius (EMI). Šalia reguliatorių ir įvesties / išvesties kaiščių jie slopina perjungimo triukšmą ir pagerina grandinės stabilumą.
Plokštės elektromechaniniai ir laiko komponentai
Jungikliai
Jungikliai yra vienos iš pagrindinių elektromechaninių PCB dalių. Galimi lytėjimo, slydimo arba DIP tipai, jie leidžia teikti tiesioginę įvestį, konfigūruoti logines būsenas arba suaktyvinti funkcijas, tokias kaip atstatymas, įjungimas / išjungimas arba režimo pasirinkimas.
Relės
Relės leidžia mažos galios valdymo grandinei saugiai perjungti didelės galios apkrovas. Naudodami elektromagnetinę ritę kontaktams atidaryti arba uždaryti, jie užtikrina elektros izoliaciją tarp loginių signalų ir didelių apkrovų. Paplitęs automatikoje, variklių valdyme ir pramoninėse PCB.
Kristalai
Kvarco kristalai užtikrina itin stabilius laikrodžio signalus MHz diapazone. Jie yra būtini mikrovaldiklių laiko nustatymo, duomenų perdavimo ir sinchronizavimo grandinėse, užtikrinant patikimą veikimą visose skaitmeninėse sistemose.
Osciliatoriai
Osciliatoriai yra savarankiški laikrodžio moduliai, generuojantys fiksuotą dažnį be papildomų išorinių komponentų. Jie naudojami procesoriuose, ryšių moduliuose ir laiko grandinėse, kad būtų užtikrintas stabilus ir tikslus veikimas.
Pagrindinė PCB aparatinė įranga
Priešpriešos
Atstumai atskiria PCB nuo važiuoklės ar tvirtinimo paviršiaus. Užkirsdami kelią tiesioginiam kontaktui, jie sumažina litavimo jungčių įtempimą, apsaugo pėdsakus nuo šortų ir leidžia oro srautui po plokšte. Šis mažas tarpiklis padeda sustabdyti lydmetalio įtrūkimus dėl lentos lankstumo ar vibracijos.
Laikikliai
Laikikliai pritvirtina jungtis, pvz., USB, HDMI ar Ethernet prievadus, prie važiuoklės. Be jų kabelių prijungimas ir atjungimas pakartotinai apkrauna pačią PCB, todėl atsiranda įtrūkimų ir pakeltų trinkelių. Laikikliai perduoda mechaninę apkrovą rėmui, prailgindami jungties tarnavimo laiką.
Kortelių vadovai
Kortelių kreiptuvai sulygiuoja ir stabilizuoja įskiepių plokštes. Jie sumažina vibraciją, palengvina įkišimą / nuėmimą ir neleidžia kraštų jungtims sulenkti. Pramoninėje ar automobilių aplinkoje, kurioje nuolat smūgiuojama, kortelių kreiptuvai yra gyvybiškai svarbūs ilgalaikiam patvarumui.
Šiluminės pagalvėlės ir radiatoriai
Tokie komponentai kaip įtampos reguliatoriai, MOSFET ar procesoriai generuoja šilumą, kuri pablogina našumą ir sutrumpina tarnavimo laiką. Šiluminės pagalvėlės pagerina šilumos perdavimą į radiatorius, o radiatoriai išsklaido šilumą į aplinkinį orą. Jie apsaugo nuo perkaitimo ir palaiko sistemos patikimumą.
PCB pakuotės ir pėdsakai
Skylė (THT)
Skylių dalyse naudojami laidai, įkišti į išgręžtas skylutes ir lituoti priešingoje pusėje. Jie turi stiprią mechaninę atramą, puikiai tinka vibracijai ir įtempimui, juos lengva prototipuoti. Tačiau jie užima daugiau vietos, lėtai surenkami ir nėra idealūs kompaktiškiems išdėstymams. Jie paplitę jungtyse, relėse ir maitinimo komponentuose.
Paviršiniai įrenginiai (SMD)
SMD sėdi tiesiai ant PCB trinkelių be gręžimo. Jie yra kompaktiški, lengvi ir puikiai tinka automatizuotam, didelio tankio surinkimui. Trūkumai yra sunkesnis rankinis litavimas, tikslumo reikalavimai ir mažesnis mechaninis stiprumas. Jie dominuoja elektronikoje, tokioje kaip išmanieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai ir daiktų interneto įrenginiai.
BGA / QFN ir išplėstiniai paketai
BGA ir QFN paketai po komponentu deda litavimo trinkeles arba rutuliukus, todėl mažas kaiščių skaičius ir puikus našumas mažoje erdvėje. Jiems reikalingas pakartotinis litavimas, rentgeno patikrinimas ir juos sunku perdirbti. Jie naudojami didelio našumo sistemų procesoriuose, SoC, GPU ir RF lustuose.
Grandinės plokštės saugos komponentai
• Tarpas yra mažiausias oro tarpas tarp dviejų laidininkų. Tai apsaugo nuo lanko per orą, kai yra aukšta įtampa.
• Šliaužimas yra mažiausias paviršiaus atstumas išilgai PCB tarp laidininkų. Tai apsaugo nuo nuotėkio srovės ir paviršiaus sekimo.
• Šie atstumai reikalingi saugiam ir patikimam PCB veikimui aukštos įtampos grandinėse, tokiose kaip maitinimo šaltiniai, keitikliai ir variklių pavaros.
• Reikalingas atstumas priklauso nuo darbinės įtampos: aukštesnė įtampa reikalauja didesnio šliaužimo ir prošvaisos.
• Taršos laipsnis turi įtakos rizikai: švarioje aplinkoje yra mažesni atstumai, o drėgnos, dulkėtos ar pramoninės sąlygos reikalauja didesnio atstumo.
• Medžiaga CTI apibrėžia izoliacijos kokybę. Aukštesnis CTI įvertinimas reiškia, kad PCB gali saugiai toleruoti trumpesnius šliaužimo kelius.
• Tarptautiniai saugos standartai (IEC, UL) nustato minimalias prošvaisos ir šliaužimo vertes skirtingoms įtampoms, medžiagoms ir aplinkai.
Išvada
Plokštės komponentai yra kiekvieno elektroninio prietaiso šerdis. Nuo pasyviųjų dalių, tokių kaip rezistoriai, iki sudėtingų IC ir apsaugos įtaisų – kiekvienas užtikrina stabilumą, našumą ir saugumą. Kartu jie apibrėžia, kokia patikima ir efektyvi tampa sistema, todėl jų supratimas yra pagrindas visiems, dirbantiems su elektronika.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kam naudojami atjungimo kondensatoriai?
Jie stabilizuoja IC maitinimo šaltinį, filtruodami triukšmą ir suteikdami greitus energijos pliūpsnius.
Kaip atpažinti padirbtus PCB komponentus?
Patikrinkite, ar nėra prastų ženklų, netinkamų logotipų, nelygių pakuočių ir visada pirkite iš patikimų platintojų.
Kas yra PCB bandymo taškai?
Tai trinkelės arba kaiščiai, leidžiantys išmatuoti signalus ir įtampą derinimui ir testavimui.
Kaip šiluminės vios padeda projektuoti PCB?
Jie perduoda šilumą iš komponentų į kitus vario sluoksnius, pagerindami aušinimą ir patikimumą.
Kuo skiriasi konforminė danga ir vazonavimas?
Danga yra plonas apsauginis sluoksnis, o vazonas visiškai apgaubia PCB, kad būtų stipresnė apsauga.
Kodėl reikalingas komponentų sumažinimas?
Jis sumažina stresą, nes naudoja dalis, kurios yra žemesnės už maksimalią vertę, pagerina patikimumą ir tarnavimo laiką.