Trükkplaat töötab ainult siis, kui see on täidetud õigete komponentidega. Takistitel, kondensaatoritel, dioodidel, transistoridel, IC-del, pistikutel ja ohutusosadel on igaüks oma roll vooluahelate juhtimisel, toitel ja kaitsmisel. See artikkel selgitab neid komponente, nende funktsioone, märgistust ja kasutusalasid, andes selget ja üksikasjalikku teavet trükkplaadi põhitõdede kohta.
Trükkplaadi komponentide ülevaade
Trükkplaat on palju enamat kui klaaskiuga seotud vase jäljed; See on iga elektroonikaseadme süda. Ilma komponentideta, PCB on lihtsalt isoleeritud vaskteede leht, mis ei suuda ülesandeid täita. Kui see on asustatud takistite, kondensaatorite, pooljuhtide, pistikute ja kaitseseadmetega, muutub see terviklikuks elektrooniliseks süsteemiks, mis on võimeline toitma, töötlema ja suhtlema teiste seadmetega. Funktsionaalsus tuleneb passiivsete komponentide tasakaalust, mis vastutavad vooluvoolu juhtimise, signaalide filtreerimise ja pingete jagamise eest, ning aktiivsete komponentide tasakaalust, mis võimendavad, reguleerivad ja arvutavad.
Siiditrükk ja polaarsus PCB komponentides
Siiditrüki sildid trükkplaatidel
Siiditrükk on trükkplaadile trükitud valge tekst ja sümbolid. See annab kiireid viiteid komponentide tuvastamiseks kokkupaneku, testimise või remondi ajal. Need märgistused säästavad aega, pakkudes juhendit, ilma et nad peaksid alati skeemile viitama.
Tavalised siiditrükitähised
Siiditrükk kasutab komponentide tähistamiseks tähti:
• R = takisti
• C = kondensaator
• D = diood
• Q = transistor
• U / IC = integraallülitus
• F = kaitse
• J või P = pistik
• K = relee
Komponentide polaarsuse indikaatorid
Paljud osad on suunatud ja need tuleb õigesti paigaldada. Polaarsuse märgid hõlmavad järgmist:
• Dioodid - triip tähistab katoodi
• Elektrolüütkondensaatorid - "–" sümbol korpusel
• LED-id - lame külg tähistab katoodi
• IC-d – tihvt 1, mis on tähistatud punkti, sälgu või faasiga
Tavalised passiivsed trükkplaadi komponendid
| Komponent | Sümbol | Funktsioon | Identifitseerimine |
|---|---|---|---|
| Takisti | R | Piirab vooluvoogu, jagab pinget ja määrab eelpingetasemed | Värviribad läbivate aukude tüüpidel; 3–4-kohalised koodid SMD pakenditel |
| Kondensaator | C | Salvestab ja filtreerib elektrilaengut; pakub lühikesi energiapurskeid | Tähistatud μF või pF; elektrolüütikumid näitavad polaarsuse triipu; Keraamika sageli polariseerimata |
| Induktiivpooli | L | Salvestab energiat magnetväljas; peab vastu äkilistele muutustele vahelduvvoolus | Mähise kujuga kehad või ferriitsüdamikud; väärtused, mis on sageli märgistatud μH või mH |
Diskreetsed trükkplaadi komponendid
Dioodid
Dioodid on trükkplaadi põhikomponendid, mis võimaldavad voolul voolata ainult ühes suunas. See omadus kaitseb vooluringe pöördpinge kahjustuste eest ja on vajalik alaldites, kinnitusvõrkudes ja liigpingekaitsesüsteemides. Nende sümbol "D" siiditrükil aitab kiiret tuvastamist.
Valgusdioodid (LED-id)
LED-id toimivad PCB-del nii indikaatorite kui ka valgusallikatena. Neid kasutatakse olekusignaalide, ekraani taustvalgustuse ja optoisolatsiooni jaoks. Tuleb jälgida polaarsust; Katood on märkimisväärselt tähistatud lameda serva või triibuga. Nende tõhusus ja väike energiakasutus muudavad need kaasaegses elektroonikas asendamatuks.
Transistorid (BJT-d ja MOSFET-id)
Transistorid juhivad voolu ja pinget, toimides võimendite või lülititena. Bipolaarsed ristmikutransistorid (BJT) paistavad silma võimenduse poolest, samas kui MOSFET-id domineerivad võimsuse ümberlülitamisel väikeste kadude ja suure kiiruse tõttu. PCB-del on need peamiselt võimsuse reguleerimise, digitaalse loogika ja signaalitöötluse valdkonnas.
Pinge regulaatorid
Pingeregulaatorid tagavad, et vooluahel saab püsiva ja stabiilse pinge isegi siis, kui toide on erinev. Levinud väljundite hulka kuuluvad 5V, 3.3V ja 12V. Neid leidub nii lineaar- kui ka lülitustüüpides ning need on üliolulised IC-de ja tundlike koormuste toiteks. Need on siiditrükitähistel märgistatud kui U või IC.
Trükkplaadi integraalkomponendid
| IC tüüp | Märgistus | Pakend | Rakendused |
|---|---|---|---|
| Mikrokontrollerid | STM32, ATmega | QFP, QFN, BGA | Sisseehitatud juhtimine, automatiseerimine, robootika |
| Analoogsed IC-d | LM358, TL072 | SOIC, DIP | Võimendid, filtrid, signaali konditsioneerimine |
| Mälu IC-d | 24LCxx, AT25 | SOIC, TSOP | Andmete salvestamine, püsivara, puhverdamine |
| Võimsuse IC-d | LM7805, PMIC | TO-220, QFN | Pinge reguleerimine, aku haldamine |
| RF IC-d | Qualcommi koodid | QFN, BGA | Wi-Fi, Bluetooth, traadita side |
Trükkplaadi ühendamise komponendid
Tihvtide päised ja pistikupesad
Modulaarsete ühenduste jaoks kasutatakse laialdaselt tihvtide päiseid ja pistikupesasid. Need võimaldavad moodulite hõlpsat laiendamist, testimist või asendamist. Arendusplaatides, Arduino kilpides ja manussüsteemides leiduvad need muudavad prototüüpimise ja uuendamise lihtsaks.
USB-pistikud
USB-pistikud - A-tüüp, B-tüüp, C-tüüp ja mikro-USB - on universaalne liides andmeedastuseks ja toiteallikaks. Trükkplaatidel toetavad need laadimist, sidet ja välisseadmete ühenduvust elektroonika, sülearvutite ja tööstusseadmete vahel.
RF koaksiaalpistikud
RF-pistikud, nagu SMA, MMCX ja U.FL, on mõeldud kõrgsageduslike rakenduste jaoks. Need tagavad minimaalse signaalikao ja stabiilse jõudluse traadita sideseadmetes, antennides, ja IoT-moodulid.
Serva pistikud
Servapistikud on integreeritud PCB serva endasse ja sobivad emaplaatide või laiendusplaatide pesadega. GPU-des, PCIe-kaartides ja mälumoodulites levinud need töötlevad tõhusalt nii toite- kui ka kiireid signaale.
Trükkplaadi toitekaitse komponendid
Kaitsmed
Kaitsmed on ohverdusseadmed, mis on PCB-del märgistatud tähega F. Need katkestavad vooluringi, kui voolab liigne vool, vältides ülekuumenemist ja tuleohtu. Toitesisendliinide lähedusse paigutatuna on need esimene kaitsetase rikete vastu.
TVS-dioodid
Mööduva pinge summutamise (TVS) dioodid, mis on tähistatud kui D, klammerduvad äkilised pingetõusud, mis on põhjustatud elektrostaatilisest lahendusest (ESD) või liigpingetest. Need on paigutatud USB-, Ethernet- ja HDMI-portide lähedale, et kaitsta andmeliine ja IC-sid mööduvate kahjustuste eest.
Metalloksiidi varistorid (MOV)
MOV-id on mittelineaarsed takistid, mis neelavad vahelduvvooluvõrgust suure energiaga liigpingeid. Vooluahela sisenemiskohtadesse paigaldatud kaitsevad need seadmeid välgulöökide või ebastabiilsete elektrivõrkude eest, suunates liigse energia ohutult kõrvale.
Ferriithelmed
Ferriithelmed, mis on tähistatud kui FB, toimivad filtritena, et blokeerida kõrgsageduslikke elektromagnetilisi häireid (EMI). Regulaatorite ja sisend-/väljundtihvtide lähedusse paigutatuna summutavad need lülitusmüra ja parandavad vooluahela stabiilsust.
Trükkplaadi elektromehaanilised ja ajastuskomponendid
Lülitid
Lülitid on PCB kõige elementaarsemad elektromehaanilised osad. Need on saadaval puute-, liug- või DIP-tüüpidena, võimaldades teil pakkuda otsest sisendit, konfigureerida loogikaolekuid või käivitada funktsioone, nagu lähtestamine, sisse-/väljalülitamine või režiimi valik.
Releed
Releed võimaldavad väikese võimsusega juhtimisahelal suure võimsusega koormusi ohutult ümber lülitada. Kasutades kontaktide avamiseks või sulgemiseks elektromagnetilist mähist, tagavad need elektrilise isolatsiooni loogikasignaalide ja suurte koormuste vahel. Levinud automaatikas, mootori juhtimises, ja tööstuslikes PCB-des.
Kristallid
Kvartskristallid pakuvad äärmiselt stabiilseid taktsignaale MHz vahemikus. Need on olulised mikrokontrolleri ajastuses, andmesides ja sünkroonimisahelates, tagades usaldusväärse jõudluse kõigis digitaalsetes süsteemides.
Ostsillaatorid
Ostsillaatorid on iseseisvad kellamoodulid, mis genereerivad fikseeritud sageduse ilma täiendavate väliste komponentideta. Neid kasutatakse protsessorites, sidemoodulites ja ajastusahelates, et tagada stabiilne ja täpne töö.
Põhiline PCB riistvara
Vastasseisud
Eralduspunktid eraldavad PCB šassiist või kinnituspinnast. Vältides otsest kontakti, vähendavad need jootevuugi pinget, kaitsevad jälgi lühiste eest ja võimaldavad õhuvoolu plaadi all. See väike vahetükk aitab peatada jootepragunemise plaadi paindumise või vibratsiooni tõttu.
Klambrid
Klambrid kinnitavad šassii külge pistikud, nagu USB-, HDMI- või Ethernet-pordid. Ilma nendeta tekitab kaablite ühendamine ja lahtiühendamine PCB-le endale korduvat pinget, põhjustades pragusid ja ülestõstetud patju. Klambrid kannavad mehaanilise koormuse raamile, pikendades pistiku eluiga.
Kaardi juhendid
Kaardijuhikud joondavad ja stabiliseerivad pistikplaate. Need vähendavad vibratsiooni, hõlbustavad sisestamist/eemaldamist ja hoiavad servapistikud paindumast. Pidevate löökidega tööstus- või autokeskkonnas on kaardijuhikud pikaajalise vastupidavuse tagamiseks üliolulised.
Termopadjad ja jahutusradiaatorid
Komponendid, nagu pingeregulaatorid, MOSFET-id või protsessorid, tekitavad soojust, mis halvendab jõudlust ja lühendab eluiga. Termopadjad parandavad soojusülekannet jahutusradiaatoritesse, samas kui jahutusradiaatorid hajutavad soojust ümbritsevasse õhku. Need hoiavad ära ülekuumenemise ja säilitavad süsteemi töökindluse.
PCB pakendid ja jalajäljed
Läbiv auk (THT)
Läbivate aukude osades kasutatakse puuritud aukudesse sisestatud ja vastasküljele joodetud juhtmeid. Need pakuvad tugevat mehaanilist tuge, sobivad suurepäraselt vibratsiooni ja pinge jaoks ning neid on lihtne prototüüpida. Kuid need võtavad rohkem ruumi, aeglustavad kokkupanekut ega sobi ideaalselt kompaktsete paigutuste jaoks. Need on levinud pistikutes, releedes ja toitekomponentides.
Pinnale paigaldatavad seadmed (SMD)
SMD-d istuvad otse PCB-patjadel ilma puurimiseta. Need on kompaktsed, kerged ja sobivad ideaalselt automatiseeritud ja suure tihedusega kokkupanekuks. Miinused on raskem käsitsi jootmine, täpsusnõuded ja väiksem mehaaniline tugevus. Nad domineerivad elektroonikas, nagu nutitelefonid, sülearvutid, ja IoT-seadmed.
BGA / QFN ja täiustatud paketid
BGA ja QFN pakendid asetavad komponendi alla jootepadjad või pallid, võimaldades suurt tihvtide arvu ja suurepärast jõudlust väikeses ruumis. Need nõuavad tagasivoolujootmist, röntgenikiirgust ja neid on raske ümber töötada. Neid kasutatakse suure jõudlusega süsteemide protsessorites, SoC-des, GPU-des ja RF-kiipides.
Trükkplaadi ohutuskomponendid
• Kliirens on minimaalne õhuvahe kahe juhi vahel. See hoiab ära kaare tekkimise õhus, kui on kõrge pinge.
• Creepage on minimaalne pinnakaugus piki PCB-d juhtmete vahel. See hoiab ära lekkevoolu ja pinna jälgimise.
• Need vahemaad on vajalikud PCB ohutuks ja usaldusväärseks tööks kõrgepingeahelates, nagu toiteallikad, inverterid ja mootoriajamid.
• Vajalik vahekaugus sõltub tööpingest: kõrgemad pinged nõuavad suuremat roomamist ja kliirensit.
• Saasteaste mõjutab riski: puhas keskkond võimaldab kitsamat vahemaad, samas kui niisked, tolmused või tööstuslikud tingimused vajavad suuremat vahemaad.
• Materjali CTI määrab isolatsiooni kvaliteedi. Kõrgem CTI reiting tähendab, et PCB talub ohutult lühemaid roomamisteid.
• Rahvusvahelised ohutusstandardid (IEC, UL) näevad ette minimaalsed kliirensi ja roomamise väärtused erinevatele pingetele, materjalidele ja keskkondadele.
Järeldus
Trükkplaadi komponendid on iga elektroonikaseadme tuum. Alates passiivsetest osadest, nagu takistid, kuni keerukate IC-de ja kaitseseadmeteni, tagab igaüks stabiilsuse, jõudluse ja ohutuse. Koos määratlevad nad, kui usaldusväärseks ja tõhusaks süsteem muutub, muutes nende arusaamise põhitõdedeks kõigile, kes elektroonikaga töötavad.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Milleks kasutatakse lahtisidumiskondensaatoreid?
Need stabiliseerivad IC toiteallikat, filtreerides müra ja pakkudes kiireid energiapurskeid.
Kuidas tuvastada võltsitud PCB komponente?
Kontrollige halbu märgistusi, valesid logosid, ebaühtlast pakendit ja ostke alati usaldusväärsetelt edasimüüjatelt.
Mis on PCB katsepunktid?
Need on padjad või tihvtid, mis võimaldavad teil silumiseks ja testimiseks signaale ja pingeid mõõta.
Kuidas termilised viad aitavad PCB projekteerimisel?
Need kannavad soojust komponentidelt teistele vasekihtidele, parandades jahutust ja töökindlust.
Mis on konformsel katmisel ja potitamisel?
Kate on õhuke kaitsekiht, samas kui pottimine kapseldab PCB täielikult tugevama kaitse tagamiseks.
Miks on vaja komponentide vähendamist?
See vähendab pinget, kasutades osi, mis jäävad alla nende maksimaalse nimiväärtuse, parandades töökindlust ja eluiga.