Komponen PCB: Jenis, Fungsi, dan Bahagian Perkakasan

Papan litar berfungsi hanya apabila diisi dengan komponen yang betul. Perintang, kapasitor, diod, transistor, IC, penyambung dan bahagian keselamatan masing-masing mempunyai peranan dalam mengawal, menggerakkan dan melindungi litar. Artikel ini menerangkan komponen ini, fungsi, tanda dan kegunaannya, memberikan maklumat yang jelas dan terperinci tentang asas papan litar.

Gambaran Keseluruhan Komponen Papan Litar

Papan litar adalah lebih daripada jejak tembaga yang terikat pada gentian kaca; ia adalah nadi setiap peranti elektronik. Tanpa komponen, PCB hanyalah sehelai laluan tembaga terlindung tanpa keupayaan untuk melaksanakan tugas. Setelah diisi dengan perintang, kapasitor, semikonduktor, penyambung dan peranti perlindungan, ia berubah menjadi sistem elektronik lengkap yang mampu menggerakkan, memproses dan berkomunikasi dengan peranti lain. Fungsi ini datang daripada keseimbangan komponen pasif, bertanggungjawab untuk mengawal aliran arus, menapis isyarat dan membahagikan voltan, dan komponen aktif, yang menguatkan, mengawal selia dan mengira.

Skrin sutera dan kekutuban dalam komponen PCB

Label Skrin Sutera pada Papan Litar

Skrin sutera ialah teks putih dan simbol yang dicetak pada PCB. Ia menyediakan rujukan pantas untuk mengenal pasti komponen semasa pemasangan, ujian atau pembaikan. Penandaan ini menjimatkan masa dengan menyediakan panduan tanpa memerlukan mereka sentiasa merujuk kepada skematik.

Penunjuk Silkscreen Biasa

Skrin sutera menggunakan huruf untuk mewakili komponen:

• R = Perintang

• C = Kapasitor

• D = Diod

• Q = Transistor

• U / IC = Litar Bersepadu

• F = Fius

• J atau P = Penyambung

• K = Geganti

Penunjuk Kekutuban untuk Komponen

Banyak bahagian adalah arah dan mesti dipasang dengan betul. Tanda kekutuban termasuk:

• Diod - jalur menandakan katod

• Kapasitor elektrolitik - simbol "–" pada badan

• LED - bahagian rata menandakan katod

• IC - Pin 1 dikenal pasti dengan titik, takuk atau chamfer

Komponen Papan Litar Pasif Biasa

Komponen Papan Litar Diskret

Diod

Diod ialah komponen papan litar asas yang membolehkan arus mengalir dalam satu arah sahaja. Harta ini melindungi litar daripada kerosakan voltan terbalik dan diperlukan dalam penerus, rangkaian pengapit dan sistem perlindungan lonjakan. Simbol mereka "D" pada skrin sutera membantu pengenalan cepat.

Diod Pemancar Cahaya (LED)

LED berfungsi sebagai kedua-dua penunjuk dan sumber cahaya pada PCB. Ia digunakan untuk isyarat status, lampu latar paparan dan pengasingan opto. Kekutuban mesti diperhatikan; Katod ditandakan dengan tepi rata atau jalur. Kecekapan dan penggunaan kuasa rendah mereka menjadikannya sangat diperlukan dalam elektronik moden.

Transistor (BJT dan MOSFET)

Transistor mengawal arus dan voltan dengan bertindak sebagai penguat atau suis. Transistor Persimpangan Bipolar (BJT) cemerlang dalam penguatan, manakala MOSFET mendominasi pensuisan kuasa kerana kerugian rendah dan kelajuan tinggi. Pada PCB, ia terutamanya dalam peraturan kuasa, logik digital dan pemprosesan isyarat.

Pengawal selia Voltan

Pengawal selia voltan memastikan litar menerima voltan yang berterusan dan stabil, walaupun bekalan berbeza-beza. Output biasa termasuk 5V, 3.3V dan 12V. Ditemui dalam kedua-dua jenis linear dan pensuisan, ia penting untuk menggerakkan IC dan beban sensitif. Ini dilabelkan sebagai U atau IC pada penunjuk skrin sutera.

Komponen Papan Litar Bersepadu

Komponen Interkoneksi Papan Litar

Pengepala dan Soket Pin

Pengepala pin dan soket digunakan secara meluas untuk sambungan modular. Mereka membenarkan pengembangan, ujian atau penggantian modul yang mudah. Ditemui dalam papan pembangunan, perisai Arduino dan sistem terbenam, ia menjadikan prototaip dan peningkatan mudah.

Penyambung USB

Penyambung USB - Jenis-A, Jenis-B, Jenis-C dan Mikro-USB- ialah antara muka sejagat untuk pemindahan data dan penghantaran kuasa. Pada papan litar, ia menyokong pengecasan, komunikasi dan sambungan persisian merentas elektronik, komputer riba dan peralatan industri.

Penyambung Sepaksi RF

Penyambung RF seperti SMA, MMCX dan U.FL direka untuk aplikasi frekuensi tinggi. Mereka memastikan kehilangan isyarat minimum dan prestasi yang stabil dalam peranti komunikasi wayarles, antena dan modul IoT.

Penyambung Tepi

Penyambung tepi disepadukan ke dalam tepi PCB itu sendiri dan berpasangan dengan slot di papan induk atau papan pengembangan. Biasa dalam GPU, kad PCIe dan modul memori, ia mengendalikan kedua-dua isyarat kuasa dan berkelajuan tinggi dengan cekap.

Komponen Perlindungan Kuasa Papan Litar

Fius

Fius ialah peranti pengorbanan yang dilabelkan dengan F pada PCB. Mereka memecahkan litar apabila arus berlebihan mengalir, menghalang terlalu panas dan bahaya kebakaran. Diletakkan berhampiran talian input kuasa, ia adalah tahap pertahanan pertama terhadap kesalahan.

Diod TVS

Diod Penindasan Voltan Sementara (TVS), ditandakan sebagai D, mengapit lonjakan voltan secara tiba-tiba yang disebabkan oleh nyahcas elektrostatik (ESD) atau lonjakan. Ia diletakkan berhampiran dengan port USB, Ethernet dan HDMI untuk melindungi talian data dan IC daripada kerosakan sementara.

Varistor Logam-Oksida (MOV)

MOV ialah perintang bukan linear yang menyerap lonjakan tenaga tinggi daripada sesalur kuasa AC. Dipasang di titik masuk litar, ia melindungi peranti daripada sambaran kilat atau grid kuasa yang tidak stabil dengan mengalihkan tenaga berlebihan dengan selamat.

Manik ferit

Manik ferit, ditandakan sebagai FB, bertindak sebagai penapis untuk menyekat gangguan elektromagnet frekuensi tinggi (EMI). Diletakkan berhampiran pengawal selia dan pin input/output, ia menyekat bunyi pensuisan dan meningkatkan kestabilan litar.

Komponen Elektromekanikal dan Pemasaan Papan Litar

Suis

Suis adalah antara bahagian elektromekanikal yang paling asas pada PCB. Tersedia sebagai jenis sentuhan, slaid atau DIP, ia membolehkan anda memberikan input langsung, mengkonfigurasi keadaan logik atau mencetuskan fungsi seperti tetapan semula, hidupkan/matikan kuasa atau pemilihan mod.

Geganti

Geganti membolehkan litar kawalan kuasa rendah menukar beban kuasa tinggi dengan selamat. Dengan menggunakan gegelung elektromagnet untuk membuka atau menutup kenalan, ia menyediakan pengasingan elektrik antara isyarat logik dan beban berat. Biasa dalam automasi, kawalan motor, dan PCB industri.

Kristal

Kristal kuarza memberikan isyarat jam yang sangat stabil dalam julat MHz. Ini penting dalam pemasaan mikropengawal, komunikasi data dan litar penyegerakan, memastikan prestasi yang boleh dipercayai merentas sistem digital.

Pengayun

Pengayun ialah modul jam serba lengkap yang menjana frekuensi tetap tanpa komponen luaran tambahan. Ia digunakan dalam pemproses, modul komunikasi dan litar masa untuk memastikan operasi yang stabil dan tepat.

Perkakasan PCB Asas

Kebuntuan

Kebuntuan memisahkan PCB dari casis atau permukaan pelekap. Dengan menghalang sentuhan langsung, ia mengurangkan tekanan sendi pateri, melindungi kesan daripada seluar pendek dan membenarkan aliran udara di bawah papan. Spacer kecil ini membantu menghentikan keretakan pateri daripada kelenturan atau getaran papan.

Kurungan

Kurungan melindungi penyambung seperti port USB, HDMI atau Ethernet ke casis. Tanpa mereka, memasang dan mencabut kabel memberi tekanan berulang pada PCB itu sendiri, yang membawa kepada keretakan dan pad yang diangkat. Kurungan memindahkan beban mekanikal ke bingkai, memanjangkan hayat penyambung.

Panduan Kad

Panduan kad menyelaraskan dan menstabilkan papan pemalam. Mereka mengurangkan getaran, memudahkan penyisipan/penyingkiran, dan menghalang penyambung tepi daripada bengkok. Dalam persekitaran perindustrian atau automotif dengan kejutan berterusan, panduan kad adalah penting untuk ketahanan jangka panjang.

Pad Haba & Heatsink

Komponen seperti pengawal selia voltan, MOSFET atau CPU menjana haba yang merendahkan prestasi dan memendekkan jangka hayat. Pad haba meningkatkan pemindahan haba ke sink haba, manakala sink haba menghilangkan haba ke udara sekeliling. Mereka menghalang terlalu panas dan mengekalkan kebolehpercayaan sistem.

Pakej dan Jejak PCB

Lubang Melalui (THT)

Bahagian melalui lubang menggunakan plumbum yang dimasukkan ke dalam lubang yang digerudi dan dipateri di seberang. Mereka menawarkan sokongan mekanikal yang kuat, bagus untuk getaran dan tekanan, dan mudah untuk prototaip. Walau bagaimanapun, ia mengambil lebih banyak ruang, pemasangan perlahan dan tidak sesuai untuk susun atur padat. Ia biasa dalam penyambung, geganti dan komponen kuasa.

Peranti Pelekap Permukaan (SMD)

SMD duduk terus pada pad PCB tanpa penggerudian. Ia padat, ringan dan sesuai untuk pemasangan berketumpatan tinggi automatik. Kelemahannya ialah pematerian manual yang lebih sukar, keperluan ketepatan dan kekuatan mekanikal yang kurang. Mereka menguasai elektronik seperti telefon pintar, komputer riba dan peranti IoT.

BGA / QFN dan Pakej Lanjutan

Pakej BGA dan QFN meletakkan pad pateri atau bola di bawah komponen, membolehkan kiraan pin yang tinggi dan prestasi cemerlang dalam ruang kecil. Mereka memerlukan pematerian aliran semula, pemeriksaan sinar-X, dan sukar untuk dikerjakan semula. Ini digunakan dalam CPU, SOC, GPU dan cip RF untuk sistem berprestasi tinggi.

Komponen Keselamatan Papan Litar

• Pelepasan ialah jurang udara minimum antara dua konduktor. Ia menghalang arka melalui udara apabila voltan tinggi hadir.

• Creepage ialah jarak permukaan minimum di sepanjang PCB antara konduktor. Ia menghalang arus kebocoran dan penjejakan permukaan.

• Jarak ini diperlukan untuk operasi PCB yang selamat dan boleh dipercayai dalam litar voltan tinggi seperti bekalan kuasa, penyongsang dan pemacu motor.

• Jarak yang diperlukan bergantung kepada voltan operasi: voltan yang lebih tinggi menuntut rayapan dan pelepasan yang lebih besar.

• Tahap pencemaran mempengaruhi risiko: persekitaran yang bersih membolehkan jarak yang lebih ketat, manakala keadaan lembap, berdebu atau perindustrian memerlukan jarak yang lebih jauh.

• Bahan CTI mentakrifkan kualiti penebat. Penarafan CTI yang lebih tinggi bermakna PCB boleh bertolak ansur dengan laluan rayapan yang lebih pendek dengan selamat.

• Piawaian keselamatan antarabangsa (IEC, UL) menyediakan nilai kelegaan dan rayapan minimum untuk voltan, bahan dan persekitaran yang berbeza.

Kesimpulannya

Komponen papan litar adalah teras setiap peranti elektronik. Daripada bahagian pasif seperti perintang kepada IC kompleks dan peranti perlindungan, masing-masing memastikan kestabilan, prestasi dan keselamatan. Bersama-sama, mereka mentakrifkan sejauh mana sistem boleh dipercayai dan cekap, menjadikan pemahaman mereka asas bagi sesiapa sahaja yang bekerja dengan elektronik.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

Untuk apa kapasitor penyahgandingan digunakan?

Mereka menstabilkan bekalan kuasa IC dengan menapis bunyi bising dan memberikan letupan tenaga yang cepat.

Bagaimanakah anda boleh mengesan komponen PCB palsu?

Semak tanda yang lemah, logo yang salah, pembungkusan yang tidak sekata dan sentiasa beli daripada pengedar yang dipercayai.

Apakah titik ujian pada PCB?

Ia adalah pad atau pin yang membolehkan anda mengukur isyarat dan voltan untuk penyahpepijatan dan ujian.

Bagaimanakah vias haba membantu dalam reka bentuk PCB?

Mereka memindahkan haba dari komponen ke lapisan tembaga lain, meningkatkan penyejukan dan kebolehpercayaan.

Apakah perbezaan antara salutan konformal dan pasu?

Salutan ialah lapisan pelindung nipis, manakala pasu merangkum PCB sepenuhnya untuk perlindungan yang lebih kuat.

Mengapakah penurunan komponen diperlukan?

Ia mengurangkan tekanan dengan menggunakan bahagian di bawah penarafan maksimumnya, meningkatkan kebolehpercayaan dan jangka hayat.