Ploča radi samo kada je ispunjena pravim komponentama. Otpornici, kondenzatori, diode, tranzistori, IC, konektori i sigurnosni delovi imaju ulogu u kontroli, napajanju i zaštiti kola. Ovaj članak objašnjava ove komponente, njihove funkcije, oznake i upotrebe, dajući jasne i detaljne informacije o osnovama ploče.
Pregled komponenti ploče
Ploča je mnogo više od tragova bakra vezanih za fiberglasa; to je srce svakog elektronskog uređaja. Bez komponenti, PCB je samo list izolovanih bakarnih puteva bez mogućnosti obavljanja zadataka. Kada se popuni otpornicima, kondenzatorima, poluprovodnicima, konektorima i zaštitnim uređajima, pretvara se u kompletan elektronski sistem sposoban za napajanje, obradu i komunikaciju sa drugim uređajima. Funkcionalnost dolazi iz ravnoteže pasivnih komponenti, odgovornih za kontrolu protoka struje, filtriranje signala i razdvajanje napona, i aktivnih komponenti, koje pojačavaju, regulišu i računaju.
Sito i polaritet u PCB komponentama
Silkscreen etikete na pločama
Sito je beli tekst i simboli odštampani na PCB-u. Pruža brze reference za identifikaciju komponenti tokom montaže, testiranja ili popravke. Ove oznake štede vreme pružajući vodič bez potrebe da se uvek pozivaju na šemu.
Uobičajeni sitotisk oznake
Sito koristi slova za predstavljanje komponenti:
• R = Otpornik
• C = Kondenzator
• D = Dioda
• Q = tranzistor
• U / IC = integrisano kolo
• F = osigurač
• J ili P = konektor
• K = Relej
Indikatori polariteta za komponente
Mnogi delovi su usmereni i moraju biti pravilno instalirani. Oznake polariteta uključuju:
• Diode - traka označava katodu
• Elektrolitički kondenzatori - simbol "–" na telu
• LED diode - ravna strana označava katodu
• ICs - Pin 1 identifikovan tačkom, zarezom ili zakošenjem
Zajedničke pasivne komponente ploče
| Komponenta | Simbol | Funkcija | Identifikacija |
|---|---|---|---|
| Otpornik | R | Ograničava protok struje, deli napon i postavlja nivoe pristrasnosti | Trake u boji na tipovima kroz rupe; 3-4 cifre kodovi na SMD paketima |
| Kondenzator | C | Skladišti i filtrira električni naboj; obezbeđuje kratke energetske rafale | Označeno u μF ili pF; elektrolitici pokazuju traku polariteta; keramika često nepolarizovana |
| Induktor | L | Skladišti energiju u magnetnom polju; odupire se naglim promenama u AC | Tela u obliku kalema ili feritna jezgra; vrednosti često označene u μH ili mH |
Diskretne komponente ploče
diode
Diode su osnovne komponente ploče koje omogućavaju struju da teče samo u jednom pravcu. Ova osobina štiti kola od oštećenja obrnutog napona i potrebna je u ispravljačima, steznim mrežama i sistemima za zaštitu od prenapona. Njihov simbol "D" na sitotisku pomaže u brzoj identifikaciji.
Diode koje emituju svetlost (LED)
LED diode funkcionišu i kao indikatori i izvori svetlosti na PCB-ima. Koriste se za statusne signale, pozadinsko osvetljenje ekrana i opto-izolaciju. Polaritet se mora poštovati; Katoda je posebno označena ravnom ivicom ili prugom. Njihova efikasnost i niska potrošnja energije čine ih neophodnim u modernoj elektronici.
Tranzistori (BJT i MOSFET)
Tranzistori kontrolišu struju i napon delujući kao pojačala ili prekidača. Bipolarni tranzistori (BJT) ističu se u pojačanju, dok MOSFET-ovi dominiraju prebacivanjem snage zbog niskih gubitaka i velike brzine. Na PCB-ima, oni su uglavnom u regulaciji snage, digitalnoj logici i obradi signala.
Regulatori napona
Regulatori napona obezbeđuju da kolo prima konstantan, stabilan napon, čak i kada snabdevanje varira. Uobičajeni izlazi uključuju 5V, 3.3V i 12V. Nalaze se u linearnim i preklopnim tipovima, oni su ključni za napajanje IC-ova i osetljivih opterećenja. Oni su označeni kao U ili IC na sitotisku.
Integrisane komponente ploče
| IC Tip | Obeležavanje | Paket | Aplikacije |
|---|---|---|---|
| Mikrokontroleri | STM32, ATmega | QFP, QFN, BGA | Ugrađena kontrola, automatizacija, robotika |
| Analogni IC | LM358, TL072 | SOIC, DIP | Pojačala, filteri, kondicioniranje signala |
| Memorijski IC | 24LCxx, AT25 | SOIC, TSOP | Skladištenje podataka, firmware, buffering |
| Snaga IC | LM7805, PMIC | TO-220, QFN | Regulacija napona, upravljanje baterijama |
| RF IC | Kualcomm kodovi | QFN, BGA | Vi-Fi, Bluetooth, bežična komunikacija |
Komponente za interkonekciju kola
Pin zaglavlja i utičnice
Pin zaglavlja i utičnice se široko koriste za modularne veze. Oni omogućavaju lako proširenje, testiranje ili zamenu modula. Pronađeni u razvojnim pločama, Arduino štitovima i ugrađenim sistemima, oni čine izradu prototipova i nadogradnje jednostavnim.
USB konektori
USB konektori - Tip-A, Tip-B, Tip-C i Micro-USB- su univerzalni interfejs za prenos podataka i isporuku energije. Na pločama podržavaju punjenje, komunikaciju i periferno povezivanje preko elektronike, laptopova i industrijske opreme.
RF koaksijalni konektori
RF konektori kao što su SMA, MMCKS i U.FL dizajnirani su za visokofrekventne aplikacije. Oni obezbeđuju minimalan gubitak signala i stabilne performanse u bežičnim komunikacionim uređajima, antenama i IoT modulima.
Edge konektori
Edge konektori su integrisani u samu ivicu PCB-a i spajaju se sa slotovima u matičnim pločama ili ekspanzijskim pločama. Uobičajeni u GPU-ima, PCIe karticama i memorijskim modulima, efikasno upravljaju i napajanjem i brzim signalima.
Komponente za zaštitu napajanja na ploči
osigurači
Osigurači su žrtveni uređaji označeni sa F na PCB-ima. Oni prekidaju kolo kada prekomerna struja teče, sprečavajući pregrevanje i opasnost od požara. Postavljeni u blizini ulaznih vodova, oni su prvi nivo odbrane od grešaka.
TVS diode
Prolazni napon suzbijanje (TVS) diode, označen kao D, clamp iznenadne napona šiljke izazvane elektrostatičkim pražnjenjem (ESD) ili prenapona. Oni su pozicionirani blizu USB, Ethernet i HDMI portova za zaštitu linija podataka i IC-ova od prolaznih oštećenja.
Metal-oksidni varistori (MOV)
MOV su nelinearni otpornici koji apsorbuju visokoenergetske udare iz AC mreže. Instalirani na ulaznim tačkama kola, štite uređaje od udara groma ili nestabilnih elektroenergetskih mreža tako što bezbedno preusmeravaju višak energije.
feritne perle
Feritne perle, označene kao FB, deluju kao filteri za blokiranje visokofrekventnih elektromagnetnih smetnji (EMI). Postavljeni u blizini regulatora i ulazno/izlaznih pinova, oni potiskuju buku prebacivanja i poboljšavaju stabilnost kola.
Elektromehaničke i vremenske komponente na ploči
Prekidači
Prekidači su među najosnovnijim elektromehaničkim delovima na PCB. Dostupni kao taktilni, slajd ili DIP tipovi, oni vam omogućavaju da obezbedite direktan unos, konfigurišete logička stanja ili aktivirate funkcije kao što su resetovanje, uključivanje / isključivanje ili izbor režima.
Releji
Releji omogućavaju kontrolnom kolu male snage da bezbedno prebaci opterećenja velike snage. Korišćenjem elektromagnetne zavojnice za otvaranje ili zatvaranje kontakata, oni obezbeđuju električnu izolaciju između logičkih signala i teških opterećenja. Uobičajeno u automatizaciji, kontroli motora i industrijskim PCB-ima.
kristali
Kvarcni kristali pružaju izuzetno stabilne taktne signale u MHz opsegu. Oni su od suštinskog značaja za mikrokontroler vremena, komunikaciju podataka i sinhronizaciju kola, obezbeđujući pouzdane performanse u digitalnim sistemima.
Oscilatori
Oscilatori su samostalni satni moduli koji generišu fiksnu frekvenciju bez dodatnih spoljnih komponenti. Koriste se u procesorima, komunikacionim modulima i vremenskim krugovima kako bi se osigurao stabilan i precizan rad.
Osnovni PCB hardver
Zastoji
Standoffs odvojiti PCB od šasije ili montažne površine. Sprečavanjem direktnog kontakta, oni smanjuju stres lemljenja zglobova, štite tragove od kratkih hlača i omogućavaju protok vazduha ispod ploče. Ovaj mali odstojnik pomaže u zaustavljanju pucanja lemljenja od savijanja ploče ili vibracija.
Zagrade
Zagrade obezbeđuju konektore kao što su USB, HDMI ili Ethernet portovi na kućište. Bez njih, priključivanje i isključivanje kablova stavlja ponovljeni stres na samu PCB, što dovodi do pukotina i podignutih jastučića. Zagrade prenose mehaničko opterećenje na okvir, produžava život konektora.
Vodiči za kartice
Vodiči za kartice poravnavaju i stabilizuju plug-in ploče. Oni smanjuju vibracije, olakšavaju umetanje / uklanjanje, i čuvaju ivice konektora od savijanja. U industrijskim ili automobilskim okruženjima sa stalnim šokom, vodiči za kartice su od vitalnog značaja za dugoročnu trajnost.
Termalni jastučići i hladnjak
Komponente kao što su regulatori napona, MOSFET-ovi ili procesori generišu toplotu koja degradira performanse i skraćuje životni vek. Termalni jastučići poboljšavaju prenos toplote na hladnjake, dok hladnjaki rasipaju toplotu u okolni vazduh. Oni sprečavaju pregrevanje i održavaju pouzdanost sistema.
PCB paketi i otisci stopala
Kroz rupu (THT)
Kroz rupe delovi koriste vodi ubačena u izbušene rupe i lemljena na suprotnoj strani. Oni nude jaku mehaničku podršku, odlični su za vibracije i stres, i lako se prototipiraju. Međutim, oni zauzimaju više prostora, sporo sklapanje i nisu idealni za kompaktne rasporede. Oni su uobičajeni u konektorima, relejima i komponentama za napajanje.
Uređaji za površinsku montažu (SMD)
SMD-ovi sede direktno na PCB jastučićima bez bušenja. Oni su kompaktni, lagani i savršeni za automatizovanu montažu visoke gustine. Nedostaci su teže ručno lemljenje, zahtevi preciznosti i manje mehaničke čvrstoće. Oni dominiraju elektronikom kao što su pametni telefoni, laptopovi, i IoT uređaji.
KSNUMKS BGA / KFN i napredni paketi
BGA i KFN paketi postavljaju jastučiće za lemljenje ili kuglice ispod komponente, omogućavajući veliki broj pinova i odlične performanse na malom prostoru. Oni zahtevaju preklopno lemljenje, rendgensku inspekciju i teško ih je preraditi. Oni se koriste u procesorima, SoC-ovima, GPU-ovima i RF čipovima za sisteme visokih performansi.
Bezbednosne komponente ploče
• Klirens je minimalni vazdušni razmak između dva provodnika. Sprečava luk kroz vazduh kada su prisutni visoki naponi.
• Puzanje je minimalna površinska udaljenost duž PCB-a između provodnika. Sprečava struju curenja i praćenje površine.
• Ove udaljenosti su potrebne za siguran i pouzdan rad PCB-a u visokonaponskim kolima kao što su napajanja, pretvarači i motorni pogoni.
• Potreban razmak zavisi od radnog napona: viši naponi zahtevaju veće puzanje i zazor.
• Stepen zagađenja utiče na rizik: čista okruženja omogućavaju uži razmak, dok vlažni, prašnjavi ili industrijski uslovi zahtevaju veću udaljenost.
• Materijal CTI definiše kvalitet izolacije. Viši CTI rejting znači da PCB može bezbedno tolerisati kraće puteve puzanja.
• Međunarodni bezbednosni standardi (IEC, UL) obezbeđuju minimalne vrednosti klizanja i puzanja za različite napone, materijale i okruženja.
Zaključak
Komponente ploče su jezgro svakog elektronskog uređaja. Od pasivnih delova kao što su otpornici do složenih IC-ova i zaštitnih uređaja, svaki obezbeđuje stabilnost, performanse i sigurnost. Zajedno, oni definišu koliko pouzdan i efikasan sistem postaje, čineći njihovo razumevanje osnovama za svakoga ko radi sa elektronikom.
Često postavljana pitanja [FAK]
Za šta se koriste kondenzatori za razdvajanje?
Oni stabilizuju napajanje IC-a filtriranjem buke i pružanjem brzih eksplozija energije.
Kako možete uočiti falsifikovane PCB komponente?
Proverite loše oznake, pogrešne logotipe, neravnomerno pakovanje, i uvek kupuju od pouzdanih distributera.
Šta su test tačke na PCB?
To su jastučići ili igle koje vam omogućavaju merenje signala i napona za otklanjanje grešaka i testiranje.
Kako termalne Vias pomoći u dizajnu PCB?
Oni prenose toplotu iz komponenti u druge slojeve bakra, poboljšavajući hlađenje i pouzdanost.
Koja je razlika između konformnog premaza i zalivanje?
Premaz je tanak zaštitni sloj, dok zalivanje u potpunosti inkapsulira PCB za jaču zaštitu.
Zašto je potrebno smanjenje snage komponente?
Smanjuje stres korišćenjem delova ispod njihovog maksimalnog rejtinga, poboljšavajući pouzdanost i životni vek.