ส่วนประกอบ PCB: ประเภท ฟังก์ชัน และชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์

แผงวงจรจะทํางานก็ต่อเมื่อเต็มไปด้วยส่วนประกอบที่เหมาะสม ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ไอซี ตัวเชื่อมต่อ และชิ้นส่วนความปลอดภัยแต่ละตัวมีบทบาทในการควบคุม จ่ายไฟ และป้องกันวงจร บทความนี้จะอธิบายส่วนประกอบเหล่านี้ หน้าที่ เครื่องหมาย และการใช้งาน โดยให้ข้อมูลที่ชัดเจนและละเอียดเกี่ยวกับพื้นฐานของแผงวงจร

ค 1. ส่วนประกอบแผงวงจรมากกว่า view  

ค 2. ซิลค์สกรีนและขั้วในส่วนประกอบ PCB  

ค 3. ส่วนประกอบแผงวงจรแบบพาสซีฟทั่วไป  

ค 4. ส่วนประกอบแผงวงจรแบบแยกส่วน  

ค 5. ส่วนประกอบแผงวงจรรวม  

ค 6. ส่วนประกอบการเชื่อมต่อระหว่างแผงวงจร  

ค 7. ส่วนประกอบป้องกันไฟฟ้าของแผงวงจร  

ค 8. ส่วนประกอบเครื่องกลไฟฟ้าและไทม์มิ่งของแผงวงจร  

ค 9. ฮาร์ดแวร์ PCB พื้นฐาน  

ค 10. แพ็คเกจ PCB และรอยเท้า  

ค 11. ส่วนประกอบความปลอดภัยของแผงวงจร  

ค 12. บทสรุป  

ค 13. คําถามที่พบบ่อย [FAQ]

ภาพรวมส่วนประกอบแผงวงจร

แผงวงจรเป็นมากกว่าร่องรอยทองแดงที่ยึดติดกับไฟเบอร์กลาส มันเป็นหัวใจของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้น หากไม่มีส่วนประกอบ PCB จะเป็นเพียงแผ่นของทางเดินทองแดงหุ้มฉนวนที่ไม่มีความสามารถในการทํางาน เมื่อเติมตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ เซมิคอนดักเตอร์ ตัวเชื่อมต่อ และอุปกรณ์ป้องกันแล้ว จะเปลี่ยนเป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถจ่ายไฟ ประมวลผล และสื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆ ได้ ฟังก์ชันนี้มาจากความสมดุลของส่วนประกอบแบบพาสซีฟ ซึ่งรับผิดชอบในการควบคุมการไหลของกระแส การกรองสัญญาณ และการแบ่งแรงดันไฟฟ้า และส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ ซึ่งขยาย ควบคุม และคํานวณ

ซิลค์สกรีนและขั้วในส่วนประกอบ PCB

ฉลากซิลค์สกรีนบนแผงวงจร

ซิลค์สกรีนคือข้อความสีขาวและสัญลักษณ์ที่พิมพ์บน PCB ให้ข้อมูลอ้างอิงอย่างรวดเร็วสําหรับการระบุส่วนประกอบระหว่างการประกอบ การทดสอบ หรือการซ่อมแซม เครื่องหมายเหล่านี้ช่วยประหยัดเวลาโดยให้คําแนะนําโดยไม่ต้องอ้างอิงแผนผังเสมอ

ตัวกําหนดซิลค์สกรีนทั่วไป

ซิลค์สกรีนใช้ตัวอักษรเพื่อแสดงส่วนประกอบ:

• R = ตัวต้านทาน

• C = ตัวเก็บประจุ

• D = ไดโอด

• Q = ทรานซิสเตอร์

• U / IC = วงจรรวม

• F = ฟิวส์

• J หรือ P = คอนเนคเตอร์

• K = รีเลย์

ตัวบ่งชี้ขั้วสําหรับส่วนประกอบ

หลายส่วนมีทิศทางและต้องติดตั้งอย่างถูกต้อง เครื่องหมายขั้วรวมถึง:

•ไดโอด - แถบทําเครื่องหมายแคโทด

• ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า - สัญลักษณ์ "–" บนตัวเครื่อง

•ไฟ LED - ด้านแบนทําเครื่องหมายแคโทด

• ไอซี - พิน 1 ระบุด้วยจุด รอยบาก หรือการลบมุม

ส่วนประกอบแผงวงจรแบบพาสซีฟทั่วไป

ส่วนประกอบแผงวงจรแบบแยกส่วน

ไดโอด

ไดโอดเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของแผงวงจรที่ช่วยให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น คุณสมบัตินี้ปกป้องวงจรจากความเสียหายของแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ และจําเป็นในวงจรเรียงกระแส clamping เครือข่าย และระบบป้องกันไฟกระชาก สัญลักษณ์ "D" บนซิลค์สกรีนช่วยให้ระบุได้อย่างรวดเร็ว

ไดโอดเปล่งแสง (LED)

ไฟ LED ทําหน้าที่เป็นทั้งตัวบ่งชี้และแหล่งกําเนิดแสงบน PCB ใช้สําหรับสัญญาณสถานะ ไฟแบ็คไลท์ของจอแสดงผล และการแยกออปโต ต้องสังเกตขั้ว แคโทดมีขอบแบนหรือแถบอย่างเห็นได้ชัด ประสิทธิภาพและการใช้พลังงานต่ําทําให้ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

ทรานซิสเตอร์ (BJT และ MOSFET)

ทรานซิสเตอร์ควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้าโดยทําหน้าที่เป็นแอมพลิฟายเออร์หรือสวิตช์ ทรานซิสเตอร์ Bipolar Junction (BJT) มีความเชี่ยวชาญในการขยาย ในขณะที่ MOSFET ครองการสลับพลังงานเนื่องจากการสูญเสียต่ําและความเร็วสูง บน PCB ส่วนใหญ่อยู่ในการควบคุมพลังงาน ตรรกะดิจิทัล และการประมวลผลสัญญาณ

ฉบับ tag หน่วยงานกํากับดูแล

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าวงจรได้รับแรงดันไฟฟ้าคงที่และเสถียรแม้ว่าอุปทานจะแตกต่างกันไปก็ตาม เอาต์พุตทั่วไป ได้แก่ 5V, 3.3V และ 12V พบได้ทั้งในประเภทเชิงเส้นและแบบสวิตชิ่ง ซึ่งมีความสําคัญต่อการจ่ายไฟให้กับไอซีและโหลดที่ละเอียดอ่อน สิ่งเหล่านี้มีป้ายกํากับเป็น U หรือ IC บนตัวกําหนดซิลค์สกรีน

ส่วนประกอบแผงวงจรรวม

ส่วนประกอบการเชื่อมต่อระหว่างแผงวงจร

ส่วนหัวและซ็อกเก็ตพิน

ส่วนหัวและซ็อกเก็ตพินใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการเชื่อมต่อแบบแยกส่วน ช่วยให้ขยาย ทดสอบ หรือเปลี่ยนโมดูลได้ง่าย พบได้ในบอร์ดพัฒนา โล่ Arduino และระบบฝังตัว ทําให้การสร้างต้นแบบและการอัปเกรดตรงไปตรงมา

ขั้วต่อ USB

ขั้วต่อ USB - Type-A, Type-B, Type-C และ Micro-USB- เป็นอินเทอร์เฟซสากลสําหรับการถ่ายโอนข้อมูลและการจ่ายพลังงาน บนแผงวงจรรองรับการชาร์จการสื่อสารและการเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แล็ปท็อปและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

ตัวเชื่อมต่อโคแอกเชียล RF

ตัวเชื่อมต่อ RF เช่น SMA, MMCX และ U.FL ได้รับการออกแบบมาสําหรับการใช้งานความถี่สูง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสูญเสียสัญญาณน้อยที่สุดและประสิทธิภาพที่เสถียรในอุปกรณ์สื่อสารไร้สาย เสาอากาศ และโมดูล IoT

ขั้วต่อขอบ

ตัวเชื่อมต่อขอบถูกรวมเข้ากับขอบ PCB และจับคู่กับสล็อตในเมนบอร์ดหรือบอร์ดขยาย พบได้ทั่วไปใน GPU, การ์ด PCIe และโมดูลหน่วยความจํา ซึ่งจัดการทั้งพลังงานและสัญญาณความเร็วสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ส่วนประกอบป้องกันไฟฟ้าของแผงวงจร

ฟิวส์

ฟิวส์เป็นอุปกรณ์เสียสละที่มีป้ายกํากับด้วย F บน PCB พวกเขาทําลายวงจรเมื่อกระแสไฟไหลมากเกินไปป้องกันความร้อนสูงเกินไปและอันตรายจากไฟไหม้ วางไว้ใกล้กับสายอินพุตพลังงาน เป็นระดับแรกของการป้องกันความผิดพลาด

ไดโอด TVS

ไดโอดปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (TVS) ทําเครื่องหมายเป็น D clamp แรงดันไฟกระชากอย่างกะทันหันที่เกิดจากการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) หรือไฟกระชาก วางอยู่ใกล้กับพอร์ต USB, Ethernet และ HDMI เพื่อป้องกันสายข้อมูลและไอซีจากความเสียหายชั่วคราว

วาริสเตอร์โลหะออกไซด์ (MOV)

MOV เป็นตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้นที่ดูดซับไฟกระชากพลังงานสูงจากแหล่งจ่ายไฟหลัก ติดตั้งที่จุดเข้าวงจร ช่วยปกป้องอุปกรณ์จากฟ้าผ่าหรือโครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่เสถียรโดยการเบี่ยงเบนพลังงานส่วนเกินอย่างปลอดภัย

ลูกปัดเฟอร์ไรต์

ลูกปัดเฟอร์ไรต์ที่ทําเครื่องหมายเป็น FB ทําหน้าที่เป็นตัวกรองเพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง (EMI) วางไว้ใกล้กับตัวควบคุมและพินอินพุต / เอาต์พุตจะระงับสัญญาณรบกวนการสลับและปรับปรุงเสถียรภาพของวงจร

ส่วนประกอบเครื่องกลไฟฟ้าและเวลาของแผงวงจร

สวิตช์

สวิตช์เป็นหนึ่งในชิ้นส่วนเครื่องกลไฟฟ้าพื้นฐานที่สุดบน PCB มีให้เลือกทั้งแบบสัมผัส สไลด์ หรือ DIP ให้คุณป้อนข้อมูลโดยตรง กําหนดค่าสถานะลอจิก หรือทริกเกอร์ฟังก์ชัน เช่น รีเซ็ต เปิด/ปิดเครื่อง หรือการเลือกโหมด

รีเลย์

รีเลย์ช่วยให้วงจรควบคุมพลังงานต่ําสามารถสลับโหลดกําลังสูงได้อย่างปลอดภัย ด้วยการใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อเปิดหรือปิดหน้าสัมผัส จึงให้การแยกทางไฟฟ้าระหว่างสัญญาณลอจิกและภาระหนัก พบได้ทั่วไปในระบบอัตโนมัติ การควบคุมมอเตอร์ และ PCB อุตสาหกรรม

คริสตัล

คริสตัลควอตซ์ให้สัญญาณนาฬิกาที่เสถียรอย่างยิ่งในช่วง MHz สิ่งเหล่านี้มีความสําคัญในการจับเวลาไมโครคอนโทรลเลอร์ การสื่อสารข้อมูล และวงจรซิงโครไนซ์ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในระบบดิจิทัล

ออสซิลเลเตอร์

ออสซิลเลเตอร์เป็นโมดูลนาฬิกาในตัวที่สร้างความถี่คงที่โดยไม่ต้องใช้ส่วนประกอบภายนอกเพิ่มเติม ใช้ในโปรเซสเซอร์ โมดูลการสื่อสาร และวงจรไทม์มิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าการทํางานมีเสถียรภาพและแม่นยํา

ฮาร์ดแวร์ PCB พื้นฐาน

ความขัดแย้ง

ความขัดแย้งแยก PCB ออกจากแชสซีหรือพื้นผิวการติดตั้ง ด้วยการป้องกันการสัมผัสโดยตรงจะช่วยลดความเครียดของข้อต่อบัดกรีปกป้องร่องรอยจากกางเกงขาสั้นและช่วยให้อากาศไหลเวียนใต้กระดาน ตัวเว้นวรรคขนาดเล็กนี้ช่วยหยุดการแตกร้าวของบัดกรีจากการโค้งงอหรือการสั่นสะเทือนของบอร์ด

วงเล็บ

ตัวยึดยึดขั้วต่อ เช่น พอร์ต USB, HDMI หรืออีเทอร์เน็ตเข้ากับแชสซี หากไม่มีพวกเขาการเสียบและถอดสายเคเบิลจะทําให้เกิดความเครียดซ้ํา ๆ บน PCB เองซึ่งนําไปสู่รอยแตกและแผ่นอิเล็กโทรดที่ยกขึ้น วงเล็บถ่ายโอนภาระทางกลไปยังเฟรมช่วยยืดอายุตัวเชื่อมต่อ

คู่มือการ์ด

ตัวกั้นการ์ดจะจัดตําแหน่งและทําให้บอร์ดปลั๊กอินมีเสถียรภาพ ช่วยลดการสั่นสะเทือน ง่ายต่อการใส่ / ถอด และป้องกันไม่ให้ขั้วต่อขอบงอ ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมหรือยานยนต์ที่มีแรงกระแทกอย่างต่อเนื่อง ไกด์การ์ดมีความสําคัญต่อความทนทานในระยะยาว

แผ่นระบายความร้อนและฮีทซิงค์

ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า MOSFET หรือ CPU สร้างความร้อนที่ทําให้ประสิทธิภาพลดลงและทําให้อายุการใช้งานสั้นลง แผ่นระบายความร้อนช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนไปยังฮีทซิงค์ ในขณะที่ฮีทซิงค์จะกระจายความร้อนออกสู่อากาศโดยรอบ ป้องกันความร้อนสูงเกินไปและรักษาความน่าเชื่อถือของระบบ

แพ็คเกจ PCB และรอยเท้า

ทะลุรู (THT)

ชิ้นส่วนทะลุรูใช้ตะกั่วที่สอดเข้าไปในรูที่เจาะและบัดกรีที่ด้านตรงข้าม พวกเขาให้การสนับสนุนทางกลที่แข็งแกร่งเหมาะสําหรับการสั่นสะเทือนและความเครียดและง่ายต่อการสร้างต้นแบบ อย่างไรก็ตาม ใช้พื้นที่มากกว่า ประกอบช้า และไม่เหมาะสําหรับเลย์เอาต์ขนาดกะทัดรัด พบได้ทั่วไปในคอนเนคเตอร์ รีเลย์ และส่วนประกอบพลังงาน

อุปกรณ์ยึดพื้นผิว (SMD)

SMD นั่งโดยตรงบนแผ่น PCB โดยไม่ต้องเจาะ มีขนาดกะทัดรัด น้ําหนักเบา และเหมาะสําหรับการประกอบอัตโนมัติที่มีความหนาแน่นสูง ข้อเสียคือการบัดกรีด้วยมือที่ยากขึ้นความต้องการความแม่นยําและความแข็งแรงเชิงกลน้อยลง พวกเขาครอบงําอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น สมาร์ทโฟน แล็ปท็อป และอุปกรณ์ IoT

BGA / QFN และแพ็คเกจขั้นสูง

แพ็คเกจ BGA และ QFN วางแผ่นบัดกรีหรือลูกบอลไว้ใต้ส่วนประกอบ ทําให้มีจํานวนพินสูงและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในพื้นที่ขนาดเล็ก พวกเขาต้องการการบัดกรีแบบรีโฟลว์การตรวจสอบเอ็กซ์เรย์และยากต่อการทํางานซ้ํา สิ่งเหล่านี้ใช้ใน CPU, SOC, GPU และชิป RF สําหรับระบบประสิทธิภาพสูง

ส่วนประกอบความปลอดภัยของแผงวงจร

• ระยะห่างคือช่องว่างอากาศขั้นต่ําระหว่างตัวนําสองตัว ป้องกันการเกิดประกายไฟในอากาศเมื่อมีไฟฟ้าแรงสูง

• การคืบคลานคือระยะห่างพื้นผิวขั้นต่ําตาม PCB ระหว่างตัวนํา ป้องกันกระแสไฟรั่วและการติดตามพื้นผิว

• ระยะทางเหล่านี้จําเป็นสําหรับการทํางานของ PCB ที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในวงจรไฟฟ้าแรงสูง เช่น แหล่งจ่ายไฟ อินเวอร์เตอร์ และมอเตอร์ไดรฟ์

•ระยะห่างที่ต้องการขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในการทํางาน: แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นต้องการการคืบคลานและการกวาดล้างที่มากขึ้น

•ระดับมลพิษมีอิทธิพลต่อความเสี่ยง: สภาพแวดล้อมที่สะอาดช่วยให้มีระยะห่างที่แคบขึ้นในขณะที่ความชื้นฝุ่นหรือสภาพอุตสาหกรรมต้องการระยะห่างมากขึ้น

•วัสดุ CTI กําหนดคุณภาพของฉนวน ระดับ CTI ที่สูงขึ้นหมายความว่า PCB สามารถทนต่อเส้นทางการคืบคลานที่สั้นลงได้อย่างปลอดภัย

•มาตรฐานความปลอดภัยสากล (IEC, UL) ให้ค่าการกวาดล้างและการคืบคลานขั้นต่ําสําหรับแรงดันไฟฟ้าวัสดุและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

สรุป

ส่วนประกอบแผงวงจรเป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้น ตั้งแต่ชิ้นส่วนแบบพาสซีฟ เช่น ตัวต้านทาน ไปจนถึง IC และอุปกรณ์ป้องกันที่ซับซ้อน แต่ละชิ้นช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียร ประสิทธิภาพ และความปลอดภัย พวกเขาร่วมกันกําหนดความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของระบบทําให้ความเข้าใจเป็นพื้นฐานสําหรับทุกคนที่ทํางานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

คําถามที่พบบ่อย [FAQ]

ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนใช้ทําอะไร?

พวกเขาทําให้แหล่งจ่ายไฟ IC มีเสถียรภาพโดยการกรองสัญญาณรบกวนและให้พลังงานระเบิดอย่างรวดเร็ว

คุณจะสังเกตส่วนประกอบ PCB ปลอมได้อย่างไร?

ตรวจสอบเครื่องหมายที่ไม่ดี โลโก้ไม่ถูกต้อง บรรจุภัณฑ์ไม่สม่ําเสมอ และซื้อจากผู้จัดจําหน่ายที่เชื่อถือได้เสมอ

จุดทดสอบบน PCB คืออะไร?

เป็นแผ่นรองหรือหมุดที่ให้คุณวัดสัญญาณและแรงดันไฟฟ้าสําหรับการดีบักและการทดสอบ

จุดแวะระบายความร้อนช่วยในการออกแบบ PCB ได้อย่างไร?

พวกเขาถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบไปยังชั้นทองแดงอื่น ๆ ปรับปรุงการระบายความร้อนและความน่าเชื่อถือ

อะไรคือความแตกต่างระหว่างการเคลือบแบบสอดคล้องและการปลูก?

การเคลือบเป็นชั้นป้องกันบาง ๆ ในขณะที่การปลูกจะห่อหุ้ม PCB อย่างเต็มที่เพื่อการปกป้องที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

เหตุใดจึงต้องมีการลดพิกัดส่วนประกอบ

ช่วยลดความเครียดโดยใช้ชิ้นส่วนที่ต่ํากว่าพิกัดสูงสุดช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน