電路板只有在填充了正確的組件時才能工作。電阻器、電容器、二極體、電晶體、IC、連接器和安全部件都在控制、供電和保護電路方面發揮作用。本文解釋了這些組件、它們的功能、標記和用途，提供了有關電路板基礎知識的清晰詳細的資訊。
電路板組件概述
電路板不僅僅是粘合到玻璃纖維上的銅走線;它是每個電子設備的核心。如果沒有組件，PCB 只是一張絕緣銅路徑，無法執行任務。一旦裝有電阻器、電容器、半導體、連接器和保護裝置，它就會轉變為一個完整的電子系統，能夠為其他設備供電、處理和通訊。該功能來自於負責控制電流、濾波訊號和分壓的無源元件與放大、調節和計算的主動元件的平衡。
PCB元件中的絲網印刷和極性
電路板上的絲網印刷標籤
絲網印刷是印刷在 PCB 上的白色文字和符號。它提供了在裝配、測試或維修過程中識別組件的快速參考。這些標記透過提供指南來節省時間，而無需它們始終參考原理圖。
常見的絲網印刷指示符
絲網印刷使用字母來表示組件：
• R = 電阻器
• C = 電容器
• D = 二極管
• Q = 晶體管
• U / IC = 積體電路
• F = 保險絲
• J 或 P = 連接器
• K = 繼電器
組件的極性指示器
許多零件都是定向的，必須正確安裝。極性標記包括：
• 二極管 - 條紋標記陰極
• 電解電容器 - 機身上的“–”符號
• LED - 平坦的一面標記陰極
• IC - 由點、凹口或倒角識別的引腳 1
常見的無源電路板組件
| 組件 | 符號 | 功能 | 鑑定 |
|---|---|---|---|
| 電阻 | 右 | 限制電流流動、分壓並設定偏壓位準 | 通孔型上的色帶;SMD 封裝上的 3-4 位數代碼 |
| 電容 | C | 存儲和過濾電荷;提供短時間能量爆發 | 以 μF 或 pF 標記;電解液顯示極性條紋;陶瓷通常不偏振 |
| 電感 | L | 將能量儲存在磁場中;抵抗 AC 的突然變化 | 線圈體或鐵氧體磁芯;通常以 μH 或 mH |
分立電路板組件
二極體
二極體是基本的電路板組件，僅允許電流沿一個方向流動。此特性可保護電路免受反向電壓損壞，並且是整流器、箝位網路和突波保護系統所必需的。絲網印刷上的符號“D”有助於快速識別。
發光二極體 （LED）
LED 在 PCB 上既可作為指示燈又可作為光源。它們用於狀態訊號、顯示器背光和光隔離。必須遵守極性;陰極明顯標有平坦的邊緣或條紋。它們的效率和低功耗使它們在現代電子產品中不可或缺。
電晶體（BJT 和 MOSFET）
電晶體透過充當放大器或開關來控制電流和電壓。雙極結型電晶體 （BJT） 在放大方面表現出色，而 MOSFET 則由於低損耗和高速而在功率開關方面佔據主導地位。在PCB上，它們主要用於功率調節、數位邏輯和訊號處理。
穩壓器
穩壓器可確保電路接收恆定、穩定的電壓，即使電源發生變化也是如此。常見輸出包括 5V、3.3V 和 12V。它們有線性和開關類型兩種類型，對於為 IC 和敏感負載供電至關重要。它們在絲網印刷標號上標記為 U 或 IC。
積體電路板元件
| IC類型 | 標記 | 套餐 | 應用 |
|---|---|---|---|
| 微控制器 | STM32、ATmega | QFP、QFN、BGA | 嵌入式控制、自動化、機器人 |
| 類比 IC | LM358、TL072 | SOIC、DIP | 放大器、濾波器、訊號調節 |
| 記憶體 IC | 24LCxx、AT25 | SOIC、TSOP | 資料儲存、韌體、緩衝 |
| 電源 IC | LM7805、PMIC | TO-220，QFN | 電壓調節、電池管理 |
| 射頻 IC | 高通代碼 | QFN、BGA | Wi-Fi、藍牙、無線通訊 |
電路板互連組件
排針和插座
排針和插座廣泛用於模組化連接。它們可以輕鬆擴展、測試或更換模組。它們存在於開發板、Arduino 擴充板和嵌入式系統中，使原型設計和升級變得簡單。
USB 連接器
USB 連接器 - Type-A、Type-B、Type-C 和 Micro-USB- 是用於資料傳輸和電力傳輸的通用介面。在電路板上，它們支援跨電子產品、筆記型電腦和工業設備的充電、通訊和週邊設備連接。
射頻同軸連接器
SMA、MMCX 和 U.FL 等射頻連接器專為高頻應用而設計。它們確保無線通訊設備、天線和物聯網模組的最小訊號損失和穩定的性能。
邊緣連接器
邊緣連接器集成到 PCB 邊緣本身中，並與主板或擴展板中的插槽配接。它們常見於 GPU、PCIe 卡和記憶體模組中，可有效處理電源和高速訊號。
電路板電源保護元件
保險絲
保險絲是在 PCB 上標有 F 的犧牲裝置。當電流過大時，它們會斷開電路，防止過熱和火災危險。它們放置在電源輸入線附近，是針對故障的第一級防禦。
TVS 二極體
暫態電壓抑制 （TVS） 二極體（標記為 D）可箝位由靜電放電 （ESD） 或突波引起的突然電壓尖峰。它們靠近 USB、乙太網路和 HDMI 連接埠，以保護數據線和 IC 免受瞬態損壞。
金屬氧化物壓敏電阻 （MOV）
MOV 是非線性電阻器，可吸收來自交流電源的高能量突波。它們安裝在電路入口點，透過安全地轉移多餘的能量來保護設備免受雷擊或不穩定的電網的影響。
鐵氧體磁珠
鐵氧體磁珠（標記為 FB）充當濾波器來阻擋高頻電磁干擾 （EMI）。它們放置在穩壓器和輸入/輸出引腳附近，可抑制開關雜訊並提高電路穩定性。
電路板機電和時序組件
開關
開關是 PCB 上最基本的機電部件之一。它們有觸覺、滑動或 DIP 類型可供選擇，可讓您提供直接輸入、配置邏輯狀態或觸發功能，例如重置、電源開/關或模式選擇。
繼電器
繼電器允許低功率控制電路安全地切換高功率負載。透過使用電磁線圈打開或關閉觸點，它們在邏輯訊號和重負載之間提供電氣隔離。常見於自動化、馬達控制和工業 PCB。
水晶
石英晶體在 MHz 範圍內提供極其穩定的時脈訊號。這些對於微控制器定時、資料通訊和同步電路至關重要，可確保跨數位系統的可靠性能。
振盪器
振盪器是獨立的時脈模組，無需額外的外部元件即可產生固定頻率。它們用於處理器、通訊模組和定時電路，以確保穩定、準確的運作。
基本PCB硬體
對峙
支架將 PCB 與機箱或安裝表面分開。透過防止直接接觸，它們可以減少焊點應力，保護走線免受短路影響，並允許氣流在電路板下方。這種小型墊片有助於防止電路板彎曲或振動導致焊料破裂。
括號
支架將 USB、HDMI 或乙太網路連接埠等連接器固定到機箱。如果沒有它們，插拔電纜會對 PCB 本身造成反覆的壓力，導致裂縫和焊盤翹起。支架將機械負載傳遞到框架，延長連接器的使用壽命。
牌張指南
卡片導軌可對齊並穩定插入式板。它們可減少振動、輕鬆插入/拔出，並防止邊緣連接器彎曲。在持續衝擊的工業或汽車環境中，導卡器對於長期耐用性至關重要。
導熱墊和散熱器
穩壓器、MOSFET 或 CPU 等組件會產生熱量，從而降低性能並縮短使用壽命。導熱墊可改善散熱器的熱量傳遞，而散熱器則將熱量散發到周圍空氣中。它們可以防止過熱並保持系統可靠性。
PCB封裝和封裝
通孔 （THT）
通孔零件使用插入鑽孔並在另一側焊接的引線。它們提供強大的機械支撐，非常適合振動和應力，並且易於原型製作。然而，它們佔用更多空間、組裝緩慢，並且不適合緊湊的佈局。它們常見於連接器、繼電器和電源元件中。
表面貼裝元件 （SMD）
SMD 直接位於 PCB 焊盤上，無需鑽孔。它們結構緊湊、重量輕，非常適合自動化、高密度組裝。缺點是手動焊接較難、精度要求較高且機械強度較低。它們在智慧型手機、筆記型電腦和物聯網設備等電子產品領域佔據主導地位。
BGA/QFN和高級封裝
BGA 和 QFN 封裝將焊盤或焊球放置在元件下方，從而在狹小的空間內實現高引腳數和出色的性能。它們需要回流焊、X射線檢查，並且難以返工。這些用於高性能系統的 CPU、SOC、GPU 和射頻芯片。
電路板安全元件
• 間隙是兩根導體之間的最小氣隙。當存在高電壓時，它可以防止空氣中產生電弧。
• 沿面距離是導體之間沿 PCB 的最小表面距離。它可以防止漏電流和表面跟踪。
• 這些距離對於在電源、逆變器和馬達驅動器等高壓電路中安全可靠的 PCB 操作是必需的。
• 所需的間距取決於工作電壓：更高的電壓需要更大的爬電距離和間隙。
• 污染程度影響風險：清潔的環境允許更緊密的間距，而潮濕、多塵或工業條件需要更遠的距離。
• 材料 CTI 定義絕緣品質。較高的 CTI 等級意味著 PCB 可以安全地承受較短的沿電路徑。
• 國際安全標準（IEC、UL）為不同電壓、材料和環境提供最小電氣間隙和沿面距離值。
結論
電路板元件是每個電子設備的核心。從電阻器等被動元件到複雜的 IC 和保護裝置，每個元件都確保穩定性、效能和安全性。它們共同定義了系統的可靠性和效率，使它們的理解成為任何使用電子產品的人的基礎知識。
常見問題 [FAQ]
去耦電容器有什麼用？
它們透過過濾雜訊和提供快速能量爆發來穩定 IC 電源。
如何發現假冒PCB元件？
檢查是否有不良標記、錯誤的標誌、不均勻的包裝，並始終從值得信賴的經銷商處購買。
PCB上的測試點是什麼？
它們是焊盤或引腳，可讓您測量訊號和電壓以進行調試和測試。
熱通孔如何幫助PCB設計？
它們將熱量從組件傳遞到其他銅層，從而提高冷卻和可靠性。
保形塗層和灌封有什麼區別？
塗層是一層薄薄的保護層，而灌封則將 PCB 完全封裝起來，提供更強的保護。
為什麼需要元件降額？
它透過使用低於最大額定值的零件來減少應力，從而提高可靠性和使用壽命。