电路板只有在填充有正确的组件时才能工作。电阻器、电容器、二极管、晶体管、IC、连接器和安全部件都在控制、供电和保护电路方面发挥着作用。本文解释了这些组件、它们的功能、标记和用途，并提供了有关电路板基础知识的清晰而详细的信息。
电路板组件概述
电路板不仅仅是粘合到玻璃纤维上的铜走线;它是每个电子设备的心脏。如果没有组件，PCB 只是一片绝缘铜路径，无法执行任务。一旦装满电阻器、电容器、半导体、连接器和保护设备，它就会转变为一个完整的电子系统，能够为其他设备供电、处理和通信。该功能来自无源元件（负责控制电流、滤波信号和分压）和有源元件（放大、调节和计算）的平衡。
PCB元件中的丝印和极性
电路板上的丝印标签
丝印是印刷在 PCB 上的白色文本和符号。它提供了在组装、测试或维修期间识别组件的快速参考。这些标记通过提供指南来节省时间，而无需它们始终参考原理图。
常见的丝印指示符
丝印使用字母来表示组件：
• R = 电阻器
• C = 电容器
• D = 二极管
• Q = 晶体管
• U / IC = 集成电路
• F = 保险丝
• J 或 P = 连接器
• K = 继电器
组件的极性指示器
许多部件都是定向的，必须正确安装。极性标记包括：
• 二极管 - 阴极的条纹标记
• 电解电容器 - 机身上的“-”符号
• LED - 平坦的一面标记阴极
• IC - 引脚 1 由点、槽口或倒角标识
常见的无源电路板元件
| 组件 | 符号 | 功能 | 鉴定 |
|---|---|---|---|
| 电阻器 | 右 | 限制电流、分压和设置偏置电平 | 通孔型上的色带;SMD 封装上的 3-4 位代码 |
| 电容器 | C | 存储和过滤电荷;提供短能量爆发 | 以 μF 或 pF 标记;电解液显示极性条纹;陶瓷通常是非偏振的 |
| 电感器 | L | 将能量储存在磁场中;抵抗交流电的突然变化 | 线圈体或铁氧体磁芯;通常以 μH 或 mH 为单位标记的值 |
分立电路板组件
二极管
二极管是基本的电路板组件，只允许电流沿一个方向流动。该特性可保护电路免受反向电压损坏，并且是整流器、箝位网络和浪涌保护系统所必需的。丝印上的符号“D”有助于快速识别。
发光二极管 （LED）
LED 在 PCB 上既充当指示灯又充当光源。它们用于状态信号、显示器背光和光隔离。必须遵守极性;阴极明显标有平边或条纹。它们的效率和低功耗使它们在现代电子产品中不可或缺。
晶体管（BJT 和 MOSFET）
晶体管通过充当放大器或开关来控制电流和电压。双极结型晶体管 （BJT） 在放大方面表现出色，而 MOSFET 由于低损耗和高速而在功率开关方面占据主导地位。在PCB上，它们主要用于功率调节、数字逻辑和信号处理。
电压调节器
稳压器确保电路接收恒定、稳定的电压，即使电源发生变化也是如此。常见输出包括 5V、3.3V 和 12V。它们有线性和开关类型两种类型，对于为 IC 和敏感负载供电至关重要。这些在丝印标号上标记为 U 或 IC。
集成电路板组件
| IC类型 | 标记 | 套餐 | 应用 |
|---|---|---|---|
| 微控制器 | STM32、ATmega | QFP、QFN、BGA | 嵌入式控制、自动化、机器人 |
| 模拟 IC | LM358、TL072 | SOIC，DIP | 放大器、滤波器、信号调理 |
| 存储器IC | 24LCxx、AT25 | SOIC、TSOP | 数据存储、固件、缓冲 |
| 功率IC | LM7805，PMIC | TO-220、QFN | 电压调节、电池管理 |
| 射频集成电路 | 高通代码 | QFN、BGA | Wi-Fi、蓝牙、无线通信 |
电路板互连组件
排针和插座
排针和插座广泛用于模块化连接。它们允许轻松扩展、测试或更换模块。它们存在于开发板、Arduino 扩展板和嵌入式系统中，使原型设计和升级变得简单。
USB 连接器
USB 连接器 - Type-A、Type-B、Type-C 和 Micro-USB- 是用于数据传输和供电的通用接口。在电路板上，它们支持跨电子产品、笔记本电脑和工业设备的充电、通信和外围设备连接。
射频同轴连接器
SMA、MMCX 和 U.FL 等射频连接器专为高频应用而设计。它们确保无线通信设备、天线和物联网模块的最小信号损失和稳定的性能。
边缘连接器
边缘连接器集成到 PCB 边缘本身中，并与主板或扩展板上的插槽配合。它们常见于 GPU、PCIe 卡和内存模块中，可有效处理电源和高速信号。
电路板电源保护元件
保险丝
保险丝是在 PCB 上标有 F 的牺牲器件。当电流过大时，它们会断开电路，防止过热和火灾危险。它们放置在电源输入线附近，是针对故障的第一级防御。
TVS 二极管
瞬态电压抑制 （TVS） 二极管（标记为 D）可箝位由静电放电 （ESD） 或浪涌引起的突然电压尖峰。它们靠近 USB、以太网和 HDMI 端口，以保护数据线和 IC 免受瞬态损坏。
金属氧化物压敏电阻 （MOV）
MOV 是非线性电阻器，可吸收来自交流电源的高能量浪涌。它们安装在电路入口处，通过安全地转移多余的能量来保护设备免受雷击或不稳定的电网的影响。
铁氧体磁珠
铁氧体磁珠，标记为 FB，充当滤波器来阻挡高频电磁干扰 （EMI）。它们放置在稳压器和输入/输出引脚附近，可抑制开关噪声并提高电路稳定性。
电路板机电和定时元件
开关
开关是 PCB 上最基本的机电部件之一。它们有触觉、滑动或 DIP 类型，可让您提供直接输入、配置逻辑状态或触发功能，例如复位、电源开/关或模式选择。
继电器
继电器允许低功率控制电路安全地切换大功率负载。通过使用电磁线圈打开或关闭触点，它们在逻辑信号和重负载之间提供电气隔离。常见于自动化、电机控制和工业 PCB。
水晶
石英晶体在MHz范围内提供极其稳定的时钟信号。这些对于微控制器定时、数据通信和同步电路至关重要，可确保跨数字系统的可靠性能。
振荡器
振荡器是独立的时钟模块，无需额外的外部组件即可产生固定频率。它们用于处理器、通信模块和定时电路，以确保稳定、准确的运行。
基本PCB硬件
对峙
支架将 PCB 与机箱或安装表面分开。通过防止直接接触，它们可以减少焊点应力，保护走线免受短路影响，并允许气流在电路板下方。这种小型垫片有助于防止电路板弯曲或振动导致焊料开裂。
支架
支架将 USB、HDMI 或以太网端口等连接器固定到机箱。如果没有它们，插拔电缆会对 PCB 本身造成反复压力，导致裂纹和焊盘翘起。支架将机械负载传递到框架上，从而延长连接器的使用寿命。
卡片指南
卡导轨对齐和稳定插件板。它们可减少振动，轻松插入/拔出，并防止边缘连接器弯曲。在持续冲击的工业或汽车环境中，导卡器对于长期耐用性至关重要。
导热垫和散热器
稳压器、MOSFET 或 CPU 等组件会产生热量，从而降低性能并缩短使用寿命。导热垫改善了散热器的热传递，而散热器则将热量散发到周围空气中。它们可以防止过热并保持系统可靠性。
PCB 封装和封装
通孔 （THT）
通孔零件使用插入钻孔并在另一侧焊接的引线。它们提供强大的机械支撑，非常适合振动和应力，并且易于原型制作。然而，它们占用更多空间、组装缓慢，并且不适合紧凑的布局。它们常见于连接器、继电器和电源组件中。
表面贴装器件 （SMD）
SMD 直接位于 PCB 焊盘上，无需钻孔。它们结构紧凑、重量轻，非常适合自动化、高密度组装。缺点是手动焊接较难、精度要求较差且机械强度较低。它们主导着智能手机、笔记本电脑和物联网设备等电子产品。
BGA / QFN 和高级封装
BGA 和 QFN 封装将焊盘或焊球放置在元件下方，从而在狭小的空间内实现高引脚数和出色的性能。它们需要回流焊、X 射线检查，并且难以返工。它们用于高性能系统的 CPU、SOC、GPU 和射频芯片。
电路板安全元件
• 间隙是两个导体之间的最小气隙。当存在高压时，它可以防止空气中产生电弧。
• 爬电距离是导体之间沿 PCB 的最小表面距离。它可以防止漏电流和表面跟踪。
• 这些距离是电源、逆变器和电机驱动器等高压电路中 PCB 安全可靠运行所必需的。
• 所需的间距取决于工作电压：更高的电压需要更大的爬电距离和间隙。
• 污染程度影响风险：清洁的环境允许更紧密的间距，而潮湿、多尘或工业条件需要更远的距离。
• 材料 CTI 定义了绝缘质量。更高的 CTI 额定值意味着 PCB 可以安全地承受较短的爬电路径。
• 国际安全标准（IEC、UL）为不同电压、材料和环境提供最小电气间隙和爬电距离值。
结论
电路板元件是每个电子设备的核心。从电阻器等无源部件到复杂的 IC 和保护器件，每个部件都确保稳定性、性能和安全性。它们共同定义了系统的可靠性和效率，使它们成为任何从事电子工作的人的基础知识。
常见问题 [FAQ]
去耦电容器有什么用？
它们通过过滤噪声和提供快速能量爆发来稳定 IC 电源。
如何识别假冒 PCB 组件？
检查是否有不良标记、错误的徽标、不均匀的包装，并始终从值得信赖的经销商处购买。
PCB上的测试点是什么？
它们是焊盘或引脚，可让您测量信号和电压以进行调试和测试。
热通孔如何帮助 PCB 设计？
它们将热量从组件传递到其他铜层，从而提高冷却和可靠性。
保形涂层和灌封有什么区别？
涂层是一层薄薄的保护层，而灌封则完全封装 PCB 以获得更强的保护。
为什么需要组件降额？
它通过使用低于最大额定值的零件来减少应力，从而提高可靠性和使用寿命。