قطعات الکترونیکی روی برد PCB

یکی از اصلی ترین اجزای الکتریکی موجود در اکثر قطعات و وسایل برقی، برد های مدارچاپی یا PCB هستند. بدون وجود این بردها اتصال و روی هم سوار شدن قطعات مختلف و البته هماهنگی موجود بین آنها تا اندازه زیادی تحت تأثیر قرار گرفته و اختلالات زیادی در کارکرد دستگاه ها به وجود می آید.به دلیل اهمیت این جزء حیاتی در بسیاری از وسایل، سعی کردیم طی مطلبی تحت عنوان قطعات الکترونیکی روی برد PCB به معرفی این برد و قطعات موجود در آن بپردازیم و شما را با اصلی ترین اجزای تشکیل دهنده PCB آشنا کنیم.

همچنین شما عزیزان می توانید با شرکت در دوره های آموزش تعمیرات برد الکترونیکی، شاخه های دیگر را نیز به صورت عملی فرا گرفته و تجربه و تخصص خود در این زمینه را بالا ببرید.

قبل از آشنایی با قطعات الکترونیکی روی برد PCB، در ابتدا به توضیح “برد الکترونیکی PCB چیست” می پردازیم.

برد PCB چیست؟

قبل از هر موردی بایست شما را با گستردگی استفاده از برد PCB و اهمیت استفاده از این بردها آشنا کنیم. به منظور برقراری اتصال و ارتباط بین اجزای الکتریکی موجود در یک وسیله برقی، می بایست از یک چهار چوبی تحت عنوان برد PCB استفاده نمود. برد PCB در بسیاری از وسایل مثل تلفن های همراه، کامپیوترها و سایر ابزارهای برقی مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایای بردهای مدار چاپی PCB شامل حجم کمتر نسبت به روش قدیمی سیم کشی، تنوع قیمت و کیفیت بالا، تنوع در تعداد لایه ها وابسته به پیچیدگی مدار و امکان تست الکتریکال و سهولت در عیب یابی مدار می باشد.

اجزای تشکیل دهنده PCB ها شامل موارد بسیاری می شود که هرکدام در این سیستم نقش منحصر به فرد خود را دارا هستند. به طور کلی به منظور طبقه بندی این قطعات میتوان آنها را در دو گروه فعال و غیرفعال دسته بندی کرد. ترانزیستورها، فیوزها، مقاومت ها و خازن های بکار رفته در PCB از اصلی ترین اجزای تشکیل دهنده PCB به حساب می آیند. عملکرد درست تک تک این قطعات، لازمه کارکرد درست کل مجموعه می باشد و هرگونه آسیب در هرکدام از آنها، کارکرد دستگاه ها را به شدت مختل خواهد کرد.

قطعات الکترونیکی روی برد PCB

به طور معمول در تمامی بردهای PCB، دسته ای از تجهیزات و قطعات وجود دارند که به صورت مشترک در تمامی آنها استفاده می شوند. لیستی که در ادامه خدمت شما ارائه خواهیم کرد شامل قطعات الکترونیکی روی برد PCB و نقش و عملکرد آنها می باشد که در هر سیستمی، کاربرد متفاوتی دارند.

قطعات الکترونیکی روی برد PCB به دو دسته فعال(active) و غیر فعال(passive) تقسیم می شوند. قطعات الکترونیکی فعال PCB جریان برق را از طریق سیگنال های الکترونیکی کنترل می کنند. نمونه ای از قطعات الکترونیکی فعال روی برد PCB، ترانزیستور، لوله های خلاء و یک سوکننده های تحت کنترل سیلیکون می باشد.

از طرفی دیگر قطعات الکترونیکی غیر فعال و منفعل روی برد PCB، نمی توانند جریان برق را از طریق این سیگنال ها تحت کنترل خود داشته باشند. نمونه از قطعات الکترونیکی منفعل روی برد PCB شامل خازن ها، مقاومت ها، القاگرها و دیودها می باشد که در قسمت زیر به معرفی این قطعات الکترونیکی روی برد PCB می پردازیم:

قطعات الکترونیکی فعال روی برد PCB

ترانزیستور

ترانزیستورها از پرمصرف ترین قطعات الکترونیکی فعال روی برد PCB می باشند. در ساده ترین حالت ممکن می توان ترانزیستورها را نوعی تقویت کننده الکتریکی و نوعی کلید برای کنترل و قطع و وصل کردن جریان دانست که نقش کلیدی در عملکرد بسیاری از دستگاه‌ها دارند. این ترانزیستورها در انواع مختلفی ساخته می شوند که یکی از پراستفاده ترین آنها نوع دوقطبی شان می باشد. از کاربردهای ترانزیستور می توان به تقویت‌کننده، سوئیچینگ، حسگر و نمایش اشاره کرد. در اینجا به معرفی سه نوع ترانزیستور برد الکترونیکی می پردازیم:

لوله های خلاء از قطعات الکترونیکی روی برد

لوله های خلاء بیشتر با نام دریچه های ترمیونیک شناخته می شوند. لوله های خلاء نه‌تنها به عنوان یکسوکننده بلکه به عنوان تقویت‌کننده سیگنال‌های الکتریکی نیز عمل می کنند. لوله های خلاء دارای چندین الکترود است که مهم‌ترین این الکترودها آند و کاتد است که الکترون بین آنها در جریان خلأ حرکت می‌کند. از انواع لوله های خلاء می توان دیود یا لامپ دوقطبی، ترایود یا لامپ سه‌قطبی، تترود یا لامپ چهار قطبی و پنتود یا لامپ پنج‌قطبی را نام برد.

کاربرد لوله های خلاء در فرستنده‌های RF با قدرت بالا است. چرا که دارای قدرت بیشتری نسبت به نیمه رساناهای مدرن دارند. کاربرد دیگر لوله های خلاء در در شتاب‌دهنده‌های ذرات، اسکنرهای MRI و حتی اجاق‌های مایکروویو و حتی دنیای موسیقی به عنوان تقویت‌کننده‌های صوتی می باشد. البته امروزه با روی کار آمدن ترانزیستورها، دیگر از لوله های خلاء استفاده نمی شود.

یک سوکننده های تحت کنترل سیلیکون

یکسوساز کنترل شدۀ سیلیکونی یا تریستور یک قطعه الکترونیکی نیمه هادی است که از برای روشن شدن تریستور به اعمال یک سیگنال به گیت نیز داریم. این قطعه الکترونیکی دارای شستی است که توسط آن جریان الکتریکی قطع و وصل می شود. همچنین از یک افزاره چهار لایه است با سه‌پایه آند، کاتد و گیت تشکیل شده است. این قطعه الکترونیکی پرکاربرد روی برد، همانند یک دیود یکسوساز کنترل شده عمل می کند. یکسوساز سیلیکونی کنترل‌شده یا SCR، در واقع یک جفت ترانزیستور هستند که صرفا به عنوان یک نوع سوئیچ عمل می کنند که فقط از یک سو میتواند جریان الکتریکی را هدایت کند و شبیه به رله عمل می کنند. از تریستورهای SCR در الکترونیک صنعتی در کاربردهای ولتاژ بالا و جریان بالا و برای کنترل جریان متناوب استفاده می شود. در ضمن می توان بیان کرد که یکی ازکاربردهای یکسوکننده‌های تحت کنترل سیلیکون، کنترل کردن ولتاژ در مدار است.

یک نوع یکسو کننده های کنترل شده سیلیکونی فعال شونده با نور در بازار موجود است. وجهای حفره الکترونی که در اثر تابش نور ایجاد شده اند ، تحت تاثیر میدان الکتریکی جریان تریگر را تولید می کنند.

قطعات الکترونیکی منفعل روی برد PCB

خازن

کارکرد و فعالیت درست مدار به وجود قطعاتی تحت عنوان خازن ها وابسته است .خازن ها نیز به عنوان یکی از قطعات الکترونیکی روی برد PCB، نقش بسیار مهمی را در این راستا ایفا می کنند و از قطعات پرمصرف در ساخت بردهای الکترونیکی محسوب می شوند. به طور کلی می توان بیان داشت که تعداد خازن های بکار رفته در یک مدار از تعداد مقاومت های موجود در آن به مراتب بیشتر است. تعیین مقدار خازن ها در برخی مواقع از طریق اعداد و یا از طریق کدهای سه رقمی و در برخی خازن های دیگر توسط خطوط رنگی مندرج در آنها مشخص می شود. خازن ها در مدار الکترونیکی با نماد C نشان داده می شوند.

در اینجا به معرفی دو نوع خازن به عنوان قطعات الکترونیکی روی برد PCB می پردازیم:

کاری که خازن ها در این مدارهای PCB انجام می دهند، نگهداری و حفظ جریان الکتریکی است. در صورتی که در مدار PCB افت ولتاژ و انرژی ای رخ دهد، این خازن ها با آزاد کردن انرژی ذخیره شده در خود به تامین انرژی الکتریکی در مدار می پردازند.

مقاومت ها

یکی از اصلی ترین و مهم ترین قطعات الکترونیکی روی برد PCB، مقاومت ها می باشد. اصلی ترین نقش مقاومت ها در سیستم، تولید ولتاژ از طریق جریان الکتریکی عبوری از آنهاست. در نهایت گرما در این مقاومت ها به عنوان نیروی اتلافی ای در نظر گرفته می شود که از توان الکتریکی موجود در این قطعه ها منشأ می گیرد.

دو نوع مقاومت داریم: مقاومت معمولی و مقاومت فیوزی

مقاومت معمولی: دارای رنگ های آبی، مشگی و یا سبز هستند و هیچ عدد یا حروفی روی آنها نوشته نشده است. خرابی این نوع مقاومت ها فقط ۵ درصد است و به ندرت خراب می شوند.

مقاومت فیوزی یا مقاومت سیمی مستطیل شکل هستند و به دفعات زیاد خراب می شوند. اعداد و حروف روی این مقاومت ها نوشته شده است. مقاومت‌های فیوزی در مدار‌های صوتی و تصویری به منظور کاهش دهنده‌ی ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند. از مزایای مقاومت سیمی این است که هنگام سوختن شعله ور نشده هم چنین پس از سوختن، کاملا قطع می‌شود.

القاگرها یا سلف از قطعات الکترونیکی روی برد PCB

یکی از قطعات الکترونیکی اصلی روی برد مدارچاپی، القاگرها یا inducer می باشد. که در مدار PCB به ذخیره انرژی می پردازد و با نماد L شناخته می شوند. سلف ها قطعات کوچک الکترونیکی روی برد مدار چاپی هستند که انرژی الکتریکی را به شکل نیروی مغناطیسی در خود حفظ می کنند، این موضوع یکی از تفاوت های این قطعات با خازن ها می باشد. از سلف ها یا القاگرها به عنون سیم پیچ یاد می شود. چرا که از یک هسته و از یک سیم پیچی که به دور آن تنیده شده تشکیل شده است. مقدار القاگرها با اعداد و حروف نوشته شده روی آنها و یا توسط خطوط رنگی مشخص می شود. اگر این مقدار روی القاگرها نوشته نشده باشد، بادی با دستگاه مقدار آنها را اندازه گیری کرد.

دیود الکترونیکی

دیودها به عنوان قطعات الکترونیکی روی برد PCB وسیله ایست که به برقراری جریان یک طرفه در مدار کمک می کند. اصلی ترین وظیفه یک دیود، ممانعت از انتقال جریان از سمت کاتد به آند می باشد. در این جهت درون دیود ها مقاومت زیادی ایجاد شده است و این در حالی است که در جهت مخالف، کمترین میزان مقاومت وجود دارد.

دیودهای الکترونیکی قطعات نیمه رسانا هستند و اجازه عبور جریان را از یک طرف می دهند و طرف دیگر را مسدود می کنند. دیودها در مدارهای الکترونیکی PCB با نماد اختصاری D نشان داده می شوند. از کاربردهای مهم دیود می توان یکسوسازی جریان و تبدیل برق AC به DC را نام برد.

در اینجا به معرفی سه نوع دیود الکترونیکی می پردازیم:

پتانسیومتر از قطعات الکترونیکی روی برد مدارچاپی

وجود پتانسیومتر در مدار PCB این امکان را به ما می دهد که به صورت متغیری در مدار مقاومت ایجاد کنیم. با استفاده از اهرم های موجود در این پتانسیومتر ها می توان مقاومت ایجاد شده توسط آنها را تغییر داد و متناسب با نیاز خود آنها را تنظیم کرد.

ترانسفورماتور

یکی دیگر از قطعات الکترونیکی روی برد PCB ترانسفورماتورها هستند. این قطعات حساس نقش انتقال انرژی الکتریکی را برعهده دارد. انتقال انرژی ای که از یک مدار به مداری دیگر صورت می پذیرد. مثل سلف ها، این قطعات نیز دارای هسته و دو سیم پیچ در ساختار خود بوده و با استفاده از هر یک از این سیم پیچ ها، انرژی الکتریکی مورد نیاز را بین دو مدار مختلف جابجا می کنند. از کاربردهای ترانس ها می توان به انتقال برق، توزیع برق، ایمنی، تنظیم ولتاژ و کاربردهای صنعتی مانند جوشکاری، کوره‌های القایی و سیستم‌های صوتی اشاره کرد.

مدار مجتمع IC

مدار مجتمع IC یا integrated circuit یکی از قطعات الکترونیکی روی برد pcb است که از مجموعه مدارات تشکیل شده است. این مدارهای یکپارچه یا همان IC ها، اجزایی هستند که بعد از گذشت نسل های مختلف و پیشرفت های حاصل در تکنولوژی، امروزه توانسته اند کامپیوتر و تلفن های هوشمند را بسازند. به بیان دیگر مدارهای مجتمع به عنوان مغز متفکر در یک مدار گسترده عمل می کنند.

برای ساخت این مدارات مجتمع بر روی یک لایه نازک از سیلیسیم، لایه لایه مجموعه مدار روی هم قرار می گیرند. از کاربرد مدار مجتمع IC به عنوان یکی از قطعات الکترونیکی روی برد مدار چاپی می توان آی‌سی CPU درون گوشی موبایل جهت پردازش اطلاعات، آی‌سی RAM جهت نگه‌داری حافظه کوتاه‌مدت و آی‌سی FLASH جهت ضبط اطلاعات گوشی نام برد.

اسیلاتورهای کریستال:

به منظور رعایت زمان بندی درست و دقیق در یک مدار از اسیلاتورهای کریستال استفاده می شود. کاربرد این کریستال الکترونیکی در مدار PCB ساعت های مچی کوارتز و یا میکروکنترلرها می باشد که دارای چهار پایه برای تغذیه و گرفتن خروجی می باشد. اسیلاتورهای کریستالی دارای دونوع داخلی و خارجی هستند. از کریستال کوارتز در ابزار‌های تست و اندازه گیری مثل شمارنده ها، سیگنال ژنراتور‌ها و اسیلوسکوپ‌ها استفاده می شود. از دیگر کاربردهای کریستال الکترونیکی، ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات است.

سوئیچ و رله

سوئیچ ها در حالی که عضو کوچکی در مدار هستند، نقش مهمی را در جهت کنترل جریان در مدار یا سوئیچینگ بین مدار باز یا بسته را برعهده دارد. سوئیچ ها در صورت باز و بسته بودن می توانند یا اجازه عبور جریان را دهند و یا آن را مسدود کنند. اجازه دهید تا انواع سوئیچ ها را به شما معرفی کنیم:

رله الکترونیکی

یکی دیگر از قطعات روی برد الکترونیکی، رله برد است که به منظور کنترل جریان الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد این رله بردها بسیار شبیه به رله های معمولی است. با این تفاوت که به جای استفاده از رله های الکتریکی و مولکولی در سیستم، رله های الکترونیکی ایجاد می شوند. مزایای رله الکترونیکی، زیرمنوی قوی، عملکرد سریعتر و دقیق تر، هزینه کمتر و اندازه کوچکتر می باشد.

سنسورهای الکترونیکی

سنسورها از قطعات الکترونیکی روی بردهای PCB هستند که می توانند محرک های محیطی و خراجی را نهایتا به نوعی سیگنال قابل فهم برای برد تبدیل کنند. ساخت و اختراع این قطعات به شدت به پیشرفت تکنولوژی و راحت شدن کارها کمک کرده است. به انواع سنسورهای الکترونیکی در این قسمت توجه کنید:

• سنسورهای موقعیت
• سنسورهای فشار
• سنسورهای دما
• سنسورهای نیرو
• سنسورهای لرزش
• سنسورهای پیزو
• سنسورهای ویژگی سیالات

از کاربرد سنسورهای الکترونیکی می توان به استفاده در اتوموبیل ها، هواپیما، مخابرات، مواد شیمیایی و سخت افزار نام برد. از حسگرهای الکترونیکی در صنعت می توان برای تشخیص موقعیت اجسام، تشخیص جهت حرکت اجسام، اندازه گیری فاصله، تشخیص و اندازه گیری کمیت های مختلف و … اشاره کرد.

باتری برد الکترونیکی

از باتری به عنوان یکی از قطعات الکترونیکی روی برد به منظور تأمین ولتاژ کافی در مدار از باتری استفاده می شود.

این قطعات حیاتی معمولا از یک یا چند سلولی تشکیل شده اند که در اثر انجام واکنش های شیمیایی در داخل آنها، انرژی الکتریکی و ولتاژ کافی به مدار تزریق می شود و بر اساس الکتروشیمی عمل می کند. از باتری برد در دستگاه های مختلفی مانند تلفن‌های همراه، لپ تاپ‌ها، اتومبیل‌های الکتریکی و بسیاری از دستگاه‌های دیگر استفاده می شود. با استفاده از باتری برد، طول عمر باتری ها بالا رفته و امکان شارژ سریع تر و بهینه تر وجود دارد. با بالارفتن عمر باتری ها، عمر دستگاه ها نیز بالاتر خواهد رفت.

اهمیت قطعات الکترونیکی در بردها

حال که در قسمت بالا با انواع قطعات برد الکترونیکی آشنا شدید، اجازه دهید تا در مورد اهمیت این قطعات صحبت کنیم. بردهای الکترونیکی پلتفرم هایی هستند که بر روی آنها قطعات الکترونیکی نصب می شود. اهمیت قطعات الکترونیکی روی بردها را در قسمت زیر مطالعه کنید:

تعیین کننده عملکرد: هریک از قطعات الکترونیکی دارای عملکرد خاصی هستند. مانند ترانزیستورها که به عنوان کلیدهای الکترونیکی عمل می کنند. خازن ها به ذخیره انرژی می پردازند و … اگر هر یک از قطعات به درستی کار نکنند، برد الکترونیکی را با مشکل مواجه خواهند کرد.

کیفیت و دوام: استفاده از قطعات الکترونیکی که دارای کیفیت بالایی هستند می توانند تاثیر بسزایی بر عمر بردها بگذارند.

مقرون به صرفه بودن: هرچه کیفیت قطعات برد الکترونیکی بهتر باشد، برعمر دستگاه ها تاثیر گذاشته و در نتیجه هزینه نگهداری و تعمیر آنها را تا حد زیادی کاهش می دهد.

توانمندی بالا: با پیشرفت تکنولوژی، ساختار قطعات الکترونیکی پیجیده تر شده و قابلیت دستگاه ها را بالاتر می برد. قطعات الکترونیکی دارای قابلیت های چندگانه هستند. مانند میکروکنترلرها که هم ورودی و خروجی ها را کنترل می کنند و هم کارهای محاسباتی را انجام می دهند.

نحوه اتصال قطعات الکترونیکی روی برد

نحوه اتصال قطعات الکترونیکی روی برد از اهمیت بالایی برخوردار است. این اتصالات باید با دقت بالا انجام شوند. اتصال با قلع، اتصال با فن آوری SMT، اتصال با فن آوری PTH، استفاده از سوکت ها و کانکتورها از جمله اتصالات قطعات الکترونیکی روی برد هستند.

طبقه بندی قطعات الکترونیکی بر اساس کیفیت

برای عملکرد بهتر بردهای الکترونیکی بهتر است که از قطعات الکترونیکی با کیفیت استفاده کنید. از اینرو شما را با انواع طبقه بندی قطعات الکترونیکی آشنا می کنیم:

تست قطعات الکترونیکی

تست قطعات الکترونیکی روی برد از اهمیت بالایی برخوردار اسنت. چرا که خرابی قطعات الکترونیکی می تواند عملکرد بردها را مختل کند. برای بررسی عملکرد قطعات الکترونیکی بهتر است که آنها را به روش های زیر با توجه به ویژگی های هر قطعه مورد ارزیابی قرار دهید:

• تست عملکردی قطعات الکترونیکی: از این نوع تست برای ارزیابی عملکرد قطعات الکترونیکی روی برد و نه بررسی ویژگی الکتریکی آنها استفاده می شود. این نوع ارزیابی از طریق دستگاه اسیلوسکوپ انجام می شود.
• تست غیرعملکردی قطعات الکترونیکی: از این نوع تست برای ارزیابی ویژگی های ظاهری، تست مقاومتی قطعات الکترونیکی، تست اندوکتانس قطعات الکترونیکی و تست ظرفیتی آنها استفاده می شود.

کاربرد برد مدار چاپی یا PCB

ممکن است این سوال در ذهن شما ایجاد شود که چرا از بردهای مدارچاپی PCB استفاده می کنیم؟ برای پاسخ به این سوال باید بگوییم که از برد مدار چاپی یا PCB برای موارد زیر استفاده می شود:

1. کاربرد برد مدار چاپی در صنعت پزشکی و بهداشت و درمان در قسمت مانیتورها، دستگاه های داخلی، ابزار علمی، فن آوری اسکن و ….
2. کاربرد برد مدار چاپی در صنعت روشنایی و استفاده در در نمایشگرها و نشانگرها
3. کاربرد برد مدار PCB در صنعت خودرو و استفاده در در چراغ‌های جلو، چراغ‌های ترمز و نمایشگرهای پنل پیشرفته ماشین
4. کاربرد برد مدارچاپی PCB در کاربردهای مسکونی و فروشگاهی: استفاده از ل ای دی های PCB در خانه ها و مشاغل به شکل تابلو و نمایشگر
5. کاربرد مدار PCB در صنعت مخابرات و استفاده در در برنامه های روشنایی مخابراتی

همچنین جهت فراگیری ساده ترین روش ساخت برد الکترونیکی ، با کلیک بر روی لینک همرا ه ما باشید.

جمع بندی

برد PCB یکی از اصلی ترین و حیاتی ترین تجهیزات الکتریکی بکار رفته در بسیاری از وسایل و قطعات برقی است. بردها بدنه و چارچوبی را تشکیل می دهند که سایر قطعات سیستم به راحتی با یکدیگر هماهنگ شوند.سعی کردیم در طی این مطلب شما را با بخش های مختلف و قطعات الکترونیکی روی برد PCB بیشتر آشنا کنیم و تا حدامکان نحوه کارکرد درست آنها را تشریح کنیم.