Komponen PCB: Jenis, Fungsi, dan Bagian Perangkat Keras

Papan sirkuit hanya berfungsi jika diisi dengan komponen yang tepat. Resistor, kapasitor, dioda, transistor, IC, konektor, dan suku cadang pengaman masing-masing memiliki peran dalam mengontrol, memberi daya, dan melindungi sirkuit. Artikel ini menjelaskan komponen-komponen ini, fungsi, penandaan, dan kegunaannya, memberikan informasi yang jelas dan terperinci tentang dasar-dasar papan sirkuit.

Ikhtisar Komponen Papan Sirkuit

Papan sirkuit lebih dari sekadar jejak tembaga yang terikat pada fiberglass; Ini adalah jantung dari setiap perangkat elektronik. Tanpa komponen, PCB hanyalah selembar jalur tembaga berinsulasi tanpa kemampuan untuk melakukan tugas. Setelah diisi dengan resistor, kapasitor, semikonduktor, konektor, dan perangkat perlindungan, itu berubah menjadi sistem elektronik lengkap yang mampu memberi daya, memproses, dan berkomunikasi dengan perangkat lain. Fungsionalitas berasal dari keseimbangan komponen pasif, yang bertanggung jawab untuk mengontrol aliran arus, menyaring sinyal, dan membagi tegangan, dan komponen aktif, yang memperkuat, mengatur, dan menghitung.

Silkscreen dan Polaritas dalam Komponen PCB

Label Silkscreen pada Papan Sirkuit

Silkscreen adalah teks dan simbol putih yang dicetak pada PCB. Ini memberikan referensi cepat untuk mengidentifikasi komponen selama perakitan, pengujian, atau perbaikan. Penandaan ini menghemat waktu dengan memberikan panduan tanpa mengharuskan mereka untuk selalu merujuk ke skema.

Penunjuk Silkscreen Umum

Silkscreen menggunakan huruf untuk mewakili komponen:

• R = Resistor

• C = Kapasitor

• D = Dioda

• Q = Transistor

• U / IC = Sirkuit Terpadu

• F = Sekering

• J atau P = Konektor

• K = Relai

Indikator Polaritas untuk Komponen

Banyak bagian yang terarah dan harus dipasang dengan benar. Tanda polaritas meliputi:

• Dioda - garis menandai katoda

• Kapasitor elektrolit - simbol "–" pada tubuh

• LED - sisi datar menandai katoda

• IC - Pin 1 diidentifikasi dengan titik, takik, atau talang

Komponen Papan Sirkuit Pasif Umum

Komponen Papan Sirkuit Diskrit

Dioda

Dioda adalah komponen papan sirkuit dasar yang memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah. Properti ini melindungi sirkuit dari kerusakan tegangan terbalik dan diperlukan dalam penyearah, jaringan penjepit, dan sistem perlindungan lonjakan arus. Simbol mereka "D" pada layar sutra membantu identifikasi cepat.

Dioda pemancar cahaya (LED)

LED berfungsi sebagai indikator dan sumber cahaya pada PCB. Mereka digunakan untuk sinyal status, lampu latar tampilan, dan opto-isolasi. Polaritas harus diperhatikan; Katoda terutama ditandai dengan tepi atau garis datar. Efisiensi dan penggunaan daya yang rendah membuatnya sangat diperlukan dalam elektronik modern.

Transistor (BJT dan MOSFET)

Transistor mengontrol arus dan tegangan dengan bertindak sebagai amplifier atau sakelar. Transistor Persimpangan Bipolar (BJT) unggul dalam amplifikasi, sedangkan MOSFET mendominasi peralihan daya karena kerugian rendah dan kecepatan tinggi. Pada PCB, mereka terutama dalam pengaturan daya, logika digital, dan pemrosesan sinyal.

Regulator Tegangan

Regulator tegangan memastikan rangkaian menerima tegangan yang konstan dan stabil, bahkan ketika suplai bervariasi. Output umum termasuk 5V, 3.3V, dan 12V. Ditemukan dalam tipe linier dan switching, mereka sangat penting untuk memberi daya pada IC dan beban sensitif. Ini diberi label sebagai U atau IC pada penunjuk silkscreen.

Komponen Papan Sirkuit Terpadu

Komponen Interkoneksi Papan Sirkuit

Header dan Soket Pin

Header dan soket pin banyak digunakan untuk koneksi modular. Mereka memungkinkan perluasan, pengujian, atau penggantian modul yang mudah. Ditemukan di papan pengembangan, perisai Arduino, dan sistem tertanam, mereka membuat pembuatan prototipe dan peningkatan menjadi mudah.

Konektor USB

Konektor USB - Tipe-A, Tipe-B, Tipe-C, dan Micro-USB - adalah antarmuka universal untuk transfer data dan pengiriman daya. Pada papan sirkuit, mereka mendukung pengisian daya, komunikasi, dan konektivitas periferal di seluruh elektronik, laptop, dan peralatan industri.

Konektor Koaksial RF

Konektor RF seperti SMA, MMCX, dan U.FL dirancang untuk aplikasi frekuensi tinggi. Mereka memastikan kehilangan sinyal minimal dan kinerja yang stabil pada perangkat komunikasi nirkabel, antena, dan modul IoT.

Konektor Tepi

Konektor tepi terintegrasi ke dalam tepi PCB itu sendiri dan dikawinkan dengan slot di motherboard atau papan ekspansi. Umum di GPU, kartu PCIe, dan modul memori, mereka menangani sinyal daya dan kecepatan tinggi secara efisien.

Komponen Perlindungan Daya Papan Sirkuit

Sekering

Sekering adalah perangkat pengorbanan yang diberi label F pada PCB. Mereka memutus sirkuit ketika arus berlebihan mengalir, mencegah panas berlebih dan bahaya kebakaran. Ditempatkan di dekat saluran input daya, mereka adalah pertahanan tingkat pertama terhadap kesalahan.

Dioda TVS

Transien Voltage Suppression dioda (TVS), ditandai sebagai D, menjepit voltage lonjakan tiba-tiba yang disebabkan oleh pelepasan muatan listrik statis (ESD) atau lonjakan. Mereka diposisikan dekat dengan port USB, Ethernet, dan HDMI untuk melindungi saluran data dan IC dari kerusakan sementara.

Varistor Logam-Oksida (MOV)

MOV adalah resistor nonlinier yang menyerap lonjakan energi tinggi dari listrik AC. Dipasang di titik masuk sirkuit, mereka melindungi perangkat dari sambaran petir atau jaringan listrik yang tidak stabil dengan mengalihkan kelebihan energi dengan aman.

Manik-manik ferit

Manik-manik ferit, ditandai sebagai FB, bertindak sebagai filter untuk memblokir interferensi elektromagnetik frekuensi tinggi (EMI). Ditempatkan di dekat regulator dan pin input/output, mereka menekan kebisingan switching dan meningkatkan stabilitas sirkuit.

Komponen Elektromekanis dan Waktu Papan Sirkuit

Sakelar

Sakelar adalah salah satu bagian elektromekanis paling dasar pada PCB. Tersedia sebagai tipe taktil, geser, atau DIP, mereka memungkinkan Anda memberikan input langsung, mengonfigurasi status logika, atau memicu fungsi seperti reset, power on/off, atau pemilihan mode.

Relai

Relai memungkinkan sirkuit kontrol berdaya rendah untuk mengalihkan beban berdaya tinggi dengan aman. Dengan menggunakan kumparan elektromagnetik untuk membuka atau menutup kontak, mereka memberikan isolasi listrik antara sinyal logika dan beban berat. Umum dalam otomatisasi, kontrol motor, dan PCB industri.

Kristal

Kristal kuarsa memberikan sinyal jam yang sangat stabil dalam kisaran MHz. Ini sangat penting dalam pengaturan waktu mikrokontroler, komunikasi data, dan sirkuit sinkronisasi, memastikan kinerja yang andal di seluruh sistem digital.

Osilator

Osilator adalah modul jam mandiri yang menghasilkan frekuensi tetap tanpa komponen eksternal tambahan. Mereka digunakan dalam prosesor, modul komunikasi, dan sirkuit waktu untuk memastikan pengoperasian yang stabil dan akurat.

Perangkat Keras PCB Dasar

Kebuntuan

Kebuntuan memisahkan PCB dari sasis atau permukaan pemasangan. Dengan mencegah kontak langsung, mereka mengurangi tekanan sambungan solder, melindungi jejak dari korsleting, dan memungkinkan aliran udara di bawah papan. Spacer kecil ini membantu menghentikan retak solder dari kelenturan atau getaran papan.

Braket

Braket mengamankan konektor seperti port USB, HDMI, atau Ethernet ke sasis. Tanpa mereka, mencolokkan dan mencabut kabel memberi tekanan berulang pada PCB itu sendiri, yang menyebabkan retakan dan bantalan terangkat. Braket mentransfer beban mekanis ke bingkai, memperpanjang masa pakai konektor.

Panduan Kartu

Pemandu kartu menyelaraskan dan menstabilkan papan plug-in. Mereka mengurangi getaran, memudahkan penyisipan/pelepasan, dan menjaga konektor tepi agar tidak menekuk. Di lingkungan industri atau otomotif dengan guncangan konstan, panduan kartu sangat penting untuk daya tahan jangka panjang.

Bantalan Termal & Heatsink

Komponen seperti regulator tegangan, MOSFET, atau CPU menghasilkan panas yang menurunkan kinerja dan mempersingkat masa pakainya. Bantalan termal meningkatkan perpindahan panas ke heatsink, sedangkan heatsink menghilangkan panas ke udara sekitarnya. Mereka mencegah panas berlebih dan menjaga keandalan sistem.

Paket dan Jejak PCB

Lubang Tembus (THT)

Bagian lubang tembus menggunakan kabel yang dimasukkan ke dalam lubang yang dibor dan disolder di sisi yang berlawanan. Mereka menawarkan dukungan mekanis yang kuat, bagus untuk getaran dan stres, dan mudah dibuat prototipe. Namun, mereka membutuhkan lebih banyak ruang, perakitan lambat, dan tidak ideal untuk tata letak yang ringkas. Mereka umum di konektor, relai, dan komponen daya.

Perangkat Pemasangan di Permukaan (SMD)

SMD duduk langsung di atas bantalan PCB tanpa pengeboran. Mereka kompak, ringan, dan sempurna untuk perakitan otomatis dengan kepadatan tinggi. Kelemahannya adalah penyolderan manual yang lebih keras, persyaratan presisi, dan kekuatan mekanik yang lebih sedikit. Mereka mendominasi elektronik seperti smartphone, laptop, dan perangkat IoT.

BGA / QFN dan Paket Lanjutan

Paket BGA dan QFN menempatkan bantalan atau bola solder di bawah komponen, memungkinkan jumlah pin yang tinggi dan kinerja yang sangat baik di ruang kecil. Mereka memerlukan penyolderan reflow, inspeksi sinar-X, dan sulit untuk dikerjakan ulang. Ini digunakan dalam CPU, SOC, GPU, dan chip RF untuk sistem berkinerja tinggi.

Komponen Keamanan Papan Sirkuit

• Jarak bebas adalah celah udara minimum antara dua konduktor. Ini mencegah busur melalui udara ketika ada tegangan tinggi.

• Creepage adalah jarak permukaan minimum di sepanjang PCB antar konduktor. Ini mencegah arus bocor dan pelacakan permukaan.

• Jarak ini diperlukan untuk pengoperasian PCB yang aman dan andal di sirkuit tegangan tinggi seperti catu daya, inverter, dan penggerak motor.

• Jarak yang diperlukan tergantung pada tegangan operasi: tegangan yang lebih tinggi menuntut creepage dan jarak bebas yang lebih besar.

• Tingkat polusi memengaruhi risiko: lingkungan yang bersih memungkinkan jarak yang lebih ketat, sementara kondisi lembab, berdebu, atau industri membutuhkan jarak yang lebih jauh.

• Bahan CTI mendefinisikan kualitas isolasi. Peringkat CTI yang lebih tinggi berarti PCB dapat dengan aman mentolerir jalur creepage yang lebih pendek.

• Standar keselamatan internasional (IEC, UL) memberikan nilai jarak bebas dan creepage minimum untuk berbagai tegangan, bahan, dan lingkungan.

Kesimpulan

Komponen papan sirkuit adalah inti dari setiap perangkat elektronik. Dari bagian pasif seperti resistor hingga IC kompleks dan perangkat perlindungan, masing-masing memastikan stabilitas, kinerja, dan keamanan. Bersama-sama, mereka mendefinisikan seberapa andal dan efisien suatu sistem, menjadikan pemahaman mereka sebagai dasar-dasar bagi siapa saja yang bekerja dengan elektronik.

Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]

Untuk apa kapasitor decoupling digunakan?

Mereka menstabilkan catu daya IC dengan menyaring kebisingan dan memberikan semburan energi yang cepat.

Bagaimana Anda bisa mengenali komponen PCB palsu?

Periksa tanda yang buruk, logo yang salah, kemasan yang tidak merata, dan selalu beli dari distributor terpercaya.

Apa itu titik uji pada PCB?

Mereka adalah bantalan atau pin yang memungkinkan Anda mengukur sinyal dan tegangan untuk debugging dan pengujian.

Bagaimana vias termal membantu dalam desain PCB?

Mereka mentransfer panas dari komponen ke lapisan tembaga lainnya, meningkatkan pendinginan dan keandalan.

Apa perbedaan antara lapisan konformal dan pot?

Lapisan adalah lapisan pelindung tipis, sementara pot sepenuhnya merangkum PCB untuk perlindungan yang lebih kuat.

Mengapa penurunan komponen diperlukan?

Ini mengurangi stres dengan menggunakan suku cadang di bawah peringkat maksimumnya, meningkatkan keandalan dan masa pakainya.