Компоненты SMD для печатных плат

SMD (surface mounted device) — технология, когда данные детали монтируются поверх платы. Радиодетали устанавливаемые поверх печатных плат называются чип компонентами.

Под поверхностью понимается плоскость плат, на плоскости паяются элементы согласно мысли проектировщика таких микросхем.

Прочитав данную статью, вы сможете визуально определять какой из SMD элементов является резистором, конденсатором или чем-то другим, понимать маркировку и применять знания при диагностике и ремонте печатных плат.

Содержание статьи:

Элементов устанавливаемых на платы очень много, по большей части все что есть в обычных технологиях монтажа (радиодетали привычных габаритов).

  1. Маркировка и виды SMD компонентов
  2. SMD резистор
  3. SMD предохранители
  4. SMD транзистор
  5. SMD конденсаторы
  6. SMD диод
  7. SMD светодиоды
  8. ШИМ контроллеры
  9. Микроконтроллеры
  10. Катушки индуктивности
  11. Инструменты для работы с SMD компонентами

Маркировка и виды SMD компонентов

Часть видов SMD которые можно встретить на микросхемах
Виды SMD компонентов

Это многообразие транзисторов, конденсаторов, диодов и светодиодов, резисторов ШИМ контроллеров и микроконтроллеров.

У всех элементов отличные номинальные данные и перечислять их нет смысла. Но помимо характеристики такие радиодетали по-разному маркируются (или она отсутствует вовсе, что затрудняет поиск замены).

У каждого элемента есть сокращённое наименование изготовителя. Аббревиатура называется кодом SMD.

Вот интересная ссылочка на базу таких кодов.

Код представляет комбинацию букв и цифр на SMD-компонентах, размеры которых не могут вместить целое обозначение. Число их превышает мыслимые количества и растет от года к году. Усложняется ситуация тем, что изготовители меняют эти коды под свои нужды, не опираясь на какие-либо стандарты, в связи с чем систематизировать данное направление непросто.

Знаки одной значимой, строки из, возможно, нескольких нанесенных на корпус и являются SMD-кодом. Символ «О» в сокращениях, принимается за ноль.

Можно также использовать таблицы различных производителей. Либо просто «погуглить» ту или иную кодировку (при наличии) и старый добрый «Алиэкспресс» выдаст с десяток китайских аналогичных деталей за удобную цену и долгую доставку.

SMD резистор

Вид SMD резисторов
SMD резисторы

Эти резисторы в разы меньше по сравнению с традиционными. В основном их выпускают овальной, квадратной и прямоугольной форм. При этом профиль детали очень низкий.

Задачи выполняемые такими резисторами:

  1. Ограничение тока (current-limiting resistor)
  2. Делитель напряжения (voltage divider)
  3. Повышение или понижение характеристик (pull-down / pull-up resistor)

Маркировка резисторов SMD

Виды маркировки SMD резисторов
Различная маркировка SMD резисторов

Стоит рассказать что резисторы SMD стандартизированы в метрической и не метрической системах измерений. Заводы изготовителя применяют не метрический стандарт JEDEC. Соотношение сторон элемента обозначается цифрами — 0805. Маркировка раскрывает данные SMD резистора: длина, ширина.

Приведем пример: код 0805 (в дюймах): длина резистора составит 0,080 дюйма, ширина 0,050 дюйма.

Типоразмеры в метрической и JEDEC стандартах для SMD резисторов
Типоразмеры в метрической и JEDEC стандартах для SMD резисторов

Из-за очень маленьких габаритов SMD резисторов не представляется возможным маркировать их стандартной расцветкой, используемой для обыкновенных резисторов. С этой целью применяют все тот же код. Код содержит от трех до четырех цифр, может содержать пару цифр и одну букву.

Три или две цифры указывают на величину сопротивления радиодетали, крайняя правая цифра говорит нам на сколько необходимо умножить (возвести 10 в степень) величину, закодированную в первых цифрах для получения итоговой величины.

Символ R при маркировке используют как определитель десятичной точки в значении номинала сопротивления меньше 10 Ом.

Посмотрим наглядно: код 0R01 = 0,01 Ома и 1R05 = 1,05 Ома.

Маркировка SMD резисторов при сопротивлении менее 10 Ом
Маркировка SMD резисторов при сопротивлении менее 10 Ом

Ссылка на табличку марок smd резисторов постоянного сопротивления.

Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы используют маркировку по стандарту EIA-96. Такие резисторы имеют погрешность номинального сопротивления не более ±1%.

EIA-96 использует три символа обозначения: 2 цифры и одну букву. По цифрам в специальных таблицах ищем номинал элемента, символ буквы в конце определяет множитель.

Рассмотрим пример:

код 01 означает 100 Ом, а 15 равен 140 Ом. Множитель задает искомое значение радиодетали:

01С = 100 х 100 = 10 кОм ±1%

15X = 140 х 0,01 = 1,4 Ома ±1%

В интернете есть калькуляторы подбора SMD резисторов на любой вкус. Вводите маркировку и он показывает номинал.

Подстроечные SMD резисторы

Отдельно надо рассказать про такие SMD компоненты как подстроечные резисторы.

Выглядят они несколько иначе:

Подстроечный SMD резистор
Подстроечный SMD резистор

Данные элементы регулируются ограниченное количество раз. Отдельные типы имеют ресурс от 10 до 100 регулирований. Таким образом прежде чем регулировать, посмотрите сколько раз это можно делать.

SMD предохранители

SMD предохранители бывают двух типов:

  1. Самовостанавливающиеся (не совсем относятся к предохранителям);
  2. Плавкие.

Самовосстанавливающиеся предохранители при помощи специальных полимерных материалов могут изменять характеристики пропускания тока в зависимости от температуры. Плавкие SMD предохранители одноразовые и подлежат замене при сработке защиты.

Плавкие предохранители

С этими элементами несколько сложнее, в плане маркировки, чем с резисторами ввиду большего количества характеристик, а соответственно различных серий под конкретные нужды различных потребителей.

Рассмотрим пример маркировки плавких предохранителей

Маркировка: SMD–1206 FT-500.

SMD   –»Surface-Mount Device» — для поверхностной установки.

1206  –        размеры радиодетали в миллиметрах: 3,2×1,6.

FT      –        Скорость расплавления.  Быстродействующий — «Fast Trip».

500    –        Ток, указывается в гектоамперах – 500 hA, или же 5 Ампер.

Еще один пример обозначения плавких предохранителей:

Маркировка: 2N-100L.

2N     –        Серия предохранителя SMD.

100    –        Ток, указывается в гектоамперах – 100 hA, или же 1 Ампер.

L        –        Исполнение: позолоченные ввода.

Делая вывод о маркировке – надо смотреть пояснения конкретного производителя, чтобы определить точно.

Самовосстанавливающиеся SMD предохранители

Устройство самовостанавливающегося SMD предохранителя
Самовостанавливающийся SMD предохранитель в разрезе

Такие элементы изготавливают из не токопроводящих кристаллических полимеров внутри которых выполняют связанные углеродные цепочки.

При рабочей температуре молекулы полимеров пребывают в кристаллическом агрегатном состоянии. Между кристаллами располагают углерод.

Когда такой элемент проводит ток свыше номинального, кристаллы начинают нагреваться. Их агрегатное состояние становится жидким, благодаря этому объем полимера увеличивается, размыкая углеродные проводники. Разрывая проводники с разной скоростью, полимер увеличивает сопротивление внутри элемента и процесс нагрева увеличивается.  Сопротивление растет до тех пор пока не ограничит протекание тока внутри самовосстанавливающегося предохранителя и обеспечивая защиту другим элементам подключенным к нему. Восстановление происходит после снижения температуры до рабочей, возвращая предохранителю проводимость тока.

Стоит добавить: плавкие предохранители по назначению отличаются от самовосстанавливающихся. Применяются они по-разному. Т.е. нельзя просто так впихнуть аналог самовосстанавливающегося взамен плавкого.

Маркировка самовосстанавливающихся SMD предохранителей

SMD-0805-010

SMD   –        «Surface-Mount Device» — для поверхностной установки.

2920  –        Размеры элемента в миллиметрах, длина и ширина:  2920 — 2,9×2,0.

010    –        Ток, указан в  гектоамперах – 10 hA, или 0,1 Ампера.

Также такие чип-предохранители имеют зависимость ограничения силы тока от температуры эксплуатации и чем выше градус, тем ниже значение пропускаемого тока, что необходимо учитывать при проектировании микросхем или ремонте (вдруг все внутри оборудования заросло мхом и просто перегревается).

Размеры и характеристики необходимо уточнять у конкретного производителя.

Напоследок приведу основные номинальные характеристики таких радиодеталей:

Характеристики, которые зависят от температуры эксплуатации IH, IT, PD MAX и скорость срабатывания. Их значения даются для температуры в 23°C.

UMAX   –        Максимально допустимое напряжение, при котором элемент сохраняет свои свойства без разрушения кристаллов.

PD MAX –        Максимально допустимая мощность рассеивания после срабатывания.

R1 MAX –        Максимальное сопротивление через час от момента срабатывания.

RMIN   –        Минимальное сопротивление в рабочих условиях.

IT       –        Минимальный ток при котором кристалы полимера начинают нагреваться и ограничивать прохождение тока.

IH       –        Максимально допустимый ток предохранителя без сработки.

IMAX    –        Максимальный ток короткого замыкания при котором не происходит разрушение предохранителя.

SMD транзистор

Внешний вид SMD транзисторов
SMD транзисторы

Все разнообразие типов транзисторов применяются с одной целью:

  1. Любую нагрузку (лампа, реле, микрофон и так далее) питает электрической энергией источник питания (если локально в приборе – понижающий трансформатор, в квартире – розетка, в доме – электрощит). Транзисторы используются для усиления электрической нагрузки путем регулирования сопротивления внутри элемента. Управляющий ток подается на затвор и открывает его (понижает сопротивление), что в свою очередь дает возможность протекать большему току. Благодаря транзистору возможно при помощи малой мощности управлять мощностью на порядки выше.
  2. Применяется как токоограничивающий элемент. Ситуация ровно наоборот с первым пунктом. Подбирается необходимое сопротивление и ограничивается протекающий ток, питающий нагрузку.
  3. Возможность быстро изменять сопротивление затвора транзистора при помощи регулировки входного напряжения управляющей цепи. В связи с этим мощность, потребляемая управляющей цепью транзистора, гораздо меньше мощности управляемой цепи. Транзистор в электронике является своеобразным контактором – пускателем, которые в силовых цепях при помощи малой мощности управляют большими нагрузками.

Хотя третье свойство не всегда бывает верным:

В типах транзисторов с общими коллекторами выходной ток в несколько раз больше чем на входе, а напряжение на выходе ниже входного.

В типах с общей базой выходное напряжение выше входного, а входной ток больше выходного.

Другими словами – в типах с общим коллектором усиляется ток, в типах с общей базой усиляется напряжение.

В типах транзисторов с общими эмиттерами усиляется мощность (идет усиление тока и напряжения).

При недостаточности мощности входного сигнала не хватает для работы управляющего сигнала транзистора, либо не происходит усиления – применяется каскадное подключение.

При каскадном подключении менее мощные и слабенькие транзисторы управляют входным питанием более мощных транзисторов.

В генераторных схемах каскадно подключают транзисторы одинаковой мощности.

Планарный транзистор или SMD

Внутреннее устройство SMD транзистора
Устройство SMD транзистора

Планарные транзисторы, аналогично обычным, представлены множеством типов: составные, биполярные, полевые, IGBT.

Маркировка планарных транзисторов

SMD транзисторы маркируются буквами «VT» и «Q».

Таблицу условных обозначений транзисторов SMD, их тип и аналоги, вы можете посмотреть по этой ссылке и у изготовителей непосредственно.

При обозначении планарных транзисторов применяют сокращение Small Outline Transistor (Diode) – SOT/SOD, расшифровывается как транзистор с миниатюрными выводами (либо диод).

В корпусах с миниатюрными выводами (SOD/SOT) могут монтировать все мыслимые дискретных элементов, сборок. Производитель на свое усмотрение может спроектировать на базе таких корпусов оптоэлектронные приборы, биполярные транзисторы (с сопротивлением), стабилитроны, транзисторы Дарлингтона, различные спектр переключателей и коммутаторов, усилителей. Главное при разработке чтобы количество выводов равнялось трем.

Обозначение SMD транзисторов применяет не только SOT и SOD сокращения. Есть еще ТО, SC и так далее. Отличаются они стандартизированными габаритами и расположением на корпусе выводов.

Планарные транзисторы в большинстве случаев имеют аналог среди дискретных (обычных) транзисторов. Надо подобрать одинаковую характеристику.

SMD конденсаторы

Данные радиодетали делятся на несколько видов:

  • Электролитические;
  • Танталовые;
  • Керамические.
Виды SMD конденсаторов
Справа на лево — электролитические, танталовые, керамические SMD конденсаторы

Каждые имеют свои положительные стороны и недостатки, различные виды исполнения, маркировку.

Конденсаторы накапливают на обкладках электрический заряд и отдают его, благодаря чему могу использоваться с целью создания различных импульсов и изменения проводящих свойств электрической цепи, формировать противоположно направленный переменный ток на нужном участке эклектической цепи.

Характеристикой конденсаторов является емкость электрического заряда, измеряемая в фарадах. Емкость конденсаторов зависит от площади обкладок, расстояния между этими обкладками – чем больше площадь и меньше расстояние, тем больше емкости у радиодетали. Помимо этого, емкость прямо пропорциональна сопротивлению диэлектрика между обкладками.

С целью безопасной работы с конденсаторами их обязательно необходимо разрядить, так же это даст возможность получить точную характеристику емкости при измерении.

Для измерения точного максимального напряжения на контактах конденсатора полученный результат увеличивают в 1,5 раза.

Маркировка электролитических конденсаторов

Конденсаторы SMD работающие на электролите полностью аналогичны старшим братьям. Алюминиевый корпус, тонкая металлическая обкладка в виде цилиндра внутри и жидкий или твердый электролит между ними.

Ввиду классической конструкции электролитические конденсаторы выпускают больших размеров (по сравнению с другими SMD компонентами) и их характеристики указываются без кодировки – максимальное напряжение V и емкость в фарадах, чаче всего микрофарады (mF).

Внешний вид электролитических SMD конденсаторов
Внешний вид электролитических SMD конденсаторов

Однако иногда встречается SMD код в виде одной буквы и трех цифр. Буква обозначает напряжение в вольтах: e — 2,5; G — 4; J — 6,3; A — 10; C — 16; D — 20; E — 25; V — 35; H — 50.

Две первых цифры несут в себе зашифрованную емкость и множитель для получения конечного результата (последняя цифра)

Маркировка электролитических SMD конденсаторов
Маркировка электролитических SMD конденсаторов

Керамические SMD конденсаторы

Керамические SMD конденсаторы вместо электролита используют фарфор или другой аналогичный неорганический материал. В связи с этим они устойчивы к высокой температуре и могут выпускаться миниатюрных размеров по равнению с электролитическими SMD конденсаторами.

Обозначаются такие радиодетали шифром из трех знаков. Буква в шифре указывает минимальную рабочую температуру: Z — от 10 °С; Y — от −30 °С; X — от 55 °С.

Вторая цифра в шифре сообщает предел нагрева элемента: 2 — до 45 °С; 4 — до 65 °С; 5 — до 85 °С; 6 — до 105 °С; 7 — до 125 °С; 8 — до 150 °С; 9 — до 200 °С.

Третья символ передает информацию о точности: A — до ± 1,0 %; B — до ± 1,5 %; C — до ± 2,2 %; D — до ± 3,3 %; E — до ± 4,7 %; F — до ± 7,5 %; P — до ± 10 %; R — до ± 15 %; S — до ± 22 %; T — до ± 33 %; U — до ± 56 %; V — до ± 82 %.

Ёмкостная характеристика, из-за размеров конденсаторов SMD, приводится в пикофарадах и кодируется латинской буквой.

Расшифровка маркировки SMD конденсаторов
Маркировка SMD конденсаторов

Танталовые SMD конденсаторы

Устойчивостью к высоким механическим нагрузкам обладают танталовые SMD конденсаторы, так как тантал является очень прочным и пластичным. Танталовая фольга может быть тоньше сотых долей миллиметра.

Они, как и керамические имеют малые габариты, в связи с чем на типоразмер «А» невозможно нанести полную маркировку. Максимальное напряжение шифруют латинскими буквами: G — 4; J — 6,3; A — 10; C — 16; D — 20; E — 25; V — 35; T — 50.

Размеры танталовых SMD конденсаторов
Размеры танталовых SMD конденсаторов

SMD диод

Виды SMD диодов
Виды SMD диодов

Диоды – полупроводниковые кристаллы с несколькими электродами (чаще всего с двумя, реже тремя). Главное свойство таких радиодеталей – они проводят ток в одну сторону. Конечно это не совсем верно, так как ток обратной направленности присутствует в цепи и проходит через диод, но он настолько мал, что им можно пренебречь.

На заметку – выключатели света с диодной подсветкой в темноте дают возможность моргать люминесцентным лампам именно благодаря этим малым токам. От чего такие лампы быстро выходят из строя.

В мире изобретено большое количество типов конструкций диодов, тут мы конкретно рассмотрим типы SMD:

Диод Зенера

Диод Зенера или стабилитрон способен при пробоях напряжения сохранить свои характеристики пропуская ток и работать дальше, сохраняя повышенное напряжение с необходимой точностью. Другими словами, стабилитрон выполняет функцию источника опорного напряжения и как регулировщик.

Отдельно можно выделить ограничительные диоды — супрессоры (аналог предохранителя, только диодный), который выполняет функцию защиты от внешних колебаний напряжения в сети будь то атмосферные возмущения или скачки напряжения подстанций. При увеличении напряжения сети, такие диоды входят в лавинный пробой сохраняя номинальное напряжение сети, сбрасывая излишки на землю.

Стабистор (нормисторы) являются младшими браться стабилитронов, так как стабилизируют низкие напряжения (0,7 до 2,5 вольт)

Внешний вид SMD стабилитрона
Внешний вид SMD стабилитрона

Диод Шоттки

Отличается от обыкновенного диода конструкцией ввиде пластин кремния и металла (вид металла во многом задает характеристики такого диода).

Из-за того что в них отсутствует p-n-p переход эти приборы позволяют повысить используемую частоту тока. В интегральных схемах им шунтируют переходы баз-коллекторов в транзисторах, а малое время восстановления дает возможность делать выпрямители напряжения с частотой кГц и более.

Главным недостатком является плохая устойчивость обратному повышенному напряжению и при его выходе на критический уровень (обычный диод просто закрывается) – происходит необратимый выход из строя элемента.

Внешний вид SMD диодов Шоттки
Внешний вид SMD диодов Шоттки

Диоды переменной емкости (варикап)

Применяют в электрических схемах где необходимо перестраиваться частоты колебательного контура (умножение или деление частоты, ее модуляции и тд.) при помощи регулируемой электрической емкости такого диода.

Тиристор

Обычный диод имеет два электрода, тиристор три и более электродов. Тиристор применяется как управляемый выпрямитель, электронный ключ, инвертор; регулятор мощности и для электронного зажигания. Внешность и маркировка таких SMD деталей почти идентична транзисторам (обращайте внимание на количество электродов – у транзистора только три. Тристоры в свою очередь делят на динисторы, симисторы, тринисторы.

Диодные мосты

Назначение диодного моста в интегральных схемах аналогично электрическим схемам – преобразование переменного тока в постоянный (пульсирующий). Мосты могут быть однофазными и трехфазными, но в интегральных схемах вы встретите только однофазное напряжение от сети, таким образом в SMD диодных мостах превалируют 4 диодные схемы. Диоды соединяются парами в параллели, что позволяет пропускать только одну полуволну переменного тока, откуда и возникают пульсации (провалы из-за отсутствия второй полуволны). Для сглаживания таких пульсаций применяют конденсаторы, но это другая тема.

Внешний вид SMD диодных мостов
Внешний вид SMD диодных мостов

Фотодиод

Преобразует фотоны (поток частиц света) в движение электронов и ничем не отличается от солнечных батарей. По принципу работы аналогичны солнечным батареям и выдают электрический сигнал.

Светодиоды (более подробно на них остановимся в следующем разделе)

Есть полупроводники со свойствами, которые позволяют им при протекании через них электрического тока светиться. КПД таких приборов выше чем традиционных источников света (ламп накаливания и люминесцентных ламп), что в свою очередь вызвало бурный рост развития светотехники и светотехнической промышленности. К ним же относят инфракрасные диоды использующиеся для цепей управления.

Внешний вид светодиодов SMD
Внешний вид светодиодов SMD

PIN-диод

Элемент, который, благодаря нелегированному полупроводнику между n и p областями, применяется в качестве ослабителя сигнала (аттенюатора). Конкретно применяются в следующих областях: переключатели радио- и СВЧ- излучений, радио- и СВЧ- частотные управляемые ослабители сигналов, фотодетектор, ограничитель, светоизлучатель.

Маркировка диодов

Обозначение полупроводниковых элементов использует буквенно-цифровой код:

Характеристика из чего изготовлен диод задается начальной буквой: арсенид галлия (А), германий (Г), фосфид индия (И), кремний (К).

Вторая буква задает группу или класс элемента.

Третий символ цифра говорит о назначении и электрических характеристиках радиодетали.

Четвертая буква кодирует исполнение.

Данная маркировка применительна к российским производителям.

Зарубежные изготовители используют другие виды маркировок и их достаточно много.

По данной ссылке можно подглядеть маркировки полупроводниковых изделий.

SMD светодиоды

SMD LED имеют разнообразный цвет благодаря различным применяемым полупроводникам и люминофорам. Подложка SMD светодиода изготавливается из термостойких пластиков стандартизированных габаритов. Поверх подложки располагают полупроводниковый кристалл и выводы от него. Над кристаллом может выполнятся линза из прозрачных пластиков, также над кристаллом LED помещают люминофор. Подложка светодиода располагается на теплоотводящих поверхностях – алюминиевые площадки, оснащенные дополнительными ребрами для тепло отдачи и так далее.

Маркировка SMD светодиодов

Как и с резисторами, обозначения светодиодов стандартизированы цифровым кодом. В четырёх цифрах заложена информация в миллиметрах о его длине и ширине и дописывается цвет. Например, SMD 2518 Blue будет иметь длину 2,5 мм, ширину 18 мм и синий цвет. От размера светодиода зависит его мощность и яркость и тем он ярче, чем больше его габариты. Хотя данное правило имеет иногда исключения.

Ввиду тогда, что на светодиоде невозможно написать маркировку, обычно она пишется на теплоотводящей площадке. Также минусовой вывод помечен срезом подложки SMD светодиода под 45 градусов

Если решили поменять светодиоды (вполне можно выпаять старый и перегоревший и впаять новый) следует соблюсти аналогичность характеристик, т.к. потребляемый ток нового диода может быть больше, и он запросто выведет из строя драйвер, либо спалит цепочку LED до него. Если же ток меньше, то он сам сгорит быстрее, т.к. через него будет проходить ток большего номинала, чем он рассчитан и такой SMD светодиод будет служить в разы меньше.

Светодиоды не используют без драйвера (источника питания, который выпрямляет и сглаживает ток, снижает напряжение), токоограничивающих резисторов (чаще всего уже встроены в драйвер).

Для светодиодов очень важно поддерживать один уровень напряжения в сети, т.к. скачки напряжения увеличивают токовые характеристики, что выводит в перспективе диод из строя (резко сокращает срок службы).

Широтно-импульсные модуляторы PWM/ШИМ контроллеры

Внешний вид SMD ШИМ-контроллера
Внешний вид SMD ШИМ-контроллера

В начале развития электроники, для питания потребителей, применяли следующие элементы:

  • понижающий трансформатор;
  • диодный мост;
  • емкостной фильтр пульсации.

Схемы не обеспечивали скромные размеры и малый вес, КПД был также невысок.

Для реализации интегральных схем применение трансформаторов нивелировало бы преимущество первых в размерах.

Для решения задач питания электронных потребителей применяют блоки питания (импульсные), которые в свою очередь использует в качестве главного элемента управления PWM/ШИМ контроллер.

ШИМ-контроллер представляет из себя чип с небольшими размерами, дискретные элементы которого построены с целью открытия, закрытия силовых ключей, на основе поступающей обратной токовой характеристики и напряжения.

Реже под PWM-контроллером скрывается импульсный генератор. Такие чипы не имеют возможности контролировать обратные характеристики: ток, напряжение. Выступают в качестве регуляторов выходных характеристик.

Технология ШИМ предполагает формирование управления при помощи регулировки ширины импульса, вместо регулирования выходного напряжения. Модулируемые сигналы формируются при помощи сглаживания.

Основными рабочими характеристиками чипов можно назвать: скважность, коэффициент заполнения и частота импульсов. При работе выходной импульс может иметь два значения – выключено, включено.

КПД контроллеров ШИМ переваливает за 80-90 процентов, что является неоспоримым плюсом по сравнению с другими схемами источников питания.

Контроллер состоит из следующих дискретных элементов (в основном):

  • генератор импульсов;
  • источник опорного напряжения;
  • встроенные силовые ключи (транзистор);
  • компаратор (обратная связь);
  • усилитель ошибки (обратная связь).

Вот стандартные названия входов и выходов (еще их называют выводами) ШИМ контроллеров:

  • GND или земля. Вывод и соединяется с землей, минусом схемы. Общий вывод.
  • Uc (Vc) вход питания — 12 до 36 вольт.
  • Ucc (Vss, Vcc) контрольный вход Vc. Когда падает напряжение, ключи не открываются целиком, начинают перегреваться и сгорают. Контролируя вход Vc, чип отключается на время просадки.
  • OUT выход выходного сигнала. Тот самый модулируемый сигнал и передает на затворы транзисторов.
  • Для полумостовых цепей выходы обозначают как нижний ключ LO и верхний ключ HO.
  • Опорное напряжение маркируется как Vref, вывод цепляют к заземляющему слою платы последовательно с малоемкостным конденсатором.
  • ILIM является очередным выводом контроля (обратной связи) и контролирует датчик тока. При превышении выходного тока ограничивает его.
  • ILIMREF вывод задает напряжение сработки ILIM (вывод есть не во всех контроллерах). ILIM сравнивает напряжение с ILIMREF вместо напряжения питания.  
  • Вывод мягкого старта обозначается SS. Установленный конденсатор между SS и GND обеспечивает плавный запуск до выхода прибора на номинал.
  • RtCt входы подключают RC-цепь, определяющая частоту сигнала модуляции.
  • Выход CLOCK позволяет синхронизировать несколько чипов. В этом случае RC цепь сажается на ведущий прибор. У ведомых чипов RT подключают к Vref, Ct подключают на GND.
  • Сравнивающий ввод (RAMP). Формирует сигнал, запускающий закрытие ключей через выход OUT. Сигнал формируется при сравнении и превышении заданного выходом EAOUT c напряжением другого вывода.
  • Инвертирующий вход (INV) компаратора. Импульс выхода увеличивает длину пропорционально увеличению напряжения на данном входе. На данный вывод сигнализирует делитель напряжения (обратная связи с OUT).
  • Не инвертирующий вывод NONINV. Подключается к GND.  Больше напряжение, короче выходной импульс. INV наоборот.
  • EAOUT. Усилитель ошибки – нужен из-за с неспешной реакцией PWM-контроллера при возникновении отклонений через вывод усилителя ошибки. Вывод усиливает и выдает сигнал INV через зависимую от частот цепь.

ШИМ можно проверить при помощи осциллографа или мультиметра (мультиметром не достигается 100% результат и контроллер надо проверять на стенде либо возвращаться к варианту осциллографа, поэтому данный вариант рассматриваться не будет) – с питающих выводов подается питание на схему. В data sheet на проверяемый ШИМ-контроллер необходимо найти входы Vcc, GND и OUT/

Цель проверки – проверить наличие генерации частоты на OUT (тоже должно соответствовать data sheet).

По data sheet сверяем рабочее напряжение на Vcc и через осциллограф выдаём его номинал на питание. Щупом снимаем частоту с OUT.

Микроконтроллеры

Микросхема с большим объемом дискретных элементов внутри предназначенная для контроля и управления различной электроникой называется микроконтроллером.

Такой чип вмещает в себя оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство или их разное сочетание (один есть, второго нет) с функциями микропроцессора на одном кристалле, различные внешние устройства.

От микропроцессора отличается наличием периферийных элементов, таймеров, устройств ввода на базе все той же микросхемы.

В отличие от сложных современных микропроцессоров микроконтроллеры отличаются балансом функциональности и вычислительной мощности и относительно не высокой ценой. Все основные функции различных контроллеров позволяют заменить целые схемы для управления различными девайсами, станками, электроникой, автомашинами – где не требуется наличие последнего Snapdragon. Модели в основном отличаются друг от друга объемом памяти и вычислительной мощностью.

Кристалл чипа содержит в себе следующие дискретные элементы:

  • За арифметику и логику отвечает арифетическо-логическое устройство – в некотором роде процессор.
  • ОЗУ временно запоминает данные при управлении устройствами.
  • ПЗУ хранит микропрограмму (прошивку) контроллера которая говорит, как ему работать и что делать. Зная и имея нужный софт мастера сами пишут для себя прошивки для решения различных задач управления на микроконтроллерах. Также в ПЗУ хранятся константы, массивы и значения функций.
  • К периферийным можно отнести компараторы – используются для соотношения аналоговых сигналов.
  • Таймер необходим для установления промежутков при работе устройства.
  • За оцифровывание аналоговых сигналов в контроллере отвечает аналогово-цифровой преобразователь.
  • За перевод цифрового сигнала в аналоговый осуществляет цифро-аналоговый преобразователь.
  • Генератор синхронизирует рабочий процесс чипа, за который отвечает устройство управления контроллера.

Другими словами, микроконтроллеры представляют собой набор дискретных элементов и программ управления, которые можно собрать в нужном составе и порядке под конкретные задачи управления процессом или другим устройством. Причем можно не собирать сам контроллер под конкретные нужды, а подобрать уже имеющийся с нужными элементами и не нужные отключить на уровне прошивки.

Маркируются контроллеры буквенно-цифровым кодом, который содержит в себе завод изготовитель/производитель, модель и другие существенные параметры.

Также, как и с ШИМ-контроллерами для работы с микроконтроллерами необходим data sheet, а для диагностики нужен будет осциллограф.

Катушки индуктивности

Могут называться дросселем или индуктивным элементом. В среди обычных радиодеталей можно встретить винтовые, спиральные, винтоспиральные.

Когда через катушку протекает электрический ток она создает инерционность при малых сопротивлении и емкости.

Назначение катушек в схемах: аккумулирование энергии, сглаживание биений, устранение помех, токоограничение, как резонатор, модулирования магнитных полей и еще много чего.

Любая катушка имеет главную характеристику – индуктивность, измеряемая в Генри. Также это отношение создаваемого электрическим током магнитного поля в теле катушки к его силе.

Маркировка задается цифрами и буквами. Цифры (как у конденсаторов и резисторов) задают номинальную характеристику, а буква множитель или допуск.

При использовании допусков в маркировке надо знать, что буквы нет, то допуск составляет двадцать процентов.

При размерностях индуктивности меньше 10 мкГн, как у резисторов применяется R для отметки запятой. Но есть еще нюанс – при значениях меньше 1 мкГн уже применяется буква N.

Встречается маркировка, при которой номинал задается без множителя в мкГн с допуском.

Маркировка SMD катушек индуктивности 10 и менее мкГн
Маркировка SMD катушек индуктивности 10 и менее мкГн

Инструменты для работы с SMD компонентами

  • Набор инструментов для работы с SMD компонентами (пинцеты и кусачки);
  • Лупа или лучше держатель с щупами и лупой в комплекте;
  • Паяльная станция для пайки SMD деталей с термофеном;
  • Мультиметр;
  • SMD тестер;
  • Осциллограф;
  • Токопроводный клей;
  • Различные припои и флюсы.
  • Тестер LED.

Во время ремонта электроники всегда сталкиваемся с неудобством работы, малыми размерами интегральных микросхем, вопросами как проверить быстро и без больших затрат времени.

Здорово экономит время осциллограф и SMD тестер, мультиметр и тестер LED (о нем стоит поговорить отдельно). SMD тестеры в виде пинцета быстро позванивают резисторы, стабилитроны, конденсаторы и прочую мелочь на бой и замыкания. Мультиметр поможет прозвонить диоды. Главное преимущество работы – без выпаивания деталей со схемы. LED тестер сам подберет ток и напряжения для линейки светодиодов и попытается их зажечь – найти сгоревший не составит труда. Осциллограф пригодится при прозвонке различных микрочипов, контроллеров.

Держалки, лупа, пинцеты и токопроводный клей с припаями и флюсами помогут удобно и быстро извлечь и припаять на место радиодетали.

Термофен или паяльная станция – собственно основной рабочий элемент, без нее быстро не выпаять чип или не припаять контроллер. Все что имеет больше одной ножки – лучше паять термофеном. Главное не перегреть радиодетали, т.к. не все они это любят и новое может превратиться в горелое.

Теперь вы знаете внешний вид и маркировку разных SMD компонентов, некоторые нюансы их эксплуатации и назначения, удачи!

Добавить комментарий

Please log in using one of these methods to post your comment:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s