Что такое smd компоненты и зачем они нужны

Маркировка SMD-компонентов

Мне иногда кажется, что маркировка современных электронных компонентов превратилась в целую науку, подобную истории или археологии, так как, чтобы разобраться какой компонент установлен на плату иногда приходитсяпровести целый анализ окружающих его элементов. В этом плане советские выводные компоненты, на которых текстом писался номинал и модель были просто мечтой для любителя, так как не надо было ворошить груды справочников, чтобы разобраться, что это за детали.

Причина кроется в автоматизации процесса сборки. SMD компоненты устанавливаются роботами, в которых установлены сециальные бабины (подобные некогда бабинам с магнитными лентами), в которых расположены чип-компоненты. Роботу все равно, что там в бабине и есть ли у деталей маркировка. Маркировка нужна человеку.

SMD маркировка электрических элементов

Принцип нанесения обозначений состоит в зашифрованной передаче сведений о размерах и электрических параметрах чипа. Существует условное деление по количеству выводов и величине корпуса элементов:

Чип конденсаторы

Существуют два основных типа конденсаторов — электролитические (корпус имеет форму цилиндра) и керамические или танталовые (корпус выполнен в виде параллелепипеда). На маркировке электролитов всегда присутствуют значения емкости и напряжения, а на керамических образцах — нет. Минус (катод) электролитов обозначен полоской, расположенной на верхней стороне корпуса.

Маркировка SMD резисторов

Маркировка представлена несколькими знаками — цифрами и буквами. Две первые цифры означают номинал, а третья (и четвертая) — порядок, или количество нолей. Например, число 322 означает 3200 Ом или 3,2 кОм. Иногда используется разделитель R, играющий роль запятой. Так, обозначение 3R2 значит 3,2 кОм. Или 0R32 — 0,32 кОм.

Есть специальные резисторы, выполняющие функции предохранителей или перемычек. У них нулевой номинал сопротивления.

Размеры SMD устройств стандартизированы и связаны с маркировкой. Так, чипы диодов, резисторов или конденсаторов типоразмера 0805 имеют параметры 0,6 × 0,8 × 0,23 дюйма (длина-ширина-высота).

SMD индуктивности

Форма и размеры корпусов дросселей и катушек индуктивности имеют те же величины, что и у резисторов или конденсаторов. Обозначение состоит из 4 цифр. Две первые — длина, другие — ширина чипа, выраженные в десятых долях дюйма. Например, маркировка дросселя 0805 значит, что его длина — 0,08, а ширина — 0,05 дюйма.

SMD диоды и транзисторы

Диодные чипы могут быть выполнены в виде бочонка или параллелепипеда (брикета). Все размеры полностью соответствуют параметрам резисторов, что упрощает разработку печатных плат. Учитывая специфику работы диодов, для которых необходимо соблюдать полярность, на отрицательном выводе или рядом с ним имеется полоска. Она обозначает катод, что позволяет избежать ошибок при монтаже.

На поверхности чипа может находиться только код, который не дает полной информации о параметрах детали. Поэтому существуют специальные информационные массивы — datasheet, располагающие сведениями о всех параметрах и возможностях элементов. Если необходимы полные данные о свойствах, которыми обладают транзисторы, datasheet дает возможность получить подробную информацию.

Используются корпуса двух типов:

Помимо транзисторов в таком формате могут выпускаться диодные сборки, использующиеся в выпрямителях и драйверах.

Корпуса чип-компонентов

Достаточно условно все компоненты поверхностного монтажа можно разбить на группы по количеству выводов и размеру корпуса: 

Конечно, корпуса в таблице указаны далеко не все, так как реальная промышленность выпускает компоненты в новых корпусах быстрее, чем органы стандартизации поспевают за ними. 

Корпуса SMD-компонентов могут быть как с выводами, так и без них. Если выводов нет, то на корпусе есть контактные площадки либо небольшие шарики припоя (BGA). Также в зависимости от фирмы-производителя детали могут могут различаться маркировкой и габаритами. Например, у конденсаторов может различаться высота. 

Большинство корпусов SMD-компонентов предназначены для монтажа с помощью специального оборудования, которое радиолюбители не имеют и врядли когда-нибудь будет иметь. Связано это с технологией пайки таких компонентов. Конечно, при определённом упорстве и фанатизме можно и в домашних условиях паять BGA-микросхемы. 

Типы корпусов SMD по названиям 

Из всего этого зоопарка чип-компонентов для применения в любительских целях могут сгодиться: чип-резисторы, чип-конденсаторы , чип-индуктивности, чип-диоды и транзисторы, светодиоды, стабилитроны, некоторые микросхемы в SOIC корпусах. Конденсаторы обычно выглядят как простые параллелипипеды или маленькие бочонки. Бочонки — это электролитические, а параллелипипеды скорей всего будут танталовыми или керамическими конденсаторами.  

Маркировка SMD-компонентов

Маркировка SMD резисторов

В силу того, что монтаж данных конструкций выполняется роботами (в отличие от электронных деталей советских времен, монтировавшихся специалистами по радиотехнике), кодировки на корпусах не всегда имеют вид, легко считываемый человеком. Смысл маркировки – помочь тому, кто осуществляет монтажные или ремонтные работы, определить, что за модель перед ним. Роботу маркировка безразлична, ее непонятность не сказывается на качестве сборки, однако радиотехнику-любителю при ремонте платы порой приходится поработать со справочной литературой, чтобы разобраться, какая это деталь.

Особенности

По мере исследования китайских SMD LED нового формата этот раздел можно расширять бесконечно. Пока больше всего вопросов к мощности потребления. Приобретая, к примеру, несколько SMD 5730 для сборки светильника своими руками или линейку на SMD 3014 пользователь рассчитывает получить световой поток, приведенный в data sheet. Однако нередко простой замер тока нагрузки и несложные вычисления показывают, что реальная мощность одного светодиода ниже в 3–4 раза. Почему так?

Потому что размер 5,7 на 3,0 мм не означает, что внутри смонтирован соответствующий кристалл. Таким искусным способом китайцы вводят покупателей в заблуждение. Самое интересное то, что у покупателя практически нет выбора. Найти фирменный товар с правильно подобранными параметрами сложно.

У всех моделей светодиодов значения светового потока указаны для цветовой температуры 5000–5500°K. Более тёплые тона будут иметь светоотдачу меньше на 10%, а более холодные – больше на 10%. Кроме этого стоит помнить о погрешности во время тестирования, которая может достигать 7%. Так что не удивляйтесь, если вместо заявленных 50 люмен чип выдаст не больше 43 лм.

В дешёвых монохроматических светодиодных лентах SMD 5050 можно увидеть, как все три чипа одного светодиода включены в параллель и запитаны от одного резистора. Такой подход упрощает разводку токоведущих дорожек гибкой печатной платы, уменьшает количество используемых резисторов, а значит, снижает затраты на производство. Конечно, срок службы такой ленты тоже снижается.

Китайские умельцы научились создавать SMD светодиоды любой произвольной формы, в чём можно легко убедиться. Достаточно снять защитный рассеиватель с нескольких лампочек разных фирм (цоколь Е14, Е27) и прочесть тип установленного светодиода на плате. Кажется, разнообразию нет предела. Технические характеристики подобных чипов предугадать невозможно.

Маркировка танталовых конденсаторов

В маркировке конденсаторов указывают стандартные параметры: емкость, номинальное напряжение, полярность. На корпусах типов B, C, D, E, V отображают все параметры, а на корпусе типа A вместо номинала напряжения указывают его буквенный код. В маркировке может указываться дополнительная информация – логотип производителя, код даты производства и другая.

Таблица буквенных кодов напряжения для корпусов типа A

Типы корпусов танталовых конденсаторов и их размеры

Пассивные компоненты: Конденсаторы танталовые

Группа – 4

Микросхемы этой группы используются в тех случаях, когда необходимо преобразовать напряжение 2,5 – 5,0 вольт в более высокое напряжение ряда 3,3 – 5,0 – 12,0 – 15,0 вольт. Такие преобразователи часто применяются в планшетах, модемах, мониторах и телевизорах, зарядных устройствах, электронных книгах с e-ink дисплеями, устройствах с батарейным питанием.

Специализированные повышающие преобразователи, применяемые для питания светодиодов подсветки экрана, рассматриваются здесь.

Назначение выводов:

• IN — входное напряжение питания 2,5…5в. (Для некоторых типов до 28в.)
• GND — земля, общий провод.
• EN – напряжение включения. При подаче напряжения логической единицы на этот вывод микросхема включается, при соединении с землей — отключается.
• SW — выход для подключения дросселя.
• FB — напряжение обратной связи (0,6…1,3в).

Напряжение на выходе преобразователя зависит от соотношения номиналов резисторов R1, R2 и рассчитывается по формуле:

R1 = (Vout / Vfb -1) • R2

здесь Vfb – значение напряжения на входе FB, в.

Значение Vfb указано в таблице для каждой микросхемы. При подборе аналога необходимо брать микросхему с тем же значением Vfb, иначе выходное напряжение сильно изменится. Это может повредить устройство.

Конденсатор C3 служит для повышения стабильности генерации. Обычно он имеет емкость 22 пф, но некоторые производители им пренебрегают. Конденсаторы С1, С4 рекомендуется устанавливать емкостью от 4 до 10 мкф.

Маркировка DC/DC преобразователей в корпусе SOT23-5

Условные обозначения: y – буква, код года изготовления

m – буква, код месяца изготовления

w – буква, код недели изготовления

a – буква, код места изготовления

p – буква, код партии

Маркировка DC/DC преобразователей в корпусе SOT23-6

Условные обозначения: y – буква, код года изготовления

m – буква, код месяца изготовления

w – буква, код недели изготовления

a – буква, код места изготовления

p – буква, код партии

Какие бывают стандарты маркировки

Маркировка, которая наносится на корпус SMD-элементов, как правило, отличается от их фирменных названий. Причина банальная – нехватка места из-за миниатюрности корпуса. Проблема особенно актуальна для ЭРЭ, которые размещаются в корпусах с шестью и менее выводами.

Это миниатюрные диоды, транзисторы, стабилизаторы напряжения, усилители и т.д. Для разгадки “что есть что” требуется проводить настоящую экспертизу, ведь по одному маркировочному коду без дополнительной информации очень трудно идентифицировать тип ЭРЭ. С момента появления первых SMD-приборов прошло более 20 лет.

Несмотря на все попытки стандартизации, фирмы-изготовители до сих пор упорно изобретают все новые разновидности SMD-корпусов и бессистемно присваивают своим элементам маркировочные коды.

Полбеды, что наносимые символы даже близко не напоминают наименование ЭРЭ, – хуже всего, что имеются случаи “плагиата”, когда одинаковые коды присваивают функционально разным приборам разных фирм.

Будет интересно Как устроены многоцветные светодиоды

Светодиодная лента на led 2835

Светодиодные ленты (СЛ) широко используются как для освещения, так и в декоративных целях. Поэтому об этом изделии, собранном на светодиодах smd 2835, стоит поговорить отдельно, как о наиболее популярном и доступном.

Светодиодная лента smd 2835 обычно собирается из smd светодиод мощностью 0.2 Вт, поскольку охлаждение более мощных приборов ленте с относительно тонкими токопроводящими дорожками весьма проблематично. Количество smd полупроводников на 1 м СЛ может быть разным – 60 или 120. Напряжение питания – 12, 24 или сеть 220 В, причем величина его зависит от конструктивного исполнения и наличия БП, а не от количества светодиодов на метр. У изделия с плотностью светодиодов 60 шт/м удельные мощность и светоотдача, естественно, будут в 2 раза ниже.

СЛ  на 60 (слева) и 120 smd светодиодов на метр

Важно. Светодиодная лента на smd светодиодах этого типа имеет относительно высокую мощность, а потому крепить ее нужно только на металлический (обычно алюминиевый) профиль, который будет служить радиатором

По конструктивному исполнению светодиодная лента различается на:

• герметичную;
• пылевлагозащищенную;
• слабозащищенную;
• без защиты.

Выбирая прибор, обязательно учти, в каких условиях ему придется работать. Покупай ленту только с соответствующей степенью защиты от окружающей среды.

Теперь по мощности и светоотдаче. Зная мощность одного светодиода, нетрудно посчитать удельную мощность самой СЛ. Для изделия с 60 диодами на 1 м удельная мощность будет составлять 0.2*60=15 Вт/м. Для 120-диодной ленты, соответственно, 30 Вт/м.

Естественно, эти расчеты справедливы лишь для фирменных изделий, изготовленных из настоящих светодиодов, а не из подделок. Но подвох здесь в том, что на мировом рынке 90% лент изготовлены именно на основе китайских smd 2835! Более того, нередко продавцы позиционируют их как «премиум», вводя в заблуждение покупателя. Как же определить, настоящий ли это «премиум» или тебе пытаются «впарить» маломощную подделку?

Как узнать мощность светодиодов, используемых в ленте

Прежде всего, цена. Стоимость маломощной ленты в разы отличается от цены на настоящее изделие. Далее, удельная мощность. Каждый, кто знаком с арифметикой, легко просчитает, какие светодиоды установлены в ленту. Для этого достаточно заглянуть в сопроводительную документацию и нажать 4 кнопки калькулятора.

Для эксперимента заходим в Интернет и смотрим на товар. Я зашел на с виду приличный сайт и выбрал две ленты: «премиум» и «эконом». Первая ровно в 6 раз дороже второй:

1. Светодиодная лента smd 2835 120 СW Premium.
2. Светодиодная лента smd 2835 120 CW Econom.

Характеристики первой:

• светодиодов на 1 м – 120;
• удельная мощность – 8.4 Вт/м;
• удельный световой поток – 635 лм/м;
• напряжение питания – 12 В.

Характеристики второй:

• светодиодов на 1 м – 120;
• удельная мощность – 9.6 Вт/м;
• удельный световой поток – 360 лм/м;
• напряжение питания – 12 В.

Посмотрим, что это за премиум. Рассчитываем мощность 1 светодиода: 8.4/120=0.07 Вт. Световой поток одного светодиода: 635/120=5.3 лм. Приплыли… Этот «премиум» собран на китайских светодиодах мощностью 0.09 Вт со световым потоком 8 лм. Причем, чтобы сие чудо проработало подольше, конструкторы обеспечили диодам  облегченный режим. Они сильно уменьшили потребляемую мощность токоограничивающими резисторами, что вызвало уменьшение светового потока в полтора раза.

Что же тогда вставили в ленту эконом? Считаем. Мощность светодиода: 9.6/120= 0.08 Вт. Световой поток рассчитывать не будем: очевидно, что он в 2 раза ниже, чем у предыдущей модели. Какой кристалл воткнули находчивые разработчики в корпус светодиода smd 2835? Об этом известно только самому производителю. Можно лишь предположить, что умельцы в корпус smd 2835 встроили кристалл из smd 3528, а то и из чего похуже. А может, они для привлекательности просто завысили удельную мощность, но забыли пересчитать световой поток, кто знает.

Как я уже говорил выше, низкокачественные подделки нередко сопровождаются документацией, в которой характеристики могут существенно завышаться. Поэтому метод расчета по заявленным характеристикам может не сработать. Здесь останется ориентироваться лишь на стоимость и на визуальную яркость.

Есть еще один вариант: измерить сопротивление токоограничивающего резистора, рассчитать ток через него, а по току судить о мощности включенных в его цепь светодиодов (обычно их 3, реже 5). Но этот метод требует специальных знаний, а потому здесь я его рассматривать не буду.

Универсальная таблица цветов

В основу цветной маркировки резисторов положена универсальная таблица, в которой каждому из цветов однозначно соответствует цифра.

Эта таблица соответствия применяется для считывания цифр номинала и десятичного показателя. Для удобства кодировки сопротивлений в таблицу введены числа -1 и -2 для десятичного множителя.

Стандартные ряды номиналов

При определении сопротивления резистора необходимо помнить, что номинал может соответствовать одному из шести стандартных рядов по ГОСТ 2825-67. Каждый из них рассчитан для определенного допуска по номиналам.

Ряд E6, допустимое отклонение±20%

10; 15;22; 33; 47; 68.

Ряд E12, допустимое отклонение ±10%

10; 12; 15; 18; 22; 27; 33; 39; 47; 56; 68; 82.

Ряд E24, допустимое отклонение ±5%

(10;11; 12; 13;15;16;18); (20;22;24;27); (30;33;36;39); (43;47); (51;56); (62; 68); 75; 82; 9.1.

Для рядов E48, E96, и E192 максимальный допуск составляет±2%, ±1% и ±0.5% соответственно

Номиналы в рядах рассчитаны с учетом перекрытия за счет отклонения, разница между соседними позициями меньше удвоенного допуска. Номиналы каждого из рядов соответствуют членам геометрической прогрессии с показателем 10 1/k, где k – характеристическое число ряда (для E12 k=12, для E48 k=48 и т.д.)

Кратные сопротивления могут быть получены путем умножения приведенных величин на степени числа 10.

Для рядов с малыми допусками характерно наличие в величинах сопротивлений трех значащих цифр, что определяет некоторые особенности цветовой маркировки.

РЕЗИСТОРЫ. ЦВЕТОВАЯ МАРКИРОВКА

Цветовая маркировка наносится в виде 4,5 или 6 цветовых колец. Маркировочные кольца должны быть сдвинуты к одному из выводов или ширина кольца первого знака должна быть в два раза больше других, что на практике выдерживается не всегда. Вместо цветовых колец могут встречаться цветовые точки. Принцип маркировки тот же.

Цветовая маркировка резисторов

ПЕРЕМЫЧКИ И РЕЗИСТОРЫ С «НУЛЕВЫМ» СОПРОТИВЛЕНИЕМ.

Многие фирмы выпускается в качестве плавких вставок или перемычек специальные провода –Jumper Wire – с нормированным сопротивлением и диаметром (0,6 мм , 08 мм ) и резисторы с «нулевым» сопротивлением. Резисторы выполняются в стандартном цилиндрическом корпусе с гибкими выводами (Zero-Ohm) или в стандартном корпусе для поверхностного монтажа (Jumper Chip). Реальные значения сопротивления таких резисторов лежат в диапазоне единиц или десятков миллиом ( — 0,005…0,05 Ом). В цилиндрических корпусах маркировка осуществляется черным кольцом посередине, в корпусах для поверхностного монтажа (0603,0805,1206…), обычно маркировка отсутствует, либо наносится код «000».

Типоразмеры SMD-компонентов

Чип-компоненты одного номинала могут иметь разные габариты. Габариты SMD-компонента определяются по его «типоразмеру». Например, чип-резисторы имеют типоразмеры от «0201» до «2512». Этими четырьмя цифрами закодированы ширина и длина чип-резистора в дюймах. Ниже в таблицах можно посмотреть типоразмеры в миллиметрах. 

smd резисторы

smd конденсаторы

Керамические чип-конденсаторы совпадают по типоразмеру с чип-резисторами, а вот танталовые чип-конденсаторы имеют своют систему типоразмеров:

smd катушки индуктивности и дроссели

Индуктивности встречаются во множестве видов корпусов, но корпуса подчиняются все тому же закону типоразмеров. Это облегачает автоматический монтаж. Да и нам, радиолюбителям, позволяет легче ориентироваться.

Всякие катушки, дроссели и трансформаторы называются «моточные изделия». Обычно мы их мотаем сами, но иногда можно и прикупить готовые изделия. Тем более, если требуются SMD варианты, которые выпускаются со множестом бонусов: магнитное экранирование корпуса, компактность, закрытый или открытый корпус, высокая добротность, электромагнитное экранирование, широкий диапазон рабочих температур. 

Подбирать требующуюся катушку лучше по каталогам и требуемому типоразмеру. Типоразмеры, как и для чип-резисторов задаются спомощью кода из четырех чисел (0805). При этом «08» обозначает длину, а «05» ширину в дюймах. Реальный размер такого SMD-компонента будет 0.08х0.05 дюйма. 

smd диоды и стабилитроны

Диоды могут быть как в цилиндрических корпусах, так и в корпусах в виде небольших параллелипипедов. Цилиндрические корпуса диодов чаще всего предсавтлены корпусами MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41). Типоразмеры у них задаются также как у катушек, резисторов, конденсаторов.

smd транзисторы

Транзисторы для поверхностного монтажа могут быть также малой, средней и большой мощности. Они также имеют соответствующие корпуса. Корпуса транзисторов можно условно разбить на две группы: SOT, DPAK.

Хочу обратить внимание, что в таких корпусах могут быть также сборки из нескольких компонентов, а не только транзисторы. Например, диодные сборки

Дополнительная маркировка стеклянных моделей

Диоды в стеклянных корпусах имеют свои собственные обозначения, которые мы рассмотрим далее. Они настолько простые (в отличие от вариантов с пластиковыми корпусами), что практически сразу же запоминаются наизусть, нет необходимости каждый раз использовать справочник.

Цветовая маркировка используется для пластиковых диодов, например, для SOT-23. Твердый корпус модуля имеет два гибких вывода. На самом корпусе, рядом с вышеописанной полосочкой, дописываются таким же цветом несколько цифр, разделенных латинской буквой. Обычно запись имеет вид 1V3, 9V0 и так далее, разнообразие позволяет подобрать любые параметры по обозначению, как и в SMD.

Что же значит эта кодовая маркировка? Она показывает напряжение стабилизации, на которое рассчитан данный элемент. К примеру, 1V3 показывает нам, что это значение равно 1.3 В, второй же вариант – 9 вольт. Обычно чем больше сам корпус, тем большим стабилизирующим свойством он обладает. На фото ниже показан стабилитрон в стеклянном корпусе с маркировкой катода 5.1 В

Краткие технические характеристики и применение

Популярны СМД светодиоды с маркировками 5050, 3528 и 5630 (5730). Именно в светодиодной ленте используются такие SMD кристаллы, благодаря чему получили широкое распространение.

Но других типоразмеров достаточно много. Вот основные из них (краткая характеристика и сферы применения, наиболее распространенных из них):

0603. Мощность 1,9 – 2, 3 ватт. Обычно применяется в приборных панелях автомобиля и в подсветки экрана в некоторых мобильных телефонах.

2835. Мощность 0, 2 – 1. Применяются в LED-лампочках, в карманных и тактических фонариках. Хорошо экономят энергию. Но в основном только белый цвет.

Не путайте с 3528, который более старый и не такой энергоэффективный.

Основные виды smd компонентов

Давайте рассмотрим основные SMD элементы, используемые в наших современных устройствах. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности с малым номиналом, предохранители, диоды  и другие компоненты выглядят как обычные маленькие прямоугольники, а точнее, параллелепипеды))

На платах без схемы невозможно узнать, то ли это резистор, то ли конденсатор то ли вообще катушка. Китайцы метят как хотят. На крупных SMD элементах все-таки ставят код или цифры, чтобы определить их принадлежность и номинал.  На фото ниже в красном прямоугольнике помечены эти элементы. Без схемы невозможно сказать, к какому типу радиоэлементов они относятся, а также их номинал.

Типоразмеры SMD компонентов могут быть разные. Вот здесь есть описание типоразмеров для резисторов и конденсаторов. Вот, например, прямоугольный SMD конденсатор желтого цвета. Еще их называют танталовыми или просто танталами:

А вот  так выглядят SMD транзисторы:

Есть еще и такие виды SMD транзисторов:

Катушки индуктивности, которые обладают большим номиналом, в SMD исполнении выглядят вот так:

Ну и конечно, как же без микросхем в наш век микроэлектроники! Существует очень много SMD типов корпусов микросхем, но я их делю  в основном на две группы:

1) Микросхемы, у которых выводы параллельны печатной плате и находятся с двух сторон или по периметру.

2) Микросхемы, у которых выводы находятся под самой микросхемой. Это особый класс микросхем, называется BGA (от английского  Ball grid array  – массив из шариков). Выводы таких микросхем представляют из себя простые припойные шарики одинаковой величины.

На фото ниже BGA микросхема и обратная  ее сторона, состоящая из шариковых выводов.

Микросхемы BGA удобны производителям тем, что они очень сильно экономят место на печатной плате, потому что таких шариков под какой-нибудь микросхемой BGA могут быть тысячи. Это значительно облегчает жизнь производителям, но нисколько не облегчает жизнь ремонтникам.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис