Continuamos adentrándonos en el mundo de las PCB viendo algunos de los componentes electrónicos frecuentes que encontraremos al diseñar nuestras PCB.
En entradas anteriores hemos visto las partes de una PCB y la estructura interna de una PCB viendo qué son las capas de una PCB, y las diferencias entre componentes PTH y SMD.
A estas alturas deberíamos tener muy claro que una PCB es una forma sencilla y compacta de realizar las conexiones eléctricas, sustituyendo a los tradicionales cables. Pero, por si misma, una PCB no sirve de mucho (o más bien de nada).
Una PCB necesita componentes para conformar un circuito electrónico y realizar la acción para la que fue diseñada. Por tanto, los componentes que monte la PCB son igual (o más) importantes durante el diseño de la PCB que la propia PCB.
Dada la importancia de los componentes, no podríamos hacer una sección sobre diseño de PCBs sin ver, aunque sea brevemente, algunos de los tipos de componentes que habitualmente encontraremos al realizar o revisar esquemas de PCBs.
Remarquemos “brevemente” porque, por supuesto, hay una cantidad casi infinita de componentes y modelos. Sería imposible crear y mantener una lista con todos ellos. Pero, por lo menos, es interesante realizar un listado a modo de introducción, con algunos componentes básico y sus modelos habituales en el ámbito doméstico y maker.
Aquí volvemos a aclarar que por “habituales”, nos referimos a que puedes encontrar y comprar de forma sencilla y barata en vendedores como eBay o AliExpress. Que no significa (ni mucho menos) que sea el mejor modelo o el más usado en el ámbito profesional. Pero te los vas a encontrar con frecuencia.
Por supuesto, la mayoría de estos componentes estarán disponibles tanto en formato PTH como SMD, aunque en esta entrada vamos a prestar más atención a los modelos SMD. Y por fin, podemos empezar a ver nuestro listado de componentes habituales en diseños PCBs.
Componentes pasivos
Resistencias
El componente pasivo más habitual en cualquier circuito eléctrico. Como representantes de la Ley de Ohm, su función es establecer una relación entre intensidad eléctrica y tensión. Es difícil pensar una PCB que no contenga alguna resistencia.
Podemos encontrar resistencias SMD entre 10R a 910K, en distintos tamaños, formatos y potencias.
Condensadores
Otro elemento pasivo, básico en cualquier PCB. La variación (derivada) de la tensión en un condensador es igual a la intensidad que lo atraviesa. Los condensadores son componentes frecuentes en filtrado, desacoplamiento de señales. Podemos encontrar condensadores SMD compatibles con tensiones de hasta 6V 6,3 V 10V 16V 25V 35V 50V.
Los condensadores cerámicos dan rangos de 270pF a 47uF. Para capacitancias mayores tenemos condensadores electrolíticos de 22uF a 470uF (ojo, tienen polaridad). Finalmente los compactos, pero caros, condensadores de tantalio que podemos encontrar fácilmente para 10uF a 470uF.
Inductancias
El tercer y último componente pasivo. En las inductancias, o bobinas, la variación de la intensidad es igual al voltaje, siendo su comportamiento opuesto al de los condensadores. Su uso es menos frecuente en circuitos de nivel inicial, pero son componentes ampliamente empleados para filtrado, cambios de tensión y creación de creación de circuitos osciladores.
Los podréis encontrar en formatos cerámicos para inductancias desde 1uH a 100uH. Para inductancias superiores, tenemos núcleos bobinados SMD desde 2.2uH a 470uH.
Diodos
Elemento electrónico que presenta una resistencia muy superior al paso de la electricidad en un sentido que en el otro.
Rectificadores
Son diodos de baja velocidad y altos valores de intensidad. Son ampliamente empleados en aplicaciones de potencia, como conversores AC-DC, rectificadores, o diodos de flyback para protegernos la electrónica de cargas inductivas.
Los populares serie 1N400x (o Mx) son ampliamente utilizados para diferentes tensiones de hasta 50V (1N4001 M1), 400V (1N4004 M4), hasta el 1000V (1N4007 M7). No están indicados para aplicaciones superiores a 10 Khz. Tienen una caída de tensión de 0.7V.
Zener
Es un diodo de silicio fuertemente dopado diseñado para trabajar en zona inversa. Su principal función es que, al polarizarse de forma inversa, imponen una tensión constante y casi invariante a variaciones de carga o temperatura. Son parte parte fundamental de reguladores de tensión, referencias de tensión
Hay una gran variedad de modelos de características similares pero citaremos el 1N4148 LL34 de 1/2W, disponibles para tensiones inversas de 3V a 24V.
Schottky
Un diodo que sustituye la unión de semiconductores P-N por una unión semiconductor metal. Su función principal es proporcionar una velocidad de conmutación rápida, y una menor caída de tensión. Como desventaja, tienen una menor capacidad de conducción de corriente, y soportan menores tensiones en inverso.
Por ejemplo, es habitual diodo Schottky SS14 1N5819.
Led
Por todos conocidos, un Light Emitting Diode es un diodo en que el cambio de estado de los electrones se emplear para emitir luz. Disponibles en distintos tamaños y colores, el cuál está determinado por la caída de tensión para la que está diseñado.
Varistor
Un varistor (variable resistor) es un componente electrónico cuya resistencia disminuye cuando el voltaje que se le aplica aumenta. Son frecuentemente empleados como limitadores de picos tensión.
Tienen un tiempo de respuesta rápido (5-25ns) y podemos encontrarlos para tensiones de 14V a 550V. Como desventaja, se degradan con el uso, por lo que tienen una confiabilidad reducida.
Cristales
Los cristales o resonadores sirven para generar frecuencias, que luego se emplean el resto de dispositivos como procesadores. Los podemos encontrar entre 3.2 MHz y 400 MHz.
Transistores
Probablemente los dispositivos electrónicos más importantes, y viejos conocidos del blog. Como sabemos, su uso principal es como amplificadores o como interruptores electrónicos.
Transistores BJT
Dentro de los transistores NPN son frecuentes el 2N3904 para una tensión de 40V y 0.2A, y su hermano mayor el muy popular 2N2222 para 40V y hasta 1A.
En formato PNP tenemos los equivalentes 2N3906 de 40V y 0.2A, el 2N2905/2N2907 para 40V y 0.6A, así como el BC807, para 45V y 0.5A.
Transistores MOSFET
En transistores Mosfet con canal-N es muy popular el AO3402 A29T, para 30V y hasta 4A.
Por su parte, en canal P tenemos a su equivalente AO3401 A19T para 30V y hasta 4.2A. También es frecuente el más económico AO3413 para 20V y hasta 2.4A.
Otros integrados
Reguladores de voltaje
Como su nombre indica, sirven para establecer una tensión constante que usaremos, normalmente, para alimentar un dispositivo o emplear como referencia.
Son frecuentes el 78M05 o L78M05 para hasta 0.5A. También son populares el LM1117/AMS1117 y similares, para hasta 1A. Finalmente, el LM317 (LM317D2, LM317D2T…), para hasta 1.5A.
Amplificadores operacionales
Un componente ampliamente conocido, una navaja suiza de la electrónica que sirve no solo para comparar tensiones, si no que puede emplearse en amplificadores, sumadores, integradores…
Un amplificador operacional muy frecuente es el LM358, así como el popular NE5532, el LM1458, o la familia TL072.
Optoacoplador
Empleados para conectar dos partes electrónicas manteniendo el aislamiento galvánico entre ellas, para lo cual emplean luz para transmitir la información.
Aquí encontramos el popular PC817 y similares (PC817/C, EL817C, …)
Otros componentes
Fusibles
Elementos de protección para nuestros circuitos. Así encontramos fusibles de ruptura, que interrumpen el servicio cuando les atraviesa una corriente determinada, o fusibles térmicos que interrumpen el servicio cuando superan una temperatura durante un cierto tiempo.
Microinterruptores
También conocidos por todos, un interruptor, pero pequeñito. Algunos son de acción mantenida (propiamente interruptor) y otros de acción temporal (pulsador), que a su vez pueden ser normalmente abiertos o cerrados.
A destacar los dispositivos SPDT (single pole, doble thrown), que son interruptores que tienen al menos 3 pines, y actuando sobre ellos podemos elegir más de una opción.
Conectores
Los conectores son otro componente típico de una PCB, y hay tantos que daría para su propia entrada. Así que nos limitamos a mencionarlos e indicar que es la forma de realizar las conexiones de cables que necesitemos para nuestra PCB.
Conclusión
Hemos hecho un mini resumen de algunos de los principales tipos y familias de componentes que encontraremos al realizar o analizar el diseño de una PCB, para que nos suenen, sepamos identificarlas.
Por supuesto, como decíamos, hay miles y miles de tipos, tanto en SMD como en PTH. Pero estos son algunos de los habituales, porque son fáciles y baratos de comprar. Así que también lo encontraremos.
Por supuesto, también los podemos encontrar en una gran variedad de tamaños. A esto, precisamente, dedicaremos la próxima entrada. ¡Hasta pronto!