[电子电气] 电子电气基础

概述：电子电气基础（概念）

弱电 / 强电

弱电和强电的区别：

  • 电压和电流：

强电的电压高、电流大，功率大；弱电的电压低、电流小，功率小。

强电具有较高的电压，通常大于等于220V;处于220V以下电压的则是弱电。

如：电动剃须刀、手电筒等传导的就是电能，属于强电类。若仅因其电源为两节干电池、电压较小，就将其判定为弱电是非常不正确的。

高压包括强电，强电不一定属于高压; 低压包括弱电，弱电一定属于低压;低压不一定就是强电，强电不一定就是低压。

强电电线采用较厚的塑料绝缘层，铜芯线的直径大，内层的铜导体由一股或多股裸电线组成。
弱电电线的电压、电流并不大，所以绝缘层比较薄，而且铜芯线的直径比较小，由2股以上的绝缘细导线组成。

  • 频率：

强电的频率一般为50Hz（工频/工业用电的频率），而弱电的频率通常是高频或特高频，以KHz（千赫）或MHz（兆赫）计。

  • 用途：

强电传导的是电能/动力能源，而弱电传导的是信号。
强电主要用于动力传输，如电力的发输变电；弱电则用于信息传递和控制，如通信、安防监控等。

  • 传输方式：

强电通过输电线路传输，弱电的传输方式包括有线和无线。

  • 应用领域：

强电应用于电气工程及其自动化，弱电则广泛应用于智能家居、智慧城市等领域。

  • 怎样用弱电控制强电呢？弱电控制强电的方法

是指利用低电压、小电流的信号来控制高电压、大电流的设备或系统。
其基本原理包括：

  • 控制方法：常用的方法有单片机控制、继电器控制、PLC控制和无线遥控等。
  • 实现步骤：首先，弱电信号输入至控制组件（如继电器或晶闸管），然后控制组件动作，进而控制强电回路的开关。
  • 基本概念：弱电通常用于信号处理和数据传输，而强电则用于驱动大功率设备。
  • 参考文献

PCB := 印制电路板 := 印刷线路板

定义

  • PCB（ Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。

由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

  • 其主要功能是使各种电子元器组件通过电路进行连接，起到导通和传输的作用，是电子产品的关键电子互连件。

几乎每种电子设备都离不开印制电路板，因为其提供各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现其间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性，其制造品质直接影响电子产品的稳定性和使用寿命，并且影响系统产品整体竞争力，有“电子产品之母”之称。

  • 作为电子终端设备不可或缺的组件，印制电路板产业的发展水平在一定程度体现了国家或地区电子信息产业发展的速度与技术水准。

产品分类

  • PCB 产品分类方式多样，行业中常用的分类方法主要有按导电图形层数进行分类、按产品结构进行分类以及按均单面积进行分类。

以电子树脂分类

电子树脂性能不同，各有优缺点，下游客户往往根据产品用途的不同，采用多种材料取长补短以达到综合性能的最优。

  • 碳氢树脂：是指聚烯烃均聚物或共聚物，包括丁二烯苯乙烯共聚物、丁二烯均聚物、苯乙烯、均聚物、苯乙烯/二乙烯基苯共聚物、苯乙烯-丁二烯-二乙烯基苯共聚物等。

  • 聚四氟乙烯：聚四氟乙烯PTFE具有优异的介电性能，耐化学腐蚀，耐热，阻燃，高频率范围内介电常数和介电损耗小且变化小，但由于聚四氟乙烯熔融状态下具有高粘度，因而常用模压和烧结等方法成型。

  • LCP：液晶高分子聚合物LCP是80年代初期发展起来的一种新型高性能特种工程塑料，具有突出的高频介电性、尺寸稳定性、耐热性，是非常理想的5G 高频高速电路板基材。

  • 聚苯醚：又称为聚亚苯基氧化物或聚苯撑醚，上世纪60年代发展起来的高强度工程塑料，简称PPO或PPE，具有良好的机械特性与优异介电性能，例如介电常数Dk及介电损耗Df，成为高频印刷电路板的基板首选的树脂材料。缺点是熔融粘度高，难于加工成型；耐溶剂性差，在印刷电路板制作过程的溶剂清洗的环境中易造成导线附着不牢或脱落；熔点与玻璃转化温度Tg相近，难以承受印刷电路板制程中250°C以上焊锡操作。因此，PPE经过热固性改质才能符合印刷电路板的使用要求。

  • PI：又称聚酰亚胺，是分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚物统称，简称PI。聚酰亚胺薄膜是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，外观呈黄色透明，相对密度1.39-1.45，具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、黏结性、耐辐射性、耐介质性。

按结构分类

  • PCB产品可以分为单层板、双层板、挠性板、HDI板和封装基板等。

从PCB的细分产品结构来看，多层板已占据全球PCB产品结构的主要部分，2016年全球多层板PCB产值为211亿美元，占全球PCB产值39%；
2016年全球柔性板产值为109亿美元，占全球PCB产值20%，占比呈逐年递增趋势；
2016年全球单层板产值为80亿美元，占全球PCB产值15%；
2016年全球HDI产值为77亿美元，占全球PCB产值14%；
2016年全球封装基板产值为66亿美元，占全球PCB产值12%。

  • HDI是高功率密度互联主板（High Density Inverter）的缩写，是生产印制板的一种，使用微盲/埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。

在PCB 行业内对HDI 板的定义通常为最小的线宽/间距在75/75μm及以下、最小的导通孔孔径在150μm及以下、含有盲孔或盲埋孔、最小焊盘在400μm及以下、焊盘密度大于20/cm2的PCB板，属于高端PCB 类型。

  • HDI主板，主要分为一阶、二阶、三阶、Anylayer HDI，特征尺寸逐渐缩小，制造难度也逐渐增加。

目前在电子终端产品上应用比较多的是三阶、四阶或AnylayerHDI主板。
AnylayerHDI被称为任意阶或任意层HDI主板，也有称作ELIC（Every Layer Interconnect）HDI。
目前在电子终端产品上应用比较多的Anylayer是10层或12层。
苹果手机主板从iPhone 4S首次导入使用Anylayer HDI，而华为目前的旗舰全系列主要使用为Anylayer HDI，例如华为P30系列的主板分为MainPCB和RF PCB，都采用Anylayer HDI，Mate20和Mate30系列也是采用Anylayer HDI主板。

SoC(片上系统) / SoB(板上系统)

  • 一个能够实现一定功能的电路系统；其由多个模块构成， 如处理器、接口、存储器、模数转换器等等。

这些功能模块可以由分立的器件来实现，然后在印刷电路板（PCB := Printed Circuit Board := 印刷电路板 := 印刷线路板）上组合起来， 最终形成板上系统（System-on-a-Board）。
板上系统的示意图如下所示：

在上图所示的板上系统中， 绿色的矩形代表印刷电路板（PCB），上面各种颜色的小矩形代表了系统中各个功能模块， 如存储器等。
这些模块的功能都由一个个独立的硅芯片分别实现的，它们之间通过 PCB 上的金属走线连接， 最终构成一个完整的系统。

  • 而片上系统（System-on-Chip）指的是在单个硅芯片就可以实现整个系统的功能，其示意图如下所示：

如上图所示，片上系统(SoC) 在一个芯片里就实现了存储、处理、逻辑和接口等各个功能模块， 而不是像板上系统那样，需要用几个不同的物理芯片来实现。
与板上系统相比， SoC 的解决方案成本更低，能在不同的系统单元之间实现更快更安全的数据传输，具有更高的整体系统速度、更低的功耗、更小的物理尺寸和更好的可靠性。

X 参考文献

posted @ 2025-05-13 08:59  千千寰宇  阅读(88)  评论(0)    收藏  举报