連接器選型的14個基本原則


連接器,即CONNECTOR。國內(nèi)亦稱作接插件、插頭和插座。一般是指電器連接器。即連接兩個有源器件的器件,傳輸電流或信號。連接器是連接兩個或兩個以上的電路裝置的統(tǒng)稱。連接器作為一種機電元件,一般是成對工作的,分為插頭(公),插座(母),插頭的英文plup(或male,header);插座(母)的英文Receptanle(或Socket,jack,female)。

圖1、連接器公母示意圖
連接器通過一定的機械動作來完成電器的連接和切斷,它的主要功能有:
傳輸信號或傳輸電能;
接通電路或切斷電路。

圖2、連接器通斷示意圖
連接器種類繁多,但大致分為獨立使用的單片型、由插頭和插座構(gòu)成的雙片型共兩種,單片型直接將印刷基板或電線連接于連接器。雙片型分為插頭和插座兩部分,插頭與插座的嵌合部位稱為接觸部,安裝印刷基板或電線的部位稱為連接部。


圖3、連接器大致分類
對于任何成型產(chǎn)品,連接器必不可少,比如我們常用的USB、耳機孔、以太網(wǎng)接口,或者我們不太常見到的軍用定制接口。所以,基于廣泛的市場,連接器分類也是多種多樣。1、根據(jù)電子設(shè)備內(nèi)外的連接形態(tài)分類:A:元件對封裝的相互連接,例如短路連接器、IC插座等;

B:通過電線連接基板與基板:板對線;

C:直接連接基板與基板:板對板;

D:連接設(shè)備與設(shè)備:輸入/輸出(I/O);

2、按照傳輸信號類型分類:A:電源連接器(傳輸電力);B:信號連接器(傳輸信號);C:高頻連接器(傳輸數(shù)據(jù))。3、按照電氣要求分類:A:通用連接器;B:大功率連接器;C:高電壓連接器;D:脈沖連接器;E:低噪聲連接器;F:相調(diào)連接器;G:精密同軸連接器。4、按照工作頻率分類:高頻連接器、高頻同軸連接器、視頻連接器、同軸轉(zhuǎn)換器、阻抗轉(zhuǎn)換器、配合尺寸轉(zhuǎn)換器、性別轉(zhuǎn)換器、微帶-同軸轉(zhuǎn)換器、波導(dǎo)-同軸轉(zhuǎn)換器、匹配負載連接器、低頻連接器、印制板連接器、帶狀電纜連接器、集成電路連接器、混裝連接器等。5、按照環(huán)境條件分類:A:密封連接器;B:高水壓密封連接器;C:高真空密封連接器;D:三防連接器;E:耐輻照連接器;F:高溫連接器;G:低溫連接器。6、按照外形分類:圓形連接器,多用于軍事設(shè)備;(連接形式主要有卡口(快速)、螺紋、自動閉鎖、推拉、直插直拔等)矩形連接器,用途廣泛,發(fā)展迅速,很多板級連接器都屬于矩形連接器。(插頭與插座的連接方式一般有直插直拔和螺紋鎖緊兩種形式)7、按照應(yīng)用方向分類:A:射頻連接器;B:光纖連接器;C:非接觸連接器(如接近開關(guān)等)。以上分類都是按照外部或者應(yīng)用屬性來分類,具體到各個廠家便開始不一樣,雖然NEDA制定了連接器部件封裝分類等級標準,但是面對各種不同類型的應(yīng)用場景,制造商會根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的情況來使用不同特性的材料設(shè)計連接器,來保證連接器在不同環(huán)境下穩(wěn)定可靠地使用,連接器的分類也是極其的紛繁復(fù)雜。

圖4、拍明芯城的連接器分類
但是,在通信連接器方面,因為軟件協(xié)議的配合,確實少并且能有效區(qū)分。A、多線電纜連接器,包括DB連接器和DIX連接器以及DIN連接器等;B、雙絞線連接器,包括RJ45和RJ11連接器;C、同軸電纜連接器包括T連接頭和BNC連接器及終端電阻。電子連接器及其組件是設(shè)備中重要的配套接口元件,散布在設(shè)備的各個系統(tǒng)和部位,負責著信號和能量的傳輸。連接的好壞,直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全可靠運行。電子連接器的性能是總體性能評估,不像連接器的端子那樣,可以輕易的從材料,設(shè)計,工藝方面去評估性能。
由電連接器互連組成各種電路,從高頻到低頻、從圓形到矩形、從通過上百安培的大電流連接器到通過微弱信號的高密度連接器、從普通印制板連接器到快速分離脫落等特種連接器,幾乎所有類型品種的電連接器都在各類系統(tǒng)工程中都得到了大量應(yīng)用,保證設(shè)備完整功能的正常發(fā)揮。雖然如今連接器種類紛繁復(fù)雜,選擇上對于性能評估略顯麻煩,但是在設(shè)備中使用連接器的好處是顯而易見的:1、改善生產(chǎn)過程,連接器簡化電子產(chǎn)品的裝配過程,也簡化了批量生產(chǎn)過程;2、易于維修、便于升級;3、提高設(shè)計的靈活性,使用連接器使工程師們在設(shè)計和集成新產(chǎn)品時,以及用元部件組成系統(tǒng)時,有更大的靈活性。連接器端頭導(dǎo)線的數(shù)目,還有導(dǎo)線的間距,這些都讓連接更加的方便而且快捷。正是這些小細節(jié),能夠有效地減少了電子產(chǎn)品的體積,同時也就減少了生產(chǎn)成本。在移動的主板間,或者是PCB之間,都能有效地作為傳輸用的數(shù)據(jù)線。連接器涵蓋了幾乎所有電子設(shè)備中最常用的零件之一,我們在使用連接器的時候,肯定不希望在項目接近尾聲才發(fā)現(xiàn)需要增加內(nèi)容并調(diào)整項目以適應(yīng)此改動,這樣會導(dǎo)致時間和費用成本增加。為了避免選型帶來的麻煩,在選擇連接器的時候一定要慎重。我們給大家總結(jié)了連接器選型流程大體上需要注意的過程。希望大家能更方便地找到符合自己要求的連接器產(chǎn)品。連接器的選型流程大體上需要以下的過程:1、機構(gòu)工程師確認連接器的機械特性(耐溫耐濕耐腐蝕);2、硬件工程師計算連接器過電流的能力;3、確認多連接器是否可以防呆,防止不同連接器選擇同一個型號;4、硬件確認信號和電源從不同的連接器上走,是否會出現(xiàn)某個連接器懸空模塊內(nèi)部芯片損壞的情況;5、確定公頭引腳排列的順序;6、經(jīng)軟件轉(zhuǎn)化后確定母頭的排列順序;7、轉(zhuǎn)換完成后,仔細核對電路板與線束連接是否正確。

圖5、工業(yè)連接器以上流程中,應(yīng)特別注意的地方:1、在設(shè)計過程中要注意做插針的順序的時候定義順序要一致。(雙排的插針更容易出錯,因為有循環(huán)計數(shù)和上下計數(shù)兩種不同的方式,建議大家建庫的時候要特別小心)2、創(chuàng)建完成后,硬件工程師必須要同建庫的工程師一起確認。3、特別是某些形狀和圖紙上需要仔細確認(普通對接插口,則較為容易分析順序)4、如果不是普通的對接插口,需要注意的是:視圖一定要確認,是從上往下看,還是從下往上看。在同時提供兩張視圖的情況下,做線束的工程師會仔細關(guān)注母頭,做印刷電路板的工程師會關(guān)注公頭,因為同時有兩張,因此不容易出錯。對于其他情況,如果采用公頭采用插針,使用外殼來構(gòu)成外殼的時候,就要非常注意插針是沒有方向的,也沒有開始的,只有從母頭轉(zhuǎn)化成公頭的順序,才能順利完成建庫的工作。一定要注意。常用連接器種類比較廣泛,不同類別的連接器選型方法不盡相同。盡管種類眾多,但它的選型都需要遵循以下的14個要點,主要包括有載流量、阻抗匹配、屏蔽、通用性、成本、供貨情況等十四項標準。1、載流量在選擇走電源信號的連接器時候?qū)τ谶B接器的載流量比較關(guān)注,要采用降額設(shè)計,同時注意引腳之間的絕緣耐壓。2、結(jié)構(gòu)尺寸連接器的外形尺寸是非常重要的,在產(chǎn)品中連接都有一定的空間限制,尤其是單板上連接器,不能與其他部件干涉。根據(jù)使用空間、安裝部位選擇合適的安裝方式(安裝有前安裝和后安裝,安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或連接器本身卡銷快速鎖定等)和外形(直式、彎式,T型,圓形,方形)。3、阻抗匹配有些信號有阻抗要求,尤其是射頻信號,對阻抗匹配要求更為嚴格,阻抗不匹配時候會引起信號反射,從而影響信號傳輸。一般信號傳輸對連接器的阻抗沒有特殊要求。4、屏蔽隨著通訊產(chǎn)品的發(fā)展,EMC越來越受到重視,選擇的連接器時候需要有金屬外殼,同時線纜需要有屏蔽層,屏蔽層要與連接器的金屬外殼相連接,達到屏蔽效果,也可以采用注塑方法,將插頭部位用銅皮包裹,線纜的屏蔽層與銅皮焊接在一起。5、防誤插防誤插有兩方面:一方面是連接器本身,連接器本身旋轉(zhuǎn)180度、錯位錯誤連接導(dǎo)致信號錯誤連接,此時需要注意盡可能選擇防誤插連接器,或者通過調(diào)整連接器相對位置關(guān)系使裝配唯一化;另一方面,出于減少物料種類考慮,幾種信號都采用相同連接器,此時就可能出現(xiàn)將A插頭插到B插頭上去,此時就需要注意,如果出現(xiàn)這樣情況時會引起嚴重后果的時候,必須將A、B接口選擇為不同類型的插座。6、可靠性連接器用來連接信號,因此連接部位要可靠(例如面接觸要優(yōu)于點接觸,針孔式要優(yōu)于片簧式等)。7、通用性在連接器的選擇過程中要盡可能選擇通用的物件,尤其同系列產(chǎn)品之間,連接器的選擇具有很強的通用性,減少物料種類,增加數(shù)量降低成本,同時降低供貨風(fēng)險。8、使用環(huán)境連接器使用在室外、室內(nèi)、高溫、高濕、鹽霧、霉菌、寒冷等環(huán)境時候,對連接器都有特殊的要求。9、鎖定功能為了防止連接器配合時候出現(xiàn)脫落,保障良好接觸,需要連接器具有鎖定功能。10、成本成本也是選型過程中比較重要的因素,隨著市場競爭的日益激烈,合適的選擇連接器,連接器的自身成本以及加工成本需要綜合考慮。11、供貨情況連接器的供貨會受到多方面因素影響,通用的連接器就要比不通用的連接器供貨情況好,國內(nèi)生產(chǎn)的要比國外生產(chǎn)的供貨情況好等。12、插拔頻率連接器的插拔都有一定的壽命,插拔次數(shù)達到極限之后,連接器的性能就會下降,有些信號接口需要經(jīng)常插拔時候選擇連接器的時候就要多注意連接器的插拔次數(shù)。13、帶電考慮根據(jù)常帶電與否,選擇針型或孔型的連接器。14、綜合考慮在選擇連接器的過程中,各種因素之間不是獨立,經(jīng)常會相互作用,因此我們在連接器選型過程中要綜合考慮,選擇最合適的連接器,選擇的好壞在不同階段將不同程度影響產(chǎn)品。接下來我們以實際案例佐證,第一個案例是低頻連接器(頻率為3MHZ以下)的選型。

圖6、低頻連接器選型要點
1、電氣參數(shù)
連接器是連接電氣線路的機電元件。因此連接器自身的電氣參數(shù)是選擇連接器首先要考慮的問題。
額定電壓:額定電壓又稱工作電壓,它主要取決于連接器所使用的絕緣材料,接觸對之間的間距大小。
某些元件或裝置在低于其額定電壓時,可能不能完成其應(yīng)有的功能。連接器的額定電壓事實上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠推薦的最高工作電壓。原則上說,連接器在低于額定電壓下都能正常工作。
因此,我們需要根據(jù)連接器的耐壓(抗電強度)指標,按照使用環(huán)境,安全等級要求來合理選用額定電壓。
額定電流:額定電流又稱工作電流。同額定電壓一樣,在低于額定電流情況下,連接器一般都能正常工作。
在連接器的設(shè)計過程中,是通過對連接器的熱設(shè)計來滿足額定電流要求的,因為在接觸對有電流流過時,由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻,接觸對將會發(fā)熱。當其發(fā)熱超過一定極限時,將破壞連接器的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化,造成故障。
因此,要限制額定電流,事實上要限制連接器內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計的規(guī)定值。在選擇時要注意的問題是:對多芯連接器而言,額定電流必須降額使用。
這在大電流的場合更應(yīng)引起重視,例如φ3.5mm接觸對,一般規(guī)定其額定電流為50A,但5芯時要降額33%使用,也就是每芯的額定電流只有38A,芯數(shù)越多,降額幅度越大。
接觸電阻:接觸電阻是指兩個接觸導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻。
在選用時要注意到兩個問題:
第一,連接器的接觸電阻指標事實上是接觸對電阻,它包括接觸電阻和接觸對導(dǎo)體電阻。通常導(dǎo)體電阻較小,因此接觸對電阻在很多技術(shù)規(guī)范中被稱為接觸電阻。
第二,在連接小信號的電路中,要注意給出的接觸電阻指標是在什么條件下測試的,因為接觸表面會附著氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會產(chǎn)生膜層電阻。而當膜層厚度增加時,電阻迅速增大,使膜層成為不良導(dǎo)體。但是,膜層在高接觸壓力下會發(fā)生機械擊穿,或在高電壓,大電流下會發(fā)生電擊穿。
屏蔽性(抗干擾):在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中,元器件的密度以及它們之間相關(guān)功能的日益增加,對電磁干擾提出了嚴格的限制。所以連接器往往用金屬殼體封閉起來,以阻止內(nèi)部電磁能輻射或受到外界電磁場的干擾。
在低頻時,只有磁性材料才能對磁場起明顯屏蔽作用。此時,對金屬外殼的電連續(xù)性有一定的規(guī)定,也就是外殼接觸電阻。
2、安全參數(shù)
絕緣電阻:絕緣電阻是指在連接器的絕緣部分施加電壓,從而使絕緣部分的表面內(nèi)或表面上產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出的電阻值。
它主要受絕緣材料,溫度,濕度,污損等因素的影響。連接器樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標準大氣條件下的指標值,在某些環(huán)境條件下,絕緣電阻值會有不用程度的下降。
另外要注意絕緣電阻的試驗電壓值。根據(jù)絕緣電阻(MΩ)=加在絕緣體上的電壓(V)/泄漏電流(μA)施加不同的電壓,就有不用的結(jié)果。在連接器的試驗中,施加的電壓一般有10V,100V,500V三檔。
耐壓:耐壓就是接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間,在規(guī)定時間內(nèi)所能承受的比額定電壓更高而不產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的臨界電壓。它主要受接觸對間距和爬電距離和幾何形狀,絕緣體材料以及環(huán)境溫度和濕度,大氣壓力的影響。
燃燒性:任何連接器在工作時都離不開電流,這就存在起火的危險性。因此對連接器不僅要求能防止引燃,還要求在一旦引燃和起火時,能在短時間內(nèi)自滅。在選用時要注意選擇采用阻燃型,自熄性絕緣材料的電連接器。
3、機械參數(shù)
接觸壓力(單腳分離力和總分離力):連接器中接觸壓力是一個重要指標,它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對的磨損量。
在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中,直接測量接觸壓力是相當困難的。因此,往往通過單腳分離力來間接測算接觸壓力。對于圓形針孔接觸對,通常是用有規(guī)定重量砝碼的標準插針來檢驗陰接觸件夾持砝碼的能力,一般其標準插針的直徑是陽接觸件直徑的下限取-5μm。
總分離力一般是單腳分離力上線之和的兩倍。總分離力超過50N時,用人工插拔已經(jīng)相當困難了。當然,對一些測試設(shè)備或某些特殊要求的場合,可選用零插拔力連接器,自動脫落連接器等等。
機械壽命:連接器的機械壽命是指插拔壽命,通常規(guī)定為500~5000次。
在達到此規(guī)定的機械壽命時,連接器的接觸電阻,絕緣電阻和耐壓等指標不應(yīng)超過規(guī)定的值。
嚴格的說,現(xiàn)在的機械壽命是一種模糊的概念。機械壽命應(yīng)該與時間有一定的關(guān)系,10年用完500次與1年用完500次,顯然其情況是不一樣的。只不過目前還沒有一種更經(jīng)濟,更科學(xué)的方法來衡量。
接觸對數(shù)目和針孔性:可根據(jù)電路的需要來選擇接觸對的數(shù)目,同時要考慮連接器的體積和總分離力的大小。接觸對數(shù)目多,當然其體積就大,總分離力相對也大。在某些可靠性要求高、而體積又允許的情況下,可采用兩對接觸對并聯(lián)的方法來提高連接的可靠性。
連接器的插頭、插座中,插針(陽接觸件)和插孔(陰接觸件)一般都能互換裝配。實際使用時,可根據(jù)插頭和插座兩端的帶電情況來選擇。如插座需常帶電,可選擇裝插孔的插座,因為裝插孔的插座,其帶電接觸件埋在絕緣體中,人體不易觸摸到帶電接觸件,相對來說比較安全。
振動、沖擊、碰撞:主要考慮連接器在規(guī)定頻率和加速度條件下振動、沖擊、碰撞時的接觸對的電連續(xù)性。
接觸對在此動態(tài)應(yīng)力情況下會發(fā)生瞬時斷路的現(xiàn)象。規(guī)定的瞬斷時間一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判斷接觸對發(fā)生瞬斷故障。
現(xiàn)在一般認為,當閉合接觸對(觸點)兩端電壓降超過電源電動勢的50%時,可判定閉合接觸對(觸點)發(fā)生故障。也就是說判斷是否發(fā)生瞬斷有兩個條件:持續(xù)時間和電壓降,兩者缺一不可。
4、環(huán)境參數(shù)
環(huán)境參數(shù)主要有環(huán)境溫度、濕度、溫度急變、大氣壓力和腐蝕環(huán)境等。連接器在使用和保管、運輸過程中所處的環(huán)境對其性能有顯著的影響,所以必須根據(jù)實際的環(huán)境條件選用相應(yīng)的連接器。
環(huán)境溫度:連接器的金屬材料和絕緣材料決定著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會破壞緣材料,引起絕緣電阻和耐壓性能降低;對金屬而言高溫可使接觸對失去彈性,加速氧化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度為-55~100℃特殊場合下可能要求更高。
潮濕:相對濕度大于80%,是引起電擊穿的主要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴散,容易使絕緣電阻降低到MΩ級以下,長期處在高濕環(huán)境下,會引起物理變形,分解、逸出生成物,產(chǎn)生呼吸效應(yīng)及電解、腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的連接器,常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán)境條件,這種情況下應(yīng)選用密封連接器。對于水密、塵密型連接器一般采用GB4208的外殼防護等級來表示。
溫度急變:濕度急變試驗是模擬使用連接器設(shè)備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實際使用情況,或者模擬空間飛行器、探測器環(huán)境溫度急劇變化的情況。溫度急變可能使絕緣材料裂紋或起層。
大氣壓力:在空氣稀薄的高空,塑料放出氣體污染接觸對,并使電暈產(chǎn)生的趨勢增加,耐壓性能下降,使電路產(chǎn)生短路故障。在高空達到某一定值時,塑料性能變差。因此在高空使用非密封連接器時,必須降額使用。
腐蝕環(huán)境:根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境,選用相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的連接器,像在鹽霧環(huán)境下使用的連接器,如果沒有防腐的金屬表面,會使性能迅速惡化。在含有相當濃度的SO2環(huán)境中,不宜使用鍍銀接觸對的連接器。在潮熱地區(qū),霉菌也是重要問題。
5、端接方式
端接方式是指連接器的接觸對與電線或電纜的連接方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術(shù),也是使用和選擇連接器的一個重要方面。
焊接:焊接最常見的是錫焊。
錫焊連接最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應(yīng)形成金屬的連續(xù)性。因此對連接器來說,重要的是可焊性。連接器焊接端最常見的鍍層是錫合金、銀和金?;善浇佑|對常見的焊接端有焊片式、沖眼焊片式和缺口焊片式:針孔式接觸對常見焊接端有鉆孔圓弧缺口式。
壓接:壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮和位移并將導(dǎo)線連接到接觸對上的一種技術(shù)。
好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動,使導(dǎo)線和接觸對材料對稱變形。這種連接類似于冷焊連接,能得到較好的機械強度和電連續(xù)性,它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普遍認為采用正確的壓接連接比錫焊好,特別是在大電流場合必須使用壓接。壓接時須采用專用壓接鉗或自動、半自動壓接機。
應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線截面,正確選用接觸對的導(dǎo)線銅。要注意的是壓接連接是永久性連接,只能使用一次。
繞接:繞接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的接觸件繞接柱上。
繞接時,導(dǎo)線在張力受到控制的情況下進行纏繞,壓入并固定在接觸件繞接柱的棱角處,以形成氣密性接觸。繞接導(dǎo)線有幾個要求:導(dǎo)線直徑的標稱值應(yīng)在0.25mm~1.0mm范圍內(nèi);導(dǎo)線直徑不大于0.5mm時,導(dǎo)體材料的延伸率不小于15%;導(dǎo)線直徑大于0.5mm時,導(dǎo)體材料的延伸率不小于20%。繞接的工具包括繞槍和固定式繞接機。
刺破接連:刺破連接又稱絕緣位移連接,是由美國在60年代發(fā)明的一種新穎端技術(shù),具有可靠性高、成本低、使用方便等特點,目前已廣泛應(yīng)用于各種印制板用連接器中。
它適用于帶狀電纜的連接。連接時不需要剝?nèi)ル娎|的絕緣層,依靠連接器的“U”字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中,使電纜的導(dǎo)體滑進接觸簧片的槽中并被夾持住,從而使電纜導(dǎo)體和連接器簧片之間形成緊密的電氣連接性。它僅需簡單的工具,但必須選用規(guī)定線規(guī)的電纜。
螺釘連接:螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式。
要注意允許連接導(dǎo)線的最大和最小截面和不同規(guī)格螺釘允許的最大擰緊力矩。
第二個案例是板對板連接器(簡稱BTB)的選型。板對板連接器是精密電路中電源和信號耦合連接必不可少的器件。隨著產(chǎn)品復(fù)雜度和電路設(shè)計規(guī)模的不斷提升,板對板連接器也沿著市場需求向著高速率,高功率密度,輕薄化幾個方向發(fā)展。

圖7、板對板連接器
在實際使用中,我們會根據(jù)使用場景,外觀結(jié)構(gòu),連接性能,綜合成本等多方面考量使用哪類板對板連接器。板對板連接器的分類及特性:
1、排針排母/插針
排針和排母,也叫排插,是最 便宜、最常見的連接方式。
應(yīng)用場景:低端、大尺寸的智能設(shè)備,開發(fā)板、調(diào)試板等。
優(yōu)點:便宜、方便,硬連接很穩(wěn)固,過電流能力強、方便焊線和測試。
缺點:體積大,難彎曲,間距大,很難做上百pin的連接。

圖8、排針排母/插針
2、高端板對板連接器
比排針更密集,在緊湊型產(chǎn)品上用得很多。
應(yīng)用場景:常規(guī)智能硬件產(chǎn)品上基本都有在用,使用非常廣泛。
優(yōu)點:pin數(shù)多、體積小,1厘米的長度能做40個腳(同樣尺寸的排插只能做不到20個)。
缺點:價格貴、不能經(jīng)常插拔、結(jié)構(gòu)設(shè)計需要固定好。

圖9、高端板對板連接器
3、加厚型板對板連接器
板對板、板對線,能拆開,能合并,能插在排針上。
使用場景:開發(fā)板、測試板,體積大且固定不動的設(shè)備(如電腦機箱接線)。
優(yōu)點:便宜,常見,搭配排針使用,非常便于連接和測量。
缺點:體積大,不好固定,不適合量產(chǎn)場景。

圖10、加厚型板對板連接器
4、FPC連接器插接/ZIF連接器
很多智能硬件設(shè)備,需要把信號從主板拉出來,F(xiàn)PC可彎折、體積小、形狀多變,是個不二選擇。
使用場景:主板和副板的連接、主板和外設(shè)的連接、需要彎曲的線路、緊湊的產(chǎn)品空間。
優(yōu)點:既緊湊又便宜。

圖11、FPC連接器插接/ZIF連接器
板對板連接器從以下4個方面選型:
1、結(jié)構(gòu)尺寸
首先要關(guān)注連接器的外形尺寸,關(guān)注連接器安裝空間是否會與其他部分干涉,根據(jù)空間尺寸選擇合適的連接器和固定方式。對于連接器本身而言,要注意引腳Pin和間距Pitch,選擇多少引腳數(shù)的連接器要根據(jù)連接的信號數(shù)量而定,對于一些貼片式連接器,引腳數(shù)不宜過多。因為在貼片機焊接過程中由于高溫作用連接器塑料會受熱變形,中部隆起造成引腳虛焊。

圖12、板對板連接器
2、電氣性能
連接器的電氣性能主要包括:極限電流、接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度等。連接大功率電源時需留意連接器的極限電流,要做降額設(shè)計,同時注意引腳之間的耐壓值。
傳輸高頻信號(如LVDS等信號)時需留意接觸電阻。連接器通常具有低且恒定的接觸電阻,一般是幾十mΩ到上百mΩ不等。對于有阻抗要求的信號,要注意阻抗要匹配,避免出現(xiàn)信號反射的情況。
3、機械性能
連接器機械性能包括拔插力、拔插頻率和機械防呆等。有些信號接口需要經(jīng)常插拔時候選擇連接器的時候就要多注意連接器的拔插力和拔插次數(shù)。
機械防呆對連接器非常重要,一旦插反很可能對電路造成不可逆的損傷。
4、環(huán)境性能
如應(yīng)用環(huán)境較為潮濕時對于連接器的耐濕、耐鹽霧要求就高,要確保連接器的金屬觸點不被銹蝕。在工控領(lǐng)域?qū)B接器抗振動沖擊性能要求就高,以免連接器在振動過程中脫落。
第三個案例是圓形連接器的選型。對圓形連接器來說,主要有螺紋式連接,卡口式連接和自鎖(彈子)式連接三種方式。
其中螺紋式連接最常見,它具有加工工藝簡單、制造成本低、適用范圍廣等優(yōu)點,但連接速度較慢不適宜于需頻繁插拔和快速接連的場合。
卡口式連接由于其三條卡口槽的導(dǎo)程較長,因此連接的速度較快,但它制造較復(fù)雜,成本也就較高。
自鎖(彈子)式連接是三種連接方式中連接速度最快的一種,它不需進行旋轉(zhuǎn)運動,只需進行直線運動就能實現(xiàn)連接、分離和鎖緊的功能。由于它屬于推拉式連接方式,所以僅適用于總分離力不大的連接器。一般在小型連接器中較常見。
安裝方式和外形:連接器的安裝有前安裝和后安裝,安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或連接器本身卡銷快速鎖定等。也有一種插頭和插座是均是自由端連接器,即所謂中繼連接器。
連接器的外形千變?nèi)f化,用戶主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的固定要求、體積、重量、是否需連接金屬軟管等方面加以選擇,對在面板上使用的連接器還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

圖13、圓形連接器
同軸連接器是圓形連接器的一種,選型時有8個方面需要注意:
1、選定的同軸連接器要符合實際使用的頻率范圍。
2、選定的同軸連接器要有較小的駐波比。
3、有IM要求時,要考慮同軸連接器的材料及鍍層。
4、選定的同軸連接器要與配接的同軸連接器或電纜的阻抗匹配。
5、螺紋同軸連接器的EMC比任何卡口式、推拉式同軸連接器要好。
6、選定的同軸連接器要有較小的插入損耗。
7、通常情況下,直式同軸連接器的電性能比彎式的要好,可以根據(jù)實際使用情況來選用。
8、通用同軸連接器滿足要求時,不選用高性能同軸連接器。
責任編輯:David
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