作者：Art Pini

　　隨著電源電壓降低和負(fù)載電流成比例增加，必須最大限度地降低電阻功率損耗和壓降，以提高效率和熱管理。電動汽車 (EV)、航空航天和工業(yè)電子等電源應(yīng)用也會使電路受到?jīng)_擊、振動和極端溫度的影響。

　　設(shè)計(jì)人員必須了解這些要求，以確保他們選擇并正確應(yīng)用機(jī)械堅(jiān)固、保持電氣完整性并在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的電源連接器。

　　本文討論了最苛刻的環(huán)境和應(yīng)用中電源連接器的選擇和使用。然后介紹了Harwin的示例電源連接器 ，并展示了如何使用它們來實(shí)現(xiàn)出色的電源完整性和低損耗，同時(shí)保證機(jī)械可靠性。

　　高功率互連的注意事項(xiàng)

　　將高電流和高電壓連接到印刷電路板(PC 板)需要非常小心。連接不良可能會導(dǎo)致電力損失和意外的電力故障。如果互連也受到極端溫度、沖擊或振動的影響，問題可能會成倍增加。額定電流不足的電源連接器可能會迫使設(shè)計(jì)人員使用多個(gè)觸點(diǎn)來獲得所需的電流水平，從而導(dǎo)致更大的連接器具有更多觸點(diǎn)和額外的印刷電路板空間。多個(gè)電流路徑還會增加不正確插入的機(jī)會，從而導(dǎo)致單個(gè)觸點(diǎn)上出現(xiàn)過電流。這些問題的解決方案是使用具有正確單觸點(diǎn)額定電流的電源連接器。

　　考慮 Harwin Kona系列連接器(圖 1)。這些連接器的額定每個(gè)觸點(diǎn)可處理 60 安培 (A) 電流，最高可承受 3000 伏交流 (VAC)(持續(xù) 1 分鐘)和 1500 伏交流或直流 (VDC) 峰值工作電壓，即使在 極端溫度、沖擊和振動環(huán)境下也是如此。

　　圖 1：Kona 系列電源連接器在 1500 VAC 下每個(gè)觸點(diǎn)可處理高達(dá) 60 A 的電流，版本包括插頭、面板安裝和電纜安裝。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　Kona 連接器有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)觸點(diǎn)單排外殼可供選擇。配置包括印刷電路板接頭、面板安裝件以及具有各種鎖定裝置的公頭和母頭電纜安裝件。它們可用于電纜對板和電纜對電纜的配合。

　　這些連接器使用間距為 8.5 毫米 (mm)(0.335 英寸 (in.))的觸點(diǎn)。這種間距，以及每個(gè)都被極化鍵控結(jié)構(gòu)覆蓋的單獨(dú)凹進(jìn)觸點(diǎn)，確保了連接器的高電壓和電流額定值。該設(shè)計(jì)還有助于防止由于插接不良和隨機(jī)物理撞擊而造成的意外損壞。

　　該連接器系列的高額定電流和可靠性的秘訣在于六指公觸點(diǎn)(圖 2)。

　　圖 2：六指公端子對母端子的內(nèi)壁提供正法向彈簧力，以確保即使在存在沖擊和振動的情況下也能實(shí)現(xiàn)良好的連接。 (圖片來源：Harwin Inc.，已修改)

　　Kona 系列觸點(diǎn)由鈹銅制成，允許最高工作溫度范圍為 -65°C 至 150°C，并且鍍有耐用的硬酸金涂層，可防止長期暴露在惡劣環(huán)境中。觸點(diǎn)的額定插配次數(shù)為 250 次，插配對的接觸電阻為 2 毫歐 (mΩ) 或更小。在最大額定電流 60 A 時(shí)，接觸對上的壓降僅為 0.12 伏。

　　用于板安裝的接頭座

　　Harwin Kona KA1-MV10405M1是用于印刷電路板安裝的四觸點(diǎn)垂直接頭示例(圖 3)。

　　圖 3：Kona KA1-MV10405M1 接頭有四個(gè)觸點(diǎn)。顯示了觸點(diǎn) 1 的清晰可見識別標(biāo)記和安裝螺柱。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　插頭主體由玻璃填充的高溫?zé)崴苄运芰现瞥桑ㄋ膫€(gè)凹進(jìn)式六指公觸點(diǎn)以及 4.5 毫米(0.185 英寸)印刷電路板焊尾。清晰可見的壓紋標(biāo)記提供接頭方向和觸點(diǎn) 1 識別。內(nèi)螺紋螺釘鎖和板安裝螺柱為插孔連接器提供配合鎖，并使用KA1-4240000開槽板安裝螺母機(jī)械安裝到印刷電路板。提供帶有直角、水平安裝觸點(diǎn)和替代鎖定裝置的接頭座。 Make-before-lock 用于防止鎖定過程中損壞的可能性。

　　用于電纜和面板安裝的插座

　　Kona KA1-2010498F1(圖 4，左)是四觸點(diǎn)、電纜安裝插座外殼，使用單獨(dú)的觸點(diǎn)，例如 Harwin Kona KA1-0400005(圖 4，右)。該外殼可與上面的 KA1-MV10405M1 四觸點(diǎn)插頭配合。

　　圖 4：所示為 KA1-2010498F1 四觸點(diǎn)插座外殼(左)及其護(hù)罩延伸部分以及與外殼一起使用的母焊接觸點(diǎn)(右)。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　母電纜安裝外殼包括帶極化鍵的護(hù)罩延伸件，可防止與母插座觸點(diǎn)意外連接，并為配合觸點(diǎn)提供電氣隔離。 Kona KA1-0400005 連接器插座觸點(diǎn)使用焊接連接到電纜。這些觸點(diǎn)專為 #8 AWG 設(shè)備線而設(shè)計(jì)。建議使用最大直徑為 7.5 毫米(0.295 英寸)的硅橡膠絕緣材料。

　　標(biāo)準(zhǔn)性別連接器配有浮動翼形螺釘，帶有用于扭矩螺絲刀的六角套筒腔。反向固定硬件，鎖定方向翻轉(zhuǎn)，具有 5.2 毫米長的面板安裝螺柱，用于在外殼上進(jìn)行前面板安裝。鎖定硬件采用耐腐蝕不銹鋼。

　　用于電纜和面板安裝的插頭

　　Kona KA1-3010498M5(圖 5，左)是 KA1-2010498F1 外殼的公頭電纜安裝版本，它使用KA1-1410005針觸點(diǎn)(圖 5，右)。

　　圖 5：所示為四觸點(diǎn) KA1-3010498M5 公頭外殼(左)和與外殼一起使用的六指公頭觸點(diǎn)的焊接版本(右)。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　公頭或插頭外殼使用六指公頭觸點(diǎn)的焊接版本，其設(shè)計(jì)為使用與母頭版本相同的 #8 AWG 電線。該型號連接器使用反向固定鎖定翼形螺釘，與帶有反向固定硬件的母連接器配合用于面板安裝。還提供標(biāo)準(zhǔn)鎖定硬件。

　　體積小、重量輕

　　鑒于其額定值為 60 A 和 3000 V，連接器的物理尺寸很小(圖 6)。

　　圖 6：Kona 插座外殼的尺寸圖顯示了其小尺寸。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　四個(gè)接觸連接器的長度 (A) 為 50 毫米(1.97 英寸)、寬度為 12.5 毫米(0.49 英寸)、高度為 18 毫米(0.71 英寸)。與插頭連接器配合的插座電纜外殼距離印刷電路板的高度為 21.7 毫米(0.85 英寸)。配對的重量約為 25 克 (g) (0.88 盎司 (oz))。

　　檢測標(biāo)準(zhǔn)

　　所有 Kona 連接器設(shè)計(jì)均已根據(jù) EIA-364 的相應(yīng)部分進(jìn)行了測試。電氣測試包括接觸電阻、功率、耐壓、絕緣電阻。機(jī)械測試包括沖擊和振動、插入和拔出力、熱沖擊、濕度和鹽霧。振動規(guī)格為 20 g峰值，持續(xù) 12 小時(shí) (hr)，無接觸故障。同樣，沖擊規(guī)格為 100 g，持續(xù) 6 毫秒 (ms)，無接觸故障。

　　除了耐沖擊和振動能力(使連接器適合電動汽車電源連接)之外，Kona 連接器還滿足 NASA 和 ESA 的除氣要求，使其成為航天、航空電子和無人機(jī) (UAV) 應(yīng)用的理想選擇。

　　屏蔽干擾

　　在對電磁干擾 (EMI) 和射頻干擾 (RFI) 有限制的應(yīng)用中，Kona 連接器為電纜和插頭連接器提供了一系列輕質(zhì)鋁制后殼(圖 7)。

　　圖 7：對于 EMI/RFI 保護(hù)，可以使用帶有連接到扎帶的柔性編織物的鋁制后殼。 (圖片來源：Harwin Inc.)

　　后殼設(shè)計(jì)用于容納耐磨的柔性金屬編織物，并配有扎帶以將編織物固定到外殼上。背殼和編織層的組合提供屏蔽，以實(shí)現(xiàn)有效的 EMI/RFI 保護(hù)。此外，后殼還為電纜提供了額外的應(yīng)力消除。

　　裝配工裝

　　Kona 連接器需要最少的工具。由于電纜觸點(diǎn)是焊接的，因此無需使用工具即可將其推入插入。如果需要拆卸或更換觸點(diǎn)，可以使用拆卸工具。螺絲刀也可用于擰緊或松開安裝螺柱上的開槽螺母。

　　結(jié)論

　　Kona 8.5 毫米間距、高可靠性連接器系列可確保最苛刻環(huán)境中的電源完整性。這些連接器提供快速、簡單的插接過程，不需要額外的工具。它們非常適合航空電子設(shè)備、無人機(jī)、衛(wèi)星、電動汽車以及在極端環(huán)境下運(yùn)行的高功率系統(tǒng)的其他應(yīng)用。