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电子设备重要部件---你好,连接器!

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-09-18 10:59:00

 连接器,即CONNECTOR。国内亦称作接插件、插头和插座。一般是指电连接器。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。

 

 

连接器是电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件,顺着电流流通的通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。

 

 

连接器形式和结构是千变万化的,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式的连接器。例如,球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器,以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器,都要保证电流顺畅连续和可靠地流通。就泛指而言,连接器所接通的不仅仅限于电流,在光电子技术迅猛发展的今天,光纤系统中,传递信号的载体是光,玻璃和塑料代替了普通电路中的导线,但是光信号通路中也使用连接器,它们的作用与电路连接器相同。 

 

 

连接器的诞生是从战斗机的制造技朮中所孕育的﹐战役中的飞机必须在地面上加油﹑修理﹐而地面上的逗留时间是一场战役胜负的重要因素。因此﹐二次大战中﹐美军当局决心致力于地面维修时间的缩短﹐增因战斗机的战斗时间。

 

他们先将各种控制仪器与机件单元化﹐然后再由连接器连成一体成为一个完整的系统。修理时﹐将发生故障的单元拆开﹐更换新的单元﹐飞机就马上能升空作战。战后AT-T贝尔实验室成功地开发了贝尔电话系统﹐接着计算机﹑通迅等产业的崛起﹐使得源自于单机技朮的连接器有了更多的发展机会﹐市场也迅速地扩张起来。

 

连接器的分类

 

由于连接器的结构日益多样化,新的结构和应用领域不断出现,试图用一种固定的模式来解决分类和命名问题,已显得难以适应。

 

1、按使用性质分

外接式连接器(用于外接机壳)﹑内接式连接器(用于内接机壳)

 

2、依连接器的层次区分

●Level 1.元件对封装的相互连接(DEVICE TO PACKING)

指的是IC CHIP与接脚的连接。

 

 

 

 

●Level 2.封装对基板的相互连接(COMPONENT LEAD TO CIRCCUITRY):

指的是COMPONENTPC板间的连接。

 

 

●Level 3.板对板的连接(Board To Board):

PC板与PC板间的相互连接。

 

 

●Level 4.子系统对子系统的连接(SUBASSEMBLY TO SUBASSEMBLY

 

 

●Level 5.子系统对I/O之间的连接(SUBASSEMBLY TO I/O PORT)。

 

 

●Level 6.系统对系统的连接(SYSTEM TO SYSTEM)。

 

3、 按加工方式分

压着式(Crimp Type)、压接式(I.D.CType)又称刺破式、焊接式(SolderType)、零插入式(Z.I.F Type)

 

4、按使用方式分

线对板连接器、板对板连接器线、对线连接器、插座、输入输出连接器。

 

5、按形式分

PCB板连接器﹑扁平电缆连接器﹑同轴电缆连接器﹑嵌入式连接器﹑压轴式连接器﹑圆形连接器﹑角形连接器﹑印刷配线板用连接器。

 

6、按结构分

一般型连接器﹑耐湿防水型连接器﹑耐环境型连接器﹑气密性连接器﹑耐火型连接器﹑耐水型连接器。

 

7、按工作频率分

低频和高频(以3MHz为界)。

 

8、从其通用性和相关的技术标准,连接器可划分以下几种类别(分门类):

低频圆形连接器;

矩形连接器;

印制电路连接器;

射频连接器;

光纤连接器。

 

 

 

连接器的基本性能

连接器知识连接器的基本性能可分为三大类:即机械性能、电气性能和环境性能。 

 

1.机械性能

就连接功能而言,插拔力是重要地机械性能。插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的。在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定,这表明,从使用角度来看,插入力要小(从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构),而分离力若太小,则会影响接触的可靠性。连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)接触部位镀层质量(滑动摩擦系数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。

 

2.电气性能

连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。

接触电阻高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

绝缘电阻衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。

抗电强度或称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。

其它电气性能。

电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。

 

对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比(VSWR)等电气指标。由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲信号,出现了一类新型的连接器即高速信号连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰(crosstalk),传输延迟(delay)、时滞(skew)等。

 

3.环境性能

常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等。

 

耐温目前连接器的最高工作温度为200℃(少数高温特种连接器除外),最低温度为-65℃。由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。

 

耐湿潮气的侵入会影响连接h绝缘性能,并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件为相对湿度90%~95%(依据产品规范,可达98%)、温度+40±20℃,试验时间按产品规定,最少为96小时。交变湿热试验则更严苛。

 

耐盐雾连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定,至少为48小时。

 

振动和冲击耐振动和冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形,以及电气连续性中断的时间。

 

其它环境性能根据使用要求,电连接器的其它环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)、低气压等。

 

 

 

连接器的基本结构组成

连接器的基本结构件有接触件;绝缘体;外壳(视品种而定);附件。

 

1、接触件(contacts)

是连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性接触件和阴性接触件组成接触对,通过阴、阳接触件的插合完成电连接。

 

阳性接触件为刚性零件,其形状为圆柱形(圆插针)、方柱形(方插针)或扁平形(插片)。阳性接触件一般由黄铜、磷青铜制成。

 

阴性接触件即插孔,是接触对的关键零件,它依靠弹性结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接触件形成紧密接触,完成连接。插孔的结构种类很多,有圆筒型(劈槽、缩口)、音叉型、悬臂梁型(纵向开槽)、折迭型(纵向开槽,9字形)、盒形(方插孔)以及双曲面线簧插孔等。

 

2、绝缘体

绝缘体也常称为基座(base)或安装板(insert),它的作用是使接触件按所需要的位置和间距排列,并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。良好的绝缘电阻、耐电压性能以及易加工性是选择绝缘材料加工成绝缘体的基本要求。

 

3、壳体

也称外壳(shell),是连接器的外罩,它为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护,并提供插头和插座插合时的对准,进而将连接器固定到设备上。

 

4、附件

附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。

 

连接器的特性

1、公接点或母接点中的一方具有弹性。可利用接点的相互连接使电路确保连接。

2、接点的端子部位具有容易施行电线或印刷配线板的配线构造。即供施行焊接﹑包封﹑挟持﹑通孔焊接等构造。

3、接点固定于绝缘体的正确位置,可利用绝缘体维持接点相互间的电压绝缘电阻。

4、具有耦合构造,便于接点的插入或脱离﹐经过震动或冲击等时也不变位。

 

电子连接器技术未来发展趋势

 

连接器,作为电流或信号连接的关键元件,也是工业体系的重要组成部分。随着个人移动终端、家用智能电器、信息通讯行业、交通新能源行业、航空航天科技、人工智能、医疗电子器械等领域的高速发展,对连接器在功能、外观、性能、使用环境提出了更高的要求。

 

1、微小型化集成化发展趋势

为了满足电子整机便携式、数字化和多功能,以及生产组装自动化的要求,电子接插件必须进行产品结构调整。产品主要向小尺寸、低高度、窄闻距、多功能、长寿命、表面安装等方向发展。

 

小型化是指电子接插件(连接器)中心间距更小,高密度是实现大芯数化。消费电子产品的小型化要求元器件集小型化、薄型化和高性能为一身,这也促进连接器产品朝微型化和小间距方向发展。元器件的小型化对技术的要求更高。这都需要强大的工业模具化基础来有效支持。

 

                 

2、智能化发展趋势

如今是一个信息高速发展的世界,无论是针对于什么样的信息或者是技术,人们的要求都越来越高。从信息通讯数据的快速发展,无线互联已经来到我们每一个人的身边,从智能手机、智能穿戴、无人机、无人驾驶、VR现实、智能机器人等技术的应用,加装IC芯片和控制电路的电子连接器智能化的发展是一种必然的趋势,因为这将使得电子连接器能够更加智能的掌握电子设备的使用状况,以及提升连接器自身的性能来达到智能无线桥接。

 

3、高性能化发展趋势

高速传输是指现代计算机、信息技术及网络化技术要求信号传输的时标速率达兆赫频段,脉冲时间达到亚毫秒,因此要求有高速传输电子接插件(连接器)。

高频化是为适应毫米波技术发展,射频同轴电子接插件(连接器)均已进入毫米波工作频段。

 

大电流也是很多电子接插件(连接器)的一个重要发展方向。尽管短小轻薄、节能低耗是消费电子产品的努力方向,但是,以下两个方面决定了在相当多的应用场合,供电向大电流方向演进,我们以常见的电脑CPU 为例说明其原因:第一、电脑性能提升,要求CPU 运算速度提升、所需晶体管数量增加,功耗因此上升,在电压不变的情况下,电流同比例上升;第二、随着半导体技术的进步,晶体管的工作电压逐渐降低,有利于降低功耗,但其物理特性决定了功耗的降低比例不及电压,因此,电流增大也是考验电子连接器高性能化发展的一个重要指标。

 

抗信号干扰和屏蔽,当数据传输速度提高时,电容和阻抗的影响也愈加明显。一个端子上的信号会串扰到相邻的端子并影响其信号完整性。此外,接地电容减小了高速信号的阻抗,使信号衰减。新的连接器设计中,每个信号传输端子都彼此隔开。差分信号对就能够很好地达到这个目的,因为每个差分信号对的一侧都有接地引脚,以减少串扰。通常第一层是开阵脚的区域以分离相邻的接地端子。下一个层次是装在行间的接地屏蔽。顶层的应用则会包括一个金属接地结构围绕着每个信号端子。这样的金属屏蔽实现了最佳的数据传输速度和信号完整性的组合。

 

耐极限环境使用可靠性及绿色环保。在现代高科技行业中,有许多涉及到极限环境条件下使用的连接器,超高温、低温,振动、湿热环境、腐蚀性环境下,电子连接器能有效正常使用,这使得在连接器对原材料的选择、结构设计、加工工艺方面有着更高的要求。新的耐高温材料,新的电镀覆膜工艺,弹性更高的合金材料使得未来的连接器更能适应严苛的环境。

 

4、外形美观时尚更注重使用人性化发展趋势

连接器随着多媒体等等技术的不断发展与进步也在发生着适应性其主体的不断变化。 连接器随着科学技术的日益发展,一个好的连接器其不仅外观要越来越美观时尚,材质要越来越皮实耐用,操作越来越便捷,更为重要的是其核心部位连接设计要越来越精细化和精密化。这样才不会出现像一般的数据连接器用的时间久了卡槽就松动了严重的时候连接器的数据传输部分会彻底瘫痪,如此一来会大大伤害客户对主体产品的购买信心。

 

如今电子产品设备更新换代的速度非常快,使得连接器行业在未来发展趋势向小型化集成化、智能化,高性能化以及使用人性化都是未来的发展趋势,只有这样才能顺应时代的发展,不然迟早会被市场淘汰。

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