注意連接器的配合周期限制
很容易忽略廠商規定的連接器配合周期編號,從而隨著時間推移會遇到問題。
不,這款游戲并不是開玩笑說如果你的連接器在夜晚不管,會神奇地生成新的迷你版本,或者奇跡般地長出新的接觸位置。相反,這是一個嚴重的問題,容易被忽視和忽視,直到它在調試、長期評估甚至現場工作時,給設計師帶來令人沮喪的后果。
連接器設計成可以插拔(連接)和拔插(未連接)——顯然,這就是它們的作用。但連接器對能容忍多少次這樣的配合周期,才會因高電阻或間歇性接觸而性能下降,導致難以追蹤的系統問題?設計師可能不會太在意連接器對配合周期的要求,這些需求可能從低兩位數到數千周期不等,具體取決于產品、用戶和應用——但他們應該這樣做。
廠商會指定連接器性能 s 的定義周期數,這取決于整體連接器設計、接觸設計、材料和電鍍,并且在定義電壓和電流值下使用。然而,在終端用戶應用的現實世界中,這個數字很容易超過。
連接件:常被視為理所當然
物理接觸看似簡單,但實際上并非如此,因為它必須在狹小空間內實現多項電氣和機械考量,同時滿足行業性能、安全性、易燃性等多項標準。頂級連接器性能指標包括接觸電阻和嚙合/分離力。第一個數字應保持低,第二個則根據連接器的意圖和應用成對函數。
對于非功率處理信號接觸設計,接觸點幾乎總是鍍有幾微米(μm)的金或更便宜的錫,以降低電阻、減少腐蝕并抵抗接合面的磨損。這對一個物理上較小的接觸點來說要求很高,接觸面積更小。許多連接器設計上即使因反復循環而磨損,底層材料暴露,仍能提供足夠性能。
一個連接器需要多少次對接周期?顯然,答案取決于具體應用。在某些情況下,這一比例在兩位數以下,但也可能達到數百甚至數千;想想你手機上的充電接口。同一連接器在不同情況下可能有顯著不同的對接周期數。
示例展示了連通性多樣性

圖1。該卡邊連接器的觸點間距為0.50毫米,符合PCI-SIG M.2規范,且規格為60次對接周期。(圖片來源:JAE-日本航空電子工業株式會社))
看看一些連接器,可以看到它們的周期范圍和接觸電阻很寬;這也說明你不能僅憑外觀或假設來判斷:
圖1中的JAE電子SM3ZS067U410AMR1000是一款高可靠性的67位母卡邊緣連接器,兼容PCI-SIG M.2規范,接觸間距為0.020“/0.50毫米(毫米)。額定60次配合周期,最大接觸電阻為55毫歐(mΩ)。
相比之下,圖2中廣瀨電機株式會社的UX60A-MB-5ST是一款表面貼裝、直角、mini-B USB 2.0插座連接器(5檔),規格為5000周期,阻抗70 mΩ。

圖2。這款面向消費者的廣瀨USB插座額定5000次循環,同時保持最大70毫歐姆的接觸電阻。(圖片來源:廣瀨電氣Go., Ltd)
圖3。Würth Elektronik 的這款直接接入 PC 板絕緣位移連接器具有兩種配合電路板鉆孔圖案:一種用于原型機,一種用于最終產品。(圖片來源:維爾特電子公司)
圖3中的扁平帶狀電纜連接器(也稱為絕緣位移連接器或IDC),屬于Würth Elektronik 490107671012“SKEDD”系列,通常用于產品外殼內,且所需的配合周期不如面向用戶的連接器多。
這種10位連接器的獨特之處在于它直接插入PC板上的鍍層孔中,而非使用互補的配合部件,并且在20 mΩ下,采用廠商指定的板孔圖案、直徑和電鍍,可承受10周期的生產周期。Würth 還為原型設計定義了一套稍有不同的、更粗糙的數字,使該數值提升至 25 周期。
最后,圖4中的哈廷09332062648是一種六觸點接地位置連接器,適用于直徑從0.14到2.5 mm2(AWG 26到AWG 14)的線路,能夠承受最高500 V、16 A的電流。它設計用于頻繁的連接/斷開循環,需要極低電阻以最大電流下的紅外降,因此額定超過10,000個周期,最大接觸電阻僅為3 mΩ。

圖4。哈廷的這款電源連接器組件規定可將接觸電阻保持在3毫歐姆以下,最多可達10,000次對接周期。(圖片來源:HARTING技術集團,Digi-Key)
這一系列不同的連接器展示了廠商如何根據目標應用定制連接器的配合周期和最大電阻額定值,這些數字僅從其物理尺寸或外觀上可能難以明顯看出。
正確的策略可以最大限度地減少問題
在為材料清單指定連接器時,除了基本連接器選擇外,還需注意一些配合周期問題:
特別關注供應商如何以及在何種條件下指定交配周期次數的數據表,因為行業沒有統一標準(除非特殊情況)。它是以接觸電阻的具體增加為單位定義的嗎?插入力?其他?
如果用手指作為連接器對的一半使用PC-板邊,建議與板商合作,確定可用的額外或特殊鍍層,因為標準的一兩盎司銅板可能難以長時間使用。
如果可能的話,考慮使用更堅固的兩片式連接器,而不是PCB的邊緣指。
檢查連接器廠商是否提供更厚的接頭接點鍍層作為定制甚至標準選項,因為很多廠商都有(也考慮是否適合最終材料清單)。
要認識到,電源連接器的配合周期壽命需求通常與信號連接器有很大不同;對于微型吉赫級連接器來說,周期數限制尤其具有挑戰性。一般來說,尤其是面向大眾消費的應用中,很難確定多少次交配周期是合理的目標。交流電插頭可以偶爾使用(廚房烤面包機烤箱),也可以每天使用(吹風機)。USB接口也同樣存在同樣的難題。
最后,如果應用支持熱塞,插入和拆卸過程中接觸面會出現點蝕和按絲問題。
摘要
連接器在其定義的規范范圍內使用時是可靠的。然而,在調試和評估階段,很容易忽視它們的限制,導致它們在交配周期和其他參數上超出其等級。結果可能是令人沮喪、間歇性且無法解釋的電路異常。













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