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設計電路時對連接器的考慮


  原因很簡單:産品都在變小。現在智能手機、平板電腦、血糖檢測器等無數電子設備對尺寸的要求越來越嚴格,內部越來越緊密,于是留給連接器的空間就不多了。這種趨勢也出現在國防和航空航天領域,比如在衛星、制導導彈和航空電子系統中,其中的緊湊性要求只有“微縮型”的連接器才能滿足。
  對更小型的連接器的需求在不斷上升,設計工程師也就面臨著一系列新的挑戰。他們再也不能將連接器的設計放到項目的最後階段來完成。微型連接器需要深謀遠慮。它要求設計者預先考慮封裝、耐久性、電流負載能力和可更換性等各種各樣的因素。
  设计者应当考虑更换的便易性,尤其是封闭式的外壳中。Molex VITA 67就是一种易于更换的微型连接器。
  下面是來自于微連接器供應商的一些設計建議。這些建議不僅來自于連接器設計的專家,而且也是設計師慘痛的經驗總結,所以值得設計師的參考。
  1、在設計早期考慮連接器
  “工程师往往都太专注于设计整体系统,而把连接器放到设计的最后阶段再考虑。”TE Connectivity产品开发工程部主管Mitch Storry说,“他们认为连接器很简单,所以他们可以把相关的设计放到最后阶段。然后他们被自己的设计卡住了。”
  Storry已經看到太多設計師在設計的最後階段才匆匆設計連接器的故事了。他告訴我們,在很多情況下,設計師最後不得不選擇非標准的連接器完成設計,這不僅拉高了成本,還延遲了交貨時間。
  爲了避免這樣的問題出現,相關專家建議在設計的早期就應該考慮你將使用的連接器,然後爲它們預留設計空間,設計也圍繞其展開。
  “没人原因听你说‘首先,决定你需要的连接器’,”TE Connectivity产品开发工程师Stephen T. Morley说,“但如果他们真的这样做,实际上能节省他们很多时间,也少了很多麻烦。”
  2.了解清楚空間的限制
  盡管微型的板到板連接器的厚度通常小于1毫米,但它們也通常應用在包裝緊密的應用中。爲了解決潛在的包裝上的問題,設計者需要考慮PCB板上的線路走線、以及連接到連接器上的附加線材。“因爲間距變小,你必須讓走線和線材更窄。”
  另外,請記住一些連接器(如:柔性電纜連接器)提供了向前和向後翻轉的選項。當進行系統設計時,你需要考慮這些翻轉方法。比如說向後翻轉的連接器如果正背面有另一個組件,那麽就可能很不容易訪問。
  最後,設計師還需要注意表面貼裝設備有時無法處理更小的組件。找某些情況下,他們需要新的真空噴嘴來解決這些問題。
  3.搞清楚電流負載能力
  隨著連接器尺寸的下降,連接器的電流負載能力也隨之下降。一般而言,微型連接器能處理200mA到500mA之間的電流,差不多是更大一點的板對板連接器額定電流的一半。爲了補償較低的載流能力所帶來的問題,設計者可能需要增加端子的數量。
  4.考慮小/微型連接的穩定性
  “我需要建议这一点,不仅是在设计阶段,而且在组装过程中,都要保证他们不受损害。”TE Connectivity的Morley说。
  Morley是RF應用中的一位微連接器設計專家,回憶說在他設計的軍事、空間應用中,有一半的連接器都在測試階段被毀壞了。
  如果不首先將這個問題放在心上,可能會推高成本,他說。損壞的連接器需要重新配置、整修和標記。甚至還可能需要更爲昂貴的,現場可更換的連接器取代,而且這樣的變化可能會讓設計時間再延長一到兩周。
  Morley說:“應當注意的是永遠要優先考慮已有連接器,如果這些連接器不兼容你的設計,再考慮自己設計,這樣能爲你節省大量的時間。”
  5.考慮易更換性
  如果産品的外表是封閉的,那麽你需要能從外面更換的連接器。否則,你就需要做一些焊接的工作了。
  Morley說:“你做得越多,你對焊接等技能就越熟練,但是對整個系統造成損傷的風險也就越高。”
  6.了解連接器的功能要求
  供應商需要客戶充分表達自己的需求,不然他們可能會誤解客戶的需求。這在需要制造自定義的連接器的時候顯得尤其重要。
  “准確地闡明連接器的需求是至關重要的,”Storry說,“如果表述不清或有遺漏,我們就可能忽略設計的關鍵需求。”
  7.考慮機械應力
  溫度、沖擊和振動都會在接口和電路間産生應力。專家建議你應該選擇能避免這些力影響的連接器。
  “我在一些PCB板上看到了裂成碎片的焊點,”Morley說,“當連接器牢固地連接到板子或者外結構上時,它必須要能承受沖擊和振動帶來的力,否則就可能出現裂縫。”
  Morley建議工程師使用互連系統來盡可能減少安裝結構和連接點之間的積聚應力。“有許多供應商都提供這樣的系統。”他說,“設計師應當密切注意這一點。”
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