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连接器的基本技术及选用

 (一)概述

     典型的电子系统设备中,各种电气连接可分为五大类。

            0  元器件外壳之内的连接;

            1  元器件与PCB板或导线的连接;

            2  PCB板与机柜抽屉的连接;

            3  机柜抽屉与机柜背板的连接;

            4  机柜与机柜间的连接。

   上述五级连接概括了现代电子系统设备所必要的连接形式,完成后四级连接所需的器件就是连接器。

    一套复杂的电子系统设备中需要大量的各类连接器,因此,必须合理、正确的选用连接器,才能达到保证质量、提高可靠性、降低成本的要求。

   (二)连接器的基本技术

1、电接触的基本概念

     连 接器是通过机械动作来完成电路的通断,因此,电接触和电绝缘是连接器的两个基本性能。两导体在机械力的作用下相互连接。叫“电接触”,这两个以接触为目的 导体叫“接触对”;“接触电阻”是指接触对间在接触面产生的电阻,接触对是否可靠,本质上是指其接触电阻是否稳定。接触电阻由收缩电阻和薄膜电阻组成,与 接触压力大小有关,与接触对的几何形状、材料有关,与接触对通过电流的大小有关。接触对的材料以铜及其合金为主,根据不同的要求,表面镀金、银、镍、锡 等。接触对的形式分为点接触、线接触、面接触。工艺因素(加工精度、光洁度、电镀、热处理)直接影响接触对的电性。

2 连接器的主要技术参数 

       a) 接触电阻 接触对电阻的大小、稳定性;外壳接逢之间电阻。

       b) 接触对的容许电流  指能保证正常通断的负载电流,即额定电流。

       c) 绝缘电阻  指接触对之间或接触对与外壳金属之间的电阻

       d) 击穿电压  指相互绝缘部分的耐压

       e) 特性阻抗和驻波比  专指高频连接器的匹配特性

       f) 接触压力、插入力、分离力

   另外,还有操作力、操作力矩、寿命。

3、连接器的基本结构

   从结构原理上分,连接器有三个主要部分,接触对、绝缘体、外壳。

       a)连接器的接触对 按结构形式分为针孔式、音叉式、弯曲簧片式。大都包括导向部分、接触部分、安装部分、端接部分。

  b)连接器的绝缘体它的主要作用是支持和固定接触对,使接触对互相绝缘;

安装连接器的附加装置。

       c) 连接器的外壳 它的主要作用是机械、环境的防护、屏蔽;支持安装绝缘体;头座的连接和分离;安装固定连接器;固定电缆的引入端。

4、连接器的分类

   连接器一般分为圆形连接器、矩形连接器、PCB板连接器、高频连接器、带状电缆连接器。近来,又出现高频、大电流、信号电流混装的连接器,零插拔力(ZIF)连接器、低插拔力(LIF)连接器等。

       a)  圆形连接器   圆形连接器是最早出现的连接器种类,用于电缆线与电缆线的转接,面板和电缆线的连接。美国连接器军用标准(MIL)基本反映圆形连接器的国际水平,分为超小型、小型、标准型、大功率四类。通信设备基本上不使用圆形连接器,但是,圆形连接器的优秀设计思想已广泛地用于其他种类的连接器,如防误插结构,可单独取卸针(孔)结构,限口径式插孔(绝缘体)结构,防电磁干扰(EMI)和防射频干扰(RFI)的屏蔽措施等。

       b)  矩型连接器   矩型连接器用于电子设备和电缆线、电子设备面板之间或电子设备内部的连线,在通信设备中得到广泛的应用。美国矩形连接器军用标准同样反映世界矩形连接器的水平,相关的美军标有:MIL-C-8384216172283724308等,结构上矩形连接器与圆形连接器有相似之处。传统的D型矩形连接器主要提高连接器的线密度,有915253750线五种,锁紧结构有箱扣式、中心松紧螺钉式、自锁式。

       c)  印制板(PCB)连接器    印制板连接器在通信设备中大量采用,用于印制板之间的电气连接;采用矩形连接器插头的结构,也可以用于直接从印制板引出电缆线。采用的标准有:IEC917IEC1076-4-101IEC603DIN41612BS9525MIC-C55302等。接触对间距有2.54mm2mm两大类。

      d)  高频同轴连接器    高频同轴连接器用于高频同轴电缆之间、电子设备之间以及部件之间的电气连接。随着通信技术的发展,通信设备中使用越来越多,尤其是无线通信设备中,需要大量使用。美军标MIL-C-39012是高频同轴连接器的基础性标准,除NBNCSMASMBSMC等标准产品,还有许多非标产品,供应商可以根据客户的需要定做。

      e)  带状电缆连接器     用于与带状电缆配套使用的连接器,连接器的端接方式普遍采用绝缘位移法(IDC),相应的标准有MIL-C-83503DIN41612等。

连接器的技术发展

     连接器是电子元器件的一种类型,它的技术发展与整个电子技术的发展是密切关联的,随 着电子设备模块化、机柜式电路安装形式的广泛采用,促进矩形连接器、印制板连接器、带状电缆连接器的产生和发展;微波通信的发展,微波集成电路的应用,更 提出了同轴传输小型化、宽带化的要求,促进了高频同轴连接器的进一步发展。电子设备在发展过程中不断对连接器提出新的需求,这种需求促使连接器技术向小型 化、高密度、多功能、低成本的方向发展。

(四)连接器的选用

    连 接器的品种繁多,所应用的范围较广,因此,选用连接器必须遵循一定的原则。通信设备连接器的选用也是这样。在设计、制造时应优先选择标准的连接器系列和品 种,最大限度地减少类似的非标产品的使用,提高标准化系列化水平;选择品种后,应检查其性能能否适用于预定的场合。若现有的标准中确实没有适用的产品,则 可选择其它非标产品,包括供应商定做的产品。为保证可靠性,可适当降低额定值使用。

    所有连接器均可分为头部、尾部、安装部位三个部分。选用连接器一定要注意头部尺寸的匹配。尾部接电缆时,要考虑配接电缆的规格尺寸,电缆与连接器的安装方法,是否需要专用工具和设备。尾部与PCB板相连,要考虑PCB板的孔径和安装孔位,连接器与PCB板的安装方法,是否需要专用的工具和设备。连接器需要与设备面板安装定位时,要考虑面板的安装孔位和安装尺寸。

   在系统通讯设备中选用连接器,要考虑系统中各设备接口的连接匹配。

   以上情况,每个连接器厂商都能提供详细的资料和说明。通讯设备的开发工程师在选用连接器时,要全面考虑各种情况,选定连接器后,一定要向供应商索取安装使用的详细资料,对连接器使用有全面的了解,及时将收集的资料转化成产品的技术文件。

   国外厂商生产规模大,品种较全。适应大规模自动化流水线生产的连接器,如PCB板连接器,国外产品具有较大优势;对于高频同轴连接器,自动化生产程度低,国内生产研制条件充裕,国外技术已无优势,国内有价格优势,所以,高频连接器产品国内产品有较大优势。
 
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