原(yuán)因很(hěn)简单:产品都(dōu)在变(biàn)小(xiǎo)。现在智能手机、平板(bǎn)电(diàn)脑、血糖检(jiǎn)测器等无数(shù)电子设备(bèi)对尺(chǐ)寸的要求越来越严格,内部越来越紧密,于是留给连接器的空间就不多了。这种趋势(shì)也出现(xiàn)在国防(fáng)和航空(kōng)航天领域,比如在卫星、制导(dǎo)导弹和航空电子系统中,其中的紧凑性要求(qiú)只有“微缩型”的连接器才能满足。
对更小型的连接器的需(xū)求在不断上升,设计工程师也就面(miàn)临着一系列(liè)新的挑战。他们再也不能将连(lián)接器的设计放到项(xiàng)目的最后阶段来完成。微型连接(jiē)器(qì)需要深谋远虑。它要求设计(jì)者预先考虑封装、耐久性、电流负载能力和(hé)可更换性等各种各样的因素。
设计者应当考虑更(gèng)换的便易(yì)性,尤其是封闭式的外壳中。Molex VITA 67就是一种易于(yú)更换的(de)微型连(lián)接器。
下面是来自于微连接器供应商的一些(xiē)设计建议。这些(xiē)建(jiàn)议不仅来(lái)自于连(lián)接器设计的专家,而且也是设计(jì)师惨痛(tòng)的经验总结,所以值得设计师的参考。
1、在设计(jì)早期考(kǎo)虑连(lián)接器
“工程师往往都太专注于设计整体系统,而(ér)把连接器(qì)放到设计(jì)的最(zuì)后阶段再(zài)考(kǎo)虑。”TE Connectivity产(chǎn)品开发工程部主管Mitch Storry说,“他们认为连接器很(hěn)简单,所以他们可以把相关的设计放(fàng)到最后阶段。然后他们被自己的设计卡住了。”
Storry已经看到太多设计师在设计的最后阶(jiē)段才匆(cōng)匆设计连接器的故事了。他告诉我们,在很多情况下,设(shè)计师最后不得不选择非标准的连接(jiē)器完成设计,这不仅拉高了成本,还延迟了交货时间。
为了避免这样的(de)问题出现,相关专家建议在设计的早期就应该考虑你将使用的连接器,然后为(wéi)它们预留设计空间,设计也围绕其展开。
“没人原因听你说(shuō)‘首先,决定你需(xū)要的连接器’,”TE Connectivity产品开发工程(chéng)师Stephen T. Morley说,“但如果他们真的这样做,实际(jì)上能节(jiē)省他们很多时间,也(yě)少了很多麻烦(fán)。”
2.了解(jiě)清楚空间的限制
尽管(guǎn)微型的板到(dào)板连接器的厚(hòu)度(dù)通常小于1毫米,但它们也通常应用在包(bāo)装紧密的应用中。为了解决潜在的包装上的问题,设计者需要(yào)考虑PCB板上的线路走线、以及连接到连接器上的附加线材。“因为间距(jù)变小,你必须让走线和线材更窄。”
另外,请记住一些(xiē)连(lián)接器(如:柔性电缆连接(jiē)器)提供了向前和向后翻转的选项。当进行(háng)系统(tǒng)设(shè)计时,你需要考虑这些翻转方法。比如说向后翻(fān)转的连接器如果正背面有另一个组件,那么就可能(néng)很不容易访问。
最后,设计师还需要注意表面贴装设备有时无法处理更小的组(zǔ)件。找某些情况下,他(tā)们需要新的真空喷嘴来解决这些问题。
3.搞清楚(chǔ)电流负载能力
随(suí)着连接器尺寸的下(xià)降,连接(jiē)器的电流负载能力也随之下降。一般(bān)而言,微型连接(jiē)器能处(chù)理200mA到500mA之间的电流,差(chà)不多(duō)是更大一点的板对板连接器额定电流的一半。为了补(bǔ)偿较低的载流能力(lì)所带来的问题,设计者可能需要增加端子的数量。
4.考虑小/微型连接的稳定性
“我需要建(jiàn)议(yì)这一点,不仅是在设计阶段,而且在组装(zhuāng)过程中,都(dōu)要保证他们不受损害。”TE Connectivity的Morley说。
Morley是RF应用中的一位(wèi)微连接器设计专(zhuān)家,回忆说在他设计的军事、空间应用中,有一半的连接(jiē)器都(dōu)在测(cè)试阶段被毁坏了。
如果不首先将这个问题放在心上,可能会推高成本,他说。损坏的连接器需(xū)要(yào)重新配置、整修和标记。甚至还可(kě)能需要更(gèng)为昂贵的(de),现场可更换的连接器取代,而且这样的变化可能会让设(shè)计时间再延长(zhǎng)一到两周。
Morley说:“应当注意的是永远要优先考虑已有连接器,如(rú)果这些连接器不兼容你的设计,再考虑自己设计,这样能为(wéi)你节省大量的(de)时间。”
5.考虑(lǜ)易更换性
如果产品的外表是封闭(bì)的,那么你需要能从外面更换的(de)连(lián)接器(qì)。否则(zé),你就需要(yào)做一些焊接的工作(zuò)了。
Morley说:“你做得越多,你对焊(hàn)接等技能就越(yuè)熟练,但是对整(zhěng)个系统造成损伤的(de)风险也就越高。”
6.了(le)解连接器的功能要求
供应商需要客户充分表达自己的需求,不然他们可能会(huì)误解客(kè)户的需求。这在(zài)需要制造自定义的连接器的时候显得尤其重要。
“准确地阐(chǎn)明连接器的需求是至关重要的,”Storry说,“如(rú)果表述(shù)不清或有遗漏,我们就可能忽略设计(jì)的(de)关键需求。”
7.考虑机械应力
温度、冲击和振动都会在接口和电路间产生应力。专家建议你应该选择能避免这些力影响的连接器。
“我在一些PCB板(bǎn)上看到(dào)了裂成碎片的焊点,”Morley说,“当连接器牢固地连接到板子或者外结构上时,它必须要能承受冲击(jī)和振动带来的力,否则就可能出现裂缝。”
Morley建议工程师使用(yòng)互连(lián)系统来尽可能减少安装结构和连接点之间的积聚应力。“有许多(duō)供应商都提供这样(yàng)的系统。”他说,“设计师应当密切注意这一点(diǎn)。”