Разъемы используются всякий раз, когда две электрические линии должны быть подключены или отключены. Функция электрического разъема определяется следующим образом:
«Электрический разъем - это электромеханическое устройство, которое обеспечивает точку разделения между двумя компонентами электронной системы, не оказывая неприемлемого влияния на производительность всей системы». (Согласно Роберту С. Мрочковскому: Руководство по электронным разъемам)
основы
Структура разъема
Штекерное соединение состоит из различных компонентов, которые составлены следующим образом:
- Технология соединения контактный контакт
- Контакт штыря изолятора
- Контакт материала основного контакта
- Поверхностный контакт
- Поверхность гнезда контакта
- Контакт с гнездом основного материала
- Изолятор контактный
- Технология подключения разъема контакта
- Экранирование разъема
- Корпус и замок
Те, у кого есть выбор, избалованы выбором, это также относится к выбору разъема для специального применения. Однако выбор может быть ограничен предварительным выбором. Для этого мы хотим разработать основные критерии, последовательная последовательность которых позволяет принять правильное решение.
Применение: Для чего используется разъем?
Приложение является первым критерием, который отрасль коннекторов также предлагает в качестве фильтра выбора в Интернете.
наконечник
Чтобы найти правильное решение существующей проблемы с соединителями, помогает книга «Практическое руководство по соединителям», из которой также взята эта статья.
Больше информации
Разъемы ввода / вывода: Разъемы ввода / вывода (также называемые I / O) в основном используются для подключения кабелей и проводов к устройству или модулю. Сигналы могут быть направлены на постоянно подключенную пару пар внутри устройства с помощью проводов (фланцевые разъемы, также провод-провод или WtW). Неподвижная половина также может быть припаяна или припаяна непосредственно к печатной плате. Это, в свою очередь, требует монтажа разъема изнутри наружу (крепление сзади).
Разъемы печатных плат : Разъемы печатных плат для подключения проводов внутри устройств не имеют разнообразных особенностей, как только что описано, и также называются разъемами провод-плата или WtB. Эти разъемы обычно не экранированы и имеют встроенные защелки или защелки. К этой категории также относятся разъемы FFC (гибкий плоский проводник), причем здесь нет сопрягаемого разъема, а есть многослойный ленточный кабель с плоскими сплошными проводами или гибкая фольга, усиленная на задней стороне позолоченными, лужеными или напечатанными углеродно-проводящими лаками (CCI - Carbon Conductive Ink) дает.
Разъемы для печатных плат: разъемы для печатных плат для подключения двух печатных плат также называются разъемами плата-плата или BtB. Эти разъемы часто имеют встроенную защиту для более высоких скоростей передачи данных. Неэкранированные многорядные штырьковые и гнездовые планки также часто используются в псевдо-коаксиальном соединении. Параллельное соединение (одинаково длинных) контактов иногда позволяет избежать использования сильноточных разъемов.
Разъем объединительной платы : разъемы объединительной платы или объединительной платы на самом деле являются подмножеством разъемов BtB. Тем не менее, они имеют особое положение в том, что эти разъемы в основном имеют встроенную защиту, предварительное центрирование с помощью фиксирующих болтов, поляризацию, часто также кодирование положения, но без блокировки. Существуют также сильноточные модули для соответствия различным системам. Все эти разъемы в основном доступны в технологии пресс-посадки.
Мезонинные разъемы: Мезонинные разъемы имеют меньшую проблему с потерями в линии, чем с целостностью сигнала пары разъемов из-за непревзойденных импедансов. С помощью многорядных штыревых разъемов часто можно добиться многого благодаря продуманной проводке. При использовании мезонинных разъемов для более высоких скоростей передачи данных особое внимание следует уделить кривой импеданса, отражению и перекрестным помехам, поэтому эти разъемы используются реже в технологии «вдавливания», а не в версиях SMT (двухрядные или многорядные с BGA-подобной пайкой).
наконечник
Вы можете посмотреть, какие другие разъемы доступны в «Практическом руководстве по разъемам».
Больше информации
Контрольный список: как найти правильный разъем?
Контрольный список может помочь нам найти оптимальный разъем. Мы задаем себе следующие 15 вопросов:
1. Является ли приложение I / O - WtB - BtB - объединительная плата - мезонином? Первым критерием для поиска правильного разъема является выбор приложения. Предварительный выбор позволяет получить доступ к соответствующим продуктам соответствующих производителей, учитывая, что многие семейства разъемов охватывают несколько из этих приложений.
2. Каково направление механического соединения, каково расположение платы? Направление сопряжения и расположение печатной платы часто имеют важное значение для решения использовать прямой (вертикальный?) Или угловой разъем. Здесь часто путают, что направление вставки и конструкция разъема часто приводят к разным результатам. Угловой разъем на печатной плате следует рассматривать не так, как угловой выход кабеля разъема ввода / вывода.
3. Как насчет пространственных ограничений? Ограничения в сценарии установки часто приводят к более дорогим решениям, к технически (электрически) сомнительным приложениям или к ограничениям при подключении или отключении разъема. К сожалению, разъем часто является последним компонентом компоновки печатной платы и связан с оставшимся пространством.
4. Какое количество сигналов - массовых или дифференциальных - какова скорость передачи данных? Количество контактов является критерием выбора для разъема, но вы должны заранее знать, сколько контактов требуется для передачи требуемых сигналов. Мы дифференцируем скорость передачи данных для дифференциальных сигналов и должны добавить необходимые контакты заземления, чтобы избежать перекрестных помех с фактическими двумя контактами для дифференциальной пары. Связанные с землей сигналы медленнее и обычно не требуют каких-либо заземляющих контактов для разделения сигналов, но весь обратный ток должен проходить через более чем один сигнальный заземляющий контакт.
5. Сколько заземляющих контактов нам нужно для сигналов, вам нужно дополнительное экранирование? Если вы проанализировали общее количество контактов заземления, вам следует снова рассмотреть любые различия в заземлении. Возврат заземления дифференциальной пары вполне может быть заземлением, отличным от заземления сигналов, связанных с землей.
6. Количество источников питания - усилители → температура окружающей среды? Когда дело доходит до питания, первый вопрос - это максимальная температура окружающей среды, которая определяет номинальный ток отдельного контакта через кривую снижения характеристик и поперечное сечение зачищенного провода. В гибридных схемах часто приходит к выводу, что следует использовать гибридный соединитель, который, однако, может зафиксировать узкие места с точки зрения затрат и закупок.
Параллельное соединение контактов с разъемами BtB вполне допустимо, но вы должны убедиться, что пути тока одинаковой длины. Кроме того, рекомендуется рассчитывать запас около 20% от общего тока, связанного с температурой. В случае разъемов WtB с обжимными соединениями, перемычка контактов на стороне кабеля должна быть проверена технически. Если это возможно, следует рассчитать запас хода около 30%.
7. Обратный ток блоков питания? Обратный ток для источника питания часто забывают при определении минимального количества контактов, но его необходимо учитывать, особенно если несколько разных потенциалов напряжения объединены в одной линии обратного тока, и это несет более высокий ток, чем отдельные линии питания.
8. Есть ли напряжение выше 50 В постоянного тока из-за безопасности касания? При напряжениях выше 48 В постоянного тока применяются более строгие правила в отношении безопасности во время работы или максимально допустимого номинального напряжения разъема. Кроме того, следует учитывать, что индуктивные нагрузки при натяжении могут привести к разрушению контакта дугой, составляющей всего около 20 В.
9. Какие существуют методы пайки на / через печатную плату (SMT - волновая пайка - PiP - THR - THT)? При выборе разъема необходимо знать, какие процессы пайки выполняются при изготовлении печатной платы. Меньшие SMT разъемы на стороне B печатной платы могут пройти второй процесс пайки на стороне A в состоянии зависания. Если эти разъемы становятся слишком тяжелыми или имеют слишком малую площадь пайки, стоит подумать, не доступен ли этот разъем в виде запрессованного варианта и может ли быть повторно установлен после двусторонней пайки.
10. Говорим ли мы о бессвинцовой пайке (рефлекс +260 ° C или волновая пайка +300 ° C)? В настоящее время бессвинцовые процессы пайки являются стандартом. Таким образом, все соединители, спаянные с использованием процесса SMT, должны пережить этот процесс бессвинцовой пайки. Как уже упоминалось, некоторые данные не были пересмотрены. Поэтому имеет смысл снова отрегулировать температурные кривые процесса пайки SMT разъемов SMT.
11. Какова максимальная высота, разрешенная для автоматической сборки? Разъемы часто являются самыми крупными компонентами в автоматической сборке. По этой причине необходимо проверить как контактную поверхность вакуумной присоски, так и общую высоту компонента, чтобы машина для захвата и размещения могла правильно разместить разъем.
12. Существуют ли ограничения по сечению или правила для проводов (припой - обжим - IDC)? Поскольку поперечные сечения пораженных проводов оказывают непосредственное влияние на токонесущую способность соответствующих контактов разъема, необходимо знать, какие сечения проводов используются. Увеличение сечения часто является более дешевым решением, чем выбор следующего большего разъема. Обжимные контакты должны быть идентичны с обеих сторон подводящих проводов, чтобы упростить процесс изготовления. С изоляционными соединениями смещения обе стороны обычно идентичны.
13. Предпочтительна ли поверхность из золота или олова? Вам нужен офис или индустриальная атмосфера? Решение о том, выбирать ли золото, олово или серебро в качестве контактной поверхности, часто находится в дереве решений выше, поскольку многие семейства разъемов доступны только на одной или другой контактной поверхности. Конечно, золото всегда дороже, чем серебро или олово, но его нельзя заменить, если соединитель на месте (сервисное соединение) годами подвергался воздействию окружающей среды, а затем должен функционировать при обслуживании. Однако, если соединение подключено и у вас есть выбор между золотом и оловом, применяется закон 50:50:50:
- Разъем имеет менее 50 контактов? (Сопрягающие силы становятся слишком большими из-за более высоких нормальных сил контакта с оловом.)
- Может ли электроника выдерживать сопротивление контакта с истекшим сроком службы до 50 мОм?
- Ожидается ли менее 50 циклов сопряжения в течение срока службы разъема?
Если эти три условия соблюдены, обычно ничто не мешает использовать более дешевые луженые контактные поверхности.
14. Существуют ли какие-либо правовые ограничения или стандарты (UL - GWT - VDE - LV)? Разумеется, устройства должны соответствовать действующим правилам безопасности. Обзор самых важных:
- UL: В простейшем случае UL регулирует поведение при пожаре и означает воспламеняемость пластмасс в устройствах и компонентах, если огонь происходит снаружи. Все мы знаем UL 94 и его классификационные уровни HB (испытание на горизонтальное горение), а также V-0, V-1, V-2. Для разъемов следует использовать пластик с уровнем UL94 V-0. Еще лучше, если разъем классифицируется как продукт UL. Производители обычно предоставляют эту информацию на веб-сайте (электронный номер или «желтая карточка»). Для применений в преобразователях частоты или приводах двигателя следует придерживаться UL508, т. Е. Уже недостаточно одного числа E, но необходимо проанализировать толщину стенок и расстояния утечки в соединителе относительно пластмасс, используемых во избежание токов утечки и отказа.
- GWT: Следующий более высокий уровень безопасности при пожаре - это так называемое испытание на раскаленную проволоку (GWT) в соответствии с IEC 60 335-1. Этот тест имитирует горение контакта в разъеме с помощью светящегося провода. Огнестойкость пластика, используемого в соединителе, проверяется на предмет воспламенения и последующего самозатухания в течение заданного временного интервала. GWT является обязательным для всех разъемов в так называемых бытовых приборах без присмотра. Это включает в себя большие бытовые приборы, такие как стиральные и посудомоечные машины, а также кофемашины и чистящие устройства.
- VDE: рекомендации VDE применяются везде, где напряжение сети распределяется внутри устройства, и у всего устройства нет типовых испытаний. Тогда все компоненты, несущие напряжение сети, должны иметь сертификационные знаки VDE.
- LV: В автомобильной технике существуют нормативы LV (для разъемов LV214 с спецификацией тестирования LV214-2 и процедур тестирования LV214-3) для рынка Германии и спецификации SAE /uSCAR-2 для рынка США.
Конечно, существуют дополнительные стандарты в зависимости от применения, от медицинских требований до пригодности продуктов питания и спецификаций клиентов, которые затем должны быть подтверждены соответствующими выпусками продукта.
15. Есть ли предпочтительная контактная сетка (по какой причине?) Предпочтительный шаг контакта ограничивает или упрощает выбор разъема. Это может быть связано с компоновкой печатной платы, процессами пайки или просто с историческим опытом.
Какой самый важный параметр из 15 вопросов выше? Приведенный выше порядок не обязательно должен быть правильным, поэтому возникает вопрос о наиболее важном параметре, который должен быть выполнен.
Если честно ответить на все вопросы, вы готовы найти оптимальный и доступный продукт для вашего приложения из примерно четырех миллионов основных продуктов, предлагаемых отраслью коннекторов.
наконечник
Эта статья является выдержкой из «Практического руководства по соединителям». Дополнительные базовые знания о разъемах и глубокие экспертные знания можно найти в книге специалистов.
Больше информации
* Инг. Герберт Эндрес, независимый консультант по вопросам разъемов под логотипом ConConsult.