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连接器知识

发布日期: 2021年1月24日   浏览[64]

信息摘要:

连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件,顺着电流流通的通路观察,你总会发现有一个或多个连接器

连接器知识
一 连接器的技术基础
什么是连接器? 为什么要使用连接器 连接器的分类 Molex产品和全球市场
1
什么是连接器?

连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件,顺着电流流通的通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化的,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式的连接器。例如,球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器,以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器,都要保证电流顺畅连续和可靠地流通。就泛指而言,连接器所接通的不仅仅限于电流,在光电子技术迅猛发展的今天,光纤系统中,传递信号的载体是光,玻璃和塑料代替了普通电路中的导线,但是光信号通路中也使用连接器,它们的作用与电路连接器相同。由于我们只关心电路连接器,所以,本课程将紧密结合Molex公司的产品,集中介绍电路连接器及其应用。
2
为什么要使用连接器?
设想一下如果没有连接器会是怎样?这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在 一起,例如电子装置要连接在电源上,必须把连接导线两端,与电子装置及电源通过某种方法(例如焊接)固定接牢。这样一来,无论对于生产还是使用,都带来了诸多不便。以汽车电池为例。假定电池电缆被固定焊牢在电池上,汽车生产厂为安装电池就增加了工作量,增加了生产时间和成本。电池损坏需要更换时,还要将汽车送到维修站,脱焊拆除旧的,再焊上新的,为此要付较多的人工费。有了连接器就可以免除许多麻烦,从商店买个新电池,断开连接器,拆除旧电池,装上新电池,重新接通连接器就可以了。这个简单的例子说明了连接器的好处。它使设计和生产过程更方便、更灵活,降低了生产和维护成本。
连接器的好处
改善生产过程 连接器简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程;
易于维修 如果某电子元部件失效,装有连接器时可以快速更换失效元部件;
便于升级 随着技术进步,装有连接器时可以更新元部件,用新的、更完善的元部件代替旧的提高设计的灵活性 使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时,以及用元部件组成系统时,有更大的灵活性。

3 连接器的分类
多年来连接器的分类混乱,各个厂家自有其分类方法和标准。1989年在美国国家电子配销商协会(NEDA, National Electronic Distributors Association缩写,它是一个工业教育组织 )的支持下,生产连接器的几大厂家会聚在一起,制订了一部连接器分类标准和术语。Molex公司曾参加了制订过程。NEDA标准 NEDA主持制订的这个标准,称为连接器部件分类等级(Levels of Packaging)。现摘要叙述于下表:
等级描 述
0 IC
芯片或芯片到封装的连接器请注意第1个等级是 "0" 级,不是 "1" 级。此级实际上并不涉及连接。 0 级就是集成电路芯片。Molex公司不生产IC 芯片。但是生产把芯片连接到电路板的插座。
1 IC
组件或组件到(电路)板的连接器当IC芯片安装在电路板的插座中时,就是1级连 接。
2
(印制)电路板(PCB)到(印制)电路板的连接器 2级连接器用于印制电路板之间的连接。.
3
导线到电路板或分组合到分组合的连接器 3级连接器连接印制电路板和分组合、或是连 接两个分组合。分组合是电子产品的组成部分。依Molex公司的习惯, 3级也包括某些导 线到导线连接器。
4
机箱到机箱或输入/输出连接器4级连接器提供功率或信号连接。一般的经验是:当连接涉及到音频或视频信号时,或是连接网络和计算机时,要使用4级连接器。

关于上述连接器等级,需要注意如下几点:
■ 某些连接器可以不止用于一个等级,例如3级连接器QF50MX50都可以用于2级或4级。又如标称为4级的Molex输入/输出用插头、插座,也可以用于导线到电路板或板到板连接。

■ 实际工作中很少按照上述级别谈及连接器,而是按照连接器的外观形式和连接方式来讨论它,如板到板和线到线等。级别是用于学习和分类连接器的。

4 连接器知名厂商

1999年世界排名前10名的连接器供销厂商
Tyco (AMP/Thomas & Betts/Augat)
Molex
FCI/Berg
Foxconn (Hon Hai)
Amphenol
JST
Hirose
3M
ITT Cannon
JAE


二 连接器的组成和作用
导体与连接器 连接器的组成部分及术语 Molex座体使用的塑料 定位和键

1 导体与连接器
为了解电子互连部件的工作原理,需要知道一些有关导体的常识。当我们提到导体沟通了电路中的断接处时,实际上是指连接器把两个开路端连接在一起。电路是指整个电系统,而导体是电流流通的实际通路。有时你常常看不到实际的导体,因为它被绝缘材料或介电材料包覆着。有了介电材料导体就可以平行排放,而且不会相互干扰。下面的表介绍常用导体。
连接器中使用的导体
导体应用
分立导线单根导线或电缆 广泛用于多种电子设备;
双绞线由两根小号绝缘导线绕绞在一起,覆以外皮而组成的电缆。两个导线通常良好绝缘。普通电话电缆和家用导线都是双绞线。 也应用于计算机网络电信;
同轴电缆它由直径较小的铜导线(内导体)同轴地安放在直径较大的外导体之内,两者之间由介电体隔离和支撑。它们的最外面在包覆以绝缘材料。 应用于视频;
带状电缆名称源自于其外观酷似丝带。又称为平面电缆。它是一组平行导体整体覆以绝缘材料组成的。导体有两种形式,一种是圆形截面的导体,另一种是扁平柔性电缆(请看下面介绍)。应用于计算机和外设
印制电路板(PCBPCB是在敷铜聚合板上,通过蚀刻加工,印制上电路。计算机和外设;
扁平柔性电缆/扁平平面电路 (FFC/FPC) 它与带状电缆类似,但导体是扁平的,不是圆形的。导体横截面为矩形且极薄。办公室设备,保安系统,通信,自动售货机;
纤维光缆光纤导体有许多种类和模式,但最常见的是玻璃、塑料包覆的硅石英或塑料,光通过它们传导或传输。 高速数据传输,如计算机网络和通信系统;

2 连接器的组成部分及术语
本课介绍连接器的基本组成及有关术语。它们是:

■ 座体 (housing

■ 底座 (header

■ 接触部份 (contacts)-端子和插针

■ 连接器用的金属

■ 阳和阴

■ 镀层

■ 键和定位

■ 电路标识

■ 线规 (线号)

座体(housing
连接器座体具有如下作用:■ 支撑接触部份(插针、簧片等),使之牢固正确就位防尘、防污和防潮,保护接触部份和导体使电路彼此绝缘上图画出的连接器是直插式(in-line)连接器。直插式连接器的特点是导线从连接器的一半部份接入,从另一半接出。连接器的这两部份分别称为插头(阳头)和插座(阴座)。
底座(header
安装在印制电路板上的连接器,其所用的座体称为底座(header),又称基座(base)或片座(wafer)。Molex公司采用座体这个名称。底座和座体的主要差别在于底座总是与电路引脚安装在一起,而座体只是空壳。底座有两种形式:有罩的和无罩的。护罩是指连接器的插针和插座,在交合部份周围用座体或护裙作成的保护罩。底座还有摩擦锁紧型(friction lock style)的,它是部份有罩的底座,但是具有锁紧装置,它使底座与座体的结合更可靠(见下图)。

Molex生产的底座有许多形状,最常用的是两种形状:直针(又称垂直)和直角。底座的列数也可以不同,可以是单列插针的,也可以是多列插针的(见下图)。

Molex座体使用的塑料
Molex
的座体使用的塑料是热塑性塑料,可以多次熔化和固化。Molex还收集塑造加工过程的剩余塑料,经粉碎再次利用。下面介绍Molex用于高温环境的专用塑料。这种塑料具有优异的耐高温特性。用于表面贴焊安装(SMT, surface mount method of termination)的连接器需要这种塑料。还有一种表面插焊安装(SMC, surface mount compatible)的连接器。两者的差别在于SMC把插针插入过孔后再焊接在PCB板上;而SMT利用焊脚贴焊在PCB板表面上。由于需要焊接,塑料必须能耐高温。也就是说,表面安装用的连接器座体,必须能够承受高温。(见下图例)
SMT, SMC
和高温塑料高温聚酯座体 PCB
利用SMC端接方法,把小型插合的线到板单列直角底座,装接在PCB板上。利用SMT端接方法,把1.50 mm的连接器贴焊在PCB上。注意焊脚处。由于它非常靠近座体,所以用高温塑料尼龙 Nylon 4/6 制造,能承受流动焊锡的烧烫。

下表中介绍Molex座体具体应用的塑料:
Molex
座体使用的塑料

接触部份(Contacts
连接器中的接触部分把要相连接的两部份导体(或导线)结合在一起。结合后,电路就被接通,电流流过连接器。接触部份有两种主要类型:端子(terminal)和插针(pin)。实物的具体形状则变化多端。下面出示了两者的图例。

端子 插针
端子(或插针)具有两个端部:前端和后端。前端总是结合端,它同另一端子交合形成接触。后端总是起端接作用,或是压接或接连导线(导体)。

下表中摘要列出了Molex连接器接触部份采用的金属,以及它们各自的优缺点。注意接触部分所用的基体金属中都有铜合金,借以保证良好的导电性、导热性、机械性能和可工艺性。

镀层
把连接器的接触部份电镀,是为了改善导电性、抗腐蚀和抗磨损性,提高可焊性。具有良好机械性能(如可成形性,弹性)的金属,常常不具备优良的导电性、抗腐蚀和抗磨损性以及可焊接性。Molex公司把这些金属材料全部或有选择地电镀,以改善性能。下表摘要介绍Molex主要采用的镀层金属及其特性。

电路标识
因为连接器总是有许多的电路引脚,必须有办法使用户能够正确认出电路的引脚号码。下图介绍两种常用的电路引脚号码识别方法。

左侧的座体用一个三角形指明电路引脚计号起点。此方法非常通用。右侧的座体用标注电路引脚具体编号"1"指明计号起点。


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