怎樣做出好的連接器設(shè)計(jì)？

優(yōu)質(zhì)連接器設(shè)計(jì)(尤其是旨在減少電磁干擾的連接器)的構(gòu)成要素是什么？
很少有組件像連接器一樣經(jīng)受極端條件的考驗(yàn)。從商用飛機(jī)、軍用車輛到醫(yī)用呼吸機(jī)，連接器都需要能夠承受極端條件的變化。
連接器必須能夠可靠地運(yùn)行，無論是快速的溫度波動和濕度變化，還是持續(xù)的振動、沖擊和信號干擾，以確保用戶能夠完成工作。
連接器專家PEI-Genesis公司客戶應(yīng)用工程師Ammarlokhandwalla解釋說：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)D38999是一種軍用規(guī)格的連接器，最初是在20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在是第三代設(shè)計(jì)。
據(jù)他說，像其他類似的連接器一樣，它由一些基本部件組成：硬殼，用于放置帶腳或觸點(diǎn)的孔氯丁橡膠嵌件，有時在殼體上添加背板，以提供額外的屏蔽和耐久性。
在選擇連接器時，工程師需要根據(jù)其應(yīng)用程序考慮各種特性。主要考慮因素之一是電氣端子和外殼的材料選擇。例如，雖然銅提供了更好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，但鋁更便宜，更容易成型和涂層。
Lokhandwalla解釋說:雖然銅可能是高壓工業(yè)應(yīng)用(散熱和導(dǎo)電至關(guān)重要)的常用材料，但鋁可能更適合航空航天和軍事應(yīng)用(重量和耐腐蝕性更重要)。
進(jìn)入保護(hù)是另一個需要考慮的因素。工業(yè)食品飲料生產(chǎn)領(lǐng)域的連接器必須密封，使設(shè)備和機(jī)械能夠滿足輪班沖洗時的防水要求。
Lokhandwalla說:這種保護(hù)可以應(yīng)用于海洋應(yīng)用，如石油和天然氣領(lǐng)域，可能需要很長時間才能完全浸入水中。在這些應(yīng)用中，可能需要選擇聚碳酸酯連接器，并使用合適的O形圈和索環(huán)提供防潮密封。
雖然鋁是許多建筑、鐵路、工業(yè)和軍事連接器材料的首選，但鋁仍可能需要電鍍以提高其耐腐蝕性，提供進(jìn)一步的電磁屏蔽，以滿足迷彩和顏色的需要。
Lokhandwalla解釋說：一些軍事應(yīng)用使用橄欖棕色，這是一種歷史上使用過的有毒鎘涂層。但近年來，它被符合RoHS和REACH法規(guī)的黑鋅鎳電鍍所取代。如果設(shè)計(jì)正確，這種黑色涂層可以提供與鎘涂層相同的性能，并能承受500多小時的鹽霧噴射。
根據(jù)Lokhandwalla的說法，并不是所有的連接器觸點(diǎn)都能端接焊料。在某些極端條件下，應(yīng)用程序的工作溫度可能超過焊料的熔點(diǎn)，導(dǎo)致連接失敗。對于有風(fēng)險的應(yīng)用，工程師可能更愿意指定壓接連接器。
Lokhandwalla指出，在壓接過程中，通過機(jī)械地將觸點(diǎn)擠壓在一起，可以保證它們在任何溫度下保持接觸，從而將其連接到導(dǎo)線上。壓接不同于焊接連接方式。后者通過線眼或鉤子將電線送入焊接，壓接涉及材料變形。端子需要用特殊的壓接工具鎖定在一起。
電磁干擾
PEIGenesis產(chǎn)品經(jīng)理JakubKosinski表示，電子設(shè)備對電磁干擾(EMI)敏感，連接器也不例外。在幾乎所有的應(yīng)用中，工程師都非常關(guān)注EMI，尤其是在關(guān)鍵任務(wù)軍事通信、電子航空電子設(shè)備和醫(yī)療應(yīng)用等信號完整性非常重要的情況下。在這種情況下，EMI可能會導(dǎo)致錯誤的傳輸命令、控制調(diào)整和醫(yī)療數(shù)據(jù)，并可能導(dǎo)致致命的后果。
根據(jù)Kosinski的說法，解決EMI電阻最重要的方面是外殼，包括形狀。外殼材料是抵抗EMI的第一道防線。導(dǎo)電金屬外殼是一個理想的選擇，因?yàn)槿魏我牖蛞氲碾姶挪ǘ紩袘?yīng)到外殼中的電流，從而使能量從波中流失。因此，與其他非導(dǎo)電外殼(包括塑料外殼)相比，它們起到絕緣屏蔽的作用。非導(dǎo)電外殼不能阻擋EMI，可以使干擾不受阻礙地通過。
殼體材料非常重要，即使是最微妙的變化也會帶來很大的差異。傳統(tǒng)的耐電磁干擾外殼鍍鎘以減少腐蝕。這種薄涂層還可以提高材料對EMI的不透明度。
不幸的是，鎘對腎臟、骨骼和呼吸系統(tǒng)有毒。但Kosinski說：最近，越來越多的外殼鍍鋅鎳符合有害物質(zhì)限制的要求——鋅鎳具有類似的EMI屏蔽和耐腐蝕性，但不使用鎘，因此不會對健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
第二道防線是連接器外殼的形狀。
Kosinski解釋說:比如想象一個矩形外殼，它鋒利的邊緣會成為EMI泄漏到連接器和連接器的弱點(diǎn)，平坦的表面會形成即興波導(dǎo)，EMI會被捕獲并干擾自己，從而產(chǎn)生更多的電磁噪音。
因此，他認(rèn)為，使用光滑的鍍鋅鎳合金不銹鋼外殼可以嚴(yán)格限制連接器發(fā)出或吸收的EMI能量。專門設(shè)計(jì)了AmphenolM85049、Polamco35系列、SunbankM85049等后殼，可與電纜編織層連接360°，為電線本身提供最佳的EMI保護(hù)。
這樣，EMI就不會從連接中泄露，但是如果EMI是由布線本身產(chǎn)生或已經(jīng)存在的呢？
這可以從兩個角度解決，Kosinski建議，首先是使用編織同軸電纜。與導(dǎo)電連接器外殼一樣，同軸電纜具有導(dǎo)電護(hù)套，可以保護(hù)信號線免受EMI的侵害。為了獲得最佳保護(hù)，同軸電纜護(hù)套應(yīng)接地到連接器的后殼，以允許EMI感應(yīng)電流逸出。
Kosinski接著說：第二種方法是在連接器中添加濾波器組件。這些組件可以通過功率和信號頻率進(jìn)行調(diào)整，但EMI頻率可以消除。使用過濾器非常方便，因?yàn)樗梢院苋菀椎貞?yīng)用于通常嘈雜的網(wǎng)絡(luò)，而且?guī)缀醪恍枰匦略O(shè)計(jì)設(shè)備或重新設(shè)計(jì)。
應(yīng)盡早設(shè)計(jì)
Lokhandwalla指出：我認(rèn)為在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中考慮連接器設(shè)計(jì)是制造商犯的最大錯誤之一的最大錯誤之一。這通常會導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)，從而延遲產(chǎn)品的上市時間。
他認(rèn)為，重要的是，連接器可能受到物理設(shè)計(jì)的限制，比如最小線規(guī)或觸點(diǎn)數(shù)量，所以在這個過程中盡快與連接器供應(yīng)商協(xié)商是非常重要的。在PEI-Genesis中，我們可以為客戶提供連接器的3D線模型，客戶可以將其放入設(shè)計(jì)中查看是否合適。
如果沒有，Lokhandwalla說:我們的工程團(tuán)隊(duì)可以幫助改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)，或者完全提出其他符合規(guī)格的連接器。這包括更改螺紋、卡口和摩擦附件，或后殼等附件，或防塵蓋等簡單特性。