如何簡化電源與信號的連接

更小尺寸與更多功能的堆棧式連接器應(yīng)運(yùn)而生

目前，動力設(shè)備工程師設(shè)計時所面臨的一大挑戰(zhàn)就是如何處理好為各種功能提供電力與控制信號的獨(dú)立導(dǎo)線。對電池和主電源而言，在使用小電纜和連接器為其承載開關(guān)信號、傳感器信號和其他控制信號時，每個電力接口都必須使用一個穩(wěn)固的連接器。

電池供電裝置系統(tǒng)內(nèi)的多動力連接會縮短電池壽命，減少使用次數(shù)，這是因?yàn)槎噙B接器固有的漏極損耗更高。也因此電池的充電周期也變得更長并且不完全。

如果在系統(tǒng)中用多電纜給系統(tǒng)提供電力，每種連接還是會因?yàn)樗?、濕度，或其他流體的存在而潛藏故障的隱患。與之類似，當(dāng)在運(yùn)用中遭受振動或機(jī)械應(yīng)力時，普通的連接器會自動解體，從而無形中導(dǎo)致系統(tǒng)故障。通常多電纜還很難看，而且要合理安裝和測試還必須有額外的花銷和裝配工作。

設(shè)計并執(zhí)行一個完整的此種線路型的通路，需要一個連接系統(tǒng)，此系統(tǒng)須簡潔、劃算，合乎機(jī)械和環(huán)境上的穩(wěn)固性需求，美學(xué)上的愉悅性，最重要的是不能以系統(tǒng)功能為代價。

目前，連接器工程師正開發(fā)多種解決方案，以消除多電力和信號連接器的不足，使之更簡潔更劃算。

第一種方案是堆棧電力互連，這能消除多達(dá)5種不同專有電力和信號電纜連接器，如圖1所示，這些設(shè)計利用了一系列經(jīng)系統(tǒng)分配電力和信號的堆棧連接器模塊，形成了一個獨(dú)立完整的電連接器。

圖1 ITT公司的連接器能減少多達(dá)五種不同的專有電力和信號電纜連接器

ITT的模塊由7個接觸器組成，每個觸點(diǎn)能處理15A，它們互相之間通過一連串的七孔插座連接。由于接觸器是機(jī)械加工的，堆棧交互連接的模具成本相比常規(guī)連接器的成本顯然要低。

接觸件結(jié)構(gòu)

使用堆棧交互連接器設(shè)計。接觸件能為以下兩種中的任意一種應(yīng)用方式作定制配置――一種是終止于模塊內(nèi)部的電纜內(nèi)核，另一種是作為饋通連接器允許電力和信號被送往堆棧的另一模塊/電纜。接觸件結(jié)構(gòu)在堆疊模塊中能錯開，以滿足特殊用途。模塊化的堆棧連接器能使附加配件或功能添加到系統(tǒng)，僅僅通過插入另一模塊，而無須再加一個單獨(dú)的連接器。

苛刻的環(huán)境

除了劃算和節(jié)省空間的設(shè)計，生產(chǎn)商還要求堆棧交互連接器的性能穩(wěn)定，以便于在復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用，例如汽車、大型家電和醫(yī)療設(shè)備。通過給堆棧交互連接器的兩組模塊裝配焊接端子和嵌入式應(yīng)力消除器，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的內(nèi)部設(shè)計，符合IP67標(biāo)準(zhǔn)的置入式鑄模電纜進(jìn)一步增強(qiáng)了該設(shè)計。

機(jī)械鎖定和環(huán)境密封同樣有利于延長堆棧連接器的使用壽命。有些堆棧連接器還有這樣的特點(diǎn)：一個密封墊片與一個滑動扣夾機(jī)械裝置結(jié)合，當(dāng)連接器配對時，既能提供視覺信息還能聽得到噼啪的聲音。

對環(huán)境的處理

接觸電阻、振動、機(jī)械沖擊和腐蝕同樣是設(shè)計穩(wěn)固的堆棧連接器時的關(guān)鍵因素，這些特性對信號的效果和低功率消耗至關(guān)重要，圖2顯示的正是ITT的堆棧連接器裝置的接觸電阻特性。

圖2 接觸電阻是影響堆棧連接器的效率和低功耗的重要因素

通過六條電纜、七個接觸件對接觸電阻的測試，共得到42個數(shù)據(jù)。一至五與六、七接觸件的區(qū)別可以由電纜規(guī)格的不同來說明：一至五的規(guī)格是24AWG，而六和七的是26AWG。

在受濕度影響的環(huán)境內(nèi)運(yùn)行時，堆棧連接器的耐蝕性是非常關(guān)鍵的。頂蓋和底蓋模塊通過進(jìn)行整體封裝來完成連接器的裝配，這樣做的目的是延長堆棧交互連接器模塊的使用壽命，其中一些經(jīng)鑒定多達(dá)1000個裝配周期。