適用于汽車的USB接口連接器介紹與設(shè)計

USB（通用串行總線）正逐步發(fā)展成為一項標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。毫無疑問，這種發(fā)展得益于USB接口在眾多電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用。因此，在車輛上配置這類通用總線設(shè)備是非常合理和明智的選擇。

在過去的十多年中，集成化的通信技術(shù)在各類車輛上的應(yīng)用得以迅猛發(fā)展。汽車無線電裝置無疑已成為汽車中的“主體單元”，負(fù)責(zé)對大量應(yīng)用和功能設(shè)備進(jìn)行中央?yún)f(xié)調(diào)。

與此同時，電子產(chǎn)品（如筆記本電腦、iPods、移動電話、MP3播放器和存儲棒等）在汽車中的應(yīng)用范圍也在不斷增加，因此，必須確保電子產(chǎn)品與現(xiàn)有車載設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；另外，?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)不僅在中高檔和豪華型車輛上進(jìn)行裝配，而且還將逐步發(fā)展到標(biāo)準(zhǔn)配置車輛上，這已經(jīng)成為當(dāng)前的主流趨勢。

USB正逐步發(fā)展成為一項標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。雖然目前市場上已能提供大量相關(guān)的傳輸配件，特別是在連接技術(shù)方面（如連接器和傳輸線），而且這些配件使用起來也很方便和快捷，但在某些場合下，使用這些產(chǎn)品會使應(yīng)用變得復(fù)雜且具有風(fēng)險性。

對于目前車內(nèi)逐漸開始使用的USB接口設(shè)備，其連接器和線纜往往不是根據(jù)車載惡劣環(huán)境設(shè)計的。因此，最簡線路設(shè)計未必就是最成功的設(shè)計。設(shè)備上松散敷設(shè)的線纜、適配器導(dǎo)線，尤其是屏蔽較差的線路連接，會明顯惡化車輛內(nèi)部的電磁狀況。

基于多年量產(chǎn)化產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗，泰科電子（Tyco Electronics）認(rèn)為這些產(chǎn)品設(shè)計還必須滿足許多其他在車輛使用中的邊界條件，包括非常苛刻的環(huán)境要求，例如在遭受振動、潮濕、氣體污染和機(jī)械應(yīng)力的情況下，相關(guān)部件必須能在指定的溫度范圍內(nèi)正常運行。這些要求將確保車輛相關(guān)部件擁有15～20年左右的使用壽命。

當(dāng)然，這些功能也與汽車制造廠直接相關(guān)；另外，接插使用次數(shù)也是USB連接器非常重要的一項指標(biāo)。盡管移動電話、計算機(jī)等許多電子產(chǎn)品每兩三年便要更換一次，但經(jīng)測算，車輛用USB接口必須在大約20年的使用壽命里可保證接插20 000次。圖1所示為泰科電子的可靠的汽車USB連接技術(shù)。

在今后幾年內(nèi)接口將向小型化發(fā)展，因此使用小型或微型USB接口就只是時間問題了。泰科電子通過綜合的產(chǎn)品概念來解決這些問題，其原理是通過使用與車輛用途全面兼容的連接器和線纜，再結(jié)合可靈活更換的USB適配器來解決。

　　高速連接器在車輛上使用的基礎(chǔ)原理

在開發(fā)適用于高頻車用連接系統(tǒng)時，首要考慮其在惡劣環(huán)境下使用時的精確度、機(jī)械強(qiáng)度和總體適用性的設(shè)計問題。要實現(xiàn)對稱高頻電信號通過線纜和接口的無干擾數(shù)據(jù)通信，如下特性同樣非常重要：傳輸線路上的恒阻抗；絕緣材料介質(zhì)損耗?。贿B接器采用良好的低電阻的端子連接；成對信號導(dǎo)線規(guī)則絞線；屏蔽部分重復(fù)覆蓋。

很明顯，如果不做額外努力，這些特殊要求將無法實現(xiàn)。同時，我們還必須注意到，有些條件還是互相矛盾的。更重要的是如何選擇端子連接系統(tǒng)，它必須能保證在車輛使用壽命內(nèi)端接良好。這里可能面臨的問題包括低接觸電阻和阻抗，以及插座和端子觸點的接插區(qū)的同質(zhì)性。

基于上述原因，泰科電子選擇MQS（Micro Quadlock）端子連接系列應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)已在各類車輛上經(jīng)多年驗證，如果配上其對稱型連接器的設(shè)計，原則上也適用于數(shù)據(jù)傳輸。圖1上半部分顯示了基于MQS連接的4位屏蔽連接器系統(tǒng)。

圖1 泰科電子的可靠的汽車USB連接技術(shù)

在這里，整個接插件都采用屏蔽設(shè)計。這種設(shè)計一方面能確保連接區(qū)域的穩(wěn)定阻抗，另一方面能滿足汽車電磁兼容性（照射、輻射）的高要求。