一、连接器基本构成
连接器是电子设备中接通电路传输电流的部件,有着buketidai性。连接器的基本结构可分为接触件、绝缘体、外壳、附件四个部分。
接触件:由阳性接触件和阴性接触件组成,通过阴阳两个接触件的插合完成电连接。接触件是连接器的核心零件,主要起到电连接的作用。
绝缘体:能使接触件按所需位置和间距排列,并保证接触件之间和外壳与接触件之间的绝缘性能。绝缘体也被叫做基座、安装板,要求绝缘材料具有良好的绝缘电阻、耐电压性能、易加工性。
外壳:作为连接器的外罩,主要为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护。
附件:有结构附件和安装附件两种。结构附件——卡圈、联接环、电缆夹、定位销、导向销、密封圈、密封垫等;安装附件——螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。
二、连接器的基本性能
连接器的基本性能可分为三大类:即机械性能、电气性能和环境性能。
另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性(durability)指标,在GB5095中把它叫作机械操作。它是以一次插入和一次拔出为一个循环,以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能(如接触电阻值)作为评判依据。
1、机械性能就连接功能而言,插拔力是重要地机械性能。
插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的。在有关标准中有Zui大插入力和Zui小分离力规定,这表明,从使用角度来看,插入力要小(从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构),而分离力若太小,则会影响接触的可靠性。连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)接触部位镀层质量(滑动摩擦系数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。
2、电气性能连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。
①接触电阻高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。
②绝缘电阻衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。
③抗电强度或称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。
④其它电气性能。
电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。
对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比(VSWR)等电气指标。由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲信号,出现了一类新型的连接器即高速信号连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰(crosstalk),传输延迟(delay)、时滞(skew)等。
3、环境性能常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等。
①耐温目前连接器的Zui高工作温度为200℃(少数高温特种连接器除外),Zui低温度为-65℃。由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的Zui高温升。
②耐湿潮气的侵入会影响连接h绝缘性能,并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件为相对湿度90%~95%(依据产品规范,可达98%)、温度+40±20℃,试验时间按产品规定,Zui少为96小时。交变湿热试验则更严苛。
③耐盐雾连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定,至少为48小时。
④振动和冲击耐振动和冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形,以及电气连续性中断的时间。
⑤其它环境性能根据使用要求,电连接器的其它环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)、低气压等。
三、连接器的产品检验要求
连接器的产品检验要求主要涵盖了外观、质量和性能。具体体现在:
1.结构尺寸:外形尺寸塑造都有一定的要求,连接器的连接处都有空间限制,如单板连接器不能与其他部分接触,因此结构尺寸的检验是首要的。
2.可靠性:连接部件的可靠性关系着连接器的信号连接强度,可靠性是连接器性能检验的必检项目。
3.屏蔽:连接器的屏蔽效果也来越受重视,将连接器的金属外壳与屏蔽层相连接可达到屏蔽效果,或是将连接器的插头部位用铜皮包裹,将线缆的屏蔽层和铜皮焊接在一起来起到屏蔽的作用。
4.通用性:连接器在选择时尽量选择通用的物件,可降低供货风险和成本,减少物料种类。
5.耐用性:连接器的耐用性体现在能否适应复杂的环境,常见检验指标有耐高温、耐低温、耐盐雾、耐腐蚀等。
6.阻抗匹配:连接器射频信号对于阻抗匹配的要求很高,阻抗不匹配会引起信号反射,影响信号传输。
四、连接器可靠性试验项目
连接器检测一般涉及以下几个项目:插拔力测试、耐久性测试、绝缘电阻测试、机械冲击测试、冷热冲击测试、混合气体腐蚀测试等。
连接器具体测试项目如下:
1、插拔力测试
参考标准:EIA-364-13
目的:验证连接器的插拔力是否符合产品规格要求。
原理:将连接器按规定速率进行插合或拔出,记录相应的力值。
2、耐久性测试
参考标准:EIA-364-09
目的:评估反复插拔对连接器的影响,模拟实际使用中连接器的插拔状况。
原理:按照规定速率连续插拔连接器直至达到规定次数。
3、绝缘电阻测试
参考标准:EIA-364-21
目的:验证连接器的绝缘性能是否符合电路设计的要求或经受高温,潮湿等环境应力时,其阻值是否符合有关技术条件的规定。
原理:在连接器的绝缘部分施加电压,从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈现出来的电阻值。
4、耐电压测试
参考标准:EIA-364-20
目的:验证连接器在额定电压下是否能安全工作,能否耐受过电位的能力,从而评定连接器绝缘材料或绝缘间隙是否合适。
原理:在连接器接触件与接触件之间,接触件与外壳之间施加规定电压并保持规定时间,观察样品是否有击穿或放电现象。
5、接触电阻测试
参考标准:EIA-364-06/EIA-364-23
目的:验证电流流经接触件的接触表面时产生的电阻值。
原理:通过对连接器通规定电流,测量连接器两端电压降从而得出电阻值。
6、振动测试
参考标准:EIA-364-28
目的:验证振动对电连接器及其组件性能的影响。
振动类型:随机振动,正弦振动。
7、机械冲击测试
参考标准:EIA-364-27
目的:验证连接器及其组件耐冲击的能力或评定其结构是否牢固。
测试波形:半正弦波,方波。
8、冷热冲击测试
参考标准:EIA-364-32
目的:评估连接器在急速的大温差变化下,对于其功能品质的影响。
9、温湿度组合循环测试
参考标准:EIA-364-31
目的:评估连接器在经过高温高湿环境储存后对连接器性能的影响。
10、高温测试
参考标准:EIA-364-17
目的:评估连接器暴露在高温环境中于规定时间后端子和绝缘体性能是否发生变化。
11、盐雾测试
参考标准:EIA-364-26
目的:评估连接器,端子,镀层耐盐雾腐蚀能力。
12、混合气体腐蚀测试
参考标准:EIA-364-65
目的:评估连接器暴露在不同浓度混合气体中的耐腐蚀能力及对其性能的影响。
五、连接器常用术语大全
1.连接器:通常装接在电缆或设备上,供传输线系统电连接的可分离元件(转接器除外)
2.射频连接器:是在射频范围内使用的连接器。
3.视频:频率范围在3HZ∽30MHZ之间的无线电波。
4.射频:频率范围在3千HZ∽3000GHZ之间的无线电波。
5.高频:频率范围在3MHZ∽30MHZ之间的无线电波。
6.同轴:内导体具有介质支撑,结构上能在测量中采用频率范围内得到Zui小的内反射系数。
7.三同轴:由具有公共轴线并且相互绝缘的三层同心导体组成的传输线。
8.等级:连接器在机械和电气精密度方面特别是在规定的反射系数方面的水平。
9.通用连接器(2级):采用Zui宽的容许尺寸偏差(公差)制造,但仍能保证Zui低限度的规定性能和互配性的一种连接器。
注:反射系数的要求可规定,也可以不规定。
10.高性能连接器(1级):按频率变化来规定反射系数极限值的一种连接器,通常所规定的尺寸公差不比相应的2级连接器严格,但是需要保证连接器满足反射系数的要求时,制造厂有责任选择较严的公差。
11.标准试验连接器(0级):用来对1级和2级连接器进行反射系数测量的一种精密制造的具体类型连接器,对测量结果引起的误差可以忽略不计。
注:标准试验连接器通常是不同类型间转接器的一部分,而转接器与精密连接器连接构成测试设备的一部分。
12.密封
12.1密封连接器:具有能满足规定的气体,潮气或液体密封性要求的连接器。
12.2隔障密封:防止与气体、潮气或液体沿着轴向进入连接器壳体内部的密封。
12.3面板密封:防止气体、潮气或液体通过安装孔进入固定或转接器壳体与面板之间的密封。
注:密封件通常作为独立产品提供。
12.4插合面密封:防止气体、潮气或液体进入一对插合连接器界面处的密封。
12.5气密封:满足IEC60068-2-17《基本环境试验规程第2部分:试验-试验Q:密封》中试验Qk规定要求的密封。
六、连接器的发展方向
连接器的发展应向小型化、高密度、高速传输、高频方向发展。小型化是指连接器中心间距更小,高密度是实现大芯数化。高密度PCB(印制电路板)连接器有效接触件总数达600芯,专用器件Zui多可达5000芯。高速传输是指现代计算机、信息技术及网络化技术要求信号传输的时标速率达兆赫频段,脉冲时间达到亚毫秒,因此要求有高速传输连接器。高频化是为适应毫米波技术发展,射频同轴连接器均已进入毫米波工作频段。