在今天的电子产品设计中,连接器作为一种基础性的元件可以说是无处不在,而且根据不同的应用需求,逐渐衍生出了各种各样的产品类型,以满足不同应用场景中信号、数据和电源的互连要求。
本文引用地址:对于连接器的选型,有人觉得并不难,因为相对于其他元器件,连接器的电气和机械参数就那么几个,再额外考虑几点特殊的设计要求(诸如密封性、EMI等),同时在BOM成本上掌控好,很快就能搞掂。
可实际情况似乎并没有那么简单。如果你有机会多和有经验的工程师聊聊,就会发现,他们在选择连接器的时候除了上面这些性能、功能等在Datasheet上可见的信息,以及物料的成本,还会有一些习惯性的“偏好”,而这些“偏好”往往是选型天平上最关键的那个“砝码”。
那么究竟什么样的连接器产品,才能满足资深工程师的“偏好”,进入他们的“法眼”呢?归纳起来,主要有以下这几条:
小尺寸
在确保连接性能和功能的基础上,连接器的外形越紧凑,提供的连接密度越大,显然会更受欢迎。这不仅可以为系统中其他的功能设计腾出更大的空间,对于优化整个系统的空气流动,实现更好的散热设计也很有帮助——要知道,这一点对于今天计算密度和功率密度越来越大的电子产品来讲,十分重要。
多功能
所谓多功能,就是在单一连接单元内,实现多种互连功能,最常见的就是“信号+电源”的混合连接器。将多种连接器的功能合而为一,这样做的好处:一是实现设计的小型化,二是简化BOM,可以为用户在采购和供应链管理上带来额外的价值。
高可靠
有经验的工程师都知道,连接器的电气互连参数固然重要,而如何确保这种电气互连稳固可靠更为重要。为此,选型时通常需要仔细观察连接器产品在内部触点结构设计,以及外部锁定机构配置上是否有特别的优化。
易使用
由于连接器在电子产品的使用或维修过程中,需要进行反复地插拔,而随着产品的PCB空间越来越紧凑,留给连接器插拔操作的空间也越来越有限,因此连接器使用的便利性就显得十分重要了。在这方面,优秀的连接器产品通常会在方便对准、防止错配等方面做特殊的设计,为用户现场操作提供便利。
可以说,如果一款连接器能够在满足设计规格和成本要求的基础上,围绕着上述几个方面做文章,进行一些异于他人的设计优化,这样打造出的产品肯定会让工程师更“爱用”。
如果你觉得上面的介绍还有些抽象,那么下面我们就通过对几款Molex经典连接器产品的解析,来进一步说明什么样的连接器产品工程师才“爱用”。
Easy-On FFC/FPC
One-Touch连接器
FFC(柔性扁平电缆)/FPC(柔性印刷电路)作为一种柔性的数据线缆,具有柔软、可随意弯曲折叠、厚度薄、体积小、连接简单、拆卸方便、易解决EMI问题等优点,将其作为不同PCB和模块之间的互连方案,可以为产品设计带来极大的灵活性和可扩展性。
实现FFC/FPC这种柔性的互连,自然少不了配套的FFC/FPC连接器。Molex的Easy-On FFC/FPC One-Touch连接器具有50mΩ的接触电阻、50MΩ的绝缘电阻、125VAC介电耐压、0.5A的额定电流以及高达125°C的工作温度,是一款拥有出色电气性能的产品。此外,该FFC/FPC连接器在信号端子上采用部分镀金工艺,有助于防止SMT焊尾上发生焊料爬越,从而进一步改善了信号完整性。
不过,除了轻薄、小巧、耐用、宽温度范围这些特性之外,Easy-On FFC/FPC One-Touch连接器最值得称道的还是其便利的插拔特性——该系列连接器具有自动锁定机构,这使其可以实现单步配接并具有很高的保持力,只需简便的操作即可实现快速可靠的连接;同时,其释放按钮也很显眼,方便用户单步轻松完成释放操作。此外,由于该系列连接器引入线较长,可防止发生错配,确保在手动或自动装配环境中均可快速、轻松地进行电缆插配操作。
图1:Easy-On FFC/FPC One-Touch连接器的关键特性(图源:Molex)
可见,这样的设计使得Easy-On FFC/FPC One-Touch连接器与其他FFC/FPC连接器相比,在易用性上获得了明显的优势,因此非常适合于移动互联、车载信息娱乐系统、装配自动化、PCB服务器、智能家电,以及LED(OLED)显示器等产品。
Easy-On FFC/FPC
FD19连接器
同属于Easy-On FFC/FPC系列连接器,Easy-On FFC/FPC FD19连接器的“卖点”主要在高可靠性上。这是因为该系列连接器采用了双触点的设计,可以确保安全可靠的连接。同时,锁存型的FPC还能够提供牢固的电缆保持力,可以支持带有弹片或不带弹片的电缆。
此外在易用性上,Easy-On FFC/FPC FD19连接器的设计也有自己鲜明的特点:其具有较宽的前端(frontage),方便FFC/FPC的插入;而且其锁定机构有清晰的咔哒声,方便操作者确认是否完成了正确的配接。
该系列连接器提供0.50mm和1.00mm两种间距的产品,采用符合环境要求的低卤素材料,同样具有40mΩ的接触电阻、0.5A额定电流、50MΩ的绝缘电阻、125VAC介电耐压,而厚度仅为0.30mm,可以广泛应用于汽车、家用电器、工业和消费类领域的小型化产品设计中。
图2:Easy-On FFC/FPC FD19连接器的关键特性(图源:Molex)
FSB系列
SlimStack™ 板对板连接器
在增强连接器的可靠性方面,优化触点设计(如双触点)、配置锁定机构等是常用的举措,这样可以在连接器受到振动和冲击等外部应力的情况下,确保稳固的连接。
而同样是提升连接的可靠性,Molex FSB系列SlimStack™ 板对板连接器则采用了一种不一样的方法:它通过内部的弹簧机构,使得连接器在X、Y和Z轴方向上具有±0.50mm的浮动范围,这种特殊的设计能够将由外部振动或者结构公差和形变导致的机械应力“化解”掉,确保在较大的浮动范围内都能够实现可靠的连接。
可以想见,这种“软浮动”的特性也会给连接器的装配操作带来便利,方便在未对准或盲插时的配接操作,显著提升连接器的易用性。
图3:FSB系列SlimStack板对板连接器能够在X、Y和Z轴方向上提供较大的浮动范围,确保可靠连接,提高易用性(图源:Molex)
FSB系列SlimStack板对板连接器支持高达6Gbps的高速传输速率,外形也非常紧凑(间距0.40mm,高度5.00mm,宽度3.80mm),可承受高达125°C的工作温度,在汽车、工业和消费类领域对于可靠性和易用性比较敏感的应用中,显然是很理想的解决方案。
SlimStack™
混合电源SMT连接器
上面介绍的几款,在小型化、可靠性和易用性方面做得都非常出色,而下面这款产品,除了具有上述这些特点,还增加了一个“多功能”的标签——这就是SlimStack™ 混合电源SMT连接器。它通过一个精巧的混合式接口设计,将高可靠性的电源与信号触点组合到一个连接器中,进一步节省了系统设计空间,在手机、平板电脑、便携式媒体设备等移动设备的电池和其他电源应用中优势明显。
图4:SlimStack混合电源连接器的双触点设计确保了连接的可靠性(图源:Molex)
具体来讲:SlimStack混合电源连接器的优势包括:
● 混合式接口设计,将信号线集成到电源连接器内,有利于小型化设计。
● 外形紧凑,可大幅节省空间。
● 支持最高10A的电流,可满足移动应用不断发展的电源需求。
● 低接触电阻(最高10mΩ),提供良好的电气连接特性。
● 电源与信号触点均采用双触点设计,确保接触可靠性,可承受冲击和振动。
● 外壳壁末端有宽引导区,提供插配对齐功能,方便操作人员组装,同时避免外壳损坏。
● 外壳各角落有金属护盖(10A版本),避免插配失准时造成外壳损坏。
● 插配时可听到咔哒声,有助于操作人员确保插接成功。
图5:SlimStack™ 混合电源连接器宽引导区设计,提供插配对齐功能,使用更为便利(图源:Molex)
总的来讲,SlimStack混合电源SMT板对板连接器采用超紧凑的“电源+信号”混合接口设计,具有出色的电气性能,在产品的可靠性和易用性上也都有巧妙地优化,集上述这些特性于一身,肯定会让开发者“爱不释手”。
本文小结
什么样的连接器,工程师才“爱用”?看过上面几款产品的介绍,想必大家已经心中有数了。除了更高的性能、高强的功能、更具竞争力的价格,连接器产品在外形、可靠性、易用性、功能集成等方面的优势,同样是打动工程师的很关键的因素,这样的连接器不仅“能用”,而且“好用”,工程师自然会更“爱用”。
掌握了其中的玄机,你在今后的连接器选型中也一定不会看走眼能够快速选定最满意的那颗料。