關(guān)于連接器的選擇與安裝常見(jiàn)問(wèn)題匯總

連接器是幾乎任何電子項(xiàng)目中的常見(jiàn)零件。了解可用的連接器和需要記住的規(guī)格注意事項(xiàng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中顯得非常重要。您不希望在項(xiàng)目接近尾聲時(shí)發(fā)現(xiàn)需要增加內(nèi)容并調(diào)整項(xiàng)目以適應(yīng)此改動(dòng)，這樣會(huì)導(dǎo)致時(shí)間和費(fèi)用成本增加。

如果為項(xiàng)目選擇連接器，您需要在指定連接器要求時(shí)考慮一些注意事項(xiàng)。一些常見(jiàn)問(wèn)題包括：

• 連接器需要多少觸頭？

• 您希望或者需要各連接器如何安裝？

• 安裝方式為何以及安裝需要什么？

• 您需要或者希望您的應(yīng)用采用什么端接方法？

• 采用的連接器是否需要侵入防護(hù)？

• 您預(yù)計(jì)連接要承受多大電壓和電流？

觸頭數(shù)

許多情況下，連接器需要的觸頭數(shù)已知。但是，有時(shí)候整體應(yīng)用的其他需要和各連接器的可用性會(huì)最終影響所選連接器的規(guī)格。

此外，還需要進(jìn)一步考慮連接器需處理的電源，因?yàn)檫@將對(duì)所選的連接器造成影響。隨著連接器的功率容量不斷提高，您會(huì)發(fā)現(xiàn)任何封裝/外殼尺寸的觸頭總數(shù)將下降。這是由于更大的線規(guī)和/或更高的電壓需要更多空間。一些制造商嘗試通過(guò)在觸頭之間增加更多隔離以及加大電弧從一個(gè)觸頭到另一個(gè)觸頭的總“距離”，來(lái)提高額定電壓。此外，有些連接器帶有內(nèi)置在其余觸頭中的接地觸頭。這些觸頭比連接器中的其他觸頭更長(zhǎng)，用于降低/消除兩個(gè)嚙合/非嚙合連接器之間的電弧。

此外，選擇連接器的過(guò)程中需牢記并考慮以下要點(diǎn)：

• 您需要或愿意使用多少連接器和觸頭用于將電源輸入/輸出外殼？

• 連接器的一般觸頭組合類(lèi)型

  • 僅電源觸頭

  • 僅信號(hào)觸頭

  • 電源和信號(hào)觸頭

  • 信號(hào) + 接地觸頭

• 對(duì)于僅可使用一個(gè)連接器的項(xiàng)目，可能需要使用稍大的連接器，以納入所有觸頭。

• 如果信號(hào)和功率觸頭是分開(kāi)的，所需安裝空間會(huì)增加。但是，這可能是應(yīng)用的常規(guī)布局要求，或者應(yīng)用的功能使得兩個(gè)觸頭要分開(kāi)。

安裝類(lèi)型

項(xiàng)目還需要考慮您想要如何安裝各連接器。以下例舉幾種安裝類(lèi)型并提供示例鏈接。

• PCB 引腳通孔 - 其中連接器的端接引腳用于通過(guò)電路板上的孔將連接器安裝/固定到電路板。

  • 圓形連接器

  • D-Sub 連接器

  • 矩形連接器 – 針座、公插針

  • 矩形連接器 – 針座、母插口

• PCB 表面貼裝 - 其中連接器的端接引腳用于將連接器安裝/固定到電路板，引腳置于電路板表面的接觸焊點(diǎn)上。

  • 圓形連接器

  • D-Sub 連接器

  • 矩形連接器 – 針座、公插針

  • 矩形連接器 – 針座、母插口

• 面板安裝 - 其中表面或面板上有預(yù)留孔，連接器穿過(guò)孔或抵著孔放置。由于連接器安裝在面板后的電路板上，固定方式可以采用螺紋和螺母或者直接固定到位。

  • 矩形連接器 – 自由懸掛，面板安裝

  • 圓形連接器

  • 圓形連接器 – 外殼

• 自由懸掛/電纜安裝 - 連接器貼裝/安裝到其端接的電纜。

  • 圓形連接器

  • 圓形連接器 – 外殼

  • 矩形連接器 – 外殼

• 電路板/卡邊緣/預(yù)留孔安裝 - 對(duì)于卡邊緣，端接靠近電路板邊緣，許多情況下會(huì)對(duì)連接器進(jìn)行修改，以便在邊緣使用。對(duì)于板上預(yù)留孔，由于靠近電路板邊緣，情況與之類(lèi)似。但是，電路板的一部分已預(yù)留孔，以便連接器具有扁平外形。這兩類(lèi)安裝方式都是為了實(shí)現(xiàn)更扁平化的電路板總體外形。此外，在電路板上缺少可用空間，或者出于其他設(shè)計(jì)需求時(shí)，也可以采用這兩類(lèi)連接。

  • USB、DVI、HDMI 連接器

  • 同軸連接器 (RF)

• 通板安裝 - 類(lèi)似于預(yù)留孔安裝，但不同之處在于此類(lèi)連接器并不常見(jiàn)于靠近電路板邊緣的位置。由于是通過(guò)電路板上的預(yù)留孔安裝，它們也與面板安裝連接器類(lèi)似。有的端接電路板中的通孔，并焊接在連接器嚙合的相同側(cè)，另一些則表面安裝到其所安裝的電路板側(cè)（連接器嚙合側(cè)對(duì)側(cè)）。這種連接器類(lèi)型示例如下：

  • 端子 – 線對(duì)板連接器

  • 固態(tài)照明連接器

  • 矩形連接器 – 板載，直接線對(duì)板

安裝方法

術(shù)語(yǔ)“安裝”和“端接”?；Q使用，但需要牢記并非始終可以互換，兩者之間有所區(qū)別。安裝指整個(gè)項(xiàng)目和連接器如何作為整體進(jìn)行連接/固定/附著。端接指如何進(jìn)行電氣連接。通孔安裝和表面貼裝在多數(shù)情況下指可以特定方式安裝和端接的連接器（詳見(jiàn)下述“端接方法”）。以下為安裝、嚙合和端接組合的可能示例：

• 連接器 1

  • 采用面板安裝

  • 使用直角表面貼裝觸頭端接到電路板

• 嚙合連接器 1 的連接器 2 為

  • 自由懸掛連接器

  • 采用螺紋端接

端接方法

各端或各連接需要什么端接方法？如果沒(méi)有預(yù)先說(shuō)明的特定類(lèi)型要求，則端接方式可以視個(gè)人喜好而定。但是，有的應(yīng)用可能需要特定類(lèi)型的端接。

• 焊接端接 - 對(duì)連接器而言，這種端接方法在眾多應(yīng)用中均適用。但是，如果是高溫區(qū)域的應(yīng)用，可能需要考慮更多機(jī)械端接方式。焊接可用于電線端接和電路板端接連接。因此，這種類(lèi)型的端接包括多種連接器焊接方式。通孔焊接和如上所述的表面貼裝，描述的是一種安裝和端接類(lèi)型。

圖 1：典型連接器焊接端接。

• 通孔焊接 - 在連接器端接側(cè)留有引腳，用于穿過(guò)電路板上的預(yù)穿孔，并且通常在通孔連接器接入側(cè)的電路板對(duì)側(cè)鋪有銅焊盤(pán)。放置到位后將焊接固定。

圖 2：這種板對(duì)板/板對(duì)電纜連接器采用通孔焊接方式連接到 PCB。

• 表面貼裝端接 - 連接器引腳和貼裝焊盤(pán)位于 PCB 相同側(cè)。連接器可手動(dòng)放置并焊接到位，或者采用回流焊和波峰焊焊接到位。注意，某些電路板/卡邊緣連接器也采用表面貼裝類(lèi)型。

圖 3：這種板對(duì)板/板對(duì)電纜連接器采用表面貼裝焊接到 PCB。

• 壓接 - 這種類(lèi)型的端接非常穩(wěn)健可靠，可用于端接電線。但是，這取決于壓接的質(zhì)量和在觸頭外殼中的正確安裝。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的壓接和整體連接，需要確保針對(duì)外殼使用正確的觸頭以及正確的壓接工具。對(duì)于這些觸頭，工具選擇是一個(gè)重要的步驟。如果最終質(zhì)量不是重點(diǎn)考慮事項(xiàng)，則可采用已有其他工具或更低成本的器件。但是，如果要考慮最終質(zhì)量，則需要使用制造商建議的工具、相關(guān)的電線制備步驟，以及制造商針對(duì)壓接后檢查提供的任何壓接質(zhì)量數(shù)據(jù)（注意：并非需要全部檢查，只要取樣驗(yàn)證即可）。如果未采用工具和正確的步驟，并且連接出錯(cuò)，大部分此類(lèi)連接器的制造商都不會(huì)提供支持或擔(dān)保。

圖 4：壓接到剝皮電線導(dǎo)線的觸頭示例。

• 壓入式/插入式 -

  • 這種類(lèi)型可以為永久端接或可松開(kāi)的端接，同樣具備相當(dāng)好的可靠性和穩(wěn)健性。但是，如果用于高振動(dòng)環(huán)境，建議檢查連接器的防振強(qiáng)度。

  • 此類(lèi)端接通常只需要將電線去皮，然后將其壓入連接器，或者啟動(dòng)鎖定桿至未鎖定狀態(tài)，插入電線，將鎖定桿移動(dòng)到鎖定狀態(tài)。

  • 對(duì)于可以松開(kāi)電線的類(lèi)型，可在連接器中內(nèi)置某種機(jī)構(gòu)，或者需要諸如平口螺絲刀之類(lèi)的工具壓入到外殼的槽中。

圖 5：這種板安裝連接器端接有剝皮電線，電線被壓入到下方開(kāi)口中。這種情況下，可在需要時(shí)使用工具松開(kāi)電線。

圖 6：這種自由懸掛連接器可通過(guò)將電線壓入/插入到其中一端來(lái)端接剝皮電線。對(duì)于這種特定類(lèi)型的連接器，可通過(guò)扭動(dòng)和拉動(dòng)操作松開(kāi)電線。

• 螺紋端子 - 這類(lèi)端接用于各種連接器類(lèi)型，并且能以不同方式使用。以下為不同類(lèi)型的螺紋端接端子示例：

  • 281-2879-ND|609-4193-ND|732-2759-ND|281-3218-ND|609-3832-ND|WM7477-ND|732-10091-ND|ED2947-ND|1776293-3-ND|WM5751-ND|WM5761-ND

圖 7：這些是使用螺紋端接電線的連接器示例。

• 繞接

  • 示例包括CWN-370-50-0000。這種類(lèi)型的連接器可用于繞接應(yīng)用。

  • CWN-370-50-0000 設(shè)計(jì)為首先安裝到 PCB，焊接到位后再進(jìn)行繞接。

  • 這些連接器不一定用于將大規(guī)模投產(chǎn)的產(chǎn)品中。它們用于高頻終端產(chǎn)品和低生產(chǎn)量的產(chǎn)品原型。

  • 以下鏈接顯示關(guān)于繞接實(shí)踐的信息。

圖 8：這些是使用繞接方法端接電線的連接器示例。

• 壓合 - 可以是無(wú)焊接端接類(lèi)型。因此，這種方法能幫助降低項(xiàng)目的整體成本。注意，壓合端接通常設(shè)計(jì)為不與焊接同時(shí)使用。但是，如果出于某些原因您需要焊接此類(lèi)連接器，必須知悉這樣做會(huì)對(duì)零件造成影響，并且制造商可能不會(huì)為出現(xiàn)的問(wèn)題提供任何支持。建議在焊接這些連接器之前謹(jǐn)慎考慮并進(jìn)行測(cè)試。此外，這種端接類(lèi)型會(huì)配備可用工具，確保連接器平穩(wěn)插入且完全放置到位。建議使用制造商列明的工具。如果制造商未列明工具，則可能需要直接聯(lián)系制造商，他們可能需要與您討論應(yīng)用需求。Digi-Key 的壓合技術(shù)簡(jiǎn)介是針對(duì)這種技術(shù)類(lèi)型的極佳參考資料。

圖 9：這些是可端接到所安裝電路板上預(yù)留孔的連接器示例，包括通孔和壓合類(lèi)型。

環(huán)境考慮因素

如果是比較普通的應(yīng)用環(huán)境，預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)任何極值，則幾乎任何連接器都適用于指定的具體需求。但針對(duì)嚴(yán)苛應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí) - 例如所用連接器可能遇到振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)沖擊、屏蔽、環(huán)境侵入、油、溶劑、或任何種類(lèi)的化學(xué)品和腐蝕 - 則需要在選擇過(guò)程中牢記這些特性。

• 振動(dòng)和動(dòng)力沖擊

  • 對(duì)于外殼內(nèi)部的連接，可以選擇具備安裝凸臺(tái)和其他更大焊盤(pán)/引腳等額外特性的連接器。Omron的XH5 產(chǎn)品簡(jiǎn)介提供了一些正好包括這兩種特性的選擇。從第 3 頁(yè)開(kāi)始，文件提供連接器圖示以及各連接器可使用的安裝模式，以充分利用安裝特性。

  • 對(duì)于需要進(jìn)出外殼的連接，任何特定類(lèi)型的連接器都有相當(dāng)多的選擇。

  • 應(yīng)查閱當(dāng)前考慮的連接器規(guī)格，以了解其是否經(jīng)過(guò)相關(guān)測(cè)試并適合該項(xiàng)目預(yù)計(jì)可能遇到的沖擊和振動(dòng)水平。

• 屏蔽

  • 當(dāng)環(huán)境磁噪聲是重點(diǎn)考慮事項(xiàng)或者會(huì)定期造成問(wèn)題時(shí)，連接器應(yīng)具備屏蔽功能。

  • 對(duì)于采用屏蔽功能的連接器，可能需要考慮是否僅特定零件需要屏蔽，或者（對(duì)于電纜的情況）是否需要對(duì)整條路徑統(tǒng)一進(jìn)行屏蔽。以以太網(wǎng)電纜為例。如果環(huán)境條件良好，則可使用一些基本的以太網(wǎng)線纜和 8 位模塊化連接器。但是，隨著環(huán)境磁噪聲增加，則需要考慮/使用具有屏蔽功能的模塊化連接器和以太網(wǎng)電纜。

  • Wurth Electronik的有效 EMI 屏蔽概念應(yīng)用說(shuō)明是參閱屏蔽問(wèn)題相關(guān)信息的良好參考。

• 對(duì)于油、溶劑或任何類(lèi)型的化學(xué)品和腐蝕，可能無(wú)法找到既符合其他規(guī)格又具備適應(yīng)此類(lèi)環(huán)境的額定值選擇。某些情況下，如果額定值達(dá)不到要求，可能需要與制造商就獲得能用于此類(lèi)環(huán)境的連接器變體而進(jìn)行溝通。

  • 以下是一些關(guān)于此類(lèi)環(huán)境危害的信息：

    • 嚴(yán)苛環(huán)境連接器選材指南，Amphenol

    • 電化學(xué)（電解）腐蝕，Samtec

• 連接器是否需要侵入防護(hù)

  • 侵入防護(hù)級(jí)別表示連接器可防止固體/灰塵和潮氣/水進(jìn)入其受保護(hù)區(qū)域的程度。如果這是一個(gè)重點(diǎn)考慮事項(xiàng)，應(yīng)在選擇連接器的過(guò)程中進(jìn)行考慮，這樣可排除不符合侵入防護(hù)要求的所有其他選項(xiàng)。

  • 侵入防護(hù)等級(jí)格式 IPX1X2YZ

    • IP = 侵入防護(hù)

    • X1

      • 0 - 無(wú)特殊防護(hù)

      • 1 - 針對(duì) 50 mm 以上的固體提供防護(hù)，如人手意外接觸

      • 2 - 針對(duì) 12 mm 以上的固體提供防護(hù)，如手指

      • 3 - 針對(duì) 2.5 mm 以上的固體提供防護(hù)（工具和電線）

      • 4 - 針對(duì) 1 mm 以上的固體提供防護(hù)（工具、電線和細(xì)電線）

      • 5 - 針對(duì)灰塵提供有限侵入防護(hù)（無(wú)有害沉積）

      • 6 - 完全防塵

    • X2

      • 0 - 無(wú)防護(hù)

      • 1 - 針對(duì)垂直下落水滴的防護(hù)，如冷凝水

      • 2 - 針對(duì)偏離垂直方向最多 15° 的直接噴灑水防護(hù)

      • 3 - 針對(duì)偏離垂直方向最多 60° 的直接噴灑水防護(hù)

      • 4 - 針對(duì)各方向的噴灑水防護(hù) - 允許有限侵入

      • 5 - 針對(duì)各方向的低壓噴射水柱防護(hù) - 有限侵入

      • 6 - 臨時(shí)淹水防護(hù)，如用于船甲板 - 允許有限侵入

      • 7 - 針對(duì) 15 cm 到 1 m 的浸泡作用防護(hù)

      • 8 - 長(zhǎng)期加壓浸泡防護(hù)

    • Y 和 Z

      • 不常用

      • 可用于表示多種規(guī)格。以下信息有助于定義 Y 和 Z

    • 這是我從Switchcraft的工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)獲得的資料 -“IP 編碼在 IEC 60529 中定義。下面提供的快照包含了基本信息?！保▓D 10）

圖 10：IEC 60529 中定義的 IP 代碼。（圖片來(lái)源：Switchcraft）

• • 其他規(guī)格可在可選數(shù)字上進(jìn)行擴(kuò)展。DIN 40 050 針對(duì)公路車(chē)輛的電氣設(shè)備加入“K”選項(xiàng)。例如，IP69K 表示針對(duì)高壓/蒸汽噴射清潔 (9K) 防護(hù)的防塵 (6) 外殼。

  • 關(guān)于詳細(xì)規(guī)格信息，請(qǐng)參考以下鏈接：

    • Omron 的侵入防護(hù) (IP) 級(jí)別

    • Wikipedia 的IP 代碼

    • Engineering Toolbox 的IP – 侵入防護(hù)級(jí)別

額定電流和電壓

• 需要多大額定電流？

  • 選擇連接器時(shí)，應(yīng)該要選能處理最大預(yù)期電流的連接器。

  • 建議盡可能選擇能處理高于預(yù)期電流的連接器，為任何非預(yù)期過(guò)電流提供余量。

  • 有的連接器未在說(shuō)明文檔中列明電流。對(duì)于這種情況：

    • 如果是板安裝連接器，嘗試找到電纜安裝的嚙合處。連接器的線規(guī)可用于查找額定電流。

    • 請(qǐng)參考本鏈接，查看 AWG 額定電流轉(zhuǎn)換。