硬件設計如何選擇連接器

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硬件設計如何選擇連接器

電子產(chǎn)品的設計越來越趨向于模塊化，不同功能模塊經(jīng)過有機結合可快速打造出優(yōu)質、性能各異的產(chǎn)品，而其中模塊的連接就顯得尤為重要，下面是一位資深硬件工程師分享的一些關于連接器選擇的經(jīng)驗。

連接器就像程序的函數(shù)接口，設計合理了，將來產(chǎn)品維護、升級、移植都會事半功倍，使產(chǎn)品保持持久的生命力；設計不合理，造成將來維護、升級時困難重重，牽一發(fā)而動全身，終使產(chǎn)品失去競爭力，連接器的重要性不言而喻。

連接器，也就是工程師俗稱的接插件，用于把兩個電路板或電子設備連接起來，實現(xiàn)電源或信號的傳輸。通過連接器，可以使電路模塊化，簡化電子產(chǎn)品的裝配過程，使產(chǎn)品便于維護、升級。

連接器種類非常多，常見的種類有通信接口端子、接線端子、線對板連接器、板對板連接器等。每個種類又可細分為若干類，如：
板對板連接器包括排針排母、PC104、板對板連接器等；
線對板連接器包括FPC連接器、IDC插座、簡易牛角座等。
對于模塊化的電路，連接器的選型有著舉足輕重的作用，那么在選擇連接器的時候我們應該從哪些角度去考慮適合硬件使用的連接器呢？
1.引腳、間距

引腳數(shù)、引腳間距是連接器選型的基本依據(jù)。選擇多少引腳數(shù)的連接器取決于需要連接的信號數(shù)量。對于一些貼片式連接器，如下圖的貼片排針，引腳數(shù)不宜過多。因為在貼片機焊接過程中，由于高溫作用，連接器塑料會受熱變形，中部隆起，造成引腳虛焊。我們的P800Flash編程器在研發(fā)早期曾用這種排針、排母做板間連接，結果樣機排針的引腳大面積虛焊。換成2個引腳數(shù)減半的排針后，再沒出現(xiàn)過虛焊。

如今電子設備向小型化、精密化發(fā)展，連接器的引腳間距也從2.54mm到1.27mm再到0.5mm。引腳間距越小，對生產(chǎn)工藝要求就越高。引腳間距應視公司生產(chǎn)工藝水平而定，盲目追求小間距，會造成生產(chǎn)和維修的困難。
2.電氣性能
連接器的電氣性能主要包括：極限電流、接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度等。連接大功率電源時，需留意連接器的極限電流；傳輸高頻信號如LVDS、PCIe等信號時，需留意接觸電阻。連接器應具有低且恒定的接觸電阻，一般是幾十mΩ至數(shù)百mΩ。
3.環(huán)境性能
連接器環(huán)境性能主要包括：耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動、沖擊等。根據(jù)具體的應用環(huán)境選擇。如應用環(huán)境較為潮濕時，對于連接器的耐濕、耐鹽霧要求就高，避免連接器的金屬觸點被銹蝕。在工控領域，對連接器抗振動沖擊性能要求就高，以免連接器在振動過程中脫落。
4.機械性能
連接器機械性能包括拔插力、機械防呆等。機械防呆對連接器非常重要，一旦插反，很可能對電路造成不可逆的損傷！

拔插力分為插入力和分離力。相關標準中有規(guī)定大插入力和小分離力，從使用角度看，插入力要小，分離力要大。分離力過小會降低接觸的可靠性，然而對于經(jīng)常需要插拔的連接器，分離力過大會增加拔出難度，降低機械壽命。

以我們的P800Flash編程器為例，在前期研發(fā)過程中曾選用下圖所示的牛角連接器作為編程器和適配板間的連接器。這種連接器接觸緊密，成本低。缺點是機械防呆不明顯，分離力過大。在更換編程器適配板過程中，需借助工具如鑷子才可將這對連接器分離開，影響用戶體驗。