設(shè)計(jì)電路時(shí)對(duì)連接器的考慮

原因很簡(jiǎn)單：產(chǎn)品都在變小?，F(xiàn)在智能手機(jī)、平板電腦、血糖檢測(cè)器等無(wú)數(shù)電子設(shè)備對(duì)尺寸的要求越來(lái)越嚴(yán)格，內(nèi)部越來(lái)越緊密，于是留給連接器的空間就不多了。這種趨勢(shì)也出現(xiàn)在國(guó)防和航空航天領(lǐng)域，比如在衛(wèi)星、制導(dǎo)導(dǎo)彈和航空電子系統(tǒng)中，其中的緊湊性要求只有“微縮型”的連接器才能滿(mǎn)足。

對(duì)更小型的連接器的需求在不斷上升，設(shè)計(jì)工程師也就面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。他們?cè)僖膊荒軐⑦B接器的設(shè)計(jì)放到項(xiàng)目的最后階段來(lái)完成。微型連接器需要深謀遠(yuǎn)慮。它要求設(shè)計(jì)者預(yù)先考慮封裝、耐久性、電流負(fù)載能力和可更換性等各種各樣的因素。

設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)考慮更換的便易性，尤其是封閉式的外殼中。Molex VITA 67就是一種易于更換的微型連接器。

下面是來(lái)自于微連接器供應(yīng)商的一些設(shè)計(jì)建議。這些建議不僅來(lái)自于連接器設(shè)計(jì)的專(zhuān)家，而且也是設(shè)計(jì)師慘痛的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，所以值得設(shè)計(jì)師的參考。

1、在設(shè)計(jì)早期考慮連接器

“工程師往往都太專(zhuān)注于設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)，而把連接器放到設(shè)計(jì)的最后階段再考慮。”TE Connectivity產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程部主管Mitch Storry說(shuō)，“他們認(rèn)為連接器很簡(jiǎn)單，所以他們可以把相關(guān)的設(shè)計(jì)放到最后階段。然后他們被自己的設(shè)計(jì)卡住了?！?

Storry已經(jīng)看到太多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的最后階段才匆匆設(shè)計(jì)連接器的故事了。他告訴我們，在很多情況下，設(shè)計(jì)師最后不得不選擇非標(biāo)準(zhǔn)的連接器完成設(shè)計(jì)，這不僅拉高了成本，還延遲了交貨時(shí)間。

為了避免這樣的問(wèn)題出現(xiàn)，相關(guān)專(zhuān)家建議在設(shè)計(jì)的早期就應(yīng)該考慮你將使用的連接器，然后為它們預(yù)留設(shè)計(jì)空間，設(shè)計(jì)也圍繞其展開(kāi)。

“沒(méi)人原因聽(tīng)你說(shuō)‘首先，決定你需要的連接器’，”TE Connectivity產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師Stephen T. Morley說(shuō)，“但如果他們真的這樣做，實(shí)際上能節(jié)省他們很多時(shí)間，也少了很多麻煩?！?

2.了解清楚空間的限制

盡管微型的板到板連接器的厚度通常小于1毫米，但它們也通常應(yīng)用在包裝緊密的應(yīng)用中。為了解決潛在的包裝上的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者需要考慮PCB板上的線(xiàn)路走線(xiàn)、以及連接到連接器上的附加線(xiàn)材。“因?yàn)殚g距變小，你必須讓走線(xiàn)和線(xiàn)材更窄?！?

另外，請(qǐng)記住一些連接器(如：柔性電纜連接器)提供了向前和向后翻轉(zhuǎn)的選項(xiàng)。當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，你需要考慮這些翻轉(zhuǎn)方法。比如說(shuō)向后翻轉(zhuǎn)的連接器如果正背面有另一個(gè)組件，那么就可能很不容易訪(fǎng)問(wèn)。

最后，設(shè)計(jì)師還需要注意表面貼裝設(shè)備有時(shí)無(wú)法處理更小的組件。找某些情況下，他們需要新的真空噴嘴來(lái)解決這些問(wèn)題。

3.搞清楚電流負(fù)載能力

隨著連接器尺寸的下降，連接器的電流負(fù)載能力也隨之下降。一般而言，微型連接器能處理200mA到500mA之間的電流，差不多是更大一點(diǎn)的板對(duì)板連接器額定電流的一半。為了補(bǔ)償較低的載流能力所帶來(lái)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者可能需要增加端子的數(shù)量。

4.考慮小/微型連接的穩(wěn)定性

“我需要建議這一點(diǎn)，不僅是在設(shè)計(jì)階段，而且在組裝過(guò)程中，都要保證他們不受損害。”TE Connectivity的Morley說(shuō)。

Morley是RF應(yīng)用中的一位微連接器設(shè)計(jì)專(zhuān)家，回憶說(shuō)在他設(shè)計(jì)的軍事、空間應(yīng)用中，有一半的連接器都在測(cè)試階段被毀壞了。

如果不首先將這個(gè)問(wèn)題放在心上，可能會(huì)推高成本，他說(shuō)。損壞的連接器需要重新配置、整修和標(biāo)記。甚至還可能需要更為昂貴的，現(xiàn)場(chǎng)可更換的連接器取代，而且這樣的變化可能會(huì)讓設(shè)計(jì)時(shí)間再延長(zhǎng)一到兩周。

Morley說(shuō)：“應(yīng)當(dāng)注意的是永遠(yuǎn)要優(yōu)先考慮已有連接器，如果這些連接器不兼容你的設(shè)計(jì)，再考慮自己設(shè)計(jì)，這樣能為你節(jié)省大量的時(shí)間。”

5.考慮易更換性

如果產(chǎn)品的外表是封閉的，那么你需要能從外面更換的連接器。否則，你就需要做一些焊接的工作了。

Morley說(shuō)：“你做得越多，你對(duì)焊接等技能就越熟練，但是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)也就越高?！?

6.了解連接器的功能要求

供應(yīng)商需要客戶(hù)充分表達(dá)自己的需求，不然他們可能會(huì)誤解客戶(hù)的需求。這在需要制造自定義的連接器的時(shí)候顯得尤其重要。

“準(zhǔn)確地闡明連接器的需求是至關(guān)重要的，”Storry說(shuō)，“如果表述不清或有遺漏，我們就可能忽略設(shè)計(jì)的關(guān)鍵需求?！?

7.考慮機(jī)械應(yīng)力

溫度、沖擊和振動(dòng)都會(huì)在接口和電路間產(chǎn)生應(yīng)力。專(zhuān)家建議你應(yīng)該選擇能避免這些力影響的連接器。

“我在一些PCB板上看到了裂成碎片的焊點(diǎn)，”Morley說(shuō)，“當(dāng)連接器牢固地連接到板子或者外結(jié)構(gòu)上時(shí)，它必須要能承受沖擊和振動(dòng)帶來(lái)的力，否則就可能出現(xiàn)裂縫?！?

Morley建議工程師使用互連系統(tǒng)來(lái)盡可能減少安裝結(jié)構(gòu)和連接點(diǎn)之間的積聚應(yīng)力。“有許多供應(yīng)商都提供這樣的系統(tǒng)。”他說(shuō)，“設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)密切注意這一點(diǎn)。”