優質連接器設計(尤其是旨在減輕電磁干擾的連接器)的構成要素是什么?《新電子》與PEI-Genesis公司進行了對話。

很少有組件會像連接器那樣經受極端條件的考驗。從商用飛機、軍用車輛到醫療呼吸機，連接器都需要能夠承受極端的條件變化。

無論是快速的溫度波動和濕度變化，還是持續的振動、沖擊和信號干擾，連接器都必須能夠可靠地運行，以確保用戶能夠完成“工作”。

連接器專家PEI-Genesis公司客戶應用工程師Ammar Lokhandwalla解釋說：“行業標準D38999是一種軍用規格的連接器，最初是在1970年代設計的，現在已采用第三代設計。”

據他介紹，“與同類的其他連接器一樣，它由一些基本組件組成：堅硬的外殼，用于放置引腳或觸點的有孔氯丁橡膠嵌件，有時還會在外殼上加上背板，以提供額外的屏蔽和耐久性。”

在選擇連接器時，工程師需要根據他們的應用考慮各種特性。主要考慮因素之一是電氣端子和外殼的材料選擇。例如，盡管銅提供了更好的導電性和導熱性，但是鋁更便宜并且更易于成型和鍍覆。

Lokhandwalla解釋說：“雖然銅可能是高壓工業應用(散熱和導電性至關重要)常用的材料，但鋁可能會更適用于航空航天和軍事應用(重量和耐腐蝕性更重要)。”

進入保護是另一個需要考慮的因素，適用于工業食品和飲料生產領域的連接器必須密封，從而使得設備和機械能在輪班沖洗時達到防水要求。

“這種保護性可延用到海洋應用，例如石油和天然氣領域的應用，這些設備可能需要長時間完全浸入水中。在這些應用中，可能需要選擇聚碳酸酯連接器，并使用合適的O形圈和索環來提供防潮密封，” Lokhandwalla說道。

盡管鋁是許多建筑、鐵路、工業和軍事應用的連接器材料的首選，但鋁可能仍需要進行電鍍以提高其耐腐蝕性、提供進一步的電磁屏蔽以及滿足迷彩和顏色的需求。

“一些軍事應用使用橄欖褐色，這是一種有毒的鎘涂層，在歷史上是用過的，” Lokhandwalla解釋說。“但近年來，它已被符合RoHS和REACH法規的黑色鋅鎳電鍍所代替。如果設計正確，這種黑色鍍層可以提供與鎘鍍層相同的性能，并且可以承受500個小時以上的鹽霧噴射。”

根據Lokhandwalla的說法，并非所有的連接器觸點都可以端接焊料，“在某些極端條件下，應用的工作溫度可能會超過焊料的熔點，從而導致連接失敗。對于存在風險的應用，工程師可能更愿意指定壓接連接器。”

Lokhandwalla指出，在壓接時，通過將觸點機械擠壓在一起，可以確保它們在任何溫度下均保持接觸，從而將其連接到導線上。壓接與焊接連接方式不同，后者是通過線眼或鉤子將電線送入然后進行焊接，而壓接涉及材料變形，需使用特殊的壓接工具將端子鎖定在一起。

電磁干擾

PEI Genesis產品經理Jakub Kosinski說，電子設備對電磁干擾(EMI)敏感，連接器也不例外。“幾乎在所有應用中，工程師都非常關注EMI，尤其是在信號完整性至關重要的情況下，例如關鍵任務軍事通信、電傳航空電子設備和醫療應用。在這種情況下，EMI可能會導致錯誤傳達命令、控制調整和醫療數據，并可能導致致命的后果。”

根據Kosinski的說法，解決EMI電阻最重要的方面是外殼，包括形狀。“外殼材料是抵抗EMI的第一道防線。導電金屬外殼是非常理想的選擇，因為任何傳入或傳出的電磁波都會在外殼中感應出電流，從而使能量從波中流失。結果，與其他非導電外殼(包括塑料外殼)相比，它們起到了絕緣屏蔽的作用，非導電外殼無法阻擋EMI，并且可以使干擾不受阻礙地通過。”

外殼材料至關重要，即使是最細微的變化也可以帶來很大的不同。傳統的抗電磁干擾外殼已鍍鎘以減少腐蝕。此薄鍍層還可以提高材料對EMI的不透明度。

不幸的是，鎘對腎臟以及骨骼和呼吸系統有毒作用。但Kosinski表示，“最近，越來越多的外殼鍍鋅鎳已經符合有害物質限制(RoHS)的要求——鋅鎳具有類似的EMI屏蔽和耐腐蝕性，但不使用任何鎘，所以不會對健康產生負面影響。”

第二道防線是連接器外殼的形狀。

Kosinski解釋說，“例如，想象一個矩形外殼，它尖銳的邊緣會成為EMI泄漏到連接器和從連接器泄漏出去的弱點，而平坦的表面也會形成即興的波導，EMI被捕獲并干擾自身，從而產生更多的電磁噪聲。”

因此，他認為，“使用外形平滑的鍍鋅鎳合金不銹鋼外殼，可以嚴格限制連接器發出或吸收的EMI能量。Amphenol M85049，Polamco 35系列和Sunbank M85049等后殼經過專門設計，可與電纜編織層實現360°連接，從而為電線本身提供最佳的EMI保護。”

這樣，EMI不會從連接中泄漏出來，但是由布線本身產生或已經存在的EMI怎么辦?

“這可以從兩個角度解決，”Kosinski建議，“首先是使用編織同軸電纜。像導電連接器外殼一樣，同軸電纜具備導電護套，能夠保護信號線免受EMI的侵害。為了獲得最佳保護，同軸電纜護套應接地至連接器的后殼，以允許EMI感應電流逸出。”

Kosinski接著介紹說，“第二種方法是在連接器中增加濾波組件，這些組件經過調整可以通過功率和信號頻率，但可以消除EMI頻率。使用過濾器非常方便，因為可以輕松地將其應用到通常嘈雜的網絡中，而幾乎不需要甚至無需重新設計設備或進行重新設計。”

應盡早設計

“我認為在產品設計過程中才考慮連接器設計，這是制造商犯的最大錯誤之一，為時已晚。這通常會導致需要重新設計，從而會延遲產品的上市時間，” Lokhandwalla指出。

他認為，“重要的是，連接器可能受到物理設計的限制，例如最小線規或觸點數量，因此在此過程中，盡早與連接器供應商進行協商是至關重要的。在PEI-Genesis，我們能夠為客戶提供連接器的3D線模型，客戶可以將其放入設計中以查看其是否合適。”

如果沒有，Lokhandwalla表示，“我們的工程團隊可以幫助改進或重新設計現有設計，或者完全提出符合規格的其他連接器。這包括更改螺紋、卡口和摩擦配件之類的功能，或后殼之類的附件，或防塵蓋之類的簡單特征。”

編輯：hfy