電源連接器的設計要求

 

為了提升功率傳輸能力，電源連接器就需要提升其單一觸點的電流承載能力（即額定電流）。以(yi)往(wang)在(zai)電(dian)源(yuan)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，受(shou)製(zhi)於(yu)端(duan)子(zi)額(e)定(ding)載(zai)流(liu)能(neng)力(li)，為(wei)了(le)達(da)到(dao)傳(chuan)輸(shu)大(da)電(dian)流(liu)的(de)目(mu)的(de)，開(kai)發(fa)者(zhe)隻(zhi)能(neng)采(cai)用(yong)多(duo)端(duan)子(zi)分(fen)流(liu)的(de)方(fang)式(shi)，但(dan)是(shi)這(zhe)無(wu)疑(yi)會(hui)增(zeng)大(da)整(zheng)個(ge)電(dian)源(yuan)互(hu)連(lian)係(xi)統(tong)的(de)尺(chi)寸(cun)。這(zhe)在(zai)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)功(gong)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)
，而(er)外(wai)形(xing)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)的(de)趨(qu)勢(shi)下(xia)，顯(xian)然(ran)難(nan)於(yu)滿(man)足(zu)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。

 

而且很多大功率的應用
，比如電動汽車電池監控/管理、電源控製係統、機器人驅動器
、伺服控製、無人機、航天衛星等，其工作環境十分複雜和惡劣，往往對連接器的可靠性也有更高的要求，這就使得此類電源連接器在設計上不能隨便。

 

簡單歸納一下

，我們不難看出今天人們對於高功率、高可靠性連接器的一般要求包括：

 

●    在電氣性能方麵，需要能夠承載更大的電流，具有更高的耐壓
，以支持更高的功率傳輸
；

●    在機械特性方麵，需要更加耐用，滿足長期使用和反複插拔的使用要求
；

●    在使用環境方麵，需要有能力耐受高衝擊
、高振動以及高溫環境的的考驗，能夠在惡劣的環境中使用；

●    在易用性方麵，需要有必要的安全防護、防止錯配等機製，且安裝和配接過程簡單
，易於操作；

●    在外形上，需要管理好自己的“身材”

，在高功率和小型化上找到最佳的平衡點。

 

如果能夠同時滿足上述所有這些要求
，那麼這樣的電源連接器確實就可以稱之為“理想之選”了。

 

Harwin的高功率高可靠性方案

 

盡管找到這樣的高功率
、高可靠性的電源連接器不容易，不過我們還真發現了一款——那就是Harwin公司推出的Kona係列電源連接器。該係列線對板連接器具有8.5mm的引腳間距，單觸點可提供高達60A的額定電流，工作溫度範圍為-65℃〜+150℃。

 

一個完整的Kona互連係統組件包括一個具備板安裝固定件的垂直穿板（through-board）式公頭連接器，以及一個支持8AWG規格電纜的母頭電纜連接器。

 

圖1：Kona係列電源連接器組件

（圖源：Harwin）

 

Harwin公司之前也推出過Datamate係列高功率連接器
，之所以會考慮在新的產品係列中將觸點的額定電流提升到60Azheyangyigegaowei，zhuyaoshitamenkandaolemingquedeshichangxuqiu，yincizaiyuanyouchanpindejichushangjinxingleduofangmiandechuangxinheyouhua，zuizhongdachenglezheyangdeshejimubiao。

 

Kona連接器特性詳解

 

從外形結構上看
，Kona係列連接器的觸點為單排布局
，有2、3和4個觸點版本可選。與以前的高功率連接器相比，觸點的間距增加到了8.5mm
，這樣帶來的一個顯著的好處就是為電氣性能的提升提供了空間——Kona係列連接器各個觸點都可以同時承載最高60A的電流；而額定電壓也可達到3000VAC（一分鍾）；在海平麵高度的工作電壓高達1500V（DC或AC峰值）。

 

雖然與以前4mm間距的電源連接器相比，8.5mm的de間jian距ju似si乎hu會hui讓rang連lian接jie器qi的de外wai形xing更geng大da
，但dan由you於yu額e定ding電dian流liu性xing能neng的de大da幅fu提ti升sheng
，在zai實shi際ji應ying用yong中zhong隻zhi需xu更geng少shao的de觸chu點dian即ji可ke傳chuan輸shu更geng大da的de電dian流liu，因yin而er整zheng個ge電dian源yuan互hu連lian係xi統tong的de功gong率lv密mi度du反fan而er是shi增zeng加jia了le
，達da到dao了le每mei厘li米mi48A
，也使得係統空間更為緊湊。

 

圖2：Kona連接器8.5mm的間距

為提升電氣性能提供了空間（圖源：Harwin）

 

支持更高的載流能力
，結構設計的優化不是唯一的要素。Kona係列連接器在觸點的設計上也有創新之舉。與傳統的線對板電源連接器不同，Kona公頭連接器的鈹青銅觸點采用了獨特的6指設計，這樣在配接時，公頭的觸點就可以在360°degegefangxiangshangtigongzhengxiangdefaxiangdanli

，shigongtouyumutoudechudianlaolaojiechu。erqielianjieqigongtouhemutoudechudiandouyoudujinceng，zheyangyilai，bujinquebaolezuijiadedianqichuanshuxingneng（最大接觸電阻僅2mΩ），也讓連接的可靠性更有保障，使得Kona連接器的配接次數（壽命）達到250次。

 

圖3：Kona公頭連接器的觸點采用

獨特的6指設計（圖源：Harwin）

 

Kona連lian接jie器qi在zai結jie構gou設she計ji上shang還hai有you一yi個ge特te點dian就jiu是shi，連lian接jie器qi的de每mei個ge觸chu點dian都dou有you單dan獨du的de保bao護hu罩zhao
，讓rang觸chu點dian之zhi間jian彼bi此ci隔ge離li，這zhe樣yang既ji能neng夠gou防fang止zhi在zai配pei接jie過guo程cheng中zhong意yi外wai觸chu碰peng到dao觸chu點dian，也ye可ke以yi避bi免mian由you於yu錯cuo誤wu操cao作zuo對dui觸chu點dian造zao成cheng損sun壞huai，可ke以yi說shuo是shi一yi舉ju兩liang得de。

 

從圖4中大家還可以看到
，在公頭和母頭連接器保護罩的外輪廓上還采用了極化設計，可以有效防止錯配的發生。

 

圖4：Kona連接器每個觸點都有單獨的保護罩

並采用了極化外形設計（圖源：Harwin）

 

為了提升在耐衝擊和耐振動方麵的機械特性，Kona連lian接jie器qi設she計ji了le強qiang化hua的de鎖suo定ding方fang式shi，可ke通tong過guo安an裝zhuang在zai母mu頭tou連lian接jie器qi組zu件jian上shang的de不bu鏽xiu鋼gang指zhi旋xuan螺luo絲si，將jiang其qi與yu公gong頭tou連lian接jie器qi緊jin密mi地di固gu定ding在zai一yi起qi，且qie安an裝zhuang簡jian捷jie
，無wu需xu采cai用yong任ren何he工gong具ju


，能neng夠gou最zui大da程cheng度du地di提ti高gao用yong戶hu的de便bian利li性xing。在zai公gong頭tou連lian接jie器qi一yi端duan
，由you於yu需xu要yao裝zhuang配pei在zaiPCB上，所以每個觸點都留有4.5mm的電路板穿孔端子，在連接器的兩端還各有一個長5.2mm的固定螺栓，以增強公頭連接器在PCB上的穩固性。

 

由於采用了“先配接後鎖定（mate-before-lock）”機製，可確保觸點在完全配接之後再接合鎖定裝置，從而防止在鎖定過程中造成損壞。上述這些舉措，使得Kona連接器組件可承受12小時20G的振動力，以及6mS高達100G的衝擊力。

 

圖5：Kona連接器提供了更穩固的

機械連接特性（圖源：Harwin）

 

圖6分別展示了Kona連接器公頭（上圖）和母頭（下圖）的機械結構，大家可以一目了然。其中還有一個小細節——在Kona連接器的公母組件的外殼上都設置有觸點指示器，明確標識出“1號”觸點的位置
，可確保連接器組件正確定向，這也算是一個很貼心的設計了。

 

圖6：Kona連接器專門設置了觸點指示器

（圖源：Harwin）

 

本文小結

 

上述所有這些特性，使得Kona連接器成為了一個高功率、高可靠性電源連接器的典範。之所以能夠達成這樣的設計目標
，所有的“秘密”其實都在上述這些“細節”之中。我們不妨將這些被專門設計和優化的“細節”總結列舉出來，大家可以按圖索驥，慢慢品讀。

 

圖7：Kona連接器設計細節和主要產品特性

（圖源：Harwin）

 

表1：Kona連接器產品特性和應用優勢

（圖源：Harwin）

 

如果你也在尋找這樣一款高功率、高可靠性的互連解決方案，那麼Kona連接器一定不會讓你失望。想要進一步認識和了解這款優秀的連接器產品，請移步貿澤電子的網站
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