第三讲,电源连接器应用案例

中心议题：

• 电源连接器的发展趋势与规律
• 根据需求应用电源连接器举例
• 电源连接器应用Q/A

本讲从电源连接器的产业发展入手，揭示电源连接器的产业变化规律，深入解析电源连接器在高电流密度、微型化、低成本化等方面的技术进步，以及如何把这种进步融入实际的应用当中，透过电源连接器应用实例，以问答的形式，对电源连接器的应用问题进行解答。

电源连接器按连接方式分类可分为板对板型，线对板型，线对线型；按产品结构分类可分为插针插孔类，边缘插卡类，双片插头插座式，抽屉式，线缆连接；按应用分类，卡类，bus bar类，信号电源混合类，标准规范专用类，客户定制类。

在电源连接器的选择上要十分慎重，如果连接器不能满足实际工作的需要，会带来重大损失。必须满足的重要参数有：额定电压电流值，阻抗，耐压值，绝缘电阻，适用线径，插拔力，保持力，插拔次数，温升，工作温度范围，阻燃等级，安装方式，安规要求，使用环境等。对具体的技术规格，有以下几点需要重视：高导电率材料的选用，相关散热的设计，高等级安规要求，漏电距离的重新排布，对应板卡或线缆的重新选择等。详细电源连接器的选择问题，可以参考电源连接器的选择。

电源连接器的发展趋势体现在小型化，高电流密度，高效率，高安全性，使用简易，维护方便等方面，同时也引发了新材料科技的快速发展，高导电率，耐高温材料需求旺盛，通风设计和仿真技术也备受重视。例如，高端设备对电流密度的需求，平均下来，基本上每三年左右就会提高50%，没有新的合金技术和结构设计，这是不可能实现的。

就像在半导体产业里面有摩尔定律一样，每18个月到两年左右，单位面积晶体管集成密度会提高一倍，电源连接器的电流承载密度也增长非常快，基本上五年左右时间就会提高到50%，采用新技术的连接器提升速度会更加快，客户对于电源支付的成本却在急速下降，在一些低端符合SSI标准的产品，由于技术改进、成本降低和一些替代的产品的出现，每安培电流支付成本已经接近了三美分这样。在电源这一块，每瓦特支付的成本在0.2美金，预计到2012年会降到0.1美金，一方面客户对电流密度的需求在快速增加，一方面，客户支付的费用却在快速下降，所以市场需要连接器新技术和新突破。

所以，在连接器的应用上，可以考虑使用更新的更好的匹配自己需求的产品来优化连接器结构。

比如，为了响应满足对于高讯号密度和降低设计成本的需求，可以考虑FCI的直交和背板的ZipLine连接器，以及相应的电源连接器。ZipLine可提供最高12.5Gb/s的传输速度，使用边缘耦合技术以提供高讯号密度，并可实现低插损和低串扰，完全不用成本高、占用空间大的金属护层，在1.5mm间距中每英吋最高达101对差分讯号的密度，因而可实现性能高的高速连接器系统。

再比如，为了应对模块化电源解决方案日益提升的电流密度需求，泰科电子推出的全新电源连接器型号——MULTI-BEAM XLE及MINIPAK HDL连接器，采用全新设计，充分利用散热气流并提供更卓越的长期可靠性，采用更先进的触点设计及更优秀的材料，能够应对与带电多次插拔相关的各种挑战，并在强腐蚀性环境中保持低毫伏压降。

为了确保安全断开连接，可以选用FCI的APEX®9505路(车内充电器互连产品)或RCS800服务插头(维护用电池断开连接产品，其独特的集成电子互锁和两步断开连接相结合，高压400-600V，其ErgoMate®轴向连接使系统操作简易、减少配接力。

为了满足必须提供防止触电死亡的特别故障保护序曲，可以考虑FCI的RCS800 和APEX®280连接器，用于解决高电压应用（400/600V），并提供高等级密封，因为雌雄外壳在连接和断开位置均完全密封。它们的高性能终端能允许35A至250A的高等级操作电流。

为了防止连接器半插，保证连接器稳定结合，可以选择带惯向锁定系统的连接器。惯向锁定系统就是当插头在往插座上前进的时候，锁扣没有到达这个锁定位置的时候，触片是没有接触的，当你锁定的时候，它自然在这里可靠结合了，锁定和接通是同时完成，不会有半插的产生，操作者会有非常好的手感，提示操作者它是稳定、可靠的锁定。

为了防止反插，可以选择双锁定连接器，也就是两层锁定。电流可以做到14安培，具备声音提示，当插片插到位以后，有一个声音进行提醒，当两个对插到位的时候，也会有声音提示，这些都是有极性条在上面，所以连接的时候不会反插。

为了确保一拔出连接器就立即断电，可以选择创新性塑壳解决方案，其独特的“两步式”释放过程为互锁装置的工作提供足够的时间，这样，通电时就不会出现断开现象。用户确实须进行两个独立的动作，切断电源和拔出连接器之间会有五秒钟的延迟。这些新颖的安全装置还拥有许多其它特点。端子被固定在塑料防护孔格后，防止手指的碰触，齿轮轴向连接系统在帮助实现更小尺寸的解决方案的同时显着减小匹配力。一旦对配到位，连接器二次锁止会被关闭，以此保证100%稳固的连接。

为了至少10000次连接循环，可以考虑FCI的EV Plug 16 - 63A，还具达400V –高压绝缘保护，可提供1-相，2-相，3-相。

电源连接器应用Q/A

下面是针对电源连接器应用问题的四个问答：
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一，电源连接器对应不同应用使用哪些不同的镀层？

电源连接器选择镀层时主要考虑使用环境，主要分为三种情况：

·对于一般的应用，镀锡是最常见的，因为锡比较便宜，但是锡的质地比较软，为保证良好接触，需要较高的接触力（至少100克），插拔次数一般比较低，只能起到简单保护性的防腐蚀作用，工作温度比较低，黄铜或青铜镀锡工作温度可以到110℃，钢镀锡可以到达190℃。对于高插拔次数，一般都需要镀金。对于更高工作温度，就需要其它镀层，例如紫铜镀镍应用达340度,黄铜或青铜镀镍达250℃。

·对于高可靠性要求的小信号应用，要求小的接触力的应用，一般都采用镀金，同时金的耐腐蚀性能也很突出。镍一般被用作镀金的底层，钢接触件大部分镀镍(必需先镀铜)。钯的导电率比金要差，多用于代替电镀金在某些有限制的范围.目前金价持续上涨，镀钯镍合金的产品也越来越多。镀银的触点具有非常好的导电性，但是银很容易氧化，故而只在特殊情况下才选用。

·出于防腐蚀，提高连接电性能，降低温升等方面考虑，现在的连接器基本上都需要进行电镀处理。在一些大电流的特殊应用情况下有见到不做电镀处理的，可是已经非常少见了。

二，电源连接器通常做哪些测试？

除了连接器一般都要做的通用测试，如接触电阻，绝缘电阻，耐电压，可焊性，擦拔次数，震动，插入/分离力，环境试验等，电源连接器比较特别的测试是：温升电流关系，热插拔（如果有要求）。与信号连接器的要求差别很大，信号连接器，尤其是高速信号连接器，除了通用测试外，会更关注在信号完整性方面的性能。

三，连接器pin不吃锡是什么原因？该如何处理？

如果排除了焊接工艺问题，比如焊锡温度，合适的助焊剂，过焊锡时间等，不吃锡可能是触点表面氧化或者不洁造成的，要注意打开包装后应尽快使用，储藏环境要保持干燥。还有的是产品镀层不良，基材外露，也会造成不吃锡。

首先应该确定是什么原因造成的。如果是工艺问题，就要改善工艺，例如，选择合适的助焊剂，设置对应的焊锡温度，调节过炉时间（回流焊），或者链速（波峰焊）等；如果是管脚不洁，则需要针对性的清洁处理；如果是氧化问题（基本没有焊锡吃上，或即使有锡也是不浸润的状态）就比较麻烦了，现在还没有很好的去除氧化层的还原剂，可能要考虑报废处理，实践中，对于小批量的情况，有些公司采用刮除氧化层后再焊的方法，但是这种做法的可靠性没有得到验证。

四，在整机测试中有自动关机不良，经确认为其中该批次一线对板连接器接触不良，现在供应商有改善品送来，该如何测试此批新料是否有改善？有什么相关标准？

建议首先确认根本原因是什么，一定要找出真正的原因，而不是只针对现象头痛医头，脚痛医脚。比如，先将导线断开，完整测试和评估问题是连接器造成的，还是导线，或者压接造成，再一步步找下去。再检查供应商是否针对此原因作了改善，改善措施是否合理有效。

测试也是要针对性的，也可以适当加严试验条件。例如是氧化造成的，对新样品，就不仅要检查其外观，还要重新进行可靠性测试，泰科电子对自己产品的可靠性有完整的检验标准文件（例如108，114文件），然后进行组装，再作整机测试。