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PCB安装连接器技术概述

返回列表 来源:灿科盟 浏览:- 发布日期:2021-05-18 15:38:01【

本文将深入研究各种各样的应用程序,这些应用程序涵盖了基于连接器的解决方案的可靠性,速度,功率容量和密度的重要性,以及一两个可以帮助设计人员的工具。


PCB连接器的三个主要目的是:

1. PCB互连:两个PCB之间的刚性(或柔性)连接

2. PCB电缆连接:外部外围设备的捆绑式有线连接

3. PCB编程/调试连接:用于调试或编程的连接器(或测试点阵列),通常用于微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)之类的东西


在这三种PCB连接中,所有形式的连接,形式和功能都将根据应用情况而有所不同。首先,有两种主要的将连接器安装到PCB的方法:表面安装和通孔。当然,有许多种表面贴装方法,但是出于所有目的和目的,连接器可以通过引脚通孔或引脚焊盘安装。这将雷速体育比分直播球探比分带入设计过程中应考虑的一些最初的权衡。


设计时要考虑的权衡


通过通孔安装连接器会带来很多好处,但是主要好处通常是加强机械连接。这是因为引脚/引线穿过PCB,通常焊接到顶层和底层。根据应用,这可能非常重要,尤其是在可靠性和安全性至关重要的情况下。如果用户可以访问并且看到频繁的循环,则通孔连接肯定会提供更好的可靠性,并且随着时间的流逝损坏设备的可能性也较小。通孔元件的另一个主要优点是,它可以更轻松地进行探测和返工,以进行原型制作或维修。


另一方面,表面贴装连接器可以极大地节省电路板空间(因为该组件仅焊接到一层),并且根据应用场合,还可以节省制造和组装成本。许多连接器都有对齐柱,但不需要焊接。同样,表面贴装连接器通?梢园ǜ叩囊攀芏龋庥挚梢园镏嘈藕欧庾暗礁〉那蛑校⒔谑”蟮牡缏钒蹇占洹J泳醣冉锨氩渭 1。



PCB安装的连接器图像

图1:PCB上的通孔(左)和表面安装(右)连接


由于节省电路板空间和优化密度/体积是雷速体育比分直播球探比分开发的常见动力,因此许多设计都包含多个刚性或柔性相互连接的电路板。这种方法不仅节省了电路板空间,而且还节省了更多成本。


例如,如果一个设计包含一个需要10层以上的256引脚球栅阵列(BGA)处理器(这极大地增加了PCB的制造成本),但是却与许多外围设备/连接器(可能只需要两层或四层)接口,节省空间和成本的方法是将它们分成两块PCB:一块较小的嵌入式PCB,具有10层以上的层,而另一块次级PCB仅具有四层,并且具有大部分外围组件(例如连接器)。通常以高密度将“ MCU PCB”安装到“背板PCB”上。


如果显示器和按钮之类的东西需要许多卫星PCB,则可以使用灵活的连接。经常被称为柔性电缆,在LCD和电机连接中很常见,通常有助于减小弯曲半径(这有助于使结构紧凑且外形小巧)和与组装相关的物理应力。柔性连接可以是插入连接器的独立电缆,也可以直接用PCB制造。


图2显示了包含许多(不可插拔)柔性电缆连接的摄像机镜头图3展示了集成了柔性电缆的“刚性柔性” PCB的区别。尽管有时难以设计和指定给供应商,但采用刚柔结合技术可以极大地帮助节省生产成本,并使设计更可靠,更紧密。但是,由于无法将两个PCB彼此物理隔离,因此刚柔结合的组装可能会更加困难。


PCB安装的连接器图像2

图2:带柔性电缆的摄像机镜头组件


PCB安装的连接器图像3

图3:刚性-柔性PCB技术


考虑连接器将应用于的应用程序


在以电缆连接为主题的同时,让雷速体育比分直播球探比分快速解决其他一些要考虑的重要事项。一个主题是易用性,一个完美的例子是标准的USB端口。多年来,USB连接器已通过多种方式进行了改进,包括载流量,信号密度,以及使用USB-C的可逆无方向连接。相反,带有方向键且仅允许单向的连接器(例如经典的USB 2.0连接器)有助于引导用户并防止连接错误。锁定连接通?商峁└玫幕抵С牛⑶铱赡苄枰逋(BNC连接器)或压紧接线片(RJ-45网络电缆)。基本上,如果连接器需要重复使用,则易用性当然应该是用户要求的重中之重。


一些应用需要更长距离的高速,灵敏连接,这导致雷速体育比分直播球探比分使用光纤。光纤连接主要有三种类型:单模,多模和塑料光纤(POF)。多模连接允许更高的带宽,但由于其高的色散和衰减率,通常会在长距离应用中遭受损失,使其成为基于LAN的短连接的理想选择。单模在更长的距离上表现出色,非常适合诸如RF宽带(您当地的电缆公司)之类的应用。此外,通过诸如外围组件互连(PCI)之类的连接进行并行数据总线通常比诸如USB之类的串行连接要快得多(尽管USB-C也允许并行连接)。


对于某些应用,例如航空航天和军事,恶劣的工作条件可能最终导致需求的增长。某些连接器具有针对电磁干扰(EMI),静电放电(ESD),振动和/或湿气的特殊保护。对于设计人员来说,一个常见的决定是连接器是否应该屏蔽。屏蔽连接器(被某些导电金属覆盖,可能包括EMI垫圈)可以提供更高级别的保护,以防止有害辐射和局部磁场,但与非屏蔽替代雷速体育比分直播球探比分相比,通常更笨重或昂贵。具有外壳和相应引脚的连接器可以接地,以辅助人为触摸或其他局部瞬变源引入的ESD。一些连接器甚至包含减震触点,以帮助应对高冲击和高可靠性的应用。最后,需要保护免受外部湿气影响的连接通常包含(或允许使用)密封。图4演示了常见连接中所有这四种变化。



PCB安装的连接器图像4

图4:(L –R)屏蔽直流电源插孔,屏蔽/接地RJ-45插孔,抗振板对板连接器和防水USB连接器


对于高负载应用,选择具有最大电流或电压额定值的连接器也可以加快设计过程。一些连接器包含混合信号引脚,以支持数据和电源连接。通常,电源引脚具有更大的电流容量,并且可能更厚一些,有助于防止使用两个单独的电源和数据连接器/电缆。


交流电压应用还可以驱动连接器的选择,并要求每个引脚之间的间隙或间距最小(取决于最大电压)。这有助于防止电弧放电,这可能对系统和操作员都有害。连接器将始终列出额定功率,在设计时要遵循这些规范,同时要保证良好的裕度,这一点很重要。


最后,有时最好的(也是最便宜的)解决方案是完全设计出连接器,并简单地将裸露的铜焊盘用于弹簧加载的接口。在提供较小外形尺寸的同时,它可以帮助降低组件成本并允许更容易的探测(基于PCB位置的灵活性)。编程或测试接口是最常见的应用程序之一。嵌入式设计通常包括调试或编程端口,但是,如果通常不使用连接器(仅用于生产或服务,则为什么要在其中使用连接器)?诸如Tag-Connect之类的电缆技术(如图5所示)可提供一种外形更小,成本更低的解决方案。尽管通常仅用作测试点,但也应考虑将焊盘阵列用于基于pogo-pin的连接。



PCB安装的连接器图像5

图5:Tag-Connect的pogo-pin电缆技术


PCB设计套件可以提供帮助


如今,许多CAD程序都具有3D可视化和机械文件导入/导出支持。一个示例是Solidworks Electrical(SWE)。传统上是机械设计CAD程序,但存在用于Solidworks的电气套件,可轻松与示意性定义的PCB和关联的连接集成。设计师的好处包括电气设计工具,可帮助定义互连并产生电缆规格,接线图,甚至文件,这些文件可在其他PCB设计程序中使用以帮助网表,同时提供系统互连的完整可视化。虽然许多PCB设计程序都包含3D可视化功能,但某些程序允许文件互换性,以帮助定义PCB形状(通过2D文件)和导入组件封装(通过3D文件)。


结论


PCB连接的设计完全取决于应用程序,通常从用户要求开始,考虑设计要求,并确定是否需要任何特殊功能。通常被遗忘的是,还必须考虑制造要求,以确保能够以合理的简便性和成本来进行制造和组装。


各种形状和尺寸的PCB设计套件都包含与机械相关的功能,这些功能可以显着帮助降低设计迭代的风险并优化连接器的放置。

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