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高功率、高可靠性电源连接器的典范——Kona连接器

贸泽电子 2021-05-18 17:59 次阅读

如果按照功能来给连接器分类,通常可以分为信号连接器和电源连接器两大类,前者负责在不同电子系统之间传输数据和信号,而后者则负责传输电能。由于角色不同,所以开发者对于两者的核心诉求也有差异——对于信号连接器,传输速率通常是最关键的一个性能指标;而对于电源连接器来说,能够承载和传输更大的功率,则是其追求的极致目标。

电源连接器的设计要求

为了提升功率传输能力,电源连接器就需要提升其单一触点电流承载能力(即额定电流)。以往在电源连接器的应用中,受制于端子额定载流能力,为了达到传输大电流的目的,开发者只能采用多端子分流的方式,但是这无疑会增大整个电源互连系统的尺寸。这在电子产品功率越来越高,而外形越来越小的趋势下,显然难于满足设计要求。

而且很多大功率的应用,比如电动汽车电池监控/管理、电源控制系统、机器人驱动器、伺服控制、无人机、航天卫星等,其工作环境十分复杂和恶劣,往往对连接器的可靠性也有更高的要求,这就使得此类电源连接器在设计上不能随便。

简单归纳一下,我们不难看出今天人们对于高功率、高可靠性连接器的一般要求包括:

在电气性能方面,需要能够承载更大的电流,具有更高的耐压,以支持更高的功率传输;

在机械特性方面,需要更加耐用,满足长期使用和反复插拔的使用要求;

在使用环境方面,需要有能力耐受高冲击、高振动以及高温环境的的考验,能够在恶劣的环境中使用;

在易用性方面,需要有必要的安全防护、防止错配等机制,且安装和配接过程简单,易于操作;

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点。

如果能够同时满足上述所有这些要求,那么这样的电源连接器确实就可以称之为“理想之选”了。

Harwin的高功率高可靠性方案

尽管找到这样的高功率、高可靠性的电源连接器不容易,不过我们还真发现了一款——那就是Harwin公司推出的Kona系列电源连接器。该系列线对板连接器具有8.5mm的引脚间距,单触点可提供高达60A的额定电流,工作温度范围为-65℃〜+150℃。

一个完整的Kona互连系统组件包括一个具备板安装固定件的垂直穿板(through-board)式公头连接器,以及一个支持8AWG规格电缆的母头电缆连接器。

Harwin公司之前也推出过Datamate系列高功率连接器,之所以会考虑在新的产品系列中将触点的额定电流提升到60A这样一个高位,主要是他们看到了明确的市场需求,因此在原有产品的基础上进行了多方面的创新和优化,最终达成了这样的设计目标。

Kona连接器特性详解

从外形结构上看,Kona系列连接器的触点为单排布局,有2、3和4个触点版本可选。与以前的高功率连接器相比,触点的间距增加到了8.5mm,这样带来的一个显著的好处就是为电气性能的提升提供了空间——Kona系列连接器各个触点都可以同时承载最高60A的电流;而额定电压也可达到3000VAC(一分钟);在海平面高度的工作电压高达1500V(DC或AC峰值)。

虽然与以前4mm间距的电源连接器相比,8.5mm的间距似乎会让连接器的外形更大,但由于额定电流性能的大幅提升,在实际应用中只需更少的触点即可传输更大的电流,因而整个电源互连系统的功率密度反而是增加了,达到了每厘米48A,也使得系统空间更为紧凑。

支持更高的载流能力,结构设计的优化不是唯一的要素。Kona系列连接器在触点的设计上也有创新之举。与传统的线对板电源连接器不同,Kona公头连接器的铍青铜触点采用了独特的6指设计,这样在配接时,公头的触点就可以在360°的各个方向上提供正向的法向弹力,使公头与母头的触点牢牢接触。而且连接器公头和母头的触点都有镀金层,这样一来,不仅确保了最佳的电气传输性能(最大接触电阻仅2mΩ),也让连接的可靠性更有保障,使得Kona连接器的配接次数(寿命)达到250次。

Kona连接器在结构设计上还有一个特点就是,连接器的每个触点都有单独的保护罩,让触点之间彼此隔离,这样既能够防止在配接过程中意外触碰到触点,也可以避免由于错误操作对触点造成损坏,可以说是一举两得。

在公头和母头连接器保护罩的外轮廓上还采用了极化设计,可以有效防止错配的发生。

为了提升在耐冲击和耐振动方面的机械特性,Kona连接器设计了强化的锁定方式,可通过安装在母头连接器组件上的不锈钢指旋螺丝,将其与公头连接器紧密地固定在一起,且安装简捷,无需采用任何工具,能够最大程度地提高用户的便利性。在公头连接器一端,由于需要装配在PCB上,所以每个触点都留有4.5mm的电路板穿孔端子,在连接器的两端还各有一个长5.2mm的固定螺栓,以增强公头连接器在PCB上的稳固性。

由于采用了“先配接后锁定(mate-before-lock)”机制,可确保触点在完全配接之后再接合锁定装置,从而防止在锁定过程中造成损坏。上述这些举措,使得Kona连接器组件可承受12小时20G的振动力,以及6mS高达100G的冲击力。

其中还有一个小细节——在Kona连接器的公母组件的外壳上都设置有触点指示器,明确标识出“1号”触点的位置,可确保连接器组件正确定向,这也算是一个很贴心的设计了。

本文小结

上述所有这些特性,使得Kona连接器成为了一个高功率、高可靠性电源连接器的典范。之所以能够达成这样的设计目标,所有的“秘密”其实都在上述这些“细节”之中。我们不妨将这些被专门设计和优化的“细节”总结列举出来,大家可以按图索骥,慢慢品读。

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表1:Kona连接器产品特性和应用优势

原文标题:单触点额定电流60A的电源连接器,你见过吗?

文章出处:【微信公众号:贸泽电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 矩形连接器插入类型 : 插座 连接器系统 : 线到线 Sealable : 是 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 产品类型 : 模块 结构特性 Number of Positions : 20 主体特性 模块材料 : 复合 接触件特性 端子类型 : 插座 端子插极配置 : 20 端子额定电流(最大值) (A): 5 端接特性 ...
发表于 08-17 01:00 25次 阅读

ZPF000000000110281 732-8255-22 矩形端子插针

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 矩形连接器插入类型 : 插针 连接器系统 : 线到板 Sealable : 是 连接器和端子端接到 : 印刷电路板 产品类型 : 模块 结构特性 Number of Positions : 20 主体特性 模块材料 : 复合 接触件特性 端子类型 : 插针 端子插极配置 : 20 端子额定电流(最大值) (A): 5 机械附件 ...
发表于 08-17 01:00 35次 阅读

5-104506-4 5-104506-4 线对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 施加的压力 : 标准 连接器系统 : 线到板 Sealable : 否 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 电气特征 Operating Voltage (VAC): 300 介质耐压(最大值) (V): 750 绝缘电阻 (MΩ): 5000 端接电阻 (mΩ): 12 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 端子底板材料 : 镍 端子接合区域电镀材料厚度 (µin): ...
发表于 08-17 00:00 19次 阅读

5531216-2 5531216-2 板对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 连接器系统 : 缆到缆 Sealable : 否 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 PCB 端子端接区域电镀材料 : 锡 端子接合区域电镀材料厚度 : .762 µm [ 30 µin ] PCB 端子端接区域电镀材料厚度 : 1.27 µm [ 50 µin ] 端子类型 : 插座 端子接触部电镀材料 : 金 端子方向 : 直式 端子额定电流...
发表于 08-16 23:00 19次 阅读

925649-000 925649-000 矩形端子插针

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 矩形连接器插入类型 : 插针 连接器系统 : 线到线 Sealable : 是 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 外壳尺寸 : 50.8 [2] 产品类型 : 端子插入件 结构特性 Number of Positions : 20 键控 : A 主体特性 颜色 : 黑色 插针类型 : 环境 接口密封 : 带有 ...
发表于 08-16 18:00 23次 阅读

1318912-3 1318912-3 线对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 连接器系统 : 线到板 Sealable : 否 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 结构特性 与线缆类型兼容 : 分离式导线 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 端子长度 : 3 mm [ .118 in ] 导线端子端接区域电镀材料 : 预镀锡 导线端子端接区域电镀材料厚度 (µm): .8 接合方柱尺寸 : 1.14 mm [ .044 in ] 端子类型 : 插座 ...
发表于 08-16 17:00 24次 阅读

167300-8 167300-8 线对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 施加的压力 : 标准 连接器系统 : 线到板 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 结构特性 与线缆类型兼容 : 分离式导线 电气特征 Operating Voltage (VAC): 250 介质耐压(最大值) (V): 750 绝缘电阻 (MΩ): 5000 端接电阻 (mΩ): 12 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 端子接合区域电镀材料厚度 (µin): 30 ...
发表于 08-16 14:00 28次 阅读

102100-5 102100-5 板对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 施加的压力 : 高 连接器系统 : 板对板 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 电气特征 接触电阻 (mΩ): 12 绝缘电阻 (MΩ): 5000 介质耐压(最大值) (VAC): 1200 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 PCB 端子端接区域电镀材料 : 锡 端子接合区域电镀材料厚度 : .4064 µm [ 16 µin ] PCB 端子端接区域电镀材料厚度 : .4064 µm [ 16 µ...
发表于 08-16 14:00 31次 阅读

T2040243101-000 T2040243101-000 矩形端子插针

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 Sealable : 否 产品类型 : 端子插入件 结构特性 Number of Positions : 24 接触件特性 端子类型 : 插针 端子插极配置 : 24+PE 端子额定电流(最大值) (A): 16 端接特性 线缆端接方法 : 簧片端子 尺寸 Wire Size (AWG): 14 – 20 Wire Size (mm²): .5 – 2.5 操作/应用 ...
发表于 08-16 13:00 17次 阅读

104505-3 104505-3 线对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 施加的压力 : 标准 连接器系统 : 线到板 Sealable : 否 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 电气特征 Operating Voltage (VAC): 300 介质耐压(最大值) (V): 750 绝缘电阻 (MΩ): 5000 端接电阻 (mΩ): 12 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 端子底板材料 : 镍 端子接合区域电镀材料厚度 (µin): ...
发表于 08-16 11:00 32次 阅读

583259-3 583259-3 板对板连接器端子

看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 连接器系统 : 板对板 Sealable : 否 连接器和端子端接到 : 电线和电缆 接触件特性 端子基材 : 磷青铜 端子接合区域电镀材料厚度 : .381 µm [ 15 µin ] PCB 端子端接区域电镀材料厚度 (µm): 2.54 PCB 端子端接区域电镀材料厚度 (µin): 15, 100 端子类型 : 插座 端子接触部电镀材料 : 金 端子方向 : 直式 端子额定电流...
发表于 08-16 10:00 23次 阅读