高功率、高可靠性电源连接器的典范——Kona连接器-电子发烧友网

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的电流承载能力（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。