电连接器选型指导

电连接器选型指导 电连接器有不同的分类方法。按照频率分，有高频连接器和低频连接器；按 照外形分有圆形连接器，矩形连接器；按照用途分，有印制板用连接器，机柜用 连接器，音响设备用连接器，电源连接器，特殊用途连接器等等。下面主要论述 低频连接器（频率为 3MHZ 以下）的选择方法。 华碧实验室从电气参数、安全参数、机械参数、环境参数、连接方式、安装 方式和端接方式等方面介绍电连接器选型式应该注意的问题， 帮助主机厂和模块 厂商挑选和评估连接器性能。 1）电气参数要求 电连接器是连接电气线路的机电元件。 因此电连接器自身的电气参数是选择电 连接器首先要考虑的问题。 a.额定电压 额定电压又称工作电压， 它主要取决于电连接器所使用的绝缘材料， 接触对之 间的间距大小。 某些元件或装置在低于其额定电压时，可能不能完成其应有的功 能。 电连接器的额定电压事实上应理解为生产厂推荐的最高工作电压。 原则上说， 电连接器在低于额定电压下都能正常工作。笔者倾向于根据电连接器的耐压（抗 电强度）指标，按照使用环境，安全等级要求来合理选用额定电压。也就是说， 相同的耐压指标，根据不同的使用环境和安全要求，可使用到不同的最高工作电 压。这也比较符合客观使用情况。 b.额定电流 额定电流又称工作电流。同额定电压一样，在低于额定电流情况下，电连接器 一般都能正常工作。在电连接器的设计过程中， 是通过对电连接器的热设计来满 足额定电流要求的， 因为在接触对有电流流过时， 由于存在导体电阻和接触电阻， 接触对将会发热。当其发热超过一定极限时， 将破坏连接器的绝缘和形成接触对 表面镀层的软化，造成故障。因此，要限制额定电流，事实上要限制连接器内部 的温升不超过设计的规定值。在选择时要注意的问题是：对多芯连接器而言，额 定电流必须降额使用。这在大电流的场合更应引起重视，例如φ3.5mm 接触对， 一般规定其额定电流为 50A，但在 5 芯时要降额 23％使用，也就是每芯的额定 电流只有 38A，芯数越多，降额幅度越大。降额幅度可参看表 1 c.接触电阻 接触电阻是指两个接触导体在接触部分产生的电阻。 在选用时要注意到两个问 题，第一，连接器的接触电阻指标事实上是接触对电阻，它包括接触电阻和接触 对导体电阻。 通常导体电阻较小，因此接触对电阻在很多技术规范中被称为接触 电阻。第二，在连接小信号的电路中，要注意给出的接触电阻指标是在什么条件 下测试的，因为接触表面会附着氧化层，油污或其他污染物，两接触件表面会产 生膜层电阻。在膜层厚度增加时，电阻迅速增大，是膜层成为不良导体。但是， 膜层在高接触压力下会发生机械击穿，或在高电压，大电流下会发生电击穿。对 某些小体积的连接器设计的接触压力相当小，使用场合仅为 mA 和 mV 级，膜 层电阻不易被击穿，可能影响电信号的传输。在 GB5095《电在设备用机电元件 基本试验规程及测量方法》中的接触电阻测试方法之一“接触电阻——毫伏法 “规定， 为了防止接触件上绝缘薄膜被击穿，测试回路的开路电动势的直流或交 流峰值应不大于 20mV，直流或交流试验电流应不大于 100mA。事实上这是一 种低电平接触电阻的测试方法，因此，有此要求的选择者，因选用由低电平接触 电阻指标的连接器。 d.屏蔽性 在现代电气电子设备中， 元器件的密度以及它们之间相关功能的日益增加， 对 电磁干扰提出了严格的限制。所以连接器往往用金属壳体封闭起来，以阻止内部 电磁能辐射或受到外界电磁场的干扰。在低频时，只有磁性材料才能对磁场起明 显屏蔽作用。 此时， 对金属外壳的电连续性有一定的规定， 也就是外壳接触电阻。 2）安全参数 a.绝缘电阻 绝缘电阻是指在连接器的绝缘部分施加电压， 从而使绝缘部分的表面内或表面 上产生漏电流而呈现出的电阻值。它主要受绝缘材料，温度，湿度，污损等因素 的影响。连接器样本上提供的绝缘电阻值一般都是在标准大气条件下的指标值， 在某些环境条件下，绝缘电阻值会有不用程度的下降。另外要注意绝缘电阻的试 验电压值。根据绝缘电阻（ MΩ）＝加在绝缘体上的电压（ V）／泄漏电流 （μA） 施加不同的电压， 就有不用的结果。 在连接器的试验中， 施加的电压一般有 10V， 100V，500V 三档。 b.耐压 耐压就是接触对的相互绝缘部分之间或绝缘部分与接地之间， 在规定时间内所 能承受的比额定电压更高而不产生击穿现象的临界电压。它主要受 接触对间距 和爬电距离和几何形状，绝缘体材料以及环境温度和湿度，大气压力的影响。 c.燃烧性 任何连接器在工作时都离不开电流， 这就存在起火的危险性。 因此对连接器不 仅要求能防止引燃，还要求在一旦引燃和起火时，能在短时间内自灭。在选用时 要注意选择采用阻燃型，自熄性绝缘材料的电连接器。 3）机械参数 a.单脚分离力和总分离力 连接器中接触压力是一个重要指标， 它直接影响到接触电阻的大小和接触对的 磨损量。在大多数结构中，直接测量接触压力是相当困难的。因此，往往通过单 脚分离力来间接测算接触压力。对于圆形针孔接触对，通常是用有规定重量砝码 的标准插针来检验阴接触件夹持砝码的能力， 一般其标准插针的直径是阳接触件 直径的下限取－5μm。总分离力一般是单脚分离力上线之和的两倍。总分离力 超过 50N 时，用人工插拔已经相当困难了。当然，对一些测试设备或某些特殊 要求的场合，可选用零插拔力连接器，自动脱落连接器等等。 b.机械寿命 连接器的机械寿命是指插拔寿命，通常规定为 500～1000 次。在达到此规定 的机械寿命时，连接器的接触电阻，绝缘电阻和耐压等指标不应超过规定的值。 严格的说， 现在的机械寿命是一种模糊的概念。机械寿命应该与时间有一定的关 系，10 年用完 500 次与 1 年用完 500 次，显然其情况是不一样的。只不过目前 还没有一种更经济，更科学的方法来衡量。 c.接触对数目和针孔性 首选可根据电路的需要来选择接触对的数目， 同时要考虑连接器的体积和总分 离力的大小。接触对数目多，当然其体积就大，总分离力相对也大。在某些可靠 性要求高、 而体积又允许的情况下，可采用两对接触对并联的方法来提高连接的 可靠性。 连接器的插头、插座中，插针（阳接触件）和插孔（阴接触件）一般都能互换装 配。实际使用时，可根据插头和插座两端的带电情况来选择。如插座需常带电， 可选择装插孔的插座，因为装插孔的插座，其带电接触件埋在绝缘体中，人体不 易触摸到带电接触件，相对来说比较安全。 d.振动、冲击、碰撞 主要考虑连接器在规定频率和加速度条件下振动、 冲击、 碰撞时的接触对的电 连续性。 接触对在此动态应力情况下会发生瞬时断路的现象。规定的瞬断时间一 般有 1μs、10μs、100μs、1ms 和 10ms。要注意的是如何判断接触对发生瞬断 故障。现在一般认为，当闭合接触对（触点）两端电压降超过电源电动势的 50% 时，可判定闭合接触对（触点）发生故障。也就是说判断是否发生瞬断有两个条 件：持续时间和电压降，两者缺一不可。 4）连接方式 连接器一般由插头和插座组成， 其中插头也称自由端连接器， 插座也称固定连 接器。通过插头、插座和插合和分离来实现电路的连接和断开，因此就产生了插 头和插