电接插件的设计和使用原则

1.电接插件的作用

电接插件也称为连接器,俗称接头和插座,它是完成电连接功能的核心零件,通常用于设备与设备之间的连接或设备内部各电路板之间的连接,即连接两个有源器件的器件,其主要功能传输电流或信号。

2.电接插件的种类及组成

电接插件的外形多种多样,有圆柱形、方柱形或扁平形,其材质采用的也各不相同,有黄铜也有磷青铜之分,大致上可以将其分为外部电插件和内部电插件。

有用于设备之间的电接插件称之为外部电插接件;有用于设备内部的接插件称之为内部电插接件。随着应用对象、频率、功率、环境等因素的不同,有着各种不同的形式。但其基本构成是不变的,都是由插件和接件两部分构成。

知识窗

设备采用电接插件的好处

(1)改善生产过程

电接插件简化电工、电子产品的装配过程,也简化了批量生产过程。

(2)易于维修

如果设备某一独立的功能失效,装有电接插件时可以快速更换失效元部件或电路板。

(3)便于升级

随着技术进步,装有电接插件时可以方便快速更新元部件,以便产品升级。

(4)提高设计的灵活性

用电接插件使工程师们在设计和集成新产品时,以及用元部件组成系统时,有更大的灵活性。

3.电接插件的基本性能

(1)机械性能

就连接功能而言,插拔力是重要的机械性能。插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的。在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定,这表明,从使用角度来看,插入力要小(从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构),而分离力若太小,则会影响接触的可靠性。电接插件的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)接触部位镀层质量(滑动摩擦系数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。

(2)电气性能

电接插件的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。

1)接触电阻。高质量的电接插件应当具有低而稳定的接触电阻。电接插件的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

2)绝缘电阻。绝缘电阻是衡量电接插件之间、接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。

3)抗电强度。或称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。

4)其他电气性能。主要有电磁干扰泄漏衰减、特性阻抗、串扰、传输延迟、时滞等。

(3)环境性能

电气接插件常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等,见表5-1。

表5-1 电气接插件常见的环境性能(www.xing528.com)

4.常用接插件

电接插件产品类型的划分虽然有些混乱,从其通用性和相关的技术标准来看,常用的电接插件产品主要有低频圆形接插件、矩形接插、印制电路接插件、射频同轴连接器和光纤接插件等类型,如图5-1所示。

图5-1 常用电接插件的外形

5.电接插件的检测

电接插件好坏的检测,包括连接状态下的检测和电接插件本身性能的检测两种方式。

(1)连接状态的检测

首先,可以直接观察电接插件与数据线之间有无断裂、老化的情况;再将其连接电路板后,检查其是否有松动的情况。

用万用表检测时,将万用表置于R×10挡,两支表笔搭在两块电路板中的电接插件上,如果检测到其阻值为0Ω,则表明电接插件的连接正常,能够传输信号或电压、电流。否则表明电接插件有故障。

(2)电接插件自身性能的检测

对接插件自身性能的检测,可用万用表检测电接插件之间的数据线是否有断路情况,如图5-2所示。将万用表设置在R×10挡,红、黑表笔分别搭在接插件的两端,观察万用表,正常情况下,测得的电阻值应为0Ω。

图5-2 电接插件通断的检测

友情提示

检测内部接插件连接是否正常时,还可使用数字万用表的“蜂鸣器”挡。当万用表两表笔分别搭在内部接插件的两端时,万用表会发出提示音。比使用观察法查看万用表显示数值更加便于检测。

6.选用接插件注意事项

1)选用接插件应根据具体使用环境和电气、机械要求,留有一定余量。

2)在安装维修时,先要进行外观检查,再用万用表进行接通和断开电阻的测量。

3)接插件接触表面要保持干净,同时要避免不必要的拔插。

4)在一些对安全要求较高的电路中,可并联多个接插件,以提高工作可靠性。

5)一般来说,应尽量减少使用接插件的数量。

应用技巧

从操作规程上来说,是禁止在带负载的情况下进行有电的电气接插件插接工作的。带电拔插电气连接件,是一件比较危险的工作。如果可能,最好的办法是先断掉线路电源,在无电压的情况下进行电气连接。

如果无法做到断电插接,那么就要考虑去掉负载。否则在负载比较轻的情况下(比如电灯),可能仅仅是出现火花。如果负载比较重,这可能出现火球,甚至直接烧毁插件。