如何解决电路板紧凑灵活设计难题?PCB连接向微型化模块化升级

电子工程世界 2023-07-04 07:30

(文/李宁远)PCB连接器,是用来连接和固定印刷线路板的连接组件。PCB作为电子工业的重要部件,凡是信息传输、加工处理、传输和应用等均离不开PCB,因此其连接组件也是用量多、规模大的一类连接器零部件。

不论是刚性电路板(RPCB)、柔性电路板(FPC)还是高密度互连板(HDI),都需要应用相应的连接器来保证整个板间的无缝互连。受益于下游应用技术规格持续迭代升级,这些应用对PCB的要求在不断提升,因此PCB连接器也在不断升级。



/契合终端趋势 /

PCB连接器小型化、高密度插接

不论是工业领域、消费电子领域还是通信领域,相关终端设备都在往小型化发展,因此电路板内部结构也变得更加紧凑。用于其中的PCB连接器小型化的趋势也契合了终端场景的发展趋势。

以DIN 41612为例,经典的信号、数据、电源应用的PCB背板连接器,连接单板与背板并传递高速差分信号,传递单端信号,传输数据或传输大电流,在连接PCB板和主干网应用上十分经典。

在DIN 41612连接器的打磨上,浩亭的表现在整个行业内都非常出众。浩亭的DIN连接器提供多种间距尺寸、多种插针选择,能在小尺寸里提供极高密度的插接,同时这些连接具有优化的接触面、触点,电阻低,无论是PCB到PCB还是扣板/电缆到PCB,这些连接器能很好地适用于信号、数据和电流传输应用。

同时,针对不同的电缆类型、电缆横截面、插针类型或插针数量条件,选择合适的PCB端接技术也非常重要。不论是THT、THR还是压接等端接技术浩亭均能提供,将连接器与PCB板稳定地连接在一起。

从机架、背板、PCBA到子卡导轨、前面板,这些常见结构里相关连接器小型化的趋势非常明显,在各种小尺寸里提供高密度的连接能力的PCB连接器产品无疑会更受市场欢迎。


/凸显模块化优势 /

让PCB连接更加灵活

PCB及其连接技术向着更小尺寸、更多功能并且更坚固可靠发展,此外,如今的很多应用里需要的已经不再是普适性的PCB连接方案。未来的连接,一定是高性能的、简洁的、快捷灵活的,模块化PCB连接已经成为大趋势,模块化的重要性正不断提高。

模块化解决的第一个困难就是实现了将各种信号,数据和电流传输组合在单个连接器中连接起两块PCB。原有的大多数连接方案都是没法做到在两块PCB间只使用一个连接器就做到信号、数据和电流传输的。模块化的PCB连接器给数据、信号和电源间的组合提供了“无数种”可能性,这种自由组合简单、快速,而且灵活性十足。

har-modular®,浩亭的模块化PCB连接器,在产品的可靠性上,与久经验证的DIN 41612连接器一样坚固可靠,并根据相同的标准IEC 60603-2进行测试。har-modular®提供多种不同的信号,数据和电流模块,覆盖2A、6A、10A、15A、20A、40A的电流传输。

图:浩亭har-modular®模块化连接器


har-modular®的编码组合十分丰富,单一模组配合P、T配件有4种组合,两模组配合P、T配件有8种组合,P、T模组不在两边的情况下,两模组则有16种不同组合。足够的灵活性让har-modular®在子卡与背板连接、扣板连接以及和其他连接器组合连接等任何PCB与PCB 之间需要信号、电源、数据同时传输的场景上,都能实现灵活快捷地部署。

作为工业重载连接器的行业龙头,浩亭的重载连接器同样支持模块化的设计,可将RJ45、USB、光纤等各种电力、信号和数据传输技术组合在单个连接器中,从而大大节省整个连接占用的空间。如果单个模块中还配置了高密度的信号端子,那整个重载连接器可以提供非常多引脚,突出紧凑和灵活两个特性。当然,这些创新设计的前提是连接器设计本身的连接性能优秀,同时其机械性能也足够坚固耐用。

在工业领域,设备开发的周期日趋缩短,越来越紧凑的PCB尺寸为开发人员寻找相应信号,数据和电流传输解决方案带来了很多困难。在工业电路板连接领域深耕多年的浩亭,通过模块化的创新,不但节省了PCB设计人员选型时间、缩短了设计周期,还能够优化工业设备的开发过程。模块化后的PCB连接器既节省了空间,还能根据不同应用拓展不同的功能,满足了各类对可靠性要求较高应用多元化的连接需求。


/向易用、紧凑、可靠发展 /

PCB I/O连接

PCB连接器不仅仅是用于在设备内将印刷电路板彼此连接的重要组件,每个PCB设备都依赖于输入和输出,而这些输入和输出少不了相关接口连接器的应用。一般这些连接会使用坚固的公制圆形插座连接器、RJ45这些大家熟知的连接器来实现。这些连接器通常从电路板直接穿过壳体,为设备接口提供从IP20到IP67不同等级的连接保护。
在工业以太网领域,RJ45以它强大的性能和功能的丰富性为人们熟知。而浩亭的ix Industrial®进一步增强了工业以太网的连接性能。ix Industrial®将出色的屏蔽性和可靠性进行了更进一步结合,不仅提供360°屏蔽,还提供适用于各种机械强度的THR屏蔽插针。

图:浩亭可变出线方向的RJ45网线


随着以太网连接以及传输需求的逐步提高,以ix Industrial®为代表的新一代连接器以更小巧的尺寸、更可靠的连接以及更快速的传输将工业以太网连接带到全新的层次。与RJ45相比,ix Industrial®设备插座在尺寸上减小了70%,Mini PushPull ix Industrial®在外壳上缩小了30%,紧凑性的提升显而易见。除了尺寸上更紧凑,ix Industrial®还解决了RJ45在锁定舌片折断和偶发性接触问题方面缺乏稳健性的问题,进一步提高连接可靠性。


图:浩亭ix Industrial®以太网接口 

这种连接器在控制层面可提供用于1/10 Gbit/s 以太网的6A类性能,这意味着ix Industrial®插接的高电流承载能力可支持PoE应用,如果该接口将数据传输和电源组合在一起,那么可以进一步减少应用中端接技术所需的安装空间,在PCB空间上给予设计更多可能性。PushPull锁定技术的应用在连接器现场部署上不仅更加易用,保护等级也得以提高。


图:浩亭PushPull V4推拉式工业连接器 


如果说在普通工业场景,这些在易用、紧凑、可靠上做了升级的连接器和RJ45没有拉开差距,那随着工业自动化升级,工业场景恶劣工作环境对振动、EMI电磁干扰等提出了更高的要求,同时传感器和执行器连接数量显著增加,这种级别的连接会要求在更小的连接尺寸下做到更高的可靠性。这些向易用、紧凑、可靠升级的PCB I/O应用连接器作为专为工业场景设计的产品无疑会更吃香。

写在最后


近些年各应用场景里,尤其是工业场景里,越来越多要求PCB连接器小型化,从而给电路尺寸、堆叠高度和宽度留下更多设计余量。小型化、模块化符合PCB连接器当下和未来需求,二者带来的优势相得益彰,让PCB连接器兼具紧凑与灵活的特性,给PCB设计带来了无限可能。


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