SWaP 连接器在电子设备中发挥的作用。
用于商业、军事和太空应用的电子产品需要更小、更强大。连接器正在帮助实现这一目标。
尺寸、重量和功率 (SWaP) 是用于军事和商业用途的新产品、项目或平台定义中最重要的规范之一。几乎所有新的进步都必须满足相同的标准:它们必须更小,使用更少的资源,并且在整个系统功能方面表现更好。在当前的社会、经济、政治和全球形势下,精益系统更为可取。
窗体底端
所有领域的工程师经常面临事半功倍的挑战。SWaP 连接器提供多样化的信号和功率水平,同时支持小型、稳健和轻量级的电路设计,是新型互连背后的主要驱动因素。那么,SWaP 到底是什么,为什么它很重要?
NASA 和美国军方创造了 SWaP 的缩写,连接器的制造商和设计者一直专注于创建更小、更轻、更坚固的多通道连接器的必要性。出于各种原因,包括必须满足越来越严格的空间限制,电子工程师一般都在推动更小、更轻的互连。借助 SWaP 连接器,工程师可以在不影响功能的情况下减少现有占地面积。
这些连接器能够保持更短、更直接的连接,从而使更快的信号和响应时间成为可能。此外,更小的电缆/连接器组合减少了振动,从而提高了稳定性和性能。传输功率、数据和信号的能力至关重要,尺寸、重量和功率密度也是如此。
小型化正在加速,更多需要以更少的资源实现
任何连接器的基本前提是它需要匹配两个(或更多)设备;是否涉及电缆——设备到连接器、板对板、板对电缆或电缆对电缆?回答这个问题将定义所需的连接器类型。
为了满足行业日益严格的要求和标准,连接器制造商不断创新和改进他们的产品。减少 SWaP、增加数据吞吐量以及提高耐用性和可靠性是正在解决的一些问题。
通过仅使用一根电缆和连接器在同一系统中传输电源和信号,尺寸和重量大大减小,并且创新的混合连接器经过修改以适应所需的应用
连接器是某些应用中唯一实用的解决方案,例如电力传输。多个印刷电路板 (PCB) 成为标准,因为所有设备都变得更小,并且许多设备使用模块化方法进行设计以更快地将商品推向市场。这需要使用越来越多的连接器。然而,随着连接器制造商向市场推出新产品,选择越来越多,而且似乎变得更加复杂。
一些基本的考虑是:
· 连接器的空间是否足够大以处理所需的电流?
· 是否有空间容纳所需的触点或连接器数量?
· 是否提供了足够的空间来放置冷却或额外的冷却元件?
串扰
随着系统速度的提高,对于试图从系统中榨取最后一点性能的设计人员来说,各种信号之间的串扰变得越来越成问题。当各种信号线之间存在耦合(电感或电容)时,就会发生这种情况,这会影响整个信号的完整性。即使在 PCB 开发过程中对此进行了很多考虑,但选择不当的连接器可能会毁掉所有这些艰苦的工作。
电磁干扰
由于连接器通常是来自产品或系统的电信号的入口或出口点,它们也是可能影响系统本身或附近其他系统的有害电磁干扰 (EMI) 辐射的潜在入口或出口点。
如果应用需要频繁插拔电缆,则连接器会承受机械应力。对于许多应用,尤其是在恶劣环境和穿戴式设备中,整个组件将容易受到冲击和振动的影响。
机械和环境问题
在日常操作过程中,连接器经常受到机械应力的影响,尤其是在使用它们的应用中需要频繁插拔电缆的情况下。对于许多应用,尤其是在恶劣环境和穿戴式设备中,包括连接器在内的整个组件无疑会受到冲击和振动的影响。
许多连接具有诸如凸台和螺纹嵌件之类的功能,可提高机械刚度,从而使它们能够牢固地固定,而无需在制造过程中添加胶合过程。
连接器需要适合将要使用的设置。这将需要检查在最基本水平上支持的工作温度范围(包括考虑到电流引起的任何热升高)。
由于湿度过大或任何腐蚀性化合物等额外考虑因素,可能需要已针对此类环境进行认证的特定连接器。
可靠性考虑:
· 使用千斤顶、闩锁、板安装螺柱或面板安装螺柱消除应力
· 用于可用性、电气屏蔽和机械保护的后壳或罩
· 用于在电缆连接器背面周围进行环氧树脂背面灌封(在连接器背面使用灌封化合物)的挡土墙
· 环境保护措施,例如防尘帽、密封或阻止材料进入的结构
另一个重要因素是连接器的配对和断开频率。用户可访问的连接器可能会经历数千次插配循环,尤其是在为便携式设备和穿戴式设备充电等应用中。
因此,触点上使用的镀层材料,包括实际物质和镀层厚度,必须适合应用。
在要求极高的应用中,例如空间或医疗技术,必须考虑其他微妙但至关重要的因素。例如,当连接器在真空中使用时,绝缘材料或环氧树脂的放气会对附近的设备产生长期影响,因此更需要较低的放气性能。
定义明确的程序
30 多年来,Omnetics 生产军用规格连接器。在模具上注入绝缘聚氨酯电缆的过程使其连接器更加坚固和不渗透。
这些圆形连接器已在众多军事应用中使用,具有扁平的黑色包覆成型,可实现与信号完整性相匹配的无缝 IP68 密封。
它的一些 SWaP 连接器类型是:
· Hybrid Nano-Ds – 用于软件定义无线电(军用和卫星)
· Hybrid Micro-Ds – 用于各种应用,例如航空电子设备、穿戴式军事设备、太空飞行器
· Hybrid Circular – 用于通信和士兵穿戴计算机的穿戴式网络集线器
每个高速设计还使用了专有的 Omnitics flex-pin 镀金触点,这些触点被极化并由液晶聚合物制成的特殊绝缘体覆盖。包覆成型的外壳带有键控,以提供单手现场匹配性(戴手套或裸露)。Omnitics 的坚固外壳使用极化三键组合,即使是具有挑战性的连接也看起来很容易,因此盲插能力不再是问题。
360° 屏蔽解决方案完全隐藏在聚氨酯模具内,并连接到内置于外壳中的绑扎平台,以确保最大程度的信号完整性。
Omnetics 的设计人员除了更改现有设计外,还生产了多种混合信号混合连接。通过仅使用一根电缆和连接器在同一系统中传输电源和信号,尺寸和重量都大大降低。此外,这些创新的混合连接器经过修改以适应所需的应用。
坚固性和高性能需要电缆设计专家的投入
技术是一个生态系统 - 一个链接元素链,它们结合起来提供强大的功能和较长的使用寿命 —— 一条链其最薄弱的环节才会强大。在定制连接器的开发中,口号是轻巧、坚固、高数据速率和便携。
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