摘要前言

世界上有著各種各樣的連接器，其中的大多數(shù)，很多人可能從未見(jiàn)過(guò)。它們存在于手機(jī)、電腦、洗衣機(jī)和汽車等設(shè)備中。

這些連接器的功能和設(shè)計(jì)種類多得令人眼花繚亂。這讓工程師感到困惑，也讓那些負(fù)責(zé)購(gòu)買料件的人感到頭疼。為什么不能有一個(gè)萬(wàn)能的連接器呢？

設(shè)計(jì)多樣性需求 VS 傳統(tǒng)局限性

在很大程度上，這種設(shè)計(jì)需求的多樣性源于連接器與其所服務(wù)的電子行業(yè)共同演進(jìn)的方式。

例如，隨著汽車電氣系統(tǒng)日益復(fù)雜，為它們?cè)O(shè)計(jì)的連接器也愈發(fā)精密。又如，微電子的誕生催生了具有更多Pin針的連接器，以傳輸信號(hào)。由此可見(jiàn)，連接器的設(shè)計(jì)往往與其特定功能緊密相關(guān)。

結(jié)果就是，沒(méi)有任何一款連接器能完美勝任所有任務(wù)。只需看看在行業(yè)中使用了60多年的D型連接器（D-sub）便知。它最初為航空航天行業(yè)設(shè)計(jì)，如今已成為世界上最常見(jiàn)的連接器之一。D型連接器家族包括混合式D型連接器，同一外殼內(nèi)同時(shí)裝有電源觸點(diǎn)和信號(hào)觸點(diǎn)。但即便采用了 “多用途” 設(shè)計(jì)，其功能仍有局限。

這種局限的存在，是因?yàn)檫B接器內(nèi)部電觸點(diǎn)的性能不僅取決于自身設(shè)計(jì)，其在連接器內(nèi)的排列方式以及與其他觸點(diǎn)的關(guān)系，與自身形態(tài)同樣重要。以混合式D型連接器為例，大型電源觸點(diǎn)雖適合承載大電流，但它們之間的間距使其無(wú)法用于高電壓場(chǎng)景。

即便是小型信號(hào)觸點(diǎn)的排列，也會(huì)限制其性能。D型連接器設(shè)計(jì)時(shí)，信號(hào)速度僅為當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)的極小一部分?，F(xiàn)代高頻、高帶寬通信的需求，使得D型連接器不再適用于這類場(chǎng)景。其線性設(shè)計(jì)限制了它在這些新興應(yīng)用中的通用性。

開放式Pin針區(qū)域的出現(xiàn)

傳統(tǒng)線性設(shè)計(jì)思路的連接器，其替代方案是開放式Pin針網(wǎng)格陣列。Pin針區(qū)域陣列的核心理念是：提供大量不受單一功能限制的觸點(diǎn)，連接器本身的設(shè)計(jì)使得每個(gè)觸點(diǎn)可承擔(dān)多種角色中的任意一種。要理解它為何能實(shí)現(xiàn)這種靈活性，我們來(lái)看看使其與眾不同的一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

第一個(gè)差異在于觸點(diǎn)設(shè)計(jì)本身。許多傳統(tǒng)線性連接器采用常規(guī)的“針-座” 式觸點(diǎn)設(shè)計(jì)。對(duì)于具有大量觸點(diǎn)的連接器而言，這種設(shè)計(jì)存在一些缺陷。首先是觸點(diǎn)尺寸：在 “針-座” 結(jié)構(gòu)中，插座必須比Pin針大才能正常工作，這限制了此類連接器的密度。第二個(gè)缺陷是插拔所需的力（即 “插拔力”）。雖然單個(gè)Pin針的插入力可能很小，但當(dāng)數(shù)量達(dá)到數(shù)百個(gè)時(shí)（SEARAY連接器的觸點(diǎn)數(shù)量可超過(guò) 500 個(gè)），對(duì)接連接器所需的力就相當(dāng)大了。

Samtec的開放式Pin針連接器使用Edge Rate觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)專門為高速應(yīng)用設(shè)計(jì)，尤其是在需要頻繁循環(huán)插拔的情況下。觸點(diǎn)的表面經(jīng)過(guò)銑削處理，形成一個(gè)光滑的配接區(qū)域。這減少了插拔所需的力，并增加了連接器的預(yù)期壽命。此外，Edge Rate 觸點(diǎn)比傳統(tǒng) “針-座” 設(shè)計(jì)更小，因此即使觸點(diǎn)數(shù)量極高，連接器仍能保持緊湊。

連接器本身的設(shè)計(jì)對(duì)靈活性也至關(guān)重要。觸點(diǎn)以這樣的方式容納在連接器主體中，可以最大限度地減少由寬邊耦合和串?dāng)_引起的電氣干擾。因此，結(jié)合觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)，該連接器可用于高速應(yīng)用。

SEARAY網(wǎng)格布局實(shí)現(xiàn)電源與信號(hào)的靈活集成

觸點(diǎn)的網(wǎng)格布局允許工程師自主選擇每個(gè)觸點(diǎn)的功能，從而優(yōu)化其性能。

您是否需要為高性能應(yīng)用配置差分對(duì)？只需選擇最能保持信號(hào)完整性的布局即可。您正是在使用單端信號(hào)嗎？這款連接器同樣可以滿足需求。

Pin針網(wǎng)格陣列甚至可以用于電源應(yīng)用場(chǎng)景。盡管單個(gè)觸點(diǎn)的額定電流可達(dá)5安培以上，但考慮到溫度因素，1.5安培可能是更實(shí)際的數(shù)值。所謂量變引發(fā)質(zhì)變，以此推導(dǎo)，一款擁有500個(gè)觸點(diǎn)、每個(gè)觸點(diǎn)承載1.5安培電流的連接器，能提供的總功率將相當(dāng)可觀。

上圖為500 Pin針的SEARAY連接器中觸點(diǎn)的溫度降額曲線。

此外，該網(wǎng)格的尺寸設(shè)計(jì)使得單個(gè)連接器不必局限于單一功能。一款500Pin針的SEARAY連接器可在同一個(gè)連接器主體中傳輸電源、低速信號(hào)、高速信號(hào)以及差分對(duì)信號(hào)。具體選擇哪種排列方式，完全取決于設(shè)計(jì)人員的應(yīng)用需求。

那，這就是那款終極萬(wàn)能連接器嗎？

其實(shí)，它未必能使用于所有場(chǎng)景，但對(duì)于需要在板對(duì)板或板對(duì)線纜應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)這種靈活性的工程師而言，它具備諸多優(yōu)勢(shì)。此外需要說(shuō)明的是，SEARAY連接器經(jīng)過(guò)了Samtec公司自身的嚴(yán)苛環(huán)境測(cè)試，因此成為惡劣環(huán)境下的理想之選。

小 結(jié)

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