新型平行板连接器结构优化设计研究

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：本文介绍应用于5G项目平行板连接器，具有多方位插拔，维护方便，板间距小，通流能力大的特点，是针对现有技术的不足而提供的一种PCB板之间互连的连接器。
　　主题词：平行板连接器;插拔力;温升
　　一、引言
　　现有技术印制电路PCB板在电子产品中的应用极为普遍，PCB板与PCB板之间的电路连接均需通过连接器。随着设备向小型化方向发展，PCB板与PCB板在电子产品中的间距及活动空间不断减小，导致板与板之间的插拔极为困难，增加了电子产品装配与维护过程的难度，制约了PCB板技术的进一步拓展。
　　本文介绍了一种平行板连接器，插头与插座间可实现上方、下方多方位插拔，无论哪块PCB板需要维护，可在不拆卸另一块PCB下，将其沿垂直方向取出。该产品有盲插功能，具有二级导向，插入过程中，两侧导向柱先起到预导正作用，然后中间导向柱精确导向。
　　二、应用背景
　　平行板连接器应用于两平行PCB板之间，普通的平行板连接器插头、插座只能从一个方向对接，且导向功能差，不适合倾斜角度较大的场合。
　　客户要求设计一款连接器，额定电流40A，可满足一定倾斜角度插拔，可从两个方向对接，方便客户组装、维护。
　　三、产品设计
　　（一）接触件设计
　　图1接触件1采用四个独立悬臂梁，这种结构接触点较多，可以减小接触电阻，但悬臂处截面积较小，散热较差。
　　图2接触件2采用整体片状结构，这种结构可增加接触区域的有效接触点，减小接触电阻，且整体散热效果好。
　　图3弹片1采用悬臂梁结构，为接触件提供正向力。
　　图4弹片2为片状结构，一端采用倒刺固定于基座中，上部有凸包，与接触件头部连接。
　　（二）插拔力模拟分析
　　如图按1个接触件仿真，实际应用6个接触件，故接触件1、弹片1插入力为122.4N，拔出力为79.8N。
　　接触件2、弹片2插入力为129.6N，拔出力为85.2N。要求插入力≤60N，拔出力4～50N，不满足要求，结构需要优化。
　　（三）温升分析
　　插头接触件加载40A电流载荷，整体设置对流和辐射边界条件。分析考虑连接器自身电阻，每一接触对的接触电阻设定为0.30mΩ。仿真结果接触件1、弹片1最大温升为25度，接触件2、弹片2最大温升为18度。
　　（四）产品结构优化
　　仿真结果插拔力偏大，特别是采用接触件2，弹片2结构，插拔力超出较多，原因为插拔过程接触件两端受力，形成简支梁结构。
　　考考虑通流及插拔力，优先选用弹片1结构，接触件2。
　　通过仿真分析，插入力为54N，拔出力为38.4N，满足插入力≤60N，拔出力4～50N要求。
　　插头接触件加载40A电流载荷，整体设置对流和辐射边界条件。分析考虑连接器自身电阻，每一接触对的接触电阻设定为0.30mΩ。室温为22度，最大温升为22度。
　　五、总结
　　该产品具有两级导向，具有盲插功能，可以实现两个方向插拔，适用于板间距小的场合。
　　接触件采用高导电材料，不锈钢弹片提供足够的正压力，保证接触点可靠连接，适合大电流传输。
　　参考文献：
　　[1]杨智杰   基于有限元仿真的連接器插拔力及载流特性分析.
　　[2]吕瑞雪   电连接器的热性能研究.
　　作者简介：
　　郭卫东，男，连接器产品设计工程师，苏州华旃航天电器有限公司，从事连接器产品研发，擅长通讯电源连接器方案设计，结构改进，批产规划。熟悉连接器冲压，塑胶成型，电镀，组装工艺。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15249412.htm