混合型 – 高速数据和电源信号端子

随着现代电子产品日趋小型化,设备内部的印刷电路板(PCB)集成度达到了前所未有的高度。在多块电路板之间的狭小空间内,如何在不影响系统性能的前提下,同时稳定传输大功率信号与高速信号,已成为亟待解决的关键问题。NOVASTACK®系列连接器提供混装式信号与电源pin配置方案,pin数覆盖 10 pin至 60 pin多种规格;其中大功率型号的电源单pin载流能力可达 6 安培。该系列混装连接器既能节省电路板空间与成本、赋予设计更高灵活性,又能有效控制连接器整体散热水平。

 

NOVASTACK® 35-P 是一款低高度、非屏蔽、高耐热的混合型高速信号 + 电源板对板连接器,其电源pin额定最大电流可达 2 安培 / pin。NOVASTACK® 35-PH 同样为非屏蔽型,但属于高较高的连接器,电源pin额定电流提升至 3 安培 / pin,pin数最多可配置至 50 pin。而在屏蔽型混合信号与电源板对板连接器品类中,NOVASTACK® 35-HDP 为低高度款型,电源pin额定最大电流达 4.5 安培 / pin,pin数最多可支持 62 pin。                                                                 

 

NOVASTACK®连接器的所有插头和插座中的电源针脚均采用金属加固,以增强电流承载能力。如图所示,这些连接器的固定功能(Hold Down)允许在插头和插座的每一侧使用一个加固的金属电源针脚,用于高功率信号传输。同时,这些加固针脚在插接状态下提供较高的保持力,防止插头与插座出现半插接现象。NOVASTACK®-B连接器中的插头和插座均配备金属固定针脚,确保在多次插拔过程中仍具有高可靠性。NOVASTACK®系列连接器中,公座与母座的所有电源pin均采用金属加固设计,以提升载流能力。此类连接器配备的 “固定压接(Hold Down)” 结构,可适配上述加固型金属电源pin —— 公座和母座的两侧各配置一枚该类型引脚(如下图所示),专用于传输大功率信号。同时,这些加固引脚能为配对后的引脚提供高保持力,有效防止公座与母座出现不完全嵌合的情况。此外,NOVASTACK®-B 系列连接器的公座与母座均配置金属固定压接引脚,可保障反复插拔连接的高可靠性。

Metal Reinfored Contact Pin
金属加固以增强电流承载能力

 

Hold Down Pins for high reliability connections
用于高可靠连接的固定针脚

NOVASTACK®连接器的电源pin采用高性能科森合金(Corson's Alloy)制成,该合金以铜(Copper)、镍(Nickle)、硅(Silicon)为主要合金元素。相较于纯铜或铜合金材质的接触引脚,此类引脚在大功率传输应用场景下具备更优的机械与物理强度、更佳的导电导热性能,同时拥有良好的弯曲成型性。科森合金出色的耐热性可有效限制温升,并抑制持续大电流流通时的发热现象(详见下图 1,仅供参考)。此外,与铜或磷青铜材质的引脚相比,采用科森合金的接触引脚在高温环境下的软化或弯曲变形风险也大幅降低。

图表 2 显示:在最大输入电流 12 安培、总电流 24 安培(含连接器的回流接地(GND)电流,详见下图)的测试条件下,NOVASTACK®-B 连接器的全部 4 枚电源pin,其温升最大值仅被控制在 27.1 摄氏度。

Current Ratings_graph1
图1:Corson合金与铜基合金的电流流动与温度升高关系图
Current Ratings graph2
图2:NOVASTACK®-B连接器中温升与电流关系图

 Power : I =7.0~12.0 A  Signal : 1.0 A

Current Ratings_4
Input and Total Current for NOVASTACK®-B Connector

 

如下图 2 所示,科森合金(Corson Alloys)的导电率普遍高于磷青铜合金(Phosphor Bronze alloys)—— 科森合金导电率为 30%–50% IACS,而磷青铜合金仅为 12%–25% IACS。其中,IACS 是 “国际退火铜标准(International Annealed Copper Standard)” 的缩写。

Current Ratings_graph3
图2:科森合金与磷青铜合金导电率对比

 

采用科森合金接触件的连接器具备更高的导电率,这使其成为高温工作环境、反复插拔工况、高湿度暴露场景以及高振动和冲击环境下电源传输的优选方案。相较于采用磷青铜、铜镍硅系等其他合金接触件的连接器,科森合金在高温下的热应力更低,且导电率更高,这两大特性共同延长了 NOVASTACK®系列连接器的使用寿命。
残余应力指的是即使在无外力或载荷作用的情况下,仍留存于金属或金属结构内部的应力。它是合金的一项重要属性,对维持连接器接触引脚的外形及功能发挥着关键作用。在科森合金基连接器的制造过程中,厂商会对其残余应力进行精准调控,以此保障连接器的耐用性、维持接触引脚的外形,并确保其电气和机械性能的一致性。通过平衡压缩残余应力与拉伸残余应力。

科森合金可使连接器接触引脚在高温环境下具备高可靠性与更长的使用寿命。图 3 显示,科森合金在高温、长时工况下表现出优异的应力松弛性能;相较于其他铜基合金及磷青铜系合金,该特性使其兼具高强度、出色的弯曲成型性与高导电率的综合优势。

Current Ratings_graph4
图3:科森合金与其他合金的残余应力 vs 暴露时长

 

什么是板对板连接器?