【導讀】連接技術的發(fā)展對工業(yè)連接器提出了新的技術要求。 連接器需要傳輸更高的速度,更高的頻率和更小的尺寸,以及堅固性,可靠性和抗電磁干擾能力等。
連接技術的發(fā)展對工業(yè)連接器提出了新的技術要求。 連接器需要傳輸更高的速度,更高的頻率和更小的尺寸,以及堅固性,可靠性和抗電磁干擾能力等。
物聯(lián)網(wǎng)是指電子產(chǎn)品的無線互聯(lián),從電器、設備、車輛到建筑控制系統(tǒng)等。嵌入式電子元件,包括傳感器,控制器,連接器和電纜等,能夠收集和交換數(shù)據(jù),并被遠程監(jiān)視和控制.。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIOT)是一個專門致力于制造的物聯(lián)網(wǎng),涉及物聯(lián)網(wǎng)、實時分析、機器學習和嵌入式系統(tǒng)的融合,包括無線傳感器網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)和自動化技術等。相對標準IoT,IIoT 增加了分析和知情響應能力。 這些先進的能力使制造業(yè)效率、生產(chǎn)力和工業(yè)4.0固有的其他經(jīng)濟效益得到提高,工業(yè)4.0是第四次工業(yè)革命的一部分,包括智能工廠和滅燈制造。
IIoT和工業(yè)4.0應用,如自動化生產(chǎn)線,需要高速連接組件,這些組件應滿足高可靠性,高抗電磁干擾(EMI),和占用空間小等性能。
關鍵 IoT 組件的挑戰(zhàn)
物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0技術的實施對這些聯(lián)網(wǎng)設備的互連組件提出了挑戰(zhàn)性的新技術要求。 包括更快速度和更高頻率,尺寸越來越小,魯棒性和可靠性提高,以及更強的抗電磁干擾能力(EM I)等。預計到2025年,物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)量將激增至754.4億,10年時間將增長5倍。以此來支持全球5G移動通信網(wǎng)絡,為包括智能工廠和自主駕駛等新興行業(yè)和社會生活鋪平道路。
物聯(lián)網(wǎng)和IIOT應用中連接器的主要挑戰(zhàn)是不斷增長的數(shù)據(jù)速率和不同組件的密度??煽刻幚砀邤?shù)據(jù)速率需要新的連接器設計。 同樣,更高板級組件密度,使物聯(lián)網(wǎng)設備連接器的空間和組件定位距離都受到限制,這是減少干擾風險的關鍵設計元素之一。 另一個值得注意的挑戰(zhàn)是,IoT設備工作頻率更高。 頻率高達30G Hz的室外環(huán)境和90G Hz的室內(nèi)應用直接影響設備的設計,需要針對抗干擾和輻射敏感實現(xiàn)電磁兼容(EMC)。
夾層連接器符合物聯(lián)網(wǎng)設計要求
夾層連接器在現(xiàn)代、分級和網(wǎng)絡化的系統(tǒng)架構中變得越來越重要,如同物聯(lián)網(wǎng)設備所使用的狀況一樣。越來越多的相關應用不得不面對巨大的空間限制,這是由于板級組件密度更高以及使用小組件產(chǎn)品的趨勢。 對這一趨勢的反應是使用堆疊板進行系統(tǒng)集成。 然而,這對連接器提出了更為特殊的要求,因為PCB的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸速度往往達到10GB/s或更高。 除了更快的數(shù)據(jù)速率和不斷增加的板復雜度外,板垛設計還需要增加連接密度。
目前,夾層連接器通常有數(shù)百個觸點,但相應的板直到最近才擴大。 這意味使用更大的連接器,這不利于許多現(xiàn)代電子設計所要求的組件小尺寸要求。將這些連接器分成幾個較小的連接器是有意義的,使組裝和連接更有優(yōu)勢。 然而,這種方法可能會對傳統(tǒng)的單波束觸點造成公差問題,因此用戶很少在板上放置多個這樣節(jié)省空間的夾層連接器。相反,微型雙光束觸點的夾層連接器,如ERNI的微速系列,使多個連接器很容易放置在板上。 它們還可以為開發(fā)人員提供更大的路由靈活性和更少的板層,并提供高的承載電流能力和信號傳輸速度。
ERNI的微速連接器系統(tǒng)
ERNI的微速連接器系統(tǒng),節(jié)省空間,抗干擾,支持高達25GB/s的數(shù)據(jù)速率,出色的信號完整性和良好的可靠性和魯棒性。 板到板連接器的腳位間距為1.0mm,可垂直配置兩行和三行。
物聯(lián)網(wǎng)應用中夾層連接器的關鍵特性
用于物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應用的關鍵夾層連接器特性主要有:尺寸最小和接觸密度盡可能大,可靠傳輸信號高達20GB/s,較高EMC,以及差分和單端信號處理能力。 滿足這些要求需要特殊的接觸設計和配置。
單束(Single-Beam) 與雙束(Dual-Beam)比較:單束接觸的連接器在應用配合時偶爾會導致公差問題。用于物聯(lián)網(wǎng)的夾層連接器應采用雙光束、彈簧接觸設計,表面寬且均勻光滑,同時鍍金提高電導率,有效摩擦長度在1.5mm之內(nèi),需潤滑防止微動腐蝕。腳位間距小到1.0mm,接觸電阻低。
連接終斷:表面貼裝技術(SMT)信號連接在高速夾層應用中是最有益的,提供壓入式連接器更好的信號完整性。壓入連接器所需的電鍍通孔對噪聲行為和反射有負面影響。根據(jù)應用不同,用戶可以選擇SMT或通孔(THR)進行屏蔽板觸點的外部布置的。屏蔽板接觸在THR形式中機械穩(wěn)定性進一步提高,并允許連接器模塊布置,空間浪費最小。
ERNI的微速連接器
ERNI的微速連接器,具有優(yōu)化的觸點設計和極有效的屏蔽,滿足工業(yè)自動化、數(shù)據(jù)通信和電信應用所需的高速、高信號完整性等性能要求。
電磁兼容性(EMC):連接腳位間距和整體屏蔽在確定連接器的阻抗方面起著關鍵作用,對于單端信號,通常是50Ω的(信號到地面),對于差分應用,一般是100Ω(信號到信號)。 為了控制阻抗,減少串擾,改善差分信號對之間的耦合,高速夾層連接器應配置特殊的屏蔽結構。
標準屏蔽結構,如EMC手指,可以提供優(yōu)異的抗發(fā)射電磁干擾(EMI)和抗靜電放電(E SD)能力。 特殊的屏蔽設計,如EMC標簽,通過減少電感耦合,進一步提高EMC性能。 將這兩種機制結合起來,為物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應用提供最佳的屏蔽效果,這些應用需要高信號完整性和安全的數(shù)據(jù)傳輸。一些夾層連接器還用于電源屏蔽,使電流達到10A。
易用性和耐用性:具有盲配特性的夾層連接器,包括配合面的獨特極,捕獲連接器的導向,以及自對齊功能等。為了確保安全、可靠性和耐久性等,工業(yè)環(huán)境中使用的夾層連接器還應使用強度大、耐高溫材料,尤其是小尺寸的外殼,更是如此。這樣才能保護觸點不受損壞,并支持系統(tǒng)冷卻。精心制作的夾層連接器配合周期可以達到500次。
ERNI的微速連接器
ERNI的微速連接器系統(tǒng)有一個盲配設計,集成度高,可應用于惡劣環(huán)境,連接器高度種類多,支持靈活布板
柔性設計:用于各種物聯(lián)網(wǎng)的夾層連接器支持單端和差分信令,需要盡可能接地和靈活布線。各種公端和母座連接器的高度范圍也比較寬,具有不同的堆棧高度和板距離,給開發(fā)人員在板端設計更多選擇。
除了原來的兩排布置,一些連接器供應商還提供三排版本,這樣可以實現(xiàn)更大的接觸密度。 在這些設計中,第三(中心)行可以布置接地,減少兩個信號行之間的行對行串擾。
設計支持:信號完整性分析在數(shù)據(jù)傳輸應用中變得越來越重要,特別是在工作頻率較高的應用中,如許多物聯(lián)網(wǎng)、IIOT和工業(yè)4.0應用。 因此,夾層連接器供應商除了需要設計支持外,還應提供匹配的Spice模型和PCB設計套件等。
結論:
隨著復雜的IoT、IIOT和工業(yè)4.0的不斷發(fā)展,需要更高性能的連接器,并增加數(shù)據(jù)傳輸速率和密度。連接器設計必須盡量減少由數(shù)據(jù)速率和密度增加引起的負面影響,包括EMI和串擾。 堅固的夾層連接器使設計師能夠?qū)崿F(xiàn)這些應用要求,而不損害工業(yè)設計所需堅固的機械性能。夾層連接器解決方案結合了堅固性、耐久性、小尺寸等特點,是物聯(lián)網(wǎng)應用的理想選擇。
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