電連接器(以下簡稱連接器)也稱插頭座，廣泛應(yīng)用于各種電氣線路中，起著連接或斷開電路的作用。提高連接器的可靠性首先是制造廠的責(zé)任。但由于連接器的種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛，因此，正確選擇連接器也是提高連接器可靠性的一個(gè)重要方面。只有通過制造者和使用者雙方共同努力，才能大限度地發(fā)揮連接器應(yīng)有的功能。

連接器有不同的分類方法。按照頻率分，有高頻連接器和低頻連接器；按照外形 分，有圓形連接器、矩形連接器；按照用途 分，有印制板用連接器、機(jī)柜用連接器、音響 備用連接器、電源連接器、特殊用途連接 器等等。下面主要論述低頻連接器(頻率為 3MHz 以下)的選擇方法。

2  電氣參數(shù)要求

連接器是連接電氣線路的機(jī)電元件。因此連接器自身的電氣參數(shù)是選擇連接器首先要考慮的問題。

2.1  額定電壓

額定電壓又稱工作電壓，它主要取決于連接器所使用的絕緣材料、接觸對(duì)之間的間距大小。某些元件或裝置在低于其額定電壓時(shí)，可能不能完成其應(yīng)有的功能。連接器的額定電壓事實(shí)上應(yīng)理解為生產(chǎn)廠推薦的最高工作電壓。原則上說，連接器在低于額定電壓下都能正常工作。筆者傾向于根據(jù)連接器的耐壓(抗電強(qiáng)度)指標(biāo)，按照使用環(huán)境、安全等級(jí)要求來合理選用額定電壓。也就是說相同的耐壓指標(biāo)，根據(jù)不同的使用環(huán)境和安全要求，可使用到不同的最高工作電壓。這也比較符合客觀使用情況。

2.2 額定電流

額定電流又稱工作電流。同額定電壓一樣，在低于額定電流情況下，連接器一般都能正常工作。在連接器的設(shè)計(jì)過程中，是通過對(duì)連接器的熱設(shè)計(jì)來滿足額定電流要求的，因?yàn)樵诮佑|對(duì)有電流流過時(shí)，由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻，接觸對(duì)將會(huì)發(fā)熱。當(dāng)其發(fā)熱超過一定極限時(shí)，將破壞連接器的絕緣和形成接觸對(duì)表面鍍層的軟化，造成故障。因此，要限制額定電流.事實(shí)上是要限制連接器內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計(jì)的規(guī)定值。在選擇時(shí)要注意的問題是：對(duì)多芯連接器而言.額定電流必須降額使用。這在大電流的場(chǎng)合更應(yīng)引起重視，例如φ3.5mm 接觸對(duì)，一般規(guī)定其額定電流為50A, 但在5芯時(shí)要降額33"6使用，也就是每芯的額定電流只有38A, 芯數(shù)越多，降額幅度越大。降額幅度

可參看表1。

表1

2.3  接觸電阻

接觸電阻是指兩個(gè)接觸導(dǎo)體在接觸部位產(chǎn)生的電阻。在選用時(shí)要注意到兩個(gè)問 題，第一，連接器的接觸電阻指標(biāo)事實(shí)上是 接觸對(duì)電阻，它包括接觸電阻和接觸對(duì)導(dǎo)體電阻。通常導(dǎo)體電阻較小，因此接觸對(duì)電阻  在很多技術(shù)規(guī)范中被稱為接觸電阻。第二， 在連接小信號(hào)的電路中，要注意給出的接觸  電阻指標(biāo)是在什么條件下測(cè)試的。因?yàn)榻佑|  表面會(huì)附著氧化層、油污或其它污染物，兩  接觸件表面會(huì)產(chǎn)生膜層電阻。在膜層厚度增  加時(shí)，電阻迅速增大，使膜層成為不良體。 但是，膜層在高接觸壓力下會(huì)發(fā)生機(jī)械擊  穿，或在高電壓、大電流下會(huì)發(fā)生電擊穿。對(duì)  某些小體積的連接器設(shè)計(jì)的接觸壓力相當(dāng) 小，使用場(chǎng)合僅為 mV 和 mA 級(jí)，膜層電阻  不易被擊穿，可能影響電信號(hào)的傳輸。在GB5095《電子設(shè)備用機(jī)電元件基本試驗(yàn)規(guī) 程及測(cè)量方法》中的接觸電阻測(cè)試方法之一 “接觸電阻——毫伏法”規(guī)定，為了防止接觸 件上絕緣薄膜被擊穿，測(cè)試回路的開路電動(dòng) 勢(shì)的直流或交流峰值應(yīng)不大于20mV, 直流 或交流試驗(yàn)電流應(yīng)不大于100mA 。事實(shí)上 這是一種低電平接觸電阻的測(cè)試方法，因此，有此要求的選擇者，應(yīng)選用有低電平接觸電阻指標(biāo)的連接器。

2.4  屏蔽性

在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備中，元器件的密度 以及它們之間相關(guān)功能的日益增加，對(duì)電磁干擾提出了嚴(yán)格的限制。所以連接器往往用 金屬殼體封閉起來，以阻止內(nèi)部電磁能輻射 或受到外界電磁場(chǎng)的干擾。在低頻時(shí)，只有 磁性材料才能對(duì)磁場(chǎng)起明顯的屏蔽作用；對(duì)電場(chǎng)屏蔽只要采用金屬外殼即能起屏蔽作用。此時(shí)，對(duì)金屬外殼的電連續(xù)性有一定的規(guī)定，也就是外殼接觸電阻。

3  安全參數(shù)

3.1 絕緣電阻

絕緣電阻是指在連接器的絕緣部分施加電壓、從而使絕緣部分的表面內(nèi)或表面上產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出的電阻值。它主要受絕緣材料、溫度、濕度、污損等因素的影響。連接器樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的指標(biāo)值，在某些環(huán)境條件下，絕緣電阻值會(huì)有不同程度的下降。另外要注意絕緣電阻的試驗(yàn)電壓值。根據(jù)絕緣電阻(MΩ)=   加在絕緣體上的電壓(V)/  泄漏電流(μA), 施加不同的電壓，就有不同的結(jié)果。在連接器的試驗(yàn)中，施加的電壓一般有10V、100V、500V三檔。

3.2 耐壓

耐壓就是接觸對(duì)的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所能承受的比額定電壓更高而不產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的臨界電壓。它主要受接觸對(duì)間距和爬電距離和幾何形狀、絕緣體材料以及環(huán)境溫度和濕度、大氣壓力的影響。

3.3 燃燒性

任何連接器在工作時(shí)都離不開電流，這就存在起火的危險(xiǎn)性。因此對(duì)連接器不僅要求能防止引燃.還要求在一旦引燃和起火時(shí)，能在短時(shí)間內(nèi)自滅。在選用時(shí)要注意選擇采用阻燃型、自熄性絕緣材料的電連接器。

4  機(jī)械參數(shù)

4.1 單腳分離力和總分離力

連接器中接觸壓力是一個(gè)重要指標(biāo)，它直接影響到接觸電阻的大小和接觸對(duì)的磨 損量。在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中，直接測(cè)量接觸壓力 是相當(dāng)困難的。因此，往往通過單腳分離力 來間接測(cè)算接觸壓力。對(duì)于圓形針孔接觸 對(duì)，通常是用吊有規(guī)定重量砝碼的標(biāo)準(zhǔn)插針 來檢驗(yàn)陰接觸件夾持砝碼的能力， 一般其標(biāo) 準(zhǔn)插針的直徑是陽接觸件直徑的下限取-5 μm 的制造公差，表面粗糙度 R. 為0.16~ 0.25μm?？偡蛛x力一般是單腳分離力上限 之和的兩倍?？偡蛛x力超過50N 時(shí)，用人工插拔已經(jīng)相當(dāng)困難了。當(dāng)然，對(duì)一些測(cè)試設(shè) 備或某些特殊要求的場(chǎng)合，可選用零插拔力 連接器、自動(dòng)脫落連接器等等。

4.2  機(jī)械壽命

連接器的機(jī)械壽命是指插拔壽命，通常 規(guī)定為500～1000次。在達(dá)到此規(guī)定的機(jī)械 壽命時(shí)，連接器的接觸電阻、絕緣電阻和耐 壓等指標(biāo)不應(yīng)超過規(guī)定的值。嚴(yán)格地說，現(xiàn) 在的機(jī)械壽命是一種模糊的概念。機(jī)械壽命 應(yīng)該與時(shí)間有一定的關(guān)系，10年用完500 次與1年用完500次，顯然其情況是不一樣 的。只不過目前還沒有一種更經(jīng)濟(jì)、更科學(xué) 的方法來衡量。

4.3  接觸對(duì)數(shù)目和針孔性

首先可根據(jù)電路的需要來選擇接觸對(duì)的數(shù)目，同時(shí)要考慮連接器的體積和總分離  力的大小。接觸對(duì)數(shù)目多，當(dāng)然其體積就大， 總分離力相對(duì)也大。在某些可靠性要求高、 而體積又允許的情況下，可采用兩對(duì)接觸對(duì)  并聯(lián)的方法來提高連接的可靠性。

連接器的插頭、插座中，插針(陽接觸 件)和插孔(陰接觸件)一般都能互換裝配。 實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)插頭和插座兩端的帶電  情況來進(jìn)行選擇。如插座需常帶電，可選擇  裝插孔的插座，因?yàn)檠b插孔的插座，其帶接觸件埋在絕緣體中，人體不易觸摸到帶電接觸件，相對(duì)來說比較安全。

4.4  振動(dòng)、沖擊、碰撞

主要考慮連接器在規(guī)定頻率和加速度條件下振動(dòng)、沖擊、碰撞時(shí)的接觸對(duì)的電連續(xù)性。接觸對(duì)在此動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下會(huì)發(fā)生瞬時(shí)斷路的現(xiàn)象。規(guī)定的瞬斷時(shí)間一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判斷接觸對(duì)發(fā)生瞬斷故障?，F(xiàn)在一般認(rèn)為，當(dāng)閉合接觸對(duì)(觸點(diǎn))兩端電壓降超過電源電動(dòng)勢(shì)的50%時(shí)，可判定閉合接觸對(duì)(觸點(diǎn))發(fā)生故障。也就是說判斷是否發(fā)生瞬斷有兩個(gè)條件：持續(xù)時(shí)間和電壓降，兩者缺一不可。

4.5  連接方式

連接器一般由插頭和插座組成，其中插頭也稱自由端連接器，插座也稱固定連接器。通過插頭、插座的插合和分離來實(shí)現(xiàn)電路的連接和斷開，因此就產(chǎn)生了插頭和插座的各種連接方式。對(duì)圓形連接器來說，主要有螺紋式連接，卡口式連接和彈子式連接三種方式。其中螺紋式連接最常見，它具有加工工藝簡單、制造成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但連接速度較慢，不適宜于需頻繁插拔和快速連接的場(chǎng)合。卡口式連接由于其三條卡口槽的導(dǎo)程較長，因此連接的速度較快，但它制造較復(fù)雜，成本也就較高。彈子式連接是三種連接方式中連接速度最快的一種，它不需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，只需進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)連接、分離和鎖緊的功能。由于它屬于直推拉式連接方式，所以僅適用于總分離力不大的連接器。 一般在小型連接器中較常見。

4.6  安裝方式和外形

連接器的安裝有前安裝和后安裝，安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或連接器本身卡銷快速鎖定等。也有一種插頭和插座均是自由端連接器，即所謂中繼連接器。連接器的外形千變?nèi)f化，用戶主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的 固定要求、體積、重量、是否需連接金屬軟管 等方面加以選擇，對(duì)在面板上使用的連接器 還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

5   環(huán)境參數(shù)

環(huán)境參數(shù)主要有環(huán)境溫度、濕度、溫度 急變、大氣壓力和腐蝕環(huán)境等。連接器在使 用和保管、運(yùn)輸過程中所處的環(huán)境對(duì)其性能 有顯著影響，所以必須根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件 選用相應(yīng)的連接器。

5.1 環(huán)境溫度

連接器中的金屬材料和絕緣材料決定 著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會(huì)破壞絕緣 材料，引起絕緣電阻和耐壓性能降低；對(duì)金 屬而言，高溫可使接觸對(duì)失去彈性，加速氧 化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度范圍為 -55～100°℃,特殊場(chǎng)合下可能要求更高。

5.2  潮濕

相對(duì)濕度大于80%,是引起電擊穿的 主要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表 面的吸收和擴(kuò)散，容易使絕緣電阻降低到 MΩ 級(jí)以下。長期處在高濕環(huán)境下，會(huì)引起 物理變形，分解、逸出生成物，產(chǎn)生呼吸效應(yīng) 及電解、腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的 連接器，常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán) 境條件，這種情況下應(yīng)選用密封連接器。對(duì) 于水密、塵密型連接器一般采用GB4208 的 外殼防護(hù)等級(jí)來表示。

5.3 溫度急變

溫度急變?cè)囼?yàn)是模擬使用連接器的設(shè) 備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實(shí)際使用 情況.或者模擬空間飛行器、探測(cè)器環(huán)境溫 度急劇變化的情況。溫度急變可能使絕緣材 料產(chǎn)生裂紋或起層。

5.4  大氣壓力

在空氣稀薄的高空，塑料放出氣體污染 接觸對(duì)，并使電暈產(chǎn)生的趨勢(shì)增加，耐壓性 能下降，使電路產(chǎn)生短路故障。在高空達(dá)到某一定值時(shí)，塑料性能變差。因此在高空使用非密封連接器時(shí)，必須降額使用。在低氣壓下推薦的電壓降額系數(shù)見表2。

表2

5.5  腐蝕環(huán)境

根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境，選用相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的連接器。象在鹽霧環(huán)境下使用的連接器，如果沒有防腐的金屬表面，會(huì)使性能迅速惡化。在含有相當(dāng)濃度的 SO? 環(huán)境中，不宜使用鍍銀接觸對(duì)的連接器。在潮熱地區(qū)，霉菌也是重要問題。

6  端接方式

端接方式是指連接器的接觸對(duì)與電線或電纜的連接方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術(shù)，也是使用和選擇連接器的一個(gè)重要方面。

6.1 焊接

焊接最常見的是錫焊。錫焊連接最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應(yīng)形成金屬的連續(xù)性。因此，對(duì)連接器來說，重要的是可焊性。連接器焊接端最常見的鍍層是錫合金、銀和金?；善浇佑|對(duì)常見的焊接端有焊片式、沖眼焊片式和缺口焊片式；針孔式接觸對(duì)常見的焊接端有鉆孔圓弧缺口式。

6.2  壓接

壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮  和位移并將導(dǎo)線連接到接觸對(duì)上的一種技術(shù)。好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動(dòng)，使  導(dǎo)線和接觸對(duì)材料對(duì)稱變形。這種連接類似  于冷焊連接，能得到較好的機(jī)械強(qiáng)度和電連  續(xù)性，它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普  遍認(rèn)為采用正確的壓接連接比錫焊好，特別  是在大電流場(chǎng)合必須使用壓接。壓接時(shí)須采  用專用壓接鉗或自動(dòng)、半自動(dòng)壓接機(jī)。應(yīng)根  據(jù)導(dǎo)線的截面，正確選用接觸對(duì)的導(dǎo)線筒。 要注意的是壓接連接是永久性連接，只能使  用一次。

6.3  繞接

繞接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的接 觸件繞接柱上。繞接時(shí)，導(dǎo)線在張力受到控 制的情況下進(jìn)行纏繞，壓入并固定在接觸件 繞接柱的棱角處，以形成氣密性接觸。繞接 導(dǎo)線有幾個(gè)要求：導(dǎo)線直徑的標(biāo)稱值應(yīng)在 0.25mm～1.0mm   范圍內(nèi)；導(dǎo)線直徑不大于 0.5mm  時(shí)，導(dǎo)體材料的延伸率不小于 15%;導(dǎo)線直徑大于0 . 5mm  時(shí)，導(dǎo)體材料 的延伸率不小于20%。繞接的工具包括繞 槍和固定式繞接機(jī)。

6.4  刺破連接

刺破連接又稱絕緣位移連接，是由美國 在60年代發(fā)明的一種新穎端接技術(shù)，具有可靠性高、成本低、使用方便等特點(diǎn)，目前已 廣泛應(yīng)用于各種印制板用連接器中。它適用于帶狀電纜的連接。連接時(shí)不需要?jiǎng)內(nèi)ル娎|的絕緣層，依靠連接器的“U” 字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中，使電纜的導(dǎo)體滑進(jìn)接觸簧片的槽中并被夾持住，從而使電纜導(dǎo)體和連接器簧片之間形成緊密的電氣連續(xù)性。它僅需簡單的工具，但必須選用規(guī)定線規(guī)的電纜。

6.5  螺釘連接

螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式，要注意允許連接導(dǎo)線的最大和最小截面和不同規(guī)格螺釘允許的最大擰緊力矩。

7  結(jié)束語

以上從電氣參數(shù)、安全參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和端接方式等方面論述了連接器的選擇方法，但由于連接器種類繁多，以上論述難免顧此失彼，有些觀點(diǎn)也不一定正確、全面。希望有關(guān)連接器的生產(chǎn)廠和使用廠都能重視連接器的選擇和使用工作。