連接器,即CONNECTOR。國內(nèi)亦稱作接插件、插頭和插座。一般是指電器連接器。即連接兩個有源器件的器件,傳輸電流或信號。連接器是我們電子工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的一種部件。它的作用非常單純:在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路之間,架起溝通的橋梁,從而使電流流通,使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。連接器是電子設(shè)備中不可缺少的部件,順著電流流通的通路觀察,你總會發(fā)現(xiàn)有一個或多個連接器。
連接器形式和結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的,隨著應(yīng)用對象、頻率、功率、應(yīng)用環(huán)境等不同,有各種不同形式的連接器。例如,球場上點(diǎn)燈用的連接器和硬盤驅(qū)動器的連接器,以及點(diǎn)燃火箭的連接器是大不相同的。但是無論什么樣的連接器,都要保證電流順暢連續(xù)和可靠地流通。 就泛指而言,連接器所接通的不僅僅限于電流,在光電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,光纖系統(tǒng)中,傳遞信號的載體是光,玻璃和塑料代替了普通電路中的導(dǎo)線,但是光信號通路中也使用連接器,它們的作用與電路連接器相同。
連接器的工作原理:
對于連接器,大家可能還沒有更多的了解。所謂連接器,是液面以下相互連通的兩個或幾個容器。盛有相同液體、液面上壓力相等的連通器,其液面高度相等。
?。?) 連接器盛有相同液體,但液面上壓力不等,則液面的壓力差等于連通器兩容器液面高差所產(chǎn)生的壓差。
?。?) 連接器液面上壓力相等,但兩側(cè)有互不相混的不同液體,自分界面起兩液面之高度與液體密度成反比。
連接器原理在工程上有著廣泛的應(yīng)用。如各種液面計(jì)(水位計(jì)、油位計(jì)等),水銀真空計(jì),液柱式風(fēng)壓表,差壓計(jì)等,都是應(yīng)用連通器原理制成的。
連接器的應(yīng)用:
隨著連接器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展,它們可根據(jù)其兩大基本功能而分成:信號傳輸及電傳輸兩類。在電子應(yīng)用領(lǐng)域這兩類連接器的顯著特點(diǎn)在于其端子上一定帶有電流,在其它的應(yīng)用當(dāng)中,端子所提供的電壓將同樣作為很重要的考慮對象,雖然同一種端子的設(shè)計(jì)可同時作為信號和電量傳輸兩種功用,但在多種相類似的接觸方式的應(yīng)用上來看,許多電傳輸連接器在端子設(shè)計(jì)時僅僅把電量傳輸?shù)男枰鳛槲ㄒ荒康摹?/p>
不論仿真或數(shù)字信號連接器,其所需功能主要應(yīng)能保護(hù)所傳送的電壓脈沖信號的完整性,該完整性應(yīng)包括脈沖信號的波形以及其振幅。數(shù)據(jù)信號在脈沖頻率上與仿真信號有所區(qū)別,其脈沖傳遞速度決定了所保護(hù)的脈沖的最大頻率,數(shù)據(jù)脈沖的傳遞速度比一些典型的仿真信號要快得多,有的脈沖在連接器中的傳遞速度已接近千億分之一秒的范圍,在當(dāng)今微電子技術(shù)領(lǐng)域中,通常把連接器當(dāng)作一導(dǎo)線看待,因?yàn)榕c增長如此之快的頻率相關(guān)的波長能比得上連接器的尺寸。
當(dāng)連接器或是一互相連絡(luò)系統(tǒng)諸如一線纜裝配被運(yùn)用于高速數(shù)據(jù)信號傳輸中,相應(yīng)的對連接器性能的描述也就改變了。代替了電阻的特征阻抗以及互相連絡(luò)系統(tǒng)中的串音變得尤為重要??刂七B接器的特征阻抗成為一大意識潮流,在線纜中便是對串音進(jìn)行控制。特征阻抗在連接器中之所以具有如此重要的地位,是因?yàn)殡娮璧膸缀瓮庑魏茈y做到完全統(tǒng)一,加之連接器尺寸又很小,必須將串音的可能性最小化。在線纜中,幾何形狀的控制較易實(shí)現(xiàn),其特征阻抗也易控制,但是線纜的長度將有可能引起潛在的串音。
在連接器中控制特征阻抗是圍繞這個理由而進(jìn)行的,在典型的開放式端子區(qū)域,連接器阻抗(和串音)是通過控制端子以合理的分布方式而達(dá)到的。于此類信號而言,接地比率是這種分布的一種反映,接地比率減少了。當(dāng)然,這樣的結(jié)果就會減少可用于傳送信號的端子數(shù)目。與信號端子相關(guān)的理由位置是很重要的考慮因素。為了避免接地端子的減少,具有整體的接地平面的連接器系統(tǒng)已經(jīng)得到了中發(fā)展。前文中已經(jīng)介紹過了微條和條線的幾何形狀。整體的接地平面允許用于傳遞信號端子的使用,且能提高連接器所有傳遞信號的密度。
電力應(yīng)用
如前所述,在上下文提到的電連接器是必須傳遞電力的。通常其電壓很低。通常用到的是如下兩種電力傳遞方法:
(1)專用于高水平的當(dāng)前電力接觸傳遞
?。?)和并行多籩信號接觸。它們每一種方法都有優(yōu)有劣。
電力傳輸與信號傳輸相比有兩點(diǎn)不同之處。第一點(diǎn),也是最明顯的,是用于傳遞較高電流。信號傳遞的電流通常不超過 1 安培,最多也不會超過幾安培,而電力傳輸?shù)碾娏骺蛇_(dá)到幾十乃至幾百安培。第二點(diǎn)是由于電流導(dǎo)致的焦耳熱而產(chǎn)生的溫度升高。信號接觸過程產(chǎn)生的焦耳熱與周圍的溫度相差不多。相反地,電力傳輸?shù)谋嚷视质腔跍囟鹊纳?,溫度的升高,又產(chǎn)生相應(yīng)的比率電流。一次30 度的溫度的升高通常作為一個電流比率的標(biāo)準(zhǔn)。
因此,為滿足電流額定值及性能的穩(wěn)定性要求,控制焦耳熱是很有必要的,這就需要在設(shè)計(jì)當(dāng)中考慮信號傳遞的同時也要考慮電量的傳輸。尤其對電阻大的端子,焦耳熱是一重要因素,必須將其減小到最低程度,而且,接 17 觸面的電阻也必須減小到最低程度,使其產(chǎn)生的熱量最小化。從選材的角度來說,當(dāng)然是選擇高導(dǎo)電率或是橫截面積較大的端子以減小電阻,另外,增高傳輸電壓或增加接觸面積亦可減小接觸部分的電阻。
更高的交叉部分、多余的接觸端子,都暗示提高接觸壓力下連接器的尺寸。也就是說,實(shí)際上,有一個限制在貢獻(xiàn)電接觸上,包括接觸媒體和接觸的尺寸。在使用貢獻(xiàn)電接觸上,電力線纜的路徑,線纜大電力接觸的終點(diǎn)及電接觸的尺寸會成為限制因素。
隨著在連接器設(shè)計(jì)上提倡附加的限制,并行多訊號接觸允許更多傳統(tǒng)的連接器被用來分配電能。這些限制首先直接針對保證通過接觸的電流的分配,同時,它們的熱環(huán)境盡可能一致。其中以下三個因素是主要的:
1.電路應(yīng)是平行的電子流;也就是說,如果可能的話,經(jīng)過所有的接觸電壓降應(yīng)該是相同的。如果不同的電壓降對用途來說是根本性的,則這些電路將被區(qū)別對待。
2.如果可能的話,接觸時的熱效應(yīng)會被減至最低,尤其指一大束的電流接觸將被避免。
3.接觸的阻抗或是在全部訊號分配里一起計(jì)算的任意偏差必須相同。例如,依靠在接觸時存在的排列方式,在適當(dāng)角度連接器獨(dú)立接觸的巨大阻抗會有差異。在設(shè)計(jì)分配的接觸時,這些差異應(yīng)當(dāng)被考慮。
連接器的市場發(fā)展:
隨著消費(fèi)電子、汽車電子、通信終端市場的快速增長以及全球連接器生產(chǎn)能力不斷向亞洲及中國轉(zhuǎn)移,亞洲已成為連接器市場最有發(fā)展?jié)摿Φ牡胤?,而中國將成為全球連接器增長最快和容量最大的市場。據(jù)估計(jì),未來中國連接器市場的成長速度將繼續(xù)超過全球平均水平,未來5年內(nèi),中國連接器的市場規(guī)模年均增速將達(dá)到15%,到2010年,中國的連接器市場容量將達(dá)257億元。
電連接器的主要配套領(lǐng)域有交通、通信、網(wǎng)絡(luò)、IT、醫(yī)療、家電等,配套領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)水平的快速發(fā)展及其市場的快速增長,強(qiáng)有力地牽引著連接器技術(shù)的發(fā)展。到目前為止,連接器已發(fā)展成為產(chǎn)品種類齊全、品種規(guī)格豐富、結(jié)構(gòu)型式多樣、專業(yè)方向細(xì)分、行業(yè)特征明顯、標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)范的系列化和專業(yè)化的產(chǎn)品。
總體上看,連接器技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出如下特點(diǎn):信號傳輸?shù)母咚倩蛿?shù)字化、各類信號傳輸?shù)募苫a(chǎn)品體積的小型化微型化、產(chǎn)品的低成本化、接觸件端接方式表貼化、模塊組合化、插拔的便捷化等等。以上技術(shù)代表了連接器技術(shù)的發(fā)展方向,但需要說明的是:以上技術(shù)并不是所有連接器都必需的,不同配套領(lǐng)域和不同使用環(huán)境的連接器,對以上技術(shù)的需求點(diǎn)是完全不一樣的。
發(fā)展方向
連接器的發(fā)展應(yīng)向小型化(由于很多產(chǎn)品面對更小和輕便的發(fā)展,針對間距和外觀大小,高度都有一定的要求,這對產(chǎn)品的要求就會更加精密,如線對板的最良好選擇小間距0.6mm和0.8mm)、高密度、高速傳輸、高頻方向發(fā)展。小型化是指連接器中心間距更小,高密度是實(shí)現(xiàn)大芯數(shù)化。高密度PCB(印制電路板)連接器有效接觸件總數(shù)達(dá)600芯,專用器件最多可達(dá)5000芯。高速傳輸是指現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)要求信號傳輸?shù)臅r標(biāo)速率達(dá)兆赫頻段,脈沖時間達(dá)到亞毫秒,因此要求有高速傳輸連接器。高頻化是為適應(yīng)毫米波技術(shù)發(fā)展,射頻同軸連接器均已進(jìn)入毫米波工作頻段。
應(yīng)用趨勢
根據(jù) Global Industry 預(yù)測,受中國以及亞洲、東歐、拉丁美洲地區(qū)的經(jīng)濟(jì)推動,連接器市場將迎接下一個 5 年的巨大增長期,2012 年全球連接器的需求將達(dá)600 億美元。據(jù) Global Industry 報告顯示,亞洲連接器市場在 2010 年達(dá)到 64億美元,中國 2015 年市場增速將達(dá)到 20%。
· 工研院估計(jì) 2010 年全球連接器市場規(guī)模將達(dá)到 498 億美元,創(chuàng)歷史新高
· 工研院預(yù)估,2011 年全球車用連接器市場規(guī)模將達(dá) 134 億美元
· 2011 年全球計(jì)算機(jī)及外圍連接器市場規(guī)模將達(dá) 125 億美元
· 2011 年全球電信數(shù)據(jù)連接器市場規(guī)模將達(dá) 100 億美元
· 消費(fèi)性連接器在數(shù)字家庭、游戲機(jī)等熱潮帶動下也將持續(xù)成長
消費(fèi)市場
調(diào)研顯示連接器市場在消費(fèi)性電子產(chǎn)品游戲機(jī)、MP3、手機(jī)、LCD TV、數(shù)碼相機(jī)等需求暢旺帶動下,業(yè)績持續(xù)上升。In-Stat指出,2014 年全球電視機(jī)頂盒市場價值將達(dá) 13 億美金。根據(jù) DisplaySearch 調(diào)查報告顯示,2010 年全球電視出貨將超過 2.42 億臺,同比增長 15%,預(yù)計(jì)到 2014 年將超過 2 億 6 千萬臺。
我國連接器行業(yè)為充分實(shí)現(xiàn)市場化競爭,各企業(yè)面向市場自主經(jīng)營。國際市場上,連接器全球前十大廠商一直為美國、日本、法國、***四個國家和地區(qū)的廠商所占據(jù),從競爭格局來看,泰科電子、安費(fèi)諾、莫仕等3家外資企業(yè)占據(jù)了中國移動通信終端和數(shù)碼產(chǎn)品微小型精密連接器近80%的市場空間。
在中國大陸地區(qū),連接器制造廠商有1,000余家,其中外商投資企業(yè)約為300家,本土制造廠家700余家,主要分布于長江三角洲和珠江三角洲地區(qū)。國內(nèi)本土連接器廠商普遍規(guī)模不大,實(shí)力較弱;部分軍工企業(yè)技術(shù)研發(fā)具有優(yōu)勢,但產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域多集中軍工產(chǎn)品,大批量生產(chǎn)能力不足,與公司針對的細(xì)分市場不同,不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性的競爭。
醫(yī)療市場
研究機(jī)構(gòu) BCC Research 調(diào)查報告指出,全球家用醫(yī)療設(shè)備市場規(guī)模至 2012年增長到 204 億美元,年增長率將達(dá) 6.8%。醫(yī)療電子將成為連接器應(yīng)用新的增長點(diǎn)。市場預(yù)測到 2011 年,醫(yī)療領(lǐng)域的連接器市場將達(dá)到 16.3 億美元。
手機(jī)市場
連接器是手機(jī)中最重要的器件之一,平均來看,每部手機(jī)需要的連接器數(shù)量達(dá)到 8 個。根據(jù) Coda Research 報告顯示,2010 至 2015 年期間,全球智能型手機(jī)出貨量將達(dá) 25 億支,年復(fù)合增長率為 24%。數(shù)據(jù)顯示,2010年第一季度中國 3G 手機(jī)銷量達(dá) 611.3 萬部,環(huán)比增加高達(dá) 65.97%。隨著手機(jī)市場發(fā)展的持續(xù)向好。手機(jī)連接器市場必將繼續(xù)順勢上行。
· 手機(jī)所使用的連接器產(chǎn)品種類分為內(nèi)部的 FPC 連接器與板對板連接器;外部連接的 I/O 連接器,以及電池、SIM 卡連接器和 Camera Socket 等
· 受 3G 手機(jī)和智能手機(jī)需求市場影響,手機(jī)連接器當(dāng)前發(fā)展方向?yàn)椋旱透叨龋?pitch,多功能,良好的電磁兼容性,標(biāo)準(zhǔn)化和定制化并存
汽車市場
汽車連接器市場是最大的連接器細(xì)分市場,一輛典型輕型汽車大約有 1,500 個連接點(diǎn)。根據(jù) Bishop & Associate 統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)汽車連接器市場將持續(xù)成長,至2011 年將達(dá)到 134 億美元市場規(guī)模。
電腦市場
市場調(diào)研公司 In-Stat 的報告顯示,到 2014 年全球包括平板電腦、上網(wǎng)本、智能本和筆記本電腦的移動計(jì)算設(shè)備出貨將保持 19.1% 的年復(fù)合增長率。全球筆記本電腦出貨在 2014 年將達(dá)到 2.91 億臺。連接器在電腦中的應(yīng)用約為5-12 套每臺,電腦市場的穩(wěn)步發(fā)展推動了連接器需求的持續(xù)增長。
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