大电流连接器设计

出处：pu521 发布于：2012-11-12 18:04:14

　　1.大电流连接器的发热是设计重要的考虑问题，我们都知道U＝I^2RT，这个功率消耗主要转化为热的形式散发，电流I不变的情况，降低电阻是设计的重点，这个电阻R＝Rc接触电阻和+Rw(插针插孔连接器本身电阻)，怎么样减小这个电阻R：
　　A.插针插孔接触面的粗糙度，粗糙度好的表面，有效接触面积就大，对应的接触电阻就低，另粗糙度好的表面，电度效果也好，带电插拔的风险就低；
　　B.材料的导电系数。这个系数决定了材料本身的电阻Rw，降低电阻也就降低功率输出；
　　C.插针插孔材料的可靠弹性连接。由于寿命的要求，必需保证使用多次情况下的可靠的接触，这就对材料的弹性提出高的要求，确保可靠的弹性接触；
　　D.材料的加工性和经济性。铜合金的加工效率有很大差别，又要兼容上面各条，目前市场用的多的是紫铜（锡磷青铜），电特性高，弹性好。　

　 2．设计确认。什么样的设计是有效的，可靠的，有几个重要技术指标，但重要的是实验验证设计。验证方法在实验室下必须有的两个实验是，温升试验及冲击电流温升试验，前者验证稳定接触情况下的温度不会造成破坏，后者主要验证电流突变可能造成连接器的毁坏。
　　A.温升曲线见下图：

　　图中表示定规格的导线+连接器在一定电流作用下温度上升多少度，例如6AWG，约66A左右时温度升高40摄氏度，假设室温是30度，那么30+40＝70度，就是这个连接的操作温度，现导线绝缘温度80度，主体塑胶的热融温度105度，那么这个设计就是合适的。
　　脉冲电流曲线:

　　实际使用的电流可能受到负载的影响产生波动，电流变大时，由于连接端点输出功率成平方关系增大，所以电流瞬间增大可能在短时间内输出巨大功率产生巨大热烧坏导线或连接器，脉冲电流曲线反应了。
　　上图反应一个工作电流50A的一对连接器通过一定的脉冲电流产生30度的温升所要的时间，要的时间越短，说明抗脉冲电流能力越差。
　　综合上述，设计大电流产品包括BUS BAR，确定工作电流和操作环境，然后选择适合的导线大小，是材料的选择。
　　塑胶的设计：
　　尤其有带电插拔要求时，要保证插针插孔能平行导入，热插拔有一个瞬间接触或分离，此时理论的电阻是无限大，虽时间短，产生的热也有可能非常大，损坏器件，所以设计时，要保证对插的角度偏差在3度以内，保证顺滑插拔。
　　塑胶材料的选择：主要三种，PBT，PC，PET，其中PBT由于其电气特性好，应用多（H.D.T 200度左右），但设计时要考虑缩水对外观的影响。对要求端子保持力非常大的情况，塑胶本体非常厚的情况，可选择阻燃级的PC（H.D.T.140度左右）。对热变形温度要求非常高的运用，可考虑PET加强阻燃型（240度左右），但成本较高。
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