大功率高频开关电源电路设计工程师如何选择合适的连接器?

在大功率高频开关电源电路设计工程师的设计中也是如此,如果是一个所有的需求都定下来的项目,按照项目的需求去做是件非常直接的事情,但往往最折腾人的是什么呢?板子上的那些需要灵活性的地方。工程师要设计一款新的板卡,尤其是设计一款开发板的时候,最费时但又感觉没有多少技术含量、选不好还会让自己非常郁闷的环节是什么?  -  确定自己的板子上用什么连接器!


比如当初大功率高频开关电源电路设计工程师为小脚丫FPGA模块就伤尽了脑筋:

要让40个管脚的小脚丫FPGA核心板能够像孙猴子一样神通广大,那就得扩展啊,不仅要支持目前市场上主流的FPGA开发板能够支持的所有功能,支持所有高校的数字电路、微机原理与接口技术的试验,作为一款号称开源硬件的平台,那一定要接入当今市场上主流的开源平台生态系统 - Arduino、树莓派、PMOD,因为这些系统的配件、外设最容易买,这还不够 - 大功率高频开关电源电路设计工程师的理念是让初学者通过自己动手在PCB设计的成就感中迅速掌握全面的硬件设计技能,那还要方便地让工程师在大功率高频开关电源电路设计工程师的平台上扩展他自己的设计,且成本尽可能的低,能够支持的速度尽可能地高。


大功率高频开关电源电路设计工程师如何选择合适的连接器?

小脚丫FPGA通过合理的连接器要支持的生态系统

为此,大功率高频开关电源电路设计工程师的团队耗尽了无数的脑细胞,画了不下50遍的草稿,终于确定了小脚丫FPGA上的36个信号线、两个扩展板以及学习主板上的功能和相关的连接方式。


基于小脚丫fpga的扩展学习主板,支持所有的数字电路、微机原理教学试验


能够支持Arduino生态系统的小脚丫FPGA适配板


朋友们是否有过类似的体验?

再来看看这几年全球最火的开源平台树莓派:


树莓派3B的连接

你能想象这个团队为了这个系统支持哪些外设、保留哪些连接器、如何安放这些连接器废了多大劲么?


再看看下面的这款FPGA开发板 - 电源、调试、网络、RF、板板之间的连接,选哪些?放几个?放在哪里?如何放?


这种看起来没有多少技术含量(貌似大功率高频开关电源电路设计工程师的理论体系里都不学这些)的事情最需要综合性的系统设计能力。

大功率高频开关电源电路设计工程师先到贸泽的网站上看看有多少种不同的连接器吧:


是不是已经被这么多的分类,每个分类下这么多的型号给震惊了?要知道Mouser官网上列出来的只是Mouser被授权销售的供应商的部分产品而已。当然这些供应商应该也是大功率高频开关电源电路设计工程师电子行业主流的,参考这些厂商的产品已经能够满足大功率高频开关电源电路设计工程师的设计需求了。顺便说一下,多去这些供应商的网站上去转转,可以丰富自己对连接器的全面认识,就像你搬到一个新的地方去工作,最好先了解周围都有哪些饭馆,每个饭馆里都有哪些口味可供你选择。


Mouser官网上可以看到全球主流连接器的供应商,屏幕上的只是其中的一小部分

大功率高频开关电源电路设计工程师再来讲讲选用连接器的一些最基本的要点:

首先,日常对连接器认知的积累很重要(要见过大世面):

平时多参加一些连接器厂商参与的一些技术研讨会、展会,收集整理一些这些供应商提供的精美的产品手册,有空的时候翻一翻,对他们的这些产品有一个大致的印象;

多浏览一些连接器供应商的网站,这些供应商的名字可以从分销商的网站上获取,并根据分销商网站上的价格、库存信息等收藏关注一些跟自己项目相关的连接器的技术信息;

各种场合会遇到一些设计得非常精致的板卡,拍一下图片,尤其是其用的连接器,如果你对上面的连接器有兴趣,可以通过查找其原理图、设计文档、BOM清单等查找到该连接器的型号及相应的技术信息;在观察的时候尤其要注意该板卡跟其它板卡之间的连接方式;


在设计板子的时候选择连接器需要注意以下的原则:

满足功能的要求 - 根据你要连接的对象、根据系统需要的信号线的多少和性质;

连接器注定是要成对的:一定要找到跟它匹配的另一半(插头配插座、插座配插头)或者连接电缆,如果你选中了一款插座,结果在加工以后找不到相应的插头或连接电缆,那这个插座也是没用的;

满足空间的要求 - 连接器的大小要能够在板子的有限空间上放置,能方便同其它板卡或电缆进行连接,每个管脚之间的间距要根据空间以及安装的便捷性来选择,连接器的高度也有不同,比如小脚丫FPGA的扩展卡用的MiniPCIe的连接器就有多种不同的高度,这就要根据扩展板上的器件以及安装的需要选择最合适的一种;


功率连接器要能满足能够承载最大电流的要求;

满足速度的要求 - 对于高速的数据需要高速的连接器,尤其是需要差分走线的场合;

安装便捷 - 视觉上能够识别并可以快速组装,不需要工具或者仅需要简单的工具就能够搞定;

长期使用可靠,尤其是要放置“微动”这种最常见的故障,是否需要锁定机关?很多朋友遇到过USB插座没用几次就给插掉的情形吧?

特殊的应用场景还要考虑到引脚之间的绝缘、坚固性、抗震性、耐水性等;

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