在電子系統(tǒng)中，連接器雖然無處不在，但與那些決定系統(tǒng)重要功能的核心元器件相比，很多時候它們更像是默默無聞的“小透明”，很少被特別提及。不過，在一些特定的嚴苛環(huán)境的應用中，比如航空、航天、無人機、醫(yī)療、戶外作業(yè)等，連接器的重要性往往會凸顯出來，因為它們互連的可靠性和穩(wěn)定性會成為電子系統(tǒng)能否安全、可靠運行的關鍵所在。

這時，如何為嚴苛環(huán)境應用選擇“靠譜”的連接器，就成為了一個充滿挑戰(zhàn)性的工作。由此，也催生出了為應對這一需求而專門優(yōu)化的“高可靠性連接器”。

如何打造高可靠性連接器？

所謂高可靠性連接器，是指采用特殊的優(yōu)化設計和提升可靠性的舉措，以確保連接器在嚴苛的環(huán)境中不會失效，穩(wěn)定而長效地運行。在涉及設備和操作人員安全的場景下，這種高可靠性會顯得更為重要。

這就要求在打造高可靠性連接器時，需要考慮振動和沖擊、工作溫度、物理撞擊、插拔壽命、電纜應力釋放、釋氣率等關鍵因素。下面我們就來一一解析。

1振動和沖擊

不論是持續(xù)不斷的振動，還是突發(fā)性的沖擊，都是嚴苛環(huán)境下經(jīng)常會發(fā)生的外部影響，也是造成連接器電氣連接不連續(xù)或失效的主要誘因之一。

為了有效抵御振動和沖擊的影響，高可靠性的觸點設計是關鍵一環(huán)，通常的做法是增加連接器觸點簧片數(shù)量，形成一個360°環(huán)形接觸區(qū)域，更大限度地增加接觸面積，并確保無論振動發(fā)生在哪個方向，至少有一個簧片能保持電氣連接。

2工作溫度

嚴苛環(huán)境應用難免會面對極端溫度的考驗，普通商用連接器工作溫度范圍 （通常在-25℃至+85℃）顯然滿足不了要求，這時就需要溫度范圍寬至-55℃/-65℃到+125℃/+175℃的高可靠連接器來應對挑戰(zhàn)。

而應對這種極端溫度的挑戰(zhàn)，需要特殊材料的支撐，例如在觸點上采用更高級別的磷青銅或鈹銅材料，塑料外殼材料也需要確保在高低溫下不開裂或變形。

3物理撞擊

這與上文提到的“沖擊”引發(fā)的電氣連接中斷有所不同，物理撞擊主要是指對連接器本身機械結構造成的損害，包括外力的碰撞，或者是插配、維修時的誤操作（如錯誤地強行插接）對連接器的損壞。

為了避免這些風險，高可靠性連接器在設計時會特別考慮材料與結構的穩(wěn)固性、增加鎖定裝置，以及采用極化、鍵控等防誤配的措施。

4插拔壽命

高可靠性連接器通常需要達到500次或1,000次的插拔次數(shù)，這要求其觸點有更出色的“耐磨性”，以確保生命周期內都能提供出色的電氣連接特性。這需要在觸點材料和鍍層等方面做精心地考慮。

5應力釋放

在電纜連接中，連接器會承受更多的壓力和應力，這主要來自于用戶拉扯電纜、連接器附近其他區(qū)域的彎曲和形變，以及振動下電纜重量對連接器的牽拉，它們都會導致連接性能的下降甚至失效。

應力釋放的辦法包括采用鎖緊螺絲或卡扣鎖、使用電纜夾以及在外殼上增加尾蓋等應力消除裝置，或者是通過灌封、注塑等工藝對電纜進行固定。這些都是高可靠性連接器優(yōu)化時的技術選項。

6釋氣率

所有材料都會吸附、溶解一些氣體，在特定的條件下這些氣體會被釋放出來，釋氣率就是指材料在特定環(huán)境中（比如真空或高溫條件下）釋放氣體的速率，是評估材料在高潔凈度、真空或密閉環(huán)境中適用性的關鍵指標，因為材料釋放的氣體會對設備性能產(chǎn)生不利影響。為了滿足此類應用場景（如太空）所需，就要在連接器設計時特別考慮采用具有低釋氣率的材料，并滿足相應的行業(yè)標準。

值得注意的是，想要打造出一款理想的高可靠性連接器，除了上述要素需要考慮之外，還需要考慮連接器的小型化、輕量化以及成本控制等要求，而這些往往與一部分高可靠性設計理念“相互矛盾”。這些現(xiàn)實的因素進一步讓這項開發(fā)充滿挑戰(zhàn)，不僅需要專業(yè)的積累更要創(chuàng)新的思路。

然而，對于有實力的廠商而言，挑戰(zhàn)亦是機遇。Harwin公司在高可靠性連接器領域深耕多年，針對各個行業(yè)、多樣化的應用場景，開發(fā)出了品類豐富的解決方案。下面我們就以Harwin的三款明星產(chǎn)品為例，詳細解讀它們的優(yōu)勢特性，以及可以為哪些高可靠性應用賦能。

Datamate連接器高可靠互連的多面手

Datamate連接器系列是Harwin高可靠產(chǎn)品家族中的經(jīng)典款，也是在各種嚴苛環(huán)境中“久經(jīng)考驗”的實力選手。

2mm間距的Datamate連接器采用Harwin的高可靠性四指鈹銅觸點技術，確保其即使在極其惡劣的條件下，也能實現(xiàn)連接的完整性，不會丟失數(shù)據(jù)。這些連接器具有100G抗沖擊、40G抗碰撞和10G抗振動能力，并能在-55°C至+125°C的極端溫度下工作，支持500次配接。

此外，Datamate連接器還提供堅固和全防護的外殼設計，以及防錯配的極化功能，更大限度地保障觸點等核心部件的安全，讓連接更可靠。

特別值得一提的是，經(jīng)過多年的發(fā)展，Datamate連接器系列已經(jīng)形成了一個完整的產(chǎn)品家族，涵蓋信號、電源、同軸、混合連接等不同應用場景，成為可靠互連的多面手，可以滿足航空、航天、賽車、醫(yī)療和工業(yè)等廣泛領域的設計需求。

表1：Datamate連接器類別及特性（資料來源：Harwin）

Datamate連接器的一個典型的應用是飛機客艙中的乘客服務單元，該應用既需要連接器具有出色的防振動和沖擊特性，也需要長期耐用性和可靠性，還要考慮性價比，帶有螺絲鎖定功能的Datamate J-Tek連接器，連接穩(wěn)固，組裝便捷，正是此類應用的理想之選。

Gecko 1.25mm連接器兼具小型化和高可靠

Harwin的Gecko連接器提供了一種薄型的雙排互連解決方案，非常適合在PCB空間有限的場景中應用，可提供多達50個觸點，并有多種配置可供選擇。

Gecko連接器在高可靠性設計方面考慮得非常全面：

每個觸點可承載2A信號電流（均帶有電負載；個別觸點電流2.8A），Gecko-MT可提供高達10A的選項

四指觸點設計，可在高振動和沖擊下保持電氣接觸

鈹銅觸點，支持-65°C至+150°C的寬溫度范圍

耐用性強，支持1000次配接

鎖前進行對接或鎖扣，連接快速便捷

低釋氣率：0.68% TML、0.01% CVCM、0.26 WVR（回收水蒸氣）

此外，Gecko在小型化和輕量化上做了特殊的優(yōu)化，采用1.25mm更緊湊的引腳間距，每個連接器可容納多達50個觸點。與Micro-D等其他高性能連接器相比，Gecko連接器可節(jié)省高達45%的空間以及75%的重量。

圖：26觸點帶閂鎖的Gecko連接器（深灰部分）與25觸點的Micro-D（淺灰部分）外形比較（圖源：Harwin）

Gecko連接器既有緊湊的尺寸和極輕的重量（Gecko-SL連接器附帶鎖緊螺絲的平均重量僅為1克），又有出色的性能和可靠性，使其成為功能豐富、高集成度應用的優(yōu)選方案，加上它還具有低釋氣率的特性，更使其成為衛(wèi)星等太空應用的不二之選。

Kona 8.5mm電源連接器實現(xiàn)可靠的大功率傳輸

讓我們將目光轉向電源連接器。隨著電氣化的發(fā)展和系統(tǒng)復雜性的增加，新一代電子產(chǎn)品在支持更高功率和可靠性方面，對于電源連接器提出了更高的要求。應對這一趨勢，Harwin推出了Kona 8.5mm間距高可靠性電源連接器，其能夠在極端條件下提供出色的電力傳輸性能。

Kona 8.5mm電源連接器每觸點可承載60A的連續(xù)電流，具備250次插拔的耐用性，工作電壓為1500V，8.5mm間距可實現(xiàn)3,000V無閃絡。

該電源連接器出色的載流能力和穩(wěn)定可靠的連接特性，得益于連接器公頭采用了6指形鈹銅鍍金觸點，可滿足嚴苛條件下的電力連接要求。同時，連接器在公頭和母頭上分別設置了獨立護套，有效防止物理損壞和意外觸碰。此外，其堅固的線對板設計也有利于在強烈振動和沖擊環(huán)境下保持穩(wěn)定的電氣連接。

Kona電源連接器還采用了創(chuàng)新的“先插后鎖”機制，確保觸點在完全插配后再進行鎖定，從而避免鎖定過程中可能造成的損壞。母頭連接器外殼配備有不銹鋼拇指螺絲，無需工具即可安裝，讓接插和維修工作更簡便。

Kona 8.5mm高可靠性電源連接器提供線對板2、3、4觸點配置，公頭PCB連接器支持4.5mm通板端接，可在+150°C高溫下工作，還具有低釋氣特性，因此非常適合于電動汽車、電源控制系統(tǒng)、機器人驅動器、伺服控制器以及航天等應用。

除了傳統(tǒng)應用，在無人機等新興應用中，Kona電源連接器也可一顯身手。如今的無人機平臺，配備有攝像頭、傳感器、飛行控制、導航等豐富的功能，既需要更大的電力和功率支撐，又需要小型化和輕量化設計以實現(xiàn)更長的續(xù)航。Kona 2觸點母線連接器與公PCB連接器接合，可在無人機上實現(xiàn)高可靠性的60A連接，PCB連接器位于電池一側，方便拆卸和更換電池，非常便利。

本文小結

“我用的連接器可靠嗎？”——這是開發(fā)者在面對嚴苛環(huán)境應用時，必須面對的一個“靈魂拷問”。為此，高可靠性連接器的選型也就成了一項必須經(jīng)歷的挑戰(zhàn)。

Harwin開發(fā)的一系列高可靠性連接器，不僅在防振動和沖擊、工作溫度、耐用性、釋氣性能等方面出類拔萃，還能夠在小型化、輕量化、性價比等方面滿足特定應用所需，助你事半功倍，快速找到“靠譜”的連接器！