便携式连接器领域的颠覆性新趋势
便携式电子产品对性能的需求,正在促使新型连接器设计的诞生,同时也推动了长期使用的连接器标准在多个领域的改进。从快速发展的物联网应用到产品寿命以几十年计算的军用设备,变化正在发生。以下是变化的内容以及您可以如何利用它们。
高密度连接器
尽管智能手机和平板电脑等便携设备中的空间十分有限,但仍然需要在一块电路板与另一块电路板之间传输相当数量的信号。对此,制造商开发了超低高度的微型板对板(BtB)连接器,这些连接器具有高针脚数量和小尺寸的特点。通信媒介通常是柔性扁平电缆(FFC)或柔性印刷电路(FPC)。
例如,TE Connectivity 提供了一款 0.35 mm 精细间距的可扩展 BtB 连接器,其主体宽度仅为 1.85 mm,高度低至 0.6 mm。另外一款 TE 精细间距 BtB 连接器包含集成的 EMI 屏蔽,如下图所示。这些连接器专为智能手机、平板电脑和便携式游戏设备设计。
图 1:带有 EMI 屏蔽的 FPC 连接器。(来源:TE Connectivity)
便携不仅仅意味着手持
便携式革命不仅仅适用于可以放在手掌中的电池供电设备。许多以前需要整间房间容纳的设备现在已经变得可移动,这也要求它们的所有组件都具备移动性。
以医疗X光机为例。如今,便携式系统相当普遍,将诊断能力直接带给患者。由于它们仍然需要高达75千伏的工作电压,制造商不得不开发小型化的高压连接器。
即使是军事无人机,或称无人飞行器(UAV),也正在加入便携化的浪潮。忘掉那些拥有84英尺翼展的“收割者”无人机吧。如今的兴奋点集中在更小型的无人飞行器上,这些飞行器只有昆虫大小,可以由单个士兵轻松操作。
基于0.025" 间距触点的新型连接器设计提供军用级别的质量和可靠性,适用于最新一代的无人机。这些纳米微型互连器专为满足严格的MIL标准而设计,包括100g冲击测试和10-2,000 Hz频率下20g振幅的振动测试。
RF 连接器的进展
现有功能缩小化的趋势同样包括射频(RF)。下方所展示的Molex SSMCX是一款超小型微同轴(MCX)连接器,专为非常小型的无线电和天线应用而开发。该连接器可在高达10 GHz的频率下工作,比其前代产品MMCX(微型同轴连接器)小30%。它的首个应用是什么?用于笔记本电脑的IEEE 802.11x无线电和天线。
图 2:SSMCX 微型同轴射频连接器。(来源:Molex)
推动连接器创新进一步深入供应链的另一个趋势是将多种射频技术(如蜂窝、蓝牙、GPS 和 WLAN)组合到单一的手持设备中。
集成这些功能的芯片本身正在缩小尺寸,这给半导体测试设备的制造商带来了问题,制造商必须开发高密度RF载板,以便在高容量制造环境中同时测试多个RF集成电路。
解决方案?多端口迷你同轴连接器,将多达八个独立的同轴通道组合在一个外壳中。
电池连接器更小更扁平
传统电池连接器多年来一直以两种不同的接触配置形式存在。冲压悬臂接触件为消费电子级的批量产品提供了一种更经济的互连方式,而弹簧加载的“ pogo 针”则被用于工业应用中,以提供更长的循环寿命。
与其他领域的趋势保持一致,设备尺寸的不断缩小也迫使电池连接器变得更加纤薄。表面安装电池连接器在空间受限的便携式应用中正越来越多地被采用。
现有的形式因素也无法幸免
随着便携设备能够执行越来越多的功能,对更小尺寸的需求开始影响现有标准,这可以从一代代更新的USB接口中看出。最初的USB形态非常适合标准尺寸的台式机和笔记本电脑,并且至今在这些设备中仍然被广泛使用。
但随着手机、平板电脑和PDA的普及,迷你USB被引入。随着智能手机、数码相机以及其他便携设备变得越来越薄,USB实施者论坛(USB-IF)于2007年1月宣布了微型USB。微型USB的宽度与迷你USB相似,但厚度大约是其一半。
图 3:微型、迷你和标准 USB 接头的比较。(来源:Wise Geek)
迷你和微型变化的趋势也在其他形式因子中得到了体现。例如,用于传输数字音频和视频的高清多媒体接口(HDMI)标准,现在提供全尺寸、迷你和微型版本。
最新的USB连接器创新是USB 3.1 Type C连接器,它将数据传输、视频输出和充电能力集成到一个只有2.6mm高的可翻转连接器中。它提供高达10Gbps的数据传输速度,以及高达100W的电力传输,支持高达20V和5A。点击此处查看USB 3.1 Type C带来的革新性优势完整列表。
即使在相对发展较慢的工业市场,连接器的变化也在发生。新一代微型D高密度连接器的密度是标准SUB-D连接器的四倍。
用无线方法替代连接器
鉴于许多手持设备的极致轻薄,制造商正在研究是否可以完全用无线解决方案取代连接器,这对连接器制造商来说并不是什么好消息。
当前出现这种趋势的两个常见领域是无线音箱和无线充电。在苹果用新的8针Lightning连接器取代其原来的30针底座连接器后,因新连接器不再包含线路电平音频输出,带有移动底座的音箱开始失去人气,而无线解决方案逐渐受到青睐。而无线充电已经在多款笔记本电脑和智能手机上亮相,随后可穿戴设备(如苹果手表)也开始采用无线感应充电。预计这一趋势将在消费类便携电子设备中继续发展。
便携式产品的兴起催生了众多新兴连接器技术,同时也促使一些旧标准进行了扩展,以适应新的现实。我们只能预见,连接器创新的未来将继续由其连接、通信和供电的电子设备的趋势及消费者需求所推动。
文章标签