新型平行板連接器結構優化設計研究

摘要：本文介紹應用于5G項目平行板連接器，具有多方位插拔，維護方便，板間距小，通流能力大的特點，是針對現有技術的不足而提供的一種PCB板之間互連的連接器。

主題詞：平行板連接器;插拔力;溫升

一、引言

現有技術印制電路PCB板在電子產品中的應用極為普遍，PCB板與PCB板之間的電路連接均需通過連接器。隨著設備向小型化方向發展，PCB板與PCB板在電子產品中的間距及活動空間不斷減小，導致板與板之間的插拔極為困難，增加了電子產品裝配與維護過程的難度，制約了PCB板技術的進一步拓展。

本文介紹了一種平行板連接器，插頭與插座間可實現上方、下方多方位插拔，無論哪塊PCB板需要維護，可在不拆卸另一塊PCB下，將其沿垂直方向取出。該產品有盲插功能，具有二級導向，插入過程中，兩側導向柱先起到預導正作用，然后中間導向柱精確導向。

二、應用背景

平行板連接器應用于兩平行PCB板之間，普通的平行板連接器插頭、插座只能從一個方向對接，且導向功能差，不適合傾斜角度較大的場合。

客戶要求設計一款連接器，額定電流40A，可滿足一定傾斜角度插拔，可從兩個方向對接，方便客戶組裝、維護。

三、產品設計

（一）接觸件設計

圖1接觸件1采用四個獨立懸臂梁，這種結構接觸點較多，可以減小接觸電阻，但懸臂處截面積較小，散熱較差。

圖2接觸件2采用整體片狀結構，這種結構可增加接觸區域的有效接觸點，減小接觸電阻，且整體散熱效果好。

圖3彈片1采用懸臂梁結構，為接觸件提供正向力。

圖4彈片2為片狀結構，一端采用倒刺固定于基座中，上部有凸包，與接觸件頭部連接。

（二）插拔力模擬分析

如圖按1個接觸件仿真，實際應用6個接觸件，故接觸件1、彈片1插入力為122.4N，拔出力為79.8N。

接觸件2、彈片2插入力為129.6N，拔出力為85.2N。要求插入力≤60N，拔出力4～50N，不滿足要求，結構需要優化。

（三）溫升分析

插頭接觸件加載40A電流載荷，整體設置對流和輻射邊界條件。分析考慮連接器自身電阻，每一接觸對的接觸電阻設定為0.30mΩ。仿真結果接觸件1、彈片1最大溫升為25度，接觸件2、彈片2最大溫升為18度。

（四）產品結構優化

仿真結果插拔力偏大，特別是采用接觸件2，彈片2結構，插拔力超出較多，原因為插拔過程接觸件兩端受力，形成簡支梁結構。

考考慮通流及插拔力，優先選用彈片1結構，接觸件2。

通過仿真分析，插入力為54N，拔出力為38.4N，滿足插入力≤60N，拔出力4～50N要求。

插頭接觸件加載40A電流載荷，整體設置對流和輻射邊界條件。分析考慮連接器自身電阻，每一接觸對的接觸電阻設定為0.30mΩ。室溫為22度，最大溫升為22度。

五、總結

該產品具有兩級導向，具有盲插功能，可以實現兩個方向插拔，適用于板間距小的場合。

接觸件采用高導電材料，不銹鋼彈片提供足夠的正壓力，保證接觸點可靠連接，適合大電流傳輸。

參考文獻：

[1]楊智杰? ?基于有限元仿真的連接器插拔力及載流特性分析.

[2]呂瑞雪? ?電連接器的熱性能研究.

作者簡介：

郭衛東，男，連接器產品設計工程師，蘇州華旃航天電器有限公司，從事連接器產品研發，擅長通訊電源連接器方案設計，結構改進，批產規劃。熟悉連接器沖壓，塑膠成型，電鍍，組裝工藝。