大電流連接器設(shè)計(jì)
出處:pu521 發(fā)布于:2012-11-12 18:04:14
1.大電流連接器的發(fā)熱是設(shè)計(jì)重要的考慮問題,我們都知道U=I^2RT,這個功率消耗主要轉(zhuǎn)化為熱的形式散發(fā),電流I不變的情況,降低電阻是設(shè)計(jì)的重點(diǎn),這個電阻R=Rc接觸電阻和+Rw(插針插孔連接器本身電阻),怎么樣減小這個電阻R:
A.插針插孔接觸面的粗糙度,粗糙度好的表面,有效接觸面積就大,對應(yīng)的接觸電阻就低,另粗糙度好的表面,電度效果也好,帶電插拔的風(fēng)險就低;
B.材料的導(dǎo)電系數(shù)。這個系數(shù)決定了材料本身的電阻Rw,降低電阻也就降低功率輸出;
C.插針插孔材料的可靠彈性連接。由于壽命的要求,必需保證使用多次情況下的可靠的接觸,這就對材料的彈性提出高的要求,確??煽康膹椥越佑|;
D.材料的加工性和經(jīng)濟(jì)性。銅合金的加工效率有很大差別,又要兼容上面各條,目前市場用的多的是紫銅(錫磷青銅),電特性高,彈性好。
2.設(shè)計(jì)確認(rèn)。什么樣的設(shè)計(jì)是有效的,可靠的,有幾個重要技術(shù)指標(biāo),但重要的是實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)。驗(yàn)證方法在實(shí)驗(yàn)室下必須有的兩個實(shí)驗(yàn)是,溫升試驗(yàn)及沖擊電流溫升試驗(yàn),前者驗(yàn)證穩(wěn)定接觸情況下的溫度不會造成破壞,后者主要驗(yàn)證電流突變可能造成連接器的毀壞。
A.溫升曲線見下圖:
圖中表示定規(guī)格的導(dǎo)線+連接器在一定電流作用下溫度上升多少度,例如6AWG,約66A左右時溫度升高40攝氏度,假設(shè)室溫是30度,那么30+40=70度,就是這個連接的操作溫度,現(xiàn)導(dǎo)線絕緣溫度80度,主體塑膠的熱融溫度105度,那么這個設(shè)計(jì)就是合適的。
脈沖電流曲線:
實(shí)際使用的電流可能受到負(fù)載的影響產(chǎn)生波動,電流變大時,由于連接端點(diǎn)輸出功率成平方關(guān)系增大,所以電流瞬間增大可能在短時間內(nèi)輸出巨大功率產(chǎn)生巨大熱燒壞導(dǎo)線或連接器,脈沖電流曲線反應(yīng)了。
上圖反應(yīng)一個工作電流50A的一對連接器通過一定的脈沖電流產(chǎn)生30度的溫升所要的時間,要的時間越短,說明抗脈沖電流能力越差。
綜合上述,設(shè)計(jì)大電流產(chǎn)品包括BUS BAR,確定工作電流和操作環(huán)境,然后選擇適合的導(dǎo)線大小,是材料的選擇。
塑膠的設(shè)計(jì):
尤其有帶電插拔要求時,要保證插針插孔能平行導(dǎo)入,熱插拔有一個瞬間接觸或分離,此時理論的電阻是無限大,雖時間短,產(chǎn)生的熱也有可能非常大,損壞器件,所以設(shè)計(jì)時,要保證對插的角度偏差在3度以內(nèi),保證順滑插拔。
塑膠材料的選擇:主要三種,PBT,PC,PET,其中PBT由于其電氣特性好,應(yīng)用多(H.D.T 200度左右),但設(shè)計(jì)時要考慮縮水對外觀的影響。對要求端子保持力非常大的情況,塑膠本體非常厚的情況,可選擇阻燃級的PC(H.D.T.140度左右)。對熱變形溫度要求非常高的運(yùn)用,可考慮PET加強(qiáng)阻燃型(240度左右),但成本較高。
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