利用连接器攻克电源效率与散热难题

　　在提高电源系统的转换效率以及散热性能上，除了从最为基础的电源芯片入手，电源连接器同样起着举足轻重的作用。为了解当下的电源连接器发展趋势以及存在的种种设计挑战，笔者有幸邀请到来自FCI公司的副总裁兼大中华区及韩国区总经理黄振声先生，与其共探电源连接器行业的未来走向。

　



　

　　作为目前连接器业界最资深的前辈之一，黄振声先生在27年的连接器从业生涯中见证了连接器行业在华市场的萌芽、发展、和成熟壮大，经历了无数的机遇和挑战！

　　黄振声先生表示，电源连接器的技术演变通常会顺应电子系统的发展方向。随着大数据、物联网应用的高速发展，智能化将是未来通讯设备、电子设备的主流趋势，其要求电子系统能够具有自动识别、自动被识别、数据远程传输提取、自动监控报警、自动修复等功能，所有这些市场发展的趋势对于电源连接器提出了更高的要求，具体体现为：小型化、更高的通流密度和绝对通流能力、更低的接触阻抗以减少热损耗、更高的应用环境适应能力（物理环境及安规）、更高的集成性（AC+DC+Signal+Sensor）、用户对产品特针组合可自由编辑，以及更高的性价比等等。

　　以数据通信领域的大数据中心为例，由于机房的建设成本昂贵，一旦投入使用，通过后期改造机房扩容非常的不现实，运营方或者业主方通常会通过优化机房内通讯设备的排列布局密度，提升机房内单位面积上的计算、存储、交换数据的能力来降低成本，因此，通讯系统必须小型化、高密化，这就必须要求电源的占空比更小，输出功率更高，以及更高的转换效率来降低系统热损耗，相应的电源连接器也必须符合以上这些设计需求。

　　FCI的电源连接器三大技术优势

　　“数据通信领域的电源连接器一直是FCI核心产品线之一。”黄振声表示，FCI在产品创新、新材料、新工艺的技术研发上持续投入，辛勤耕耘，推出了多款深受用户肯定的产品。从设计来看，FCI的电源产品线非常完整，单个触点的通流能力可以从4安培直到300安培。这些产品几乎涵盖了所有的应用形式：

　　1. 与PCB金手指配合的单片连接器PCE和HPCE，可以实现共面、垂直、扣板等应用。

　　2. 板对板连接器应用，如PB，PB+，HCI，BTB-HPCE，PB Ultra，PwrMax等等，可实现共面、垂直、扣板等互配方式。

　　3. 电源I/O线缆，可以实现线对线、线对板、线对PCB金手指等等应用。

　　4. 接线端子和接线柱。

　　5. 汇流排及针对超大电流应用的汇流排界面连接器，如Barklip，Barguide等等。

　　

　　HPCE夹层连接器

　　其次，FCI电源连接器均是采用模组化的形式设计。这一设计特点可以让电源开发工程师可以根据不同的应用环境、不同的设计项目对于所需的电源连接器特征进行自由编辑，节省至少60天的产品开模时间和认证时间，大幅度缩短产品的开发周期，并降低客户的产品开发成本，以FCI 的PB 产品为例，只要产品长度尺寸在8英寸（203.2MM）内，客户可以根据不同项目或者同一项目对于电源连接器的不同需求自由编辑如下产品特性：

　　1. 有无AC端子的需求

　　2. 有无FMLB的需求

　　3. 有无导向的需求

　　4. 不同电源端子间距：5.08MM，6.35MM，7.62MM

　　5. 电源端子（P）与信号端子（S）的自由排列组合，如P，P+S，S+P，P+S+P等等

　　6. 连接器针脚与PCB板安装固定方式：机械压接（PF）或者通孔回流焊（THR/PIP）

　　7. 应用方式的不同：WTB、WTW、BTB等

　　最后，黄振声特别指出FCI电源连接器在电镀工艺上的创新之处，实际上它也是设计创新的重要组成部分。众所周知，目前的电源连接器设计关键之一是如何降低接触阻抗，越低的接触阻抗意味着越低的功率损耗和更高的传输效率，同时也对连接器或者电源系统的散热非常有帮助。

　　黄振声指出，当前市面上的电源连接器大多是镀金或者钯镍镀金（GXT），实际上，银比金具有更好的导电率和更强的价格优势，换言之，又便宜、性能又好。从很多年前开始，连接器产业就曾投入巨资研发，但由于未能解决银易氧化、硫化、不耐摩擦等负面影响，而否定了这一方向。“但今天我要告诉大家一个好消息，FCI的专家团队通过多年公关、无数次的测试优化，目前已经成功解决了这一业界难题，并获得专利，并从去年开始在新的电源连接器产品上量产使用镀银工艺，如PB Ultra、Barklip等新产品，测试对比数据表明，在同样设计的产品上，镀银比镀金与GXT的接触阻抗低至少40%，性能更优！。”

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　　三大方案解决电源散热难题

　　电源连接器在传输电流时会产生功率损耗，这些损耗功率基本上可以看成是热损耗，它源于两方面：一是电源连接器传输路径上的导体阻抗带来的传导热阻，二是相互接触的连接器端子间的接触阻抗所引发的接触热阻。降低传导热阻主要是依靠增大导体横截面积、缩短传导长度来解决；降低接触热阻主要依靠增加相互接触端子的接触面积及增加正向力来实现，比如增大端子的横截面并将接触区域开口分成多个触点同时接触，正向力的增加可以在不影响使用需求的前提下尽量提高，这主要是靠端子前期设计来完成的，目前FCI最新镀银工艺也可以很好降低接触热阻。

　　

　　在电源系统中，电源连接器的热损耗可以等同视为一个热源，它不仅对电源连接器加热，也同时作为二次热源对电源连接器周边的电子元器件如电容等加热，因此，我们在电源连接器的设计中必须予以考虑，消除这些负面影响，FCI主要通过如下设计方案达成：

　　1. 尽量降低电源连接器工作本身的热损耗，上面已经讲了，主要是通过改善传导阻抗和接触阻抗，增大电源端子截面，将电源端子剖开分成多触点的方式，还有镀银工艺等等。

　　2. 将电源连接器产生的热量尽快散开来自我保护，主要是靠在塑胶壳体上开通风巢或通风孔，或者采用高导热绝缘的新塑胶材料，在一些特殊应用领域，可以用超导原件连接电源连接器外壳与电源外壳，而最终通过电源外壳散热。

　　3. 降低电源连接器在高度方向上的尺寸，不对电源系统风路产生风阻，便于整个电源系统的热量能够被电源系统的风流快速排出，而减少系统因热量堆积产生的过热耦合失效。

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