電連接器尤其是額定電流大的電連接器產品設計的難點在于溫升。本文康瑞連接器廠家介紹電連接器的溫升危害。熱量傳遞的方式，在此基礎上，提出電連接器的溫升應從端子結構、接觸阻抗、塑料結構和測試規范等方面進行改進，可為今后的產品設計者提供一些參考意見。

近年來，隨著電子設備的快速發展，連接器行業在中國發展迅速，這使得快速充電流行起來。其中，大電流電連接器的作用非常大，作為電能和信號傳輸的橋梁，廣泛應用于移動消費電子產品和工業服務器中。

但如何滿足產品的插件使用壽命和電流連續性，并使產品的溫升接近輸電線路，是大電流連接器設計的難點。大電流連接器要求過載電流大，溫升嚴格，一般不超過30℃。本文康瑞連接器廠家將從溫升的危害和溫升的基礎知識入手，給出產品設計中溫升改善的三個代表性方面:端子結構設計、接觸阻抗設計和實驗測試規范。

溫升的基本知識

溫度過度升高的危險

在電連接器的設計中，要滿足產品的額定電流，是基于電連接器工作時產品的熱設計。電連接器產品相互配合通過電流時，由于端子的體電阻和接觸電阻，相互配合的產品會產生熱量，熱量不斷積累。當電連接器產品的溫度過高時，端子的應力會松弛，接觸穩定性下降，接觸力降低，導致接觸電阻升高，電信號減弱，最終發生短路。高溫還會導致端子表面加速腐蝕，縮短壽命周期。嚴重的高溫甚至會導致火災和爆炸，危及使用者的財產和人身安全。

熱量傳遞方式

熱傳遞有三種基本方式：熱傳導、對流和輻射。熱傳導是同一介質或不同介質中的物體之間的直接接觸。由于溫差引起的傳熱現象，很多產品都是利用熱傳導特性來降低溫升的。對流是指流動的流體和與之接觸的固體表面由于溫度不同而發生的熱交換過程。

其中，對流傳熱分為自然對流和強制對流。自然對流是冷熱流體密度差引起的流動，強制對流是外力和壓力差引起的流動。在產品溫升試驗中，可以利用對流特性中的強制對流，通過提高強制風冷的風速來降低溫升。物體以電磁波的形式傳遞能量的過程稱為熱輻射，物體之間的熱輻射是相互的。如果有溫差，物體就會發生輻射熱交換。

改善電連接器溫升的設計要點

基本的電連接器產品由塑料主體、稱為端子的接觸彈性部件和接觸涂層組成。在產品中，塑料體將觸點彈片相互隔離，不能互通，并將觸點彈片固定在塑料體內，對每個觸點彈片進行機械和屏蔽保護；接觸彈性部件，當產品彼此匹配時，其提供用于在接觸部件之間傳導電信的路徑；接觸鍍層(Contact coating)是覆蓋在接觸元件表面的結構，通常是銅合金，以避免接觸元件基底金屬的腐蝕，并優化接觸界面。在電連接器的溫升改善方面，主要針對產品的三個部件進行改善。

端子結構設計

(1)材料選擇

對于高額定電流的電連接器，端子材料的選擇既要保證材料的高導電性，又要保證產品滿足一定的機械性能要求。材料的選擇一般遵循以下原則：傳統電源連接器額定電流低，機械性能高，可選擇導電率低，機械性能好的材料，如黃銅、磷青銅等；對于電源連接器LLCR，應選擇要求高、額定電流大、有一定機械性能的產品，導電率高的材料也要滿足一定的機械性能，如鉻鋯銅合金。對于具有特別高的額定電流要求并用作靜態端子的電連接器產品，端子材料可以由具有幾乎100%導電性的材料制成，例如紫銅。在終端材料的選擇上，除了滿足功能外，成本和采購周期也是需要考慮的重點。在綜合性能和成本的比較中，應選擇合適的材料。

(2)端子長度的設置

電連接器端子的長度對溫升影響很大，端子越長，溫升越不利。因此，在滿足產品的機械性能和滿足端子的接觸摩擦距離時，應盡可能縮短端子的長度。

(3)端子橫截面積的設計

電連接器產品的溫升也與端子的截面積有關。端子的截面積越大，產品的溫升越低。因此，在滿足產品整體尺寸的情況下，只要滿足產品的電氣特性，不影響裝配，增加端子的截面積就可以大大降低溫升。

接觸阻抗的設計

接觸電阻包括抗壓電阻和集膚電阻，接觸電阻越小，越有利于溫度上升。不考慮材料性質，影響接觸電阻的因素有:端子接觸時的正向力，在一定范圍內增加正向力，降低接觸電阻；接觸面的設計，接觸點數量和面積的增加，電阻的降低，有利于溫升；在電鍍設計中，端子的接觸區域一般選擇鍍金，鍍金的厚度有利于溫升，但考慮到成本，鍍金的厚度要根據實際需求來確定；終端氧化層，鍍層中的金、鎳都是不活潑金屬，銅容易與空氣中的氧氣、水蒸氣、二氧化硫反應生成氧化層，會降低有效接觸點，導致溫度升高。

塑料散熱結構設計

在塑料件的設計中，當塑料結構滿足端子保持和相互配合的要求時，應在塑料表面對應端子接觸區域出現高溫點的位置開設氣孔，通過對流快速散發大量熱能，可以降低此處的溫升。同樣，在產品的其他塑料部件中，使用材料逸出孔也有利于產品的散熱。

實驗標準設計

從產品設計到產品實物組裝，產品開發并沒有結束，只是產品開發的一半，產品測試符合規范，才是最終的完成。其中，溫升測試是電源連接器測試中最關鍵的測試，很多產品因為測試不規范而被判定為不合格，所以產品測試規范的設計也很重要，主要表現在以下幾個方面:

(1)初始溫度的選擇

在溫升試驗中，試驗結果根據產品前后的溫度差是否小于30℃來判定產品是否符合要求。因此，在產品測試前選擇初始溫度同樣重要，因為測試規范中一般沒有對環境初始溫度的具體要求。很多工廠的內部實驗室并不具備恒溫的條件，同樣的產品，同樣的人，同樣的機器進行測試驗證，測得的溫升也相差很大。因此，在一般的測試中，要求實驗室在25℃。

(2)熱電偶的選擇

在現行的測試規范中，只定義了測試線的線徑，而沒有具體定義熱電偶的線徑。分別使用不同線徑的熱電偶，同一樣品的溫升差別很大。因此，在溫升試驗中，采用大線徑的熱電偶可以保證測量結果的穩定性。

(3)測試PCB結構設計。

在溫升測試失敗的情況下，通過熱成像發現溫升的高點在測試PCB上，對產品溫升測試影響較大。要降低測試PCB對產品溫升測試的影響，可以從兩個方面改進PCB設計:(1)增加銅箔的厚度和層數，既降低了銅箔的電阻又增加了銅箔的散熱；(2)增加銅箔的面積，通過走線將熱量帶到PCB上，降低溫升。

(4)測試條件的影響

目前很多產品都是通過加風扇進行風冷測試的。大電流電源連接器溫升試驗中是否加入風冷，對產品的試驗結果影響很大。在其他測試條件相同的情況下，同一產品是否增加了風冷，測試結果差異較大。目前很多終端客戶明確在測試中加入風冷測試。在產品設計初期的有限元分析中，應加入過冷工況進行分析，以真實反映產品測試的真實情況。

摘要

目前市場上對電源連接器額定電流的要求越來越高，對產品性能和質量的要求也在逐步提高。在提高產品質量的同時，還要考慮成品成本。在開發產品時，要開發合適的大電流連接器。在大電流連接器的設計中，要考慮以下兩個方面:盡可能降低端子的導體電阻和接觸阻抗，使最高溫度處于有利通風的位置，利用對流散熱。溫升試驗中是否加入空氣冷卻對結果影響很大。目前很多客戶都有這個要求。在塑料設計中，巧妙地利用產品逸散材料，使產品有充足的空氣流動，絕對要避開發熱處的死角，因為熱量的積累對溫升影響很大。

東莞市康瑞電子有限公司，是一家20多年專業從事連接器、連接線、電子線束等連接器生產廠家，主要產品有連接器、排針排母、接插件、連接線、線束、電子線、線對板連接器、線對線連接器等。公司各種資質證書齊全，技術力量雄厚，加工設備精良，檢驗設備完善以及擁有極強的研發能力，為您提供綠色環保高質量連接器及線束，是您最忠實可靠的合作伙伴。

審核編輯?黃昊宇