Samtec技术漫谈 | 开放式Pin针区域的多功能应用逻辑

摘要前言

世界上有着各种各样的连接器，其中的大多数，很多人可能从未见过。它们存在于手机、电脑、洗衣机和汽车等设备中。

这些连接器的功能和设计种类多得令人眼花缭乱。这让工程师感到困惑，也让那些负责购买料件的人感到头疼。为什么不能有一个万能的连接器呢？

设计多样性需求 VS 传统局限性

在很大程度上，这种设计需求的多样性源于连接器与其所服务的电子行业共同演进的方式。

例如，随着汽车电气系统日益复杂，为它们设计的连接器也愈发精密。又如，微电子的诞生催生了具有更多Pin针的连接器，以传输信号。由此可见，连接器的设计往往与其特定功能紧密相关。

结果就是，没有任何一款连接器能完美胜任所有任务。只需看看在行业中使用了60多年的D型连接器（D-sub）便知。它最初为航空航天行业设计，如今已成为世界上最常见的连接器之一。D型连接器家族包括混合式D型连接器，同一外壳内同时装有电源触点和信号触点。但即便采用了 “多用途” 设计，其功能仍有局限。

这种局限的存在，是因为连接器内部电触点的性能不仅取决于自身设计，其在连接器内的排列方式以及与其他触点的关系，与自身形态同样重要。以混合式D型连接器为例，大型电源触点虽适合承载大电流，但它们之间的间距使其无法用于高电压场景。

即便是小型信号触点的排列，也会限制其性能。D型连接器设计时，信号速度仅为当今标准的极小一部分。现代高频、高带宽通信的需求，使得D型连接器不再适用于这类场景。其线性设计限制了它在这些新兴应用中的通用性。

开放式Pin针区域的出现

传统线性设计思路的连接器，其替代方案是开放式Pin针网格阵列。Pin针区域阵列的核心理念是：提供大量不受单一功能限制的触点，连接器本身的设计使得每个触点可承担多种角色中的任意一种。要理解它为何能实现这种灵活性，我们来看看使其与众不同的一些设计特点。

第一个差异在于触点设计本身。许多传统线性连接器采用常规的“针-座” 式触点设计。对于具有大量触点的连接器而言，这种设计存在一些缺陷。首先是触点尺寸：在 “针-座” 结构中，插座必须比Pin针大才能正常工作，这限制了此类连接器的密度。第二个缺陷是插拔所需的力（即 “插拔力”）。虽然单个Pin针的插入力可能很小，但当数量达到数百个时（SEARAY连接器的触点数量可超过 500 个），对接连接器所需的力就相当大了。

Samtec的开放式Pin针连接器使用Edge Rate触点，该触点专门为高速应用设计，尤其是在需要频繁循环插拔的情况下。触点的表面经过铣削处理，形成一个光滑的配接区域。这减少了插拔所需的力，并增加了连接器的预期寿命。此外，Edge Rate 触点比传统 “针-座” 设计更小，因此即使触点数量极高，连接器仍能保持紧凑。

连接器本身的设计对灵活性也至关重要。触点以这样的方式容纳在连接器主体中，可以最大限度地减少由宽边耦合和串扰引起的电气干扰。因此，结合触点的设计，该连接器可用于高速应用。

SEARAY网格布局实现电源与信号的灵活集成

触点的网格布局允许工程师自主选择每个触点的功能，从而优化其性能。

您是否需要为高性能应用配置差分对？只需选择最能保持信号完整性的布局即可。您正是在使用单端信号吗？这款连接器同样可以满足需求。

Pin针网格阵列甚至可以用于电源应用场景。尽管单个触点的额定电流可达5安培以上，但考虑到温度因素，1.5安培可能是更实际的数值。所谓量变引发质变，以此推导，一款拥有500个触点、每个触点承载1.5安培电流的连接器，能提供的总功率将相当可观。

上图为500 Pin针的SEARAY连接器中触点的温度降额曲线。

此外，该网格的尺寸设计使得单个连接器不必局限于单一功能。一款500Pin针的SEARAY连接器可在同一个连接器主体中传输电源、低速信号、高速信号以及差分对信号。具体选择哪种排列方式，完全取决于设计人员的应用需求。

那，这就是那款终极万能连接器吗？

其实，它未必能使用于所有场景，但对于需要在板对板或板对线缆应用中实现这种灵活性的工程师而言，它具备诸多优势。此外需要说明的是，SEARAY连接器经过了Samtec公司自身的严苛环境测试，因此成为恶劣环境下的理想之选。

小 结

我们有很多关于开放式Pin针阵列连接器和SEARAY产品系列的信息，请联系Samtec中国团队，我们期待为您提供卓越服务和优秀解决方案。

我们不会停止创新，所以请持续关注Samtec！