Как соединить шину платы

В данной статье пойдет речь о разъемах для прямых межплатных соединений одного из мировых лидеров производства электромеханических изделий — компании TE Connectivity. Даны пояснения, как в этих изделиях достигается высокий уровень технических характеристик. Статья первоначально опубликована в журнале «Компоненты и технологии» и перепечатывется с разрешения редакции этого журнала.

Современные электронные системы отличаются высокой структурной сложностью. Растущие требования к уменьшению габаритов, повышению функциональности и скорости обработки данных приводят к большому числу внутренних соединений, плотность которых становится все больше. А как известно, чем сложнее система, тем труднее обеспечить ее надежность. Именно поэтому одним из важнейших факторов обеспечения конкурентоспособности и высокого качества электронной аппаратуры становится правильный выбор надежных разъемов. Ведь отказ электрического соединения может свести на нет все преимущества самых передовых и дорогих схемотехнических решений.

Разъем — это изделие электромеханическое, а значит, по своей природе он сочетает в себе целый ряд факторов, влияющих на надежное функционирование: от обеспечения физического контакта в условиях механических воздействий и возможности многократных циклов сочленения до вопросов чисто электрического характера, таких как перекрестные помехи, электрическое сопротивление контакта, емкостные и индуктивные характеристики и прочее.

Кроме того, современные технологии сборки электронных устройств накладывают дополнительные требования на технологичность. Так, например, в определенных задачах, когда плата собирается по технологии поверхностного монтажа, бывает важно обеспечить монтаж разъемов в рамках того же сборочного процесса, поскольку последующий монтаж разъемов в отверстия может оказаться «узким местом», требующим дополнительных временных затрат и ручного труда.

При выборе разъемов следует учитывать все факторы, и в современных условиях принятию правильного решения может оказать существенную помощь компетенция передовых производителей разъемов, учитывающих в своих разработках требования мировой электронной промышленности.

Видео:контроллер мотор колеса из платы гироскутера.Скачать

Конструкции разъемных межплатных соединений

Разнообразие конструкторских решений электронных изделий приводит к большому числу вариантов обеспечения коммутации между платами.

Прежде всего, соединения могут быть разъемными и неразъемными. Плата может монтироваться на другую плату с помощью пайки как модуль. Также в современных изделиях все большую популярность приобретают решения на основе гибких и гибко-жестких плат, которые обеспечивают высокую надежность и технологичность на этапе сборки. Однако гибкие платы накладывают ряд ограничений на монтаж, а гибко-жесткие решения остаются достаточно дорогими.

Разъемные соединения между платами можно разделить на непосредственные (прямые) и соединения с помощью «посредника» — провода, жгута или кабеля.

Если конструкция позволяет, предпочтительным является первый вариант, поскольку чем меньше в изделии разъемных контактов, тем оно надежнее. Однако это не всегда возможно, например, если платы находятся на некотором расстоянии друг от друга, или их взаимное расположение меняется (при открывании дверцы, на которой закреплена плата индикации лицевой панели, и т.д.).

В качестве «посредника» могут применяться различные решения, и их соединение с разъемом тоже может быть различным. Например, могут применяться паяемые или обжимаемые дискретные провода; провода или плоские шлейфы, монтируемые путем прокалывания изоляции (например, метод IDC — Insulation Displacement Connector, разъем с «вытеснением» изоляции), плоские печатные кабели, микроминиатюрные коаксиальные кабели.

Прямые соединения, о которых пойдет речь далее, классифицируют по взаимному расположению соединяемых плат:

• Копланарное соединение — платы располагаются в одной или в параллельных плоскостях, и сочленение производится также в параллельной плоскости.
• Соединение под прямым углом — платы располагаются в перпендикулярных плоскостях. Такие соединения чаще всего требуются при установке карт (или ячеек) в материнскую плату (или коммутационную панель). Их подразделяют на соединения с задней панелью (backplane) и с панелью с двусторонним расположением плат (midplane, средняя панель).
• Мезонинное соединение — платы располагаются параллельно друг другу, но, в отличие от первого варианта, сочленение производится в направлении, перпендикулярном плоскости платы. Иными словами, одна плата устанавливается на другую сверху. Возможен вариант с установкой нескольких плат одна над другой.

Разъем для межплатного соединения может состоять из двух частей, каждая из которых устанавливается на одну из соединяемых плат, либо только из одной части, если роль второй части разъема играют краевые контакты, выполняемые непосредственно на плате.

В зависимости от конструкции соединений используются различные конфигурации разъемов. Сами разъемы могут быть прямыми или угловыми (иметь прямой угол). Обе части мезонинных разъемов всегда прямые. При компланарном соединении, как правило, используются два угловых разъема, но встречаются решения с прямыми разъемами, устанавливаемыми на край платы. При соединении под прямым углом обычно на панель (материнскую плату) устанавливается прямой разъем, а на карту — угловой, либо используется краевой разъем.

В некоторых изделиях с критичными габаритами (например, в ноутбуках) применяются наклонные разъемы с углом, отличным от прямого.

Монтаж разъема на плату также может выполняться различными способами: пайкой в отверстия, запрессовкой, методом поверхностного монтажа, методом прижима и др.

Пайка в отверстия — традиционный метод, обеспечивающий высокую надежность, однако обладающий сравнительно низкой технологичностью. Поверхностный монтаж — высокотехнологичный метод, одновременно обеспечивающий миниатюризацию. Для автоматизации монтажа, учитывая сложную геометрическую форму разъемов, часто применяется специальный съемный элемент, установленный на разъем изготовителем, который обеспечивает плоскость для захвата разъема монтажной головкой и снимается после монтажа.

Видео:Соединение автоматов с помощью шиныСкачать

Требования к разъемам

В данной статье мы рассмотрим два типа межплатных разъемов, которые относятся, соответственно, к сигнальным разъемам и разъемам общего назначения.

Читайте также: Иммобилизация переломов костей табельной шиной

Сигнальные разъемы в современных устройствах должны, в первую очередь, обеспечивать высокий уровень целостности сигнала. Это значит, что основные электрические требования, предъявляемые к ним, включают малое сопротивление контакта и малые перекрестные помехи, что часто достигается особым распределением сигналов по контактам и применением экранов в конструкции разъемов. Кроме того, современные сигнальные разъемы вычислительной и телекоммуникационной техники должны иметь малые размеры и высокую плотность контактов.

Остальные требования, такие как диэлектрическая прочность, рабочее напряжение, допустимый ток, число циклов сочленения и др., для сигнальных разъемов не так важны. Однако следует учитывать, что иногда сигнальные контакты используются для низковольтного питания, причем в современных изделиях токовая нагрузка может быть значительной, поэтому допустимый ток на контакт в этом случае становится важным параметром.

Разъемы общего применения в основном используются в неответственных узлах для передачи сигналов небольшой скорости и для низковольтного питания. У таких разъемов трудно выделить основные характеристики, скорее их параметры должны быть хорошо сбалансированы. При выборе таких разъемов может оказаться критичным и выдерживаемое диэлектриком напряжение, и ток на контакт, и число циклов сочленения, и контактное сопротивление. Размеры разъема также должны находиться в балансе с его стоимостью, технологичностью его монтажа и надежностью.

В условиях расширяющегося применения бессвинцовых процессов пайки, в том числе – в отечественном производстве, одним из важнейших параметров становится способность корпуса выдерживать высокие температуры пайки с применением бессвинцовых припоев.

Видео:Подключая автоматы гребенкой, знай об этомСкачать

Мезонинные разъемы Free Height

Сигнальные разъемы Free Height (FH) производства компании TE Connectivity предназначены для мезонинного соединения между платами. Особенностью этого типа разъемов является то, что сочетание двух частей разъема (вилки и розетки) различной высоты обеспечивает выбор расстояний между платами из целого ряда значений. Таким образом, для конкретного изделия может быть подобрано подходящее минимальное расстояние, позволяющее достичь малых габаритов конечного изделия. Например, для семейства с шагом выводов 0,8 мм шаг высот составляет 1 мм, и это семейство включает четыре исполнения вилок с шагом высот 1 мм и четыре исполнения розеток с шагом высот 4 мм, как показано в таблице 1.

Таблица 1. Комбинации розеток и вилок для получения ряда межплатных расстояний

Контакты разъемов выполняются из сплавов меди с никелевым подслоем и с золотым покрытием 8 мкм, 30 мкм или Gold Flash в области контакта. Область пайки имеет оловянное покрытие.

Данные разъемы предназначены для поверхностного монтажа и могут поставляться со съемными элементами для вакуумного захвата монтажной головкой. Поскольку при поверхностном монтаже разъем может несколько смещаться относительно платы, для обеспечения точного позиционирования у большинства разъемов имеются выступы на нижней стороне, которые должны входить в базовые отверстия в плате. Однако существуют исполнения и без выступов, поэтому при заказе необходимо обращать на это внимание.

Малый шаг выводов разъемов позволяет сэкономить место на плате и уменьшить размеры конечного изделия. Разъемы FH представлены четырьмя семействами с различным шагом выводов: 0,5; 0,6; 0,8 или 1 мм. Семейства разъемов имеют различную конструкцию и разные ряды расстояний между платами, но конструкции разъемов одного семейства одинаковые, что позволяет подбирать отдельные части в зависимости от требований проекта.

Разъемы одного семейства отличаются количеством контактов, а также имеют исполнения с различной толщиной покрытия выводов, допустимой температурой пайки, с выступами для позиционирования или без них. Они также поставляются в различной упаковке (в лентах, пеналах или на матричных поддонах для автоматизированного монтажа) с элементом для захвата или без него. Код для заказа полностью и однозначно определяет семейство, исполнение и упаковку компонента.

Далее рассмотрим подробнее три семейства разъемов FH: с шагом 0.5; 0.8 и 1 мм.

Рис. 1. Разъемы семейства FH с шагом 0.5 мм

Семейство разъемов FH с шагом 0.5 мм (рисунок 1) принято консорциумом PICMG в качестве стандарта для коммутации встроенных модулей с платой-носителем COM Express. Это семейство позволяет выбирать межплатное расстояние из ряда: 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 15 и 16 мм. В семействе присутствуют одиночные и сдвоенные (двухрядные) разъемы с числом контактов, соответственно, 120, 160, 200, 220, 240 и 240, 320, 440. Разъемы данного семейства имеют исполнения с заземленным экраном для обеспечения высокоскоростной передачи данных.

Основные характеристики семейства:

• рабочее напряжение – 50 В AC;
• ток на контакт – 0.5 А;
• количество циклов сочленения — 30;
• напряжение, выдерживаемое диэлектриком в течение 1 мин, — 200 В AC;
• диапазон рабочих температур -40…85°C;
• температура пайки оплавлением (если применимо) 245 или 260°C.

В таблицах 2 и 3 приведены характеристики некоторых разъемов семейства.

Таблица 2. Вилки семейства FH с шагом 0.5 мм

🌟 Видео

Как подключить контроллер, на мотор-колесо, гироскутера. Подключение проводов. ЧТО? и КУДА?Скачать

Запуск мотор колеса на одной фазе 1го транзистораСкачать

Хитрость с шиной гребёнкойСкачать

Как подключать автоматы и УЗО гребенками HagerСкачать

запуск мотор колеса от гироскутераСкачать

Китайский контроллер 36-48 вольт 350Watt. Подробное подключениеСкачать

СБОРКА ЩИТОВ нулевые шинкиСкачать

Переделка гироскутера в самокат( управление одной педалью)Скачать

Подключаем фазные шины гребенкиСкачать

два мотора от одного контроллераСкачать

подключение гироплаты гироскутера в параллель и кнопки в разрыв свето диодаСкачать

CAN шина👏 Как это работаетСкачать

MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать

✅Как подключить два контроллера к одной ручке✅Скачать

Как подключить контроллер | Подключить контроллер к велосипедуСкачать

Запуск мотор колеса гироскутера от 12 вольтСкачать

Болтовые соединения силовых шин в электрических шкафах.Скачать