前言
如今作為連接器、傳感器、現(xiàn)場總線、接口技術(shù)及人機(jī)界面(HMI)和RFID系統(tǒng)領(lǐng)域的專家，應(yīng)為工廠及過程自動(dòng)化提供高效的解決方案。憑借其先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，可以快速而靈活地應(yīng)對當(dāng)?shù)厥袌鲂枨�。從而可以通過高效而標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，降低采購、庫存、安裝成本，并提升運(yùn)營安全性。憑借先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，尤其是仹隨AI與藍(lán)牙連接技術(shù)的深入發(fā)展，則使各類連接器及插件等全系列產(chǎn)品呈指數(shù)性增長，從而為用戶提供量身定制的自動(dòng)化解決方案，以推動(dòng)高質(zhì)量與ESG(環(huán)境、社會(huì)和治理)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
值此本文重點(diǎn)將對高速連接器以驅(qū)動(dòng)人工智能發(fā)展與藍(lán)牙連接器監(jiān)控電纜連接和高效可靠的光伏連接器及高密度電源連接器組合等應(yīng)用特征與新趨勢為例作重點(diǎn)研討，與此同時(shí)也對為解決汽車應(yīng)用中的各種設(shè)計(jì)而生的高壓連接器作分析說明。
1高速連接器的動(dòng)力源自融合與驅(qū)動(dòng)AI技術(shù)
隨著AI人工智能的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了一場數(shù)據(jù)中心的工業(yè)、科技與軍備競賽，人工智能對大規(guī)模圖形處理器(GPU)和張量處理器(TPU)集群需求越來越大，相關(guān)配套零部件數(shù)量、種類和性能的要求越來越嚴(yán)格。尤其連接器行業(yè)，對其信號密度、完整性、散熱、功耗等方面帶來了巨大的挑戰(zhàn)。若要充分發(fā)揮AI硬件算力的效能，破解互連瓶頸的關(guān)鍵就在于高速連接器。未來的高速傳輸將朝著“56G到112G再到224G”方向發(fā)展，從而衍生出高速連接器性能和質(zhì)量保證的迫切需求。現(xiàn)在速度領(lǐng)域像56G、112G甚至于224G之后，高速連接器是一個(gè)系統(tǒng)工程，它類似于水桶的短板效應(yīng)，串?dāng)_、回?fù)p、插損等等這些性能，任何一塊有短板，都決定了這個(gè)方案的最終水位。除了在密度和速度之間做取舍之外，我們還需考量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形狀、兼容性、成本等方面的系列問題。而圖1所示為高速連接器系統(tǒng)設(shè)計(jì)形狀示意。
圖1所示為高速連接器系統(tǒng)設(shè)計(jì)形狀示意圖
由此，這意味著連接器生產(chǎn)制造商需要考慮如何快速新品研發(fā)并保障產(chǎn)品質(zhì)量搶占市場。進(jìn)而衍生出對于連接器質(zhì)量管控的嚴(yán)峻需求，其豐富的質(zhì)量解決方案可以助力連接器生產(chǎn)全流程的質(zhì)量管控。
2帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片連接器
首先對藍(lán)牙連接器監(jiān)控電纜連接狀態(tài)做分析。如今新開發(fā)連接器將電纜的狀態(tài)監(jiān)測直接轉(zhuǎn)移到連接技術(shù)上。這種連接器帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片，可以將測量到的電壓和電流值通過無線方式發(fā)送到控制器。當(dāng)今已有不少問世的帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片的連接器，如圖2所示為帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片連接器系統(tǒng)示意圖。
圖2所示為帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片連接器系統(tǒng)示意圖
2.1那么該連接器有何應(yīng)用特征?
*藍(lán)牙連接器電纜可監(jiān)測電流并通過藍(lán)牙向PLC發(fā)送信號
新開發(fā)藍(lán)牙連接器電纜系列具有集成電流和電壓監(jiān)測功能。其連接器中自帶集成傳感器，能檢測自身的健康狀況。測得的電流值會(huì)通過藍(lán)牙發(fā)送至PLC，使得PLC能在安全技術(shù)介入并關(guān)閉輸送線之前檢測到電流異常增加的情況。
*盡早發(fā)現(xiàn)問題并采取快速對策
通過比較輸入和輸出值，可以及早發(fā)現(xiàn)電纜扭結(jié)、電纜斷裂或斷電等問題。用戶可以通過每個(gè)連接器的單獨(dú)MAC地址提前識別任何有故障風(fēng)險(xiǎn)的電纜，并立即更換。自動(dòng)化套件(TAS)通過電纜監(jiān)測應(yīng)用程序?qū)⑺{(lán)牙連接器的測量值可視化，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和其他工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
*針對專為拖鏈?zhǔn)褂迷O(shè)計(jì)并優(yōu)化
全新設(shè)計(jì)的連接器采用TXL系列的四芯電纜(4 x 0.34 mm²)，具有堅(jiān)固的聚氨酯外護(hù)套，專為拖鏈?zhǔn)褂枚O(shè)計(jì)。編碼的連接器安裝在電纜的兩端。測量值以2.4 GHz的頻率通過BLE(低功耗藍(lán)牙)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接口。它的最大范圍是室內(nèi)40米，室外100米。擰緊后，連接器的防護(hù)等級可達(dá)到IP69K，并具有出色的耐化學(xué)品，耐油，阻燃，耐焊接火花，耐磨等性能。
2.2藍(lán)牙連接器應(yīng)用
*典型案例 帶電流檢測的電纜可防止輸送系統(tǒng)意外停機(jī)。該類連接器可以監(jiān)測電纜中的壓降，以防止因工廠停機(jī)導(dǎo)致的巨額損失和計(jì)劃外的維護(hù)工作.
運(yùn)行中呈現(xiàn)的故障 尤其當(dāng)電動(dòng)機(jī)磨損會(huì)導(dǎo)致電流消耗增加，比如附近焊接系統(tǒng)導(dǎo)致的揚(yáng)塵或其他污染，缺乏潤滑或持續(xù)存在機(jī)械應(yīng)力等，驅(qū)動(dòng)擋停器的電機(jī)會(huì)出現(xiàn)磨損等這種情況下會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的電流消耗增加。一旦電流超出閾值，安全技術(shù)會(huì)觸發(fā)輸送系統(tǒng)的安全停機(jī)。此時(shí)，必須停工，待找出故障原因并修復(fù)后才能恢復(fù)生產(chǎn)。引發(fā)因與安全相關(guān)的停機(jī)的計(jì)劃外工廠停工。這難免導(dǎo)致額外工作量并降低生產(chǎn)效率，是生產(chǎn)經(jīng)理都不想看到的結(jié)果。再則又如在汽車工業(yè)的車身裝配廠中，傳送系統(tǒng)將車身部件運(yùn)送到自動(dòng)化生產(chǎn)線，并由機(jī)器人進(jìn)一步加工。不過，這些部件通常是手動(dòng)供應(yīng)。輸送線上設(shè)置了擋停器，以防止進(jìn)料在機(jī)器人抓取工件時(shí)出現(xiàn)堵塞。
由上二故障案例，因此必須使用安全技術(shù)確保輸送系統(tǒng)中執(zhí)行器的電流消耗不超出指定閾值，而藍(lán)牙連接器應(yīng)用將成為首選，即通過無線方式發(fā)送到控制器。
*據(jù)此它的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：汽車、倉儲物流、機(jī)械設(shè)備工廠、機(jī)器人。而其關(guān)鍵功能具有IP67，IP69K防護(hù)等級、適合拖鏈?zhǔn)褂�、耐焊接火花、阻燃�?.4GHz低功耗藍(lán)牙。由此用戶將獲益：即通過預(yù)見性維護(hù)保證工廠連續(xù)運(yùn)行，通過比較電流和電壓值，可以及早發(fā)現(xiàn)電纜問題，通過單獨(dú)的Mac地址，可以快速識別和更換有問題的電纜。而其開發(fā)的自動(dòng)化套件(TAS)通過電纜監(jiān)測應(yīng)用程序?qū)⑺{(lán)牙連接器的測量值可視化，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測和其他工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
當(dāng)今已有不少聞世的帶有電壓和電流監(jiān)控以及藍(lán)牙芯片的連接器，其典型的如M12Plus連接器。
3經(jīng)濟(jì)高效、可靠的光伏連接器獨(dú)到之處
3.1隨著對光伏的需求持續(xù)增長
客戶對功率更大、效率更高的更穩(wěn)定系統(tǒng)的需求也在增長并且要提供可靠的光伏連接器解決方案和電網(wǎng)連接，以便隨時(shí)可提供經(jīng)濟(jì)高效、可靠的光伏連接器，即使在嚴(yán)苛環(huán)境中也經(jīng)久耐用。由此連接器產(chǎn)品是一種可快速、輕松、準(zhǔn)確安裝的光伏連接器并確保安全連接及不會(huì)過熱或受到野生動(dòng)物攻擊。
*什么樣的新理念 與傳統(tǒng)光伏連接器相比，直流快速連接器的安裝速度要快 80%并在 30 秒內(nèi)完成配對安裝，無需特殊工具。見下圖3為直流快速光伏連接器外形。
圖3為直流快速光伏連接器外形
該直流快速光伏連接器設(shè)計(jì)集成了絕緣穿刺 (IDC) 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速安裝。無需剝離電纜線，因此安裝人員只需插入電纜并搭扣按鈕即可進(jìn)行端接，這可提高效率和連接壽命。因此，與我們的太陽能直流快速連接器安裝時(shí)間可縮短最多 80%。它 可適應(yīng)不同的導(dǎo)線截面積，適合用于 2.5 到 6 mm²(AWG 10-14)的導(dǎo)線。其直流快速連接器系列(如SOLARLOK 2.0)具有在光伏市場獨(dú)特的凝膠填充，可達(dá)到 IPx8 防水等級。它們可以浸入最深 1 米的水中長達(dá) 24 小時(shí)，并且能夠抵御灰塵、污垢和沙子。
直流快速光伏連接器采用接口，符合最新光伏標(biāo)準(zhǔn)。采用快速中間接頭的一體式設(shè)計(jì)，充分降低了連接器不完整的風(fēng)險(xiǎn)。還可加快端接過程，無需處理任何松動(dòng)部件，也無需使用任何定制工具。維修起來極為方便，可以快速、輕松地延長電纜，并為受到動(dòng)物損壞或存在機(jī)械絕緣問題的電纜提供有效解決方案。快速中間接頭還采用了燕尾結(jié)構(gòu)，便于并排堆疊。
*直流快速光伏連接器可改善電網(wǎng)連接 在光伏解決方案中，隨著對光伏的需求持續(xù)增長，客戶對功率更大、效率更高的更穩(wěn)定系統(tǒng)的需求也在增長。而且又提供可靠的光伏連接器解決方案和電網(wǎng)連接。
3.2光伏連接器助力加速綠色能源轉(zhuǎn)型
隨著全球加快綠色能源轉(zhuǎn)型的步伐，過往幾年，連接器投身于世界多地的儲能和光伏項(xiàng)目中，無論是極端高溫的沙漠、鹽霧腐蝕挑戰(zhàn)極大的海邊，還是極寒的雪域之地，其光伏連接器系列都憑借著可靠品質(zhì)和穩(wěn)定發(fā)揮建立起一座座的光伏電站，見下圖4(a)所示.
圖4(a)所示為光伏連接器系列以可靠品質(zhì)和穩(wěn)定發(fā)揮建立起一座座的光伏電站
值得提示的是，其一，該光伏連接器系列用于逆變器的直流輸入側(cè)，可以保障電壓電流的穩(wěn)定輸入和長期低電阻的穩(wěn)定運(yùn)行。光伏連接器具備先進(jìn)的測試標(biāo)準(zhǔn)，其產(chǎn)品具備 IP 68 防水等級并通過了熱循環(huán)1000次測試和濕熱試驗(yàn)循環(huán)50次，由此保障了我們的連接器長期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。其二，光伏連接器能提供簡單、快速、可靠的直流連接。憑借精密的工程設(shè)計(jì)，這些光伏連接器可實(shí)現(xiàn)最低的接觸電阻，從而大幅減少功率損失。
如今國內(nèi)外不少廠商的光伏連接器已問世，其典型的有TE產(chǎn)的SOLARLOK系列的產(chǎn)品為SOLARLOK PV4-S 直流壓接連接器，見下圖4(b)所示光伏直流壓接連接器及適配器。
圖4(b)所示光伏直流壓接連接器及適配器外形圖
其三，光伏連接器旨在為太陽能技術(shù)提供簡單、快速、可靠的直流連接。憑借精密的工程設(shè)計(jì)，這些光伏連接器可幫助實(shí)現(xiàn)最低的接觸電阻，從而大幅減少功率損失。如直流插頭和接頭連接器能夠提供可靠的連接，通過采用絕緣刺破式端子 (IDC) 技術(shù)將安裝時(shí)間縮短了高達(dá) 80%。我們的接地連接器使安裝人員能夠?qū)⒐夥到y(tǒng)接地，并在安裝時(shí)提供靈活性。又如SOLARLOK SLK 2.0 直流快速光伏連接器主要用于連接光伏電纜到光伏組件，適用于擴(kuò)展電壓等級為 1500V TUV/IEC & UL 的現(xiàn)場安裝。其四，標(biāo)準(zhǔn)的 1.5 kV 光伏組件連接器，適用于光伏組件接線盒的直接連接，也可用于組串跳線和線纜連接�？蓽p少電力損耗;IP68 防水等級(即可以浸入最深 1 米的水中長達(dá) 24 小時(shí));能夠承受灰塵、污垢和沙子;可用于去耦所需的 NEC 2008/2011 工具及抗紫外線。
應(yīng)該說光伏直流壓接連接器最典型的有SOLARLOK SLK 2.0及SOLARLOK PV4-S多種，值此僅列舉數(shù)種而已。
3.3電流大小輕松掌控的高密度電源連接器組合
萬物互聯(lián)的時(shí)代，通信數(shù)據(jù)流量以及數(shù)據(jù)存儲需求正在以難以置信的速度增長，持續(xù)迭代的數(shù)據(jù)中心需要更高速的連接以及更強(qiáng)大的電源支持，能支持這種具有前瞻性設(shè)計(jì)需求的連接器產(chǎn)品至關(guān)重要。高密度電源連接器備受認(rèn)可的電源連接器與電纜組件產(chǎn)品系列擁有豐富的產(chǎn)品組合，可以適配不同解決方案，為各種應(yīng)用場景提供可靠穩(wěn)定的電力傳輸。它是一種電流大小輕松掌控的高密度電源連接器產(chǎn)品組合。下圖5為高密度電源連接器產(chǎn)品組合示意外形圖.
圖5為高密度電源連接器產(chǎn)品組合示意外形圖
*解析上述全組合“最佳拍檔”“成員”的應(yīng)用特征
該連接器是一款支持下一代應(yīng)用的連接器。它采用更緊湊的設(shè)計(jì)，每個(gè)電源端子的電流高達(dá) 135A，同時(shí)具有高密度電源和信號特性，可節(jié)省空間。這種可擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)還支持更靈活的配置和 PCB 布局。與其相匹配還有一種連接器是采用三束端子，與原始的單束或四束矩形電源連接器設(shè)計(jì)相比，采用了更厚(更高)的導(dǎo)電材料。三束設(shè)計(jì)允許配接連接器之間存在更大的角度偏差，且配接力更低。又采用更薄的外殼設(shè)計(jì)，整體上減少了 PCB 上的空間占用，并提供了小功率端子版本，這也是業(yè)界公認(rèn)的通用電源模塊(UPM)端子。
*電源連接器與電纜組件產(chǎn)品組合提供廣泛的電力傳輸解決方案，具有卓越的電氣和機(jī)械性能，可擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)還能夠支持更靈活的配置和 PCB 布局，可針對您所面臨的電氣基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)提供解決方案，旨在滿足當(dāng)前和未來的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。需提示的是國內(nèi)外聞世的高密度電源連接器產(chǎn)品組合還不少，其MULTI-BEAM HD為一典型，而采用三束端子的連接器以MULTI-BEAM XLE型為典型。
4 為解決汽車應(yīng)用中的各種設(shè)計(jì)難題而生的高壓連接器
隨著當(dāng)今技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，對于結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用型多功能連接器系統(tǒng)的需求也更甚以往。在汽車行業(yè)，對于電池管理系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)/傳感器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等新技術(shù)的需求日益增多，見圖6所示汽車行業(yè)的多功能高壓連接器系統(tǒng).
圖6所示汽車行業(yè)的多功能高壓連接器系統(tǒng)
此外，要求高壓連接器不僅需滿足嚴(yán)格的性能要求，還需在惡劣環(huán)境中發(fā)揮出色性能. 其高壓選擇性負(fù)載線纜壓接連接器是一項(xiàng)顛覆性的解決方案，設(shè)計(jì)獨(dú)特，既符合LV214 Severity-2標(biāo)準(zhǔn)(而LV214是國際組織標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)布的行業(yè)最佳實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，LV214里面針對振動(dòng)的測試，并根據(jù)嚴(yán)重程度不同分成四個(gè)等級，即Severity1、2、3 4)，又允許存在間距偏差和提供高壓性能。為此將對高壓連接器系統(tǒng)所具有的卓越性能和優(yōu)點(diǎn)以及其廣泛用途作解析。
4.1高壓連接器和傳統(tǒng)汽車連接器的區(qū)別
高壓連接器和傳統(tǒng)的車輛連接器的最重要的一個(gè)區(qū)別是電壓比較高，圍繞高壓連接器帶來的各種關(guān)聯(lián)性的要求，同時(shí)傳統(tǒng)的很多要求等級也都變高了，比如絕緣防護(hù)、耐壓、防護(hù)、高壓互鎖，甚至其環(huán)境要求都有所變化，比如海拔等.
4.2應(yīng)用特征
*緊湊型設(shè)計(jì) 高壓連接器平臺采用緊湊型設(shè)計(jì)，能夠與各類應(yīng)用實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合。高壓連接器平臺提供3.81毫米、6.35毫米和8.89毫米多種間距選項(xiàng)，設(shè)計(jì)靈活，能夠滿足不同的空間要求。此外，高壓連接器符合LV214 Severity-2規(guī)范，是汽車應(yīng)用的理想解決方案。
*采用鍵控和極化防呆設(shè)計(jì)， 有效防止視覺錯(cuò)配 為了避免在安裝過程中出現(xiàn)視覺錯(cuò)配，以及增強(qiáng)整體可靠性，高壓連接器具有鍵控機(jī)制，并采用了極化防呆設(shè)計(jì)。憑借這些獨(dú)特的智能設(shè)計(jì)，高壓連接器可以確保配接無誤，消除發(fā)生錯(cuò)誤連接的風(fēng)險(xiǎn)，從而減少錯(cuò)誤隱患，提高整體生產(chǎn)效率。
*新型的高壓連接器TPA與CPA，分別見圖7(a)與圖7(b)所示。
圖7(a)為帶有開放式TPA殼體
圖7(b)帶有閉合式TPA的殼體
高壓連接器包含端子鎖止片(TPA)和連接器二次鎖止(CPA)機(jī)構(gòu)。TPA負(fù)責(zé)確保端子插接和固定無誤，而CPA負(fù)責(zé)確保連接器配接正確，且整體牢固地鎖定在一起，不易脫落。這些卓越設(shè)計(jì)使得該連接器系統(tǒng)在完整性和性能方面?zhèn)涫苡脩粜刨嚒．?dāng)TPA沒有徹底到位時(shí)，其會(huì)卡在底座接口端，從而不會(huì)發(fā)生電接觸;將CPA插入插座殼體、將插座殼體插入底座殼體。
*適用于極端惡劣環(huán)境，具有極佳抗震性能 該高壓連接器專為抵御極端惡劣的使用環(huán)境和條件而研發(fā)，具有絕佳可靠性且經(jīng)久耐用。該系列連接器具有高達(dá)4N的抗震法向力和超過75N的鎖緊力，可以在具有高水平抗震要求的應(yīng)用場景中發(fā)揮出色性能，確保在極具挑戰(zhàn)性的使用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)不間斷連接。
*安裝方便于使用 高壓連接器安裝簡便，無需專用或?qū)I(yè)工具即可進(jìn)行安裝。該系列連接器具有現(xiàn)成的壓接段以及與22AWG導(dǎo)線兼容的自動(dòng)壓接工具，可以簡化安裝過程，縮短安裝時(shí)間和降低成本。
*提供大功率性能和高額定電流 為了滿足現(xiàn)代應(yīng)用日益增長的功率需求，高壓連接器可以提供每回路高達(dá)4A的額定電流。該高載流能力可以確保功率傳輸安全可靠，并能很好地滿足各類先進(jìn)技術(shù)對于高水平功率的要求。
4.3廣泛用于各種領(lǐng)域
憑借多功能特性，高壓連接器廣泛適用于各種領(lǐng)域。在汽車行業(yè)，該系列連接器廣泛用于電池管理系統(tǒng)(BMS)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、集群/導(dǎo)航系統(tǒng)以及空調(diào)裝置等領(lǐng)域。它們也非常適用于各類行業(yè)中的攝像/傳感器系統(tǒng)。需說明高壓連接器由于應(yīng)用廣泛故組合的品種較多，其典型的有MicrospaceTM高壓連接器為典例。
5后話
上述無論是高速連接器還是高壓連接器圴具有可靠的電網(wǎng)連接與無限連動(dòng)。但每天將面臨的挑戰(zhàn)是，嚴(yán)苛的環(huán)境、安裝的精確度、不斷發(fā)展的技術(shù)和規(guī)范、動(dòng)物引起的線路故障及易漏電的材料引發(fā)甚至更嚴(yán)重的火災(zāi)等等。那將必須以低碳、城市化、分布式電網(wǎng)和數(shù)字化等新技術(shù)來應(yīng)對。由此如果您的任務(wù)是架設(shè)未來的電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、智能且零排放，那么每一處的連接都至關(guān)重要。 |
