适用于汽车的 USB 接口连接器介绍与设计
USB(通用串行总线)正逐步发展成为一项标准的传输协议。毫无疑问, 这种发展得益于 USB 接口在众多电子产品中的广泛应用。因此,在车辆上配 置这类通用总线设备是非常合理和明智的选择。
在过去的十多年中,集成化的通信技术在各类车辆上的应用得以迅猛发展。 汽车无线电装置无疑已成为汽车中的“主体单元”,负责对大量应用和功能设备 进行中央协调。
与此同时,电子产品(如笔记本电脑、iPods、移动电话、MP3 播放器和存储 棒等)在汽车中的应用范围也在不断增加,因此,必须确保电子产品与现有车 载设备之间数据传输的可靠性;另外,数据传输系统不仅在中高档和豪华型车 辆上进行装配,而且还将逐步发展到标准配置车辆上,这已经成为当前的主流 趋势。
USB 正逐步发展成为一项标准的传输协议。虽然目前市场上已能提供大量相 关的传输配件,特别是在连接技术方面(如连接器和传输线),而且这些配件 使用起来也很方便和快捷,但在某些场合下,使用这些产品会使应用变得复杂 且具有风险性。
对于目前车内逐渐开始使用的 USB 接口设备,其连接器和线缆往往不是根 据车载恶劣环境设计的。因此,最简线路设计未必就是最成功的设计。设备上 松散敷设的线缆、适配器导线,尤其是屏蔽较差的线路连接,会明显恶化车辆 内部的电磁状况。
基于多年量产化产品的生产经验,泰科电子(Tyco Electronics)认为这些产 品设计还必须满足许多其他在车辆使用中的边界条件,包括非常苛刻的环境要 求,例如在遭受振动、潮湿、气体污染和机械应力的情况下,相关部件必须能
在指定的温度范围内正常运行。这些要求将确保车辆相关部件拥有 15~20 年 左右的使用寿命。
当然,这些功能也与汽车制造厂直接相关;另外,接插使用次数也是 USB 连接器非常重要的一项指标。尽管移动电话、计算机等许多电子产品每两三年 便要更换一次,但经测算,车辆用 USB 接口必须在大约 20 年的使用寿命里可 保证接插 20 000 次。图 1 所示为泰科电子的可靠的汽车 USB 连接技术。 在今后几年内接口将向小型化发展,因此使用小型或微型 USB 接口就只是 时间问题了。泰科电子通过综合的产品概念来解决这些问题,其原理是通过使 用与车辆用途全面兼容的连接器和线缆,再结合可灵活更换的 USB 适配器来 解决。
高速连接器在车辆上使用的基础原理
在开发适用于高频车用连接系统时,首要考虑其在恶劣环境下使用时的精确 度、机械强度和总体适用性的设计问题。要实现对称高频电信号通过线缆和接 口的无干扰数据通信,如下特性同样非常重要:传输线路上的恒阻抗;绝缘材 料介质损耗小;连接器采用良好的低电阻的端子连接;成对信号导线规则绞线; 屏蔽部分重复覆盖。
很明显,如果不做额外努力,这些特殊要求将无法实现。同时,我们还必须 注意到,有些条件还是互相矛盾的。更重要的是如何选择端子连接系统,它必 须能保证在车辆使用寿命内端接良好。这里可能面临的问题包括低接触电阻和 阻抗,以及插座和端子触点的接插区的同质性。
基于上述原因,泰科电子选择 MQS(Micro Quadlock)端子连接系列应用于 数据传输。该系统已在各类车辆上经多年验证,如果配上其对称型连接器的设 计,原则上也适用于数据传输。图 1 上半部分显示了基于 MQS 连接的 4 位屏 蔽连接器系统。
图 1 泰科电子的可靠的汽车 USB 连接技术
在这里,整个接插件都采用屏蔽设计。这种设计一方面能确保连接区域的稳 定阻抗,另一方面能满足汽车电磁兼容性(照射、辐射)的高要求。 tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。仅供参阅!