適用于汽車的USB接口連接器介紹與設計(好文分享)

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USB(通用串行總線)正逐步發展成爲一項標准的傳輸協議。毫無疑問,這種發展得益于USB接口在衆多電子産品中的廣泛應用。因此,在車輛上配置這類通用總線設備是非常合理和明智的選擇。

在過去的十多年中,集成化的通信技術在各類車輛上的應用得以迅猛發展。汽車無線電裝置無疑已成爲汽車中的“主體單元”,負責對大量應用和功能設備進行中央協調。

與此同時,電子産品(如筆記本電腦、iPods、移動電話、MP3播放器和存儲棒等)在汽車中的應用範圍也在不斷增加,因此,必須確保電子産品與現有車載設備之間數據傳輸的可靠性;另外,數據傳輸系統不僅在中高檔和豪華型車輛上進行裝配,而且還將逐步發展到標准配置車輛上,這已經成爲當前的主流趨勢。

USB正逐步發展成爲一項標准的傳輸協議。雖然目前市場上已能提供大量相關的傳輸配件,特別是在連接技術方面(如連接器和傳輸線),而且這些配件使用起來也很方便和快捷,但在某些場合下,使用這些産品會使應用變得複雜且具有風險性。

對于目前車內逐漸開始使用的USB接口設備,其連接器和線纜往往不是根據車載惡劣環境設計的。因此,最簡線路設計未必就是最成功的設計。設備上松散敷設的線纜、適配器導線,尤其是屏蔽較差的線路連接,會明顯惡化車輛內部的電磁狀況。

基于多年量産化産品的生産經驗,泰科電子(Tyco Electronics)認爲這些産品設計還必須滿足許多其他在車輛使用中的邊界條件,包括非常苛刻的環境要求,例如在遭受振動、潮濕、氣體汙染和機械應力的情況下,相關部件必須能在指定的溫度範圍內正常運行。這些要求將確保車輛相關部件擁有15~20年左右的使用壽命。

當然,這些功能也與汽車制造廠直接相關;另外,接插使用次數也是USB連接器非常重要的一項指標。盡管移動電話、計算機等許多電子産品每兩三年便要更換一次,但經測算,車輛用USB接口必須在大約20年的使用壽命裏可保證接插20 000次。圖1所示爲泰科電子的可靠的汽車USB連接技術。

在今後幾年內接口將向小型化發展,因此使用小型或微型USB接口就只是時間問題了。泰科電子通過綜合的産品概念來解決這些問題,其原理是通過使用與車輛用途全面兼容的連接器和線纜,再結合可靈活更換的USB適配器來解決。

高速連接器在車輛上使用的基礎原理

在開發適用于高頻車用連接系統時,首要考慮其在惡劣環境下使用時的精確度、機械強度和總體適用性的設計問題。要實現對稱高頻電信號通過線纜和接口的無幹擾數據通信,如下特性同樣非常重要:傳輸線路上的恒阻抗;絕緣材料介質損耗小;連接器采用良好的低電阻的端子連接;成對信號導線規則絞線;屏蔽部分重複覆蓋。

很明顯,如果不做額外努力,這些特殊要求將無法實現。同時,我們還必須注意到,有些條件還是互相矛盾的。更重要的是如何選擇端子連接系統,它必須能保證在車輛使用壽命內端接良好。這裏可能面臨的問題包括低接觸電阻和阻抗,以及插座和端子觸點的接插區的同質性。

基于上述原因,泰科電子選擇MQS(Micro Quadlock)端子連接系列應用于數據傳輸。該系統已在各類車輛上經多年驗證,如果配上其對稱型連接器的設計,原則上也適用于數據傳輸。

在這裏,整個接插件都采用屏蔽設計。這種設計一方面能確保連接區域的穩定阻抗,另一方面能滿足汽車電磁兼容性(照射、輻射)的高要求。

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