超越互连标准
2023-07-25
作者:Meizy Loo, 客户服务部门主管, Harwin Asia
来源:Harwin
尊重行业标准是电子工程职业的核心所在。这毋庸置疑,但遵守行业标准也有可能阻碍工程师的设计目标。新太空产业就是这样一个领域,追求更小、更轻、更实惠的组件是该领域的关键标准。
随着私人航天业的问世,产业动向有所改变。诸多行业新手与著名老牌企业共存,且许多小规模风投力量(包括商业型和学术型)也在逐步融入。一般而言,这些企业将开发某种形式的纳米卫星,或中等规模的纳米卫星群。
在大多数情况下,项目必须遵守的设计准则与领域内传统的设计准则大相径庭。最重要的是,一定要采用能够尽可能简化设计并且提高成本效益的组件。
如果工程师们查看航天机构的准用清单,就会发现其中列载的部分连接器规格多年不变。这些组件可能还需充分适应与纳米卫星实施相关的重量、尺寸和预算限制。如果指定使用这些组件,就无法在可用空间内容纳全部必需功能。更重要的是,最终的重量恐怕会超过分配给项目的火箭发射有效载荷。
诚然,在特定情况下(如政府资助的合资企业),遵守某些标准是强制要求。但是,如果情况并非如此,工程师可能倾向于选择符合高可靠性和高性能标准的商用现货 (COTS) 产品。在航天发射条件下,强大的抗冲击和抗振动性能至关重要。此外,在太空中,强大的释气性能可确保连接器不会削弱环境设备,更不会危及性能。这条路线赋予了设计师们更大的设计灵活性,支持其在预算范围内解决应用的工程限制。
高可靠性 COTS 产品不仅适用于新太空产业,工业、航空航天与国防、电动汽车 (EV) 和充电基础设施也是可以通过迅速采用 COTS 连接器产品,助力加速产品开发的领域。此外,随着采购选择范围的扩大,一旦出现供应渠道短缺问题,这些行业也可避免长交货期等待。
Harwin 连接器的设计理念主要以工程师需求为中心。因此,品牌推出的 HRi 系列连接器兼具工程师设计所需的高可靠性和高性能属性,同时也满足尺寸、重量、功率和成本 (SWAP-C) 目标。这一高可靠性 (Hi-Rel) 的互连产品组合中包含了小巧轻盈的 Gecko 系列产品、高密度的 Datamate 系列产品和高功率的 Kona 系列产品。这些连接器具有良好的抗冲击和抗振动性能,释气表现卓越,因而全方位符合美国国家航空航天局 (NASA) 和欧洲航天局 (ESA) 的严格要求。
前沿性能
1.25 毫米高可靠性 Gecko 连接器可用于纳米卫星等多重领域,满足节省板上面积和系统整体减重的迫切需求。除了具备行业前沿的性能和有 COTS 供货之外,该系列产品也可助力纳米卫星更加适应现代航天事业。该系列连接器可出色抵御机械应力,并搭载了各种配接固位锁定机构。工作温度范围介于 -65°C 至 +150°C 之间,优势明显。
图 1:Gecko-MT 连接器紧密集成 10A 电源触点和 1.25 毫米间距信号触点
Gecko-MT 型号产品集数据(2.8A)和电源(10A)传输功能于一身,为工程师提供了 Combi-D/Micro-D 规格之外颇具吸引力的替代选择。通过指定这些组件,工程师可以进一步简化设计,减少布线以缩小体量和减轻重量。由于组件用量更少,还可以降低材料成本。这些组件轻盈小巧,还可用于无人驾驶飞行器 (UAV) 和无人机。
图 2:Datamate Mix-Tek 连接器支持单个连接器搭载单排电源/同轴触点与双排信号触点的配置
Harwin 的 Datamate 系列产品问世已近 40 年之久,该系列连接器自问世以来便一直备受诸多要求严苛的应用领域青睐,并在航天领域拥有历史悠久的业绩。这些连接器具有强大的抗冲击和抗振动性,可承受高达 +125°C 的温度。经过 SWaP-C 优化的 2 毫米间距组件占用空间小,能够置入其他同类连接器难以容身的狭小空间。与 Gecko 系列一样,Datamate Mix-Tek 系列也可在更狭小的空间内传输数据和电力。
图 3:Kona 系列推出电源连接器优越之选,触点间距 8.5 毫米,单个触点最大电流 60A。
近来,随着 Kona 系列的推出,Harwin 大大提高了 HRi 产品组合的功率水平,每个触点可传送电流达到 60A。采用高功率运行和高可靠性的组合对于这种尺寸和规格的连接器而言可谓独树一帜。尽管这些连接器的触点间距为 8.5 毫米,但输送大电流所需的触点较少,因此占用的板上空间相对较小。
选择连接器的实用方法
总而言之,尽管行业标准本应帮助工程师找到最适合其设计的互连组件,但现实的复杂程度有时远超想象。通过以更加务实的方式选择连接器,工程师可以获享高可靠性互连解决方案带来的惠益,同时实现 SWAP-C 目标,且不受供应链停滞的影响。