連接器的接觸電阻
發布時間:2011-02-23
中心議題:
不論是高頻電連接器,還是低頻電連接器,接觸電阻、絕緣電阻和介質耐壓(又稱抗電強度)都是保證電連接器能正常可靠地工作的最基本的電氣參數。通常在電連接器產品技術條件的質量一致性檢驗A、B組zu常chang規gui交jiao收shou檢jian驗yan項xiang目mu中zhong都dou列lie有you明ming確que的de技ji術shu指zhi標biao要yao求qiu和he試shi驗yan方fang法fa。這zhe三san個ge檢jian驗yan項xiang目mu也ye是shi用yong戶hu判pan別bie電dian連lian接jie器qi質zhi量liang和he可ke靠kao性xing優you劣lie的de重zhong要yao依yi據ju。但dan根gen據ju多duo年nian來lai從cong事shi電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan的de實shi踐jian發fa現xian;目前各生產廠之間以及生產廠和使用廠之間,在具體執行有關技術條件時尚存在許多不一致和差異,往往由於采用的儀器、測試工裝、操作方法、樣(yang)品(pin)處(chu)理(li)和(he)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)等(deng)因(yin)素(su)的(de)不(bu)同(tong),直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)檢(jian)驗(yan)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)和(he)一(yi)致(zhi)性(xing)。為(wei)此(ci),針(zhen)對(dui)目(mu)前(qian)這(zhe)三(san)個(ge)常(chang)規(gui)電(dian)性(xing)能(neng)檢(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)在(zai)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)專(zhuan)題(ti)研(yan)討(tao),對(dui)提(ti)高(gao)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)檢(jian)驗(yan)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)十(shi)分(fen)有(you)益(yi)的(de)。
另(ling)外(wai),隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan),新(xin)一(yi)代(dai)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)儀(yi)正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)替(ti)代(dai)原(yuan)有(you)的(de)單(dan)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)儀(yi)。這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)必(bi)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)檢(jian)測(ce)速(su)度(du)、效率和準確可靠性。
2.1 作用原理
在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表麵,盡管鍍金層十分光滑,則仍能觀察到5-10微wei米mi的de凸tu起qi部bu分fen。會hui看kan到dao插cha合he的de一yi對dui接jie觸chu件jian的de接jie觸chu,並bing不bu是shi整zheng個ge接jie觸chu麵mian的de接jie觸chu,而er是shi散san布bu在zai接jie觸chu麵mian上shang一yi些xie點dian的de接jie觸chu。實shi際ji接jie觸chu麵mian必bi然ran小xiao於yu理li論lun接jie觸chu麵mian。根gen據ju表biao麵mian光guang滑hua程cheng度du及ji接jie觸chu壓ya力li大da小xiao,兩liang者zhe差cha距ju有you的de可ke達da幾ji千qian倍bei。實shi際ji接jie觸chu麵mian可ke分fen為wei兩liang部bu分fen;一(yi)是(shi)真(zhen)正(zheng)金(jin)屬(shu)與(yu)金(jin)屬(shu)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)部(bu)分(fen)。即(ji)金(jin)屬(shu)間(jian)無(wu)過(guo)渡(du)電(dian)阻(zu)的(de)接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian),亦(yi)稱(cheng)接(jie)觸(chu)斑(ban)點(dian),它(ta)是(shi)由(you)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)或(huo)熱(re)作(zuo)用(yong)破(po)壞(huai)界(jie)麵(mian)膜(mo)後(hou)形(xing)成(cheng)的(de)。這(zhe)部(bu)分(fen)約(yue)占(zhan)實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)積(ji)的(de) 5-10%。二er是shi通tong過guo接jie觸chu界jie麵mian汙wu染ran薄bo膜mo後hou相xiang互hu接jie觸chu的de部bu分fen。因yin為wei任ren何he金jin屬shu都dou有you返fan回hui原yuan氧yang化hua物wu狀zhuang態tai的de傾qing向xiang。實shi際ji上shang,在zai大da氣qi中zhong不bu存cun在zai真zhen正zheng潔jie淨jing的de金jin屬shu表biao麵mian,即ji使shi很hen潔jie淨jing的de金jin屬shu表biao麵mian,一yi旦dan暴bao露lu在zai大da氣qi中zhong,便bian會hui很hen快kuai生sheng成cheng幾ji微wei米mi的de初chu期qi氧yang化hua膜mo層ceng。例li如ru銅tong隻zhi要yao2-3分鍾,鎳約30分鍾,鋁僅需2-3秒鍾,其表麵便可形成厚度約2weimideyanghuamoceng。jishitebiewendingdeguijinshujin,youyutadebiaomiannengjiaogao,qibiaomianyehuixingchengyicengyoujiqitixifumo。ciwai,daqizhongdechenaidengyehuizaijiechujianbiaomianxingchengchenjimo。yiner,congweiguanfenxirenhejiechumiandoushiyigewuranmian。
綜上所述,真正接觸電阻應由以下幾部分組成;
1) 集中電阻
電流通過實際接觸麵時,由於電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。
2) 膜層電阻
由於接觸表麵膜層及其他汙染物所構成的膜層電阻。從接觸表麵狀態分析;表麵汙染膜可分為較堅實的薄膜層和較鬆散的雜質汙染層。故確切地說,也可把膜層電阻稱為界麵電阻。
3) 導體電阻
實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)時(shi),都(dou)是(shi)在(zai)接(jie)點(dian)引(yin)出(chu)端(duan)進(jin)行(xing)的(de),故(gu)實(shi)際(ji)測(ce)得(de)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)還(hai)包(bao)含(han)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)以(yi)外(wai)接(jie)觸(chu)件(jian)和(he)引(yin)出(chu)導(dao)線(xian)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)。導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng),它(ta)與(yu)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)關(guan)係(xi)可(ke)用(yong)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)來(lai)表(biao)征(zheng)。
為便於區分,將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。
在實際測量接觸電阻時,常使用按開爾文電橋四端子法原理設計的接觸電阻測試儀(毫歐計),其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端,故實際測量的總接觸電阻 R由以下三部分組成,可由下式表示:
R= RC + Rf + Rp,式中:RC-集中電阻;Rf-膜層電阻;Rp-導體電阻。
接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)檢(jian)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)確(que)定(ding)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)的(de)電(dian)觸(chu)點(dian)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)阻(zu)。如(ru)果(guo)有(you)大(da)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)高(gao)阻(zu)觸(chu)點(dian)時(shi),就(jiu)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)過(guo)分(fen)的(de)能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao),並(bing)使(shi)觸(chu)點(dian)產(chan)生(sheng)危(wei)險(xian)的(de)過(guo)熱(re)現(xian)象(xiang)。在(zai)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)要(yao)求(qiu)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)低(di)且(qie)穩(wen)定(ding),以(yi)使(shi)觸(chu)點(dian)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)不(bu)致(zhi)影(ying)響(xiang)電(dian)路(lu)狀(zhuang)況(kuang)的(de)精(jing)度(du)。
測量接觸電阻除用毫歐計外,也可用伏-安計法,安培-電位計法。
在zai連lian接jie微wei弱ruo信xin號hao電dian路lu中zhong,設she定ding的de測ce試shi參can數shu條tiao件jian對dui接jie觸chu電dian阻zu檢jian測ce結jie果guo有you一yi定ding影ying響xiang。因yin為wei接jie觸chu表biao麵mian會hui附fu有you氧yang化hua層ceng,油you汙wu或huo其qi他ta汙wu染ran物wu,兩liang接jie觸chu件jian表biao麵mian會hui產chan生sheng膜mo層ceng電dian阻zu。由you於yu膜mo層ceng為wei不bu良liang導dao體ti,隨sui膜mo層ceng厚hou度du增zeng加jia,接jie觸chu電dian阻zu會hui迅xun速su增zeng大da。膜mo層ceng在zai高gao的de接jie觸chu壓ya力li下xia會hui機ji械xie擊ji穿chuan,或huo在zai高gao電dian壓ya、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。
在GB5095“電子設備用機電元件基本試驗規程及測量方法” 中的接觸電阻測試方法之一,“接觸電阻-毫伏法” 規定,為防止接觸件上膜層被擊穿,測試回路交流或直流的開路峰值電壓應不大於20mV,交流或直流的測試中電流應不大於100mA。
在GJB1217“電連接器試驗方法” 中規定有“低電平接觸電阻” 和“接觸電阻” 兩種試驗方法。其中低電平接觸電阻試驗方法基本內容與上述GB5095中的接觸電阻-haofufaxiangtong。mudeshipingdingjiechujianzaijiashangbugaibianwulidejiechubiaomianhuobugaibiankenengcunzaidebudaodianyanghuabomodedianyahedianliutiaojianxiadejiechudianzutexing。suojiakailushiyandianyabuchaoguo20mV,試驗電流應限製在100mA。在zai這zhe一yi電dian平ping下xia的de性xing能neng足zu以yi表biao現xian在zai低di電dian平ping電dian激ji勵li下xia的de接jie觸chu界jie麵mian的de性xing能neng。而er接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa目mu的de是shi測ce量liang通tong過guo規gui定ding電dian流liu的de一yi對dui插cha合he接jie觸chu件jian兩liang端duan或huo接jie觸chu件jian與yu測ce量liang規gui之zhi間jian的de電dian阻zu。通tong常chang采cai用yong這zhe一yi試shi驗yan方fang法fa施shi加jia的de規gui定ding電dian流liu要yao比bi前qian一yi種zhong試shi驗yan方fang法fa大da得de多duo。如ru國guo軍jun標biaoGJB101“小圓形快速分離耐環境電連接器總規範”中規定;測量時電流為1A,接觸對串聯後,測量每對接觸對的電壓降,取其平均值換算成接觸電阻值。
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2.2 影響因素
主要受接觸件材料、正壓力、表麵狀態、使用電壓和電流等因素影響。
1) 接觸件材料
電連接器技術條件對不同材質製作的同規格插配接觸件,規定了不同的接觸電阻考核指標。如小圓形快速分離耐環境電連接器總規範GJB101-86規定,直徑為1mm的插配接觸件接觸電阻,銅合金≤5mΩ,鐵合金≤15mΩ。
2) 正壓力
jiechujiandezhengyalishizhibicijiechudebiaomianchanshengbingchuizhiyujiechubiaomiandeli。suizhengyalizengjia,jiechuweidianshuliangjimianjiyezhujianzengjia,tongshijiechuweidiancongdanxingbianxingguodudaosuxingbianxing。youyujizhongdianzuzhujianjianxiao,ershijiechudianzujiangdi。jiechuzhengyalizhuyaoqujueyujiechujiandejihexingzhuanghecailiaoxingneng。
3) 表麵狀態
接觸件表麵一是由於塵埃、鬆香、youwudengzaijiedianbiaomianjixiefuzhechenjixingchengdejiaosongsandebiaomo,zhecengbiaomoyouyudaiyouweiliwuzhijiyiqianzangzaijiechubiaomiandeweiguanaokengchu,shijiechumianjisuoxiao,jiechudianzuzengda,qiejibuwending。ershiyouyuwulixifujihuaxuexifusuoxingchengdewuranmo,duijinshubiaomianzhuyaoshihuaxuexifu,tashizaiwulixifuhoubansuidianziqianyierchanshengde。guduiyixiegaokekaoxingyaoqiudechanpin,ruhangtianyongdianlianjieqibixuyaoyoujiejingdezhuangpeishengchanhuanjingtiaojian,wanshandeqingxigongyijibiyaodejiegoumifengcuoshi,shiyongdanweibixuyaoyoulianghaodezhucunheshiyongcaozuohuanjingtiaojian。
4) 使用電壓
使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)閾(yu)值(zhi),會(hui)使(shi)接(jie)觸(chu)件(jian)膜(mo)層(ceng)被(bei)擊(ji)穿(chuan),而(er)使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)。但(dan)由(you)於(yu)熱(re)效(xiao)應(ying)加(jia)速(su)了(le)膜(mo)層(ceng)附(fu)近(jin)區(qu)域(yu)的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying),對(dui)膜(mo)層(ceng)有(you)一(yi)定(ding)的(de)修(xiu)複(fu)作(zuo)用(yong)。於(yu)是(shi)阻(zu)值(zhi)呈(cheng)現(xian)非(fei)線(xian)性(xing)。在(zai)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)附(fu)近(jin),電(dian)壓(ya)降(jiang)的(de)微(wei)小(xiao)波(bo)動(dong)會(hui)引(yin)起(qi)電(dian)流(liu)可(ke)能(neng)二(er)十(shi)倍(bei)或(huo)幾(ji)十(shi)倍(bei)範(fan)圍(wei)內(nei)變(bian)化(hua)。使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)發(fa)生(sheng)很(hen)大(da)變(bian)化(hua),不(bu)了(le)解(jie)這(zhe)種(zhong)非(fei)線(xian)***,就會在測試和使用接觸件時產生錯誤。
5) 電流
當電流超過一定值時,接觸件界麵微小點處通電後產生的焦耳熱()作用而使金屬軟化或熔化,會對集中電阻產生影響,隨之降低接觸電阻。
2.3 問題研討
1) 低電平接觸電阻檢驗
考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會發生機械擊穿或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。對某些小體積的連接器設計的接觸壓力相當小,使用場合僅為mV或mA 級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電信號的傳輸。故國軍標GJB1217-91電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)兩(liang)種(zhong)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。即(ji)低(di)電(dian)平(ping)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)和(he)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。其(qi)中(zhong)低(di)電(dian)平(ping)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)評(ping)定(ding)接(jie)觸(chu)件(jian)在(zai)加(jia)上(shang)不(bu)能(neng)改(gai)變(bian)物(wu)理(li)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)或(huo)不(bu)改(gai)變(bian)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)不(bu)導(dao)電(dian)氧(yang)化(hua)簿(bu)膜(mo)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)。所(suo)加(jia)開(kai)路(lu)試(shi)驗(yan)電(dian)壓(ya)不(bu)超(chao)過(guo)20mV,而試驗電流應限製在100mA,在(zai)這(zhe)一(yi)電(dian)平(ping)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)以(yi)表(biao)現(xian)在(zai)低(di)電(dian)平(ping)電(dian)激(ji)勵(li)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)。而(er)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)規(gui)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)對(dui)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)件(jian)兩(liang)端(duan)或(huo)接(jie)觸(chu)件(jian)與(yu)測(ce)量(liang)規(gui)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu),而此規定電流要比前者大得多,通常規定為1A。
2) 單孔分離力檢驗
weiquebaojiechujianchahejiechukekao,baochiwendingdezhengyalishiguanjian。zhengyalishijiechuyalideyizhongzhijiezhibiao,mingxianyingxiangjiechudianzu。danjianyujiechujianchahezhuangtaidezhengyalihennanceliang,guyibanyongceliangchahezhuangtaidejiechujianyoujingzhibianweiyundongdedankongfenlililaibiaozhengchazhenyuchakongzhengzaijiechu。tongchangdianlianjieqijishutiaojianguidingdefenliliyaoqiushiyongshiyanfangfaquedingde,qililunzhikeyongxiashibiaoda。
F=FN•μ
式中FN為正壓力, μ為摩擦係數。
由you於yu分fen離li力li受shou正zheng壓ya力li和he摩mo擦ca係xi數shu兩liang者zhe製zhi約yue。故gu決jue不bu能neng認ren為wei分fen離li力li大da,就jiu正zheng壓ya力li大da接jie觸chu可ke靠kao。現xian在zai隨sui著zhe接jie觸chu件jian製zhi作zuo精jing度du和he表biao麵mian鍍du層ceng質zhi量liang的de提ti高gao,將jiang分fen離li力li控kong製zhi在zai一yi個ge恰qia當dang的de水shui平ping上shang即ji可ke保bao證zheng接jie觸chu可ke靠kao。作zuo者zhe在zai實shi踐jian中zhong發fa現xian,單dan孔kong分fen離li力li過guo小xiao,在zai受shou振zhen動dong衝chong擊ji載zai荷he時shi有you可ke能neng造zao成cheng信xin號hao瞬shun斷duan。用yong測ce單dan孔kong分fen離li力li評ping定ding接jie觸chu可ke靠kao性xing比bi測ce接jie觸chu電dian阻zu有you效xiao。因yin為wei在zai實shi際ji檢jian驗yan中zhong接jie觸chu電dian阻zu件jian很hen少shao出chu現xian不bu合he格ge,單dan孔kong分fen離li力li偏pian低di超chao差cha的de插cha孔kong,測ce量liang接jie觸chu電dian阻zu往wang往wang仍reng合he格ge。
3) 接觸電阻檢驗合格不等於接觸可靠。
在許多實際使用場合,汽車、摩托車、火車、動力機械、自動化儀器以及航空、航天、船(chuan)舶(bo)等(deng)軍(jun)用(yong)連(lian)接(jie)器(qi),往(wang)往(wang)都(dou)是(shi)在(zai)動(dong)態(tai)振(zhen)動(dong)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)僅(jin)用(yong)檢(jian)驗(yan)靜(jing)態(tai)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)是(shi)否(fou)合(he)格(ge),並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)動(dong)態(tai)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao)。往(wang)往(wang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)合(he)格(ge)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)、衝擊、離心等模擬環境試驗時仍出現瞬間斷電現象。故對一些高可靠性要求的連接器,許多設計人員都提出最好能100%對dui其qi進jin行xing動dong態tai振zhen動dong試shi驗yan來lai考kao核he接jie觸chu可ke靠kao性xing。最zui近jin,日ri本ben耐nai可ke公gong司si推tui出chu了le一yi種zhong與yu導dao通tong儀yi配pei套tao使shi用yong的de小xiao型xing台tai式shi電dian動dong振zhen動dong台tai,已yi成cheng功gong地di應ying用yong於yu許xu多duo民min用yong線xian束shu的de接jie觸chu可ke靠kao性xing檢jian驗yan。
- 連接器接觸電阻的作用原理
- 連接器接觸電阻的影響因素
- 連接器接觸電阻的問題研討
不論是高頻電連接器,還是低頻電連接器,接觸電阻、絕緣電阻和介質耐壓(又稱抗電強度)都是保證電連接器能正常可靠地工作的最基本的電氣參數。通常在電連接器產品技術條件的質量一致性檢驗A、B組zu常chang規gui交jiao收shou檢jian驗yan項xiang目mu中zhong都dou列lie有you明ming確que的de技ji術shu指zhi標biao要yao求qiu和he試shi驗yan方fang法fa。這zhe三san個ge檢jian驗yan項xiang目mu也ye是shi用yong戶hu判pan別bie電dian連lian接jie器qi質zhi量liang和he可ke靠kao性xing優you劣lie的de重zhong要yao依yi據ju。但dan根gen據ju多duo年nian來lai從cong事shi電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan的de實shi踐jian發fa現xian;目前各生產廠之間以及生產廠和使用廠之間,在具體執行有關技術條件時尚存在許多不一致和差異,往往由於采用的儀器、測試工裝、操作方法、樣(yang)品(pin)處(chu)理(li)和(he)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)等(deng)因(yin)素(su)的(de)不(bu)同(tong),直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)檢(jian)驗(yan)結(jie)果(guo)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)和(he)一(yi)致(zhi)性(xing)。為(wei)此(ci),針(zhen)對(dui)目(mu)前(qian)這(zhe)三(san)個(ge)常(chang)規(gui)電(dian)性(xing)能(neng)檢(jian)驗(yan)項(xiang)目(mu)在(zai)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)專(zhuan)題(ti)研(yan)討(tao),對(dui)提(ti)高(gao)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)檢(jian)驗(yan)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)十(shi)分(fen)有(you)益(yi)的(de)。
另(ling)外(wai),隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan),新(xin)一(yi)代(dai)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)儀(yi)正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)替(ti)代(dai)原(yuan)有(you)的(de)單(dan)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)儀(yi)。這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)必(bi)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)檢(jian)測(ce)速(su)度(du)、效率和準確可靠性。
2.1 作用原理
在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表麵,盡管鍍金層十分光滑,則仍能觀察到5-10微wei米mi的de凸tu起qi部bu分fen。會hui看kan到dao插cha合he的de一yi對dui接jie觸chu件jian的de接jie觸chu,並bing不bu是shi整zheng個ge接jie觸chu麵mian的de接jie觸chu,而er是shi散san布bu在zai接jie觸chu麵mian上shang一yi些xie點dian的de接jie觸chu。實shi際ji接jie觸chu麵mian必bi然ran小xiao於yu理li論lun接jie觸chu麵mian。根gen據ju表biao麵mian光guang滑hua程cheng度du及ji接jie觸chu壓ya力li大da小xiao,兩liang者zhe差cha距ju有you的de可ke達da幾ji千qian倍bei。實shi際ji接jie觸chu麵mian可ke分fen為wei兩liang部bu分fen;一(yi)是(shi)真(zhen)正(zheng)金(jin)屬(shu)與(yu)金(jin)屬(shu)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)部(bu)分(fen)。即(ji)金(jin)屬(shu)間(jian)無(wu)過(guo)渡(du)電(dian)阻(zu)的(de)接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian),亦(yi)稱(cheng)接(jie)觸(chu)斑(ban)點(dian),它(ta)是(shi)由(you)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)或(huo)熱(re)作(zuo)用(yong)破(po)壞(huai)界(jie)麵(mian)膜(mo)後(hou)形(xing)成(cheng)的(de)。這(zhe)部(bu)分(fen)約(yue)占(zhan)實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)積(ji)的(de) 5-10%。二er是shi通tong過guo接jie觸chu界jie麵mian汙wu染ran薄bo膜mo後hou相xiang互hu接jie觸chu的de部bu分fen。因yin為wei任ren何he金jin屬shu都dou有you返fan回hui原yuan氧yang化hua物wu狀zhuang態tai的de傾qing向xiang。實shi際ji上shang,在zai大da氣qi中zhong不bu存cun在zai真zhen正zheng潔jie淨jing的de金jin屬shu表biao麵mian,即ji使shi很hen潔jie淨jing的de金jin屬shu表biao麵mian,一yi旦dan暴bao露lu在zai大da氣qi中zhong,便bian會hui很hen快kuai生sheng成cheng幾ji微wei米mi的de初chu期qi氧yang化hua膜mo層ceng。例li如ru銅tong隻zhi要yao2-3分鍾,鎳約30分鍾,鋁僅需2-3秒鍾,其表麵便可形成厚度約2weimideyanghuamoceng。jishitebiewendingdeguijinshujin,youyutadebiaomiannengjiaogao,qibiaomianyehuixingchengyicengyoujiqitixifumo。ciwai,daqizhongdechenaidengyehuizaijiechujianbiaomianxingchengchenjimo。yiner,congweiguanfenxirenhejiechumiandoushiyigewuranmian。
綜上所述,真正接觸電阻應由以下幾部分組成;
1) 集中電阻
電流通過實際接觸麵時,由於電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。
2) 膜層電阻
由於接觸表麵膜層及其他汙染物所構成的膜層電阻。從接觸表麵狀態分析;表麵汙染膜可分為較堅實的薄膜層和較鬆散的雜質汙染層。故確切地說,也可把膜層電阻稱為界麵電阻。
3) 導體電阻
實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)時(shi),都(dou)是(shi)在(zai)接(jie)點(dian)引(yin)出(chu)端(duan)進(jin)行(xing)的(de),故(gu)實(shi)際(ji)測(ce)得(de)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)還(hai)包(bao)含(han)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)以(yi)外(wai)接(jie)觸(chu)件(jian)和(he)引(yin)出(chu)導(dao)線(xian)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)。導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng),它(ta)與(yu)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)關(guan)係(xi)可(ke)用(yong)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)來(lai)表(biao)征(zheng)。
為便於區分,將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。
在實際測量接觸電阻時,常使用按開爾文電橋四端子法原理設計的接觸電阻測試儀(毫歐計),其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端,故實際測量的總接觸電阻 R由以下三部分組成,可由下式表示:
R= RC + Rf + Rp,式中:RC-集中電阻;Rf-膜層電阻;Rp-導體電阻。
接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)檢(jian)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)確(que)定(ding)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)的(de)電(dian)觸(chu)點(dian)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)阻(zu)。如(ru)果(guo)有(you)大(da)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)高(gao)阻(zu)觸(chu)點(dian)時(shi),就(jiu)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)過(guo)分(fen)的(de)能(neng)量(liang)消(xiao)耗(hao),並(bing)使(shi)觸(chu)點(dian)產(chan)生(sheng)危(wei)險(xian)的(de)過(guo)熱(re)現(xian)象(xiang)。在(zai)很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)要(yao)求(qiu)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)低(di)且(qie)穩(wen)定(ding),以(yi)使(shi)觸(chu)點(dian)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)降(jiang)不(bu)致(zhi)影(ying)響(xiang)電(dian)路(lu)狀(zhuang)況(kuang)的(de)精(jing)度(du)。
測量接觸電阻除用毫歐計外,也可用伏-安計法,安培-電位計法。
在zai連lian接jie微wei弱ruo信xin號hao電dian路lu中zhong,設she定ding的de測ce試shi參can數shu條tiao件jian對dui接jie觸chu電dian阻zu檢jian測ce結jie果guo有you一yi定ding影ying響xiang。因yin為wei接jie觸chu表biao麵mian會hui附fu有you氧yang化hua層ceng,油you汙wu或huo其qi他ta汙wu染ran物wu,兩liang接jie觸chu件jian表biao麵mian會hui產chan生sheng膜mo層ceng電dian阻zu。由you於yu膜mo層ceng為wei不bu良liang導dao體ti,隨sui膜mo層ceng厚hou度du增zeng加jia,接jie觸chu電dian阻zu會hui迅xun速su增zeng大da。膜mo層ceng在zai高gao的de接jie觸chu壓ya力li下xia會hui機ji械xie擊ji穿chuan,或huo在zai高gao電dian壓ya、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。
在GB5095“電子設備用機電元件基本試驗規程及測量方法” 中的接觸電阻測試方法之一,“接觸電阻-毫伏法” 規定,為防止接觸件上膜層被擊穿,測試回路交流或直流的開路峰值電壓應不大於20mV,交流或直流的測試中電流應不大於100mA。
在GJB1217“電連接器試驗方法” 中規定有“低電平接觸電阻” 和“接觸電阻” 兩種試驗方法。其中低電平接觸電阻試驗方法基本內容與上述GB5095中的接觸電阻-haofufaxiangtong。mudeshipingdingjiechujianzaijiashangbugaibianwulidejiechubiaomianhuobugaibiankenengcunzaidebudaodianyanghuabomodedianyahedianliutiaojianxiadejiechudianzutexing。suojiakailushiyandianyabuchaoguo20mV,試驗電流應限製在100mA。在zai這zhe一yi電dian平ping下xia的de性xing能neng足zu以yi表biao現xian在zai低di電dian平ping電dian激ji勵li下xia的de接jie觸chu界jie麵mian的de性xing能neng。而er接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa目mu的de是shi測ce量liang通tong過guo規gui定ding電dian流liu的de一yi對dui插cha合he接jie觸chu件jian兩liang端duan或huo接jie觸chu件jian與yu測ce量liang規gui之zhi間jian的de電dian阻zu。通tong常chang采cai用yong這zhe一yi試shi驗yan方fang法fa施shi加jia的de規gui定ding電dian流liu要yao比bi前qian一yi種zhong試shi驗yan方fang法fa大da得de多duo。如ru國guo軍jun標biaoGJB101“小圓形快速分離耐環境電連接器總規範”中規定;測量時電流為1A,接觸對串聯後,測量每對接觸對的電壓降,取其平均值換算成接觸電阻值。
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2.2 影響因素
主要受接觸件材料、正壓力、表麵狀態、使用電壓和電流等因素影響。
1) 接觸件材料
電連接器技術條件對不同材質製作的同規格插配接觸件,規定了不同的接觸電阻考核指標。如小圓形快速分離耐環境電連接器總規範GJB101-86規定,直徑為1mm的插配接觸件接觸電阻,銅合金≤5mΩ,鐵合金≤15mΩ。
2) 正壓力
jiechujiandezhengyalishizhibicijiechudebiaomianchanshengbingchuizhiyujiechubiaomiandeli。suizhengyalizengjia,jiechuweidianshuliangjimianjiyezhujianzengjia,tongshijiechuweidiancongdanxingbianxingguodudaosuxingbianxing。youyujizhongdianzuzhujianjianxiao,ershijiechudianzujiangdi。jiechuzhengyalizhuyaoqujueyujiechujiandejihexingzhuanghecailiaoxingneng。
3) 表麵狀態
接觸件表麵一是由於塵埃、鬆香、youwudengzaijiedianbiaomianjixiefuzhechenjixingchengdejiaosongsandebiaomo,zhecengbiaomoyouyudaiyouweiliwuzhijiyiqianzangzaijiechubiaomiandeweiguanaokengchu,shijiechumianjisuoxiao,jiechudianzuzengda,qiejibuwending。ershiyouyuwulixifujihuaxuexifusuoxingchengdewuranmo,duijinshubiaomianzhuyaoshihuaxuexifu,tashizaiwulixifuhoubansuidianziqianyierchanshengde。guduiyixiegaokekaoxingyaoqiudechanpin,ruhangtianyongdianlianjieqibixuyaoyoujiejingdezhuangpeishengchanhuanjingtiaojian,wanshandeqingxigongyijibiyaodejiegoumifengcuoshi,shiyongdanweibixuyaoyoulianghaodezhucunheshiyongcaozuohuanjingtiaojian。
4) 使用電壓
使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)閾(yu)值(zhi),會(hui)使(shi)接(jie)觸(chu)件(jian)膜(mo)層(ceng)被(bei)擊(ji)穿(chuan),而(er)使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)迅(xun)速(su)下(xia)降(jiang)。但(dan)由(you)於(yu)熱(re)效(xiao)應(ying)加(jia)速(su)了(le)膜(mo)層(ceng)附(fu)近(jin)區(qu)域(yu)的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying),對(dui)膜(mo)層(ceng)有(you)一(yi)定(ding)的(de)修(xiu)複(fu)作(zuo)用(yong)。於(yu)是(shi)阻(zu)值(zhi)呈(cheng)現(xian)非(fei)線(xian)性(xing)。在(zai)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)附(fu)近(jin),電(dian)壓(ya)降(jiang)的(de)微(wei)小(xiao)波(bo)動(dong)會(hui)引(yin)起(qi)電(dian)流(liu)可(ke)能(neng)二(er)十(shi)倍(bei)或(huo)幾(ji)十(shi)倍(bei)範(fan)圍(wei)內(nei)變(bian)化(hua)。使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)發(fa)生(sheng)很(hen)大(da)變(bian)化(hua),不(bu)了(le)解(jie)這(zhe)種(zhong)非(fei)線(xian)***,就會在測試和使用接觸件時產生錯誤。
5) 電流
當電流超過一定值時,接觸件界麵微小點處通電後產生的焦耳熱()作用而使金屬軟化或熔化,會對集中電阻產生影響,隨之降低接觸電阻。
2.3 問題研討
1) 低電平接觸電阻檢驗
考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會發生機械擊穿或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。對某些小體積的連接器設計的接觸壓力相當小,使用場合僅為mV或mA 級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電信號的傳輸。故國軍標GJB1217-91電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)中(zhong)規(gui)定(ding)了(le)兩(liang)種(zhong)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。即(ji)低(di)電(dian)平(ping)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)和(he)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)。其(qi)中(zhong)低(di)電(dian)平(ping)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)評(ping)定(ding)接(jie)觸(chu)件(jian)在(zai)加(jia)上(shang)不(bu)能(neng)改(gai)變(bian)物(wu)理(li)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)或(huo)不(bu)改(gai)變(bian)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)不(bu)導(dao)電(dian)氧(yang)化(hua)簿(bu)膜(mo)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)。所(suo)加(jia)開(kai)路(lu)試(shi)驗(yan)電(dian)壓(ya)不(bu)超(chao)過(guo)20mV,而試驗電流應限製在100mA,在(zai)這(zhe)一(yi)電(dian)平(ping)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)以(yi)表(biao)現(xian)在(zai)低(di)電(dian)平(ping)電(dian)激(ji)勵(li)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)。而(er)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)規(gui)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)對(dui)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)件(jian)兩(liang)端(duan)或(huo)接(jie)觸(chu)件(jian)與(yu)測(ce)量(liang)規(gui)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu),而此規定電流要比前者大得多,通常規定為1A。
2) 單孔分離力檢驗
weiquebaojiechujianchahejiechukekao,baochiwendingdezhengyalishiguanjian。zhengyalishijiechuyalideyizhongzhijiezhibiao,mingxianyingxiangjiechudianzu。danjianyujiechujianchahezhuangtaidezhengyalihennanceliang,guyibanyongceliangchahezhuangtaidejiechujianyoujingzhibianweiyundongdedankongfenlililaibiaozhengchazhenyuchakongzhengzaijiechu。tongchangdianlianjieqijishutiaojianguidingdefenliliyaoqiushiyongshiyanfangfaquedingde,qililunzhikeyongxiashibiaoda。
F=FN•μ
式中FN為正壓力, μ為摩擦係數。
由you於yu分fen離li力li受shou正zheng壓ya力li和he摩mo擦ca係xi數shu兩liang者zhe製zhi約yue。故gu決jue不bu能neng認ren為wei分fen離li力li大da,就jiu正zheng壓ya力li大da接jie觸chu可ke靠kao。現xian在zai隨sui著zhe接jie觸chu件jian製zhi作zuo精jing度du和he表biao麵mian鍍du層ceng質zhi量liang的de提ti高gao,將jiang分fen離li力li控kong製zhi在zai一yi個ge恰qia當dang的de水shui平ping上shang即ji可ke保bao證zheng接jie觸chu可ke靠kao。作zuo者zhe在zai實shi踐jian中zhong發fa現xian,單dan孔kong分fen離li力li過guo小xiao,在zai受shou振zhen動dong衝chong擊ji載zai荷he時shi有you可ke能neng造zao成cheng信xin號hao瞬shun斷duan。用yong測ce單dan孔kong分fen離li力li評ping定ding接jie觸chu可ke靠kao性xing比bi測ce接jie觸chu電dian阻zu有you效xiao。因yin為wei在zai實shi際ji檢jian驗yan中zhong接jie觸chu電dian阻zu件jian很hen少shao出chu現xian不bu合he格ge,單dan孔kong分fen離li力li偏pian低di超chao差cha的de插cha孔kong,測ce量liang接jie觸chu電dian阻zu往wang往wang仍reng合he格ge。
3) 接觸電阻檢驗合格不等於接觸可靠。
在許多實際使用場合,汽車、摩托車、火車、動力機械、自動化儀器以及航空、航天、船(chuan)舶(bo)等(deng)軍(jun)用(yong)連(lian)接(jie)器(qi),往(wang)往(wang)都(dou)是(shi)在(zai)動(dong)態(tai)振(zhen)動(dong)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)僅(jin)用(yong)檢(jian)驗(yan)靜(jing)態(tai)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)是(shi)否(fou)合(he)格(ge),並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)動(dong)態(tai)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao)。往(wang)往(wang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)合(he)格(ge)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)、衝擊、離心等模擬環境試驗時仍出現瞬間斷電現象。故對一些高可靠性要求的連接器,許多設計人員都提出最好能100%對dui其qi進jin行xing動dong態tai振zhen動dong試shi驗yan來lai考kao核he接jie觸chu可ke靠kao性xing。最zui近jin,日ri本ben耐nai可ke公gong司si推tui出chu了le一yi種zhong與yu導dao通tong儀yi配pei套tao使shi用yong的de小xiao型xing台tai式shi電dian動dong振zhen動dong台tai,已yi成cheng功gong地di應ying用yong於yu許xu多duo民min用yong線xian束shu的de接jie觸chu可ke靠kao性xing檢jian驗yan。
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