尊重行業標準是電子工程職業的核心所在。這毋庸置疑,但遵守行業標準也有可能阻礙工程師的設計目標。新太空產業就是這樣一個領域,追求更小、更輕、更實惠的組件是該領域的關鍵標準。
隨著私人航天業的問世,產業動向有所改變。諸多行業新手與著名老牌企業共存,且許多小規模風投力量(包括商業型和學術型)也在逐步融入。一般而言,這些企業將開發某種形式的納米衛星,或中等規模的納米衛星群。
在大多數情況下,項目必須遵守的設計準則與領域內傳統的設計準則大相徑庭。最重要的是,一定要采用能夠盡可能簡化設計并且提高成本效益的組件。
如果工程師們查看航天機構的準用清單,就會發現其中列載的部分連接器規格多年不變。這些組件可能還需充分適應與納米衛星實施相關的重量、尺寸和預算限制。如果指定使用這些組件,就無法在可用空間內容納全部必需功能。更重要的是,最終的重量恐怕會超過分配給項目的火箭發射有效載荷。
誠然,在特定情況下(如政府資助的合資企業),遵守某些標準是強制要求。但是,如果情況并非如此,工程師可能傾向于選擇符合高可靠性和高性能標準的商用現貨 (COTS) 產品。在航天發射條件下,強大的抗沖擊和抗振動性能至關重要。此外,在太空中,強大的釋氣性能可確保連接器不會削弱環境設備,更不會危及性能。這條路線賦予了設計師們更大的設計靈活性,支持其在預算范圍內解決應用的工程限制。
高可靠性 COTS 產品不僅適用于新太空產業,工業、航空航天與國防、電動汽車 (EV) 和充電基礎設施也是可以通過迅速采用 COTS 連接器產品,助力加速產品開發的領域。此外,隨著采購選擇范圍的擴大,一旦出現供應渠道短缺問題,這些行業也可避免長交貨期等待。
Harwin 連接器的設計理念主要以工程師需求為中心。因此,品牌推出的 HRi 系列連接器兼具工程師設計所需的高可靠性和高性能屬性,同時也滿足尺寸、重量、功率和成本 (SWAP-C) 目標。這一高可靠性 (Hi-Rel) 的互連產品組合中包含了小巧輕盈的 Gecko 系列產品、高密度的 Datamate 系列產品和高功率的 Kona 系列產品。這些連接器具有良好的抗沖擊和抗振動性能,釋氣表現卓越,因而全方位符合美國國家航空航天局 (NASA) 和歐洲航天局 (ESA) 的嚴格要求。
前沿性能
1.25 毫米高可靠性 Gecko 連接器可用于納米衛星等多重領域,滿足節省板上面積和系統整體減重的迫切需求。除了具備行業前沿的性能和有 COTS 供貨之外,該系列產品也可助力納米衛星更加適應現代航天事業。該系列連接器可出色抵御機械應力,并搭載了各種配接固位鎖定機構。工作溫度范圍介于 -65°C 至 +150°C 之間,優勢明顯。
圖 1:Gecko-MT 連接器緊密集成 10A 電源觸點和 1.25 毫米間距信號觸點
Gecko-MT 型號產品集數據(2.8A)和電源(10A)傳輸功能于一身,為工程師提供了 Combi-D/Micro-D 規格之外頗具吸引力的替代選擇。通過指定這些組件,工程師可以進一步簡化設計,減少布線以縮小體量和減輕重量。由于組件用量更少,還可以降低材料成本。這些組件輕盈小巧,還可用于無人駕駛飛行器 (UAV) 和無人機。
圖 2:Datamate Mix-Tek 連接器支持單個連接器搭載單排電源/同軸觸點與雙排信號觸點的配置
Harwin 的 Datamate 系列產品問世已近 40 年之久,該系列連接器自問世以來便一直備受諸多要求嚴苛的應用領域青睞,并在航天領域擁有歷史悠久的業績。這些連接器具有強大的抗沖擊和抗振動性,可承受高達 +125°C 的溫度。經過 SWaP-C 優化的 2 毫米間距組件占用空間小,能夠置入其他同類連接器難以容身的狹小空間。與 Gecko 系列一樣,Datamate Mix-Tek 系列也可在更狹小的空間內傳輸數據和電力。
圖 3:Kona 系列推出電源連接器優越之選,觸點間距 8.5 毫米,單個觸點最大電流 60A。
近來,隨著 Kona 系列的推出,Harwin 大大提高了 HRi 產品組合的功率水平,每個觸點可傳送電流達到 60A。采用高功率運行和高可靠性的組合對于這種尺寸和規格的連接器而言可謂獨樹一幟。盡管這些連接器的觸點間距為 8.5 毫米,但輸送大電流所需的觸點較少,因此占用的板上空間相對較小。
選擇連接器的實用方法
總而言之,盡管行業標準本應幫助工程師找到最適合其設計的互連組件,但現實的復雜程度有時遠超想象。通過以更加務實的方式選擇連接器,工程師可以獲享高可靠性互連解決方案帶來的惠益,同時實現 SWAP-C 目標,且不受供應鏈停滯的影響。