作者:Ryan Smoot,CUI Devices 技术支持工程师
作为所有工程师常用的连接组件,多年来端子块一直被用来为各种应用提供半永久性的安全接线。端子块又称接线端子、端子连接器或螺纹端子,由模块化外壳和绝缘体组成,可将两根或多根导线连接在一起。由于其连接是半永久性的,因此端子块有助于简化现场检查和维修过程。虽然是一个比较简单的组件,但在选型前对端子块及其规格有一个基础性的了解还是有好处的。本文讨论主题将包括常见端子块类型、关键电气和机械考虑因素,并会提供一些进一步的细节以帮助工程师选型。
常见配置
PCB 安装式、栅栏式和直通式是设计中最常见的三种端子块类型。下表列出了这三个不同的类型及其基本原理、安装方式和配置。
PCB 安装式 | 栅栏式 | 直通式 | |
概览 | 俗称欧式或线对板端子块 | 通常在有振动的应用中选择 | 用于将两根电线连接在一起,实现线对线连接。 |
安装方式 | 外壳直接焊接到 PCB 上,尺寸通用 | 用螺钉拧紧在端子上,接受裸线或端接线 | 常见于 DIN 导轨安装的封装类型中 |
配置 | 单层、双层或多层 | 单排或者双排 | 单层、双层或多层 |
接线操作 | 将裸线插入模块中,然后通过夹子固定在外壳上 | 将裸线或端接线插入螺丝,然后拧紧到外壳上 | 将两根独立的导线插入外壳的两侧,形成连接 |
重要电气规格
在设计阶段有许多关键电气规格需要考虑,涵盖常见的端子块类型。具体包括:
额定电流:一般来说,在端子块设计中最需要注意的规格就是额定电流。这建立在三个方面的基础之上:端子的电导率、横截面积和相应的温升。在选择端子块时,建议的额定电流至少为系统预期最大电流的 150%。如果端子块的额定电流不正确,工作电流过高时,会造成端子块过热和损坏,并导致严重的安全问题。
额定电压:端子块的额定电压部分受其外壳的间距和介电强度的影响。与额定电流选择思路相同,端子块的额定电压必须大于系统的最高电压,同时还要考虑到可能会损坏连接的任何电压浪涌。
极数:极数是表示一个端子块所容纳独立电路数的常用方法。这种规格一般会从单极到 24 极不等。
间距:间距定义为相邻两极之间的中心距离,它由端子块的总体额定值决定,涉及因素如爬电距离、电压/电流和间隙等。一些常见的间距实例包括 2.54 mm、3.81 mm、5.0 mm 等。
电线尺寸/类型:在北美,端子块可接受的电线采用美国线规 (AWG) 为单位,该规格指定了模块可接受的电线尺寸或线规,以确保电线物理上能够装入外壳。值得庆幸的是,大多数端子块都具有一定的容差,能够容纳如 18~4 或 24~12 AWG 等一系列导线尺寸。除线规外,还需根据所选模块类型考虑导线类型。绞线或多芯线是螺纹端子的理想选择,而单芯线通常与推入式端子块配对使用。
重要机械规格
接下来是机械规格,它涉及到端子块的尺寸、方向和设计中连接的易操作性。重要的机械因素包括:
接线方向:水平 (90°)、垂直 (180°) 和 45° 是三种最常见的端子块方向。这一选择取决于设计的布局,以及哪种方向最适合和最方便进行接线。
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安全等级和其他考虑因素
UL 和 IEC 是认证端子块的主要安全机构。在端子块规格书中,通常会列出 UL 和/或 IEC 安全标准,且参数值通常也各不相同。这是因为每个机构使用的测试标准不同,所以工程师必须了解其整体系统的安全要求,才能选择符合要求的端子块。
虽然在许多设计中有些因素可能是事后才想到的,但对端子块的外壳或按钮进行颜色定制是有好处的。在为端子块选择独特的颜色时,工程师可以更容易地将复杂系统中的连接点连接起来,避免连接不当。
最后,在处理极端温度的环境或应用中,也可以选择具有更高温度等级的端子块。
结语
通过对关键电气和机械规格以及不同模块类型的了解,工程师可以更好地满足各种电气系统连接的需要。