適用于汽車(chē)的USB接口連接器介紹與設計

USB（通用串行總線(xiàn)）正逐步發(fā)展成為一項標準的傳輸協(xié)議。毫無(wú)疑問(wèn)，這種發(fā)展得益于USB接口在眾多電子產(chǎn)品中的廣泛應用。因此，在車(chē)輛上配置這類(lèi)通用總線(xiàn)設備是非常合理和明智的選擇。

在過(guò)去的十多年中，集成化的通信技術(shù)在各類(lèi)車(chē)輛上的應用得以迅猛發(fā)展。汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電裝置無(wú)疑已成為汽車(chē)中的“主體單元”，負責對大量應用和功能設備進(jìn)行中央協(xié)調。

與此同時(shí)，電子產(chǎn)品（如筆記本電腦、iPods、移動(dòng)電話(huà)、MP3播放器和存儲棒等）在汽車(chē)中的應用范圍也在不斷增加，因此，必須確保電子產(chǎn)品與現有車(chē)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(chē)輛上進(jìn)行裝配，而且還將逐步發(fā)展到標準配置車(chē)輛上，這已經(jīng)成為當前的主流趨勢。

USB正逐步發(fā)展成為一項標準的傳輸協(xié)議。雖然目前市場(chǎng)上已能提供大量相關(guān)的傳輸配件，特別是在連接技術(shù)方面（如連接器和傳輸線(xiàn)），而且這些配件使用起來(lái)也很方便和快捷，但在某些場(chǎng)合下，使用這些產(chǎn)品會(huì )使應用變得復雜且具有風(fēng)險性。

對于目前車(chē)內逐漸開(kāi)始使用的USB接口設備，其連接器和線(xiàn)纜往往不是根據車(chē)載惡劣環(huán)境設計的。因此，最簡(jiǎn)線(xiàn)路設計未必就是最成功的設計。設備上松散敷設的線(xiàn)纜、適配器導線(xiàn)，尤其是屏蔽較差的線(xiàn)路連接，會(huì )明顯惡化車(chē)輛內部的電磁狀況。

基于多年量產(chǎn)化產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗，泰科電子（Tyco Electronics）認為這些產(chǎn)品設計還必須滿(mǎn)足許多其他在車(chē)輛使用中的邊界條件，包括非?？量痰沫h(huán)境要求，例如在遭受振動(dòng)、潮濕、氣體污染和機械應力的情況下，相關(guān)部件必須能在指定的溫度范圍內正常運行。這些要求將確保車(chē)輛相關(guān)部件擁有15～20年左右的使用壽命。

當然，這些功能也與汽車(chē)制造廠(chǎng)直接相關(guān)；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(dòng)電話(huà)、計算機等許多電子產(chǎn)品每?jì)扇瓯阋鼡Q一次，但經(jīng)測算，車(chē)輛用USB接口必須在大約20年的使用壽命里可保證接插20 000次。圖1所示為泰科電子的可靠的汽車(chē)USB連接技術(shù)。

在今后幾年內接口將向小型化發(fā)展，因此使用小型或微型USB接口就只是時(shí)間問(wèn)題了。泰科電子通過(guò)綜合的產(chǎn)品概念來(lái)解決這些問(wèn)題，其原理是通過(guò)使用與車(chē)輛用途全面兼容的連接器和線(xiàn)纜，再結合可靈活更換的USB適配器來(lái)解決。

　　高速連接器在車(chē)輛上使用的基礎原理

在開(kāi)發(fā)適用于高頻車(chē)用連接系統時(shí)，首要考慮其在惡劣環(huán)境下使用時(shí)的精確度、機械強度和總體適用性的設計問(wèn)題。要實(shí)現對稱(chēng)高頻電信號通過(guò)線(xiàn)纜和接口的無(wú)干擾數據通信，如下特性同樣非常重要：傳輸線(xiàn)路上的恒阻抗；絕緣材料介質(zhì)損耗??；連接器采用良好的低電阻的端子連接；成對信號導線(xiàn)規則絞線(xiàn)；屏蔽部分重復覆蓋。

很明顯，如果不做額外努力，這些特殊要求將無(wú)法實(shí)現。同時(shí)，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(chē)輛使用壽命內端接良好。這里可能面臨的問(wèn)題包括低接觸電阻和阻抗，以及插座和端子觸點(diǎn)的接插區的同質(zhì)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(lèi)車(chē)輛上經(jīng)多年驗證，如果配上其對稱(chēng)型連接器的設計，原則上也適用于數據傳輸。圖1上半部分顯示了基于MQS連接的4位屏蔽連接器系統。

圖1 泰科電子的可靠的汽車(chē)USB連接技術(shù)

在這里，整個(gè)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(mǎn)足汽車(chē)電磁兼容性（照射、輻射）的高要求。