Разъемы Z-PACK

27.10.2023 |

В статье приведены ос­новные сведения о разъе­мах серии Z-PACK компа­нии Tyco Electronics.

А. Мельниченко

В течение многих лет в аппаратуре систем связи широко использовались разъемы стан­дарта DIN 41612 [1]. С увеличением скоростей передачи данных, усложнением аппаратуры и уменьшением ее габаритов назрела необходи­мость модернизации существующих разъемов. Кроме обеспечения надежности контакта к ним стали предъявлять ряд дополнительных требований: малые габариты, минимальное искажение передаваемых высокочастотных сигналов и др.

Несколько лет назад для удовлетворения возросших требований производителей элект­ронного оборудования компания Tyco Electro­nics начала выпуск более совершенных модуль­ных разъемов серии Z-PACK, специально разработанных для таких отраслей промыш­ленности, как системы связи, компьютерная и измерительная техника [2]. Сочетание отлич­ных электрических и механических характе­ристик этих разъемов с высокой плотностью расположения контактов, многообразием вари­антов и высоким качеством изготовления обес­печивает выгодное для потребителя соотноше­ние “цена/ качество” применительно к разъе­мам и к изделию, в котором они используются.

Серия Z-PACK включает:

  • 5- и 8-рядные разъемы Z-PACK 2mm НМ (Hard Metric) с выводами для запрессовки в печатную плату
  • 4- и 5-рядные разъемы Z-PACK 2mm Fu- tureBus+ с интегрированными силовыми контактами и с выводами для запрессовки или пайки
  • 4- и 8-рядные разъемы Z-PACK HM-Zd с улучшенным экранированием каждой па­ры контактов и пропускной способностью более 5 Гбит/с

разъемы Z-PACK slim UHD, версия HS (High Speed) которых обеспечивает возможность передачи сигналов со скоростью более 20 Гбит/с.

В серии Z-PACK имеются разъемы с сиг­нальными, силовыми, коаксиальными и опти­ческими контактами.

В данной статье приведены основные харак­теристики разъемов Z-PACK 2mm НМ [3].

ОСОБЕННОСТИ

РАЗЪЕМОВ ZPACK 2mm НМ

Большая плотность расположения контак­тов. Шаг между сигнальными контактами разъемов составляет 2 мм, что на 20% меньше, чем в разъемах стандарта DIN 41612 (2.54 мм). В результате на одном сантиметре длины пяти­рядного разъема размещаются 25, а восьми­рядного – 40 сигнальных контактов, что имеет большое значение при разработке устройств с высокой плотностью монтажа.

При необходимости увеличения общего числа контактов разъемы можно устанавли­вать вплотную друг к другу, причем шаг меж­ду контактами в месте стыковки не изменяет­ся.

Возможность применения в аппаратуре стандарта Compact PCI. При разработке разъемов Z-PACK 2mm HM была предусмот­рена возможность их применения в аппара­туре стандарта Compact PCI, в которой широ­ко используется обратная сторона объедини­тельной платы. В серии Z-PACK имеются разъемы с контактами, имеющими большую длину хвостовика. После установки этих разъемов на объединительную плату на ее об­ратной стороне создается дополнительное по­ле контактов для подключения различных цепей.

Еще одним требованием стандарта Com­pact PCI является возможность “горячей” за­мены блоков. Для этого некоторые разъемы серии Z-PACK имеют контакты различной длины, чем обеспечивается необходимая оче­редность подключения различных цепей блока при установке его в аппаратуру.

Разъемы Z-PACK обеспечивают сочленение печатных плат, расположенных параллельно, перпендикулярно или встык друг к другу, а также подключение кабелей к печатным пла­там.

Высокая пропускная способность. Посто­янное возрастание скорости обмена данными вынуждает разработчиков аппаратуры все больше внимания уделять согласованию от­дельных элементов тракта передачи сигналов. Особенностью розеток Z-PACK 2mm HM с оп­рессованными контактами является то, что их импеданс сравним с импедансом кабелей и ли­ний передачи на печатной плате. В результате уровень отраженного сигнала, а, следователь­но, вносимые разъемом искажения и ослабле­ние сигнала сведены к минимуму.

При проведении испытаний разъемов Z-PACK 2mm HM было установлено, что их индуктив­ность на 18%, емкость на 13% и задержка распространения сигнала на 18% меньше, чем в других разъемах с шагом выводов 2 мм. Это дает ощутимый выигрыш в пропускной спо­собности разъемов.

Защита от электромагнитных помех. В се­рии Z-PACK имеются экранированные разъе­мы, позволяющие обеспечить как защиту от внешних помех, так и ослабление излучае­мых разъемом электромагнитных полей. Ро­зетки таких разъемов с обеих сторон закрыва­ются экранами, контактирующими с допол­нительными рядами выводов на корпусе ви­лок.

Если необходимо обеспечить более эффек­тивную защиту от перекрестных помех, в ка­честве экранов можно использовать отдельные выводы разъема, соединив их с общим прово­дом.

По дополнительному требованию изготав­ливаются разъемы со сплошными экранами между рядами контактов.

Защита от ошибочного соединения. В ряде разъемов Z-PACK 2mm HM предусмотрено применение кодирующих вставок, защищаю­щих от ошибок при подключении. Вставки ус­танавливаются внутри сочленяемых частей разъема и удерживаются защелками.

Технические характеристики разъемов ZPACK 2mm HM:

  • максимальный ток через контакт 5 А
  • переходное сопротивление сочлененных контактов не более 5 мОм
  • задержка распространения сигнала (с уче­том влияния печатной платы) 104 пс
  • диапазон рабочих температур -55…105 °С.

Корпуса разъемов изготовлены из полиэсте­ра со стекловолокном. Материал контактов – фосфористая бронза, покрытие – золото по ни­келю. Разъемы предназначены для монтажа способом запрессовки в отверстия печатной платы.

СОСТАВ СЕРИИ ZPACK 2mm HM

Разновидности разъемов с сигнальными контактами представлены в таблице 1.

Выпускаются также корпуса вилок типа A, B, C, D, E, F. После установки такого корпуса на область длинных хвостовиков контактов, выступающих с обратной стороны печатной платы, образуется дополнительный разъем для подключения модулей расширения, кабе­лей и т.д.

 

Таблица 1. Типы разъемов серии ZPACK 2mm HM

 

Число рядов Вилка или розетка Тип Число контактов Приме­чания *
5 прямая вилка (рис. 1) А 110 1,2,3
В 125 3
С 55 1,3
угловая вилка А 110 1, 2,4
В 125 4
С 55 1,4
прямая розетка А 110 1,2
В 125
С 55 1
угловая розетка (рис. 2) А 110 1,2,4, 5
В 125 4
С 55 1,4,5
8 прямая вилка D 176 1,2,3
Е 200 3
F 88 1,3
прямая розетка D 176 1,2
Е 200
F 88 1
угловая розетка D 176 1, 2, 5
Е 200 5
F 88 1, 5

 

* Примечания:

  1. Наличие направляющей
  2. Наличие кодирующей вставки
  3. Имеются варианты:
  • с дополнительными рядами контактов для сочленения с экранированными розетками
  • с удлиненными хвостовиками контактов для создания дополнительного разъема на обрат­ной стороне печатной платы
  1. Имеется вариант с защитой от перекрестных помех
  2. Имеется вариант экранированного разъема.

Рис. 1. Прямая 5-рядная вилка, тип А

Рис. 2. Угловая 5-рядная розетка, тип В

 

Универсальный силовой модуль. В состав серии разъемов Z-PACK 2mm HM входит уни­версальный силовой модуль с тремя контакта­ми. Модуль состоит из двух частей: прямой ро­зетки и угловой вилки (рис. 3). Вилка выпус­кается в нескольких вариантах с контактами различной длины для возможности ее исполь­зования в аппаратуре с “горячей” заменой бло­ков. Максимально допустимая токовая нагруз­ка модуля составляет 23.5 А (7.8 А на кон­такт). Гарантируется 250 циклов сочленения модуля без ухудшения параметров.

Рис. 3. Универсальный силовой модуль: угловая вилка (а) и прямая розетка (б)

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАПРЕССОВКИ РАЗЪЕМОВ

Для запрессовки разъемов Z-PACK в пе­чатные платы компания Tyco Electronics вы­пускает два вида прессов: с пневматическим и ручным приводом, характеристики кото­рых приведены в таблице 2. Пресс с ручным приводом предназначен, главным образом, для ремонтных работ. Пневматический пресс используется в серийном производстве объе­динительных и дочерних плат. Он оснащен платформой, фиксируемой в заданном поло­жении.

Таблица 2. Характеристики прессов

Характеристика Пневма­тический Ручной
Усилие давления (регулируемое), Н 0.5…

25 000

до 15 000
Макс, ход поршня, мм 250 125

 

В заключение можно отметить, что разъе­мы Z-PACK с их высокой пропускной способ­ностью, большой плотностью расположения контактов и многообразием вариантов испол­нения нашли широкое применение в аппарату­ре стандартов Compact PCI и ATCA. И в насто­ящее время они являются оптимальным выбо­ром при разработке высокоскоростной аппара­туры связи.