一文带你彻底了解什么是pogo pin?

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pogo pin是什么?

pogo pin又叫弹簧针。最简单的pogo pin结构是由:针(Plunger)管(Tube)弹簧(Spring)三个部件构成。pogo pin的针和管的素材一般为黄铜,在特殊情况下也有使用不锈钢的,弹簧的材料为不锈钢。如下图所示:

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② 主要功能及应用:pogo pin主要功能是电连接,一般用于传输电流或信号,使用范围非常的广泛,大到太空梭、高铁,小到智慧手表、蓝牙耳机中都有它的身影。下图是pogo pinTWS蓝牙耳机中的应用:

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  • 蓝牙应用:pogo pin连接器在蓝牙耳机上应用有哪些特性?
    • 1)小体积:穿戴设备讲究的是小巧,所以在应用于蓝牙耳机上的pogo pin充电顶针触点就要求体积非常的小。
    • 2)防氧化腐蚀:大部分运动爱好者非常喜欢边做运动边听歌,因人体的汗液具有腐蚀性,所以这就要求蓝牙耳机的充电触点做到防氧化腐蚀,以保证pogo pin充电触点不被人体汗液腐蚀,不影响蓝牙耳机的使用功能。
    • 3)做到防水:意外落水和突逢下雨是难以避免的,这时蓝牙耳机就需要做到防水,充电触点作为唯一与外界连接的点,在工艺上就需要做到好防水处理。

③ 为什么pogo pin会那么受欢迎?这是因为它的这几大优势:

  • 1)活动连接,方便拆解,对于一些需要常规性拆解的接触连接的地方非常适用,一般用于充电连接,像TWS蓝牙耳机的充电仓与耳机触点的连接。
  • 2)结构优势pogo pin可做到非常小的体积,可应用于空间有限的产品中,尤其是在如今电子产品的微型化趋势,pogo pin更加能发挥它的这一优势。
  • 3)长寿命pogo pin动态使用寿命可高达50万次,可满足于需要频繁插拔的产品中,如:共用充电宝。
  • 4)大电流pogo pin可以做到大于10A电流的截流设计,可满足于大电流需求的产品,像用于电动自行车的充电连接。
  • 5)高频应用pogo pin可设计达10Gbps高频的应用场景,像华为通信基站中的pogo pin
  • 6)低电感pogo pin的结构简单,且连接路径短,所以其电感值非常小,可以用于一些对电感有特殊要求的应用场景,pogo pin是个不错的选择。

④ 优势(Strengths):

  • 1)可以更好地传输天线的高频信号。
  • 2)可以实现大电流的连续方案。
  • 3)更容易实现防水结构。
  • 4)精确稳定的连接点有利于射频信号的传输。
  • 5)占用空间小。

pogo pin是如何工作的?pogo pin的工作原理?

pogo pin的作用是传导电信号或电流,相当于一根导线,和普通导线的区别就是pogo pin是一根非常灵活的导线,可快速连接与断开,不影响两个需要相互联通的物体之间的独立性。如TWS(True Wireless Stereo,真正无线立体声)蓝牙耳机与它的充电仓,总不能在耳机与充电仓之间拖着一条线,那还能叫真无线蓝牙耳机么,使用起来也会非常的不方便。

② 两个独立的连接点要进行通导,就必须施加一定量的力,以增加两者之间的接触面积,保证电流的正常流通。pogo pin结构中的弹簧,就起了这个作用。它会给针头施加一定的力,以便更好的让pogo pin的针头与其对应的触点接触,保证导通性能。所以pogo pin的弹力,根据不同的产品,不一样的应用场景是不同的。下图是弹簧在 pogo pin中的作用:

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pogo pin的针管焊接固定于PCB板上,电流或电信号由针管的内壁再经过针头传递到连接的另一个部件中,从而完成电流或电信号的传输。为增加针管与针头的接触面积,针头的尾部(位于针管的内部)一般是一个斜面,这样当针头下压时弹簧顶住针头,会让针头的一个侧面紧紧的挨着针管的内壁。下图是斜面结构的pogo pin针头及电流走向:

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简单总结:pogo pin的工作原理,pogo pin的作用是导电或电信号,焊接在pcb板上的pogo pin通过针管的内壁将电流或电信号经过由弹簧针顶住(需要对针头施加一定的下压力)的针头传导给外部的部件上,完成整个的连接工作。

pogo pin弹簧针连接器常用镀层及其特点?

pogo pin弹簧针的针头和针管的材质一般都是黄铜,而铜为有色金属比较活跃,暴露在空气中很容易与空气中的氧发生反应,表面会氧化。因此pogo pin弹簧针都须要做表面电镀处理;比较常用的一般是做表面做镀金处理,还有些会要求镀镍、镀锌、镀银或镀铑钌。下图是pogo pin连接器:

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  • 1)表面镀锡:对于一般的对成本要求非常高pogo pin弹簧针连接器,镀锡也算是较常见的,因为锡的价格相对便宜。只是锡的质地较软,为保证良好的接触性,需要较高的接触力(至少100克)才能保证其导电性能,而且镀锡pogo pin的插拔次数一般比较低(不耐磨)。表面镀锡只能起到简单保护性的防腐蚀作用,工作温度也比较低,黄铜或青铜镀锡工作温度可到110℃,钢镀锡的工作温度稍高些可达190℃

  • 2)表面镀金:对于要求高可靠性、用于传输微小信号且接触力较小的pogo pin弹簧针连接器,普遍使用表面镀金处理。金的化学性质不活泼,不易氧化,而且金的耐腐蚀性也较好,可以做到高次数插拔。只是黄金的的价格相对较高,成本会有所增加。下图为pogo pin表面镀金:

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  • 3)表面镀镍、钯:镍一般被用于镀金时打底,但在钢接触件中大部分都是使用镀镍(必需先镀铜)。钯的导电率比金要差些,在某些有限制的范围可用电镀钯来替代电镀金。目前金价持续上涨,为控制成本,镀钯镍合金的产品也会越来越多。

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  • 4)表面镀银:镀银的pogo pin弹簧针具有非常好的导电性能,成本相对金也较低,但是银也是活泼金属,也非常容易氧化,所以只有在特殊情况下才选用镀银,应用相对较少。对于要求更高的工作温度,就需要使用其它镀层,例如:紫铜镀镍可高达340℃,而黄铜或青铜镀镍也可达250℃

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总结:为了能提高pogo pin弹簧针的防腐蚀,抗电解,耐人工汗液,提高连接器的电性能和稳定性,降低温升等应用要求,现在的pogo pin弹簧针连接器都需要做表面电镀处理。根据不同的需求与应用,可能会采用不同的电镀方式和电镀材料。

pogo pin连接器如何安装?

① 直接焊接:使用锡膏将pogo pin连接器直接固定在PCB板上是最简单的安装方式。这种方式简单省事,但缺点是不太稳固,pogo pin可能会因为震动的干扰及施压下而脱离PCB板。

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pogo pin插板固定:比较稳固且常用的将pogo pin连接器固定在PCB电路板上的做法是把pogo pin的尾巴外挂程式到PCB板上,借由pogo pin的尾巴固定在PCB电路板上。这个种方式会使pogo pin有额外的支撑点,所以更加的稳固。

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③ 塑胶座固定 + 焊接:还可以将pogo pin固定在塑胶座上,然后将塑胶座安装到PCB电路板上,再使用锡膏把pogo pin焊接到PCB板上,这样有双重固定。此方法对于大多数状况都适用,且具有一定的稳固性,但成本相对会增加一些。

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pogo pin插板固定 + 塑胶座固定 + 焊接:这种结构是把2、3结构组合起来。pogo pin先固定在塑胶座上,再将塑胶座固定在PCB板,pogo pin的尾巴也固定到pcb板同时再使用焊锡加固,这相当于三重加固,稳定性非常的好。

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pogo pin按安装方式有哪些分类?

平底式pogo pin:这种类型的pogo pin针管的底部是平面的且底部的外径大于针管的外径,方便垂直贴片到PCB板上,这种类型的pogo pin从安装方式的角度来讲也叫直立式pogo pin,一般应用于板对板连接,或探出进行外部连接,可以做防水设计。

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带尾针pogo pin:也叫插板式pogo pin或外挂程式pogo pin。这类型的和平底式pogo pin有相同之处,都是垂直安装到PCB板上,区别就是插板式pogo pin的针管尾部会有伸出一条尾针,有于插板焊接。当然带尾针的pogo pin也有尾针是折弯的,这样它的安装方式就会有所不同,可以与PCB板成一定角度,或用于其它结构安装。

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双头式pogo pin:从名字就可以理解到,这种类型的pogo pin有两个针头,而且两端都是可伸缩的,这类型pogo pin可用于板对板连接,很方便的将两块PCB板连接起来。

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浮动式pogo pin:也叫假双头pogo pin,这种类型的pogo pin和双头pogo pin有点像,区别在它有一端只是一个弧面,而不是弹簧针结构,这种类型的产品应用比较特殊。

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⑤ 还有其它的异形的pogo pin,所以pogo pin本身就是根据实际应用而生的特殊定制品。