pogo pin
是什么?
① 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:
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 pin
在TWS
蓝牙耳机中的应用:
- 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?
① 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:
③ 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:
④ 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?
① 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:
-
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: -
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。 -
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℃
。
② 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。
② 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。
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。
④ 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。
pogo pin
按安装方式有哪些分类?
① 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。
② 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。
③ 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。
④ 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。
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。