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端子台 – 基本知識

作者:CUI Devices 技術支援工程師 Ryan Smoot

端子台是任何工程師連接器工具箱中相當常見的元件,多年來一直在眾多應用中提供半固定且牢靠的電線連接。端子台亦稱為連接端子、終端連接器或螺絲端子,是由模組化外罩與絕緣主體組成,可將兩條或更多電線接在一起。透過端子台的半固定性質,有助於在現場時簡化檢驗與修復作業。即便是相對簡易的元件,但在挑選前對端子台及其規格有基本的知識仍有益處。本文將探討的主題包括常見的端子台類型、重要的電氣與機械考量,以及一些進階細節以協助工程師進行作業。

常見配置

PCB 安裝、阻隔帶及饋通方式是設計時最常見的三種端子台分類。以下表格概述這三種類型,包括其基本原則、安裝樣式與配置。

PCB 安裝 阻隔帶 饋通
概述 通常稱為歐規或線對板端子台 常用於需考量振動的應用 用來將兩條電線接在一起以達到線對線連接
安裝樣式 外罩直接焊接在常見覆蓋區的 PCB 上 螺絲固定端子可接受裸線或端接線 常見於 DIN 軌道安裝封裝類型
配置 單層、雙層或多層 單列或雙列 單層、雙層或多層
實作 裸線插入模組中,然後透過夾鉗固定在外罩 裸線或端接線插在螺絲上然後鎖緊到外罩中 兩條電線分別插入外罩的兩邊以形成連線

重要的電氣規格

說明端子台的常見類型後,以下將說明一些重要的電氣規格,在設計階段必須納入考量。這些缺點包括:

電流額定值:一般來說,端子台設計中最該重視的規格就是電流額定值。此規格由三個層面構成:端子的導電率、截面積、對應的溫升。挑選端子台時,建議選擇可承載至少為系統預期最大電流 150% 額定值的模組。若端子台額定值不正確,且工作電流太高,端子台會過熱且受損,進而產生重大安全疑慮。

電壓額定值:端子台的電壓額定值有一部份會受到外罩的間距及介電強度影響。端子台的電壓額定值與電流額定值的邏輯相同,都必須大於系統最大電壓,同時也要考量任何電壓突波,以免造成連接受損。

極數:端子台內含的個別電路數通常會以極數來表示。此規格通常介於單極至最多 24 極。

間距:間距是指從相鄰極算起的中間距離,且由端子台的整體額定值來決定,包括沿面距離、電壓/電流與間隙等因素都需納入考量。常見的間距例子包括 2.54 mm、3.81 mm、5.0 mm 等。

電線尺寸/類型:在北美,端子台會以美國線規 (AWG) 為單位,以此列出模組可接受的尺寸或線規,以確保電線可確實裝入外罩。幸好,絕大多數端子台都有一些容差,可容納多種電線尺寸,如 18~4 或 24~12 AWG。除了線規外,也應依據挑選的模組類型來考量電線類型。螺絲端子較適合絞線或多芯線,單芯線通常會搭配直插式端子台。

重要的機械規格

清單的下一個項目是機械規格,會關乎到端子台的覆蓋區、方向,以及在設計中的連接取用性。重要的機械因素包括:

接線口方向:水平 (90°)、垂直 (180°) 及 45° 是最常見的三種端子台方向。決定時需考量設計的佈局,以及可產生最佳連接配合度與取用性的方向。

端子台典型方向示意圖圖 1:典型端子台方向 (圖片來源:CUI Devices)

電線固定方法:與方向因素類似,端子台有三種常見的電線固定方法:螺絲端子按鈕直插。這三種類型的運作方式其實都恰如其名。螺絲端子或螺絲型端子台含有一個螺絲,鎖緊時會將夾鉗封住,將電線固定在導線上。按鈕要發揮作用,只要按下按鈕即可打開夾鉗將電線插入,接著放開按鈕就會將電線夾鉗閉合。使用直插式端子台時,電線可直接插入外罩,無需螺絲或按鈕打開夾鉗即可進行連接。

典型電線固定方法示意圖圖 2:典型電線固定方法 (圖片來源:CUI Devices)

聯鎖式與單件式的比較:端子台可以採用聯鎖或單外罩結構。聯鎖式端子台通常提供雙極或三極,因此工程人員可快速達到不同極數,或將不同顏色的相同模組類型連接在一起。單件式端子台故名思義就是將所有極放在單一模組內,因此可提供夠高的堅固耐用性,視設計需求而定。

聯鎖式與單件式端子台的比較圖圖 3:聯鎖式與單件式端子台的比較 (圖片來源:CUI Devices)

電線連接外罩方法:若需要頻繁連接和斷開主連接,可插拔端子台會是比較好的選擇。此作法是將電線插入模組化插頭,再將插頭連接到 PCB 的固定插座,如此即可輕鬆斷開,不需要處理個別電線。

可插拔端子台的插頭與插座連接示意圖圖 4:可插拔端子台的插頭與插座連接 (圖片來源:CUI Devices)

安全額定值與其他考量

UL 與 IEC 是負責對端子台進行認證的主要安全機構。查看端子台規格書時,應該會有列出 UL 及/或 IEC 安全標準,且通常數值會不一樣。這是因為每個機構使用不同的標準進行測試,因此工程師必須瞭解系統的整體安全需求,才能挑選合規的端子台。

許多設計或許後來都會有額外添加一些巧思,在端子台外罩或按鈕上使用自訂顏色是不錯的優點。對端子台挑選獨特的顏色,工程人員就可更輕鬆在複雜系統中找到連接點,避免接錯。

最後,若環境或應用需面對極端溫度,挑選具有更高溫度額定值的端子台是不錯的選擇。

結論

瞭解主要的電氣與機械規格以及不同的模組類型後,工程師就能更輕易滿足多種電氣系統的連接需求。CUI Devices 的端子台產品系列提供工程師多種顏色選項及配置,能讓挑選過程更輕鬆。

聲明:各作者及/或論壇參與者於本網站所發表之意見、理念和觀點,概不反映 Digi-Key Electronics 的意見、理念和觀點,亦非 Digi-Key Electronics 的正式原則。

關於作者

CUI Devices 技術支援工程師 Ryan Smoot

Ryan Smoot 對 CUI Devices 的產品瞭若指掌,能在現場為客戶提供豐富的技術和應用支援。他亦負責管理 CUI Devices 健全的 CAD 模型資料庫,進一步為工程師提供寶貴的資源,以順暢進行產品設計。