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IP&E 怎样做到四两拨千斤?

我们知道电子产品都是由若干个电子元器件构成的,它们有些虽然看似微小但是不可或缺,甚至对于设备的功能和性能起到关键 “临门一脚”的作用,电子元器件同样也是电子产业发展的基石。

IP&E可以说是电子元器件中最基础和重要的分支之一,可能有些朋友对于这个名称并不熟悉,实际上IP&E是Interconnect, Passive and Electromechanical的缩写,即为互连、无源和机电元器件。本文就将为大家介绍这些器件的种类,以及它们是如何在我们使用的电子产品中发挥作用的。

互连器件

互连器件是电子、电气系统中将导线、电缆及元器件相互实现电连接的基础元件,可分为连接器、电线电缆和电路板等几种类型。

连接器是一种连接电气端子以形成电路的耦合装置,是电子产品实现信号传输或转换的基本单元组件,借助连接器可实现电线、电缆、印刷电路板和电子元件之间的连接与分离,进而传递信号、交换信息。常见的连接器包括四部分:接触零组件(端子或插针)、涂镀层、接触弹性组件(固定端子或插针)以及塑料外壳。

电线线缆如同电子产品的血管,它存在于连接器和设备、连接器和连接器之间,起到输送电能、传递信息和实现电磁转换的作用。

电路板是将各种分立元件通过焊接形成固定电路的基板,与电连接器、线束相比,电路板是一种不可逆电连接方式。

无源器件

无源器件指电子元器件工作时,其内部没有任何形式的电源的器件。因其内部没有电源,所以只能被动地响应电信号,从而不会影响信号的基本特征,也称为被动元件。无源器件最主要的有三类,即我们最熟悉的电阻、电容和电感。

电阻是指用电阻材料制成的,有一定结构形式,能在电路中起限制电流通过作用的二端电子元件,电阻主要分为固定电阻,可变电阻,特种电阻(主要包括敏感型电阻器)三类,固定电阻在电子产品中应用最为广泛。

电容通常是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。在电路中电容的主要作用就是隔直流、通交流。

电感是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件,一般分类为插装电感器、片式电感器两大类。它经常和电容器一起工作,构成LC滤波器、LC振荡器等。另外,人们还利用电感的特性,制造了阻流圈、变压器、继电器等。

近些年,随着5G建设速度加快,下游的网络通讯、车用等领域对无源器件的需求量增长显著,高性能的无源器件成为市场的迫切需求之一。

机电元件

机电元件是在制造和组装电子产品时的常见元器件之一,包括电动机、继电器、变压器、滤波器、接触器等。

继电器是一种电子控制器件,具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时,可以使被控制的输出电路导通或断开。

变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。

接触器由电磁系统(铁心,静铁心,电磁线圈)触头系统(常开触头和常闭触头)和灭弧装置组成。通过接触器的电磁线圈在通电和断电后,所产生磁场的变化,使静铁心产生不同的电磁吸力吸引衔铁,并带动触头动作。

高密度电连接器与医疗监护

随着便携式和患者可穿戴设备的日益普及,连接器在医疗市场的需求持续增长,其中,高密度型为开发者们带来了性能提升和诸多便利条件。高密度电连接器是在一个相对较小的连接器体中具有数量庞大的如PIN针的单独触点的连接器。与标准连接器相比,高密度连接器在同一壳体尺寸中具有更多数量的接触点。

采用高密度设计可以在保持尺寸和降低额外重量的同时提高性能,对于配合要求高的医疗领域如患者监护、成像设备等具有重要意义。以心脏电生理设备为例,心率失常的患者需要及时、准确的诊断和治疗以预防中风和血栓,最常见的诊断过程是医生将导管插入心脏血管。这些导管含有细小的、带电极的线,到达心房后可以展开,与心脏组织接触,并绘制一张电脉冲图,从而帮助医生找出心律失常的根源。为了改善诊断的流程,医疗设备设计者需要增加导管电极的数量,并采用高密度连接器以保证设备的尺寸、重量及柔韧性。

多层陶瓷电容器与汽车电子

近年来,随着汽车电子化程度的不断提升,多层陶瓷电容器(MLCC)受到了热捧,它除有电容器 “隔直通交”的通性特点外,还有体积小、比容大、寿命长、可靠性高,以及在恶劣的环境条件下保持稳定性能的优点,这与汽车在狭小而严酷的空间内搭载电气与电子电路的要求一拍即合。

MLCC在汽车中的应用包括卫星定位系统、中央控制系统、无线电导航系统、车身稳定控制系统、ADAS系统等,电动化程度不同的车型对MLCC的需求量也有所不同,一辆纯电动汽车需要的MLCC的数量可达到18000颗,即使是不具备自动驾驶功能的引擎车,MLCC的使用数量也有大约3000个。  

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MLCC在汽车电子中的应用(图片来源:网络)

继电器与智能家居

家用电器是生活中不可缺少的助手,家电也是继电器广泛应用的领域。如今,节能、小巧和智能几乎已成为了现代化家电的标配,这其中也少不了继电器的功劳。

固态继电器是家电中经常使用的一类继电器,具有逻辑电路兼容、输入功率小、灵敏度高,电磁兼容性好、噪声低和工作频率高等特点,能够直接用于控制系统中。固态继电器能够控制电机,水泵等执行装置的工作状态,将控制装置与执行装置电气隔离。在全自动洗衣机、空调、电冰箱等电器中,我们都可以看到它的身影。

智能家居己经走进了很多人的生活中,在众多智能化场景和功能中,例如灯光控制、智能插座、智能面板、智能窗帘控制、温度控制等,都需要有稳定耐用的继电器为其保驾护航。除了功能多样化,智能家居所涵盖的电子设备的功率也有很大的跨度,例如低功率系统(如灯光、电动窗帘、音响系统等)及高功率设备(如空调、热水器等)。采用高性能固态继电器可以实现低功率回路控制和高功率单路控制,从而满足系统中不同功率设备的开关控制需求。  

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继电器在智能家居中的应用(图片来源:欧姆龙)

所谓不积跬步无以至千里,正这些基础的元器件每一次的性能提升,每一次的尺寸缩小,最终才造就了我们生活中的这些更小、更轻、更好用电子产品。

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