CN108666784A - 一种大电流高强度usb连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子元器件技术领域，具体公开了一种大电流高强度USB连接器，该大电流高强度USB连接器包括外壳、内壳和紧固在内壳中的PIN针组，其特征在于：外壳为一体成型的无缝壳；内壳包括一体式底壳、第一嵌PIN塑胶件、第二嵌PIN塑胶件和框架；第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件装配在底壳内，框架设置在第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件之间；PIN针组包括电源正极PIN针和强化电源负极PIN针；强化电源负极PIN针的电流承载能力大于PIN针组中其他PIN针的电流承载能力。本申请提供的USB连接器，成本低，强度高，充放电电流大，装配方便，可以充分满足不同工况的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域，具体公开了一种大电流高强度USB连接器。
背景技术
USB接口因其具有携带方便、标准统一、支持热插拔以及易于扩展等显著优点，目前已被广泛应用于个人电脑和移动通讯设备等技术领域中。
现有USB接口存在下列问题：第一、目前市售的USB接口的外层屏蔽壳一般都是由五金模具冲压而成的金属壳体，壳体上存在对接缝，强度不够，密闭性不好，易于变形；第二、请参阅图6，现有市售的USB接口一般包括外壳10'、内壳20'以及紧固在内壳20'中的PIN针组30'。其中内壳20'又包括上底壳210'、第一嵌PIN塑胶件220'、第二嵌PIN塑胶件230'、以及下底壳210”。第一嵌PIN塑胶件220'、第二嵌PIN塑胶件230'装配在上底壳210'和下底壳210”之间，上下底壳共同封装在外壳10'内。由于采用了左右对称的分体式上下底壳，内部壳体容易在使用过程中因反复插拔而逐渐失去固定作用，最终导致USB连接器的电性能或者机械性能劣化甚至失效；另外，由于采用了分体式的上下底壳并且底壳上的卡扣非常纤弱，现有结构还存在组装效率不高、精密度不容易控制等问题。第三、现有USB连接器中的各种PIN针一般均采用等间距配置方案，各种PIN针的规格相同，充电端子的电流承载能力有限，不具备大电流充放电功能；装配时，由于端子焊盘之间的间距相对密集，也不方便焊接操作，焊接效率和焊接质量均有待提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种大电流高强度的USB连接器，以解决现有USB连接器中存在的上述技术问题。
本发明为实现其技术效果而采用的技术方案为：
一种大电流高强度USB连接器，包括外壳、内壳和紧固在内壳中的PIN针组，其特征在于：外壳为一体成型的无缝壳；内壳包括一体式底壳、第一嵌PIN塑胶件、第二嵌PIN塑胶件和框架；第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件装配在一体式底壳内，框架设置在第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件之间；PIN针组包括电源正极PIN针和强化电源负极PIN针；强化电源负极PIN针的横截面积大于PIN针组中其他PIN针的横截面积；并且，强化电源负极PIN针的插接端同时设置有屏蔽触点和插接触点；所述屏蔽触点用于电性连接金属屏蔽外壳，所述插接触点用于形成该大功率高可靠性USB连接器的负极插接端子。
优选地，本申请提供的大电流高强度USB连接器还包括一个PCB板，PCB板上设置有与PIN针组中的PIN针一一对应的PIN针槽；PCB板设置在第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件之间，PIN针组中的各种针脚一一固定在与其相对应的PIN针槽里。
优选地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中的框架包括框架本体，框架本体上设置有第一嵌PIN塑胶件卡槽和第二嵌PIN塑胶件卡槽，框架本体的两端还分别设置有用于卡紧底壳的底壳卡爪以及用来卡紧PCB板的封头卡爪；第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件上分别设置有用于连接框架本体的卡头，第一嵌PIN塑胶件和第二嵌PIN塑胶件通过各自卡头和第一嵌PIN塑胶件卡槽以及第二嵌PIN塑胶件卡槽之间的配合紧固在框架上；底壳卡爪卡接在一体式底壳的两侧；PCB板卡紧在封头卡爪之间。
进一步地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中强化电源负极PIN针是由PIN针组中的电源负极PIN针和与该电源负极PIN针相邻的邻位PIN针合并而形成的的可以允许大电流充放电的强化PIN针。优选地，本申请提供的大功率高可靠性USB连接器为USB TypeC全针连接器，邻位PIN针为TX/RX高速讯号端子对。
进一步地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中所述强化负极PIN针和PIN针组中的其他PIN针之间的间距大于PIN针组中其他PIN针之间的平均间距。焊盘数量较少，焊盘间距较大，有利于提高焊接质量和焊接效率。
进一步地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中所述外壳为金属屏蔽壳或塑胶屏蔽壳；金属屏蔽壳系采用五金拉伸模具制作而成的拉伸壳，塑胶屏蔽壳系采用注塑工艺制作而成的塑胶壳体。
进一步地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中所述框架为五金件或塑胶件。
进一步地，本申请提供的大电流高强度USB连接器中的PIN针组可以采用套塑工法一次性实现和嵌PIN塑胶件之间的紧固，也可以采用插针的方式，一个一个的插接进嵌PIN塑胶件上的孔位里。
本发明相比现有技术有益的技术效果：
1、目前市售的USB连接器中一般设置有数量和规格完全相同的电源负极PIN针和电源正极PIN针，充电时，由于电源负极PIN针和电源正极PIN针具有相同的横截面积，现有USB连接器中的正负极电源PIN针具有相同的载流能力。但是，一般USB连接器中除具有电源正负极PIN针之外，还设置有用于给IC供电的VCONN端子，该端子实际上也是用作USB连接器的电源正极端子，如此一来，USB连接器中负极端子的载流能力就会远远小于负极端子的载流能力，成为USB连接器充电时的瓶颈。本新型通过电源负极PIN针和与其相邻的其他PIN针之间的合并和加强，增加了电源负极端子数，增大了端子的总横截面积，使得正负极端子能承载高达10A的充电电流。同时，由于取消或合并了部分基本上冗余的端子，使得端子焊盘的数量有所减少，焊盘之间的间距增大，有利于提高焊接的质量及焊接效率。
2、采用一体成型的无缝壳比如拉伸壳或塑胶壳提高了现有产品的机械强度和密封性能，增加了产品的使用寿命，简化了内部壳体和外层屏蔽壳体之间的装配操作，提高了装配效率。
3、传统的内壳包括上底壳、第一嵌PIN塑胶件、第二嵌PIN塑胶件以及下底壳，其中第一嵌PIN塑胶件、第二嵌PIN塑胶件装配在上底壳和下底壳之间，上下底壳共同封装在外壳内。本申请使用一体化的底壳替代了上底壳和下底壳，不但简化了产品结构和装配工艺，还增强了USB连接器的机械性能，提高了产品的可靠性，优化了产品性价比。
为使本发明的技术方案及技术效果更加清楚、明确，以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明公开的大电流高强度USB连接器做详细说明。
附图说明
图1：本申请优选实施例中大电流高强度USB连接器的总体装配图。
图2：本申请优选实施例中大电流高强度USB连接器的结构爆炸图。
图3：本申请优选实施例中大电流高强度USB连接器的针脚配置图。
图4：本申请优选实施例中大电流高强度USB连接器的传统针脚配置图。
图5：图4中USB Type C全针接口的PIN针配置图。
图6：现有技术中USB连接器的结构爆炸图。
标识说明：
10-外壳，20-内壳，30-PIN针组；
210-底壳，220-第一嵌PIN塑胶件，230-第二嵌PIN塑胶件，240-框架，260-PCB板。
310-电源正极PIN针，320-电源负极PIN针，330-与电源负极PIN针相邻的高速讯号端子对，340-强化电源负极PIN针。
2410-框架本体，2420-第一嵌PIN塑胶件卡槽，2430-第二嵌PIN塑胶件卡槽，2440-底壳卡爪，2450-封头卡爪。
3410-屏蔽触点，3420-插接触点。
具体实施方式
本申请优选实施例中公开了一种具有大电流充放电功能的高强度、长寿命USB连接器。
请参阅图1，该大电流高强度USB连接器包括一体成型的无缝金属拉伸屏蔽外壳10、封装在外壳10内的塑胶内壳20以及紧固在内壳20中的PIN针组30。
请参阅图2，内壳20包括一体式的底壳210、第一嵌PIN塑胶件220、第二嵌PIN塑胶件230、金属框架240以及PCB板260。金属框架240用于固定第一嵌PIN塑胶件220、第二嵌PIN塑胶件230和PCB板260，增强USB连接器结构上的稳定性以及方便装配。金属框架240的框架本体2410上设置有第一嵌PIN塑胶件卡槽2420和第二嵌PIN塑胶件卡槽2430，框架本体2410的两端还分别设置有用于卡紧底壳210的底壳卡爪2440和用于卡紧PCB板260的封头卡爪2450。第一嵌PIN塑胶件220和第二嵌PIN塑胶件230的相应部位分别设置有用于连接框架240的卡头，底壳210的两侧设置有用于配合底壳卡爪2440的卡接槽；第一嵌PIN塑胶件220和第二嵌PIN塑胶件230通过各自的卡头和第一嵌PIN塑胶件卡槽2420以及第二嵌PIN塑胶件卡槽2430之间的配合紧固在框架240上，框架240连同第一和第二嵌PIN塑胶件220/230装配在底壳210内，底壳210封装在外壳10中；框架240上的底壳卡爪2440卡接在底壳210两边的卡接槽内，PCB板260被卡紧在封头卡爪2450以及外壳10内。
请参阅图3，本申请优选实施例中涉及的PIN针组30可以是现有技术中任何USB接口的PIN针组，只要USB连接器具有充电功能，也即PIN针组里面包括电源正极PIN针和电源负极PIN针，就可以实施本申请提供的大功率充放电技术，并取得预期的技术效果。具体而言，本优选实施例中用作举例的是USB全针Type C接口(USB full-feature receptacle)，其PIN针组30包括两组完全相同的PIN针，两组完全相同的PIN针分别紧固在第一嵌PIN塑胶件220和第二嵌PIN塑胶件230内，其中每一组PIN针的配置均如图3所示。
请参阅图4和图5，与本申请优选实施例中公开的大电流高强度USB连接器相应的传统USB Type C全针连接器包括两根电源正极PIN针310、两根电源负极PIN针320以及设置在正负极PIN针之间的TX/TR高速讯号端子对330，其中每一对电源正极PIN针310和电源负极PIN针320之间均设置有两根TX/TR高速讯号端子对330。将设置于每一对电源正极PIN针310和电源负极PIN针320之间的两根高速讯号端子对330与电源负极PIN针320合并或者说取消设置于每一对电源正极PIN针310和电源负极PIN针320之间的两根高速讯号端子对330并根据图3对现有电源负极PIN针进行结构上的改进，即可得到图3中同时包括屏蔽触点3410和插接触点3420的强化电源负极PIN针340，其中屏蔽触点3410用于电性连接USB连接器上的屏蔽接触端子，插接触点3420用于形成该大功率高可靠性USB连接器的负极插接端子。因为可以在保持现有USB连接器体积大小不变的情况下，大大增加电源充电端子的数量以及端子的总横截面积，本申请提供的USB连接器可以具有10A大小的电流承载能力(也即允许10A大电流充放电)，能够充分满足不同应用环境的充电需求。另一方面，由于取消或合并了了四条高速讯号端子330，从而留给了电源PIN端子较大的空间，使得本申请提供的大电流高强度USB连接器中的强化负极PIN针340和PIN针组30中的其他PIN针之间的间距远远大于PIN针组30中的其他PIN针之间的平均间距，从而减少了端子焊盘的数量，增加了焊盘之间的间距，节约了生产成本，方便了焊接操作，提高了焊接效率和良品率。
由以上描述可知，本申请采用一体成型的无缝拉伸壳提高了现有产品的强度和密封性能，增加了产品的使用寿命，简化了内部壳体和外层屏蔽壳体之间的装配操作，提高了装配效率。另一方面，通过使用一体化的底壳替代现有技术中的上底壳和下底壳，不但简化了装配工艺，还增强了USB连接器的内部结构，提高了产品的可靠性，优化了产品性价比。
以上结合说明书附图对本发明的优选实施例进行了详细阐述，应该说明的是，本发明的保护范围包括但不限于上述实施例；说明书附图中公开的具体结构也只是本发明的较佳实施例，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他实施例，任何不脱离本发明创新理念的简单变形或等同替换，均涵盖于本发明，属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种大电流高强度USB连接器，包括外壳(10)、内壳(20)和紧固在所述内壳(20)中的PIN针组(30)，其特征在于：
所述外壳(10)为一体成型的无缝壳；
所述内壳(20)包括一体式底壳(210)、第一嵌PIN塑胶件(220)、第二嵌PIN塑胶件(230)和框架(240)；所述第一嵌PIN塑胶件(220)和第二嵌PIN塑胶件(230)装配在所述一体式底壳(210)内，所述框架(240)设置在所述第一嵌PIN塑胶件(220)和第二嵌PIN塑胶件(230)之间；
所述PIN针组(30)包括电源正极PIN针(310)和强化电源负极PIN针(340)；所述强化电源负极PIN针(340)的横截面积大于所述PIN针组(30)中其他PIN针的横截面积；并且，所述强化电源负极PIN针(340)的插接端同时设置有屏蔽触点(3410)和插接触点(3420)；所述屏蔽触点(3410)用于电性连接所述外壳(10)，所述插接触点(3420)用于形成该大功率高可靠性USB连接器的负极插接端子。
2.根据权利要求1所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：该大电流高强度USB连接器还包括一个PCB板(260)，所述PCB板(260)上设置有与所述PIN针组(30)中的PIN针一一对应的PIN针槽；所述PCB板(260)设置在所述第一嵌PIN塑胶件(220)和所述第二嵌PIN塑胶件(230)之间，所述PIN针组(30)中的各种针脚一一固定在与其相对应的PIN针槽里。
3.根据权利要求2所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：
所述框架(240)包括框架本体(2410)，所述框架本体(2410)上设置有第一嵌PIN塑胶件卡槽(2420)和第二嵌PIN塑胶件卡槽(2430)，所述框架本体(2410)的两端还分别设置有用于卡紧所述底壳(210)的底壳卡爪(2440)以及用于卡紧所述PCB板(260)的封头卡爪(2450)；
所述第一嵌PIN塑胶件(220)和所述第二嵌PIN塑胶件(230)上分别设置有用于连接所述框架本体(2410)的卡头，所述第一嵌PIN塑胶件(220)和所述第二嵌PIN塑胶件(230)通过各自卡头和所述第一嵌PIN塑胶件卡槽(2420)以及所述第二嵌PIN塑胶件卡槽(2430)之间的配合紧固在所述框架(240)上；所述底壳卡爪(2440)卡接在所述一体式底壳(210)的两侧；所述PCB板(260)被卡紧在所述封头卡爪(2450)内。
4.根据权利要求1所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：所述强化电源负极PIN针(340)是由所述PIN针组(30)中的电源负极PIN针(320)和与该电源负极PIN针(320)相邻的邻位PIN针(330)合并而形成的的可以允许大电流充放电的强化PIN针。
5.根据权利要求4所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：所述大功率高可靠性USB连接器为USB Type C全针连接器；所述邻位PIN针(330)为TX/RX高速讯号端子对。
6.根据权利要求1所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：所述强化负极PIN针(340)和所述PIN针组(30)中的其他PIN针之间的间距大于所述PIN针组(30)中的其他PIN针之间的平均间距。
7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：所述外壳(10)为金属屏蔽壳或塑胶屏蔽壳，所述金属屏蔽壳系采用五金冲压模具制作而成的拉伸壳；所述塑胶屏蔽壳系采用注塑工艺制作而成的塑胶壳体。
8.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的大电流高强度USB连接器，其特征在于：所述框架(240)为五金件或塑胶件。
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