新型电源连接器助系统达到最优化

由于服务器、存储器和网络系统的功能日益强大，它们必须散发更多的热量。连接器制造商正在努力开发新型电源连接器设计，在处理更高电流的同时考虑更多地系统气流。这种连接器设计可以使系统实现更高性能、更低能耗，并最终节省成本。

“在所有系统中，半导体硅片驱动着对更高功率的需求――它们数量越来越多，而电压越来越低。”Molex公司连接器产品事业部产品经理Michael Bean指出，“任何时候考虑这两项因素，都需要电源输出更大的电流。因此，人们需要更大功率的电源，使电源传送到系统的电流更高。”

于是，可用空间与电流需求之间的折衷成为设计挑战，这迫使设计人员研究它们对整个系统的影响，包括连接器的尺寸、外形与额定电流的关系，以及受气流、铜重量和走线尺寸等影响的实际热阻等，Bean补充道。

从连接器的角度看，触点(材料和设计)可以为相同或更小空间提供更多的电流，Bean表示：“由于硅片电压越来越低，与连接器相关的温升(T-Rise)和压降等性能曲线分析也变得更加重要。”

线性密度与正面密度

考察电源连接器的传统方法是通过线性密度(即根据PCB边缘的线性空间)，来衡量连接器能通过多少安培的电流。不过，Bean认为，这种做法没有将高度考虑在内。人们必须考虑正面密度--不仅包括连接器，还包括连接器在电源中所占用的空间。正面密度取决于1英寸的线性PCB长度x连接器的正面高度。

Bean指出，2英寸高的连接器可以通过很大的电流，但其技巧在于使连接器高出电路板仅7.5mm，这样不仅能通过同样多的电流，还能提供良好的线性电流/密度。

举例来说，在一个采用39mm高的1U电源和25mm高的连接器设计中，大量气流被阻塞，导致电子器件难以冷却，从而影响电源性能，Bean表示。

许多新型连接器设计可以提供极高的功率密度和开放空间，使得空气在服务器和存储网络设备中更自由地流动，从而使风扇和其他冷却设备能更高效地工作，并消耗更少的能量。

Molex公司的Extreme LPHPower连接器就是一个极好的例子。它是一款混合型大电流电源与信号连接器系统。该系统采用与PCB并行的刀片电源设计，其高度只有7.5mm(.295英寸)，因此允许更多的系统气流，与具有相同额定电流的传统连接器相比，它占用的空间小了53%。EXTreme LPHPower系统的每英寸空间上可提供的电流高达127.0A。

Molex公司在电源连接器的可预测建模方面也引领潮流。为了预测连接器的性能，电源完整性与信号完整性同等重要，Bean表示。针对电源完整性的可预测建模包括焦耳加热、FEA分析和计算流体动力学，以及所有的电气分析。

“尽管设计人员知道连接器上方有空气流动，但最困难的事情之一还是让他们不要只注重空气静止时的额定电流，”Bean指出，“他们把气流作为安全裕量，而且并未针对其应用优化连接器选择。但他们终究得重新关注气流的意义。”

例如，如果为大约288LFM(70CFM)的LPH电源连接器增加气流，那么每个触点将增加约9A的电流。因此如果一个触点的额定电流是26A，而连接器上有288LFM，那么该连接器可以提供的总电流为35A×触点数量，Bean表示。

当然，Bean指出，气流也存在作用减少的拐点，但它表明了少量气流的重要性。

FCI公司最近也开发出一款为优化气流而设计的电源连接器。HCI连接器系统采用了一个有通风孔但可防止触摸的外壳来优化连接器上方、下方和流经的气流。防触摸HCI外壳能够优化通过连接器的气流，它在信号区和电源触点上方提供了通风孔，可允许气流从匹配的接口逸出，并沿着整个触点流动。

针对系统功率要求不断提高、进而推动更高功率密度需求的应用，单个HCI电源触点能在无空气流通、30℃温升的条件下提供82A以上的电流。如此高的电流负载能力加上内建的控制系统使得该系统非常适合大功率、盲插式电源，FCI公司表示。

Tyco Electronics公司也开发出一款电源连接器来解决热量堆积问题。该设计用于补充该公司的高速背板连接器产品，包括Z-pack HM-Zd、Z-pack Tinman和Multigig RT等，Minipak HDE大电流电源模块连接器封装在一个整体铸模外壳中，允许空气流过连接器以减少热量堆积。双排配置可以在功率流方面为PCB设计人员提供更大的灵活性，与其他类型的板到板电源模块相比，它还具有只占用一半线性PCB边缘空间的优势，Tyco公司表示。

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