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排针排母在PCB中的应用

2025-06-10

一、主要应用场景

  1. 板间连接

    • 堆叠板(Board-to-Board):通过排针和排母将两块PCB垂直或平行连接(如 Arduino 主板与扩展板的堆叠)。

    • 分体式设计:将功能模块拆分到不同PCB上,通过排针/排母插接(如电源模块与主控板的分离设计)。

  2. 模块化设计

    • 可更换模块:排母固定在主PCB上,排针焊接在模块上,便于更换或升级(如传感器模块、Wi-Fi模块)。

    • 测试接口:预留排针作为测试点(如JTAG、SWD调试接口)。

  3. 外部接口扩展

    • 连接线缆:通过排针引出GPIO、UART等信号,搭配杜邦线或IDC线缆连接外部设备。

    • 标准接口:如2.54mm间距排针用于IDE硬盘接口(早期PC)、LCD屏幕接口(如1602液晶屏)等。

  4. 跳线配置

    • 通过排针和短路帽(Jumper)实现电路配置(如选择供电电压、通信模式等)。

  5. 原型开发

    • 面包板兼容的2.54mm排针可直接插入面包板,快速搭建原型电路。


二、选型与设计注意事项

  1. 间距(Pitch)

    • 常见间距:5.08mm、3.96mm、2.54mm、2.00mm、1.27mm、1.00mm、0.8x1.2mm等,需与对接器件匹配。

  2. 排数及针数

    • 单排(1×N)、双排(2×N)或多排,根据信号数量选择(如40针双排用于树莓派GPIO)。

  3. 安装方式

    • 直插(垂直):适合空间受限场景。

    • 弯针(水平):用于平行板连接。

    • 贴片(SMT):自动化生产时优先选择。

  4. 电气性能

    • 电流承载能力(通常1-3A/针)、耐压值(如250V AC)需满足电路需求。

  5. 机械稳定性

    • 带定位柱或卡扣的排母可增强插拔稳定性(如FFC连接器)。

  6. 防呆设计

    • 不对称针脚或缺口标记(如USB接口的防反插设计)。


三、常见问题与解决方案

  • 接触不良:选择镀金触点排母或增加插拔次数(如≥10次)的型号。

  • 插反损坏:通过防呆设计或PCB丝印标注方向。

  • 焊接歪斜:使用治具固定或选择贴片型排针。

  • 信号干扰:高速信号建议选用带屏蔽的排针(如高速板间连接器)。


四、替代方案

  • 高密度场景:改用FPC软排线、板对板连接器(如BTB)。

  • 高频信号:选用同轴连接器或高速差分连接器(如HSMC)。


排针排母因其成本低、通用性强,在消费电子、工控、物联网等领域不可或缺,合理选型能显著提升PCB设计的灵活性和可靠性。


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