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IP 防护等级与防水连接器概览
2020-01-28
随着便携式和可穿戴式电子设备不断兴起，如今的日常设备对灰尘和湿气的耐受度需求空前迫切。最终用户希望产品即使掉入泥里或意外掉入水中也能完好无损。耐用性对于其他物联网应用也至关重要，尤其是用于室外或工业环境的应用。但是，为使产品对湿气、灰尘及其他微粒的防护达到相应等级，就必须在设计初期就从元器件级别着手解决以确保可靠性。
连接器是几乎所有应用都会使用的常用元器件，却也是上述危害侵入并对整个系统运行产生不利影响的潜在切入点。如今，IP 级连接器、元器件和应用日益普及，大众的理解程度亦随之加深，但是在选择 IP 级连接器时，仍需明辨各种 IP 防护等级的划分，明确需要检查的设计考虑因素。
IP 防护等级 – 基础知识
IEC 60529 标准使用标准化的等级定义了侵入防护 (IP) 等级，表示为 IP 前缀及两位数字：第一位表示对固体的防护，第二位表示对液体的防护。此外，还有一些国家或地区等效标准，例如 ANSI 60529（美国）和 EN 60529（欧洲）。
图 1：IP 防护等级代码结构（图片来源：CUI Devices）
对 IP 防护等级代码中数字含义的进一步解释如下表所示（图 2）。例如，IP56 防护等级表示该元器件不仅防尘，而且可以防止强力喷水。
图 2：IP 防护等级划分（图片来源：CUI Devices）
IP 级连接器的选择
裸露的外部连接器是水和灰尘侵入设备的常见切入点。尽早确定应用的预期用途至关重要，从而在选择裸露连接器时，其 IP 防护等级才能满足系统的最低要求。
IP 级连接器常用于具有音频、USB 或直流电源插孔等外部端口的设备。在这种情况下，未连接插头或外部设备时，适当的 IP 防护等级可保护所有内部电路免遭水或灰尘的意外侵入。对于工业电缆间的连接等其他情况，则可能需要使用配接时可完全密封的连接器和插头组合。完全密封的连接可以防止灰尘和湿气干扰信号，或元器件运行时因高压水渗入甚至完全浸没而造成损坏。
图 3：具有锁定和密封接口的电缆插头和连接器（图片来源：CUI Devices）
不过，请务必注意即便插头和连接器各自都达到 IP 防护等级，也不会自动构成 IP 级连接。除非设计采用了额外的密封机制，例如图 3 所示的螺纹端子接口，否则灰尘和湿气仍可轻易侵入连接接口处（图 4）。接口若未正确密封，则可能会干扰信号或导致内部电路损坏。
图 4：灰尘和湿气仍可轻易侵入典型连接（图片来源：CUI Devices）
总结
随着便携式设备日趋普及，对元器件耐用性的需求也相应增加。CUI Devices 推出了一系列 IP67 级连接器，包括 USB 插座、3.5 mm 音频插孔和直流电源插孔，以供设计人员在恶劣环境应用中灵活选用。这些连接器使用定制形状的衬垫或 O 形圈以提供有效密封，从而实现防尘和防水保护，在未连接状态下可完全浸入水下深达 1 m。
图 5：CUI Devices 的 UJ31-CH-3-MSMT-TR-67 USB 连接器和 PJ-001AH-67 直流电源插孔（图片来源：CUI Devices）
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