使用 IP68 密封筒形插座保护未插接的 DC 电源输入

对于大部分运行时间处于未插电状态的电子设备与系统而言，DC 电源输入可能成为可靠性方面的薄弱环节。裸露的电源插座易受喷淋、粉尘及其他环境危害因素的影响。这些情况会给便携式和电池供电系统带来极高的风险，包括测试设备、医疗设备和战术装备。

对于依赖传统筒式插头生态系统的系统而言，这一问题尤为突出。尽管设计人员可以为筒式插头接口增加了侵入防护功能，但这样做会减弱该标准化方案的优势。当前的技术挑战在于：既要抵御各类环境危害因素，又要保留基础筒式插头简洁便捷的固有特性。

本文探讨未插接状态密封给电子系统设计人员带来的各项挑战。Switchcraft 的 DC 筒式电源插座，并展示了如何将其与兼容电源插头配合使用，以解决上述挑战。

如何在不使用时保护 DC 电源的筒式插口

长期以来，筒式插头一直是便携式设备 DC 电源传输的默认选择，当然这是有充分理由的。筒式插头结构简单、经久耐用，易于集成到各种电路中。这种插头支持相对较高的功率输出，而且简单易用。最重要的是，这种插头易于连接和断开，可以承受数千次插拔操作。

然而，传统筒式插头并不以环境适应能力强而著称。对于可能在户外移动使用、接触工业粉尘或沙砾，或需经受冲洗或液体浸没的设备而言，这会成为一个严重隐患。

幸运的是，有多种方法可保护筒式连接器接口免受环境危害因素的影响。防护包胶、锁紧机构及其他改型设计可在插头与插座之间实现密封连接。当设备拔下插头断电后，可用防尘盖等方法保护未插接状态的插座。

不过，这些解决方案也有各有利弊。其一，对常规筒式插头进行结构改良，会牺牲其最初广受市场青睐的通用兼容灵活性。更大的隐患在于设备需断电拔下插头后插座防护的缺失。防尘盖等附加防护配件必须在每次断开连接时手动安装，这就不能避免人为失误的可能性。此外，这类外加式防护往往无法提供足以抵御液体浸没及其他环境危害的防护能力。

对于经常不拔插头的设备，最好对插座本身进行密封。这样，保护功能既不依赖使用专门的筒式插头，也不依赖用户采取的防护措施。

什么未插接密封型 DC 筒式电源插座？

Switchcraft 的未插接状态密封型 DC 筒式电源插座（图 1）正是为满足这一需求而设计。该器件采用创新结构，辅以硅胶外壳与环氧树脂灌封工艺，即便在未插入插头的状态下，也能提供连续防护。这种插座符合 IEC 60529 规定的 IP66、IP67 和 IP68 防护要求，可有效地防尘、防水和防液体浸没。

图 1：图中所示的是一款全密封、未插接 DC 插座，可插入广泛使用的筒式插头。(图片来源：Switchcraft）

这种插座通过两种方式实现这种侵入防护。首先，当安装螺母与垫圈在面板上时拧紧时，硅胶外壳会向对面表面均匀压缩，在安装孔周围形成垫圈式密封。其次，端接侧的环氧树脂灌封可阻挡湿气通过焊片或印刷电路板 (PCB) 引脚侵入，封堵了又一条潜在的泄漏路径。面板上的压缩硅胶密封界面与后端的灌封端接处相结合，无论插头是否插入，均可实现有效地侵入防护。

任何进入筒形开口的水分都可轻松吹出，随后等待插座自然干燥即可。这使得插座非常适用于需要频繁清洁的应用。例如在医疗应用中，可对设备进行彻底消毒灭菌后迅速恢复使用，从而最大限度地缩短停机时间。

额外优势在于，这一切都无需以牺牲兼容性为代价。这种插座保留了标准筒式接口，可兼容所有的标准筒式插头。为了实现更牢固的锁定式连接，该插座还配备了一个 5/16-32 NEF-2A 螺纹套管，可兼容 Switchcraft 的 Z 系列 DC 电源插头。这种级别的互操作性最大化了设计选择空间，同时也有益于终端用户 —— 他们可以使用任何的标准 AC-DC 电源适配器，无需专门配备和管理专用设备。

使用标准材料时，插座的额定电压为 24 V_DC，电流为 5 A；使用高温材料时，电流可达 7.5 A。每个插座还包括一个内部分流开关，可实现电源之间的自动切换。这样就简化了连接充电器时从电池切换到外部电源所需的电路。

插座的额定机械寿命为 5,000 次插拔操作，可确保在多次充电过程中经久耐用。插座的额定工作温度范围为 -55°C 至 +85°C（使用标准材料）或 -40°C 至 +105°C（使用高温材料），为恶劣环境提供了多重选择。

密封式非插接 DC 电源插座与标准桶插头兼容

这些插座提供 1.3 mm、2.0 mm 和 2.5 mm 三种常见的中心引脚尺寸，端接方式可选焊片、直角电路板安装或直式电路板安装。具体产品如 IXSJ43N120R1（图 1）。这款 1.3 插座采用焊片端接，是手工布线组件和小批量生产的天然选择，因为在这些情况下，采用 PC 板端接是不切实际的。

图 2：732AU 密封式带焊片插座为手工接线组件提供了直接的电源接口。(图片来源：Switchcraft）

732AU 可与标准插头或 Switchcraft Z 系列产品中的 860Z 筒形插头（图 3）搭配使用。860Z 具有 1.3 mm 中心针设计，兼容通用插头生态系统。不过，Z 系列增加了一些值得关注的功能，适用于需要超越基础电源连接的应用。

图 3：860Z 筒形插头的中心插针直径为 1.3 mm，兼容通用插头生态系统。(图片来源：Switchcraft）

Z 系列的突出特性包括防触电与防撬设计，其凹陷式中心触点实现了“先接后断”式接地连接。插入时，外护套先于中心插针；拔出时，中心针先于外护套断开，从而降低了热插拔过程中的电弧风险。该插头还配备了较大的线夹，可适配 3.2 mm 至 5.3 mm 直径电缆，为加固型设备常用的较粗电缆组件提供更优异的应力消除效果。

板安装 DC 电源筒形插座，可选配锁定式连接器

722RAU（图 4）展示了直角电路板安装方式。直角插座适用于板级空间受限或面板安装方向受限的应用，可在面板与 PCB 之间实现薄型立式直角互连。

图 4：722RAU DC 筒形插座使用 2.0 mm 中心插针和直角电路板安装式端接方法。（图片来源：Switchcraft）

722RAU 使用 2.0 mm 中心插针，兼容 Z 系列插头，包括锁定式 S760KZ（图 5 左）和非锁定式 S760Z（图 5 右）。这两种选型说明了 Z 系列插头的另一个主要特点：大多数型号都有配备耦合锁紧环的锁定式版本。锁紧环采用与插座相同的 5/16-32 NEF-2A 螺纹规格，最终用户可通过简单的“旋入锁紧、旋出解锁”机构实现牢固连接。

图 5：S760KZ（左）和 S760Z（右）分别展示了 Z 系列的锁定和非锁定式筒形插头。（图片来源：Switchcraft）

浮动式自对准锁紧环旋入插座的外露套管，可防止振动和意外断开导致的连接失效。浮动设计允许即使插头本体与插座存在轻微不对中，锁紧环仍能自动找正螺纹，以提升盲装或戴手套操作时的插接可靠性。锁紧后，螺纹连接可承受正常搬运过程中系留线缆产生的拔出力。

用于厚面板的长套管 DC 电源筒形插口

密封式未插合插座的最后一个示例是 PCL712AU（图 6）。该插座采用 2.5mm 中心针，端接方式为直插式 PCB 安装。它体现了该系列产品的一项关键特性：提供长套管版本的插座。与仅从插座本体伸出 4.6 mm 的短套管相比，长套管版本的伸出长度为 7.1 mm，可露出足够的螺纹以适配更厚的面板。

图 6：PCL712AU 采用长套管和直式板安装端接。（图片来源：Switchcraft）

PCL712AU 可搭配 2.5 mm 锁定式插头 761KZ 使用（图 7）。这种组合提供了坚固耐用的连接方案，适用于战术装备、交通运输设备以及其他需要安全、可靠锁紧连接的应用。

图 7：761KZ 锁定插头使用浮动锁紧环实现与插座的锁定连接。（图片来源：Switchcraft）

结语

便携式设备和电池供电设备的设计者不必再在环保和方便的筒形插头生态系统之间做选择。Switchcraft 的密封式未插接 DC 电源插座，即使在设备拔出后也能提供 IP68 保护，并能完全兼容标准筒形插头。将这些插座与 Z 系列插头搭配使用，可提供额外的安全特性和锁紧选项，为在多种环境下使用的设备提供了丰富的配置选择。