為何在 PCB 電路中選擇撥桿式端子台

印刷電路板是電子電路的建構要件，由許多元件組成。端子台就屬於這類零件，可將電氣或電子電路中的兩條電線或是一條電線和一塊板件連接在一起。有多種電氣、機械和其他因素會決定端子台的挑選條件。

帶動端子台使用的運算生態系統

越來越多企業，甚至是過去經營傳統生產線的企業，都朝資料導向方向發展，工業物聯網 (IIoT) 的拓展也跟著因應此變化。預計到 2030 年，全球的 IoT 裝置數量將達到 400 億件。

除了 IoT 的興起外，以下趨勢也推升各種電氣和電子元件的使用需求：

• 工業 4.0 和 5.0：IIoT 和機器人是先進製造的基石。兩者都需要大量的感測器和電子設備來讀取機器資料並轉送資訊，以便進行處理。工業自動化的發展也推升電子電路的需求，端子台的需求也連帶增加。
• AI 和邊緣運算：IIoT 的運作以往會將資料轉到雲端進行處理，但在講究即時且分秒必爭的決策需求下，此情況已有所改變。在邊緣端使用 AI 已推升高效能運算的需求，對精密和複雜電路的需求也隨之增加。
• 經濟的去碳化和電氣化：在去碳化呼聲高漲下，將有更多電路會透過眾多應用加入服役，包括電動車、混合動力車以及電網。

在電氣和電子電路成長的大前提下，端子台的需求也隨之增加。全球的端子台市場預計在 2027 年達到 52 億美元，複合年增長率為 5.7%。

端子台的連接機制

端子台可分為不同的類別，有個分辨的特點在於其採用的連接機制。螺絲型端子台會使用螺絲將電線固定。按鈕機制則需按壓按鈕、插入電線再鬆開按鈕，以便將電線夾住固定。

若是推入式端子台，使用者只需將電線推入，彈簧夾就會將其鎖定。這就是 WAGO 的 2601系列桿式 PCB 端子台的運作方式，採用 WAGO 專利的 Push-In CAGE CLAMP 連接技術。若要進行連接，使用者只需將電線推入到位即可。若要鬆開電線，使用者只需將撥桿向上扳開，就可解除夾具的壓力 (圖 1)。只需簡單的上下扳動操作，因此撥桿式端子台在使用上輕鬆快速。

圖 1：端子台上的撥桿能以簡單的機制夾住電線並將其固定，有助於確保輕鬆快速的連接。(圖片來源：WAGO)

撥桿式連接的優勢

與其他鎖定機制相比，撥桿操作的端子台有一連串顯著優勢：

• 免工具操作：無需使用螺絲起子鎖緊電線，因此組裝更快、更高效率。對於經常需要更換電線的應用來說，例如現場安裝或實驗室原型等應用，撥桿式端子台特別有利。
• 減少電線的應力：因為電線並非螺絲固定，受到的磨損較少，因此可達到更長的設備使用壽命。電線的連接與重新連接更加容易，也更少對電路施力，因此可延長使用壽命。
• 正確力道：端子台若採用螺絲固定機制，會有過度鎖緊的風險。過度鎖緊所增加的壓力會讓電線更快受損，進而縮短電氣和電子元件的使用壽命。直插式端子台若有撥桿鬆開機制，就無需猜測將電線固定所需的力道。
• 更穩固一致的連接：螺絲固定機制還有連接鬆脫的風險，會導致訊號錯誤和資料遺失。使用具有直插式夾緊技術的端子台，就可確保一致的連接，不會受到技術人員的專業知識不同而有所改變。具有一致性和全觸點連接，因此這些端子台在工業製造和航太等高振動環境中特別有用。
• 靈活性和相容性：當與更大的電路整合時，IoT 感測器可能會有不均勻的電線組合，這些電線都需要連接來轉送資料和訊號。使用帶有撥桿鬆開裝置的直插式端子台就可相容不同類型的電線，包括實心、絞合或細絞線。
• 使用簡便：端子台若有撥桿鬆開裝置，就可更輕易判斷連接處於鎖定或解鎖狀態。可透過目視和碰觸得知，能讓使用更簡易，並可在設置複雜電路時減少出錯的機率。

由於每個模塊單元都採用模組化結構，因此檢查和維護上更容易。模組化設計還可更快速切換電線。技術人員在進行變更時就不必拆除和更換整塊板件；反之，只要專注在需要施工的特定部分，就可選擇性地替換模組。

挑選正確的端子台

隨著電路越來越複雜且需求越來越大，尋找合適的端子台連接電線，可能會限縮在能在極端環境條件下運作並採用更小尺寸封裝的單元。

挑選端子台前要考量的條件包括電路必須承受的電流和電壓。設計人員通常會在選擇產品之前，在數字上保留一點彈性空間 (所需評級的 150%)。極數會決定端子台可以容納的電路數。端子台的電壓／電流容許值、沿面距離等會決定端子台的間距，即一個磁極中心與下一個磁極中心之間的距離 (圖 2)。最後，設計人員必須確保端子台的外殼能容納電線，尺寸通常會使用美國線規 (AWG) 規格。

圖 2：端子台的間距是電路設計人員的挑選條件之一，代表一個磁極中心與下一個磁極中心之間的距離。(圖片來源：WAGO)

在挑選端子台之前，必須將電氣效能與機械參數和其他指標一起納入考量。例如，WAGO 的 2601 系列撥桿式 PCB 端子台，尺寸小巧且免工具，可輕鬆快速端接 26 AWG 至14 AWG 的電線。透過 WAGO 專利的 Push-In CAGE CLAMP 連接技術，帶有套圈的實心和細絞線只需插入模塊中就可連接。

2601 系列能以垂直或水平方式連接 PCB，引腳間距僅有 3.5 mm，佔用的電路板空間最小。透過 2601 系列，WAGO 的撥桿式 PCB 端子台品項，無論效能等級為何，皆可適用於現場的裝置連接。免工具接線相當直覺，可在全球使用，且撥桿技術可確保觸點常保穩固。此系列可應用在電源供應器、控制板、裝置製造／裝置連接、介面模組、感測器、智慧家庭和控制板。

結論

端子台對於複雜的電氣和電子電路來說，是確保完整性和效能的關鍵。在挑選時，設計工程師必須考量眾多因素，包括應用、電壓和電流容差以及機械連接機制。帶有撥桿的直插式端子台特別容易使用，因為可提供快速、一致且可靠的連接。