线缆工程师小白篇

  目前我们提到线缆设计，一般会引用相关的规范来设计线缆结构，比如电源线一般依UL，IEC，JIS，GB等有关标准设计（如：SVT、SJT、H05VV-F，H03VVH2-F、VCTF、RVV等），电脑周边设备用线一般依UL ，CSA等有关标准设计（如UL 1061、UL 2464、UL 2725等）；特殊结构及特性标准一般还会参考协会的规范（如：USB协会，Serial ATA协会，IEEE 1284，IEEE1394，DVI 协会，HDMI协会等）；目前各电线标准里面大多数都会详细规定导体尺寸，绝缘材质、厚度，外被材质、厚度，线材形状等参数，其实设计线缆很简单，没有你想的那么难，今天一块儿来看看线缆设计初学者.

  铜线导体的组成种类非常之多，如7/0.05mm,7/0.06mm,7/0.08mm,19/0.08mm等等，那么这些组成如何区分，怎么样确定是什么规格，怎么样判定符不符合UL标准呢？

  导体组成因需要的不同而多种多样，假如没有一个统一的判定标准，将很令人头疼。在UL758里就专门有对导体的规格标准的详述，它的标准为AWG，就是American Wire Guage,中文意思是“美国线材规格”，也就是我公司所参照的标准。它把导体分为单铜（单条铜导体）和绞铜（多条铜导体绞合成的铜导体），单铜根据直径大小划分规格﹔绞铜根据截面积大小划分规格，以下所示更多细节请查阅：

  AWG数是根据导体截面积（Cross-sectional Area）来定义的，AWG数越大，导体截面积越小，反之亦然。

  绞距( Length of Lay）：在绞线轴线方向一个完整螺旋线之间的距离

  绞合铜线中单根铜线条数和直径一般不作规定，满足截面积要求就可以（某些有特殊规定的电源线除外，如VDE等）

  导体绞距的测量及绞合直径的计算：•导体绞距的测量：将绞合导体中的某条导体从一点开始按与绞向相反方向退扭10圈后到达另一点，两点间的距离除以10即为绞距值。

  增强导体强度的方法：减小导体绞距•导体绞合时加黄旦丝或尼龙丝填充（如为增强线材的弯曲测试性能，可从上述两方面做改善）

  单铜导体可通过用千分尺或者螺旋测微表直接测量直径，对照标准确定规格即可﹔绞铜导体不能直接测量，而要通过计算截面积来确定规格。UL 758导体标准里有用mil(密尔)和 cmil(圆密尔)作单位，所以先要懂得它们和国际单位（公制单位）的换算。mil(密尔)是长度单位，cmil(圆密尔)是面积单位。

  假设：A 为截面积，单位为cmil或mm2﹔d为绞铜组成中单根铜线的直径，单位为mil或mm﹔n为绞铜导体由单根直径为d组成的条数﹔则其截面积为

  这里需特别指出：上面的计算公式只适用于确定导体规格标准时截面积的计算，不能用于其它面积计算!

  绞铜导体的绞距在UL758里也有相应的标准，根据绞铜导体的规格尺寸，规定了它们的最大绞距，具体如下表：

  (1)耐热150oC MAX,导电率约=94%,抗张275MPA,伸长率10%MIN,铜表面镀上一层锡,以防止铜导体氧化或微酸腐蚀 (硫酸.醋酸)并增加焊接性.

  (b)先绞后镀Top-Coating:裸绞铜先绞合后,再在表层镀上一层锡

  (1)铜表面镀上一层银.增加传输效果,减低衰减.耐热200oC MAX,高温在允许电压下不导电的材料被覆不易氧化.常用于同轴线

  (1)铜包钢表面镀上一层银.增加传输效果,减低衰减.耐热200oC MAX,高温在允许电压下不导电的材料被覆不易氧化.常用于同轴线

  常用于电话线导体和Coil Cord(卷线)有较好的弯曲强度及增加卷线弹性.

  小编小结：目前市场上的线材成品分为消费类产品和工业类产品，工业类关注的就是电阻值及有几率发生的导体过热引起的短路等，故导体的材质和截面积是做为工业类产品要关注和研究保护的对象，而消费类市场的产品就分为高频，高速，其对铜线的要求就甚高，从导体的截面积，导体的材质，导体的过程处理，特别是后面提到的导体表面的处理就显的特别的重要，当频率超过300MHZ我们通过传输线理论数据说明，其线材可以称之为传输线，频率越高，讯号基本的通道均在铜材的表面，我们叫做集肤效应，集肤效应在高频对讯号的影响基本是致命的，其导体表面的处理值得行业前辈和同行进行研究，如何保证导体表面高的光洁度来保证讯号传输的无回损，谢谢！

  常用绝缘材质有PVC（PolyVinyl Chloride ，聚氯乙烯)、SR-PVC（Semi-rigid PVC，半硬质PVC）、PP (Polypropylene，聚丙烯）、PE（Polyethylene，聚乙烯）、Foam-PE、Foam-PE+Skin等；绝缘材质的选用一般依线材电气特性及相应安规标准确定；目前市场常用的塑料一般都比较轻,它的实体相对密度约在0.83~2.2之间,多数介于1~1.5之间.以下为电线用橡胶及塑胶常用材料比重一览表 (作为参考)

  (1)可调整各种硬度，透明或不透明.透明的硬质PVC加入可塑剂(DOP.DIDP.TOTM)成软质PVC

  (3)缺点:PVC耐热性不很好.介电系数会因温度及频率高低变化,电气特性较难控制.加热会脱盐酸变黑,燃烧时有黑烟及碳渣辛辣味,不助燃.燃烧时会产生有毒气体.

  (2)优点:与其它通用热塑性塑料比较,PP具有比重小.刚性好.强度高.耐绕曲以及有高于100C的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性.价格低等优点.

  (3)缺点:低温耐冲击性较差,易老化,成型收缩率大.燃烧时会有燄滴.不易熄灭快速完全烧掉,有延燃情形.

  (2)EVA与填料.色料的相容性很好,可与PP.PE.PVC相容良好. EVA拥有非常良好的弹性和可低温可绕性.耐候性.

  (3)缺点:相容比例过量时,会产生电线芯线外观破坏,降低绝缘及耐压强度.耐油性能差.

  (4)用途:通常用作聚氯乙烯和橡胶的改性剂.良好的发泡体基材及软化剂.如PP+EVA用在电话线

  (4)用途:通常用于通讯用对绞线,高频同轴电缆.高压电缆.海底电缆.户外自持线.通讯电缆等

  (1)传统的低密度聚乙烯是用聚合级的乙烯以氧或过氧化物为引发剂,在高温度高压力下进行游离基聚合而制得的,故又称之为高压聚乙

  集合绞距设定为集合完成外径的20-30倍集合时，各芯线应按一定规律排列，使集合后外观圆整

  为了防止外被与芯线粘连，可在两者之间添加隔离物，即在集合时增加包带.包带（Wrapped Tape）：

  常用棉纸厚40 μm、麦拉铝箔厚20μm•透明麦拉厚30μm、展翅铝箔厚43μm•包带宽度依集合外径和重叠率而定。•包带宽度=集合外径* π*(1+重叠率)•如：UL 2464 26AWG*7C铝箔宽度为：D=(1.0*3)* π*(1+25%)≈12mm(通常重叠率要求为25%，π*(1+25%)≈4，所以一般将绞合外径*4即为包带宽度）

  除此规定外，外被厚度的确定还应考虑实际生产能力。（如：UL 2725规定外被最小平均厚度为9Mil（0.23mm）、任意点最小厚度为7 Mil（0.18mm），但实际生产时一般会超过此标准。) --- 1Mil=1Inch/1000=0.0254mm

  中午12点开始签到，一点半开始正式技术交流大会+现场新品展示，晚上6点半开始交流晚宴。

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