Comment sélectionner des connecteurs d'alimentation CC :les bases

Cet article vise à simplifier le processus de sélection des connecteurs d'alimentation CC avec un aperçu des types, des spécifications clés et de la nomenclature communément acceptée, tout en examinant également l'audio et Connecteurs USB dans les applications d'alimentation.

La sélection d'un connecteur d'alimentation CC est un aspect souvent négligé de la conception finale d'un ingénieur. Bien qu'il s'agisse d'un composant relativement simple et direct, les connecteurs d'alimentation CC nécessitent toujours une compréhension de base pour garantir que le connecteur approprié est sélectionné.

Le rôle des connecteurs d'alimentation CC

Également connus sous le nom de connecteurs cylindriques, les connecteurs d'alimentation CC auront des valeurs nominales de courant et de tension spécifiées par le fabricant pour assurer la fiabilité des applications de distribution d'énergie. La prise et la fiche d'un connecteur d'alimentation CC standard comportent généralement deux conducteurs. Un conducteur est exposé et le deuxième conducteur est en retrait, ce qui permet d'éviter un court-circuit accidentel entre les deux conducteurs. Étant donné que les connecteurs cylindriques sont presque toujours utilisés pour alimenter une application finale, il n'y a pratiquement aucun risque d'endommager d'autres composants en branchant un connecteur d'alimentation CC dans un port incorrect.

Nomenclature commune des connecteurs d'alimentation CC

Dans l'industrie électronique, il existe trois configurations couramment acceptées pour les connecteurs d'alimentation CC :prise, fiche et prise. Une prise d'alimentation CC est chargée de recevoir l'alimentation et est généralement montée sur le PCB ou le châssis d'un appareil électronique. Les prises d'alimentation CC sont également destinées à recevoir de l'alimentation, mais se trouvent plutôt à l'extrémité d'un cordon d'alimentation. Enfin, les fiches d'alimentation CC fournissent l'alimentation à partir d'une alimentation en se connectant à une prise ou à une prise d'alimentation CC appropriée. La figure 1 ci-dessous montre ces configurations courantes.

Figure 1. Configurations typiques de connecteurs d'alimentation CC.

Définitions de genre des connecteurs d'alimentation CC

Alors que les définitions des prises, des fiches et des prises sont bien standardisées au sein de l'industrie, les définitions de genre pour les connecteurs d'alimentation CC le sont moins. De nombreux ingénieurs suivent simplement les conventions de genre de l'industrie des connecteurs RF, qui définissent le genre d'un connecteur cylindrique en fonction de la configuration de la broche centrale. Par conséquent, les connecteurs d'alimentation CC avec une broche centrale sont généralement définis comme des connecteurs mâles et le connecteur homologue comme femelle. Cette ligne de définition peut parfois être confuse lorsqu'on aborde la différence entre les prises et les fiches mâles et femelles, mais la figure 2 fournit des exemples pour aider à clarifier.

Figure 2. Exemples de fiches et de prises mâles et femelles.

Dimensions du connecteur de barillet

Quelques spécifications clés lors du choix d'un connecteur cylindrique approprié sont les diamètres de la broche intérieure et du manchon extérieur. Les tableaux ci-dessous répertorient les diamètres les plus courants pour ces spécifications.

Figure 3. Diamètres communs de la goupille intérieure et du manchon extérieur.

Bien qu'un jeu commun n'ait pas encore été normalisé, le diamètre du manchon intérieur, qui s'interface avec la broche intérieure, doit être légèrement plus grand que celui de la broche d'accouplement. En ce qui concerne le manchon extérieur et le connecteur d'accouplement, le jeu n'est pas critique pour le bon fonctionnement du connecteur car la connexion d'accouplement au manchon extérieur est un ressort plat en porte-à-faux.

En plus des diamètres de la broche intérieure et du manchon extérieur, la profondeur d'insertion est une autre spécification du connecteur d'alimentation CC à noter. Un concepteur constatera souvent que la profondeur d'insertion de la prise est inférieure à la longueur du canon de la fiche. En effet, il est important de tenir compte de la profondeur de la paroi du châssis dans certaines installations.

Si cette profondeur supplémentaire n'est pas prise en compte, la longueur du canon peut être trop courte pour s'adapter correctement au vérin de l'installation. Dans d'autres cas où le canon de la fiche n'a pas besoin d'être entièrement enfermé lorsqu'il est inséré dans la prise, une longueur de canon plus longue que le rapport de profondeur d'insertion est acceptable.

Conducteurs de connecteur d'alimentation CC

Une prise ou une prise d'alimentation CC standard a deux conducteurs avec la broche centrale généralement pour l'alimentation et le manchon extérieur généralement pour la terre. Cependant, l'inversion de cette configuration de conducteur est acceptable. Un troisième conducteur qui forme un interrupteur avec le conducteur du manchon extérieur est également disponible dans certains modèles de prise d'alimentation. Ce commutateur peut être utilisé pour détecter ou indiquer l'insertion d'une fiche ou pour sélectionner entre les sources d'alimentation en fonction du moment où la fiche est ou n'est pas insérée.

Figure 4. Configurations de conducteur de connecteur cylindrique.

Options de montage

Comme pour de nombreux composants, il existe plusieurs options pour monter une prise d'alimentation CC sur une application finale.

Les prises d'alimentation CC à montage sur panneau offrent la commodité de monter n'importe où sur le châssis du produit avec le compromis d'avoir besoin de fils pour se connecter aux circuits électroniques. En ce qui concerne les prises d'alimentation CC montées sur PCB, le montage en surface (SMT) et les trous traversants dans les orientations horizontales ou verticales sont les plus courants.

Un certain nombre de prises d'alimentation CC avec connexions de signal SMT offriront également des broches ou des languettes traversantes pour sécuriser davantage la prise sur le PCB. Ces languettes peuvent être connectées électriquement ou non, mais elles seront soudées par des trous traversants au PCB.

D'autres formes de broches de stabilisation sont non conductrices et s'insèrent par interférence dans les trous du PCB. Les prises d'alimentation CC SMT à montage intermédiaire sont une autre option où la prise se trouve dans une ouverture acheminée hors du PCB, créant une option plus discrète pour les applications à espace restreint.

Connecteurs audio utilisés pour l'alimentation électrique

Même avec la possibilité de transférer le courant et la tension, les connecteurs audio standard ne sont pas recommandés pour alimenter une application électronique. En effet, tous les fabricants ne spécifient pas de connecteur audio pour les capacités de tension et de courant nécessaires. Deuxièmement, si une prise audio était connectée à une alimentation électrique, ses conducteurs exposés pourraient facilement provoquer un court-circuit accidentel entre deux ou plusieurs conducteurs. Enfin, si une prise audio alimentait l'alimentation, il serait facile de la brancher sur d'autres prises audio non destinées à recevoir de l'alimentation avec la possibilité d'endommager les composants internes.

Connecteurs USB utilisés pour l'alimentation électrique

Contrairement aux connecteurs audio, les connecteurs USB sont largement connus pour leurs capacités d'alimentation et de transfert de données. Cependant, leurs puissances nominales maximales étaient plus limitées jusqu'à l'invention de la norme USB Type-C.

Le connecteur USB Type-C avec ses quatre contacts d'alimentation et ses quatre contacts de terre a un courant nominal jusqu'à 5 A, une tension nominale maximale de 20 V et une puissance nominale jusqu'à 100 W. Cette capacité de fourniture d'alimentation en a fait une solution attrayante pour l'alimentation -uniquement des applications en raison de l'adoption généralisée de l'USB Type-C et de l'intégration simplifiée de la conception. Cependant, dans les applications où la charge ou l'alimentation est la seule fonction, les broches de transfert de données à haute vitesse peuvent ajouter des coûts inutiles. En conséquence, les connecteurs USB Type-C alimentés uniquement sans broches de transfert de données sont devenus une option plus économique pour les conceptions alimentées uniquement.

Sélection des connecteurs d'alimentation CC

Armé des bonnes informations, la sélection d'un connecteur d'alimentation CC devrait causer peu de problèmes. Prenez soin de noter les diamètres de la broche intérieure et du manchon extérieur, ainsi que la profondeur d'insertion, pour assurer des connexions d'accouplement appropriées entre les prises et les fiches. CUI Devices propose une gamme de prises, fiches et prises d'alimentation CC disponibles avec de nombreux styles de montage et d'autres configurations, tandis que leur guide d'accouplement sur chaque page de produit simplifie davantage le processus de recherche de prises et de fiches compatibles.

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