Hoe DC-stroomconnectoren te selecteren:de basis

Dit artikel is bedoeld om het selectieproces van de gelijkstroomconnector te vereenvoudigen met een overzicht van typen, belangrijkste specificaties en algemeen aanvaarde nomenclatuur, terwijl ook wordt gekeken naar audio en USB-connectoren in stroomtoepassingen.

De keuze voor een DC-voedingsconnector is een aspect dat vaak over het hoofd wordt gezien in het definitieve ontwerp van een ingenieur. Hoewel het een relatief eenvoudig en ongecompliceerd onderdeel is, vereisen gelijkstroomconnectoren toch een basiskennis om ervoor te zorgen dat de juiste connector wordt geselecteerd.

De rol van DC-stroomconnectoren

Ook bekend als vatconnectoren, hebben DC-stroomconnectoren de door de fabrikant gespecificeerde stroom- en spanningswaarden om de betrouwbaarheid in toepassingen voor stroomafgifte te garanderen. De jack en plug van een standaard DC-stroomconnector hebben meestal twee geleiders. Eén geleider is zichtbaar en de tweede geleider is verzonken, wat helpt bij het voorkomen van een onbedoelde kortsluiting tussen de twee geleiders. Omdat vatconnectoren bijna altijd worden gebruikt om een ​​eindtoepassing van stroom te voorzien, is er vrijwel geen risico op beschadiging van andere componenten door een gelijkstroomconnector op een verkeerde poort aan te sluiten.

Gemeenschappelijke nomenclatuur DC-voedingsconnector

In de elektronica-industrie zijn er drie algemeen aanvaarde configuraties voor DC-stroomconnectoren:jack, plug en stopcontact. Een gelijkstroomaansluiting is verantwoordelijk voor het ontvangen van stroom en wordt meestal op de printplaat of het chassis van een elektronisch apparaat gemonteerd. Gelijkstroomcontactdozen zijn ook bedoeld om stroom te ontvangen, maar bevinden zich aan het uiteinde van een netsnoer. Ten slotte leveren gelijkstroomstekkers stroom van een voeding door ze aan te sluiten op een geschikte gelijkstroomaansluiting of stopcontact. Afbeelding 1 hieronder toont deze algemene configuraties.

Figuur 1. Typische configuraties voor DC-stroomconnectoren.

Genderdefinities van DC-stroomconnectoren

Hoewel de definities van aansluitingen, stekkers en contactdozen goed gestandaardiseerd zijn binnen de industrie, zijn de genderdefinities voor DC-stroomconnectoren dat minder. Veel ingenieurs volgen gewoon de genderconventies van de RF-connectorindustrie, die het geslacht van een barrelconnector definieert op basis van de centrale pinconfiguratie. Daarom worden DC-stroomconnectoren met een centrale pin meestal gedefinieerd als mannelijke connectoren en de bijpassende connector als vrouwelijk. Deze bepalende lijn kan soms in de war raken als het gaat om het verschil tussen mannelijke en vrouwelijke jacks en pluggen, maar figuur 2 geeft voorbeelden ter verduidelijking.

Figuur 2. Voorbeelden van mannelijke en vrouwelijke stekkers en aansluitingen.

Afmetingen vatconnector

Een paar belangrijke specificaties bij het kiezen van een geschikte cilinderconnector zijn de binnenste pen- en buitenste hulsdiameters. In de onderstaande tabellen staan ​​de meest voorkomende diameters voor deze specificaties.

Figuur 3. Gemeenschappelijke binnenpen en buitenhulsdiameters.

Hoewel een gemeenschappelijke speling nog moet worden gestandaardiseerd, moet de binnenste hulsdiameter, die grenst aan de binnenpen, iets groter zijn dan die van de paspen. Als het gaat om de buitenste huls en de bijpassende connector, is de speling niet essentieel voor de goede werking van de connector, omdat de bijpassende verbinding met de buitenste huls een vrijdragende platte veer is.

Naast de diameters van de binnenste pen en buitenste huls, is de insteekdiepte een andere specificatie van de DC-stroomconnector om op te merken. Een ontwerper zal vaak merken dat de insteekdiepte van de jack kleiner is dan de lengte van de plugcilinder. Dit komt omdat het belangrijk is om bij bepaalde installaties rekening te houden met de diepte van de chassiswand.

Als er geen rekening wordt gehouden met die extra diepte, kan de looplengte te kort zijn om goed op de krik in de installatie te passen. In andere gevallen waar de plugcilinder niet volledig hoeft te worden ingesloten wanneer deze in de aansluiting wordt gestoken, is een langere cilinderlengte dan de insteekdiepte-verhouding acceptabel.

DC-stroomconnectorgeleiders

Een standaard DC-voedingsaansluiting of -stekker heeft twee geleiders, waarbij de middelste pin meestal voor stroomvoorziening is en de buitenste huls meestal voor aarde. Het omkeren van deze geleiderconfiguratie is echter acceptabel. Een derde geleider die een schakelaar vormt met de buitenste hulsgeleider is ook beschikbaar in bepaalde power jack-modellen. Deze schakelaar kan worden gebruikt om het insteken van de stekker te detecteren of aan te geven of om te kiezen tussen stroombronnen op basis van wanneer de stekker wel of niet is ingestoken.

Figuur 4. Barrel connector geleiderconfiguraties.

Bevestigingsopties

Zoals met veel componenten, zijn er verschillende opties om een ​​DC-voedingsaansluiting op een eindtoepassing te monteren.

Paneelgemonteerde gelijkstroomaansluitingen bieden het gemak van montage overal op het productchassis met de afweging dat er draden nodig zijn om verbinding te maken met het elektronische circuit. Als het gaat om op PCB's gemonteerde gelijkstroomaansluitingen, zijn oppervlaktemontage (SMT) en doorlopende gaten in horizontale of verticale richting het meest gebruikelijk.

Een aantal DC-voedingsaansluitingen met SMT-signaalaansluitingen bieden ook doorlopende pinnen of lipjes om de aansluiting verder op de printplaat te bevestigen. Deze lipjes kunnen al dan niet elektrisch zijn aangesloten, maar worden door een gat gesoldeerd op de printplaat.

Andere vormen van stabilisatiepinnen zijn niet-geleidend en passen interferentie in gaten in de printplaat. Mid-mount SMT DC-voedingsaansluitingen zijn een andere optie waarbij de aansluiting in een opening zit die uit de PCB is geleid, waardoor een meer onopvallende optie ontstaat voor toepassingen met beperkte ruimte.

Audio-aansluitingen gebruikt voor stroomvoorziening

Zelfs met de mogelijkheid om stroom en spanning over te dragen, worden standaard audioconnectoren niet aanbevolen voor het voeden van een elektronische toepassing. Dit komt omdat niet alle fabrikanten een audioconnector specificeren voor de benodigde spannings- en stroommogelijkheden. Ten tweede, als een audiostekker op een voeding zou worden aangesloten, zouden de blootliggende geleiders gemakkelijk een onbedoelde kortsluiting tussen twee of meer van de geleiders kunnen veroorzaken. Ten slotte, als een audiostekker stroom zou leveren, zou het gemakkelijk zijn om deze in andere audio-aansluitingen te steken die niet bedoeld zijn om stroom te ontvangen, met de mogelijkheid om interne componenten te beschadigen.

USB-connectoren gebruikt voor stroomvoorziening

In tegenstelling tot audioconnectoren staan ​​USB-connectoren algemeen bekend om hun vermogensafgifte en gegevensoverdracht. Hun maximale vermogen was echter beperkter tot de uitvinding van de USB Type-C-standaard.

De USB Type-C-connector met zijn vier voedings- en vier aardingscontacten heeft een stroomsterkte tot 5 A, een maximale spanning van 20 V en een vermogen tot 100 W. Deze vermogensafgifte maakt het een aantrekkelijke oplossing voor stroomvoorziening. -alleen toepassingen vanwege de wijdverbreide acceptatie van USB Type-C en vereenvoudigde ontwerpintegratie. In toepassingen waar opladen of stroom de enige functie is, kunnen de pinnen voor gegevensoverdracht met hoge snelheid echter onnodige kosten met zich meebrengen. Als gevolg hiervan zijn power-only USB Type-C-connectoren zonder pinnen voor gegevensoverdracht naar voren gekomen als een meer kostenvriendelijke optie voor ontwerpen met alleen power.

DC-stroomconnectoren selecteren

Gewapend met de juiste informatie, zou de keuze voor een DC-voedingsconnector weinig problemen moeten opleveren. Zorg ervoor dat u de diameters van de binnenste pen en de buitenste huls noteert, evenals de insteekdiepte, om te zorgen voor goede passende verbindingen tussen jacks en pluggen. CUI Devices biedt een reeks gelijkstroomaansluitingen, stekkers en contactdozen die verkrijgbaar zijn met tal van montagestijlen en andere configuraties, terwijl de bijbehorende handleiding op elke productpagina het proces van het vinden van compatibele aansluitingen en stekkers verder vereenvoudigt.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.