Assicurare l'integrità dell'alimentazione e la flessibilità utilizzando connettori D-Sub con valori di corrente di 75 A

I requisiti di potenza nell'elettronica sono in aumento in applicazioni come i veicoli elettrici (EV) e i sistemi industriali e di telecomunicazione, che richiedono connettori robusti e affidabili. Ciò è particolarmente vero nel caso della distribuzione di energia elettrica. I progettisti hanno bisogno di connettori ad alta potenza che offrano flessibilità nel numero di posizioni, configurazioni dei contatti e terminazioni, pur mantenendo un'elevata integrità di potenza.

Il connettore D-Sub è forse il connettore multipin più diffuso nel campo dell'elettronica e soddisfa molti dei requisiti dei sistemi di alimentazione. È disponibile in varie configurazioni e si adatta a migliaia di applicazioni. Con l'aumento della domanda di potenza, il D-Sub deve evolversi di conseguenza se i progettisti vogliono soddisfare le esigenze dei loro clienti.

Questo articolo descrive brevemente il connettore D-Sub. Presenta quindi una soluzione ad alta potenza di Amphenol ICC e ne illustra l'applicazione.

Perché si chiamano così i connettori D-Sub

I connettori D-Sub sono connettori di base ampiamente utilizzati in varie applicazioni nei settori delle comunicazioni dati, militari, consumer, industriali, strumentali e medicali. Il loro nome deriva dalla forma a D dei gusci dei connettori (Figura 1). Questa forma particolare lo rende auto-polarizzante per evitare inserimenti impropri e garantire una connessione sicura.

Figura 1: La forma a D del guscio di un connettore D-Sub è polarizzata per evitare accoppiamenti impropri e garantire una connessione meccanica ed elettrica sicura. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

I connettori D-Sub hanno due generi: le parti con contatti maschio sono dette spine, mentre quelle con contatti femmina sono dette prese. La schermatura della presa si inserisce perfettamente in quella della spina. I gusci esterni garantiscono la resistenza meccanica e la continuità elettrica, proteggendo dalle interferenze elettromagnetiche (EMI). Una varietà di opzioni di montaggio garantisce un collegamento sicuro.

I cappellotti di protezione per lo scarico della trazione sui cavi sono disponibili in materiali plastici, metallizzati o metallici. I cappellotti metallici e metallizzati entrano in contatto con la treccia di schermatura del cavo schermato per ridurre ulteriormente le EMI. I cappellotti offrono porte di uscita diritte o angolate e includono varie opzioni di bloccaggio.

Connettori di alimentazione D-Sub ad alta potenza

Amphenol ICC offre un'ampia gamma di connettori D-Sub in fattori di forma standard e ad alta densità. Per soddisfare le crescenti esigenze di alimentazione di molte applicazioni, l'azienda ha aggiunto una serie di connettori D-Sub ad alta potenza con contatti di alimentazione da 75 A. I connettori di questa serie hanno una disposizione dei contatti con due, tre, cinque o otto contatti di alimentazione (Figura 2).

Figura 2: La disposizione dei contatti dei connettori D-Sub ad alta potenza di Amphenol offre due, tre, cinque o otto contatti. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

I layout contrassegnati da una W nella Figura 2, ad esempio 5W5, indicano che i contatti di potenza si trovano tutti sullo stesso piano nel corpo del connettore. Quelli contrassegnati da una V indicano che uno dei contatti è inserito nel corpo del connettore per le prese e si estende oltre il corpo per le spine. Un contatto viene inserito prima degli altri, consentendo di inserire la terra o un'altra sorgente prima che gli altri pin entrino in contatto. I contatti nei layout di tipo W sono collegati simultaneamente quando vengono inseriti i connettori maschio e femmina.

Le dimensioni dei connettori D-Sub sono A, B, C, D ed E. Si tratta di etichette storiche basate sulla disposizione dei pin del connettore D originale. Il guscio A ha 15 pin standard, il B ne ha 25, il C ne ha 37, il D ne ha 50 e l'E ne ha 9. I connettori D-Sub ad alta potenza utilizzano pin più grandi e incorporano un numero proporzionalmente inferiore di pin nei gusci di qualsiasi dimensione.

I connettori D-Sub ad alta potenza di Amphenol erogano 75 A per contatto a una tensione massima di 300 V. I contatti accoppiati hanno una resistenza in serie inferiore a 7,3 mΩ. La resistenza rappresenta una caduta di meno di 0,55 V attraverso i contatti a 75 A. La classificazione attuale si basa su UL 1977, "Connettori di componenti da utilizzare in applicazioni di dati, segnale, controllo e alimentazione". Il test stesso si basa sulla temperatura del connettore a carico nominale: "La temperatura di un dispositivo, misurata nei punti di prova, non deve superare l'indice termico relativo (+130 °C) del materiale isolante" quando il dispositivo trasporta la sua corrente nominale massima di 75 A.

L'indice termico relativo (RTI) è la temperatura massima di servizio alla quale le proprietà critiche di un materiale rimangono entro limiti accettabili per un periodo prolungato. Un tipico connettore configurato a otto contatti 8W8 presenta un aumento di temperatura di 75 °C con una corrente di 75 A (Figura 3).

Figura 3: L'aumento di temperatura misurato in un connettore 8W8 ad alta potenza a 75 A. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

I connettori sono caratterizzati per il funzionamento nell'intervallo di temperatura da -55 a +125 °C. La corrente massima specificata presuppone che il connettore sia a temperatura ambiente e viene declassata in base alla temperatura effettiva (Figura 4).

Figura 4: Esempio di una tipica curva di declassamento della temperatura per un connettore 8W8 con contatti saldati. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

I contatti dei connettori D-Sub ad alta potenza di Amphenol ICC sono disponibili nelle versioni a saldare, a crimpare e ad angolo retto per supportare i requisiti di montaggio di schede a circuiti stampati, pannelli e cavi.

Configurazioni tipiche dei connettori ad alta potenza

Il modello DA3W3PA009KLF di Amphenol ICC è un alloggiamento per spina a tre posizioni montato in un guscio A. Accetta contatti maschio come il pin 8638PPC7506LF, un pin di contatto tornito con connessione a crimpare. Questo tipo di connessione viene utilizzato in un connettore montato su cavo. Un contatto alternativo è il modello 8638PPS7506LF, una spina tornita con terminazione a saldare.

Un'altra versione dell'alloggiamento 3W3 è DA3W3SA009KLF. È necessario un contatto femmina come 8638PSC7506LF, tornito con terminazione a crimpare. Sono disponibili diversi contatti maschio e femmina con terminazioni a crimpare e a saldare.

DBV5W5P500H9KLF di Amphenol ICC è un esempio di connettore ad angolo retto destinato al montaggio su scheda a circuiti stampati (scheda CS). Si tratta di un connettore a cinque contatti 5W5, inclusivo dei contatti maschio (Figura 5).

Figura 5: DBV5W5P500H9KLF è un connettore a cinque contatti 5W5 per il montaggio su scheda CS con contatti maschio integrati. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

I connettori offrono una serie di accessori per il montaggio su scheda e su pannello per garantire il bloccaggio sicuro dei corpi dei connettori. Gli accessori anteriori comprendono inserti filettati o viti femmina con filettatura M3 o UNC 4-4. Gli accessori per il montaggio su scheda includono staffe metalliche e arpioni (Figura 6).

Figura 6: Per fissare i connettori a una scheda a circuiti stampati è possibile utilizzare vari accessori di montaggio. (Immagine per gentile concessione di Amphenol ICC)

Il connettore 5W5, illustrato nella Figura 5, comprende arpioni per il montaggio sulla scheda CS e viti femmina per bloccare il connettore di accoppiamento. Sono disponibili anche le versioni con presa di accoppiamento per connettori ad angolo retto e le versioni a due, tre e otto contatti.

Applicazioni D-Sub ad alta potenza

Tra le applicazioni della serie D-Sub ad alta potenza vi è il settore dell'Impresa 4.0, dove con questi connettori è possibile alimentare i computer industriali. A differenza dei tipici computer desktop, i computer embedded sono progettati per funzionare in ambienti difficili, esposti a urti, vibrazioni e ampie variazioni termiche. I connettori ad alta potenza offrono connessioni affidabili con configurazioni dei contatti flessibili. Analogamente, questi connettori possono alimentare i controller a logica programmabile (PLC) e altri dispositivi elettronici di automazione macchine.

Conclusione

I connettori D-Sub ad alta potenza di Amphenol ICC estendono la gamma di applicazioni del famoso connettore D aggiungendo connessioni di alimentazione affidabili con una corrente nominale massima di 75 A su un massimo di otto linee.