Comment sélectionner les connecteurs d'alimentation CC : les bases

Jun 11, 2023

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 s'assurer que le connecteur approprié est sélectionné.

Également connus sous le nom de connecteurs cylindriques, les connecteurs d'alimentation CC auront des caractéristiques de courant et de tension spécifiées par le fabricant pour garantir 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 encastré, 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.

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 responsable de la réception de l'alimentation et est généralement montée sur le circuit imprimé ou le châssis d'un appareil électronique. Les prises d'alimentation CC sont également destinées à recevoir de l'énergie, mais se trouvent plutôt à l'extrémité d'un cordon d'alimentation. Enfin, les fiches d'alimentation CC fournissent de l'énergie 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.

Alors que les définitions des prises, fiches et prises sont bien normalisées dans 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 d'accouplement comme femelle. Cette ligne de définition peut parfois être confuse lorsqu'il s'agit de faire la différence entre les prises et les fiches mâles et femelles, mais la figure 2 fournit des exemples pour aider à clarifier.

Quelques spécifications clés lors du choix d'un connecteur à barillet 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.

Bien qu'un jeu commun n'ait pas encore été normalisé, le diamètre du manchon intérieur, qui s'interface avec la goupille intérieure, doit être légèrement supérieur à celui de la goupille 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 corps 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'accoupler correctement au cric dans l'installation. Dans d'autres cas où le barillet de la fiche n'a pas besoin d'être entièrement fermé lorsqu'il est inséré dans la prise, une longueur de barillet plus longue que le rapport de profondeur d'insertion est acceptable.

Une prise ou une fiche 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 prises d'alimentation. Ce commutateur peut être utilisé pour détecter ou indiquer l'insertion de la fiche ou pour sélectionner entre les sources d'alimentation en fonction du moment où la fiche est insérée ou non.

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 d'un montage 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 le trou traversant dans les orientations horizontales ou verticales sont les plus courants.

Un certain nombre de prises d'alimentation CC avec des connexions de signal SMT offriront également des broches ou des languettes traversantes pour sécuriser davantage la prise sur le PCB. Ces languettes peuvent ou non être connectées électriquement mais seront soudées à travers le circuit imprimé.

D'autres formes de broches de stabilisation sont non conductrices et s'insèrent par interférence dans les trous du circuit imprimé. Les prises d'alimentation CC SMT à montage central 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.

Même avec la capacité 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 un 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 des conducteurs. Enfin, si une prise audio fournissait de l'énergie, 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.

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 quatre contacts de masse 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 d'alimentation en fait une solution attrayante pour l'alimentation. -applications uniquement en raison de l'adoption généralisée de l'USB Type-C et de l'intégration de conception simplifiée. Cependant, dans les applications où la charge ou l'alimentation est la seule fonction, les broches de transfert de données à grande vitesse peuvent ajouter des coûts inutiles. En conséquence, les connecteurs USB Type-C à alimentation uniquement sans broches de transfert de données sont devenus une option plus économique pour les conceptions à alimentation uniquement.

Armé des bonnes informations, la sélection d'un connecteur d'alimentation CC ne devrait poser aucun problème. 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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