使用額定電流 75 A 的 D-Sub 連接器維持電源完整性和靈活性

作者:Art Pini

資料提供者:DigiKey 北美編輯群

各種應用的電子產品的電力需求越來越高,包括電動車 (EV) 以及工業和電信系統等,而且都要求具備堅固可靠的連接器。這對配電來說尤其重要。設計人員需要大功率連接器,不僅可在腳位數、觸點配置和端接層面提供靈活性,同時還保有高功率完整性。

D-sub 連接器可能是電子產品中最常用的多引腳連接器,可符合電源系統的許多要求。提供多種配置可供選擇,可配合數千種應用。隨著電源需求增加,若設計人員要滿足客戶的需求,D-sub 也要跟著演進。

本文將概述 D-sub 連接器,接著會介紹 Amphenol ICC 的大功率解決方案,並展示其應用方式。

D-sub 連接器的名稱從何而來

D-sub 連接器屬於基本型連接器,廣泛用於數據通訊、軍事、消費性、工業、儀表和醫療領域的各種應用。其名稱來自連接器外殼的 D 字形狀 (圖 1)。這個獨特的形狀可造就自鍵控功能,可避免插入不當並可保證穩固連接。

D-sub 連接器外殼的 D 字形狀可提供鍵控,以避免配接不當圖 1:D-sub 連接器外殼的 D 字形狀可提供鍵控,以避免配接不當,同時保證穩固的機械和電氣連接。(圖片來源:Amphenol ICC)

D-sub 連接器有分公母:帶有引腳觸點的零件稱為插頭,帶有插槽觸點的零件稱為插座。插座的屏蔽層會緊密套在插頭的屏蔽層內。外殼提供機械強度和電氣連續性,可防止電磁干擾 (EMI)。提供多種五金安裝選項,可確保穩固連接。

電纜的防拉護罩提供塑膠、金屬化或金屬材料選擇。金屬和金屬化護罩可接觸屏蔽電纜的屏蔽編織層,以進一步降低 EMI。護罩提供直式或斜角出線口,且提供多種鎖定選項。

D-sub 大功率連接器

Amphenol ICC 提供多種標準型和高密度型式的 D-sub 連接器。為了滿足許多應用日益增長的電力需求,新增了一系列採用 75 A 電源觸點的大功率 D-sub 連接器。此系列連接器的觸點配置可提供 2、3、5 或 8 個電源觸點 (圖 2)。

Amphenol 的 D-sub 的觸點配置示意圖圖 2:Amphenol 的 D-sub 大功率系列連接器的觸點配置提供 2、3、5或 8 個觸點。(圖片來源:Amphenol ICC)

圖 2 中以 W 標示的配置,例如 5W5,代表電源觸點都位於連接器主體的同一平面。標示 V 的配置,則代表其中一個觸點壓進連接器本體 (用於插座),並延伸到本體之外 (用於插頭)。有一個觸點會比其他觸點先接合,以便接地或其他來源先接合,再讓其他引腳接觸。W 型配置的觸點,在插頭與插座連接器接合時就會同時連接。

D-sub 連接器的外殼尺寸分為 A、B、C、D 和 E。這是過去基於原始 D 型連接器引腳配置的標記。A 外殼有 15 個標準引腳,B 有 25 個,C 有 37 個,D 有 50 個,E 有 9 個。D-sub 大功率連接器在任何指定外殼尺寸下,皆採用更大的引腳,並按比例裝入更少的引腳。

Amphenol 的 D-sub 大功率連接器可在最大 300 V 電壓下為每個觸點提供 75 A 的電流。配接觸點的串聯電阻小於 7.3 mΩ。此電阻值表示在 75 A 電流下,觸點間的壓降小於 0.55 V。電流的額定值是依據 UL 1977《用於數據、訊號、控制和電源應用的元件連接器》標準而判定。測試本身會依據連接器在額定負載下的溫度進行:當裝置以其最大額定電流 75 A 運作時,「在測試點測量下,裝置的溫度不得超出絕緣材料的相對溫度指數 (+130°C)。」

相對溫度指數 (RTI) 是指材料的關鍵特性在一段延長的時間內,還可維持在可接受範圍內的最高使用溫度。典型的 8W8 八觸點配置連接器會在 75 A 電流下展現出 75°C 的溫升 (圖 3)。

8W8 大功率連接器測得的溫升示意圖圖 3:此為 8W8 大功率連接器在 75 A 下測得的溫升。(圖片來源:Amphenol ICC)

連接器的額定工作溫度範圍為 -55°C 至 +125°C。最大電流規格會假定連接器處於環境室溫,且會依據實際溫度進行降額 (圖 4)。

8W8 連接器的典型溫度降額曲線圖 (按此放大)圖 4:此範例為具有焊接觸點之 8W8 連接器的典型溫度降額曲線。(圖片來源:Amphenol ICC)

Amphenol ICC 的 D-sub 大功率連接器觸點提供焊槽、壓接和直角款式,以支援印刷電路板、面板和電纜安裝的要求。

典型的大功率連接器配置

Amphenol ICC 的 DA3W3PA009KLF 是一款三腳位的插頭外罩,並裝進 A 殼中。可接受插頭觸點,例如 8638PPC7506LF 引腳;這是一種採用壓接連接的加工觸點引腳。此類型連接可用於電纜安裝連接器。另一種觸點是 8638PPS7506LF;這是一種具有焊杯觸點端子的加工插頭。

3W3 外罩的另一個款式是 DA3W3SA009KLF。其採用具有壓接端子的插座觸點,類似加工的 8638PSC7506LF。多種插頭與插座觸點,並可搭配壓接或焊杯端子。

Amphenol ICC 的 DBV5W5P500H9KLF 是用於印刷電路板 (PCB) 安裝的直角連接器範例之一。此 5W5 五觸點插頭連接器含有插頭觸點 (圖 5)。

Amphenol ICC 的 DBV5W5P500H9KLF 是一款 5W5 五觸點插頭連接器示意圖圖 5:DBV5W5P500H9KLF 是一款 5W5 五觸點插頭連接器,具有一體式插頭觸點,可用於 PCB 安裝。(圖片來源:Amphenol ICC)

此連接器提供多種 PCB 與面板安裝配件,可確保連接器主體穩固鎖定。正面配件包括螺紋嵌件或採用 M3 或 UNC 4-4 螺紋的螺帽。板安裝配件包括金屬支架和魚叉(圖 6)。

多種安裝配件示意圖 (按此放大)圖 6:可將連接器固定在 PCB 上的多種安裝配件。(圖片來源:Amphenol ICC)

圖 5 所示的 5W5 插頭含有魚叉可裝在 PCB 上,以及螺帽可用來鎖住配對連接器。也有提供直角連接器的配接插座,並提供 2、3 和 8 個觸點的款式。

D-sub 大功率應用

大功率 D-sub 系列的範例應用包括工業 4.0,能供電給工業電腦。與典型的桌上型電腦不同,這些嵌入式電腦專為在惡劣環境中運作而設計。這些電腦會受到衝擊、振動和較大的溫度變化。大功率連接器可透過靈活的觸點配置提供可靠的連接。同樣地,這些連接器可供電給可編程邏輯控制器 (PLC) 和其他機器自動化電子裝置。

結論

Amphenol ICC 的 D-sub 大功率連接器可在多達 8 條線路上增加最大 75 A 的額定電流,藉此提供可靠的電源連接,讓久負盛名的 D 型連接器應用範圍得以擴大。

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Art Pini

Arthur (Art) Pini 是 DigiKey 的特約撰稿人。他擁有紐約市立學院的電機工程學士學位,以及紐約市立大學的電機工程碩士學位。他在電子業有超過五十年以上的經驗,曾任職於 Teledyne LeCroy、Summation、Wavetek,以及 Nicolet Scientific 的重要工程和行銷職務。他對量測技術有所鑽研,並且在示波器、頻譜分析器、任意波形產生器、數位轉換器,以及電表方面有豐富的經驗。

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