Bibehållen strömförsörjning och flexibilitet med hjälp av D-subkontakter med en strömklassificering på 75 A

Effektkraven för elektronik ökar i tillämpningar som elfordon och inom system för industri- och telekommunikation, som alla kräver robusta och tillförlitliga kontaktdon. Detta gäller särskilt för kraftdistribution. Konstruktörer behöver kontaktdon för höga strömstyrkor som är flexibla i antalet stift, stiftkonfigurationer och anslutningar samtidigt som de bibehåller en hög effektintegritet.

D-subkontakten i miniatyrformat (D-sub) är kanske det mest populära kontaktdonet för elektronik och uppfyller många av kraven för kraftsystem. Den finns i många olika konfigurationer och passar för tusentals tillämpningar. I takt med att effektkraven ökar måste D-subkontakten utvecklas i enlighet med detta om konstruktörer ska kunna tillgodose sina kunders behov.

Artikeln ger en kortfattad beskrivning av D-subkontakten. Därefter presenteras en lösning för höga strömstyrkor från Amphenol ICC och hur den kan användas.

Hur D-subkontakten fick sitt namn

D-subkontakter är enkla kontaktdon som används i många olika tillämpningar inom exempelvis datakommunikation, militär, konsumentelektronik, industri, instrumentering och medicinsk teknik. Namnet kommer från kontaktdonets D-form (figur 1). Den distinkta formen gör att felaktig montering förhindras och säkerställer en säker anslutning.

Figur 1: D-subkontaktens D-form förhindrar felaktig montering samtidigt som den säkerställer en säker mekanisk och elektrisk anslutning. (Bildkälla: Amphenol ICC)

D-subkontakten har två kön. Delen med stift kallas hane, medan uttag kallas hona. Uttagets skärm ansluter inuti hankontaktens skärm. Ytterhöljena tillför mekanisk styrka och elektrisk ledningsförmåga, vilket skyddar mot elektromagnetiska störningar (EMI). En mängd olika monteringsalternativ för hårdvaran garanterar en säker anslutning.

Skyddskåpor med dragavlastning för kablar finns i plast, med metallöverdrag eller i metall. Kåpor av metall eller metallöverdrag är anslutna till kabelns skärmfläta för att minska de elektromagnetiska störningarna ytterligare. Kåporna har raka eller vinklade utgångar och olika låsningsalternativ.

D-subkontakter för höga strömstyrkor

Amphenol ICC har ett stort sortiment av D-subkontakter i standardformat och för hög densitet. För att möta det ökande behovet av ström i många tillämpningar har företaget lagt till en serie av D-subkontakter för höga strömstyrkor på upp till 75 A. Kontaktdonen i serien har stiftlayouter med två, tre, fem eller åtta kontaktstift för ström (figur 2).

Figur 2: Stiftlayout för en D-subkontakt från Amphenol i serien för höga strömstyrkor med två, tre, fem eller åtta kontaktstift. (Bildkälla: Amphenol ICC)

De layouter som är märkta med ett W i figur 2, som t ex 5W5, anger att alla kontaktstift för ström är placerade i samma plan i kontaktdonet. De som är märkta med ett V anger att ett av kontaktstiften är försänkt i honkontakten och sticker ut utanför kontaktens hölje i hankontakten. Ett kontaktstift kopplas in före de andra, vilket gör att jord eller en annan källa kan kopplas in innan de andra stiften får kontakt. För kontaktdon med layouten W ansluts kontaktstiften samtidigt när han- och honkontakt ansluts.

D-subkontaktens kapslingsstorlekar är A, B, C, D och E. Detta är historiska beteckningar som baseras på D-kontaktens ursprungliga stiftlayouter. Kapsling A har 15 standardstift, B har 25, C har 37, D har 50 och E har 9. D-subkontakter för höga strömstyrkor har större stift och innehåller proportionellt färre stift för en given höljesstorlek.

D-subkontakter för höga strömstyrkor från Amphenol levererar 75 A per kontaktdon vid en maximal spänning på 300 V. De sammankopplade kontakterna har en seriell resistans på mindre än 7,3 mΩ. Resistansen motsvarar en spänningsförlust på mindre än 0,55 V över kontakterna vid 75 A. Den nuvarande klassificeringen baseras på UL 1977, "Component Connectors for Use in Data, Signal, Control, and Power Applications". Själva testet baseras på kontaktdonets temperatur vid nominell belastning: "Temperaturen för en enhet, när den mäts vid testpunkterna, får inte överstiga det relativa termiska indexet (+130 °C) för det isolerande materialet, när enheten bär sin maximala märkström på 75 A."

Relativt termiskt index (RTI) är den maximala driftstemperatur vid vilken de nödvändiga egenskaperna hos ett material förblir inom acceptabla gränser under en längre period. En typisk 8W8-kontakt för åtta kontaktstift uppvisar en temperaturökning på 75 °C vid en ström på 75 A (figur 3).

Figur 3: Här visas den uppmätta temperaturökningen för 8W8-kontakten vid 75 A. (Bildkälla: Amphenol ICC)

Kontaktdonen är klassificerade för att fungera i ett temperaturområde mellan -55 och +125 °C. Specifikationen för maximal strömstyrka förutsätter att kontaktdonet har samma temperatur som omgivningen och justeras baserat på dess faktiska temperatur (figur 4).

Figur 4: Här visas ett exempel på en typisk temperaturreduceringskurva för 8W8-kontakt med lödda kontaktstift. (Bildkälla: Amphenol ICC)

D-subkontakter för höga strömstyrkor från Amphenol ICC finns för lödning eller krimpning och i rätvinklade modeller för att uppfylla kraven vid montering på kretskort, kablar och i paneler.

Typiska konfigurationer för anslutningar med hög strömstyrka

DA3W3PA009KLF från Amphenol ICC är en hankontakt för tre stift monterad i en A-kapsling. Den kan använda kontaktstift som t ex 8638PPC7506LF, ett svarvat kontaktstift med krimpanslutning. Denna typ av anslutning används för en kabelmonterad kontakt. Ett alternativt kontaktstift är 8638PPS7506LF, ett svarvat kontaktstift för lödanslutning.

En annan version av 3W3-höljet är DA3W3SA009KLF. Den kräver ett uttag som t ex den maskinbearbetade 8638PSC7506LF med krimpanslutning. Olika kontakter och uttag med krimp- och lödanslutningar finns.

DBV5W5P500H9KLF från Amphenol ICC är ett exempel på ett rätvinklat kontaktdon avsett för montering på kretskort. Det är en 5W5-kontakt med fem kontaktstift, vilket inkluderar hankontakterna (figur 5).

Figur 5: DBV5W5P500H9KLF är en 5W5-kontakt med fem kontaktstift för kretskortsmontering med integrerade kontaktstift. (Bildkälla: Amphenol ICC)

Kontaktdonen har ett stort utbud av tillbehör för kretskorts- och panelmontering för att säkerställa säker låsning av kontaktdonen. Tillbehören för frontpaneler omfattar gängade insatser eller skruvar med M3- eller UNC 4-4 gängor. Metallfästen och "hullingförsedda spetsar" finns som tillbehör vid montering på kretskort (figur 6).

Figur 6: Olika monteringstillbehör kan användas för att montera kontaktdonen på ett kretskort. (Bildkälla: Amphenol ICC)

5W5-kontakten, som visas i figur 5, har "hullingförsedda spetsar" för montering på kretskortet och skruvar för att låsa fast det matchande kontaktdonet. Det finns även rätvinklade matchande uttag och modeller med två, tre eller åtta kontaktstift.

Tillämpningar för D-sub med höga strömstyrkor

Exempel på tillämpningar för D-subkontaktserien för höga strömstyrkor är Industry 4.0, där de kan förse industridatorer med ström. Till skillnad från vanliga stationära datorer är dessa inbyggda datorer konstruerade för att fungera i tuffa miljöer. De utsätts för stötar, vibrationer och stora temperaturvariationer. Kontaktdonen för höga strömstyrkor har tillförlitliga anslutningar och flexibla kontaktkonfigurationer. På samma sätt kan kontaktdonen strömförsörja programmerbara logiska styrenheter (PLC) och annan elektronik för maskinautomation.

Sammanfattning

D-subkontakter för höga strömstyrkor från Amphenol ICC utökar användningsområdet för den anrika D-subkontakten genom att lägga till tillförlitliga strömanslutningar med en maximal strömstyrka på 75 A på upp till åtta linjer.