Como selecionar conectores de alimentação DC:O básico

Este artigo tem como objetivo simplificar o processo de seleção do conector de alimentação DC com uma visão geral dos tipos, especificações principais e nomenclatura comumente aceita, ao mesmo tempo que examina o áudio e Conectores USB em aplicações de energia.

A seleção de um conector de alimentação DC é um aspecto frequentemente esquecido do projeto final de um engenheiro. Embora sejam um componente relativamente simples e direto, os conectores de alimentação CC ainda requerem um conhecimento básico para garantir que o conector adequado seja selecionado.

A função dos conectores de alimentação DC

Também conhecidos como conectores cilíndricos, os conectores de energia CC terão classificações de corrente e tensão especificadas pelo fabricante para garantir a confiabilidade nas aplicações de fornecimento de energia. A tomada e o plugue de um conector de alimentação CC padrão normalmente apresentam dois condutores. Um condutor é exposto e o segundo condutor é rebaixado, o que ajuda a evitar um curto acidental entre os dois condutores. Como os conectores cilíndricos são quase sempre usados ​​para fornecer energia a uma aplicação final, não há virtualmente nenhum risco de danificar outros componentes ao conectar um conector de energia DC em uma porta incorreta.

Nomenclatura do conector de alimentação CC comum

Na indústria de eletrônicos, existem três configurações comumente aceitas para os conectores de alimentação CC:jaque, plugue e receptáculo. Um conector de energia DC é responsável por receber energia e geralmente é montado no PCB ou chassi de um dispositivo eletrônico. Os receptáculos de energia DC também se destinam a receber energia, mas, em vez disso, são encontrados na extremidade de um cabo de alimentação. Por último, os plugues de alimentação CC fornecem energia de uma fonte de alimentação conectando-os a uma tomada ou receptáculo de alimentação CC adequado. A Figura 1 abaixo mostra essas configurações comuns.

Figura 1. Configurações típicas do conector de alimentação DC.

Definições de gênero dos conectores de alimentação DC

Embora as definições de tomadas, plugues e receptáculos sejam bem padronizadas na indústria, as definições de gênero para conectores de alimentação CC são menos padronizadas. Muitos engenheiros simplesmente seguem as convenções de gênero da indústria de conectores de RF, que define o gênero de um conector cilíndrico com base na configuração do pino central. Portanto, os conectores de alimentação CC com um pino central são geralmente definidos como conectores machos e o conector correspondente como fêmea. Essa linha de definição às vezes pode ser confundida ao abordar a diferença entre os conectores e plugues macho e fêmea, mas a Figura 2 fornece exemplos para ajudar a esclarecer.

Figura 2. Exemplos de plugues e tomadas masculinos e femininos.

Dimensões do conector do cilindro

Algumas especificações importantes ao decidir sobre um conector cilíndrico apropriado são os diâmetros do pino interno e da manga externa. Listados nas tabelas abaixo estão os diâmetros mais comuns para essas especificações.

Figura 3. Diâmetros comuns do pino interno e da manga externa.

Embora uma folga comum ainda não tenha sido padronizada, o diâmetro interno da luva, que faz interface com o pino interno, deve ser ligeiramente maior do que o do pino correspondente. Quando se trata da manga externa e do conector de acoplamento, a folga não é crítica para o funcionamento adequado do conector porque a conexão de acoplamento com a manga externa é uma mola plana em balanço.

Além dos diâmetros do pino interno e da luva externa, a profundidade de inserção é outra especificação do conector de alimentação DC a ser observada. Um projetista frequentemente descobrirá que a profundidade de inserção do conector é menor que o comprimento do cilindro do conector. Isso ocorre porque é importante levar em consideração a profundidade da parede do chassi em certas instalações.

Se essa profundidade adicional não for considerada, o comprimento do cano pode ser muito curto para corresponder corretamente ao macaco na instalação. Em outros casos, onde o cilindro do plugue não precisa estar totalmente fechado quando inserido no conector, um comprimento do cilindro mais longo do que a relação de profundidade de inserção é aceitável.

Condutores de conectores de energia DC

Uma tomada ou plugue de alimentação CC padrão tem dois condutores com o pino central normalmente para alimentação e a manga externa normalmente para aterramento. No entanto, a reversão desta configuração do condutor é aceitável. Um terceiro condutor que forma uma chave com o condutor de manga externa também está disponível em certos modelos de tomada de força. Esta chave pode ser usada para detectar ou indicar a inserção do plugue ou para selecionar entre as fontes de energia com base em quando o plugue está ou não inserido.

Figura 4. Configurações do condutor do conector do barril.

Opções de montagem

Tal como acontece com muitos componentes, existem várias opções para montar um conector de alimentação CC em uma aplicação final.

Os conectores de energia DC de montagem em painel oferecem a conveniência de montagem em qualquer lugar no chassi do produto, com a desvantagem de precisar de fios para conectar ao circuito eletrônico. Quando se trata de conectores de alimentação CC montados em PCB, a montagem em superfície (SMT) e orifício de passagem nas orientações horizontal ou vertical são os mais comuns.

Vários conectores de energia DC com conexões de sinal SMT também oferecem pinos ou abas passantes para proteger ainda mais o conector no PCB. Essas guias podem ou não ser conectadas eletricamente, mas serão soldadas através do orifício ao PCB.

Outras formas de pinos de estabilização não são condutores e se encaixam com interferência nos orifícios do PCB. Os conectores de alimentação SMT DC de montagem central são outra opção em que o conector fica em uma abertura roteada para fora do PCB, criando uma opção mais discreta para aplicações com espaço limitado.

Conectores de áudio usados ​​para fornecimento de energia

Mesmo com a capacidade de transferir corrente e tensão, os conectores de áudio padrão não são recomendados para alimentar uma aplicação eletrônica. Isso ocorre porque nem todos os fabricantes especificam um conector de áudio para as capacidades de tensão e corrente necessárias. Em segundo lugar, se um plugue de áudio for conectado a uma fonte de alimentação, seus condutores expostos podem facilmente causar um curto acidental entre dois ou mais dos condutores. Por último, se um plugue de áudio estiver fornecendo energia, seria fácil conectá-lo a outros conectores de áudio não destinados a receber energia, com a possibilidade de danificar os componentes internos.

Conectores USB usados ​​para fornecimento de energia

Ao contrário dos conectores de áudio, os conectores USB são amplamente conhecidos por seus recursos de entrega de energia e transferência de dados. No entanto, suas classificações de potência máxima eram mais limitadas até a invenção do padrão USB Type-C.

O conector USB Tipo C com seus quatro contatos de alimentação e quatro contatos de aterramento tem uma classificação de corrente de até 5 A, classificação de tensão máxima de 20 V e uma classificação de potência de até 100 W. Esta capacidade de entrega de energia o tornou uma solução atraente para energia - apenas aplicativos devido à ampla adoção do USB Type-C e à integração simplificada do design. No entanto, em aplicações onde carregar ou energia é a única função, os pinos de transferência de dados de alta velocidade podem adicionar custos desnecessários. Como resultado, os conectores USB Tipo C somente de alimentação sem pinos de transferência de dados surgiram como uma opção mais econômica para designs somente de alimentação.

Seleção de conectores de alimentação DC

Armado com as informações corretas, a seleção de um conector de alimentação DC deve causar poucos problemas. Tome cuidado para observar os diâmetros do pino interno e da manga externa, bem como a profundidade de inserção, para garantir conexões de encaixe adequadas entre os conectores e os plugues. Os dispositivos CUI oferecem uma variedade de tomadas de alimentação DC, plugues e receptáculos disponíveis com vários estilos de montagem e outras configurações, enquanto seu guia de acoplamento em cada página de produto simplifica ainda mais o processo de localização de conectores e plugues compatíveis.

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