שמור על שלמות הספק וגמישות על ידי שימוש במחברי D-Subminiature עם דירוגי זרם של ‎75 A

דרישות ההספק באלקטרוניקה גדלות לרוחב יישומים הכוללים כלי רכב חשמליים (EVs) ומערכות תעשייתיות וטלקומוניקציה, כשכל אלה דורשים מחברים חסונים ואמינים. זה נכון במיוחד עבור חלוקת כוח. מתכננים זקוקים למחברי הספק-גבוה המציעים גמישות מבחינת מספר המגעים, תצורות מגעים וסיומות תוך שמירה על שלמות הספק גבוהה.

מחבר ה-D-subminiature‏ (D-sub) הוא‏ אולי המחבר הרב-פיני הנפוץ ביותר באלקטרוניקה ועומד ברבות מהדרישות של‏ מערכות הספק. הוא‏ זמין בתצורות שונות ומתאים לאלפי יישומים. עם גידול בדרישות ההספק, ה-D-sub חייב להתפתח בהתאם אם על המתכננים לעמוד בצרכי לקוחותיהם.

מאמר זה מתאר בקצרה את מחבר ה-D-sub. אחר כך הוא מציג פתרון הספק-גבוה מבית Amphenol ICC‏ ומראה כיצד ניתן ליישמו.

כיצד מחברי D-sub קיבלו את השם שלהם

מחברי D-sub‏ הם מחברים בסיסיים המשמשים באופן נרחב ביישומים שונים בתחומי תקשורת נתונים, צבא, מוצרים לצרכנים, תעשייה, מכשור ורפואה. השם שלהם נגזר מצורת ה-D של מעטפת‏ המחבר (איור 1‏). צורה ייחודית זו יוצרת קידוד עצמי כדי למנוע הכנסה לא נכונה ולהבטיח חיבור בטוח.

איור 1: צורת ‏D של‏ מעטפת מחבר D-sub מעניקה קידוד כדי למנוע חיבור לא נכון, תוך הבטחת חיבור חשמלי ומכני מאובטח. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

מחברי D-sub קיימים בשני מגדרים: חלקים עם מגעי פין נקראים תקעים, בעוד אלה עם מגעי שקע נקראים שקעים‏. מגן השקע מתאים היטב בתוך מגן התקע. המעטפת החיצונית מספקת חוזק מכני ורציפות חשמלית ומגינה מפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI). מגוון אפשרויות הרכבה של חומרה מבטיח חיבור מאובטח.

כיסויי מגן עבור מעצור מתיחה (strain relief‏) על כבלים זמינים מפלסטיק, מחומרים מצופים מתכת או מתכתיים. כיסויי מתכת ומצופים מתכת נמצאים במגע עם מקלעת הסיכוך של כבל מסוכך כדי להקטין EMI‏ עוד יותר. הכיסויים מציעים פתחות יציאה ישרות או זוויתיות וכוללות אפשרויות נעילה שונות.

מחברי D-sub הספק-גבוה

Amphenol ICC‏ מציעה‏ מגוון רחב של‏ מחברי D-sub בגורמי צורה סטנדרטיים וצפיפות-גבוהה. כדי לעמוד בצרכי ההספק ההולכים וגדלים של יישומים רבים, היא הוסיפה סדרה של מחברי D-sub הספק-גבוה עם מגעי הספק של 75 אמפר (A). המחברים בסדרה זו הם בעלי מערכי מגעים של שניים, שלושה, חמישה או שמונה מגעי הספק (איור 2‏).

איור 2‏: מערכי המגעים של מחברים מסדרת Amphenol D-sub הספק-גבוה מציעים שניים, שלושה, חמישה או שמונה מגעים. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

המערכים המצוינים עם W באיור 2, כגון 5W5, מציינים שכל מגעי ההספק נמצאים באותו מישור בגוף המחבר. אלה המצוינים עם V מציינים שמגע אחד משוקע בגוף המחבר עבור שקעים ומוארך מעבר לגוף עבור תקעים. מגע אחד משולב לפני האחרים, דבר המאפשר הארקה או מקור אחר להיות משולב לפני שהפינים האחרים יוצרים מגע. המגעים במערכים מסוג W מחוברים בו-זמנית כשמחברי התקע והשקע משולבים.

גדלי המעטפת של מחברי D-sub הם A,‏ B,‏ C,‏ D ו-E. אלו הן תוויות היסטוריות מבוססות על מערכי הפינים המקוריים של מחבר D. למעטפת ה-A יש ‏15‏ פינים סטנדרטיים, ל-B‏ יש 25, ל-C יש 37,‏ ל-‏D‏ יש 50 ול-E יש 9. מחברי D-sub‏ הספק-גבוה משתמשים בפינים גדולים יותר ופרופורציונלית משלבים פחות פינים בכל גודל מעטפת נתון.

מחברי ה-Amphenol D-sub‏ הספק-גבוה מספקים את זרם ה-‎75 A‏ שלהם במתח מקסימלי של 300‏ וולט. המגעים המחוברים הם בעלי התנגדות טורית של‏ פחות מ-7.3 מילי-אוהם (mΩ‏). ההתנגדות מייצגת נפילה של פחות מ-0.55 וולט על המגעים ב-‎75 A‏. דירוג הזרם מבוסס על UL 1977, “מחברי רכיבים לשימוש ביישומי נתונים, אותות, בקרה ואספקת-כוח”. הבדיקה עצמה‏ מבוססת על טמפרטורת‏ המחבר בעומס נקוב: “הטמפרטורה של‏ התקן, כשנמדדת בנקודות הבדיקה, לא תעלה על האינדקס התרמי היחסי (‎130°C+) של החומר המבודד” כשההתקן נושא את הזרם המקסימלי הנקוב שלו של 75‎ A‏.

האינדקס התרמי היחסי (RTI) הוא טמפרטורת השירות המקסימלית בה התכונות הקריטיות של חומר יישארו בגבולות המקובלים לאורך תקופה ממושכת. מחבר אופייני בתצורה של 8W8 שמונה מגעים מציג עליית טמפרטורה של ‎75°C עם זרם של 75‎ A‏ (איור 3‏).

איור 3: מוצגת עליית הטמפרטורה הנמדדת של מחבר הספק-גבוה 8W8 ב-‎75 A. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

המחברים מדורגים לעבוד בתחום טמפרטורות של 55°C- עד 125°C+. מפרט הזרם המקסימלי מניח שהמחבר נמצא בטמפרטורת סביבה של חדר והוא יורד בביצועיו על בסיס הטמפרטורה שלו בפועל (איור 4‏).

איור 4‏: מוצגת דוגמה של עקומת ירידה בביצועים עם עליה בטמפרטורה עבור מחבר 8W8 עם מגעים מולחמים. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

מגעי מחבר Amphenol ICC D-Sub‏ הספק-גבוה זמינים בגרסאות גביע הלחמה (solder bucket), לחיצה וזווית ישרה כדי לתמוך בדרישות הרכבה על לוח מעגל מודפס, פאנל וכבל.

תצורות אופייניות של מחבר הספק-גבוה

ה-Amphenol ICC DA3W3PA009KLF‏ הוא בית תקע שלושה-חיבורים‏ מורכב במעטפת A. הוא מקבל מגעי תקע כמו פין ה-8638PPC7506LF,‏ פין מגע בעיבוד שבבי עם חיבור בלחיצה. חיבור מסוג זה משמש במחבר מורכב על כבל. מגע חלופי הוא‏ ה-8638PPS7506LF,‏ פין מגע בעיבוד שבבי עם סיום‏ גביע הלחמה.

גרסה אחרת של בית ה-3W3 היא‏ ה-DA3W3SA009KLF. היא מקבלת מגע שקע כמו ה-8638PSC7506LF בעיבוד שבבי עם סיום לחיצה. זמינים מגעי תקע ושקע שונים עם סיום לחיצה וגביע הלחמה.

ה-Amphenol ICC DBV5W5P500H9KLF‏ הוא‏ דוגמה למחבר ישר-זווית המיועד להרכבה על לוח מעגל מודפס (לוח pc). הוא מחבר תקע חמישה-מגעים 5W5,‏ שכולל את מגעי התקע (איור 5‏).

איור 5‏: ה-DBV5W5P500H9KLF הוא מחבר תקע חמישה-מגעים 5W5 להרכבה על לוח מעגל מודפס עם מגעי תקע מובנים. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

המחברים מציעים מגוון אביזרים להרכבה על לוח מעגל מודפס ופאנל כדי להבטיח נעילה בטוחה של גופי המחבר. האביזרים הקדמיים כוללים תחיבים מתוברגים או ברגי נקבה עם תבריג M3 או UNC 4-4. אביזרים להרכבה על לוח כוללים תושבות מתכת וצלצלים (harpoons) (איור 6‏).

איור 6‏: אביזרי הרכבה שונים ניתנים לשימוש לקיבוע של המחברים ללוח מעגל מודפס. (מקור תמונה: Amphenol ICC)

תקע ה-‏5W5 המוצג באיור 5‏ כולל צלצלים (harpoons) להרכבה על לוח המעגל המודפס וברגי נקבה לנעילה במחבר זיווג. זמינים גם שקע הזיווג של המחבר הישר-זווית וגרסאות של שניים, שלושה ושמונה מגעים.

יישומי D-sub הספק-גבוה

יישומי דוגמה לסדרת ה-D-Sub‏ הספק-גבוה כוללים Industry 4.0‏, היכן שהם יכולים לספק כוח למחשבים תעשייתיים. שלא כמו מחשבים שולחניים טיפוסיים, מחשבים משובצים אלה מתוכננים לעבוד בסביבות קשות. הם חשופים לזעזועים, רעידות ושינויי טמפרטורה רחבים. מחברי הספק-גבוה מציעים חיבורים אמינים עם תצורות מגעים גמישות. באופן דומה, מחברים אלה יכולים להזין בקרים לוגיים ניתנים-לתכנות (PLCs‏) ואלקטרוניקה אחרת של אוטומציית מכונה.

סיכום

מחברי Amphenol ICC D-sub הספק-גבוה מרחיבים את תחום היישומים של מחבר ה-D הנכבד על ידי הוספת חיבורי הספק אמינים עם דירוג זרם מקסימלי של 75‎ A על עד שמונה קווים.