Auswahl von Gleichstromanschlüssen:Die Grundlagen

Dieser Artikel zielt darauf ab, den Auswahlprozess für Gleichstromanschlüsse zu vereinfachen, indem er einen Überblick über Typen, Schlüsselspezifikationen und allgemein akzeptierte Nomenklaturen gibt und gleichzeitig Audio- und USB-Anschlüsse in Stromanwendungen.

Die Auswahl eines Gleichstromanschlusses ist ein oft übersehener Aspekt des endgültigen Designs eines Ingenieurs. Obwohl es sich um eine relativ einfache und unkomplizierte Komponente handelt, erfordern Gleichstromsteckverbinder dennoch grundlegende Kenntnisse, um sicherzustellen, dass der richtige Steckverbinder ausgewählt wird.

Die Rolle von Gleichstromsteckverbindern

DC-Leistungssteckverbinder werden auch als Hohlsteckverbinder bezeichnet und verfügen über vom Hersteller angegebene Strom- und Spannungswerte, um die Zuverlässigkeit bei Stromversorgungsanwendungen zu gewährleisten. Die Buchse und der Stecker eines Standard-DC-Stromanschlusses weisen normalerweise zwei Leiter auf. Ein Leiter liegt frei und der zweite Leiter ist vertieft, wodurch ein versehentlicher Kurzschluss zwischen den beiden Leitern verhindert wird. Da Hohlstecker fast immer zur Stromversorgung einer Endanwendung verwendet werden, besteht praktisch kein Risiko, andere Komponenten zu beschädigen, indem ein Gleichstromstecker in einen falschen Anschluss gesteckt wird.

Gemeinsame DC-Stromanschluss-Nomenklatur

In der Elektronikindustrie gibt es drei allgemein akzeptierte Konfigurationen für Gleichstromsteckverbinder:Buchse, Stecker und Buchse. Eine Gleichstrombuchse ist für die Stromversorgung zuständig und wird normalerweise auf der Platine oder dem Gehäuse eines elektronischen Geräts montiert. Gleichstromsteckdosen sind ebenfalls für die Stromversorgung gedacht, befinden sich jedoch stattdessen am Ende eines Netzkabels. Schließlich liefern Gleichstromstecker Strom von einem Netzteil, indem sie an eine geeignete Gleichstrombuchse oder -steckdose angeschlossen werden. Abbildung 1 unten zeigt diese gängigen Konfigurationen.

Abbildung 1. Typische Konfigurationen von Gleichstromanschlüssen.

Geschlechtsdefinitionen von Gleichstromsteckverbindern

Während die Definitionen von Buchsen, Steckern und Buchsen in der Branche gut standardisiert sind, sind die geschlechtsspezifischen Definitionen für Gleichstromsteckverbinder weniger. Viele Ingenieure folgen einfach den Geschlechterkonventionen der HF-Steckverbinderindustrie, die das Geschlecht eines Hohlsteckverbinders basierend auf der Konfiguration der Mittelstifte definieren. Daher werden Gleichstromsteckverbinder mit Mittelstift üblicherweise als Stecker und der Gegenstecker als Buchse definiert. Diese definierende Linie kann manchmal verwirrt werden, wenn der Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Buchsen und Steckern angesprochen wird, aber Abbildung 2 enthält Beispiele zur Verdeutlichung.

Abbildung 2. Beispiele für männliche und weibliche Stecker und Buchsen.

Abmessungen des Fassanschlusses

Ein paar wichtige Spezifikationen bei der Entscheidung für einen geeigneten Hohlstecker sind der Innenstift- und Außenhülsendurchmesser. In den folgenden Tabellen sind die gängigsten Durchmesser für diese Spezifikationen aufgeführt.

Abbildung 3. Gemeinsame Innenstift- und Außenhülsendurchmesser.

Obwohl ein gemeinsames Spiel noch standardisiert werden muss, sollte der Innendurchmesser der Hülse, der mit dem Innenstift verbunden ist, etwas größer sein als der des Gegenstifts. Bei der Außenhülse und dem Gegenstecker ist das Spiel für die ordnungsgemäße Funktion des Steckers nicht kritisch, da die Gegenverbindung zur Außenhülse eine freitragende Blattfeder ist.

Neben dem Innenstift- und Außenhülsendurchmesser ist die Einstecktiefe eine weitere Spezifikation für DC-Leistungsstecker. Ein Konstrukteur wird oft feststellen, dass die Einstecktiefe der Buchse geringer ist als die Länge des Steckergehäuses. Dies liegt daran, dass bei bestimmten Installationen die Tiefe der Chassiswand berücksichtigt werden muss.

Wenn diese zusätzliche Tiefe nicht berücksichtigt wird, ist die Lauflänge möglicherweise zu kurz, um richtig mit dem Heber in der Installation zusammenzupassen. In anderen Fällen, in denen die Steckerhülse beim Einstecken in die Buchse nicht vollständig umschlossen sein muss, ist eine längere Hülsenlänge als das Einstecktiefenverhältnis akzeptabel.

DC-Stromanschlussleiter

Eine Standard-Gleichstrombuchse oder -stecker hat zwei Leiter, wobei der mittlere Stift typischerweise für Strom und die äußere Hülse typischerweise für Masse ist. Es ist jedoch akzeptabel, diese Leiterkonfiguration umzukehren. Ein dritter Leiter, der mit dem Außenhüllenleiter einen Schalter bildet, ist bei bestimmten Modellen mit Strombuchsen ebenfalls verfügbar. Dieser Schalter kann verwendet werden, um das Einstecken des Steckers zu erkennen oder anzuzeigen oder zwischen Stromquellen auszuwählen, je nachdem, wann der Stecker eingesteckt ist oder nicht.

Abbildung 4. Leiterkonfigurationen für Fassverbinder.

Montageoptionen

Wie bei vielen Komponenten gibt es mehrere Möglichkeiten, eine Gleichstrombuchse an einer Endanwendung zu montieren.

DC-Strombuchsen für die Schalttafelmontage bieten den Vorteil, dass sie überall am Produktchassis montiert werden können, ohne dass Kabel zum Anschluss an die elektronische Schaltung erforderlich sind. Wenn es um leiterplattenmontierte DC-Leistungsbuchsen geht, sind die Oberflächenmontage (SMT) und die Durchgangsbohrung in horizontaler oder vertikaler Ausrichtung am häufigsten.

Eine Reihe von DC-Strombuchsen mit SMT-Signalanschlüssen bieten auch Durchgangslochstifte oder -zungen, um die Buchse weiter auf der Leiterplatte zu befestigen. Diese Laschen können elektrisch verbunden sein oder nicht, werden jedoch durch das Durchgangsloch an die Leiterplatte gelötet.

Andere Formen von Stabilisierungsstiften sind nichtleitend und passen mit Presspassung in Löcher in der Leiterplatte. SMT-DC-Strombuchsen mit mittlerer Montage sind eine weitere Option, bei der die Buchse in einer aus der Leiterplatte herausgeführten Öffnung sitzt, was eine flachere Option für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot schafft.

Audioanschlüsse für die Stromversorgung

Trotz der Möglichkeit, Strom und Spannung zu übertragen, werden Standard-Audioanschlüsse nicht für die Stromversorgung einer elektronischen Anwendung empfohlen. Dies liegt daran, dass nicht alle Hersteller einen Audioanschluss für die erforderlichen Spannungs- und Stromfähigkeiten angeben. Zweitens, wenn ein Audiostecker an eine Stromversorgung angeschlossen wäre, könnten seine freiliegenden Leiter leicht einen versehentlichen Kurzschluss zwischen zwei oder mehr Leitern verursachen. Wenn ein Audiostecker schließlich Strom liefert, kann er leicht in andere Audiobuchsen gesteckt werden, die nicht für die Stromversorgung vorgesehen sind, da die Möglichkeit besteht, interne Komponenten zu beschädigen.

USB-Anschlüsse für die Stromversorgung

Im Gegensatz zu Audioanschlüssen sind USB-Anschlüsse weithin für ihre Leistungsversorgung und Datenübertragungsfähigkeiten bekannt. Ihre maximale Nennleistung war jedoch bis zur Erfindung des USB-Typ-C-Standards begrenzter.

Der USB-Typ-C-Stecker mit seinen vier Strom- und vier Massekontakten hat eine Strombelastbarkeit von bis zu 5 A, eine maximale Nennspannung von 20 V und eine Belastbarkeit von bis zu 100 W. Diese Power-Delivery-Fähigkeit macht ihn zu einer attraktiven Lösung für die Stromversorgung -nur Anwendungen aufgrund der weit verbreiteten Akzeptanz von USB Typ-C und der vereinfachten Designintegration. Bei Anwendungen, bei denen das Aufladen oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist, können die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungspins jedoch unnötige Kosten verursachen. Infolgedessen haben sich USB-Typ-C-Steckverbinder mit reiner Stromversorgung ohne Datenübertragungsstifte als kostengünstigere Option für reine Stromversorgungsdesigns herausgestellt.

Auswahl von Gleichstromanschlüssen

Ausgestattet mit den richtigen Informationen sollte die Auswahl eines DC-Stromanschlusses keine Probleme bereiten. Beachten Sie den Innenstift- und Außenhülsendurchmesser sowie die Einstecktiefe, um die richtigen Steckverbindungen zwischen Buchsen und Steckern zu gewährleisten. CUI Devices bietet eine Reihe von Gleichstrombuchsen, -steckern und -buchsen, die mit zahlreichen Montagearten und anderen Konfigurationen erhältlich sind, während ihre Steckanleitung auf jeder Produktseite das Auffinden kompatibler Buchsen und Stecker weiter vereinfacht.

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